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技術 フラットパネル表示装置およびその製造方法

出願人 シャープ株式会社
発明者 佐々木伸夫
出願日 2002年2月6日 (18年11ヶ月経過) 出願番号 2002-028954
公開日 2003年8月15日 (17年4ヶ月経過) 公開番号 2003-228301
状態 特許登録済
技術分野 要素組合せによる可変情報用表示装置2 液晶5(電極、アクティブマトリックス) 要素組合せによる可変情報用表示装置1 再結晶化技術 薄膜トランジスタ 再結晶化技術 電場発光光源(EL) エレクトロルミネッセンス光源 アニール
主要キーワード レーザパルス毎 長方形画素 線状光線 相対移動距離 n領域 相対走査速度 ラテラル結晶化 連続発振レーザ光
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年8月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (16)

課題

本発明は、低温ポリシリコン製造プロセスを用いて基板上に形成したアモルファスシリコン層多結晶化する際、多結晶化のスループットを高くすることができるフラットパネル表示装置およびその製造方法を提供する。

解決手段

4本のゲートバスラインLg1〜Lg4は縦矢印で示す範囲X近傍に集約されて配置されている。範囲Xは、画素P2n(第2行目の画素)と画素P3n(第3行目の画素)との境界近傍で両画素にほぼ均等にまたがっている。複数のゲートバスラインLgmとTFTmnは行番号順に4つ1組に集約され、少なくともTFTmnは、4行毎に組となった画素P群のほぼ中央を横切る範囲X内にそれぞれ集約されて配置されている。

概要

背景

薄膜有機EL表示装置液晶表示装置(LCD)等のフラットパネル平板状)表示装置は、CRT(cathode−ray tube)に代わる表示装置として期待が高まっている。薄膜有機EL表示装置や液晶表示装置は、スイッチング素子として各画素内にTFT(薄膜トランジスタ)を備え高速応答低消費電力化に優れるアクティブマトリクス型が主流となっている。アクティブマトリクス型フラットパネル表示装置では、基板上でマトリクス状に配置される多数の画素のそれぞれにTFTを作り込む必要がある。表示画面の大型化や低価格化のためには、高価な石英ガラス基板ではなく、安価で大型化が容易なガラス基板上に画素TFTを形成する必要がある。

ガラス基板上に形成するTFTとしては、アモルファスシリコン(a−Si)でチャネル領域を形成したキャリア移動度が0.5cm2/Vs程度のa−Si−TFTと、低温ポリシリコン製造プロセスを用いてチャネル領域のa−Si層ポリ多結晶シリコン(p−Si)化したキャリア移動度が120cm2/Vs程度のp−Si−TFTとがある。アクティブマトリクス型フラットパネル表示装置で高速応答性や大画面化、あるいは高開口率化を実現するには、キャリア移動度の高いp−Si−TFTを用いるのが望ましい。

低温ポリシリコン製造プロセスを用いてp−Si−TFTを形成する方法として、パルス発振エキシマレーザをa−Si層に照射してp−Si層を形成するエキシマレーザ結晶化方法がある。図15を用いてエキシマレーザ結晶化方法について説明する。図15は、XeClエキシマパルスレーザ102から射出されたパルスレーザ光L10をガラス基板100上面に照射している状態を示す斜視図である。不図示のX−Yステージに載置されたガラス基板100上面にはシリコン酸化膜(SiO2膜)104が形成され、その上にa−Si層106が形成されている。

エキシマパルスレーザ102から射出されたパルスレーザ光L10は、反射鏡108でほぼ直角に折り曲げられて投射光学系110に入射し、細長長方形投射面を有する発散光線束となってa−Si層106を照射するようになっている。不図示のX−Yステージをステップアンドリピート方式で移動させながら、ガラス基板100上面のa−Si層106に順次パルスレーザ光L10を照射することによりa−Si層106全面をp−Si層112に変えることができる。

エキシマパルスレーザ102からは、例えば300パルス/sec(秒)、パルス幅PW=30ns(ナノ秒)、波長λ=308nm(ナノメートル)、パワー変動が±10%以下のパルスレーザ光L10が射出される。単一パルスによる溶融メルト)領域(a−Si層106上のパルスレーザ光L10の投射面)Aは、例えばW×L=27.5cm×0.4mmの大きさを有している。1パルス当たり相対移動距離は例えばL方向に20μm/パルス(95%オーバーラップ)である。レーザ光とX−Yステージとの相対走査速度は例えば6mm/secである。

