JP2006216941A - 薄膜トランジスタ表示板 - Google Patents

Abstract

【課題】突起の影響を受けず、均一な画質を有する薄膜トランジスタ表示板を提供する
【解決手段】薄膜トランジスタ表示板は、基板と、基板上に形成され、ソース及びドレイン領域、チャンネル領域を有して多結晶シリコンからなる複数の半導体と、半導体上に形成されているゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成され、チャンネル領域と重畳するゲート線と、ゲート絶縁膜上に形成され、ソース領域に接続されるデータ線と、ゲート絶縁膜上に形成され、ドレイン領域に接続される画素電極とを備え、半導体において、データ線及びゲート線との距離は多様で、不規則である。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄膜トランジスタ表示板に関し、特に多結晶シリコンからなる半導体を備える薄膜トランジスタ表示板に関する。

薄膜トランジスタ表示板は、薄膜トランジスタによって駆動される複数の画素を有する液晶表示装置または有機発光表示装置（ＯＬＥＤ）など、平板表示装置の一基板として使用される。
液晶表示装置は、電場を生成する電界生成電極とその間の液晶層を備える。この液晶表示装置は、２つの電界生成電極に電圧を印加して液晶層に電界を形成することによって液晶分子の配向を決定し、入射光の偏光を調節して映像を表示する。この場合、薄膜トランジスタは、電極に印加される信号を制御するために用いられる。

有機発光表示装置は、発光性有機物質を励起発光させて映像を表示する自己発光型表示装置である。有機発光表示装置は、正孔注入電極（アノード）と電子注入電極（カソード）とこれらの間に入っている有機発光層とを備え、有機発光層に正孔と電子を注入すれば、これらが対をなした後、消滅しながら発光する。
有機発光表示装置のそれぞれの画素には、２つの薄膜トランジスタ、即ち駆動薄膜トランジスタとスイッチングトランジスタが設けられる。発光のための電流を供給する駆動薄膜トランジスタの電流量は、スイッチングトランジスタを介して印加されるデータ信号によって制御される。広く使用される薄膜トランジスタは、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどで形成される。非晶質シリコンは、低い温度で蒸着して薄膜を形成することが可能で、主に低い融点を有するガラスを基板として用いる表示装置に多く利用される。

しかし、非晶質シリコン薄膜は、電界効果移動度が低いなどの問題点があり、表示素子の大面積化が難しい。その結果、高い電界効果移動度と高周波動作特性及び低い漏洩電流（ｌｅａｋａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）の電気的特性を有する多結晶シリコンの応用が要望されている。
多結晶シリコンを用いた薄膜の電気的特性は、結晶粒の大きさ及び均一度の影響を大きく受ける。即ち、粒子の大きさ及び均一度が増加するに伴い、電界効果移動度も共に増加する。これにより、粒子を大きくしながら均一な多結晶シリコンを形成する方法に対する関心が高まっている。

多結晶シリコンを形成する方法には、エキシマレーザー熱処理（ＥＬＡ；ｅｘｉｍｅｒ ｌａｓｅｒ ａｎｎｅａｌ）、炉熱処理（ｃｈａｍｂｅｒ ａｎｎｅａｌ）などがあり、最近、レーザーでケイ素結晶の側面成長を誘導して多結晶シリコンを製造する連続側面結晶化（ＳＬＳ）技術が提案された。
連続側面結晶化技術は、液状ケイ素と固状ケイ素の境界面でその境界面に対して垂直方向にケイ素粒子が成長することを利用する方法であって、レーザービームエネルギーの大きさとレーザービームの照射範囲の移動を光学系（ｏｐｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）及びマスクを利用して適切に調節して、ケイ素粒子を所定の長さだけ側面成長させることによって非晶質シリコンを結晶化する方法である。

この連続側面結晶化工程では、反対方向から成長してくる結晶が出会って突起を形成するが、この突起は電流の流れを妨害し、表示装置の画質を不均一にして斜線ムラ、横線ムラなどを生じさせる。

本発明の目的は、突起の影響を受けず、均一な画質を有する薄膜トランジスタ表示板を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明による薄膜トランジスタ表示板は、基板と、基板上に形成され、ソース及びドレイン領域、チャンネル領域を有して多結晶シリコンからなる複数の半導体と、半導体上に形成されているゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成され、チャンネル領域と重畳するゲート線と、ゲート絶縁膜上に形成され、ソース領域に接続されるデータ線と、ゲート絶縁膜上に形成され、ドレイン領域に接続される画素電極とを備え、半導体において、データ線及びゲート線の距離は多様で、不規則である。

