(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極とゲート絶縁層と半導体層とを有するボトムゲート型の薄膜トランジスタを有する液晶表示装置の作製方法であって、
基板上に導電体層を形成し、
前記導電体層上に前記ゲート電極を液滴吐出法により形成し、
前記ゲート電極と重ならない位置に形成された前記導電体層を絶縁化し、
前記ゲート電極上に前記ゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に前記半導体層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記絶縁化は、前記導電体層を酸化することによって行うことを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項３】
ゲート電極とゲート絶縁層と半導体層とを有するボトムゲート型の薄膜トランジスタを有する液晶表示装置の作製方法であって、
基板上に導電体層を形成し、
前記導電体層上に前記ゲート電極を液滴吐出法により形成し、
前記ゲート電極と重ならない位置に形成された前記導電体層を、前記ゲート電極をマスクとしてエッチングし、
前記ゲート電極上に前記ゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に前記半導体層を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記導電体層は、チタン、タングステン、クロム、アルミニウム、タンタル、ニッケル、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、イリジウム、ニオブ、パラジウム、白金、モリブデン、コバルト、又はロジウムから選ばれる金属を含むことを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記導電体層の膜厚は、０．０１〜１０ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記ゲート絶縁層は、前記ゲート電極と接する窒化珪素層若しくは窒化酸化珪素層を有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記半導体層は、アモルファス半導体層、セミアモルファス半導体層、又は多結晶半導体層であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板上に形成したトランジスタなどの能動素子を応用した表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス基板上の薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」ともいう。）によって構成される所謂アクティブマトリクス駆動方式の表示パネルが知られている。この表示パネルは、半導体集積回路の製造技術と同様に、フォトマスクを使う光露光工程により、導体、半導体及び絶縁体などの薄膜をパターニングする工程が必要とされている。
【０００３】
表示パネルの製造に用いるマザーガラス基板のサイズは、１９９０年初頭における第１世代の３００×４００ｍｍから、２０００年には第４世代となり６８０×８８０ｍｍ若しくは７３０×９２０ｍｍへと大型化している。それと共に、一枚の基板から多数の表示パネルが取れるように生産技術が進歩してきた。
【０００４】
ガラス基板若しくは表示パネルのサイズが小さい場合には、露光装置により比較的簡便にパターニング処理を行うことが可能である。しかし、基板サイズが大型化するにつれて、１回の露光処理で表示パネルの全面を同時に処理することが不可能となる。その結果、フォトレジストが塗布された領域に対し、露光する領域を複数に分割して、所定のブロック領域毎に露光処理を行う必要がある。露光処理は、順次それを繰り返して基板全面の露光を行う方法が開発されてきた（例えば、特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３２６９５１号公報
【特許文献２】特開２０００−２９０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ガラス基板のサイズは、第５世代で１０００×１２００ｍｍ若しくは１１００×１３００ｍｍへとさらに大型化し、次世代では１５００×１８００ｍｍ若しくはそれ以上のサイズが想定されている。ガラス基板の大型化は、表示パネルの大面積化や、取り数の向上には有効であるが、従来のパターニング方法では生産性良く低コストで表示パネルを製造することが困難となる。すなわち、つなぎ露光により多数回の露光処理を行えば、処理時間が増大し、ガラス基板の大型化に対応した露光装置の開発には多大な投資が必要となる。
【０００６】
そればかりでなく、基板の全面に各種の薄膜を形成し、僅かな領域を残してエッチング除去する工法では、材料コストを浪費し、多量の廃液を処理することが要求されてしまうという問題点が内在している。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑み成されたものであり、材料の利用効率を向上させ、かつ、作製工程を簡略化することが可能な液晶表示装置及びその製造技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、配線若しくは電極を形成する導電層や、所定のパターンを形成するためのマスクなど表示パネルを作製するために必要なパターンのうち、少なくとも一つ若しくはそれ以上を、選択的にパターンを形成可能な方法により形成して、液晶表示装置を製造することを特徴とする。選択的にパターンを形成可能な方法として、特定の目的に調合された組成物の液滴を選択的に吐出して所定のパターンを形成することが可能な、液滴吐出法（その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。）を用いる。
【０００９】
本発明は、絶縁表面を有する基板上に液滴吐出法でゲート電極を形成する第１の段階と、ゲート電極上に、ゲート絶縁層、半導体層、絶縁層を積層形成する第２の段階と、ゲート電極と重なる位置に液滴吐出法で第１のマスクを形成する第３の段階と、第１のマスクにより絶縁層をエッチングしてチャネル保護層を形成する第４の段階と、一導電型の不純物を含有する半導体層を形成する第５の段階と、ゲート電極を含む領域に液滴吐出法で第２のマスクを形成する第６の段階と、一導電型の不純物を含有する半導体層と、その下層側に位置する半導体層とをエッチングする第７の段階と、液滴吐出法でソース及びドレインに接続する配線を形成する第８の段階と、ソース及びドレインに接続する配線をマスクとしてチャネル保護層上の前記一導電型の不純物を含有する半導体層をエッチングする第９の段階の各段階を含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明は、絶縁表面を有する基板上に液滴吐出法でゲート電極と接続配線を形成する第１の段階と、ゲート電極上に、ゲート絶縁層、半導体層、絶縁層を積層形成する第２の段階と、ゲート電極と重なる位置に液滴吐出法で第１のマスクを形成する第３の段階と、第１のマスクにより絶縁層をエッチングしてチャネル保護層を形成する第４の段階と、一導電型の不純物を含有する半導体層を形成する第５の段階と、ゲート電極を含む領域に液滴吐出法で第２のマスクを形成する第６の段階と、一導電型の不純物を含有する半導体層とその下層側に位置する半導体層とをエッチングする第７の段階と、ゲート絶縁層を選択的にエッチングして接続配線の一部を露出させる第８の段階と、液滴吐出法でソース及びドレインに接続する配線を形成すると共に少なくとも一方の配線を前記接続配線と接続する第９の段階と、ソース及びドレインに接続する配線をマスクとしてチャネル保護層上の前記一導電型の不純物を含有する半導体層をエッチングする第１０の段階の各段階を含むことを特徴としている。
【００１１】
上記した第２の段階は、プラズマを援用した気相成長法（プラズマＣＶＤ）またはスパッタリング法により、ゲート絶縁層、半導体層及び絶縁層の各層を大気に晒すことなく連続的に形成することが好ましい。
【００１２】
ゲート絶縁層は、第１の窒化珪素膜、酸化珪素膜及び第２の窒化珪素膜を順次積層して形成することで、ゲート電極の酸化を防止出来、かつ、ゲート絶縁層の上層側に形成する半導体層と良好な界面を形成することができる。
【００１３】
前記したように、本発明は、ゲート電極や配線、及びパターニングの時に利用するマスクを形成する際に液滴吐出法により行うことを特徴としているが、液晶表示装置を作製するために必要なパターンのうち、少なくとも一つ若しくはそれ以上を、選択的にパターンを形成可能な方法により形成して、液晶表示装置を製造することでその目的は達成される。本発明は、液滴吐出法に換えて、選択的にパターンの形成が可能であるスクリーン印刷法や、その他の印刷法を適用することもできる。
【００１４】
