JP3767696B2 - Thin film transistor array substrate and active matrix liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、マトリックス状に配置された複数の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTともいう)を有する薄膜トランジスタ・アレイ基板(以下、TFTアレイ基板ともいう)およびそれを備えたアクティブマトリックス(active matrix)型液晶表示装置に関する。この液晶表示装置は、投射型表示装置のライトバルブとして好適に使用できるものである。 The present invention relates to a thin film transistor array substrate (hereinafter also referred to as a TFT array substrate) having a plurality of thin film transistors (hereinafter also referred to as TFTs) arranged in a matrix, and an active matrix including the same. The present invention relates to a liquid crystal display device. This liquid crystal display device can be suitably used as a light valve of a projection display device.
近年、壁掛け型TV(Television)や投射型TV、あるいはOA(Office Automation)機器用表示装置として、液晶表示装置を用いた各種表示装置の開発が行われている。特に、能動素子であるTFTをスイッチング素子として使用するアクティブマトリックス型液晶表示装置は、走査線数が増加してもコントラストや応答速度が低下しない等の利点があるため、高品位のOA機器用表示装置やハイビジョンTV用表示装置を実現する上で有力である。また、プロジェクタと呼ばれる投射型表示装置のライトバルブとして使用した場合には、大画面表示が容易に得られるという利点を有している。 In recent years, various display devices using a liquid crystal display device have been developed as a display device for a wall-mounted TV (Television), a projection TV, or an OA (Office Automation) device. In particular, an active matrix type liquid crystal display device using an active element TFT as a switching element has the advantage that the contrast and response speed do not decrease even if the number of scanning lines is increased. It is influential in realizing devices and high-definition TV display devices. Further, when used as a light valve of a projection display device called a projector, there is an advantage that a large screen display can be easily obtained.
通常、ライトバルブ用液晶表示装置では、光源から液晶表示装置に高輝度の光が入射され、入射された光が液晶表示装置を通過する際に画像情報に応じて制御される。すなわち、TFTをスイッチング駆動しながら画素毎に液晶層に電界を印加して各画素の透過率を変化させることにより、透過光の強度を調整する。そして、液晶表示装置を通過した光は、レンズなどで構成された投影用光学系を介して拡大投影される。 Usually, in a light valve liquid crystal display device, high-intensity light is incident on a liquid crystal display device from a light source, and the incident light is controlled according to image information when passing through the liquid crystal display device. That is, the intensity of transmitted light is adjusted by changing the transmittance of each pixel by applying an electric field to the liquid crystal layer for each pixel while switching the TFT. Then, the light passing through the liquid crystal display device is enlarged and projected through a projection optical system constituted by a lens or the like.
なお、光源は液晶表示装置の対向基板側に配置され、光学系は液晶表示装置のTFTアレイ基板側に配置される。そのため、液晶表示装置には、光源からの光だけでなく投影用光学系で反射した光も入射する。 The light source is arranged on the counter substrate side of the liquid crystal display device, and the optical system is arranged on the TFT array substrate side of the liquid crystal display device. Therefore, not only light from the light source but also light reflected by the projection optical system is incident on the liquid crystal display device.
アクティブマトリクス型液晶表示装置では、アモルファス・シリコン(amorphous silicon)や多結晶シリコンなどの半導体層がTFTの活性層として使用されるが、この活性層へ光が照射されると、光励起によるリーク電流(すなわち、光リーク電流)が発生する。前述したように、ライトバルブ用液晶表示装置では、高輝度の光が入射するため、発生する光リーク電流も大きくなる。さらに、投射用光学系からの反射光もTFTの活性層に照射されるため、光リーク電流は一層大きくなる。近年では、投射型表示装置の小型化および高輝度化が進んでおり、液晶表示装置へ入射する光の輝度が増加する傾向にあるため、この問題はより深刻なものとなっている。 In an active matrix liquid crystal display device, a semiconductor layer such as amorphous silicon or polycrystalline silicon is used as an active layer of a TFT. When this active layer is irradiated with light, a leakage current ( That is, light leakage current) occurs. As described above, in the liquid crystal display device for a light valve, light with a high luminance is incident, so that the generated light leakage current is also increased. Furthermore, since the reflected light from the projection optical system is also applied to the active layer of the TFT, the light leakage current is further increased. In recent years, the projection type display device has been reduced in size and increased in brightness, and the brightness of light incident on the liquid crystal display device tends to increase, so this problem has become more serious.
そのため、従来より、ライトバルブ用アクティブマトリックス型液晶表示装置では、TFTの活性層への光の照射を防止するための遮光膜が設けられている。 Therefore, conventionally, in the active matrix type liquid crystal display device for a light valve, a light-shielding film for preventing light irradiation to the active layer of the TFT is provided.
図23および図24は、この種の従来の液晶表示装置のTFTアレイ基板100の概略構成を示す。図23は要部平面図、図24(a)および(b)は図23のG−G線およびH−H線に沿った要部断面図である。なお、図23および図24では、一画素分の構成のみを示している。
23 and 24 show a schematic configuration of the
図23および図24のTFTアレイ基板100は、マトリックス状に配置された複数のTFT131を有する透光性基板101を備えている。
The
基板101上には、酸化シリコン(SiO2)膜102を介して、タングステンシリサイド膜などからなる下部遮光膜103が形成されている。この下部遮光膜103は、マトリックスの行方向(図23では、X方向)に沿って延在するストライプ状の部分とマトリックスの列方向(図23では、Y方向)に沿って延在するストライプ状の部分とが交差してなる格子状の平面形状を有している。下部遮光膜103の全体は、酸化シリコン膜102上に形成された酸化シリコン膜104で覆われている。
A lower
酸化シリコン膜104上には、略L字形状にパターン化された複数の多結晶シリコン膜107が形成されている。それらの多結晶シリコン膜107は、TFT131の活性層として機能する。
On the
すなわち、多結晶シリコン膜107の各々は、不純物がドープされていないチャネル領域107cと、不純物が低濃度にドープされたLDD(Lightly Doped Drain)領域107b、107dと、不純物が高濃度にドープされたソース領域107aおよびドレイン領域107eとを含んでいる。ソース領域107aおよびドレイン領域107eは、チャネル領域107cを挟んで形成されている。LDD領域107bはソース領域107aとチャネル領域107cとの間に形成され、LDD領域107dはチャネル領域107cとドレイン領域107eとの間に形成されている。
That is, each of the
ソース領域107a、LDD領域107b、チャネル領域107c、LDD領域107dおよびドレイン領域107eは、下部遮光膜103と重なるように、Y方向に沿って配置されている。ドレイン領域107eの一部分は、X方向に沿って延在している。多結晶シリコン膜107の各々は、酸化シリコン膜104上に形成されたゲート絶縁膜108で覆われている。
The
ゲート絶縁膜108上には、不純物がドープされた多結晶シリコン膜やシリサイド膜などからなる複数のゲート線109が形成されている。それらのゲート線109は、互いに平行であって、いずれもX方向に沿って延在している。各ゲート線109は、マトリックスの同じ行に属するTFT131のチャネル領域107cと重なるように配置され、それらのTFT131のゲート電極として機能する。各ゲート線109は、ゲート絶縁膜108上に形成された第1層間絶縁膜110で覆われている。
On the
第1層間絶縁膜110上には、アルミニウム膜などからなる複数のデータ線111が形成されている。それらのデータ線111は、互いに平行であっていずれもY方向に沿って延在し、マトリックスの同じ列に属するTFT131の多結晶シリコン膜107と重なるように配置されている。各TFT131のソース領域107a、チャネル領域107cおよびLDD領域107b、107dの全体は、対応するデータ線111で覆われている。各TFT131のドレイン領域107eは、対応するデータ線111で部分的に覆われている。各データ線111は、第1層間絶縁膜110とゲート絶縁膜108とを貫通するコンタクト孔121を介して、マトリックスの同じ列に属するTFT131のソース領域107aに電気的に接続されている。各データ線111は、第1層間絶縁膜110上に形成された第2層間絶縁膜112で覆われている。
A plurality of
第2層間絶縁膜112上には、X方向およびY方向の各々に延在する略格子状のブラックマトリクス膜113が形成されている。このブラックマトリックス膜113は、各ゲート線109および各データ線111に重なるように配置され、TFT131を覆っている。ブラックマトリックス膜113は、クロム膜などからなり、上部遮光膜として機能する。ブラックマトリックス膜113の全体は、第2層間絶縁膜112上に形成された第3層間絶縁膜114で覆われている。
On the second interlayer
第3層間絶縁膜114上には、略矩形状の複数の画素電極115が形成されている。それらの画素電極115は、各ゲート線109と各データ線111とによって画定された複数の画素領域120に各々配置されている。各画素電極115は、第3層間絶縁膜114、第2層間絶縁膜112、第1層間絶縁膜110およびゲート絶縁膜108を貫通するコンタクト孔122を介して、対応するTFT131のドレイン領域107eに電気的に接続されている。
A plurality of substantially
上記の構成を持つ従来のTFTアレイ基板100を備えた液晶表示装置では、TFTアレイ基板100に対向して配置された対向基板(図示せず)の表面側から入射した光をブラックマトリックス膜113が遮断する。また、TFTアレイ基板100の裏面側から入射した光を下部遮光膜103が遮断する。
In the liquid crystal display device including the conventional
しかしながら、TFTアレイ基板100の裏面側から入射した光がTFT131のLDD領域107b、107dやチャネル領域107cに照射されるのを十分に防止できないという問題がある。
However, there is a problem that light incident from the back side of the
すなわち、図25に示すように、対向基板の表面側からの光L101は、ブラックマトリックス膜113で遮断されるか、あるいは下部遮光膜103で反射されることなくTFTアレイ基板100を通過する。そのように、ブラックマトリックス膜113の幅、下部遮光膜103の幅、ブラックマトリックス膜113と下部遮光膜103との間隔などが設定されている。また、TFTアレイ基板100の裏面側から下部遮光膜103に向かう光L102は、下部遮光膜103で遮断される。
That is, as shown in FIG. 25, the light L101 from the surface side of the counter substrate is blocked by the
ところが、図25に示すように、TFTアレイ基板100の裏面側からブラックマトリックス膜113に向かう光L103は、ブラックマトリックス膜113で反射した後、下部遮光膜103へ向かい、下部遮光膜103とデータ線111との間で多重反射してLDD領域107bに照射される。さらに、TFTアレイ基板100の裏面側からデータ線111に向かう光L104は、下部遮光膜103とデータ線111との間で多重反射してLDD領域107bに照射される。同様に、LDD領域107dにも、多重反射した光が照射される。実際には、図25に示すようなL103、L104だけでなく、様々な角度や方向の光がTFTアレイ基板100の裏面側から入射されるので、上記の多重反射によってチャネル領域107cにも光が照射される。
However, as shown in FIG. 25, the light L103 directed from the back surface side of the
そこで、このような問題が生じないように、従来より種々の改良がなされている。 Therefore, various improvements have been made so far in order to prevent such problems.