又は、基板と、基板上に形成され、ソース及びドレイン領域、チャンネル領域を有して多結晶シリコンからなる複数の半導体と、半導体上に形成されているゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成され、チャンネル領域と重畳するゲート電極を有する複数のゲート線と、ゲート絶縁膜上に形成され、ソース領域に接続される複数のデータ線と、ゲート絶縁膜上に形成され、ドレイン領域に接続される画素電極とを備え、データ線とゲート電極の距離は多様で、不規則に分布している。

なお、ゲート線は、チャンネル領域と重畳するゲート電極を有し、データ線とゲート電極の距離が一定であることが好ましい。
また、データ線と半導体の位置が一定であることが好ましい。
また、半導体は、ソース領域とドレイン領域の間に形成されている低濃度ドーピング領域をさらに有することができる。

また、半導体は、連続側面結晶化工程で形成した突起を有し、チャンネル領域に含まれている突起数は多様で、基板に不規則に分布していることが好ましい。
また、半導体は、連続側面結晶化工程で形成した突起を有し、低濃度ドーピング領域に含まれている突起数は多様で、基板に不規則に分布していることが好ましい。
また、突起は実質的に同一間隔で配置されることが好ましい。

また、絶縁基板と半導体の間に形成されている遮断層をさらに有する構成とすることができる。
また、ゲート線及びデータ線と画素電極の間に形成されている保護膜をさらに有する構成とすることができる。
また、ゲート線とデータ線の間に形成されている層間絶縁膜、及び層間絶縁膜と保護膜の間に形成され、ドレイン領域と画素電極に接続される出力電極をさらに有する構成とすることができる。

また、画素電極上部に形成されている隔壁、隔壁に取り囲まれた発光部材をさらに有する構成とすることができる。
また、ゲート線と並んでいる維持電極線をさらに有する構成とすることができる。

本発明によれば、ゲート電極と半導体との重畳位置と、ゲート線及びデータ線と半導体との距離を多様に、かつ不規則にすることにより、均一な画質の薄膜トランジスタ表示板を得ることができる。即ち、半導体とゲート電極の重畳位置と、ゲート線及びデータ線と半導体との距離を多様に、かつ不規則に変化させれば、チャンネル領域または低濃度ドーピング領域に含まれている突起数により、薄膜トランジスタの電気的、光学的特性が多様で、不規則に分布して、均一な画質の薄膜トランジスタ表示板を提供する。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一の参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。

添付した図面を参照して本発明の実施形態による薄膜トランジスタ表示板について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図２は、図１に示す薄膜トランジスタ表示板のII-II'-II"線に沿った断面図であり、図３は、本発明の実施形態による半導体と半導体のＸ、Ｙ軸への中心線との関係を示した図であり、図４は、低濃度ドーピング領域と突起との関係を示した図であり、図５は、本発明の他の実施形態であって、図１に示した薄膜トランジスタ表示板における突起とゲート電極及びチャンネル領域の関係を示した図であり、図６は本発明の他の実施形態であって、図１に示した薄膜トランジスタ表示板における突起と低濃度ドーピング領域と突起との関係を示した図である。

透明な絶縁基板１１０上に酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）または窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなる遮断膜１１１が形成されている。遮断膜１１１は複層構造を有することもできる。
遮断膜１１１上には、多結晶シリコンなどからなる複数の島状半導体１５１が形成されている。島状半導体１５１は、図横方向に長く形成されており、その両端部は他の層に接続するために図縦方向に拡大されて広い面積を有する。

各々の半導体１５１は、導電性不純物を含有する不純物領域と導電性不純物を殆ど含有しない真性領域を有し、不純物領域には不純物濃度が高い高濃度領域と不純物濃度が低い低濃度領域がある。
真性領域は、互いに離れている２つのチャンネル領域１５４ａ、１５４ｂを有する。そして、高濃度不純物領域は、チャンネル領域１５４ａ、１５４ｂを中心に互いに分離されている複数のソース及びドレイン領域１５３、１５５と中間領域１５３５を有する。高濃度不純物領域１５３、１５５、１５３５は、本発明の実施形態よりも少なく、または多く形成することができ、その結果、チャンネル領域もより少なく、またはより多く形成される。

なお、高濃度不純物領域１５３、１５５、１５３５とチャンネル領域１５４ａ、１５４ｂの間に位置した低濃度不純物領域１５２ａ、１５２ｂは、低濃度ドーピングドレイン領域（ＬＤＤ ｒｅｇｉｏｎ）といい、その幅が他の領域より狭い。
ここで導電性不純物としては、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）などのＰ型不純物と、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）などのＮ型不純物がある。低濃度ドーピング領域１５２ａ、１５２ｂは、薄膜トランジスタの漏洩電流やパンチスルー（ｐｕｎｃｈ ｔｈｒｏｕｇｈ）現象が生じるのを防止し、低濃度ドーピング領域１５２ａ、１５２ｂを不純物が入っていないオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）領域で代替することができる。

