專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像顯示裝置，特別是涉及具備使用了高速工作的薄膜晶體管的電路的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為構(gòu)成有源矩陣方式的液晶顯示裝置(液晶顯示器)、有機發(fā)光顯示裝置(有機EL顯示器)或圖像傳感器的像素和像素驅(qū)動電路的有源元件，開發(fā)了多晶硅薄膜晶體管(以下，也稱為多晶硅TFT)。多晶硅TFT與其它的驅(qū)動電路元件相比，在驅(qū)動能力大的方面是有利的，可在與像素為同一的基板上安裝周邊驅(qū)動電路。
根據(jù)成本方面的要求，在作為構(gòu)成圖像顯示裝置的有源基板(所謂的有源矩陣基板)的絕緣性基板的玻璃基板上形成在電視接收機或大型的監(jiān)視器等的大尺寸的液晶顯示裝置中使用的多晶硅TFT。在玻璃基板上形成TFT的工藝中，玻璃的耐熱溫度限定了工藝溫度。
為了在玻璃基板(以下，也簡單稱為基板)上形成高品質(zhì)的多晶硅薄膜，如在「非專利文獻1」中記載的那樣，利用由受激準分子激光進行的結(jié)晶化。
為了在像素驅(qū)動電路部上安裝性能更高的集成電路，必須實現(xiàn)性能更高的多晶硅TFT，但例如如「非專利文獻2」或「非專利文獻3」中記載的那樣，利用采用了固體激光器的結(jié)晶化，可得到在激光的掃描方向上結(jié)晶粒徑大的、粒寬度一致的、表面平坦的多晶硅薄膜。已報告了通過用該多晶硅薄膜形成多晶硅TFT提高了薄膜晶體管的性能。
非專利文獻1非晶硅的技術(shù)和應(yīng)用(Springer 2000)pp94-146。
非專利文獻2國際電子器件學(xué)會予稿集(Washington DC，2001)pp747-751。
非專利文獻3信息顯示學(xué)會國際討論會摘要(2002)pp158-161。
在薄膜晶體管中利用了采用受激準分子激光而結(jié)晶化的多晶硅薄膜的迄今為止的多晶硅薄膜的結(jié)晶粒徑小、結(jié)晶粒的形狀中各向異性少。因而，即使在基板上在任何的方向上配置薄膜晶體管，其性能也大體相同。根據(jù)該原因，以減少布局面積為目的進行了在基板上的薄膜晶體管的配置在同一基板上必然存在具有多個方向的薄膜晶體管。
如上所述，利用采用了固體激光器的結(jié)晶化，可得到對于激光的掃描方向來說結(jié)晶粒徑大的、在與激光的掃描方向垂直的方向上結(jié)晶粒寬度一致的、表面平坦的多晶硅薄膜。對于用該多晶硅薄膜制作的TFT的性能來說，可安裝以往不能安裝的電路，可實現(xiàn)有源矩陣基板的高功能化。但是，以往的多晶硅薄膜的硅結(jié)晶的各向異性大，如果進行以往那樣的布局，則產(chǎn)生不能得到電路工作中所必要的性能的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供在絕緣性基板上具備以矩陣狀配置了多個像素的像素部(像素區(qū)域或顯示區(qū)域)和用以驅(qū)動像素部的高速的電流遷移率(電子遷移率、空穴遷移率)工作的高性能的薄膜晶體管電路構(gòu)成的像素驅(qū)動電路部的圖像顯示裝置。
再有，本發(fā)明不限于將在圖像顯示裝置用的絕緣性基板上形成的半導(dǎo)體膜改良為具有可實現(xiàn)上述高速的電流遷移率的特性的薄膜的多晶硅薄膜的改質(zhì)，也同樣可應(yīng)用于其它的基板、例如在硅晶片上形成的半導(dǎo)體膜的改質(zhì)等。
為了達到上述目的，在本發(fā)明中，首先在絕緣性基板的整個區(qū)域上形成的非晶質(zhì)硅膜的整個面上照射受激準分子激光，改質(zhì)為多晶硅膜，或用制作用化學(xué)氣相法(CVD法)形成了多晶硅膜的絕緣性基板，一邊對在該絕緣性基板的像素區(qū)域的周邊配置的驅(qū)動電路區(qū)域的多晶硅膜有選擇地照射采用了固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光，一邊在規(guī)定的方向上掃描，形成由在激光的掃描方向上結(jié)晶粒徑大的、粒寬度一致的、表面平坦的多晶硅薄膜構(gòu)成的帶狀結(jié)晶硅膜的不連續(xù)改質(zhì)區(qū)域。
將上述的不連續(xù)改質(zhì)區(qū)域作成矩形，在該矩形的不連續(xù)改質(zhì)區(qū)域內(nèi)制成所需要的電路。此時，考慮到因激光掃描方向與構(gòu)成各自的電路的TFT的溝道方向的相對關(guān)系的差別引起的TFT特性的差異，通過將TFT配置成對于各自的電路的要求規(guī)格為最佳來達到上述本發(fā)明的目的。再有，在本發(fā)明中，將用上述的脈沖調(diào)制激光或準CW激光的照射制作大致帶狀結(jié)晶硅膜的不連續(xù)改質(zhì)區(qū)域的方法稱為SELAX(有選擇地放大激光結(jié)晶化)。
