JPH02234134A - 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（ＴＦＴ）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−Ｓｉ）やポリ
シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が使用されている，ａ−Ｓ
ｉ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、最近の多くのポケット型液晶テレビ等に応用
されている．ｐｏｌｙ−Ｓｉは、ａ＝ｓｉより移動度が
大きく、また単結晶シリコン、ａ−Ｓｉに比べ極端に光
感度が鈍く、つま１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。

ｐｏｌｙ−Ｓｉ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ｆｆｌＰｏｌ
ｙ−Ｓｔ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
路で形成し、光入射のあるアクティブ素子部をｐ　ｏ　
１　ｙ　−　Ｓ　ｉ　Ｔ　Ｆ　Ｔ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６１−２４６
６５３　ｒアクティブマトリクス５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２０
１上にエボキシまたはポリイミド等の透明な接着層２０
２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． 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上に島状のｐｏｌｙ−Ｓｉ半
導体層２０４をマトリクス状に配列形成した後、ゲーＩ
・絶縁膜２０５．ゲート電極２０６を順次パターン形成
する．次にイオン注入等によりソース，ドレイン領域を
ｐｏｌｙ−Ｓｉ半導体層中に形成した後、配線分離用絶
縁膜２０７を形成、コンタクトホールをあけ、アルミ配
線で信号配線用のトレイン配線２０８．ソースコンタス
ト２０９をパターン形成し、ＴＰＴとする．表示電極２
１０はＩＴＯからなる透明電極で、ソースコンタクト２
０つと接続される．この場合、特にソースコンタクトは
無くてかまわないが、５００人程度の表示電極２１０だ
けでは通常３０００人以上のコンタクトホールを通して
ソース領域との接続の信頼性が無くなるので、ソースコ
ンタクトは有る方がよい．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２
０３まで研磨し、薄膜のデバイス層としている．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．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　ｏ　１　ｙ　−　Ｓ　ｉ　Ｔ　Ｆ　Ｔ　３　０
　３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．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《第２図参照》を少
なくても表示電極２１０上全面に形成し、ＩＴＯからな
る透明性対向電５２１２が透明ガラス基板２０１全面に
形成された対向基板とでＴＮ型液晶２１３をはさむ事に
より液晶表示装置が完成される（第２図）。

〔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
かあるがその中で最近では、製造が非常に容易なラビン
グ法が用いられている．これは、液晶配向膜として例え
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
有機膜をラビングで液晶配向膜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、ＴＰ
Ｔに損傷を与えかねない。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に損障を与えなりする歩留
りの悪い構造であった。以上の課題は、石英基板上に直
接ｐｏｔｙ−ＳｉＴＦＴ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
クス状に形成され薄膜半導体アクティブ素子．該アクテ
ィブ素子を通じ信号を制御，印加するためのマトリクス
配線，前記アクティブ素子および前記マトリスク配線を
覆い前記絶縁性基板上に形成された透明の絶縁性平坦化
膜，該絶縁性平坦化膜上に形成された表示電極とから少
なくとも構成されたものである． 〔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を用い、この上に接着層１０２を介してｐｏｌ
ｙ−ＳｉＴＦＴからなるマトリクス状に配列されたアク
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１０
２も従来例同様例えばエボ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１０００人以上が望ましい．この絶縁膜
１０３上に例えばＣＶＤ法によりｐｏｌｙ−Ｓｉ半導体
層１０４を蒸着、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ｐｏｌｙ−Ｓｉ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
ｏｔｙ−ｓｉ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，ｐｏｌｙ−Ｓｉゲート電！　１．　０　６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　
ｏ　１　ｙ　−　Ｓ　ｉ　Ｔ　Ｆ　Ｔの開閉制御を行な
う。ｐｏｌｙ−ＳＬ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１０６と後のアルミ配線を分離する配線分離用絶縁
膜１０７を形成し、ソース，トレイン領域にコンタクト
ホールをあける．次いで、厚さ１μｍ程度にアルミニウ
ムを全面蒸着後、信号印加配線となるドレイン配線１０
８およびソースコンタスト１０９にパターン化する．ド
レイン配線１０８は例えば垂直配線を形成しゲート電極
１０６の水平配線とてマトリクス配線を構成する．その
後、少なくともマトリクス状に配列されたｐｏｌ３／−
ＳｉＴＰＴを含む前記マトリクス配線で囲まれた領域全
面に、例えば二酸化シリコン系塗膜材料（商品名　東京
応化製ＯＣＤ）あるいはアクリル系樹脂塗膜材料（商品
名　日本合成ゴム製ＪＳＳ−４５１）等を１μｍ〜２μ
ｍ程度スビンコート等で塗布し焼成する事により透明の
絶縁性平坦化膜１１０を形成する。次に、マトリクス状
に配列された全てのｐｏ　１　ｙ−Ｓ　ＬＴＦＴのソー
スコンタクト１０９上の前記平坦化膜１．．　１　０に
フォｌ・リソグラフィによりコンタクトホールを形成し
、各々のソースコンタクト１０９と接続され各画素に分
離された例えばＩＴＯからなる透明の表示電極１１１を
設置する。この時表示電極１１１は、例えば５００人〜
１０００人の薄膜であるため、例えばコンタクトホール
部の段差が０．５μｍ〜１μｍとなる様な平坦化膜１１
０形成条件である場合は、エッチバック等により段差低
減が望ましい。最後に、従来例で述べた様に選択ポリッ
シングを用い、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１１０，表示電極１１
１は、単結晶シリコ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かまわない．以上の様にして
形成されたデバイス層を接着層１０２を介してガラス基
板１０１に接着し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１１０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
１０ではなめらかな段差の構造となっている．したがっ
て表示電極上等に形成された液晶配向膜１１２も平坦と
なり、ＴＰＴを損なくことなく液晶配向膜全体が一様に
ラビングでき、配向膜不良は生じない． 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じで、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ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ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ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴを形成
する場合でもさらにａ　−　Ｓ　ｉ　Ｔ　Ｆ　ＴやＴＦ
Ｄ等のアクティブマトリクス基板においても本発明は適
用できる． 〔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１１１のスビンコー
ト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１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．

【図面の簡単な説明】

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薄膜半導体
   アクティブ素子、該アクティブ素子を通じ信号を制御、
   印加するためのマトリクス配線、前記アクティブ素子お
   よび前記マトリスク配線を覆い前記絶縁性基板上に形成
   された透明の絶縁性平坦化膜、該絶縁性平坦化膜上に形
   成された表示電極とから少なくとも構成された事を特徴
   とする液晶表示装置用アクティブマトリスク基板。