JPH02211428A - 液晶表示装置用アクティブマトリクス基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜半導体を用いたアクティブ素子を有する
液晶表示装置用アクティブマトリクス基板に関する。

〔従来の技術〕

近年、薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）や薄膜ダイオード（
ＴＦＤ）等の薄膜半導体を用いたアクティブ素子を各画
素毎に設け、高画質化を狙ったアクティブマトリクス液
晶表示装置の開発が活発である。この様な液晶表示装置
は、液晶を２枚の基板ではさんだ構造で、一方は前記ア
クティブ素子をマトリクス状に形成したアクティブマト
リクス基板、他方は例えばガラス基板上全面に透明電極
を形成してなる対向基板から構成されている。

液晶としては通常コントラストの高くとれるＴＮ型が多
く用いられるためアクティブ素子形成用基板もガラス等
の透明基板を利用した透過型液晶表示装置が開発されて
いる。

アクティブ素子のチャネル領域となる薄膜半導体材料と
しては、主にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｔ）やポリ
シリコン（ｐ　−Ｓｉ）が使用されている。ａ−５ｉは
、低温で膜形成が可能な事から安価なガラス基板を使用
でき、最近の多くのボケット型液晶テレビ等に応用され
ている。ｐ−Ｓｉは、ａ−３ｉより移動度が大きく、ま
た単結晶シリコン。

ａ−Ｓｔに比べ極端に光感度が鈍く、つまり光に対し非
常に安定な、高性能アクティブ素子を実現できる。この
ため次期高精細液晶表示装置等への適用が期待されてい
るが、まだ安価なガラス基板が使える程の低温で、簡便
に大面積形成が可能な技術が熟成していないのが現状で
ある。

この様なｐ−５ｉを用いたアクティブ素子を形成する方
法として通常のシリコンＩＣ’？ＬＳＩプロセス中の高
温ｐ−Ｓｉプロセスを利用する方法がある。ただし基板
材料としては、この様な高温プロセスに耐える石英や単
結晶シリコン基板が必要である。この中で後者の単結晶
シリコン基板を用い光入射が無くかつ高速、高性能が要
求される周辺駆動回路を単結晶シリコントランジスタ回
路で構成し、光入射のあるアクティブ素子部をｐ　−５
ｔＴＦＴで形成しアクティブマトリクス基板とする方法
が、・例えば特願昭６１−２４６６５３　ｒアクティブ
マトリクス液晶表示装置およびその製造方法」の明細書
中に述べられている。この発明によれば、第２図に示す
様に例えば透明ガラス基板２０１上にエポキシまたはポ
リイミド等の透明な接着層２０２によりアクティブ素子
が形成されたデバイス層を接着し、アクティブマトリク
ス基板を構成している。このデバイス層の詳細は以下の
通りである。第２図には示されていないが、単結晶シリ
コン基板上に、通常のシリコンＩＣ。

ＬＳＩプロセスを用い例えば二酸化シリコンからなる熱
酸化絶縁膜２０３を形成し、この絶縁膜上に島状のｐ−
Ｓｉ半導体層２０４をマトリクス状に配列形成した後、
ゲート絶縁膜２０５．ゲート電極２０６を順次ｐ−Ｓｔ
半導体層２０４上にパターン形成する０次に、例えばイ
オン注入等によりソース、ドレイン領域をｐ−５ｉ半導
体層２０４に形成した後、配線分離用絶縁膜２０７を形
成し、この配線分離用絶縁膜２０７にコンタクトホール
をあけ、例えばアルミ配線で信号配線用のドレイン配線
２０８．ソースコンタクト２０９をパターン形成し、Ｔ
ＰＴとする０表示電極２１０は例えばＩＴＯからなる透
明電極で、ソースコンタクト２０９と接続されて配線分
離用絶縁膜上に形成される。この場合、特にソースコン
タクトは無くてかまわないが、例えば厚さ５００人程度
の表示電極２１０だけでは例えば通常深さが３０００Å
以上のコンタクトホールを通じてソース領域との接続の
信頼性が無くなる。最後に、この単結晶シリコン基板を
裏面から選択ポリッシングにより熱酸化絶縁膜２０３ま
で研磨し、薄膜のデバイス層としている０周辺駆動回路
まで含めたアクティブマトリクス基板の模式的平面図を
第３図に示す０例えばゲート電極２０６を水平配線、ド
レイン配線２０８を垂直配線とするマトリクス配線とｐ
−５ｉＴＦＴ３０３および表示電極２１０で各々分離さ
れた画素とから形成されたアクティブマトリクス素子部
の周囲に、周辺駆動回路である例えば単結晶シリコント
ランジスタで構成された走査駆動回路３０１．信号駆動
回路３０２が設置されている０以上の様にして形成され
たアクティブマトリクス基板上に液晶配向膜２１１を少
なくとも表示電極２１０上全面に形成し、例えばＩＴＯ
からなる透明性対向電極２１２が透明ガラス基板２０１
全面に形成された対向基板とで、例えばＴＮ型液晶２１
３をはさむ事により液晶表示装置が完成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで液晶配向膜２１１を形成する方法として何種類
か考えられるがその中で最近では、製造が非常に容易な
ラビーグ法が用いられている。これは、例えばポリイミ
ド等の有機膜を印刷等でパターン形成した後、液晶分子
が一方向に配列する様に、布等の表面の植毛で有機膜を
摩擦する方法である。この方法により、第２図に示した
様にアクティブマトリクス基板上に形成した有機膜をラ
ビングし液晶配向膜２１１とする場合、アルミ配線等の
段差により全域にわたり均一な配向が得られない、特に
、段差部つまり表示電極２１０の周辺部で顕著となる。