このように、エキシマレーザ結晶化の場合は、a−Si層106が堆積されたガラス基板100上に細長い線状光線束をビームスポット単軸方向(図15のL方向)へ約95%程度でオーバラップさせつつレーザパルス毎にステップ的に走査し、ガラス基板100上のa−Si層106全面を多結晶化しp−Si層112に変換している。

概要

本発明は、低温ポリシリコン製造プロセスを用いて基板上に形成したアモルファスシリコン層を多結晶化する際、多結晶化のスループットを高くすることができるフラットパネル表示装置およびその製造方法を提供する。

4本のゲートバスラインLg1〜Lg4は縦矢印で示す範囲X近傍に集約されて配置されている。範囲Xは、画素P2n(第2行目の画素)と画素P3n(第3行目の画素)との境界近傍で両画素にほぼ均等にまたがっている。複数のゲートバスラインLgmとTFTmnは行番号順に4つ1組に集約され、少なくともTFTmnは、4行毎に組となった画素P群のほぼ中央を横切る範囲X内にそれぞれ集約されて配置されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
4件

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請求項1

画素に対応してスイッチング素子が設けられたフラットパネル表示装置であって、所定の領域に、異なる前記画素に対応する前記スイッチング素子が集約して配置されていることを特徴とするフラットパネル表示装置。

請求項2

請求項1記載のフラットパネル表示装置において、前記所定の領域の長方形画素領域の短辺に沿って前記スイッチング素子が集約されていることを特徴とするフラットパネル表示装置。

請求項3

請求項1記載のフラットパネル表示装置において、前記所定の領域の複数の前記スイッチング素子が、一列に配置されていることを特徴とするフラットパネル表示装置。

請求項4

半導体層結晶化してスイッチング素子のチャネル領域を形成するフラットパネル表示装置の製造方法において、前記チャネル領域を含む領域を集約した結晶化領域を設け、前記結晶化領域の前記半導体層を選択的に結晶化することを特徴とするフラットパネル表示装置の製造方法。

請求項5

請求項4記載のフラットパネル表示装置の製造方法において、前記半導体層の結晶化は、CWラテラル結晶化方法を用いることを特徴とするフラットパネル表示装置の製造方法。

技術分野

0001

上述のとおり、エキシマレーザ結晶化方法を用いると、基板上で一度に広い幅Wで多結晶化できる。ところが、各画素内に配置されるTFTの形成領域は、LCDにあっては画素開口率を高くする観点からできるだけ小さいほうが好ましく、薄膜有機EL表示装置にあっては有機EL素子発光領域を大きくする観点からできるだけ小さい方が好ましい。すなわち、低温ポリシリコン製造プロセスにおいて、ガラス基板上のa−Si層を多結晶化すべき領域は限定されている。ところが、エキシマレーザ結晶化方法では基板上の広範囲のa−Si層を一度に多結晶化するので、TFTを形成しない多結晶化の不要な領域までレーザ光照射される反面、レーザ光とX−Yステージとの相対走査速度が低いため多結晶化のスループットが上げられないという問題を有している。

背景技術

0001

本発明は、薄膜有機EL素子(electroluminescent element)やLC(liquid crystal)を用いたフラットパネル表示装置およびその製造方法に関する。

課題を解決するための手段

0002

発明を実施するための最良の形態

0002

薄膜有機EL表示装置や液晶表示装置(LCD)等のフラットパネル平板状)表示装置は、CRT(cathode−ray tube)に代わる表示装置として期待が高まっている。薄膜有機EL表示装置や液晶表示装置は、スイッチング素子として各画素内にTFT(薄膜トランジスタ)を備え高速応答低消費電力化に優れるアクティブマトリクス型が主流となっている。アクティブマトリクス型フラットパネル表示装置では、基板上でマトリクス状に配置される多数の画素のそれぞれにTFTを作り込む必要がある。表示画面の大型化や低価格化のためには、高価な石英ガラス基板ではなく、安価で大型化が容易なガラス基板上に画素TFTを形成する必要がある。

0003

0003

ガラス基板上に形成するTFTとしては、アモルファスシリコン(a−Si)でチャネル領域を形成したキャリア移動度が0.5cm2/Vs程度のa−Si−TFTと、低温ポリシリコン製造プロセスを用いてチャネル領域のa−Si層をポリ多結晶シリコン(p−Si)化したキャリア移動度が120cm2/Vs程度のp−Si−TFTとがある。アクティブマトリクス型フラットパネル表示装置で高速応答性や大画面化、あるいは高開口率化を実現するには、キャリア移動度の高いp−Si−TFTを用いるのが望ましい。