このような複数の半導体１５１は、連続側面結晶化によって非晶質シリコンを結晶化したもので、半導体１５１表面に一定の間隔で配置されている突起を有する。ここで、図１の上下方向に隣接する半導体１５１は、互いに図１の左右方向位置が一致しないように構成され、また図１の左右方向に隣接する半導体１５１は、互いに図１の上下方向位置が一致しないように構成される。即ち、図３に示したように、各半導体１５１のＹ軸中心線（ＹＬ）とＸ軸中心線（ＸＬ）が隣接する半導体１５１と同一ではなく、基板全体において不規則に分布する。なお、図４のように、低濃度ドーピング領域に位置する突起数も不規則に分布する。

薄膜トランジスタは、オフ時にも漏洩電流が発生し、漏洩電流の大きさは突起数によって異なる。これにより、図３及び図４に示すようなチャンネル領域及び低濃度ドーピング領域に存在する突起は、薄膜トランジスタの電流流れに影響を及ぼし、漏洩電流を変化させて薄膜トランジスタの電気的特性を変化させる。なお、半導体１５１に含まれる突起（Ｐ）数及び位置は、表示装置に入った光が突起によって反射したり散乱することにより光学的特性を変化させる。

本発明の実施形態のように、画素の半導体位置を多様に変化させて薄膜トランジスタの電気的特性及び光学的特性を多様で不規則に分布するように構成することにより、均一な画質の薄膜トランジスタ表示板を得ることができる。
半導体１５１及び遮断膜１１１上には、窒化ケイ素または酸化ケイ素からなる数百Åの厚さのゲート絶縁膜１４０が形成されている。

ゲート絶縁膜１４０上には、主に図１の横方向に延びた複数のゲート線１２１と複数の維持電極線１３１が形成されている。ここでゲート線１２１は、半導体１５１との距離が一定でなく、不規則である。
ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達するものであり、図１において上方（半導体１５１側）に突出して半導体１５１のチャンネル領域１５４ａ、１５４ａと重畳する複数の突出部を有する。このように、チャンネル領域１５４ａ、１５４ｂと重畳するゲート線１２１の一部分は、薄膜トランジスタのゲート電極１２４ａ、１２４ａとして使用される。ゲート電極１２４ａ、１２４ａは、低濃度ドーピング領域１５２ａ、１５２ｂとも重畳するように構成できる。

ゲート電極１２４ａ、１２４ａは、半導体１５１と異なって画素領域内の同一位置に形成されている。
このことから、図５及び図６に示した構造のように、ゲート電極１２４ａ、１２４ａと半導体１５１が重畳する位置が異なるようにして、均一な画質の薄膜トランジスタ表示板を得ることができる。

即ち、ゲート電極１２４ａ、１２４ａは、半導体１５１と重畳する位置が同一でなく不規則である。これにより、ゲート電極１２４ａ、１２４ａと重畳する半導体１５１部分に形成されている突起数が一定でなく不規則に分布する。なお、ゲート電極１２４ａ、１２４aによって定義される低濃度ドーピング領域１５２ａ、１５２ｂ及びチャンネル領域１５４ａ、１５４ｂに含まれている突起数も一定でなく、不規則に分布する。

図５及び図６に示したように、半導体１５１と重畳するゲート電極１２４ａ、１２４ａの位置を変化させて、チャンネル領域１５２ａ、１５２ｂ及び低濃度ドーピング領域１５２ａ、１５２ｂに含まれる突起数を多様に、かつ不規則に分布するようにすることにより、漏洩電流を異ならせることができる。
従って、漏洩電流によって薄膜トランジスタの電気的特性が変化し、半導体１５１に含まれる突起（Ｐ）数及び配置は、表示装置に入った光が突起によって反射したり散乱するような光学的特性を変化させる。図５及び図６のように、ゲート電極１２４ａ、１２４ａの位置を多様に変化させている場合には、半導体１５１をゲート線１２１とデータ線１７１によって定義される画素領域の同一位置に形成することが好ましい。

