JP5571887B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
さらに、ソース電極およびドレイン電極と半導体層との電気的に安定な接合については解明さてれおらず、その示唆すらない。
(1)液晶表示装置を構成するTFTにおいて、ソース電極およびドレイン電極が、銅を主体とした層と、銅を主体とした層を被覆する酸化物からなり、半導体層とソース電極或いはドレイン電極とが、電極的にオーミック接合性を有していることを特徴とする液晶表示装置。
(2)TFTにおいて、半導体層がn+a−Siである(1)に記載の液晶表示装置。
(3)TFTにおいて、半導体層がa−Siである(1)に記載の液晶表示装置。
(4)TFTにおいて、半導体層がマイクロクリスタルSiである(1)に記載の液晶表示装置。
(5)液晶表示装置を構成するTFTにおいて、ソース電極あるいはドレイン電極が、銅を主体とした層と銅を主体とした層を被覆する酸化物層からなり、半導体層とソース電極あるいはドレイン電極との間に電圧が印加され、電圧と電流との関係がほぼ直接的になる電気的特性を有することを特徴とする液晶表示装置。
(6)TFTにおいて、半導体層がn+a−Siである(5)の液晶表示装置。
(7)TFTにおいて、半導体層がa−Siである(5)の液晶表示装置。
(8)TFTにおいて、半導体層がマイクロクリスタルSiである(5)に記載の液晶表示装置。
(9)液晶表示装置を構成するTFTにおいて、ソース電極あるいはドレイン電極が、銅を主体とした層と銅を主体とした層を挟持する酸化物層からなり、半導体層とソース電極あるいはドレイン電極とが、電気的にオーミック接合性を有していることを特徴とする液晶表示装置。
(10)TFTにおいて、半導体層がn+a−Siである(9)に記載の液晶表示装置。
(11)TFTにおいて、半導体層がa−Siである(9)に記載の液晶表示装置。
(12)TFTにおいて、半導体層がマイクロクリスタルSiである(9)に記載の液晶表示装置。
(13)液晶表示装置を構成するTFT極において、ソース電極あるいはドレイン電極が銅を主体とした層を挟持する酸化物層からなり、半導体層とソース電極あるいはドレイン電極との間に電圧が印加され、電圧と電流との関係がほぼ直接的になる電気的特性を有することを特徴とする液晶表示装置。
(14)TFTにおいて、半導体層がn+a−Siである(13)に記載の液晶表示装置。
(15)TFTにおいて、半導体層がa−Siである(13)の液晶表示装置。
(16)TFTにおいて、半導体層がマイクロクリスタルSiである(13)に記載の液晶表示装置。
(17)液晶表示装置を構成するTFTにおて、ソース電極あるいはドレイン電極が、マンガンを含む銅を主体とした層とマンガンを含む銅を主体とした層を被覆する酸化マンガンを含む酸化物層からなり、半導体層とソース電極あるいはドレイン電極とが、電気的にオーミック接合性を有していることを特徴とするの液晶表示装置。
(18)TFTにおいて、半導体層がn+a−Siである(13)の液晶表示装置。
(19)TFTにおいて、半導体層がa−Siである(13)の液晶表示装置。
(20)TFTにおいて、半導体層がマイクロクリスタルSiである(13)の液晶表示装置。
(21)液晶表示装置を構成するTFTにおいて、ソース電極あるいはドレイン電極が、マンガンを含む銅を主体とした層とマンガンを含む銅を主体とした層を挟持する酸化マンガンを含む酸化物層からなり、半導体層とソース電極あるいはドレイン電極との間に電圧が印加され、電圧と電流との関係がほぼ直線的になる電気的特性を有することを特徴とする液晶表示装置。
(22)TFTにおいて、半導体層がn+a−Siである(13)に記載の液晶表示装置。
(23)TFTにおいて、半導体層がa−Siである(13)に記載の液晶表示装置。
(24)TFTにおいて、半導体層がマイクロクリスタルSiである(13)の液晶表示装置。
(25)酸化物の主成分がMnである、かつ酸化物の副成分がCuであることを特徴とする(1)〜(24)に記載の液晶表示装置。
(26)酸化物は、組成式がCuXMnYSiZO(0<X<Y,0<Z<Y)であることを特徴とする(1)〜(24)に記載の液晶表示装置。
(27)銅を主体とした層は、銅合金から形成され、銅合金の添加元素は、Mnであることを特徴とする(1)〜(13)に記載の液晶表示装置。
(28)Mnの添加量が、0.5−25 at %であることを特徴とする(27)に記載の液晶表示装置。
(29)酸化物が、CuおよびSiを含むことを特徴とする(1)〜(24)に記載の液晶表示装置。
[ゲート電極]
成分 含有率(%)
SiO2 49.0
Al2O3 11.0
B2O3 15.0
金属(Feなど) 25.0
アルカリ −
次に、本発明に係わる液晶表示装置を構成するTFT基板上のTFT電極において、銅合金(特にCuMn)をTFTのソース電極あるいはドレイン電極に適用した本発明について説明する(図10、図11、図12、図13)。
また、図10,11,12,13の半導体層が微結晶(マイクロクリスタル)シリコンであっても、同様の効果が得られる。
(オーミック接合)
