(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用状態における消費電力の瞬間最大値が０．０１から１ｍＷであり、該消費電力に対応して発熱する薄膜能動素子が設けられ、厚さが２００μｍ以下の第１の基板と、
前記第１の基板の２つの面のうち前記薄膜能動素子が設けられた面とは異なる面に対向して設けられた第２の基板と、
前記薄膜能動素子の位置に対応し、かつ、前記第１の基板および前記第２の基板の間にこれらの基板に接して設けられ、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる膜で構成される高熱伝導率薄膜部と、
を有し、
前記高熱伝導率薄膜部は、前記第１の基板の端よりも外側にはみ出した部分を有する、電子デバイス。
【請求項２】
前記高熱伝導率薄膜部が金属である請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記高熱伝導率薄膜部は、絶縁性材料に熱伝導率を高くするための高熱伝導フィラーが導入された構成である請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記薄膜能動素子が薄膜トランジスタまたは薄膜ダイオードである請求項１から３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記第２の基板は、表面全体が金属の前記高熱伝導率薄膜部で覆われ、かつ、前記第１の基板側の表面に光散乱を発生させるための凹凸形状が設けられた請求項１、２および４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記高熱伝導率薄膜部の膜厚が０．１から１００μｍの範囲に含まれる請求項１から５のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記第２の基板の前記高熱伝導率薄膜部で覆われている部位について、前記第１の基板の端より外側にはみ出した前記部分のはみ出し距離が１から５ｍｍの範囲に含まれる請求項１から６のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項８】
前記第１の基板は、
前記薄膜能動素子が設けられた領域を含む周辺駆動回路と、
マトリックス状に配置された画素駆動用の薄膜能動素子と、
前記周辺駆動回路と前記画素駆動用の薄膜能動素子とを接続するための配線と、
を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記第２の基板は、
前記画素駆動用の薄膜能動素子および前記配線に対応する領域が、可視光に対して７０％以上の透過率を有するか、または該可視光に対して偏光機能を有する請求項８に記載の電子デバイス。
【請求項１０】
前記周辺駆動回路は、
使用状態における消費電力の瞬間最大値について基準となる基準薄膜能動素子よりも該瞬間最大値が大きい薄膜能動素子を含む高消費電力部と、
前記基準薄膜能動素子よりも前記瞬間最大値が小さい薄膜能動素子を含む低消費電力部とを有し、
前記高消費電力部が前記低消費電力部よりも前記第１の基板の端に近い側に設けられている請求項８または９に記載の電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタおよび薄膜ダイオード等の薄膜能動素子を有する電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスの軽量化、薄型化およびフレキシブル化に伴い、ガラス上に形成した薄膜トランジスタ回路等を樹脂基板上に転写する技術開発が進められている。これは、樹脂基板上に直接、高性能な薄膜トランジスタ回路を形成するのが非常に困難なためである。また、一般にガラス基板や樹脂基板の熱伝導率は非常に小さいため、これらの基板の上に形成された薄膜トランジスタデバイスに関して、駆動時の自己発熱によるデバイスの温度上昇により特性が劣化するという問題も顕在化してきている。このような問題に関しては、学術論文誌にも報告されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
このような問題に対する技術に関して、例えば、特許文献１には、薄膜トランジスタ回路を形成したガラス基板を０μｍより大きく２００μｍの厚さまで薄型化し、その後、透明樹脂フィルムや金属フィルムを全面に貼り付けたフレキシブル電子デバイスが提案されている。特に金属フィルムを貼り付けるのは、薄膜トランジスタなどのデバイスの自己発熱を効率よく放散し、温度によるデバイス特性の劣化を防ぐためである。
【０００４】
特許文献２には、ガラス基板上の薄膜トランジスタデバイスに関して、シリコン活性層の面積を大きくしてヒートシンクとして作用させ効率よく放熱させる構造が提案されている。あるいは、特許文献３では、やはりガラス基板上の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイデバイスに関して、基板周辺の薄膜トランジスタ回路に面積の大きい金属放熱パターン素子を接続し放熱効果を高める手法が提案されている。
