JP2002366051A - 集積回路チップ及びこれを用いた表示装置 - Google Patents
集積回路チップ及びこれを用いた表示装置Info
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- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/01—Function characteristic transmissive
Abstract
する。また、ICチップを搭載した表示装置の故障率を
低減する。 【解決手段】 ICチップをガラス基板を用いて製造す
る。半導体ウエハを用いるICチップよりも廉価にでき
る。また、表示装置などの本体基板がガラスである場
合、ICチップと本体基板との熱膨張率が等しいので、
ICチップの剥離を防止し、故障率を低減できる。しか
も、表示装置1のゲート線駆動IC7に適用した場合、
表示領域とほぼ同じ長さのICチップ7とすることがで
き、ゲート線駆動ICとして複数のICチップを搭載す
る必要がなくなり、製造コストが低減できる。さらに、
ゲート線9をそれぞれICチップ7から全て平行に延ば
すことができるので、ゲート線9同士の遅延差も生じ
ず、狭額縁化することもできる。
Description
チップに関し、特に液晶表示装置(LCD)やエレクト
ロルミネッセンス(EL)表示装置のような機器のガラ
ス基板上に実装するためのICチップに関する。
装置のみならず、テレビや家電製品、自動車など、様々
な機械にこれを制御するICチップが搭載されている。
る。LCD100は、ガラスよりなる第1の本体基板2
と第2の本体基板3との間に液晶を封入し、表示領域を
形成している。表示領域の第1の本体基板2上には、複
数の画素電極4と薄膜トランジスタ(Thin Film Transi
stor;TFT)よりなるスイッチング素子5が行列状に
配置されている。そして、表示領域全面の第2の基板上
には共通電極6が配置されている。LCD100は、画
素電極4と共通電極6の間に電圧を印加して液晶を駆動
して表示を行う表示装置である。表示領域の周囲には、
複数のゲート線駆動IC101と複数の信号線駆動IC
8が配置されている。ゲート線駆動IC101からは、
複数のゲート線9が延びており、ゲート線駆動IC10
1は、ゲート線9を順次選択してゲート信号を印加し、
これに接続されたTFT5をオンする。信号線駆動IC
8からは、複数の信号線10が延びており、信号線駆動
IC8はオンしたTFT5を介して画素電極4に映像信
号を供給する。ゲート線駆動IC101、駆動IC8、
は本体基板に搭載されるICチップである。
C基板上に半導体膜、導電膜、絶縁膜等を積層した回路
素子が複数形成されている。本明細書において、LCD
100を構成する基板を本体基板、ICチップを構成す
る基板をIC基板と区別して表記する。
一例としてのMOSトランジスタ120を示す断面図で
ある。MOSトランジスタ120の構成について、以下
に述べる。シリコン基板121上に、シリコン基板12
1を熱酸化して得られるゲート絶縁膜122、素子分離
領域123が配置されている。ゲート絶縁膜122上に
は、ゲート電極124が配置され、ゲート電極124を
マスクとして半導体基板121にイオン注入して得られ
る拡散層125a、125bが形成されている。ゲート
電極124を覆って第1の層間絶縁膜126が配置さ
れ、層間絶縁膜126に設けられたコンタクトホールを
介して第1の配線127が配置されている。第1の配線
127の上には第2の層間絶縁膜128が配置され、層
間絶縁膜126、128に設けられたコンタクトホール
を介して第2の配線129が配置されている。
に、インゴットと呼ばれる単結晶シリコン塊から切り出
した半導体ウエハ130に複数のICチップを同時に形
成し、点線で示したスクライブライン131に沿って切
り離すことによって製造される。
専用のるつぼが必要であり、ここから切り出す半導体ウ
エハ130の大きさは一定の限界がある。従って、1枚
の半導体ウエハ130から切り出されるICチップの枚
