JP2011124288A - Tft panel for color display and method of manufacturing the same - Google Patents

Tft panel for color display and method of manufacturing the same Download PDF

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嘉朗 北村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a TFT panel which has small variance in device characteristics even when an overlapping scanning region is formed in a low-temperature process. <P>SOLUTION: A TFT panel for color display includes: a substrate where thin film transistors are arrayed in columns and a plurality of mutually parallel control regions are successively arranged; and a planarizing film disposed on the substrate. The control regions includes: control regions X where thin film transistors X having a channel formed of a semiconductor layer having a large maximum crystal grain size are arranged in columns; and control regions Y where thin film transistors Y having a channel formed of a semiconductor layer having a small maximum crystal grain size are arranged in columns, wherein an inter-center distance between control regions X is 3n (n: an integer equal to or larger than 1) times as long as short axes of the control regions. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はカラーディスプレイ用TFTパネルおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a color display TFT panel and a manufacturing method thereof.

アクティブマトリクス型の有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイなどは、各副画素を制御するための薄膜トランジスタ(TFT)が内蔵されたTFTパネルと、TFTパネル上に配置された画素とを有する。   An active matrix organic EL display, a liquid crystal display, and the like include a TFT panel in which a thin film transistor (TFT) for controlling each sub-pixel is built in, and a pixel disposed on the TFT panel.

TFTパネルに内蔵されたTFTは、ゲート電極と、ソース電極およびドレイン電極と、ソース電極およびドレイン電極を接続するチャネルとを有する。チャネルの材料の例には、キャリア移動度が高い、多結晶シリコン(poly−Si)層が含まれる。   The TFT built in the TFT panel has a gate electrode, a source electrode and a drain electrode, and a channel connecting the source electrode and the drain electrode. An example of the material of the channel includes a polycrystalline silicon (poly-Si) layer having high carrier mobility.

多結晶シリコンからなるチャネルの形成方法として、低温プロセスが知られている(例えば特許文献1および特許文献2参照)。低温プロセスとは、アモルファスシリコンが溶融し、再凝固する過程で微結晶化する性質を利用した方法である。より具体的には、低温プロセスは、通常、基板上にアモルファスシリコン層を形成するステップと、基板上に形成されたアモルファスシリコン層にレーザや熱プラズマジェットなどを照射するステップとを有する。レーザや熱プラズマジェットを照射されたアモルファスシリコン層は、瞬間的に溶融し、すぐに再凝固する。シリコンは再凝固する過程で、結晶化し、多結晶シリコンからなるチャネルが得られる。   As a method for forming a channel made of polycrystalline silicon, a low temperature process is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). The low temperature process is a method that utilizes the property that amorphous silicon melts and recrystallizes in the process of re-solidification. More specifically, the low temperature process generally includes a step of forming an amorphous silicon layer on the substrate and a step of irradiating a laser, a thermal plasma jet, or the like to the amorphous silicon layer formed on the substrate. The amorphous silicon layer irradiated with the laser or the thermal plasma jet melts instantaneously and resolidifies immediately. Silicon is crystallized in the process of re-solidification, and a channel made of polycrystalline silicon is obtained.

このような、低温プロセスでは、プロセス中の最高温度が600度以下と比較的低く、安価に多結晶シリコン層からなるチャネルを作製することができるというメリットを有する。   Such a low temperature process has a merit that a channel made of a polycrystalline silicon layer can be manufactured at a low cost because the maximum temperature during the process is relatively low at 600 ° C. or less.

図1Aは、特許文献1に開示された、熱プラズマジェットを用いた半導体層(アモルファスシリコン層)の微結晶化方法を説明するための模式図である。図1Aに示されるように、特許文献1に開示された方法では、熱プラズマノズル10から噴射した熱プラズマジェットを基板101に照射する。   FIG. 1A is a schematic diagram for explaining a microcrystallization method of a semiconductor layer (amorphous silicon layer) using a thermal plasma jet disclosed in Patent Document 1. FIG. As shown in FIG. 1A, in the method disclosed in Patent Document 1, the substrate 101 is irradiated with a thermal plasma jet ejected from a thermal plasma nozzle 10.

熱プラズマノズル10は、電極棒11と、電極筒12と、噴出口13とを有する。電極筒12内は、冷媒流路14が配置されている。このような構成を有する熱プラズマノズル10の電極棒11と、電極筒12との間に電圧を印加すると、両極間にアーク放電が発生する。アーク放電の発生中に、電極棒11と、電極筒12との間にアルゴンガス等の不活性ガスを流すことで、噴出口13から熱プラズマジェット15を噴出し、基板101上に形成された半導体層(アモルファスシリコン層)103aを照射する。これにより、非結晶の半導体層103aは微結晶化され、微結晶の半導体層103pが形成される。   The thermal plasma nozzle 10 includes an electrode rod 11, an electrode cylinder 12, and a jet port 13. A coolant channel 14 is disposed in the electrode cylinder 12. When a voltage is applied between the electrode rod 11 of the thermal plasma nozzle 10 having such a configuration and the electrode cylinder 12, arc discharge is generated between the two electrodes. During the generation of the arc discharge, an inert gas such as an argon gas is allowed to flow between the electrode rod 11 and the electrode cylinder 12, thereby ejecting a thermal plasma jet 15 from the ejection port 13 to form on the substrate 101. The semiconductor layer (amorphous silicon layer) 103a is irradiated. Thus, the amorphous semiconductor layer 103a is microcrystallized, and a microcrystalline semiconductor layer 103p is formed.

一方、熱プラズマジェットで照射できる領域には限界がある。したがって、特許文献1に開示された低温プロセスで、大型ディスプレイ用のTFTパネルを作製する場合は、図1Bに示されるように半導体層が形成された基板101を熱プラズマジェット15で複数回走査し、基板上の半導体層103を微結晶化する。   On the other hand, there is a limit to the region that can be irradiated with the thermal plasma jet. Therefore, when a TFT panel for a large display is manufactured by the low temperature process disclosed in Patent Document 1, the substrate 101 on which the semiconductor layer is formed is scanned with the thermal plasma jet 15 a plurality of times as shown in FIG. 1B. Then, the semiconductor layer 103 on the substrate is microcrystallized.

特開2008−53632号公報JP 2008-53632 A 特開2009−75523号公報JP 2009-75523 A

しかし、特許文献1に開示されたように基板を複数回走査することで、半導体層を微結晶化する場合、非結晶の半導体層が残らないように、走査する領域を一部重複させる。このため、大型ディスプレイ用のTFTパネルを製造する場合、2回走査される領域(以下「重複走査領域」とも称する)が発生してしまう。   However, when the semiconductor layer is microcrystallized by scanning the substrate a plurality of times as disclosed in Patent Document 1, a part of the scanning region is overlapped so that an amorphous semiconductor layer does not remain. For this reason, when manufacturing a TFT panel for a large display, an area that is scanned twice (hereinafter also referred to as “overlapping scanning area”) occurs.

重複走査領域の半導体層は、一度しか走査されない領域(以下「単走査領域」とも称する)の半導体層の結晶粒径は、半導体層の結晶粒径と異なり大きくばらつく。半導体層の結晶粒径は、半導体層からなるチャネルの閾値電圧や移動度に大きな影響を与える(図3参照)。   In the semiconductor layer in the overlapping scanning region, the crystal grain size of the semiconductor layer in a region that is scanned only once (hereinafter also referred to as “single scanning region”) differs greatly from the crystal grain size of the semiconductor layer. The crystal grain size of the semiconductor layer greatly affects the threshold voltage and mobility of the channel formed of the semiconductor layer (see FIG. 3).

このため、重複走査領域における半導体層からなるチャネルを有するTFTでは、閾値電圧や移動度などの特性がばらつく。このような、TFTの特性のばらつきはカラーディスプレイの輝度がばらつき(以下「輝度ムラ」とも称する)につながる。   For this reason, characteristics such as threshold voltage and mobility vary in a TFT having a channel formed of a semiconductor layer in the overlapping scanning region. Such variation in TFT characteristics leads to variation in luminance of the color display (hereinafter also referred to as “luminance unevenness”).

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、低温プロセスにおいて重複走査領域が発生する場合であっても、TFTパネルのデバイス特性のばらつきによるディスプレイの輝度ムラを抑えること目的とする。   The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to suppress display luminance unevenness due to variations in device characteristics of a TFT panel even when an overlapping scanning region occurs in a low temperature process.

本発明の第1は以下に示すTFTパネルに関する。
[1]薄膜トランジスタが列状に配列され、かつ互いに平行な複数の制御領域が連続して並んだ基板と、前記基板上に配置された平坦化膜とを有するTFTパネルであって、前記制御領域には、最大結晶粒径が大きい半導体層からなるチャネルを有する薄膜トランジスタXが列状に配列された制御領域Xと、最大結晶粒径が小さい半導体層からなるチャネルを有する薄膜トランジスタYが列状に配列された制御領域Yと、が含まれ、前記制御領域X同士の中心間距離は、前記制御領域の短軸の3n[nは1以上の整数]倍である、カラーディスプレイ用TFTパネル。
[2]前記基板には、赤色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたR制御領域と、緑色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたG制御領域と、青色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたB制御領域とが交互に並べられ、全ての前記制御領域Xは、前記R制御領域、前記G制御領域または前記B制御領域である、[1]に記載のカラーディスプレイ用TFTパネル。
[3]全ての前記制御領域Xは、前記G制御領域である、[2]に記載のカラーディスプレイ用TFTパネル。
[4]前記薄膜トランジスタXの半導体層の最大結晶粒径は、100nm以上であり、前記トランジスタYの半導体層の最大結晶粒径は、70〜80nmである、[1]〜[3]のいずれかに記載のカラーディスプレイ用TFTパネル。
The first of the present invention relates to the following TFT panel.
[1] A TFT panel having a substrate in which thin film transistors are arranged in a row and a plurality of control regions parallel to each other are continuously arranged, and a planarization film disposed on the substrate, the control region Includes a control region X in which thin film transistors X having channels made of semiconductor layers having a large maximum crystal grain size are arranged in a row, and a thin film transistor Y having channels made of semiconductor layers having a small maximum crystal grain size in a row. The control region Y is included, and the distance between the centers of the control regions X is 3n [n is an integer of 1 or more] times the minor axis of the control region.
[2] The substrate includes an R control region in which thin film transistors for controlling sub-pixels emitting red light are arranged in a row, and a thin film transistor for controlling sub-pixels emitting green light in a row. The G control region and the B control region in which thin film transistors for controlling sub-pixels emitting blue light are arranged in rows are alternately arranged, and all the control regions X include the R control region, the G control region, and the G control region. The TFT panel for a color display according to [1], which is a control region or the B control region.
[3] The color display TFT panel according to [2], wherein all the control regions X are the G control regions.
[4] The maximum crystal grain size of the semiconductor layer of the thin film transistor X is 100 nm or more, and the maximum crystal grain size of the semiconductor layer of the transistor Y is 70 to 80 nm, any one of [1] to [3] TFT panel for color display as described in 1.