例えば、特開2000−180899号公報には、下部遮光膜の端部をテーパ形状にした液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、下部遮光膜の幅とデータ線の幅を適宜に設定することにより、TFTアレイ基板の裏面側から入射した光が遮断されて、TFTのチャネル領域への光の照射が防止される。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-180899 discloses a liquid crystal display device in which an end portion of a lower light shielding film is tapered. In this liquid crystal display device, by appropriately setting the width of the lower light-shielding film and the width of the data line, light incident from the back side of the TFT array substrate is blocked and light irradiation to the channel region of the TFT is prevented. Is done.
また、特開2000−356787号公報には、TFTのチャネル領域の近傍において、下部遮光膜を覆う絶縁膜にダミー・コンタクト孔を形成し、その内部に配線材料の膜を充填した液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、ダミー・コンタクト孔の内部に充填された配線材料の膜がTFTアレイ基板の裏面側から入射する光を遮断するので、TFTのチャネル領域への光の照射が防止される。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-356787 discloses a liquid crystal display device in which dummy contact holes are formed in an insulating film covering a lower light shielding film in the vicinity of a TFT channel region, and a wiring material film is filled therein. It is disclosed. In this liquid crystal display device, since the film of the wiring material filled in the dummy contact hole blocks light incident from the back side of the TFT array substrate, light irradiation to the channel region of the TFT is prevented.
なお、一般に、ブラックマトリックス膜をTFTアレイ基板に形成する場合と、対向基板に形成する場合とがある。ブラックマトリックス膜を対向基板に形成する場合、TFTアレイ基板と対向基板との重ね合わせ精度を考慮すると、ブラックマトリックス膜とTFTとの間に10μm程度の位置合わせ誤差を見込む必要がある。そのため、ブラックマトリックスの幅を大きくしなければならない。したがって、開口率を大きくできないという欠点がある。 In general, there are a case where the black matrix film is formed on the TFT array substrate and a case where it is formed on the counter substrate. When the black matrix film is formed on the counter substrate, it is necessary to allow an alignment error of about 10 μm between the black matrix film and the TFT in consideration of the overlay accuracy between the TFT array substrate and the counter substrate. Therefore, the width of the black matrix must be increased. Therefore, there is a drawback that the aperture ratio cannot be increased.
これに対し、ブラックマトリックス膜をTFTアレイ基板に形成する場合には、半導体装置の製造工程を利用することで、ブラックマトリックス膜とTFTとの間の位置合わせ精度を高めることができる。したがって、図23および図24のTFTアレイ基板100のように、TFTアレイ基板にブラックマトリックス膜を形成する方法が主流となりつつある。
上述したように、図23および図24の従来のTFTアレイ基板100を備えた液晶表示装置では、TFTアレイ基板100の裏面側から入射した光の一部が、TFT131のLDD領域107b、107dやチャネル領域107cに照射されてしまう。したがって、光リーク電流が増加して、コントラストの低下や画質の不均一性を生じさせるという問題がある。
As described above, in the liquid crystal display device provided with the conventional
特開2000−180899号公報に開示された液晶表示装置では、下部遮光膜の端部をテーパ形状に加工するための製造工程が必要となるため、製造工程が複雑になるという問題がある。 In the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-180899, a manufacturing process for processing the end portion of the lower light-shielding film into a tapered shape is required, and thus there is a problem that the manufacturing process becomes complicated.
特開2000−356787号公報に開示された液晶表示装置では、下部遮光膜を覆う絶縁膜にダミー・コンタクト孔を形成し、その内部に配線材料の膜を充填するための製造工程が必要である。そのため、特開2000−180899号公報の液晶表示装置と同様に、製造工程が複雑になるという問題がある。 In the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-356787, a manufacturing process is required for forming a dummy contact hole in an insulating film covering the lower light-shielding film and filling the wiring material film therein. . Therefore, like the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-180899, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated.
さらに、特開2000−180899号公報および特開2000−356787号公報の液晶表示装置では、高輝度化された投射型表示装置のライトバルブに使用した場合、TFTの活性層に向かう光を十分に遮断することは困難である。 Further, in the liquid crystal display devices disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-180899 and 2000-356787, when used in a light valve of a projection type display device with high brightness, sufficient light is directed toward the active layer of the TFT. It is difficult to block.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みなされたものである。すなわち、本発明の目的は、画素マトリックス部の薄膜トランジスタの光リーク電流を低減できると共に、駆動回路部の薄膜トランジスタに高い移動度を持たせることができ、しかも、複雑な製造工程を必要とせず容易に製造できる薄膜トランジスタ基板、およびその製造方法並びにアクティブマトリックス型液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art. That is, the object of the present invention is to reduce the light leakage current of the thin film transistor in the pixel matrix portion , and to provide high mobility to the thin film transistor in the drive circuit portion, and easily without requiring a complicated manufacturing process. It is an object to provide a thin film transistor substrate that can be manufactured, a manufacturing method thereof , and an active matrix liquid crystal display device.
本発明の他の目的は、コントラストや画質の均一性を高めることのできる薄膜トランジスタ・アレイ基板およびその製造方法並びにアクティブマトリックス型液晶表示装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a thin film transistor array substrate, a method of manufacturing the same, and an active matrix liquid crystal display device capable of improving the uniformity of contrast and image quality.
本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになる。 Other objects of the present invention will become clear from the following description.
(1) 本発明の第1の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板は、
マトリックス状に配置された複数の薄膜トランジスタを含む画素マトリックス部と、薄膜トランジスタを含む駆動回路部とを透光性基板上に有する薄膜トランジスタ・アレイ基板であって、
前記画素マトリックス部の複数の前記薄膜トランジスタの各々は、当該薄膜トランジスタと前記透光性基板との間、あるいは当該薄膜トランジスタに対して前記透光性基板とは反対側、またはその双方に、少なくとも当該薄膜トランジスタの活性層と重なるように形成された高熱伝導膜を有しており、
前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタは、前記高熱伝導膜を有しておらず、
前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタの各々の活性層は、レーザ照射により結晶化させた半導体により形成されており、
前記高熱伝導膜は、シリコンまたはシリコンを含む材料と同等の熱伝導率を有している
ことを特徴とするものである。
(1) A thin film transistor array substrate according to a first aspect of the present invention includes:
A thin film transistor array substrate having a pixel matrix portion including a plurality of thin film transistors arranged in a matrix and a driving circuit portion including a thin film transistor on a light-transmitting substrate,
Each of the plurality of thin film transistors in the pixel matrix portion includes at least the thin film transistor between the thin film transistor and the light transmissive substrate, on the opposite side of the light transmissive substrate from the thin film transistor, or both. It has a high thermal conductive film formed so as to overlap the active layer,
The thin film transistor of the drive circuit unit does not have the high thermal conductive film,
Each active layer of the thin film transistor in the pixel matrix portion and the drive circuit portion is formed of a semiconductor crystallized by laser irradiation,
The high thermal conductive film has a thermal conductivity equivalent to that of silicon or a material containing silicon .
(2) 本発明の第1の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板では、前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタの各々の活性層は、レーザ照射により結晶化させた半導体により形成されている。また、前記画素マトリックス部にある複数の薄膜トランジスタの各々は前記高熱伝導膜を持ち、前記駆動回路部の薄膜トランジスタは前記高熱伝導膜を持っていない。このため、前記半導体膜(例えばアモルファス・シリコン膜)にレーザ光を照射して結晶化することにより、前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタの各々の活性層を形成する際に、発生する熱は、前記駆動回路部の薄膜トランジスタに比べて、前記画素マトリックス部にある前記薄膜トランジスタでは早く周囲に伝達されることになる。その結果、前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタに比べると、前記画素マトリックス部の前記薄膜トランジスタでは結晶性の程度の低い半導体膜(例えばポリシリコン膜)が得られ、それだけ光リーク電流を低減することができる。これは、コントラストや画質の均一性の向上につながる。他方、前記駆動回路部の薄膜トランジスタは、前記画素マトリックス部の前記薄膜トランジスタに比べると、結晶性の程度の高い半導体膜(例えばポリシリコン膜)が得られるから、それだけ高い移動度を持たせることができる。 (2) In the thin film transistor array substrate according to the first aspect of the present invention, each active layer of the thin film transistor in the pixel matrix portion and the drive circuit portion is formed of a semiconductor crystallized by laser irradiation. In addition, each of the plurality of thin film transistors in the pixel matrix portion has the high heat conductive film, and the thin film transistor in the driving circuit portion does not have the high heat conductive film. For this reason, it is generated when each active layer of the thin film transistor of the pixel matrix part and the driving circuit part is formed by irradiating the semiconductor film (for example, amorphous silicon film) with laser light and crystallizing. The heat to be transmitted to the surroundings is faster in the thin film transistors in the pixel matrix portion than in the thin film transistors in the driving circuit portion. As a result, compared to the thin film transistor of the drive circuit section, wherein in the said thin film transistor in the pixel matrix portion lower semiconductor film degree of crystallinity (for example, polysilicon film) is obtained, it is possible to reduce it by light leakage current . This leads to an improvement in contrast and image quality uniformity. On the other hand, the thin film transistor in the driver circuit portion can have a higher mobility than the thin film transistor in the pixel matrix portion because a semiconductor film (for example, a polysilicon film) having a high degree of crystallinity can be obtained. .
しかも、特開2000−180899号公報および特開2000−356787号公報に開示された従来の液晶表示装置のような複雑な製造工程を必要とせず、容易に製造できる。 In addition, it can be easily manufactured without requiring a complicated manufacturing process unlike the conventional liquid crystal display devices disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-180899 and 2000-356787.
(3) 本発明の第1の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板の好ましい例では、前記高熱伝導膜が、対応する前記薄膜トランジスタと前記透光性基板との間にあり、前記高熱伝導膜と前記活性層の間に存在する絶縁膜の厚さが、100nm〜500nmの範囲内にある。当該絶縁膜の厚さは、150nm〜300nmの範囲内にあるのがより好ましい。 (3) In a preferred example of the thin film transistor array substrate according to the first aspect of the present invention, the high thermal conductive film is located between the corresponding thin film transistor and the translucent substrate, and the high thermal conductive film and the active layer The thickness of the insulating film existing between is in the range of 100 nm to 500 nm. The thickness of the insulating film is more preferably in the range of 150 nm to 300 nm.