【０００５】
さらには、特許文献４では、ガラスより熱伝導率の高いサファイア基板上に薄膜トランジスタデバイスを形成し、放熱効果を高める手法が提案されている。
【非特許文献１】Satoshi Inoue, Satoshi Takenaka and Tatsuya Shimoda, Study of degradation phenomenon due to a combination of contamination and self-heating in poly-Si thin film transistors fabricated by a low-temperature process, Japanese Journal of Applied Physics Vol. 42 (2003) pp. 4213-4217
【特許文献１】特開２００４−２１９５５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１７７１０２号公報
【特許文献３】特開２０００−１３７２１１号公報
【特許文献４】特開２００１−２９８１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来技術において、特許文献２および特許文献３は、ガラス基板上の薄膜トランジスタ素子構造を工夫することで効率のよい放熱を実現している。しかし、薄膜トランジスタ素子のサイズが大きくなってしまい高集積化が困難であること、および、放熱パターン素子を薄膜トランジスタアレイ領域の外に形成する必要があるためそのための余分な面積やプロセス工程を必要とすること等の課題があった。
【０００７】
また、特許文献４では、比較的熱伝導率の高いサファイア基板を薄くすることで、薄膜トランジスタの放熱特性を改善しているが、サファイア基板が非常に高価であるという課題がある。また、ガラスや樹脂基板に比べて熱伝導率は高いものの、放熱特性は十分ではなく、今後薄膜トランジスタの高集積化が進むとやはり温度上昇の問題を避けられない。
【０００８】
さらに、特許文献１では、薄膜トランジスタが形成されたガラスをエッチングにより薄型化し、裏面に金属などの高熱伝導率フィルムを貼り付けることで放熱特性を高めているが、裏面全面に貼り付けてしまうためにその活用の用途が狭く限定されてしまう。特に光の透過を利用する液晶ディスプレイ等には活用できない。
【０００９】
本発明は上述したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、薄膜能動素子から発生する熱の放熱特性を改善した電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の電子デバイスは、
使用状態における消費電力の瞬間最大値が０．０１から１ｍＷであり、該消費電力に対応して発熱する薄膜能動素子が設けられ、厚さが２００μｍ以下の第１の基板と、
前記第１の基板の２つの面のうち前記薄膜能動素子が設けられた面とは異なる面に対向して設けられた第２の基板と、
前記薄膜能動素子の位置に対応し、かつ、前記第１の基板および前記第２の基板の間にこれらの基板に接して設けられ、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる膜で構成される高熱伝導率薄膜部と、
を有し、
前記高熱伝導率薄膜部は、前記第１の基板の端よりも外側にはみ出した部分を有する構成である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、消費電力の大きい薄膜能動素子に対する放熱特性が従来よりも優れた電子デバイスを実現できる。また、放熱のための基板について、発熱量の多い素子に対応する領域以外には、透明な材料を用いることも可能である。そのため、光の透過を利用する液晶ディスプレイに適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の電子デバイスは、消費電力の大きい薄膜能動素子の位置に対応して放熱特性の優れた領域を有する基板を設けていることを特徴とする。
【００１６】
（第１の実施形態）
本実施形態の電子デバイスの構成について、図面を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。図１（ａ）は複数の薄膜トランジスタが設けられたアレイ基板を示し、図１（ｂ）は支持基板を示す。図１（ｃ）は本実施形態の電子デバイスを示す。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、アレイ基板には、厚さが０μｍよりも大きく２００μｍ以下の絶縁性基板１０上に、マトリックス状に配置された薄膜トランジスタ２０およびマトリックス配線３０、ならびに、このマトリックス状に配置された薄膜トランジスタ２０を駆動するための周辺駆動回路部４０が設けられている。周辺駆動回路部４０には、複数の薄膜トランジスタが整列した薄膜トランジスタアレイ（不図示）が設けられている。このような回路構成のアレイ基板の例としては、アクティブマトリックス駆動のディスプレイやイメージセンサ等が挙げられる。この場合、薄膜トランジスタ２０は各画素のスイッチ素子として作用する。周辺駆動回路部４０は、シフトレジスタ、ディジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ回路）、および電源回路を含む構成である。ここで、周辺駆動回路部４０の領域には、消費電力の瞬間最大値が０．０５ｍＷ以上の薄膜トランジスタ素子が存在する。