本発明の第2は以下に示す有機ELディスプレイに関する。
[5][2]または[3]に記載のTFTパネルを有し、前記TFTパネルの平坦化膜上には、2以上の赤色に発光する副画素が列状に配列された発色領域Rと、2以上の緑色に発光する副画素が列状に配列された発色領域Gと、2以上の青色に発光する副画素が列状に配列された発色領域Bと、が交互に配置された、有機ELディスプレイであって、前記R制御領域のそれぞれの薄膜トランジスタは、前記発色領域Rのそれぞれの副画素の画素電極に接続し、前記G制御領域のそれぞれの薄膜トランジスタは、前記発色領域Gのそれぞれの副画素の画素電極に接続し、前記B制御領域のそれぞれの薄膜トランジスタは、前記発色領域Bのそれぞれの副画素の画素電極に接続する、有機ELディスプレイ。
The second aspect of the present invention relates to the organic EL display shown below.
[5] The TFT panel according to [2] or [3] is provided, and a coloring region R in which two or more sub-pixels emitting red light are arranged in a row on the planarizing film of the TFT panel; Color development regions G in which two or more green light emitting sub-pixels are arranged in a row and color development regions B in which two or more blue light emission sub-pixels are arranged in a row are alternately arranged. In the organic EL display, each thin film transistor in the R control region is connected to a pixel electrode of each sub pixel in the color development region R, and each thin film transistor in the G control region is connected to each color pixel in the color development region G. An organic EL display that is connected to a pixel electrode of a sub-pixel, and each thin film transistor in the B control region is connected to a pixel electrode of each sub-pixel in the coloring region B.

本発明の第3は以下に示すTFTパネルの製造方法に関する。
[6]赤色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたR制御領域と、緑色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたG制御領域と、青色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたB制御領域とが交互に並んだ基板と;前記基板上に配置された平坦化膜と;を有するカラーディスプレイ用TFTパネルの製造方法であって、非結晶の半導体層が形成された基板を準備するステップと;前記非結晶の半導体層が形成された前記基板を、第1走査領域と第2走査領域とが走査方向に沿って一部重なり、かつ前記第2走査領域と第3走査領域とが走査方向に沿って一部重なるように、熱プラズマジェットで走査し、前記第1走査領域、前記第2走査領域および前記第3走査領域の半導体層を微結晶化するステップと;前記微結晶化された半導体層をパターニングし、前記R制御領域、G制御領域およびB制御領域の薄膜トランジスタのチャネルを形成するステップであって、前記R制御領域、G制御領域およびB制御領域の長軸は、前記走査方向と平行であり、前記R制御領域、G制御領域およびB制御領域の短軸は、前記第1走査領域と前記第2走査領域とが重なる重複走査領域Aおよび前記第2走査領域と前記第3走査領域とが重なる重複走査領域Bの短軸よりも大きく、前記重複走査領域Aと、前記重複走査領域Bとの中心間距離は、前記R制御領域の短軸、前記G制御領域の短軸および前記B制御領域の短軸の和のn[nは1以上の整数]倍であるステップと;を有するカラーディスプレイ用TFTパネルの製造方法。
A third aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a TFT panel shown below.
[6] An R control region in which thin film transistors for controlling subpixels emitting red light are arranged in a row, and a G control region in which thin film transistors for controlling subpixels emitting green light are arranged in a row A TFT for color display, comprising: a substrate on which B control regions in which thin film transistors for controlling sub-pixels emitting blue light are arranged in a row are arranged; and a planarization film disposed on the substrate. A method for manufacturing a panel, comprising: preparing a substrate on which an amorphous semiconductor layer is formed; and scanning the substrate on which the amorphous semiconductor layer is formed with a first scanning region and a second scanning region. Scanning with a thermal plasma jet such that the second scanning region and the third scanning region partially overlap along the scanning direction, and the first scanning region and the second scanning region And Microcrystallizing the semiconductor layer in the third scanning region; patterning the microcrystallized semiconductor layer to form thin film transistor channels in the R control region, the G control region, and the B control region. The major axes of the R control region, the G control region, and the B control region are parallel to the scanning direction, and the minor axes of the R control region, the G control region, and the B control region are the same as the first scanning region. It is larger than the short axis of the overlapping scanning area A where the second scanning area overlaps and the overlapping scanning area B where the second scanning area and the third scanning area overlap, and the overlapping scanning area A and the overlapping scanning area B And the center-to-center distance is n [n is an integer greater than or equal to 1] times the sum of the minor axis of the R control region, the minor axis of the G control region, and the minor axis of the B control region. Color display Manufacturing method of use TFT panel.

本発明によれば重複走査領域および制御領域の位置およびサイズを調節することで、重複走査領域における半導体層からなるチャネルを有するTFTを補正しやすくすることができる。このため、本発明によればTFTパネルのデバイス特性のばらつきによるディスプレイの輝度ムラを抑えることができる。   According to the present invention, it is possible to easily correct a TFT having a channel formed of a semiconductor layer in the overlapping scanning region by adjusting the positions and sizes of the overlapping scanning region and the control region. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress display luminance unevenness due to variations in device characteristics of the TFT panel.

特許文献1に開示された従来の半導体層の微結晶化する方法を示す模式図Schematic diagram showing a conventional method for microcrystallization of a semiconductor layer disclosed in Patent Document 1 本発明で用いる熱プラズマノズルの断面図Sectional view of thermal plasma nozzle used in the present invention TFTにおけるゲート電極に印加する電圧と、ソース・ドレイン間を流れる電流との関係を示すグラフA graph showing the relationship between the voltage applied to the gate electrode of a TFT and the current flowing between the source and drain 本発明の実施の形態1の第2ステップを示す図The figure which shows the 2nd step of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の第2ステップを示す図The figure which shows the 2nd step of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の第2ステップを示す図The figure which shows the 2nd step of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の第3ステップ後の基板の平面図The top view of the board | substrate after the 3rd step of Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2の第2ステップを示す図The figure which shows the 2nd step of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の有機ELディスプレイを示す図The figure which shows the organic electroluminescent display of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の有機ELディスプレイを示す図The figure which shows the organic electroluminescent display of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の有機ELディスプレイに含まれるTFTパネルの平面図Plan view of TFT panel included in organic EL display of Embodiment 3 of the present invention

1.本発明のTFTパネルの製造方法
本発明は低温プロセスによるカラーディスプレイ用TFTパネルの製造方法に関する。本発明の製造方法によって製造されるTFTパネルは、基板と、薄膜トランジスタ(以下「TFT」とも称する)と、平坦化膜とを有する。
1. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a TFT panel for a color display by a low temperature process. The TFT panel manufactured by the manufacturing method of the present invention includes a substrate, a thin film transistor (hereinafter also referred to as “TFT”), and a planarizing film.

基板の表面は、ライン状のR制御領域と、ライン状のG制御領域と、ライン状のB制御領域とが交互に並んでいる。R制御領域、G制御領域およびB制御領域のサイズは同一であることが好ましい。   On the surface of the substrate, linear R control regions, linear G control regions, and linear B control regions are alternately arranged. The sizes of the R control region, the G control region, and the B control region are preferably the same.

R制御領域には、赤色に発光する副画素を制御するためのTFTが列状に配列され;G制御領域には、緑色に発光する副画素を制御するためのTFTが列状に配列され;B制御領域には、青色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列される。したがって、本発明のTFTパネルから、TFTパネルの平坦化膜上に赤色の副画素が列状に配列された領域(発色領域R)と、緑色の副画素が列状に配列された領域(発色領域G)と、青色の副画素が列状に配列された領域(発色領域B)とが交互に並ぶカラーディスプレイパネルを得ることができる(図9参照)。   In the R control area, TFTs for controlling sub-pixels emitting red light are arranged in a row; in the G control area, TFTs for controlling sub-pixels emitting green light are arranged in a row; In the B control region, thin film transistors for controlling sub-pixels that emit blue light are arranged in a row. Therefore, from the TFT panel of the present invention, a region in which red subpixels are arranged in a row (color development region R) and a region in which green subpixels are arranged in a row (color development) on the planarizing film of the TFT panel. A color display panel can be obtained in which regions G) and regions in which blue subpixels are arranged in a row (coloring region B) are alternately arranged (see FIG. 9).

R制御領域、G制御領域およびB制御領域のサイズは、発色領域R、発色領域Gおよび発色領域Bのサイズと同じである。   The sizes of the R control region, the G control region, and the B control region are the same as the sizes of the coloring region R, the coloring region G, and the coloring region B.

「副画素を制御するTFT」には少なくとも駆動TFTが含まれる。また、「副画素を制御するTFT」はさらに、スイッチングTFTや他のTFTを含んでもよい。   The “TFT for controlling the sub-pixel” includes at least a driving TFT. Further, the “TFT for controlling the sub-pixel” may further include a switching TFT or another TFT.

各TFTは、ソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極とを接続する半導体層からなるチャネルと、チャネルを制御するゲート電極と、ゲート電極をソース電極およびドレイン電極とから絶縁するゲート絶縁膜と、を有する。   Each TFT includes a source electrode and a drain electrode, a channel made of a semiconductor layer that connects the source electrode and the drain electrode, a gate electrode that controls the channel, and a gate insulating film that insulates the gate electrode from the source electrode and the drain electrode. And having.

本発明のTFTパネルの製造方法は、
1)非結晶の半導体層が形成された基板を準備する第1ステップと
2)非結晶の半導体層が形成された基板を熱プラズマジェットまたはレーザで走査し、非結晶の半導体層を微結晶化する第2ステップと、
3)微結晶化された半導体層をパターニングし、R制御領域、G制御領域およびB制御領域の各TFTのチャネルを形成する第3ステップと、
4)基板上に平坦化膜を形成する第4ステップと、を有する。以下それぞれのステップについて詳細に説明する。
The manufacturing method of the TFT panel of the present invention is as follows:
1) First step of preparing a substrate on which an amorphous semiconductor layer is formed; and 2) scanning the substrate on which the amorphous semiconductor layer is formed with a thermal plasma jet or a laser to microcrystallize the amorphous semiconductor layer. A second step to
3) patterning the microcrystallized semiconductor layer to form a channel for each TFT in the R control region, the G control region, and the B control region;
4) A fourth step of forming a planarizing film on the substrate. Each step will be described in detail below.

1)第1ステップでは非結晶(アモルファス)の半導体層が形成された基板を準備する。   1) In the first step, a substrate on which an amorphous semiconductor layer is formed is prepared.

基板の材料の例には、シリコン・カーバイト(SiC)やアルミナ(Al)、窒化アルミニウム(AlN)、ガラス、シリコン、ゲルマニウムウェーハーなどが含まれる。 Examples of the material of the substrate include silicon carbide (SiC), alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), glass, silicon, germanium wafer, and the like.

基板と半導体層との間には、酸化硅素膜(SiO:0<x≦2)や窒化硅素膜(Si0<x≦4)などが配置されていてもよい。基板の表面を酸化硅素膜や窒化硅素膜で覆うことで、半導体層に基板から不純物が混入することを防止することができる。 A silicon oxide film (SiO x : 0 <x ≦ 2), a silicon nitride film (Si 3 N x 0 <x ≦ 4), or the like may be disposed between the substrate and the semiconductor layer. By covering the surface of the substrate with a silicon oxide film or a silicon nitride film, impurities can be prevented from entering the semiconductor layer from the substrate.

酸化硅素膜や窒化硅素膜などは、基板を純水やアルコールなどで洗浄した後、常圧化学気相堆積法(APCVD法)や低圧化学気相堆積法(LPCVD法)、プラズマ化学気相堆積法(PECVD法)などのCVD法またはスパッタ法などの成膜方法で基板の表面に形成すればよい。   For silicon oxide films, silicon nitride films, etc., the substrate is cleaned with pure water or alcohol, and then atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), plasma chemical vapor deposition It may be formed on the surface of the substrate by a CVD method such as a PECVD method or a film forming method such as a sputtering method.

半導体層は例えばシリコン層である。基板上に半導体層を形成する方法は特に限定されないが例えば、APCVD法やLPCVD法、PECVD法などのCVD法、またはスパッタ法や蒸着法などの物理気相堆積法(PVD法)である。   The semiconductor layer is, for example, a silicon layer. A method for forming the semiconductor layer on the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a CVD method such as APCVD method, LPCVD method, and PECVD method, or a physical vapor deposition method (PVD method) such as sputtering method and vapor deposition method.

