JPH0588159A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大画面になっても本装置の特性や歩留まりを
損なうことなくラビング性を向上させることを目的とす
る。 【構成】 ソース電極（２１）と表示電極（１６）が重
畳する領域を除いて、表示電極（１６）全面に有機膜
（１７）を設ける。図１の破線に示すように設け、表示
電極（１６）の表面を突出させるので、ソース電極と表
示電極（１６）の段差を低くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
特に層間ショートによる歩留り低下を防止するとともに
ラビング性を向上させた液晶表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、液晶表示装置は、カラーＴＶを
中心に開発や量産化が活発に進められている。これらの
技術動向を詳細に説明したものとして、日経ＢＰ社が発
行した「フラットパネル・ディスプレイ １９９１」が
ある。この中には、色々な構造の液晶表示装置が開示さ
れているが、ここではＴＦＴを利用したアクティブ・マ
トリックス液晶表示装置で以下に説明をしてゆく。

【０００３】このアクティブ・マトリックス液晶表示装
置は、例えば図４の如き構成を有する。先ず透明な絶縁
性基板、例えばガラス基板（５１）がある。このガラス
基板（５１）上には、ＴＦＴの一構成要素となるゲート
（５２）および図面では省略した補助容量電極が、例え
ばＴａ単独、Ｍｏ−Ｔａ合金等より形成されている。更
に全面にはＳｉＮｘから成る膜（５３）を積層する。続
いて前記ゲート（５２）に対応するＳｉＮｘ膜（５３）
上には、アモルファス・シリコン膜（５４）およびＮ⁺
型のアモルファス・シリコン膜（５５）が積層され、こ
の２層のアモルファス・シリコン膜（５４），（５５）
の間には、半導体保護膜（５６）が設けられている。続
いてＮ⁺型のアモルファス・シリコン膜（５５）上に
は、それぞれソース電極（５７）およびドレイン電極
（５８）が、例えばＭｏとＡｌの積層体で設けられてい
る。更には前記補助容量電極に対応する前記ＳｉＮｘ膜
（５３）上に、例えばＩＴＯより成る表示電極（５９）
が設けられ、前記ソース電極（５７）と電気的に接続さ
れている。

【０００４】一方、図示していないが、前記ガラス基板
（５１）と対向して、ガラス基板が設けられ、このガラ
ス基板上に対向電極が設けられている。更に、この一対
のガラス基板間に液晶が注入され、液晶表示装置と成
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の構成に於いて、
前記ＳｉＮｘ膜（５３）にピンホールが発生し、このピ
ンホールを介して層間ショートが多発するために、数々
の対策が施されている。例えば、ゲート絶縁膜を２層と
したり、ゲート電極を陽極酸化して防止していたが、ゲ
ート上の酸化膜を２度の工程により２層形成すると、Ｔ
ＦＴの特性、信頼性が低下し、膜の種類によっては熱応
力等により膜剥がれや断線等を生じる問題があった。

【０００６】一方、ドレイン電極やソース電極の膜厚
は、例えば約８０００Åあり、図４に示す記号Ａの所は
前記膜厚になる。しかし、液晶表示装置が大画面になる
につれて、表示電極の面積は制約され、表示電極上の配
向膜は、この膜厚による段差によって均一にラビングで
きない問題が生じてきた。この問題を解決するには、段
差を少なく設定すればよいが、大画面であるためにドレ
インラインの長さは増大し、段差を小さくするために膜
厚を薄くすると抵抗値が上昇してしまう問題があった。

【０００７】本願は、ＴＦＴの特性や信頼性を維持しな
がら層間ショート防止し、しかもラビング性を向上させ
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑みて成され、前記トランジスタのソース電極（２１）
と重畳する領域を除いた表示電極（１６）領域に、実質
的に表示電極全表面を突出させる透明な膜（１７）を設
けることで解決するものである。

【０００９】

【作用】透明な膜として、例えば有機膜（１７）は、Ｓ
ｉＮ_xやＳｉＯ₂と異なり、膜が軟らかいので前記応力を
吸収でき、また形成方法によっては、有機膜の硬化前の
粘性のある状態で絶縁層（１５）上に形成できるのでこ
の膜に生じるピンホールを効果的に塞ぐことができる。
従ってゲート絶縁膜を２層としなくても表示電極の層間
ショートは防止できる。またゲートライン（１２）、補
助容量ライン（１４）と上層のライン（２２）が交差す
る部分はＴＦＴの構成材料が形成されているので、ゲー
ト絶縁層（１５）を２層とすることなく層間ショートを
防止できる。従って２層目のゲート絶縁膜形成工程によ
りＴＦＴ特性を損なわずに形成できる。

