JP2007225860A - Active matrix substrate and liquid crystal display 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液晶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 liquid crystal 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。
Therefore,
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
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させる別の手法として、走査配線を覆う絶縁膜を厚くすることも考えられる。ところが、走査配線を覆う絶縁膜の一部が補助容量を構成する誘電体膜として機能する場合には、絶縁膜を厚くすることは補助容量の容量値の低下を招き、表示品位を低下させてしまう。 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. However, when a part of the insulating film covering the scanning wiring functions as a dielectric film constituting the auxiliary capacitance, increasing the thickness of the insulating film causes a reduction in the capacitance value of the auxiliary capacitance, thereby reducing the display quality. End up.
特許文献2には、補助容量の容量値を低下させることなく配線の交差部における絶縁不良を防止するために、走査配線と信号配線との交差部においては酸化シリコン膜が2層積層され、他の部分においては単層の酸化シリコン膜が配置されたアクティブマトリクス基板が開示されている。このような構成を採用すると、補助容量の容量値を低下させることなく、走査配線と信号配線との交差部に形成される寄生容量を低減させることができる。
しかしながら、特許文献2に開示されている構成を用いても、十分に大きな容量値を実現することは難しく、補助容量配線の幅を広くするなどして大面積の補助容量を設ける必要があった。補助容量は典型的には遮光性の部材を含むので、補助容量を大面積化することは開口率の低下を招いてしまう。
However, even if the configuration disclosed in
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、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し、且つ、開口率を低下させることなく十分に大きな容量値を持つ補助容量を設け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液晶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 reduce the capacitance formed at the intersection of the scanning wiring and the signal wiring, and sufficiently increase the capacitance without reducing the aperture ratio. An object of the present invention is to provide an active matrix substrate capable of providing an auxiliary capacitor having a value and a liquid crystal display device including the same.
本発明によるアクティブマトリクス基板は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成された複数の走査配線および複数の補助容量配線と、前記複数の走査配線および前記複数の補助容量配線を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記複数の走査配線と交差する複数の信号配線と、前記複数の走査配線と同一の導電膜から形成され前記複数の信号配線に略平行に延びる複数のシールド電極と、前記絶縁性基板上に設けられ、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スイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子を介して、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たアクティブマトリクス基板であって、前記絶縁膜は、有機成分を含む絶縁材料から形成された第1絶縁層と、無機絶縁材料から形成された第2絶縁層とを含む多層絶縁膜であり、前記多層絶縁膜は、前記シールド電極に重なる領域の少なくとも一部に、前記第1絶縁層が形成されていない低積層領域を有しており、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 an insulating substrate, a plurality of scanning wires and a plurality of auxiliary capacitance wires formed on the insulating substrate, and an insulating film covering the plurality of scanning wires and the plurality of auxiliary capacitance wires. A plurality of signal wirings intersecting with the plurality of scanning wirings through the insulating film, and a plurality of shield electrodes formed from the same conductive film as the plurality of scanning wirings and extending substantially parallel to the plurality of signal wirings A plurality of switching elements which are provided on the insulating substrate and operate in response to a signal applied to the corresponding scanning wiring; and the corresponding signal wiring electrically through the plurality of switching elements. An active matrix substrate comprising a plurality of pixel electrodes that can be connected, wherein the insulating film comprises a first insulating layer formed of an insulating material containing an organic component, and an inorganic insulating material A multilayer insulating film including a second insulating layer formed of a material, wherein the multilayer insulating film has a low stacked region in which the first insulating layer is not formed in at least a part of the region overlapping the shield electrode. Thereby achieving the above objective.
ある好適な実施形態において、前記多層絶縁膜は、前記信号配線に重なる領域の一部にも前記低積層領域を有している。 In a preferred embodiment, the multilayer insulating film has the low stacked region in a part of a region overlapping with the signal wiring.
ある好適な実施形態において、前記多層絶縁膜は、前記補助容量配線に重なる領域の少なくとも一部にも前記低積層領域を有している。 In a preferred embodiment, the multilayer insulating film has the low stacked region in at least a part of a region overlapping with the storage capacitor wiring.
ある好適な実施形態において、前記多層絶縁膜は、前記スイッチング素子に重なる領域の少なくとも一部にも前記低積層領域を有している。 In a preferred embodiment, the multilayer insulating film has the low lamination region in at least a part of a region overlapping with the switching element.