本発明の液晶表示装置は、液晶を狭持する一方の基板に、導電性のナノ粒子が融合及び／または融着して形成されたゲート電極と、ゲート電極と接して形成され窒化珪素層若しくは窒化酸化珪素層と、酸化珪素層を少なくとも含むゲート絶縁層と、半導体層とが基板側から積層された薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタと接続する画素電極とが備えられていることを特徴としている。
【００１５】
本発明の液晶表示装置は、液晶を狭持する一方の基板に、導電性のナノ粒子が融合及び／または融着して形成されたゲート電極と、ゲート電極と接して形成され窒化珪素層若しくは窒化酸化珪素層と、酸化珪素層を少なくとも含むゲート絶縁層と、半導体層と、ソース及びドレインに接続され導電性のナノ粒子が融合及び／または融着して形成される配線と、配線に接して形成された窒化珪素層若しくは窒化酸化珪素層とが基板側から積層された薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタと接続する画素電極とが備えられたことを特徴としている。
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、液晶を狭持する一方の基板に、導電性のナノ粒子が融合及び／または融着して形成されたゲート電極と、ゲート電極と接して形成され窒化珪素層若しくは窒化酸化珪素層と、酸化珪素層を少なくとも含むゲート絶縁層と、半導体層とが基板側から積層された第１の薄膜トランジスタと、第１の薄膜トランジスタと接続する画素電極と、第１の薄膜トランジスタと同じ層構造で形成された第２の薄膜トランジスタにより構成される駆動回路と、駆動回路から延在し第１の薄膜トランジスタのゲート電極と接続する配線とが備えられていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の液晶表示装置は、液晶を狭持する一方の基板に、導電性のナノ粒子が融合及び／または融着して形成されたゲート電極と、ゲート電極と接して形成され窒化珪素層若しくは窒化酸化珪素層と、酸化珪素層を少なくとも含むゲート絶縁層と、半導体層と、ソース及びドレインに接続され導電性のナノ粒子が融合及び／または融着して形成される配線と、配線に接して形成された窒化珪素層若しくは窒化酸化珪素層とが基板側から積層された第１の薄膜トランジスタと、第１の薄膜トランジスタと接続する画素電極と、第１の薄膜トランジスタと同じ層構造で形成された第２の薄膜トランジスタにより構成される駆動回路と、駆動回路から延在し、第１の薄膜トランジスタのゲート電極と接続する配線とが備えられていることを特徴としている。
【００１８】
本発明は、ゲート電極または配線を液滴吐出法で形成するものであり、導電性物質は銀若しくは銀を含む合金で形成することができる。また、そのゲート電極または配線の上層には、窒化珪素膜若しくは窒化酸化珪素膜を接して設けることで酸化による劣化を防止することができる。
【００１９】
本発明は、薄膜トランジスタの主要部である半導体層を、水素とハロゲン元素を含み、結晶構造を含むセミアモルファス半導体で形成することも可能であり、それにより、ｎチャネル型の薄膜トランジスタのみで構成される駆動回路を設けることができる。すなわち、半導体層に水素とハロゲン元素を含み結晶構造を含む半導体であって、１〜１５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃの電界効果移動度で動作可能な薄膜トランジスタにより駆動回路を同一基板上に実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、液滴吐出法により、配線やマスクのパターニングを直接行うことができるので、材料の利用効率を向上させて、かつ、作製工程を簡略化した薄膜トランジスタ及びそれを用いた液晶表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、各図面間で共通する同等部位においては、同じ符号を付けて示すこととし、重複する説明については省略する。また、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解されるものであり、以下に示す態様に限定して解釈されるものでない。
【００２２】
図１は本発明に係る液晶表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板１００に画素１０２をマトリクス状に配列させた画素部１０１、走査線入力端子１０３、信号線入力端子１０４が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、ＸＧＡであれば１０２４×７６８×３（ＲＧＢ）、ＵＸＧＡであれば１６００×１２００×３（ＲＧＢ）、フルスペックハイビジョンに対応させるのであれば１９２０×１０８０×３（ＲＧＢ）とすれば良い。
【００２３】
画素１０２は、走査線入力端子１０３から延在する走査線と、信号線入力端子１０４から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素１０２のそれぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極が備えられている。スイッチング素子の代表的な一例はＴＦＴであり、ＴＦＴのゲート電極側が走査線と、ソース若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入力する信号によって独立して制御可能としている。
【００２４】
ＴＦＴは、主要な構成要素として、半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極を含んでいる。半導体層に形成されるソース及びドレイン領域に接続する配線がそれに付随する。構造的には基板側から半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極を配設したトップゲート型と、基板側からゲート電極、ゲート絶縁層及び半導体層を配設したボトムゲート型などが代表的に知られているが、本発明においてはそれらの構造のどのようなものを用いても良い。
【００２５】
半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製されるアモルファス半導体（以下「ＡＳ」ともいう。）、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いはセミアモルファス（微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「ＳＡＳ」ともいう。）半導体などを用いることができる。
【００２６】
ＳＡＳは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶領域を観測することが出来、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折では珪素結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含まれている。ＳＡＳは、珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などを用いることが可能である。またＧｅＦ4を混合させても良い。この珪化物気体をＨ2、若しくはＨ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＮｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚである。基板加熱温度は３００℃以下で良い。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０20ｃｍ-1以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19／ｃｍ3以下、好ましくは１×１０19／ｃｍ3以下とする。
【００２７】
図１は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外部の駆動回路により制御する液晶表示パネルの構成を示している。その他に、図２で示すようにＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）によりドライバＩＣを基板１００上に実装しても良い。図２は走査線ドライバＩＣ１０５と信号線ドライバＩＣ１０６を基板１００に実装する形態を示している。走査線ドライバＩＣ１０５は、走査線入力端子１０３と画素部１０１との間に設けられている。
【００２８】
また、画素に設けるＴＦＴをＳＡＳで形成することができる。ＳＡＳを使ったＴＦＴは電界効果移動度が１〜１５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃなので駆動回路を形成することができる。図３は、走査線駆動回路１０７を形成する例を示している。また、保護回路１０８が走査線駆動回路１０７と画素部１０１の間に設けることもできる。基板１００に走査線駆動回路１０７をＴＦＴで形成することにより、入力端子の数を減らすことができる。