図14では、アモルファス半導体層(a−Si層)にn+ a−Si層を形成し、該n+ a−Si層をプラズマ酸化し、1.5nmのSiO2を形成し、その上にCuMn層を形成してパターニングし、二つのCuMn電極を構成する。さらに、微量酸素雰囲気で250℃、30分の熱処理を行う。この熱処理によって、CuMn電極の周囲には微量のCu及びSiを含む1〜2nm厚みのMnOx層で被覆される。これが実験サンプルになる。
該実験サンプルの二つのCuMn電極の間に電圧を印加し、その電極間に流れる電流を測定する。その結果を図15に示す。その結果、CuMn電極間の電圧―電流特性はほぼ直線的になる。この結果から、CuMnと半導体層であるn+ a−Si層との接合が電気的にオーミック性を有することがわかる。すなわち、ソース電極あるいはドレイン電極を形成するCuMn電極とTFTの半導体層との接合は電気的にオーミック性であることを実証している。
図19には、MnOx層4がn+ a−Si層3に食い込むように形成されたモデルを示す。
MnOx層4にはCuおよびSiが拡散され、CuおよびSiを含む酸化マンガン層になる。
[Cu合金]
[シェーディング]
−−−−−−−−−− (1)
ところで、a−Si TFTのスイッチング時間は容量負荷を駆動することとa−Siの移動度が低く0.3−1.0cm2/V secであることからμs オーダーである。従って、ゲート電圧 パルス幅16.7μsの間にTFTのスイッチ・オンに数μsを要する。
その伝播速度は、ゲート配線の抵抗値とゲート配線に寄生する電気容量が増大すると遅くなる。これをゲート電圧パルスの伝播遅延という。この伝播遅延が大きくなると、液晶層駆動電圧の書き込み時に書き込みに十分な時間を得られなくなり、各画素の液晶駆動電圧が所定の値に達することが出来なくなる。このため、液晶層の透過率にムラが生じ、すなわち、画面の明るさにムラが生ずる、シェーディングの原因になる。もちろん、上述したIPS液晶およびVA液晶でも、同様にシェーディングの原因になり得る。
[ガラスとの密着性]
[製造プロセス]
[有機EL]
2 駆動回路
3 バックライト
4 シャーシ
5 a−Si層
6 n+a−Si層
7 SiOx層
8 酸化物層:Cu、Siを含むMnOx
9 Cuを主体とする層
10 酸化物層MnOx
11 TFT基板
12 カラーフィルタ基板
13 液晶層(LC層)
14 スペーサ
15 シール
17 配向膜
18 偏光フィルム
19 偏光フィルム
21 LCDドライバLSI・チップ
22 多層プリント板(PCB)
23 コントロール回路
31 画素部
32 TFT部
33 ゲート配線
34 信号配線
36 アモルファス・シリコン(a−Si)
37 ゲート絶縁膜
38 ランプ
39 導光板
44 パッシベーション層(保護膜)
45 不純物を含むアモルファス・シリコン(n+a−Si)
46 ソース及びドレイン電極の酸化物層
47 ゲート電極の酸化物層
51 薄膜
52 マスク
53 レジスト
71 ITO膜
111 TFT
112 保持容量(CS)
113 画素電極
121 ブラックマトリックス(BM)
122 カラーフィルタ(CF)
123 共通電極
161 ショート部分
162 接続パッド
171 配線本体
172 酸化膜被覆層
181 基板
182 駆動TFT部
183 TFTの電極
184 有機EL素子
185 陰極
186 陽極(透明電極)
187 発光
191 有機El素子
192 駆動TFT
193 スイッチTFT
194 走査線
195 信号線
196 電源線
198 画素領域
201 ガラス基板
202 陽極(ITO)
203 ホール輸送層(HTL)
204 発光層(EML)
205 電子輸送層(ETL)
206 陰極
311 バックライトユニット
351 ゲート電極
352 ソース電極
353 ドレイン電極
Claims (23)
- 薄膜トランジスタ(TFT)を有する液晶表示装置であって、該TFTは、
ソース電極及びドレイン電極であって、該ソース電極及び該ドレイン電極の少なくとも1つが、銅を主体として含む第1の層と、酸化物層を形成し前記第1の層を被覆する第2の層と、を有する、ソース電極及びドレイン電極と、
半導体層であって、該半導体層と前記ソース電極又は前記ドレイン電極とが電気的にオーミック接合性を有している、半導体層と、を備え、
前記酸化物層は、前記第1の層と前記半導体層との間に介在していることを特徴とする液晶表示装置。 - 薄膜トランジスタ(TFT)を有する液晶表示装置であって、該TFTは、
ソース電極及びドレイン電極であって、該ソース電極及び該ドレイン電極の少なくとも1つが、銅を主体として含む第1の層と、酸化物層を形成し前記第1の層を挟持する第2の層と、を有する、ソース電極及びドレイン電極と、
半導体層であって、該半導体層と前記ソース電極又は前記ドレイン電極とが電気的にオーミック接合性を有している、半導体層と、を備え、
前記酸化物層は、前記第1の層と前記半導体層との間に介在していることを特徴とする液晶表示装置。 - 薄膜トランジスタ(TFT)を有する液晶表示装置であって、該TFTは、
