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Description
本発明は、駆動回路及び画素部に逆スタガ型薄膜トランジスタを有する表示装置に関する。 The present invention relates to a display device having an inverted staggered thin film transistor in a driver circuit and a pixel portion.
電界効果トランジスタの一種として、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体層でチャネル形成領域が形成される薄膜トランジスタが知られている。薄膜トランジスタに用いられる半導体層として、非晶質シリコン、微結晶シリコンまたは多結晶シリコンを用いる技術が開示されている。薄膜トランジスタの代表的な応用例は、液晶テレビジョン装置であり、表示画面を構成する各画素のスイッチングトランジスタとして実用化されている。 As a kind of field effect transistor, a thin film transistor in which a channel formation region is formed using a semiconductor layer formed over a substrate having an insulating surface is known. A technique using amorphous silicon, microcrystalline silicon, or polycrystalline silicon as a semiconductor layer used in a thin film transistor is disclosed. A typical application example of a thin film transistor is a liquid crystal television device, which is put into practical use as a switching transistor of each pixel constituting a display screen.
また、表示装置のコスト削減のため、外付けの部品数を減らし、ゲートドライバーを、非晶質シリコンまたは微結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタで構成する表示装置がある(特許文献1参照)。 In order to reduce the cost of the display device, there is a display device in which the number of external components is reduced and the gate driver is formed of a thin film transistor using amorphous silicon or microcrystalline silicon (see Patent Document 1).
非晶質シリコン層でチャネル形成領域が形成される薄膜トランジスタは、電界効果移動度及びオン電流が低いといった問題がある。また、長期の使用により薄膜トランジスタが劣化し、しきい値電圧がシフトしてしまい、オン電流が低下するという問題がある。非晶質シリコン層でチャネル形成領域が形成される薄膜トランジスタでゲートドライバーのような駆動回路を構成する場合は、チャネル形成領域の幅を広くし、薄膜トランジスタの面積を大きくすることで、しきい値電圧のシフトによるオン電流の低下が生じても、十分なオン電流を確保している。 A thin film transistor in which a channel formation region is formed using an amorphous silicon layer has a problem of low field-effect mobility and on-state current. Further, there is a problem that the thin film transistor deteriorates due to long-term use, the threshold voltage shifts, and the on-current decreases. When a driving circuit such as a gate driver is formed using a thin film transistor in which a channel formation region is formed using an amorphous silicon layer, the threshold voltage is increased by increasing the width of the channel formation region and the area of the thin film transistor. Even if the on-current is reduced due to the shift, a sufficient on-current is secured.
または、駆動回路を構成する薄膜トランジスタの数を増やして、各薄膜トランジスタの動作時間を短くすることで、薄膜トランジスタの劣化を低減して、十分なオン電流を確保している。 Alternatively, the number of thin film transistors included in the driver circuit is increased to shorten the operation time of each thin film transistor, so that deterioration of the thin film transistor is reduced and sufficient on-state current is ensured.
このため、非晶質シリコン層でチャネル形成領域が形成される薄膜トランジスタで駆動回路を形成する表示装置において、駆動回路の占有面積が広く、表示装置の狭額縁化の妨げとなり、表示領域である画素部の面積が小さくなってしまう。 For this reason, in a display device in which a driver circuit is formed using a thin film transistor in which a channel formation region is formed using an amorphous silicon layer, the area occupied by the driver circuit is large, which hinders the narrowing of the display device, and the pixel serving as the display region The area of a part will become small.
一方、微結晶シリコン層でチャネル形成領域が形成される薄膜トランジスタは、非晶質シリコンによる薄膜トランジスタと比較して、電界効果移動度が向上するもののオフ電流が高くなってしまい、十分なスイッチング特性が得られないといった問題がある。 On the other hand, a thin film transistor in which a channel formation region is formed using a microcrystalline silicon layer has improved field-effect mobility but higher off-state current than an amorphous silicon thin film transistor, and thus has sufficient switching characteristics. There is a problem that it is not possible.
多結晶シリコン層がチャネル形成領域となる薄膜トランジスタは、上記二種類の薄膜トランジスタよりも電界効果移動度が格段に高く、高いオン電流が得られるといった特性がある。この薄膜トランジスタは、前記した特性により、画素に設けられるスイッチング用のトランジスタのみならず、高速動作が要求されるドライバ回路をも構成することができる。 A thin film transistor in which a polycrystalline silicon layer serves as a channel formation region has characteristics that field effect mobility is significantly higher than that of the two types of thin film transistors, and a high on-state current can be obtained. Due to the above-described characteristics, this thin film transistor can constitute not only a switching transistor provided in a pixel but also a driver circuit that requires high-speed operation.
しかし、多結晶シリコン層でチャネル形成領域が形成される薄膜トランジスタは、非晶質シリコン層で薄膜トランジスタを形成する場合に比べ半導体層の結晶化工程が必要となり、製造コストが増大することが問題となっている。例えば、多結晶シリコン層の製造のために必要なレーザアニール技術は、レーザビームの照射面積が小さく大画面の液晶パネルを効率良く生産することができないといった問題がある。 However, a thin film transistor in which a channel formation region is formed of a polycrystalline silicon layer requires a semiconductor layer crystallization step as compared with a case where a thin film transistor is formed of an amorphous silicon layer, which increases the manufacturing cost. ing. For example, a laser annealing technique necessary for manufacturing a polycrystalline silicon layer has a problem that a large area liquid crystal panel cannot be efficiently produced with a small laser beam irradiation area.
そこで、本発明の一形態は、作製コストの低減が可能であり、且つ画像の表示特性に優れた表示装置を提供することを課題とする。また、本発明の一形態は、作製コストの低減が可能であり、且つ狭額縁化が可能な表示装置を提供することを課題とする。 In view of the above, an object of one embodiment of the present invention is to provide a display device that can reduce manufacturing costs and has excellent image display characteristics. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a display device that can reduce manufacturing cost and can have a narrow frame.
本発明は、駆動回路部、及び画素部を有し、駆動回路部は論理回路部と、スイッチ部またはバッファ部を有する表示装置であり、駆動回路部及び画素部を構成する逆スガタ型TFTは、極性が同じ逆スタガ型TFTであり、スイッチ部またはバッファ部は、オン電流を多く流すことが可能な逆スタガ型TFTを用いて構成され、論理回路部はデプレッション型のTFT及びエンハンスメント型のTFTで構成されたインバータ回路(以下、EDMOS回路という。)で構成されることを特徴とする。 The present invention includes a driver circuit portion and a pixel portion, the driver circuit portion is a display device having a logic circuit portion and a switch portion or a buffer portion, and the inverted staggered TFT constituting the driver circuit portion and the pixel portion is Inverted staggered TFTs with the same polarity, the switch part or the buffer part is composed of inverted staggered TFTs that can flow a large amount of on-current, and the logic circuit part is a depletion type TFT and an enhancement type TFT. And an inverter circuit (hereinafter referred to as an EDMOS circuit).
オン電流を多く流すことが可能なTFTとしては、デュアルゲート型の逆スタガ型TFTまたはデプレッション型の逆スタガ型TFTを用いる。 As a TFT capable of flowing a large amount of on-state current, a dual gate type inverted staggered TFT or a depletion type inverted staggered TFT is used.
EDMOS回路は、しきい値電圧が異なる2つ以上の逆スタガ型TFT、代表的にはデプレッション型のTFT及びエンハンスメント型のTFTを有する。デプレッション型のTFTを、第1のゲート電極と、第1のゲート絶縁層と、第1のゲート絶縁層上に形成される半導体層と、半導体層上に形成される第2のゲート絶縁層と、第2のゲート絶縁層上に第2のゲート電極が形成されるデュアルゲート型の逆スタガ型TFTで形成することで、しきい値電圧を制御し、EDMOS回路を構成することができる。 The EDMOS circuit has two or more inverted staggered TFTs having different threshold voltages, typically a depletion type TFT and an enhancement type TFT. A depletion type TFT includes a first gate electrode, a first gate insulating layer, a semiconductor layer formed on the first gate insulating layer, and a second gate insulating layer formed on the semiconductor layer. The threshold voltage is controlled and an EDMOS circuit can be formed by forming a dual gate type inverted staggered TFT in which the second gate electrode is formed on the second gate insulating layer.
または、デプレッション型のTFTとして、チャネル形成領域にドナーとなる不純物元素が添加された半導体層を有する逆スタガ型TFTを用い、エンハンスメント型のTFTとして、チャネル形成領域にドナーとなる不純物元素が添加されない半導体層を用いることで、EDMOS回路を構成することができる。 Alternatively, as a depletion type TFT, an inverted staggered TFT having a semiconductor layer to which an impurity element serving as a donor is added to a channel formation region is used, and as an enhancement type TFT, an impurity element serving as a donor is not added to the channel formation region. By using a semiconductor layer, an EDMOS circuit can be configured.
または、デプレッション型のTFTとして、チャネル形成領域にアクセプタとなる不純物元素が添加されない半導体層を有する逆スタガ型TFTを用い、エンハンスメント型のTFTとして、チャネル形成領域にアクセプタとなる不純物元素が添加された半導体層を用いることで、EDMOS回路を構成することができる。 Alternatively, as a depletion type TFT, an inverted staggered TFT having a semiconductor layer to which no acceptor impurity element is added is used in the channel formation region, and as an enhancement type TFT, an acceptor impurity element is added to the channel formation region. By using a semiconductor layer, an EDMOS circuit can be configured.
また、本発明の表示装置において作製される逆スタガ型TFTは、ゲート電極と、ゲート電極上に形成されるゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成される半導体層と、半導体層上に形成されるソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層と、配線とを有し、ゲート絶縁層上に形成される半導体層は、第1の微結晶半導体層と、第1の微結晶半導体層上に形成される錐形状の突起を複数有する第2の微結晶半導体層と、第2の微結晶半導体層上に形成される一対の非晶質半導体層とを有する。さらには、前記第2の微結晶半導体層は、一対の非晶質半導体層の間において、絶縁層に接する。このため、逆スタガ型TFTのオン電流を高めつつ、オフ電流を抑えることができる。 The inverted staggered TFT manufactured in the display device of the present invention includes a gate electrode, a gate insulating layer formed over the gate electrode, a semiconductor layer formed over the gate insulating layer, and a semiconductor layer. The semiconductor layer formed over the gate insulating layer includes an impurity semiconductor layer functioning as a source region and a drain region, and a wiring. The semiconductor layer is formed over the first microcrystalline semiconductor layer and the first microcrystalline semiconductor layer. A second microcrystalline semiconductor layer having a plurality of conical projections formed on the substrate, and a pair of amorphous semiconductor layers formed over the second microcrystalline semiconductor layer. Further, the second microcrystalline semiconductor layer is in contact with the insulating layer between the pair of amorphous semiconductor layers. For this reason, the off current can be suppressed while increasing the on current of the inverted staggered TFT.
なお、オン電流とは、トランジスタがオン状態のときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流をいう。例えば、n型のトランジスタの場合には、ゲート電圧がトランジスタの閾値電圧よりも高いときにソース電極とドレイン電極との間に流れる電流である。 Note that the on-state current refers to a current that flows between a source electrode and a drain electrode when a transistor is on. For example, in the case of an n-type transistor, the current flows between the source electrode and the drain electrode when the gate voltage is higher than the threshold voltage of the transistor.
また、オフ電流とは、トランジスタがオフ状態のときに、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流をいう。例えば、n型のトランジスタの場合には、ゲート電圧がトランジスタの閾値電圧よりも低いときにソース電極とドレイン電極との間に流れる電流である。 An off-state current is a current that flows between a source electrode and a drain electrode when a transistor is off. For example, in the case of an n-type transistor, the current flows between the source electrode and the drain electrode when the gate voltage is lower than the threshold voltage of the transistor.
なお、本明細書中における表示装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、コネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。 Note that a display device in this specification means an image display device, a light-emitting device, or a light source (including a lighting device). Also, a connector, for example, a module with a FPC (Flexible printed circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package), a module with a printed wiring board at the end of a TAB tape or TCP, or a display It is assumed that the display device includes all modules in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on the element by a COG (Chip On Glass) method.
本発明により、表示装置の作製コストを低減しつつ、且つ画像の表示特性を向上させることができる。また、表示装置の狭額縁化が可能となり、表示装置における表示領域を拡大することができる。 According to the present invention, image display characteristics can be improved while reducing manufacturing cost of a display device. Further, the frame of the display device can be narrowed, and the display area in the display device can be enlarged.
本発明の実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるからである。したがって、本発明は以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description. It will be readily understood by those skilled in the art that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following embodiments and examples. Note that in describing the structure of the present invention with reference to the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals in different drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一形態である表示装置について、ブロック図等を参照して説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, a display device which is one embodiment of the present invention will be described with reference to a block diagram and the like.
図1(A)は、アクティブマトリクス型液晶表示装置のブロック図の一例を示す。図1(A)に示す液晶表示装置は、基板100上に表示素子を備えた画素を複数有する画素部101と、各画素のゲート電極に接続された走査線を制御する走査線駆動回路102と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路103とを有する。
FIG. 1A illustrates an example of a block diagram of an active matrix liquid crystal display device. A liquid crystal display device illustrated in FIG. 1A includes a pixel portion 101 having a plurality of pixels each provided with a display element over a
図1(B)は、本発明を適用したアクティブマトリクス型発光表示装置のブロック図の一例を示す。図1(B)に示す発光表示装置は、基板110上に表示素子を備えた画素を複数有する画素部111と、各画素のゲート電極に接続された走査線を制御する第1の走査線駆動回路112及び第2の走査線駆動回路113と、選択された画素へのビデオ信号の入力を制御する信号線駆動回路114と、を有する。一つの画素にスイッチング用TFT(Thin Film Transistor。以下、TFTという。)と電流制御用TFTの2つを配置する場合、図1(B)に示す発光表示装置では、スイッチング用TFTのゲート電極に接続された第1の走査線に入力される信号を第1の走査線駆動回路112で生成し、電流制御用TFTのゲート電極に接続された第2の走査線に入力される信号を第2の走査線駆動回路113で生成する。ただし、第1の走査線に入力される信号と、第2の走査線に入力される信号とを、一の走査線駆動回路で生成する構成としてもよい。また、例えば、スイッチング素子が有するTFTの数によって、スイッチング素子の動作を制御するのに用いられる第1の走査線が、各画素に複数設けられていてもよい。この場合、複数の第1の走査線に入力される信号を、全て1つの走査線駆動回路で生成しても良いし、複数の走査線駆動回路を設けてこれらの各々で生成してもよい。
FIG. 1B illustrates an example of a block diagram of an active matrix light-emitting display device to which the present invention is applied. A light-emitting display device illustrated in FIG. 1B includes a first scan line driver that controls a pixel portion 111 including a plurality of pixels each including a display element over a
なお、ここでは、走査線駆動回路102、第1の走査線駆動回路112、第2の走査線駆動回路113、及び信号線駆動回路103、114を表示装置に作製する形態を示したが、走査線駆動回路102、第1の走査線駆動回路112、または第2の走査線駆動回路113の一部をIC等の半導体装置で実装してもよい。また、信号線駆動回路103、114の一部をIC等の半導体装置で実装してもよい。
Note that although the scan
図2は表示装置を構成する、信号入力端子、走査線、信号線、非線形素子を含む保護回路及び画素部の位置関係を説明する図である。絶縁表面を有する基板120上には走査線123と信号線124が交差して配置され、画素部127が構成されている。なお、画素部127は、図1に示す画素部101と画素部111に相当する。
FIG. 2 is a diagram for explaining a positional relationship between a signal input terminal, a scanning line, a signal line, a protection circuit including a nonlinear element, and a pixel portion included in the display device. On the
画素部127は複数の画素128がマトリクス状に配列して構成されている。画素128は、走査線123と信号線124に接続する画素TFT129、保持容量部130、画素電極131を含んで構成されている。
The
ここで示す画素構成において、保持容量部130では、一方の電極と画素TFT129が接続され、他方の電極と容量線132が接続される場合を示している。また、画素電極131は表示素子(液晶素子、発光素子、コントラスト媒体(電子インク)等)を駆動する一方の電極を構成する。これらの表示素子の他方の電極はコモン端子133に接続されている。
In the pixel configuration shown here, in the
保護回路は、画素部127と、信号線入力端子122との間に配設されている。また、走査線駆動回路と、画素部127の間に配設されている。本実施の形態では、複数の保護回路を配設して、走査線123、信号線124及び容量配線137に静電気等によりサージ電圧が印加され、画素TFT129等が破壊されないように構成されている。そのため、保護回路にはサージ電圧が印加されたときに、コモン配線に電荷を逃がすように構成されている。
The protection circuit is provided between the
本実施の形態では、走査線123の保護回路134、信号線124の保護回路135、容量配線137の保護回路136を配設する例を示している。ただし、保護回路の配設位置はこれに限定されない。また、走査線駆動回路をIC等の半導体装置で実装しない場合は、走査線123側に保護回路134を設けなくともよい。
In this embodiment mode, an example in which a
これらの回路の各々に本発明のTFTを用いることで、以下の利点がある。 Using the TFT of the present invention in each of these circuits has the following advantages.
画素TFTは、スイッチング特性が高いことが好ましい。画素TFTのスイッチング特性を高めることで、表示装置のコントラスト比を高めることができる。スイッチング特性を高めるためには、オン電流を大きくし、オフ電流を小さくすることが有効である。本発明を適用した画素TFTは、オン電流が大きく、オフ電流が小さいため、スイッチング特性の高いものとすることができ、コントラスト比の高い薄膜トランジスタを実現することができる。 The pixel TFT preferably has high switching characteristics. By increasing the switching characteristics of the pixel TFT, the contrast ratio of the display device can be increased. In order to improve the switching characteristics, it is effective to increase the on current and reduce the off current. Since the pixel TFT to which the present invention is applied has a large on-state current and a small off-state current, the pixel TFT can have high switching characteristics and a thin film transistor with a high contrast ratio can be realized.