2)第2ステップでは、非結晶の半導体層が形成された基板を熱プラズマジェットまたはレーザで走査し、非結晶の半導体層を微結晶化する。具体的には、第1走査領域を走査し、第1走査領域内の非結晶の半導体層を微結晶化し;第2走査領域を走査し、第2走査領域内の非結晶の半導体層を微結晶化し;第3走査領域を走査し、第3走査領域内の非結晶の半導体層を微結晶化する。
本発明では、基板は、第1走査領域と第2走査領域とが走査方向に沿って一部重なり;第2走査領域と第3走査領域とが走査方向に沿って一部重なるように、走査される(図4〜6参照)。
2) In the second step, the substrate on which the amorphous semiconductor layer is formed is scanned with a thermal plasma jet or laser to microcrystallize the amorphous semiconductor layer. Specifically, the first scanning region is scanned to microcrystallize the amorphous semiconductor layer in the first scanning region; the second scanning region is scanned, and the amorphous semiconductor layer in the second scanning region is micronized. Crystallization; the third scanning region is scanned, and the amorphous semiconductor layer in the third scanning region is microcrystallized.
In the present invention, the substrate is scanned such that the first scanning region and the second scanning region partially overlap along the scanning direction; and the second scanning region and the third scanning region partially overlap along the scanning direction. (See FIGS. 4 to 6).

ここで「基板を熱プラズマジェットまたはレーザで走査する」とは、基板を熱プラズマジェットまたはレーザで照射しながら、熱プラズマジェットまたはレーザを基板に対して相対的に移動させることを意味する。熱プラズマジェットまたはレーザを基板に対して相対的に移動させるには、熱プラズマジェット源またはレーザ源を移動させてもよいし、基板を移動させてもよいし、両者を移動させてもよい。   Here, “scanning the substrate with a thermal plasma jet or laser” means moving the thermal plasma jet or laser relative to the substrate while irradiating the substrate with the thermal plasma jet or laser. In order to move the thermal plasma jet or laser relative to the substrate, the thermal plasma jet source or laser source may be moved, the substrate may be moved, or both may be moved.

また、「走査領域」とは、一つの熱プラズマジェットまたはレーザによって走査されることによって、半導体層が微結晶化される領域を意味する。より具体的には「走査領域」
とは、熱プラズマジェットまたはレーザによって照射される領域のうち600〜1100℃まで加熱される領域を意味する。アモルファスシリコンなどからなる半導体層は、通常600〜1100℃で加熱されることで微結晶化されるからである。また「微結晶化する」とは半導体層の結晶粒径を10〜80nmにすることを意味する。
The “scanning region” means a region where the semiconductor layer is microcrystallized by scanning with one thermal plasma jet or laser. More specifically, "scanning area"
The term “region heated by a thermal plasma jet or laser” means a region heated to 600 to 1100 ° C. This is because a semiconductor layer made of amorphous silicon or the like is usually microcrystallized by heating at 600 to 1100 ° C. Further, “microcrystallize” means that the crystal grain size of the semiconductor layer is 10 to 80 nm.

1つヘッドから噴出される熱プラズマジェットによる走査で処理できる領域の幅は1〜100mmであり、1つヘッドから照射されるレーザによる走査で処理できる領域の幅は、1〜200mmである。第1走査領域と第2走査領域と第3走査領域のサイズは同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。   The width of a region that can be processed by scanning with a thermal plasma jet ejected from one head is 1 to 100 mm, and the width of a region that can be processed by scanning with a laser irradiated from one head is 1 to 200 mm. The sizes of the first scanning region, the second scanning region, and the third scanning region are preferably the same, but may be different.

本発明では、第1走査領域、第2走査領域および第3走査領域を順に走査してもよいし(実施の形態1参照)、同時に走査してもよい(実施の形態2参照)。   In the present invention, the first scanning region, the second scanning region, and the third scanning region may be sequentially scanned (see the first embodiment), or may be scanned simultaneously (see the second embodiment).

第1走査領域、第2走査領域および第3走査領域を順に走査する場合、第1走査領域を走査した後、レーザ光源または熱プラズマ源を、第2走査領域の走査方向端部に移動させ、第2走査領域を走査する。そして第2走査領域を走査した後、レーザ光源または熱プラズマ源を、第3走査領域の走査方向端部に移動させ、第3走査領域を走査する(図4〜6参照)。   When scanning the first scanning region, the second scanning region, and the third scanning region in order, after scanning the first scanning region, the laser light source or the thermal plasma source is moved to the scanning direction end of the second scanning region, The second scanning area is scanned. Then, after scanning the second scanning region, the laser light source or the thermal plasma source is moved to the scanning direction end of the third scanning region to scan the third scanning region (see FIGS. 4 to 6).

一方、第1走査領域、第2走査領域および第3走査領域を同時に走査する場合、少なくとも3つのレーザ光源または熱プラズマ源を用意し、それぞれ第1走査領域、第2走査領域および第3走査領域の走査方向端部に配置し、第1走査領域、第2走査領域および第3走査領域を同時に走査する(図8参照)。   On the other hand, when simultaneously scanning the first scanning region, the second scanning region, and the third scanning region, at least three laser light sources or thermal plasma sources are prepared, and the first scanning region, the second scanning region, and the third scanning region, respectively. The first scanning region, the second scanning region, and the third scanning region are simultaneously scanned (see FIG. 8).

上述のように、基板は、第1走査領域と第2走査領域とが走査方向に沿って一部重なり;第2走査領域と第3走査領域とが走査方向に沿って一部重なるように、走査される。第1走査領域と第2走査領域とが重なる領域は、重複走査領域Aと称する。また、第2走査領域と第3走査領域とが重なる領域は、重複走査領域Bと称する。重複走査領域では、基板が熱プラズマジェットまたはレーザによって2回走査される。重複走査領域の短軸は通常、100μm以下であり、10〜100μmである。   As described above, in the substrate, the first scanning region and the second scanning region partially overlap along the scanning direction; and the second scanning region and the third scanning region partially overlap along the scanning direction. Scanned. A region where the first scanning region and the second scanning region overlap is referred to as an overlapping scanning region A. A region where the second scanning region and the third scanning region overlap is referred to as an overlapping scanning region B. In the overlapping scanning region, the substrate is scanned twice with a thermal plasma jet or laser. The short axis of the overlapping scanning region is usually 100 μm or less and 10 to 100 μm.

このように2回走査されることによって微結晶化された半導体層の結晶粒径は、一度の走査のみで微結晶化された半導体層の結晶粒径と異なり、大きくばらつく。具体的には、一度しか走査されない走査領域(重複走査領域以外の走査領域;以下「単走査領域」とも称する)における半導体層の結晶粒径は、10nm〜80nmの範囲内に収まるのに対し、重複走査領域における半導体層の結晶粒径は、10nm〜1000nm(1μm)と大きくばらつく。このように、重複走査領域では、半導体層の最大結晶粒径が大きくなる。また、重複走査領域における半導体層の平均結晶粒径は、単走査領域における半導体層の平均結晶粒径よりも、20nm以上大きくなる。   In this way, the crystal grain size of the semiconductor layer microcrystallized by scanning twice is different from the crystal grain size of the semiconductor layer microcrystallized only by one scan. Specifically, the crystal grain size of the semiconductor layer in a scanning region that is scanned only once (scanning region other than the overlapping scanning region; hereinafter also referred to as “single scanning region”) falls within the range of 10 nm to 80 nm, The crystal grain size of the semiconductor layer in the overlapping scanning region varies greatly from 10 nm to 1000 nm (1 μm). Thus, in the overlapping scanning region, the maximum crystal grain size of the semiconductor layer becomes large. In addition, the average crystal grain size of the semiconductor layer in the overlapping scanning region is 20 nm or more larger than the average crystal grain size of the semiconductor layer in the single scanning region.

基板は、レーザで走査してもよいし、熱プラズマジェットで走査してもよいが、熱プラズマジェットで走査することが好ましい。熱プラズマジェットで走査するほうが、大面積を高速に処理できるため、低コストで半導体層を結晶化することができる。さら、熱プラズマジェットで走査する場合、熱処理の時間がmsecオーダーと短いことから、SPC(Solid Phase Crystalization)による安定した微結晶を得ることができる。   The substrate may be scanned with a laser or a thermal plasma jet, but is preferably scanned with a thermal plasma jet. Scanning with a thermal plasma jet can process a large area at a higher speed, so that the semiconductor layer can be crystallized at a lower cost. Further, when scanning with a thermal plasma jet, the heat treatment time is as short as msec order, so that stable microcrystals by SPC (Solid Phase Crystallization) can be obtained.

ここで「熱プラズマ」とは、熱平衡プラズマであり、イオン、電子、中性原子などの温度が10000K程度である超高温の熱源である。また「熱プラズマジェット」とは、高速の熱プラズマ流を意味する。このような熱プラズマジェットは図2に示されたような熱プラズマノズルから噴出される。   Here, the “thermal plasma” is a thermal equilibrium plasma, and is an ultra-high temperature heat source having a temperature of about 10,000 K such as ions, electrons, and neutral atoms. “Thermal plasma jet” means a high-speed thermal plasma flow. Such a thermal plasma jet is ejected from a thermal plasma nozzle as shown in FIG.

図2に示されるように、熱プラズマノズル10は、電極棒11と、電極筒12と、噴出口13とを有する。電極筒12内は、冷媒流路14が配置されている。このような構成を有する熱プラズマノズル10の電極棒11と、電極筒12との間に電圧を印加すると、両極間にアーク放電が発生する。アーク放電の発生中に、電極棒11と、電極筒12との間にアルゴンガス等の不活性ガスを流すことで、噴出口13から熱プラズマジェット15を噴出させることができる。上述したように熱プラズマの温度は10000K程度であるが、噴出口13から噴出された熱プラズマジェットの温度は600〜1100℃程度であることが好ましい。   As shown in FIG. 2, the thermal plasma nozzle 10 includes an electrode rod 11, an electrode cylinder 12, and a jet port 13. A coolant channel 14 is disposed in the electrode cylinder 12. When a voltage is applied between the electrode rod 11 of the thermal plasma nozzle 10 having such a configuration and the electrode cylinder 12, arc discharge is generated between the two electrodes. The thermal plasma jet 15 can be ejected from the ejection port 13 by flowing an inert gas such as argon gas between the electrode rod 11 and the electrode cylinder 12 during the occurrence of arc discharge. As described above, the temperature of the thermal plasma is about 10,000 K, but the temperature of the thermal plasma jet ejected from the ejection port 13 is preferably about 600 to 1100 ° C.

熱プラズマジェットで基板を走査する場合、不活性ガスの流量を1.0〜6.0L/秒とし、熱プラズマノズルに供給する電力を約10kWとし、噴出口13と基板101とのギャップGを5〜200mmとし、走査速度を100〜2000mm/秒とすればよい。   When the substrate is scanned with a thermal plasma jet, the flow rate of the inert gas is set to 1.0 to 6.0 L / sec, the power supplied to the thermal plasma nozzle is set to about 10 kW, and the gap G between the ejection port 13 and the substrate 101 is set. The scanning speed may be 5 to 200 mm and the scanning speed may be 100 to 2000 mm / second.