ゲート線１２１の一端部は、他の層または外部駆動回路に接続するために広い面積を有するように構成でき、ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）が基板１１０上に集積する場合、ゲート線１２１をゲート駆動回路に直接接続することができる。
維持電極線１３１は、２つのゲート線１２１の間に位置し、２つのゲート線１２１のうちの画素領域の下側に位置するゲート線に近接した位置に設けられている。維持電極線１３１は、画素領域の上方に位置するゲート線１２１付近まで縦方向に延びた維持電極１３７を有し、共通電極（図示せず）に印加される共通電圧など所定の電圧の印加を受ける。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタニウム（Ｔｉ）などで構成することができる。この他にもゲート線１２１は、物理的性質が異なる２つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造とすることができる。このうちの１つの導電膜は、ゲート線１２１の信号遅延や電圧降下を減らすために低い比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属で構成できる。もう１つの導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）との物理的、化学的、電気的接触特性が優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、タンタル、またはチタニウムなどで構成することができる。このような組み合わせの良い例として、クロム下部膜とアルミニウム上部膜、及びアルミニウム下部膜とモリブデン上部膜が挙げられる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１の側面は、上部の薄膜が滑らかに連結するように基板１１０表面に対して傾斜している。
ゲート線１２１、維持電極線１３１及びゲート絶縁膜１４０上には、層間絶縁膜１６０が形成されている。層間絶縁膜１６０は、平坦化特性が優れて、かつ感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着で形成されるａ-Ｓｉ:Ｃ:Ｏ、ａ-Ｓｉ:Ｏ:Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化ケイ素などで形成することができる。

層間絶縁膜１６０及びゲート絶縁膜１４０には、ソース及びドレイン領域１５３、１５５をそれぞれ露出させる複数のコンタクトホール（接触孔）１６３、１６５が形成されている。
層間絶縁膜１６０上には、ゲート線１２１と交差する複数のデータ線１７１及び複数の出力電極１７５が形成されている。この時、データ線１７１は、図３及び図４に示したように、半導体１５１との距離が不規則である。

各々のデータ線１７１は、コンタクトホール１６３を介してソース−ドレイン領域１５３と接続されている入力電極１７３を有する。データ線１７１の一端部は、他の層または外部駆動回路に接続するために広い面積を有するように構成でき、データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）が基板１１０上に集積する場合、データ線１７１をデータ駆動回路に直接接続することができる。隣接した２つのデータ線１７１の間には維持電極１３７が位置する。

出力電極１７５は入力電極１７３と離れており、コンタクトホール１６５を介してドレイン領域１５５に接続されている。なお、出力電極１７５は維持電極１３７と重畳する。
データ線１７１及び出力電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル、チタニウムなどの耐火性金属（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｍｅｔａｌ）またはこれらの合金からなることが好ましい。しかし、これらもゲート線１２１と同様に、低い抵抗の導電膜と接触特性が良い導電膜を含む多層膜構造とすることができる。多層膜構造の例として、前述したクロム下部膜とアルミニウム上部膜、またはアルミニウム下部膜とモリブデン上部膜の二重膜の他にも、モリブデン膜−アルミニウム膜−モリブデン膜の三重膜が挙げられる。

データ線１７１及び出力電極１７５の側面も基板１１０面に対して傾斜していることが好ましい。
データ線１７１、出力電極１７５及び層間絶縁膜１６０上には、平坦化特性が優れた有機物などからなる保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、感光性を有する物質でフォト工程のみで形成することもできる。また、保護膜１８０は、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ-Ｓｉ:Ｃ:Ｏ、ａ-Ｓｉ:Ｏ:Ｆなど誘電定数４．０以下の低誘電率絶縁物質または窒化ケイ素などの無機物で構成することができ、無機物からなる下部膜と有機物からなる上部膜を有するように構成することもできる。なお、保護膜１８０は、出力電極１７５を露出させる複数のコンタクトホール１８５及びデータ線１７１の一端部を露出させる複数のコンタクトホール１８２を有する。

保護膜１８０ｂ上には、ＩＺＯまたはＩＴＯなどのように、透明な導電物質またはアルミニウムや銀などの不透明な反射性導電物質からなる画素電極１９０及び接触補助部材８２が形成されている。
画素電極１９０は、コンタクトホール１８５を介してドレイン領域１５５に連結された出力電極１７５に接続され、ドレイン領域１５５及び出力電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。

接触補助部材８２は、データ線１７１の端部と外部装置との接着性を補完し、それらを保護する役割を果たす。
データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電圧の印加を受ける共通電極と共に電場を生成することによって、２つの電極間の液晶層（図示せず）の液晶分子の方向を決定する。