【００２９】
パターンの形成に用いる液滴吐出装置の一態様は図２８に示されている。液滴吐出手段１４０１の個々のヘッド１４０３は制御手段１４０４に接続されている。制御手段１４０４はヘッド１４０３からの液滴の吐出を制御する。液滴を吐出するタイミングは、それがコンピュータ１４０７に入力されたプログラムに基づき制御される。液滴を吐出する位置は、例えば、基板１００上に形成されたマーカー１４０８を基準に行えば良い。または、基板１００の縁を基準にして基準点を確定させても良い。基準点はＣＣＤなどの撮像手段１４０２で検出し、画像処理手段１４０６にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ１４０７で認識して制御信号を発生させる。勿論、基板１００上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体１４０５に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段１４０４に制御信号を送り、液滴吐出手段１４０１の個々のヘッド１４０３を個別に制御することができる。
【００３０】
次に、このような液滴吐出装置を用いた液晶表示パネルの作製工程について、以下に説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態として、チャネル保護型の薄膜トランジスタの作製方法及びそれを用いた液晶表示装置について説明する。
【００３２】
図４（Ａ）は、基板１００上にゲート電極と、ゲート電極と接続するゲート配線を液滴吐出法で形成する工程を示している。なお、図４（Ａ）は縦断面構造を示し、Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄに対応する平面構造を図１３に示す。
【００３３】
基板１００は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス若しくはアルミノシリケートガラスなど、フュージョン法やフロート法で作製される無アルカリガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板などを用いることができる。また、単結晶シリコンなどの半導体基板、ステンレスなどの金属基板の表面に絶縁層を設けた基板を適用しても良い。
【００３４】
基板１００上には、スパッタリング法や蒸着法などの方法により、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｃｒ（クロム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｏ（コバルト）またはＲｈ（ロジウム）から選ばれる金属を含む導電体層２０１を形成することが好ましい。導電体層２０１は０．０１〜１０ｎｍの厚さで形成すれば良いが、極めて薄く形成すれば良いので、必ずしも膜構造を持っていなくても良い。なお、この導電体層２０１は、ゲート電極を密着性良く形成するために設けるものであり、十分な密着性が得られるのであれば、これを省略して基板１００上にゲート電極を直接形成しても良い。
【００３５】
導電体層２０１上に、導電性物質を含む組成物を液滴吐出法にいより吐出して、配線２０２、ゲート電極２０３、容量配線２０４を形成する。これらの層を形成する導電性物質としては、銀、金、銅、タングステン、アルミニウムなどの金属を主成分とした組成物を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）を組み合わせても良い。特に、ゲート配線は、低抵抗化することが好ましのいで、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料を溶媒に溶解または分散させたものを用いることが好適であり、より好適には、低抵抗な銀、銅を用いると良い。但し、銀、銅を用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリア膜を設けると良い。溶媒は、酢酸ブチルなどのエステル類、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトンなどの有機溶剤などに相当する。表面張力と粘度は、溶液の濃度を調整したり、界面活性剤などを加えたりして適宜調整する。
【００３６】
ゲート電極は微細に形成する必要があるので、好ましくは、平均粒径が５〜１０ｎｍの粒子を含むナノペーストを用いると良い。その他に、導電材料の周囲を他の導電材料で覆った粒子を含む組成物を吐出形成して、ゲート電極を形成しても良い。例えば、銅の周りを銀で覆った粒子において、銅と銀の間にＮｉまたはＮｉＢ（ニッケルボロン）からなるバッファ層を設けた導電性粒子を用いても良い。溶媒は、酢酸ブチルなどのエステル類、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトンなどの有機溶剤などに相当する。表面張力と粘度は、溶液の濃度を調整したり、界面活性剤などを加えたりして適宜調整する。
【００３７】
液滴吐出法において用いるノズルの径は、０．０２〜１００μｍ（好適には３０μｍ以下）に設定し、該ノズルから吐出される組成物の吐出量は０．００１ｐｌ〜１００ｐｌ（好適には１０ｐｌ以下）に設定することが好ましい。液滴吐出法には、オンデマンド型とコンティニュアス型の２つの方式があるが、どちらの方式を用いても良い。さらに液滴吐出法において用いるノズルには、圧電体の電圧印加により変形する性質を利用した圧電方式、ノズル内に設けられたヒータにより組成物を沸騰させ該組成物を吐出する加熱方式があるが、そのどちらの方式を用いても良い。被処理物とノズルの吐出口との距離は、所望の箇所に滴下するために、できる限り近づけておくことが好ましく、好適には０．１〜３ｍｍ（好適には１ｍｍ以下）程度に設定する。ノズルと被処理物は、その相対的な距離を保ちながら、ノズル及び被処理物の一方が移動して、所望のパターンを描画する。また、組成物を吐出する前に、被処理物の表面にプラズマ処理を施しても良い。これは、プラズマ処理を施すと、被処理物の表面が親水性になったり、疎液性になったりすることを活用するためである。例えば、純水に対しては親水性になり、アルコールを溶媒したペーストに対しては疎液性になる。
【００３８】
組成物を吐出する工程は、減圧下で行っても良い。これは、組成物を吐出して被処理物に着弾するまでの間に、該組成物の溶媒が揮発し、後の乾燥と焼成の工程を省略または短くすることができるためである。また、導電材料を含む組成物の焼成工程において、分圧比で１０〜３０％の酸素を混合させたガスを積極的に用いることにより、ゲート電極を構成する導電膜の抵抗率を下げ、かつ、該導電膜の薄膜化、平滑化を図ることができる。
【００３９】
組成物の吐出後は、常圧下または減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより、乾燥と焼成の一方または両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾燥は１００℃で３分間、焼成は２００〜３５０℃で１５分間〜１２０分間で行う。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、基板を加熱しておいても良い。そのときの温度は、基板などの材質に依存するが、１００〜８００℃（好ましくは２００〜３５０℃）とする。本工程により、組成物中の溶媒の揮発または化学的に分散剤を除去し、周囲の樹脂が硬化収縮することで融合と融着を加速する。雰囲気は、酸素雰囲気、窒素雰囲気または空気で行う。但し、金属元素を分解または分散している溶媒が除去されやすい酸素雰囲気下で行うことが好適である。
【００４０】
レーザ光の照射は、連続発振またはパルス発振の気体レーザまたは固体レーザを用いれば良い。気体レーザとしては、エキシマレーザ、Ａｒレーザなどが挙げられ、後者の固体レーザとしては、Ｃｒ、ＮｄなどがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ4などの結晶を使ったレーザなどが挙げられる。瞬間熱アニールの場合は、不活性ガスの雰囲気下でハロゲンランプなどを用いて急激に温度を上昇させ、数マイクロ秒から数分で済む短時間の加熱熱処理を行う。加熱処理を短時間で行うことで、実質的に最表面の薄膜のみを加熱することができ、下地側には影響を与えないという利点がある。
【００４１】
導電体層２０１の形成に用いるナノペーストは、粒径が５〜１０ｎｍの導電粒子を有機溶剤に分散または溶解させたものであるが、他にも分散剤や、バインダーと呼ばれる熱硬化性樹脂が含まれている。バインダーは、焼成時にクラックや不均一な焼きムラが発生するのを防止する働きを持つ。そして、乾燥または焼成工程により、有機溶剤の蒸発、分散剤の分解除去及びバインダーによる硬化収縮が同時に進行することにより、ナノ粒子同士が融合及び／または融着して硬化する。この際、ナノ粒子は、数十〜百数十ｎｍまで成長する。近接する成長粒子同士で融合及び／または融着して互いに連鎖することにより、金属連鎖体を形成する。一方、残った有機成分の殆ど（約８０〜９０％）は、金属連鎖体の外部に押し出され、結果として、金属連鎖体を含む導電膜と、その外側を覆う有機成分からなる膜が形成される。そして、有機成分からなる膜は、ナノペーストを窒素及び酸素を含む雰囲気下で焼成する際に、気体中に含まれる酸素と、有機成分からなる膜中に含まれる炭素や水素などとが反応することにより、除去することができる。