このように、第2ステップで半導体層を微結晶化することで、半導体層のキャリア移動度を向上させることができる。より具体的には、非結晶の半導体層のキャリア移動度は約0.5cm/Vs程度であるが、半導体層の結晶粒径を10〜80nmとすることで、キャリア移動度を1〜10cm/Vsまで上昇させることができる。 Thus, carrier mobility of the semiconductor layer can be improved by microcrystallizing the semiconductor layer in the second step. More specifically, the carrier mobility of the amorphous semiconductor layer is about 0.5 cm 2 / Vs. By setting the crystal grain size of the semiconductor layer to 10 to 80 nm, the carrier mobility is 1 to 10 cm. It can be raised to 2 / Vs.

3)第3ステップでは、微結晶化された半導体層をパターニングし、R制御領域、G制御領域およびB制御領域の各TFTのチャネルを形成する。半導体層をパターニングする手段は、特に限定されないが、ウェットエッチングやドライエッチングなどがあげられる。   3) In the third step, the microcrystallized semiconductor layer is patterned to form channels for each TFT in the R control region, the G control region, and the B control region. The means for patterning the semiconductor layer is not particularly limited, and examples include wet etching and dry etching.

本発明では、R制御領域、G制御領域およびB制御領域の長軸は、走査方向と平行である。また、R制御領域、G制御領域およびB制御領域の短軸は、重複走査領域Aおよび重複走査領域Bの短軸よりも大きい。通常、制御領域の短軸は100μm以上である。   In the present invention, the major axes of the R control region, the G control region, and the B control region are parallel to the scanning direction. The minor axes of the R control region, the G control region, and the B control region are larger than the minor axes of the overlapping scanning region A and the overlapping scanning region B. Usually, the short axis of the control region is 100 μm or more.

また、重複走査領域Aと、重複走査領域Bとの中心間距離は、R制御領域の短軸、G制御領域の短軸およびB制御領域の短軸の和のn倍である。ここで「n」とは1以上の整数を意味する。   The center-to-center distance between the overlapping scanning area A and the overlapping scanning area B is n times the sum of the minor axis of the R control area, the minor axis of the G control area, and the minor axis of the B control area. Here, “n” means an integer of 1 or more.

上述したように、2度走査される重複走査領域では、半導体層の結晶粒径が大きくばらつき、不安定になる。チャネルである半導体層の結晶粒径は、TFTの閾値電圧および移動度に影響を及ぼす。具体的には、チャネルである半導体層の結晶粒径が大きいと、TFTの閾値電圧が低く、移動度が大きくなり、チャネルである半導体層の結晶粒径が小さいと、TFTの閾値電圧が高く、移動度が小さくなる。   As described above, in the overlapping scanning region scanned twice, the crystal grain size of the semiconductor layer greatly varies and becomes unstable. The crystal grain size of the semiconductor layer that is the channel affects the threshold voltage and mobility of the TFT. Specifically, if the crystal grain size of the semiconductor layer that is a channel is large, the threshold voltage of the TFT is low and the mobility is large, and if the crystal grain size of the semiconductor layer that is a channel is small, the threshold voltage of the TFT is high. , Mobility decreases.

このため、重複走査領域の結晶粒径が不安定な半導体層からなるチャネルを有するTFT(以下「TFT−X」とも称する)では、閾値電圧が高くなったり、低くなったり、移動度が大きくなったり、小さくなったりし、TFTの特性が不安定になる(図3参照)。   For this reason, in a TFT having a channel made of a semiconductor layer with an unstable crystal grain size in the overlapping scanning region (hereinafter also referred to as “TFT-X”), the threshold voltage is increased or decreased, and the mobility is increased. Or the TFT characteristics become unstable (see FIG. 3).

しかしながら本発明では、R制御領域、G制御領域およびB制御領域の短軸を、重複走査領域Aおよび重複走査領域Bの短軸以上とし、かつ重複走査領域Aと、重複走査領域Bとの中心間距離を、R制御領域、G制御領域およびB制御領域の短軸の長さの和のn倍とすることで、TFT−Xを補正することが容易になり、TFTパネルのデバイス特性のばらつきによるディスプレイの輝度ムラを抑制することが可能となる。   However, in the present invention, the minor axes of the R control region, the G control region, and the B control region are set to be equal to or larger than the minor axes of the overlapping scanning region A and the overlapping scanning region B, and the centers of the overlapping scanning region A and the overlapping scanning region B are set. By making the distance between n times the sum of the short axis lengths of the R control region, the G control region, and the B control region, it becomes easy to correct the TFT-X, and variations in device characteristics of the TFT panel It becomes possible to suppress the luminance unevenness of the display.

このように制御領域と重複走査領域とのサイズおよび位置を制御することで、TFTパネルのデバイス特性のばらつきによるディスプレイの輝度ムラを抑えることができるメカニズムについては、後述する「2.本発明のTFTパネル」において詳細に説明する。   By controlling the size and position of the control region and the overlapping scanning region in this way, the mechanism that can suppress the display luminance unevenness due to the variation in the device characteristics of the TFT panel will be described later. The panel will be described in detail.

本発明のTFTパネルの製造方法は、平坦化膜を形成する第4ステップの前に、さらに、ゲート電極を形成するステップと、ゲート絶縁膜を形成するステップと、ソース電極およびドレイン電極を形成するステップと、を有する。電極や、ゲート絶縁膜は例えばCVD法によって形成される。   In the TFT panel manufacturing method of the present invention, before the fourth step of forming the planarizing film, a step of forming a gate electrode, a step of forming a gate insulating film, and a source electrode and a drain electrode are further formed. Steps. The electrode and the gate insulating film are formed by, for example, a CVD method.

ゲート電極を形成するステップと、ゲート絶縁膜を形成するステップと、ソース電極およびドレイン電極を形成するステップとは、TFTパネルに含まれるTFTがトップゲートかボトムゲートかによって順序が異なる。   The step of forming the gate electrode, the step of forming the gate insulating film, and the step of forming the source electrode and the drain electrode differ in order depending on whether the TFT included in the TFT panel is a top gate or a bottom gate.

TFTがトップゲートである場合、TFTは、半導体層をパターニングするステップ、ソース電極およびドレイン電極を形成するステップ、ゲート絶縁膜を形成するステップ、ゲート電極を形成するステップの順で製造される。   When the TFT is a top gate, the TFT is manufactured in the order of patterning a semiconductor layer, forming a source electrode and a drain electrode, forming a gate insulating film, and forming a gate electrode.

一方、TFTがボトムゲートである場合、TFTは、ゲート電極を形成するステップ、ゲート絶縁膜を形成するステップ、半導体層をパターニングするステップ、ソース電極およびドレイン電極を形成するステップの順で製造される。   On the other hand, when the TFT is a bottom gate, the TFT is manufactured in the order of a step of forming a gate electrode, a step of forming a gate insulating film, a step of patterning a semiconductor layer, and a step of forming a source electrode and a drain electrode. .

4)第4ステップでは基板上に平坦化膜を形成する。平坦化膜は基板上に配置されたTFTを覆うように形成される。平坦化膜の材料は絶縁性であれば特に限定されないが、例えば、アクリルやポリイミドなどである。   4) In the fourth step, a planarizing film is formed on the substrate. The planarization film is formed so as to cover the TFT disposed on the substrate. The material of the planarizing film is not particularly limited as long as it is insulative. For example, acrylic or polyimide is used.

このように、本発明によれば、デバイス特性にばらつきがないTFTパネルを製造することができる。   Thus, according to the present invention, it is possible to manufacture a TFT panel having no variation in device characteristics.

2.本発明のTFTパネル
次に上述した本発明の製造方法によって製造されたTFTパネルについて説明する。
2. Next, the TFT panel manufactured by the above-described manufacturing method of the present invention will be described.

本発明のTFTパネルは、基板と、基板上に配置されたTFTと、TFTを覆うように基板上に配置された平坦化膜とを有する。   The TFT panel of the present invention includes a substrate, a TFT disposed on the substrate, and a planarization film disposed on the substrate so as to cover the TFT.

基板上には、互いに平行な複数の制御領域が連続して並んでいる。制御領域は、赤色に発光する副画素を制御するためのTFTが列状に配列されたR制御領域と、緑色に発光する副画素を制御するためのTFTが列状に配列されたG制御領域と、青色に発光する副画素を制御するためのTFTが列状に配列されたB制御領域とに分類される。すなわち本発明のTFTパネルでは、R制御領域、G制御領域およびB制御領域が基板上に交互に並んでいる。   A plurality of control regions parallel to each other are continuously arranged on the substrate. The control region includes an R control region in which TFTs for controlling sub-pixels emitting red light are arranged in a row, and a G control region in which TFTs for controlling sub-pixels emitting green light are arranged in a row. And a B control region in which TFTs for controlling sub-pixels emitting blue light are arranged in rows. That is, in the TFT panel of the present invention, the R control region, the G control region, and the B control region are alternately arranged on the substrate.

基板の材料の例には、シリコン・カーバイト(SiC)やアルミナ(Al)、窒化アルミニウム(AlN)、ガラス、シリコン、ゲルマニウムウェーハーなどが含まれる。 Examples of the material of the substrate include silicon carbide (SiC), alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), glass, silicon, germanium wafer, and the like.

基板の表面は、酸化硅素膜(SiO:0<x≦2)や窒化硅素膜(Si0<x≦4)などで覆われていてもよい。基板の表面を酸化硅素膜や窒化硅素膜で覆うことで、後述する半導体層に基板から不純物が混入することを防止することができる。 The surface of the substrate may be covered with a silicon oxide film (SiO x : 0 <x ≦ 2) or a silicon nitride film (Si 3 N x 0 <x ≦ 4). By covering the surface of the substrate with a silicon oxide film or a silicon nitride film, it is possible to prevent impurities from entering the semiconductor layer described later from the substrate.

各TFTは、ソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極とを接続する半導体層からなるチャネルと、チャネルを制御するゲート電極と、ゲート電極をソース電極およびドレイン電極とから絶縁するゲート絶縁膜と、を有する。   Each TFT includes a source electrode and a drain electrode, a channel made of a semiconductor layer that connects the source electrode and the drain electrode, a gate electrode that controls the channel, and a gate insulating film that insulates the gate electrode from the source electrode and the drain electrode. And having.

半導体層の材料の例には、シリコンやゲルマニウムなどの四族元素単体、シリコン・ゲルマニウムやシリコン・カーバイドやゲルマニウム・カーバイドなどの四族元素複合体、ガリウム・ヒ素やインジウム・アンチモンなどの三族元素と五族元素との複合体化合物およびカドミウム・セレンの二族元素と六族元素との複合体化合物などが含まれる。上述のように本発明の半導体層は、熱プラズマジェットやレーザを走査することによって微結晶化されている。   Examples of semiconductor layer materials include group 4 elements such as silicon and germanium, group 4 elements such as silicon / germanium, silicon carbide and germanium carbide, and group 3 elements such as gallium / arsenic and indium / antimony. And a compound compound of a cadmium selenium group 2 element and a group 6 element. As described above, the semiconductor layer of the present invention is microcrystallized by scanning with a thermal plasma jet or a laser.

