JP2003124473A

JP2003124473A - 薄膜トランジスタ及び液晶表示装置及び有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2003124473A
Application number: JP2001321670A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Morita; 幸弘森田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタの温度上昇を抑制して、発
熱による劣化を防ぐことができる薄膜トランジスタを提
供し、また、それを用いてアレイ基板を形成することに
より、液晶表示装置及び有機EL表示装置の信頼性を向上
させることを目的とする。【解決手段】チャネル部を形成する多結晶シリコン膜
をゲート電極と重なり合う領域で分離することにより、
放熱を大きくして温度上昇を抑制し、信頼性に優れた薄
膜トランジスタが得られる。また、その薄膜トランジス
タを用いて、駆動回路及び画素部を形成することによ
り、信頼性に優れた液晶表示装置及び有機EL表示装置が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジス
タ、液晶表示装置、及び有機ＥＬ表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アモルファスシリコンよりも移動
度の大きい多結晶シリコンを半導体層とする多結晶シリ
コン薄膜トランジスタの開発が盛んである。多結晶シリ
コン薄膜トランジスタは、半導体層にアモルファスシリ
コンを用いたアモルファスシリコン薄膜トランジスタよ
りもはるかに移動度が大きいため、液晶のスイッチング
に用いる画素トランジスタのみならず、画素トランジス
タを駆動する駆動回路をもガラス基板上に形成すること
が可能となる。この特徴を生かして、コンパクト化、低
コスト化、高信頼性化等、従来よりも付加価値をつけた
液晶表示装置が開発され、現在、デジタルスチルカメラ
やデジタルビデオカメラ、そしてカーナビやノートパソ
コン等に広く用いられている。また、最近、液晶表示装
置とは異なり、自発光型表示装置である有機ＥＬ表示装
置の開発が盛んである。自発光型であるため、液晶に比
べて明るく、視野角が広く、低電力である特徴を生か
し、携帯端末への応用を目指し、各社で開発にしのぎを
削っている。有機ＥＬ表示装置は、液晶のように電圧駆
動ではなく、電流駆動であるため、画素部に比較的大き
な電流を流す必要がある。これに移動度の大きな多結晶
シリコン薄膜トランジスタを用いることによって、より
効果的に有機ＥＬを発光させることができ、また、駆動
回路も作りこむことができるため、現在、多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタを用いた有機ＥＬ表示装置の開発が
盛んに行われている。

【０００３】多結晶シリコン薄膜トランジスタは、アモ
ルファスシリコン薄膜トランジスタに比べて、はるかに
大きい移動度が得られるため、上述のように、その特徴
を生かして、ガラス基板などの絶縁基板上に多結晶シリ
コン薄膜トランジスタを形成し、液晶表示装置や有機Ｅ
Ｌ表示装置の開発が行われている。

【０００４】上記のように多結晶シリコン薄膜トランジ
スタは、安価なガラス基板などの絶縁基板上に作成で
き、様々なアプリケーションがあるが、シリコン基板に
作成したＭＯＳトランジスタに比べて信頼性が悪く、ま
た、特性バラツキが大きい、という問題もある。

【０００５】信頼性で大きな問題のひとつは、自己発熱
劣化である。自己発熱劣化とは、ジュール熱によって薄
膜トランジスタの温度が上昇し、熱によってトランジス
タ特性が劣化する現象であり、図１１に示すように、Ｓ
値の劣化やＶｔｈシフトを生じる。特に、チャネル幅の
大きいトランジスタは、熱のこもりが大きく、到達温度
が高くなるため、より顕著な劣化を生じる。このような
特性変化は、当然、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置の
画像劣化を招く。この劣化は、電流量が大きい薄膜トラ
ンジスタにおいて生じる劣化であるため、特に、液晶表
示装置においては、駆動回路を構成する薄膜トランジス
タにおいて見られる。中でも、ソース信号線やゲート信
号線に信号を出力するバッファを構成するトランジスタ
は、大きい電流を流す必要があるため、サイズも大き
く、高温に達するため、自己発熱劣化が大きい。一方、
有機ＥＬ表示装置においては、駆動回路部はもちろんで
あるが、画素部においても、大きい電流が流れるため、
発熱による劣化が生じ、正しい表示ができなくなる。温
度上昇抑制の対策としては、特開平５−２０６４６８号
公報や特開平６−１７７３８６号公報などのように熱伝
導率の良い放熱層を多結晶シリコン膜の上部や下部に新
たに形成することで、チャネル部で発生した熱を逃がし
て温度上昇を抑制する方法が提案されているが、新たに
熱伝導率の良い膜を形成すると、工程数が増加し、コス
トアップにもつながる。また、新たに形成した膜によっ
てトランジスタ特性が変化する場合もあるので、あまり
実用には適さない。