【００４２】
また、焼成雰囲気下に酸素が含まれていない場合には、別途、酸素プラズマ処理などによって有機成分からなる膜を除去することができる。このように、ナノペーストを窒素及び酸素を含む雰囲気下で焼成、または乾燥後酸素プラズマで処理することによって、有機成分からなる膜は除去されるため、残存した金属連鎖体を含む導電膜の平滑化、薄膜化、低抵抗化を図ることができる。なお、導電材料を含む組成物を減圧下で吐出することにより組成物中の溶媒が揮発するため、後の加熱処理（乾燥または焼成）時間を短縮することもできる。
【００４３】
配線２０２、ゲート電極２０３及び容量配線２０４の形成をした後、表面に露出している導電体層２０１の処理として、下記２つの工程のうちどちらかの工程を行うことが望ましい。
【００４４】
第一の方法としては、配線２０２、ゲート電極２０３及び容量配線２０４と重ならない導電体層２０１を絶縁化して、絶縁体層２０５を形成する工程である（図４（Ｂ）参照。）。つまり、配線２０２、ゲート電極２０３及び容量配線２０４と重ならない導電体層２０１を酸化して絶縁化する。このように、導電体層２０１を絶縁化する場合には、当該導電体層２０１を０．０１〜１０ｎｍの厚さで形成しておくことが好適であり、そうすると酸化して絶縁層となる。なお、酸化する方法としては、酸素雰囲気下に晒す方法を用いても良いし、熱処理を行う方法を用いても良い。
【００４５】
第２の方法としては、配線２０２、ゲート電極２０３及び容量配線２０４をマスクとして、導電体層２０１をエッチングして除去する工程である。この工程を用いる場合には導電体層２０１の厚さに制約はない。
【００４６】
次に、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法を用いて、ゲート絶縁層２０７を単層または積層で形成する（図４（Ｃ）参照。）。特に好ましい形態としては、窒化珪素からなる第１絶縁体層２０８、酸化珪素からなる第２絶縁体層２０９、窒化珪素からなる第３絶縁体層２１０の三層の積層体がゲート絶縁層に相当する。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流に少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。配線２０２、ゲート電極２０３及び容量配線２０４に接する第１絶縁層２０８を窒化珪素若しくは窒化酸化珪素で形成することで、酸化による劣化を防止することができる。
【００４７】
次に、半導体層２１１を形成する。半導体層２１１は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製されるＡＳ、或いはＳＡＳで形成する。
【００４８】
プラズマＣＶＤ法を用いる場合、ＡＳは半導体材料ガスであるＳｉＨ4若しくはＳｉＨ4とＨ2の混合気体を用いて形成する。ＳＡＳは、ＳｉＨ4をＨ2で３倍〜１０００倍に希釈して混合気体、若しくはＳｉ2Ｈ6とＧｅＦ4のガス流量比をＳｉ2Ｈ6対ＧｅＦ4を２０〜４０対０．９で希釈すると、Ｓｉの組成比が８０％以上であるＳＡＳを得ることができる。特に、後者の場合は第３の絶縁層との界面から結晶性を半導体層２１１に持たせることができるため好ましい。
【００４９】
半導体層２１１上には、絶縁体層２１２をプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法で形成する。この絶縁体層２１２は、後の工程で示すように、ゲート電極２０３と相対して半導体層２１１上に残存させて、チャネル保護層とする。従って、絶縁体層２１２は、界面の清浄性を確保して、有機物や金属物、水蒸気などの不純物で半導体層２１１が汚染されることを防ぐ効果を得るために、緻密な膜で形成することが好ましい。グロー放電分解法においても、珪化物気体をアルゴンなどの希ガスで１００倍〜５００倍に希釈して形成された窒化珪素膜は、１００℃以下の成膜温度でも緻密な膜を形成可能であり好ましい。さらに必要があれば絶縁膜を積層して形成しても良い。
【００５０】
ゲート絶縁層２０７から絶縁体層２１２までは大気に触れさせることなく連続して形成することが可能である。すなわち、大気成分や大気中に浮遊する汚染不純物元素に汚染されることなく各積層界面を形成することができるので、ＴＦＴの特性のばらつきを低減することができる。
【００５１】
次に、絶縁体層２１２上であって、ゲート電極２０３と相対する位置に、組成物を選択的に吐出して、マスク２１３を形成する（図４（Ｃ）参照。）。マスク２１３は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマーなどの重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料などを用いて液滴吐出法で形成する。或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物を含むポジ型レジスト、ベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤を含むネガ型レジストを用いても良い。いずれの材料を用いても、その表面張力と粘度は、溶媒による希釈や界面活性剤などを加えて適宜調整する。
【００５２】
図４（Ｃ）において、マスク２１３を利用して絶縁体層２１２をエッチングし、チャネル保護層として機能する絶縁体層２１４を形成する（図５（Ａ）参照。）。マスク２１３を除去して、半導体層２１１及び絶縁体層２１４上にｎ型半導体層２１５を形成する。ｎ型半導体層２１５は、シランガスとフォスフィンガスを用いて形成すれば良く、ＡＳ若しくはＳＡＳで形成することができる。
【００５３】
その後、次に、ｎ型半導体層２１５上に、マスク２１６を液滴吐出法で形成する。このマスク２１６を利用して、ｎ型半導体層２１５及び半導体層２１１をエッチングして半導体層２１７とｎ型半導体層２１８を形成する（図５（Ａ）参照。）。なお、図５（Ａ）は縦断面構造を示し、Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄに対応する平面構造を図１４に示す。
【００５４】
続いて、マスク２１６を除去後、導電性物質を含む組成物を選択的に吐出して、ソース及びドレインに接続する配線２１９、２２０を液滴吐出法で形成する（図５（Ｂ）参照。）。図５（Ｂ）の縦断面構造で示すＡ−Ｂ及びＣ−Ｄに対応する平面構造を図１５に示す。図１５で示すように、基板１００の一端から延びる配線２２１も形成する。配線２２１はソース及びドレインに接続する配線２１９と電気的に接続するように配設する。この配線を形成する導電性物質としては、銀、金、銅、タングステン、アルミニウムなどの金属の粒子を主成分とした組成物を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物（以下「ＩＴＯ」ともいう。）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（以下「ＩＴＳＯ」ともいう。）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。
【００５５】
次に、ソース及びドレインに接続する配線２１９、２２０をマスクとして、絶縁体層２１４上のｎ型半導体層２１８をエッチングして、ソース及びドレイン領域として機能するｎ型半導体層２２２、２２３を形成する（図５（Ｃ）参照。）。
【００５６】
続いて、ソース及びドレインに接続する配線２２０と電気的に接続するように、導電性物質を含む組成物を選択的に吐出して、画素電極に相当する第１電極２２４を形成する。第１電極２２４は、透過型の液晶表示パネルを作製する場合には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯX）などを含む組成物により所定のパターンを形成し、焼成によって画素電極を形成しても良い。また、反射型の液晶表示パネルを作製する場合には銀、金、銅、タングステン、アルミニウムなどの金属の粒子を主成分とした組成物を用いることができる。他の方法としては、スパッタリング法により透明導電膜若しくは光反射性の導電膜を形成して、液滴吐出法によりマスクパターンを形成し、エッチング加工を組み合わせて画素電極層を形成しても良い（図６（Ａ）参照。）。これでスイッチングＴＦＴ２３３と容量素子２３４が形成される。なお、図６（Ａ）は縦断面構造を示し、Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄに対応する平面構造を図１６に示す。
【００５７】
以上の工程により、基板１００上にボトムゲート型（逆スタガ型ともいう。）のＴＦＴと画素電極が接続された液晶表示パネル用のＴＦＴ基板２００が完成する。
【００５８】
