JPS6311989A - 電気光学的表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明のソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、あるいは石
芙等の透明基板上に少なくとも多結晶シリコンあるいは
アモルファスシリコンを主構成部材としてなるアクティ
ブマトリクス基板に関するものである。

［従来の技術］ 近年平板型液晶ディスプレーは腕時計、電卓、玩具を始
めとして自動車、計測器、情報機器端末へと応用分野が
拡大されつつあり、特に最近においては半導体果粒回路
技術によってｓｉ基板上へステッチング用トランジスタ
回路をマトリクス状に形成しこのｓｉ大基板透明ガラス
板間に液晶を封入したテレビ画像表示用の液晶ディスプ
レーパネルが開発されている。

アクティブマトリクス方式で液晶パネルを構成した例で
は前記単結晶ｓｉ大基板用いたものやガラス基板上に薄
膜トランジスタを形成したもの及びバリスタ基板を用い
たものなどが既に報告されているが中でも大型パネル化
ならびにコスト面から前記ガラス基板上に薄膜トランジ
スタを形成してなるアクティブマトリクス基板は将来有
望な方式と考えられている。

従来ガラス基板上に多結晶シリコン等を堆積して形成さ
れる葭膜トランジスタは基板に対する熱制約から低温プ
ロセスを用いざるを得ないことは周知の通りである。し
かし前記＠膜トランジスタを用いてのアクティブマトリ
クス基板の場合アクティブマトリクス回路はともかくと
して周辺駆動回路は高周波動作を要求されるため少なく
とも移動度は単結晶シリコンに近いものでなくてはなら
ない、そのため周辺駆動回路は単結晶シリコン基板上に
形成し、アクティブマトリクス基板にいわゆる外すけす
ることが一般的である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来の前記方式では周辺駆動回路基板の製造費
は勿論のことアクティブマトリクス基板への外すけ費用
を含めると当然の事ながら大幅なコストアップにつなが
ることは言うまでもない。

又基板材として石芙基板のように耐熱性を有する材を用
いてアクティブマトリクス基板を形成した３１１合は１
０００°Ｃ以上の高温プロセスも可能となるため周辺駆
動回路を内蔵したアクティブマトリクス基板の製造は可
能となる。

しかし、ここで一つ問題となるのは光す：りについてｔ
ある。本来平板液晶ディスプレーは携帯用かつ野外用と
しての利用価値が大きく当然の事ながら太陽光の下での
使用頻度が多くなる。

アクティブマトリクスＩＣ基板は直接太陽光が表示面を
照射するためＩＣ基板内にも光が入射する。ＩＣ基板内
への入射光は電子と正孔を発生させ基板内に拡斂しＰ−
Ｎ接合部に到達するとＰ　−Ｎ接合部に電流が流れてし
まう、すなわちこの光起電力効果はトランジスタのソー
スドレインのＰ−Ｎ接合部にリーク現象を引き起こし、
正しい画像表示が得られなくなり、画像がちらついたり
消えたりする。このため前記光り−ク現象を押えるため
の一手段としては基板の移動度を小さくしリーク電流の
低減を計ることであり、前述の如くアクティブマトリク
ス回路においてはそがある程度可能であるからである。

しかしながら前記高温プロセスは石芙基板上の多結晶シ
リコン全体を結晶化させることになり、当然移動度が高
くなり、光リークが増加し好ましい構造とはいえない。

又近来は周知の如くレーザー光あるいはＥＢ（エレクト
ロンビーム）を用いて無定型あるいは多結晶のシリコン
面に照射することにより、結晶化をはかったり、あるい
はイオン照射時のダメージを消去する技術が開発されて
きている。

中でもレーザー加熱には０ｗアルゴンレーザー、ＣＷク
リプトンレーザー、パルスＹＡＧレーザ−、ＣＷ励起Ｙ
ＡＧレーザーなど種々の方式があり出力、エネルギーあ
るいはスポット径をはじめと１して生産性安定性に至る
まで構造上、動作上の木質的な違いを有しており、目的
による選択も重要な要素となる。

このレーザ光を利用してのレーザーアニール技術を用い
れば１例えばガラス基板上に周辺駆動回路を内蔵したア
クティブマトリクス基板にレーザーアニールし全体に移
動度を高めることは可能となる。しかしレーザーアニー
ル効果はスポット径と照射時間によりスループシトが決
定されるため基板全体にレーザーアニール加工を行なう
と例えば１時間当たりの生産性は基板数枚程度と小量で
あり効率の極めて悪い工程となってしまう。