【０００６】そこで、本発明の課題は、工程数を増やす
ことなく、マスクパターンの変更のみで、ジュール熱に
よる薄膜トランジスタの温度上昇を極力抑え、自己発熱
劣化を生じない薄膜トランジスタを提供し、また、その
薄膜トランジスタを用いて、画像劣化しない、液晶表示
装置、及び、有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明では、多結晶シリコン膜における熱のこもり
を小さくし、また、多結晶シリコン膜外への熱伝導を大
きくすることによって、ジュール熱による温度上昇を抑
制する。そして、このような薄膜トランジスタを、駆動
回路を構成する薄膜トランジスタ等、発熱が大きい、す
なわち、自己発熱劣化する薄膜トランジスタとして用い
ることにより、画像劣化を生じない信頼性の優れた液晶
表示装置及び有機ＥＬ表示装置を得る。

【０００８】以下、それぞれの発明について説明する。

【０００９】本発明では、チャネル部を形成する多結晶
シリコン膜がゲート電極と平面的に重なり合う領域で、
多結晶シリコン膜を分離している。ゲート電極と重なり
合う領域、すなわち、チャネル部で、多結晶シリコン膜
を分離することにより、実効的なチャネル幅が小さくな
り、分割部分での放熱が生じるため、熱のこもりが小さ
くなって温度上昇が小さくなる。従って、熱による自己
発熱劣化が抑制される。

【００１０】さらに、本発明では、分離された多結晶シ
リコン膜を、コンタクトホールを通じてソース電極及び
ドレイン電極によって電気的に接続する。これによっ
て、温度上昇を抑える効果は保ちながら、ソース電極及
びドレイン電極を分離された多結晶シリコン膜に対して
共通に用いることができ、配線ひきまわし面積を小さく
することができる。

【００１１】また、本発明では、ゲート電極と重なり合
う領域における、多結晶シリコン膜の分離距離を１０μ
ｍ以上、としている。どれだけ隔てるかによって、温度
上昇を抑える効果が変わるが、１０μｍ以上にすること
により、完全分離したときと同様の効果が得られる。

【００１２】さらに、本発明では、１０μｍ以上の距離
を隔てて、多結晶シリコン膜を分離し、さらに、分離さ
れた多結晶シリコン膜をコンタクトホールを通じて、ソ
ース電極及びドレイン電極によって電気的に接続してい
る。これによって、発熱を抑制しながら、配線ひきまわ
しに面積を小さくすることができる。

【００１３】本発明では、チャネル部を形成する多結晶
シリコン膜島のうち、チャネル幅方向に形成された低抵
抗領域（ソースドレイン領域）の中央部、すなわち、チ
ャネル幅をＷとすると、チャネルの端からＷ／２の部分
を含むように、コンタクトホールを形成する。ジュール
熱による温度上昇は、熱のこもりによって助長されるた
め、チャネル幅方向に対して、中央部、すなわち、チャ
ネル端からＷ／２の距離の部分が最も温度が高くなり、
チャネル端に向かって温度が低くなる。多結晶シリコン
膜とソース電極及びドレイン電極とは、コンタクトホー
ル部で接触し、多結晶シリコン膜で発生した熱は、コン
タクトホール部でソース電極及びドレイン電極へ流れ、
その部分の多結晶シリコン膜の温度が下がる。従って、
最も温度が高くなるチャネル幅方向に形成された低抵抗
領域の中央部を含むようにコンタクトホールを形成する
ことによって、もっとも温度の高い領域の温度を下げる
ことができる。これによって、自己発熱劣化を抑制する
ことができるのである。

