图像显示装置转让专利
申请号 : CN200410003629.8
文献号 : CN100595638C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 田井光春 , 波多野睦子 , 山口伸也 , 芝健夫 , 佐藤秀夫
申请人 : 株式会社日立显示器
摘要 :
本发明的课题是实现构成驱动以矩阵状配置的像素部用的驱动电路的薄膜晶体管的高速化。在玻璃基板SUB上的显示区域DSP中以矩阵状配置多个像素PXL，在该显示区域DSP的周边配置由漏移位寄存器DSR、数模变换器DAC、漏电平移动器DLS、缓冲器BF、取样开关SSW构成的漏侧像素驱动电路、由栅移位寄存器GSR、栅电平移动器GLS等构成的栅侧像素驱动电路和各种电路。在每个电路中使构成这些像素驱动电路的高速工作所必要的电路区域SX的薄膜晶体管的电流迁移率最佳化，使多个布局和配置结构最佳化，在各电路中满足特有的规格。
权利要求 :
1.一种图像显示装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在该 绝缘性基板上具有多晶硅半导体膜的像素部和像素驱动电路部的多个 电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在电路区域内流过沟道的电流的流动方向相同的多个电路区域 中，在电路区域内相同的流过上述沟道的电流的流动方向至少在一组 电路区域相互之间彼此不同。
2.一种图像显示装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在该 绝缘性基板上由多晶硅半导体膜构成的像素部和像素驱动电路部的多 个电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在上述多个电路区域的至少一个上具有流过沟道的电流的流动方 向不同的多个薄膜晶体管，至少存在一组构成上述多个电路区域的每 一区域的上述薄膜晶体管的电流的流动方向在区域内相同的电路区域 和上述电流的流动方向在区域内不同的电路区域。
3.一种图像显示装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在该 绝缘性基板上由多晶硅半导体膜构成的像素部和像素驱动电路部的多 个电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在上述多个电路区域的至少一个上具有流过沟道的电流的流动方 向不同的多个薄膜晶体管，至少存在一组构成上述多个电路区域的每 一区域的上述薄膜晶体管的电流的流动方向在区域内相同的电路区域 和上述电流的流动方向在区域内不同的电路区域，在构成各电路区域的上述薄膜晶体管的电流的流动方向在区域内 相同的所有电路区域中，该电流方向具有相同的方向。
4.一种图像显示装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在该 绝缘性基板上由多晶硅半导体膜构成的像素部和像素驱动电路部的多 个电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在上述多个电路区域的至少一个上具有流过沟道的电流的流动方 向不同的多个薄膜晶体管，至少存在一组构成上述多个电路区域的每 一区域的上述薄膜晶体管的电流的流动方向在区域内相同的电路区域 和上述电流的流动方向在区域内不同的电路区域，在构成各上述电路区域的上述薄膜晶体管的电流的流动方向在区 域内相同的电路区域中，上述薄膜晶体管的沟道和源漏区的表面的高 低差为5nm以下，用宽度0.3μm以上至2μm以下、长度4μm以上的长方形的薄膜 形成上述多晶硅半导体膜的结晶粒的形状，在区域内存在多个构成上述电路区域的薄膜晶体管的电流的流动 方向的电路区域中，上述沟道和源漏区中的上述结晶粒的平均粒径为 1μm以下、而且表面的高低差为20nm以上。
5.一种图像显示装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在该 绝缘性基板上具有多晶硅半导体膜的像素部和像素驱动电路部的多个 电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在上述多个电路区域的至少一个上具有流过沟道的电流的流动方 向不同的多个薄膜晶体管，上述薄膜晶体管由具有多种表面形状的多晶硅薄膜形成，构成其 中的至少一个电路区域的薄膜晶体管的沟道和源漏区的表面的高低差 为5nm以下，上述多晶硅薄膜的结晶粒的形状为宽度0.3μm以上 2μm以下、长度4μm以上的长方形。
6.如权利要求4中所述的图像显示装置，其特征在于：
上述图像显示装置具备形成了至少包含在同一绝缘性基板上形成 的具有由多晶硅薄膜形成的薄膜晶体管的像素部和像素驱动电路部的 多个电路区域的有源矩阵基板，形成上述像素部的电路区域的薄膜晶体管的沟道和源漏区是平均 粒径为1μm以下、表面的高低差为20nm以上的多晶硅薄膜，构成除了上述像素部的电路区域外的上述多个电路区域中至少一 个电路区域的薄膜晶体管的沟道和源漏区的上述多晶硅薄膜的结晶粒 的形状为宽度0.3μm以上2μm以下、长度4μm以上的长方形，而且 上述沟道和源漏区的表面的高低差为5nm以下。
7.如权利要求6中所述的图像显示装置，其特征在于：
构成除了上述像素部的电路区域外的上述多个电路区域的薄膜晶 体管具有多种栅绝缘材料和膜厚。
8.如权利要求6中所述的图像显示装置，其特征在于：
在除了上述像素部的电路区域外的上述多个电路区域中具有包含 电平移动器、取样开关电路、缓冲电路的像素驱动电路，构成上述像素驱动电路的薄膜晶体管的沟道和源漏区由平均粒径 为1μm以下、表面的高低差为20nm以上的多晶硅薄膜形成，构成除了上述电平移动器和上述取样开关电路外的电路中至少一 个的薄膜晶体管的沟道和源漏区的多晶硅薄膜的结晶粒的形状为宽度 0.3μm以上2μm以下、长度4μm以上的长方形，而且用表面的高低 差为5nm以下的多晶硅薄膜来形成。
说明书 :
技术领域
本发明涉及图像显示装置，特别是涉及具备使用了高速工作的 薄膜晶体管的电路的图像显示装置。
背景技术
作为构成有源矩阵方式的液晶显示装置(液晶显示器)、有机 发光显示装置(有机EL显示器)或图像传感器的像素和像素驱动电 路的有源元件，开发了多晶硅薄膜晶体管(以下，也称为多晶硅 TFT).多晶硅TFT与其它的驱动电路元件相比，在驱动能力大的 方面是有利的，可在与像素为同一的基板上安装周边驱动电路。
根据成本方面的要求，在作为构成图像显示装置的有源基板 (所谓的有源矩阵基板)的绝缘性基板的玻璃基板上形成在电视接收 机或大型的监视器等的大尺寸的液晶显示装置中使用的多晶硅TFT。 在玻璃基板上形成TFT的工艺中，玻璃的耐热温度限定了工艺温 度。
为了在玻璃基板(以下，也简单称为基板)上形成高品质的多 晶硅薄膜，如在「非专利文献1」中记载的那样，利用由受激准分子 激光进行的结晶化。
为了在像素驱动电路部上安装性能更高的集成电路，必须实现 性能更高的多晶硅TFT，但例如如「非专利文献2」或「非专利文 献3」中记载的那样，利用采用了固体激光器的结晶化，可得到在激 光的扫描方向上结晶粒径大的、粒宽度一致的、表面平坦的多晶硅薄 膜。已报告了通过用该多晶硅薄膜形成多晶硅TFT提高了薄膜晶体 管的性能。
【非专利文献1】
非晶硅的技术和应用(Springer 2000)pp94-146。
【非专利文献2】