次に、第１電極２２４を覆うように、印刷法やスピンコート法により、配向膜と呼ばれる絶縁体層２２５を形成する。なお、絶縁体層２２５は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いれば、図示するように選択的に形成することができる。絶縁体層２２５の表面はラビング処理を行い液晶の配向を制御できるようにする。続いて、シール材２２６を液滴吐出法により画素を形成した周辺の領域に形成する（図６（Ｂ）参照。）。
【００５９】
その後、配向膜として機能する絶縁体層２２７、対向電極として機能する第２電極２２８が設けられた対向基板２２９とＴＦＴ基板２００とをスペーサを介して貼り合わせ、その空隙に液晶層２３０を設けることにより液晶表示パネルを作製することができる（図６（Ｃ）参照。）。シール材２２６にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板２２９には、カラーフィルタや遮蔽膜（ブラックマトリクス）などが形成されていても良い。なお、液晶層２３０を形成する方法として、ディスペンサ式（滴下式）や、対向基板２２９を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入するディップ式（汲み上げ式）を用いることができる。
【００６０】
ディスペンサ方式を採用した液晶滴下注入法は、シール材２２６で閉ループを形成し、その中に液晶を１回若しくは複数回滴下する。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って、液晶が充填された状態とする。
【００６１】
次に、大気圧または大気圧近傍下で、酸素ガスを用いたアッシング処理により配線２０２上にあるゲート絶縁層２０７と同層で形成される絶縁体層を除去する（図７参照。）。この処理は、酸素ガスと、水素、ＣＦ4、ＮＦ3、Ｈ2Ｏ、ＣＨＦ3から選択された一つまたは複数とを用いて行う。本工程では、静電気による損傷や破壊を防止するために、対向基板を用いて封止した後に、アッシング処理を行っているが、静電気による影響が少ない場合には、どのタイミングで行っても構わない。
【００６２】
続いて、外部回路に接続するための配線基板２３２と配線２０２を電気的に接続する。上記工程を経て、チャネル保護型のスイッチング用ＴＦＴ２３３と容量素子２３４を含む液晶表示パネルが完成する。容量素子２３４は、容量配線２０４とゲート絶縁層と第１電極２２４とで形成される。
【００６３】
以上示したように、本実施の形態では、フォトマスクを利用した光露光工程を用いないでＴＦＴを作製し、液晶表示装置を製造することができる。本実施の形態では、光露光工程に係るレジスト塗布や露光、現像といった処理の一部または全部を省略することができる。また、液滴吐出法を用いて基板上に直接的に各種のパターンを形成することにより、１辺が１０００ｍｍを超える第５世代以降のガラス基板を用いても、容易に液晶表示装置を製造することができる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、第１電極２２４とソース及びドレインに接続する配線２２０とが直接コンタクトを形成する構成について示したが、他の形態として、この両者の間に絶縁層を介在させても良い。
【００６５】
この場合には、図５（Ｃ）までの工程が終了したら、保護膜として機能する絶縁体層２４０を形成する（図８（Ａ）参照。）。この保護膜は、窒化珪素や酸化珪素の被膜をスパッタリング法やプラズマＣＶＤ法で形成したものを適用すれば良い。絶縁体層２４０に開口部２４１を形成する必要が生じ、該開口部２４１を介して、ソース及びドレインに接続する配線２２０と第１電極２２４電気的に接続させる（図８（Ｂ）参照。）。なお、開口部２４１の形成時には、後に接続端子を取り付けるために必要な開口部２４２も同時に形成すると良い。このようにしてＴＦＴ基板２００が完成する。
【００６６】
開口部２４１、２４２の形成方法は特に限定されないが、例えば、大気圧のプラズマエッチングにより、選択的に開孔を開けることができる。液滴吐出法によりマスクを形成した後、ウエットエッチング処理を行っても良い。また、液滴吐出法により無機シロキサン若しくは有機シロキサン系の被膜を選択的に形成して、開口部２４１、２４２を有する絶縁体層２４０を直接形成することもできる。
【００６７】
図８（Ｂ）に示すように配向膜２４４を形成する。そして、第１の実施の形態と同様に、ＴＦＴ基板２００にシール材を用いて対向基板を固定し、液晶を注入すれば、図９に示す液晶表示パネルが完成する。
【００６８】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態として、チャネルエッチ型の薄膜トランジスタの作製方法とそれを用いた液晶表示装置について説明する。
【００６９】
基板１００に、配線２０２、ゲート電極２０３、容量配線２０４を形成する。これらは、導電性物質を含む組成物を液滴吐出法で、基板１００上に直接描画することにより形成する。次に、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法を用いて、ゲート絶縁層２０７を単層または積層構造で形成する。特に好ましい形態は、窒化珪素からなる第１絶縁体層２０８、酸化珪素からなる第２絶縁体層２０９、窒化珪素からなる第３絶縁体層２１０の三層の積層体である。さらに、活性層として機能する半導体層２１１を形成する。以上の工程は第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
半導体層２１１上に、ｎ型半導体層３０１を形成する（図１０（Ａ）参照。）。次に、ｎ型半導体層３０１上に、組成物を選択的に吐出してマスク３０２を形成する。続いて、マスク３０２を利用して、半導体層２１１とｎ型半導体層３０１を同時にエッチングして、半導体層３０３とｎ型半導体層３０４を形成する。その後、ｎ型半導体層３０４上に、液滴吐出法により、ソース及びドレインに接続する配線３０５、３０６を形成する（図１０（Ｂ）参照。）。
【００７１】
次に、ソース及びドレインに接続する配線３０５、３０６をマスクとして、ｎ型半導体層３０４をエッチングし、ｎ型半導体層３０７、３０８を形成する。半導体層３０３も少しエッチングされて、開口部において一部がエッチングされた半導体層３０９が形成される。続いて、ソース及びドレインに接続する配線３０６と電気的に接続するように、第１電極３１０を形成する（図１０（Ｃ）参照。）。
【００７２】
次に、配向膜として機能する絶縁体層３１１を形成する。続いて、シール材３１２を形成し、該シール材３１２を用いて、基板１００と、対向電極３１４と配向膜３１３が形成された基板３１５を貼り合わせる。その後、基板１００と基板３１５の間に液晶層３１６を形成する。次に、接続端子３１７を貼り付ける領域を大気圧または大気圧近傍下でエッチングして露出させ、該接続端子３１７を貼り付ける。このようにして液晶表示装置を作製することができる（図１１参照。）。
【００７３】
本実施の形態で示す液晶表示装置も、フォトマスクを利用した光露光工程を用いないでＴＦＴを作製し、液晶表示装置を製造することができる。本実施の形態では、光露光工程に係るレジスト塗布や露光、現像といった処理の一部または全部を省略することができる。また、液滴吐出法を用いて基板上に直接的に各種のパターンを形成することにより、１辺が１０００ｍｍを超える第５世代以降のガラス基板を用いても、容易に液晶表示装置を製造することができる。
【００７４】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態として、液滴吐出法により作製されるトップゲート型のＴＦＴ及びそれを用いた液晶表示装置について、図１９を参照して説明する。
【００７５】
ＴＦＴ基板２００にはスイッチング用ＴＦＴ２９１と容量部２９３が形成されている。スイッチング用ＴＦＴ２９１と容量部２９３は、以下に示す工程で作製することができる。
【００７６】
まず、容量配線２７０、配線２７１及びソース及びドレインに接続する配線２７２、２７３を液滴吐出法により形成する。これらの層を形成する導電性物質としては銀、金、銅、タングステン、アルミニウムなどの金属の粒子を含む組成物を用いる。特に、ソース及びドレインに接続する配線は、低抵抗化することが好ましのいで、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料を溶媒に溶解または分散させたものを用いることが好適であり、より好適には、低抵抗な銀、銅を用いると良い。この配線の形成には、粒径が５〜１０ｎｍのナノ粒子を用いることが好ましい。溶媒は、酢酸ブチルなどのエステル類、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトンなどの有機溶剤などに相当する。表面張力と粘度は、溶液の濃度を調整し、界面活性剤などを加えて適宜調整すれば良い。
【００７７】