按照本發(fā)明，利用在構(gòu)成有源矩陣基板的絕緣基板上的各種電路部的布局最佳化，可提供具備具有以驅(qū)動該像素部用的高速的電流遷移率工作的高性能的薄膜晶體管電路的像素驅(qū)動電路部的高圖像質(zhì)量的圖像顯示裝置。


圖1是示意性地說明在作為構(gòu)成圖像顯示裝置的有源矩陣基板的玻璃基板上形成的圖像部、像素驅(qū)動電路部和其它的必要的電路類的概略平面圖。
圖2是歸納了對于在有源矩陣基板的各驅(qū)動電路區(qū)域上形成的各電路的要求規(guī)格和滿足了該規(guī)格時的效果的說明圖。
圖3是說明將非晶硅膜改質(zhì)為優(yōu)質(zhì)的多晶硅膜的狀況的示意圖。
圖4是示意性地說明薄膜晶體管的布局、固體激光器的照射方向和粒界的狀況的平面圖。
圖5是比較了因在假想磚VTL內(nèi)制作的薄膜晶體管的布局方法的差別引起的輸送特性的說明圖。
圖6是說明本發(fā)明的實施例中的絕緣性基板上的像素的布局的一例的主要部分的平面圖。
圖7是示意性地說明漏側(cè)移位寄存器DSR的1級部分的在基板上的布局例的主要部分的平面圖。
圖8是漏側(cè)移位寄存器DSR的1級部分的邏輯電路圖。
圖9是說明圖7中示出的移位寄存器的工作的時序圖。
圖10是將氧化硅膜用作柵絕緣膜、將漏電流對于柵電壓進行作圖而示出因其膜厚導(dǎo)致的特性差別的說明圖。
圖11是示意性地示出在溝道區(qū)與源漏區(qū)的邊界上存在低濃度的雜質(zhì)注入層的情況和在低濃度的雜質(zhì)注入層上存在柵的情況的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖12是示意性地說明本發(fā)明的有源矩陣基板的另一結(jié)構(gòu)例的概念的剖面圖。
圖13是對決定假想磚VTL的位置用的固體激光照射區(qū)域進行定位的狀況的說明圖。
圖14是示意性地說明將本發(fā)明的圖像顯示裝置應(yīng)用于液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)例用的展開斜視圖。
圖15是示意性地說明將本發(fā)明的圖像顯示裝置應(yīng)用于有機EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)例用的展開斜視圖。
圖16是將圖15中示出的構(gòu)成要素一體化了的有機EL顯示裝置的平面圖。
圖17是示出在個人計算機或電視接收機的顯示部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置的例子的外觀圖。
圖18是示出在攜帶電話機的顯示部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置的例子的外觀圖。
圖19是示出在數(shù)字攜帶終端的顯示部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置的例子的外觀圖。
圖20是示出在攝像機的顯示部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置的例子的外觀圖。
具體實施例方式
以下，參照實施例的附圖詳細地說明本發(fā)明的實施形態(tài)。在此，在將本發(fā)明應(yīng)用于使用了玻璃基板作為絕緣性基板的液晶顯示裝置的情況下進行說明。圖1是示意性地說明在作為構(gòu)成圖像顯示裝置的有源矩陣基板的玻璃基板上形成的圖像部、像素驅(qū)動電路部和其它的必要的電路類的概略的平面圖。再有，在液晶顯示裝置中，在該有源矩陣基板上重疊地貼合形成了濾色層等的對置基板(在具有濾色層的情況下，稱為濾色基板)，在兩基板的貼合間隙中封入液晶。
在此，假定有源矩陣基板以線順序方式驅(qū)動的情況來說明。在玻璃基板SUB上形成的各電路的大部分上具有像素區(qū)域DSP。在像素區(qū)域DSP上，在數(shù)據(jù)線DL與柵線GL的交叉部中設(shè)置以矩陣狀排列的像素PXL。該像素PXL由起到開關(guān)作用的TFT和像素電極構(gòu)成。在本實施例中，示出了用2個TFT構(gòu)成開關(guān)的雙柵的情況，但也可以是單柵或多柵。