本発明の第1の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板の他の好ましい例では、前記高熱伝導膜が、対応する前記薄膜トランジスタの活性層に向かう光を遮光する遮光膜の機能を有する。遮光効果が良好になるからである。この場合、前記高熱伝導膜が、照射された光を吸収可能であるのがより好ましい。遮光効果がいっそう良好になるからである。 In another preferable example of the thin film transistor array substrate according to the first aspect of the present invention, the high thermal conductive film functions as a light blocking film that blocks light toward the active layer of the corresponding thin film transistor . This is because the light shielding effect is improved. In this case, it is more preferable that the high thermal conductive film can absorb the irradiated light. This is because the light shielding effect is further improved.
本発明の第1の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板の他の好ましい例では、前記高熱伝導膜と前記透光性基板の間に形成された、対応する前記薄膜トランジスタの活性層に向かう光を遮光する遮光膜をさらに有している。遮光効果がさらに改善されるからである。 In another preferable example of the thin film transistor array substrate according to the first aspect of the present invention, the light blocking the light toward the active layer of the corresponding thin film transistor formed between the high thermal conductive film and the translucent substrate. It further has a membrane. This is because the light shielding effect is further improved.
前記高熱伝導膜は、シリコン膜またはシリコンを含む材料の膜で形成されるのが好ましい。この場合、光リーク電流を効率よく低減できる。前記遮光膜が不純物が導入されたシリコン膜で形成されてもよい。この場合、導電性を持つ遮光膜を容易に実現できる。 The high thermal conductive film is preferably formed of a silicon film or a film of a material containing silicon. In this case, the light leakage current can be efficiently reduced. The light shielding film may be formed of a silicon film doped with impurities. In this case, a light shielding film having conductivity can be easily realized.
(4) 本発明の第2の観点のアクティブマトリックス型液晶表示装置は、
上記(1)または(3)に記載のいずれかの薄膜トランジスタ・アレイ基板と、
前記薄膜トランジスタ・アレイ基板に対向して配置された対向基板と、
前記薄膜トランジスタ・アレイ基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備える。
(4) An active matrix type liquid crystal display device according to a second aspect of the present invention provides:
Any one of the thin film transistor array substrates according to the above (1) or (3);
A counter substrate disposed to face the thin film transistor array substrate;
A liquid crystal layer provided between the thin film transistor array substrate and the counter substrate.
(5) 本発明の第2の観点のアクティブマトリックス型液晶表示装置では、本発明の第1の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板の場合と同じ理由により、その薄膜トランジスタ・アレイ基板の場合と同じ効果が得られる。
(6) 本発明の第3の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板の製造方法は、
本発明の第1の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板を製造する方法であって、
前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタの各々の活性層とするための半導体膜を形成する工程と、
前記画素マトリックス部の複数の前記薄膜トランジスタの各々について、当該薄膜トランジスタと前記透光性基板との間、あるいは当該薄膜トランジスタに対して前記透光性基板とは反対側、またはその双方に、少なくとも当該薄膜トランジスタ用の前記半導体膜と重なるように前記高熱伝導膜を形成する工程と、
前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記半導体膜にレーザ光を照射して結晶化させることによって、前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタの各々の活性層を形成する工程と
を備えたことを特徴とするものである。
(7) 本発明の第3の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板の製造方法では、
本発明の第1の観点の薄膜トランジスタ・アレイ基板が製造されることが明らかである。
(5) In the active matrix type liquid crystal display device of the second aspect of the present invention, the same effect as that of the thin film transistor array substrate is obtained for the same reason as that of the thin film transistor array substrate of the first aspect of the present invention. It is done.
(6) A method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the third aspect of the present invention includes:
A method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a first aspect of the present invention, comprising:
Forming a semiconductor film for each active layer of the thin film transistor in the pixel matrix portion and the drive circuit portion;
For each of the plurality of thin film transistors in the pixel matrix portion, at least for the thin film transistor, between the thin film transistor and the light transmissive substrate, on the opposite side of the light transmissive substrate from the light transmissive substrate, or both. Forming the high thermal conductive film so as to overlap the semiconductor film of
Forming an active layer of each of the thin film transistors of the pixel matrix portion and the drive circuit portion by crystallizing the semiconductor film of the pixel matrix portion and the drive circuit portion by laser irradiation;
It is characterized by comprising.
(7) In the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the third aspect of the present invention,
It is apparent that the thin film transistor array substrate according to the first aspect of the present invention is manufactured.
本発明の薄膜トランジスタ・アレイ基板およびその製造方法並びに液晶表示装置によれば、画素マトリックス部の薄膜トランジスタの光リーク電流を低減することができ、その結果、コントラストや画質の均一性が高められる。他方、駆動回路部の薄膜トランジスタには、高い移動度を持たせることができる。しかも、複雑な製造工程を必要とせず、容易に製造できる。 According to the thin film transistor array substrate and a manufacturing method thereof a liquid crystal display device of the present invention, it is possible to reduce light leakage current of the thin film transistor of the pixel matrix portion, so that the uniformity of the contrast and image quality is enhanced. On the other hand, the thin film transistor in the driver circuit portion can have high mobility. And it can manufacture easily, without requiring a complicated manufacturing process.
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
図1および図2は、本発明の第1実施形態のTFTアレイ基板30の概略構成を示す。図1は要部平面図、図2(a)および(b)は図1のA−A線およびB−B線に沿った要部断面図である。この基板上には、画素マトリックス部と共に駆動回路部が形成されており(図22参照)、以下の説明は画素マトリックス部のTFTについてのものである。駆動回路部のTFTは、第2遮光膜を有していない。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
1 and 2 show a schematic configuration of the
なお、図1および図2では、一画素分の構成を示している。この点については、後述する他の実施形態についても同様である。 1 and 2 show a configuration for one pixel. This also applies to other embodiments described later.
図1および図2のTFTアレイ基板30は、マトリックス状に配置された複数のTFT31を有する透光性基板1を備えている。この基板1は、ガラスなどの絶縁性を持つ材料で形成されている。
The
基板1の表面全体には、酸化シリコン膜(SiO2)2が形成されている。この酸化シリコン膜2は、基板1に含まれる重金属の拡散を防止するためのものである。
A silicon oxide film (SiO 2 ) 2 is formed on the entire surface of the
酸化シリコン膜2上には、マトリックスの行方向(図1では、X方向)に沿って延在するストライプ状の第1部分3aとマトリックスの列方向(図1では、Y方向)に沿って延在するストライプ状の第2部分3bとが交差してなる格子状の第1遮光膜3が形成されている。この第1遮光膜3は、光透過率の低い材料(例えば、タングステンシリサイド)で形成され、TFTアレイ基板30の裏面側から直接入射する光を十分に遮断可能な膜厚を有している。第1遮光膜3の全体は、酸化シリコン膜2上に形成された酸化シリコン膜4で覆われている。
On the
酸化シリコン膜4上には、光の吸収が可能なアモルファス・シリコン膜からなる複数の第2遮光膜5が形成されている。それらの第2遮光膜5の各々は、X方向に沿って延在するストライプ状の第1部分5aと、Y方向に沿って延在し且つX方向に沿って配置された互いに平行な複数の第2部分5bとを有している。第2遮光膜5の第1部分5aの各々は互いに平行である。第2遮光膜5の第2部分5bの各々は矩形状である。第2遮光膜5の各々は、第1遮光膜3と重なるように配置され、酸化シリコン膜4上に形成された酸化シリコン膜6で覆われている。
On the
この実施例では、第2遮光膜5が高熱伝導膜として機能する。
In this embodiment, the second
酸化シリコン膜6上には、略L字形状にパターン化された複数の多結晶シリコン膜7が形成されている。それらの多結晶シリコン膜7は、後述するゲート線9とデータ線11との交差点下に各々配置されている。多結晶シリコン膜7の各々は、TFT31の活性層として機能する。
On the
すなわち、多結晶シリコン膜7の各々は、不純物がドープされていないチャネル領域7cと、不純物が低濃度にドープされたLDD領域7b、7dと、不純物が高濃度にドープされたソース領域7aおよびドレイン領域7eとを含んでいる。ソース領域7aおよびドレイン領域7eは、チャネル領域7cを挟んで形成されている。LDD領域7bはソース領域7aとチャネル領域7cとの間に形成され、LDD領域7dはチャネル領域7cとドレイン領域7eとの間に形成されている。
That is, each of the