【００１８】
なお、消費電力０．０５ｍＷの薄膜トランジスタを数十分間継続して駆動させると、薄膜トランジスタの特性が劣化することを確認している。このことから、消費電力０．０１ｍＷの薄膜トランジスタを数百時間のオーダーで駆動させると、特性が劣化することが予測できる。また、アレイ基板に搭載される薄膜トランジスタのうち最も消費電力の大きいトランジスタについて、製品レベルでの設計で考えると、消費電力の最大値は１ｍＷ程度である。
【００１９】
また、マトリックス状に配置された薄膜トランジスタ２０もアレイ状に配置されているが、単体としての消費電力の最大値は周辺駆動回路部４０に比べて問題にならないほど小さい。
【００２０】
図１（ｂ）に示す支持基板は、熱伝導率が０．１Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇより高い材質から成る高熱伝導率部５０と、任意の熱伝導率を有する部分の支持母体６０とから構成される。熱伝導率を０．０１Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇとした場合（通常のガラス基板）にはデバイス特性の劣化を示す実験データを得ている。一方、熱伝導率を１．０〜４．０Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇとした場合（例えば、金属フィルム基板）にはデバイス特性の劣化が無視できるほど小さかった。このことから、高熱伝導率部５０の熱伝導率を０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に高くする必要があると予測できる。また、より効果的に放熱させるためには、高熱伝導率部５０の熱伝導率は０．５から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲であることがより望ましい。
【００２１】
図１（ｃ）に示すように、本実施形態の電子デバイスは、図１（ａ）に示したアレイ基板と図１（ｂ）に示した支持基板とを有し、これら２つの基板が貼り合わされた構成である。周辺駆動回路部４０が形成されている領域の下部に位置する図１（ｂ）の支持基板の領域は、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる材質からなる高熱伝導率部５０である。このような構成にすることで、消費電力の高い薄膜トランジスタが集積されている領域の周辺駆動回路部４０で発生するジュール熱を、薄い絶縁性基板１０を介して高熱伝導率部５０から効果的に放散させることができる。したがって、自己発熱に起因するデバイス特性信頼性低下を抑制できる。
【実施例１】
【００２２】
第１の実施形態の実施例として、液晶ディスプレイ用アクティブマトリックス基板の場合を説明する。本実施例では、絶縁性基板１０として厚さ３０μｍのガラス基板を用い、薄膜トランジスタ２０としてシリコン薄膜トランジスタを用い、マトリクス配線３０としてアルミニウム配線を用いている。また、周辺駆動回路部４０には、シリコン薄膜トランジスタアレイから構成されるシフトレジスタ、ディジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ回路）、電源回路、バッファ、およびアナログスイッチ回路等を有する。本実施例のように、絶縁性基板１０にシリコン薄膜トランジスタが形成された絶縁性基板１０を薄型ガラス薄膜トランジスタ基板と称する。
【００２３】
また、支持基板については、熱伝導率４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの銅フィルムを高熱伝導率部５０に用い、波長３８０ｎｍ（紫）〜７７０ｎｍ（赤）の可視光に対して７０％以上の透過率を有する透明フィルムを支持母体６０に用いている。
【００２４】
次に、本実施例の電子デバイスの製造方法について簡単に説明する。
【００２５】
特許文献１に開示されているような転写法を用いて、厚さ３０μｍのガラス基板上にシリコン薄膜トランジスタ、アルミニウム配線および周辺駆動回路部４０を形成し、薄型ガラス薄膜トランジスタ基板を作製する。銅フィルムと透明フィルムとを予め所望の形状に切断し、それらを接着剤などでつなぎ合せることで、図１（ｂ）に示す支持基板を作製する。そして、これら２つの基板を接着剤などで貼り合わせることにより、放熱特性に優れた液晶ディスプレイ用アクティブマトリックス基板が作製される。
【００２６】
次に、本実施例の電子デバイスの動作結果について説明する。
【００２７】