在玻璃基板SUB的像素區(qū)域DSP的外側(cè)配置形成了對在該像素區(qū)域DSP上形成的多個像素PXL供給驅(qū)動信號的電路的驅(qū)動電路區(qū)域。在像素區(qū)域DSP的一方的長邊(圖1的上邊)上配置了具有使數(shù)模變換器DAC依次讀入數(shù)字化的顯示數(shù)據(jù)的作用的移位寄存器DSR、將數(shù)字化的顯示數(shù)據(jù)作為灰度電壓信號輸出的數(shù)模變換器DAC、放大來自數(shù)模變換器DAC的灰度信號以得到所希望的灰度電壓的電平移動器DLS、緩沖器BF和在鄰接的像素中使灰度電壓的極性反轉(zhuǎn)的取樣開關(guān)SSW。
此外，在像素區(qū)域DSP的短邊(圖1的左邊)上配置了依次打開像素電極PXL的柵用的移位寄存器GSR和電平移動器GLS。而且，在上述電路組的周邊配置了在顯示裝置中取入從系統(tǒng)SLSI發(fā)送來的圖像數(shù)據(jù)并進行信號變換的接口IF、灰度信號發(fā)生器SIG和發(fā)生各電路的時序控制用的時鐘信號的時鐘信號發(fā)生器CLG等。
在這些電路組內(nèi)，由于接口IF、時鐘信號發(fā)生器CLG、漏側(cè)移位寄存器DSR、柵側(cè)移位寄存器GSR、數(shù)模變換器DAC那樣的電路處理數(shù)字信號，故高速性是必須的，而為了低功耗的緣故，必須采用低電壓驅(qū)動。
另一方面，像素PXL是對液晶施加電壓以調(diào)制液晶的透射率用的電路，為了輸出灰度，不得不采用高電壓驅(qū)動。此外，為了在一定的時間內(nèi)保持電壓，進行開關(guān)的薄膜晶體管必須在低漏泄電流下工作。由于處于低電壓驅(qū)動電路組與高電壓驅(qū)動電路組之間的漏側(cè)電平移動器DLS、柵側(cè)電平移動器GLS、緩沖器BF、取樣開關(guān)SSW對像素PXL發(fā)送高電壓的模擬信號，故要求高電壓驅(qū)動。如上所述，為了在玻璃基板SUB上制作圖像顯示用的電路，必須同時安裝相反的多個規(guī)格的TFT。
圖2是歸納了對于在有源矩陣基板的各驅(qū)動電路區(qū)域上形成的各電路的要求規(guī)格和滿足了該規(guī)格時的效果的說明圖。由于在各區(qū)域中形成的各電路的要求規(guī)格和對于該規(guī)格的效果如圖2中記述的那樣，故在此不進行重復(fù)的說明。為了滿足在圖2中歸納的要求規(guī)格，在本實施例中，應(yīng)用在圖1中在接口IF、時鐘信號發(fā)生器CLG、漏側(cè)的移位寄存器DSR、柵側(cè)移位寄存器GSR、數(shù)模變換器DAC的部分上用由脈沖調(diào)制的激光的掃描進行的選擇性的照射以在激光的掃描方向上具有連續(xù)的粒界的方式進行了改質(zhì)的帶狀結(jié)晶硅膜的不連續(xù)改質(zhì)區(qū)域。在圖1中用參照符號SX示出應(yīng)用該不連續(xù)改質(zhì)區(qū)域的范圍。
圖3是說明將非晶硅膜改質(zhì)為優(yōu)質(zhì)的多晶硅膜的狀況的示意圖。圖3(a-1)是斜視圖，圖3(a-2)是從圖3(a-1)的上方看圖3(a-1)的平面圖。此外，圖3(b-1)是斜視圖，圖3(b-2)是從圖3(b-1)的上方看圖3(b-1)的平面圖。如圖3(a-1)、(a-2)中所示，在絕緣基板INS上的整個區(qū)域上利用化學(xué)氣相生長法(CVD法)對前體膜PRC、非晶質(zhì)硅膜(以下，也稱為非晶硅膜)進行成膜。根據(jù)絕緣膜的種類，不一定應(yīng)對前體膜PRC進行成膜，但在本實施例中假定對其進行成膜來說明。
在所形成的非晶硅膜ASI的整個面上照射受激準分子激光EXL，改質(zhì)為多晶硅膜PSI。此時的改質(zhì)是非晶質(zhì)→多晶的處理。也可用化學(xué)氣相生長法(CVD法)或濺射法直接對該多晶硅膜PSI1進行成膜。接著，如圖3(b-1)、(b-2)中所示，一邊有選擇地對與圖1的區(qū)域SX相當?shù)膮^(qū)域的多晶硅膜PSI照射采用了固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光SSL，一邊在規(guī)定的方向SSLD上掃描，形成由在激光的掃描方向上結(jié)晶粒徑大的、粒寬度一致的、表面平坦的多晶硅薄膜構(gòu)成的帶狀結(jié)晶硅膜的不連續(xù)改質(zhì)區(qū)域。該不連續(xù)改質(zhì)是多晶→結(jié)晶粒放大的處理。再有，受激準分子激光EXL的掃描方向EXLD與采用了固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光SSL的掃描方向SSLD不必必須一致。
以下，為了方便起見，也將用上述的方法得到的進行了不連續(xù)改質(zhì)的矩形的區(qū)域VTL稱為假想磚。將假想磚VTL的大小設(shè)定為與所制成的電路規(guī)模對應(yīng)的大小或制成多個電路的大小。