例えばアルミ配線の膜厚による段差は、通常１μｍ以上
となり顕著な場合、ラビングされるのはほとんどアルミ
配線上でラビングしたい表示電極２１０上は無配向とな
ってしまう、また表示電極２１０上を良好な配向膜とす
るため摩擦力を強くしたりすると、ＴＰＴに損傷を・与
えかねない０以上の様に従来例においては、液晶配向膜
２１１形成のラビング時において配向膜不良をおこした
り、またＴＰＴに損傷を与えたりする歩留りの悪い構造
であった。以上の課題は、石英基板上に直接ｐ−５ｉＴ
ＦＴを形成したアクティブマトリクス基板においても同
様である。

本発明の目的は、この様な従来の欠点を取り除き、高歩
留りで高性能な液晶表示装置用アクティブマトリクス基
板を提供する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するためには、本発明の液晶表示装置用
アクティブマトリクス基板は、絶縁性基板上に、マトリ
クス状に形成された薄膜半導体アクティブ素子、該アク
ティブ素子に１対１に接続された表示電極、該表示電極
に前記アクティブ素子を通じ信号を制御および印加する
ためのマトリクス配線を少なくとも構成された液晶表示
装置用アクティブマトリクス基板において、該液晶表示
装置用アクティブマトリクス基板全面に透明の絶縁性平
坦化膜を設置したものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の一実施例を説明するための液晶表
示装置用アクティブマトリクス基板の断面図である。第
１図において、例えば保持基板として安価な透明ガラス
基板１０１上に接着層１０２を介してマトリクス状に配
列されたｐ−５ＥＴ　Ｆ　Ｔからなるアクティブ素子を
有する薄膜のデバイス層が設置されている構造は前に述
べた従来例と同様である。また接着層１０２も従来例同
様例えばエポキシ系あるいはポリイミド系の透明性接着
材である。

以下、デバイス層について詳細に説明する。図示されて
いないが単結晶シリコン基板上に熱酸化法やＣＶＤ法等
により例えば二酸化シリコンの絶縁膜１０３を形成する
。厚さは特に限定は無いが後で述べるデバイス層を形成
するための研磨精度から１０００Å以上が望ましい。こ
の絶縁膜１０３上に例えばＣＶＤ法によりｐ−５ｉ半導
体層１０４を蒸着し、マトリクス状の各画素毎のＴＰＴ
チャネル領域となる様に島状にパターン化する。続いて
ｐ−８ｔ半導体層１０４上に例えば熱酸化による二酸化
シリコンからなるゲート絶縁膜１０５、ｐ−Ｓｔゲート
電極１０６を通常のシリコンＩＣのＭＯＳＦＥＴと同等
なプロセスで順次形成、パターン化する。ｐ−Ｓｔゲー
ト電極１０６はそのままマトリクス配線の例えば水平配
線を形成し、ｐ　−ＳｉＴ　Ｆ　Ｔの開閉制御を行なう
。ｐ　−９ｉ半導体層１０４にソース、ドレイン領域を
形成する例えばイオン注入を行なった後、ゲート電極１
０６と後のアルミ配線を分離する配線分離用絶縁膜１０
７を形成し、ソース、トレイン領域に相当する部分にコ
ンタクトホールをあける。絶縁膜１０７の上に厚さ１μ
ｍ程度のアルミニウム膜全面蒸着後、信号印加配線とな
るドレイン配線１０８およびソースコンタクト１０９に
パターン化する。その後、ソースコンタクト１０９のア
ルミニウムと接続された例えばＩＴＯからなる透明の表
示電極１１０を形成し各画素毎にパターン分離する。こ
の時表示電極１１０は、ドレイン配線１０８、ソースコ
ンタクト１０９アルミ蒸着前に形成しておいてもかまわ
ない。またソースコンタクト１０９のアルミニウムは特
に必要としない事は従来例に述べた通りである０次に、
少なくともマトリクス状に形成された画素全面に、例え
ば二酸化シリコン系塗布膜材料（商品名：東京応化製○
ＣＤ）あるいはアリカル系樹脂被膜材料（商品名二日本
合成ゴム製ＪＳＳ−４５１）等を１μｍ〜２μｍ程度ス
ピンコードで塗布し焼成する事により平坦化膜１１１を
形成する。最後に、従来例で述べた様に選択ポリッシン
グを用い、絶縁膜１０３が露出するまで単結晶シリコン
基板を裏面より研磨し、デバイス層が完成する。平坦化
膜１１１は、単結晶シリコン基板研磨後のアクティブマ
トリクス基板上に形成する方法でもがまわない 以上の様にして形成された本実施例のアクティブマトリ
クス基板においては、平坦化膜によって、マトリクス配
線等による１μｍ程度の段差が例えば０．１〜０．２μ
ｍ程度に軽減される。またマトリクス配線等による段差
はフォトリソグラフィにより急峻であるが、平坦化膜１
１１ではなめらかな段差の構造となっている。