本実施例のアクティブマトリックス基板を電源電圧５Ｖで駆動させると、アナログスイッチ回路部における、チャネル幅２０μｍの幅の大きい薄膜トランジスタの消費電力が０．１ｍＷ程度であった。赤外放射温度計でその回路部の温度を測定したところ、ジュール熱起因の温度上昇は７０℃程度に抑えられ、長時間駆動後でもデバイス特性は劣化しなかった。一方、比較のために、通常の、厚さ０．５ｍｍのガラス上に作製したアクティブマトリックス基板で同様な測定を行ったところ、上記回路部の温度が２００℃程度まで上昇し、デバイス特性が徐々に劣化した。この結果から、本発明を用いることで放熱性に優れた高信頼なアクティブマトリックス基板を実現できたことがわかる。
【００２８】
本実施形態の電子デバイスでは、消費電力の最大値が０．０１から１ｍＷの薄膜能動素子が形成されたアレイ基板に支持基板が貼り付けられ、その支持基板には薄膜能動素子に対応して熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる領域が設けられている。そのため、素子から発生する熱を支持基板の高熱伝導率部を介して充分に放熱させることが可能となる。
【００２９】
また、実施例１で説明したように、銅フィルム以外の領域に透明フィルムを用いている。透明フィルムの代わりに偏光フィルムおよび位相差フィルム等の光学機能フィルムを用いもよい。支持基板においては、消費電力が高く自己発熱の大きい薄膜トランジスタ領域下のみに熱伝導率の高い材料を配置し、この領域以外には、透明な材料、複屈折性や偏光性を有する光学材料など、様々な機能性材料を配置することができる。そのため、各種の電子デバイスに応用できる。
【００３０】
また、領域毎に異なる性質の材料を配置する手段として、予め、所望の異なる複数の材料（熱伝導率の高い材料を含めて）から１つの基板を作製しておき、それを薄膜トランジスタが設けられたアレイ基板に貼り合わせている。このようにして高熱伝導材料と機能性材料とを繋ぎ合わせることで、所望の電子デバイスを安価に作製できる。
【００３１】
さらに、シリコンウエハデバイスに近い放熱特性を実現できるので、これまでシリコンウエハでしか実現できなかったデバイスを本実施形態の電子デバイスで実現できる。このとき、例えば、ガラス基板薄膜トランジスタを用いる場合、ガラス基板の大面積化が可能であるので、シリコンウエハに比べて基板１枚あたりから取れるデバイスの数が多くなり、低コストで同等な性能の電子デバイスを実現できる。
【００３２】
なお、透明フィルムおよび銅フィルムを含む支持基板とガラスとを貼り合わせるための接着剤として、比較的高い熱伝導率を有するシリコーン樹脂系の材料を用いれば、さらに放熱特性を改善できる。
【００３３】
ガラスの厚さが２００μｍまでは温度上昇を１５０℃以下に抑えることができ、デバイス特性信頼性維持効果を確認できる。ガラスの厚さが２００μｍよりも厚くなると、熱がガラス中に蓄積し、２００℃程度まで温度上昇してしまい放熱効果が得られなくなる。
【００３４】
高い熱伝導率材料からなるフィルムの厚さとしては５μｍ以上が必要である。厚さが５μｍ未満では、２００℃程度まで温度が上昇し、デバイス特性が劣化してしまうからである。一方、実質的にはフィルムの厚さが１００μｍあれば十分な放熱効果が得られる。
【００３５】
また、支持基板は必ずしも銅フィルムや透明フィルムである必要はなく、例えば、厚さ０．５ｍｍ程度の金属板と厚さ０．５ｍｍ程度のガラス板や樹脂基板とから形成された基体を薄型ガラス薄膜トランジスタ基板に貼り合わせてもよい。また、高熱伝導率部５０として銅フィルムを用いたが、熱伝導率を高くするためのフィラーである高熱伝導フィラーを絶縁性材料に導入した部材であってもよい。
【００３６】
さらに、本実施例では液晶ディスプレイを取り上げたが、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の自発光型素子を用いたディスプレイも可能である。特に自発光型素子の場合、支持母体６０は必ずしも透明である必要はない。
【００３７】
（第２の実施形態）
本実施形態の電子デバイスの構成について説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。
【００３８】
図２（ａ）に示すアレイ基板は、第１の実施形態で説明した、図１（ａ）に示したアレイ基板と同様な構成である。
【００３９】
図２（ｂ）に示す支持基板は、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる材質の薄膜で覆われている高熱伝導率薄膜部７０と、覆われていない部分の支持母体８０とから構成される。また、この支持基板は、図２（ａ）のアレイ基板よりもそのサイズが大きい。
【００４０】