国际电子器件学会予稿集(Washington DC，2001)pp747-751。
【非专利文献3】
信息显示学会国际讨论会摘要(2002)pp158-161。
在薄膜晶体管中利用了采用受激准分子激光而结晶化的多晶硅 薄膜的迄今为止的多晶硅薄膜的结晶粒径小、结晶粒的形状中各向异 性少。因而，即使在基板上在任何的方向上配置薄膜晶体管，其性能 也大体相同。根据该原因，以减少布局面积为目的进行了在基板上的 薄膜晶体管的配置在同一基板上必然存在具有多个方向的薄膜晶体 管。
如上所述，利用采用了固体激光器的结晶化，可得到对于激光 的扫描方向来说结晶粒径大的、在与激光的扫描方向垂直的方向上结 晶粒宽度一致的、表面平坦的多晶硅薄膜。对于用该多晶硅薄膜制作 的TFT的性能来说，可安装以往不能安装的电路，可实现有源矩阵 基板的高功能化。但是，以往的多晶硅薄膜的硅结晶的各向异性大， 如果进行以往那样的布局，则产生不能得到电路工作中所必要的性能 的情况。
根据成本方面的要求，在作为构成图像显示装置的有源基板 (所谓的有源矩阵基板)的绝缘性基板的玻璃基板上形成在电视接收 机或大型的监视器等的大尺寸的液晶显示装置中使用的多晶硅TFT。 在玻璃基板上形成TFT的工艺中，玻璃的耐热温度限定了工艺温 度。
为了在玻璃基板(以下，也简单称为基板)上形成高品质的多 晶硅薄膜，如在「非专利文献1」中记载的那样，利用由受激准分子 激光进行的结晶化。
为了在像素驱动电路部上安装性能更高的集成电路，必须实现 性能更高的多晶硅TFT，但例如如「非专利文献2」或「非专利文 献3」中记载的那样，利用采用了固体激光器的结晶化，可得到在激 光的扫描方向上结晶粒径大的、粒宽度一致的、表面平坦的多晶硅薄 膜。已报告了通过用该多晶硅薄膜形成多晶硅TFT提高了薄膜晶体 管的性能。
【非专利文献1】
非晶硅的技术和应用(Springer 2000)pp94-146。
【非专利文献2】
国际电子器件学会予稿集(Washington DC，2001)pp747-751。
【非专利文献3】
信息显示学会国际讨论会摘要(2002)pp158-161。
在薄膜晶体管中利用了采用受激准分子激光而结晶化的多晶硅 薄膜的迄今为止的多晶硅薄膜的结晶粒径小、结晶粒的形状中各向异 性少。因而，即使在基板上在任何的方向上配置薄膜晶体管，其性能 也大体相同。根据该原因，以减少布局面积为目的进行了在基板上的 薄膜晶体管的配置在同一基板上必然存在具有多个方向的薄膜晶体 管。
如上所述，利用采用了固体激光器的结晶化，可得到对于激光 的扫描方向来说结晶粒径大的、在与激光的扫描方向垂直的方向上结 晶粒宽度一致的、表面平坦的多晶硅薄膜。对于用该多晶硅薄膜制作 的TFT的性能来说，可安装以往不能安装的电路，可实现有源矩阵 基板的高功能化。但是，以往的多晶硅薄膜的硅结晶的各向异性大， 如果进行以往那样的布局，则产生不能得到电路工作中所必要的性能 的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供在绝缘性基板上具备以矩阵状配置了多 个像素的像素部(像素区域或显示区域)和用以驱动像素部的高速的 电流迁移率(电子迁移率、空穴迁移率)工作的高性能的薄膜晶体管 电路构成的像素驱动电路部的图像显示装置。
再有，本发明不限于将在图像显示装置用的绝缘性基板上形成 的半导体膜改良为具有可实现上述高速的电流迁移率的特性的薄膜的 多晶硅薄膜的改质，也同样可应用于其它的基板、例如在硅晶片上形 成的半导体膜的改质等。
为了达到上述目的，在本发明中，首先在绝缘性基板的整个区 域上形成的非晶质硅膜的整个面上照射受激准分子激光，改质为多晶 硅膜，或用制作用化学气相法(CVD法)形成了多晶硅膜的绝缘性 基板，一边对在该绝缘性基板的像素区域的周边配置的驱动电路区域 的多晶硅膜有选择地照射采用了固体激光器的脉冲调制激光或准CW 激光，一边在规定的方向上扫描，形成由在激光的扫描方向上结晶粒 径大的、粒宽度一致的、表面平坦的多晶硅薄膜构成的带状结晶硅膜 的不连续改质区域。
将上述的不连续改质区域作成矩形，在该矩形的不连续改质区 域内制成所需要的电路。此时，考虑到因激光扫描方向与构成各自的 电路的TFT的沟道方向的相对关系的差别引起的TFT特性的差异， 通过将TFT配置成对于各自的电路的要求规格为最佳来达到上述本 发明的目的。再有，在本发明中，将用上述的脉冲调制激光或准CW 激光的照射制作大致带状结晶硅膜的不连续改质区域的方法称为 SELAX(有选择地放大激光结晶化)。
本发明的图像装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在该绝 缘性基板上由多晶硅半导体膜构成的像素部和像素驱动电路部的多个 电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在上述多个电路区域的至少 一个上具有流过沟道的电流的流动方向不同的多个薄膜晶体管，至少 存在一组构成上述多个电路区域的每一区域的上述薄膜晶体管的电流 的流动方向在区域内相同的电路区域和上述电流的流动方向在区域内 不同的电路区域，在构成各上述电路区域的上述薄膜晶体管的电流的 流动方向在区域内相同的电路区域中，上述薄膜晶体管的沟道和源漏 区的表面的高低差为5nm以下，用宽度0.3μm以上至2μm以下、长 度4μm以上的长方形的薄膜形成上述多晶硅半导体膜的结晶粒的形 状，在区域内存在多个构成上述电路区域的薄膜晶体管的电流的流动 方向的电路区域中，上述沟道和源漏区中的上述结晶粒的平均粒径为 1μm以下、而且表面的高低差为20nm以上。
本发明的图像显示装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在 该绝缘性基板上具有多晶硅半导体膜的像素部和像素驱动电路部的多 个电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在上述多个电路区域的至 少一个上具有流过沟道的电流的流动方向不同的多个薄膜晶体管，上 述薄膜晶体管由具有多种表面形状的多晶硅薄膜形成，构成其中的至 少一个电路区域的薄膜晶体管的沟道和源漏区的表面的高低差为 5nm以下，上述多晶硅薄膜的结晶粒的形状为宽度0.3μm以上2μm 以下、长度4μm以上的长方形。
在上述图像显示装置中，上述图像显示装置具备形成了至少包含 在同一绝缘性基板上形成的具有由多晶硅薄膜形成的薄膜晶体管的像 素部和像素驱动电路部的多个电路区域的有源矩阵基板，形成上述 像素部的电路区域的薄膜晶体管的沟道和源漏区是平均粒径为1μm 以下、表面的高低差为20nm以上的多晶硅薄膜，构成除了上述像素 部的电路区域外的上述多个电路区域中至少一个电路区域的薄膜晶体 管的沟道和源漏区的上述多晶硅薄膜的结晶粒的形状为宽度0.3μm 以上2μm以下、长度4μm以上的长方形，而且上述沟道和源漏区的 表面的高低差为5nm以下。
在上述图像显示装置中，在除了上述像素部的电路区域外的上述 多个电路区域中具有包含电平移动器、取样开关电路、缓冲电路的像 素驱动电路，构成上述像素驱动电路的薄膜晶体管的沟道和源漏区由 平均粒径为1μm以下、表面的高低差为20nm以上的多晶硅薄膜形 成，构成除了上述电平移动器和上述取样开关电路外的电路中至少一 个的薄膜晶体管的沟道和源漏区的多晶硅薄膜的结晶粒的形状为宽度 0.3μm以上2μm以下、长度4μm以上的长方形，而且用表面的高低 差为5nm以下的多晶硅薄膜来形成。
