JP5613810B2 - Display device - Google Patents
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Description
本発明は、同一の絶縁体上に画素部および画素部に信号を伝送するための駆動回路を有
する表示装置に関する。特に、電極間に液晶材料を挟んだ液晶表示装置、または電極間に
発光性材料を挟んだ自発光表示装置に関する。電極間に発光性材料を挟んだ素子(以下、
発光素子という)を有する装置(以下、発光装置という)に関する。また、本発明は電極
間に液晶材料を挟んだ素子(以下、液晶素子という)を有する装置(以下、液晶表示装置
という)に用いることも可能である。なお、本明細書では液晶表示装置及び自発光表示装
置をまとめて表示装置と呼ぶ。
The present invention relates to a display device having a pixel portion and a drive circuit for transmitting a signal to the pixel portion on the same insulator. In particular, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a liquid crystal material is sandwiched between electrodes, or a self-luminous display device in which a luminescent material is sandwiched between electrodes. An element in which a luminescent material is sandwiched between electrodes (hereinafter,
The present invention relates to a device having a light-emitting element (hereinafter referred to as a light-emitting device). The present invention can also be used for an apparatus (hereinafter referred to as a liquid crystal display device) having an element (hereinafter referred to as a liquid crystal element) in which a liquid crystal material is sandwiched between electrodes. Note that in this specification, a liquid crystal display device and a self-luminous display device are collectively referred to as a display device.
近年、薄膜トランジスタ(以下、TFTと記す)で画素部を形成したアクティブマトリ
クス型表示装置の開発が進んでいる。アクティブマトリクス型表示装置の代表例は液晶表
示装置であり、各画素に液晶層に印加する電圧を制御するためにスイッチング素子として
TFTが設けられている。また、EL(Electro Luminescence)材料を用いた自発光表示装
置は、画素部に設けられた各画素の各々にTFTを設け、TFTによりEL素子に流れる
電流量を制御して各画素の発光輝度を制御する。このようなアクティブマトリクス型表示
装置の特徴は、画素数が増えても各画素に均一に電圧を供給できるので高精細な画像を得
る場合に適している。
In recent years, an active matrix display device in which a pixel portion is formed using a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) has been developed. A typical example of the active matrix display device is a liquid crystal display device, and each pixel is provided with a TFT as a switching element in order to control a voltage applied to the liquid crystal layer. In addition, in a self-luminous display device using an EL (Electro Luminescence) material, a TFT is provided in each pixel provided in the pixel portion, and the amount of light emitted from each pixel is controlled by controlling the amount of current flowing through the EL element by the TFT. Control. Such a feature of the active matrix display device is suitable for obtaining a high-definition image because a voltage can be uniformly supplied to each pixel even when the number of pixels increases.
また、アクティブマトリクス型表示装置の利点は、画素部に信号を伝送する駆動回路と
して、シフトレジスタ、ラッチもしくはバッファといった回路を同一の絶縁体上にTFT
で形成することが可能な点である。これにより外部回路との接点数が非常に少なく、かつ
、高精細な画像表示が可能な表示装置を実現することが可能となっている。
In addition, an advantage of the active matrix display device is that a circuit such as a shift register, a latch, or a buffer is formed on the same insulator as a driver circuit for transmitting a signal to the pixel portion.
This is a point that can be formed. As a result, it is possible to realize a display device that has a very small number of contacts with an external circuit and is capable of high-definition image display.
ここでアクティブマトリクス型自発光表示装置の画素の等価回路図を図10(A)に示
す。図10(A)において、1001はソース配線、1002はゲート配線、1003は
スイッチング素子として機能するTFT(以下、スイッチングTFTという)、1004
はスイッチングTFT1003のドレインに電気的に接続されたコンデンサである。
Here, an equivalent circuit diagram of a pixel of the active matrix self-luminous display device is shown in FIG. 10A,
Is a capacitor electrically connected to the drain of the switching
また、スイッチングTFT1003のドレインには電流制御TFT1005のゲート電
極が電気的に接続されている。電流制御TFT1005のソースは電流供給線1006に
電気的に接続され、ドレインはEL素子1007に電気的に接続される。即ち、電流制御
TFT1005はEL素子1007に流れる電流を制御する素子として機能することにな
る。
Further, the gate electrode of the
このように画素内に二つのTFTを有し、それぞれ異なる役割を持ってEL素子の発光
輝度を制御することができる。その結果、発光期間がほぼ1フレーム期間行われ、高精細
な画素部となっても発光輝度を抑えたまま画像を表示することが可能となる。さらに、ア
クティブマトリクス型の利点は、画素部に信号を伝送する駆動回路として、シフトレジス
タやサンプリング回路を同一の基板上にTFTで形成することが可能な点である。これに
より非常にコンパクトな自発光表示装置を作製することが可能となっている。
In this way, the pixel has two TFTs, and the light emission luminance of the EL element can be controlled with different roles. As a result, the light emission period is approximately one frame period, and an image can be displayed while suppressing the light emission luminance even in a high-definition pixel portion. Further, an advantage of the active matrix type is that a shift register and a sampling circuit can be formed using TFTs over the same substrate as a driver circuit that transmits a signal to the pixel portion. This makes it possible to manufacture a very compact self-luminous display device.
また、図10(B)は液晶表示装置の画素の等価回路図であり、ソース配線1011、
ゲート配線1012、スイッチングTFT1013、保持容量1015、容量線1014
、液晶層1016である。
FIG. 10B is an equivalent circuit diagram of a pixel of the liquid crystal display device.
, A
代用的な液晶表示装置は画素内に一つのTFT、またはマルチゲート構造のTFTが設
けられている。液晶は交流で駆動させるので、フレーム反転駆動と呼ばれる方式が多く採
用されている。TFTはスイッチング素子としての機能を果たし、液晶層に印加する電圧
を保持するために、リーク電流が小さいことが要求されている。TFTがオン状態のとき
にソース配線から画素に転送される電荷は、フィールド期間の間保持される。液晶の抵抗
は高くなくてはならない。TFTに要求される特性は、走査期間中に画素容量(液晶その
もの)を充電し得る十分大きなオン電流、フィールド期間中にわたって電荷を保持し得る
十分小さなオフ電流、十分小さなゲート・ドレイン間寄生容量などである。保持容量は、
画素容量が小さいため、保持の動作が不十分であるためこれを補い、寄生容量の影響を防
ぐために設ける。
An alternative liquid crystal display device is provided with one TFT or a multi-gate TFT in a pixel. Since the liquid crystal is driven by alternating current, a method called frame inversion driving is often employed. The TFT functions as a switching element, and is required to have a small leakage current in order to maintain a voltage applied to the liquid crystal layer. The charge transferred from the source wiring to the pixel when the TFT is on is held for the field period. The resistance of the liquid crystal must be high. The characteristics required for TFT include a sufficiently large on-current that can charge a pixel capacitor (liquid crystal itself) during a scanning period, a sufficiently small off-current that can hold a charge during a field period, and a sufficiently small gate-drain parasitic capacitance. It is. Retention capacity is
Since the pixel capacitance is small, the holding operation is insufficient, so that this is compensated for and the effect of parasitic capacitance is provided.
一方、駆動回路のバッファ回路は高い駆動電圧が印加されるため、高電圧が印加されて
も壊れないように耐圧を高めておく必要があった。また電流駆動能力を高めるために、オ
ン電流値(TFTがオン動作時に流れるドレイン電流)を十分確保する必要がある。
On the other hand, since a high drive voltage is applied to the buffer circuit of the drive circuit, it is necessary to increase the withstand voltage so that it does not break even when a high voltage is applied. In order to increase the current driving capability, it is necessary to secure a sufficient on-current value (drain current that flows when the TFT is on).
しかしながら、アクティブマトリクス型表示装置はTFTの製造工程が複雑であると、
製造コストが高くなるという問題を抱えていた。また、複数のTFTを同時に形成するた
め、製造工程が複雑になると歩留まりを確保することが難しい。特に駆動回路に動作不良
があると画素一列が動作しないといった線状欠陥を引き起こすこともある。
However, in the active matrix display device, if the TFT manufacturing process is complicated,
There was a problem of high manufacturing costs. In addition, since a plurality of TFTs are formed at the same time, it is difficult to secure a yield if the manufacturing process becomes complicated. In particular, when there is a malfunction in the drive circuit, there may be a linear defect in which one column of pixels does not operate.
本発明は、アクティブマトリクス型表示装置の製造コストを低減することを課題とし、
安価な表示装置を提供することを課題とする。また、本発明の表示装置を表示部に用いた
安価な電子装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of an active matrix display device,
It is an object to provide an inexpensive display device. It is another object of the present invention to provide an inexpensive electronic device using the display device of the present invention for a display portion.
本発明は、アクティブマトリクス型表示装置の製造コストを低減するために画素部に用
いるTFTを全て一導電型TFT(ここではpチャネル型TFTもしくはnチャネル型T
FTのいずれか一方を指す)とし、さらに駆動回路もすべて画素部と同じ導電型のTFT
で形成することを特徴とする。これにより製造工程を大幅に削減し製造コストを低減する
ことが可能となる。
In the present invention, in order to reduce the manufacturing cost of an active matrix display device, all TFTs used in a pixel portion are one conductivity type TFTs (here, p-channel type TFTs or n-channel type TFTs).
FT indicates any one of FT), and the drive circuit is all the same conductivity type TFT as the pixel portion
It is characterized by forming in. As a result, the manufacturing process can be greatly reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
特に重要な点は、一導電型のTFTだけで駆動回路を形成する点にある。即ち、一般的
な駆動回路はnチャネル型TFTとpチャネル型TFTとを相補的に組み合わせたCMO
S回路を基本に設計されるが、本発明ではpチャネル型TFTもしくはnチャネル型TF
Tのみを組み合わせて駆動回路を形成する。
A particularly important point is that a drive circuit is formed with only one conductivity type TFT. In other words, a general driving circuit is a CMO that complementarily combines an n-channel TFT and a p-channel TFT.
Although designed based on S circuit, in the present invention, p-channel TFT or n-channel TF is used.
A drive circuit is formed by combining only T.
このような構成とすることで、TFTの製造工程において、導電型を制御する不純物を
ドーピングするときに用いるマスク数を1枚減らすことができる。その結果、製造工程の
短縮と、製造コストの削減が可能となる。
With this configuration, the number of masks used when doping impurities for controlling the conductivity type in the TFT manufacturing process can be reduced by one. As a result, the manufacturing process can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
以上のように、本発明の構成は、画素部及び駆動回路が同一の絶縁体上に形成された表
示装置において、前記画素部及び前記駆動回路の全てのTFTはpチャネル型で形成され
、前記画素部のpチャネル型TFTはオフセットゲート構造を有していることを特徴とし
ている。
As described above, in the display device in which the pixel portion and the driver circuit are formed over the same insulator, all the TFTs of the pixel portion and the driver circuit are formed in a p-channel type. The p-channel TFT in the pixel portion has an offset gate structure.
また、他の発明は、画素部及び駆動回路が同一の絶縁体上に形成された表示装置におい
て、前記画素部及び前記駆動回路の全てのTFTはpチャネル型で形成され、前記画素部
のpチャネル型TFTは、ゲート電極の外側にLDD領域を有し、前記駆動回路のpチャ
ネル型TFTは、ゲート電極と重なるLDD領域を有していることを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, in the display device in which the pixel portion and the driving circuit are formed over the same insulator, all TFTs of the pixel portion and the driving circuit are formed in a p-channel type, and the p of the pixel portion is formed. The channel type TFT has an LDD region outside the gate electrode, and the p-channel type TFT of the driving circuit has an LDD region overlapping with the gate electrode.