数にも限界がある。しかも、サイズの大きい半導体ウエ
ハは、一般的に高価である。従って、製造コストの削減
の妨げとなっていた。
きるICチップを提供することを目的とする。
プ8、101の場合、本体基板2上に圧着によって実装
される。その為、ガラス基板と半導体基板とで熱膨張率
が異なり、使用する環境条件によっては、ICチップが
はがれ落ちるという問題が生じ、故障の原因となってい
た。
装置を提供することを目的とする。
決するためになされたものであり、IC基板上に複数の
回路素子及びそれらをつなぐ配線が形成された集積回路
チップであって、IC基板は、ガラスよりなり、回路素
子の少なくとも一部は、アモルファスシリコンを結晶化
した多結晶シリコンよりなる集積回路チップである。
画素電極が配置された表示領域を有し、本体基板上には
画素電極に映像信号を供給する駆動集積回路チップが搭
載された表示装置において、駆動集積回路チップは、ガ
ラスよりなるIC基板上に複数の素子を形成してなる表
示装置である。
板上に形成された複数の画素電極が配置された表示領域
と、本体基板上に形成され、画素電極に接続された複数
のスイッチング素子と、を有するアクティブマトリクス
型の表示装置において、本体基板にはスイッチング素子
に接続された複数の駆動集積回路チップが搭載され、駆
動集積回路チップの少なくとも一部は、ガラスよりなる
IC基板上に複数の素子を形成してなる表示装置であ
る。
第1の本体基板上に形成された複数の画素電極が配置さ
れた表示領域と、第1の本体基板上に形成され、画素電
極に接続された複数のスイッチング素子と、第1の本体
基板に対向するガラスよりなる第2の本体基板と、第2
の本体基板上に形成された、複数の画素電極に対向する
共通電極と、第1及び第2の本体基板の間に封止された
液晶と、を有するアクティブマトリクス型の表示装置に
おいて、第1の本体基板にはスイッチング素子に接続さ
れた複数の駆動集積回路が搭載され、駆動集積回路の少
なくとも一部は、ガラスよりなるIC基板上に複数の素
子を形成してなる表示装置である。
板上に形成された複数の画素電極が配置された表示領域
と、本体基板上に形成され、画素電極に接続された複数
のスイッチング素子と、本体基板上に形成され、スイッ
チング素子のゲートに接続されるゲート線と、本体基板
上に形成され、スイッチング素子を介して画素電極に接
続される信号線と、を有するアクティブマトリクス型の
表示装置において、ゲート線に接続されたゲート線駆動
集積回路チップと、信号線に接続された信号線駆動集積
回路チップと、が搭載され、ゲート線もしくは信号線駆
動集積回路チップの少なくとも一方はガラスよりなるI
C基板上に複数の素子を形成してなる表示装置である。
板上に形成された複数の画素電極が配置された表示領域
と、本体基板上に形成され、画素電極に接続された複数
のスイッチング素子と、本体基板上に形成され、スイッ
チング素子のゲートに接続されるゲート線と、本体基板
上に形成され、スイッチング素子を介して画素電極に接
続される信号線と、を有するアクティブマトリクス型の
表示装置において、ゲート線に接続されたゲート線駆動
集積回路チップと、信号線に接続された信号線駆動集積
回路チップと、が搭載され、ゲート線駆動集積回路チッ
プはガラスよりなるIC基板上に複数の素子を形成して
なり、信号線駆動集積回路チップは単結晶シリコンより
なるIC基板上に複数の素子を形成してなる表示装置で
ある。
イッチング素子は、アモルファスシリコンよりなる活性
層を有し、IC基板上に形成された複数の素子は多結晶
シリコンよりなる活性層を有する。
スタである。
表示領域の一辺に沿って1つだけ配置され、ゲート線駆
動集積回路チップから表示領域に向かって、ゲート線が
互いにほぼ平行に延びている。
ある。LCD1は、ガラスよりなる第1の本体基板2と
第2の本体基板3との間に液晶を封入し、表示領域を形
成している。表示領域の第1の本体基板2上には、複数
の画素電極4と薄膜トランジスタよりなるスイッチング
素子5が行列状に配置されている。そして、表示領域全
面の第2の基板上には共通電極6が配置されている。L