按照本发明，利用在构成有源矩阵基板的绝缘基板上的各种电 路部的布局最佳化，可提供具备具有以驱动该像素部用的高速的电流 迁移率工作的高性能的薄膜晶体管电路的像素驱动电路部的高图像质 量的图像显示装置。
再有，本发明不限于将在图像显示装置用的绝缘性基板上形成 的半导体膜改良为具有可实现上述高速的电流迁移率的特性的薄膜的 多晶硅薄膜的改质，也同样可应用于其它的基板、例如在硅晶片上形 成的半导体膜的改质等。
为了达到上述目的，在本发明中，首先在绝缘性基板的整个区 域上形成的非晶质硅膜的整个面上照射受激准分子激光，改质为多晶 硅膜，或用制作用化学气相法(CVD法)形成了多晶硅膜的绝缘性 基板，一边对在该绝缘性基板的像素区域的周边配置的驱动电路区域 的多晶硅膜有选择地照射采用了固体激光器的脉冲调制激光或准CW 激光，一边在规定的方向上扫描，形成由在激光的扫描方向上结晶粒 径大的、粒宽度一致的、表面平坦的多晶硅薄膜构成的带状结晶硅膜 的不连续改质区域。
将上述的不连续改质区域作成矩形，在该矩形的不连续改质区 域内制成所需要的电路。此时，考虑到因激光扫描方向与构成各自的 电路的TFT的沟道方向的相对关系的差别引起的TFT特性的差异， 通过将TFT配置成对于各自的电路的要求规格为最佳来达到上述本 发明的目的。再有，在本发明中，将用上述的脉冲调制激光或准CW 激光的照射制作大致带状结晶硅膜的不连续改质区域的方法称为 SELAX(有选择地放大激光结晶化)。
本发明的图像装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在该绝 缘性基板上由多晶硅半导体膜构成的像素部和像素驱动电路部的多个 电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在上述多个电路区域的至少 一个上具有流过沟道的电流的流动方向不同的多个薄膜晶体管，至少 存在一组构成上述多个电路区域的每一区域的上述薄膜晶体管的电流 的流动方向在区域内相同的电路区域和上述电流的流动方向在区域内 不同的电路区域，在构成各上述电路区域的上述薄膜晶体管的电流的 流动方向在区域内相同的电路区域中，上述薄膜晶体管的沟道和源漏 区的表面的高低差为5nm以下，用宽度0.3μm以上至2μm以下、长 度4μm以上的长方形的薄膜形成上述多晶硅半导体膜的结晶粒的形 状，在区域内存在多个构成上述电路区域的薄膜晶体管的电流的流动 方向的电路区域中，上述沟道和源漏区中的上述结晶粒的平均粒径为 1μm以下、而且表面的高低差为20nm以上。
本发明的图像显示装置，具备形成了至少包含绝缘性基板、在 该绝缘性基板上具有多晶硅半导体膜的像素部和像素驱动电路部的多 个电路区域的有源矩阵基板，其特征在于：在上述多个电路区域的至 少一个上具有流过沟道的电流的流动方向不同的多个薄膜晶体管，上 述薄膜晶体管由具有多种表面形状的多晶硅薄膜形成，构成其中的至 少一个电路区域的薄膜晶体管的沟道和源漏区的表面的高低差为 5nm以下，上述多晶硅薄膜的结晶粒的形状为宽度0.3μm以上2μm 以下、长度4μm以上的长方形。
在上述图像显示装置中，上述图像显示装置具备形成了至少包含 在同一绝缘性基板上形成的具有由多晶硅薄膜形成的薄膜晶体管的像 素部和像素驱动电路部的多个电路区域的有源矩阵基板，形成上述 像素部的电路区域的薄膜晶体管的沟道和源漏区是平均粒径为1μm 以下、表面的高低差为20nm以上的多晶硅薄膜，构成除了上述像素 部的电路区域外的上述多个电路区域中至少一个电路区域的薄膜晶体 管的沟道和源漏区的上述多晶硅薄膜的结晶粒的形状为宽度0.3μm 以上2μm以下、长度4μm以上的长方形，而且上述沟道和源漏区的 表面的高低差为5nm以下。
在上述图像显示装置中，在除了上述像素部的电路区域外的上述 多个电路区域中具有包含电平移动器、取样开关电路、缓冲电路的像 素驱动电路，构成上述像素驱动电路的薄膜晶体管的沟道和源漏区由 平均粒径为1μm以下、表面的高低差为20nm以上的多晶硅薄膜形 成，构成除了上述电平移动器和上述取样开关电路外的电路中至少一 个的薄膜晶体管的沟道和源漏区的多晶硅薄膜的结晶粒的形状为宽度 0.3μm以上2μm以下、长度4μm以上的长方形，而且用表面的高低 差为5nm以下的多晶硅薄膜来形成。
按照本发明，利用在构成有源矩阵基板的绝缘基板上的各种电 路部的布局最佳化，可提供具备具有以驱动该像素部用的高速的电流 迁移率工作的高性能的薄膜晶体管电路的像素驱动电路部的高图像质 量的图像显示装置。
附图说明
图1是示意性地说明在作为构成图像显示装置的有源矩阵基板 的玻璃基板上形成的图像部、像素驱动电路部和其它的必要的电路类 的概略平面图。
图2是归纳了对于在有源矩阵基板的各驱动电路区域上形成的 各电路的要求规格和满足了该规格时的效果的说明图。
图3是说明将非晶硅膜改质为优质的多晶硅膜的状况的示意 图。
图4是示意性地说明薄膜晶体管的布局、固体激光器的照射方 向和粒界的状况的平面图。
图5是比较了因在假想砖VTL内制作的薄膜晶体管的布局方法 的差别引起的输送特性的说明图。
图6是说明本发明的实施例中的绝缘性基板上的像素的布局的 一例的主要部分的平面图。
图7是示意性地说明漏侧移位寄存器DSR的1级部分的在基板 上的布局例的主要部分的平面图。
图8是漏侧移位寄存器DSR的1级部分的逻辑电路图。
图9是说明图7中示出的移位寄存器的工作的时序图。
图10是将氧化硅膜用作栅绝缘膜、将漏电流对于栅电压进行作 图而示出因其膜厚导致的特性差别的说明图。
图11是示意性地示出在沟道区与源漏区的边界上存在低浓度的 杂质注入层的情况和在低浓度的杂质注入层上存在栅的情况的薄膜晶 体管的结构的剖面图。
图12是示意性地说明本发明的有源矩阵基板的另一结构例的概 念的剖面图。
图13是对决定假想砖VTL的位置用的固体激光照射区域进行 定位的状况的说明图。
图14是示意性地说明将本发明的图像显示装置应用于液晶显示 装置的结构例用的展开斜视图。
图15是示意性地说明将本发明的图像显示装置应用于有机EL 显示装置的结构例用的展开斜视图。
图16是将图15中示出的构成要素一体化了的有机EL显示装置 的平面图。
图17是示出在个人计算机或电视接收机的显示部中安装了本发 明的图像显示装置的例子的外观图。
图18是示出在携带电话机的显示部中安装了本发明的图像显示 装置的例子的外观图。
图19是示出在数字携带终端的显示部中安装了本发明的图像显 示装置的例子的外观图。
图20是示出在摄像机的显示部中安装了本发明的图像显示装置 的例子的外观图。
图2是归纳了对于在有源矩阵基板的各驱动电路区域上形成的 各电路的要求规格和满足了该规格时的效果的说明图。
图3是说明将非晶硅膜改质为优质的多晶硅膜的状况的示意 图。
图4是示意性地说明薄膜晶体管的布局、固体激光器的照射方 向和粒界的状况的平面图。
图5是比较了因在假想砖VTL内制作的薄膜晶体管的布局方法 的差别引起的输送特性的说明图。
图6是说明本发明的实施例中的绝缘性基板上的像素的布局的 一例的主要部分的平面图。
图7是示意性地说明漏侧移位寄存器DSR的1级部分的在基板 上的布局例的主要部分的平面图。
图8是漏侧移位寄存器DSR的1级部分的逻辑电路图。
图9是说明图7中示出的移位寄存器的工作的时序图。
图10是将氧化硅膜用作栅绝缘膜、将漏电流对于栅电压进行作 图而示出因其膜厚导致的特性差别的说明图。
图11是示意性地示出在沟道区与源漏区的边界上存在低浓度的 杂质注入层的情况和在低浓度的杂质注入层上存在栅的情况的薄膜晶 体管的结构的剖面图。