ところが、前述したように、薄膜トランジスタに漏洩電流があり、画素電極１９０の電圧が一定ではなく変化し、これによって透過率も変化する。よって、漏洩電流が異なる薄膜トランジスタなどが不規則に分布すれば、そうでない場合に比べて、漏洩電流による平均透過率の変化量が位置によって異なることなく均一である。その結果、ムラなどが発生せず、均一な画質が得られる。

液晶表示装置の場合、画素電極１９０と共通電極はキャパシタ（以下、液晶キャパシタと言う）を構成して薄膜トランジスタがターンオフした後にも印加された電圧を維持し、電圧維持能力を強化するために液晶キャパシタと並列に接続された他のキャパシタを設ける。これをストレージキャパシタという。ストレージキャパシタは、画素電極１９０と維持電極１３７を始めとする維持電極線１３１の重畳によって形成される。必要とする維持蓄電量に応じて維持電極１３７を省略することもできる。

画素電極１９０は、データ線１７１と重畳するように構成でき、このことは開口率を向上するために有効である。
前述した構造は、有機発光表示板用薄膜トランジスタ表示板にも適用することが可能である。
図７は、本発明の他の実施形態による有機発光表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図であり、図８及び図９は、図７に示す薄膜トランジスタ表示板のVIII-VIII'、IX-IX'線に沿った断面図である。

透明なガラスなどからなる基板１１０上には、酸化ケイ素または窒化ケイ素などからなる遮断層１１１が形成されている。そして、遮断層１１１は二重膜構造とすることができる。
遮断層１１１上に多結晶シリコンなどからなる複数対の第１及び第２島状半導体１５１ａ、１５１ｂが形成されている。島状半導体１５１ａ、１５１ｂのそれぞれは、ｎ型またはｐ型導電性不純物を含む複数の不純物領域と、導電性不純物を殆ど含まない少なくとも１つの真性領域を有する。

第１半導体１５１ａにおいて、不純物領域は、第１ソース及びドレイン領域１５３ａ、１５５ｂと中間領域１５３５を有し、これらはｎ型不純物でドーピングされ、互いに分離されている。真性領域は、不純物領域１５３ａ、１５３５、１５５ａの間に位置した一対の第１チャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２などを有する。
第２半導体１５１ｂにおける不純物領域は、第２ソース及びドレイン領域１５３ｂ、１５５ｂを有し、これらはｐ型不純物でドーピングされ、互いに分離されている。真性領域は、第２ソース及びドレイン領域１５３ｂ、１５５ｂの間に位置した第２チャンネル領域１５４ｂと、第２ソース及びドレイン領域１５３ｂから上方に長く延びた維持領域１５７を有する。

不純物領域は、チャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２、１５４ｂとソース及びドレイン領域１５３ａ、１５５ａ、１５３ｂ、１５５ｂの間に位置する低濃度ドーピング領域（図示せず）をさらに有するように構成できる。この低濃度ドーピング領域は、不純物を殆ど含まないオフセット領域で代替することができる。
これに対し、第１半導体１５１ａの不純物領域１５３ａ、１５５ａをｐ型不純物でドーピングし、第２半導体１５１ｂの不純物領域１５３ｂ、１５５ｂをｎ型不純物でドーピングすることもできる。ｐ型の導電性不純物としては、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）などが挙げられ、ｎ型の導電性不純物としてはリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）などが挙げられる。

このような複数の半導体１５１ａ、１５１ｂは、連続側面結晶化によって非晶質シリコンを結晶化したもので、半導体１５１ａ、１５１ｂ表面に一定の間隔で配置されている突起を有する。ここで、各半導体１５１ａ、１５１ｂは、隣接する半導体１５１ａ、１５１ｂと、上下方向および左右方向の位置が一致しないように配置される。即ち、図３に示したように、各半導体１５１ａ、１５１ｂのＹ軸中心線（ＹＬ）とＸ軸中心線（ＸＬ）が隣接する半導体１５１ａ、１５１ｂとは同一ではなく、基板全体において不規則に分布する。

図４に示したように、チャンネル領域及び低濃度ドーピング領域に存在する突起は、薄膜トランジスタの電流流れに影響を及ぼして漏洩電流を変化させ、薄膜トランジスタの電気的特性を変化させる。そして、半導体１５１に含まれる突起（Ｐ）数及び配置に基づいて、表示装置に入った光が突起によって反射したり、散乱することで光学的特性を変化させる。