CD1は、画素電極4と共通電極6の間に電圧を印加し
て液晶を駆動して表示を行う表示装置である。表示領域
の周囲には、1つのゲート線駆動IC7と複数の信号線
駆動IC8が配置されている。ゲート線駆動IC7から
は、画素各行毎に複数のゲート線9が延びており、ゲー
ト線駆動IC7は、ゲート線9を順次選択してゲート信
号を印加し、これに接続されたTFT5をオンする。信
号線駆動IC8からは、画素各列毎に複数の信号線10
が延びており、信号線駆動IC8はオンしたTFT5を
介して画素電極4に映像信号を供給する。ゲート線駆動
IC7と信号線駆動IC8はともに本体基板2上に搭載
されるICチップである。
8は基板上に複数の素子や配線が形成されたICチップ
である。一般的にICチップは、半導体のIC基板上に
半導体膜、導電膜、絶縁膜等を積層して形成されている
が、本実施形態のゲート線駆動IC7は、ガラス基板を
用いている。図2は、本実施形態のゲート線駆動IC7
を構成する回路素子の一例としてMOSトランジスタ2
0を示す断面図である。ナトリウムなどのアルカリ元素
を含まない無アルカリガラスよりなるIC基板21上
に、IC基板からの不純物拡散を防止するためのバッフ
ァ層22が形成されている。バッファ層22上に活性層
として多結晶シリコン膜23が配置され、これを覆って
ゲート絶縁膜24が形成されている。ゲート絶縁膜24
上には多結晶シリコン膜23の一部に重畳してゲート電
極25が配置され、これを覆って第1の層間絶縁膜26
が形成されている。第1の層間絶縁膜26上にはコンタ
クトホールを介して多結晶シリコン膜23に接続された
第1の配線27が配置され、これを覆って第2の層間絶
縁膜28が形成されている。第2の層間絶縁膜28上に
は第1、第2の層間絶縁膜に設けられたコンタクトホー
ルを介して多結晶シリコン膜23に接続された第2の配
線29が形成されている。
ランジスタを形成する方法について述べる。ガラスの軟
化温度は、およそ750℃であるため、通常の半導体プ
ロセスで用いられる750℃以上の熱処理を用いること
は出来ない。従って、膜の積層は基本的にスパッタや化
学的気相堆積(Chemical Vapor Deposition;CVD)
法、塗布等のように、材料を積み重ねてゆく方法しか用
いることが出来ない。まず、IC基板21上にバッファ
層22をCVD法を用いて形成し、続いてCVD法によ
って非晶質(アモルファス)シリコン膜を形成する。こ
のアモルファスシリコン膜にエキシマレーザを照射する
ことによって局所的に加熱してこれを結晶化し、多結晶
シリコン膜を形成することができる。パターニングは通
常のフォトリソグラフィ、エッチングを用いることがで
きる。次に、CVD法によってゲート絶縁膜24、スパ
ッタ法によってゲート電極25を形成する。第1の層間
絶縁膜はCVD法で得られる酸化シリコン膜と窒化シリ
コン膜との積層構造である。配線27、29はスパッタ
法で形成できる。第2の層間絶縁膜28はアクリルなど
の有機樹脂を塗布して得られる。
C7は、図3に示すように、大判のガラス基板であるマ
ザーガラス30上に、複数のICを同時に形成し、点線
で示したスクライブライン31に沿って切り離すことに
よって製造される。ガラス基板は一辺例えば数十cm×
数十cmの長方形であり、直径20cm程度の円形であ
る半導体ウエハに比較して、従来のゲート線駆動IC1
01と同じ面積のものを製造する場合、ICの取り数を
数倍に増加させ、大幅に製造コストを低減することがで
きる。
ート線駆動IC7の長さを長くすることができる。本実
施形態のゲート線駆動IC7は、図1に示したように、
表示領域の側辺とほぼ同じ長さを有する。以下に、ゲー
ト線駆動IC7を長くすることのメリットについて説明
する。図4は、従来の半導体基板を用いたゲート線駆動
ICの拡大図である。ゲート線9は、画素各行に配置さ
れるため、ゲート線駆動ICの出力は、画素の行ピッチ
まで広げる必要がある。画素数が多くなるとそれだけゲ
ート線の本数も多くなり、広げなければならない幅Lは
さらに拡大する。ところが、ゲート線駆動ICの真横に
配置されるゲート線と最も遠い位置に配置されるゲート