图12是示意性地说明本发明的有源矩阵基板的另一结构例的概 念的剖面图。
图13是对决定假想砖VTL的位置用的固体激光照射区域进行 定位的状况的说明图。
图14是示意性地说明将本发明的图像显示装置应用于液晶显示 装置的结构例用的展开斜视图。
图15是示意性地说明将本发明的图像显示装置应用于有机EL 显示装置的结构例用的展开斜视图。
图16是将图15中示出的构成要素一体化了的有机EL显示装置 的平面图。
图17是示出在个人计算机或电视接收机的显示部中安装了本发 明的图像显示装置的例子的外观图。
图18是示出在携带电话机的显示部中安装了本发明的图像显示 装置的例子的外观图。
图19是示出在数字携带终端的显示部中安装了本发明的图像显 示装置的例子的外观图。
图20是示出在摄像机的显示部中安装了本发明的图像显示装置 的例子的外观图。
具体实施方式
以下，参照实施例的附图详细地说明本发明的实施形态。在 此，在将本发明应用于使用了玻璃基板作为绝缘性基板的液晶显示装 置的情况下进行说明。图1是示意性地说明在作为构成图像显示装置 的有源矩阵基板的玻璃基板上形成的图像部、像素驱动电路部和其它 的必要的电路类的概略的平面图。再有，在液晶显示装置中，在该有 源矩阵基板上重叠地贴合形成了滤色层等的对置基板(在具有滤色层 的情况下，称为滤色基板)，在两基板的贴合间隙中封入液晶。
在此，假定有源矩阵基板以线顺序方式驱动的情况来说明。在 玻璃基板SUB上形成的各电路的大部分上具有像素区域DSP。在像 素区域DSP上，在数据线DL与栅线GL的交叉部中设置以矩阵状 排列的像素PXL。该像素PXL由起到开关作用的TFT和像素电极构 成。在本实施例中，示出了用2个TFT构成开关的双栅的情况，但 也可以是单栅或多栅。
在玻璃基板SUB的像素区域DSP的外侧配置形成了对在该像素 区域DSP上形成的多个像素PXL供给驱动信号的电路的驱动电路区 域。在像素区域DSP的一方的长边(图1的上边)上配置了具有使 数模变换器DAC依次读入数字化的显示数据的作用的移位寄存器 DSR、将数字化的显示数据作为灰度电压信号输出的数模变换器 DAC、放大来自数模变换器DAC的灰度信号以得到所希望的灰度电 压的电平移动器DLS、缓冲器BF和在邻接的像素中使灰度电压的极 性反转的取样开关SSW。
此外，在像素区域DSP的短边(图1的左边)上配置了依次打 开像素电极PXL的栅用的移位寄存器GSR和电平移动器GLS。而 且，在上述电路组的周边配置了在显示装置中取入从系统SLSI发送 来的图像数据并进行信号变换的接口IF、灰度信号发生器SIG和发 生各电路的时序控制用的时钟信号的时钟信号发生器CLG等。
在这些电路组内，由于接口IF、时钟信号发生器CLG、漏侧移 位寄存器DSR、栅侧移位寄存器GSR、数模变换器DAC那样的电路 处理数字信号，故高速性是必须的，而为了低功耗的缘故，必须采用 低电压驱动。
另一方面，像素PXL是对液晶施加电压以调制液晶的透射率用 的电路，为了输出灰度，不得不采用高电压驱动。此外，为了在一定 的时间内保持电压，进行开关的薄膜晶体管必须在低漏泄电流下工 作。由于处于低电压驱动电路组与高电压驱动电路组之间的漏侧电平 移动器DLS、栅侧电平移动器GLS、缓冲器BF、取样开关SSW对 像素PXL发送高电压的模拟信号，故要求高电压驱动。如上所述， 为了在玻璃基板SUB上制作图像显示用的电路，必须同时安装相反 的多个规格的TFT。
图2是归纳了对于在有源矩阵基板的各驱动电路区域上形成的 各电路的要求规格和满足了该规格时的效果的说明图。由于在各区域 中形成的各电路的要求规格和对于该规格的效果如图2中记述的那 样，故在此不进行重复的说明。为了满足在图2中归纳的要求规格， 在本实施例中，应用在图1中在接口IF、时钟信号发生器CLG、漏 侧的移位寄存器DSR、栅侧移位寄存器GSR、数模变换器DAC的部 分上用由脉冲调制的激光的扫描进行的选择性的照射以在激光的扫描 方向上具有连续的粒界的方式进行了改质的带状结晶硅膜的不连续改 质区域。在图1中用参照符号SX示出应用该不连续改质区域的范 围。
图3是说明将非晶硅膜改质为优质的多晶硅膜的状况的示意 图。图3(a-1)是斜视图，图3(a-2)是从图3(a-1)的上方看图3 (a-1)的平面图。此外，图3(b-1)是斜视图，图3(b-2)是从图 3(b-1)的上方看图3(b-1)的平面图。如图3(a-1)、(a-2)中 所示，在绝缘基板INS上的整个区域上利用化学气相生长法(CVD 法)对前体膜PRC、非晶质硅膜(以下，也称为非晶硅膜)进行成 膜。根据绝缘膜的种类，不一定应对前体膜PRC进行成膜，但在本 实施例中假定对其进行成膜来说明。
在所形成的非晶硅膜ASI的整个面上照射受激准分子激光 EXL，改质为多晶硅膜PSI。此时的改质是非晶质→多晶的处理。也 可用化学气相生长法(CVD法)或溅射法直接对该多晶硅膜PSI1进 行成膜。接着，如图3(b-1)、(b-2)中所示，一边有选择地对与 图1的区域SX相当的区域的多晶硅膜PSI照射采用了固体激光器的 脉冲调制激光或准CW激光SSL，一边在规定的方向SSLD上扫 描，形成由在激光的扫描方向上结晶粒径大的、粒宽度一致的、表面 平坦的多晶硅薄膜构成的带状结晶硅膜的不连续改质区域。该不连续 改质是多晶→结晶粒放大的处理。再有，受激准分子激光EXL的扫 描方向EXLD与采用了固体激光器的脉冲调制激光或准CW激光 SSL的扫描方向SSLD不必必须一致。
以下，为了方便起见，也将用上述的方法得到的进行了不连续 改质的矩形的区域VTL称为假想砖。将假想砖VTL的大小设定为 与所制成的电路规模对应的大小或制成多个电路的大小。
图4是示意性地说明薄膜晶体管的布局、固体激光器的照射方 向和粒界的状况的平面图。关于用上述的方法构成在图1的区域SX 内安装的电路组的薄膜晶体管，如图4的(b)中所示，在以采用了 固体激光器的脉冲调制激光或准CW激光SSL的扫描方向SSLD与 薄膜晶体管TFTP的源漏方向SDD平行的方式进行了布局的情况 下，由于电子的在结晶粒边界处的散射次数少，故电子的迁移率大到 300cm2/V·s至500cm2/V·s，阈值的离散性为±0.2V以下。
此外，如图4的(a)中所示，在以采用了固体激光器的脉冲调 制激光或准CW激光SSL的扫描方向SSLD与薄膜晶体管TFTV的 源漏方向SDD垂直的方式进行了布局的情况下，电子的迁移率低至 100cm2/V·s至300cm2/V·s，但由于电阻变大，故关断时的电流小，此 外特性恶化减少，显示出高耐压的晶体管特性。
图5是比较了因在假想砖VTL内制作的薄膜晶体管的布局方法 的差别引起的输送特性的说明图。在图5中，曲线TFTPC、TFTVC 分别表示图4的(b)TFTP、(a)TFTV的输送特性。因而，例如 可利用存储器开关那样的保持电荷、进行放电蓄电的元件。
利用上述的薄膜晶体管组，可在同一玻璃基板内直接安装以往 在玻璃基板上安装的图像部(显示区域)的外周作为LSI芯片安装 的高速电路组(主要是像素驱动电路)。由此，可削减LSI芯片成 本、可削减面板周边部(有源矩阵基板的外周)的非像素区域。此 外，在成为有源矩阵基板的面板制造工序中实现在LSI芯片设计、 制造的时刻进行的电路的定制化。