圖4是示意性地說明薄膜晶體管的布局、固體激光器的照射方向和粒界的狀況的平面圖。關(guān)于用上述的方法構(gòu)成在圖1的區(qū)域SX內(nèi)安裝的電路組的薄膜晶體管，如圖4的(a)中所示，在以采用了固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光SSL的掃描方向SSLD與薄膜晶體管TFTP的源漏方向SDD平行的方式進行了布局的情況下，由于電子的在結(jié)晶粒邊界處的散射次數(shù)少，故電子的遷移率大到300cm2/V·s至500cm2/V·s，閾值的離散性為±0.2V以下。
此外，如圖4的(b)中所示，在以采用了固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光SSL的掃描方向SSLD與薄膜晶體管TFTV的源漏方向SDD垂直的方式進行了布局的情況下，電子的遷移率低至100cm2/V·s至300cm2/V·s，但由于電阻變大，故關(guān)斷時的電流小，此外特性惡化減少，顯示出高耐壓的晶體管特性。
圖5是比較了因在假想磚VTL內(nèi)制作的薄膜晶體管的布局方法的差別引起的輸送特性的說明圖。在圖5中，曲線TFTPC、TFTVC分別表示圖4的(a)TFTP、(b)TFTV的輸送特性。因而，例如可利用存儲器開關(guān)那樣的保持電荷、進行放電蓄電的元件。
利用上述的薄膜晶體管組，可在同一玻璃基板內(nèi)直接安裝以往在玻璃基板上安裝的圖像部(顯示區(qū)域)的外周作為LSI芯片安裝的高速電路組(主要是像素驅(qū)動電路)。由此，可削減LSI芯片成本、可削減面板周邊部(有源矩陣基板的外周)的非像素區(qū)域。此外，在成為有源矩陣基板的面板制造工序中實現(xiàn)在LSI芯片設(shè)計、制造的時刻進行的電路的定制化。
其次，參照圖6至圖9說明在實際的基板上的布局的實施例。圖6是說明本發(fā)明的實施例中的絕緣性基板上的像素的布局的一例的主要部分的平面圖。像素PXL由用在圖1中示出的像素區(qū)域DSP中保持電荷、進行放電蓄電的薄膜晶體管構(gòu)成的開關(guān)SW、保持電容CST和像素電極CLQ構(gòu)成。開關(guān)SW的源側(cè)經(jīng)接點SCT連接到漏線DL上，其漏側(cè)連接到保持電容CST上，其柵連接到柵線GL上。將對漏線DL發(fā)送的灰度信號在開關(guān)SW為導(dǎo)通狀態(tài)時對保持電容CST和經(jīng)保持電容CST和接點SCT連接的像素電極CLQ作為電荷發(fā)送。該電荷在開關(guān)SW為關(guān)斷狀態(tài)時被保持，如果再次成為導(dǎo)通狀態(tài)，則對漏線DL放電而被復(fù)位。
為了提高耐壓，開關(guān)SW成為用2個薄膜晶體管SWTR1和SWTR2構(gòu)成的雙柵結(jié)構(gòu)。在本實施例中，用雙柵結(jié)構(gòu)的例子示出了開關(guān)SW，但即使采用用具有后述的LDD(輕摻雜漏)結(jié)構(gòu)的1個薄膜晶體管或2個薄膜晶體管構(gòu)成的開關(guān)，也可實現(xiàn)耐壓的提高。構(gòu)成像素PXL的元件用利用受激準分子激光從上述的非晶硅改質(zhì)的多晶硅膜PSI來制作。因而，在多晶硅膜中沒有各向異性，即使以任何方式來布局，在薄膜晶體管的特性中也沒有大的差異。因而，在本實施例的情況下，為了縮小布局面積和提高像素的開口率，希望薄膜晶體管SWTR1和薄膜晶體管SWTR2的源漏方向以彼此直行的方式來布局。
與像素同樣，在取樣開關(guān)、漏側(cè)電平移動器、柵側(cè)電平移動器、緩沖器那樣的電路中，用圖3的多晶硅膜PSI來制作構(gòu)成元件。于是，在這些電路中，希望所構(gòu)成的薄膜晶體管組的源漏方向以彼此直行的方式來布局。
圖7是示意性地說明漏側(cè)移位寄存器DSR的1級部分的在基板上的布局例的主要部分的平面圖。此外，圖8是漏側(cè)移位寄存器DSR的1級部分的邏輯電路圖。而且，圖9是說明圖7中示出的移位寄存器的工作的時序圖。構(gòu)成圖像顯示裝置的驅(qū)動電路的移位寄存器在通常的例子中由M級構(gòu)成，在此，為了方便起見，定為第N級的移位寄存器。從第N-1級的移位寄存器輸出的信號SOUTN-1經(jīng)由2個時鐘倒相器作為信號SOUTN輸出。與第N級的情況調(diào)換第N+1級的時鐘信號的輸入，通過如圖9的時序圖那樣控制時鐘信號CLK1和CLK2，可移動各級的信號的上升時間。其結(jié)果，可在每個像素中按時間DELH使對薄膜晶體管的柵或漏線發(fā)送的時序依次移動，移位寄存器DSR的電路樣式分成多種樣式，但在采用了圖8中示出的電路結(jié)構(gòu)的情況下，構(gòu)成電路的元件數(shù)減少。但是，必須使信號的上升、下降變得陡峭。