【００１０】一方、この透明な膜（１７）、例えば有機
膜は（１７）は、表示電極（１６）とソース電極（２
１）が重畳ししない領域に設けられるので、この有機膜
の膜厚分だけ表示電極は上に突出できラビング性を向上
させることができる。従って、ＴＦＴの特性や信頼性を
維持しながら層間ショート防止し、しかもラビング性を
向上させることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の構成を図１および図２を参照
しながら説明する。まず、透明な絶縁性基板（１０）上
に形成されたゲート（１１）およびこのゲート（１１）
と一体で形成された複数本のゲートライン（１２）と、
このゲートライン（１２）と離間して形成された補助容
量電極（１３）およびこの補助容量電極（１３）と一体
で形成された補助容量ライン（１４）と、実質的に前記
絶縁性基板（１０）の全面に形成された絶縁層（１５）
がある。

【００１２】透明な絶縁性基板（１０）は、例えばガラ
スより成る。このガラス基板（１０）上には、一点鎖線
で示されたゲート（１１）、このゲート（１１）と一体
のゲートライン（１２）が形成されている。更に一点鎖
線で示された補助容量電極（１３）およびこの電極（１
３）と一体で成る補助容量ライン（１４）が設けられ、
後述する表示電極領域の下層に重畳して形成され、更に
は隣接する補助容量電極とを接続するために、補助容量
ライン（１４）が設けられている。また両者は、例えば
約１５００ÅのＣｒより成っているが、Ｔａ，ＴａＭｏ
およびＣｒ−Ｃｕ（Ｆｅが微量入ったもの）等でも良
い。特に層間ショートを防止するためにＡｌ、Ｔａ等を
主材料とするゲート（１１）、ゲートライン（１２）お
よび補助容量ライン（１４）の表面には、少なくとも交
差部に陽極酸化等の処理を施してもよい。ゲート端子お
よび補助容量端子は、例えばＩＴＯ等より成りガラス基
板（１０）の周辺に設けられ、最終構造として考える
と、これらは夫々電気的に接続されている。またゲート
（１１）、ゲートライン（１２）、補助容量電極（１
３）および補助容量ライン（１４）を覆うゲート絶縁膜
（１５）がある。この膜は、プラズマＣＶＤ法で形成さ
れた約４０００ÅのＳｉＮ_X膜である。ここでは、Ｓｉ
Ｎ_X膜の代りにＳｉＯ₂膜を使用しても良い。

【００１３】次に、表示電極（１６）領域上には、有機
膜（１７）とＩＴＯより成る表示電極（１６）が設けら
れ、ゲート（１１）を一構成とするＴＦＴの活性領域
に、順次積層されたノンドープの第１の非単結晶シリコ
ン層（１８）、半導体保護膜（１９）、およびＮ⁺型に
ドープされた第２の非単結晶シリコン層（２０）と、こ
のソース領域に対応する第２の非単結晶シリコン膜（２
０）から表示電極（１６）に延在されたソース電極（２
１）と、前記ドレイン領域に対応する第２の非単結晶シ
リコン膜（２０）から延在されドレインライン（２２）
と一体で形成されるドレイン電極（２３）がある。

【００１４】ＴＦＴに対応するゲート絶縁膜（１５）上
には、破線で示した約１０００Åのアモルファス・シリ
コン活性層（ａ−Ｓｉ層）（１８）および約５００Åの
アモルファス・シリコンコンタクト層（Ｎ⁺ａ−Ｓｉ
層）（２０）が積層され、チャンネルに対応するａ−Ｓ
ｉ層（１８）とＮ⁺ａ−Ｓｉ層（２０）との間には、約
２５００ÅのＳｉＮ_Xより成る半導体保護膜（１９）が
実線に示されるように設けられている。ドレイン電極
（２３）は、ドレインラインと一体で、ソース電極（２
１）は表示電極（１６）と一部が重畳し、両者とも同一
材料で実線のように形成されている。ここでは例えば、
約１０００ÅのＭｏ，約７０００ÅのＡｌが積層されて
いる。

【００１５】ここで有機膜（１７）は、図３のように表
示電極（１６）と一致して設けても層間ショートは防止
できる。しかし記号Ａ′で示される厚さは約８０００Å
となりラビング性は従来のものと同じとなってしまう。
本発明は、ソース電極（２１）と表示電極（１６）が重
畳する領域には、本願の特徴となる有機膜（１７）を設
けず、図１の破線で囲まれたハッチング領域に示すよう
に設けることに特徴を有する。表示電極（１６）と重畳
するソース電極（２１）の周辺の有機膜（１７）は、マ
スクずれにより有機膜（１７）とソース電極の位置が一
致しないように、若干内側にずらしてある。