其次，参照图6至图9说明在实际的基板上的布局的实施例。 图6是说明本发明的实施例中的绝缘性基板上的像素的布局的一例的 主要部分的平面图。像素PXL由用在图1中示出的像素区域DSP中 保持电荷、进行放电蓄电的薄膜晶体管构成的开关SW、保持电容 CST和像素电极CLQ构成。开关SW的源侧经接点SCT连接到漏 线DL上，其漏侧连接到保持电容CST上，其栅连接到栅线GL 上。将对漏线DL发送的灰度信号在开关SW为导通状态时对保持电 容CST和经保持电容CST和接点SCT连接的像素电极CLQ作为电 荷发送。该电荷在开关SW为关断状态时被保持，如果再次成为导通 状态，则对漏线DL放电而被复位。
为了提高耐压，开关SW成为用2个薄膜晶体管SWTR1和 SWTR2构成的双栅结构。在本实施例中，用双栅结构的例子示出了 开关SW，但即使采用用具有后述的LDD(轻掺杂漏)结构的1个 薄膜晶体管或2个薄膜晶体管构成的开关，也可实现耐压的提高。构 成像素PXL的元件用利用受激准分子激光从上述的非晶硅改质的多 晶硅膜PSI来制作。因而，在多晶硅膜中没有各向异性，即使以任何方 式来布局，在薄膜晶体管的特性中也没有大的差异。因而，在本实施例 的情况下，为了缩小布局面积和提高像素的开口率，希望薄膜晶体 管SWTR1和薄膜晶体管SWTR2的源漏方向以彼此直行的方式来布 局。
与像素同样，在取样开关、漏侧电平移动器、栅侧电平移动 器、缓冲器那样的电路中，用图3的多晶硅膜PSI来制作构成元件。 于是，在这些电路中，希望所构成的薄膜晶体管组的源漏方向以彼此 直行的方式来布局。
图7是示意性地说明漏侧移位寄存器DSR的1级部分的在基板 上的布局例的主要部分的平面图。此外，图8是漏侧移位寄存器 DSR的1级部分的逻辑电路图。而且，图9是说明图7中示出的移 位寄存器的工作的时序图。构成图像显示装置的驱动电路的移位寄存 器在通常的例子中由M级构成，在此，为了方便起见，定为第N级 的移位寄存器。从第N-1级的移位寄存器输出的信号SOUTN-1经 由2个时钟倒相器作为信号SOUTN输出。与第N级的情况调换第N +1级的时钟信号的输入，通过如图9的时序图那样控制时钟信号 CLK1和CLK2，可移动各级的信号的上升时间。其结果，可在每个 像素中按时间DELH使对薄膜晶体管的栅或漏线发送的时序依次移 动，移位寄存器DSR的电路样式分成多种样式，但在采用了图8中 示出的电路结构的情况下，构成电路的元件数减少。但是，必须使信 号的上升、下降变得陡峭。
在图3(b-1)、(b-2)中示出的假想砖VTL内制作漏侧移位 寄存器DSR的构成元件。由于该要求高速性，故希望以全部的薄膜 晶体管源漏的方向与采用了固体激光器的脉冲调制激光或准CW激 光的扫描方向SSLD平行的方式来布局。
此外，与漏侧移位寄存器DSR同样，在假想砖VTL内制作接 口IF、时钟信号发生器CLG、漏侧的移位寄存器DSR、数模变换器 DAC那样的电路。于是，在这些电路中，希望以全部的薄膜晶体管 组的源漏的方向与采用了固体激光器的脉冲调制激光或准CW激光 SSL的扫描方向平行的方式来布局。
再有，由于本发明对任意电路的规格提供最佳的布局，故可不 限于上述的实施例那样的驱动方式、电路配置来应用。例如，在数模 变换器中具备存储器时，如前面所述的那样，希望采用相对于使用了 固体激光器的脉冲调制激光或准CW激光的扫描方向为垂直地进行 了布局的薄膜晶体管作为保持电荷、进行放电蓄电的元件。因而，此 时，希望成为存储器的开关元件的薄膜晶体管相对于固体激光器的脉 冲调制激光或准CW激光SSL的扫描方向SSLD为垂直、构成数模 变换器的其它的晶体管组相对于上述扫描方向SSLD为平行地进行布 局。同样，对于在假想砖VTL内制作的高速电路内包含例如象存储 器那样保持电荷、进行放电蓄电的薄膜晶体管的电路来说，成为只是 该元件相对于构成电路的其它的晶体管组为垂直的独特的布局。
关于薄膜晶体管，对于各自的电路规格，选择最佳的结构。例 如，大家都知道，通过使薄膜晶体管的栅绝缘膜薄膜化或采用高介电 常数的绝缘膜，可提高性能、减少离散性。图10是将氧化硅膜用作 栅绝缘膜、将漏电流对于栅电压进行作图而示出因其膜厚导致的特性 的差别的说明图。在图10中可知，与氧化硅膜的膜厚为100nm时的 特性TFT100相比，膜厚为50nm时的特性TFT50的上升特性好， 电流也大。因而，例如在移位寄存器、数模变换器、接口那样的低电 压、高速驱动的电路中使用栅绝缘膜薄的薄膜晶体管，在除此以外的 电路中采用栅绝缘膜厚的薄膜晶体管，由此，可进一步提高电路性 能。
此外，图11是示意性地示出在沟道区与源漏区的边界上存在低 浓度的杂质注入层的情况和在低浓度的杂质注入层上存在栅的情况的 薄膜晶体管的结构的剖面图。图11(a)示出在沟道区与源漏区的边 界上存在低浓度的杂质注入层的情况，图11(b)示出在低浓度的杂 质注入层上存在栅的情况。如图11(a)中所示，如果采用在沟道区 CHR与源漏区SDR的边界区域中具有存在低浓度的杂质注入层 LDDR的LDD(轻掺杂漏)结构的薄膜晶体管TFT，则虽然性能下 降，但可抑制在通常的薄膜晶体管中成为问题的作为寄生晶体管的发 生原因的关断电流，此外，可靠性也高。因而，在例如象像素电路那 样要求低漏泄电流的电路、象电平移动器、缓冲器那样要求高耐压、 高可靠性的电路或象灰度信号发生电路那样打算避免因寄生双极工作 导致的早期电压增加使灰度电压发生离散的情况的电路中，希望采用 LDD结构。
此外，如图11(b)中所示，如果采用栅GATE中存在LDD区 LDDR上形成的区域GOLD的GOLD(栅覆盖LDD)结构，则因为 与LDD结构相比提高了性能、可靠性也高，故可进一步提高电路性 能。
根据以上所述，说明构成图像显示装置的有源矩阵基板的实施 例。图12是示意性地说明本发明的有源矩阵基板的另一结构例的概 念的剖面图。在图12中的各电路的位置按照图1中所示。在安装像 素或要求高耐压的电路的区域RGN1中，混合地存在构成该电路的 薄膜晶体管TFT1的源漏方向相对于固体激光的扫描方向SSLD为平 行的方向和为垂直的方向。希望其具体的结构具有上述LDD结构或 GOLD结构。
在安装高性能电路的区域RGN2中，构成电路的薄膜晶体管 TFT2的源漏方向只是相对于固体激光的扫描方向SSLD为平行的方 向。其具体的结构最好是LDD结构或GOLD结构，但由于在以低电 压驱动的情况下不需要耐压，故希望是单纯的互补型MOS结构。再 者，希望薄膜晶体管TFT2的栅绝缘膜的膜厚比薄膜晶体管TFT1的 栅绝缘膜的膜厚薄，或栅绝缘膜的材料是介电常数高的材料。在安装 发生灰度信号的电路的区域RGN3中，构成电路的薄膜晶体管TFT2 的源漏方向只是相对于固体激光的扫描方向SSLD为平行的方向。关 于其具体的结构，为了抑制寄生双极工作，希望具有LDD结构或 GOLD结构。
关于薄膜晶体管的制造方法，除了在电路设计中反映上述布局 外，采用重复地进行大家都知道的氧化、成膜工序、光刻工序的方法 即可。本发明特有的工艺只是决定假想砖VTL的位置的方法。其 次，说明决定假想砖VTL的位置的方法。
图13是对决定假想砖VTL的位置用的固体激光照射区域进行 定位的状况的说明图。图13(a-1)是定位标记形成时的斜视图，图 13(a-2)是从图的上方看图13(a-1)的平面图，图13(b-1)是激 光照射时的斜视图，图13(b-2)是从图的上方看图13(b-1)的平 面图。在图13中，在多晶硅膜PSI上利用光刻法或干法刻蚀法或激 光形成成为脉冲调制激光或准CW激光照射定位的目标的定位标记 MARK(图13(a-1)(a-2))。在该定位标记MARK的形成中可 使用上述的方法的任一种方法，但如果用激光来形成，则可避免掩摸 数和光刻工序数的增加。