在圖3(b-1)、(b-2)中示出的假想磚VTL內(nèi)制作漏側(cè)移位寄存器DSR的構(gòu)成元件。由于該要求高速性，故希望以全部的薄膜晶體管源漏的方向與采用了固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光的掃描方向SSLD平行的方式來布局。
此外，與漏側(cè)移位寄存器DSR同樣，在假想磚VTL內(nèi)制作接口IF、時鐘信號發(fā)生器CLG、漏側(cè)的移位寄存器DSR、數(shù)模變換器DAC那樣的電路。于是，在這些電路中，希望以全部的薄膜晶體管組的源漏的方向與采用了固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光SSL的掃描方向平行的方式來布局。
再有，由于本發(fā)明對任意電路的規(guī)格提供最佳的布局，故可不限于上述的實施例那樣的驅(qū)動方式、電路配置來應(yīng)用。例如，在數(shù)模變換器中具備存儲器時，如前面所述的那樣，希望采用相對于使用了固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光的掃描方向為垂直地進行了布局的薄膜晶體管作為保持電荷、進行放電蓄電的元件。因而，此時，希望成為存儲器的開關(guān)元件的薄膜晶體管相對于固體激光器的脈沖調(diào)制激光或準CW激光SSL的掃描方向SSLD為垂直、構(gòu)成數(shù)模變換器的其它的晶體管組相對于上述掃描方向SSLD為平行地進行布局。同樣，對于在假想磚VTL內(nèi)制作的高速電路內(nèi)包含例如象存儲器那樣保持電荷、進行放電蓄電的薄膜晶體管的電路來說，成為只是該元件相對于構(gòu)成電路的其它的晶體管組為垂直的獨特的布局。
關(guān)于薄膜晶體管，對于各自的電路規(guī)格，選擇最佳的結(jié)構(gòu)。例如，大家都知道，通過使薄膜晶體管的柵絕緣膜薄膜化或采用高介電常數(shù)的絕緣膜，可提高性能、減少離散性。圖10是將氧化硅膜用作柵絕緣膜、將漏電流對于柵電壓進行作圖而示出因其膜厚導(dǎo)致的特性的差別的說明圖。在圖10中可知，與氧化硅膜的膜厚為100nm時的特性TFT100相比，膜厚為50nm時的特性TFT50的上升特性好，電流也大。因而，例如在移位寄存器、數(shù)模變換器、接口那樣的低電壓、高速驅(qū)動的電路中使用柵絕緣膜薄的薄膜晶體管，在除此以外的電路中采用柵絕緣膜厚的薄膜晶體管，由此，可進一步提高電路性能。
此外，圖11是示意性地示出在溝道區(qū)與源漏區(qū)的邊界上存在低濃度的雜質(zhì)注入層的情況和在低濃度的雜質(zhì)注入層上存在柵的情況的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖11(a)示出在溝道區(qū)與源漏區(qū)的邊界上存在低濃度的雜質(zhì)注入層的情況，圖11(b)示出在低濃度的雜質(zhì)注入層上存在柵的情況。如圖11(a)中所示，如果采用在溝道區(qū)CHR與源漏區(qū)SDR的邊界區(qū)域中具有存在低濃度的雜質(zhì)注入層LDDR的LDD(輕摻雜漏)結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管TFT，則雖然性能下降，但可抑制在通常的薄膜晶體管中成為問題的作為寄生晶體管的發(fā)生原因的關(guān)斷電流，此外，可靠性也高。因而，在例如象像素電路那樣要求低漏泄電流的電路、象電平移動器、緩沖器那樣要求高耐壓、高可靠性的電路或象灰度信號發(fā)生電路那樣打算避免因寄生雙極工作導(dǎo)致的早期電壓增加使灰度電壓發(fā)生離散的情況的電路中，希望采用LDD結(jié)構(gòu)。
此外，如圖11(b)中所示，如果采用柵GATE中存在LDD區(qū)LDDR上形成的區(qū)域GOLD的GOLD(柵覆蓋LDD)結(jié)構(gòu)，則因為與LDD結(jié)構(gòu)相比提高了性能、可靠性也高，故可進一步提高電路性能。
根據(jù)以上所述，說明構(gòu)成圖像顯示裝置的有源矩陣基板的實施例。圖12是示意性地說明本發(fā)明的有源矩陣基板的另一結(jié)構(gòu)例的概念的剖面圖。在圖12中的各電路的位置按照圖1中所示。在安裝像素或要求高耐壓的電路的區(qū)域RGN1中，混合地存在構(gòu)成該電路的薄膜晶體管TFT1的源漏方向相對于固體激光的掃描方向SSLD為平行的方向和為垂直的方向。希望其具體的結(jié)構(gòu)具有上述LDD結(jié)構(gòu)或GOLD結(jié)構(gòu)。
