JP2697507B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明のソーダガラス、ホウケイ
酸ガラス、あるいは石英等の透明基板上に少なくとも多
結晶シリコンあるいはアモルファスシリコンを主構成部
材としてなるアクティブマトリクス基板に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】近年平板型液晶ディスプレーは腕時計、
電卓、玩具を始めとして自動車、計測器、情報機器端末
へと応用分野が拡大されつつあり、特に最近においては
半導体集積回路技術によってｓｉ基板上へステッチング
用トランジスタ回路をマトリクス状に形成しこのｓｉ基
板と透明ガラス板間に液晶を封入したテレビ画像表示用
の液晶ディスプレーパネルが開発されている。 【０００３】アクティブマトリクス方式で液晶パネルを
構成した例では前記単結晶ｓｉ基板を用いたものやガラ
ス基板上に薄膜トランジスタを形成したもの及びバリス
タ基板を用いたものなどが既に報告されているが中でも
大型パネル化ならびにコスト面から前記ガラス基板上に
薄膜トランジスタを形成してなるアクティブマトリクス
基板は将来有望な方式と考えられている。 【０００４】従来ガラス基板上に多結晶シリコン等を堆
積して形成される薄膜トランジスタは基板に対する熱制
約から低温プロセスを用いざるを得ないことは周知の通
りである。しかし前記薄膜トランジスタを用いてのアク
ティブマトリクス基板の場合アクティブマトリクス回路
はともかくとして周辺駆動回路は高周波動作を要求され
るため少なくとも移動度は単結晶シリコンに近いもので
なくてはならない。そのため周辺駆動回路は単結晶シリ
コン基板上に形成し、アクティブマトリクス基板にいわ
ゆる外ずけすることが一般的である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の前記方
式では周辺駆動回路基板の製造費は勿論のことアクティ
ブマトリクス基板への外ずけ費用を含めると当然の事な
がら大幅なコストアップにつながることは言うまでもな
い。又基板材として石英基板のように耐熱性を有する材
を用いてアクティブマトリクス基板を形成した場合は１
０００℃以上の高温プロセスも可能となるため周辺駆動
回路を内蔵したアクティブマトリクス基板の製造は可能
となる。 【０００６】しかし、ここで一つ問題となるのは光リー
クについてである。本来平板液晶ディスプレーは携帯用
かつ野外用としての利用価値が大きく当然の事ながら太
陽光の下での使用頻度が多くなる。 【０００７】アクティブマトリクスＩＣ基板は直接太陽
光が表示面を照射するためにＩＣ基板内にも光が入射す
る。ＩＣ基板内への入射光は電子と正孔を発生させ基板
内に拡散しＰ−Ｎ接合部に到達するとＰ−Ｎ接合部に電
流が流れてしまう。すなわちこの光起電力効果はトラン
ジスタのソースドレインのＰ−Ｎ接合部にリーク現象を
引き起こし、正しい画像表示が得られなくなり、画像が
ちらついたり消えたりする。このため前記光リーク現象
を押えるための一手段としては基板の移動度を小さくし
リーク電流の低減を計ることであり、前述の如くアクテ
ィブマトリクス回路においてはそれがある程度可能であ
るからである。 【０００８】しかしながら前記高温プロセスは石英基板
上の多結晶シリコン全体を結晶化させることになり、当
然移動度が高くなり、光リークが増加し好ましい構造と
はいえない。 【０００９】又近来は周知の如くレーザー光あるいはＥ
Ｂ（エレクトロンビーム）を用いて無定型あるいは多結
晶のシリコン画に照射することにより、結晶化をはかっ
たり、あるいはイオン照射時のダメージを消去する技術
が開発されてきている。 【００１０】中でもレーザー加熱にはＣＷアルゴンレー
ザー、ＣＷクリプトンレーザー、パルスＹＡＧレーザ
ー、ＣＷ励起ＹＡＧレーザーなど種々の方式があり出
力、エネルギーあるいはスポット径をはじめとして生産
性安定性に至るまで構造上、動作上の本質的な違いを有
しており、目的による選択も重要な要素となる。 【００１１】このレーザ光を利用してのレーザーアニー
ル技術を用いれば、例えばガラス基板上に周辺駆動回路
を内蔵したアクティブマトリクス基板にレーザーアニー
ルし全体に移動度を高めることは可能となる。しかしレ