ソース電極及びドレイン電極であって、該ソース電極及び該ドレイン電極の少なくとも1つが、主体としての銅、及び、マンガンを含む第1の層と、酸化マンガンを含む酸化物層を形成し前記第1の層を被覆する第2の層と、を有する、ソース電極及びドレイン電極と、
半導体層であって、該半導体層と前記ソース電極又は前記ドレイン電極とが電気的にオーミック接合性を有している、半導体層と、を備え、
前記酸化物層は、前記第1の層と前記半導体層との間に介在していることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記半導体層は、n+ a−Si、a−Si、又はマイクロクリスタルSiからなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記ほぼ直線的な電流―電圧の関係は、±10ボルトの範囲内の前記電圧が印加された際に、オーミック接合性を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記ほぼ直線的な電流―電圧の関係は、±5ボルトの範囲内の前記電圧が印加された際に、オーミック接合性を有する、請求項5に記載の液晶表示装置。
- 前記酸化物層の主成分は、マンガン(Mn)であり、且つ、前記酸化物層の副成分は、銅(Cu)である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記酸化物は、組成式がCuXMnYSiZO(0<X<Y,0<Z<Y)である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の層は、銅合金から形成され、該銅合金の添加元素は、マンガン(Mn)である、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記マンガンの添加量は、0.5−25at%である、請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記酸化物層は、銅(Cu)及びシリコン(Si)を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記第2の層は、前記第1の層を被覆して、その間に前記第1の層を挟持する、請求項1又は3に記載の液晶表示装置。
- 前記第2の層は、前記半導体層と前記第1の層との間に形成される、請求項1又は3に記載の液晶表示装置。
- 半導体層と、
銅を主体として含む層、及び前記半導体層と接触する酸化物層を含む第1の電極と、
前記半導体層と接触する第2の電極と、を備え、
前記半導体層と前記第1の電極とが電気的にオーミック接合性を有し、
前記酸化物層は、前記銅を主体として含む層と前記半導体層との間に介在していることを特徴とする、薄膜トランジスタ。 - 前記第1の電極は、ソース電極であり、且つ、前記第2の電極は、ドレイン電極である、請求項14に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1の電極は、ドレイン電極であり、且つ、前記第2の電極は、ソース電極である、請求項14に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第2の電極は、銅を主体として含む層と、前記半導体層に接触する酸化物層とを有する、請求項14に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記半導体層の各々が、少なくとも部分的に配置される基板をさらに備えた、請求項14に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記基板、前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記半導体層の各々に接触する絶縁層と、
前記絶縁層により、前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記半導体層に接触し、且つ、前記第1の電極、前記第2の電極、及び前記半導体層から分離されている、ゲート電極をさらに備える、請求項18に記載の薄膜トランジスタ。 - 基板と、
前記基板上に配置されたゲート電極と、
絶縁層と、をさらに備え、
前記絶縁層により、前記半導体層は、前記ゲート電極上に配置され、且つ、前記ゲート電極から分離されている、請求項14に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記絶縁層、前記第1の層、前記第2の層、及び前記半導体層の各々の上に配置される、パッシベーション層をさらに備える、請求項20に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記パッシベーション層は、スルーホールを有し、
前記パッシベーション層上に配置され、前記スルーホールを介して前記第1の電極に接触する、画素電極をさらに備える、請求項21に記載の薄膜トランジスタ。 - 液晶ディスプレイの一部である、請求項14に記載の薄膜トランジスタ。
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