ソース領域7a、LDD領域7b、チャネル領域7c、LDD領域7dおよびドレイン領域7eは、第1および第2の遮光膜3、5と重なるように、Y方向に沿って配置されている。ドレイン領域7eの一部分は、X方向に沿って延在している。多結晶シリコン膜7の各々は、酸化シリコン膜6上に形成されたゲート絶縁膜8で覆われている。
The
ゲート絶縁膜8上には、不純物がドープされた多結晶シリコン膜やシリサイド膜などからなる複数のゲート線9が形成されている。それらのゲート線9は、互いに平行であって、いずれもX方向に沿って延在している。各ゲート線9は、マトリックスの同じ行に属するTFT31のチャネル領域7cと重なるように配置され、それらのTFT31のゲート電極として機能する。各ゲート線9は、ゲート絶縁膜8上に形成された第1層間絶縁膜10で覆われている。
On the
第1層間絶縁膜10上には、アルミニウム膜などからなる複数のデータ線11が形成されている。それらのデータ線11は、互いに平行であっていずれもY方向に沿って延在し、マトリックスの同じ列に属するTFT31の多結晶シリコン膜7と重なるように配置されている。各TFT31のソース領域7a、チャネル領域7cおよびLDD領域7b、7dの全体は、対応するデータ線11で覆われている。各TFT31のドレイン領域7eは、対応するデータ線11で部分的に覆われている。各データ線11は、第1層間絶縁膜10とゲート絶縁膜8とを貫通するコンタクト孔21を介して、マトリックスの同じ列に属するTFT31のソース領域7aに電気的に接続されている。各データ線11は、第1層間絶縁膜10上に形成された第2層間絶縁膜12で覆われている。
On the first
第2層間絶縁膜12上には、X方向およびY方向の各々に延在する略格子状のブラックマトリクス膜13が形成されている。このブラックマトリックス膜13は、各ゲート線9および各データ線11に重なるように配置され、TFT31を覆っている。ブラックマトリックス膜13は、クロム膜などからなり、第3遮光膜として機能する。ブラックマトリックス膜13の全体は、第2層間絶縁膜12上に形成された第3層間絶縁膜14で覆われている。
On the second
第3層間絶縁膜14上には、略矩形状の複数の画素電極15が形成されている。それらの画素電極14は、各ゲート線9と各データ線11とによって画定された複数の画素領域20に各々配置されている。各画素電極15は、第3層間絶縁膜14、第2層間絶縁膜12、第1層間絶縁膜10およびゲート絶縁膜8を貫通するコンタクト孔22を介して、対応するTFT31のドレイン領域7eに電気的に接続されている。
A plurality of substantially
上記の構成を持つTFTアレイ基板30を備えた液晶表示装置では、図3に示すように、TFTアレイ基板30に対向して配置された対向基板(図示せず)の表面側から入射した光L1は、ブラックマトリックス膜13により遮断されるか、あるいは第1遮光膜3で反射されることなくTFTアレイ基板30を通過する。そのように、ブラックマトリックス膜13の幅、第1遮光膜3の幅、ブラックマトリックス膜13と第1遮光膜3との間隔などが設定されている。
In the liquid crystal display device including the
他方、TFTアレイ基板30の裏面側から入射して第1遮光膜3に向かう光L2は、第1遮光膜3で遮断される。TFTアレイ基板30の裏面側から入射してブラックマトリックス膜13に向かう光L3は、ブラックマトリックス膜13で反射された後に、第1遮光膜3とTFT31との間に設けられた第2遮光膜5に照射される。あるいは、ブラックマトリックス膜13と第1遮光膜3とで反射された後に、第2遮光膜5に照射される。さらに、TFTアレイ基板30の裏面側から入射してデータ線11に向かう光L4は、データ線11で反射された後に第2遮光膜5に照射される。上述したように、第2遮光膜5は、光を吸収可能なアモルファス・シリコン膜からなる。そのため、第2遮光膜5に照射されたこれらの光は、第2遮光膜5により吸収される。
On the other hand, the light L <b> 2 that enters from the back side of the
このように、TFTアレイ基板30の裏面側からの光が直接あるいはブラックマトリックス膜13で反射されて第1遮光膜3とデータ線11との間に入射しても、その光は第2遮光膜5で吸収される。したがって、TFT31のチャネル領域7cおよびLDD領域7b、7dへ向かう光は、効果的且つ確実に遮断される。
As described above, even if light from the back surface side of the
なお、チャネル領域7cはゲート線9で覆われているため、チャネル領域7cへ向かう光を遮断する作用がさらに高められる。
In addition, since the
一般に、シリコン膜は、緑色や青色の波長に対する光吸収率が高く、赤色の波長に対する光吸収率が低いという分光吸収特性を持つ。この点に関しては、第2遮光膜5を形成するアモルファス・シリコン膜や多結晶シリコン膜7においても同様である。周知の通り、TFT31の光リーク電流は活性層である多結晶シリコン膜7が光を吸収することによって生じるので、光リーク電流の大きさは照射される光の波長に応じて変化する。そのため、多結晶シリコン膜7と同じ傾向の分光吸収特性を持つアモルファス・シリコン膜で第2遮光膜5を形成することにより、光リーク電流を効率良く低減できる。
In general, a silicon film has a spectral absorption characteristic that has a high light absorption rate for green and blue wavelengths and a low light absorption rate for red wavelengths. This also applies to the amorphous silicon film and the
また、高輝度の光がTFTアレイ基板30に入射する場合、第2遮光膜5の光吸収により生じる発熱でTFT31近傍の温度上昇が起こる。上述したように、第2遮光膜5による赤色の波長の光吸収が低いので、その分だけTFT31近傍の温度上昇が抑制されるという利点もある。
In addition, when high-intensity light is incident on the
なお、アモルファス・シリコン膜以外にも、結晶化成分を有する微結晶シリコン膜や多結晶シリコン膜などを使用しても、アモルファス・シリコン膜の場合とほぼ同様の効果が得られる。さらには、シリコンを含むシリサイド膜などについても同様である。 In addition to the amorphous silicon film, even if a microcrystalline silicon film or a polycrystalline silicon film having a crystallization component is used, substantially the same effect as in the case of the amorphous silicon film can be obtained. The same applies to a silicide film containing silicon.
次に、図1および図2のTFTアレイ基板30の製造方法について、図4〜8を参照しながら説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、図4に示すように、一般的なCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、透光性基板1の表面全体に酸化シリコン膜2を堆積する。次に、酸化シリコン膜2上にタングステンシリサイド膜(図示せず)を形成し、一般的なフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、そのタングステンシリサイド膜をパターン化することにより、第1遮光膜3を形成する。その後、CVD法により酸化シリコン膜2上に酸化シリコン膜4を堆積し、第1遮光膜3の全体を酸化シリコン膜4で覆う。
First, as shown in FIG. 4, a
続いて、減圧化学気相成長(Low Pressure Chemical Vapor Deposition、LPCVD)法やプラズマ化学気相成長(Plasma Chemical Vapor Deposition、PCVD)法などを使用して、酸化シリコン膜4上にアモルファス・シリコン膜(図示せず)を堆積し、そのアモルファス・シリコン膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりパターン化する。こうして、酸化シリコン膜4上に複数の第2遮光膜5を形成する。
Subsequently, an amorphous silicon film (on the silicon oxide film 4) is formed by using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, a plasma chemical vapor deposition (PCVD) method, or the like. (Not shown) is deposited and the amorphous silicon film is patterned by photolithography and etching techniques. Thus, a plurality of second
次に、図5に示すように、CVD法により酸化シリコン膜4上に酸化シリコン膜6を堆積し、第2遮光膜5の各々を酸化シリコン膜6で覆う。続いて、LPCVD法やPCVD法などにより酸化シリコン膜6上にアモルファス・シリコン膜(図示せず)を堆積した後、そのアモルファス・シリコン膜をレーザ・アニール法などにより結晶化させる。さらに、その結晶化した膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりパターン化する。こうして、TFT31の活性層として機能する複数の多結晶シリコン膜7を酸化シリコン膜4上に形成する。
Next, as shown in FIG. 5, a
次に、図6に示すように、CVD法により酸化シリコン膜6上に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜8を形成し、多結晶シリコン膜7の各々をゲート絶縁膜8で覆う。さらに、不純物のドープされた多結晶シリコン膜(図示せず)とシリサイド膜(図示せず)とをその順にゲート絶縁膜8上に形成した後、それらの膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりパターン化して複数のゲート線9を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, a
続いて、ゲート線9の各々をマスクに使用して、多結晶シリコン膜7の各々に低濃度の不純物を選択的にドープする。さらに、パターン化されたフォトレジスト膜(図示せず)をマスクとして、多結晶シリコン膜7の各々に高濃度の不純物を選択的にドープする。こうして、多結晶シリコン膜7の各々にソース領域7a、LDD領域7b、7d、チャネル領域7cおよびドレイン領域7eを形成する。
Subsequently, by using each of the
次に、図7に示すように、CVD法によりゲート絶縁膜8上に酸化シリコン膜からなる第1層間絶縁膜10を形成し、ゲート線9の各々を第1層間絶縁膜10で覆う。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により第1層間絶縁膜10とゲート絶縁膜8とを選択的に除去し、ソース領域7aを露出するコンタクト孔21を形成する。続いて、スパッタ法などにより第1層間絶縁膜10上にアルミニウム膜(図示せず)を形成し、そのアルミニウム膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりパターン化して複数のデータ線11を形成する。データ線11の各々は、コンタクト孔21の内部にも形成されて、ソース領域21に電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 7, a first
次に、図8に示すように、CVD法により第1層間絶縁膜10上に酸化シリコン膜からなる第2層間絶縁膜12を形成し、データ線11の各々を第2層間絶縁膜12で覆う。続いて、第2層間絶縁膜12上にスパッタ法などによりクロム膜(図示せず)を形成し、そのクロム膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりパターン化してブラックマトリックス膜(すなわち、第3遮光膜)13を形成する。その後、CDV法により第2層間絶縁膜12上に酸化シリコン膜からなる第3層間絶縁膜14を形成して、ブラックマトリックス膜13を第3層間絶縁膜14で覆う。
Next, as shown in FIG. 8, a second
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、第3層間絶縁膜14と第2層間絶縁膜12と第1層間絶縁膜10とゲート絶縁膜8とを選択的に除去し、ドレイン領域7eを露出するコンタクト孔22を形成する。さらに、第3層間絶縁膜14上にITO(Indium Thin Oxide)膜(図示せず)を形成し、そのITO膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりパターン化して複数の画素電極15を形成する。画素電極15の各々は、コンタクト孔22の内部にも形成されて、ドレイン領域7eに電気的に接続される。
Next, the third
上記の工程により、図1および図2に示すTFTアレイ基板30が得られる。
Through the above steps, the
このように、TFTアレイ基板30の製造工程は単純なものであり、容易にTFTアレイ基板30を製造することができる。
Thus, the manufacturing process of the
以上述べたように、この第1実施形態のTFTアレイ基板30では、透光性基板1とTFT31との間に第1遮光膜3が設けられ、第1遮光膜3とTFT31との間に第2遮光膜5が設けられる。第1および第2の遮光膜3、5は多結晶シリコン膜7(すなわち、TFT31の活性層)と重なるように配置され、第2遮光膜5は照射された光を吸収可能である。
As described above, in the
そのため、TFTアレイ基板30の裏面側から入射した光がブラックマトリックス膜13やデータ線11で反射され、さらに第1遮光膜3で反射されても、それらの反射光はいずれも第2遮光膜5に照射されることになる。そして、その照射された光を第2遮光膜5が吸収するので、TFT31のチャネル領域7cおよびLDD領域7b、7dへ向かう光が効果的に遮断される。したがって、光リーク電流が低減し、その結果、液晶表示装置のコントラストや画質の均一性が高められる。
Therefore, even if the light incident from the back side of the
さらに、特開2000−180899号公報および特開2000−356787号公報に開示された従来の液晶表示装置のような複雑な製造工程を必要とせず、容易に製造できる。 Further, it can be easily manufactured without requiring a complicated manufacturing process unlike the conventional liquid crystal display devices disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2000-180899 and 2000-356787.