また、他の発明は、画素部及び駆動回路が同一の絶縁体上に形成された表示装置におい
て、前記画素部及び前記駆動回路の全てのTFTはpチャネル型で形成され、前記画素部
のソース配線とゲート電極は第1の絶縁膜上に形成され、かつ、該ゲート電極と接続する
ゲート配線は、第2の絶膜を介して前記ソース配線と交差していることを特徴としている
。
According to another aspect of the present invention, in the display device in which the pixel portion and the driver circuit are formed over the same insulator, all TFTs of the pixel portion and the driver circuit are formed of a p-channel type, and the source of the pixel portion The wiring and the gate electrode are formed on the first insulating film, and the gate wiring connected to the gate electrode intersects with the source wiring through the second insulating film.
前記駆動回路は、EEMOS回路もしくはEDMOS回路を含み、或いは、前記駆動回
路は複数のNAND回路からなるデコーダを含むことを特徴としている。
The drive circuit includes an EEMOS circuit or an EDMOS circuit, or the drive circuit includes a decoder including a plurality of NAND circuits.
また、本発明の表示装置の作製方法は、絶縁体上に駆動回路のTFTを形成するための
第1の半導体膜と、画素部のTFTを形成するための第2の半導体膜を形成する第1の工
程と、前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜のそれぞれの上層に、第1の導電膜と該
第1の導電膜の内側の第2の導電膜とから成るゲート電極を形成する第2の工程と、前記
第1の半導体膜と前記第2の半導体膜のそれぞれに、前記第1の導電膜と重なる第1のp
型半導体領域を形成する第3の工程と、前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜のそれ
ぞれに、前記第1の導電膜と重ならない第2のp型半導体領域を形成する第4の工程と、
前記第1の導電膜が前記第1のp型半導体領域と重なる部分をエッチングにより除去する
第5の工程とを有することを特徴としている。
In the method for manufacturing a display device of the present invention, a first semiconductor film for forming a TFT of a driver circuit and a second semiconductor film for forming a TFT of a pixel portion are formed over an insulator. 1 and a gate electrode formed of a first conductive film and a second conductive film inside the first conductive film on each of the first semiconductor film and the second semiconductor film. A second step of forming, and a first p overlapping the first conductive film on each of the first semiconductor film and the second semiconductor film.
A third step of forming a p-type semiconductor region, and a fourth step of forming a second p-type semiconductor region that does not overlap the first conductive film in each of the first semiconductor film and the second semiconductor film And the process of
And a fifth step of removing, by etching, a portion where the first conductive film overlaps the first p-type semiconductor region.
また、本発明の表示装置の作製方法の他の一例は、絶縁体上に駆動回路のTFTを形成
するための第1の半導体膜と、画素部のTFTを形成するための第2の半導体膜を形成す
る第1の工程と、前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜のそれぞれの上層に、第1の
導電膜と該第1の導電膜の内側の第2の導電膜とから成るゲート電極を形成する第2の工
程と、前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜のそれぞれに、前記第1の導電膜と重な
る第1のp型半導体領域を形成する第3の工程と、前記第1の半導体膜と前記第2の半導
体膜のそれぞれに、前記第1の導電膜と重ならない第2のp型半導体領域を形成する第4
の工程と、前記第2の半導体膜上の前記第1の導電膜が前記第1のp型半導体領域と重な
る部分をエッチングにより除去してオフセット領域を形成する第5の工程とを有すること
を特徴としている。
Another example of the method for manufacturing a display device of the present invention is a first semiconductor film for forming a TFT of a driver circuit over an insulator and a second semiconductor film for forming a TFT of a pixel portion. And a first conductive film and a second conductive film inside the first conductive film on each of the first semiconductor film and the second semiconductor film. A second step of forming a gate electrode, and a third p-type semiconductor region that overlaps the first conductive film in each of the first semiconductor film and the second semiconductor film. Forming a second p-type semiconductor region that does not overlap the first conductive film in each of the first semiconductor film and the second semiconductor film;
And a fifth step of forming an offset region by removing a portion where the first conductive film on the second semiconductor film overlaps with the first p-type semiconductor region by etching. It is a feature.
また、本発明の表示装置の作製方法の他の一例は、絶縁体上に駆動回路のTFTを形成
するための第1の半導体膜と、画素部のTFTを形成するための第2の半導体膜を形成す
る第1の工程と、前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜の上に第1の絶縁膜を形成す
る第2の工程と、前記第1の絶縁膜の上に、前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜に
対応して、第1の導電膜と該第1の導電膜の内側の第2の導電膜とから成るゲート電極と
、ソース配線を形成する第3の工程と、前記第1の半導体膜と前記第2の半導体膜のそれ
ぞれに、前記第1の導電膜と重なる第1のp型半導体領域を形成する第4の工程と、前記
第1の半導体膜と前記第2の半導体膜のそれぞれに、前記第1の導電膜と重ならない第2
のp型半導体領域を形成する第5の工程と、前記第1の導電膜が前記第1のp型半導体領
域と重なる部分をエッチングにより除去する第6の工程と、前記ゲート電極及び前記ソー
ス配線の上に、第2の絶縁膜を形成する第7の工程と、前記第2の絶縁膜上にゲート配線
を形成する第8の工程とを有することを特徴としている。
Another example of the method for manufacturing a display device of the present invention is a first semiconductor film for forming a TFT of a driver circuit over an insulator and a second semiconductor film for forming a TFT of a pixel portion. A first step of forming a first insulating film, a second step of forming a first insulating film on the first semiconductor film and the second semiconductor film, and a step of forming the first insulating film on the first insulating film. Corresponding to the first semiconductor film and the second semiconductor film, a gate electrode made up of a first conductive film and a second conductive film inside the first conductive film, and a source wiring are formed. 3, a fourth step of forming a first p-type semiconductor region overlapping with the first conductive film in each of the first semiconductor film and the second semiconductor film, and the first A second layer that does not overlap the first conductive film on each of the semiconductor film and the second semiconductor film
A fifth step of forming the p-type semiconductor region, a sixth step of removing the portion where the first conductive film overlaps the first p-type semiconductor region by etching, the gate electrode and the source wiring And a seventh step of forming a second insulating film, and an eighth step of forming a gate wiring on the second insulating film.
以上のように、本発明によれば、反射型の表示装置を4枚のフォトマスクで実現するこ
とが可能となり、アクティブマトリクス型表示装置の製造コストを低減することを可能と
する。
As described above, according to the present invention, a reflective display device can be realized with four photomasks, and the manufacturing cost of an active matrix display device can be reduced.
ここで本発明で用いる駆動回路について図1、図2を用いて説明する。図1はゲート側
駆動回路の例であるが、本発明では一般的なシフトレジスタの代わりに図1に示すような
pチャネル型TFTを用いたデコーダを用いる。
Here, a driving circuit used in the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of a gate side driving circuit. In the present invention, a decoder using a p-channel TFT as shown in FIG. 1 is used instead of a general shift register.
図1において、100がゲート側駆動回路のデコーダ、101がゲート側駆動回路のバ
ッファ部である。なお、バッファ部とは複数のバッファ(緩衝増幅器)が集積化された部
分を指す。また、バッファとは後段の影響を前段に与えずに駆動を行う回路を指す。
In FIG. 1, 100 is a decoder of the gate side driving circuit, and 101 is a buffer section of the gate side driving circuit. The buffer unit refers to a part where a plurality of buffers (buffer amplifiers) are integrated. In addition, the buffer refers to a circuit that performs driving without affecting the preceding stage.
ゲート側のデコーダ100において、102はデコーダ100の入力信号線(以下、選
択線という)であり、ここではA1、A1バー(A1の極性が反転した信号)、A2、A
2バー(A2の極性が反転した信号)、…An、Anバー(Anの極性が反転した信号)
を示している。即ち、2n本の選択線が並んでいると考えれば良い。
In the
2 bars (signal with reversed polarity of A2), ..., An, An bars (signal with reversed polarity of An)
Is shown. That is, it can be considered that 2n selection lines are arranged.
選択線の本数はゲート側駆動回路から出力されるゲート配線が何列あるかによってその
数が決まる。例えばVGA表示の画素部をもつ場合はゲート配線が480本となるため、
9bit分(n=9に相当する)で合計18本の選択線が必要となる。選択線102は図2
のタイミングチャートに示す信号を伝送する。図2に示すように、A1の周波数を1とす
ると、A2の周波数は2-1倍、A3の周波数は2-2倍、Anの周波数は2-(n-1)倍となる
。
The number of selection lines is determined by the number of gate lines output from the gate side driving circuit. For example, in the case of having a pixel portion for VGA display, there are 480 gate wirings.
A total of 18 selection lines are required for 9 bits (corresponding to n = 9). The
The signal shown in the timing chart is transmitted. As shown in FIG. 2, when the frequency of A1 is 1, the frequency of A2 is 2 −1 times, the frequency of A3 is 2 −2 times, and the frequency of An is 2 − (n−1) times.
また、103aは第1段のNAND回路(NANDセルともいう)、103bは第2段の
NAND回路、103cは第n段のNANDである。NAND回路はゲート配線の本数分
が必要であり、ここではn個が必要となる。即ち、本発明ではデコーダ100が複数のN
AND回路からなる。
It consists of an AND circuit.
また、NAND回路103a〜103cは、pチャネル型TFT104〜109が組み合
わされてNAND回路を形成している。なお、実際には2n個のTFTがNAND回路1
03に用いられている。また、pチャネル型TFT104〜109の各々のゲートは選択
線102(A1、A1バー、A2、A2バー…An、Anバー)のいずれかに接続されて
いる。
The
03. Each gate of the p-
このとき、NAND回路103aにおいて、A1、A2…An(これらを正の選択線と
呼ぶ)のいずれかに接続されたゲートを有するpチャネル型TFT104〜106は、互
いに並列に接続されており、共通のソースとして正電源線(VDH)110に接続され、共
通のドレインとして出力線111に接続されている。また、A1バー、A2バー…Anバ
ー(これらを負の選択線と呼ぶ)のいずれかに接続されたゲートを有するpチャネル型T
FT107〜109は、互いに直列に接続されており、回路端に位置するpチャネル型T
FT109のソースが負電源線(VDL)112に接続され、もう一方の回路端に位置する
pチャネル型TFT107のドレインが出力線111に接続されている。
At this time, in the
The
The source of the
以上のように、本発明においてNAND回路は直列に接続されたn個の一導電型TFT
(ここではpチャネル型TFT)および並列に接続されたn個の一導電型TFT(ここで
はpチャネル型TFT)を含む。但し、n個のNAND回路103a〜103cにおいて、
pチャネル型TFTと選択線との組み合わせはすべて異なる。即ち、出力線111は必ず
1本しか選択されないようになっており、選択線102には出力線111が端から順番に
選択されていくような信号が入力される。
As described above, in the present invention, the NAND circuit includes n one-conductivity TFTs connected in series.
(Here, p-channel type TFT) and n one-conductivity type TFTs (here, p-channel type TFTs) connected in parallel. However, in the
All combinations of p-channel TFTs and selection lines are different. In other words, only one
次に、バッファ101はNAND回路103a〜103cの各々に対応して複数のバッフ
ァ113a〜113cにより形成されている。但しバッファ113a〜113cはいずれも同
一構造で良い。
Next, the
また、バッファ113a〜113cは一導電型TFTとしてpチャネル型TFT114〜
116を用いて形成される。デコーダからの出力線111はpチャネル型TFT114(
第1の一導電型TFT)のゲートとして入力される。pチャネル型TFT114は接地電
源線(GND)117をソースとし、ゲート配線118をドレインとする。また、pチャ
ネル型TFT115(第2の一導電型TFT)は接地電源線117をゲートとし、正電源
線(VDH)119をソースとし、ゲート配線118をドレインとして常時オン状態となっ
ている。
The
116. The
It is input as the gate of the first one conductivity type TFT). The p-channel TFT 114 has a ground power supply line (GND) 117 as a source and a
即ち、本発明において、バッファ113a〜113cは第1の一導電型TFT(pチャネ
ル型TFT114)および第1の一導電型TFTに直列に接続され、且つ、第1の一導電
型TFTのドレインをゲートとする第2の一導電型TFT(pチャネル型TFT115)
を含む。
That is, in the present invention, the
including.