図２（ｃ）に示すように、本実施形態の電子デバイスは、図２（ａ）に示したアレイ基板と図２（ｂ）に示した支持基板とを有し、これら２つの基板が貼り合わされた構成である。周辺駆動回路部４０が形成されている領域の下部に位置する図２（ｂ）の支持基板の領域の表面は、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる材質の薄膜で覆われている。さらに、高熱伝導率薄膜部７０に関しては、図２（ａ）のアレイ基板とは重ならない部分の周辺部９０が存在する。このような構成を用いることで、消費電力の高い薄膜トランジスタが集積されている領域４０で発生するジュール熱を、薄い絶縁性基板１０を介して高熱伝導率薄膜部７０から効果的に放散させることができる。本実施形態では、第１の実施形態の場合とは異なり、ジュール熱を横方向へ散逸させ、周辺部９０の部分から効果的に熱が逃げることになる。
【実施例２】
【００４１】
第２の実施形態の実施例として、液晶ディスプレイ用アクティブマトリックス基板の場合を説明する。本実施例では、図２（ａ）に示すアレイ基板について、絶縁性基板１０として厚さ１００μｍのガラス基板を用いたことを除いて、実施例１と同様の構成である。この基板を薄膜トランジスタ基板と称する。
【００４２】
図２（ｂ）に示した支持基板に偏光機能を有する光学機能フィルムを用いた。これにより、支持母体８０は光学機能フィルムとなる。また、高熱伝導薄膜部７０は、光学機能フィルムの表面に熱伝導率１Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇのニッケル薄膜をメッキ法により成膜した構成である。なお、高熱伝導率薄膜部７０の薄膜はインクジェットなどの吹き付け法で所望の位置に成膜するようにしてもよい。
【００４３】
次に、本実施例の電子デバイスの製造方法について簡単に説明する。
【００４４】
特許文献１に開示されているような転写法を用いて、厚さ１００μｍのガラス基板上にシリコン薄膜トランジスタ、アルミニウム配線および周辺駆動回路部４０を形成し、薄膜トランジスタ基板を作製する。薄いガラス基板上に直接薄膜トランジスタを作製してもよい。偏光フィルム上の所望の部分にメッキ法によりニッケル薄膜を３μｍ成膜することで、図２（ｂ）に示す支持基板を作製する。そして、これら２つの基板を接着剤などで貼り合わせることにより、放熱特性に優れた液晶ディスプレイ用アクティブマトリックス基板が作製される。その際、薄膜トランジスタから発生する熱を効率よく放出させるために、周辺部９０は、薄膜トランジスタ基板よりも外側に１ｍｍ以上はみ出していることが望ましい。
【００４５】
次に、本実施例の電子デバイスの動作実験結果について説明する。
【００４６】
本実施例のアクティブマトリックス基板を電源電圧５Ｖで駆動させると、アナログスイッチ回路部における、チャネル幅２０μｍの幅の大きい薄膜トランジスタの消費電力が０．１ｍＷ程度であった。赤外放射温度計で回路部の温度を測定したところ、ジュール熱起因の温度上昇は９０℃程度に抑えられ、長時間駆動後でもデバイス特性は劣化しなかった。この実験結果から、実施例１と同様に、放熱性に優れた高信頼なアクティブマトリックス基板を実現できたことがわかる。
【００４７】
本実施形態の電子デバイスにおいても、消費電力の最大値が０．０１から１ｍＷの薄膜能動素子が形成されたアレイ基板に支持基板が貼り付けられ、その支持基板には薄膜能動素子に対応して熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる膜が支持基板を覆っている。そのため、素子から発生する熱を高熱伝導率の膜を介して充分に放熱させることが可能となり、第１の実施形態と同様な効果を得る。支持基板において、高熱伝導率の膜を形成した領域以外に、様々な機能性材料を配置することが可能であることは第１の実施形態と同様である。
【００４８】
また、領域毎に異なる性質の材料を配置する手段として、ある材料の基板の所望の領域に高熱伝導率材料の膜を形成しておき、それを薄膜トランジスタが設けられたアレイ基板に貼り合わせている。このようにして高熱伝導材料と機能性材料とを繋ぎ合わせることで、所望の電子デバイスを安価に作製できる。
【００４９】
なお、ニッケル薄膜および光学機能フィルムを含む支持基板とガラスとを貼り合わせるための接着剤として、比較的高い熱伝導率を有するシリコーン樹脂系の材料を用いれば、さらに放熱特性を改善できる。
【００５０】
偏光フィルムの代わりに透明フィルムや位相差フィルムを用いてもよい。透明フィルムの場合、実施例１と同様に可視光に対して７０％以上の透過率を有するものであってもよい。また、ガラスの厚さ２００μｍまでは、温度上昇を１５０℃以下に抑えることができ、デバイス特性信頼性維持効果を確認できる。ガラスの厚さが２００μｍより厚くなると、熱がガラス中に蓄積し、２００℃程度まで温度が上昇してしまい放熱効果が得られなくなる。
【００５１】
高熱伝導率薄膜部７０の薄膜の厚さとしては０．１μｍ以上必要である。０．１μｍ未満では、２００℃程度まで温度が上昇し、デバイス特性が劣化してしまう。薄膜は厚いほど放熱効果が大きくなる。しかし、成膜時間が長くなるほどスループットが低下するため、厚さの最大値は１００μｍ程度となる。成膜速度をより大きくすることが可能であれば、膜厚をさらに厚くすることも可能である。
【００５２】