【００１４】本発明では、液晶表示装置や有機ＥＬ表示
装置の駆動回路を形成する薄膜トランジスタのうち、少
なくとも、電力が大きく、温度上昇が大きい薄膜トラン
ジスタを、本発明による温度上昇を抑制した構造の薄膜
トランジスタとする。これによって、駆動回路を構成す
る薄膜トランジスタの自己発熱劣化を防ぎ、画像劣化の
ない、液晶表示装置及び有機ＥＬ表示装置を得ることが
できる。

【００１５】また、本発明では、画像表示領域にソース
信号やゲート信号、また、画素選択信号を出力する駆動
回路のバッファを構成する薄膜トランジスタを、本発明
の温度上昇を抑制した薄膜トランジスタとする。論理回
路部で作成された制御信号及び映像信号は、画素へ出力
される前に、バッファによって増幅される。従って、バ
ッファ部を構成する薄膜トランジスタは、大きな電流を
流す必要があるため、チャネル幅の大きいトランジスタ
になる。従って、温度上昇が大きくなり、自己発熱劣化
を生じる。この薄膜トランジスタを本発明の薄膜トラン
ジスタにすることにより、自己発熱劣化を抑制すること
ができ、論理回路部で作成された信号を正しく、画像表
示部へ送ることができ、良好な画像を得ることができ
る。

【００１６】本発明では、有機ＥＬ表示装置の画素部を
構成する薄膜トランジスタを、本発明の薄膜トランジス
タとしている。有機ＥＬ素子は自発光型素子であるた
め、発光させる間は、電流を流しつづけなければならな
い。従って、ジュール熱による温度上昇が大きくなり、
自己発熱劣化を生じ、トランジスタ特性が変化して、発
光強度が変わり、画像劣化を生じることになる。そこ
で、画素を構成する薄膜トランジスタとして、本発明の
薄膜トランジスタを用いることにより、発熱劣化を防ぐ
ことができ、信頼性の向上した有機ＥＬ表示装置が得ら
れる。

【００１７】また、本発明では、有機EL表示装置及び液
晶表示装置の駆動回路を、ゲート電極に沿ったチャネル
幅方向のチャネル領域の連続した長さが５０μｍ以下の
薄膜トランジスタのみで形成している。ジュール熱によ
る温度上昇はチャネル幅によって大きく変化するため、
上述した本発明の薄膜トランジスタのように、多結晶シ
リコン膜を分割する場合、連続したチャネル領域の長さ
が、５０μｍ以下になるようにすることで、温度抑制効
果が大きくなり、発熱による薄膜トランジスタの劣化を
防ぎ、結果として、信頼性に優れた液晶表示装置及び有
機EL表示装置を得ることが出来る。

【００１８】このように、チャネル領域の多結晶シリコ
ン膜を分離して放熱を大きくし、また、高温領域の熱を
コンタクトホールを通じてソース電極及びドレイン電極
に逃がすことによって、ジュール熱による温度上昇を抑
制することができる。これによって、熱に起因する自己
発熱劣化を防ぐことができ、信頼性に優れた薄膜トラン
ジスタを得ることができる。

【００１９】また、この薄膜トランジスタを発熱が大き
い部分に用いることにより、信頼性に優れた液晶表示装
置及び有機ＥＬ表示装置を得ることが出来る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図１１を用いて説明する。