また、pチャネル型TFT116(第3の一導電型TFT)はリセット信号線(Reset
)をゲートとし、正電源線119をソースとし、ゲート配線118をドレインとする。な
お、接地電源線117は負電源線(但し画素のスイッチング素子として用いるpチャネル
型TFTがオン状態になるような電圧を与える電源線)としても構わない。
The p-channel TFT 116 (third one-conductivity type TFT) is connected to a reset signal line (Reset
) As a gate, the positive
このとき、pチャネル型TFT115のチャネル幅(W1とする)とpチャネル型TF
T114のチャネル幅(W2とする)との間にはW1<W2の関係がある。なお、チャネ
ル幅とはチャネル長に垂直な方向におけるチャネル形成領域の長さである。
At this time, the channel width (W1) of the p-
There is a relationship of W1 <W2 with the channel width (W2) of T114. Note that the channel width is the length of a channel formation region in a direction perpendicular to the channel length.
バッファ113aの動作は次の通りである。まず出力線111に正電圧が加えられてい
るとき、pチャネル型TFT114はオフ状態(チャネルが形成されていない状態)とな
る。一方でpチャネル型TFT115は常にオン状態(チャネルが形成されている状態)
であるため、ゲート配線118には正電源線119の電圧が加えられる。
The operation of the
Therefore, the voltage of the positive
ところが、出力線111に負電圧が加えられた場合、pチャネル型TFT114がオン
状態となる。このとき、pチャネル型TFT114のチャネル幅がpチャネル型TFT1
15のチャネル幅よりも大きいため、ゲート配線118の電位はpチャネル型TFT11
4側の出力に引っ張られ、結果的に接地電源線117の電圧がゲート配線118に加えら
れる。
However, when a negative voltage is applied to the
Since the channel width is larger than 15, the potential of the
As a result, the voltage of the ground
従って、ゲート配線118は、出力線111に負電圧が加えられるときは負電圧(画素
のスイッチング素子として用いるpチャネル型TFTがオン状態になるような電圧)を出
力し、出力線111に正電圧が加えられているときは常に正電圧(画素のスイッチング素
子として用いるpチャネル型TFTがオフ状態になるような電圧)を出力する。
Therefore, when a negative voltage is applied to the
なお、pチャネル型TFT116は負電圧が加えられたゲート配線118を強制的に正
電圧に引き上げるリセットスイッチとして用いられる。即ち、ゲート配線118の選択期
間が終了したら。リセット信号を入力してゲート配線118に正電圧を加える。但しpチ
ャネル型TFT116は省略することもできる。
Note that the p-
以上のような動作のゲート側駆動回路によりゲート配線が順番に選択されることになる
。次に、ソース側駆動回路の構成を図3に示す。図3に示すソース側駆動回路はデコーダ
301、ラッチ302およびバッファ303を含む。なお、デコーダ301およびバッフ
ァ303の構成はゲート側駆動回路と同様であるので、ここでの説明は省略する。
The gate lines are sequentially selected by the gate side driving circuit operating as described above. Next, FIG. 3 shows the configuration of the source side driver circuit. The source side driver circuit shown in FIG. 3 includes a
図3に示すソース側駆動回路の場合、ラッチ302は第1段目のラッチ304および第
2段目のラッチ305からなる。また、第1段目のラッチ304および第2段目のラッチ
305は、各々m個のpチャネル型TFT306a〜306cで形成される複数の単位ユニ
ット307を有する。デコーダ301からの出力線308は単位ユニット307を形成す
るm個のpチャネル型TFT306a〜306cのゲートに入力される。なお、mは任意の
整数である。
In the case of the source side driver circuit shown in FIG. 3, the
例えば、VGA表示の場合、ソース配線の本数は640本である。m=1の場合はNA
ND回路も640個必要となり、選択線は20本(10bit分に相当する)必要となる。
しかし、m=8とすると必要なNAND回路は80個となり、必要な選択線は14本(7
bit分に相当する)となる。即ち、ソース配線の本数をM本とすると、必要なNAND回
路は(M/m)個となる。
For example, in the case of VGA display, the number of source lines is 640. NA if m = 1
640 ND circuits are required, and 20 selection lines (corresponding to 10 bits) are required.
However, if m = 8, the number of necessary NAND circuits is 80, and the number of necessary selection lines is 14 (7
equivalent to bit). That is, if the number of source wirings is M, the necessary NAND circuits are (M / m).
そして、pチャネル型TFT306a〜306cのソースは各々ビデオ信号線(V1、V
2…Vk)309に接続される。即ち、出力線308に負電圧が加えられると一斉にpチ
ャネル型TFT306a〜306cがオン状態となり、各々に対応するビデオ信号が取り込
まれる。また、こうして取り込まれたビデオ信号は、pチャネル型TFT306a〜30
6cの各々に接続されたコンデンサ310a〜310cに保持される。
The sources of the p-
2... Vk) 309. That is, when a negative voltage is applied to the
6c is held by
また、第2段目のラッチ305も複数の単位ユニット307bを有し、単位ユニット3
07bはm個のpチャネル型TFT311a〜311cで形成される。pチャネル型TFT
311a〜311cのゲートはすべてラッチ信号線312に接続され、ラッチ信号線312
に負電圧が加えられると一斉にpチャネル型TFT311a〜311cがオン状態となる。
The second-
07b is formed of m p-
All the
When a negative voltage is applied to the p-
その結果、コンデンサ310a〜310cに保持されていた信号が、pチャネル型TFT
311a〜311cの各々に接続されたコンデンサ313a〜313cに保持されると同時に
バッファ303へと出力される。そして、図1で説明したようにバッファを介してソース
配線314に出力される。以上のような動作のソース側駆動回路によりソース配線が順番
に選択されることになる。
As a result, the signals held in the
It is held in
以上のように、pチャネル型TFTのみでゲート側駆動回路およびソース側駆動回路を
形成することにより画素部および駆動回路をすべてpチャネル型TFTで形成することが
可能となる。従って、アクティブマトリクス型表示装置を作製する上でTFT工程の歩留
まりおよびスループットを大幅に向上させることができ、製造コストを低減することが可
能となる。
As described above, by forming the gate side driver circuit and the source side driver circuit with only the p-channel TFT, the pixel portion and the driver circuit can all be formed with the p-channel TFT. Therefore, in manufacturing an active matrix display device, the yield and throughput of the TFT process can be greatly improved, and the manufacturing cost can be reduced.
なお、ソース側駆動回路もしくはゲート側駆動回路のいずれか片方を外付けのICチッ
プとする場合にも本発明は実施できる。
Note that the present invention can also be implemented when either the source side driver circuit or the gate side driver circuit is an external IC chip.
また、PMOS回路において、エンハンスメント型TFTで形成するEEMOS回路と、
エンハンスメント型とデプレッション型とを組み合わせて形成するEDMOS回路がある
。
Further, in the PMOS circuit, an EEMOS circuit formed by enhancement type TFTs;
There is an EDMOS circuit formed by combining an enhancement type and a depletion type.
ここでEEMOS回路の例を図4(A)に、EDMOS回路の例を図4(B)に示す。
図4(A)において、401、402はどちらもエンハンスメント型のpチャネル型TF
T(以下、E型PTFTという)である。また、図4(B)において、403はE型PT
FT、404はデプレッション型のpチャネル型TFT(以下、D型PTFTという)で
ある。
Here, FIG. 4A shows an example of an EEMOS circuit, and FIG. 4B shows an example of an EDMOS circuit.
In FIG. 4A, 401 and 402 are both enhancement-type p-channel TFs.
T (hereinafter referred to as E-type PTFT). In FIG. 4B, 403 is an E-type PT.
FT and 404 are depletion type p-channel TFTs (hereinafter referred to as D-type PTFTs).
なお、図4(A)、(B)において、VDHは正の電圧が印加される電源線(正電源線)
であり、VDLは負の電圧が印加される電源線(負電源線)である。負電源線は接地電位の
電源線(接地電源線)としても良い。
4A and 4B, V DH is a power supply line to which a positive voltage is applied (positive power supply line).
V DL is a power supply line (negative power supply line) to which a negative voltage is applied. The negative power source line may be a ground potential power source line (ground power source line).
さらに、図4(A)に示したEEMOS回路もしくは図4(B)に示したEDMOS回
路を用いてシフトレジスタを作製した例を図5に示す。図5において、500、501は
フリップフロップ回路である。また、502、503はE型PTFTであり、E型PTF
T502のゲートにはクロック信号(CL)が入力され、E型PTFT503のゲートに
は極性の反転したクロック信号(CLバー)が入力される。また、504で示される記号
はインバータ回路であり、図5(B)に示すように、図4(A)に示したEEMOS回路
もしくは図4(B)に示したEDMOS回路が用いられる。
Further, FIG. 5 shows an example in which a shift register is manufactured using the EEMOS circuit shown in FIG. 4A or the EDMOS circuit shown in FIG. In FIG. 5,
A clock signal (CL) is input to the gate of T502, and a clock signal (CL bar) with an inverted polarity is input to the gate of the
以上のように、全てのTFTをpチャネル型TFTとすることによりnチャネル型TF
Tを形成する工程が削減されるため、アクティブマトリクス型表示装置の製造工程を簡略
化することができる。また、それに伴って製造工程の歩留まりが向上し、アクティブマト
リクス型表示装置の製造コストを下げることができる。
As described above, n-channel type TF can be obtained by making all TFTs p-channel type TFTs.
Since the process of forming T is reduced, the manufacturing process of the active matrix display device can be simplified. Accordingly, the yield of the manufacturing process is improved, and the manufacturing cost of the active matrix display device can be reduced.
本発明では駆動回路をすべてpチャネル型TFTで形成することを特徴としているが、
画素部もすべてpチャネル型TFTで形成する。そこで、本実施例では図1および図3に
示した駆動回路により伝送される信号により画像を表示するための画素部の構造の一例に
ついて説明する。
The present invention is characterized in that all the drive circuits are formed of p-channel TFTs.
All the pixel portions are also formed by p-channel TFTs. Therefore, in this embodiment, an example of a structure of a pixel portion for displaying an image by a signal transmitted by the driving circuit shown in FIGS. 1 and 3 will be described.
ここで本発明のアクティブマトリクス型自発光表示装置の画素構造を図6および図7に
示す。図6は一画素の断面図を示しており、図7はその画素の上面図を示している。なお
、図6は図7をA−A'で切断した断面図を表し、各図面において同一の箇所には同一の
符号を付してある。
Here, the pixel structure of the active matrix self-luminous display device of the present invention is shown in FIGS. FIG. 6 shows a cross-sectional view of one pixel, and FIG. 7 shows a top view of the pixel. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 7, and the same reference numerals are given to the same portions in the respective drawings.