以上述べた如く光リークに強くしかも低価格アクティブ
マトリクス基板を製造するに当っては従来方式における
種々の欠点を改善する必要がある。

本発明は従来の欠点を除去せしめるものであり、すなわ
ちガラス等の透明基板上に多結晶シリコンあるいはアモ
ルファスシリコンを主構成部材とするアクティブマトリ
クス回路を形成し、しかも同一基板上に前記アクティブ
マトリクス回路を包み込む形で周辺駆動回路を配置し、
該周辺駆動回路領域のみをレーザーアニール加工等を行
ないトランジスタの移動度を高めるというものである。

すなわち前述の如く周辺駆動回路の内蔵化をはじめとし
、移動度を高める一手段としてレーザーアニ−ルを基板
周辺部の駆動回路のみに照射するためスループットを向
上ししかも内蔵のアクティブマトリクス回路の移動度を
小さくしたため光リーク防止の向上も計れるという特徴
を備えたものである。

［実施例］ 次に本発明を下記に記す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

（実施例１） 第１図は本発明によるアクティブマトリクス基板であり
、ホウケイ酸ガラス基板１上にアクティブマトリクス回
路２を中心部に周辺駆動回路３を外周部に配置したもの
である。

第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明のアクティブマトリクス
基板の製造過程を説明するための基板断面図である。ま
ず第２図（ａ）の如くホウケイ酸ガラス基板１上に６２
５°Ｃの減圧雰囲気中にて５００ＯＡのｆｉＳｌの多結
晶シリコン膜４を形成後該多結晶シリコン膜４をホトエ
ツチングし部分的に開孔せしめる０次に基板上の周辺部
すなわち第１図の周辺駆動回路３の領域内のみ第３図（
ａ）の如＜ＣＷ励起ＹＡＧレーザーを光源としたビーム
径２００　ｐ−ｒｎ、　１９速度５０ｃｍ／Ｓｅｃでビ
ームを左右の方向にスキャンさせながら、しかも１〜４
の順序にてレーザーアニール加工を行なった０次に第２
図（ｂ）　（７）如くに全面ニＣＶ　Ｄ−３ｉ　ｏ　２
膜５を２００ＯＡ堆積した後、前記第１の多結晶シリコ
ン膜と同一形成方法で第２の多結晶シリコン膜６を形成
した後、多結晶シリコン膜６のソースドレイン部の開孔
をホトエツチングにて行なう。

次に基板主面にＩ　Ｘ　１０　　／　ｃｒ＋１のリンイ
オンを照射し５５０°ＣＩＨのフォーミングガス中にて
アニールな行ない拡散層を形成する０次に第２図（Ｃ）
の如＜ＣＶＤ−３ｉｏ２膜７を形成した後コンタクトホ
ールを開孔し引き続き電極８の形成を行ないアクティブ
マトリクス基板の形成を終了する６本実施例にもちいた
アクティブマトリクス回路のゲート及びデータ線のライ
ン数は各々２００本であり、本基板を用いてデーター線
は約ＩＫＭＨ２，又ゲート線も２５ＫＭＨ２での動作が
確認され液晶表示ディスプレーとして充分な性能を有す
ることが確認されている。又レーザーアニール加工の効
果としてアニールのスルーブツトは従来に較べて数倍以
上の向上を見せており、さらに移動度はアクティブマト
リクス回路中では約１０ｃｍ／Ｖ−ｓｅｅであり、周辺
駆動回路部では約１００ｃｍ／Ｖ−ｓｅｅが得られてい
る。

（実施例２） 実施例（１）と同様に第１図の多結晶シリコン膜を形成
後ホトエツチング２で部分的な開孔を行なった後第３図
（ｂ）の如〈実施例（１）と同一条件にて周辺駆動回路
の（１）と（３）の領域をレーザーアニール加工した後
周辺駆動回路の（２）と（４）を（−１）及び（３）に
較べて低出力の約Ｉ　Ｊ　／　ｃｎｉのエルルギー密度
で照射した。すなわち周辺駆動回路の（２）と（４）の
領域はゲート線駆動用であり、（１）及び（３）のデー
タ線用に較べて低周波動作が可能なため周辺駆動回路部
全体を同一エネルギー密度で照射する必要性はなく本実
施例の結果Ｔもゲー）　１１を動作させるために充分な
移動度を得ることが確認され、しかも基板外周部の二辺
は低エネルギー密度照射のためスルーブツトは実施例（
１）に較べてさらに向上している。

（実施例３） 実施例（１）と同様に第１の多結晶シリコン１りを形成
後ホトエツチングにて部分的な開孔を行なった後第３図
（ｃ）の如〈実施例（１）と同一条件にて周辺′ｌＩＡ
動回路の（１）と（３）領域すなわちデータ線駆動回路
領域のみ）レーザーアニールする。すなわち実施例（２
）にて説明の如く特にゲート線のライン数の少ないアク
ティブマトリクス基板については木裏式でも充分対応が
取れスルーブツトの大幅な向上が望める。