駆動回路は、論理回路部と、スイッチ部またはバッファ部とに大別される。論理回路部に設けるTFTは閾値電圧を制御することが可能な構成であるとよい。一方で、スイッチ部またはバッファ部に設けるTFTはオン電流が大きいことが好ましい。この構成により、論理回路部に設けるTFTの閾値電圧の制御が可能となり、スイッチ部またはバッファ部に設けるTFTのオン電流を大きくすることが可能となる。更には、駆動回路が占有する面積を小さくし、狭額縁化にも寄与する。 The drive circuit is roughly divided into a logic circuit part and a switch part or a buffer part. The TFT provided in the logic circuit portion may have a structure capable of controlling the threshold voltage. On the other hand, the TFT provided in the switch portion or the buffer portion preferably has a large on-current. With this configuration, the threshold voltage of the TFT provided in the logic circuit portion can be controlled, and the on-current of the TFT provided in the switch portion or the buffer portion can be increased. Furthermore, the area occupied by the drive circuit is reduced, which contributes to a narrow frame.
保護回路は、画素部の周縁に設けられるため狭額縁化を阻害する一因となっていた。しかしながら、本明細書に示す表示装置は、保護回路の面積を縮小することができるため、狭額縁化が阻害されることを抑制することができる。 Since the protective circuit is provided at the periphery of the pixel portion, it has been a factor that hinders narrowing of the frame. However, since the display device described in this specification can reduce the area of the protection circuit, it can suppress the narrowing of the frame.
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1にて説明した表示装置の駆動回路の回路図等について図3乃至図6を参照して説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, circuit diagrams and the like of the driver circuit of the display device described in
まず、実施の形態1に示す走査線駆動回路を構成するシフトレジスタ回路について説明する。
First, a shift register circuit included in the scan line driver circuit described in
図3に示すシフトレジスタ回路は、フリップフロップ回路201を複数有し、制御信号線202、制御信号線203、制御信号線204、制御信号線205、制御信号線206、及びリセット線207を有する。
The shift register circuit illustrated in FIG. 3 includes a plurality of flip-
図3のシフトレジスタ回路に示すように、フリップフロップ回路201では、初段の入力端子INに、制御信号線202を介して、スタートパルスSSPが入力され、次段以降の入力端子INに前段のフリップフロップ回路201の出力信号端子SOUTが接続されている。また、N段目(Nは自然数である。)のリセット端子RESは、(N+3)段目のフリップフロップ回路の出力信号端子Soutとリセット線207を介して接続されている。N段目のフリップフロップ回路201のクロック端子CLKには、制御信号線203を介して、第1のクロック信号CLK1が入力されると仮定すると、(N+1)段目のフリップフロップ回路201のクロック端子CLKには、制御信号線204を介して、第2のクロック信号CLK2が入力される。また、(N+2)段目のフリップフロップ回路201のクロック端子CLKには、制御信号線205を介して、第3のクロック信号CLK2が入力される。また、(N+3)段目のフリップフロップ回路201のクロック端子CLKには、制御信号線206を介して、第4のクロック信号CLK4が入力される。そして、(N+4)段目のフリップフロップ回路201のクロック端子CLKには、制御信号線203を介して、第1のクロック信号CLK1が入力される。また、N段目のフリップフロップ回路201は、ゲート出力端子Goutより、N段目のフリップフロップ回路の出力SRoutNを出力する。
As shown in the shift register circuit of FIG. 3, in the flip-
なお、フリップフロップ回路201と、電源及び電源線との接続を図示していないが、各フリップフロップ回路201には電源線を介して電源電位Vdd及び電源電位GNDが供給されている。
Although connection between the flip-
なお、本明細書で説明する電源電位は、基準電位を0Vとした場合の、電位差に相当する。そのため、電源電位のことを電源電圧と呼ぶこともある。 Note that the power supply potential described in this specification corresponds to a potential difference in a case where the reference potential is 0V. Therefore, the power supply potential is sometimes called a power supply voltage.
なお、本明細書において、AとBとが接続されている、とは、AとBとが直接接続されているものの他、電気的に接続されているものを含むものとする。ここで、AとBとが電気的に接続されているとは、AとBとの間に何らかの電気的作用を有する対象物が存在するとき、対象物を介してAとBとが概略同一ノードとなる場合を表すものとする。具体的には、TFTのようなスイッチング素子を介してAとBとが接続され、該スイッチング素子の導通によって、AとBとが概略同電位となる場合や、抵抗素子を介してAとBとが接続され、該抵抗素子の両端に発生する電位差が、AとBとを含む回路の動作に影響しない程度となっている場合等、回路動作を考えた場合にAとBとを同一ノードとして捉えて差し支えない状態である場合を表す。 Note that in this specification, A and B are connected to each other, including A and B being directly connected, as well as those being electrically connected. Here, A and B are electrically connected when A and B have an object having some electrical action, and A and B are substantially identical through the object. It shall represent the case of becoming a node. Specifically, A and B are connected via a switching element such as a TFT, and when A and B are approximately at the same potential due to conduction of the switching element, or A and B are connected via a resistance element. Are connected to each other and A and B are connected to the same node when considering circuit operation, such as when the potential difference generated at both ends of the resistance element does not affect the operation of the circuit including A and B. It represents the case where it can be understood as.
次に、図4に、図3で示したシフトレジスタ回路が有するフリップフロップ回路201の一形態を示す。図4に示すフリップフロップ回路201は、論理回路部211と、スイッチ部212と、を有する。論理回路部211は、TFT213乃至TFT218を有する。また、スイッチ部212は、TFT219乃至TFT222を有している。なお論理回路部とは、外部より入力される信号に応じて後段の回路であるスイッチ部212に出力する信号を切り替えるための回路である。また、スイッチ部212とは、外部及び論理回路部211から入力される信号に応じてスイッチとなるTFTのオンまたはオフの切り替え、当該TFTのサイズ及び構造に応じた電流を出力するための回路である。
Next, FIG. 4 illustrates one mode of the flip-
フリップフロップ回路201において、入力端子INはTFT214のゲート端子、及びTFT217のゲート端子に接続されている。リセット端子は、TFT213のゲート端子に接続されている。クロック端子CLKは、TFT219の第1端子、及びTFT221の第1端子に接続されている。電源電位Vddが供給される電源線は、TFT214の第1端子、並びにTFT216のゲート端子及び第2端子に接続されている。電源電位GNDが供給される電源線は、TFT213の第2端子、TFT215の第2端子、TFT217の第2端子、TFT218の第2端子、TFT220の第2端子、及びTFT222の第2端子に接続されている。また、TFT213の第1端子、TFT214の第2端子、TFT215の第1端子、TFT218のゲート端子、TFT219のゲート端子、及びTFT221のゲート端子は互いに接続されている。また、TFT216の第1端子及びゲート端子は、TFT215のゲート端子、TFT217の第1端子、TFT218の第1端子、TFT220のゲート端子、及びTFT222のゲート端子に接続されている。また、ゲート出力端子Goutは、TFT219の第2端子、及びTFT220の第1端子に接続されている。出力信号端子Soutは、TFT221の第2端子、及びTFT222の第1端子に接続されている。
In the flip-
なお、ここでは、TFT213乃至TFT222が、すべてN型TFTである場合についての説明を行う。ただし、TFT213乃至TFT222は、P型TFTであってもよい。
Note that here, a case where the
なお、TFTは、ゲートと、ドレインと、ソースと、を含む少なくとも三つの端子を有する素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル形成領域を有し、ドレイン領域とチャネル形成領域とソース領域とを介して電流を流すことができる。ここで、ソースとドレインは、TFTの構造や動作条件等によって入れ替わることがあるため、いずれがソースであり、いずれがドレインであるかを特定することが困難である。そこで、ソース及びドレインとして機能する領域を、ソースもしくはドレインと呼ばず、例えば、それぞれを第1端子、第2端子と表記する。また、この場合に、ゲートとして機能する端子については、ゲート端子と表記する。 Note that a TFT is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source, has a channel formation region between the drain region and the source region, and the drain region, the channel formation region, and the source region. A current can be passed through. Here, since the source and the drain may be interchanged depending on the structure or operating conditions of the TFT, it is difficult to specify which is the source and which is the drain. Therefore, regions functioning as a source and a drain are not referred to as a source or a drain, but are referred to as a first terminal and a second terminal, for example. In this case, a terminal functioning as a gate is referred to as a gate terminal.
次に、図4に示したフリップフロップ回路201のレイアウト図の一例を図5に示す。
Next, an example of a layout diagram of the flip-
図5のフリップフロップ回路は、電源電位Vddが供給される電源線231、リセット線232、制御信号線203、制御信号線204、制御信号線205、制御信号線206、制御信号線233、電源電位GNDが供給される電源線234、論理回路部211、及びスイッチ部212を有する。論理回路部211は、TFT213乃至TFT218を有する。また、スイッチ部212は、TFT219乃至TFT222を有している。また、図5では、ゲート出力端子Goutに接続される配線、出力信号端子Soutに接続される配線についても示している。
5 includes a
図5中では、半導体層235、第1の配線層236、第2の配線層237、第3の配線層238、コンタクトホール239について示している。なお、第1の配線層236は、ゲート電極を形成する層により形成し、第2の配線層237は、TFTのソース電極又はドレイン電極を形成する層により形成し、第3の配線層238は、画素部における画素電極を形成する層により形成すればよい。ただし、これに限定されず、例えば第3の配線層238を、画素電極を形成する層とは別の配線層として形成してもよい。
In FIG. 5, the
なお、図5中の各回路素子間の接続関係は、図4で説明した通りである。なお、図5では、第1のクロック信号が入力されるフリップフロップ回路について示しているため、制御信号線204乃至制御信号線206との接続については図示されていない。
The connection relationship between the circuit elements in FIG. 5 is as described in FIG. Note that FIG. 5 illustrates the flip-flop circuit to which the first clock signal is input; therefore, connection with the
本実施の形態は、図5のフリップフロップ回路のレイアウト図において、論理回路部211が有するTFT216またはTFT217のしきい値電圧を制御することで、EDMOS回路223を構成することができる。代表的には、TFT216をデプレッション型とし、TFT217をエンハンスメント型としたEDMOS回路223で構成し、スイッチ部212が有するTFT219乃至TFT222をデュアルゲート型のTFT、またはデプレッション型のTFTとすることを特徴の一とする。
In this embodiment mode, the
デプレッション型のTFT216のチャネル形成領域を、ドナーとなる不純物元素を有する半導体層とし、エンハンスメント型のTFT217のチャネル形成領域は、ドナーとなる不純物元素が添加されない半導体層とすることで、EDMOS回路223を形成することができる。
The channel formation region of the
または、デプレッション型のTFT216のチャネル形成領域をアクセプタとなる不純物元素が添加されない半導体層とし、エンハンスメント型のTFT217のチャネル形成領域をアクセプタとなる不純物元素を有する半導体層とすることで、EDMOS回路223を形成することができる。
Alternatively, the channel formation region of the
または、デプレッション型のTFT216またはエンハンスメント型のTFT217をデュアルゲート型のTFTで形成し、バックゲート電極の電位を制御することで、デプレッション型のTFT216またはエンハンスメント型のTFT217を形成することができるため、EDMOS回路223を形成することができる。
Alternatively, the
このため、表示装置のTFTをnチャネル型TFTまたはpチャネル型TFTのように、一方の極性のTFTのみで形成することができる。 Therefore, the TFT of the display device can be formed using only one polarity TFT, such as an n-channel TFT or a p-channel TFT.
また、論理回路部211におけるTFT216は電源電位Vddに応じて電流を流すためのTFTであり、デュアルゲート型TFTまたはTFT216をデプレッション型のTFTとして、流れる電流を大きくすることにより、性能を低下させることなく、TFTの小型化を図ることができる。
Further, the
また、スイッチ部212を構成するTFTにおいて、TFTを流れる電流量を大きくし、且つオンとオフの切り替えを高速に行うことができるため、性能を低下させることなくTFTが占める面積を縮小することができる。従って、該TFTにより構成される回路が占める面積を縮小することもできる。なお、スイッチ部212におけるTFT219乃至TFT222は、図示するように半導体層235を第1の配線層236及び第3の配線層238で挟むようにレイアウトして、デュアルゲート型TFTを形成すればよい。
Further, in the TFT constituting the
また、図5では、デュアルゲート型TFTが、半導体層235を第1の配線層236と、コンタクトホール239により第1の配線層236に接続されて同電位となった第3の配線層238と、により挟まれて構成される例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、第3の配線層238に対して、別途制御信号線を設け、第3の配線層238の電位を第1の配線層236から独立して制御する構成としてもよい。第3の配線層238により、TFTのしきい値電圧を制御して、TFTを流れる電流量を増やすことで、性能を低下させることなく、TFTが占める面積、更には該TFTにより構成される回路が占める面積を縮小することができる。
In FIG. 5, the dual gate TFT includes a
なお、図5に示すフリップフロップ回路のレイアウト図において、TFT213乃至TFT222のチャネル形成領域の形状をU字型(コの字型又は馬蹄型)にしてもよい。また、図5中では、各TFTのサイズを等しくしているが、後段の負荷の大きさに応じて出力信号端子Soutまたはゲート出力端子Goutに接続される各TFTの大きさを適宜変更してもよい。
Note that in the layout diagram of the flip-flop circuit illustrated in FIG. 5, the shape of the channel formation region of the
次に、図6に示すタイミングチャートを用いて、図3に示すシフトレジスタ回路の動作について説明する。図6は、図3に示した制御信号線202乃至制御信号線206にそれぞれ供給されるスタートパルスSSP、第1のクロック信号CLK1乃至第4のクロック信号CLK4、及び1段目乃至5段目のフリップフロップ回路の出力信号端子Soutから出力されるSout1乃至Sout5について示している。なお、図6の説明では、図4及び図5において各素子に付した符号を用いる。
Next, operation of the shift register circuit illustrated in FIG. 3 is described with reference to a timing chart illustrated in FIG. 6 illustrates the start pulse SSP, the first clock signal CLK1 to the fourth clock signal CLK4, and the first to fifth stages supplied to the
なお、図6は、フリップフロップ回路が有するTFTのそれぞれが、N型TFTの場合のタイミングチャートである。また第1のクロック信号CLK1及び第4のクロック信号CLK4は図示するように1/4波長(点線にて区分けした一区間)ずつシフトした構成となっている。 FIG. 6 is a timing chart in the case where each TFT included in the flip-flop circuit is an N-type TFT. The first clock signal CLK1 and the fourth clock signal CLK4 are shifted by a quarter wavelength (one section divided by a dotted line) as shown in the figure.
まず、期間T1において、1段目のフリップフロップ回路には、スタートパルスSSPがHレベルで入力され、論理回路部211はスイッチ部のTFT219及びTFT221をオンし、TFT220及びTFT222をオフにする。このとき、第1のクロック信号CLK1はLレベルであるため、Sout1はLレベルである。
First, in the period T1, the start pulse SSP is input to the first flip-flop circuit at the H level, and the
なお、期間T1において、2段目以降のフリップフロップ回路には、IN端子に信号が入力されないため、動作することなくLレベルを出力している。なお、初期状態では、シフトレジスタ回路の各フリップフロップ回路は、Lレベルを出力するものとして説明を行う。 Note that in the period T1, since no signal is input to the IN terminal of the second and subsequent flip-flop circuits, the L level is output without being operated. In the initial state, each flip-flop circuit of the shift register circuit will be described as outputting L level.
次に、期間T2において、1段目のフリップフロップ回路では、期間T1と同様に、論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。期間T2では、第1のクロック信号CLK1はHレベルとなるため、Sout1はHレベルとなる。また、期間T2では、2段目のフリップフロップ回路には、Sout1がHレベルでIN端子に入力され、論理回路部211がスイッチ部のTFT219及びTFT221をオンし、TFT220及びTFT222をオフする。このとき、第2のクロック信号CLK2はLレベルであるため、Sout2はLレベルである。
Next, in the period T2, in the flip-flop circuit in the first stage, the
なお、期間T2において、3段目以降のフリップフロップ回路には、IN端子に信号が入力されないため、動作することなくLレベルを出力している。 Note that in the period T2, since no signal is input to the IN terminal in the third and subsequent flip-flop circuits, the L level is output without being operated.
次に、期間T3において、1段目のフリップフロップ回路では、期間T2の状態を保持するように論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。そのため、期間T3では、第1のクロック信号CLK1はHレベルであり、Sout1はHレベルとなる。また、期間T3において、2段目のフリップフロップ回路では、期間T2と同様に、論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。期間T3では、第2のクロック信号CLK2はHレベルであるため、Sout2はHレベルである。また、期間T3の3段目のフリップフロップ回路には、Sout2がHレベルでIN端子に入力され、論理回路部211がスイッチ部のTFT219及び221をオンし、TFT220及び222をオフにする。このとき、第3のクロック信号CLK3はLレベルであるため、Sout3はLレベルである。
Next, in the period T3, in the flip-flop circuit in the first stage, the
なお、期間T3において、4段目以降のフリップフロップ回路には、IN端子に信号が入力されないため、動作することなくLレベルを出力している。 Note that in the period T3, no signal is input to the IN terminal of the fourth and subsequent flip-flop circuits, and thus the L level is output without operation.
次に、期間T4において、第1のクロック信号CLK1はLレベルであり、Sout1はLレベルとなる。また、期間T4において、2段目のフリップフロップ回路では、期間T3の状態を保持するように論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。そのため、期間T4において、第2のクロック信号CLK2はHレベルであり、Sout2はHレベルとなる。また、期間T4において、3段目のフリップフロップ回路では、期間T3と同様に、論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。期間T4では、第3のクロック信号CLK3はHレベルであるため、Sout3はHレベルである。また、期間T4の4段目のフリップフロップ回路には、Sout3がHレベルでIN端子に入力され、論理回路部211がスイッチ部212のTFT219及びTFT221をオンし、TFT220及びTFT222をオフにする。このとき、第4のクロック信号CLK4はLレベルであるため、Sout4はLレベルである。
Next, in the period T4, the first clock signal CLK1 is at the L level, and Sout1 is at the L level. In the period T4, in the second-stage flip-flop circuit, the
なお、期間T4において、5段目以降のフリップフロップ回路には、IN端子に信号が入力されないため、動作することなくLレベルを出力している。 Note that in the period T4, since no signal is input to the IN terminal of the fifth and subsequent flip-flop circuits, the L level is output without operation.