液晶表示装置としては、第１図に示す様に液晶配向膜１
１２形成後、図示されているが、対向電極を有する対向
基板とで液晶をはさんだ構造となる。従って本実施例の
アクティブマトリクス基板では、表示電極１１０と対向
電極間に印加された信号電圧は、液晶と平坦化膜１１１
に分圧され実質的に液晶にかけたい信号電圧が減少する
。この分圧比は、液晶と平坦化膜１１１の直列に接続さ
れた容量に依存する。従って液晶の容量を小さく平坦化
膜１１１のそれを大きくすればよい、容量は膜厚と誘電
率に依存するが、膜厚は、コントラストや平坦化性でそ
れ程大きくは変えられない。

誘電率は、本実施例で述べたＳｉＯ□系、アクリル系共
３〜５で、液晶とほぼ同程度であり、例えば膜厚比、液
晶：平坦化膜＝５：１で液晶の方に８０％以上信号電圧
が印加される。このため特に問題は生じないが、できれ
ば平坦化膜１１１材料の誘電率は、高いものを選ぶ方が
好ましい。こういった材料には、例えば強誘電性のＰＬ
ＺＴ系塗布材料（商品名：高純度化学製アルコラード）
等が有効である。

尚、本実施例では、周辺駆動回路を単結晶シリコン基板
上に構成するのは第３図に示す従来例と同等で、平坦化
プロセスは共用も可能である。また、本実施例では、単
結晶シリコン基板上にｐ−５ｉＴ　Ｆ　Ｔを形成するア
クティブマトリクス基板について説明したが、従来例で
述べた石英基板上に直接ｐ−５ｉＴＦＴを形成する場合
でもさらにａ　−３ｉＴ　Ｆ　ＴやＴＦＤ等のアクティ
ブマトリクス基板においても同等である。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明の液晶表示装置用アクティブ
マトリクス基板によれば、平坦化膜１１のスピンコード
という簡単なプロセスにより、アルミ配線等による急峻
な高い段差をなめらかで平坦な表面とすることができ、
ラビングにより表示電極部上においてもムラの無い良好
な液晶配向膜１１２が形成され、良好な液晶表示を可能
とする。また、摩擦力の強いラビングは不必要であり、
ラビング時におけるアルミ配線やＴＦＴ部へのダメージ
が少なく欠陥の無い高歩留りな構造となっている。

ト絶縁膜、１０６，２０６・・・ゲート電極、１０７゜
２０７・・・配線分離用絶縁膜、１０８，２０８・・・
ドレイン配線、１０９，２０９・・・ソースコンタクト
、１１０，２１０・・・表示電極、１１１・・・平坦化
膜、１１２．２１１・・・液晶配向膜、２１２・・・対
向電極、２１３・・・液晶、３０１・・・走査駆動回路
、３０２・・・信号駆動回路。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための液晶表示装
置用アクティブマトリクス基板の断面図、第２図は従来
例を説明するためのアクティブマトリクス液晶表示装置
の断面図、第３図は本発明および従来例を説明するため
の液晶表示装置用アクティブマトリクス基板の模式的平
面図である。 １０１．２０１・・・ガラス基板、１０２．２０２・・
・接着層、１０３，２０３・・・絶縁膜、１０４゜２０
４・・・ｐ−Ｓｉ半導体層、１０５，２０５・・・ゲー
代理人　弁理士　　内　原　　晋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁性基板上に、マトリクス状に形成された薄膜半導体
   アクティブ素子、該アクティブ素子に１対１に接続され
   た表示電極、該表示電極に前記アクティブ素子を通じ信
   号を制御および印加するためのマトリクス配線を少なく
   とも備えた液晶表示装置用アクティブマトリクス基板に
   おいて、該液晶表示装置用アクティブマトリクス基板全
   面に透明の絶縁性平坦化膜を設置した事を特徴とする液
   晶表示装置用アクティブマトリクス基板。