【００２１】（実施の形態1）図１は、本発明にかかる
第１の実施例を示す薄膜トランジスタの構造を示す平面
図である。

【００２２】図２に示すような従来の構造から、以下の
ように構造を変化させている。

【００２３】まず、２Wのチャネル幅をもつ多結晶シリ
コン膜１０をゲート電極５０と重なる領域、すなわち、
チャネル領域において、Δの距離を隔てて分離してい
る。絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタは、熱伝
導率の良いシリコン基板上に形成されたMOSトランジス
タに比べて、基板側への放熱が非常に少なく、ジュール
熱による自己発熱が大きい。従って、基板方向への放熱
が小さい分、膜厚方向に垂直な、平面方向の放熱の程度
によって温度上昇の度合いが大きく変化する。即ち、チ
ャネル幅が大きいほど、平面方向への放熱の寄与が小さ
くなり、温度上昇が大きくなるのである。図３は、チャ
ネル幅Wによって、自己発熱による最高到達温度がどの
ように変化するかを、電流密度一定の下でシミュレーシ
ョンによって調べた結果である。図から分かるように、
Wの増加とともに急激に到達温度が高くなり、チャネル
幅Wが５０μｍ程度で、ほぼ、飽和してくる。Wの増加に
よる到達温度の上昇はWが小さいほど大きい。これは、
平面方向への放熱の影響が、Wが小さいほど大きいから
である。このようなWの範囲では、温度上昇は、Wによっ
て決まっている。一方、Wがある程度（約５０μｍ）以
上になると、ジュール熱による温度上昇は飽和してく
る。この領域では、平面方向の放熱の影響が小さく、温
度上昇は、電力によって決まる。

【００２４】図３から明らかなように、チャネル幅Wを
小さくすることによって自己発熱を大きく抑制すること
ができる。かと言って、単純に完全分離して、電気的に
並列に接続すると、平面的に占める面積が大幅に増加す
ることになり、また、配線の引き回しが複雑になってし
まう。そこで、本発明では、図１のようにΔの距離を隔
てて、多結晶シリコン膜を分離する。すなわちチャネル
幅方向に２Wの長さを有する多結晶シリコン膜１０（図
２）を、チャネル幅方向にWの長さ有する２つの多結晶
シリコン膜に分離するのである。このような構造変化に
よる温度上昇の減少分は、分離する距離Δによって、大
きく変化する。シミュレーションにより調べた結果を図
４に示す。縦軸は、（（図１の構造での到達温度）―
（完全独立チャネル幅Wトランジスタの到達温度））／
（完全独立チャネル幅２Wトランジスタの到達温度―完
全独立チャネル幅Wトランジスタの到達温度）×１０
０、としている。縦軸の値が１００のときには、分離し
た効果がゼロ、即ち、図２の２Wのチャネル幅を持つト
ランジスタの到達温度と同じであり、縦軸の値がゼロに
なると、図１の構造のトランジスタの到達温度は、完全
独立（分離）のチャネル幅Wのトランジスタの到達温度
と等しくなったことを表す。図を見ると、Δが５μｍ
で、チャネル幅２Wの到達温度とチャネル幅Wの到達温度
の差の４１％まで減少し、１０μｍでは、２１％、２０
μｍでは、５％、そして、３０μｍでは、完全独立（分
離）のチャネル幅Wの到達温度と完全に等しくなること
が分かる。Δが５μｍでも到達温度減少の効果は大きい
が、Δ２０μｍ以上分離することにより、ほぼ、完全独
立（分離）の状態にすることができる。即ち、図２の構
造から図１の構造にすることによって、到達温度の点か
らみてWを実効的に半分にすることができ、到達温度が
大幅に減少するのである。これによって、発熱に起因す
る自己発熱劣化を抑制することができ、信頼性の向上し
た薄膜トランジスタが得られる。分離の仕方は、様々な
分離の仕方がある。要は、チャネル領域において分離す
れば良いのである。従って、図１のように、多結晶シリ
コン膜をチャネル方向で完全に分離しても良いし、図５
のように、チャネル部付近のみ分離領域１１０を形成し
てもよい。また、図５や図６のように、多数に分離する
とより温度上昇を抑制することができる。

【００２５】図３から分かるように、分離することによ
る温度上昇の抑制は、分離した後の、多結晶シリコン膜
のチャネル幅方向の長さを５０μｍ以下にしたときに、
その効果が大きくなる。逆に言えば、分離後の連続する
チャネル幅方向の長さが５０μｍより大きいと、分離す
ることによる効果は小さい。従って、分離した後の多結
晶シリコン膜の連続するチャネル幅方向の長さが５０μ
ｍ以下になるまで多数分割することにより、温度上昇を
防ぐ効果が大きくなるのである。

