JP2006215086A - Active matrix substrate and display device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶テレビ、液晶モニタ、ノートパソコン等に用いられるアクティブマトリクス基板に関する。また、本発明は、アクティブマトリクス基板を備えた表示装置にも関する。 The present invention relates to an active matrix substrate used for a liquid crystal television, a liquid crystal monitor, a notebook personal computer and the like. The present invention also relates to a display device including an active matrix substrate.
液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴を有し、様々な分野に広く用いられている。特に、画素ごとに薄膜トランジスタ(「TFT」と称される)などのスイッチング素子を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、高いコントラスト比および優れた応答特性を有し、高性能であるため、テレビやモニタ、ノートパソコンに用いられており、近年その市場規模が拡大している。 A liquid crystal display device has a feature that it is thin and has low power consumption, and is widely used in various fields. In particular, an active matrix liquid crystal display device including a switching element such as a thin film transistor (referred to as a “TFT”) for each pixel has a high contrast ratio, excellent response characteristics, and high performance. In recent years, the market has expanded.
アクティブマトリクス型液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板上には、複数の走査配線と、これらの走査配線に絶縁膜を介して交差する複数の信号配線とが形成されており、走査配線と信号配線との交差部近傍に画素をスイッチングするための薄膜トランジスタが設けられている。 On the active matrix substrate used in the active matrix liquid crystal display device, a plurality of scanning wirings and a plurality of signal wirings intersecting these scanning wirings through an insulating film are formed. A thin film transistor for switching a pixel is provided in the vicinity of the intersection with.
走査配線と信号配線との交差部に形成される容量(「寄生容量」と呼ばれる)は、表示品位の低下の原因となるため、この寄生容量の容量値は小さいことが好ましい。 The capacitance formed at the intersection of the scanning wiring and the signal wiring (referred to as “parasitic capacitance”) causes a reduction in display quality, and therefore it is preferable that the capacitance value of the parasitic capacitance is small.
そこで、特許文献1は、走査配線および信号配線の幅をこれらの交差部において他の部分よりも狭くすることによって、交差部の面積を小さくし、交差部に形成される寄生容量を低減する手法を開示している。
しかしながら、局所的とはいえ配線の幅を狭くすることは、配線の抵抗値を高くし、信号のなまりの原因となってしまう。また、配線の幅を狭くすることは、断線の確率を高くするので、一般的には、元の幅の50%程度は確保する必要がある。このため、上記特許文献1の手法で交差部の寄生容量を低減するのには限界がある。近年、液晶表示装置の大型化、高精細化が進んでおり、大型、高精細の液晶表示装置においては、配線抵抗の低減のために配線の幅が広くなり、また、配線の交差部が多くなるため、交差部に形成される寄生容量が増大する。そのため、上述した信号のなまりが顕著となる。 However, reducing the width of the wiring, albeit locally, increases the resistance value of the wiring and causes signal rounding. Also, reducing the width of the wiring increases the probability of disconnection, so generally it is necessary to ensure about 50% of the original width. For this reason, there is a limit in reducing the parasitic capacitance at the intersection by the method of Patent Document 1. In recent years, liquid crystal display devices have been increased in size and definition, and in large-sized and high-definition liquid crystal display devices, the width of wiring has been widened to reduce wiring resistance, and there are many intersections of wiring. Therefore, the parasitic capacitance formed at the intersection increases. Therefore, the above-mentioned signal rounding becomes significant.
走査配線と信号配線との交差部に生成される容量を低減する別の手法として、走査配線を覆う絶縁膜を厚くすることも考えられるが、ボトムゲート型のTFTなどのように走査配線を覆う絶縁膜の一部がゲート絶縁膜として機能する場合には、この絶縁膜を厚くすることはTFTの駆動能力の低下を招いてしまう。 As another method for reducing the capacitance generated at the intersection between the scanning wiring and the signal wiring, it is conceivable to increase the thickness of the insulating film covering the scanning wiring, but the scanning wiring is covered like a bottom gate type TFT. When a part of the insulating film functions as a gate insulating film, increasing the thickness of the insulating film causes a decrease in the driving capability of the TFT.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線抵抗の増加やスイッチング素子の駆動能力の低下を伴うことなく、走査配線と信号配線との交差部に形成される容量を低減することが可能なアクティブマトリクス基板およびそれを備えた表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a capacitance formed at the intersection of the scanning wiring and the signal wiring without increasing the wiring resistance or decreasing the driving capability of the switching element. An active matrix substrate and a display device including the same are provided.