図6において、601は可視光に対して透明な基板、602a及び602bはベースコ
ート層である。可視光に対して透明な基板601としてはガラス基板、石英基板、結晶化
ガラス基板もしくはプラスチック基板(プラスチックフィルムも含む)を用いることがで
きる。ベースコート層は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜(SiOxNyで表さ
れる)などで形成する。その厚さは50〜200nmで形成する。例えば、602aをプ
ラズマCVD法でSiH4とNH3とN2Oから作製される酸化窒化珪素膜を50nm、6
02bをSiH4とN2Oから作製される酸化窒化珪素膜を100nm積層させた2層構造
や、或いは、窒化珪素膜とTEOS(Tetraethyl Ortho Silicate)を用いて作製される
酸化珪素膜を積層させた2層構造とする。
In FIG. 6, 601 is a substrate transparent to visible light, and 602a and 602b are base coat layers. As the
02b is a two-layer structure in which a silicon oxynitride film made of SiH 4 and N 2 O is laminated to 100 nm, or a silicon oxide film made by using a silicon nitride film and TEOS (Tetraethyl Ortho Silicate) is laminated. A two-layer structure.
尚、本発明の好適な実施例において、TFTは絶縁体の上に形成する。絶縁体は絶縁膜
(代表的には珪素を含む絶縁膜)の場合もあるし、絶縁材料からなる基板(代表的には石
英基板)の場合もある。従って、絶縁体の上とは、絶縁膜の上もしくは絶縁材料からなる
基板の上ということを意味している。
In the preferred embodiment of the present invention, the TFT is formed on an insulator. The insulator may be an insulating film (typically an insulating film containing silicon) or a substrate made of an insulating material (typically a quartz substrate). Therefore, “on an insulator” means on an insulating film or on a substrate made of an insulating material.
この珪素を含む絶縁膜602bの上にはスイッチング用TFT651および電流制御用
TFT652がpチャネル型TFTで形成されている。
A switching
スイッチング用TFT651は、半導体膜603にp型半導体からなる領域(以下、p
型半導体領域という)605〜607および真性または実質的に真性な半導体からなる領
域(以下、チャネル形成領域という)608、609を含む半導体領域を有している。ま
た、電流制御用TFT652は半導体膜604にp型半導体領域610、611およびチ
ャネル形成領域612を含む半導体領域を有している。
The switching
605 and 607, and regions (hereinafter referred to as channel formation regions) 608 and 609 made of intrinsic or substantially intrinsic semiconductor. The
尚、p型半導体領域605もしくは607はスイッチング用TFT651のソース領域
もしくはドレイン領域となる。また、p型半導体領域611は電流制御用TFT652の
ソース領域となり、p型半導体領域610は同TFTのドレイン領域となる。
Note that the p-
半導体膜603、604は、ゲート絶縁膜613に覆われ、その上には電源線614、
619、ソース配線615、ゲート電極616、p型半導体領域607に接続しているゲ
ート電極617が形成されている。これらは同一の材料で同時に形成される。これらの配
線や電極の材料としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)
、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)もしくはこれら金属の窒化物を用いれば良い。また、
これら金属を組み合わせた合金を用いても良いし、これら金属のシリサイドを用いても良
い。
The
619, a
Niobium (Nb), titanium (Ti), or nitrides of these metals may be used. Also,
An alloy combining these metals may be used, or a silicide of these metals may be used.
図6において、620は窒化酸化珪素膜もしくは窒化珪素膜からなるパッシベーション
膜であり、その上には層間絶縁膜621が設けられている。層間絶縁膜620としては、
珪素を含む絶縁膜もしくは有機樹脂膜を用いる。有機樹脂膜としては、ポリイミド、ポリ
アミド、アクリル樹脂もしくはBCB(ベンゾシクロブテン)を用いれば良い。
In FIG. 6,
An insulating film containing silicon or an organic resin film is used. As the organic resin film, polyimide, polyamide, acrylic resin, or BCB (benzocyclobutene) may be used.
パッシベーション膜620及び層間絶縁膜621にコンタクトホールが形成され、ソー
ス配線615と半導体膜603のp型半導体領域605を接続する接続配線、ゲート電極
616と接続するゲート配線618、p型半導体領域607とゲート電極617を接続す
る接続配線623、電源線619とp型半導体領域611と接続する接続配線625、画
素電極626とp型半導体領域610とを接続する接続配線624が形成されている。こ
れらの配線は、アルミニウム(Al)を主成分とする材料で形成する。
Contact holes are formed in the
図7の上面図で示すように、このような構造とすることにより、半導体膜603のチャ
ネル形成領域608、609をゲート配線618で覆い遮光することができる。また、半
導体膜603のp型半導体領域605〜607も遮光される構造とすることが望ましい。
さらに、画素電極626の端部は、ソース配線615、電源線619とオーバーラップさ
せて形成することができるので、画素電極を大きくとり、開口率を向上させることが可能
となる。また、ソース配線615、電源線619に遮光膜としての機能を持たせることが
できる。
As shown in the top view of FIG. 7, with such a structure, the
Furthermore, since the end portion of the
ここで図7においてB−B'で切断した断面図を図8(A)に示す。図8(A)はゲー
ト配線618とゲート電極616のコンタクト部を説明する図であり、ゲート絶縁膜61
3上に形成されたゲート電極616は、半導体膜603の外側の領域でゲート配線618
と電気的な接続が形成されている。
Here, a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. 7 is shown in FIG. FIG. 8A is a diagram for explaining a contact portion between the
3 is a
And electrical connection is formed.
また、図7においてC−C'で切断した断面図を図8(B)に示す。図8(B)は容量
を形成する領域の断面構造を説明する図であり、ベースコート層602b上に形成された
半導体膜604を一方の電極とし、ゲート絶縁膜613を誘電体、ゲート電極617を他
方の電極として容量を形成している。
Further, FIG. 8B shows a cross-sectional view taken along CC ′ in FIG. FIG. 8B illustrates a cross-sectional structure of a region where a capacitor is formed. The
このような画素の等価回路図は図10(A)であり、半導体膜603で形成されるTF
Tがスイッチング用、半導体膜604で形成されるTFTが電流制御用として機能する。
An equivalent circuit diagram of such a pixel is FIG. 10A, and a TF formed of a
T functions for switching, and the TFT formed of the
次に、図6(B)に示すように、画素電極626の端部および凹部(コンタクトホール
に起因する窪み)を隠すように樹脂からなる絶縁体650、651を形成する。これは樹
脂からなる絶縁膜を形成した後、画素電極に合わせて所定のパターンで形成すれば良い。
このとき、画素電極626の表面から絶縁体650の頂上まで高さを300nm以下(好
ましくは200nm以下)とすることが望ましい。なお、この絶縁体650、651は省
略することも可能である。
Next, as shown in FIG. 6B,
At this time, the height from the surface of the
絶縁体650、651は画素電極626の端部を隠し、端部における電界集中の影響を
避ける目的で形成する。これによりEL層の劣化を抑制することができる。また、絶縁体
650、651はコンタクトホールに起因して形成される画素電極の凹部を埋め込む目的
で形成する。これにより後に形成されるEL層の被覆不良を防止し、画素電極と後に形成
される陰極の短絡を防止することができる。
The
次に、70nm厚のEL層652及び300nm厚の陰極653を蒸着法により形成す
る。本実施例ではEL層652として20nm厚の銅フタロシアニン(正孔注入層)及び
50nm厚のAlq3(発光層)を積層した構造を用いる。勿論、発光層に正孔注入層、
正孔輸送層、電子輸送層もしくは電子注入を組み合わせた公知の他の構造を用いても良い
。
Next, an
Other known structures combining hole transport layers, electron transport layers, or electron injection may be used.
本実施例では、まず全ての画素電極を覆うように銅フタロシアニンを形成し、その後、
赤色、緑色及び青色に対応する画素ごとに各々赤色の発光層、緑色の発光層及び青色の発
光層を形成する。形成する領域の区別は蒸着時にシャドーマスクを用いて行えば良い。こ
のようにすることでカラー表示が可能となる。
In this embodiment, first, copper phthalocyanine is formed so as to cover all the pixel electrodes, and then
A red light emitting layer, a green light emitting layer, and a blue light emitting layer are formed for each pixel corresponding to red, green, and blue. The regions to be formed may be distinguished using a shadow mask during vapor deposition. In this way, color display is possible.
なお、緑色の発光層を形成する時は、発光層の母体材料としてAlq3(トリス−8−
キノリノラトアルミニウム錯体)を用い、キナクリドンもしくはクマリン6をドーパント
として添加する。また、赤色の発光層を形成する時は、発光層の母体材料としてAlq3
を用い、DCJT、DCM1もしくはDCM2をドーパントとして添加する。また、青色
の発光層を形成する時は、発光層の母体材料としてBAlq3(2−メチル−8−キノリ
ノールとフェノール誘導体の混合配位子を持つ5配位の錯体)を用い、ペリレンをドーパ
ントとして添加する。
When the green light emitting layer is formed, Alq 3 (Tris-8-
Quinolinolato aluminum complex) and quinacridone or coumarin 6 is added as a dopant. When a red light emitting layer is formed, Alq 3 is used as a base material of the light emitting layer.
And DCJT, DCM1 or DCM2 is added as a dopant. Further, when forming a blue light emitting layer, BAlq 3 (a pentacoordinate complex having a mixed ligand of 2-methyl-8-quinolinol and a phenol derivative) is used as a base material of the light emitting layer, and perylene is used as a dopant. Add as
勿論、本願発明では上記有機材料に限定する必要はなく、公知の低分子系有機EL材料
、高分子系有機EL材料もしくは無機EL材料を用いることが可能である。また、これら
の材料を組み合わせて用いることも可能である。なお、高分子系有機EL材料を用いる場
合は塗布法を用いることもできる。
Of course, in the present invention, it is not necessary to limit to the above organic material, and it is possible to use a known low molecular organic EL material, high molecular organic EL material or inorganic EL material. Moreover, it is also possible to use these materials in combination. In the case of using a polymer organic EL material, a coating method can also be used.
以上のようにして、画素電極(陽極)836、EL層839及び陰極840からなるE
L素子が形成される。また、陰極653上にはAlなどで補助電極654を形成しても良
い。
As described above, E composed of the pixel electrode (anode) 836, the EL layer 839, and the cathode 840.
An L element is formed. Further, the
こうして、アクティブマトリクス型自発光装置が完成する。EL層および陰極の形成は
公知の技術を用いても良い。以上の画素構造とすることで、アクティブマトリクス型自発
光装置の製造工程を大幅に低減することが可能となり、安価なアクティブマトリクス型自
発光装置を生産することが可能となる。また、それを表示部に用いた電子装置を安価なも
のとすることができる。
Thus, an active matrix self-luminous device is completed. A known technique may be used to form the EL layer and the cathode. With the above pixel structure, the manufacturing process of the active matrix self-luminous device can be significantly reduced, and an inexpensive active matrix self-luminous device can be produced. In addition, an electronic device using it for the display portion can be made inexpensive.
本実施例は、同一の絶縁体上にE型PTFTとD型PTFTを作製する工程を図9を用
いて説明する。
In this embodiment, a process of manufacturing an E-type PTFT and a D-type PTFT on the same insulator will be described with reference to FIGS.