ある好適な実施形態において、前記複数のスイッチング素子のそれぞれは、チャネル領域を含む半導体層と、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薄膜トランジスタである。 In a preferred embodiment, each of the plurality of switching elements is electrically connected to a semiconductor layer including a channel region, a gate electrode electrically connected to the corresponding scan line, and a corresponding signal line. A thin film transistor having a source electrode and a drain electrode electrically connected to the corresponding pixel electrode.
ある好適な実施形態において、前記多層絶縁膜は、前記低積層領域を少なくとも前記チャネル領域に重なる領域に有している。 In a preferred embodiment, the multilayer insulating film has the low stacked region in a region overlapping at least the channel region.
ある好適な実施形態において、前記第1絶縁層は、SOG材料から形成されている。 In a preferred embodiment, the first insulating layer is made of an SOG material.
本発明による液晶表示装置は、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に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備えており、そのことによって上記目的が達成される。 A liquid crystal display device according to the present invention includes an active matrix substrate having the above-described configuration, a counter substrate facing the active matrix substrate, and a liquid crystal layer provided between the active matrix substrate and the counter substrate. This achieves the above object.
ある好適な実施形態において、前記対向基板は、前記液晶層の配向を制御するための配向規制手段を有し、前記アクティブマトリクス基板の前記補助容量配線は、前記配向規制手段に重なるように分岐した分岐部を有し、前記多層絶縁膜は、前記分岐部に重なる領域の少なくとも一部にも前記低積層領域を有している。 In a preferred embodiment, the counter substrate has alignment regulating means for controlling the alignment of the liquid crystal layer, and the auxiliary capacitance wiring of the active matrix substrate branches so as to overlap the alignment regulating means. The multi-layer insulating film has a branch portion, and the multilayer insulating film also has the low lamination region in at least a part of a region overlapping the branch portion.
あるいは、本発明による液晶表示装置は、複数のスイッチング素子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に対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層とを備えた液晶表示装置であって、前記アクティブマトリクス基板は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成された複数の走査配線および複数の補助容量配線と、前記複数の走査配線および前記複数の補助容量配線を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記複数の走査配線と交差する複数の信号配線と、前記複数のスイッチング素子を介して、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さらに有し、前記絶縁膜は、有機成分を含む絶縁材料から形成された第1絶縁層と、無機絶縁材料から形成された第2絶縁層とを含む多層絶縁膜であり、前記対向基板は、前記液晶層の配向を制御するための配向規制手段を有し、前記補助容量配線は、前記配向規制手段に重なるように分岐した分岐部を有し、前記多層絶縁膜は、前記分岐部に重なる領域の少なくとも一部に、前記第1絶縁層が形成されていない前記低積層領域を有しており、そのことによって上記目的が達成される。 Alternatively, the liquid crystal display device according to the present invention includes an active matrix substrate having a plurality of switching elements, a counter substrate facing the active matrix substrate, and a liquid crystal layer provided between the active matrix substrate and the counter substrate. The active matrix substrate includes an insulating substrate, a plurality of scanning wirings and a plurality of auxiliary capacitance wirings formed on the insulating substrate, the plurality of scanning wirings and the plurality of scanning wirings. Electrically connected to the corresponding signal wiring via the plurality of switching elements, an insulating film covering the auxiliary capacitance wiring, a plurality of signal wirings intersecting the plurality of scanning wirings via the insulating film, and the plurality of switching elements. A plurality of pixel electrodes to be obtained, wherein the insulating film includes a first insulating layer formed of an insulating material containing an organic component, and an inorganic insulating material. And a second insulating layer formed from a material, wherein the counter substrate has alignment regulating means for controlling the alignment of the liquid crystal layer, and the auxiliary capacitance wiring is formed by the alignment regulating means. The multilayer insulating film has the low stacked region in which the first insulating layer is not formed in at least a part of the region overlapping with the branched portion, This achieves the above object.
ある好適な実施形態において、前記多層絶縁膜は、前記信号配線に重なる領域の一部にも前記低積層領域を有している。 In a preferred embodiment, the multilayer insulating film has the low stacked region in a part of a region overlapping with the signal wiring.
ある好適な実施形態において、前記多層絶縁膜は、前記補助容量配線に重なる領域の少なくとも一部にも前記低積層領域を有している。 In a preferred embodiment, the multilayer insulating film has the low stacked region in at least a part of a region overlapping with the storage capacitor wiring.
ある好適な実施形態において、前記多層絶縁膜は、前記スイッチング素子に重なる領域の少なくとも一部にも前記低積層領域を有している。 In a preferred embodiment, the multilayer insulating film has the low lamination region in at least a part of a region overlapping with the switching element.