次に、期間T5において、1段目のフリップフロップ回路では、期間T4の状態を保持するように論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。そのため、期間T5において、第1のクロック信号CLK1はLレベルであり、Sout1はLレベルとなる。また期間T5において、2段目のフリップフロップ回路では、期間T4と同様に、論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。期間T5では、第2のクロック信号CLK2はLレベルであるため、Sout2はLレベルである。また、期間T5において、3段目のフリップフロップ回路では、期間T4の状態を保持するように論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。そのため、期間T5において、第3のクロック信号CLK3はHレベルであり、Sout3はHレベルとなる。また、期間T5において4段目のフリップフロップ回路には、期間T4と同様に、論理回路部211がスイッチ部212の制御を行う。期間T5では、第4のクロック信号CLK4はHレベルであるため、Sout4はHレベルである。また、5段目以降のフリップフロップ回路は、1段目乃至4段目のフリップフロップ回路と同様の配線関係であり、入力される信号のタイミングも同様であるため、説明は省略する。
Next, in the period T5, in the flip-flop circuit in the first stage, the
図3のシフトレジスタ回路で示したように、Sout4は1段目のフリップフロップ回路のリセット信号を兼ねる。期間T5では、Sout4がHレベルとなり、この信号が1段目のフリップフロップ回路のリセット端子RESに入力される。リセット信号が入力されることにより、スイッチ部212のTFT219及びTFT221をオフし、TFT220及びTFT222をオンする。そして、1段目のフリップフロップ回路のSout1は、次のスタートパルスSSPが入力されるまで、Lレベルを出力することになる。
As shown in the shift register circuit of FIG. 3, Sout4 also serves as a reset signal for the first-stage flip-flop circuit. In the period T5, Sout4 becomes H level, and this signal is input to the reset terminal RES of the first-stage flip-flop circuit. When the reset signal is input, the
以上説明した動作により、2段目以降のフリップフロップ回路でも、後段のフリップフロップ回路から出力されるリセット信号に基づいて論理回路部のリセットが行われ、Sout1乃至Sout5に示すように、クロック信号の1/4波長分シフトした波形の信号を出力するシフトレジスタ回路とすることができる。 With the operation described above, the flip-flop circuits in the second and subsequent stages also reset the logic circuit portion based on the reset signal output from the flip-flop circuit in the subsequent stage, and as shown in Sout1 to Sout5, A shift register circuit that outputs a signal having a waveform shifted by ¼ wavelength can be obtained.
また、フリップフロップ回路として、論理回路部211にエンハンスメント型とデプレッション型を組み合わせたEDMOS回路のTFT、スイッチ部212にデュアルゲート型のTFTを具備する構成とすることにより、論理回路部211を構成するTFTを流れる電流量を大きくすることができ、性能を低下させることなく、TFTが占める面積、更には該TFTにより構成される回路が占める面積を縮小することができる。また、スイッチ部212を構成するTFTにおいては、TFTを流れる電流量を大きくし、オンとオフの切り替えを高速に行うことができるため、性能を低下させることなくTFTが占める面積、更には該TFTにより構成される回路が占める面積を縮小することができる。従って、表示装置の狭額縁化、小型化、高性能化を図ることができる。
Further, as the flip-flop circuit, the
また、実施の形態1に示す信号線駆動回路に、ラッチ回路、レベルシフタ回路等を設けることができる。信号線駆動回路から画素部に信号を送る最終段にバッファ部を設け、電流量を増幅した信号を信号線駆動回路から画素部に送る。このため、バッファ部に、オン電流が大きいTFT、代表的にはデュアルゲート型のTFTまたはデプレッション型のTFTを設けることで、TFTの面積を縮小することが可能であり、信号線駆動回路が占める面積を縮小することができる。従って、表示装置の狭額縁化、小型化、高性能化を図ることができる。なお、信号線駆動回路の一部であるシフトレジスタは、高速な動作を必要とされるため、IC等を用いて表示装置に実装することが好ましい。
Further, a latch circuit, a level shifter circuit, or the like can be provided in the signal line driver circuit described in
(実施の形態3)
本実施の形態においては、実施の形態1及び実施の形態2に示す表示装置において、論理回路部、スイッチ部、及び画素部の薄膜トランジスタの構造について示す。表示装置に用いる薄膜トランジスタは、p型よりもn型の方が、キャリアの移動度が高い。また、同一の基板上に形成する薄膜トランジスタを全て同じ極性に統一すると、工程数を抑えることができ、好ましい。そのため、本実施の形態では、n型の薄膜トランジスタについて説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a structure of a thin film transistor in a logic circuit portion, a switch portion, and a pixel portion in the display device described in
図7及び図8(A)は、本実施の形態にかかる表示装置の論理回路部391、スイッチ部393、及び画素部395の一形態(構造1)の断面図を示す。
7A and 7B are cross-sectional views of one mode (structure 1) of the
図7に示す表示装置の論理回路部391においてEDMOS回路を示し、EDMOS回路のデプレッション型のTFTまたはエンハンスメント型のTFTの一方が、ゲート電極303及びバックゲート電極373を有するデュアルゲート型のTFT300aで形成される。また、デプレッション型のTFTまたはエンハンスメント型のTFTの他方が、TFT300bで形成される。なお、図7に示す論理回路部391の断面図C−D、及び図8(A)に示す論理回路部391の断面図C−Eは、図8(B)の上面図のC−D、C−Eそれぞれに対応する。
In the
図7に示す表示装置のスイッチ部393において、ゲート電極305及びバックゲート電極374を有するデュアルゲート型のTFT300cが形成される。
In the
図7に示す表示装置の画素部395の画素におけるスイッチング素子は、TFT300dで形成される。また、第2のゲート絶縁層379と、配線353、配線375とにより容量素子300eが形成される。
A switching element in the pixel of the
TFT300aは、基板301上に、ゲート電極303と、第1の半導体層333aと、第2の半導体層333bと、一対の第3の半導体層363a、363bと、ゲート電極303及び第1の半導体層333aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、一対の第3の半導体層363a、363bに接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層355、356と、不純物半導体層に接する配線346、347とを有する。また、第1の半導体層333a、第2の半導体層333bと、一対の第3の半導体層363a、363bと、第1のゲート絶縁層309と、不純物半導体層355、356と、不純物半導体層に接する配線346、347とを覆う第2のゲート絶縁層379が形成され、第2のゲート絶縁層を介して、ゲート電極303と対向する領域に、バックゲート電極373を有する。
The
TFT300bは、基板301上に、ゲート電極304と、第1の半導体層333aと、第2の半導体層333bと、一対の第3の半導体層363b、363cと、ゲート電極304及び第1の半導体層333aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、一対の第3の半導体層363b、363cに接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層356、357と、不純物半導体層に接する配線347、348とを有する。
The
また、図8(A)に示すように、TFT300aのゲート電極303と、TFT300a及びTFT300bの配線347とが、画素電極383と同時に絶縁層381上に形成される配線384で接続される。
As shown in FIG. 8A, the
TFT300cは、基板301上に、ゲート電極305と、第1の半導体層334aと、第2の半導体層334bと、一対の第3の半導体層364a、364bと、ゲート電極305及び第1の半導体層334aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、一対の第3の半導体層364a、364bに接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層358、359と、不純物半導体層に接する配線349、350とを有する。また、第1の半導体層334aと、第2の半導体層334bと、一対の第3の半導体層364a、364bと、第1のゲート絶縁層309と、不純物半導体層358、359と、配線349、350とを覆う第2のゲート絶縁層379が形成され、第2のゲート絶縁層379を介して、ゲート電極305と対向する領域に、バックゲート電極374を有する。
The
TFT300dは、基板301上に、ゲート電極306と、第1の半導体層335aと、第2の半導体層335bと、一対の第3の半導体層365a、365bと、ゲート電極306及び第1の半導体層335aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、第3の半導体層365に接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層360、361と、不純物半導体層に接する配線351、352とを有する。
The
また、容量素子300eは、第2のゲート絶縁層379と、配線353、配線375とで構成される。
The
基板301としては、ガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる程度の耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。また、基板に透光性を要しない場合には、ステンレス合金等の金属の基板の表面に絶縁層を設けたものを用いてもよい。ガラス基板としては、例えば、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス若しくはアルミノケイ酸ガラス等の無アルカリガラス基板を用いるとよい。また、基板301として、第3世代(550mm×650mm)、第3.5世代(600mm×720mm、又は620mm×750mm)、第4世代(680mm×880mm、又は730mm×920mm)、第5世代(1100mm×1300mm)、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2800mm、2450mm×3050mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等のガラス基板を用いることができる。
As the
ゲート電極303〜306、容量配線307は、モリブデン、チタン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、スカンジウム等の金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成することができる。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコンに代表される半導体層やAgPdCu合金を用いてもよい。
The
例えば、ゲート電極303〜306、容量配線307の2層の積層構造としては、アルミニウム層上にモリブデン層が積層された二層の積層構造、または銅層上にモリブデン層を積層した二層構造、または銅層上に窒化チタン層若しくは窒化タンタル層を積層した二層構造、窒化チタン層とモリブデン層とを積層した二層構造とすることが好ましい。三層の積層構造としては、タングステン層または窒化タングステン層と、アルミニウムとシリコンの合金またはアルミニウムとチタンの合金と、窒化チタン層またはチタン層とを積層した積層とすることが好ましい。電気的抵抗が低い層上にバリア層として機能する金属層が積層されることで、電気的抵抗が低く、且つ金属層から半導体層への金属元素の拡散を防止することができる。
For example, as a two-layer structure of the
第1のゲート絶縁層309は、CVD法又はスパッタリング法等を用いて、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層又は窒化酸化シリコン層を単層で又は積層して形成することができる。また、第1のゲート絶縁層309を酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンにより形成することで、第1の半導体層333a〜335aを微結晶半導体層とした場合、薄膜トランジスタの閾値電圧の変動を低減することができる。
The first
なお、本明細書中において、酸化窒化シリコンとは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法(RBS:Rutherford Backscattering Spectrometry)及び水素前方散乱法(HFS:Hydrogen Forward Scattering)を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が50〜70原子%、窒素が0.5〜15原子%、シリコンが25〜35原子%、水素が0.1〜10原子%の範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコンとは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、RBS及びHFSを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が5〜30原子%、窒素が20〜55原子%、シリコンが25〜35原子%、水素が10〜30原子%の範囲で含まれるものをいう。ただし、酸化窒化シリコン又は窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を100原子%としたとき、窒素、酸素、シリコン及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。 Note that in this specification, silicon oxynitride has a higher oxygen content than nitrogen as a composition, and preferably Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) and hydrogen forward scattering. When measured by the method (HFS: Hydrogen Forward Scattering), the composition ranges from 50 to 70 atomic% for oxygen, 0.5 to 15 atomic% for nitrogen, 25 to 35 atomic% for silicon, and 0.1 for hydrogen. The thing contained in the range of -10 atomic%. In addition, silicon nitride oxide has a composition containing more nitrogen than oxygen, and preferably has a composition range of 5 to 30 atomic% when measured using RBS and HFS. Nitrogen is contained in the range of 20 to 55 atomic%, silicon is contained in the range of 25 to 35 atomic%, and hydrogen is contained in the range of 10 to 30 atomic%. However, when the total number of atoms constituting silicon oxynitride or silicon nitride oxide is 100 atomic%, the content ratio of nitrogen, oxygen, silicon, and hydrogen is included in the above range.
第1の半導体層333a〜336aは、微結晶半導体層で形成される。微結晶半導体とは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造の半導体である。微結晶半導体は、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が2nm以上200nm以下、好ましくは10nm以上80nm以下、より好ましくは、20nm以上50nm以下の柱状結晶または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している。このため、柱状結晶または針状結晶の界面には、結晶粒界が形成される場合もある。
The
微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマンスペクトルが単結晶シリコンを示す520cm−1よりも低波数側に、シフトしている。即ち、単結晶シリコンを示す520cm−1とアモルファスシリコンを示す480cm−1の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手(ダングリングボンド)を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、またはネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体が得られる。このような微結晶半導体に関する記述は、例えば、米国特許4,409,134号で開示されている。 Microcrystalline silicon which is a typical example of a microcrystalline semiconductor has a Raman spectrum shifted to a lower wave number side than 520 cm −1 indicating single crystal silicon. That is, the peak of the Raman spectrum of microcrystalline silicon is between 520 cm −1 indicating single crystal silicon and 480 cm −1 indicating amorphous silicon. In addition, at least 1 atomic% or more of hydrogen or halogen is contained to terminate dangling bonds (dangling bonds). Further, by adding a rare gas element such as helium, argon, krypton, or neon to further promote the lattice distortion, the stability can be improved and a good microcrystalline semiconductor can be obtained. A description of such a microcrystalline semiconductor is disclosed in, for example, US Pat. No. 4,409,134.
また、第1の半導体層333a〜336aに含まれる酸素及び窒素の二次イオン質量分析法によって計測される濃度は、1×1018atoms/cm3未満とすることで、第1の半導体層333a〜336aの結晶性を高めることができるため好ましい。
The concentration of oxygen and nitrogen contained in the
一対の第3の半導体層363a〜365a、363b〜365b、第3の半導体層366は、非晶質半導体層、またはハロゲンを有する非晶質半導体層、または窒素を有する非晶質半導体層で形成される。窒素を有する非晶質半導体層に含まれる窒素は、例えばNH基またはNH2基として存在していてもよい。非晶質半導体層としては、アモルファスシリコンを用いて形成する。
The pair of
図9に、図8のTFT300a〜300dの拡大図を示す。 FIG. 9 shows an enlarged view of the TFTs 300a to 300d in FIG.
図9に示すように、不純物半導体層355〜361と第1の半導体層333a〜335aの間には、第2の半導体層333b〜335bに接して第3の半導体層363a〜365a、363b〜365bが設けられる。
As shown in FIG. 9, the
一対の第3の半導体層363a〜365a、第3の半導体層363b〜365bを、電気伝導度が低く、抵抗率が高い、非晶質半導体層、ハロゲンを有する非晶質半導体層、または窒素を有する非晶質半導体層で形成することで、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。また、一対の第3の半導体層363a〜365a、第3の半導体層363b〜365bを、窒素を有する非晶質半導体層で形成すると、非晶質半導体層のバンドギャップのバンドテールと比較して、傾斜が急峻となり、バンドギャップが広くなり、トンネル電流が流れにくくなる。この結果、薄膜トランジスタのオフ電流を低減することができる。
The pair of
第2の半導体層333b〜335bは、錐形状の複数の突起(凸部)を有する微結晶半導体層で形成される。ここでは、錐形状とは、第1のゲート絶縁層309から第3の半導体層363a〜365a、363b〜365bへ向けて、先端が狭まる凸状のことであり、針状のものも含む。なお、第1のゲート絶縁層309から第3の半導体層363a〜365a、363b〜365bへ向けて幅が広がる凸状であってもよい。第2の半導体層333b〜335bは、錐形状の微結晶半導体層で形成されているため、薄膜トランジスタがオン状態で配線に電圧を印加したときの縦方向(膜厚方向)における抵抗、即ち、第1の半導体層333a〜336aと、ソース領域またはドレイン領域との間の抵抗を下げることが可能であり、薄膜トランジスタのオン電流を高めることが可能である。
The second semiconductor layers 333b to 335b are formed using a microcrystalline semiconductor layer having a plurality of conical protrusions (convex portions). Here, the conical shape is a convex shape whose tip is narrowed from the first
また、第2の半導体層333b〜335bは、窒素を有することが好ましい。これは、第2の半導体層333b〜335bに含まれる結晶粒の界面、第2の半導体層333b〜335bと第3の半導体層363a〜365a、363b〜365bとの界面において、窒素、代表的にはNH基またはNH2基が、シリコン原子のダングリングボンドと結合すると、欠陥が低減するためである。このため、第2の半導体層333b〜335bの窒素濃度を1×1019atoms/cm3以上1×1021atoms/cm3以下、1×1020atoms/cm3乃至1×1021atoms/cm3とすることで、シリコン原子のダングリングボンドを窒素、好ましくはNH基で架橋しやすくなり、キャリアが流れやすくなる。または、上記した界面における半導体原子のダングリングボンドがNH2基で終端されて、欠陥準位が消失する。この結果、オン状態でソース電極及びドレイン電極の間に電圧が印加されたときの縦方向(厚さ方向)の抵抗が低減する。即ち、薄膜トランジスタの電界効果移動度とオン電流が増加する。
In addition, the second semiconductor layers 333b to 335b preferably contain nitrogen. This is because nitrogen, typically, is present at the interface between crystal grains included in the second semiconductor layers 333b to 335b and at the interfaces between the second semiconductor layers 333b to 335b and the
また、第2の半導体層333b〜335bの酸素濃度を低減することにより、第2の半導体層333b〜335bと、一対の第3の半導体層363a〜365a、第3の半導体層363b〜365bとの界面や、結晶粒同士の界面における、キャリアの移動を阻害する結合を低減することができる。
In addition, by reducing the oxygen concentration of the second semiconductor layers 333b to 335b, the second semiconductor layers 333b to 335b, the pair of
なお、第1の半導体層333a〜335aと、第2の半導体層333b〜335bは、窒素または水素の含有量が異なる場合がある。これは、第1の半導体層333a〜335aと、第2の半導体層333b〜335bとの成膜条件が異なり、第2の半導体層333b〜335bにより多くの窒素または水素が含有される。
Note that the
第1の半導体層333a〜335a及び第2の半導体層333b〜335bの厚さの合計、即ち、第1のゲート絶縁層309の界面から、第2の半導体層333b〜335bの凸部の先端の距離は、3nm以上80nm以下、好ましくは5nm以上30nm以下とすることで、TFTのオフ電流を低減できる。
The total thickness of the
第1の半導体層333a〜335a及び第2の半導体層333b〜335bの表面には、第1の絶縁層348aが形成される。また、第3の半導体層363a〜365a、363b〜365bの側面及び不純物半導体層355〜361の側面には、第2の絶縁層348b、348cが形成される。また、配線346〜352の側面には、第3の絶縁層348d、348eが形成される。
A first insulating
第1の絶縁層348aは、第1の半導体層333a〜335a及び第2の半導体層333b〜335bを酸化した酸化物層、または第1の半導体層333a〜335a及び第2の半導体層333b〜335bを窒化した窒化物層で形成される。
The first insulating
第2の絶縁層348b、348cは、第3の半導体層363a〜365a、363b〜365bの側面及び不純物半導体層355〜361を酸化した酸化物層、または第3の半導体層363a〜365a、363b〜365bの側面及び不純物半導体層355〜362を窒化した窒化物層で形成される。
The second insulating
第3の絶縁層348d、348eは、配線346〜352を酸化した酸化物層、または配線346〜352を窒化した窒化物層で形成される。
The third insulating
非晶質半導体層は、弱いn型を帯びている。また、微結晶半導体層と比較して、密度が低い。このため、非晶質半導体層を酸化または窒化した絶縁層も密度が低く、疎な絶縁層であり、絶縁性が低い。しかしながら、本実施の形態に示すTFTは、バックチャネル側に微結晶半導体層で形成される第2の半導体層333b〜335bを酸化した第1の絶縁層348aが形成される。微結晶半導体層は、非晶質半導体層と比較して密度が高いため、第1の絶縁層348aも密度が高く、絶縁性が高い。さらに、第2の半導体層333b〜335bは、錐形状の突起を複数有するため、表面が凹凸状である。このため、ソース領域からドレイン領域までのリークパスの距離が長い。これらの結果から、TFTのリーク電流及びオフ電流を低減することができる。
The amorphous semiconductor layer has a weak n-type. In addition, the density is lower than that of the microcrystalline semiconductor layer. Therefore, an insulating layer obtained by oxidizing or nitriding an amorphous semiconductor layer is also a low-density, sparse insulating layer and has low insulating properties. However, in the TFT described in this embodiment, the first insulating
不純物半導体層355〜362は、リンが添加されたアモルファスシリコン、リンが添加された微結晶シリコン等で形成する。なお、薄膜トランジスタとして、pチャネル型薄膜トランジスタを形成する場合は、不純物半導体層355〜362は、ボロンが添加された微結晶シリコン、ボロンが添加されたアモルファスシリコン等で形成する。なお、第2の半導体層333b〜336bまたは一対の第3の半導体層363a〜365a、363b〜365b、第3の半導体層366と、配線346〜353とがオーミックコンタクトをする場合は、不純物半導体層355〜362を形成しなくともよい。
The impurity semiconductor layers 355 to 362 are formed using amorphous silicon to which phosphorus is added, microcrystalline silicon to which phosphorus is added, or the like. Note that in the case where a p-channel thin film transistor is formed as the thin film transistor, the impurity semiconductor layers 355 to 362 are formed of microcrystalline silicon to which boron is added, amorphous silicon to which boron is added, or the like. Note that when the second semiconductor layers 333b to 336b or the pair of
また、不純物半導体層355〜362を、リンが添加された微結晶シリコン、またはボロンが添加された微結晶シリコンで形成する場合は、第2の半導体層333b〜336bまたは一対の第3の半導体層363a〜365a、363b〜365b、第3の半導体層366と、不純物半導体層355〜362との間に、微結晶半導体層、代表的には微結晶シリコン層を形成することで、界面の特性を向上させることができる。この結果、不純物半導体層355〜362と、一対の第3の半導体層363a〜365a、363b〜365b、第3の半導体層366との界面に生じる抵抗を低減することができる。この結果、薄膜トランジスタのソース領域、半導体層、及びドレイン領域を流れる電流量を増加させ、オン電流及び電界効果移動度の増加が可能となる。
In the case where the impurity semiconductor layers 355 to 362 are formed using microcrystalline silicon to which phosphorus is added or microcrystalline silicon to which boron is added, the second semiconductor layers 333b to 336b or the pair of third semiconductor layers By forming a microcrystalline semiconductor layer, typically a microcrystalline silicon layer, between the
配線346〜352は、アルミニウム、銅、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデン、クロム、タンタル若しくはタングステン等により単層で、又は積層して形成することができる。または、ヒロック防止元素が添加されたアルミニウム合金(ゲート電極303〜306、容量配線307に用いることができるAl−Nd合金等)により形成してもよい。ドナーとなる不純物元素を添加した結晶性シリコンを用いてもよい。ドナーとなる不純物元素が添加された結晶性シリコンと接する側の層を、チタン、タンタル、モリブデン、タングステン又はこれらの元素の窒化物により形成し、その上にアルミニウム又はアルミニウム合金を形成した積層構造としてもよい。更には、アルミニウム又はアルミニウム合金の上面及び下面を、チタン、タンタル、モリブデン、タングステン又はこれらの元素の窒化物で挟んだ積層構造としてもよい。
The
第2のゲート絶縁層379は、第1のゲート絶縁層309と同様に形成することができる。
The second
バックゲート電極373、374、配線375は、配線346〜353と同様に形成することができる。
The
絶縁層381は、無機絶縁層または有機樹脂層を用いて形成することができる。無機絶縁層としては、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)に代表される炭素などを用いることができる。有機樹脂層ならば、例えばアクリル、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルフェノール、ベンゾシクロブテンなどを用いることができる。また、シロキサンポリマーを用いることができる。
The insulating
配線384及び画素電極383は、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、または酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等を用いて形成することができる。
The
また、配線384及び画素電極383は、透光性を有する導電性高分子(導電性ポリマーともいう。)を含む導電性組成物を用いて形成することができる。配線384及び画素電極383は、シート抵抗が10000Ω/□以下であって、且つ波長550nmにおける透光率が70%以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
The
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、又はこれらの2種以上の共重合体等が挙げられる。 As the conductive polymer, a so-called π-electron conjugated conductive polymer can be used. For example, polyaniline or a derivative thereof, polypyrrole or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof, or a copolymer of two or more kinds thereof can be given.