線とでは、ゲート線駆動IC101から表示領域までの
距離が異なるため、ゲート線駆動ICから遠ざかるほど
ゲート信号の遅延が生じてしまう。そのため、従来は、
ゲート線駆動IC101のICチップを一定間隔毎に設
置して、信号遅延を動作可能範囲内に収める必要があっ
た。これに対し、本実施形態は、ゲート線駆動IC7が
表示領域とほぼ等しい長さを有するので、ゲート線によ
る配置位置の拡大をする必要はなく、全てのゲート線は
実質平行に配置され、表示領域までの長さも実質等しく
することができる。従って、回路遅延が各行毎に等し
い。従って、ゲート線駆動IC7を複数のICチップに
分散して配置する必要はなく、1つのゲート線駆動IC
7とすることができるのである。さらに、従来は、ゲー
ト線駆動ICから延びるゲート線を幅Lに広げるため
に、距離Dが必要であったが、本実施形態では、その距
離Dを削減することができ、表示装置を小型化、狭額縁
化することができる。
チップを実装するのに比較して、一つのゲート線駆動I
Cであれば、実装するために要する工程数が削減できる
ことはいうまでもない。
で製造することはあまり現実的ではない。上述したよう
に、半導体ウエハは、単結晶シリコンのインゴットを切
断して製造するが、インゴットの製造は、特殊なるつぼ
を用いて行うため、一定以上のサイズにすることは困難
である。しかも、半導体ウエハは一般的に図8に示した
ように、一部を切り取った円形であるので、あまり細長
い形状のICを作ると、一枚のウエハからの取り数が極
めて少なくなり、効率的ではない。これに比較して、ガ
ラス基板を用いてICチップを形成すれば、マザーガラ
ス30は長方形であるので、細長いICを作っても効率
が落ちるということは特にない。また、LCDの本体基
板2には、TFTが作り込まれているが、この本体基板
2を製造する設備があれば、それと同じ長さのICチッ
プは、本体基板2の製造設備を流用し、なんら追加の設
備投資をすることなく製造することができる。
のIC基板を搭載するので、本体基板2とゲート線駆動
IC7とは、熱膨張率が等しい。従って、熱膨張の違い
によってゲート線駆動IC7がはがれることが少なく、
故障発生率を低減することができる。
基板21を用いると、シリコンのIC基板と異なり、基
板を熱酸化してゲート絶縁膜とすることは出来ず、CV
D法によって積層しなければならない。しかし、CVD
法によるゲート絶縁膜は、熱酸化によるゲート絶縁膜に
比較して、構成分子の密度が薄く、同じ膜厚では同等の
絶縁性を得ることは出来ない。そのため、ゲート絶縁膜
24が厚く形成する必要がある。また、多結晶シリコン
膜23は、結晶領域が複数形成されており、結晶同士の
境界、即ち粒界が多数存在し、多結晶シリコンよりなる
活性層は、単結晶シリコンの活性層に比較すると、電子
移動度が低い。半導体基板上に形成するMOS−TFT
に比較して特性が低く、半導体基板のICほどに微細化
することは困難である。そこで、本実施形態において、
信号線駆動IC8は、従来と同様、半導体基板のICチ
ップを用いている。ゲート線駆動IC7が水平同期期間
に一度シフトレジスタが動作するのに比較して、信号線
駆動IC8は水平同期期間の間に一行分の画素電極に映
像信号を供給し終える必要があるため、高速動作をする
必要がある。また、信号線駆動ICが供給する映像信号
は、多階調化のために、アナログの電圧信号である。そ
の為、信号線駆動IC内には、オペアンプ等のアナログ
素子が含まれている。このような回路を画素ピッチに収
めるように配置するには、ガラス基板よりも半導体基板
を用いたICの方が有利である。そこで、本実施形態で
は、信号線駆動IC8には、より電子移動度の高い半導
体よりなるIC基板を用いた。換言すれば、動作速度の
遅いゲート線駆動ICであるからこそ、IC基板として
ガラスを採用することができると言うこともできる。も
ちろん、信号線駆動ICをガラスのIC基板を用いて作
成することは不可能ではなく、マザーガラス30から多
数の信号線駆動ICを一度に製造するメリットを重視
し、信号線駆動ICをもガラス基板で製造してもよい。