第1遮光膜3と第2遮光膜5の間の絶縁膜の厚さと、第2遮光膜5と活性層(すなわち多結晶シリコン膜)7との間の絶縁膜の厚さは、本発明において重要なパラメータである。特に、第2遮光膜5と活性層7との間の絶縁膜の厚さが重要である。第2遮光膜5と活性層7との間の絶縁膜の厚さが小さいほど、遮光効果は大きい。実験によれば、これを500nm以下とすることにより、顕著な遮光効果が得られることが判明した。
In the present invention, the thickness of the insulating film between the first light-shielding
また、第2遮光膜5と活性層7との間の絶縁膜の厚さが小さくなると、TFT31のトランジスタ特性が影響を受け、さらに、活性層7を作製するためにアモルファス・シリコン膜をレーザ・アニール法で結晶化するプロセスも影響を受けることも判明した。そこで、本発明の遮光効果を得るには、第2遮光膜5と活性層7との間の絶縁膜の厚さは500nm〜100nmの範囲が好適であり、150nm〜300nmの範囲がより好適であることが分かった。これは、後述する他の実施形態においても同様である。
Further, when the thickness of the insulating film between the second
(第2実施形態)
図9および図10は、本発明の第2実施形態のTFTアレイ基板30Aの概略構成を示す。図9は要部平面図、図10(a)および(b)は図9のC−C線およびD−D線に沿った要部断面図である。
(Second Embodiment)
9 and 10 show a schematic configuration of a
図9および図10のTFTアレイ基板30Aは、第2遮光膜5Aが導電性を有し且つ対応するゲート線9に電気的に接続されている点で、第1実施形態のTFTアレイ基板30と異なっている。それ以外の構成は、第1実施形態のTFTアレイ基板30のそれと同じである。よって、図9および図10において第1実施形態のTFTアレイ基板30と同一または対応する構成要素に図1および図2と同じ符号を付して、同一構成の部分についての説明は省略する。
The
TFTアレイ基板30Aでは、不純物の導入された多結晶シリコン膜からなる複数の第2遮光膜5Aが酸化シリコン膜4上に形成されている。それらの第2遮光膜5Aの各々は、マトリックスの行方向(図9では、X方向)に沿って延在するストライプ状の第1部分5Aaと、マトリックスの列方向(図9では、Y方向)に沿って延在し且つX方向に沿って配置された互いに平行な複数の第2部分5Abとを有している。第2遮光膜5Aの第1部分5Aaの各々は互いに平行である。第2遮光膜5Aの第2部分5Abの各々は矩形状である。第2遮光膜5Aの各々は第1遮光膜3と重なるように配置され、第2遮光膜5Aの第2部分5Abの各々が多結晶シリコン膜7と重なっている。
In the
また、第2遮光膜5Aの各々は、対応するゲート線9に内部配線41を介して電気的に接続されている。そのため、ゲート線9がTFT31の第1ゲート電極として機能すると共に、第2遮光膜5AがTFT31の第2ゲート電極として機能する。すなわち、TFT31がデュアル・ゲート型電界効果トランジスタとして動作する。
Each of the second
このように、第2遮光膜5AをTFT31の第2ゲート電極として使用した場合、TFT31の電極間容量が増加する。そこで、第2遮光膜5Aの第2部分5Abの長さ(すなわち、Y方向に沿った長さ)Lを小さくすることで、TFT31の電極間容量の増加を抑制している。
Thus, when the second
すなわち、第2遮光膜5Aの第2部分5Abは、TFT31のチャネル領域7cおよびLDD領域7b、7dと重なるが、TFT31のソース領域7aおよびドレイン領域7eとほとんど重ならない。第2遮光膜5Aの第2部分5Abをこのように形成することで、TFT31のチャネル領域7cおよびLDD領域7b、7dへ向かう光を遮断する効果を維持しながら、TFT31の電極間容量の増加を実用上問題のない程度にすることができる。
That is, the second portion 5Ab of the second
なお、TFTアレイ基板30Aは、第1実施形態のTFTアレイ基板30とほぼ同様の製造方法により製造される。
The
この第2実施形態のTFTアレイ基板30Aでは、第1実施形態のTFTアレイ基板30と同様の効果が得られる。すなわち、TFT31のチャネル領域7cおよびLDD領域7b、7dへ向かう光が効果的に遮断される。したがって、光リーク電流が低減し、その結果、液晶表示装置のコントラストや画質の均一性が高められる。しかも、複雑な製造工程を必要とせず、容易に製造できる。
In the
さらに、第2実施形態のTFTアレイ基板30Aでは、TFT31がデュアル・ゲート型電界効果トランジスタとして動作するため、優れたオン/オフ特性が得られるという利点がある。
Furthermore, the
(第3実施形態)
図11は、本発明の第3実施形態のTFTアレイ基板30Bの概略構成を示す要部平面図である。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a plan view of an essential part showing a schematic configuration of a TFT array substrate 30B according to the third embodiment of the present invention.
図11のTFTアレイ基板30Bは、1つの第2遮光膜5Bが設けられ、且つ第2遮光膜5Bに定電圧VCが供給されている点で、第1実施形態のTFTアレイ基板30と異なっている。それ以外の構成は、第1実施形態のTFTアレイ基板30のそれと同じである。よって、図11において第1実施形態のTFTアレイ基板30と同一または対応する構成要素に図1および図2と同じ符号を付して、同一構成の部分についての説明は省略する。
The TFT array substrate 30B of FIG. 11 is different from the
TFTアレイ基板30Bでは、第2遮光膜5Bが不純物の導入された多結晶シリコン膜からなる。そして、第2遮光膜5Bは、マトリックスの行方向(図11では、X方向)に沿って延在するストライプ状の複数の第1部分5Baと、マトリックスの列方向(図11では、Y方向)に沿って延在するストライプ状の複数の第2部分5Bbとを有している。第2遮光膜5Bの第1部分5Baの各々は互いに平行であり、第2遮光膜5Bの第2部分5Bbの各々は互いに平行である。そして、第2遮光膜5Bの第1部分5Baと第2部分5Bbは、互いに交差して格子状の平面形状を形成している。第2遮光膜5Bは第1遮光膜3と重なるように配置され、第2遮光膜5Bの第2部分5Bbの各々が多結晶シリコン膜7と重なっている。
In the TFT array substrate 30B, the second
また、第2遮光膜5Bには、外部端子51を介して定電圧VCが供給されている。この定電圧VCは、第2遮光膜5Bを一定電位にバイアスする。そのため、定電圧VCの電圧値を調整することにより、TFT31の特性を制御することができる。
In addition, a constant voltage V C is supplied to the second
なお、TFTアレイ基板30Bは、第1実施形態のTFTアレイ基板30とほぼ同様の製造方法により製造される。
The TFT array substrate 30B is manufactured by a manufacturing method substantially similar to that of the
この第3実施形態のTFTアレイ基板30Bでは、第1実施形態のTFTアレイ基板30と同様の効果が得られる。すなわち、TFT31のチャネル領域7cおよびLDD領域7b、7dへ向かう光が効果的に遮断される。したがって、光リーク電流が低減し、その結果、液晶表示装置のコントラストや画質の均一性が高められる。しかも、複雑な製造工程を必要とせず、容易に製造できる。
In the TFT array substrate 30B of the third embodiment, the same effect as that of the
さらに、第3実施形態のTFTアレイ基板30Bでは、第2遮光膜5Bに供給される定電圧VCを調整することにより、TFT31の特性を制御できるという利点がある。
Furthermore, the TFT array substrate 30B of the third embodiment has an advantage that the characteristics of the
(第4実施形態)
図12および図13は、本発明の第4実施形態のTFTアレイ基板30Cの概略構成を示す。図12は要部平面図、図13(a)および(b)は図12のE−E線およびF−F線に沿った要部断面図である。
(Fourth embodiment)
12 and 13 show a schematic configuration of a
図12および図13のTFTアレイ基板30Cは、TFT31がデータ線11で覆われていない形態のTFTアレイ基板に本発明を適用したものである。
The
すなわち、TFT31の活性層として機能する複数の多結晶シリコン膜7’がマトリックスの行方向に沿って延在すると共に、それらの多結晶シリコン膜7’と重なるように第1遮光膜3’、第2遮光膜5Cおよびブラックマトリックス膜13’が形成され、且つTFT31がゲート線9に電気的に接続されたゲート電極9aを有している。そして、それ以外の構成は、第1実施形態のTFTアレイ基板30のそれと同じである。よって、図12および図13において第1実施形態のTFTアレイ基板30と同一または対応する構成要素に図1および図2と同じ符号を付して、同一構成の部分についての説明は省略する。
That is, the plurality of
図12および図13のTFTアレイ基板30Cでは、酸化シリコン膜2上に形成された第1遮光膜3’が、マトリックスの行方向(図12では、X方向)に沿って延在するストライプ状の第1部分3a’と、マトリックスの列方向(図12では、Y方向)に沿って延在するストライプ状の第2部分3b’と、対応する画素領域20に向かって突出する第3部分3c’とを有している。そして、それらの第1、第2および第3の部分3a’、3b’、3c’により、略格子状の平面形状が形成されている。この第1遮光膜3’は、光透過率の低い材料(例えば、タングステンシリサイド)で形成され、TFTアレイ基板30Cの裏面側から直接入射する光を十分に遮断可能な膜厚を有している。第1遮光膜3’の全体は、酸化シリコン膜2上に形成された酸化シリコン膜4で覆われている。
In the
酸化シリコン膜4上には、光の吸収が可能なアモルファス・シリコン膜からなる複数の第2遮光膜5Cが形成されている。それらの第2遮光膜5Cの各々は、X方向に沿って延在するストライプ状の第1部分5Caと、Y方向に沿って延在し且つX方向に沿って配置された互いに平行な複数の第2部分5Cbとを有している。第2遮光膜5Cの第1部分5Caの各々は互いに平行である。第2遮光膜5Cの第2部分5Cbの各々は、矩形状であり、対応する画素領域20側に突出している。第2遮光膜5Cの各々は、第1遮光膜3’と重なるように配置され、酸化シリコン膜4上に形成された酸化シリコン膜6で覆われている。
On the
酸化シリコン膜6上には、略矩形状にパターン化された複数の多結晶シリコン膜7’が形成されている。それらの多結晶シリコン膜7’は、ゲート線9とデータ線11との交差点の各々の近傍に配置されている。多結晶シリコン膜7’の各々は、TFT31の活性層として機能する。
On the