【００２６】本実施例では、自己発熱による温度上昇を
抑制する手段として、チャネル幅方向に形成された低抵
抗領域（ソースドレイン領域）の中央部を含むようにコ
ンタクトホールを形成している。図１において、チャネ
ル幅方向にWの長さを持つ多結晶シリコン膜の低抵抗領
域のうち、端からW／２の距離にある、中央部を含むよ
うに、コンタクトホール２０を形成するのである。上述
のように、絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタ
は、Wの増加と共にジュール熱による温度上昇が大きく
なる。これは、熱がこもるためである。従って、チャネ
ル幅方向の温度分布は、図７に示すように、チャネル幅
方向中央部で最大値をとり、端側へ行くほど温度が低く
なる。図７は、DCバイアスを印加したときの、チャネル
幅２００μｍの薄膜トランジスタの温度分布の実測値で
ある。図８の薄膜トランジスタの断面図に示すように、
コンタクトホールは、多結晶シリコン膜の低抵抗領域１
０ｂとソース及びドレイン電極３０，４０が接触する領
域であり、多結晶シリコン膜で発生した熱をある程度放
熱することができる。多結晶シリコン膜の低抵抗領域全
体に渡って、コンタクトホールを形成すると、多結晶シ
リコン膜からの熱の逃げを最も大きくすることができる
が、一般に、ひとつのアレイ基板には、様々なサイズの
薄膜トランジスタが形成されるため。コンタクトホール
は、最も小さいサイズの薄膜トランジスタのサイズに合
わせた大きさにしなければならない。これは、コンタク
トホールの大きさが異なると、ローディング効果によっ
て、エッチングのされ方が異なり、すべてのサイズのコ
ンタクトホールに対して、良好なエッチングができない
ためである。従って、大きなサイズの薄膜トランジスタ
に対しては、図１のように、小さなコンタクトホールを
複数個形成することになる。このとき、図７に示すよう
に、チャネル幅方向で温度分布を持つため、コンタクト
ホールを形成する場所によって、温度上昇分が変化す
る。もっとも、温度上昇を抑制するのは、もちろん、最
も温度が高くなるところ、即ち、チャネル幅方向中央の
領域にコンタクトホールを形成する場合である。従っ
て、本発明では、図１のように、チャネル幅方向中央部
を含むように、コンタクトホールを形成しており、これ
によって、温度上昇を抑制することができる。

【００２７】また、コンタクトホールの密度をチャンネ
ル幅方向の中央で最も密度を高く配置することによっ
て、あるいはチャンネル幅方向の中央に配置されるコン
タクトホールの面積を大きく設定することによっても同
様の効果を得ることができる。

【００２８】（実施の形態２）図９は、本発明にかかる
第２の実施例を示す液晶表示装置のアレイ基板の平面図
である。

【００２９】ガラス基板６０上に多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタを形成し、Xドライバ及びYドライバ、そし
て、画像表示部が形成されている。Xドライバ、Yドライ
バは、信号波形を作る論理回路部とその信号を増幅する
バッファとから成る。一般に、Xドライバから出力され
る信号がゲート線１８０に入力され、映像信号を書き込
む薄膜トランジスタを選択し、Yドライバから出力され
る映像信号がソース線２００に入力され、映像信号が画
素に形成された薄膜トランジスタ１３０を通じて液晶セ
ル（図９ではコンデンサで表示）に書き込みされる。こ
れをすべてのゲート線、ソース線に対して行うことで、
画像表示部全体に映像信号を書き込むのである。

【００３０】ドライバを形成する薄膜トランジスタは、
もちろん、駆動方法によって様々であるが、個々のトラ
ンジスタでみたときに、電力が大きいトランジスタもあ
り、電力が小さいトランジスタもある。この中で、電力
が大きいトランジスタでは、もちろん、ジュール熱によ
る発熱によって温度上昇が生じ、自己発熱劣化が引き起
こされ、正しい信号波形を作ることができなくなり、結
果として、良好な画像を表示できなくなる。従って、電
力が大きいトランジスタを、実施例１で説明した、本発
明による温度上昇を抑制した構造のトランジスタにする
ことにより、自己発熱劣化を抑制し、信号波形の劣化を
防ぎ、良好な画像を表示することができる。