デュアルゲート型のTFTは、ゲート電極303と、バックゲート電極373の各々の電位を変えることで、しきい値電圧を制御することが可能であるため、論理回路部391において、デプレッション型のTFTまたはエンハンスメント型のTFTの一方をデュアルゲート型のTFT300aとし、デプレッション型のTFTまたはエンハンスメント型のTFTの他方を、図7に示すTFT300bのTFTとすることで、EDMOS回路を形成することができる。
The dual gate TFT can control the threshold voltage by changing the potential of each of the
また、デュアルゲート型のTFTにすると、キャリアが流れるチャネルが第1のゲート絶縁層309側の界面近傍と、第2のゲート絶縁層379側の界面近傍の2箇所となるため、キャリアの移動量が増加し、薄膜トランジスタのオン電流を高めることができる。このため、スイッチ部393に形成されるTFTに、オン電流を高めることが可能なデュアルゲート型のTFT300cを形成することで、TFTの面積を小さくすることが可能であり、表示装置の駆動回路の面積を狭くすることができる。
Further, in the case of a dual gate TFT, the channel through which carriers flow is two locations near the interface on the first
次に、本実施の形態に係る表示装置の論理回路部391、スイッチ部393、及び画素部395の一形態(構造2)の断面図について、図10及び図11に示す。
Next, cross-sectional views of one embodiment (structure 2) of the
図10に示す表示装置の論理回路部391のEDMOS回路を示し、EDMOS回路のデプレッション型のTFT401aとして、チャネル形成領域に一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層を有するTFTが形成される。また、エンハンスメント型のTFT401bが形成される。なお、図10に示す論理回路部391の断面図C−D、及び図11(A)に示す論理回路部391の断面図C−Eは、図11(B)の上面図のC−D、C−Eそれぞれに対応する。
10 shows an EDMOS circuit of the
図10に示す表示装置のスイッチ部393において、チャネル形成領域に一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層が形成されるTFT、ここではドナーとなる不純物元素が添加された第1の半導体層を有するデプレッション型のTFT401cが形成される。
In the
TFT401aは、基板301上に、ゲート電極303と、一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層427aと、第2の半導体層427bと、一対の第3の半導体層469a、469bと、ゲート電極303及び一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層427aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、一対の第3の半導体層469a、469bに接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層459、460と、不純物半導体層459、460に接する配線451、452とを有する。
The
TFT401bは、基板301上に、ゲート電極304と、第1の半導体層454a、第2の半導体層454bと、一対の第3の半導体層470a、470bと、ゲート電極304及び第1の半導体層454aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、一対の第3の半導体層470a、470bに接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層461、462と、不純物半導体層461、462に接する配線452、453とを有する。
The
また、図11(A)に示すように、TFT401aのゲート電極303と、TFT401a及びTFT401bの配線452とが、絶縁層381上に形成された配線384で接続される。
11A, the
TFT401cは、基板301上に、ゲート電極305と、一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層428a、第2の半導体層428bと、一対の第3の半導体層471a、471bと、ゲート電極305及び第1の半導体層428aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、一対の第3の半導体層471a、471bに接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層463、464と、不純物半導体層に接する配線454、455とを有する。
The
TFT401dは、基板301上に、ゲート電極306と、第1の半導体層455a、第2の半導体層455bと、一対の第3の半導体層472a、472bと、ゲート電極306及び第1の半導体層455aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、一対の第3の半導体層472a、472bに接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層465、466と、不純物半導体層に接する配線456、457とを有する。
The
一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層427a、428aは、ここでは、ドナーとなる不純物元素が添加されている。ドナーとなる不純物元素としては、周期表の15族に属する元素であり、代表的には、リン、砒素、アンチモン等がある。ここでは、一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層427aとして、ドナーとなる不純物元素であるリンが添加された微結晶半導体層を形成する。
Here, the
第1の半導体層454a〜456aは、上記「構造1」で示す第1の半導体層333a〜335aと同様に形成することができる。
The
第2の半導体層427b、428b、454b〜456bは、上記「構造1」で示す第2の半導体層333b〜336bと同様に形成することができる。
The second semiconductor layers 427b, 428b, 454b to 456b can be formed in a similar manner to the second semiconductor layers 333b to 336b shown in the “
一対の第3の半導体層469a〜472a、469b〜472b、第3の半導体層473は、上記「構造1」で示す一対の第3の半導体層363a〜365a、363b〜365b、第3の半導体層366と同様に形成することができる。
The pair of
不純物半導体層459〜467は、上記「構造1」で示す不純物半導体層355〜362と同様に形成することができる。
The impurity semiconductor layers 459 to 467 can be formed in a manner similar to that of the impurity semiconductor layers 355 to 362 shown in the above “
配線451〜458は、上記「構造1」で示す配線346〜353と同様に形成することができる。
The
なお、図10においては、EDMOS回路のデプレッション型のTFT401aとして、チャネル形成領域に一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層が形成されるTFTを用いているが、デプレッション型のTFT401aのチャネル形成領域を、TFT401bの第1の半導体層454aと同様に形成し、エンハンスメント型のTFT401bのチャネル形成領域に、一導電型を付与する不純物元素、代表的にはアクセプタとなる不純物元素が添加された第1の半導体層を形成してもよい。アクセプタとなる不純物元素としては、周期表の13族に属する元素であり、代表的には、ボロン等がある。
Note that in FIG. 10, a TFT in which a first semiconductor layer to which an impurity element imparting one conductivity type is added is formed in a channel formation region is used as a
ここでは、論理回路部391において、デプレッション型のTFTまたはエンハンスメント型のTFTの一方のチャネル形成領域に、一導電型を付与する不純物元素が添加された半導体層を用いることで、EDMOS回路を形成することができる。
Here, in the
また、デプレッション型のTFTは、しきい値電圧がマイナスにシフトするため、オン状態における電流を増加させることが可能であるため、スイッチ部393に形成されるTFTに、オン電流を高めることが可能なデプレッション型のTFTを形成することで、TFTの面積を小さくすることが可能であり、表示装置の駆動回路の面積を狭くすることができる。
In addition, since the threshold voltage of the depletion type TFT shifts to minus, it is possible to increase the current in the on state, so that the on current can be increased in the TFT formed in the
次に、本実施の形態にかかる表示装置の論理回路部391、スイッチ部393、及び画素部395の一形態(構造3)の断面図について、図12及び図13を用いて示す。
Next, a cross-sectional view of one embodiment (structure 3) of the
図12に示す表示装置の論理回路部391のEDMOS回路を示し、EDMOS回路のデプレッション型のTFT401aとして、上記「構成2」に示される、チャネル形成領域に一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層を有するTFT401aが形成される。また、エンハンスメント型のTFT401bとして、上記「構成2」に示されるTFT401bが形成される。なお、図12に示す論理回路部391の断面図C−D、及び図13(A)に示す論理回路部391の断面図C−Eは、図13(B)の上面図のC−D、C−Eそれぞれに対応する。
12 shows an EDMOS circuit of the
図12に示す表示装置のスイッチ部393において、ゲート電極305及びバックゲート電極482を有するデュアルゲート型のTFT403cが形成される。
In the
図12に示す表示装置の画素部395の画素におけるスイッチング素子は、TFT401dで形成される。また、TFT401dの配線に接続する画素電極481と、配線458と、第2のゲート絶縁層379とにより容量素子403eが形成される。
A switching element in the pixel of the
図12に示すTFT401aは、図10に示すTFT401aと比べて、図13(A)に示すように、ゲート電極303と、TFT401a及びTFT401bを接続する配線452とが、第2のゲート絶縁層379上に画素電極481と同時に形成される配線483で接続される点が異なる。
Compared with the
TFT403cは、基板301上に、ゲート電極305と、一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層428aと、第2の半導体層428bと、一対の第3の半導体層471a、471bと、ゲート電極305及び第1の半導体層428aの間に設けられる第1のゲート絶縁層309と、第3の半導体層471に接するソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層463、464と、不純物半導体層463、464に接する配線454、455とを有する。また、第2のゲート絶縁層379を介して、ゲート電極305と対向する領域に、バックゲート電極482を有する。バックゲート電極374は、画素電極481と同時に形成することができる。
The
なお、TFT403cの代わりに、上記「構造1」に示すデュアルゲート型のTFT300cを形成してもよい。
Note that instead of the
TFT401dに接続する画素電極481は、第2のゲート絶縁層379上に形成される。
A
図12に示す表示装置は、画素電極481と同時に、バックゲート電極482、ゲート電極303及び配線452を接続する配線483を形成することが可能であるため、フォトマスク数を削減することが可能である。
In the display device illustrated in FIGS. 12A and 12B, the
次に、上記「構造1」乃至「構造3」に適用可能なEDMOS回路の一形態の断面図(構造4)について図14に示す。
Next, FIG. 14 shows a cross-sectional view (structure 4) of an embodiment of an EDMOS circuit applicable to the “
図14(A)に、表示装置の論理回路部391のEDMOS回路を示し、EDMOS回路のデプレッション型のTFT480aとして、上記「構造2」及び「構造3」に示されるような、チャネル形成領域に一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層を有するTFTが形成される。また、エンハンスメント型のTFT480bとして、「構造1」で示すTFT300bと同様の構造で形成される。なお、図14(A)に示す論理回路部391の断面図C−Dは、図14(B)の上面図のC−Dに対応する。
FIG. 14A shows an EDMOS circuit of the
図14に示すEDMOS回路は、デプレッション型のTFT480aのゲート電極486が、デプレッション型のTFT480a及びエンハンスメント型のTFT480bを接続する配線485と、第1のゲート絶縁層309に形成される開口部において、直接接続する。
In the EDMOS circuit illustrated in FIG. 14, the
このため、ゲート電極486及び配線485が直接接続しているため、図7乃至図11に示すEDMOS回路と比較して、ゲート電極486及び配線485の接触抵抗を低下することができる。
Therefore, since the
なお、TFTの電界効果移動度が5cm2/V・secより低い場合には、代表的には0.5〜3cm2/V・secの場合には、「構造1」乃至「構造3」に示すように、デプレッション型のTFT及びエンハンスメント型のTFTを接続し、且つデプレッション型のTFTのゲート電極と接続する配線が、バックゲート電極または画素電極と同時に形成されることで、マスク数を削減することが可能である。一方、TFTの電界効果移動度が5cm2/V・sec以上の場合には、図14に示すように、デプレッション型のTFT及びエンハンスメント型のTFTを接続する配線を、第1のゲート絶縁層309に形成される開口部において、デプレッション型のTFTのゲート電極と直接接続させることで、接触抵抗の増加を低減できるため、TFTの高速動作を維持できる。
Note that when the field effect mobility of the TFT is lower than 5 cm 2 / V · sec, typically, in the case of 0.5 to 3 cm 2 / V · sec, “
なお、「構造1」乃至「構造4」のEDMOS回路に示すTFTは、適宜インバータ、シフトレジスタ、バッファ回路、保護回路、ダイオード等にも適用することができる。
Note that the TFTs shown in the EDMOS circuits of “
以上に示す表示装置は、駆動回路及び画素部に形成されるTFTが逆スタガ構造のTFTであり、またそれぞれのTFTの極性をnチャネル型またはpチャネル型の一方の極性として形成することが可能であり、さらには駆動回路の一部を基板上に形成するため、表示装置のコストを削減することが可能である。また、電流量を多く必要とするTFTにデュアルゲート型のTFTまたはデプレッション型のTFTを設けることで、TFTの面積を縮小することができるため、表示装置の狭額縁化が可能であり、表示領域を拡大することができる。また、画素部において、オン電流が高く、オフ電流を抑えたTFTを各画素のスイッチング素子として用いるため、コントラストが高く、画質の良好な表示装置となる。 In the display device described above, the TFT formed in the driver circuit and the pixel portion is an inverted staggered TFT, and the polarity of each TFT can be formed as one of n-channel and p-channel polarities. In addition, since part of the driver circuit is formed over the substrate, the cost of the display device can be reduced. Further, by providing a dual gate TFT or a depletion type TFT to a TFT which requires a large amount of current, the area of the TFT can be reduced, so that the display device can be narrowed and the display area can be reduced. Can be enlarged. In addition, in the pixel portion, a TFT with a high on-state current and a low off-state current is used as a switching element of each pixel, so that a display device with high contrast and good image quality is obtained.