ソース及びドレインに接続する配線２７２、２７３に接するようにｎ型半導体層２７６、２７７を形成する。そして、半導体層２７８をＡＳ若しくはＳＡＳで形成する。ＡＳ若しくはＳＡＳは、気相成長法若しくはスパッタリング法で形成する。気相成長法の一種であるプラズマＣＶＤ法を用いる場合、ＡＳは半導体材料ガスであるＳｉＨ4若しくはＳｉＨ4とＨ2の混合気体を用いて形成する。また、ＳＡＳはＳｉＨ4をＨ2で３倍〜１０００倍に希釈して混合気体で形成する。ＳｉＨ4をＨ2で希釈して形成されるＳＡＳは、下地界面よりも被膜の成長表面の方が結晶の成長が進む。そのため、半導体層２７８上にゲート絶縁層２０７を形成するトップゲート型のＴＦＴとの組み合わせは適している。
【００７８】
なお、半導体層２７８は、ＡＳ若しくはＳＡＳの被膜を基板１００の全面に形成した後、液滴吐出法により形成したマスクを使って所定の形状に加工する。半導体層２７８の位置は、ソース及びドレインに接続する配線２７２、２７３に対応するように設ける。すなわち、半導体層２７８はソース及びドレインに接続する配線２７２と２７３との跨るように形成する。このとき半導体層２７８と、ソース及びドレインに接続する配線２７２、２７３との間にはｎ型半導体層２７６、２７７が介在する形となる。
【００７９】
次いで、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法を用いて、ゲート絶縁層２０７を単層または積層構造で形成する。特に好ましい形態としては、窒化珪素からなる第１絶縁体層２０８、酸化珪素からなる第２絶縁体層２０９、窒化珪素からなる第３絶縁体層２１０の３層の積層体をゲート絶縁層として構成する。また、ゲート絶縁層２０７は容量配線２７０を被覆して形成することで、保持容量を形成する絶縁層としても用いる。
【００８０】
ゲート絶縁層２０７上に、液滴吐出法でゲート電極２７９を形成する。ゲート電極２７９を形成する導電性物質としては、銀、金、銅、タングステン、アルミニウムなどの金属の粒子を含む組成物を用いることができる。液滴吐出法でゲート電極２７９及びそれに接続する配線のパターンを描画した後、焼成をしてそれを完成させる。
【００８１】
配線２７１、２７３の少なくとも一部が露出するように、ゲート絶縁層２０７をエッチングする。そして、配線２７３と電気的に接続するように導電性物質を含む組成物を選択的に吐出して第１電極２７４を形成する。この第１電極２７４は液晶表示装置における画素電極とする。透過型の液晶表示装置を作製する場合には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯX）などを含む組成物により形成する。その他に、スパッタリング法でインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などで形成する。より好ましくは、ＩＴＯに酸化珪素が２〜１０重量％含まれたターゲットを用いてスパッタリング法で酸化珪素を含む酸化インジウムスズを用いても良い。また、反射型の液晶表示装置を作製する場合には、銀、銅、アルミニウムなどの金属の粒子を含む組成物により所定のパターンにより形成する。
【００８２】
以上のようにして、トップゲート型（順スタガ型ともいう。）のスイッチング用ＴＦＴ２９１、容量部２９３を備えたＴＦＴ基板２００を得ることができる。液晶表示パネルを作製するには、第１電極２７４上に、配向膜と呼ばれる絶縁体層２２５を形成する。絶縁体層２２５は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いることにより、第１電極２７４の形状に合わせて形成することができる。その後、配向膜として機能する絶縁体層２２７、対向電極として機能する第２電極２２８が設けられた対向基板２２９と、ＴＦＴ基板２００とをスペーサを介して貼り合わせ、その空隙に液晶層２３０を設ける。シール材２２６にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板２２９には、カラーフィルタや遮蔽膜（ブラックマトリクス）などが形成されていても良い。なお、液晶層２３０を形成する方法として、ディスペンサ式（滴下式）や、対向基板２２９を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入するディップ式（汲み上げ式）を用いることができる。
【００８３】
ディスペンサ方式を採用した液晶滴下注入法は、シール材２２６で閉ループを形成し、その中に液晶を１回若しくは複数回滴下する。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って液晶が充填された状態とする。配線２７１が電気的に接続するように、接続用の配線基板２３２を設ける。配線基板２３２は、外部からの信号や電力を供給する。
【００８４】
本実施の形態によれば、フォトマスクを利用した光露光工程を用いないでＴＦＴを作製し、液晶表示装置を製造することができる。本実施の形態では、光露光工程に係るレジスト塗布や露光、現像といった処理の一部または全部を省略することができる。また、液滴吐出法を用いて基板上に直接的に各種のパターンを形成することにより、１辺が１０００ｍｍを超える第５世代以降のガラス基板を用いても、容易に液晶表示装置を製造することができる。
【００８５】
（第５の実施の形態）
第１の実施の形態、第２の実施の形態、第３の実施の形態によって作製される液晶表示パネルにおいて、半導体層をＳＡＳで形成することによって、図３で説明したように、走査線駆動回路を基板１００上に形成することができる。
【００８６】
図２０は、１〜１５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃの電界効果移動度が得られるＳＡＳを使ったｎチャネル型ＴＦＴで構成する走査線駆動回路のブロック図を示している。
【００８７】
図２０において５００で示すブロックが１段分のサンプリングパルスを出力するパルス出力回路に相当し、シフトレジスタはｎ個のパルス出力回路により構成される。５０１はバッファ回路であり、その先に画素５０２が接続さる。
【００８８】
図２１は、パルス出力回路５００の具体的な構成を示したものであり、ｎチャネル型ＴＦＴ６０１〜６１３で回路が構成されている。このとき、ＳＡＳを使ったｎチャネル型ＴＦＴの動作特性を考慮して、ＴＦＴのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を８μｍとすると、チャネル幅は１０〜８０μｍの範囲で設定することができる。
【００８９】
また、バッファ回路５０１の具体的な構成を図２２に示す。バッファ回路も同様にｎチャネル型ＴＦＴ６２０〜６３５で構成されている。このとき、ＳＡＳを使ったｎチャネル型ＴＦＴの動作特性を考慮して、ＴＦＴのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を１０μｍとすると、チャネル幅は１０〜１８００μｍの範囲で設定することとなる。
【００９０】
このような回路を実現するには、ＴＦＴ相互を配線によって接続する必要があり、その場合における配線の構成例を図１２に示す。図１２では、ゲート電極２０３、ゲート絶縁層２０７、ＳＡＳで形成される半導体層２１７、チャネル保護層を形成する絶縁体層２１４、ソース及びドレインを形成するｎ型半導体層２２２、２２３、ソース及びドレインに接続する配線２１９、２２０が形成された状態を示している。この場合、基板１００上には、ゲート電極２０３と同じ工程で接続配線２３５、２３６、２３７が形成されている。接続配線２３５、２３６、２３７が露出するようにゲート絶縁層２０７に開口部を設ける。ソース及びドレインに接続する配線２１９、２２０及びそれと同じ工程で形成する接続配線２３８により適宜ＴＦＴを接続することにより様々な回路を実現することができる。
【００９１】
（第６の実施の形態）
図２６は走査線入力端子部と信号線入力端子部とに保護ダイオードを設けた一態様について図２６を参照して説明する。図２６において画素１０２にはＴＦＴ２６０と容量素子２６５が設けられている。このＴＦＴ２６０と容量素子２６５は第１の実施の形態のスイッチングＴＦＴ２３３と容量素子２３４と同様な構成を有している。
【００９２】
信号線入力端子部には、保護ダイオード２６１と２６２が設けられている。この保護ダイオードは、ＴＦＴ２６０と同様な工程で作製され、ゲートとドレイン若しくはソースの一方とを接続することによりダイオードとして動作させている。図２６で示す上面図のなど価回路図を図２７に示している。
【００９３】
保護ダイオード２６１は、ゲート電極２５０、半導体層２５１、チャネル保護用の絶縁層２５２、配線２５３から成っている。保護ダイオード２６２も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線２５４、２５５はゲート電極と同じ層で形成している。従って、配線２５３と電気的に接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【００９４】
ゲート絶縁層へのコンタクトホールは、液滴吐出法によりマスクを形成し、エッチング加工すれば良い。この場合、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスクを形成する必要はない。
【００９５】