【００３１】ジュール熱による温度上昇は、トランジス
タのサイズによって大きく変化し、サイズの増加ととも
に到達温度が高くなる。そういう意味では、論理回路よ
りもバッファ部に、サイズの大きなトランジスタが用い
られるため、論理回路部よりもバッファ部の方が、よ
り、自己発熱劣化が懸念される。バッファ部を形成する
トランジスタのサイズが大きくなる理由は、バッファ
は、論理回路部で形成された信号波形を増幅して、ゲー
ト線やソース線に出力しなければならないからである。
パネルによって、様々な設計が可能だが、バッファ部の
インバータ１２０を形成するトランジスタのサイズ（チ
ャネル幅W）は、数百μｍのトランジスタを用いること
がある。このくらい大きいサイズになると、図３に示す
ように熱のこもりが大きく、ジュール熱による温度上昇
が非常に大きくなって自己発熱劣化を生じ、正しい出力
を得られなくなり、結果として、良好な画像表示ができ
なくなるのである。従って、特にサイズの大きいバッフ
ァ部を形成する薄膜トランジスタを、実施例１で説明し
た、温度上昇を抑制する構造の薄膜トランジスタにする
ことにより、自己発熱劣化を防ぎ、良好な画像表示が得
られる。

【００３２】（実施の形態３）図１０は、本発明にかか
る第３の実施例を示す有機EL表示装置のアレイ基板の平
面図である。

【００３３】ガラス基板６０上に、多結晶シリコン薄膜
トランジスタが形成され、Xドライバ、Yドライバ、及
び、画像表示部が形成されている。

【００３４】X方向信号線１８０とY方向信号線２００に
よって、映像信号を書き込む画素が特定され、その画素
においてスイッチ用薄膜トランジスタ１７０がオンされ
る。これにより、電流制御用薄膜トランジスタ１５０が
オンされ、電源線１９０から供給される電流により、有
機EL素子１４０に電流が流れ、有機EL素子が発光する。
このようにして、すべての画素に映像信号が書き込ま
れ、画像を表示するのである。

【００３５】実施例２の場合と同様に、論理回路部やバ
ッファ部を形成する薄膜トランジスタのうち、電力が大
きく、ジュール熱による温度上昇が大きいトランジス
タ、特に、電力が大きく、サイズ（チャネル幅W）が大
きい薄膜トランジスタに対して、実施例１で説明した、
本発明による温度上昇を防ぐ構造の薄膜トランジスタを
用いることにより、自己発熱劣化を防ぎ、正しい駆動波
形を信頼性良く出力することができるようになり、良好
な画像表示が得られる。

【００３６】ドライバ部に関しては、実施例２の本発明
の液晶表示装置の場合と同様に、電力の大きい薄膜トラ
ンジスタ、または、サイズの大きな薄膜トランジスタに
対して、本発明の温度上昇を抑制する構造を持つ薄膜ト
ランジスタを用いることにより、信頼性の高い、有機EL
表示装置が得られる。有機EL表示装置が液晶表示装置と
大きく違う点のひとつは、電圧駆動ではなく、電流駆動
である、という点である。液晶表示装置の場合は自発光
ではないため、映像に対応する電位を画素に形成された
薄膜トランジスタによって、コンデンサに書き込み、次
に書き込まれるまでの間、その電位を保持して置けばよ
い。従って、画素に形成された薄膜トランジスタは、１
フレームの間の、ほんのわずかな時間だけ、コンデンサ
に書き込むための電流が流れるだけである。この電流は
小さく、しかも短い時間だけ流れるので、これによる発
熱は非常に小さく、自己発熱劣化は生じない。一方、有
機EL表示装置の場合、自発光であるため、映像を表示す
るためには、有機EL素子１４０に、電流を流し続けなけ
ればならない。しかも、その電流は、液晶表示装置の画
素に形成された薄膜トランジスタに流れる電流に比べ
て、はるかに大きい。従って、有機EL表示装置の場合
は、画素に形成された薄膜トランジスタ、とくに電流制
御用トランジスタ１５０においても、ジュール熱による
温度上昇が無視できず、場合によっては、自己発熱劣化
が生じる場合がある。さらに、有機EL素子の発光強度
は、トランジスタ特性の変化に非常に敏感であるため、
トランジスタ特性の変化に対するマージンが少なく、液
晶表示装置の場合よりも、トランジスタ特性の劣化に対
してよりシビアである。そこで、実施例１で説明した本
発明による温度上昇を抑制する構造をもつ薄膜トランジ
スタを用いることにより、画素部に形成された薄膜トラ
ンジスタの温度上昇を抑制し、自己発熱劣化を防ぐこと
で、信頼性に優れた良好な画像表示が可能な有機EL表示
装置を得ることができる。