まず、図9(A)に示すように、ガラス基板901上に、ベースコート膜(絶縁体)を
形成する。本実施例ではガラス基板901側から50nmの厚さで第1の窒化酸化珪素膜
902a、200nmの厚さで第2の窒化酸化珪素膜902bを順次積層してベースコー
ト膜とする。また、第1の窒化酸化珪素膜902aの方が第2の窒化酸化珪素膜902b
に比べて窒素の含有量を多くし、ガラス基板901からのアルカリ金属の拡散を抑制して
いる。
First, as shown in FIG. 9A, a base coat film (insulator) is formed over a
Compared to the above, the content of nitrogen is increased, and the diffusion of alkali metal from the
次に、ベースコート膜上に非晶質半導体膜903をプラズマCVD法により40nmの
厚さに形成する。非晶質半導体膜としては、珪素、シリコンゲルマニウムなどの材料を用
いる。そして、非晶質半導体膜903にレーザー光を照射することにより結晶化させ、多
結晶半導体膜(ポリシリコン膜)を形成する。また、結晶化方法はレーザー結晶化法に限
定する必要はなく、公知の他の結晶化法を用いることもできる。
Next, an
次に、図9(B)に示すように、多結晶半導体膜を第1のフォトマスクを用い、光露光
プロセスを経て、所定の形状にエッチングし、個々に孤立した半導体膜904、905を
形成する。なお、904、905で示される半導体膜は、完成時にTFTのチャネル形成
領域やソースまたはドレイン領域を形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, the polycrystalline semiconductor film is etched into a predetermined shape through a light exposure process using a first photomask to form individually isolated
D型PTFTを形成するために、あらかじめアクセプタを半導体膜にドーピングする工
程を行う。まず、酸化珪素膜からなるマスク絶縁膜906を形成する。これは、イオンド
ーピング法またはイオン注入法を用いてドーピングするアクセプタの濃度を制御するため
に設ける。注入するアクセプタの濃度は1×1016〜1×1018/cm3とする。このド
ーピングはD型PTFTのチャネル形成領域に対して行うものである。図9(C)では、
半導体膜905の全面にドーピングを行い、E型PTFTを形成する半導体膜904はレ
ジストによるマスク907で被覆してアクセプタがドーピングされないようにしている。
この工程は、D型PTFTを形成する場合に適用する。
In order to form a D-type PTFT, a step of doping an acceptor with a semiconductor film in advance is performed. First, a
The entire surface of the
This process is applied when a D-type PTFT is formed.
図9(D)では、ゲート絶縁膜909をプラズマCVD法により80nmの厚さに形成
する。ゲート絶縁膜909は、酸化珪素、酸化窒化珪素膜などで形成する。そして、窒化
タンタルまたは窒化チタンで形成する第1の導電膜910を20〜40nm、好ましくは
30nmの厚さに形成すする。その上に第2の導電膜911を形成する。第2の導電膜と
しては、Ta、W、Mo、Nb、Tiもしくはこれら金属の窒化物を用い、300〜40
0nmの厚さに形成する。
In FIG. 9D, the
It is formed to a thickness of 0 nm.
図9(E)に示すように、第2のフォトマスクを用い、光露光プロセスによりレジスト
マスク912を形成し、導電膜をエッチングしてゲート電極913、914を形成する。
この工程は、ドーピング工程との組合せで、半導体膜にp型半導体領域によるLDD領域
とソース及びドレイン領域とを自己整合的に形成することができる。最初に行う第1のエ
ッチング処理では、その好適な手法としてICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結
合型プラズマ)エッチング法を用いる。エッチング用ガスにCF4とCl2を混合し、0.
5〜2Pa、好ましくは1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56M
Hz)電力を投入してプラズマを生成して行う。基板側(試料ステージ)にも100Wの
RF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。C
F4とCl2を混合した場合にはタングステン膜、窒化タンタル膜及びチタン膜の場合でも
、それぞれ同程度の速度でエッチングすることができる。
As shown in FIG. 9E, a resist mask 912 is formed by a light exposure process using a second photomask, and the conductive film is etched to form
This step can be combined with a doping step to form a self-aligned LDD region and a source and drain region of a p-type semiconductor region in a semiconductor film. In the first etching process performed first, an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method is used as a suitable technique. Mix CF 4 and Cl 2 in the etching gas, and
500 W RF (13.56 M) applied to the coil-type electrode at a pressure of 5-2 Pa, preferably 1 Pa.
Hz) Power is applied to generate plasma. 100 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. C
When F 4 and Cl 2 are mixed, etching can be performed at the same rate even in the case of a tungsten film, a tantalum nitride film, and a titanium film.
上記エッチング条件では、レジストによるマスクの形状と、基板側に印加するバイアス
電圧の効果により端部をテーパー形状とすることができる。テーパー部の角度は15〜4
5°となるようにする。また、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするため
には、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。W膜に対する酸化
窒化珪素膜の選択比は2〜4(代表的には3)であるので、オーバーエッチング処理によ
り、酸化窒化珪素膜が露出した面は20〜50nm程度エッチングされる。
Under the above etching conditions, the end portion can be tapered by the shape of the resist mask and the effect of the bias voltage applied to the substrate side. The angle of the taper part is 15-4
Set to 5 °. In order to etch without leaving a residue on the gate insulating film, it is preferable to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%. Since the selection ratio of the silicon oxynitride film to the W film is 2 to 4 (typically 3), the surface where the silicon oxynitride film is exposed is etched by about 20 to 50 nm by the overetching process.
さらに、第2のエッチング処理を行う。エッチングはICPエッチング法を用い、エッ
チングガスにCF4とCl2とO2を混合して、1Paの圧力でコイル型の電極に500W
のRF電力(13.56MHz)を供給してプラズマを生成する。基板側(試料ステージ)
には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、第1のエッチング処理に比べ低い
自己バイアス電圧を印加する。このような条件によりタングステン膜を異方性エッチング
し、第1の導電層である窒化タンタル膜またはチタン膜を残存させるようにする。こうし
て、図9(E)に示すように、第2の導電層913b、914bの外側にその端部が位置
する第1の導電層913a、914aとからゲート電極913、914を形成する。
Further, a second etching process is performed. The etching uses ICP etching method, and CF 4 , Cl 2 and O 2 are mixed in the etching gas, and 500 W is applied to the coil type electrode at a pressure of 1 Pa.
RF power (13.56 MHz) is supplied to generate plasma. Substrate side (sample stage)
Is supplied with 50 W RF (13.56 MHz) power and applied with a lower self-bias voltage than in the first etching process. Under such conditions, the tungsten film is anisotropically etched to leave the tantalum nitride film or titanium film as the first conductive layer. Thus, as shown in FIG. 9E,
次いで、イオンドーピング法により第2の導電層913b、914bをマスクとして半
導体膜904、905に第1のp型半導体領域915、916を形成する。ドーピングは
、第1の導電層913a、914aとゲート絶縁膜909を通過させることが可能な程度
に加速電圧を印加して行い、1×1017〜5×1019/cm3のアクセプタをドーピング
する。アクセプタとしては、代表的にはボロンであり、その他に周期表の13族に属する
元素を添加すれば良い。イオンドーピング法においては、B2H6またはBF3などをソー
スガスとして用いる。
Next, first p-
さらに、イオンドーピング法により第1の導電層913a、914aと第2の導電層9
13b、914bをマスクとして、第1のp型半導体領域の外側に第2のp型半導体領域
917、918を形成する。第2のp型半導体領域はソースまたはドレイン領域とするも
のであり、1×1020〜1×1021/cm3のアクセプタをドーピングする。
Further, the first
Second p-
また、半導体膜がゲート電極の第2の導電層913b、914bと重なる領域にはチャ
ネル形成領域919、920が形成される。チャネル形成領域920には第1のp型半導
体領域916よりも低濃度でアクセプタが添加されている。
In addition,
次に、加熱処理を行ってp型半導体領域のアクセプタの活性化を行う。この活性化はフ
ァーネスアニール、レーザーアニールもしくはランプアニールにより行うか、又はそれら
を組み合わせて行えば良い。本実施例では500℃4時間の加熱処理を窒素雰囲気で行う
。このとき、窒素雰囲気中の酸素は極力低減しておくことが望ましい。
Next, heat treatment is performed to activate the acceptor of the p-type semiconductor region. This activation may be performed by furnace annealing, laser annealing or lamp annealing, or a combination thereof. In this embodiment, the heat treatment at 500 ° C. for 4 hours is performed in a nitrogen atmosphere. At this time, it is desirable to reduce oxygen in the nitrogen atmosphere as much as possible.
活性化が終了したら、図9(F)に示すように、パッシベーション膜921として窒化
酸化珪素膜を200nmの厚さに形成し、その後、半導体層の水素化処理を行う。水素化
処理は公知の水素アニール技術もしくはプラズマ水素化技術を用いれば良い。さらに、樹
脂からなる層間絶縁膜922を800nmの厚さに形成する。樹脂としては、ポリイミド
、ポリアミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂もしくはBCB(ベンゾシクロブテン)を用
いれば良い。また、無機の絶縁膜を用いても構わない。
When the activation is completed, as shown in FIG. 9F, a silicon nitride oxide film is formed to a thickness of 200 nm as the
次に、第3のフォトマスクを用い、層間絶縁膜922にコンタクトホールを形成する。
そして、第4のフォトマスクを用い、配線923〜926を形成する。本実施例では配線
923〜926として、TiとAlの積層体を形成する。p型半導体領域とのコンタクト
は耐熱性を高めるためにTiで形成する。
Next, a contact hole is formed in the
Then, wirings 923 to 926 are formed using a fourth photomask. In this embodiment, a laminate of Ti and Al is formed as the
こうして、E型PTFT930とD型PTFT931が完成する。E型PTFTのみを
形成する場合には4枚のフォトマスクで完成させることが可能であり、E型PTFTとD
型PTFTとを同一基板上に形成するには5枚のフォトマスクで完成させることができる
。
Thus, an
Forming the mold PTFT on the same substrate can be completed with five photomasks.
いずれのTFTにもゲート電極とオーバーラップするLDDが形成され、ホットキャリ
ア効果などに起因する劣化を防ぐことができる。このようなE型PTFTまたはD型PT
FTにより、PMOS回路を基本とした各種回路を形成することができる。例えば、実施
の形態において説明したように、図4で説明したEEMOS回路やEDMOS回路を形成
することができる。
Each TFT has an LDD that overlaps with the gate electrode, so that deterioration due to the hot carrier effect or the like can be prevented. Such E-type PTFT or D-type PT
Various circuits based on a PMOS circuit can be formed by FT. For example, as described in the embodiment, the EEMOS circuit and the EDMOS circuit described in FIG. 4 can be formed.
実施例2で示すE型PTFTまたはD型PTFTを用いて、反射型の表示装置の一例を
示す。その画素構造の一例を図12に示し、断面構造を図11に示す。
図12におけるA−A'断面図を図11に示している。
An example of a reflective display device using the E-type PTFT or the D-type PTFT shown in Embodiment 2 will be described. An example of the pixel structure is shown in FIG. 12, and a cross-sectional structure is shown in FIG.
FIG. 11 shows a cross-sectional view along AA ′ in FIG.
図11において、駆動回路444のE型PTFT440及びD型PTFT441は実施
例2と同様な工程により作製され、その差異は、第2のp型半導体領域を形成するドーピ
ング工程の後に、第1の導電膜を選択的にエッチングして図11で示す構造を形成してい
る。エッチングは、Cl2とSF6の混合ガスを用いて行う。
In FIG. 11, the
即ち、半導体膜403にはチャネル形成領域424、ゲート電極410とオーバーラッ
プしない第1のp型半導体領域425(LDD領域)、ソースまたはドレイン領域を形成
する第2のp型半導体領域426が形成されている。また、半導体膜404には、アクセ
プタがドーピングされているチャネル形成領域427、ゲート電極411とオーバーラッ
プしない第1のp型半導体領域428(LDD領域)、ソースまたはドレイン領域を形成
する第2のp型半導体領域429が形成されている。その他、基板401上に、ベースコ
ート膜402a、402b、半導体膜403、404、ゲート電極407、ゲート電極4
10、411、パッシベーション膜414、層間絶縁膜415、配線417〜420が形
成されている。層間絶縁膜の下の配線408はゲート電極と同じ層に形成され、配線41
6と共に駆動回路における配線を形成している。
That is, a
10, 411, a
6 together with the wiring in the drive circuit.