其次，一边参照标记MARK，一边在方向SSLD上扫描脉冲调 制激光SXL，而且一边选择规定的区域VTL，一边不连续地进行照 射(图13(b-1)(b-2))。在区域VTL上扫描并照射脉冲调制激 光以形成带状的多晶硅膜的不连续改质区域之后的工序采用已知的薄 膜晶体管制造工序即可。
图14是示意性地说明将本发明的图像显示装置应用于液晶显示 装置的结构例用的展开斜视图。在构成有源矩阵基板的玻璃基板SUB 上形成以矩阵状配置的多个像素电极PXL、对上述像素电极输入显 示信号的漏侧电路DSR和栅侧驱动电路GSR以及为了进行图像显示 所必要的电路组CIR。在该玻璃基板SUB1上利用印刷法涂敷取向膜 LO。利用研磨等对取向膜LO赋予取向控制性能。
另一方面，在对置基板SUB2上形成滤色层CF、对置电极 ITO，在其上涂敷取向膜LO，同样被赋予取向控制性能。将对置基 板SUB2与玻璃基板SUB1贴合，利用真空注入在相对的取向膜LO 之间充填液晶LIQ，将周围密封在密封剂SEA中。再有，在对置基 板SUB2与玻璃基板SUB1之间夹持衬垫SPC以规定并限制两基板 间的间隙。大多使用塑料珠或玻璃珠作为衬垫SPC，但也可代之以使 用在对置基板SUB2侧或玻璃基板SUB1侧由光刻法形成的柱状的衬 垫。
其后，在玻璃基板SUB1和对置基板SUB2的各表面上粘贴偏振 片DEF。然后，在玻璃基板SUB1的背面上安装背照光源BK以完成 液晶显示装置。再有，在图14中以在对置基板SUB2侧形成了滤色 层的情况为例，但也可同样将本发明应用于在作为有源矩阵基板的玻 璃基板SUB1侧形成了滤色层的形式的液晶显示装置。
此外，也可使用在上述图1至图13中说明的有源矩阵基板来制 作有机EL显示装置。图15是示意性地说明将本发明的图像显示装 置应用于有机EL显示装置的结构例用的展开斜视图。此外，图16 是将图15中示出的构成要素一体化了的有机EL显示装置的平面 图。在上述实施例中已说明的有源矩阵基板SUB上具有的像素电极 上形成有机EL元件。有机EL元件由从像素电极表面起依次蒸镀了 空穴输送层、发光层、电子输送层、阴极金属层等的层叠体构成。在 该每个有机EL元件中具有用未图示的薄膜晶体管电路构成的像素电 路。此外，在像素区域PAR的外侧形成了驱动电路部DDR、扫描驱 动电路部GDR，用柔性印刷基板PLB对这些驱动电路部DDR、扫 描驱动电路部GDR供给来自外部信号源的显示用信号、扫描信号。 用上述的薄膜晶体管来构成驱动电路部DDR、扫描驱动电路部 GDR。在柔性印刷基板PLB上安装了构成显示控制装置CTL的集成 电路。
在形成了这样的层叠层的有源矩阵基板SUB的像素区域PAR 的周围配置密封材料，用密封基板SUBX或密封罐进行密封。用作为 上侧机身的屏蔽框SHD和下侧机身CAS使该有源矩阵基板SUB一 体化而作成有机EL显示装置。在有机EL显示装置用的有源矩阵驱 动中，由于有机EL元件采用电流驱动发光方式，故高性能的像素电 路的采用对于提供优质的图像是必须的，希望使用CMOS型薄膜晶 体管的像素电路。此外，在驱动电路区域中形成的薄膜晶体管电路对 于高速、高精细化也是必须的。本实施例的有源矩阵基板SUB具有 满足这样的要求的高的性能。使用了本实施例的有源矩阵基板的有机 EL显示装置是最大限度地发挥本实施例的特长的显示装置的一种。
本发明不限于使用了上述的图像显示装置的有源矩阵基板的情 况，不限定于在本发明的权利要求的范围内记载的结构和在实施形态 中已说明的结构，在不脱离本发明的技术思想的情况下，可作各种变 更，例如可应用于各种半导体装置。
图17至图20示出本发明的图像显示装置的应用例。图17是示 出在个人计算机或电视接收机的显示部中安装了本发明的图像显示装 置的例子的外观图，示出在个人计算机或电视接收机的显示部MON 中安装了本发明的液晶显示装置LIQMON的状态。
图18是示出在携带电话机的显示部中安装了本发明的图像显示 装置的例子的外观图，示出在携带电话机的显示部MON中安装了本 发明的液晶显示装置LIQMON的状态。
图19是示出在数字携带终端的显示部中安装了本发明的图像显 示装置的例子的外观图，示出在数字携带终端的显示部PDA中安装 了本发明的图像显示装置LIQMON的状态。
图20是示出在摄像机的显示部中安装了本发明的图像显示装置 的例子的外观图，示出摄像机CAM的取景部中安装了本发明的图像 显示装置LIQMON的状态。
除了上述以外，在数码相机、投影机、车载导航系统等的图像 显示部中可采用本发明的图像显示装置。
在此，假定有源矩阵基板以线顺序方式驱动的情况来说明。在 玻璃基板SUB上形成的各电路的大部分上具有像素区域DSP。在像 素区域DSP上，在数据线DL与栅线GL的交叉部中设置以矩阵状 排列的像素PXL。该像素PXL由起到开关作用的TFT和像素电极构 成。在本实施例中，示出了用2个TFT构成开关的双栅的情况，但 也可以是单栅或多栅。
在玻璃基板SUB的像素区域DSP的外侧配置形成了对在该像素 区域DSP上形成的多个像素PXL供给驱动信号的电路的驱动电路区 域。在像素区域DSP的一方的长边(图1的上边)上配置了具有使 数模变换器DAC依次读入数字化的显示数据的作用的移位寄存器 DSR、将数字化的显示数据作为灰度电压信号输出的数模变换器 DAC、放大来自数模变换器DAC的灰度信号以得到所希望的灰度电 压的电平移动器DLS、缓冲器BF和在邻接的像素中使灰度电压的极 性反转的取样开关SSW。
此外，在像素区域DSP的短边(图1的左边)上配置了依次打 开像素电极PXL的栅用的移位寄存器GSR和电平移动器GLS。而 且，在上述电路组的周边配置了在显示装置中取入从系统SLSI发送 来的图像数据并进行信号变换的接口IF、灰度信号发生器SIG和发 生各电路的时序控制用的时钟信号的时钟信号发生器CLG等。
在这些电路组内，由于接口IF、时钟信号发生器CLG、漏侧移 位寄存器DSR、栅侧移位寄存器GSR、数模变换器DAC那样的电路 处理数字信号，故高速性是必须的，而为了低功耗的缘故，必须采用 低电压驱动。
另一方面，像素PXL是对液晶施加电压以调制液晶的透射率用 的电路，为了输出灰度，不得不采用高电压驱动。此外，为了在一定 的时间内保持电压，进行开关的薄膜晶体管必须在低漏泄电流下工 作。由于处于低电压驱动电路组与高电压驱动电路组之间的漏侧电平 移动器DLS、栅侧电平移动器GLS、缓冲器BF、取样开关SSW对 像素PXL发送高电压的模拟信号，故要求高电压驱动。如上所述， 为了在玻璃基板SUB上制作图像显示用的电路，必须同时安装相反 的多个规格的TFT。
图2是归纳了对于在有源矩阵基板的各驱动电路区域上形成的 各电路的要求规格和满足了该规格时的效果的说明图。由于在各区域 中形成的各电路的要求规格和对于该规格的效果如图2中记述的那 样，故在此不进行重复的说明。为了满足在图2中归纳的要求规格， 在本实施例中，应用在图1中在接口IF、时钟信号发生器CLG、漏 侧的移位寄存器DSR、栅侧移位寄存器GSR、数模变换器DAC的部 分上用由脉冲调制的激光的扫描进行的选择性的照射以在激光的扫描 方向上具有连续的粒界的方式进行了改质的带状结晶硅膜的不连续改 质区域。在图1中用参照符号SX示出应用该不连续改质区域的范 围。
图3是说明将非晶硅膜改质为优质的多晶硅膜的状况的示意 图。图3(a-1)是斜视图，图3(a-2)是从图3(a-1)的上方看图3 (a-1)的平面图。此外，图3(b-1)是斜视图，图3(b-2)是从图 3(b-1)的上方看图3(b-1)的平面图。如图3(a-1)、(a-2)中 所示，在绝缘基板INS上的整个区域上利用化学气相生长法(CVD 法)对前体膜PRC、非晶质硅膜(以下，也称为非晶硅膜)进行成 膜。根据绝缘膜的种类，不一定应对前体膜PRC进行成膜，但在本 实施例中假定对其进行成膜来说明。