在安裝高性能電路的區(qū)域RGN2中，構(gòu)成電路的薄膜晶體管TFT2的源漏方向只是相對于固體激光的掃描方向SSLD為平行的方向。其具體的結(jié)構(gòu)最好是LDD結(jié)構(gòu)或GOLD結(jié)構(gòu)，但由于在以低電壓驅(qū)動的情況下不需要耐壓，故希望是單純的互補型MOS結(jié)構(gòu)。再者，希望薄膜晶體管TFT2的柵絕緣膜的膜厚比薄膜晶體管TFT1的柵絕緣膜的膜厚薄，或柵絕緣膜的材料是介電常數(shù)高的材料。在安裝發(fā)生灰度信號的電路的區(qū)域RGN3中，構(gòu)成電路的薄膜晶體管TFT2的源漏方向只是相對于固體激光的掃描方向SSLD為平行的方向。關(guān)于其具體的結(jié)構(gòu)，為了抑制寄生雙極工作，希望具有LDD結(jié)構(gòu)或GOLD結(jié)構(gòu)。
關(guān)于薄膜晶體管的制造方法，除了在電路設(shè)計中反映上述布局外，采用重復(fù)地進行大家都知道的氧化、成膜工序、光刻工序的方法即可。本發(fā)明特有的工藝只是決定假想磚VTL的位置的方法。其次，說明決定假想磚VTL的位置的方法。
圖13是對決定假想磚VTL的位置用的固體激光照射區(qū)域進行定位的狀況的說明圖。圖13(a-1)是定位標記形成時的斜視圖，圖13(a-2)是從圖的上方看圖13(a-1)的平面圖，圖13(b-1)是激光照射時的斜視圖，圖13(b-2)是從圖的上方看圖13(b-1)的平面圖。在圖13中，在多晶硅膜PSI上利用光刻法或干法刻蝕法或激光形成成為脈沖調(diào)制激光或準CW激光照射定位的目標的定位標記MARK(圖13(a-1)(a-2))。在該定位標記MARK的形成中可使用上述的方法的任一種方法，但如果用激光來形成，則可避免掩摸數(shù)和光刻工序數(shù)的增加。
其次，一邊參照標記MARK，一邊在方向SSLD上掃描脈沖調(diào)制激光SXL，而且一邊選擇規(guī)定的區(qū)域VTL，一邊不連續(xù)地進行照射(圖13(b-1)(b-2))。在區(qū)域VTL上掃描并照射脈沖調(diào)制激光以形成帶狀的多晶硅膜的不連續(xù)改質(zhì)區(qū)域之后的工序采用已知的薄膜晶體管制造工序即可。
圖14是示意性地說明將本發(fā)明的圖像顯示裝置應(yīng)用于液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)例用的展開斜視圖。在構(gòu)成有源矩陣基板的玻璃基板SUB上形成以矩陣狀配置的多個像素電極PXL、對上述像素電極輸入顯示信號的漏側(cè)電路DSR和柵側(cè)驅(qū)動電路GSR以及為了進行圖像顯示所必要的電路組CIR。在該玻璃基板SUB1上利用印刷法涂敷取向膜LO。利用研磨等對取向膜LO賦予取向控制性能。
另一方面，在對置基板SUB2上形成濾色層CF、對置電極ITO，在其上涂敷取向膜LO，同樣被賦予取向控制性能。將對置基板SUB2與玻璃基板SUB1貼合，利用真空注入在相對的取向膜LO之間充填液晶LIQ，將周圍密封在密封劑SEA中。再有，在對置基板SUB2與玻璃基板SUB1之間夾持襯墊SPC以規(guī)定并限制兩基板間的間隙。大多使用塑料珠或玻璃珠作為襯墊SPC，但也可代之以使用在對置基板SUB2側(cè)或玻璃基板SUB1側(cè)由光刻法形成的柱狀的襯墊。
其后，在玻璃基板SUB1和對置基板SUB2的各表面上粘貼偏振片DEF。然后，在玻璃基板SUB1的背面上安裝背照光源BK以完成液晶顯示裝置。再有，在圖14中以在對置基板SUB2側(cè)形成了濾色層的情況為例，但也可同樣將本發(fā)明應(yīng)用于在作為有源矩陣基板的玻璃基板SUB1側(cè)形成了濾色層的形式的液晶顯示裝置。
此外，也可使用在上述圖1至圖13中說明的有源矩陣基板來制作有機EL顯示裝置。圖15是示意性地說明將本發(fā)明的圖像顯示裝置應(yīng)用于有機EL顯示裝置的結(jié)構(gòu)例用的展開斜視圖。此外，圖16是將圖15中示出的構(gòu)成要素一體化了的有機EL顯示裝置的平面圖。在上述實施例中已說明的有源矩陣基板SUB上具有的像素電極上形成有機EL元件。有機EL元件由從像素電極表面起依次蒸鍍了空穴輸送層、發(fā)光層、電子輸送層、陰極金屬層等的層疊體構(gòu)成。在該每個有機EL元件中具有用未圖示的薄膜晶體管電路構(gòu)成的像素電路。此外，在像素區(qū)域PAR的外側(cè)形成了驅(qū)動電路部DDR、掃描驅(qū)動電路部GDR，用柔性印刷基板PLB對這些驅(qū)動電路部DDR、掃描驅(qū)動電路部GDR供給來自外部信號源的顯示用信號、掃描信號。用上述的薄膜晶體管來構(gòu)成驅(qū)動電路部DDR、掃描驅(qū)動電路部GDR。在柔性印刷基板PLB上安裝了構(gòu)成顯示控制裝置CTL的集成電路。
