JP5269291B2 - 薄膜トランジスタ表示板 - Google Patents

Description

本発明は薄膜トランジスタ表示板に関し、特に、多結晶シリコンからなる半導体を有する薄膜トランジスタ表示板に関する。

薄膜トランジスタ表示板は、薄膜トランジスタによって駆動される複数の画素を有する液晶表示装置または有機発光表示装置（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｄｉｓｐｌａｙ、ＯＬＥＤ）などの平板表示装置の一つの基板として使用される。
液晶表示装置は、電場を生成する電界生成電極、及びこれらの間に形成されている液晶層を含む。このような液晶表示装置では、二つの電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を生成することによって液晶分子の配向を決定して、入射光の偏光を調節して映像を表示する。この場合、薄膜トランジスタは、電極に印加される信号を制御するのに使用される。

有機発光表示装置は、発光性有機物質を励起して発光させて映像を表示する自己発光型表示装置である。有機発光表示装置は、正孔注入電極（アノード）及び電子注入電極（カソード）、及びこれらの間に形成されている有機発光層を含み、有機発光層に正孔及び電子を注入すると、これらが正孔−電子対を形成した後、消滅しながら発光する。有機発光表示装置の各画素には、二つの薄膜トランジスタ、つまり駆動薄膜トランジスタ及びスイッチングトランジスタが形成されている。発光のための電流を供給する駆動薄膜トランジスタの電流量は、スイッチングトランジスタを通じて印加されるデータ信号によって制御される。

広く使用されている薄膜トランジスタは、非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）または多結晶シリコン（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ）などからなる。非晶質シリコンは、低い温度で蒸着して薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）を形成することが可能であるため、主に融点が低いガラスを基板として使用する表示装置に多く使用される。

しかし、非晶質シリコン薄膜は、電界効果移動度が小さいなどの問題点によって、表示素子の大面積化が難しい。そのため、電界効果移動度が大きく、高周波動作特性に優れ、及び漏洩電流（ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が少ないという電気的特性を有する多結晶シリコン（ｐｏｌｙ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ）の応用が要求されている。

多結晶シリコンを形成する方法には、エキシマレーザー熱処理（ｅｘｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ ａｎｎｅａｌ、ＥＬＡ）、による熱処理（ｃｈａｍｂｅｒ ａｎｎａｌ）などがあり、最近は、レーザーによってケイ素粒子の側面成長を誘導して多結晶シリコンを製造する順次的側面固形化（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ、ＳＬＳ）技術が提案された。

順次的側面固形化技術は、ケイ素粒子が液体ケイ素及び固形ケイ素の境界面でその境界面に対して垂直方向に成長するという現象を利用したものであって、レーザービームエネルギーの大きさ及びレーザービームの照射範囲の移動をオプティックシステム（ｏｐｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）及びマスクを利用して適切に調節して、ケイ素粒子を所定の長さに側面成長させることによって非晶質シリコンを結晶化するものである。

そして、エキシマレーザー熱処理技術は、光源としてエキシマレーザーを使用して、非晶質シリコン膜にレーザー光を照射して多結晶化するものであって、レーザー光の照射領域を少しずつ移動させながら結晶化する。つまり、エキシマレーザー熱処理技術は、複数回の照射を実施しながら照射領域の一部は重複するようにレーザービームを整列して照射して、任意の部分に対して複数回重複して照射しながら結晶化工程を進める。

しかし、順次的側面固形化技術は、互いに対向するように成長してきた結晶どうしがぶつかり合って結合して突起を形成してしまう。この突起は、電流の流れを妨害して表示装置の画質を均一でなくして、斜線染み、横線染みなどの問題点が発生する。また、エキシマレーザー熱処理技術は、レーザービームの幅及び移動ピッチ（ｐｉｔｃｈ）の差によって半導体の位置によって照射回数が変化し、そのために結晶化状態が異なってしまい、結果として染みの問題点が発生する。

つまり、薄膜トランジスタにある半導体の結晶化状態の差によって特性の偏差が発生して、これが規則性を示す時に横線形状または斜線形状の染みとなって表示画面に現れる。
そこで、本発明の技術的課題は、結晶化状態に影響を受けずに均一な画質を有する薄膜トランジスタ表示板を提供することにある。

前記のような課題を解決するために、本願第１発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板は、基板、基板上に形成されている複数のゲート線、ゲート線と交差する複数のデータ線、ゲート線及びデータ線と各々連結されている複数の薄膜トランジスタ、そして薄膜トランジスタと各々連結されている複数の画素電極を含み、前記薄膜トランジスタは、前記ゲート線と連結されているゲート電極、前記ゲート電極と重畳する半導体、そして前記半導体と重畳する入力電極及び出力電極を含み、複数の薄膜トランジスタにおいて、前記半導体及び前記ゲート電極の重畳面積は一定ではない。