半導体１５１ａ、１５１ｂ及び遮断層１１１上には、酸化ケイ素または窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０上には、第１制御電極１２４ａを有する複数のゲート線１２１と複数の第２制御電極１２４ｂを有する複数のゲート導電体が形成されている。
ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達し、主に図７の横方向に延びている。第１制御電極１２４ａは、ゲート線１２１から上に延びて第１半導体１５１ａと交差し、第１チャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２と重畳する。各ゲート線１２１は、他の層または外部駆動回路に接続するために面積が拡大された端部を有する構成である。ゲート信号を生成するゲート駆動回路が基板１１０上に集積する場合、ゲート線１２１を延長してゲート駆動回路と直接接続することができる。

第２制御電極１２４ｂは、ゲート線１２１と分離され、第２半導体１５１ｂの第２チャンネル領域１５４ｂと重畳する。第２制御電極１２４ｂは、図７上方に延長されて維持電極１２７を形成し、この維持電極１２７は、第２半導体１５１ｂの維持領域１５７と重畳する。
図示していないが、複数のゲート線１２１と複数の半導体１５１ａ、１５１ｂとの距離も多様で、不規則に分布している。

また、図５及び図６に示したように、ゲート電極１２４ａ、１２４ａと半導体１５１が重畳する位置を不規則に構成する。この時、半導体１５１ａ、１５１ｂは、画素領域に対して同一位置に配置されている。
このように、ゲート電極１２４ａ、１２４ａと重畳する半導体１５１ａ、１５１ｂ部分に形成されている突起数が不規則に分布すれば、ゲート電極１２４ａ、１２４ａによって定義される低濃度ドーピング領域１５２ａ、１５２ｂ及びチャンネル領域１５４ａ、１５４ｂに含まれている突起数も一定ではなく、不規則に分布する。

これにより、チャンネル領域及び低濃度ドーピング領域に存在する突起は、薄膜トランジスタの電流流れに影響を及ぼして漏洩電流を変化させ、薄膜トランジスタの電気的特性を変化させる。また、半導体１５１ａ、１５１ｂに含まれる突起（Ｐ）数及び配置に基づいて、表示装置に入った光が突起によって反射したり散乱することにより光学的特性を変化させる。

ゲート線１２１およびゲート電極１２４ａは、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタニウム（Ｔｉ）などで形成することができる。しかし、これらは物理的性質が異なる２つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造とすることもできる。このうちの１つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすために、低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで形成できる。これに対し、もう１つの導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ及びＩＺＯとの物理的、化学的、電気的接触特性が優れた物質、例えば、モリブデン系金属、クロム、チタニウム、タンタルなどで形成できる。このような組み合わせの良い例として、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上部膜、及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上部膜が挙げられる。ゲート線１２１およびゲート電極１２４ａは、この他にも様々な金属と導電体で形成することができる。

ゲート線１２１およびゲート電極１２４ａの側面は、基板１１０面に対して傾斜しており、その傾斜角は約３０〜８０°であることが好ましい。
ゲート線１２１およびゲート電極１２４ａ上には、層間絶縁膜１６０が形成されている。層間絶縁膜１６０は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物、有機絶縁物、低誘電率絶縁物などで形成される。低誘電率絶縁物の誘電定数は４．０以下であることが好ましく、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどがその例である。有機絶縁物のうち感光性を有するもので層間絶縁膜１６０を形成することができ、層間絶縁膜１６０の表面は平坦であることが好ましい。

層間絶縁膜１６０には、第２制御電極１２４ｂを露出させる複数のコンタクトホール１６４が形成されている。また、層間絶縁膜１６０とゲート絶縁膜１４０には、ソース及びドレイン領域１５３ａ、１５３ｂ、１５５ａ、１５５ｂを露出させる複数のコンタクトホール１６３ａ、１６３ｂ、１６５ａ、１６５ｂが形成されている。
層間絶縁膜１６０上には、データ線１７１、駆動電圧線１７２、及び第１及び第２出力電極１７５ａ、１７５ｂを有する複数のデータ導電体が形成されている。

データ線１７１は、データ信号を伝達し、主に図７の縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１は、コンタクトホール１６３ａを介して第１ソース及びドレイン領域１５３ａに接続される複数の第１入力電極１７３ａを有し、他の層または外部駆動回路に接続するために面積が拡大された端部を含む構成とすることができる。データ信号を生成するデータ駆動回路が基板１１０上に集積している場合、データ線１７１を延長してデータ駆動回路と直接接続することができる。

駆動電圧線１７２は、駆動電圧を伝達し、主に図７の縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。各駆動電圧線１７２は、コンタクトホール１６３ｂを介して第２ソース及びドレイン領域１５３ｂに接続される複数の第２入力電極１７３ｂを有する。駆動電圧線１７２は、維持電極１２７と重畳し、互いに接続される。
第１出力電極１７５ａは、データ線１７１及び駆動電圧線１７２から分離されている。第１出力電極１７５ａは、コンタクトホール１６５ａを介して第１ソース及びドレイン領域１５５ａに接続され、コンタクトホール１６４を介して第２制御電極１２４ｂに接続される。