本発明によるアクティブマトリクス基板は、基板と、前記基板上に形成された複数の走査配線と、前記複数の走査配線に交差する複数の信号配線と、前記基板上に形成され、対応する前記走査配線に印加される信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、前記複数の薄膜トランジスタを介して、対応する前記信号配線と電気的に接続され得る複数の画素電極とを備え、前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれは、対応する前記走査配線に電気的に接続されたゲート電極と、対応する前記信号配線に電気的に接続されたソース電極と、対応する前記画素電極に電気的に接続されたドレイン電極とを有するアクティブマトリクス基板であって、前記複数の薄膜トランジスタを覆うように形成された層間絶縁膜をさらに備え、前記複数の信号配線は、前記層間絶縁膜上に前記ソース電極および前記ドレイン電極とは異なる導電層から形成され、且つ、前記層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して前記ソース電極に電気的に接続されており、そのことによって上記目的が達成される。 An active matrix substrate according to the present invention includes a substrate, a plurality of scanning wirings formed on the substrate, a plurality of signal wirings intersecting the plurality of scanning wirings, and the corresponding scanning wirings formed on the substrate. Each of the plurality of thin film transistors, and a plurality of pixel electrodes that can be electrically connected to the corresponding signal wirings via the plurality of thin film transistors. Includes a gate electrode electrically connected to the corresponding scanning line, a source electrode electrically connected to the corresponding signal line, and a drain electrode electrically connected to the corresponding pixel electrode. An active matrix substrate, further comprising an interlayer insulating film formed to cover the plurality of thin film transistors; The wiring is formed on the interlayer insulating film from a conductive layer different from the source electrode and the drain electrode, and is electrically connected to the source electrode through a contact hole provided in the interlayer insulating film. This achieves the above object.
ある好適な実施形態において、前記層間絶縁膜は、有機成分を含む絶縁材料から形成されている。 In a preferred embodiment, the interlayer insulating film is made of an insulating material containing an organic component.
ある好適な実施形態において、本発明によるアクティブマトリクス基板は、前記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁膜を有し、前記層間絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜よりも厚く、且つ、前記ゲート絶縁膜よりも比誘電率が低い。 In a preferred embodiment, the active matrix substrate according to the present invention has a gate insulating film formed so as to cover the gate electrode, the interlayer insulating film is thicker than the gate insulating film, and the gate The relative dielectric constant is lower than that of the insulating film.
ある好適な実施形態において、前記層間絶縁膜の厚さは、1.0μm以上4.0μm以下である。 In a preferred embodiment, the thickness of the interlayer insulating film is not less than 1.0 μm and not more than 4.0 μm.
ある好適な実施形態において、前記層間絶縁膜の比誘電率は、4.0以下である。 In a preferred embodiment, the interlayer dielectric film has a relative dielectric constant of 4.0 or less.
ある好適な実施形態において、前記層間絶縁膜は、Si−O−C結合を骨格とするスピンオンガラス(SOG)材料から形成されている。 In a preferred embodiment, the interlayer insulating film is made of a spin-on glass (SOG) material having a Si—O—C bond as a skeleton.
ある好適な実施形態において、前記層間絶縁膜は、Si−C結合を骨格とするスピンオンガラス(SOG)材料から形成されている。 In a preferred embodiment, the interlayer insulating film is made of a spin-on glass (SOG) material having a Si—C bond as a skeleton.
ある好適な実施形態において、前記層間絶縁膜は、シリカから形成されたフィラーを含むスピンオンガラス(SOG)材料から形成されている。 In a preferred embodiment, the interlayer insulating film is made of a spin-on glass (SOG) material containing a filler made of silica.
ある好適な実施形態において、本発明によるアクティブマトリクス基板は、前記複数の信号配線を覆うように形成されたさらなる層間絶縁膜を有し、前記さらなる層間絶縁膜上に前記複数の画素電極が設けられている。 In a preferred embodiment, the active matrix substrate according to the present invention has a further interlayer insulating film formed so as to cover the plurality of signal wirings, and the plurality of pixel electrodes are provided on the further interlayer insulating film. ing.