薄膜トランジスタに漏洩電流があって、画素電極の電圧が変化すると、これによって透過率も変化する。したがって、漏洩電流が異なる薄膜トランジスタが不規則に分布すると、そうでない場合に比べて、漏洩電流による平均透過率の変化量が位置によって異ならずに均一である。したがって、染みなどが発生せずに均一な画質を得ることができる。
本願第２発明は、第１発明において、前記複数の薄膜トランジスタにおいて、前記半導体及び前記ゲート電極の重畳面積は不規則的に決められる。

半導体及びゲート電極の重畳面積が異なると、チャンネルの幅（ゲート幅：Ｗ）／チャンネルの長さ（ゲート長：Ｌ）が変化するので、多様な漏洩電流値を有して、不規則に分布している薄膜トランジスタを得ることができる。これにより、染みなどが発生せずに均一な画質を得ることができる。
本願第３発明は、第１発明において、前記複数の薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極の前記ゲート線に対する角度が一定ではない。

ゲート電極をゲート線に対して多様な角度に傾けて半導体と重畳させると、多様な漏洩電流値を有する薄膜トランジスタを得ることができる。染みなどが発生せずに均一な画質を得ることができる。

半導体及びゲート電極の重畳面積が異なると、チャンネルの幅（ゲート幅：Ｗ）／チャンネルの長さ（ゲート長：Ｌ）が変化するので、多様な漏洩電流値を有して、不規則に分布している薄膜トランジスタを得ることができる。これにより、染みなどが発生せずに均一な画質を得ることができる。
前記のような課題を解決するために、本願第４発明の他の実施例による薄膜トランジスタ表示板は、基板、基板上に形成されていて、ゲート電極を有する複数のゲート線、ゲート線と重畳する半導体、半導体と重畳する入力電極を有して、ゲート線と交差する複数のデータ線、半導体と重畳する出力電極、出力電極と連結されている画素電極を含み、前記複数の薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極の前記ゲート線に対する角度が一定ではない。

ゲート電極をゲート線に対して多様な角度に傾けて半導体と重畳させると、多様な漏洩電流値を有する薄膜トランジスタを得ることができる。染みなどが発生せずに均一な画質を得ることができる。
本願第５発明は、第１、第３、第４発明いずれかの発明において、半導体は多結晶シリコンからなり、順次的側面固形化またはエキシマレーザー熱処理技術によって形成されるのが好ましい。

本願第６発明は、第１、第３、第４発明いずれかの発明において、ゲート線と平行な維持電極線をさらに含むことができる。
本願第７発明は、第１、第３、第４発明いずれかの発明において、絶縁基板と半導体との間に形成されている遮断膜をさらに含むことができる。
本願第８発明は、第１、第３、第４発明いずれかの発明において、ゲート線及びデータ線と画素電極との間に形成されている保護膜をさらに含むことができる。

本願第９発明は、第１、第３、第４発明いずれかの発明において、ゲート線とデータ線との間に形成されている層間絶縁膜、そして層間絶縁膜と保護膜との間に形成されていて、ドレイン領域及び画素電極に連結されている出力電極をさらに含むことができる。
本願第１０発明は、第１、第３、第４発明いずれかの発明において、画素電極の上部に形成されている隔壁、隔壁に囲まれた発光層をさらに含むことができる。

本発明では、基板全体で薄膜トランジスタの漏洩電流値を多様化しながら不規則に分布させることによって、薄膜トランジスタの特性偏差による筋形状の染み、斜線形状の染み、横線形状の染みなどが発生しない、高品質の表示特性を確保することができる、表示装置用表示板を得ることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な相異した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。
図面では、各層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。明細書全体を通して類似した部分については、同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も意味する。反対に、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時、これはその中間に他の部分がない場合を意味する。

＜第１実施形態＞
添付した図面を参照して、本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板について説明する。
まず、本発明の一実施例による多結晶シリコン薄膜トランジスタ表示板について、図１及び図２を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタの概略的な等価回路図であり、図２は本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図３は図２の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板のＩＩＩ−ＩＩＩ’−ＩＩＩ’’線による断面図であり、図４は本発明の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の半導体及びゲート電極の関係を示した図面である。

図１に示したように、液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、透明な絶縁基板１１０上に、絶縁されて交差する複数のゲート線（ｇａｔｅ ｌｉｎｅ）１２１及びデータ線（ｄａｔｅ ｌｉｎｅ）１７１が形成されている。ゲート線１２１は走査信号を伝達し、データ線１７１は画像信号を伝達する。
ゲート線１２１及びデータ線１７１によって定義される複数の画素領域（Ｐ）は、複数個集まって液晶表示装置の映像を表示する表示領域（Ｄ）を構成する。ここで、ゲート線１２１及びデータ線１７１の一側端は外部信号の入力を受けるために表示領域（Ｄ）から外れた周辺領域まで延在している。液晶表示装置で、表示領域（Ｄ）を除く残りの部分を周辺領域という。