第２出力電極１７５ｂは、データ線１７１、駆動電圧線１７２及び第１出力電極１７５ａから分離され、コンタクトホール１６５ｂを介して第２ソース及びドレイン領域１５５ｂに接続される。
データ導電体１７１、１７２、１７５ａ、１７５ｂは、モリブデン、クロム、タンタル及びチタニウムなどの耐火性金属、またはこれらの合金で形成することが好ましく、耐火性金属などの導電膜（図示せず）と低抵抗物質導電膜（図示せず）からなる多層膜構造とすることができる。多層膜構造の例として、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上部膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上部膜の三重膜が挙げられる。データ導電体１７１、１７２、１７５ａ、１７５ｂは、この他にも様々な金属と導電体で形成することができる。

ゲート線１２１およびゲート電極１２１ｂと同様に、データ線１７１、駆動電圧線１７２、第１出力電極１７５ａ、第２出力電極１７５ｂもその側面が基板１１０面に対して約３０〜８０°の傾斜角で傾斜していることが好ましい。
データ線１７１、駆動電圧線１７２、第１出力電極１７５ａ、第２出力電極１７５ｂ上には、保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０は、無機物、有機物、低誘電率絶縁物質などからなる。

保護膜１８０には第２出力電極１７５ｂを露出させる複数のコンタクトホール１８５が形成されている。また、保護膜１８０にはデータ線１７１の端部を露出させる複数のコンタクトホール（図示せず）を形成することができ、保護膜１８０と層間絶縁膜１６０にはゲート線１２１の端部を露出させる複数のコンタクトホール（図示せず）を形成することができる。

保護膜１８０上には、複数の画素電極１９０が形成されている。画素電極１９０は、コンタクトホール１８５を介して第２出力電極１７５ｂと物理的・電気的に接続され、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、またはその合金などの反射性金属で形成される。
また、保護膜１８０上には、複数の接触補助部材（図示せず）または連結部材（図示せず）を形成することができ、これらはゲート線１２１とデータ線１７１の露出した端部に接続される。

保護膜１８０上には、隔壁３６０が形成されている。隔壁３６０は、画素電極１９０の周縁を堤防（ｂａｎｋ）のように取り囲んで開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）を定義するものであり、有機絶縁物または無機絶縁物で形成される。また、隔壁３６０は、黒色顔料を含む感光剤で形成できるが、その場合、隔壁３６０は遮光部材の役割を果たし、その形成工程は簡単である。

隔壁３６０で取り囲まれた画素電極１９０上の領域には有機発光部材３７０が形成されている。有機発光部材３７０は、赤色、緑色、青色の三原色など基本色のうちのいずれか一色を発光する有機物質で形成される。
有機発光部材３７０上には、共通電極２７０が形成されている。共通電極２７０は、共通電圧の印加を受け、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム、銀などを含む反射性金属、またはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質で形成される。

このような有機発光表示装置において、第１半導体１５１ａ、ゲート線１２１に接続される第１制御電極１２４ａ、データ線１７１に接続される第１入力電極１７３ａ及び第１出力電極１７５ａは、スイッチング薄膜トランジスタ（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＴＦＴ）Ｑｓを構成し、スイッチング薄膜トランジスタＱｓのチャンネルは、第１半導体１５１ａのチャンネル領域１５４ａ１、１５４ａ２に形成される。第２半導体１５１ｂ、第１出力電極１７５ａに接続される第２制御電極１２４ｂ、駆動電圧線１７２に接続される第２入力電極１７３ｂ及び画素電極１９０に接続される第２出力電極１７５ｂは、駆動薄膜トランジスタ（ｄｒｉｖｉｎｇ ＴＦＴ）Ｑｄを構成し、駆動薄膜トランジスタＱｄのチャンネルは、第２半導体１５１ｂのチャンネル領域１５４ｂに形成される。画素電極１９０、有機発光部材３７０及び共通電極２７０は有機発光ダイオードを構成するものであり、画素電極１９０がアノード（ａｎｏｄｅ）、共通電極２７０がカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）となるように構成でき、またその反対に画素電極１９０がカソード、共通電極２７０がアノードとなるように構成することもできる。互いに重畳する維持電極１２７と駆動電圧線１７２及び維持領域１５７は、ストレージキャパシタＣｓｔをなす。