保護ダイオード２６１若しくは保護ダイオード２６２は、ＴＦＴ２６０におけるソース及びドレインに接続する配線２１９と同じ層で形成され、それに接続している配線２５６とソースまたはドレイン側が接続する構造となっている。
【００９６】
走査信号線側の入力端子部も同様な構成である。走査線入力端子部には、保護ダイオード２６３と２６４が設けられている。この保護ダイオードは、ＴＦＴ２６０と同様な工程で作製され、ゲートとドレイン若しくはソースの一方とを接続することによりダイオードとして動作させている。このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを挿入する位置は、本実施の形態のみに限定されず、図３で説明したように、駆動回路と画素との間に設けることもできる。
【００９７】
（第７の実施の形態）
まず、ＣＯＧ方式を採用した液晶表示装置について、図１７を用いて説明する。図１７（Ａ）と（Ｂ）は、基板１００１上に文字や画像などの情報を表示する画素部１００２、走査線駆動回路１００３、１００４が設けられた液晶表示装置を示している。
【００９８】
図１７（Ａ）は、複数の駆動回路が形成されたマザー基板１００５を分断して個々の駆動回路（以下ドライバＩＣと表記）取り出している。マザー基板１００５は液晶表示装置に用いるガラス基板と同ものを用いることができる。例えば、一辺が３００ｍｍから１０００ｍｍ以上の矩形状のガラス基板にドライバＩＣを複数個形成して、それを分断してドライバＩＣ１００７とすることができる。ドライバＩＣ１００７は、画素部の一辺の長さや画素ピッチを考慮して、長辺が１５〜８０ｍｍ、短辺が１〜６ｍｍの矩形状に形成して分断する。マザー基板１００５に結晶性半導体膜を用いたＴＦＴでドライバＩＣを形成することで、部品コストを低減することができる。
【００９９】
図１７（Ａ）は複数のドライバＩＣ１００７を基板１００１に実装する形態を示している。ドライバＩＣ１００７の先にフレキシブル配線１００６が接続されて外部回路から信号が入力する構成となっている。図１７（Ｂ）は、大型基板１００８から切り出した長尺のドライバＩＣ１０１０を基板１００１に実装した構成を示している。該ドライバＩＣ１０１０の先にフレキシブル配線１００９を実装する形態を示す。このように長尺のドライバＩＣを用いることで、部品点数を削減し、工程数を減らすことができる。
【０１００】
次に、ＴＡＢ方式を採用した液晶表示装置について、図１８を用いて説明する。基板１００１上には、画素部１００２、走査線駆動回路１００３、１００４が設けられる。図１８（Ａ）は基板１００１に複数のフレキシブル配線１００６を貼り付けている。フレキシブル配線１００６には、ドライバＩＣ１００７を実装している。図１８（Ｂ）は基板１００１上にフレキシブル配線１００９を貼り付けて、該フレキシブル配線１００９にドライバＩＣ１０１０を実装する形態を示す。後者を採用する場合には、強度の問題からドライバＩＣ１０１０を固定する金属片等を一緒に貼り付けても良い。このように長尺のドライバＩＣを用いることで、部品点数を削減し、工程数を減らすことができる。
【０１０１】
図１７及び図１８の様に、ドライバＩＣをガラス基板に形成することで、特に長辺の長さに対する制約が緩和され、画素部１００２に対応して実装するのに必要な数が少なくて済む。すなわち、単結晶シリコンで形成したドライバＩＣでは、機械的な強度や基板の制約から長尺のドライバＩＣを製造することが出来ない。ガラス基板上にドライバＩＣを形成すると、母体として用いる基板の形状に限定されないので生産性を損なうことがない。これは、円形のシリコンウエハからＩＣチップを取り出す場合と比較すると、大きな優位点である。
【０１０２】
図１７及び図１８で示すドライバＩＣ１００７、１０１０は、信号線側の駆動回路である。ＲＧＢフルカラーに対応した画素領域を形成するためには、ＸＧＡクラスで信号線の本数が３０７２本必要であり、ＵＸＧＡクラスでは４８００本が必要となる。このような本数で形成された信号線は、画素部１００２の端部で数ブロック毎に区分して引出線を形成し、ドライバＩＣ１００７〜１０１０の出力端子のピッチに合わせて集められる。
【０１０３】
ドライバＩＣは、基板上に形成された結晶質半導体により形成することが好適であり、該結晶質半導体は連続発光のレーザ光を照射することで形成したものが優れている。従って、当該レーザ光を発生させる発振器としては、連続発光の固体レーザまたは気体レーザを用いる。連続発光のレーザを用いると、結晶欠陥が少なく、大粒径の多結晶半導体層を用いて、トランジスタを作成することが可能となる。また移動度や応答速度が良好なために高速駆動が可能で、従来よりも素子の動作周波数を向上させることができ、特性ばらつきが少ないために高い信頼性を得ることができる。なお、さらなる動作周波数の向上を目的として、トランジスタのチャネル長方向とレーザ光の走査方向と一致させると良い。これは、連続発光レーザによるレーザ結晶化工程では、トランジスタのチャネル長方向とレーザ光の基板に対する走査方向とが概ね並行（好ましくは−３０度〜３０度）であるときに、最も高い移動度が得られるためである。なおチャネル長方向とは、チャネル形成領域において、電流が流れる方向、換言すると電荷が移動する方向と一致する。このように作製したトランジスタは、結晶粒がチャネル方向に延在する多結晶半導体層によって構成される活性層を有し、このことは結晶粒界が概ねチャネル方向に沿って形成されていることを意味する。
【０１０４】
レーザ結晶化を行うには、レーザ光の大幅な絞り込みを行うことが好ましく、そのビームスポットの幅は、ドライバＩＣの短辺の同じ幅の１〜３ｍｍ程度とすることが良い。また、被照射体に対して、十分にかつ効率的なエネルギー密度を確保するために、レーザ光の照射領域は、線状であることが好ましい。但し、ここでいう線状とは、厳密な意味で線を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形若しくは長楕円形を意味する。例えば、アスペクト比が２以上（好ましくは１０〜１００００）のものを指す。このように、レーザ光のビームスポットの幅をドライバＩＣの短辺と同じ長さとすることで、生産性を向上させることができる。
【０１０５】
図１７、図１８では、走査線駆動回路は画素部と共に一体形成し、信号線駆動回路としてドライバＩＣを実装した形態を示している。しかしながら、本実施の形態はこの形態に限定されず、走査線駆動回路及び信号線駆動回路の両方として、ドライバＩＣを実装しても良い。その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバＩＣの仕様を異なるものにすると良い。例えば、走査線側のドライバＩＣを構成するトランジスタには３０Ｖ程度の耐圧が要求されるものの、駆動周波数は１００ｋＨｚ以下であり、比較的高速動作は要求されない。従って、走査線側のドライバを構成するトランジスタのチャネル長（Ｌ）は十分大きく設定することが好適である。一方、信号線側のドライバＩＣのトランジスタには、１２Ｖ程度の耐圧があれば十分であるが、駆動周波数は３Ｖにて６５ＭＨｚ程度であり、高速動作が要求される。そのため、ドライバを構成するトランジスタのチャネル長などはミクロンルールで設定することが好適である。
【０１０６】
画素部１００２は、信号線と走査線が交差してマトリクスを形成し、各交差部に対応してトランジスタが配置される。本実施の形態は、画素部１００２に配置されるトランジスタとして、非晶質半導体またはセミアモルファス半導体でチャネルを形成する構成のＴＦＴを用いることができる。非晶質半導体は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等の方法により形成する。セミアモルファス半導体は、プラズマＣＶＤ法で３００℃以下の温度で形成することが可能であり、例えば、外寸５５０×６５０ｍｍの無アルカリガラス基板であっても、トランジスタを形成するのに必要な膜厚を短時間で形成するという特徴を有する。このような製造技術の特徴は、大画面の液晶表示装置を作製する上で有効である。また、セミアモルファスＴＦＴは、ＳＡＳでチャネル形成領域を構成することにより１〜１５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃの電界効果移動度を得ることができる。従って、このＴＦＴを画素のスイッチング用素子や、走査線側の駆動回路を構成する素子として用いることができる。
【０１０７】
以上のようにして、液晶表示パネルに駆動回路を組み入れることができる。本実施の形態によれば、一辺が１０００ｍｍを超える第５世代以降のガラス基板を用いても、容易に液晶表示装置を製造することができる。
【０１０８】
（第８の実施の形態）
第７の実施の形態により作製される液晶表示パネルによって、液晶テレビ受像機を完成させることができる。図２３は液晶テレビ受像機の主要な構成を示すブロック図を示している。液晶表示パネルには、図１で示すような構成として画素部４０１のみが形成されて走査線駆動回路４０３と信号線駆動回路４０２とがＴＡＢ方式により実装される場合と、図２に示すような構成として画素部４０１とその周辺に走査線駆動回路４０３と信号線駆動回路４０２とがＣＯＧ方式により実装される場合と、図３に示すようにＳＡＳでＴＦＴを形成し、画素部４０１と走査線駆動回路４０３を基板上に一体形成し信号線駆動回路４０２を別途ドライバＩＣとして実装する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