在形成了這樣的層疊層的有源矩陣基板SUB的像素區(qū)域PAR的周圍配置密封材料，用密封基板SUBX或密封罐進行密封。用作為上側(cè)機身的屏蔽框SHD和下側(cè)機身CAS使該有源矩陣基板SUB一體化而作成有機EL顯示裝置。在有機EL顯示裝置用的有源矩陣驅(qū)動中，由于有機EL元件采用電流驅(qū)動發(fā)光方式，故高性能的像素電路的采用對于提供優(yōu)質(zhì)的圖像是必須的，希望使用CMOS型薄膜晶體管的像素電路。此外，在驅(qū)動電路區(qū)域中形成的薄膜晶體管電路對于高速、高精細化也是必須的。本實施例的有源矩陣基板SUB具有滿足這樣的要求的高的性能。使用了本實施例的有源矩陣基板的有機EL顯示裝置是最大限度地發(fā)揮本實施例的特長的顯示裝置的一種。
本發(fā)明不限于使用了上述的圖像顯示裝置的有源矩陣基板的情況，不限定于在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)記載的結(jié)構(gòu)和在實施形態(tài)中已說明的結(jié)構(gòu)，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的情況下，可作各種變更，例如可應(yīng)用于各種半導(dǎo)體裝置。
圖17至圖20示出本發(fā)明的圖像顯示裝置的應(yīng)用例。圖17是示出在個人計算機或電視接收機的顯示部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置的例子的外觀圖，示出在個人計算機或電視接收機的顯示部MON中安裝了本發(fā)明的液晶顯示裝置LIQMON的狀態(tài)。
圖18是示出在攜帶電話機的顯示部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置的例子的外觀圖，示出在攜帶電話機的顯示部MON中安裝了本發(fā)明的液晶顯示裝置LIQMON的狀態(tài)。
圖19是示出在數(shù)字攜帶終端的顯示部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置的例子的外觀圖，示出在數(shù)字攜帶終端的顯示部PDA中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置LIQMON的狀態(tài)。
圖20是示出在攝像機的顯示部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置的例子的外觀圖，示出攝像機CAM的取景部中安裝了本發(fā)明的圖像顯示裝置LIQMON的狀態(tài)。
除了上述以外，在數(shù)碼相機、投影機、車載導(dǎo)航系統(tǒng)等的圖像顯示部中可采用本發(fā)明的圖像顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，具備形成了至少包含絕緣性基板、在該絕緣性基板上具有多晶硅半導(dǎo)體膜的像素部和像素驅(qū)動電路部的多個電路區(qū)域的有源矩陣基板，其特征在于在上述多個電路區(qū)域的至少一個上具有流過溝道的電流的流動方向不同的多個薄膜晶體管。
2.一種圖像顯示裝置，具備形成了至少包含絕緣性基板、在該絕緣性基板上具有多晶硅半導(dǎo)體膜的像素部和像素驅(qū)動電路部的多個電路區(qū)域的有源矩陣基板，其特征在于在流過溝道的電流的流動方向相同的電路區(qū)域中，該方向至少在一組電路區(qū)域相互之間彼此不同。
3.如權(quán)利要求1中所述的圖像顯示裝置，具備形成了至少包含絕緣性基板、在該絕緣性基板上由多晶硅半導(dǎo)體膜構(gòu)成的像素部和像素驅(qū)動電路部的多個電路區(qū)域的有源矩陣基板，其特征在于至少存在一組構(gòu)成上述多個電路區(qū)域的每一區(qū)域的上述薄膜晶體管的電流的流動方向在區(qū)域內(nèi)相同的電路區(qū)域和上述電流的流動方向在區(qū)域內(nèi)不同的電路區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3中所述的圖像顯示裝置，其特征在于在構(gòu)成各電路區(qū)域的上述薄膜晶體管的電流的流動方向在區(qū)域內(nèi)相同的所有電路區(qū)域中，該電流方向具有相同的方向。