一方、画素部445の画素TFT442はE型PTFTで形成され、画素電極に印加す
る電圧を制御するスイッチング素子として設けられている。画素TFT442及び保持容
量443は、駆動回路444のTFTと同じ工程により形成される。画素TFT442は
、半導体膜405にチャネル形成領域430、ゲート電極412とオーバーラップしない
第1のp型半導体領域431(LDD領域)、ソースまたはドレイン領域を形成する第2
のp型半導体領域432〜434、ゲート電極412、ソース配線409、接続配線42
1、画素電極422などが形成されている。このように、ゲート電極とオーバーラップし
ない第1のp型半導体領域431(LDD領域)を設けることによりオフ電流を低減させ
ている。
On the other hand, the
P-
1, a
第1の導電膜を選択的にエッチングしてゲート電極とオーバーラップしない第1のp型
半導体領域を形成する工程において、エッチング条件の調節によりオフセット領域を形成
することができる。図14はこの状態を説明する図であり、第1の導電膜と第2の導電膜
から成るゲート電極1403の端部を共に後退させ、ゲート電極1403の端部(または
、チャネル形成領域1306)と第1のp型半導体領域1405の端部との間にアクセプ
タが添加されていないオフセット領域1407を形成することができる。オフセット領域
1407は10〜1000nm程度の範囲で調節できる。オフセット領域により、PTF
Tのオフ電流値を低減することが可能であり、特に、画素TFTにおいてこの領域を設け
ると良い。
In the step of selectively etching the first conductive film to form the first p-type semiconductor region that does not overlap with the gate electrode, the offset region can be formed by adjusting the etching conditions. FIG. 14 is a diagram for explaining this state, in which both ends of the gate electrode 1403 made of the first conductive film and the second conductive film are retreated, and the end of the gate electrode 1403 (or the channel formation region 1306). An offset
The off-current value of T can be reduced. In particular, this region is preferably provided in the pixel TFT.
保持容量443は実質的に真性な半導体領域432とp型半導体領域433を有する半
導体膜406と、ゲート絶縁膜407と同じ層で形成される誘電体と、容量電極413、
容量配線423から形成されている。
The
The
図12は画素の構造を示す上面図であり、保持容量は半導体膜406上のゲート絶縁膜
と同じ層で形成される絶縁膜を誘電体として、半導体膜406と、容量電極413とで形
成している。なお、容量電極413は、容量配線423と接続されている。容量配線は、
画素電極422、接続電極421、ゲート配線424と同じ絶縁膜上に同時に形成される
。画素電極はソース配線409と、その端部がオーバーラップするように形成されている
。このような構造とすることにより、画素電極を大きくとり、開口率を向上させることが
可能となる。また、ソース配線409に遮光膜としての機能を持たせることができる。こ
のような画素電極の配置は、特に反射型の液晶表示装置において開口率を向上させる効果
を発揮させることができる。
FIG. 12 is a top view illustrating the structure of a pixel. A storage capacitor is formed of a
The
ところで、画素に設ける保持容量の大きさは、用いる液晶材料と画素TFTのオフ電流
値により決めることができる。図10(B)の等価回路においても示される保持容量CS
と液晶容量CLCの比は、ネマチック液晶を用いる場合には、CS/CLC=2.7〜4.5
となり、反強誘電性液晶(AFLC)においては、CS/CLC=7.5となっている。
By the way, the size of the storage capacitor provided in the pixel can be determined by the liquid crystal material to be used and the off-current value of the pixel TFT. The holding capacitor C S also shown in the equivalent circuit of FIG.
The ratio of the liquid crystal capacitance C LC is C S / C LC = 2.7 to 4.5 when nematic liquid crystal is used.
Thus, in the antiferroelectric liquid crystal (AFLC), C S / C LC = 7.5.
図24はチャネル長6.8μm、チャネル幅4μmのシングルドレイン、マルチゲート構
造のPTFTのゲート電圧(VG)対ドレイン電流(ID)の特性を示している。オフ電
流値をドレイン電圧(VD)=14V、ゲート電圧(VG)=4.5Vの値に着目すると
、その時のオフ電流値(Ioff)はチャネル幅で規格化すると0.4pA/μmが得られる
。この値は実用上十分使い得る値である。
FIG. 24 shows the gate voltage (VG) versus drain current (ID) characteristics of a single drain, multi-gate PTFT having a channel length of 6.8 μm and a channel width of 4 μm. Focusing on the value of the drain current (VD) = 14 V and the gate voltage (VG) = 4.5 V as the off-current value, the off-current value (I off ) at that time is 0.4 pA / μm when normalized by the channel width. It is done. This value can be used practically.
以上の数値より、オフ電流値と保持容量の関係を次式によって定義する。 From the above numerical values, the relationship between the off-current value and the storage capacity is defined by the following equation.
従って、ネマチック液晶の場合には0.08〜0.1pA/μmであり、AFLCの場
合には、0.05〜0.07pA/μm程度である。
Therefore, in the case of nematic liquid crystal, it is 0.08 to 0.1 pA / μm, and in the case of AFLC, it is about 0.05 to 0.07 pA / μm.
図11示す駆動回路444のE型PTFT440または、D型PTFTを用いて図1及
び図3で示す駆動回路を形成することができる。また、画素部445の等価回路は図10
(B)と同様である。こうしてアクティブマトリクス型液晶表示装置を形成するための一
方の基板(本明細書においては、素子基板と呼ぶ)を形成することができる。
The drive circuit shown in FIGS. 1 and 3 can be formed using the
Same as (B). Thus, one substrate (referred to as an element substrate in this specification) for forming an active matrix liquid crystal display device can be formed.
図11で示す素子基板において、PTFTの劣化を考慮して、駆動回路のPTFTのL
DD構造を変更した一例を図13を用いて説明する。図13で示す素子基板において、画
素部445の画素TFT442と保持容量443の構成は、実施例3と同様であるので、
ここでは説明を省略する。
In the element substrate shown in FIG. 11, in consideration of deterioration of the PTFT, L of the PTFT of the drive circuit
An example in which the DD structure is changed will be described with reference to FIG. In the element substrate shown in FIG. 13, the configuration of the
The description is omitted here.
図13において、駆動回路544にE型PTFT540とD型PTFT541とが形成
されている。これらのTFTは、実施例2において図6と同様な工程により作製すること
ができる。E型PTFT540には、半導体膜503にはチャネル形成領域524、ゲー
ト電極510とオーバーラップする第1のp型半導体領域525(LDD)、ソースまた
はドレイン領域を形成する第2のp型半導体領域526が形成されている。また、D型P
TFT541の半導体膜504には、アクセプタがドーピングされているチャネル形成領
域527、ゲート電極511とオーバーラップする第1のp型半導体領域528(LDD
)、ソースまたはドレイン領域を形成する第2のp型半導体領域529が形成されている
。
In FIG. 13, an
The
), A second p-
駆動回路544と画素部455とでLDD構造を変えるには、ドーピング工程の後で光
露光プロセスを追加して行う。駆動回路544を覆うレジストマスクを形成し、画素部4
55の画素TFT442の第1の導電膜を選択的にエッチングすることにより図13のよ
うな構成を実現することができる。駆動回路544の各TFTにゲート電極とオーバーラ
ップするLDD領域を形成することにより、ホットキャリア効果などに起因するTFTの
劣化を防止することができる。特に、バッファ回路やレベルシフタ回路などに好適に用い
ることができる。
In order to change the LDD structure between the
The configuration shown in FIG. 13 can be realized by selectively etching the first conductive film of the 55
アクティブマトリクス型液晶表示装置の用途として、テレビ受像器などを考慮すると、
画面サイズの大型化と高精細化が要求される。しかし、画面の大型化および高精細化によ
り走査線(ゲート配線)の数が増えその長さも増大するので、ゲート配線及びソース配線
の低抵抗化がより必要となる。すなわち走査線が増えるに従って液晶への充電時間が短く
なり、ゲート配線の時定数(抵抗×容量)を小さくして高速で応答させる必要がある。例
えば、ゲート配線を形成する材料の比抵抗が100μΩcmの場合には画面サイズが6イ
ンチクラスがほぼ限界となるが、3μΩcmの場合には27インチクラス相当まで表示が
可能とされている。
As an application of the active matrix liquid crystal display device, considering a television receiver,
Large screen size and high definition are required. However, since the number of scanning lines (gate wirings) is increased and the length of the scanning lines (gate wirings) is increased due to the enlargement and high definition of the screen, the resistance of the gate wirings and the source wirings must be further reduced. That is, as the number of scanning lines increases, the charging time for the liquid crystal becomes shorter, and it is necessary to reduce the time constant (resistance × capacitance) of the gate wiring and to respond at high speed. For example, when the specific resistance of the material forming the gate wiring is 100 μΩcm, the screen size is almost limited to the 6-inch class, but when it is 3 μΩcm, it is possible to display up to the 27-inch class.
抵抗率から考慮して、選択される配線材料はAlやCuがある。図15は、図11また
は図13で示す画素部と同様な構成において、ソース配線をAlなどを用いて作製した一
例を示す。画素部745において、画素TFT442は実施例3または実施例4と同様な
構成となっている。ソース配線709はゲート絶縁膜707上に形成され、接続配線42
1とコンタクトを形成している。このソース配線709はAlまたはCuを主成分とする
材料で形成し、その抵抗率は10μΩcm以下、好ましくは3μΩcm以下とする。この
ような材料は、耐熱性に問題があるので、活性化の工程の後にソース配線709を形成す
ることが好ましい。
Considering the resistivity, the wiring material selected includes Al and Cu. FIG. 15 shows an example in which the source wiring is manufactured using Al or the like in the same structure as the pixel portion shown in FIG. In the
1 is contacted. The
また、保持容量443において容量電極710を同様にAlまたはCuを主成分とする
材料で形成することができる。容量電極710を後から形成することにより、保持容量4
43のもう一方の電極である半導体膜406をp型半導体領域733で形成することがで
きる。
Similarly, in the
A
ゲート配線はAlを主成分とする材料で形成されるので、ソース配線と共に低抵抗化を
実現することが可能となり、図15に示す画素構造は、配線遅延の問題を解決し、画面の
大型化に対応することができる。本実施例の構成は、実施例1、3、4、6と組み合わせ
てアクティブマトリクス型表示装置を形成することができる。
Since the gate wiring is formed of a material containing Al as a main component, it becomes possible to reduce the resistance together with the source wiring, and the pixel structure shown in FIG. 15 solves the problem of wiring delay and enlarges the screen. It can correspond to. The structure of this embodiment can be combined with
実施例3または実施例4において、透過型の液晶表示装置を形成するには画素電極を透
明導電膜で形成すれば良い。図16はその一例を示し、層間絶縁膜415上に酸化インジ
ウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛などから選ばれ
る透明導電膜材料を用いて画素電極701を形成する。画素TFTのソースまたはドレイ
ン領域とのコンタクトは、透明電極701で行っても良いし、図16に示すように、接続
電極702を使って形成しても良い。
In Example 3 or Example 4, the pixel electrode may be formed of a transparent conductive film in order to form a transmissive liquid crystal display device. FIG. 16 shows an example, and the
尚、このような本実施例の構成は、実施例3、4、5と組み合わせてアクティブマトリ
クス型表示装置を形成することができる。
It is to be noted that such a configuration of this embodiment can be combined with
本実施例では実施例3乃至6のいずれかの構成で作製した素子基板から、アクティブマ
トリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。図17は素子基板と対向基板710
とをシール材715で貼り合わせた状態を示している。素子基板上には柱状のスペーサ7
13を形成する。画素部においては画素電極上のコンタクト部に合わせて形成すると良い
。スペーサは用いる液晶材料にも依存するが、3〜10μmの高さとする。コンタクト部
では、コンタクトホールに対応した凹部が形成されるので、この部分に合わせてスペーサ
を形成することにより液晶の配向の乱れを防ぐことができる。その後、配向膜714を形
成しラビング処理を行う。対向基板710には透明導電膜711、配向膜712を形成す
る。その後、素子基板と対向基板とを貼り合わせ液晶を注入し、液晶層716を形成する
。
In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix liquid crystal display device from an element substrate manufactured using any of the structures of Embodiments 3 to 6 will be described. FIG. 17 shows an element substrate and a
Are attached to each other with a
13 is formed. The pixel portion is preferably formed in accordance with the contact portion on the pixel electrode. Although the spacer depends on the liquid crystal material to be used, the spacer has a height of 3 to 10 μm. Since the concave portion corresponding to the contact hole is formed in the contact portion, disorder of the alignment of the liquid crystal can be prevented by forming a spacer in accordance with this portion. Thereafter, an
図18は素子基板と対向基板とを貼り合わせて組み立てる様子を模式的に示す。素子基
板750は、画素部753、走査線側駆動回路752、信号線側駆動回路751、外部入
力端子754、外部入力端子から各回路の入力部までを接続する配線759などが形成さ
れている。対向基板755にはアクティブマトリクス基板750の画素部及び駆動回路が
形成されている領域に対応して対向電極756が形成されている。このような素子基板7
50と対向基板755とはシール材757を介して貼り合わせ、液晶を注入してシール材
757の内側に液晶層758を設ける。さらに、素子基板750の外部入力端子754に
はFPC(フレキシブルプリント配線板:Flexible Printed Circuit)760を貼り付け
る。FPC760の接着強度を高めるために補強板759を設けても良い。
FIG. 18 schematically shows a state in which an element substrate and a counter substrate are bonded together and assembled. The
50 and the
FPCを貼り付ける外部入力端子754の断面図を図19に示す。基板750のベース
コート膜761上に、第1の導電膜と第2の導電膜とから形成されるゲート電極と同じ層
を使って端子762が形成される。この上層にはパッシベーション膜763と層間絶縁膜
764が形成されている。電極762上には開口部が形成され、好ましくは透明導電膜材
料で形成する電極765が形成され一体となって端子を形成する。端子の幅は100〜1
000μm、そのピッチは50〜200μm程度で形成される。
A cross-sectional view of the
000 μm, and the pitch is about 50 to 200 μm.