【０１０９】
その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ４０４で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像波増幅回路４０５と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路４０６と、その映像信号をドライバＩＣの入力仕様に変換するためのコントロール回路４０７などからなっている。コントロール回路４０７は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路４０８を設け、入力デジタル信号をｍ個に分割して供給する構成としても良い。
【０１１０】
チューナ４０４で受信した信号のうち、音声信号は、音声波増幅回路４０９に送られ、その出力は音声信号処理回路４１０を経てスピーカ４１３に供給される。制御回路４１１は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部４１２から受け、チューナ４０４や音声信号処理回路４１０に信号を送出する。
【０１１１】
図２４は液晶表示モジュールの一例であり、ＴＦＴ基板２００と対向基板２２９がシール材２２６により固着され、その間に画素部１０１と液晶層２３０が設けられ表示領域を形成している。着色層２６８はカラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層２６８が各画素に対応して設けられている。ＴＦＴ基板２００と対向基板２２９の外側には偏光板２６６、２６７が配設されている。光源は冷陰極管２５８と導光板２５９により構成され、回路基板２５７は、配線基板２３２によりＴＦＴ基板２００と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。
【０１１２】
図２５この液晶表示モジュールを筐体８０１に組みこんでテレビ受像機を完成させた状態を示している。液晶表示モジュールにより表示画面８０２が形成され、その他付属設備としてスピーカ８０３、操作スイッチ８０４などが備えられている。このように、本発明によりテレビ受像機を完成させることができる。
【０１１３】
勿論、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の液晶表示パネルの構成を説明する上面図である。
【図２】本発明の液晶表示パネルの構成を説明する上面図である。
【図３】本発明の液晶表示パネルの構成を説明する上面図である。
【図４】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図９】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する断面図である。
【図１３】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する上面図である。
【図１４】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する上面図である。
【図１５】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する上面図である。
【図１６】本発明の液晶表示パネルの作製方法を説明する上面図である。
【図１７】本発明の液晶表示パネルの駆動回路の実装方法（ＣＯＧ方式）を説明する図である。
【図１８】本発明の液晶表示パネルの駆動回路の実装方法（ＴＡＢ方式）を説明する図である。
【図１９】本発明の液晶表示パネルを説明する断面図である。
【図２０】本発明の液晶表示パネルにおいて走査線駆動回路をＴＦＴで形成する場合の回路構成を説明する図である。
【図２１】本発明の液晶表示パネルにおいて走査線駆動回路をＴＦＴで形成する場合の回路構成を説明する図である（シフトレジスタ回路）。
【図２２】本発明の液晶表示パネルにおいて走査線駆動回路をＴＦＴで形成する場合の回路構成を説明する図である（バッファ回路）。
【図２３】本発明の液晶テレビ受像機の主要な構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の液晶表示モジュールの構成を説明する図である。
【図２５】本発明により完成するテレビ受像機の構成を説明する図である。
【図２６】本発明の液晶表示パネルを説明する上面図である。
【図２７】図２６で説明する液晶表示パネルの等価回路図である。
【図２８】本発明に適用することのできる液滴吐出装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１００基板、１０１画素部、１０２画素、１０３走査線入力端子、
１０４信号線入力端子、１０５走査線ドライバＩＣ、１０６信号線ドライバＩＣ、
１０７走査線駆動回路、１０８保護回路、
２００ＴＦＴ基板、２０１導電体層、２０２、２１９〜２２１配線、
２０３、２５０、２７９ゲート電極、２０４容量配線、２０５、２１４絶縁体層、
２０７ゲート絶縁層、２０８第１絶縁体層、
２０９第２絶縁体層、２１０第３絶縁体層、
２１１、２１７、２５１、２７８半導体層、
２１２、２２５、２２７、２４０絶縁体層、
２１３、２１６マスク、２１５、２１８ｎ型半導体層、
２２２、２２３ｎ型半導体層、２２４、２７４第１電極、
２２６シール材、２２８第２電極、２２９対向基板、２３０液晶層、
２３２配線基板、２３３スイッチング用ＴＦＴ、２３４、２６５容量素子、
２３５〜２３８接続配線、２４１、２４２開口部、２４４配向膜、
２５２チャネル保護用の絶縁層、２５３、２５６、２７１、２７２、２７３配線、
２５４、２５５共通電位線、２５７回路基板、２５８冷陰極管、
２５９導光板、２６０ＴＦＴ、２６１〜２６４保護ダイオード、
２６６、２６７偏光板、２６８着色層、２７０容量配線、２７６、２７７ｎ型半導体層、
２９１スイッチング用ＴＦＴ、２９３容量部、３０１、３０４ｎ型半導体層、
３０２マスク、３０３、３０９半導体層、
３０５、３０６配線、３０７、３０８ｎ型半導体層、３１０第１電極、３１１絶縁体層、
３１２シール材、３１３配向膜、３１４対向電極、３１５基板、３１６液晶層、
３１７接続端子、
４０１画素部、４０２信号線駆動回路、４０３走査線駆動回路、４０４チューナ、
４０５映像波増幅回路、４０６映像信号処理回路、４０７コントロール回路、
４０８信号分割回路、４０９音声波増幅回路、４１０音声信号処理回路、
４１１制御回路、４１２入力部、４１３スピーカ、５００パルス出力回路、
５０１バッファ回路、５０２画素、
６０１〜６３５ｎチャネル型ＴＦＴ、
８０１筐体、８０２表示画面、８０３スピーカ、８０４操作スイッチ、
１００１基板、１００２画素部、１００３走査線駆動回路、１００４走査線駆動回路、
１００５マザー基板、１００６フレキシブル配線、１００７ドライバＩＣ、
１００８大型基板、１００９フレキシブル配線、１０１０ドライバＩＣ、
１４０１液滴吐出手段、１４０２撮像手段、１４０３ヘッド、１４０４制御手段、
１４０５記憶媒体、１４０６画像処理手段、１４０７コンピュータ、
１４０８マーカー
【図１】
0004741218.tif 000002
【図２】
0004741218.tif 000003
【図３】
0004741218.tif 000004
【図４】
0004741218.tif 000005
【図５】
0004741218.tif 000006
【図６】
0004741218.tif 000007
【図７】
0004741218.tif 000008
【図８】
0004741218.tif 000009
【図９】
0004741218.tif 000010
【図１０】
0004741218.tif 000011
【図１１】
0004741218.tif 000012
【図１２】
0004741218.tif 000013
【図１３】
0004741218.tif 000014
【図１４】
0004741218.tif 000015
【図１５】
0004741218.tif 000016
【図１６】
0004741218.tif 000017
【図１７】
0004741218.tif 000018
【図１８】
0004741218.tif 000019
【図１９】
0004741218.tif 000020
【図２０】
0004741218.tif 000021
【図２１】
0004741218.tif 000022
【図２２】
0004741218.tif 000023
【図２３】
0004741218.tif 000024
【図２４】
0004741218.tif 000025
【図２５】
0004741218.tif 000026
【図２６】
0004741218.tif 000027
【図２７】
0004741218.tif 000028
【図２８】
0004741218.tif 000029