ある好適な実施形態において、本発明によるアクティブマトリクス基板は、マトリクス状に配列された複数の画素領域を有し、前記複数の画素領域のそれぞれに前記複数の画素電極のそれぞれが設けられている。 In a preferred embodiment, an active matrix substrate according to the present invention has a plurality of pixel regions arranged in a matrix, and each of the plurality of pixel electrodes is provided in each of the plurality of pixel regions.
ある好適な実施形態において、本発明によるアクティブマトリクス基板は、前記複数の画素領域によって規定される表示領域と、前記表示領域の周辺に配置され、前記複数の画素領域を駆動するための信号が入力される複数の端子が設けられる非表示領域とを有し、前記層間絶縁膜は、前記非表示領域には実質的に形成されていない。 In a preferred embodiment, an active matrix substrate according to the present invention is arranged around a display area defined by the plurality of pixel areas and a signal for driving the plurality of pixel areas. A non-display area provided with a plurality of terminals, and the interlayer insulating film is not substantially formed in the non-display area.
本発明による表示装置は、上記構成を有するアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板上に配置された表示媒体層とを備えており、そのことによって上記目的が達成される。 A display device according to the present invention includes an active matrix substrate having the above-described configuration and a display medium layer disposed on the active matrix substrate, thereby achieving the above object.
ある好適な実施形態において、本発明による表示装置は、前記アクティブマトリクス基板に前記表示媒体層を介して対向する対向基板をさらに備え、前記表示媒体層は液晶層である。 In a preferred embodiment, the display device according to the present invention further includes a counter substrate facing the active matrix substrate via the display medium layer, and the display medium layer is a liquid crystal layer.
本発明によるアクティブマトリクス基板においては、信号配線が、薄膜トランジスタを覆うように形成された層間絶縁膜の上にソース電極およびドレイン電極とは異なる導電層から形成され、且つ、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介してソース電極に電気的に接続されている。信号配線と走査配線との間に位置する層間絶縁膜は、ゲート絶縁膜としては機能しないので、この層間絶縁膜を厚く形成したり、比誘電率の低い材料から形成したりしても、薄膜トランジスタの駆動能力の低下を招くことはない。そのため、本発明によると、配線抵抗の増加やスイッチング素子の駆動能力の低下を伴うことなく、走査配線と信号配線との交差部に形成される容量を低減することが可能となる。 In the active matrix substrate according to the present invention, the signal wiring is formed of a conductive layer different from the source electrode and the drain electrode on the interlayer insulating film formed so as to cover the thin film transistor, and is provided in the interlayer insulating film. It is electrically connected to the source electrode through a contact hole. Since the interlayer insulating film located between the signal wiring and the scanning wiring does not function as a gate insulating film, the thin film transistor can be formed even if the interlayer insulating film is formed thick or made of a material having a low relative dielectric constant. The driving ability is not reduced. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the capacitance formed at the intersection between the scanning wiring and the signal wiring without increasing the wiring resistance or decreasing the driving capability of the switching element.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
図1および図2に、本実施形態における液晶表示装置100を示す。図1は、液晶表示装置100の1つの画素領域を模式的に示す上面図であり、図2は、図1中の2A−2A’線に沿った断面図である。
1 and 2 show a liquid
液晶表示装置100は、アクティブマトリクス基板(以下では「TFT基板」と呼ぶ)100aと、TFT基板100aに対向する対向基板(「カラーフィルタ基板」とも呼ばれる)100bと、これらの間に設けられた液晶層60とを備えている。
The liquid
TFT基板100aは、透明絶縁性基板(例えばガラス基板)10と、基板10上に形成された複数の走査配線11と、走査配線11に交差する複数の信号配線13とを有している。
The
TFT基板100aの各画素領域には、対応する走査配線11に印加される信号に応答して動作する薄膜トランジスタ(TFT)14と、TFT14を介して対応する信号配線13に電気的に接続され得る画素電極15とが設けられている。
In each pixel region of the
対向基板100bは、透明絶縁性基板(例えばガラス基板)50と、基板50上に形成され画素電極15に対向する対向電極51とを有している。典型的には、対向基板100bはカラーフィルタ(ここでは不図示)をさらに有している。
The
液晶層60は、画素電極15と対向電極51との間に印加された電圧に応じてその配向状態を変化させ、それにより液晶層60を通過する光を変調することによって表示が行われる。液晶層60としては、種々の表示モード用の液晶層を広く用いることができる。例えば、旋光性を利用するTN(Twisted Nematic)モードの液晶層や、複屈折性を利用するECB(Electrically Controlled Birefringence)モードの液晶層を用いることができる。ECBモードのなかでも、VA(Vertically Aligned)モードは高コントラスト比を実現することができる。VAモードの液晶層は、典型的には、負の誘電異方性を有する液晶材料を含む液晶層の両側に垂直配向層を設けることによって得られる。
The
以下、さらに図3(a)〜(c)も参照しながら、TFT基板100aの構成をより詳しく説明する。図3(a)〜(c)は、それぞれ図1中の3A−3A’線、3B−3B’線、3C−3C’線に沿った断面図である。
Hereinafter, the configuration of the
本実施形態におけるTFT基板100aが備えるTFT14は、ボトムゲート型(逆スタガ型とも呼ばれる)のアモルファスシリコンTFTである。TFT14は、図3(a)に示すように、走査配線11に電気的に接続されたゲート電極14Gと、ゲート電極14Gを覆うゲート絶縁膜16と、ゲート絶縁膜16を介してゲート電極14Gの上方に形成された半導体層(真性半導体層)17と、半導体層17上に形成されたソース電極14Sおよびドレイン電極14Dとを有する。半導体層17のソース領域およびドレイン領域は、コンタクト層として機能する不純物添加半導体層18を介して、ソース電極14Sおよびドレイン電極14Dにそれぞれ電気的に接続されている。
The TFT 14 included in the
また、TFT基板100aは、図3(b)に示すように、基板10上に形成された補助容量配線20と、補助容量配線20にゲート絶縁膜16を介して対向する補助容量電極21とを有している。補助容量配線20および補助容量電極21とこれらの間に位置するゲート絶縁膜16とによって、補助容量が構成されている。補助容量配線20は、走査配線13およびゲート電極14Gと同一の導電膜をパターニングすることによって形成されている。一方、補助容量電極21は、ソース電極14Sおよびドレイン電極14Dと同一の導電膜をパターニングすることによって形成されている。
Further, as shown in FIG. 3B, the
上述したTFT14を覆うように層間絶縁膜12が形成されている。層間絶縁膜12は、TFTのチャネル部の保護膜としても機能する。信号配線13は、図3(c)に示すように、この層間絶縁膜12上に設けられており、ソース電極14Sやドレイン電極14Dとは異なる導電層から形成されている。信号配線13は、図3(a)に示すように、層間絶縁膜12に設けられたコンタクトホール12’を介してソース電極14Sに電気的に接続されている。