また、周辺部９０は、薄膜トランジスタ基板の端より外側へのはみ出し距離が１ｍｍ以上であることが望ましい。１ｍｍより小さい場合には、薄膜トランジスタの消費電力によっては２００℃以上まで温度が上昇してしまうことがあった。また、そのはみ出し距離は５ｍｍもあれば、放熱効果が充分であると考えられる。ここで、基板の端より外側へのはみ出し距離とは、基板の辺に対して垂直方向で、かつ基板の面に平行に基板の端から直線の距離である。
【００５３】
必ずしもニッケル薄膜や偏光フィルムである必要はなく、例えば、０．５ｍｍ程度のガラス板や樹脂基板の所望の位置に金属薄膜が形成された基体を薄型ガラス薄膜トランジスタ基板に貼り合わせてもよい。また、高熱伝導率薄膜部７０としてニッケル薄膜を用いたが、熱伝導率を高くするためのフィラーである高熱伝導フィラーを絶縁性材料に導入した部材による薄膜であってもよい。
【００５４】
本実施例では液晶ディスプレイを取り上げたが、ＥＬ等の自発光型素子を用いたディスプレイも可能である。特に自発光型素子の場合、支持母体８０は必ずしも透明である必要はない。
【００５５】
（第３の実施形態）
本実施形態の電子デバイスの構成について説明する。なお、第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
図３（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。図３（ａ）は複数の薄膜トランジスタが設けられたアレイ基板を示し、図３（ｂ）は支持基板を示す。図３（ｃ）は本実施形態の電子デバイスを示し、本実施形態の電子デバイスは図３（ａ）に示すアレイ基板と図３（ｂ）に示す支持基板とを貼り合わせた構成である。
【００５７】
第２の実施形態との相違は、図３（ａ）に示すアレイ基板の周辺駆動回路部には、図２（ａ）に示した周辺駆動回路部４０に比べて消費電力の最大値が大きい薄膜トランジスタが含まれる高消費電力部１１０と、周辺駆動回路部４０に比べて消費電力の最大値が小さい薄膜トランジスタが含まれる低消費電力部１００とを有する点である。なお、周辺駆動回路部４０に含まれる、消費電力の最大値の基準となる薄膜トランジスタを基準薄膜トランジスタと称する。
【００５８】
図３（ａ）に示すように、高消費電力部１１０は低消費電力部１００よりもアレイ基板の端に近い領域に設けられている。高消費電力部１１０は、単一の薄膜トランジスタで構成されている場合もあれば、複数の薄膜トランジスタを有するアレイが複数設けられている場合もある。特に、バッファ、アナログスイッチ回路等には、チャネル幅が大きく消費電力の高い薄膜トランジスタが含まれており、これらの回路部分を基板の端により近い領域に形成することが、放熱に対して効果的である。
【００５９】
なお、上述したように、高消費電力部１１０は低消費電力部１００に比べて消費電力の最大値の大きい薄膜トランジスタが含まれている領域と定義したが、高消費電力部１１０を単位面積当たりの消費電力が低消費電力部１００よりも大きい領域と定義してもよい。また、高消費電力部１１０は低消費電力部１００と同じ面積で比較したときの面積当たりの消費電力がより大きい領域と定義してもよい。いずれにしても、高消費電力部１１０を基板のより端の位置に配置することで、より効率よく放熱させることができる。また、本実施形態では、第２の実施形態の支持基板を用いたが、第１の実施形態の支持基板を用いてもよい。
【００６０】
（第４の実施形態）
本実施形態の電子デバイスの構成について説明する。第１〜第３の実施形態では、消費電力の最大値が所定値以上の薄膜トランジスタが基板の周辺に設けられたディスプレイアクティブマトリックス基板に本発明を適用した例を示した。本実施形態の電子デバイスでは、消費電力の大きい薄膜トランジスタが基板の周辺部に加えて周辺部以外の任意の領域にも設けられているものである。
【００６１】
図４（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。図４（ａ）は複数の薄膜トランジスタが設けられたアレイ基板を示し、図４（ｂ）は支持基板を示す。図４（ｃ）は本実施形態の電子デバイスを示し、本実施形態の電子デバイスは図４（ａ）に示すアレイ基板と図４（ｂ）に示す支持基板とを貼り合わせた構成である。なお、第１の実施形態、第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
図４（ａ）に示すように、基板の周辺部に加えて任意の周辺部以外の領域にも、消費電力の最大値が所定値以上の薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタアレイ１２０が設けられている。図４（ａ）では、薄膜トランジスタアレイ１２０は１箇所のみであるが、複数個設けられてもよい。
【００６３】
図４（ｂ）に示すように、支持基板には、薄膜トランジスタアレイ１２０が形成される領域に対応する位置に、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる材質からなる高熱伝導率部５０が設けられている。周辺駆動回路部４０が形成されている領域の下部に位置する支持母体８０の表面は、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる材質の膜の高熱伝導率薄膜７０で覆われている。