(実施の形態4)
ここでは、図7示す表示装置の作製方法について、図15乃至図18を用いて示す。本実施の形態では、n型の薄膜トランジスタの作製方法(「方法1」)について説明する。
(Embodiment 4)
Here, a method for manufacturing the display device illustrated in FIGS. 7A to 7C is described with reference to FIGS. In this embodiment, a method for manufacturing an n-type thin film transistor (“
図13(A)に示すように、基板301上にゲート電極303〜306、容量配線307を形成する。次に、ゲート電極303〜306、容量配線307を覆って第1のゲート絶縁層309、第1の半導体層311を形成する。
As shown in FIG. 13A,
基板301としては、実施の形態3に示す基板301を適宜用いることができる。
As the
ゲート電極303〜306、容量配線307は、実施の形態3に示すゲート電極303〜306、容量配線307に示す材料を適宜用いて形成する。ゲート電極303〜306、容量配線307は、基板301上に、スパッタリング法又は真空蒸着法を用いて上記した材料により導電層を形成し、該導電層上にフォトリソグラフィ法又はインクジェット法等によりマスクを形成し、該マスクを用いて導電層をエッチングして形成することができる。また、銀、金又は銅等の導電性ナノペーストをインクジェット法により基板上に吐出し、焼成することで形成することもできる。なお、ゲート電極303〜306、容量配線307と、基板301との密着性向上及び下地への拡散を防ぐバリアメタルとして、上記の金属材料の窒化物層を、基板301と、ゲート電極303〜306、容量配線307との間に設けてもよい。ここでは、基板301上に導電層を形成し、フォトマスクを用いて形成したレジストマスクによりエッチングする。
The
なお、ゲート電極303〜306、容量配線307の側面は、テーパー形状とすることが好ましい。後の工程で、ゲート電極303上には、絶縁層、半導体層及び配線層を形成するので、これらに段差の箇所において切れを生じさせないためである。ゲート電極303〜306、容量配線307の側面をテーパー形状にするためには、レジストマスクを後退させつつエッチングを行えばよい。
Note that side surfaces of the
また、ゲート電極303〜306を形成する工程によりゲート配線(走査線)及び容量配線も同時に形成することができる。なお、走査線とは画素を選択する配線をいい、容量配線とは画素の保持容量の一方の電極に接続された配線をいう。ただし、これに限定されず、ゲート配線及び容量配線の一方又は双方と、ゲート電極303〜306とは別に設けてもよい。
In addition, a gate wiring (scanning line) and a capacitor wiring can be formed at the same time by the process of forming the
第1のゲート絶縁層309は、実施の形態3に示す第1のゲート絶縁層309の材料を適宜用いて形成することができる。第1のゲート絶縁層309は、CVD法又はスパッタリング法等を用いて形成することができる。また、第1のゲート絶縁層309は、高周波数(1GHz以上)のマイクロ波プラズマCVD装置を用いて形成してもよい。マイクロ波プラズマCVD装置を用いて高い周波数により第1のゲート絶縁層309を形成すると、ゲート電極と、ドレイン電極及びソース電極との間の耐圧を向上させることができるため、信頼性の高い薄膜トランジスタを得ることができる。また、第1のゲート絶縁層309として、有機シランガスを用いたCVD法により酸化シリコン層を形成することで、第1のゲート絶縁層の水素含有量を低減することが可能であり、薄膜トランジスタのしきい値電圧の変動を低減することができる。有機シランガスとしては、珪酸エチル(TEOS:化学式Si(OC2H5)4)、テトラメチルシラン(TMS:化学式Si(CH3)4)、テトラメチルシクロテトラシロキサン(TMCTS)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCTS)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、トリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3)、トリスジメチルアミノシラン(SiH(N(CH3)2)3)等のシリコン含有化合物を用いることができる。
The first
第1の半導体層311としては、微結晶シリコン、微結晶シリコンゲルマニウム、微結晶ゲルマニウム等を用いて形成する。第1の半導体層311は、1nm以上20nm以下、好ましくは3nm以上10nm以下の厚さで形成する。
The
第1の半導体層311は、プラズマCVD装置の反応室内において、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素とを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。または、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素と、ヘリウム、ネオン、クリプトン等の希ガスとを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の流量に対して、水素の流量を10〜2000倍、好ましくは10〜200倍に希釈して、微結晶シリコン、微結晶シリコンゲルマニウム、微結晶ゲルマニウム等を形成する。
The
シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体の代表例としては、SiH4、Si2H6、GeH4、Ge2H6等がある。 Typical examples of the deposition gas containing silicon or germanium include SiH 4 , Si 2 H 6 , GeH 4 , and Ge 2 H 6 .
なお、第1の半導体層311を形成する前に、CVD装置の処理室内を排気しながら、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体を導入して、処理室内の不純物元素を除去することで、後に形成される薄膜トランジスタの第1のゲート絶縁層309及び第1の半導体層の界面における不純物元素を低減することが可能であり、薄膜トランジスタの電気特性を向上させることができる。
Note that before the
次に、図15(B)に示すように、第1の半導体層311上に、第2の半導体層313及び第3の半導体層315を形成する。ここでは、第1の半導体層311から部分的に結晶成長する条件で第2の半導体層313及び第3の半導体層315を形成する。なお、プラズマCVD装置の反応室内において、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素とを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。このとき、第1の半導体層311の成膜条件よりも、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体に対する水素の流量を減らす、即ち、結晶成長を低減する条件で成膜することで、第2の半導体層313における結晶成長が抑制され、膜が堆積されるにつれ、微結晶半導体領域を含まない第3の半導体層315を形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 15B, the
また、プラズマCVD装置の反応室内において、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素と、窒素を含むガスとを混合し、グロー放電プラズマにより第2の半導体層313及び第3の半導体層315を形成する。このとき、第1の半導体層311の成膜条件よりも、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体に対する水素の流量を減らすと共に、窒素を含むガスを混合することで、第2の半導体層313における結晶成長が抑制され、微結晶半導体領域を含まない第3の半導体層315を形成することができる。
Further, in the reaction chamber of the plasma CVD apparatus, a deposition gas containing silicon or germanium, a gas containing hydrogen and nitrogen are mixed, and the
また、本実施の形態では、第2の半導体層313の堆積初期においては、第1の半導体層311を種結晶として、全体的に膜が堆積される。この後、部分的に、結晶成長が抑制され、錐状の微結晶半導体領域が成長する(堆積中期)。さらに、錐形の微結晶半導体領域の結晶成長が抑制され、微結晶半導体領域を含まない第3の半導体層315(堆積後期)が形成される。このことから、実施の形態3に示す第1の半導体層は、本実施の形態に示す第1の半導体層311に相当する。また、実施の形態3に示す第2の半導体層は、本実施の形態に示す第2の半導体層313の堆積初期に形成される膜及び第2の半導体層313の堆積中期に形成される錐状の微結晶半導体領域及び非晶質半導体領域に相当する。また、実施の形態3に示す第3の半導体層は、本実施の形態に示す堆積後期に形成される第3の半導体層315に相当する。
In this embodiment, in the initial deposition of the
次に、図15(C)に示すように、第3の半導体層315上に、一導電型を付与する不純物が添加された半導体層(以下、不純物半導体層317と示す。)を形成し、不純物半導体層317上に導電層319を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 15C, a semiconductor layer to which an impurity imparting one conductivity type is added (hereinafter referred to as an impurity semiconductor layer 317) is formed over the
不純物半導体層317は、プラズマCVD装置の反応室内において、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素と、フォスフィン(水素希釈またはシラン希釈)とを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体を水素で希釈して、リンが添加されたアモルファスシリコン、リンが添加された微結晶シリコン、リンが添加されたアモルファスシリコンゲルマニウム、リンが添加された微結晶シリコンゲルマニウム、リンが添加されたアモルファスゲルマニウムリンが添加された微結晶ゲルマニウム等を形成する。
The
導電層319は、実施の形態3に示す配線346〜353の材料及び積層構造を適宜用いることができる。導電層319は、CVD法、スパッタリング法又は真空蒸着法を用いて形成する。また、導電層319は、銀、金又は銅等の導電性ナノペーストを用いてスクリーン印刷法又はインクジェット法等を用いて吐出し、焼成することで形成してもよい。
For the
次に、図16(A)に示すように、導電層319上に第2のレジストマスク321〜324を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 16A, second resist
レジストマスク321〜323は厚さの異なる領域を有する。このようなレジストマスクは、多階調マスクを用いて形成することができる。多階調マスクを用いることで、使用するフォトマスクの枚数が低減され、作製工程数が減少するため好ましい。本実施の形態において、半導体層のパターンを形成する工程と、ソース領域とドレイン領域を分離する工程において、多階調マスクを用いることができる。
The resist
多階調マスクとは、多段階の光量で露光を行うことが可能なマスクであり、代表的には、露光領域、半露光領域及び未露光領域の3段階の光量で露光を行う。多階調マスクを用いることで、一度の露光及び現像工程によって、複数(代表的には二種類)の厚さを有するレジストマスクを形成することができる。そのため、多階調マスクを用いることで、フォトマスクの枚数を削減することができる。 A multi-tone mask is a mask that can be exposed with multiple levels of light, and typically, exposure is performed with three levels of light: an exposed area, a half-exposed area, and an unexposed area. By using a multi-tone mask, a resist mask having a plurality of thicknesses (typically two types) can be formed by one exposure and development process. Therefore, the number of photomasks can be reduced by using a multi-tone mask.
図19(A−1)及び図19(B−1)は、代表的な多階調マスクの断面図を示す。図19(A−1)にはグレートーンマスク490を示し、図19(B−1)にはハーフトーンマスク495を示す。
19A-1 and 19B-1 are cross-sectional views of typical multi-tone masks. FIG. 19A-1 shows a
図19(A−1)に示すグレートーンマスク490は、透光性を有する基板491上に遮光膜により形成された遮光部492、及び遮光膜のパターンにより設けられた回折格子部493で構成されている。
A gray-
回折格子部493は、露光に用いる光の解像度限界以下の間隔で設けられたスリット、ドット又はメッシュ等を有することで、光の透過率を制御する。なお、回折格子部493に設けられるスリット、ドット又はメッシュは周期的なものであってもよいし、非周期的なものであってもよい。
The diffraction
透光性を有する基板491としては、石英等を用いることができる。遮光部492及び回折格子部493を構成する遮光膜は、金属を用いて形成すればよく、好ましくはクロム又は酸化クロム等により設けられる。
As the
グレートーンマスク490に露光するための光を照射した場合、図19(A−2)に示すように、遮光部492に重畳する領域における透光率は0%となり、遮光部492又は回折格子部493が設けられていない領域における透光率は100%となる。また、回折格子部493における透光率は、概ね10〜70%の範囲であり、回折格子のスリット、ドット又はメッシュの間隔等により調整可能である。
When light for exposure is applied to the
図19(B−1)に示すハーフトーンマスク495は、透光性を有する基板496上に半透光膜により形成された半透光部497、及び遮光膜により形成された遮光部498で構成されている。
A halftone mask 495 illustrated in FIG. 19B-1 includes a
半透光部497は、MoSiN、MoSi、MoSiO、MoSiON、CrSi等の膜を用いて形成することができる。遮光部188は、グレートーンマスクの遮光膜と同様の金属を用いて形成すればよく、好ましくはクロム又は酸化クロム等により設けられる。
The
ハーフトーンマスク495に露光するための光を照射した場合、図19(B−2)に示すように、遮光部498に重畳する領域における透光率は0%となり、遮光部498又は半透光部497が設けられていない領域における透光率は100%となる。また、半透光部497における透光率は、概ね10〜70%の範囲であり、形成する材料の種類又は形成する膜厚等により、調整可能である。
When light for exposure is applied to the halftone mask 495, the light transmittance in the region overlapping the
多階調マスクを用いて露光して現像を行うことで、膜厚の異なる領域を有するレジストマスクを形成することができる。 By performing exposure and development using a multi-tone mask, a resist mask having regions with different thicknesses can be formed.
次に、レジストマスク321〜324を用いて、第1の半導体層311、第2の半導体層313、第3の半導体層315、不純物半導体層317、及び導電層319をエッチングする。この工程により、第1の半導体層311、第2の半導体層313、第3の半導体層315、不純物半導体層317及び導電層319を素子毎に分離し、第1の半導体層333a〜336a、第2の半導体層333b〜336b、第3の半導体層333c〜336c、不純物半導体層329〜332、及び導電層325〜328を形成する(図16(B)を参照)。
Next, the
次に、レジストマスク321〜324を後退させて、分離されたレジストマスク337〜344と、後退したレジストマスク345を形成する。レジストマスクの後退には、酸素プラズマによるアッシングを用いればよい。ここでは、ゲート電極上で分離するようにレジストマスク321〜323をアッシングすることで、レジストマスク337〜344を形成することができる(図16(C)参照)。
Next, the resist
次に、レジストマスク337〜345を用いて導電層325〜328をエッチングし、配線346〜353を形成する(図17(A)を参照)。導電層325〜328のエッチングは、ウエットエッチングを用いることが好ましい。ウエットエッチングにより、導電層325〜328が等方的にエッチングされる。その結果、配線346〜353はレジストマスク337〜345よりも内側に後退する。配線346〜352は、ソース電極及びドレイン電極のみならず信号線としても機能する。ただし、これに限定されず、信号線とソース電極及びドレイン電極とは別に設けてもよい。
Next, the
次に、レジストマスク337〜345を用いて、不純物半導体層329〜332の一部をエッチングする。ここでは、ドライエッチングを用いる。本工程までで、バッファ層として機能する不純物半導体層355〜362が形成される(図17(A)参照)。この後、レジストマスク337〜345を除去する。
Next, part of the impurity semiconductor layers 329 to 332 is etched using the resist
次に、第3の半導体層333c〜336cをエッチングして、第2の半導体層333b〜336bを露出すると共に、一対の第3の半導体層363a〜365a、363b〜365b、及び半導体層366を形成する。ここでは、ウエットエッチングまたはドライエッチングを用いて第3の半導体層333c〜336cである非晶質半導体層を選択的にエッチングし、微結晶半導体である第2の半導体層333b〜336bを露出する条件を適宜用いる。代表的には、ウエットエッチングのエッチャントとしては、ヒドラジン、希フッ酸(DHF:dilute hydrofluoric acid)等がある。また、ドライエッチングとしては、水素を用いて、非晶質半導体層を選択的にエッチングすることができる。この後、レジストマスク337〜346を除去し、第2の半導体層333b〜3336bの表面を酸化、または窒化して、図9に示す絶縁層348aを形成すると共に、絶縁層348b〜348eが形成される。なお、図17(B)の画素部395の断面図は、図20(A)で示す画素部の平面図におけるA−Bの断面図に相当する。
Next, the third semiconductor layers 333c to 336c are etched to expose the second semiconductor layers 333b to 336b and to form a pair of
なお、ここでは、導電層325〜328をエッチングした後、第3の半導体層333c〜336cをエッチングし、第2の半導体層333b〜336bを露出したが、第2の導電層325〜328をエッチングして配線346〜353を形成した後、レジストマスク337〜345を除去し、不純物半導体層329〜332、第3の半導体層333c〜336cのそれぞれ一部をドライエッチングし、さらに第2の半導体層333b〜336bの表面を酸化または窒化するプラズマ処理を行ってもよい。この場合、配線346〜353をマスクとして、不純物半導体層329〜332及び第3の半導体層333c〜336cがエッチングされるため、配線346〜353の側面と、ソース領域及びドレイン領域として機能する不純物半導体層355〜362の側面が一致する形状となる。
Note that here, after etching the
上記したように、錐形状の凹凸を有する第2の半導体層333b〜336bを露出した後、プラズマ処理により第2の半導体層333b〜336bの表面に絶縁層を形成することで、ソース領域及びドレイン領域の間のリークパスの距離を長くすることが可能であると共に、絶縁層が形成される。このため、TFTのオフ電流を低減することができる。 As described above, after the second semiconductor layers 333b to 336b having conical unevenness are exposed, an insulating layer is formed on the surface of the second semiconductor layers 333b to 336b by plasma treatment, whereby the source region and the drain are formed. The distance of the leak path between the regions can be increased, and an insulating layer is formed. For this reason, the off current of the TFT can be reduced.
以上の工程により、薄膜トランジスタを作製することができる。 Through the above process, a thin film transistor can be manufactured.
次に、第2のゲート絶縁層371を形成する。次に、第1のゲート絶縁層309上において、論理回路部391のデュアルゲート型のTFT300a、スイッチ部393のデュアルゲート型のTFT300c及び画素部395の容量素子を形成する領域において、バックゲート電極373〜374、配線375を形成する(図17(B)参照)。
Next, a second
第2のゲート絶縁層371は、第1のゲート絶縁層309と同様に形成することができる。
The second
バックゲート電極373〜374、配線375は、配線346〜353で示す材料及び作製方法を適宜用いることができる。
The
次に、図18(A)に示すように、絶縁層372を形成する。絶縁層372は、実施の形態3に示す絶縁層381を適宜用いて形成することができる。
Next, as illustrated in FIG. 18A, an insulating
次に、絶縁層372及び第2のゲート絶縁層371の一部をエッチングして、論理回路部391のデュアルゲート型のTFT300a及びTFT300bを接続する配線347、デュアルゲート型のTFT300aのゲート電極303、画素部395の配線352を露出する開口部を形成する。この開口部は、フォトリソグラフィ法により形成することができる。その後、当該開口部を介して接続されるように、絶縁層372上に、デュアルゲート型のTFT300a及びTFT300bを接続する配線347と、ゲート電極303とを接続する配線384(配線347及びゲート電極303の接続は図8(A)、図18(B)を参照。)、画素部395の配線352に接続する画素電極383を形成する(図16(B)参照)。なお、図18(A)の画素部395の断面図は、図20(B)で示す画素部の平面図におけるA−Bの断面図に相当する。
Next, part of the insulating
配線384及び画素電極383は、スパッタリング法により、実施の形態3に示す材料を用いた薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程によって形成したレジストマスクを用いて上記薄膜をエッチングすることで、形成できる。また、透光性を有する導電性高分子を含む導電性組成物を塗布または印刷した後、焼成して形成することができる。なお、図17(A)の画素部395の断面図は、図20(A)で示す画素部の平面図におけるA−Bの断面図に相当する。
The
配線384で、論理回路部391のデュアルゲート型のTFT300a及びTFT300bを接続する配線347と、ゲート電極303を接続することで、TFT300a及びTFT300bで構成されるEDMOS回路を形成することができる。
By connecting the
以上の工程により、図8に示すような表示装置を作製することができる。 Through the above steps, a display device as shown in FIG. 8 can be manufactured.