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は各種電子装置の
表示装置として用いることができる。
The active matrix liquid crystal display device manufactured as described above can be used as a display device for various electronic devices.
実施例1乃至7で示す表示装置を用いた電子装置の一例を図20を用いて説明する。図
20の表示装置は、基板上に形成されたTFTによって画素820から成る画素部821
、画素部の駆動に用いるデータ信号側駆動回路815、ゲート信号側駆動回路814が形
成されている。データ信号側駆動回路815はデジタル駆動の例を示しているが、シフト
レジスタ816、ラッチ回路817、818、バッファ回路819から成っている。また
、ゲート信号側駆動回路814であり、シフトレジスタ、バッファ等(いずれも図示せず
)を有している。
An example of an electronic device using the display device shown in
A data signal
図20で示すシステムブロック図は、PDAなどの携帯型情報端末の形態を示すもので
ある。表示装置には画素部821、ゲート信号側駆動回路814、データ信号側駆動回路
815が形成されている。
The system block diagram shown in FIG. 20 shows the form of a portable information terminal such as a PDA. In the display device, a
この表示装置に接続する外部回路の構成は、安定化電源と高速高精度のオペアンプから
なる電源回路801、USB端子などを備えた外部インターフェイスポート802、CP
U803、入力手段として用いるペン入力タブレット810及び検出回路811、クロッ
ク信号発振器812、コントロール回路813などから成っている。
The configuration of the external circuit connected to this display device is as follows: a
U803, a
CPU803は映像信号処理回路804やペン入力タブレット810からの信号を入力
するタブレットインターフェイス805などが内蔵されている。また、VRAM806、
DRAM807、フラッシュメモリ808及びメモリーカード809が接続されている。
CPU803で処理された情報は、映像信号(データ信号)として映像信号処理回路80
4からコントロール回路813に出力する。
コントロール回路813は、映像信号とクロックを、データ信号側駆動回路815とゲー
ト信号側駆動回路814のそれぞれのタイミング仕様に変換する機能を持っている。
The
A
Information processed by the
4 to the
The
具体的には、映像信号を表示装置の各画素に対応したデータに振り分ける機能と、外部
から入力される水平同期信号及び垂直同期信号を、駆動回路のスタート信号及び内蔵電源
回路の交流化のタイミング制御信号に変換する機能を持っている。
Specifically, the function of distributing the video signal to the data corresponding to each pixel of the display device, the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal input from the outside, the drive circuit start signal and the built-in power supply circuit AC timing Has the function of converting to control signals.
PDAなどの携帯型情報端末はACコンセントに接続しなくても、充電型のバッテリー
を電源として屋外や電車の中などでも長時間使用できることが望まれている。また、この
ような電子装置は持ち運び易さを重点において、軽量化と小型化が同時に要求されている
。電子装置の重量の大半を占めるバッテリーは容量を大きくすると重量増加してしまう。
従って、このような電子装置の消費電力を低減するために、バックライトの点灯時間を制
御したり、スタンバイモードを設定したりといった、ソフトウエア面からの対策も施す必
要がある。
It is desired that a portable information terminal such as a PDA can be used for a long time outdoors or in a train with a rechargeable battery as a power source without being connected to an AC outlet. In addition, such electronic devices are required to be lighter and smaller at the same time with emphasis on ease of carrying. Batteries that occupy most of the weight of electronic devices increase in weight when the capacity is increased.
Therefore, in order to reduce the power consumption of such an electronic device, it is necessary to take measures from the software side, such as controlling the lighting time of the backlight or setting the standby mode.
例えば、CPU803に対して一定時間ペン入力タブレット810からの入力信号がタ
ブレットインターフェイス805に入らない場合、スタンバイモードとなり、図20にお
いて点線で囲んだ部分の動作を同期させて停止させる。または、各画素にメモリーを備え
ておき、静止画像の表示モードに切り替えるなどの処置をとる。こうして電子装置の消費
電力を低減させる。
For example, when an input signal from the
また、静止画像を表示するにはCPU803の映像信号処理回路804、VRAM80
6のなどの機能を停止させ、消費電力の低減を図ることができる。図20では動作をおこ
なう部分を点線で表示してある。また、コントーロラ813はICチップを用い、COG
法で素子基板に装着してもよいし、表示装置内部に一体形成してもよい。
In order to display a still image, the video
The function such as 6 can be stopped to reduce power consumption. In FIG. 20, the part that performs the operation is indicated by a dotted line. In addition, the
It may be mounted on the element substrate by the method, or may be integrally formed inside the display device.
実施例1〜8において、PTFTを形成する基板に有機樹脂材料を用いることができる
。有機樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポ
リエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリイミド、アラミドなどを採用することが
できる。ガラス材料と比較して有機樹脂材料は比重が小さいので、有機樹脂基板を用いた
表示装置は電子装置の軽量化に貢献することができる。例えば、5インチクラスの表示装
置を搭載することを考えると、ガラス基板を用いるとその重量が60g程度になるのに対
し、有機樹脂基板を用いた表示装置では10g以下を達成することができる。
In Examples 1 to 8, an organic resin material can be used for the substrate on which the PTFT is formed. As the organic resin material, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethersulfone, polycarbonate, polyimide, aramid and the like can be employed. Since the specific gravity of the organic resin material is smaller than that of the glass material, a display device using the organic resin substrate can contribute to weight reduction of the electronic device. For example, considering that a 5-inch class display device is mounted, when a glass substrate is used, the weight is about 60 g, whereas a display device using an organic resin substrate can achieve 10 g or less.
しかし、有機樹脂材料は耐熱性が悪いので、多結晶珪素膜を形成や、アクセプタを活性
化するためにはレーザーアニール法を積極的に適用する。レーザーアニール法は、波長4
00nm以下のエキシマレーザーや、YAGまたはYVO4レーザーの第2高調波(波長
532nm)〜第4高調波(波長266nm)を光源として用いて行う。これらのレーザ
ー光は光学系にて線状またはスポッ状に集光し、そのエネルギー密度を100〜700m
J/cm2として照射し、上記のように集光したレーザービームを基板の所定の領域に渡
って走査させ処理を行う。こうすることにより、基板を殆ど加熱することなくアニール処
理を行うことができる。
However, since the organic resin material has poor heat resistance, a laser annealing method is actively applied to form a polycrystalline silicon film and activate the acceptor. Laser annealing method has a wavelength of 4
An excimer laser of 00 nm or less or a second harmonic (wavelength 532 nm) to a fourth harmonic (wavelength 266 nm) of a YAG or YVO 4 laser is used as a light source. These laser beams are condensed into a linear or spot shape by an optical system, and the energy density is 100 to 700 m.
Irradiation is performed as J / cm 2 , and processing is performed by scanning the laser beam condensed as described above over a predetermined region of the substrate. By doing so, the annealing process can be performed with little heating of the substrate.
また、有機樹脂材料は耐摩耗性に劣るので、表面をDLC膜で被覆しておくと良い。表
面の硬度が増し、いわゆるひっかき傷などが出来にくく、いつまでも美しい表示画面を得
ることができる。このように、実施例1〜8の構成に有機樹脂基板を適用することで、携
帯型情報端末などの電子装置においてきわめて優れた効果を発揮することができる。
Further, since the organic resin material is inferior in wear resistance, the surface is preferably covered with a DLC film. The surface hardness increases, so-called scratches are difficult to make, and a beautiful display screen can be obtained forever. Thus, by applying the organic resin substrate to the configurations of Examples 1 to 8, extremely excellent effects can be exhibited in electronic devices such as portable information terminals.
実施例1〜6においてPTFTを形成するために用いる半導体膜の作製方法の他の一例
を図21を用いて説明する。
Another example of a method for manufacturing a semiconductor film used for forming PTFTs in Examples 1 to 6 will be described with reference to FIGS.
図21で説明する半導体膜の作製方法は、非晶珪素膜の全面に珪素の結晶化を助長する
元素を添加して結晶化を行う方法である。まず、図21(A)において、基板2101は
コーニング社の#1773ガラス基板に代表されるガラス基板を用いる。基板2101の
表面には、ベースコート膜2102としてプラズマCVD法でSiH4とN2Oを用い酸化
窒化珪素膜を100nmの厚さに形成する。ベースコート膜2102はガラス基板に含ま
れるアルカリ金属がこの上層に形成する半導体膜中に拡散しないために設ける。
The semiconductor film manufacturing method described with reference to FIG. 21 is a method of performing crystallization by adding an element that promotes crystallization of silicon to the entire surface of an amorphous silicon film. First, in FIG. 21A, a
珪素を主成分とする非晶質半導体膜2103はプラズマCVD法により作製し、SiH
4を反応室に導入し、間欠放電またはパルス放電により分解して基板2101に堆積させ
る。その条件は、27MHzの高周波電力を変調し、繰り返し周波数5kHz、デューテ
ィー比20%の間欠放電により54nmの厚さに堆積する。珪素を主成分とする非晶質半
導体膜2103の酸素、窒素、炭素などの不純物を極力低減するために、SiH4は純度
99.9999%以上のものを用いる。また、プラズマCVD装置の仕様としては、反応
室の容積13Lの反応室に対し、一段目に排気速度300L/秒の複合分子ポンプ、二段
目に排気速度40m3/hrのドライポンプを設け、排気系側から有機物の蒸気が逆拡散
してくるのを防ぐと共に、反応室の到達真空度を高め、非晶質半導体膜の形成時に不純物
元素が膜中に取り込まれることを極力防いでいる。
An
4 is introduced into the reaction chamber, decomposed by intermittent discharge or pulse discharge, and deposited on the
ここでは、パルス放電によるプラズマCVD法の一例を示したが、勿論、連続放電によ
るプラズマCVD法で非晶質半導体膜を形成しても良い。
Although an example of the plasma CVD method using pulse discharge is shown here, it is needless to say that an amorphous semiconductor film may be formed by plasma CVD method using continuous discharge.