すなわち、多結晶シリコン膜7’の各々は、不純物がドープされていないチャネル領域7c’と、不純物が低濃度にドープされたLDD領域7b’、7d’と、不純物が高濃度にドープされたソース領域7a’およびドレイン領域7e’とを含んでいる。ソース領域7a’およびドレイン領域7e’は、チャネル領域7c’を挟んで形成されている。LDD領域7b’はソース領域7a’とチャネル領域7c’との間に形成され、LDD領域7d’はチャネル領域7c’とドレイン領域7e’との間に形成されている。
That is, each of the
ソース領域7a’、LDD領域7b’、チャネル領域7c’、LDD領域7d’およびドレイン領域7e’は、第1および第2の遮光膜3’、5Cと重なるように、X方向に沿って配置されている。多結晶シリコン膜7’の各々は、酸化シリコン膜6上に形成されたゲート絶縁膜8で覆われている。
The
ゲート絶縁膜8上には、各TFT31に対応する複数のゲート電極9aと、互いに平行であっていずれもX方向に沿って延在する複数のゲート線9とが形成されている。それらのゲート電極9aおよびゲート線9は、不純物がドープされた多結晶シリコン膜やシリサイド膜などからなる。各ゲート電極9aは、Y方向に沿って延在し、互いに平行である。そして、各ゲート電極9aは、対応するTFT31のチャネル領域7c’と重なるように配置され、対応するゲート線9に電気的に接続されている。各ゲート電極9aおよび各ゲート線9は、ゲート絶縁膜8上に形成された第1層間絶縁膜10で覆われている。
On the
第2層間絶縁膜12上に形成されたブラックマトリックス膜13’は、X方向およびY方向の各々に延在してなる略格子状の平面形状を有している。このブラックマトリックス膜13’は、各ゲート線9および各データ線11に重なるように配置されている。ブラックマトリックス膜13’の一部分は画素領域20に向かって突出し、その突出部分がTFT31を覆っている。ブラックマトリックス膜13は、クロム膜などからなり、第3遮光膜として機能する。ブラックマトリックス膜13の全体は、第2層間絶縁膜12上に形成された第3層間絶縁膜14で覆われている。
The
上記の構成を持つTFTアレイ基板30Cを備えた液晶表示装置においても、第1実施形態のTFTアレイ基板30の場合とほぼ同様の遮光効果が得られる。
Also in the liquid crystal display device including the
すなわち、図14に示すように、TFTアレイ基板30Cに対向して配置された対向基板(図示せず)の表面側から入射した光L1は、ブラックマトリックス膜13’により遮断されるか、あるいは第1遮光膜3’で反射されることなくTFTアレイ基板30を通過する。
That is, as shown in FIG. 14, the light L1 incident from the surface side of the counter substrate (not shown) arranged to face the
他方、TFTアレイ基板30Cの裏面側から入射して第1遮光膜3’に向かう光L2は、第1遮光膜3’で遮断される。TFTアレイ基板30Cの裏面側から入射してブラックマトリックス膜13’に向かう光L3は、ブラックマトリックス膜13で反射された後に、第1遮光膜3’とTFT31との間に設けられた第2遮光膜5Cに照射される。あるいは、ブラックマトリックス膜13’と第1遮光膜3’とで反射された後に、第2遮光膜5Cに照射される。上述したように、第2遮光膜5Cは、光を吸収可能なアモルファス・シリコン膜からなる。そのため、第2遮光膜5Cに照射されたこれらの光は、第2遮光膜5Cにより吸収される。
On the other hand, the light L2 incident from the back side of the
このように、TFTアレイ基板30の裏面側からの光がブラックマトリックス膜13’で反射され、さらに第1遮光膜3’で反射されても、それらの反射光は第2遮光膜5Cで吸収される。したがって、TFT31のチャネル領域7c’およびLDD領域7b’、7d’へ向かう光は、効果的且つ確実に遮断される。
Thus, even if the light from the back surface side of the
なお、TFTアレイ基板30Cは、第1実施形態のTFTアレイ基板30とほぼ同様の製造方法により製造される。
The
以上述べたように、この第4実施形態のTFTアレイ基板30Cでは、第1実施形態のTFTアレイ基板30と同様の効果が得られる。すなわち、TFT31のチャネル領域7c’およびLDD領域7b’、7d’へ向かう光が効果的に遮断される。したがって、光リーク電流が低減し、その結果、液晶表示装置のコントラストや画質の均一性が高められる。しかも、複雑な製造工程を必要とせず、容易に製造できる。
As described above, the
(第5実施形態)
図15は、本発明の第5実施形態のTFTアレイ基板30Dの概略構成を示す要部平面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 15 is a plan view of an essential part showing a schematic configuration of a TFT array substrate 30D according to the fifth embodiment of the present invention.
図15のTFTアレイ基板30Dは、第2遮光膜5Dが導電性を有し且つ対応するゲート線9に電気的に接続されている点で、第4実施形態のTFTアレイ基板30Cと異なっている。それ以外の構成は、第4実施形態のTFTアレイ基板30Cのそれと同じである。よって、図15において第4実施形態のTFTアレイ基板30Cと同一または対応する構成要素に図12および図13と同じ符号を付して、同一構成の部分についての説明は省略する。
The TFT array substrate 30D of FIG. 15 is different from the
TFTアレイ基板30Dでは、第2遮光膜5Dが不純物の導入された多結晶シリコン膜からなる。それらの第2遮光膜5Dの各々は、X方向に沿って延在するストライプ状の第1部分5Daと、Y方向に沿って延在し且つX方向に沿って配置された互いに平行な複数の第2部分5Dbとを有している。第2遮光膜5Dの第1部分5Daの各々は互いに平行である。第2遮光膜5Dの第2部分5Dbの各々は、矩形状であり、対応する画素領域20側に突出している。第2遮光膜5Dの各々は第1遮光膜3’と重なるように配置され、第2遮光膜5Dの第2部分5Dbが多結晶シリコン膜7’と重なっている。
In the TFT array substrate 30D, the second light shielding film 5D is made of a polycrystalline silicon film into which impurities are introduced. Each of the second light-shielding films 5D includes a stripe-shaped first portion 5Da extending along the X direction and a plurality of parallel parallel to each other extending along the Y direction and arranged along the X direction. And a second portion 5Db. The first portions 5Da of the second light shielding film 5D are parallel to each other. Each of the second portions 5Db of the second light shielding film 5D has a rectangular shape and protrudes toward the corresponding
また、第2遮光膜5Dの各々は、第2実施形態のTFTアレイ基板30Aと同様に、対応するゲート線9に内部配線41を介して電気的に接続されている。そのため、ゲート電極9aがTFT31の第1ゲート電極として機能すると共に、第2遮光膜5DがTFT31の第2ゲート電極として機能する。すなわち、TFT31がデュアル・ゲート型電界効果トランジスタとして動作する。
Further, each of the second light shielding films 5D is electrically connected to the
このように、第2遮光膜5DをTFT31の第2ゲート電極として使用した場合、TFT31の電極間容量が増加する。そこで、第2遮光膜5Dの第2部分5Dbの幅(すなわち、X方向の長さ)Wを小さすることで、TFT31の電極間容量の増加を抑制している。
Thus, when the second light-shielding film 5D is used as the second gate electrode of the
すなわち、第2遮光膜5Dの第2部分5Dbは、TFT31のチャネル領域7c’およびLDD領域7b’、7d’と重なるが、TFT31のソース領域7a’およびドレイン領域7e’とほとんど重ならない。第2遮光膜5Dの第2部分5Dbをこのように形成することで、TFT31のチャネル領域7c’およびLDD領域7b’、7d’へ向かう光を遮断する効果を維持しながら、TFT31の電極間容量の増加を実用上問題のない程度にすることができる。
That is, the second portion 5Db of the second light-shielding film 5D overlaps the
なお、TFTアレイ基板30Dは、第1実施形態のTFTアレイ基板30とほぼ同様の製造方法により製造される。
The TFT array substrate 30D is manufactured by a manufacturing method substantially similar to that of the
以上述べたように、この第5実施形態のTFTアレイ基板30Dでは、第1実施形態のTFTアレイ基板30と同様の効果が得られる。すなわち、TFT31のチャネル領域7c’およびLDD領域7b’、7d’へ向かう光が効果的に遮断される。したがって、光リーク電流が低減し、その結果、液晶表示装置のコントラストや画質の均一性が高められる。しかも、複雑な製造工程を必要とせず、容易に製造できる。
As described above, the TFT array substrate 30D of the fifth embodiment can obtain the same effects as those of the
さらに、第5実施形態のTFTアレイ基板30Dでは、第2実施形態のTFTアレイ基板30Aと同様に、TFT31がデュアル・ゲート型電界効果トランジスタとして動作するため、優れたオン/オフ特性が得られるという利点がある。
Further, in the TFT array substrate 30D of the fifth embodiment, as the
(第6実施形態)
図16は、本発明の第6実施形態のTFTアレイ基板30Eの概略構成を示す要部平面図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 16 is a plan view of a principal part showing a schematic configuration of a TFT array substrate 30E according to the sixth embodiment of the present invention.