【００６４】
そして、図４（ｃ）に示すように、本実施形態の電子デバイスでは、図４（ａ）に示したアレイ基板と図４（ｂ）に示した支持基板が貼り合わされることで、薄膜トランジスタアレイ１２０が形成された領域の下部に高熱伝導率部５０が配置されている。さらに、周辺駆動回路部４０が形成された領域の下部に高熱伝導率薄膜７０が配置されている。このようにして、本実施形態の電子デバイスは、第１の実施形態の高熱伝導率部と第２の実施形態の高熱伝導率薄膜部とを組み合わせた構成になっている。
【００６５】
本実施形態の電子デバイスでは、周辺駆動回路部４０で生じる熱は高熱伝導率薄膜部７０を介して放散し、薄膜トランジスタアレイ１２０で生じる熱は高熱伝導率部５０を介して放散する。よって、温度上昇を抑制できる。
【００６６】
（第５の実施形態）
本実施形態の電子デバイスの構成について説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。図５（ａ）は複数の薄膜トランジスタが設けられたアレイ基板を示し、図５（ｂ）は支持基板を示す。図５（ｃ）は本実施形態の電子デバイスを示し、本実施形態の電子デバイスは図５（ａ）に示すアレイ基板と図５（ｂ）に示す支持基板とを貼り合わせた構成である。なお、第４の実施形態と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の電子デバイスは、第４の実施形態において周辺の高熱伝導率薄膜部７０が形成された部位を、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる材質からなる高熱伝導率部５０に置き換えたものである。本実施形態の電子デバイスにおいても、第４の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
（第６の実施形態）
本実施形態の電子デバイスの構成について説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。図６（ａ）は複数の薄膜トランジスタが設けられたアレイ基板を示し、図６（ｂ）は支持基板を示す。図６（ｃ）は本実施形態の電子デバイスを示し、本実施形態の電子デバイスは図６（ａ）に示すアレイ基板と図６（ｂ）に示す支持基板とを貼り合わせた構成である。なお、第４の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６９】
本実施形態の電子デバイスでは、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる材質の膜の高熱伝導率薄膜部７０で覆われている部分が支持基板の周辺のみならず、任意の周辺部以外の領域以外にも存在する。本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、支持母体８０の中央付近も高熱伝導率薄膜部７０で覆われている構成である。支持基板中央付近の高熱伝導率薄膜部７０の配置は、図６（ａ）に示すように、薄膜トランジスタアレイ１２０に対応している。この場合、薄膜トランジスタアレイ１２０の発熱は横方向には逃げられない。したがって、図６（ｂ）に示す、支持基板中央付近の高熱伝導率薄膜部７０の膜厚としては０．５μｍ以上が望ましい。このようにして、高熱伝導率薄膜部７０の膜厚を領域毎に所望の厚さに設定してもよい。
【００７０】
本実施形態の電子デバイスとしては、例えば、アレイ基板の中央部の薄膜トランジスタアレイ１２０として演算処理回路が形成され、周辺駆動回路部４０の薄膜トランジスタアレイとして電源回路およびコントローラ回路が形成された集積回路が考えられる。演算処理回路、電源回路およびコントローラ回路などの回路部では、消費電力の高い薄膜トランジスタが高密度に集積している。このような回路部の下部に高熱伝導率薄膜部７０を配置することで、放熱特性が向上する。これらの回路部以外の部分は、必要に応じて、例えば、透明な樹脂基板やガラス基板等を用いてもよい。そのため、支持母体８０は透明な樹脂基板やガラス基板等であってもよい。
【００７１】
なお、第１〜第６の実施形態においては、全て周辺駆動回路部４０が存在する実施形態を示したが、この周辺駆動回路部４０は必ずしも必要ではなく、周辺駆動回路部４０、および基板中央付近の薄膜トランジスタアレイ１２０のうち少なくともいずれかが設けられた電子デバイスに、上記第１〜第６の実施形態で例を示した本発明を適用することが可能である。また、高熱伝導率部５０および高熱伝導率薄膜部７０の表面は必ずしも平坦である必要はなく、数千オングストロームから数ミクロン程度の凹凸を有していてもよい。このような凹凸構造を用いると、放熱のための実効的な接触面積が平坦な場合に比べ大きくなり、より効果的な放熱が期待できる。
【００７２】
（第７の実施形態）