在所形成的非晶硅膜ASI的整个面上照射受激准分子激光 EXL，改质为多晶硅膜PSI。此时的改质是非晶质→多晶的处理。也 可用化学气相生长法(CVD法)或溅射法直接对该多晶硅膜PSI1进 行成膜。接着，如图3(b-1)、(b-2)中所示，一边有选择地对与 图1的区域SX相当的区域的多晶硅膜PSI照射采用了固体激光器的 脉冲调制激光或准CW激光SSL，一边在规定的方向SSLD上扫 描，形成由在激光的扫描方向上结晶粒径大的、粒宽度一致的、表面 平坦的多晶硅薄膜构成的带状结晶硅膜的不连续改质区域。该不连续 改质是多晶→结晶粒放大的处理。再有，受激准分子激光EXL的扫 描方向EXLD与采用了固体激光器的脉冲调制激光或准CW激光 SSL的扫描方向SSLD不必必须一致。
以下，为了方便起见，也将用上述的方法得到的进行了不连续 改质的矩形的区域VTL称为假想砖。将假想砖VTL的大小设定为 与所制成的电路规模对应的大小或制成多个电路的大小。
图4是示意性地说明薄膜晶体管的布局、固体激光器的照射方 向和粒界的状况的平面图。关于用上述的方法构成在图1的区域SX 内安装的电路组的薄膜晶体管，如图4的(b)中所示，在以采用了 固体激光器的脉冲调制激光或准CW激光SSL的扫描方向SSLD与 薄膜晶体管TFTP的源漏方向SDD平行的方式进行了布局的情况 下，由于电子的在结晶粒边界处的散射次数少，故电子的迁移率大到 300cm2/V·s至500cm2/V·s，阈值的离散性为±0.2V以下。
此外，如图4的(a)中所示，在以采用了固体激光器的脉冲调 制激光或准CW激光SSL的扫描方向SSLD与薄膜晶体管TFTV的 源漏方向SDD垂直的方式进行了布局的情况下，电子的迁移率低至 100cm2/V·s至300cm2/V·s，但由于电阻变大，故关断时的电流小，此 外特性恶化减少，显示出高耐压的晶体管特性。
图5是比较了因在假想砖VTL内制作的薄膜晶体管的布局方法 的差别引起的输送特性的说明图。在图5中，曲线TFTPC、TFTVC 分别表示图4的(b)TFTP、(a)TFTV的输送特性。因而，例如 可利用存储器开关那样的保持电荷、进行放电蓄电的元件。
利用上述的薄膜晶体管组，可在同一玻璃基板内直接安装以往 在玻璃基板上安装的图像部(显示区域)的外周作为LSI芯片安装 的高速电路组(主要是像素驱动电路)。由此，可削减LSI芯片成 本、可削减面板周边部(有源矩阵基板的外周)的非像素区域。此 外，在成为有源矩阵基板的面板制造工序中实现在LSI芯片设计、 制造的时刻进行的电路的定制化。
其次，参照图6至图9说明在实际的基板上的布局的实施例。 图6是说明本发明的实施例中的绝缘性基板上的像素的布局的一例的 主要部分的平面图。像素PXL由用在图1中示出的像素区域DSP中 保持电荷、进行放电蓄电的薄膜晶体管构成的开关SW、保持电容 CST和像素电极CLQ构成。开关SW的源侧经接点SCT连接到漏 线DL上，其漏侧连接到保持电容CST上，其栅连接到栅线GL 上。将对漏线DL发送的灰度信号在开关SW为导通状态时对保持电 容CST和经保持电容CST和接点SCT连接的像素电极CLQ作为电 荷发送。该电荷在开关SW为关断状态时被保持，如果再次成为导通 状态，则对漏线DL放电而被复位。
为了提高耐压，开关SW成为用2个薄膜晶体管SWTR1和 SWTR2构成的双栅结构。在本实施例中，用双栅结构的例子示出了 开关SW，但即使采用用具有后述的LDD(轻掺杂漏)结构的1个 薄膜晶体管或2个薄膜晶体管构成的开关，也可实现耐压的提高。构 成像素PXL的元件用利用受激准分子激光从上述的非晶硅改质的多 晶硅膜PSI来制作。因而，在多晶硅膜中没有各向异性，即使以任何方 式来布局，在薄膜晶体管的特性中也没有大的差异。因而，在本实施例 的情况下，为了缩小布局面积和提高像素的开口率，希望薄膜晶体 管SWTR1和薄膜晶体管SWTR2的源漏方向以彼此直行的方式来布 局。
与像素同样，在取样开关、漏侧电平移动器、栅侧电平移动 器、缓冲器那样的电路中，用图3的多晶硅膜PSI来制作构成元件。 于是，在这些电路中，希望所构成的薄膜晶体管组的源漏方向以彼此 直行的方式来布局。
图7是示意性地说明漏侧移位寄存器DSR的1级部分的在基板 上的布局例的主要部分的平面图。此外，图8是漏侧移位寄存器 DSR的1级部分的逻辑电路图。而且，图9是说明图7中示出的移 位寄存器的工作的时序图。构成图像显示装置的驱动电路的移位寄存 器在通常的例子中由M级构成，在此，为了方便起见，定为第N级 的移位寄存器。从第N-1级的移位寄存器输出的信号SOUTN-1经 由2个时钟倒相器作为信号SOUTN输出。与第N级的情况调换第N +1级的时钟信号的输入，通过如图9的时序图那样控制时钟信号 CLK1和CLK2，可移动各级的信号的上升时间。其结果，可在每个 像素中按时间DELH使对薄膜晶体管的栅或漏线发送的时序依次移 动，移位寄存器DSR的电路样式分成多种样式，但在采用了图8中 示出的电路结构的情况下，构成电路的元件数减少。但是，必须使信 号的上升、下降变得陡峭。
在图3(b-1)、(b-2)中示出的假想砖VTL内制作漏侧移位 寄存器DSR的构成元件。由于该要求高速性，故希望以全部的薄膜 晶体管源漏的方向与采用了固体激光器的脉冲调制激光或准CW激 光的扫描方向SSLD平行的方式来布局。
此外，与漏侧移位寄存器DSR同样，在假想砖VTL内制作接 口IF、时钟信号发生器CLG、漏侧的移位寄存器DSR、数模变换器 DAC那样的电路。于是，在这些电路中，希望以全部的薄膜晶体管 组的源漏的方向与采用了固体激光器的脉冲调制激光或准CW激光 SSL的扫描方向平行的方式来布局。
再有，由于本发明对任意电路的规格提供最佳的布局，故可不 限于上述的实施例那样的驱动方式、电路配置来应用。例如，在数模 变换器中具备存储器时，如前面所述的那样，希望采用相对于使用了 固体激光器的脉冲调制激光或准CW激光的扫描方向为垂直地进行 了布局的薄膜晶体管作为保持电荷、进行放电蓄电的元件。因而，此 时，希望成为存储器的开关元件的薄膜晶体管相对于固体激光器的脉 冲调制激光或准CW激光SSL的扫描方向SSLD为垂直、构成数模 变换器的其它的晶体管组相对于上述扫描方向SSLD为平行地进行布 局。同样，对于在假想砖VTL内制作的高速电路内包含例如象存储 器那样保持电荷、进行放电蓄电的薄膜晶体管的电路来说，成为只是 该元件相对于构成电路的其它的晶体管组为垂直的独特的布局。
关于薄膜晶体管，对于各自的电路规格，选择最佳的结构。例 如，大家都知道，通过使薄膜晶体管的栅绝缘膜薄膜化或采用高介电 常数的绝缘膜，可提高性能、减少离散性。图10是将氧化硅膜用作 栅绝缘膜、将漏电流对于栅电压进行作图而示出因其膜厚导致的特性 的差别的说明图。在图10中可知，与氧化硅膜的膜厚为100nm时的 特性TFT100相比，膜厚为50nm时的特性TFT50的上升特性好， 电流也大。因而，例如在移位寄存器、数模变换器、接口那样的低电 压、高速驱动的电路中使用栅绝缘膜薄的薄膜晶体管，在除此以外的 电路中采用栅绝缘膜厚的薄膜晶体管，由此，可进一步提高电路性 能。