図16のTFTアレイ基板30Eは、1つの第2遮光膜5Eが設けられ、且つ第2遮光膜5Eに定電圧VCが供給されている点で、第4実施形態のTFTアレイ基板30Cと異なっている。それ以外の構成は、第4実施形態のTFTアレイ基板30Cのそれと同じである。よって、図16において第4実施形態のTFTアレイ基板30Cと同一または対応する構成要素に図12および図13と同じ符号を付して、同一構成の部分についての説明は省略する。
The TFT array substrate 30E of FIG. 16 is different from the
TFTアレイ基板30Eでは、第2遮光膜5Eが不純物の導入された多結晶シリコン膜からなる。そして、第2遮光膜5Eは、マトリックスの行方向(図16では、X方向)に沿って延在するストライプ状の複数の第1部分5Eaと、マトリックスの列方向(図16では、Y方向)に沿って延在し且つX方向に沿って互いに平行に配置された矩形状の複数の第2部分5Ebと、Y方向に沿って延在するストライプ状の複数の第3部分5Ecとを有している。第2遮光膜5Eの第1部分5Eaの各々は互いに平行であり、第3部分5Ecの各々は互いに平行である。そして、第2遮光膜5Eの第1および第2の部分5Ea、5Ecは、互いに交差して格子状の平面形状を形成している。第2遮光膜5Eの第2部分5Ebの各々は、対応する画素領域20側に突出している。第2遮光膜5Eの各々は第1遮光膜3’と重なるように配置され、第2遮光膜5Eの第2部分5Ebが多結晶シリコン膜7’と重なっている。
In the TFT array substrate 30E, the second light shielding film 5E is made of a polycrystalline silicon film into which impurities are introduced. The second light-shielding film 5E includes a plurality of stripe-shaped first portions 5Ea extending along the matrix row direction (X direction in FIG. 16) and the matrix column direction (Y direction in FIG. 16). A plurality of rectangular second portions 5Eb extending along the X direction and arranged in parallel with each other along the X direction, and a plurality of stripe-shaped third portions 5Ec extending along the Y direction. ing. The first portions 5Ea of the second light shielding film 5E are parallel to each other, and the third portions 5Ec are parallel to each other. The first and second portions 5Ea and 5Ec of the second light shielding film 5E intersect with each other to form a lattice-like planar shape. Each of the second portions 5Eb of the second light shielding film 5E protrudes toward the corresponding
また、第2遮光膜5Eには、第3実施形態のTFTアレイ基板30Bと同様に、外部端子51を介して定電圧VCが供給されている。この定電圧VCは、第2遮光膜5Eを一定電位にバイアスする。そのため、定電圧VCの電圧値を調整することにより、TFT31の特性を制御することができる。
Further, the constant voltage V C is supplied to the second light shielding film 5E via the
なお、TFTアレイ基板30Bは、第1実施形態のTFTアレイ基板30とほぼ同様の製造方法により製造される。
The TFT array substrate 30B is manufactured by a manufacturing method substantially similar to that of the
この第6実施形態のTFTアレイ基板30Eでは、第1実施形態のTFTアレイ基板30と同様の効果が得られる。すなわち、TFT31のチャネル領域7c’およびLDD領域7b’、7d’へ向かう光が効果的に遮断される。したがって、光リーク電流が低減し、その結果、液晶表示装置のコントラストや画質の均一性が高められる。しかも、複雑な製造工程を必要とせず、容易に製造できる。
In the TFT array substrate 30E of the sixth embodiment, the same effect as that of the
さらに、第6実施形態のTFTアレイ基板30Eでは、第3実施形態のTFTアレイ基板30Bと同様に、第2遮光膜5Eに供給される定電圧VCを調整することにより、TFT31の特性を制御できるという利点がある。
Further, in the TFT array substrate 30E of the sixth embodiment, the characteristics of the
(第7実施形態)
上述した第1〜第6実施形態では、第1遮光膜3と第3遮光膜(ブラックマトリックス膜)13に加えて、第1遮光膜3とTFT31の間に光吸収性を持つ第2遮光膜5を設けており、それによって遮光性能の向上を図っている。
(Seventh embodiment)
In the first to sixth embodiments described above, in addition to the first
以下に述べる第7〜第10実施形態は、TFT31と第3遮光膜(ブラックマトリックス膜)13との間に光吸収性を持つ第4遮光膜16を設けた例である。光吸収性を持つ第4遮光膜16をTFT31の上部に配置した場合でも、第2遮光膜5を設けた場合と同様にして多重反射する光を低減することができ、遮光効果を向上させることが可能となる。
The seventh to tenth embodiments described below are examples in which a fourth light-shielding
図17は、本発明の第7実施形態のTFTアレイ基板30Fの概略構成を示している。図17(a)および(b)は、それぞれ図1のA−A線およびB−B線に沿った要部断面図である。この基板上には、画素マトリックス部と共に駆動回路部が形成されており(図22参照)、以下の説明は画素マトリックス部のTFTについてのものである。駆動回路部のTFTは、第4遮光膜を有していない。
FIG. 17 shows a schematic configuration of a
図17に示す第7実施形態のTFTアレイ基板30Fは、図2に示す第1実施形態のTFTアレイ基板30において、第2遮光膜5を除去し、第4遮光膜16を追加したものである。その他の構成は、第1実施形態のTFTアレイ基板30と同じである。このTFTアレイ基板30Fでは、第2遮光膜5を除去しているので、SiO2膜4または6は省略可能である。
The
第4遮光膜16のパターンは、図1に示された第2遮光膜5のそれと同じであり、TFT31の活性層として機能するポリシリコン膜7のほぼ全体を覆っている。第4遮光膜16は、ポリシリコン膜7のコンタクト孔22の近傍の部分は覆っていない。
The pattern of the fourth
第4遮光膜16は、ここでは第1層間絶縁膜10の内部に埋設してある。このような構成は、例えば次のようにして容易に実現できる。すなわち、第1層間絶縁膜10を2層構造とし、第1層間絶縁膜10の下層部を形成した後、第4遮光膜16用のアモルファス・シリコン膜を形成する。そして、このアモルファス・シリコン膜をパターン化すると、第4遮光膜16が得られる。その後、その上に第1層間絶縁膜10の上層部を形成する。しかし、本発明はこの構成に限定されるわけではない。例えば、第4遮光膜16を第1層間絶縁膜10の上に形成した後、第4遮光膜16を他の絶縁膜で覆い、その上に第2層間絶縁膜12を形成してもよい。
Here, the fourth
(第8実施形態)
図18は、本発明の第8実施形態のTFTアレイ基板30Gの概略構成を示している。図18(a)および(b)は、それぞれ図1のA−A線およびB−B線に沿った要部断面図である。
(Eighth embodiment)
FIG. 18 shows a schematic configuration of a
図18に示す第8実施形態のTFTアレイ基板30Gは、図2に示す第1実施形態のTFTアレイ基板30において、第4遮光膜16を追加したものである。その他の構成は、第1実施形態のTFTアレイ基板30と同じである。換言すれば、TFTアレイ基板30Gは、図17に示す第7実施形態のTFTアレイ基板30Fにおいて、第2遮光膜5を追加したものである。
The
このTFTアレイ基板30Gでは、TFT31の上下に第4遮光膜16と第2遮光膜5を設けているので、TFT31の上下両側からの光に対して遮光効果が得られる。よって、第1実施形態や第7実施形態の場合よりも高い遮光効果が得られる利点がある。
In the
(第9実施形態)
図19は、本発明の第9実施形態のTFTアレイ基板30Hの概略構成を示している。図19(a)および(b)は、それぞれ図12のE−E線およびF−F線に沿った要部断面図である。
(Ninth embodiment)
FIG. 19 shows a schematic configuration of a
図19に示す第9実施形態のTFTアレイ基板30Hは、図13に示す第4実施形態のTFTアレイ基板30Cにおいて、第2遮光膜5Cを除去し、第4遮光膜16’を追加したものである。その他の構成は、第4実施形態のTFTアレイ基板30Cと同じである。このTFTアレイ基板30Hでは、第2遮光膜5を除去しているので、SiO2膜4または6は省略可能である。
The
第4遮光膜16’のパターンは、図12に示された第2遮光膜5Cのそれと同じであり、TFT31の活性層として機能するポリシリコン膜7のほぼ全体を覆っている。第4遮光膜16’は、ポリシリコン膜7のコンタクト孔22の近傍の部分は覆っていない。
The pattern of the fourth
第4遮光膜16’は、ここでは第2層間絶縁膜12の内部に埋設してある。このような構成は、例えば次のようにして容易に実現できる。すなわち、第2層間絶縁膜12を2層構造とし、第2層間絶縁膜12の下層部を形成した後、第4遮光膜16’用のアモルファス・シリコン膜を形成する。そして、このアモルファス・シリコン膜をパターン化すると、第4遮光膜16’が得られる。その後、その上に第2層間絶縁膜12の上層部を形成する。しかし、本発明はこの構成に限定されるわけではない。例えば、第4遮光膜16’を第2層間絶縁膜12の上に形成した後、第4遮光膜16’を他の絶縁膜で覆い、その上に第3層間絶縁膜14を形成してもよい。
Here, the fourth
(第10実施形態)
図20は、本発明の第10実施形態のTFTアレイ基板30Iの概略構成を示している。図20(a)および(b)は、それぞれ図12のE−E線およびF−F線に沿った要部断面図である。
(10th Embodiment)
FIG. 20 shows a schematic configuration of the TFT array substrate 30I according to the tenth embodiment of the present invention. 20A and 20B are cross-sectional views of main parts taken along lines EE and FF in FIG. 12, respectively.
図20に示す第10実施形態のTFTアレイ基板30Iは、図13に示す第4実施形態のTFTアレイ基板30Cにおいて、第4遮光膜16’を追加したものである。その他の構成は、第4実施形態のTFTアレイ基板30Cと同じである。換言すれば、TFTアレイ基板30Iは、図19に示す第9実施形態のTFTアレイ基板30Hにおいて、第2遮光膜5Cを追加したものである。
A TFT array substrate 30I according to the tenth embodiment shown in FIG. 20 is obtained by adding a fourth light shielding film 16 'to the
このTFTアレイ基板30Iでは、TFT31の上下にそれぞれ第4遮光膜16’と第2遮光膜5Cを設けているので、TFT31の上下両側からの光に対して遮光効果が得られる。よって、第1実施形態や第7実施形態の場合よりも高い遮光効果が得られる利点がある。
In the TFT array substrate 30I, since the fourth light shielding film 16 'and the second
図21は、投射型表示装置のライトバルブとして使用する場合を考慮して、所定の投射光照射条件の下で画素マトリックス部のTFT31に生じる光リーク電流特性を示す。これは発明者が行った試験により得たものである。
FIG. 21 shows a light leakage current characteristic generated in the
図21より明らかなように、第1遮光膜と第3遮光膜を有する従来のTFTアレイ基板100(図23と図24を参照)では、光リーク電流が4pAであったのに対し、第1遮光膜と第3遮光膜に加えて第2遮光膜を有する本発明の第4実施形態のTFTアレイ基板30C(図12と図13を参照)では、活性層として機能する多結晶シリコン膜と第2遮光膜との間の絶縁膜の厚さが500nmから減少していくにつれて光リーク電流は徐々に減少し、最大では従来例の約1/3にまで減少した。
As is clear from FIG. 21, in the conventional
光リーク電流の低減効果は、第2遮光膜と活性層との間の絶縁膜の厚さに対して相関があり、当該絶縁膜の厚さを500nmより薄くするにつれて、その効果が大きくなった。しかし、図21には示していないが、当該絶縁膜の厚さを100nmより小さくすると、TFT31のオン特性に及ぼす影響や、レーザ・アニール工程での活性層(多結晶シリコン)の結晶性低下に与える影響が大きくなり、TFT31のオン特性が悪化して正常動作ができなくなった。この結果から、当該絶縁膜の厚さは500nm〜100nmの範囲とするのが適当であることが分かった。
The effect of reducing the light leakage current has a correlation with the thickness of the insulating film between the second light-shielding film and the active layer, and the effect became larger as the thickness of the insulating film was made thinner than 500 nm. . However, although not shown in FIG. 21, if the thickness of the insulating film is smaller than 100 nm, it affects the on characteristics of the
また、第1遮光膜と第3遮光膜に加えて第2遮光膜と第4遮光膜を有する本発明の第10実施形態のTFTアレイ基板30I(図20を参照)では、当該絶縁膜の厚さを200nmとした時に、光リーク電流が第4実施形態のTFTアレイ基板30Cの場合の約1/2にまで低減できた。これにより、第2遮光膜に加えてさらに第4遮光膜を追加することにより、より大きな光リーク電流低減効果が得られることが確認された。
In the TFT array substrate 30I (see FIG. 20) of the tenth embodiment of the present invention having the second light-shielding film and the fourth light-shielding film in addition to the first light-shielding film and the third light-shielding film, the thickness of the insulating film When the thickness was 200 nm, the light leakage current could be reduced to about ½ that of the
(第11実施形態)
アモルファス・シリコン膜にレーザ光を照射して活性層用の多結晶シリコン膜を形成する場合、すなわち、レーザ・アニール法によりアモルファス・シリコン膜から多結晶シリコン膜を得る場合には、アモルファス・シリコン膜の直下に熱伝導性の高い物質(高熱伝導膜)が存在すると、その物質(高熱伝導膜)によってレーザ光照射による加熱・冷却プロセスが所望のものから変化し、その結果、アモルファス・シリコン膜が結晶化する際に影響を受ける、という問題がある。このため、従来は、熱伝導性の高い物質(高熱伝導膜)が加熱・冷却プロセスに影響を与えないように、アモルファス・シリコン膜と熱伝導性の高い物質(高熱伝導膜)の間に十分な厚さの絶縁膜を配置するのが一般的であった。
(Eleventh embodiment)
When an amorphous silicon film is irradiated with a laser beam to form a polycrystalline silicon film for an active layer, that is, when a polycrystalline silicon film is obtained from an amorphous silicon film by laser annealing, an amorphous silicon film is used. If there is a material with high thermal conductivity (high thermal conductivity film) directly underneath, the material (high thermal conductivity film) changes the heating / cooling process by laser light irradiation from the desired one. As a result, the amorphous silicon film becomes There is a problem of being affected when crystallizing. For this reason, conventionally, a material with high thermal conductivity (high thermal conductive film) is sufficient between the amorphous silicon film and the material with high thermal conductivity (high thermal conductive film) so that the heating / cooling process is not affected. Generally, an insulating film having a proper thickness is disposed.