そして図7(B)で示すように、重量換算で10ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル
塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層2104を形成する。この場合、当該溶液の
馴染みをよくするために、珪素を主成分とする非晶質半導体膜2103の表面処理として
、オゾン含有水溶液で極薄い酸化膜を形成し、その酸化膜をフッ酸と過酸化水素水の混合
液でエッチングして清浄な表面を形成した後、再度オゾン含有水溶液で処理して極薄い酸
化膜を形成しておく。珪素の表面は本来疎水性なので、このように酸化膜を形成しておく
ことにより酢酸ニッケル塩溶液を均一に塗布することができる。
Then, as shown in FIG. 7B, a nickel-containing
次に、500℃にて1時間の加熱処理を行い、珪素を主成分とする非晶質半導体膜中の
水素を放出させる。そして、580℃にて4時間に加熱処理を行い結晶化を行う。こうし
て、図21(C)に示す結晶質半導体膜2105が形成される。
Next, heat treatment is performed at 500 ° C. for 1 hour to release hydrogen in the amorphous semiconductor film containing silicon as a main component. Then, crystallization is performed by heat treatment at 580 ° C. for 4 hours. Thus, a
さらに結晶化率(膜の全体積における結晶成分の割合)を高め、結晶粒内に残される欠
陥を補修するために、結晶質半導体膜2105に対してレーザー光2106を照射するレ
ーザー処理を行う。レーザーは波長308nmにて30Hzで発振するエキシマレーザー
光を用いる。当該レーザー光は光学系にて100〜300mJ/cm2に集光し、90〜
95%のオーバーラップ率をもって半導体膜を溶融させることなくレーザー処理を行う。
こうして図21(D)に示す珪素を主成分とする結晶質半導体膜2107を得ることがで
きる。
Further, in order to increase the crystallization rate (ratio of the crystal component in the total volume of the film) and repair defects remaining in the crystal grains, laser treatment is performed on the
Laser treatment is performed without melting the semiconductor film with an overlap ratio of 95%.
Thus, a
こうして作製された結晶質半導体膜2107を所定の形状にエッチングし、個々に孤立
した半導体膜を形成する。本実施例の方法により作製された半導体膜は、結晶性に優れ、
PTFTにおいても電界効果移動度やS値(サブスレショルド係数)を向上させることが
できる。
The
Also in the PTFT, field effect mobility and S value (subthreshold coefficient) can be improved.
実施例10において、珪素とゲルマニウムを成分とする非晶質半導体膜を適用するこが
できる。このような非晶質半導体膜は、代表的にはSiH4とGeH4を原料ガスとして用
い、プラズマCVD法により作製することができる。珪素とゲルマニウムを成分とする非
晶質半導体膜を用い、実施例10に記載の結晶化方法を採用することにより、{101}
面の配向率が30%以上の結晶質半導体膜を得ることができる。この場合、珪素とゲルマ
ニウムを成分とする非晶質半導体膜のゲルマニウム含有量は10原子%以下、好ましくは
5原子%以下とすると良い。
In Example 10, an amorphous semiconductor film containing silicon and germanium as components can be used. Such an amorphous semiconductor film can be typically manufactured by a plasma CVD method using SiH 4 and GeH 4 as source gases. By using an amorphous semiconductor film containing silicon and germanium as components, and employing the crystallization method described in Example 10, {101}
A crystalline semiconductor film having a plane orientation ratio of 30% or more can be obtained. In this case, the germanium content of the amorphous semiconductor film containing silicon and germanium as components is 10 atomic% or less, preferably 5 atomic% or less.
本実施例では、本発明のアクティブマトリクス型表示装置を組み込んだ電子装置につい
て示す。このような電子装置には、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、携
帯電話等)、ビデオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げら
れる。ここで列挙する電子装置は、実施例8で示すような外部回路が接続されていても良
い。それらの一例を図22と図23に示す。
In this embodiment, an electronic device incorporating the active matrix display device of the present invention is shown. Examples of such electronic devices include portable information terminals (electronic notebooks, mobile computers, mobile phones, etc.), video cameras, still cameras, personal computers, televisions, and the like. The electronic devices listed here may be connected to an external circuit as shown in the eighth embodiment. Examples of these are shown in FIGS.
図22(A)は携帯電話であり、本体2901、音声出力部9002、音声入力部29
03、表示装置2904、操作スイッチ2905、アンテナ2906から構成されている
。本発明は表示装置2904に適用することができ、特に、実施例3または実施例4で示
す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 22A illustrates a mobile phone, which includes a
03, a
図22(B)はビデオカメラであり、本体9101、表示装置9102、音声入力部9
103、操作スイッチ9104、バッテリー9105、受像部9106から成っている。
本発明は表示装置9102に適用することができる。特に、実施例3または実施例4で示
す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 22B illustrates a video camera, which includes a main body 9101, a display device 9102, and an audio input unit 9.
103, an
The present invention can be applied to the display device 9102. In particular, the reflective liquid crystal display device shown in Example 3 or Example 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.
図22(C)はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体9201、カ
メラ部9202、受像部9203、操作スイッチ9204、表示装置9205で構成され
ている。本発明は表示装置9205に適用することができる。特に、実施例3または実施
例4で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 22C illustrates a mobile computer or a portable information terminal, which includes a main body 9201, a camera portion 9202, an image receiving portion 9203, an
図22(D)はテレビ受像器であり、本体9401、スピーカー9402、表示装置9
403、受信装置9404、増幅装置9405等で構成される。本発明は表示装置940
3に適用することができる。特に、実施例3または実施例4で示す反射型の液晶表示装置
は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 22D illustrates a television receiver, which includes a main body 9401, a
403, a
3 can be applied. In particular, the reflective liquid crystal display device shown in Example 3 or Example 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.
図22(E)は携帯書籍であり、本体9501、表示装置9502、9503、記憶媒
体9504、操作スイッチ9505、アンテナ9506から構成されており、ミニディス
ク(MD)やDVDに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するもので
ある。直視型の表示装置9502、9503は特に、実施例3または実施例4で示す反射
型の液晶表示装置は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 22E illustrates a portable book which includes a main body 9501,
図23(A)はパーソナルコンピュータであり、本体9601、画像入力部9602、
表示装置9603、キーボード9604で構成される。本発明は表示装置9603に適用
することができる。特に、実施例3または実施例4で示す反射型の液晶表示装置は低消費
電力化の観点から適している。
FIG. 23A illustrates a personal computer, which includes a main body 9601, an
A display device 9603 and a
図23(B)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレ
ーヤーであり、本体9701、表示装置9702、スピーカ部9703、記録媒体970
4、操作スイッチ9705で構成される。なお、この装置は記録媒体としてDVD(Di
gtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲー
ムやインターネットを行うことができる。本発明は表示装置9702に適用することがで
きる。特に、実施例3または実施例4で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の観点
から適している。
FIG. 23B shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded.
4 and
gial Versatile Disc), CD, etc. can be used for music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet. The present invention can be applied to the
図23(C)はデジタルカメラであり、本体9801、表示装置9802、接眼部98
03、操作スイッチ9804、受像部(図示しない)で構成される。本発明は表示装置9
802に適用することができる。特に、実施例3または実施例4で示す反射型の液晶表示
装置は低消費電力化の観点から適している。
FIG. 23C illustrates a digital camera, which includes a main body 9801, a
03, an
802 can be applied. In particular, the reflective liquid crystal display device shown in Example 3 or Example 4 is suitable from the viewpoint of reducing power consumption.
Claims (2)
前記画素電極は、EL素子の陽極として機能し、The pixel electrode functions as an anode of the EL element,
前記第1の導電層と、前記第1のトランジスタのゲート電極と、前記第2のトランジスタのゲート電極とは、タンタル、タングステン、モリブデン、ニオブ、及びチタンのいずれかを有し、The first conductive layer, the gate electrode of the first transistor, and the gate electrode of the second transistor have any one of tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, and titanium,
前記絶縁膜は、前記第1の導電層の上方、前記第1のトランジスタのゲート電極の上方、及び、前記第2のトランジスタのゲート電極の上方に設けられており、The insulating film is provided above the first conductive layer, above the gate electrode of the first transistor, and above the gate electrode of the second transistor,
前記第2の導電層と、前記第3の導電層と、前記第4の導電層と、前記第5の導電層とは、前記絶縁膜の上方に設けられ、The second conductive layer, the third conductive layer, the fourth conductive layer, and the fifth conductive layer are provided above the insulating film,
前記第1の導電層は、映像信号を伝達することができる機能を有し、The first conductive layer has a function of transmitting a video signal,
前記第1の導電層は、第1の方向に延びて配置され、The first conductive layer extends in a first direction;
前記第2の導電層は、前記第1の導電層と、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方とを、電気的に接続することができる機能を有し、The second conductive layer has a function of electrically connecting the first conductive layer and one of a source and a drain of the first transistor,
前記第3の導電層は、前記第2のトランジスタのゲート電極と、前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方とを、電気的に接続することができる機能を有し、The third conductive layer has a function of electrically connecting the gate electrode of the second transistor and the other of the source and the drain of the first transistor,
前記第4の導電層は、前記第2のトランジスタのソース又はドレインの一方と、前記画素電極とを、電気的に接続することができる機能を有し、The fourth conductive layer has a function of electrically connecting one of a source and a drain of the second transistor and the pixel electrode,
前記第1のトランジスタのゲート電極は、前記第5の導電層と電気的に接続され、A gate electrode of the first transistor is electrically connected to the fifth conductive layer;
前記第5の導電層は、前記第1のトランジスタのオン又はオフを選択する信号を伝達することができる機能を有し、The fifth conductive layer has a function of transmitting a signal for selecting on or off of the first transistor;
前記第5の導電層は、前記第1の方向と交差する第2の方向に延びて配置され、The fifth conductive layer is arranged extending in a second direction intersecting the first direction,
前記第2のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第6の導電層と、電気的に接続され、The other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the sixth conductive layer;
前記第6の導電層は、前記第2のトランジスタを介して、前記画素電極に電流を供給することができる機能を有し、The sixth conductive layer has a function of supplying current to the pixel electrode through the second transistor,
前記保持容量の一対の電極のうちの一方は、前記第2のトランジスタの半導体層とひと続きの半導体層を有し、One of the pair of electrodes of the storage capacitor includes a semiconductor layer of the second transistor and a continuous semiconductor layer;
前記半導体層は、多結晶半導体を有し、The semiconductor layer comprises a polycrystalline semiconductor;
前記保持容量の一対の電極のうちの他方は、前記第2のトランジスタのゲート電極とひと続きの導電層を有することを特徴とする表示装置。The other of the pair of electrodes of the storage capacitor includes a gate electrode of the second transistor and a continuous conductive layer.
画素部において、前記第1の導電層は、前記画素電極と重なる領域を有し、In the pixel portion, the first conductive layer has a region overlapping with the pixel electrode,
画素部において、前記第6の導電層は、前記画素電極と重なる領域を有し、In the pixel portion, the sixth conductive layer has a region overlapping with the pixel electrode,
画素部において、前記第5の導電層は、前記画素電極と重ならないことを特徴とする表示装置。In the pixel portion, the fifth conductive layer does not overlap with the pixel electrode.
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