なるメリットについて述べる。図5は、ガラス基板IC
チップを実装する様子を示す斜視図である。プリント回
路基板や本体基板である回路基板40には、各種素子、
配線が形成されるとともに、ICチップを実装するため
の基板側端子41が形成されている。基板側端子41に
搭載されるICチップ42は、ガラス基板上に各種素
子、配線が形成されるとともに、基板側端子41に対応
する位置にチップ側端子43が形成されている。基板側
端子43には、金属よりなる突起であるバンプが形成さ
れ、微細な導電粒子を含む樹脂接着剤によって端子同士
が圧着されて固定される。この時、端子同士がずれる
と、導通不良の原因となるが、本実施形態の場合、IC
チップ42はガラス基板を用いて形成されているので、
回路基板40上の端子41が、ICチップ42を通して
目視することができ、容易に正確な位置あわせを行うこ
とができ、製造効率を高めることができる。
れるTFT5の能動素子は、多結晶シリコンを用いてい
ても良いが、アモルファスシリコンで充分である。各画
素毎にスイッチング素子として設けられるTFTは、1
垂直同期期間に一度、接続された画素のみに必要な電荷
を供給すれば足りるため、周辺駆動回路に比較して大き
な電流駆動能力が求められないからである。従って、本
体基板2においては、アモルファス半導体膜を形成した
後、エキシマレーザの照射による多結晶化工程を削減
し、より製造コストを抑えることができる。
クティブマトリクス型のLCDを例示して説明したが、
この限りではない。駆動方式は、パッシブでも良いし、
スイッチング素子は薄膜トランジスタ以外にもダイオー
ドなどが考えられる。また、液晶に限らず、有機EL表
示装置や、蛍光表示装置、LED表示装置などでもよ
い。
は、表示装置の駆動回路以外に、様々な回路に適用でき
ることはいうまでもない。
スよりなるIC基板にアモルファスシリコンを結晶化し
た多結晶シリコンよりなる回路が配置されたICチップ
であるので、半導体ウエハを用いた基板よりも廉価でI
Cチップを製造することができる。
基板を用いたICチップを搭載することによって、基板
同士の熱膨張率が等しく、温度変化によるチップの剥離
が防止される。
しては、液晶やEL等の表示装置が代表的であり、これ
に搭載されるICチップとしては、ゲート線駆動ICや
信号線駆動ICが代表的である。
板上に形成された複数の画素電極が配置された表示領域
と、本体基板上に形成され、画素電極に接続された複数
のスイッチング素子と、を有するアクティブマトリクス
型の表示装置において、本体基板にはスイッチング素子
に接続された複数の駆動ICチップが搭載され、駆動I
Cチップの少なくとも一部は、ガラスよりなるIC基板
上に複数の素子を形成してなる表示装置である。
動ICチップよりも動作速度が遅く、アナログ動作を行
う回路素子を含まないので、ガラス基板とするのに最適
である。その一方、信号線駆動ICチップは、半導体基
板を用いる方が良い場合もある。
スシリコン、IC基板上の活性層を多結晶シリコンより
形成すれば、本体基板における結晶化工程を削減し、必
要充分な素子特性を保ちつつ、製造コストを削減するこ
とができる。
基板とすることにより、表示領域の一辺に沿って1つだ
けの配置とすることが可能となるので、ゲート線駆動I
Cチップから表示領域に向かって、ゲート線を互いにほ
ぼ平行に配置することができる。従って、ゲート線毎の
信号遅延量を同等とし、表示装置の動作を確実にすると
ともに、複数のゲート線駆動ICチップを配置するのに
比較して、実装コストを削減することができる。
斜視図である。
ジスタを示す断面図である。
斜視図である。
ある。
を示す斜視図である。
視図である。
ジスタを示す断面図である。
斜視図である。
(TFT) 6:共通電極、 7,8,101:ICチ
ップ 9:ゲート線、 10:信号線
Claims (9)
- 【請求項1】 IC基板上に複数の回路素子及びそれら
をつなぐ配線が形成された集積回路チップであって、前
記IC基板は、ガラスよりなり、前記回路素子の少なく
とも一部は、アモルファスシリコンを結晶化した多結晶