他方、図22に示すTFTアレイ基板60のように、画素マトリックス部61と共に駆動回路部62を同一基板上に一体形成した場合、駆動回路部62のTFTには移動度の高いトランジスタ特性が必要とされるのに対し、画素マトリックス部61のTFTには高い移動度は要求されず、むしろ低いリーク電流が要求される。特に光リーク電流については、再結合中心となるトラップが比較的多いシリコンが好適である。このため、画素マトリックス部61のTFTに対しては、駆動回路部62のTFTよりも結晶性の低い多結晶シリコン膜がむしろ望ましい。
On the other hand, when the
そこで、本発明の第11実施形態では、画素マトリックス部61のTFTとしては、上述した第1〜第10実施形態のように、第2遮光膜あるいは第4遮光膜またはその両方を有するTFT31を用いる。そして、駆動回路部62のTFTとしては、第2遮光膜あるいは第4遮光膜またはその両方を有しないTFTを用いる。こうすることにより、画素マトリックス部61のTFTでは、第2遮光膜あるいは第4遮光膜またはその両方によって、レーザ光照射による熱を速やかに周囲に伝達することができ、その結果、画素マトリックス部61のTFTについてのみ結晶性の低い多結晶シリコン膜が、当該TFTの活性層7用として形成される。こうして、遮光膜の存在による光リーク電流の抑制に加えて、多結晶シリコン膜の結晶性の程度に基づいても光リーク電流を低減することが可能となる。
Therefore, in the eleventh embodiment of the present invention, as the TFT of the
(変形例)
なお、上記第1〜第11の実施形態は、本発明の好適な例を示すものである。本発明はこれら実施形態に限定されず、種々の変更が可能なことは言うまでもない。
(Modification)
In addition, the said 1st-11th embodiment shows the suitable example of this invention. It goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible.
例えば、第1〜第6の実施形態では、透光性基板1上に酸化シリコン膜2を介して第1遮光膜3を設けているが、透光性基板1の材料に応じて酸化シリコン膜2を形成せずに透光性基板1の表面に直接、第1遮光膜3を設けてもよい。また、第3および第6の実施形態において、第2遮光膜5B、5Eとしてアモルファス・シリコン膜を使用し、第2遮光膜5B、5Eに電圧VCを印加しないようにしてもよい。第1および第4の実施形態の第2遮光膜5、5Cとして多結晶シリコン膜を使用することもできるし、第2、第3、第5および第6の実施形態の第2遮光膜5A、5B、5D、5Eとして不純物の導入されたアモルファス・シリコン膜を使用することもできる。これらは、第7〜第11実施形態にも同様に適用できる。
For example, in the first to sixth embodiments, the first
第2遮光膜と第4遮光膜を形成する材料としては、光を吸収できる材料であれば上記各実施形態で使用されたもの以外のものも使用可能である。 As materials for forming the second light-shielding film and the fourth light-shielding film, materials other than those used in the above embodiments can be used as long as they can absorb light.
1 透光性基板
2 酸化シリコン膜
3、3’ 第1遮光膜
3a、3a’ 第1遮光膜の第1部分
3b、3b’ 第1遮光膜の第2部分
4 酸化シリコン膜
5、5A、5B、5C、5D、5E 第2遮光膜(高熱伝導膜)
5a、5Aa、5Ba、5Ca、5Da、5Ea 第2遮光膜の第1部分
5b、5Ab、5Bb、5Cb、5Db、5Eb 第2遮光膜の第2部分
5Ec 第2遮光膜の第3部分
6 酸化シリコン膜
7、7’ 多結晶シリコン膜
7a、7a’ ソース領域
7b、7b’、7d、7d’ LDD領域
7c、7c’ チャネル領域
7e、7e’ ドレイン領域
8 ゲート絶縁膜
9 ゲート線
9a ゲート電極
10 第1層間絶縁膜
11 データ線
12 第2層間絶縁膜
13、13’ ブラックマトリックス膜(第3遮光膜)
14 第3層間絶縁膜
15 画素電極
16、16’ 第4遮光膜
20 画素領域
21、22 コンタクト孔
30、30A 薄膜トランジスタ・アレイ基板(TFTアレイ基板)
30B、30C 薄膜トランジスタ・アレイ基板(TFTアレイ基板)
30D、30E 薄膜トランジスタ・アレイ基板(TFTアレイ基板)
30F、30G 薄膜トランジスタ・アレイ基板(TFTアレイ基板)
30H、30I 薄膜トランジスタ・アレイ基板(TFTアレイ基板)
31 薄膜トランジスタ(TFT)
41 内部配線
51 外部端子
60 薄膜トランジスタ・アレイ基板(TFTアレイ基板)
61 画素マトリックス部
62 駆動回路部
DESCRIPTION OF
5a, 5Aa, 5Ba, 5Ca, 5Da, 5Ea First portion of second
14 Third
30B, 30C Thin film transistor array substrate (TFT array substrate)
30D, 30E Thin film transistor array substrate (TFT array substrate)
30F, 30G Thin film transistor array substrate (TFT array substrate)
30H, 30I Thin film transistor array substrate (TFT array substrate)
31 Thin film transistor (TFT)
41
61
Claims (10)
前記画素マトリックス部の複数の前記薄膜トランジスタの各々は、当該薄膜トランジスタと前記透光性基板との間、あるいは当該薄膜トランジスタに対して前記透光性基板とは反対側、またはその双方に、少なくとも当該薄膜トランジスタの活性層と重なるように形成された高熱伝導膜を有しており、
前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタは、前記高熱伝導膜を有しておらず、
前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタの各々の活性層は、レーザ照射により結晶化させた半導体により形成されており、
前記高熱伝導膜は、シリコンまたはシリコンを含む材料と同等の熱伝導率を有している
ことを特徴とする薄膜トランジスタ・アレイ基板。 A thin film transistor array substrate having a pixel matrix portion including a plurality of thin film transistors arranged in a matrix and a driving circuit portion including a thin film transistor on a light-transmitting substrate,
Each of the plurality of thin film transistors in the pixel matrix portion includes at least the thin film transistor between the thin film transistor and the light transmissive substrate, on the opposite side of the light transmissive substrate from the thin film transistor, or both. It has a high thermal conductive film formed so as to overlap the active layer,
The thin film transistor of the drive circuit unit does not have the high thermal conductive film,
Each active layer of the thin film transistor in the pixel matrix portion and the drive circuit portion is formed of a semiconductor crystallized by laser irradiation,
The thin film transistor array substrate, wherein the high thermal conductive film has a thermal conductivity equivalent to that of silicon or a material containing silicon .
前記薄膜トランジスタ・アレイ基板に対向して配置された対向基板と、
前記薄膜トランジスタ・アレイ基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と
を備えてなるアクティブマトリックス型液晶表示装置。 The thin film transistor array substrate according to any one of claims 1 to 8,
A counter substrate disposed to face the thin film transistor array substrate;
An active matrix type liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer provided between the thin film transistor array substrate and the counter substrate.
前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタの各々の活性層とするための半導体膜を形成する工程と、
前記画素マトリックス部の複数の前記薄膜トランジスタの各々について、当該薄膜トランジスタと前記透光性基板との間、あるいは当該薄膜トランジスタに対して前記透光性基板とは反対側、またはその双方に、少なくとも当該薄膜トランジスタ用の前記半導体膜と重なるように前記高熱伝導膜を形成する工程と、
前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記半導体膜にレーザ光を照射して結晶化させることによって、前記画素マトリックス部及び前記駆動回路部の前記薄膜トランジスタの各々の活性層を形成する工程と
を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ・アレイ基板の製造方法。 A method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to claim 1,
Forming a semiconductor film for each active layer of the thin film transistor in the pixel matrix portion and the drive circuit portion;
For each of the plurality of thin film transistors in the pixel matrix portion, at least for the thin film transistor, between the thin film transistor and the light transmissive substrate, on the opposite side of the light transmissive substrate from the light transmissive substrate, or both. Forming the high thermal conductive film so as to overlap the semiconductor film of
Forming an active layer of each of the thin film transistors of the pixel matrix part and the drive circuit part by irradiating the semiconductor film of the pixel matrix part and the drive circuit part with laser light to cause crystallization. A method of manufacturing a thin film transistor array substrate, comprising:
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