そして、複数の画素領域（Ｐ）には、各々スイッチング素子である薄膜トランジスタＴＦＴが形成されており、薄膜トランジスタＴＦＴは、走査信号によって画像信号をオン（ｏｎ）またはオフ（ｏｆｆ）する。
薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート線１２１と連結されているゲート電極１２４、ゲート電極１２４と重畳する半導体１５１、半導体１５１と重畳して、データ線１７１と連結されている入力電極１７３、半導体１５１と重畳して、入力電極１７３と離隔している出力電極１７５を含む。

そして、各々の薄膜トランジスタＴＦＴは、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質からなる画素電極１９０と連結されており、画素電極１９０は、薄膜トランジスタＴＦＴから画像信号電圧の印加を受ける。ここで、反射型液晶表示装置の場合には、画素電極１９０は透明な導電物質からならないこともあり、この場合には、下部偏光板及び下部補償フィルムも不要になる。

図２乃至図４を参照して、薄膜トランジスタ表示板の一つの画素についてより具体的に説明する。
図２及び図３に示したように、透明な絶縁基板１１０上に、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）または窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなる遮断膜（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｆｉｌｍ）１１１が形成されている。遮断膜１１１は、多層構造からなることもできる。

遮断膜１１１上には、多結晶シリコンなどからなる複数の島型半導体１５１が形成されている。島型半導体１５１は、図２に示すように、横に長く延在して、その両側端は他の層との接続のために面積が広い。
複数の島型半導体１５１は、図４に示したように、その幅（Ｗ）が多様で、幅（Ｗ）が異なる島型半導体１５１が基板１１０全体に不規則（ｒａｎｄｏｍ）に分布する。例えば、島型半導体１５１の幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３などはそれぞれ異なる。この時、半導体１５１は、順次的側面固形化またはエキシマレーザー熱処理技術によって非晶質シリコンを結晶化したもので、その結晶状態は位置によって異なる。

各々の半導体１５１は、導電性不純物を含む不純物領域（ｅｘｔｒｉｎｓｉｃ ｒｅｇｉｏｎ）及び導電性不純物をほとんど含まない真性領域（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｒｅｇｉｏｎ）を含み、不純物領域には不純物濃度が高い高濃度領域（ｈｅａｖｉｌｙ ｄｏｐｅｄ ｒｅｇｉｏｎ）及び不純物濃度が低い低濃度領域（ｌｉｇｈｔｌｙ ｄｏｐｅｄ ｒｅｇｉｏｎ）がある。

真性領域は、チャンネル領域（ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｇｉｏｎ）１５４を含む。そして、高濃度不純物領域は、チャンネル領域１５４を中心に互いに分離されている複数のソース領域（ｓｏｕｒｃｅ ｒｅｇｉｏｎ）１５３及びドレイン領域（ｄｒａｉｎ ｒｅｇｉｏｎ）１５５を含む。
そして、ソース領域１５３及びドレイン領域１５５とチャンネル領域１５４との間に位置した低濃度不純物領域１５２は、低濃度ドーピングドレイン領域（ｌｉｇｈｔｌｙ ｄｏｐｅｄ ｄｒａｉｎ ｒｅｇｉｏｎ、ＬＤＤｒｅｇｉｏｎ）ともいい、図３中においてＬ方向の長さは他の領域より狭い。

ここで、導電性不純物としては、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）などのｐ型不純物と、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物とがある。低濃度ドーピング領域１５２は、薄膜トランジスタの漏洩電流（ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）やパンチスルー（ｐｕｎｃｈ ｔｈｒｏｕｇｈ）現象が発生するのを防止し、不純物を含まないオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）領域で代替することもできる。

半導体１５１及び遮断膜１１１上には、窒化ケイ素または酸化ケイ素からなる数百Åの厚さのゲート絶縁膜（ｇａｔｅ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０上には、主に横方向に延在している複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線（ｓｔｏｒａｇｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｌｉｎｅ）１３１が形成されている。

ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達して、図２中の上方向に突出して、半導体１５１のチャンネル領域１５４と重畳する複数のゲート電極１２４を含む。ゲート電極１２４は、低濃度ドーピング領域１５２とも重畳することができて、その長さ（Ｌ）は図４に示すように多様である。さらに、基板１１０全体にかけて長さ（Ｌ）が異なるゲート電極１２４が不規則に分布する。例えば、ゲート電極１２４の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３などはそれぞれ異なる。