シリコンよりなることを特徴とする集積回路チップ。 - 【請求項2】 ガラスよりなる本体基板上に複数の画素
電極が配置された表示領域を有し、前記本体基板上には
前記画素電極に映像信号を供給する駆動集積回路チップ
が搭載された表示装置において、前記駆動集積回路チッ
プは、ガラスよりなるIC基板上に複数の素子を形成し
てなることを特徴とする表示装置。 - 【請求項3】 ガラスよりなる本体基板と、前記本体基
板上に形成された複数の画素電極が配置された表示領域
と、前記本体基板上に形成され、前記画素電極に接続さ
れた複数のスイッチング素子と、を有するアクティブマ
トリクス型の表示装置において、前記本体基板には前記
スイッチング素子に接続された複数の駆動集積回路チッ
プが搭載され、前記駆動集積回路チップの少なくとも一
部は、ガラスよりなるIC基板上に複数の素子を形成し
てなることを特徴とする表示装置。 - 【請求項4】 ガラスよりなる第1の本体基板と、前記
第1の本体基板上に形成された複数の画素電極が配置さ
れた表示領域と、前記第1の本体基板上に形成され、前
記画素電極に接続された複数のスイッチング素子と、前
記第1の本体基板に対向するガラスよりなる第2の本体
基板と、前記第2の本体基板上に形成された、前記複数
の画素電極に対向する共通電極と、前記第1及び第2の
本体基板の間に封止された液晶と、を有するアクティブ
マトリクス型の表示装置において、前記第1の本体基板
には前記スイッチング素子に接続された複数の駆動集積
回路が搭載され、前記駆動集積回路の少なくとも一部
は、ガラスよりなるIC基板上に複数の素子を形成して
なることを特徴とする表示装置。 - 【請求項5】 ガラスよりなる本体基板と、前記本体基
板上に形成された複数の画素電極が配置された表示領域
と、前記本体基板上に形成され、前記画素電極に接続さ
れた複数のスイッチング素子と、前記本体基板上に形成
され、前記スイッチング素子のゲートに接続されるゲー
ト線と、前記本体基板上に形成され、前記スイッチング
素子を介して前記画素電極に接続される信号線と、を有
するアクティブマトリクス型の表示装置において、前記
ゲート線に接続されたゲート線駆動集積回路チップと、
前記信号線に接続された信号線駆動集積回路チップと、
が搭載され、前記ゲート線もしくは信号線駆動集積回路
チップの少なくとも一方はガラスよりなるIC基板上に
複数の素子を形成してなることを特徴とする表示装置。 - 【請求項6】 ガラスよりなる本体基板と、前記本体基
板上に形成された複数の画素電極が配置された表示領域
と、前記本体基板上に形成され、前記画素電極に接続さ
れた複数のスイッチング素子と、前記本体基板上に形成
され、前記スイッチング素子のゲートに接続されるゲー
ト線と、前記本体基板上に形成され、前記スイッチング
素子を介して前記画素電極に接続される信号線と、を有
するアクティブマトリクス型の表示装置において、前記
ゲート線に接続されたゲート線駆動集積回路チップと、
前記信号線に接続された信号線駆動集積回路チップと、
が搭載され、前記ゲート線駆動集積回路チップはガラス
よりなるIC基板上に複数の素子を形成してなり、前記
信号線駆動集積回路チップは単結晶シリコンよりなるI
C基板上に複数の素子を形成してなることを特徴とする
表示装置。 - 【請求項7】 前記本体基板上に形成された複数のスイ
ッチング素子は、アモルファスシリコンよりなる活性層
を有し、前記IC基板上に形成された複数の素子は多結
晶シリコンよりなる活性層を有することを特徴とする請
求項2乃至請求項6のいずれかに記載の表示装置。 - 【請求項8】 前記スイッチング素子は薄膜トランジス
タであることを特徴とする請求項3乃至請求項6のいず
れかに記載の表示装置。 - 【請求項9】 前記ゲート線駆動集積回路チップは、前
記表示領域の一辺に沿って1つだけ配置され、前記ゲー
ト線駆動集積回路チップから前記表示領域に向かって、
前記ゲート線が互いにほぼ平行に延びていることを特徴
とする請求項6に記載の表示装置。
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