本発明の制御領域には、最大結晶粒径が大きい半導体層からなるチャネルを有するTFT(TFT−X)が列状に配列された制御領域(以下「制御領域X」とも称する)と、最大結晶粒径が小さい半導体層からなるチャネルを有するTFT(TFT−Y)が列状に配列された制御領域(以下「制御領域Yとも称する」)と、が含まれることを特徴とする。上述のようにTFT−Xは「本発明のTFTパネルの製造方法」で述べた重複走査領域における半導体層からなるチャネルを有するTFTであり;TFT−Yは「本発明のTFTパネルの製造方法」で述べた単走査領域における半導体層からなるチャネルを有するTFTである。このため、TFTパネルにおける制御領域Xは、TFTパネルの製造過程における重複走査領域を含み、制御領域Yは、TFTパネルの製造過程における単走査領域を含む(図7参照)。   The control region of the present invention includes a control region (hereinafter also referred to as “control region X”) in which TFTs (TFT-X) having a channel made of a semiconductor layer having a large maximum crystal grain size are arranged in a line, and a maximum crystal And a control region (hereinafter also referred to as “control region Y”) in which TFTs (TFT-Y) each having a channel made of a semiconductor layer having a small particle size are arranged in a row. As described above, the TFT-X is a TFT having a channel formed of a semiconductor layer in the overlapping scanning region described in the “manufacturing method of the TFT panel of the present invention”; the TFT-Y is “the manufacturing method of the TFT panel of the present invention”. This is a TFT having a channel made of a semiconductor layer in the single scanning region described above. For this reason, the control area X in the TFT panel includes an overlapping scanning area in the manufacturing process of the TFT panel, and the control area Y includes a single scanning area in the manufacturing process of the TFT panel (see FIG. 7).

上述のように、重複走査領域における半導体層の最大結晶粒径は、単走査領域における半導体層の最大結晶粒径よりも大きい。このため、TFT−Xの半導体層の最大結晶粒径は、通常TFT−Yの半導体層の最大結晶粒径よりも、大きくなる。より具体的には、TFT−Xの半導体層の最大結晶粒径は、100nm以上であり、TFT−Yの半導体層の最大結晶粒径は、70〜80nmとなる。また、TFT−Xの半導体層の平均結晶粒径は、TFT−Xの半導体層の平均結晶粒径よりも、20nm以上大きくなる。   As described above, the maximum crystal grain size of the semiconductor layer in the overlapping scanning region is larger than the maximum crystal grain size of the semiconductor layer in the single scanning region. For this reason, the maximum crystal grain size of the semiconductor layer of TFT-X is usually larger than the maximum crystal grain size of the semiconductor layer of TFT-Y. More specifically, the maximum crystal grain size of the semiconductor layer of TFT-X is 100 nm or more, and the maximum crystal grain size of the semiconductor layer of TFT-Y is 70 to 80 nm. Further, the average crystal grain size of the semiconductor layer of TFT-X is 20 nm or more larger than the average crystal grain size of the semiconductor layer of TFT-X.

また、上述のように、重複走査領域における半導体層の結晶粒径(10nm〜1000nm)は、単走査領域における半導体層の結晶粒径(10nm〜80nm)と異なり、大きくばらつく。このため、TFT−Xの半導体層の結晶粒径も、10nm〜1000nmの範囲でばらつき、不安定となる。   Further, as described above, the crystal grain size (10 nm to 1000 nm) of the semiconductor layer in the overlapping scanning region differs greatly from the crystal grain size (10 nm to 80 nm) of the semiconductor layer in the single scanning region. For this reason, the crystal grain size of the semiconductor layer of TFT-X also varies in the range of 10 nm to 1000 nm and becomes unstable.

半導体層の結晶粒径は、半導体層のSEM写真から半導体層の結晶粒径を測定することで算出することができる。   The crystal grain size of the semiconductor layer can be calculated by measuring the crystal grain size of the semiconductor layer from the SEM photograph of the semiconductor layer.

また、上述のように、重複走査領域間の中心間距離は、制御領域の短軸の3n倍(R制御領域、G制御領域およびB制御領域の短軸の長さの和のn倍)とされている。このため完成品のTFTパネルでも、制御領域X同士の中心間距離が制御領域の短軸の3n倍になる。   As described above, the center-to-center distance between the overlapping scanning regions is 3n times the short axis of the control region (n times the sum of the short axis lengths of the R control region, the G control region, and the B control region). Has been. Therefore, even in a finished TFT panel, the center-to-center distance between the control regions X is 3n times the short axis of the control region.

上述のようにTFTパネルではR制御領域、G制御領域およびB制御領域が交互に並んでいる。このため、制御領域X同士の中心間距離が制御領域の短軸の3n倍であると、全ての制御領域Xは、R制御領域、G制御領域またはB制御領域となる。   As described above, in the TFT panel, the R control region, the G control region, and the B control region are alternately arranged. For this reason, when the distance between the centers of the control regions X is 3n times the short axis of the control region, all the control regions X become the R control region, the G control region, or the B control region.

制御領域Xは、R制御領域、G制御領域またはB制御領域であってよいが、最も発光効率が高い副画素の制御領域であることが好ましい。
以下の表は有機ELディスプレイにおける副画素の発光効率(cd/A)を示した表である。

Figure 2011124288
The control area X may be an R control area, a G control area, or a B control area, but is preferably a control area of a sub-pixel having the highest light emission efficiency.
The following table is a table showing the luminous efficiency (cd / A) of the sub-pixel in the organic EL display.
Figure 2011124288

表1に示されるように、有機ELディスプレイでは緑色に発光する副画素の発光効率が最も高い。このため、TFTパネルが有機ELディスプレイに用いられる場合、全ての制御領域Xは、G制御領域であることが好ましい。   As shown in Table 1, in the organic EL display, the luminous efficiency of the sub-pixel that emits green light is the highest. For this reason, when a TFT panel is used for an organic EL display, it is preferable that all the control areas X are G control areas.

上述のように、制御領域Xに含まれるTFT−Xの半導体層の結晶粒径は、大きくばらつき不安定になる。このため、制御領域XではTFT−Xの閾値電圧および移動度がばらつく。閾値電圧がばらつくと、同じゲート電圧を印加した場合であっても、ソース・ドレイン間に流れる電流がばらつく。また、移動度がばらつくと、チャネルの電流の流れ易さがばらつくため、同じゲート電圧を印加した場合でも、ソース・ドレイン間に流れる電流がばらつく。このようなTFTの特性(閾値電圧および移動度)のばらつきは、ディスプレイの画素間の輝度ムラにつながる。   As described above, the crystal grain size of the semiconductor layer of TFT-X included in the control region X varies greatly and becomes unstable. For this reason, in the control region X, the threshold voltage and mobility of the TFT-X vary. When the threshold voltage varies, the current flowing between the source and the drain varies even when the same gate voltage is applied. In addition, when the mobility varies, the channel current easily flows, so even when the same gate voltage is applied, the current flowing between the source and the drain varies. Such variations in TFT characteristics (threshold voltage and mobility) lead to luminance unevenness between pixels of the display.

このような、TFTの特性(閾値電圧および移動度)のばらつきによるディスプレイの輝度ムラを抑えるためには、TFT−Xを補正する必要がある。   In order to suppress display luminance unevenness due to variations in TFT characteristics (threshold voltage and mobility), it is necessary to correct TFT-X.

ここで、「TFT−Xを補正する」とは、TFT−Xのゲート電極に印加する電圧を調整したり、TFT−Xのソース電極とドレイン電極との電位差を調節したりすることで、閾値電圧および移動度の差を相殺することを意味する。   Here, “correcting the TFT-X” means adjusting the voltage applied to the gate electrode of the TFT-X or adjusting the potential difference between the source electrode and the drain electrode of the TFT-X. It means canceling out the difference in voltage and mobility.

図3は、TFTのゲート電極に印加する電圧と、ソース電極およびドレイン電極間に流れる電流との関係を示したグラフである。縦軸はソース電極およびドレイン電極間に流れる電流を示し、横軸はゲート電極に印加する電圧を示す。曲線X(X−1、X−2)は、TFT−Xにおけるゲート電圧とソース・ドレイン間の電流との関係を示し;曲線YはTFT−Yにおけるゲート電圧とソース・ドレイン間の電流との関係を示す。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the gate electrode of the TFT and the current flowing between the source electrode and the drain electrode. The vertical axis represents the current flowing between the source electrode and the drain electrode, and the horizontal axis represents the voltage applied to the gate electrode. Curve X (X-1, X-2) shows the relationship between the gate voltage and the source-drain current in TFT-X; curve Y shows the gate voltage and the source-drain current in TFT-Y. Show the relationship.

上述のようにTFT−Yでは、チャネルとなる半導体層の結晶粒径のばらつきが少ない。このため、TFT−Yでは、では閾値電圧が安定する。したがって、図3に示されるように、TFT−Yでは、ゲート電圧が一定の場合、TFT−Yのソース・ドレイン間に流れる電流(Ia)も一定となる。   As described above, in TFT-Y, there is little variation in the crystal grain size of the semiconductor layer serving as a channel. For this reason, in the TFT-Y, the threshold voltage is stabilized. Therefore, as shown in FIG. 3, in the TFT-Y, when the gate voltage is constant, the current (Ia) flowing between the source and drain of the TFT-Y is also constant.

一方、TFT−Xでは、チャネルとなる半導体層の結晶粒径のばらつきが大きい。このため、TFT−Xでは、では閾値電圧が不安定になり、ゲート電圧とソース・ドレイン間の電流との関係が、図3に示される曲線X−1から曲線X−2の範囲でばらつく。したがって、TFT−Xでは、ゲート電圧が一定であっても、TFT−Xのソース・ドレイン間に流れる電流がIb〜Icの範囲でばらつく。   On the other hand, in the TFT-X, the variation in crystal grain size of the semiconductor layer serving as a channel is large. For this reason, in the TFT-X, the threshold voltage becomes unstable, and the relationship between the gate voltage and the current between the source and the drain varies in the range from the curve X-1 to the curve X-2 shown in FIG. Therefore, in TFT-X, even if the gate voltage is constant, the current flowing between the source and drain of TFT-X varies in the range of Ib to Ic.

このような、ソース・ドレイン間の電流のばらつきは、ディスプレイの輝度ムラにつながる。このため、TFT−Xでは、補正によって、TFT−Xのソース・ドレイン間に流れる電流の量を一定にすることが求められる。   Such a variation in current between the source and drain leads to uneven brightness of the display. For this reason, the TFT-X is required to make the amount of current flowing between the source and drain of the TFT-X constant by correction.

具体的には、TFT−Xのゲート電圧を下げたり、ソース電極とドレイン電極との電位差を小さくしたりすることで、曲線X−1の特性を有するTFT−Xのソース・ドレイン間に流れる電流を、TFT−Yのソース・ドレイン間に流れる電流と同じにすることができる。
また、TFT−Xのゲート電圧を上げたり、ソース電極とドレイン電極との電位差を大きくしたりすることで、曲線X−2の特性を有するTFT−Xのソース・ドレイン間に流れる電流を、TFT−Yのソース・ドレイン間に流れる電流と同じにすることができる。
Specifically, the current flowing between the source and drain of the TFT-X having the characteristics of the curve X-1 by reducing the gate voltage of the TFT-X or reducing the potential difference between the source electrode and the drain electrode. Can be made the same as the current flowing between the source and drain of the TFT-Y.
Further, by increasing the gate voltage of the TFT-X or increasing the potential difference between the source electrode and the drain electrode, the current flowing between the source and the drain of the TFT-X having the characteristics of the curve X-2 is reduced. It can be the same as the current flowing between the source and drain of -Y.

このようにTFT−Xを補正することで、TFT−Xの特性のばらつきによる輝度ムラを抑えることができる。   By correcting the TFT-X in this manner, luminance unevenness due to variations in characteristics of the TFT-X can be suppressed.

本発明では、制御領域Xを最も発光効率の高い副画素の制御領域(例えば表1に示した発光効率の副画素を有する有機ELディスプレイの場合はG制御領域)とすることで、TFT−Xの補正を容易にしている。   In the present invention, the control region X is the control region of the sub-pixel having the highest light emission efficiency (for example, the G control region in the case of an organic EL display having the sub-pixel of the light emission efficiency shown in Table 1). It is easy to correct.