ゲート電極１２４は、半導体１５１のチャンネル領域１５４、ソース領域１５３、及びドレイン領域１５５と共に薄膜トランジスタを構成し、ゲート電極１２４の下に、薄膜トランジスタのチャンネルが形成される。薄膜トランジスタは、消灯されている時にも漏洩電流が流れるが、漏洩電流の大きさは、チャンネルの幅（ゲート幅：Ｗ）／チャンネルの長さ（ゲート長：Ｌ）によって異なる。

したがって、図４に示したように、半導体１５１の幅（Ｗ）及び／又はゲート電極１２４の長さ（Ｌ）を変化させてこれらの重畳面積を多様にすれば、チャンネルの幅（ゲート幅：Ｗ）／チャンネルの長さ（ゲート長：Ｌ）が変化するので、多様な漏洩電流値を有して、不規則に分布している薄膜トランジスタを得ることができる。
図４では、ゲート電極１２４の長さ（Ｌ）及び半導体１５１の幅（Ｗ）を共に変化させたが、多様な漏洩電流値を有するように各トランジスタを構成すれば良く、例えばいずれか一つの幅又は長さのみを変化させても、多様な漏洩電流値を得ることができる。

ゲート線１２１の一側端は他の層または外部の駆動回路との接続のために面積が広く、ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）が基板１１０上に集積される場合には、ゲート線１２１がゲート駆動回路に直接連結される。
維持電極線１３１は、隣接する二つのゲート線１２１の間に位置して、二つのゲート線１２１のうちの下側に位置するゲート線に隣接している。維持電極線１３１は、上側のゲート線１２１の付近まで縦方向に延在している維持電極１３７を含み、共通電極（図示せず）に印加される共通電圧（ｃｏｍｍｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）など所定の電圧の印加を受ける。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、及びチタニウム（Ｔｉ）などからなることができる。しかし、ゲート線１２１は、物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造からなることができる。このうちの一つの導電膜は、ゲート線１２１の信号遅延や電圧降下を減少させることができるように、低い比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の金属、例えばアルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属からなる。他の一つの導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、またはチタニウムなどからなることができる。このような組み合わせの好ましい例としては、クロム下部膜及びアルミニウム上部膜やアルミニウム下部膜及びモリブデン上部膜がある。
ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は、上部の薄膜がスムーズに連結されるように基板１１０の表面に対して傾いていると、上部の膜を平坦化し易く、また上部の配線の断線を防止することができる。

ゲート線１２１、維持電極線１３１、及びゲート絶縁膜１４０上には、層間絶縁膜（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｆｉｌｍ）１６０が形成されている。層間絶縁膜１６０は、平坦化特性に優れて感光性（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着によって形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または窒化ケイ素などの無機物質からなることができる。層間絶縁膜１６０及びゲート絶縁膜１４０には、最も外側に位置したソース領域１５３及びドレイン領域１５５を各々露出する複数の接触孔１６３、１６５が形成されている。

層間絶縁膜１６０上には、ゲート線１２１と交差する複数のデータ線１７１及び複数の出力電極１７５が形成されている。
各々のデータ線１７１は、接触孔１６３を通じてソース領域１５３と連結されている入力電極１７３を含む。データ線１７１の一側端は他の層または外部の駆動回路との接続のために面積が広く、データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）が基板１１０上に集積される場合には、データ線１７１がデータ駆動回路に直接連結される。隣接した二つのデータ線１７１の間には、維持電極１３７が位置する。

出力電極１７５は、入力電極１７３と離隔していて、接触孔１６５を通じてドレイン領域１５５と連結されている。
データ線１７１及び出力電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル、チタニウムなどの耐火性金属（ｒｅｆｒａｔｏｒｙ ｍｅｔａｌ）またはこれらの合金からなるのが好ましい。しかし、これらも、ゲート線１２１と同様に、抵抗が低い導電膜及び接触特性に優れた導電膜を含む多層膜構造からなることができる。多層膜構造の例としては、先に説明したクロム下部膜及びアルミニウム上部膜やアルミニウム下部膜及びモリブデン上部膜の二重膜の他にも、モリブデン膜−アルミニウム膜−モリブデン膜の三重膜がある。

データ線１７１及び出力電極１７５の側面も、基板１１０の表面に対して傾いているのが好ましい。
データ線１７１、出力電極１７５、及び層間絶縁膜１６０上には、平坦化特性に優れた有機物などからなる保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）１８０が形成されている。保護膜１８０は、感光性（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有する物質で、写真工程だけによって形成されることもできる。保護膜１８０は、また、プラズマ化学気相蒸着（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＥＣＶＤ）によって形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの誘電定数が４．０以下の低誘電率絶縁物質、または窒化ケイ素などの無機物からなることができ、無機物からなる下部膜及び有機物からなる上部膜を含むこともできる。そして、保護膜１８０は、出力電極１７５を露出する複数の接触孔１８５及びデータ線１７１の一側端を露出する複数の接触孔１８２を有する。