0004

低温ポリシリコン製造プロセスを用いてp−Si−TFTを形成する方法として、パルス発振エキシマレーザをa−Si層に照射してp−Si層を形成するエキシマレーザ結晶化方法がある。図15を用いてエキシマレーザ結晶化方法について説明する。図15は、XeClエキシマパルスレーザ102から射出されたパルスレーザ光L10をガラス基板100上面に照射している状態を示す斜視図である。不図示のX−Yステージに載置されたガラス基板100上面にはシリコン酸化膜(SiO2膜)104が形成され、その上にa−Si層106が形成されている。

0004

0005

エキシマパルスレーザ102から射出されたパルスレーザ光L10は、反射鏡108でほぼ直角に折り曲げられて投射光学系110に入射し、細長長方形投射面を有する発散光線束となってa−Si層106を照射するようになっている。不図示のX−Yステージをステップアンドリピート方式で移動させながら、ガラス基板100上面のa−Si層106に順次パルスレーザ光L10を照射することによりa−Si層106全面をp−Si層112に変えることができる。

0005

0006

エキシマパルスレーザ102からは、例えば300パルス/sec(秒)、パルス幅PW=30ns(ナノ秒)、波長λ=308nm(ナノメートル)、パワー変動が±10%以下のパルスレーザ光L10が射出される。単一パルスによる溶融メルト)領域(a−Si層106上のパルスレーザ光L10の投射面)Aは、例えばW×L=27.5cm×0.4mmの大きさを有している。1パルス当たり相対移動距離は例えばL方向に20μm/パルス(95%オーバーラップ)である。レーザ光とX−Yステージとの相対走査速度は例えば6mm/secである。

0006

0007

このように、エキシマレーザ結晶化の場合は、a−Si層106が堆積されたガラス基板100上に細長い線状光線束をビームスポット単軸方向(図15のL方向)へ約95%程度でオーバラップさせつつレーザパルス毎にステップ的に走査し、ガラス基板100上のa−Si層106全面を多結晶化しp−Si層112に変換している。

0007

0008

0009

0010

0011

本実施の形態によるフラットパネル表示装置およびその製造方法について、以下具体的に実施例を用いて説明する。
[実施例1]本実施例ではフラットパネル表示装置としてLCDを用いている。本実施例のLCDの構成および製造方法を図2および図3を用いて説明する。図2は、絶縁性基板からなるTFT基板アレイ基板)上にm行n列のマトリクス状に配置された複数の画素Pmnのうち隣接する16画素P11〜P44の等価回路を示している。各画素Pmnには画素電極Peが形成されている。各画素電極Peと、図示を省略した対向基板側に形成された共通電極との間に液晶を挟んで液晶容量が形成される。各画素Pmn領域は、例えば縦方向の長さがlで横方向の幅がw(l>w)の長方形に画定されている。

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以上説明した実施の形態によるフラットパネル表示装置およびその製造方法は、以下のようにまとめられる。
(付記1)各画素に対応してスイッチング素子が設けられたフラットパネル表示装置であって、所定の領域に、異なる前記画素に対応する前記スイッチング素子が集約して配置されていることを特徴とするフラットパネル表示装置。

発明の効果

0058

図面の簡単な説明

0059

--

0060

0061

0062

0063

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0065

0066

図1本発明の一実施の形態によるCWラテラル結晶化方法について説明する図である。
図2本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例1の構成および製造方法を示す図である。
図3本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例1の構成および製造方法を示す図である。
図4比較例1として従来のフラットパネル表示装置の構成を示す図である。
図5本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例2の構成を示す図である。
図6本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例2の構成を示す図である。
図7本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例3の構成を示す図である。
図8本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例3の構成を示す図である。
図9本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例4の構成を示す図である。
図10比較例2として従来のフラットパネル表示装置の構成を示す図である。
図11本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例5の構成を示す図である。
図12比較例3として従来のフラットパネル表示装置の構成を示す図である。
図13本発明の一実施の形態によるフラットパネル表示装置の実施例6の構成を示す図である。
図14比較例4として従来のフラットパネル表示装置の構成を示す図である。
図15エキシマレーザ結晶化方法について説明する図である。

0067

1、100ガラス基板
固体レーザ
4シリコン酸化膜
6、106 a−Si層
8、108反射鏡
10、110投射光学系
12、112 p−Si層
15、16、17接続配線
32 容量
36ダイオード
102エキシマパルスレーザ
コンタクトホール
L1連続発振レーザ光
L10パルスレーザ光
Lamアドレスバスライン
Lcsm蓄積容量バスライン
Ldnデータバスライン
Lgmゲートバスライン
Pe画素電極
Pmn画素
Vdd電源線
X多結晶化範囲

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