ここでは、図10に示す表示装置の作製方法(「方法2」)について、図21乃至図23を用いて示す。
Here, a method for manufacturing the display device illustrated in FIG. 10 (“
図21(A)に示すように、基板301上にゲート電極303〜306、容量配線307を形成する。次に、ゲート電極303〜306、容量配線307を覆って第1のゲート絶縁層309、一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層411を形成する。
As shown in FIG. 21A,
基板301としては、実施の形態3に示す基板301を適宜用いることができる。
As the
ゲート電極303〜306、容量配線307及び第1のゲート絶縁層309は、上記「方法1」と同様に形成することができる。
The
一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層411は、第1の半導体層311にドナーとなる不純物元素またはアクセプタとなる不純物元素を添加して形成する。ドナーとなる不純物元素としては、周期表の15族に属する元素であり、代表的には、リン、砒素、アンチモン等がある。また、アクセプタとなる不純物元素としては、周期表の13族に属する元素であり、代表的には、ボロン等がある。ここでは、一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層411として、ドナーとなる不純物元素であるリンが添加された微結晶半導体層を作製する方法を示す。
The
一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層411の原料ガスに一導電型を付与する不純物元素を含むガスを混合して、半導体層を形成する。代表的には、プラズマCVD装置の反応室内において、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素と、フォスフィンとを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。または、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体と、水素と、フォスフィンと、ヘリウム、ネオン、クリプトン等の希ガスとを混合し、グロー放電プラズマにより形成する。一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層411として、リンを含む微結晶シリコン、リンを含む微結晶シリコンゲルマニウム、リンを含む微結晶ゲルマニウム等を形成する。
A gas containing an impurity element imparting one conductivity type is mixed with a source gas of the
または、第1のゲート絶縁層309の表面に一導電型を付与する不純物元素を含むガスを曝した後、微結晶半導体層を形成することで、一導電型を付与する不純物元素を取り込みながら微結晶半導体層が形成される。代表的には、第1のゲート絶縁層309の表面をフォスフィンに曝すことにより、第1のゲート絶縁層309表面に、リンを吸着させる。この後、上記「方法1」に示す第1の半導体層311と同様の方法により微結晶半導体層を形成することで、リンを含む微結晶シリコン、リンを含む微結晶シリコンゲルマニウム、リンを含む微結晶ゲルマニウム等を形成することができる。
Alternatively, after the surface of the first
または、第1のゲート絶縁層309上に微結晶半導体層を形成した後、一導電型を付与する不純物元素を含むガス雰囲気でプラズマを発生させて、微結晶半導体層に一導電型を付与する不純物元素を含むプラズマを曝すことで、一導電型を付与する不純物元素が添加された第1の半導体層411を形成することができる。代表的には、上記「方法1」に示す第1の半導体層311と同様の方法により微結晶半導体層を形成した後、リンプラズマを微結晶半導体層に曝すことで、リンを含む微結晶シリコン、リンを含む微結晶シリコンゲルマニウム、リンを含む微結晶ゲルマニウム等を形成することができる。
Alternatively, after the microcrystalline semiconductor layer is formed over the first
次に、第1の半導体層411上に、第2の半導体層413、第3の半導体層415、及び不純物半導体層417を形成した後、不純物半導体層417上にレジストマスク419、420を形成する(図21(B)参照)。
Next, after forming the
ここでは、上記「方法1」に示す第2の半導体層313、第3の半導体層315、不純物半導体層317と同様の方法により、第2の半導体層413及び第3の半導体層415、不純物半導体層417を形成する。
Here, the
なお、不純物半導体層417は、後の第4の半導体層431、第5の半導体層433、第6の半導体層435及び不純物半導体層437のエッチング工程により、膜厚が薄くなるため、膜厚を厚くすることが好ましく、代表的には、30〜150nm程度の厚さにする。
Note that the
レジストマスク419、420は、後の論理回路部391のTFT401a及びスイッチ部393のTFT401cとなる領域に形成する。
The resist
次に、レジストマスク419、420を用いて、第1の半導体層411、第2の半導体層413、第3の半導体層415、及び不純物半導体層417をエッチングする。この工程により、第1の半導体層411、第2の半導体層413、第3の半導体層415、及び不純物半導体層417を素子毎に分離し、第1の半導体層427a、428a、第2の半導体層427b、428b、第3の半導体層425、426、及び不純物半導体層423、424を形成する。この後、レジストマスク419、420を除去する(図21(C)を参照)。
Next, the
次に、図22(A)に示すように、第4の半導体層431、第5の半導体層433、第6の半導体層435、及び不純物半導体層437を形成し、不純物半導体層437上にレジストマスク439、440を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 22A, a
第4の半導体層431、第5の半導体層433、第6の半導体層435、及び不純物半導体層437は、それぞれ、上記「方法1」に示す第1の半導体層311、第2の半導体層313、第3の半導体層315、及び不純物半導体層317と同様に形成することができる。
The
レジストマスク439、440は、後の論理回路部391のTFT401b及び画素部395のTFT401dとなる領域に形成する。
The resist
次に、レジストマスク439、440を用いて、第4の半導体層431、第5の半導体層433、第6の半導体層435、及び不純物半導体層437をエッチングする。この工程により、第4の半導体層431、第5の半導体層433、第6の半導体層435、及び不純物半導体層437を素子毎に分離し、第4の半導体層448a〜450a、第5の半導体層449b〜450b、第6の半導体層448c〜450c、及び不純物半導体層444、446、447を形成する。なお、当該エッチングにおいて、不純物半導体層423、424もエッチングされるため、膜厚が薄くなった不純物半導体層443、445が形成される。これは、第4の半導体層431、第5の半導体層433、第6の半導体層435、及び不純物半導体層437を十分にエッチングして、エッチング残渣を残さないため、第4の半導体層431のエッチングが終わった後も、オーバーエッチングする。この結果、当該オーバーエッチングにおいて、不純物半導体層423、424もエッチングされる(図22(B)を参照)。この後、レジストマスク439、440を除去する。
Next, the
次に、図22(C)に示すように、導電層319を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 22C, a
次に、導電層319上にレジストマスクを形成する。次に、レジストマスクを用いて上記「方法1」と同様に、導電層319をエッチングして、配線451〜458を形成する。
Next, a resist mask is formed over the
次に、当該レジストマスクを用いて、上記「方法1」と同様に、不純物半導体層443〜447のそれぞれ一部をエッチングし、不純物半導体層459〜467を形成する。次に、第3の半導体層425、426、448c、449cをエッチングして、第2の半導体層427b、428b、454b〜456bを露出すると共に、一対の第3の半導体層469a〜472a、469b〜472b、第3の半導体層473を形成する。この後、レジストマスクを除去し、第2の半導体層427b、428b、454b〜456bの表面を酸化または窒化するプラズマ処理を行う。
Next, part of the impurity semiconductor layers 443 to 447 is etched using the resist mask in the same manner as in the “
次に、上記「方法1」と同様に、第2のゲート絶縁層475、絶縁層476を形成する。第2のゲート絶縁層475は、第2のゲート絶縁層379と同様に形成することができる。絶縁層476は、絶縁層381と同様に形成することができる(図23(A)参照)。
Next, in the same manner as in the “
以上の工程により、薄膜トランジスタを作製することができる。 Through the above process, a thin film transistor can be manufactured.
次に、第2のゲート絶縁層475、絶縁層476の一部をエッチングして、論理回路部391のTFT401aの配線452及びゲート電極303、画素部395の配線457を露出する開口部を形成する。この開口部は、フォトリソグラフィ法により形成することができる。その後、当該開口部を介して接続されるように、絶縁層476上に、論理回路部391のTFT401aの配線452及びゲート電極303を接続する配線384、画素部395の配線457に接続する画素電極383を形成する(配線384及びゲート電極303の接続は図11(A)を参照。図23(B)参照。)。
Next, the second
配線384で、論理回路部391のTFT401aの配線452及びゲート電極303を接続することで、TFT401a及びTFT401bで構成されるEDMOS回路を形成することができる。
By connecting the
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一形態である表示装置に設けられる保護回路について図面を参照して説明する。実施の形態1の図2における保護回路134〜136に用いられる保護回路の具体的な回路構成の例について、図24を参照して説明する。以下の説明ではn型トランジスタを設ける場合についてのみ説明するが、本発明はこれに限定されない。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a protection circuit provided in a display device which is one embodiment of the present invention will be described with reference to drawings. An example of a specific circuit configuration of the protection circuit used in the
図24(A)に示す保護回路は、複数の薄膜トランジスタを用いた保護ダイオード501〜504を有する。保護ダイオード501は、直列に接続されたn型薄膜トランジスタ501a及びn型薄膜トランジスタ501bを有している。n型薄膜トランジスタ501aのソース電極及びドレイン電極の一方は、n型薄膜トランジスタ501a及びn型薄膜トランジスタ501bのゲート電極と接続され、且つ電位Vssに保たれている。n型薄膜トランジスタ501aのソース電極及びドレイン電極の他方は、n型薄膜トランジスタ501bのソース電極及びドレイン電極の一方に接続されている。n型薄膜トランジスタ501bのソース電極及びドレイン電極の他方は保護ダイオード502に接続されている。そして、他の保護ダイオード502〜504も保護ダイオード501と同様に、それぞれ直列に接続された複数の薄膜トランジスタを有し、且つ直列に接続された複数の薄膜トランジスタの一端は、複数の薄膜トランジスタのゲート電極と接続されている。
A protection circuit illustrated in FIG. 24A includes
なお、本発明において、保護ダイオード501〜504のそれぞれが有する薄膜トランジスタの数及び極性は、図24(A)に示す構成に限定されない。例えば、保護ダイオード501は、直列に接続された三つの薄膜トランジスタにより構成されていてもよい。
Note that in the present invention, the number and polarity of thin film transistors included in each of the
そして、保護ダイオード501〜504は順に直列に接続されており、且つ保護ダイオード502と保護ダイオード503の間は、配線505に接続されている。なお、配線505は、保護対象となる半導体素子に電気的に接続されているものである。なお、配線505と接続する配線は、保護ダイオード502と保護ダイオード503との間の配線に限定されない。即ち、配線505は、保護ダイオード501と保護ダイオード502との間に接続されていてもよいし、保護ダイオード503と保護ダイオード504との間に接続されていてもよい。
The
保護ダイオード504の一端は電源電位Vddに保たれている。また、保護ダイオード501〜504のそれぞれは、逆方向バイアスの電圧がかかるように接続されている。
One end of the
なお、図24(A)に示す保護回路は、図24(B)に示すように、保護ダイオード501、502を保護ダイオード506に置換え、保護ダイオード503、504を保護ダイオード507に置き換えることも可能である。
Note that in the protection circuit illustrated in FIG. 24A, the
図24(C)に示す保護回路は、保護ダイオード510、保護ダイオード511、容量素子512、容量素子513及び抵抗素子514を有する。抵抗素子514は2端子の抵抗であり、その一端には配線515から電位Vinが供給され、他端には電位Vssが供給される。抵抗素子514は、電位Vinが供給されなくなったときに配線515の電位をVssにするために設けられており、その抵抗値は配線515の配線抵抗よりも十分に大きくなるように設定する。保護ダイオード510及び保護ダイオード511は、ダイオード接続されたn型薄膜トランジスタを用いている。
A protection circuit illustrated in FIG. 24C includes a
なお、図24(C)に示す保護ダイオードは、更に複数の薄膜トランジスタを直列に接続したものであってもよい。 Note that the protective diode illustrated in FIG. 24C may be formed by further connecting a plurality of thin film transistors in series.
図24(D)に示す保護回路は、保護ダイオード510及び保護ダイオード511を、それぞれ2つのn型薄膜トランジスタで代用したものである。
In the protection circuit illustrated in FIG. 24D, the
なお、図24(C)及び図24(D)に示す保護回路は、保護ダイオードとしてダイオード接続されたn型薄膜トランジスタを用いているが、本実施の形態はこの構成に限定されない。 Note that in the protection circuits illustrated in FIGS. 24C and 24D, diode-connected n-type thin film transistors are used as protection diodes; however, this embodiment is not limited to this structure.
また、図24(E)に示す保護回路は、保護ダイオード520〜527と、抵抗素子528と、を有する。抵抗素子528は配線529Aと配線529Bの間に直列に接続されている。保護ダイオード520〜523のそれぞれは、ダイオード接続されたn型薄膜トランジスタを用いており、保護ダイオード520〜527のそれぞれは、ダイオード接続されたn型薄膜トランジスタを用いている。
In addition, the protection circuit illustrated in FIG. 24E includes
保護ダイオード520と保護ダイオード521は直列に接続されており、一端は電位Vssに保持され、他端は電位Vinの配線529Aに接続されている。保護ダイオード522と保護ダイオード523は直列に接続されており、一端は電位Vddに保持され、他端は電位Vinの配線529Aに接続されている。保護ダイオード524と保護ダイオード525は直列に接続されており、一端は電位Vssに保持され、他端は電位Voutの配線529Bに接続されている。保護ダイオード526と保護ダイオード527は直列に接続されており、一端は電位Vddに保持され、他端は電位Voutの配線529Bに接続されている。
また、図24(F)に示す保護回路は、抵抗素子530と、抵抗素子531と、保護ダイオード532と、を有する。図24(F)では、保護ダイオード532としてダイオード接続されたn型薄膜トランジスタを用いているが、本実施の形態はこの構成に限定されない。ダイオード接続された複数の薄膜トランジスタを用いてもよい。抵抗素子530と、抵抗素子531と、保護ダイオード532とは、配線533に直列に接続されている。
In addition, the protection circuit illustrated in FIG. 24F includes a
抵抗素子530及び抵抗素子531によって、配線533の電位の急激な変動を緩和し、半導体素子の劣化又は破壊を防止することができる。また、保護ダイオード532によって、電位の変動により配線533に逆方向バイアスの電流が流れることを防止することができる。
The
なお、抵抗素子のみを配線に直列に接続する場合には、配線の電位の急激な変動を緩和し、半導体素子が劣化し、又は破壊されることを防止できる。また、保護ダイオードのみを配線に直列に接続する場合、電位の変動により配線に逆方向の電流が流れるのを防ぐことができる。 Note that in the case where only the resistance element is connected in series to the wiring, a rapid change in the potential of the wiring can be reduced, and the semiconductor element can be prevented from being deteriorated or destroyed. Further, when only the protective diode is connected in series to the wiring, it is possible to prevent a reverse current from flowing through the wiring due to potential fluctuation.
ここで、図24に示す保護回路が動作する場合について考える。このとき、保護ダイオード501、502、506、511、520、521、524、525のソース電極及びドレイン電極において、電位Vssに保持される側がドレイン電極である。また他方はソース電極となる。保護ダイオード503、504、507、510、522、523、526、527のソース電極及びドレイン電極において、電位Vddに保持される側をソース電極とし、他方がドレイン電極となる。また、保護ダイオードを構成する薄膜トランジスタのしきい値電圧をVthと示す。
Here, consider a case where the protection circuit shown in FIG. 24 operates. At this time, in the source and drain electrodes of the
また、保護ダイオード501、502、506、511、520、521、524、525は電位Vinが電位Vssより高いときに逆バイアスの電圧がかかり、電流が流れにくい。一方、保護ダイオード503、504、507、510、522、523、526、527は、電位Vinが電位Vddより低いときに逆方向バイアスの電圧がかかり、電流が流れにくい。 The protective diode 501,502,506,511,520,521,524,525 takes a reverse bias voltage when the potential V in is higher than the potential V ss, hardly current flows. On the other hand, the protection diode 503,504,507,510,522,523,526,527, the potential V in it takes a reverse bias voltage when lower than the potential V dd, current does not easily flow.
ここでは、電位Voutが概ね電位Vssと電位Vddの間となるように設けられた保護回路の動作について説明する。 Here, the operation of the protection circuit potential V out is generally provided so as to be between the potential V ss and the potential V dd.
まず、電位Vinが電位Vddよりも高い場合を考える。電位Vinが電位Vddよりも高い場合、保護ダイオード503、504、507、510、522、523、526、527のゲート電極とソース電極間の電位差Vgs=Vin−Vdd>Vthのときに、当該n型薄膜トランジスタはオンする。ここでは、Vinが異常に高い場合を想定しているため、当該n型薄膜トランジスタはオンする。このとき、保護ダイオード501、502、506、511、520、521、524、525が有するn型薄膜トランジスタは、オフする。そうすると、保護ダイオード503、504、507、510、522、523、526、527を介して、配線505、508、515、529A、529Bの電位がVddとなる。従って、ノイズ等により電位Vinが電位Vddよりも異常に高くなったとしても、配線505、508、515、529A、529Bの電位は、電位Vddよりも高くなることはない。
First, consider the case where the potential V in is higher than the potential V dd. If the potential V in is higher than the potential V dd, the gate electrode and the source electrode of the protection diode 503,504,507,510,522,523,526,527 potential difference V gs = V in -V dd of> V th of Sometimes the n-type thin film transistor is turned on. Here, it is assumed the case where V in is abnormally high, the n-channel thin film transistors are turned on. At this time, the n-type thin film transistors included in the
一方で、電位Vinが電位Vssよりも低い場合には、保護ダイオード501、502、506、511、520、521、524、525のゲート電極とソース電極間の電位差Vgs=Vss−Vin>Vthのときに、当該n型薄膜トランジスタはオンする。ここでは、Vinが異常に低い場合を想定しているため、n型薄膜トランジスタはオンする。このとき、保護ダイオード503、504、507、510、522、523、526、527が有するn型薄膜トランジスタはオフする。そうすると、保護ダイオード501、502、506、511、520、521、524、525を介して、配線505、508、515、529A、529Bの電位がVssとなる。従って、ノイズ等により、電位Vinが電位Vssより異常に低くなったとしても、配線505、508、515、529A、529Bの電位は、電位Vssよりも低くなることはない。さらに、容量素子512、513は、入力電位Vinが有するパルス状のノイズを鈍らせ、ノイズによる電位の急峻な変化を緩和する働きをする。
On the other hand, when the potential V in is lower than the potential V ss is the potential difference V gs = V ss -V between the gate electrode and the source electrode of the protection diode 501,502,506,511,520,521,524,525 When in > Vth , the n-type thin film transistor is turned on. Here, it is assumed the case where V in is unusually low, n-channel thin film transistors are turned on. At this time, the n-type thin film transistors included in the
なお、電位Vinが、Vss−VthからVdd+Vthの間の場合には、すべての保護ダイオードが有するn型薄膜トランジスタがオフとなり、電位Vinが電位Voutとして出力される。 The potential V in is the case between V ss -V th of V dd + V th is, n-type thin film transistor in which all of the protection diode having turns off, the potential V in is output as the potential V out.