【００３７】また、図３に示したように、同じ電流密度
でも、トランジスタサイズWによって、到達温度が大き
く変化するため、実施例１で説明した、本発明による温
度上昇を抑制した薄膜トランジスタは、ゲート電極に沿
ったチャネル領域の長さを５０μｍ以下なるように、多
結晶シリコン膜を分割することで、大きな効果を発揮す
る。逆に言えば、ゲート電極に沿った連続するチャネル
領域の長さを５０μｍ以下のトランジスタのみでアレイ
基板を作ることにより、アレイ基板全体の薄膜トランジ
スタに対して、自己発熱劣化を防ぐことができる。結果
として、信頼性に優れた液晶表示装置及び有機EL表示装
置が得られる。

【００３８】なお、本発明は、多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタに関する発明であるが、半導体膜が、単結晶シ
リコンや微結晶シリコン、また、ゲルマニウムや他の半
導体膜、化合物半導体膜においても、ジュール熱は同様
に生じるので、まったく同様の構造で発熱を抑制するこ
とができる。また、ＳＯＩについても、絶縁膜上に形成
されているためシリコン基板上のＭＯＳトランジスタに
比べてジュール熱による温度上昇が大きく、発熱による
特性変化が問題になっているが、これについても、本発
明は同様に適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、薄膜ト
ランジスタの、自己発熱による温度上昇を抑制し、自己
発熱劣化を防ぐことができ、信頼性に優れた薄膜トラン
ジスタが得られる。本発明の薄膜トランジスタを用い
て、駆動回路、画素トランジスタを形成することによ
り、液晶表示装置及び有機EL表示装置の信頼性が向上す
るという有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１実施例を示す平面図

【図２】従来の薄膜トランジスタの構造を示す平面図

【図３】チャネル幅による温度上昇の変化を示した図

【図４】分割距離Δによる到達温度の変化を示した図

【図５】本発明の薄膜トランジスタの構造を示す平面図

【図６】本発明の薄膜トランジスタの構造を示す平面図

【図７】チャネル幅方向の温度分布の図

【図８】薄膜トランジスタの断面図

【図９】本発明にかかる第２実施例を示す平面図

【図１０】本発明にかかる第３実施例を示す平面図

【図１１】自己発熱劣化の例を示す図

【符号の説明】

１０多結晶シリコン膜１０ａチャネル部１０ｂ低抵抗領域２０コンタクトホール３０ソース電極４０ドレイン電極５０ゲート電極６０ガラス基板７０アンダーコート絶縁膜８０ゲート絶縁膜９０層間絶縁膜１００バックパシベーション膜１１０分離領域１２０インバータ１３０画素トランジスタ１４０有機EL素子１５０電流制御用トランジスタ１６０コンデンサ１７０スイッチ用トランジスタ１８０ X方向信号線１９０電源線２００ Y方向信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１８ＣＦターム(参考） 2H092 JA24 JA29 JA32 JA38 JA40 KA04 KA07 NA11 3K007 AB14 DB03 GA00 5C094 AA25 AA31 AA35 AA48 AA53 BA03 BA27 BA43 CA19 DA09 DA13 DB01 DB04 FA01 FB01 FB12 FB14 FB15 FB20 JA08 5F110 AA04 AA14 AA23 AA25 BB02 BB20 CC02 DD02 GG02 GG03 GG04 GG12 GG13 GG14 GG23 GG26 GG29 GG60 HL14 HM04 HM05 NN61