発光効率の高い副画素は低い電流でも駆動することができるため、発光効率の高い副画素を制御するTFTのソース・ドレイン間に流れる電流量は比較的少なく設定されている。このため、補正によって、ソース・ドレイン間に流れる電流量をさらに上げることは、容易である。   Since the sub-pixel with high light emission efficiency can be driven with a low current, the amount of current flowing between the source and drain of the TFT that controls the sub-pixel with high light emission efficiency is set to be relatively small. For this reason, it is easy to further increase the amount of current flowing between the source and drain by correction.

一方、発光効率の低い副画素(例えば有機ELディスプレイの場合、青色に発色する副画素)は、一定の輝度を得るために多くの電流が要求される。このため、発光効率の低い副画素を制御するTFTのソース・ドレイン間に流れる電流量は既に高く設定されていることが多い。このため、補正によって、ソース・ドレイン間に流れる電流量をさらに上げようとして、不可能な場合がある。   On the other hand, a subpixel with low luminous efficiency (for example, a subpixel that develops blue color in the case of an organic EL display) requires a large amount of current to obtain a certain luminance. For this reason, the amount of current flowing between the source and drain of the TFT that controls the sub-pixel having low light emission efficiency is often already set high. For this reason, it may not be possible to further increase the amount of current flowing between the source and drain by correction.

このように、本発明によれば、TFTパネルのデバイス特性にばらつきによる輝度ムラを抑えることが可能となる。   Thus, according to the present invention, it is possible to suppress luminance unevenness due to variations in device characteristics of the TFT panel.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施の形態1]
実施の形態1では、一つのプラズマ源を用いたTFTパネルの製造方法について説明する。
[Embodiment 1]
In Embodiment 1, a manufacturing method of a TFT panel using one plasma source will be described.

本実施の形態のTFTパネルの製造方法は、1)非結晶の半導体層103aが形成された基板101を準備する第1ステップと、2)非結晶の半導体層103aが形成された基板101を熱プラズマジェット15で走査し、非結晶の半導体層103aを微結晶化する第2ステップと(図4〜図6)、3)微結晶化された半導体層103pをパターニングし、R制御領域220R、G制御領域220GおよびB制御領域220Bの各TFTのチャネルを形成する第3ステップと(図7)、4)基板101上に平坦化膜を形成する第4ステップとを有する。   The manufacturing method of the TFT panel of this embodiment includes 1) a first step of preparing a substrate 101 on which an amorphous semiconductor layer 103a is formed, and 2) heating the substrate 101 on which an amorphous semiconductor layer 103a is formed. A second step of microcrystallizing the amorphous semiconductor layer 103a by scanning with the plasma jet 15 (FIGS. 4 to 6), and 3) patterning the microcrystallized semiconductor layer 103p, and thereby controlling the R control regions 220R, G It has a third step for forming the channels of the respective TFTs in the control region 220G and the B control region 220B (FIG. 7), and 4) a fourth step for forming a planarizing film on the substrate 101.

1)第1ステップでは、非結晶の半導体層103aが形成された基板101を準備する。基板101は、例えばガラス基板であり、半導体層103aは例えば、アモルファスシリコン層である。   1) In the first step, a substrate 101 on which an amorphous semiconductor layer 103a is formed is prepared. The substrate 101 is, for example, a glass substrate, and the semiconductor layer 103a is, for example, an amorphous silicon layer.

2)第2ステップでは、非結晶の半導体層103aが形成された基板101を熱プラズマジェット15で走査し、非結晶の半導体層103aを微結晶化する。本実施の形態では、1つのプラズマ源から噴出された熱プラズマジェットで、第1走査領域110、第2走査領域120および第3走査領域130を順に走査し、第1走査領域110内の非結晶の半導体層103aを微結晶化し;第2走査領域120内の非結晶の半導体層103aを微結晶化し;第3走査領域130内の非結晶の半導体層103aを微結晶化する。   2) In the second step, the substrate 101 on which the amorphous semiconductor layer 103a is formed is scanned with the thermal plasma jet 15 to microcrystallize the amorphous semiconductor layer 103a. In the present embodiment, the first scanning region 110, the second scanning region 120, and the third scanning region 130 are sequentially scanned with a thermal plasma jet ejected from one plasma source, and an amorphous state in the first scanning region 110 is obtained. The semiconductor layer 103a is microcrystallized; the amorphous semiconductor layer 103a in the second scanning region 120 is microcrystallized; and the amorphous semiconductor layer 103a in the third scanning region 130 is microcrystallized.

図4は、熱プラズマジェット15で第1走査領域110を走査する様子を示す。走査領域内の熱プラズマジェット15の温度は600〜1100℃とすればよい。このような熱プラズマジェット15で第1走査領域110を走査することで、第1走査領域110内の非結晶の半導体層103aが微結晶化され、微結晶の半導体層103pが形成される。   FIG. 4 shows how the first scanning region 110 is scanned with the thermal plasma jet 15. The temperature of the thermal plasma jet 15 in the scanning region may be 600-1100 ° C. By scanning the first scanning region 110 with such a thermal plasma jet 15, the amorphous semiconductor layer 103 a in the first scanning region 110 is microcrystallized, and a microcrystalline semiconductor layer 103 p is formed.

図5は、熱プラズマジェット15で第2走査領域120を走査する様子を示す。図5に示されるように第1走査領域110と第2走査領域120とは、走査方向に沿って一部重なる。熱プラズマジェット15で第2走査領域120を走査することで、第2走査領域120内の非結晶の半導体層103aが微結晶化され、微結晶の半導体層103pが形成される。   FIG. 5 shows how the second scanning region 120 is scanned with the thermal plasma jet 15. As shown in FIG. 5, the first scanning region 110 and the second scanning region 120 partially overlap along the scanning direction. By scanning the second scanning region 120 with the thermal plasma jet 15, the amorphous semiconductor layer 103a in the second scanning region 120 is microcrystallized, and a microcrystalline semiconductor layer 103p is formed.

また、第1走査領域110と第2走査領域120とが重なる重複走査領域140Aでは、既に微結晶化された半導体層103pがさらに走査される。このように2度走査された領域における半導体層103pの結晶粒径のばらつきは、一度しか走査されない領域の半導体層103pの結晶粒径のばらつきよりも大きくなる。   In the overlapping scanning region 140A where the first scanning region 110 and the second scanning region 120 overlap, the already microcrystallized semiconductor layer 103p is further scanned. Thus, the variation in the crystal grain size of the semiconductor layer 103p in the region scanned twice is larger than the variation in the crystal grain size of the semiconductor layer 103p in the region scanned only once.

図6は、熱プラズマジェット15で第3走査領域120を走査する様子を示す。図6に示されるように第2走査領域120と第3走査領域130とは、走査方向に沿って一部重なる。熱プラズマジェット15で第3走査領域130を走査することで、第3走査領域130内の非結晶の半導体層103aが微結晶化され、微結晶の半導体層103pが形成される。   FIG. 6 shows how the third scanning region 120 is scanned with the thermal plasma jet 15. As shown in FIG. 6, the second scanning region 120 and the third scanning region 130 partially overlap along the scanning direction. By scanning the third scanning region 130 with the thermal plasma jet 15, the amorphous semiconductor layer 103a in the third scanning region 130 is microcrystallized, and a microcrystalline semiconductor layer 103p is formed.

また、第2走査領域120と第3走査領域130とが重なる重複走査領域140Bでは、既に微結晶化された半導体層103pがさらに走査される。このように2度走査された領域における半導体103pの結晶粒径のばらつきは、一度しか走査されない領域の半導体層103pの結晶粒径のばらつきよりも大きくなる。   In the overlapping scanning region 140B where the second scanning region 120 and the third scanning region 130 overlap, the already microcrystallized semiconductor layer 103p is further scanned. Thus, the variation in crystal grain size of the semiconductor 103p in the region scanned twice is larger than the variation in crystal grain size of the semiconductor layer 103p in the region scanned only once.

このように、基板101を繰り返し走査することで、基板101上の非結晶の半導体層103aを全て微結晶の半導体層103pに変化させる。また、図4〜6では基板の走査方向が1方向である例について説明したが、基板は図1Bに示されるように熱プラズマジェットを折り返しながら走査してもよい。   In this manner, by repeatedly scanning the substrate 101, all of the amorphous semiconductor layer 103a over the substrate 101 is changed to a microcrystalline semiconductor layer 103p. 4 to 6 illustrate the example in which the scanning direction of the substrate is one direction, the substrate may be scanned while folding the thermal plasma jet as shown in FIG. 1B.

3)第3ステップでは、微結晶化された半導体層103pをパターニングし、R制御領域220R、G制御領域220GおよびB制御領域220Bの各TFTのチャネルを形成する。半導体層をパターニングする手段は、例えばウェットエッチングやドライエッチングである。   3) In the third step, the microcrystallized semiconductor layer 103p is patterned to form channels for the TFTs in the R control region 220R, the G control region 220G, and the B control region 220B. The means for patterning the semiconductor layer is, for example, wet etching or dry etching.

図7は、第3ステップで半導体層をパターニングし、各TFTのチャネルを形成した後の基板101の平面図である。領域210には、1つの副画素を制御するためのTFTのチャネル150が配置されている。各領域210には、駆動TFT用のチャネル150aおよびスイッチングTFT用のチャネル150bが配置される。このように図7では、1つの副画素を制御するTFTの数が駆動TFTとスイッチングTFTとの2つである例について説明したが、1つの副画素を制御するTFTの数は2以上であってもよい。また、基板101上には、R制御領域220R、G制御領域220G、B制御領域220Bが交互に並んでいる。   FIG. 7 is a plan view of the substrate 101 after the semiconductor layer is patterned in the third step to form the channel of each TFT. In the region 210, a TFT channel 150 for controlling one subpixel is arranged. In each region 210, a channel 150a for driving TFT and a channel 150b for switching TFT are arranged. As described above, FIG. 7 illustrates an example in which the number of TFTs that control one subpixel is two, that is, the driving TFT and the switching TFT, but the number of TFTs that control one subpixel is two or more. May be. On the substrate 101, R control regions 220R, G control regions 220G, and B control regions 220B are alternately arranged.

本実施の形態では、R制御領域220R、G制御領域220GおよびB制御領域220Bの長軸は、走査方向と平行である。また、R制御領域220R、G制御領域220GおよびB制御領域220Bの長軸は、重複走査領域140Aおよび重複走査領域140Bの短軸よりも大きい。   In the present embodiment, the major axes of the R control region 220R, the G control region 220G, and the B control region 220B are parallel to the scanning direction. The major axes of the R control region 220R, the G control region 220G, and the B control region 220B are larger than the minor axes of the overlapping scanning region 140A and the overlapping scanning region 140B.

また、重複走査領域140Aと、重複走査領域140Bとの中心間距離dは、R制御領域220Rの短軸、G制御領域220Gの短軸およびB制御領域220Bの短軸の和のn倍である。ここで「n」とは1以上の整数を意味する。さらに、全ての重複走査領域(140A、140B)は、G制御領域220Gに重なる。   Further, the center distance d between the overlapping scanning region 140A and the overlapping scanning region 140B is n times the sum of the short axis of the R control region 220R, the short axis of the G control region 220G, and the short axis of the B control region 220B. . Here, “n” means an integer of 1 or more. Further, all the overlapping scanning areas (140A, 140B) overlap the G control area 220G.

このため、本実施の形態では、重複走査領域140における半導体層103pからなるチャネルを有するTFT(TFT−X)は、全てG制御領域220Gに配列される。   For this reason, in the present embodiment, all TFTs (TFT-X) having a channel formed of the semiconductor layer 103p in the overlapping scanning region 140 are arranged in the G control region 220G.