【００１６】また有機膜（１７）は、アクリル系の材質
によりなり、エチルセルソルブアセテートの有機溶剤に
より所定の粘度に設定され、スピンコートで被覆され
る。約２００°Ｃで硬化後、レジストを塗布してパター
ニングし、Ｏ₂のプラズマエッチングにより表示電極領
域のみにこの有機膜（１７）を形成している。膜厚は、
約５００Åから約２０００Åの間で選定され、もちろん
透明な膜である。

【００１７】本発明の第１の特徴は、有機膜（１７）が
所定の粘度でスピンコートされるために、表示電極（１
６）下の絶縁層（１５）に形成されるピホールを塞ぐこ
とが可能となる。従って、後述するが、ゲート絶縁層を
２層とする必要がなく、ＣＶＤ等による膜形成工程を１
つ省略できるので、この工程によるＴＦＴの劣化を防止
でき、しかも工程が簡略化できる効果を有する。

【００１８】一方ゲートライン（１２）とドレインライ
ン（２２）の交点、補助容量ライン（１４）とドレイン
ライン（２２）の交点には、実線の四角形で示した領域
に、ａ−Ｓｉ層（１８）、半導体保護膜（１９）および
Ｎ⁺型のａ−Ｓｉ層（２０）が順次形成されてピンホー
ルの形成を防止している。本発明は、まずゲート絶縁膜
（１５）を１層で達成することを前提としている。理由
は、前述のとおり、ＴＦＴ特性や信頼性を損ねないため
である。しかし１層ではピンホールによる層間ショート
が多発してしまう。

【００１９】特に層間ショートが問題となる領域は、前
述のゲートライン（１２）とドレインライン（２２）の
交点、補助容量ライン（１４）とドレインライン（２
２）の交点、ＴＦＴのソース・ドレインとゲートの間お
よび補助容量電極（１３）と表示電極（１６）の間であ
る。しかし補助容量電極（１３）と表示電極（１６）の
間の層間ショート以外は、ａ−Ｓｉ層（１８）、ＳｉＮ
_x（１９）およびＮ⁺型のＡ−Ｓｉ層（２０）が積層して
あるので殆どピンホールは発生しない。従って最も発生
し易い領域は、全体の基板面積に対して占有率が高い表
示電極（１６）と補助容量電極（１３）の間となる。こ
の領域のみにＳｉＮ_x膜やＳｉＯ₂膜で２層構造としても
良いが、本発明は有機膜に着目した。

【００２０】まず第１の長所は、前述のとおり、被着時
に粘性を有するためピンホールを塞ぐことができる点で
ある。第２の長所は、軟らかいため熱膨張等による歪み
や応力を吸収でき、しかも表示電極下に部分的に形成す
るため、従来の２層構造のゲート絶縁膜に較べ膜剥がれ
や断線等を防止できる点である。第３の長所は、硬化温
度が低いため、ゲート絶縁膜を２層設けるよりもＴＦＴ
特性を損なうことがない点である。第４の長所は、ＴＦ
Ｔを損なうことなく選択的にエッチングできる点であ
る。以上述べたような長所により、本発明は有機膜を採
用した。

【００２１】第２の特徴は、ソース電極（２１）と表示
電極（１６）が重畳する領域には、本願の特徴となる有
機膜（１７）を設けず、図１の破線に示すように設ける
ことにある。有機膜が表示電極（１６）の表面を突出さ
せるので、ソース電極と表示電極（１６）の段差を低く
することができる。具体的には、図２の記号Ｂがこのも
のとなる。もちろん表示電極（１６）と隣接するドレイ
ンライン（２２）の段差も低くなる。従って有機膜の厚
さだけ、この上面に形成された配向膜は良好にラビング
できる。