An interlayer insulating
信号配線13を覆うようにさらなる絶縁膜19が形成されており、画素電極15はこの層間絶縁膜19上に形成されている。画素電極15は、層間絶縁膜19に設けられたコンタクトホール19’において補助容量電極21に接続されており、補助容量電極21を介してTFT14のドレイン電極14Dに電気的に接続されている。
A further insulating
ここで、ボトムゲート型のTFTを備えた従来のTFT基板700aの構造を図9および図10(a)〜(c)に示す。従来のTFT基板700aでは、信号配線713は、TFT714のソース電極714Sおよびドレイン電極714Dと同一の導電膜をパターニングすることによって形成されており、図10(c)に示すようにゲート絶縁膜716を介して走査配線711に対向している。そのため、走査配線711と信号配線713との交差部に形成される容量を低減するためにゲート絶縁膜716を厚く形成すると、TFT14の駆動能力を低下させてしまう。また、図10(b)に示すように、ゲート絶縁膜716は、補助容量配線720と補助容量電極721との間に位置し、補助容量用の誘電体膜としても機能する。そのため、ゲート絶縁膜716を厚く形成すると、補助容量の容量値をも低下させてしまう。
Here, FIGS. 9 and 10A to 10C show the structure of a
これに対し、本実施形態におけるTFT基板100aでは、信号配線13が、TFT14を覆う層間絶縁膜12上に設けられ、ソース電極14Sやドレイン電極14Dとは異なる導電層から形成されている。信号配線13と走査配線11との間に位置する層間絶縁膜12は、ゲート絶縁膜や補助容量用の誘電体膜としては機能しないので、層間絶縁膜12を厚く形成したり、層間絶縁膜12を比誘電率の低い材料から形成したりしても、TFT14の駆動能力の低下や補助容量の容量値の低下を招くことはない。そのため本実施形態におけるTFT基板100aでは、TFT14の駆動能力の低下や補助容量の容量値の低下を伴うことなく、走査配線11と信号配線13との交差部に形成される容量を低減することができる。
On the other hand, in the
走査配線11と信号配線13との交差部の容量を十分に低減するためには、層間絶縁膜12は、ゲート絶縁膜16よりも厚いことが好ましく、ゲート絶縁膜16よりも比誘電率が低いことが好ましい。ゲート絶縁膜16は、典型的には、0.2μm〜0.4μm程度の厚さを有し、5.0〜8.0程度の比誘電率を有している。これに対し、層間絶縁膜12の厚さは、1.0μm以上4.0μm以下であることが好ましく、層間絶縁膜12の比誘電率は、4.0以下であることが好ましい。
In order to sufficiently reduce the capacitance at the intersection of the
また、ゲート絶縁膜16は、典型的には、SiNxやSiOxなどの無機絶縁材料から形成されている。これに対し、層間絶縁膜12は、有機成分を含む絶縁材料から形成されていることが好ましい。層間絶縁膜12の材料としては、有機成分を含むスピンオンガラス材料(いわゆる有機SOG材料)を好適に用いることができ、特に、Si−O−C結合を骨格とするSOG材料や、Si−C結合を骨格とするSOG材料を好適に用いることができる。
The
SOG材料とは、スピンコート法などの塗布法によってガラス膜(シリカ系皮膜)を形成し得る材料である。有機SOG材料は、比誘電率が低く、厚膜の形成が容易であるので、有機SOG材料を用いることによって、層間絶縁膜12の比誘電率を低くし、層間絶縁膜12を厚く形成することが容易となる。
The SOG material is a material that can form a glass film (silica-based film) by a coating method such as a spin coating method. Since the organic SOG material has a low relative dielectric constant and it is easy to form a thick film, by using the organic SOG material, the relative dielectric constant of the
Si−O−C結合を骨格とするSOG材料としては、例えば、特開2001−98224号公報、特開平6−240455号公報に開示されている材料を用いることができる。また、Si−C結合を骨格とするSOG材料としては、例えば、特開平10−102003号公報に開示されている材料を用いることができる。 As the SOG material having a Si—O—C bond as a skeleton, for example, materials disclosed in JP-A-2001-98224 and JP-A-6-240455 can be used. In addition, as the SOG material having a Si—C bond as a skeleton, for example, a material disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-102003 can be used.