ーザーアニール効果はスポット径と照射時間によりスル
ープットが決定されるため基板全体にレーザーアニール
加工を行なうと例えば１時間当たりの生産性は基板数枚
程度と小量であり効率の極めて悪い工程となってしま
う。 【００１２】以上述べた如く光リークに強くしかも低価
格アクティブマトリクス基板を製造するに当たっては従
来方式における種々の欠点を改善する必要がある。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明は従来の欠点を除
去せしめるものであり、一対の基板間に液晶が封入され
てなり、該一対の基板の一方の基板上には、マトリクス
状に配列されたデータ線及びゲート線と該データ線及び
該ゲート線に接続された薄膜トランジスタとが配置され
たアクティブマトリクス表示部と、該アクティブマトリ
クス表示部の周辺部に該データ線及び該ゲート線に信号
を供給するデータ線駆動回路及びゲート線駆動回路とを
有する液晶表示装置において、該アクティブマトリクス
表示部の該薄膜トランジスタは非単結晶シリコン薄膜ト
ランジスタからなり、該データ線及びゲート線駆動回路
には非単結晶シリコン薄膜トランジスタが形成されてな
り、該データ線及びゲート線駆動回路のうちデータ線駆
動回路のみの薄膜トランジスタがレーザー・アニールさ
れてなることを特徴とする。 【００１４】 【実施例】次に本発明を下記に記す実施例に基づいて詳
細に説明する。 【００１５】（参考例１） 図１は本発明及び参考例のアクティブマトリクス基板の
回路配置図を示すものであり、ホウケイ酸ガラス基板１
上にアクティブマトリクス回路２を中心部に周辺駆動回
路３を外周部に配置したものである。 【００１６】図２（ａ）から（ｃ）は本発明及び参考例
のアクティブマトリクス基板の製造過程を説明するため
の基板断面図である。まず図２（ａ）の如くホウケイ酸
ガラス基板１上に６２５℃の減圧雰囲気中にて５０００
Ａの第１の多結晶シリコン膜４を形成後該多結晶シリコ
ン膜４をホトエッチングし部分的に開孔せしめる。次に
レーザーアニール加工を行うが、本参考例では、基板上
の周辺部すなわち図１の周辺駆動回路３の領域内のみ図
３（ａ）の如くＣＷ励起ＹＡＧレーザーを光源としたビ
ーム径２００μｍ、線速度５０ｃｍ／ｓｅｃでビームを
左右の方向にスキャンさせながら、しかも１から４の順
序にてレーザーアニール加工を行なった。次に図２
（ｂ）の如くに全面にＣＶＤ−ＳｉＯ₂ 膜５を２０００
Ａ堆積した後、前記第１の多結晶シリコン膜と同一形成
方法で第２の多結晶シリコン膜６を形成した後、多結晶
シリコン膜６のソースドレイン部の開孔をホトエッチン
グにて行なう。 【００１７】次に基板主面に１×１０／ｃｍ² のリンイ
オンを照射し５５０℃１Ｈのフォーミングガス中にてア
ニールを行ない拡散層を形成する。次に図２（ｃ）の如
くＣＶＤ−ＳｉＯ₂ 膜７を形成した後コンタクトホール
を開孔し引き続き電極８の形成を行ないアクティブマト
リクス基板の形成を終了する。ここでもちいたアクティ
ブマトリクス回路のゲート及びデータ線のライン数は各
々２００本であり、本基板を用いてデーター線は約１Ｋ
ＭＨz 、又ゲート線も２５ＫＭＨz での動作が確認され
液晶表示ディスプレーとして充分な性能を有することが
確認されている。又レーザーアニール加工の効果として
アニールのスループットは従来に較べて数倍以上の向上
を見せており、さらに移動度はアクティブマトリクス回
路中では約１０ｃｍ／Ｖ−ｓｅｃであり、周辺駆動回路
部では約１００ｃｍ／Ｖ−ｓｅｃが得られている。 【００１８】（参考例２）参考 例１と同様に図１の多結晶シリコン膜を形成後ホト
エッチング２で部分的な開孔を行なった後図３（ｂ）の
如く参考例１と同一条件にて周辺駆動回路の（１）と
（３）の領域をレーザーアニール加工した後周辺駆動回
路の（２）と（４）を（１）及び（３）に較べて低出力
の約１Ｊ／ｃｍ² のエネルギー密度で照射した。すなわ
ち周辺駆動回路の（２）と（４）の領域はゲート線駆動
用であり、（１）及び（３）のデータ線用に比べて低周
波動作が可能なため周辺駆動回路部全体を同一エネルギ
ー密度で照射する必要性はなく本参考例の結果でもゲー
ト線を動作させるために充分な移動度を得ることが確認
され、しかも基板外周部の二辺は低エネルギー密度照射