以上説明したように保護回路を配置することで、配線505、508、515、529A、529Bの電位は、概ね電位Vssと電位Vddの間に保たれることになる。従って、配線505、508、515、529A、529Bがこの範囲から大きく外れる電位となることを防止することができる。つまり、配線505、508、515、529A、529Bが異常に高い電位または異常に低い電位となることを防止し、当該保護回路の後段の回路が破壊され又は劣化することを防止し、後段の回路を保護することができる。
By disposing the protective circuit as described above, the potentials of the
さらに、図24(C)に示すように、入力端子に抵抗素子514を有する保護回路を設けることで、信号が入力されていないときに、信号が与えられる全ての配線の電位を、一定(ここでは電位Vss)とすることができる。つまり信号が入力されていないときは、配線同士をショートさせることができるショートリングとしての機能も有する。そのため、配線間に生じる電位差に起因する静電破壊を防止することができる。また、抵抗素子514の抵抗値が配線抵抗に対して十分に大きいので、信号の入力時に、配線に与えられる信号が電位Vssまで降下することを防止することができる。
Further, as shown in FIG. 24C, by providing a protective circuit having a
ここで、一例として、図24(C)の保護ダイオード510及び保護ダイオード511に閾値電圧Vth=0のn型薄膜トランジスタを用いた場合について説明する。
Here, as an example, a case where an n-type thin film transistor having a threshold voltage V th = 0 is used for the
まず、Vin>Vddの場合には、保護ダイオード510はVgs=Vin−Vdd>0となり、オンする。保護ダイオード511はオフする。従って、配線515の電位はVddとなり、Vout=Vddとなる。
First, when V in > V dd , the
一方で、Vin<Vssの場合には、保護ダイオード510はオフする。保護ダイオード511はVgs=Vss−Vin>0となり、オンする。従って、配線515の電位はVssとなり、Vout=Vssとなる。
On the other hand, when V in <V ss , the
このように、Vin<VssまたはVdd<Vinとなる場合であっても、Vss<Vout<Vddの範囲で動作させることができる。従って、Vinが過大な場合または過小な場合であっても、Voutが過大になりまたは過小となることを防止することができる。従って、例えばノイズ等により、電位Vinが電位Vssより低くなる場合であっても、配線515の電位は、電位Vssよりも遙かに低くなることはない。さらに、容量素子512及び容量素子513は、入力電位Vinが有するパルス状のノイズを鈍らせ、電位の急峻な変化を緩和する働きをする。
As described above, even when V in <V ss or V dd <V in , the operation can be performed in the range of V ss <V out <V dd . Therefore, even if V in is excessive or small, it is possible to prevent V out from becoming excessive or excessive. Thus, for example, due to noise or the like, even when the potential V in is lower than the potential V ss, the potential of the
以上説明したように保護回路を配置することで、配線515の電位は、電位Vssと電位Vddの間に概ね保たれることになる。従って、配線515がこの範囲から大きくはずれた電位となることを防止することができ、当該保護回路の後段の回路(入力部がVoutに電気的に接続された回路)を破壊又は劣化から保護することができる。さらに、入力端子に保護回路を設けることで、信号が入力されていないときに、信号が与えられる全ての配線の電位を、一定(ここでは電位Vss)に保つことができる。つまり、信号が入力されていないときは、配線同士をショートさせることができるショートリングとしての機能も有する。そのため、配線間に生じる電位差に起因する静電破壊を防止することができる。また、抵抗素子514の抵抗値が十分に大きいので、信号の入力時には、配線515に与えられる信号の電位の低下を防止できる。
By arranging the protection circuit as described above, the potential of the
なお、本発明に用いられる保護回路は図24に示す構成に限定されるものではなく、同様の働きをする回路構成であれば、適宜設計変更が可能である。 Note that the protection circuit used in the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 24, and the design can be changed as appropriate as long as the circuit configuration has the same function.
また、本発明の保護回路が有する保護ダイオードとしては、ダイオード接続された薄膜トランジスタを用いることができる。保護回路に本発明の薄膜トランジスタを用いることで、保護回路が占める面積を縮小することができ、表示装置の狭額縁化、小型化、高性能化を図ることができる。 In addition, as a protection diode included in the protection circuit of the present invention, a diode-connected thin film transistor can be used. By using the thin film transistor of the present invention for the protection circuit, the area occupied by the protection circuit can be reduced, and the display device can be narrowed in frame, downsized, and improved in performance.
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の表示装置の端子部について図25を参照して説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment mode, a terminal portion of the display device of the present invention will be described with reference to FIG.
図25(A)及び図25(B)は、ゲート配線端子部の断面図及び上面図をそれぞれ図示している。図25(A)は図25(B)中のX1−X2線における断面図に相当する。図25(A)において、積層されて形成された保護絶縁層544上の透明導電層545は、入力端子として機能する接続用の端子電極である。また、図25(A)において、端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される第1の端子540と、ソース配線と同じ材料で形成される接続電極543とがゲート絶縁層542を介して重なり、これらは透明導電層545を介して(少なくとも電気的に)接続されている。また、ゲート絶縁層542と接続電極543との間には半導体層546(真性半導体層と一導電型の不純物元素を含む半導体層)が設けられている。
25A and 25B respectively show a cross-sectional view and a top view of the gate wiring terminal portion. FIG. 25A corresponds to a cross-sectional view taken along line X1-X2 in FIG. In FIG. 25A, a transparent
図25(C)及び図25(D)は、ソース配線端子部の断面図及び上面図をそれぞれ図示している。図25(C)は図25(D)中のY1−Y2線における断面図に相当する。図25(C)において、積層されて形成された保護絶縁層544上の透明導電層545は、入力端子として機能する端子電極である。また、図25(C)において、端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される電極547が、ソース配線と(少なくとも電気的に)電気的に接続される第2の端子541の下方にゲート絶縁層542を介して重なる。電極547は第2の端子541とは直接または電気的に接続されておらず、電極547を第2の端子541と異なる電位、例えばフローティング、GND、0V等に設定すれば、ノイズ対策のための容量または静電気対策のための容量を形成することができる。また、第2の端子541は、透明導電層545と(少なくとも電気的に)接続されている。また、ゲート絶縁層542と第2の端子541との間には半導体層546(真性半導体層と一導電型の不純物元素を含む半導体層)が設けられている。
25C and 25D respectively show a cross-sectional view and a top view of the source wiring terminal portion. FIG. 25C corresponds to a cross-sectional view taken along line Y1-Y2 in FIG. In FIG. 25C, the transparent
ゲート配線、ソース配線、及び容量配線は、画素密度に応じて複数本設けられるものである。また、端子部においては、ゲート配線と同電位の第1の端子、ソース配線と同電位の第2の端子、容量配線と同電位の第3の端子等が複数並べられて配置されている。それぞれの端子は、任意の数で設ければよいものとし、実施者が適宣決定すれば良い。 A plurality of gate wirings, source wirings, and capacitor wirings are provided depending on the pixel density. In the terminal portion, a plurality of first terminals having the same potential as the gate wiring, second terminals having the same potential as the source wiring, third terminals having the same potential as the capacitor wiring, and the like are arranged. Each terminal may be provided in an arbitrary number, and may be determined appropriately by the practitioner.
本実施の形態にて説明した端子部とFPC端子部は、異方性導電ペースト等を介して接続されている。これにより、外部からの信号及び電力の供給が可能になる。 The terminal portion and the FPC terminal portion described in this embodiment are connected through an anisotropic conductive paste or the like. As a result, external signals and power can be supplied.
なお、図25は、ハーフトーンマスクを用いて作製した場合の端子部の図を示したが、本発明は上記実施の形態にて説明したようにこれに限定されない。ハーフトーンマスクを用いずに作製した場合の端子部の図を図26に示す。図26に示す端子部は、半導体層を有さない構成となっている。 Note that FIG. 25 shows a terminal portion when a halftone mask is used, but the present invention is not limited to this as described in the above embodiment. FIG. 26 shows a diagram of a terminal portion when manufactured without using a halftone mask. The terminal portion illustrated in FIG. 26 has a structure without a semiconductor layer.
図26(A)及び図26(B)は、ハーフトーンマスクを用いずに作製した場合のゲート配線端子部の断面図及び上面図をそれぞれ示している。図26(A)は図26(B)中のX3−X4線における断面図に相当する。図26(A)において、保護絶縁層544上の透明導電層545は、入力端子として機能する端子電極である。また、図26(A)において、端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される第1の端子540と、ソース配線と同じ材料で形成される接続電極543とがゲート絶縁層542を介して重なり、これらは透明導電層545を介して(少なくとも電気的に)接続されている。また、ゲート絶縁層542上に接して接続電極543が設けられており、図26(A)及び図26(B)は、半導体層が設けられていない構成となっている。
FIGS. 26A and 26B are a cross-sectional view and a top view, respectively, of a gate wiring terminal portion when manufactured without using a halftone mask. FIG. 26A corresponds to a cross-sectional view taken along line X3-X4 in FIG. In FIG. 26A, a transparent
図26(C)及び図26(D)は、ハーフトーンマスクを用いずに作製した場合のソース配線端子部の断面図及び上面図をそれぞれ示している。図26(C)は、図26(D)中のY3−Y4線における断面図に相当する。図26(C)において、保護絶縁層544上の透明導電層545は、入力端子として機能する端子電極である。また、図26(C)において、端子部では、ゲート配線と同じ材料で形成される電極547が、ソース配線と(少なくとも電気的に)接続される第2の端子541の下方にゲート絶縁層542を介して重なる。電極547は第2の端子541と接続されておらず、電極547を第2の端子541と異なる電位、例えばフローティング、GND、0V等に設定すれば、ノイズ対策のための容量または静電気対策のための容量を形成することができる。また、第2の端子541は、透明導電層545と接続されている。また、ゲート絶縁層542上に接して第2の端子541が設けられており、図26(C)及び図26(D)は、半導体層が設けられていない構成となっている。すなわち、図26に示す端子部は、半導体層を有さない構成となっている。
26C and 26D respectively show a cross-sectional view and a top view of the source wiring terminal portion when manufactured without using a halftone mask. FIG. 26C corresponds to a cross-sectional view taken along line Y3-Y4 in FIG. In FIG. 26C, the transparent
(実施の形態7)
次に、上記実施の形態にて説明した液晶表示装置及び発光表示装置に搭載する表示パネル又は発光パネルの一形態について、図面(断面図)を参照して説明する。
(Embodiment 7)
Next, one mode of a display panel or a light-emitting panel mounted on the liquid crystal display device and the light-emitting display device described in the above embodiment is described with reference to drawings (cross-sectional views).
本発明の一態様である液晶表示装置及び発光装置の外観について、図27及び図28を参照して説明する。図27(A)は、第1の基板601上に形成された微結晶半導体層を有する薄膜トランジスタ610及び液晶素子613を、第2の基板606との間にシール材605によって封止した、パネルの上面図を示す。図27(B)は、図27(A)のK−Lにおける断面図に相当する。
The appearance of a liquid crystal display device and a light-emitting device which are one embodiment of the present invention is described with reference to FIGS. FIG. 27A illustrates a panel in which a
液晶表示装置は、各画素に液晶素子を有する。液晶素子とは、液晶の光学的変調作用によって光の透過または非透過を制御する素子であり、一対の電極、及び液晶により構成される。なお、液晶の光学的変調作用は、液晶にかかる電界(横方向の電界、縦方向の電界又は斜め方向の電界を含む)によって制御される。なお、液晶素子とその駆動モードとしては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ディスコチック液晶、サーモトロピック液晶、ライオトロピック液晶(リオトロピック液晶ともいう)、低分子液晶、高分子液晶、強誘電液晶、反強誘電液晶、主鎖型液晶、側鎖型高分子液晶、プラズマアドレス液晶(PALC)、バナナ型液晶、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、PVA(Patterned Vertical Alignment)、ASV(Advanced Super View)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCB(Optical Compensated Birefringence)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)モード、AFLC(AntiFerroelectric Liquid Crystal)モード、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード、ゲストホストモード等を用いることができる。ただし、これに限定されず、液晶素子として様々なものを用いることができる。 The liquid crystal display device has a liquid crystal element in each pixel. A liquid crystal element is an element that controls transmission or non-transmission of light by an optical modulation action of liquid crystal, and includes a pair of electrodes and liquid crystal. Note that the optical modulation action of the liquid crystal is controlled by an electric field applied to the liquid crystal (including a horizontal electric field, a vertical electric field, or an oblique electric field). Liquid crystal elements and their driving modes include nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, smectic liquid crystal, discotic liquid crystal, thermotropic liquid crystal (also referred to as lyotropic liquid crystal), low molecular liquid crystal, polymer liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, Antiferroelectric liquid crystal, main chain liquid crystal, side chain polymer liquid crystal, plasma addressed liquid crystal (PALC), banana type liquid crystal, TN (Twisted Nematic) mode, STN (Super Twisted Nematic) mode, IPS (In-Plane-Switching) ) Mode, FFS (Fringe Field Switching) mode, MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, PVA (Patterned Vertical Alignment) ment), ASV (Advanced Super View) mode, ASM (Axially Symmetric aligned Micro-cell) mode, OCB (Optical Compensated Birefringence) mode, ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) mode, AFLC (AntiFerroelectric Liquid A Crystal mode, a PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) mode, a guest host mode, and the like can be used. However, the present invention is not limited to this, and various liquid crystal elements can be used.
液晶層は、配向膜を用いないブルー相を示す液晶を用いて形成してもよい。ブルー相は液晶相の一つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために、5重量%以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いて液晶層174に適用する。ブルー相を示す液晶とカイラル剤とを含む液晶組成物は、応答速度が10μs〜100μsと短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。 The liquid crystal layer may be formed using a liquid crystal exhibiting a blue phase without using an alignment film. The blue phase is one of the liquid crystal phases. When the temperature of the cholesteric liquid crystal is increased, the blue phase appears immediately before the transition from the cholesteric phase to the isotropic phase. Since the blue phase appears only in a narrow temperature range, in order to improve the temperature range, it is applied to the liquid crystal layer 174 using a liquid crystal composition in which 5% by weight or more of a chiral agent is mixed. A liquid crystal composition including a liquid crystal exhibiting a blue phase and a chiral agent has a response speed as short as 10 μs to 100 μs, is optically isotropic, and therefore does not require alignment treatment and has a small viewing angle dependency.
第1の基板601上に設けられた画素部602及び走査線駆動回路604を囲んで、シール材605が設けられている。また、画素部602及び走査線駆動回路604の上に第2の基板606が設けられている。よって画素部602及び走査線駆動回路604は、第1の基板601とシール材605と第2の基板606とによって、液晶層608と共に封止されている。また、第1の基板601上のシール材605によって囲まれている領域内には信号線駆動回路603も設けられている。なお、信号線駆動回路603は、別途用意された基板上に多結晶半導体層を有する薄膜トランジスタにより設けられたものであってもよい。なお、単結晶半導体を用いた薄膜トランジスタで信号線駆動回路を形成し、貼り合わせてもよい。
A
第1の基板601上に設けられた画素部602は、複数の薄膜トランジスタを有しており、図27(B)には、画素部602に含まれる薄膜トランジスタ610を例示している。また、走査線駆動回路604も、複数の薄膜トランジスタを有しており、図27(B)では、信号線駆動回路603に含まれる薄膜トランジスタ609を例示している。薄膜トランジスタ610は微結晶半導体層を用いた薄膜トランジスタに相当する。
The
また、液晶素子613が有する画素電極612は薄膜トランジスタ610と配線618を介して電気的に接続されている。さらに、配線618は引き回し配線614と電気的に接続されている。そして、液晶素子613の対向電極617は第2の基板606上に設けられている。画素電極612と対向電極617と液晶層608が重なっている部分が、液晶素子613に相当する。
In addition, the
なお、第1の基板601及び第2の基板606の材料としては、ガラス、金属(代表的にはステンレス)、セラミックス又はプラスチック等を用いることができる。プラスチックとしては、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、ポリエステルフィルム、又はアクリル樹脂フィルム等を用いることができる。また、アルミニウムホイルをPVFフィルムやポリエステルフィルムで挟んだ構造のシートを用いてもよい。
Note that as a material of the
また、スペーサ611はビーズスペーサであり、画素電極612と対向電極617との間の距離(セルギャップ)を一定に制御するために設けられている。なお、スペーサ611のビーズスペーサに代えて、絶縁層を選択的にエッチングすることで得られるスペーサ(ポストスペーサ)を用いていてもよい。
The
また、信号線駆動回路603と、走査線駆動回路604及び画素部602に与えられる各種の信号(電位)は、FPC607(Flexible Printed Circuit)から引き回し配線614を介して供給される。
In addition, various signals (potentials) supplied to the signal
本実施の形態では、接続端子616が、液晶素子613が有する画素電極612と同じ導電層から形成されている。また、引き回し配線614は、配線618と同じ導電層で形成されている。
In this embodiment mode, the connection terminal 616 is formed using the same conductive layer as the
接続端子616とFPC607が有する端子は、異方性導電層619を介して電気的に接続されている。
A terminal included in the connection terminal 616 and the
なお、図示していないが、本実施の形態に示した液晶表示装置は配向膜及び偏光板を有し、更にカラーフィルタや遮光層等を有していてもよい。 Although not illustrated, the liquid crystal display device described in this embodiment includes an alignment film and a polarizing plate, and may further include a color filter, a light-shielding layer, and the like.
また、発光素子の射出面に偏光板、円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)又はカラーフィルタ等の光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止層を設けてもよい。 Further, an optical film such as a polarizing plate, a circularly polarizing plate (including an elliptical polarizing plate), a retardation plate (λ / 4 plate, λ / 2 plate), or a color filter may be provided as appropriate on the emission surface of the light emitting element. Further, an antireflection layer may be provided on the polarizing plate or the circularly polarizing plate.
図28は、本発明の一態様である発光装置の一例を示す。図28は、図27と異なる部分についてのみ符号を付している。発光装置としては、エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子を用いる。エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。 FIG. 28 illustrates an example of a light-emitting device which is one embodiment of the present invention. In FIG. 28, only parts different from those in FIG. As the light emitting device, a light emitting element using electroluminescence is used. A light-emitting element utilizing electroluminescence is distinguished depending on whether the light-emitting material is an organic compound or an inorganic compound. In general, the former is called an organic EL element and the latter is called an inorganic EL element.
有機EL素子は、発光素子に電圧を印加することにより、キャリア(電子及び正孔)が一対の電極からそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらのキャリア(電子及び正孔)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、そのキャリアが励起状態から基底状態に戻る際に発光する。このような発光素子は、そのメカニズムから、電流励起型の発光素子と呼ばれる。 In the organic EL element, when a voltage is applied to the light emitting element, carriers (electrons and holes) are injected from the pair of electrodes to the layer containing the light emitting organic compound, and a current flows. Then, these carriers (electrons and holes) recombine, whereby the light-emitting organic compound forms an excited state and emits light when the carrier returns from the excited state to the ground state. Such a light-emitting element is called a current-excitation light-emitting element because of its mechanism.