次に、TFT基板100aの製造方法の一例を図4(a)〜(e)および図5(a)〜(d)を参照しながら説明する。
Next, an example of a manufacturing method of the
まず、図4(a)に示すように、ガラス基板等の絶縁性基板10上にスパッタリング法を用いて金属膜を堆積し、この金属膜をパターニングすることによって走査配線11(ここでは不図示)、ゲート電極14Gおよび補助容量配線20(ここでは不図示)を形成する。走査配線11の材料としては、例えばAlやAl合金が用いられる。また、これに限定されず、走査配線11は、TaN/Ta/TaN、Ti/Al/Ti、Mo/Al/Mo、Mo/Al等の積層膜であってもよい。
First, as shown in FIG. 4A, a metal film is deposited on an insulating
次に、図4(b)に示すように、CVD法を用いてSiNx膜、アモルファスシリコン(a−Si)膜、n+アモルファスシリコン(n+ a−Si)膜を連続して堆積した後にa−Si膜、n+ a−Si膜をパターニングすることによって、ゲート絶縁膜16と、真性半導体層17および不純物添加半導体層18から構成される島状の半導体構造(半導体活性層領域)とを形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, after the SiN x film, the amorphous silicon (a-Si) film, and the n + amorphous silicon (n + a-Si) film are successively deposited using the CVD method. By patterning the a-Si film and the n + a-Si film, the
続いて、図4(c)に示すように、スパッタリング法を用いて金属膜を堆積した後にこの金属膜をパターニングすることによって、ソース電極14S、ドレイン電極14Dおよび補助容量電極21(ここでは不図示)を形成する。ソース電極14Sおよびドレイン電極14Dの材料としては、例えば、TiやMo、Crが用いられる。あるいは、Mo/Al/MoやAl/Ti等の積層膜を用いてもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, after depositing a metal film using a sputtering method, the metal film is patterned to thereby form a
その後、図4(d)に示すように、ソース電極14Sおよびドレイン電極14Dをマスクとして、不純物添加半導体層18の一部(チャネルとなる領域上に位置する部分)をドライエッチングにより除去する。なお、不純物添加半導体層18を除去する際に、真性半導体層17の表面も薄くエッチングされる。
Thereafter, as shown in FIG. 4D, using the
次に、図4(e)に示すように、スピンコート法やスリットコート法を用いて基板10上に有機SOG材料を塗布し、続いて焼成を行うことによって層間絶縁層12を形成する。例えば、有機SOG材料を厚さが約3.0μmとなるように塗布を行い、350℃で30分間焼成を行う。
Next, as shown in FIG. 4E, an organic SOG material is applied onto the
続いて、図5(a)に示すように、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって層間絶縁層12のソース電極14Sに重なる部分にコンタクトホール12’を形成する。なお、有機SOG材料が感光性を有する場合には、フォトリソグラフィーのみによってコンタクトホール12’を形成できるので、エッチング工程を省略することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 5A, a contact hole 12 'is formed in a portion overlapping the
次に、図5(b)に示すように、スパッタリング法を用いて金属膜を堆積した後にこの金属膜をパターニングすることによって、信号配線13を形成する。信号配線13の材料としては、例えばAlやAl合金が用いられる。また、これに限定されず、信号配線13は、Ta/TaN、Al/Mo、Mo/Al/Mo等の積層膜であってもよい。
Next, as shown in FIG. 5B, a
続いて、図5(c)に示すように、基板10のほぼ全面を覆うようにさらなる層間絶縁膜19を形成する。この層間絶縁膜19の材料としては、例えばアクリル樹脂を用いることができ、層間絶縁膜19の厚さは、例えば1.0μm〜4.0μmである。層間絶縁膜19の補助容量電極21に重なる部分には、コンタクトホール19’が形成される(図3(b)参照)。
Subsequently, as shown in FIG. 5C, a further
最後に、図5(d)に示すように、スパッタリング法を用いてITO等の透明導電材料からなる膜を形成し、この透明導電膜をパターニングすることによって、画素電極15を形成する。
Finally, as shown in FIG. 5D, a
上述のようにして、TFT基板100aが完成する。本実施形態のTFT基板100aでは、走査配線11と信号配線13との間には、ゲート絶縁膜16と層間絶縁膜12とが介在している。そのため、例えば、厚さ0.5μm、比誘電率6.9のゲート絶縁膜16と、厚さ1.5μm、比誘電率3.0の層間絶縁層12を形成した場合、走査配線11と信号配線13との交差部に形成される容量の単位面積当りの容量値は、1.5×10-5pF/μm2である。これに対し、図9および図10に示した従来のアクティブマトリクス基板では、走査配線711と信号配線713との間にはゲート絶縁膜716のみが位置しているので、例えば厚さ0.5μm、比誘電率6.9のゲート絶縁膜716を形成すると、単位面積当たりの容量値は、1.2×10-4pF/μm2となる。従って、本実施形態の構成を採用することにより、交差部に形成される容量の値が従来の1/8以下に低減されている。
As described above, the
なお、有機SOG材料から形成された膜は、一般的に、SiNxなどから形成された無機絶縁膜に比べ、機械的ストレス、熱ストレスに弱く、クラックが発生しやすい。そのため、層間絶縁膜12を有機SOG材料から形成する場合、クラックの発生を抑制する観点からは、図6に示すように、層間絶縁膜12を非表示領域2には実質的に形成しないことが好ましい。