スイッチング薄膜トランジスタＱｓは、ゲート線１２１のゲート信号に応答してデータ線１７１のデータ信号を伝達する。駆動薄膜トランジスタＱｄは、データ信号を受信すれば、第２制御電極１２４ｂと第２入力電極１７３ｂとの間の電圧差に応じた大きさの電流を流す。さらに、第２制御電極１２４ｂと第２入力電極１７３ｂとの間の電圧差は、ストレージキャパシタＣｓｔに充電され、スイッチング薄膜トランジスタＱｓがターンオフした後にも維持される。有機発光ダイオードは、駆動薄膜トランジスタＱｄが流す電流の大きさに応じて異なる強さで発光することによって映像を表示する。

このように、ゲート電極と半導体との重畳位置と、ゲート線及びデータ線と半導体との距離を多様に、かつ不規則にすることにより、均一な画質の薄膜トランジスタ表示板を得ることができる。即ち、半導体とゲート電極の重畳位置と、ゲート線及びデータ線と半導体との距離を多様に、かつ不規則に変化させれば、チャンネル領域または低濃度ドーピング領域に含まれている突起数により、薄膜トランジスタの電気的、光学的特性が多様で不規則に分布することで、均一な画質の薄膜トランジスタ表示板を提供することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

本発明の一実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１に示す薄膜トランジスタ表示板のII-II'-II"線に沿った断面図である。 本発明の実施形態による半導体と半導体のＸ、Ｙ軸への中心線との関係を示した図である。 低濃度ドーピング領域と突起との関係を示した図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ表示板における突起とゲート電極及びチャンネル領域の関係を示した図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ表示板における突起と低濃度ドーピング領域と突起との関係を示した図である。 本発明の他の実施形態による有機発光表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造を示した配置図である。 図７に示す薄膜トランジスタ表示板のVIII-VIII'線に沿った断面図である。 図７に示す薄膜トランジスタ表示板のIX-IX'線に沿った断面図である。

符号の説明

１１０ 基板
１２１ ゲート線
１３７ 維持電極
１５１、１５１ａ、１５１ｂ 半導体
１７１ データ線
１９０ 画素電極
３７０ 発光部材

Claims (14)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、ソース及びドレイン領域、チャンネル領域を有して多結晶シリコンからなる複数の半導体と、
   前記半導体上に形成されているゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記チャンネル領域と重畳するゲート線と、
   前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記ソース領域に接続されるデータ線と、
   前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記ドレイン領域に接続される画素電極と、
   を備え、前記半導体において、前記データ線及びゲート線との距離は多様で不規則である薄膜トランジスタ表示板。
2. 基板と、
   前記基板上に形成され、ソース及びドレイン領域、チャンネル領域を有して多結晶シリコンからなる複数の半導体と、
   前記半導体上に形成されるゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記チャンネル領域と重畳するゲート電極を有する複数のゲート線と、
   前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記ソース領域に接続する複数のデータ線と、
   前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記ドレイン領域に接続される画素電極と、
   を備え、前記データ線と前記ゲート電極の距離は多様で不規則に分布している薄膜トランジスタ表示板。
3. 前記ゲート線は前記チャンネル領域と重畳するゲート電極を有し、
   前記データ線と前記ゲート電極の距離が一定である請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
4. 前記データ線と前記半導体の位置が一定である請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記半導体は、前記ソース領域とドレイン領域との間に形成される低濃度ドーピング領域をさらに有する請求項１または請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
6. 前記半導体は、連続側面結晶化工程で形成した突起を有し、前記チャンネル領域に含まれている突起数は多様で、前記基板に不規則に分布している請求項１または請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
7. 前記半導体は、連続側面結晶化工程で形成した突起を有し、前記低濃度ドーピング領域に含まれている突起数は多様で、前記基板に不規則に分布している請求項５に記載の薄膜トランジスタ表示板。
8. 前記突起は、実質的に同一間隔で配置されている請求項６に記載の薄膜トランジスタ表示板。
9. 前記突起は、実質的に同一間隔で配置されている請求項６に記載の薄膜トランジスタ表示板。
10. 前記絶縁基板と前記半導体の間に形成されている遮断層をさらに備える請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
11. 前記ゲート線及び前記データ線と前記画素電極の間に形成されている保護膜をさらに備える請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
12. 前記ゲート線と前記データ線の間に形成されている層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜と前記保護膜の間に形成され、前記ドレイン領域と前記画素電極に接続される出力電極とをさらに備える請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
13. 前記画素電極上部に形成されている隔壁と、
    前記隔壁に取り囲まれた発光部材と、
    をさらに備える請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
14. 前記ゲート線と並んでいる維持電極線をさらに備える請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。

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