（実施例４） 実施例１と同様に第１の多結晶シリコン膜を形成後ホト
エツチングにて部分的な開孔な行なった後第３図（ｄ）
の如く基板の周辺駆動回路領域へのレーザーアニール照
射をまず（１）の領域にビームを矢印の如く左右にスキ
ャンさせて行ない、つづいて基板を中心に対して９０度
回転しく２）の領域を（１）と同一方式にて照射し続い
て同じ方式にて基板を回転させて（３）（４）の領域を
照射する。この方式では実施例（１）に較ベビームのス
キャン数が大幅に減少できるため実施例（１）に較べて
スループ７トが向上できる利点を有する。

以上実施例（１）〜（４）にて説明した如く、本発明は
平板液晶ディスプレー等に用いられるアクティブマトリ
クス基板において、ガラス基板上にアクティブマトリク
ス回路と周辺駆動回路をワンチップ化すると同時にレー
ザーアニール技術を利用し駆動回路のみにレーザーアニ
ール照射を行ないアクティブマトリクス基板に耐光リー
ク対策をほどこしたものであり、低コストでしかも光リ
ークに強いアクティブマトリクス基板の提供を可能にし
たものである。

なお本実施例において透明基板としてホウケイ酸ガラス
を用いているが他にソーダガラスあるいは石英板等の透
明基板でも良く、さらにトランジスタ移動度を高的手段
としてレーザーアニールのの他にＥＢ等についても効果
は確認されており、これらの照射条件についても目的に
応じて自由に選択可能であり、なんら本発明の目的から
逸脱するものではない。

［発明の効果］ 上述の如く本発明は、 （１）一対のガラス基板内に′ｉｉ気光学的応答をする
組成物が封入されてなり、該ガラス基板上にはママトリ
クス状に配列されたデータ線とゲート線、該データ線と
該ゲート線の各交点にはシリコン薄膜トランジスタから
なるスイッチング素子及び駆動電極が配置されてアクテ
ィブマトリクス回路部を形成してなる電気光学的表示装
置において、該アクティブマトリクス回路部外周の該ガ
ラス基板上には該データ線及び該ゲート線に信号を提供
する周辺駆動回路が形成され該周辺駆動回路中の能動素
子はシリコン薄膜トランジスタで構成されてなり、該周
辺駆動回路のシリコン薄膜トランジスタの移動度と該ア
クティブマトリクス回路部のシリコン薄膜トランジスタ
の移動度とを異ならせるようにしたからレーザーアニー
ル処理等によって、シリコントランジスタの薄膜の組成
変化により容易に移動度の異なる領域を形成することが
可能であるために、周辺駆動回路の応答速度は移動度を
高くすることによって高周波応答を保証することができ
、一方アクチイブマトリクス回路部の移動度は低くする
ことによって、表示領域に入射される光によるトランジ
スタのオフ時のリーク電流を最少限に押えることができ
る。このように移動度に対し両者が互いに背反する特性
を有する薄膜トランジスタを同一基板上に構成すること
が可能である効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアクティブマトリクス基板におけ
る回路配置図。 第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明におけるアクティブマト
リクス基板の製造工程を示す基板断面図。 第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明におけるアクティブマト
リクス基板上の周辺駆動回路領域へのレーザーアニール
照射方法を示す平面図。 １・・・・・・・・・ガラス基板 ２・・・・・・・・・アクティブマトリクス基板３・・
・・・・・・・周辺駆動回路 ４・・・・・・・・・多結晶シリコン膜５・・・・・・
・・・ＣＶＤ−５ｉｏ２膜６・・・・・・・・・多結晶
シリコン膜７・・・・・・・・・ＣＶＤ−５ｉｏ２膜８
・・・・・・・・・電極 以　　　　　上 出願人セイコーエプソン株式会社 第１図 第２図 （Ａ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対のガラス基板内に電気光学的応答をする組成
   物が封入されてなり、該ガラス基板上にはマトリクス状
   に配列されたデータ線とゲート線該データ線と該ゲート
   線の各交点にはシリコン薄膜トランジスタからなるスイ
   ッチング素子及び駆動電極が配置されてアクティブマト
   リクス回路側を形成してなる電気光学的表示装置におい
   て、該アクテブマトリクス回路部外周の該ガラス基板上
   には該データ線及び該ゲート線に信号を供給する周辺駆
   動回路が形成され、該周辺駆動回路中の能動素子はシリ
   コン薄膜トランジスタで構成されてなり、該周辺駆動回
   路のシリコン薄膜トランジスタの移動度と該アクティブ
   マトリクス回路部のシリコン薄膜トランジスタの移動度
   とを異ならせることを特徴とする電気光学的表示装置。