Note that a film formed from an organic SOG material is generally less susceptible to mechanical stress and thermal stress and is likely to generate cracks than an inorganic insulating film formed from SiN x or the like. Therefore, when the
非表示領域2は、マトリクス状に配列された複数の画素領域によって規定される表示領域1の周辺に配置されており、額縁領域とも呼ばれる。非表示領域2には、画素領域を駆動するための信号が入力される複数の端子が設けられており、これらの端子にゲートドライバ30やソースドライバ40が接続されている。非表示領域2には、実装工程や基板分断工程においてストレスが印加されやすいので、非表示領域2には層間絶縁膜12を形成しないことによって、クラックの発生を抑制することができる。
The non-display area 2 is arranged around the display area 1 defined by a plurality of pixel areas arranged in a matrix and is also called a frame area. The non-display area 2 is provided with a plurality of terminals to which signals for driving the pixel area are input, and a
また、上述のクラックは、層間絶縁膜12を厚くするほど、また、基板が大型になるほど発生しやすい。本願発明者がクラックの発生と層間絶縁膜12の材料との関係について詳細な検討を行ったところ、シリカから形成されたフィラー(シリカフィラー)を含むSOG材料を用いることで、クラックの発生を抑制することができ、大型のアクティブマトリクス基板において層間絶縁膜12を厚く形成することが容易になることがわかった。
Further, the above-described cracks are more likely to occur as the
図7に、シリカフィラーを含む有機SOG材料から形成された層間絶縁膜12の断面構造を模式的に示す。図7に示すように、層間絶縁膜12は、有機SOG材料から形成されたマトリクス(基材)12a中に、シリカフィラー12bが分散された構成を有している。このような構成を用いると、シリカフィラー12bがストレスを緩和することによってクラックの発生が抑制されるので、大型の基板において層間絶縁膜12を厚膜化することが容易となる。シリカフィラー12bの粒径は、典型的には10nm〜30nmであり、層間絶縁膜12におけるシリカフィラー12bの混入比率は、典型的には、20体積%〜80体積%である。
FIG. 7 schematically shows a cross-sectional structure of the
表1に、シリカフィラーを含む有機SOG膜とシリカフィラーを含まない有機SOG膜について、耐クラック性評価を行った結果を示す。なお、サンプル基板としては、サイズが360mm×465mmのガラス基板(Corning 1737)を用いた。また、耐クラック性評価は、図8に示す手順で行った。具体的には、まず、サンプル基板上にSOG材料を塗布し、次に、180℃で4分間のプリベークを行う。続いて、窒素雰囲気下において350℃で1時間のポストベークを行うことによってSOG膜を形成し、その後、SOG膜が形成された基板を窒素雰囲気下において350℃で1時間保持した後に急冷するという熱サイクル試験を行った。 Table 1 shows the results of evaluating crack resistance of an organic SOG film containing a silica filler and an organic SOG film not containing a silica filler. Note that a glass substrate (Corning 1737) having a size of 360 mm × 465 mm was used as the sample substrate. The crack resistance evaluation was performed according to the procedure shown in FIG. Specifically, first, an SOG material is applied on the sample substrate, and then prebaking is performed at 180 ° C. for 4 minutes. Subsequently, an SOG film is formed by performing post-baking at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, and then the substrate on which the SOG film is formed is held at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere and then rapidly cooled. A thermal cycle test was conducted.
表1に示すように、フィラー無しの場合には、膜厚が1.5μm以上になるとクラックが発生することがあるのに対し、フィラー有りの場合には、膜厚を3.0μmにしてもクラックの発生を抑制することができた。 As shown in Table 1, when there is no filler, cracks may occur when the film thickness is 1.5 μm or more, whereas when there is a filler, the film thickness is 3.0 μm. The generation of cracks could be suppressed.
本発明によると、配線抵抗の増加やスイッチング素子の駆動能力の低下を伴うことなく、走査配線と信号配線との交差部に形成される容量を低減することが可能なアクティブマトリクス基板が提供される。 According to the present invention, there is provided an active matrix substrate capable of reducing the capacitance formed at the intersection of the scanning wiring and the signal wiring without increasing the wiring resistance or decreasing the driving capability of the switching element. .