保護膜１８０上には、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）やＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）などのように透明な導電物質またはアルミニウムや銀などのように不透明な反射性導電物質からなる画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９０及び接触補助部材８２が形成されている。
画素電極１９０は、接触孔１８５を通じて、ドレイン領域１５５に連結された出力電極１７５と連結されていて、ドレイン領域１５５及び出力電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。

接触補助部材８２は、データ線１７１の端部及び外部装置との接触性を補完して、これらを保護する役割を果たす。データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電圧の印加を受ける共通電極と共に電場を生成することによって、二つの電極間の液晶層（図示せず）の液晶分子の配向を決定する。液晶分子の配向が決定されれば、液晶層を通過する光の偏光の変化が決定され、これによって液晶層を通過する光の透過率が変化する。

ところが、前記で説明したように、薄膜トランジスタに漏洩電流があって、画素電極１９０の電圧が一定でなく変化すると、これによって透過率も変化する。したがって、漏洩電流が異なる薄膜トランジスタが不規則に分布すると、そうでない場合に比べて、漏洩電流による平均透過率の変化量が位置によって異ならずに均一である。したがって、染みなどが発生せずに均一な画質を得ることができる。

画素電極１９０及び共通電極は、キャパシタ（以下、液晶キャパシタ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）とする）を構成して、薄膜トランジスタがターンオフされた後にも印加された電圧を維持するが、電圧の維持能力を強化するために、液晶キャパシタと並列に連結される他のキャパシタを構成することもでき、これをストレージキャパシタ（ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）という。ストレージキャパシタは、画素電極１９０及び維持電極１３７をはじめとする維持電極線１３１の重畳によって構成される。必要とする維持蓄電量によっては維持電極１３７を形成しなくてもよい。

画素電極１９０は、データ線１７１と重畳することができ、これにより開口率を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
第１実施形態で説明したように多様な漏洩電流値を有する薄膜トランジスタ表示板は、有機発光表示装置にも使用することができる。

図５乃至図９を参照して、有機発光表示装置について説明する。
図５は本発明の他の実施例による有機発光表示装置用薄膜トランジスタ表示板の概略的な回路図であり、図６は本発明の他の実施例による有機発光表示装置の構造を示した配置図であり、図７及び図８は図６の有機発光表示装置のＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線による断面図であり、図９は図６の有機発光表示装置の半導体及びゲート電極の関係を示した図面である。

図５に示したように、有機発光表示装置用薄膜トランジスタ表示板は、一方向に長い複数のゲート線１２１が形成されていて、ゲート線１２１と絶縁されて交差して画素領域を定義する複数のデータ線１７１が形成されている。そして、各々の画素領域（Ｐ）のゲート線１２１及びデータ線１７１には薄膜トランジスタが連結されており、各々の薄膜トランジスタは画素電極（図示せず）と連結されている。

このような有機発光表示装置は、ゲート線１２１にオンパルスが印加されると、スイッチングトランジスタＴＦＴ１が作動して、データ線１７１を通じて印加される画像信号電圧が駆動薄膜トランジスタＴＦＴ２に伝達される。駆動薄膜トランジスタＴＦＴ２に画像信号が印加されると、駆動薄膜トランジスタＴＦＴ２が作動して、電源電圧用電極１７２を通じて伝達される電流が画素電極及び有機発光層を通じて対向表示板の共通電極（図示せず）に流れるようになる。ここで、電源電圧用電極１７２は、定電圧電源に連結されている。

有機発光層（ＥＬ）は、電流が流れると、特定の波長帯の光を放出する。流れる電流量によって有機発光層（ＥＬ）の発光量が変化して、輝度が変化する。この時、駆動薄膜トランジスタＴＦＴ２が電流を流すことができる量は、スイッチングトランジスタＴＦＴ１を通じて伝達される画像信号電圧の大きさによって決定される。
このような有機発光表示装置の一つの画素について、図６乃至図９を参照して説明する。