無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。分散型無機EL素子は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光層を有し、発光メカニズムはドナー準位とアクセプタ準位を利用するドナー−アクセプタ再結合型発光である。薄膜型無機EL素子は、発光層を誘電体層で挟み込み、さらにそれを一対の電極で挟んだ構造であり、発光メカニズムは金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光である。 Inorganic EL elements are classified into a dispersion-type inorganic EL element and a thin-film inorganic EL element depending on the element structure. The dispersion-type inorganic EL element has a light-emitting layer in which particles of a light-emitting material are dispersed in a binder, and the light emission mechanism is donor-acceptor recombination light emission using a donor level and an acceptor level. A thin-film inorganic EL element has a structure in which a light-emitting layer is sandwiched between dielectric layers and further sandwiched between a pair of electrodes, and the light-emission mechanism is localized light emission that utilizes inner-shell electron transition of metal ions.
なお、ここでは、発光素子として有機EL素子を用いて説明する。また、発光素子の駆動を制御する薄膜トランジスタとして、上記の実施の形態にて説明した作製方法を適用した薄膜トランジスタを用いて説明する。 Note that description is made here using an organic EL element as a light-emitting element. A thin film transistor to which the manufacturing method described in the above embodiment is applied is described as a thin film transistor for controlling driving of the light-emitting element.
まず、基板上に薄膜トランジスタ621、622を形成する。薄膜トランジスタ621、622上には保護層として機能する絶縁層を形成する。該絶縁層は、無機材料により形成される絶縁層623と有機材料により形成される絶縁層624を積層して形成するとよく、有機材料により形成される層により上面を平坦化するとよい。ここで、無機材料としては、例えば酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン等を用いるとよい。有機材料としては、アクリル、ポリイミド若しくはポリアミド等の有機樹脂、またはシロキサンを用いて形成するとよい。
First,
有機材料により形成される絶縁層624上には、導電層を設ける。この導電層を第1の導電層625とする。第1の導電層625は、画素電極として機能する。画素の薄膜トランジスタがn型薄膜トランジスタの場合には、画素電極として陰極を形成することが好ましいが、p型薄膜トランジスタの場合には、陽極を形成することが好ましい。画素電極として陰極を形成する場合には、仕事関数が小さい材料、例えば、Ca、Al、MgAg、AlLi等を用いればよい。
A conductive layer is provided over the insulating
次に、第1の導電層625の側面(端部)及び有機材料により形成される絶縁層624上に隔壁626を形成する。隔壁626には開口部を有し、該開口部において第1の導電層625が露出されている。該隔壁626は、有機樹脂層、無機絶縁層又は有機ポリシロキサンを用いて形成する。特に好ましくは、感光性の材料を用いて隔壁を形成し、第1の導電層625上の隔壁626を露光して開口部を形成することで、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。
Next, a
次に、隔壁626の開口部において第1の導電層625と接するように、発光層627を形成する。発光層627は、単一の層で構成されていても、複数の層が積層されて構成されていてもよい。
Next, a light-emitting
そして、発光層627を覆うように、第2の導電層628を形成する。第2の導電層628は共通電極と呼ばれる。陰極材料により第1の導電層625を形成する場合には、陽極材料により第2の導電層628を形成する。第2の導電層628は、透光性を有する導電性材料を用いた透光性導電層で形成することができる。第2の導電層628として、窒化チタン層又はチタン層を用いても良い。ここでは、第2の導電層としてインジウム錫酸化物(ITO)を用いる。隔壁の開口部において、第1の導電層625と発光層627と第2の導電層628が重なり合うことで、発光素子630が形成される。この後、発光素子630に酸素、水素、水分又は二酸化炭素等が侵入しないように、隔壁626及び第2の導電層628上に保護層を形成することが好ましい。保護層としては、窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層及びDLC層等を用いることができる。更に好ましくは、外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム(紫外線硬化樹脂フィルム等)又はカバー材により更なるパッケージング(封入)をする。
Then, a second
発光素子630は、発光を取り出すために、少なくとも陽極又は陰極の一方が透明であればよい。そして、基板上に薄膜トランジスタ621、622及び発光素子630を形成し、基板とは逆側の面から発光を取り出す上面射出構造、基板側の面から発光を取り出す下面射出構造、及び基板側及び基板とは反対側の面の双方から発光を取り出す両面射出構造の発光素子がある。本発明の一態様である発光装置では、上記の射出構造のいずれも適用することができる。
In order to extract light emission, the light-emitting
なお、上面射出構造の発光素子630では、陰極上に発光層及び陽極が順に積層されている。陰極は仕事関数が小さく、且つ光を反射する導電性材料(例えば、Ca、Al、MgAg、AlLi等)により形成すればよい。そして、発光層は複数の層で構成されている場合には、例えば、陰極上に、電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層又はホール注入層の順に積層して形成する。なお、これらの層を全て設ける必要はない。陽極は光を透過する透光性の導電性材料を用いて形成し、例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物又は酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電層を用いても良い。発光層から発生される光は、陽極側に射出される。
Note that in the light-emitting
下面射出構造の発光素子630では、陰極上に発光層及び陽極が順に積層されている。なお、陽極が透光性を有する場合、陽極を覆うように光を反射または遮蔽するための遮光層が設けられているとよい。陰極は、上面射出構造の場合と同様に、仕事関数が小さい材料により形成された導電層であればよく、公知の材料を用いればよい。ただし、その厚さは光を透過する程度(好ましくは、5nm以上30nm以下程度)とする。例えば、20nmの厚さを有するアルミニウムを、陰極として用いることができる。そして、発光層は、上面射出構造の場合と同様に、単一の層で構成されていても、複数の層が積層されて構成されていてもよい。陽極は光を透過する必要はないが、上面射出構造の場合と同様に、透光性の導電性材料を用いて形成することもできる。そして、遮光層は、例えば、光を反射する金属層等又は黒の顔料を添加した樹脂等を用いてもよい。発光層から発生される光は、陰極側に射出される。
In the
なお、発光素子630が有する画素電極は、薄膜トランジスタ622のソース電極またはドレイン電極と、配線を介して電気的に接続されている。そして、本実施の形態では、発光素子630の共通電極と透光性を有する導電性の材料層が電気的に接続されている。
Note that the pixel electrode included in the light-emitting
また、発光素子630の構成は、本実施の形態に示した構成に限定されない。発光素子630の構成は、発光素子630から取り出す光の方向や、薄膜トランジスタ622の極性等に合わせて、適宜変更することができる。
The structure of the light-emitting
なお、発光素子630が上面射出構造の場合、発光素子630からの光の取り出し方向に位置する基板である第2の基板は透光性の基板でなければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルム等の透光性を有する材料からなる基板を用いる。
Note that in the case where the light-emitting
また2つの基板間に配される充填材631としては、窒素やアルゴン等の不活性な気体、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂等を用いることができ、PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)等を用い
As the
なお、本実施の形態では、発光素子630の駆動を制御する薄膜トランジスタ622(駆動用トランジスタ)と発光素子とが直接的に接続されている例を示したが、駆動用薄膜トランジスタと発光素子との間に電流制御用薄膜トランジスタが接続されていてもよい。
Note that although an example in which the thin film transistor 622 (driving transistor) that controls driving of the
なお、本実施の形態で説明した発光装置は、図示した構成に限定されるものではなく、技術的思想に基づいた各種の変形が可能である。 Note that the light-emitting device described in this embodiment is not limited to the illustrated structure, and various modifications based on a technical idea are possible.
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と組み合わせて実施することができる。 This embodiment can be implemented in combination with any structure described in the other embodiments.
(実施の形態8)
本発明に係る薄膜トランジスタを有する半導体装置は、さまざまな電子機器(遊技機も含む)に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用のモニタ、電子ペーパー、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機等の大型ゲーム機等が挙げられる。
(Embodiment 8)
The semiconductor device including the thin film transistor according to the present invention can be applied to various electronic devices (including game machines). Examples of the electronic apparatus include a television device (also referred to as a television or a television receiver), a computer monitor, electronic paper, a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone (a mobile phone, a mobile phone device). Also, large game machines such as portable game machines, portable information terminals, sound reproducing devices, and pachinko machines can be given.
本発明に係る薄膜トランジスタを有する半導体装置は、電子ペーパーに適用することができる。電子ペーパーは、情報を表示するものであればあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍(電子ブック)、ポスター、電車等の乗り物の車内広告、クレジットカード等の各種カードにおける表示等に適用することができる。電子機器の一例を図29に示す。 The semiconductor device including the thin film transistor according to the present invention can be applied to electronic paper. Electronic paper can be used for electronic devices in various fields as long as they display information. For example, electronic paper can be used for electronic books (electronic books), posters, advertisements in vehicles such as trains, and displays on various cards such as credit cards. An example of the electronic device is illustrated in FIG.
図29(A)は、電子書籍の一例を示している。図29(A)に示す電子書籍は、筐体700及び筐体701の2つの筐体で構成されている。筐体700及び筐体701は、蝶番704により一体になっており、開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
FIG. 29A illustrates an example of an electronic book. An electronic book illustrated in FIG. 29A includes two housings, a
筐体700には表示部702が組み込まれ、筐体701には表示部703が組み込まれている。表示部702及び表示部703は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部(図29(A)では表示部702)に文章を表示し、左側の表示部(図29(A)では表示部703)に画像を表示することができる。
A
また、図29(A)では、筐体700に操作部等を備えた例を示している。例えば、筐体700は、電源入力端子705、操作キー706、スピーカ707等を備えている。操作キー706により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングディバイス等を備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子(イヤホン端子、USB端子、及びUSBケーブル等の各種ケーブルと接続可能な端子等)、記録媒体挿入部等を備える構成としてもよい。さらに、図29(A)に示す電子書籍は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
FIG. 29A illustrates an example in which the
また、図29(A)に示す電子書籍は、無線で情報を送受信できる構成を備えていてもよい。無線通信により、電子書籍サーバから所望の書籍データ等を購入し、ダウンロードする構成とすることもできる。 The electronic book illustrated in FIG. 29A may have a structure capable of transmitting and receiving information wirelessly. It is also possible to purchase and download desired book data from an electronic book server by wireless communication.
図29(B)は、デジタルフォトフレームの一例を示している。例えば、図29(B)に示すデジタルフォトフレームは、筐体711に表示部712が組み込まれている。表示部712は、各種画像を表示することが可能であり、例えば、デジタルカメラ等で撮影した画像データを表示させることで、通常の写真立てと同様に機能させることができる。
FIG. 29B illustrates an example of a digital photo frame. For example, in a digital photo frame illustrated in FIG. 29B, a
なお、図29(B)に示すデジタルフォトフレームは、操作部、外部接続用端子(USB端子、USBケーブル等の各種ケーブルと接続可能な端子等)、記録媒体挿入部等を備える構成とする。これらの構成は、表示部と同一面に組み込まれていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部712に表示させることができる。
Note that the digital photo frame illustrated in FIG. 29B includes an operation portion, an external connection terminal (a terminal that can be connected to various types of cables such as a USB terminal and a USB cable), a recording medium insertion portion, and the like. These configurations may be incorporated on the same surface as the display portion, but it is preferable to provide them on the side surface or the back surface because the design is improved. For example, a memory storing image data captured by a digital camera can be inserted into the recording medium insertion unit of the digital photo frame to capture the image data, and the captured image data can be displayed on the
また、図29(B)に示すデジタルフォトフレームは、無線で情報を送受信出来る構成としてもよい。無線により、所望の画像データを取り込み、表示させる構成とすることもできる。 In addition, the digital photo frame illustrated in FIG. 29B may have a structure in which information can be transmitted and received wirelessly. A configuration may be employed in which desired image data is captured and displayed wirelessly.
図29(C)は、テレビジョン装置の一例を示している。図29(C)に示すテレビジョン装置は、筐体721に表示部722が組み込まれている。表示部722により、映像を表示することが可能である。また、ここでは、スタンド723により筐体721を支持した構成を示している。表示部722は、実施の形態7に示した表示装置を適用することができる。
FIG. 29C illustrates an example of a television device. In the television device illustrated in FIG. 29C, a
図29(C)に示すテレビジョン装置の操作は、筐体721が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機により行うことができる。リモコン操作機が備える操作キーにより、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部722に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部を設ける構成としてもよい。
The television device illustrated in FIG. 29C can be operated with an operation switch included in the
なお、図29(C)に示すテレビジョン装置は、受信機やモデム等を備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、片方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士等)の情報通信を行うことも可能である。 Note that the television set illustrated in FIG. 29C is provided with a receiver, a modem, and the like. General TV broadcasts can be received by the receiver, and connected to a wired or wireless communication network via a modem, so that one-way (sender to receiver) or two-way (sender and receiver) It is also possible to perform information communication between each other or between recipients.
図29(D)は、携帯電話機の一例を示している。図29(D)に示す携帯電話機は、筐体731に組み込まれた表示部732の他、操作ボタン733、操作ボタン737、外部接続ポート734、スピーカ735、及びマイク736等を備えている。
FIG. 29D illustrates an example of a mobile phone. A cellular phone illustrated in FIG. 29D includes an
図29(D)に示す携帯電話機は、表示部732がタッチパネルになっており、指等の接触により、表示部732の表示内容を操作することができる。また、電話の発信、或いはメールの作成等は、表示部732を指等で接触することにより行うことができる。
In the mobile phone illustrated in FIG. 29D, the
表示部732の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
There are mainly three screen modes of the
例えば、電話の発信、或いはメールを作成する場合には、表示部732を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合には、表示部732の画面の大部分を使用してキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
For example, when making a call or creating a mail, the
また、図29(D)に示す携帯電話機の内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを備えた検出装置を設けることで、携帯電話機の向き(縦または横)を判別して、表示部732の表示情報を自動的に切り替える構成とすることもできる。
In addition, by providing a detection device provided with a sensor for detecting the inclination of a gyroscope, an acceleration sensor, or the like inside the mobile phone shown in FIG. 29D, the orientation (vertical or horizontal) of the mobile phone is determined, The display information on the
また、画面モードの切り替えは、表示部732への接触、又は筐体731の操作ボタン737の操作により行われる。また、表示部732に表示される画像の種類によって切り替える構成とすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替えることができる。
The screen mode is switched by touching the
また、入力モードにおいて、表示部732の光センサで検出される信号を検知し、表示部732のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
In addition, in the input mode, when a signal detected by the optical sensor of the
表示部732は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部732を掌や指で触れ、掌紋及び指紋等をイメージセンサで撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈等を撮像することもできる。
The
本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。 This embodiment can be implemented in appropriate combination with the structures described in the other embodiments.
Claims (5)
前記画素部は、第1の逆スタガ型薄膜トランジスタと、前記第1の逆スタガ型薄膜トランジスタの配線に接続する画素電極と、を有し、
前記スイッチ部またはバッファ部は、第2の逆スタガ型薄膜トランジスタを有し、
前記論理回路部は、第3の逆スタガ型薄膜トランジスタ及び第4の逆スタガ型薄膜トランジスタにより構成されるインバータ回路を有し、
前記第1の逆スタガ型薄膜トランジスタ乃至第4の逆スタガ型薄膜トランジスタは、同じ極性であり、
前記第1の逆スタガ型薄膜トランジスタ乃至第4の逆スタガ型薄膜トランジスタは、
ゲート電極と、
前記ゲート電極上の第1のゲート絶縁層と、
前記第1のゲート絶縁層上の第1の微結晶半導体層と、
前記第1の微結晶半導体層上の錐形状の突起を複数有する第2の微結晶半導体層と、
前記第2の微結晶半導体層上の一対の非晶質半導体層と、
前記一対の非晶質半導体層上の一対の不純物半導体層とを有し、
前記第2の逆スタガ型薄膜トランジスタは、
前記第2の微結晶半導体層及び前記一対の非晶質半導体層上の第2のゲート絶縁層と、
前記ゲート電極に重畳し、且つ前記第2のゲート絶縁層に接するバックゲート電極と、
を有することを特徴とする表示装置。 A switch unit or a buffer unit, a logic circuit unit, and a pixel unit,
The pixel portion includes a first inverted staggered thin film transistor and a pixel electrode connected to a wiring of the first inverted staggered thin film transistor,
The switch unit or buffer unit includes a second inverted staggered thin film transistor,
The logic circuit unit includes an inverter circuit including a third inverted staggered thin film transistor and a fourth inverted staggered thin film transistor,
The first reverse staggered thin film transistor to the fourth reverse staggered thin film transistor have the same polarity,
The first reverse staggered thin film transistor to the fourth reverse staggered thin film transistor are:
A gate electrode;
A first gate insulating layer on the gate electrode;
A first microcrystalline semiconductor layer over the first gate insulating layer;
A second microcrystalline semiconductor layer having a plurality of cone-shaped protrusions on the first microcrystalline semiconductor layer;
A pair of amorphous semiconductor layers on the second microcrystalline semiconductor layer;
A pair of impurity semiconductor layers on the pair of amorphous semiconductor layers;
The second inverted staggered thin film transistor is:
A second gate insulating layer over the second microcrystalline semiconductor layer and the pair of amorphous semiconductor layers;
A back gate electrode overlapping with the gate electrode and in contact with the second gate insulating layer;
A display device comprising:
前記第3の逆スタガ型薄膜トランジスタは、
前記第2の微結晶半導体層及び前記一対の非晶質半導体層上の第2のゲート絶縁層と、
前記ゲート電極に重畳し、且つ前記第2のゲート絶縁層に接するバックゲート電極と、を有することを特徴とする表示装置。 Oite to claim 1,
The third inverted staggered thin film transistor is:
A second gate insulating layer over the second microcrystalline semiconductor layer and the pair of amorphous semiconductor layers;
And a back gate electrode overlapping with the gate electrode and in contact with the second gate insulating layer.
前記第3の逆スタガ型薄膜トランジスタは、デプレッション型の薄膜トランジスタであることを特徴とする表示装置。 In claim 1 or claim 2,
The display device, wherein the third inverted staggered thin film transistor is a depletion type thin film transistor.
前記第3の逆スタガ型薄膜トランジスタは、エンハンスメント型の薄膜トランジスタであることを特徴とする表示装置。 In claim 1 or claim 2,
The display device, wherein the third inverted staggered thin film transistor is an enhancement type thin film transistor.
前記第1の逆スタガ型薄膜トランジスタ乃至第4の逆スタガ型薄膜トランジスタが有する錐形状の突起を複数有する第2の微結晶半導体層は、一方の面が前記第1の微結晶半導体層に接し、他方の面が絶縁層に接することを特徴とする表示装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The second microcrystalline semiconductor layer having a plurality of conical protrusions included in the first inverted staggered thin film transistor to the fourth inverted staggered thin film transistor has one surface in contact with the first microcrystalline semiconductor layer and the other The display device is characterized in that the surface thereof is in contact with the insulating layer.
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