のためスループットは実施例１に比べてさらに向上して
いる。 【００１９】（実施例）本発明の実施例を説明する。実施例は、参考 例１と同様
に第１の多結晶シリコン膜を形成後ホトエッチングにて
部分的な開孔を行なった後図３（ｃ）の如く参考例１と
同一条件にて周辺駆動回路の（１）と（３）の領域すな
わちデータ線駆動回路領域のみをレーザーアニールす
る。すなわち参考例（２）にて説明した如く特にゲート
線のライン数の少ないアクティブマトリクス基板につい
ては本方式でも充分対応が取れスループットの大幅な向
上が望める。 【００２０】（参考例３）参考 例１と同様に第１の多結晶シリコン膜を形成後ホト
エッチングにて部分的な開孔を行なった後図３（ｄ）の
如く基板の周辺駆動回路領域へのレザーアニール照射を
まず（１）の領域にビームを矢印の如く左右にスキャン
させて行ない、つづいて基板を中心に対して９０度回転
し（２）の領域を（１）と同一方式にて照射し続いて同
じ方式にて基板を回転させて（３）（４）の領域を照射
する。この方式では参考例１に較べビームのスキャン数
が大幅に減少できるため参考例１に比べてスループット
が向上できる利点を有する。 【００２１】以上実施例にて説明した如く、本発明は平
板液晶ディスプレー等に用いられるアクティブマトリク
ス基板において、ガラス基板上に表示部とデータ線及び
ゲート線駆動回路をワンチップ化すると同時にレーザー
アニール技術を利用しデータ線駆動回路のみにレーザー
アニール照射を行ないアクティブマトリクス基板に耐光
リーク対策をほどこしたものであり、低コストでしかも
光リークに強いアクティブマトリクス基板の提供を可能
にしたものである。 【００２２】なお本実施例において透明基板としてホウ
ケイ酸ガラスを用いているが他にソーダガラスあるいは
石英板等の透明基板でも良く、さらにトランジスタ移動
度を高的手段としてレーザーアニールの他にＥＢ等につ
いても効果は確認されており、これらの照射条件につい
ても目的に応じて自由に選択可能であり、なんら本発明
の目的から逸脱するものではない。 【００２３】 【発明の効果】上述の如く本発明は、データ線及びゲー
ト線駆動回路は非単結晶シリコンからなる薄膜トランジ
スタが形成されてなり、データ線及びゲート線駆動回路
のうちデータ線駆動回路のみの非単結晶シリコン薄膜ト
ランジスタがレーザー・アニールされてなるので、デー
タ線駆動回路の移動度を高くすることができ、データ線
駆動回路は高速応答が可能である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明及び参考例のアクティブマトリクス基板
における回路配置図。 【図２】（ａ）から（ｃ）は本発明及び参考例における
アクティブマトリクス基板の製造工程を示す基板断面
図。 【図３】 （ａ）、（ｂ）、（ｄ）は参考例におけるア
クティブマトリクス基板上の周辺駆動回路領域へのレー
ザーアニール照射方法を示す平面図であり、（ｃ）は本
発明におけるアクティブマトリクス基板上の周辺駆動回
路領域へのレーザーアニール照射方法を示す平面図。 【符号の説明】 １・・・ガラス基板 ２・・・アクティブマトリクス基板 ３・・・周辺駆動回路 ４・・・多結晶シリコン膜 ５・・・ＣＶＤ−ＳｉＯ₂ 膜 ６・・・多結晶シリコン膜 ７・・・ＣＶＤ−ＳｉＯ₂ 膜 ８・・・電極

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基
   板の一方の基板上にはマトリクス状に配列されたデータ
   線及びゲート線と該データ線及び該ゲート線に接続され
   た薄膜トランジスタとが配置されたアクティブマトリク
   ス表示部と、該アクティブマトリクス表示部の周辺部に
   該データ線及び該ゲート線に信号を供給するデータ線駆
   動回路及びゲート線駆動回路とを有する液晶表示装置に
   おいて、 該アクティブマトリクス表示部の該薄膜トランジスタは
   非単結晶シリコン薄膜トランジスタからなり、 該データ線及びゲート線駆動回路には非単結晶シリコン
   薄膜トランジスタが形成されてなり、該データ線及びゲ
   ート線駆動回路のうちデータ線駆動回路のみの薄膜トラ
   ンジスタがレーザー・アニールされてなることを特徴と
   する液晶表示装置。