図６乃至図８に示したように、絶縁基板１１０上には、酸化ケイ素または窒化ケイ素などからなる遮断層１１１が形成されており、遮断層１１１上には、第１半導体１５１ａ及び第２半導体１５１ｂが形成されており、第２半導体１５１ｂにはストレージキャパシタ用半導体１５７が連結されている。
第１半導体１５１ａは、第１ソース領域１５３ａ、チャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２、及び第１ドレイン領域１５５ａを含む。この時、チャンネル領域１５４ａ（チャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２）は、チャンネルの長さを長くするために二ヶ所（チャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２）に形成することができる。例えば、１カ所のチャンネル長をＬ’とすると、２カ所の場合にはチャンネル長は２×Ｌ’と長くなる。チャンネル領域１５４ａとチャンネル領域１５４ａとの間の領域は中間領域１５６になる。チャンネル領域１５４ａの数は、本発明の実施例よりさらに少なくても良く、またはさらに多数に形成されることができ、これによってソース領域、ドレイン領域もさらに少数またはさらに多数に形成される。

そして、第２半導体１５１ｂは、第２ソース領域１５３ｂ、チャンネル領域１５４ｂ、及び第２ドレイン領域１５５ｂを含む。
複数の第２半導体１５１ｂは、図９に示したように、その幅（Ｗ）が多様で、幅が異なる第２半導体１５１ｂが基板１１０全体に不規則に分布する。例えば、第２半導体１５１ｂの幅Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６などはそれぞれ異なる。この時、半導体１５１ｂは、順次的側面固形化またはエキシマレーザー熱処理技術によって非晶質シリコンを結晶化したもので、その結晶状態は位置によって異なる。図示しなかったが、第１半導体１５１ａも、第２半導体１５１ｂと同様に、幅（Ｗ）を多様に形成することができる。

第１半導体１５１ａの中間領域１５６、第１ソース領域１５３ａ及び第１ドレイン領域１５５ａはｎ型不純物でドーピングされていて、第２半導体１５１ｂの第２ソース領域１５３ｂ及び第２ドレイン領域１５５ｂはｐ型不純物でドーピングされている。駆動条件によっては、中間領域１５６、第１ソース領域１５３ａ及び第１ドレイン領域１５５ａがｐ型不純物でドーピングされ、第２ソース領域１５３ｂ及び第２ドレイン領域１５５ｂがｎ型不純物でドーピングされることもできる。また、第１及び第２半導体１５１ａ、１５１ｂは同一な不純物でドーピングされる。

ここで、第１半導体１５１ａはスイッチングトランジスタＴＦＴ１の半導体であり、第２半導体１５１ｂは駆動薄膜トランジスタＴＦＴ２の半導体である。
半導体１５１ａ、１５１ｂ、１５７上には、酸化ケイ素または窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。ゲート絶縁膜１４０上には、ゲート線１２１及び維持電極１２７が形成されている。第１ゲート電極１２４ａは、ゲート線１２１に連結されていて、分枝形態に形成されていて、スイッチングトランジスタＴＦＴ１のチャンネル領域１５４ａと重畳する。具体的に、チャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２に対応するように、２つの第１ゲート電極１２４ａが形成され、それぞれチャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２と重畳する。また、第２ゲート電極１２４ｂは、ゲート線１２１とは分離されていて、駆動薄膜トランジスタＴＦＴ２のチャンネル領域１５４ｂと重畳する。維持電極１２７は、第２ゲート電極１２４ｂと連結されていて、半導体の維持電極部１５７と重畳する。この時、複数の第１ゲート電極１２４ａも多様な大きさに形成することができ、基板全体で大きさ別に分布せずに不規則に分布する。

第２ゲート電極１２４ｂは、第２半導体１５１ｂのチャンネル領域１５４ｂ、ソース領域１５３ｂ、ドレイン領域１５５ｂと共に薄膜トランジスタを構成し、ゲート電極１２４ｂ下に、薄膜トランジスタのチャンネルが形成される。薄膜トランジスタは、消灯されている時にも漏洩電流が流れるが、漏洩電流の大きさは、チャンネルの幅（ゲート幅：Ｗ）／チャンネルの長さ（ゲート長：Ｌ）が変化するのにともよって異なる。

したがって、図９に示したように、第２半導体１５１ｂ及び／又は第２ゲート電極１２４ｂの大きさを変化させてこれらの重畳面積を多様にすれば、チャンネルの幅（ゲート幅：Ｗ）／チャンネルの長さ（ゲート長：Ｌ）が変化するので、多様な漏洩電流値を有して、不規則に分布している薄膜トランジスタを得ることができる。
図９では、半導体１５１ｂの幅（Ｗ）及びゲート電極１２４ｂの幅（Ｌ）を共に変化させたが、多様な漏洩電流値を有するように各トランジスタを構成すれば良く、例えばいずれか一つの幅のみを変化させても、多様な漏洩電流値を得ることができる。また、第１ゲート電極１２４ａの幅を調節しても、漏洩電流値を多様化することができる。