此外，图11是示意性地示出在沟道区与源漏区的边界上存在低 浓度的杂质注入层的情况和在低浓度的杂质注入层上存在栅的情况的 薄膜晶体管的结构的剖面图。图11(a)示出在沟道区与源漏区的边 界上存在低浓度的杂质注入层的情况，图11(b)示出在低浓度的杂 质注入层上存在栅的情况。如图11(a)中所示，如果采用在沟道区 CHR与源漏区SDR的边界区域中具有存在低浓度的杂质注入层 LDDR的LDD(轻掺杂漏)结构的薄膜晶体管TFT，则虽然性能下 降，但可抑制在通常的薄膜晶体管中成为问题的作为寄生晶体管的发 生原因的关断电流，此外，可靠性也高。因而，在例如象像素电路那 样要求低漏泄电流的电路、象电平移动器、缓冲器那样要求高耐压、 高可靠性的电路或象灰度信号发生电路那样打算避免因寄生双极工作 导致的早期电压增加使灰度电压发生离散的情况的电路中，希望采用 LDD结构。
此外，如图11(b)中所示，如果采用栅GATE中存在LDD区 LDDR上形成的区域GOLD的GOLD(栅覆盖LDD)结构，则因为 与LDD结构相比提高了性能、可靠性也高，故可进一步提高电路性 能。
根据以上所述，说明构成图像显示装置的有源矩阵基板的实施 例。图12是示意性地说明本发明的有源矩阵基板的另一结构例的概 念的剖面图。在图12中的各电路的位置按照图1中所示。在安装像 素或要求高耐压的电路的区域RGN1中，混合地存在构成该电路的 薄膜晶体管TFT1的源漏方向相对于固体激光的扫描方向SSLD为平 行的方向和为垂直的方向。希望其具体的结构具有上述LDD结构或 GOLD结构。
在安装高性能电路的区域RGN2中，构成电路的薄膜晶体管 TFT2的源漏方向只是相对于固体激光的扫描方向SSLD为平行的方 向。其具体的结构最好是LDD结构或GOLD结构，但由于在以低电 压驱动的情况下不需要耐压，故希望是单纯的互补型MOS结构。再 者，希望薄膜晶体管TFT2的栅绝缘膜的膜厚比薄膜晶体管TFT1的 栅绝缘膜的膜厚薄，或栅绝缘膜的材料是介电常数高的材料。在安装 发生灰度信号的电路的区域RGN3中，构成电路的薄膜晶体管TFT2 的源漏方向只是相对于固体激光的扫描方向SSLD为平行的方向。关 于其具体的结构，为了抑制寄生双极工作，希望具有LDD结构或 GOLD结构。
关于薄膜晶体管的制造方法，除了在电路设计中反映上述布局 外，采用重复地进行大家都知道的氧化、成膜工序、光刻工序的方法 即可。本发明特有的工艺只是决定假想砖VTL的位置的方法。其 次，说明决定假想砖VTL的位置的方法。
图13是对决定假想砖VTL的位置用的固体激光照射区域进行 定位的状况的说明图。图13(a-1)是定位标记形成时的斜视图，图 13(a-2)是从图的上方看图13(a-1)的平面图，图13(b-1)是激 光照射时的斜视图，图13(b-2)是从图的上方看图13(b-1)的平 面图。在图13中，在多晶硅膜PSI上利用光刻法或干法刻蚀法或激 光形成成为脉冲调制激光或准CW激光照射定位的目标的定位标记 MARK(图13(a-1)(a-2))。在该定位标记MARK的形成中可 使用上述的方法的任一种方法，但如果用激光来形成，则可避免掩摸 数和光刻工序数的增加。
其次，一边参照标记MARK，一边在方向SSLD上扫描脉冲调 制激光SXL，而且一边选择规定的区域VTL，一边不连续地进行照 射(图13(b-1)(b-2))。在区域VTL上扫描并照射脉冲调制激 光以形成带状的多晶硅膜的不连续改质区域之后的工序采用已知的薄 膜晶体管制造工序即可。
图14是示意性地说明将本发明的图像显示装置应用于液晶显示 装置的结构例用的展开斜视图。在构成有源矩阵基板的玻璃基板SUB 上形成以矩阵状配置的多个像素电极PXL、对上述像素电极输入显 示信号的漏侧电路DSR和栅侧驱动电路GSR以及为了进行图像显示 所必要的电路组CIR。在该玻璃基板SUB1上利用印刷法涂敷取向膜 LO。利用研磨等对取向膜LO赋予取向控制性能。
另一方面，在对置基板SUB2上形成滤色层CF、对置电极 ITO，在其上涂敷取向膜LO，同样被赋予取向控制性能。将对置基 板SUB2与玻璃基板SUB1贴合，利用真空注入在相对的取向膜LO 之间充填液晶LIQ，将周围密封在密封剂SEA中。再有，在对置基 板SUB2与玻璃基板SUB1之间夹持衬垫SPC以规定并限制两基板 间的间隙。大多使用塑料珠或玻璃珠作为衬垫SPC，但也可代之以使 用在对置基板SUB2侧或玻璃基板SUB1侧由光刻法形成的柱状的衬 垫。
其后，在玻璃基板SUB1和对置基板SUB2的各表面上粘贴偏振 片DEF。然后，在玻璃基板SUB1的背面上安装背照光源BK以完成 液晶显示装置。再有，在图14中以在对置基板SUB2侧形成了滤色 层的情况为例，但也可同样将本发明应用于在作为有源矩阵基板的玻 璃基板SUB1侧形成了滤色层的形式的液晶显示装置。
此外，也可使用在上述图1至图13中说明的有源矩阵基板来制 作有机EL显示装置。图15是示意性地说明将本发明的图像显示装 置应用于有机EL显示装置的结构例用的展开斜视图。此外，图16 是将图15中示出的构成要素一体化了的有机EL显示装置的平面 图。在上述实施例中已说明的有源矩阵基板SUB上具有的像素电极 上形成有机EL元件。有机EL元件由从像素电极表面起依次蒸镀了 空穴输送层、发光层、电子输送层、阴极金属层等的层叠体构成。在 该每个有机EL元件中具有用未图示的薄膜晶体管电路构成的像素电 路。此外，在像素区域PAR的外侧形成了驱动电路部DDR、扫描驱 动电路部GDR，用柔性印刷基板PLB对这些驱动电路部DDR、扫 描驱动电路部GDR供给来自外部信号源的显示用信号、扫描信号。 用上述的薄膜晶体管来构成驱动电路部DDR、扫描驱动电路部 GDR。在柔性印刷基板PLB上安装了构成显示控制装置CTL的集成 电路。
在形成了这样的层叠层的有源矩阵基板SUB的像素区域PAR 的周围配置密封材料，用密封基板SUBX或密封罐进行密封。用作为 上侧机身的屏蔽框SHD和下侧机身CAS使该有源矩阵基板SUB一 体化而作成有机EL显示装置。在有机EL显示装置用的有源矩阵驱 动中，由于有机EL元件采用电流驱动发光方式，故高性能的像素电 路的采用对于提供优质的图像是必须的，希望使用CMOS型薄膜晶 体管的像素电路。此外，在驱动电路区域中形成的薄膜晶体管电路对 于高速、高精细化也是必须的。本实施例的有源矩阵基板SUB具有 满足这样的要求的高的性能。使用了本实施例的有源矩阵基板的有机 EL显示装置是最大限度地发挥本实施例的特长的显示装置的一种。
本发明不限于使用了上述的图像显示装置的有源矩阵基板的情 况，不限定于在本发明的权利要求的范围内记载的结构和在实施形态 中已说明的结构，在不脱离本发明的技术思想的情况下，可作各种变 更，例如可应用于各种半导体装置。
图17至图20示出本发明的图像显示装置的应用例。图17是示 出在个人计算机或电视接收机的显示部中安装了本发明的图像显示装 置的例子的外观图，示出在个人计算机或电视接收机的显示部MON 中安装了本发明的液晶显示装置LIQMON的状态。
图18是示出在携带电话机的显示部中安装了本发明的图像显示 装置的例子的外观图，示出在携带电话机的显示部MON中安装了本 发明的液晶显示装置LIQMON的状态。
图19是示出在数字携带终端的显示部中安装了本发明的图像显 示装置的例子的外观图，示出在数字携带终端的显示部PDA中安装 了本发明的图像显示装置LIQMON的状态。
图20是示出在摄像机的显示部中安装了本发明的图像显示装置 的例子的外观图，示出摄像机CAM的取景部中安装了本发明的图像 显示装置LIQMON的状态。
除了上述以外，在数码相机、投影机、车载导航系统等的图像 显示部中可采用本发明的图像显示装置。