4)第4ステップでは、基板101上に平坦化膜を例えば、スピンコート法やダイコート法などで形成する。   4) In the fourth step, a planarizing film is formed on the substrate 101 by, for example, spin coating or die coating.

このように、本実施の形態では、TFT−Xが配列される領域を最も発光効率の高い副画素の制御領域(例えば有機ELディスプレイの場合はG制御領域)とすることで、TFT−Xの補正が容易になる。このため、本実施の形態によればTFTパネルのデバイス特性のばらつきによる輝度ムラを抑えることができる。   As described above, in the present embodiment, the region in which the TFT-X is arranged is set as the control region of the sub-pixel having the highest light emission efficiency (for example, the G control region in the case of an organic EL display). Correction becomes easy. For this reason, according to the present embodiment, luminance unevenness due to variations in device characteristics of the TFT panel can be suppressed.

[実施の形態2]
実施の形態1では一つのプラズマ源からの熱プラズマジェットで基板を走査するTFTパネルの製造方法について説明した。実施の形態2では、2以上のプラズマ源を用いたTFTパネルの製造方法について説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the manufacturing method of the TFT panel in which the substrate is scanned with the thermal plasma jet from one plasma source has been described. In the second embodiment, a manufacturing method of a TFT panel using two or more plasma sources will be described.

本実施の形態のTFTパネルの製造方法は、1)非結晶の半導体層103aが形成された基板101を準備する第1ステップと、2)非結晶の半導体層103aが形成された基板101を熱プラズマジェット15で走査し、非結晶の半導体層103aを微結晶化する第2ステップと、3)微結晶化された半導体層103pをパターニングし、R制御領域220R、G制御領域220GおよびB制御領域220Bの各TFTのチャネルを形成する第3ステップと、4)基板101上に平坦化膜を形成する第4ステップと、を有する。   The manufacturing method of the TFT panel of this embodiment includes 1) a first step of preparing a substrate 101 on which an amorphous semiconductor layer 103a is formed, and 2) heating the substrate 101 on which an amorphous semiconductor layer 103a is formed. A second step of microcrystallizing the amorphous semiconductor layer 103a by scanning with the plasma jet 15; and 3) patterning the microcrystallized semiconductor layer 103p to form an R control region 220R, a G control region 220G, and a B control region. A third step of forming a channel of each TFT of 220B, and 4) a fourth step of forming a planarizing film on the substrate 101.

本実施の形態の製造方法は、第2ステップ以外は、実施の形態1の製造方法と同じである。したがって、本実施の形態では、第2ステップ以外の説明は省略する。   The manufacturing method of the present embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment except for the second step. Therefore, in this embodiment, descriptions other than the second step are omitted.

図8は、本実施の形態の第2ステップで走査される基板101の様子を示す。図8に示されるように、本実施の形態の第2ステップでは、3つの熱プラズマジェット15で、第1走査領域、第2走査領域および第3走査領域を同時に走査する。それぞれの熱プラズマジェット15は別々のプラズマ源(噴出口)から噴出される。   FIG. 8 shows a state of the substrate 101 scanned in the second step of the present embodiment. As shown in FIG. 8, in the second step of the present embodiment, three thermal plasma jets 15 simultaneously scan the first scanning region, the second scanning region, and the third scanning region. Each thermal plasma jet 15 is ejected from a separate plasma source (spout port).

図8に示されるように第1走査領域110、第2走査領域120および第3走査領域130を走査することで、第1走査領域110、第2走査領域120および第3走査領域130における半導体層103aが微結晶化され、微結晶の半導体層103pが形成される。   As shown in FIG. 8, the first scanning region 110, the second scanning region 120, and the third scanning region 130 are scanned, so that the semiconductor layers in the first scanning region 110, the second scanning region 120, and the third scanning region 130 are scanned. 103a is microcrystallized to form a microcrystalline semiconductor layer 103p.

また、本実施の形態でも、第1走査領域110と第2走査領域120とは走査方向に沿って一部重複し;第2走査領域120と第3走査領域130とは走査方向に沿って一部重複する。このため、第1走査領域110と第2走査領域120とが重なる重複走査領域140Aおよび第2走査領域120と第3走査領域130とが重なる重複走査領域140Bは、2度走査される。   Also in the present embodiment, the first scanning region 110 and the second scanning region 120 partially overlap along the scanning direction; the second scanning region 120 and the third scanning region 130 are identical along the scanning direction. Duplicate parts. Therefore, the overlapping scanning region 140A where the first scanning region 110 and the second scanning region 120 overlap and the overlapping scanning region 140B where the second scanning region 120 and the third scanning region 130 overlap are scanned twice.

このように、本実施の形態によれば、複数の熱プラズマジェットで基板を走査するので、単位時間辺りに走査できる面積が大きい。このため、本実施の形態によれば、実施の形態1の効果に加えて、TFTパネルをより短時間で製造することができる。   Thus, according to the present embodiment, since the substrate is scanned with a plurality of thermal plasma jets, the area that can be scanned per unit time is large. For this reason, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the TFT panel can be manufactured in a shorter time.

[実施の形態3]
実施の形態3では、本発明の製造方法によって製造されたTFTパネルを有する有機ELディスプレイについて説明する。
[Embodiment 3]
In Embodiment 3, an organic EL display having a TFT panel manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described.

図9Aは、本実施の形態の有機ELディスプレイ300の平面図である。図9Aに示されるように、本実施の形態の有機ELディスプレイ300は、TFTパネル100と、TFTパネル100上にマトリクス状に配置された、複数の副画素310を有する。副画素310には、赤色に発光する副画素310R、緑色に発光する副画素310Gおよび青色に発光する副画素310Bが含まれる。副画素310R、副画素310Gおよび副画素310Bが一つの画素を構成する。   FIG. 9A is a plan view of the organic EL display 300 of the present embodiment. As shown in FIG. 9A, the organic EL display 300 of the present embodiment includes a TFT panel 100 and a plurality of subpixels 310 arranged in a matrix on the TFT panel 100. The sub-pixel 310 includes a sub-pixel 310R that emits red light, a sub-pixel 310G that emits green light, and a sub-pixel 310B that emits blue light. The sub-pixel 310R, the sub-pixel 310G, and the sub-pixel 310B constitute one pixel.

図9Bは、図9Aに示された有機ELディスプレイ300に含まれる副画素310の断面図である。図9Bに示されるように、それぞれの副画素310は、少なくともTFTパネル100上に配置された画素電極311と、画素電極311上に配置された有機機能層313と、有機機能層313上に配置された対向電極(不図示)と、を有する。有機機能層313は、TFTパネル100上に配置されたバンク301によって区切られている。バンク301は、高さ約1μmのポリイミド樹脂などからなる有機層である。   FIG. 9B is a sectional view of the sub-pixel 310 included in the organic EL display 300 shown in FIG. 9A. As shown in FIG. 9B, each subpixel 310 is disposed on at least the pixel electrode 311 disposed on the TFT panel 100, the organic functional layer 313 disposed on the pixel electrode 311, and the organic functional layer 313. Counter electrode (not shown). The organic functional layer 313 is delimited by a bank 301 disposed on the TFT panel 100. The bank 301 is an organic layer made of a polyimide resin having a height of about 1 μm.

また、TFTパネルの平坦化膜上には、副画素310Rが列状に配列された発色領域320Rと、副画素310Gが列状に配列された発色領域320Gと、青色に発光する副画素310Bが列状に配列された発色領域320Bと、が交互に並んでいる。発色領域320の長軸は後述する制御領域220の長軸と平行である。   Further, on the flattening film of the TFT panel, a coloring region 320R in which the subpixels 310R are arranged in a row, a coloring region 320G in which the subpixels 310G are arranged in a row, and a subpixel 310B that emits blue light. The color development regions 320B arranged in a row are alternately arranged. The long axis of the coloring area 320 is parallel to the long axis of the control area 220 described later.

図9では各副画素の有機機能層がTFTパネル100上に配置されたバンク301によって区切られている形態を示したが、有機機能層は、図10Aに示されるように、発色領域320ごとにバンク301によって区切られていてもよい。図10Aに示されたように、有機機能層が、発色領域320ごとにバンク301によって区切られていていると、発色領域320内の各副画素310の有機機能層がライン状に連結する。   Although FIG. 9 shows a form in which the organic functional layer of each sub-pixel is divided by the bank 301 disposed on the TFT panel 100, the organic functional layer is provided for each coloring region 320 as shown in FIG. 10A. It may be divided by the bank 301. As shown in FIG. 10A, when the organic functional layer is divided by the bank 301 for each color development area 320, the organic functional layers of the sub-pixels 310 in the color development area 320 are connected in a line.

図10Bは、図10Aに示された有機ELディスプレイ300に含まれる副画素310の断面図である。図10Bに示されるように、有機機能層が発色領域320ごとにバンク301によって区切られる場合、バンク301は、画素電極311を囲む画素規制層302上に配置されることが好ましい。画素規制層302とは、スパッタ法などでTFTパネル100上に配置された、厚さ30〜300nmのSiNなどからなる無機絶縁層である。   FIG. 10B is a cross-sectional view of the sub-pixel 310 included in the organic EL display 300 shown in FIG. 10A. As shown in FIG. 10B, when the organic functional layer is divided by the bank 301 for each color development region 320, the bank 301 is preferably disposed on the pixel regulation layer 302 surrounding the pixel electrode 311. The pixel regulating layer 302 is an inorganic insulating layer made of SiN having a thickness of 30 to 300 nm and disposed on the TFT panel 100 by a sputtering method or the like.

図11は、本実施の有機ELディスプレイから副画素を省略した有機ELディスプレイの平面図である。すなわち図11はTFTパネル100の平面図である。   FIG. 11 is a plan view of an organic EL display in which subpixels are omitted from the organic EL display of the present embodiment. That is, FIG. 11 is a plan view of the TFT panel 100.

TFTパネル100は、基板101と、基板101上に配置されたTFT(駆動TFT160aおよびスイッチングTFT160b)と、基板上に配置された平坦化膜(不図示)とを有する。   The TFT panel 100 includes a substrate 101, TFTs (driving TFT 160a and switching TFT 160b) disposed on the substrate 101, and a planarizing film (not shown) disposed on the substrate.

基板101上には、上述した副画素310Rを制御するためのTFT(駆動TFT160aおよびスイッチングTFT160b)が列状に配列されたR制御領域220Rと、副画素310Gを制御するためのTFTが列状に配列されたG制御領域220Gと、副画素310Bを制御するためのTFTが列状に配列されたB制御領域220Bとが、交互に並んでいる。R制御領域220R、G制御領域220GおよびB制御領域220Bのサイズは、発色領域320R、発色領域320Gおよび発色領域320Bのサイズと同じである。   On the substrate 101, the R control region 220R in which the TFTs (the driving TFT 160a and the switching TFT 160b) for controlling the subpixel 310R described above are arranged in a row, and the TFT for controlling the subpixel 310G in a row. The arranged G control areas 220G and the B control areas 220B in which TFTs for controlling the sub-pixels 310B are arranged in a line are alternately arranged. The sizes of the R control region 220R, the G control region 220G, and the B control region 220B are the same as the sizes of the coloring region 320R, the coloring region 320G, and the coloring region 320B.

各TFT160は、ソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極とを接続する半導体層からなるチャネルと、チャネルを制御するゲート電極と、ゲート電極をソース電極およびドレイン電極とから絶縁するゲート絶縁膜と、を有する(不図示)。   Each TFT 160 includes a source electrode and a drain electrode, a channel made of a semiconductor layer that connects the source electrode and the drain electrode, a gate electrode that controls the channel, and a gate insulating film that insulates the gate electrode from the source electrode and the drain electrode. (Not shown).