ゲート線１２１、第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂ、及び維持電極１２７は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、及びチタニウム（Ｔｉ）などからなることができる。しかし、ゲート線１２１は、物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造からなることができる。このうちの一つの導電膜は、ゲート線１２１の信号遅延や電圧降下を減少させることができるように、低い比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の金属、例えばアルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属からなる。他の一つの導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ及びＩＺＯとの物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、またはチタニウムなどからなることができる。このような組み合わせの好ましい例としては、クロム下部膜及びアルミニウム上部膜やアルミニウム下部膜及びモリブデン上部膜がある。

ゲート線１２１、第１及び第２ゲート電極１２４ａ、１２４ｂ、及び維持電極１２７上には、層間絶縁膜１６０が形成されており、層間絶縁膜１６０上には、データ信号を伝達するデータ線１７１、電源電圧を供給する線状の電源電圧用電極１７２、第１及び第２入力電極１７３ａ、１７３ｂ、及び第１及び第２出力電極１７５ａ、１７５ｂが形成されている。

第１入力電極１７３ａは、データ線１７１の一部であって、分枝形態に形成されていて、層間絶縁膜１６０及びゲート絶縁膜１４０を貫通している接触孔１６３ａを通じて第１ソース領域１５３ａと連結されており、第２ソース領域１７３ｂは、電源電圧用電極１７２の一部であって、分枝形態に形成されている。また、電源電圧用電極１７２は、層間絶縁膜１６０及びゲート絶縁膜１４０を貫通している接触孔１６３ｂを通じて第２ソース領域１５３ｂと連結されている。

第１ドレイン電極１７５ａは、層間絶縁膜１６０及びゲート絶縁膜１４０を貫通している接触孔１６５ａ、１６４を通じて、それぞれ第１ドレイン領域１５５ａ及び第２ゲート電極１２４ｂと接触して、これらを互いに電気的に連結している。第２出力電極１７５ｂは、層間絶縁膜１６０及びゲート絶縁膜１４０を貫通している接触孔１６５ｂを通じて第２ドレイン領域１５５ｂと連結されていて、データ線１７１と同一な物質からなる。

データ線１７１、電源電圧用電極１７２、及び第１及び第２出力電極１７５ａ、１７５ｂ上には、窒化ケイ素または酸化ケイ素または有機絶縁物質などからなる保護膜１８０が形成されており、保護膜１８０は、第２出力電極１７５ｂを露出する接触孔１８５を有する。
保護膜１８０の上部には、接触孔１８５を通じて第２出力電極１７５ｂと連結されている画素電極１９０が形成されている。画素電極１９０は、アルミニウムまたは銀合金などの反射性に優れた物質からなるのが好ましい。

しかし、必要に応じては、画素電極１９０をＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な絶縁物質で形成することもできる。透明な導電物質からなる画素電極１９０は、表示板の下方向に映像を表示するボトム放出（ｂｏｔｔｏｍ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）方式の有機発光に適用される。不透明な導電物質からなる画素電極１９０は、表示板の上方向に映像を表示するトップ放出（ｔｏｐ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）方式の有機発光に適用される。

保護膜１８０の上部には、有機絶縁物質からなっていて、有機発光セルを分離するための隔壁３６０が形成されている。隔壁３６０は、画素電極１９０の周辺を囲んで有機発光層３７０が満たされる領域を限定している。隔壁３６０は、黒色顔料を含む感光剤を露光、現像して形成することによって、遮光膜の役割を果たすようにすると同時に、形成工程も単純化することができる。隔壁３６０に囲まれた画素電極１９０上の領域には、有機発光層３７０が形成されている。有機発光層３７０は、赤色、緑色、青色のうちのいずれか一つの光を放出する有機物質からなって、赤色、緑色、及び青色有機発光層３７０が順に反復して配置されている。

有機発光層３７０及び隔壁３６０上には、共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質からなる。画素電極１９０がＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質からなる場合には、共通電極２７０は、アルミニウムなどの反射性に優れた金属からなることもできる。
有機発光層３７０の発光量は有機発光層に伝達される電流量によって変化し、前記のように、薄膜トランジスタに漏洩電流があって、画素電極１９０に伝達される電流量が一定でなく変化して、これによって発光量も変化する。したがって、漏洩電流が異なる薄膜トランジスタが不規則に分布すると、そうでない場合に比べて、漏洩電流による平均発光量が位置によって異ならずに均一である。したがって、染みなどが発生せずに均一な画質を得ることができる。

そして、第１薄膜トランジスタに漏洩電流を多様化しながら不規則に分布させると、染みなどが発生せずに均一な画質を得ることができる。
＜第３実施形態＞
以上では、漏洩電流値をゲート電極及び半導体の重畳面積を変化させて多様化したが、下記のような方法で漏洩電流値を多様化することができる。