本発明によるアクティブマトリクス基板は、液晶表示装置や有機EL表示装置などの各種表示装置に好適に用いられる。 The active matrix substrate according to the present invention is suitably used for various display devices such as liquid crystal display devices and organic EL display devices.
1 表示領域
2 非表示領域(額縁領域)
10 基板(透明絶縁性基板)
11 走査配線
12 層間絶縁膜
12a 基材(マトリクス)
12b シリカフィラー
12’ コンタクトホール
13 走査配線
14 薄膜トランジスタ(TFT)
14G ゲート電極
14S ソース電極
14D ドレイン電極
15 画素電極
16 ゲート絶縁膜
17 半導体層(真性半導体層)
18 不純物添加半導体層
19 層間絶縁膜
19’ コンタクトホール
20 補助容量配線
21 補助容量電極
30 ゲートドライバ
40 ソースドライバ
60 液晶層
100 液晶表示装置
100a アクティブマトリクス基板(TFT基板)
100b 対向基板(カラーフィルタ基板)
1 Display area 2 Non-display area (frame area)
10 Substrate (transparent insulating substrate)
11
12b Silica filler 12 '
DESCRIPTION OF
100b Counter substrate (color filter substrate)
Claims (13)
前記基板上に形成された複数の走査配線と、
前記複数の走査配線に交差する複数の信号配線と、
前記基板上に形成され、対応する前記走査配線に印加される信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、
前記複数の薄膜トランジスタを介して、対応する前記信号配線と電気的に接続され得る複数の画素電極と、を備え、
前記複数の薄膜トランジスタのそれぞれは、対応する前記走査配線に電気的に接続されたゲート電極と、対応する前記信号配線に電気的に接続されたソース電極と、対応する前記画素電極に電気的に接続されたドレイン電極とを有するアクティブマトリクス基板であって、
前記複数の薄膜トランジスタを覆うように形成された層間絶縁膜を有し、
前記複数の信号配線は、前記層間絶縁膜上に前記ソース電極および前記ドレイン電極とは異なる導電層から形成され、且つ、前記層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して前記ソース電極に電気的に接続されている、アクティブマトリクス基板。 A substrate,
A plurality of scanning wirings formed on the substrate;
A plurality of signal lines crossing the plurality of scanning lines;
A plurality of thin film transistors formed on the substrate and operating in response to a signal applied to the corresponding scan wiring;
A plurality of pixel electrodes that can be electrically connected to the corresponding signal wirings via the plurality of thin film transistors;
Each of the plurality of thin film transistors is electrically connected to the corresponding gate electrode, the source electrode electrically connected to the corresponding signal line, and the corresponding pixel electrode. An active matrix substrate having a drain electrode formed thereon,
An interlayer insulating film formed to cover the plurality of thin film transistors;
The plurality of signal wirings are formed on the interlayer insulating film from a conductive layer different from the source electrode and the drain electrode, and are electrically connected to the source electrode through a contact hole provided in the interlayer insulating film. An active matrix substrate connected to the substrate.
前記層間絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜よりも厚く、且つ、前記ゲート絶縁膜よりも比誘電率が低い、請求項1または2に記載のアクティブマトリクス基板。 A gate insulating film formed to cover the gate electrode;
The active matrix substrate according to claim 1, wherein the interlayer insulating film is thicker than the gate insulating film and has a relative dielectric constant lower than that of the gate insulating film.
前記さらなる層間絶縁膜上に前記複数の画素電極が設けられている請求項1から8のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。 A further interlayer insulating film formed to cover the plurality of signal wirings;
The active matrix substrate according to claim 1, wherein the plurality of pixel electrodes are provided on the further interlayer insulating film.
前記層間絶縁膜は、前記非表示領域には実質的に形成されていない請求項10に記載のアクティブマトリクス基板。 A display area defined by the plurality of pixel areas; and a non-display area provided around the display area and provided with a plurality of terminals to which signals for driving the plurality of pixel areas are input. ,
The active matrix substrate according to claim 10, wherein the interlayer insulating film is not substantially formed in the non-display region.
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