R制御領域220R内のTFTのソース電極またはドレイン電極は、副画素310Rの画素電極と接続し;G制御領域220G内のTFTのソース電極またはドレイン電極は、副画素310Gの画素電極と接続し;R制御領域220G内のTFTのソース電極またはドレイン電極は、副画素310Gの画素電極と接続する。   The source or drain electrode of the TFT in the R control region 220R is connected to the pixel electrode of the subpixel 310R; the source electrode or drain electrode of the TFT in the G control region 220G is connected to the pixel electrode of the subpixel 310G; The source electrode or drain electrode of the TFT in the R control region 220G is connected to the pixel electrode of the sub-pixel 310G.

図11に示されるように、制御領域には、最大結晶粒径が大きい半導体層らなるチャネルを有するTFT(TFT−X)が列状に配列された制御領域Xが含まれる。上述のようにTFT−Xは「本発明のTFTパネルの製造方法」で述べた重複走査領域における半導体層からなるチャネルを有するTFTである。   As shown in FIG. 11, the control region includes a control region X in which TFTs (TFT-X) having a channel formed of a semiconductor layer having a large maximum crystal grain size are arranged in a row. As described above, the TFT-X is a TFT having a channel formed of a semiconductor layer in the overlapping scanning region described in the “manufacturing method of the TFT panel of the present invention”.

制御領域220X同士の中心間距離dは、制御領域220の短軸の3n倍である。このため、全ての制御領域220Xは、R制御領域220R、G制御領域220GまたはB制御領域220Bとなる。より具体的には、全ての制御領域220Xは、G制御領域220Gである。   The center distance d between the control regions 220 </ b> X is 3n times the short axis of the control region 220. For this reason, all the control areas 220X become the R control area 220R, the G control area 220G, or the B control area 220B. More specifically, all the control areas 220X are G control areas 220G.

このように、本実施の形態の有機ELディスプレイパネルでは、制御領域220Xを最も発光効率の高い副画素310GのG制御領域220Gとすることで、TFT−Xの補正を容易にしている。   As described above, in the organic EL display panel according to the present embodiment, the control region 220X is set to the G control region 220G of the sub-pixel 310G having the highest light emission efficiency, thereby facilitating correction of the TFT-X.

また、本実施の形態では、発光効率が最も高い副画素が副画素Gである例について説明したが、副画素の発光効率は、材料によって変化する。このため材料によっては、副画素Gでなく副画素Rまたは副画素Bの発光効率が最も高い場合もある。この場合、全ての制御領域220Xを、発光効率が最も高い副画素RのR制御領域または副画素BのB制御領域とすべきである。   In this embodiment, an example in which the subpixel having the highest light emission efficiency is the subpixel G has been described. However, the light emission efficiency of the subpixel varies depending on the material. For this reason, depending on the material, not only the subpixel G but the subpixel R or the subpixel B may have the highest light emission efficiency. In this case, all the control regions 220X should be the R control region of the subpixel R or the B control region of the subpixel B having the highest light emission efficiency.

このように、本実施の形態によれば輝度ムラのない有機ELディスプレイが得られる。   Thus, according to the present embodiment, an organic EL display without luminance unevenness can be obtained.

本発明によれば重複走査領域の位置を調節することで、重複走査領域における半導体層からなるチャネルを有するTFTの特性を補正しやすくすることができる。このため、本発明によれば輝度ムラのないカラーディスプレイを提供することができる。   According to the present invention, by adjusting the position of the overlapping scanning region, it is possible to easily correct the characteristics of the TFT having a channel formed of a semiconductor layer in the overlapping scanning region. For this reason, according to the present invention, it is possible to provide a color display without luminance unevenness.

10 熱プラズマノズル
11 電極棒
12 電極筒
13 噴出口
14 冷媒流路
15 熱プラズマジェット
100 TFTパネル
101 基板
103 半導体層
110 第1走査領域
120 第2走査領域
130 第3走査領域
140 重複走査領域
150 チャネル
160 TFT
220 制御領域
300 有機ELディスプレイ
301 バンク
302 画素規制層
310 副画素
311 画素電極
313 有機機能層
320 発色領域

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Thermal plasma nozzle 11 Electrode rod 12 Electrode cylinder 13 Jet outlet 14 Refrigerant flow path 15 Thermal plasma jet 100 TFT panel 101 Substrate 103 Semiconductor layer 110 1st scanning area 120 2nd scanning area 130 3rd scanning area 140 Overlapping scanning area 150 Channel 160 TFT
220 Control Area 300 Organic EL Display 301 Bank 302 Pixel Restriction Layer 310 Subpixel 311 Pixel Electrode 313 Organic Functional Layer 320 Coloring Area

Claims (6)

薄膜トランジスタが列状に配列され、かつ互いに平行な複数の制御領域が連続して並んだ基板と、前記基板上に配置された平坦化膜とを有するTFTパネルであって、
前記制御領域には、最大結晶粒径が大きい半導体層からなるチャネルを有する薄膜トランジスタXが列状に配列された制御領域Xと、最大結晶粒径が小さい半導体層からなるチャネルを有する薄膜トランジスタYが列状に配列された制御領域Yと、が含まれ、
前記制御領域X同士の中心間距離は、前記制御領域の短軸の3n[nは1以上の整数]倍である、カラーディスプレイ用TFTパネル。
A TFT panel having a substrate in which thin film transistors are arranged in a row and a plurality of control regions parallel to each other are continuously arranged, and a planarization film disposed on the substrate,
In the control region, a thin film transistor X having a channel made of a semiconductor layer having a large maximum crystal grain size and a thin film transistor Y having a channel made of a semiconductor layer having a small maximum crystal grain size are arranged in a row. A control region Y arranged in a shape,
The center panel distance between the control regions X is 3n [n is an integer of 1 or more] times the short axis of the control region.
前記基板には、赤色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたR制御領域と、緑色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたG制御領域と、青色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたB制御領域とが交互に並べられ、
全ての前記制御領域Xは、前記R制御領域、前記G制御領域または前記B制御領域である、請求項1に記載のカラーディスプレイ用TFTパネル。
The substrate includes an R control region in which thin film transistors for controlling subpixels emitting red light are arranged in a row, and a G control in which thin film transistors for controlling subpixels emitting green light are arranged in a row. The regions and the B control regions in which thin film transistors for controlling the sub-pixels emitting blue light are arranged in rows are alternately arranged,
2. The color display TFT panel according to claim 1, wherein all the control regions X are the R control region, the G control region, or the B control region.
全ての前記制御領域Xは、前記G制御領域である、請求項2に記載のカラーディスプレイ用TFTパネル。   The color display TFT panel according to claim 2, wherein all the control regions X are the G control regions. 前記薄膜トランジスタXの半導体層の最大結晶粒径は、100nm以上であり、前記トランジスタYの半導体層の最大結晶粒径は、70〜80nmである、請求項1に記載のカラーディスプレイ用TFTパネル。   The TFT panel for a color display according to claim 1, wherein the maximum crystal grain size of the semiconductor layer of the thin film transistor X is 100 nm or more, and the maximum crystal grain size of the semiconductor layer of the transistor Y is 70 to 80 nm. 請求項2に記載のTFTパネルを有し、
前記TFTパネルの平坦化膜上には、2以上の赤色に発光する副画素が列状に配列された発色領域Rと、2以上の緑色に発光する副画素が列状に配列された発色領域Gと、2以上の青色に発光する副画素が列状に配列された発色領域Bとが交互に配置された、有機ELディスプレイであって、
前記R制御領域のそれぞれの薄膜トランジスタは、前記発色領域Rのそれぞれの副画素の画素電極に接続し、
前記G制御領域のそれぞれの薄膜トランジスタは、前記発色領域Gのそれぞれの副画素の画素電極に接続し、
前記B制御領域のそれぞれの薄膜トランジスタは、前記発色領域Bのそれぞれの副画素の画素電極に接続する、有機ELディスプレイ。
A TFT panel according to claim 2,
On the flattening film of the TFT panel, a coloring region R in which two or more red light emitting sub-pixels are arranged in a row and a coloring coloring region R in which two or more green light emitting sub-pixels are arranged in a row G and an organic EL display in which two or more blue light emitting sub-pixels are alternately arranged and a color development region B arranged in a row,
Each thin film transistor in the R control region is connected to a pixel electrode of each sub-pixel in the coloring region R;
Each thin film transistor in the G control region is connected to a pixel electrode of each sub-pixel in the coloring region G;
An organic EL display in which each thin film transistor in the B control region is connected to a pixel electrode of each sub-pixel in the coloring region B.
赤色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたR制御領域と、緑色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたG制御領域と、青色に発光する副画素を制御するための薄膜トランジスタが列状に配列されたB制御領域とが交互に並んだ基板と;前記基板上に配置された平坦化膜と;を有するカラーディスプレイ用TFTパネルの製造方法であって、
非結晶の半導体層が形成された基板を準備するステップと;
前記非結晶の半導体層が形成された前記基板を、第1走査領域と第2走査領域とが走査方向に沿って一部重なり、かつ前記第2走査領域と第3走査領域とが走査方向に沿って一部重なるように、熱プラズマジェットで走査し、前記第1走査領域、前記第2走査領域および前記第3走査領域の半導体層を微結晶化するステップと;
前記微結晶化された半導体層をパターニングし、前記R制御領域、G制御領域およびB制御領域の薄膜トランジスタのチャネルを形成するステップであって、
前記R制御領域、G制御領域およびB制御領域の長軸は、前記走査方向と平行であり、前記R制御領域、G制御領域およびB制御領域の短軸は、前記第1走査領域と前記第2走査領域とが重なる重複走査領域Aおよび前記第2走査領域と前記第3走査領域とが重なる重複走査領域Bの短軸よりも大きく、前記重複走査領域Aと、前記重複走査領域Bとの中心間距離は、前記R制御領域の短軸、前記G制御領域の短軸および前記B制御領域の短軸の和のn[nは1以上の整数]倍であるステップと;
を有するカラーディスプレイ用TFTパネルの製造方法。


An R control region in which thin film transistors for controlling subpixels emitting red light are arranged in a row, a G control region in which thin film transistors for controlling subpixels emitting green light are arranged in a row, and a blue color A TFT panel for a color display, comprising: a substrate in which B control regions in which thin film transistors for controlling subpixels for light emission are arranged in a row are alternately arranged; and a planarization film disposed on the substrate. A method,
Providing a substrate on which an amorphous semiconductor layer is formed;
In the substrate on which the amorphous semiconductor layer is formed, the first scanning region and the second scanning region partially overlap along the scanning direction, and the second scanning region and the third scanning region extend in the scanning direction. Scanning with a thermal plasma jet so as to partially overlap, and microcrystallizing the semiconductor layers in the first scanning region, the second scanning region, and the third scanning region;
Patterning the microcrystallized semiconductor layer to form thin film transistor channels in the R control region, G control region and B control region,
The major axes of the R control region, the G control region, and the B control region are parallel to the scanning direction, and the minor axes of the R control region, the G control region, and the B control region are the first scanning region and the first control region. Larger than the short axis of the overlapping scanning region A where the two scanning regions overlap and the overlapping scanning region B where the second scanning region and the third scanning region overlap, and the overlapping scanning region A and the overlapping scanning region B A center-to-center distance is n [n is an integer greater than or equal to 1] times the sum of the minor axis of the R control region, the minor axis of the G control region, and the minor axis of the B control region;
A manufacturing method of a TFT panel for a color display having


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JP2021005628A (en) * 2019-06-26 2021-01-14 国立大学法人広島大学 Surface treatment device

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