図１０は第１実施形態の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板において、半導体及びゲート電極の関係を示した図面であり、図１１は第２実施形態の有機発光表示装置用薄膜トランジスタ表示板において、半導体及びゲート電極の関係を示した配置図である。
図１０及び図１１に示したように、半導体１５１、１５１ａの大きさ（幅Ｗ及び長さＬ）は、既に説明した実施例とは異なって、均一である。しかし、図１０に示すように、ゲート電極１２４は、既に説明した実施例とは異なって、ゲート線１２１に対して傾いて半導体１５１と重畳する。同様に、図１１に示すように、第１ゲート電極１２４ａは、ゲート線１２１に対して傾いて第１半導体１５１ａと重畳する。

図１１に示した有機発光表示装置用薄膜トランジスタ表示板ではスイッチングトランジスタＴＦＴ１の第１ゲート電極１２４ａの傾きのみを変化させたが、駆動薄膜トランジスタＴＦＴ２のゲート電極１２４ｂを変化させることもできる。
このようにゲート電極のゲート線に対する傾きを変化させれば、ゲート電極下のチャンネルの幅（Ｗ）／チャンネルの長さ（Ｌ）の比が変化し、これによって漏洩電流値が多様化する。したがって、基板１１０全体に対して漏洩電流値を多様化して、不規則に分布させると、半導体の結晶化状態に影響を受けずに均一な画質を得ることができる。

以上で、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属する。

本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタの概略的な等価回路図である。 本発明の一実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図２の液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板のＩＩＩ−ＩＩＩ´−ＩＩＩ´´線による断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の半導体及びゲート電極の関係を示した図面である。 本発明の他の実施例による有機発光表示装置用薄膜トランジスタ表示板の概略的な回路図である。 本発明の他の実施例による有機発光表示装置の構造を示した配置図である。 及び 図６の有機発光表示装置のＶＩＩ−ＶＩＩ´、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ´線による断面図である。 図６の有機発光表示装置の半導体及びゲート電極の関係を示した図面である。 本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の半導体及びゲート電極の関係を示した図面である。 本発明の他の実施例による有機発光表示装置用薄膜トランジスタ表示板の半導体及びゲート電極の関係を示した配置図である。

符号の説明

１１０ 基板
１１１ 遮断膜
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１２７、１３７ 維持電極
１３１ 維持電極線
１４０ ゲート絶縁膜
１５１、１５１ａ、１５１ｂ、１５７ 半導体
１５２ 低濃度不純物領域
１５３ ソース領域
１５４ チャンネル領域
１５５ ドレイン領域
１６０ 層間絶縁膜
１６３、１６５、１８２、１８５ 接触孔
１７１ データ線
１７３ 入力電極
１７５ 出力電極
１８０ 保護膜
１９０ 画素電極
２７０ 共通電極
３６０ 隔壁
３７０ 発光層

Claims (9)

1. 基板、
   前記基板上に形成されている複数のゲート線、
   前記ゲート線と交差する複数のデータ線、
   前記ゲート線及びデータ線と各々連結されている複数の薄膜トランジスタ、そして
   前記薄膜トランジスタと各々連結されている複数の画素電極を含み、
   前記薄膜トランジスタは、
   前記ゲート線と連結されているゲート電極、
   前記ゲート電極と重畳する半導体、そして
   前記半導体と重畳する入力電極及び出力電極を含み、
   前記複数の薄膜トランジスタにおいて、前記半導体及び前記ゲート電極の重畳面積は不規則的に決められる薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記複数の薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極の前記ゲート線に対する角度が一定ではない請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
3. 基板、
   前記基板上に形成されていて、ゲート電極を有する複数のゲート線、
   前記ゲート線と重畳する半導体、
   前記半導体と重畳する入力電極を有して、前記ゲート線と交差する複数のデータ線、
   前記半導体と重畳する出力電極、
   前記出力電極と連結されている画素電極を含み、
   薄膜トランジスタは前記ゲート電極及び前記半導体を含み、前記半導体は前記ゲート電極と重畳しており、 複数の前記薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極の前記ゲート線に対する角度が不規則である、薄膜トランジスタ表示板。
4. 前記半導体は多結晶シリコンからなり、
   順次的側面固形化またはエキシマレーザー熱処理技術によって形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記ゲート線と平行な維持電極線をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
6. 前記基板と前記半導体との間に形成されている遮断膜をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
7. 前記ゲート線及び前記データ線と前記画素電極との間に形成されている保護膜をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
8. 前記ゲート線と前記データ線との間に形成されている層間絶縁膜、そして
   前記層間絶縁膜と前記保護膜との間に形成されていて、前記薄膜トランジスタのドレイン領域及び前記画素電極に連結されている出力電極をさらに含む、請求項７のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
9. 前記画素電極の上部に形成されている隔壁、
   前記隔壁に囲まれた発光層をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ表示板。
   

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