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板上に形成された薄膜トランジス
タにおいて、チャネル部を形成する多結晶シリコン膜
が、ゲート電極と平面的に重なり合う領域で分離されて
いることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】絶縁基板上に形成された薄膜トランジス
タにおいて、チャネル部を形成する多結晶シリコン膜
が、ゲート電極と平面的に重なり合う領域で分離されて
おり、且つ、分離された多結晶シリコン膜は、コンタク
トホールを通じてソース電極及びドレイン電極によって
電気的に接続されていることを特徴とする薄膜トランジ
スタ。
【請求項３】絶縁基板上に形成された薄膜トランジス
タにおいて、チャネル部を形成する多結晶シリコン膜
が、ゲート電極と平面的に重なり合う領域で分離されて
おり、その互いに隔てられる距離が、１０μｍ以上であ
ることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項４】絶縁基板上に形成された薄膜トランジス
タにおいて、チャネル部を形成する多結晶シリコン膜
が、ゲート電極と平面的に重なり合う領域で、１０μｍ
以上の距離を隔てて分離されており、且つ、分離された
多結晶シリコン膜は、コンタクトホールを通じてソース
電極及びドレイン電極によって電気的に接続されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項５】絶縁基板上に形成された薄膜トランジス
タにおいて、チャネル部を形成する多結晶シリコン膜の
島のうち、チャネル幅方向に形成された低抵抗領域（ソ
ースドレイン領域）の中央部を含むようにコンタクトホ
ールが形成されていることを特徴とする薄膜トランジス
タ。
【請求項６】絶縁基板上に形成された薄膜トランジス
タにおいて、チャネル部を形成する多結晶シリコン膜島
のチャネル幅方向に形成された低抵抗領域（ソースドレ
イン領域）にコンタクトホールが複数形成されており、
前記低抵抗領域の中央部において前記コンタクトホール
の密度あるいは面積がそれ以外の領域にくらべて大きく
設定されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項７】駆動回路を多結晶シリコン薄膜トランジ
スタで形成した、アクティブマトリクス型の液晶表示装
置において、駆動回路を構成する薄膜トランジスタのう
ち少なくとも一部の薄膜トランジスタが、請求項１から
請求項６のいずれかに記載の薄膜トランジスタであるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】駆動回路を多結晶シリコン薄膜トランジ
スタで形成したアクティブマトリクス型の液晶表示装置
において、表示部のソース信号線、もしくはゲート信号
線に信号を出力するバッファを形成する薄膜トランジス
タが、請求項１から請求項６のいずれかに記載の薄膜ト
ランジスタであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】駆動回路を多結晶シリコン薄膜トランジ
スタで形成した有機ＥＬ表示装置において、駆動回路を
構成する薄膜トランジスタのうち、少なくとも一部の薄
膜トランジスタが、請求項１から請求項６のいずれかに
記載の薄膜トランジスタであることを特徴とする有機Ｅ
Ｌ表示装置。
【請求項１０】駆動回路を多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタで形成した有機ＥＬ表示装置において、表示部の
ソース信号線、もしくはゲート信号線、もしくは画素選
択信号線に信号を出力するバッファを形成する薄膜トラ
ンジスタが、請求項１から請求項６のいずれかに記載の
薄膜トランジスタであることを特徴とする有機ＥＬ表示
装置。
【請求項１１】多結晶シリコン薄膜トランジスタが画
素部に形成された有機ＥＬ表示装置において、画素部を
構成する薄膜トランジスタのうち、少なくとも一部の薄
膜トランジスタが、請求項１から請求項６のいずれかに
記載の薄膜トランジスタであることを特徴とする有機Ｅ
Ｌ表示装置。
【請求項１２】駆動回路を多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタで形成した液晶表示装置において、駆動回路を形
成するすべての薄膜トランジスタが、ゲート電極に沿っ
たチャネル幅方向の連続したチャネル領域の長さが５０
μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】駆動回路を多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタで形成した有機EL表示装置において、駆動回路を
形成するすべての薄膜トランジスタが、ゲート電極に沿
ったチャネル幅方向の連続したチャネル領域の長さが５
０μｍ以下であることを特徴とする有機EL表示装置。