本実施形態の電子デバイスの構成について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。図７（ａ）は複数の薄膜トランジスタが設けられたアレイ基板を示し、図７（ｂ）は支持基板を示す。図７（ｃ）は本実施形態の電子デバイスを示し、本実施形態の電子デバイスは図７（ａ）に示すアレイ基板と図７（ｂ）に示す支持基板とを貼り合わせた構成である。なお、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
図７（ａ）に示すアレイ基板は、第１の実施形態で説明した、図１（ａ）に示したアレイ基板と同様な構成である。
【００７４】
図７（ｂ）に示す支持基板では、基板の表面全体に金属薄膜１３０が形成されている。表面全体を金属膜で覆うことにより、アレイ基板からの熱が表面全体から放出され、放熱効果が高まる。また、図７（ａ）のアレイ基板と接する側の表面に凹凸形状が設けられている。そして、図７（ｃ）に示す構成では、上述したように、２つの基板の間に凹凸構造が設けられていると、放熱のための実効的な接触面積が平坦な場合に比べて大きくなり、より高い放熱効果が期待できる。さらに、凹凸構造による光の散乱効果も期待できる。したがって、図７（ｂ）の支持基板を、放熱基板としてのみならず光反射板および光散乱板として利用することにより、高性能な反射型液晶ディスプレイ用アクティブマトリックス基板として用いることができる。
【００７５】
なお、支持基体の表面に金属薄膜を成膜する代わりに、支持基体そのものを金属材料で作製し、支持基板の図７（ａ）に示すアレイ基板と接する面側に凹凸構造を設けてもよい。
【００７６】
（第８の実施形態）
本実施形態の電子デバイスの構成について説明する。図８は本実施形態の電子デバイスの構造を示す断面模式図である。図８は周辺駆動回路と画素駆動回路とを薄膜トランジスタで形成した液晶ディスプレイの場合を示している。
【００７７】
第１のガラス基板１４０ａの上に、周辺駆動回路部４０と、薄膜トランジスタ２０を有する画素駆動回路とが設けられている。周辺駆動回路部４０には、消費電力の最大値が０．０１から１ｍＷの薄膜トランジスタが１個以上設けられている。この周辺駆動回路部４０の領域の上部に絶縁性物質による樹脂層１７０が形成されている。樹脂層１７０の上に、熱伝導率が０．１から４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇの範囲に含まれる物質である高熱伝導率物質が形成されている。この高熱伝導率物質による層を高熱伝導率層１８０と称する。高熱伝導率層１８０として、例えば、金属フィルムがある。金属フィルムの材質として、光を透過可能な透明導電性物質であってもよい。
【００７８】
また、第１のガラス基板１４０ａの画素駆動回路が形成された面に対向して第２のガラス基板１４０ｂが設けられている。第１のガラス基板１４０ａおよび第２のガラス基板１４０ｂは液晶シール剤１５０で固着されている。第１のガラス基板１４０ａ、第２のガラス基板１４０ｂおよび液晶シール剤１５０で囲まれる空間には液晶１６０が封入されている。
【００７９】
本実施形態の電子デバイスでは、消費電力の高い薄膜トランジスタが多数設けられた周辺駆動回路部４０の上に樹脂層１７０を積層し、その上に金属フィルム等の高熱伝導率層１８０を積層している。具体的な構成には、樹脂層１７０として厚さ数十ミクロン程度のアクリル樹脂を積層し、その上に金属フィルムとなる銅箔を貼り付けたものがある。このような構造を用いることにより、周辺駆動回路部４０の薄膜トランジスタの自己発熱による熱を樹脂層１７０を介して金属フィルムから放散させることができ、薄膜トランジスタの温度上昇を抑制できる。
【００８０】
なお、第１〜第８の実施形態において、スイッチ素子として薄膜トランジスタの場合で説明したが、薄膜トランジスタの代わりに薄膜ダイオードであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の第４の実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の第５の実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。
【図６】本発明の第６の実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。
【図７】本発明の第７の実施形態の電子デバイスの構造を示す斜視図である。
【図８】本発明の第８の実施形態の電子デバイスの構造を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０    絶縁性基板
２０    薄膜トランジスタ
３０    マトリックス配線
４０    周辺駆動回路部
５０    高熱伝導率部
６０    支持母体
【図１】
0005167580.tif 000002
【図２】
0005167580.tif 000003
【図３】
0005167580.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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