5.如權(quán)利要求3中所述的圖像顯示裝置，其特征在于在構(gòu)成各電路區(qū)域的上述薄膜晶體管的電流的流動方向在區(qū)域內(nèi)相同的電路區(qū)域中，上述薄膜晶體管的溝道和源漏區(qū)的表面的高低差為5nm以下，用寬度0.3μm以上至2μm以下、長度4μm以上的長方形的薄膜形成上述多晶硅半導(dǎo)體膜的結(jié)晶粒的形狀，在區(qū)域內(nèi)存在多個構(gòu)成上述電路區(qū)域的薄膜晶體管的電流的流動方向的電路區(qū)域中，上述溝道和源漏區(qū)中的上述結(jié)晶粒的平均粒徑為1μm以下、而且表面的高低差為20nm以上。
6.如權(quán)利要求1中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管由具有多種表面形狀的多晶硅薄膜形成，構(gòu)成其中的至少一個電路區(qū)域的薄膜晶體管的溝道和源漏區(qū)的表面的高低差為5nm以下，上述多晶硅薄膜的結(jié)晶粒的形狀為寬度0.3μm以上2μm以下、長度4μm以上的長方形。
7.如權(quán)利要求1中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管在上述每個電路區(qū)域中具有多種柵絕緣材料和膜厚。
8.如權(quán)利要求1中所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述薄膜晶體管在上述每個電路區(qū)域中具有多種結(jié)構(gòu)。
9.一種圖像顯示裝置，具備形成了至少包含在同一絕緣性基板上形成的具有由多晶硅薄膜形成的薄膜晶體管的像素部和像素驅(qū)動電路部的多個電路區(qū)域的有源矩陣基板，其特征在于形成上述像素部的電路區(qū)域的薄膜晶體管的溝道和源漏區(qū)是平均粒徑為1μm以下、表面的高低差為20nm以上的多晶硅薄膜，構(gòu)成除了上述像素部的電路區(qū)域外的上述多個電路區(qū)域中至少一個電路區(qū)域的薄膜晶體管的溝道和源漏區(qū)的上述多晶硅薄膜的結(jié)晶粒的形狀為寬度0.3μm以上2μm以下、長度4μm以上的長方形，而且上述溝道和源漏區(qū)的表面的高低差為5nm以下。
10.如權(quán)利要求9中所述的圖像顯示裝置，其特征在于構(gòu)成除了上述像素部的電路區(qū)域外的上述多個電路區(qū)域的薄膜晶體管具有多種柵絕緣材料和膜厚。
11.如權(quán)利要求9中所述的圖像顯示裝置，其特征在于構(gòu)成除了上述像素部外的電路區(qū)域的上述薄膜晶體管具有多種結(jié)構(gòu)。
12.如權(quán)利要求9中所述的圖像顯示裝置，其特征在于在除了上述像素部的電路區(qū)域外的上述多個電路區(qū)域中具有包含電平移動器、取樣開關(guān)電路、緩沖電路的像素驅(qū)動電路，構(gòu)成上述像素驅(qū)動電路的薄膜晶體管的溝道和源漏區(qū)由平均粒徑為1μm以下、表面的高低差為20nm以上的多晶硅薄膜形成，構(gòu)成除了上述電平移動器和上述取樣開關(guān)電路外的電路中至少一個的薄膜晶體管的溝道和源漏區(qū)的多晶硅薄膜的結(jié)晶粒的形狀為寬度0.3μm以上2μm以下、長度4μm以上的長方形，而且用表面的高低差為5nm以下的多晶硅薄膜來形成。
全文摘要
本發(fā)明的課題是實現(xiàn)構(gòu)成驅(qū)動以矩陣狀配置的像素部用的驅(qū)動電路的薄膜晶體管的高速化。在玻璃基板SUB上的顯示區(qū)域DSP中以矩陣狀配置多個像素PXL，在該顯示區(qū)域DSP的周邊配置由漏移位寄存器DSR、數(shù)模變換器DAC、漏電平移動器DLS、緩沖器BF、取樣開關(guān)SSW構(gòu)成的漏側(cè)像素驅(qū)動電路、由柵移位寄存器GSR、柵電平移動器GLS等構(gòu)成的柵側(cè)像素驅(qū)動電路和各種電路。在每個電路中使構(gòu)成這些像素驅(qū)動電路的高速工作所必要的電路區(qū)域SX的薄膜晶體管的電流遷移率最佳化，使多個布局和配置結(jié)構(gòu)最佳化，在各電路中滿足特有的規(guī)格。
文檔編號H01L29/786GK1573436SQ200410003629
公開日2005年2月2日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者田井光春, 波多野睦子, 山口伸也, 芝健夫, 佐藤秀夫 申請人:株式會社日立制作所, 株式會社日立顯示器