【００２２】以下は図示していないが上層には、例えば
パシベイション膜を介してポリイミド等から成る配向膜
が設けられている。一方、ガラス基板（１０）と対をな
す対向ガラス基板が設けられ、この対向ガラス基板に
は、表示電極（１６）に対応する領域を除いた領域に遮
光膜が設けられ、対向電極や前述の配向膜が設けられ
る。この２枚の基板はスペーサにより所定の間隔に設け
られ、液晶が注入されている。また両側には偏光板等が
設けられ本液晶表示装置が完成する。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、ＴＦ
Ｔの特性を損なうことなく、各層間ショートを防止で
き、しかも有機膜により表示電極の表面を突出させてい
るのでラビング性を向上させることができる。特に今後
大画面になっても、ドレインライン、ドレイン電極およ
びソース電極は、従来の膜厚で達成できるのでラビング
性が良好で、これらの電極の抵抗値を上昇させることな
く達成できる。しかも同時に層間ショートを防止できる
ので、大画面の液晶表示装置の歩留まり、信頼性を一度
に向上できる有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】本発明を説明するための液晶表示装置の断面図
である。

【図４】従来の液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】

（１０） 絶縁性基板 （１１） ゲート （１２） ゲートライン （１３） 補助容量電極 （１４） 補助容量ライン （１５） ゲート絶縁膜 （１６） 表示電極 （１７） 有機膜 （１８） ａ−Ｓｉ （１９） 半導体保護膜 （２０） Ｎ⁺型ａ−Ｓｉ （２１） ソース電極 （２２） ドレインライン （２３） ドレイン電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/784

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な絶縁性基板上に形成された複数の
   ゲート、このゲートと一体の複数のゲートラインおよび
   このゲートラインと直行し絶縁層を介して形成される複
   数のドレインラインと前記ゲートラインとドレインライ
   ンとの交点に形成される複数のトランジスタとこのトラ
   ンジスタと電気的に接続されマトリックス状に形成され
   る表示電極とを有する液晶表示装置において、 前記絶縁層と表示電極の間に、前記トランジスタのソー
   ス電極と重畳する領域を除いた領域に、透明な膜を設け
   ることを特徴とした液晶表示装置。
2. 【請求項２】 透明な絶縁性基板上に形成された複数の
   ゲート、このゲートと一体の複数のゲートラインおよび
   このゲートラインと直行し絶縁層を介して形成される複
   数のドレインラインと前記ゲートラインとドレインライ
   ンとの交点に形成される複数のトランジスタとこのトラ
   ンジスタと電気的に接続されマトリックス状に形成され
   た表示電極とを有する液晶表示装置において、 前記トランジスタのソース電極と重畳する領域を除いた
   表示電極領域に、実質的に表示電極全表面を突出させる
   透明な膜を設け、前記絶縁性基板上に設けられた配向膜
   は、少なくとも前記重畳領域を除いた全面にラビング処
   理が施されることを特徴とした液晶表示装置。
3. 【請求項３】 透明な絶縁性基板上に形成された複数の
   ゲート、このゲートと一体の複数のゲートラインおよび
   このゲートラインと直行し絶縁層を介して形成される複
   数のドレインラインと前記ゲートラインとドレインライ
   ンとの交点に形成される複数のトランジスタとこのトラ
   ンジスタと電気的に接続されマトリックス状に形成され
   た表示電極とを有する液晶表示装置において、 前記トランジスタのソース電極と重畳する領域を除いた
   表示電極領域に、実質的に表示電極全表面を突出させる
   透明な有機膜を設け、前記絶縁性基板上に設けられた配
   向膜は、少なくとも前記重畳領域を除いた全面にラビン
   グ処理が施されることを特徴とした液晶表示装置。
4. 【請求項４】 透明な第１の絶縁性基板上に形成された
   ゲート、このゲートと一体のゲートライン、補助容量電
   極およびこの補助容量電極と一体でかつ前記ゲートライ
   ンと交差しない補助容量ラインと、 前記第１の絶縁性基板全面に実質的に形成された絶縁層
   と、 前記ゲートを一構成とするＴＦＴの活性領域および前記
   ゲートラインとドレインラインの交点に設けられたノン
   ドープのアモルファスシリコン膜と、 前記ＴＦＴのソース領域、ドレイン領域および前記ゲー
   トラインとドレインラインの交点に形成されたＮ⁺型に
   ドープされたアモルファスシリコン膜と、 前記補助容量電極に対応する前記絶縁層上に形成された
   有機膜および表示電極と、 前記ソース領域から延在し、前記有機膜の形成されてい
   ない前記表示電極部と電気的に接続されたソース電極
   と、 前記ドレイン領域から延在されたドレイン電極と一体の
   ドレインラインと、 前記第１の絶縁性基板に設けられた配向膜と、 前記第１の絶縁性基板と対向して設けられ、遮光膜、対
   向電極および配向膜を有した透明な第２の絶縁性基板
   と、 前記第１の絶縁性基板と前記第２の絶縁性基板間に注入
   された液晶とを有することを特徴とした液晶表示装置。