ある好適な実施形態において、前記第1絶縁層は、SOG材料から形成されている。 In a preferred embodiment, the first insulating layer is made of an SOG material.
本発明によれば、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し、且つ、開口率を低下させることなく十分に大きな容量値を持つ補助容量を設けることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the capacitance formed at the intersection between the scanning wiring and the signal wiring, and to provide the auxiliary capacitance having a sufficiently large capacitance value without reducing the aperture ratio.
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.
(実施形態1)
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。
(Embodiment 1)
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、透明な絶縁性基板(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、これらの走査配線11を覆う絶縁膜12と、絶縁膜12を介して走査配線11と交差する複数の信号配線13とを有している。
The
TFT基板100aは、さらに、画素領域ごとに、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、スイッチング素子である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とを有している。
Furthermore, the
対向基板100bは、透明な絶縁性基板(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)から(d)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)、(b)、(c)および(d)は、それぞれ図1中の3A−3A’線、3B−3B’線、3C―3C’線および3D―3D’線に沿った断面図である。
Hereinafter, the configuration of the
図3(a)に示すように、TFT基板100aのTFT14は、走査配線11に電気的に接続されたゲート電極14Gと、信号配線13に電気的に接続されたソース電極14Sと、画素電極15に電気的に接続されたドレイン電極14Dとを有している。また、TFT14は、ゲート電極14G、ゲート絶縁膜16、真性半導体層(以下では単に「半導体層」とも呼ぶ)17および不純物添加半導体層18が下層から順に積層された積層構造を有しており、半導体層17のソース領域17a、ドレイン領域17b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、ドレイン電極14Dと電気的に接続されている。半導体層17のうち、ソース領域17aとドレイン領域17bとの間の領域はチャネル領域17cとして機能し、チャネル領域17cの上面には不純物添加半導体層18が存在していない。
As shown in FIG. 3A, the
また、図3(b)に示すように、TFT基板100aは、基板10上に形成された複数の補助容量配線20と、複数の補助容量配線20に絶縁膜12を介して対向する複数の補助容量電極21とをさらに有している。補助容量配線20は、走査配線11やゲート電極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。補助容量電極21は、信号配線13、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おり、図1に示すようにドレイン電極14Dから延設された導電部材22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。
As shown in FIG. 3B, the
上述したTFT14や信号配線13を覆うように保護絶縁膜19が形成されており、画素電極15はこの保護絶縁膜19上に形成されている。画素電極15は、図1に示すように、保護絶縁膜19に形成されたコンタクトホール19’においてTFT14のドレイン電極14Dに電気的に接続されている。
A protective insulating
本実施形態におけるTFT基板100aでは、図3(c)に示すように、走査配線11を覆う絶縁膜12は、第1絶縁層12aと第2絶縁層12bとを含む多層絶縁膜である。第1絶縁層12aは、第2絶縁層12bの下層に形成されており、有機成分を含む絶縁材料から形成されている。一方、第2絶縁層12bは、SiNxやSiOxなどの無機絶縁材料から形成されている。
In the
第1絶縁層12aは、図3(c)に示すように、走査配線11と信号配線13との交差部を含む基板10上の大部分に形成されているが、図3(a)に示すように、絶縁膜12とTFT14とが重なる領域の一部には形成されていない。これに対し、第2絶縁層12bは、基板10の略全面に形成されており、絶縁膜12とTFT14とが重なる部分にも形成されている。第2絶縁層12bのうち、ゲート電極14Gと半導体層17との間に位置する部分は、ゲート絶縁膜16として機能する。
As shown in FIG. 3C, the first insulating
このように、多層絶縁膜12は、第1絶縁層12aが形成されていない低積層領域12R(図1中に破線で囲まれた領域として示している。)を有している。本実施形態では、多層絶縁膜12は、TFT14のチャネル領域17cに重なる領域に低積層領域12Rを有している。
As described above, the
また、第1絶縁層12aは、図3(b)に示すように、補助容量配線20と補助容量電極21との間にも形成されておらず、第2絶縁層12bのみが補助容量用の誘電体膜として機能する。つまり、多層絶縁膜12は、低積層領域12Rを補助容量配線20に重なる領域の一部(具体的には補助容量配線20と補助容量電極21との間)にも有しており、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第2絶縁層12bとによって補助容量が構成されている。
Further, as shown in FIG. 3B, the first insulating
本実施形態におけるTFT基板100aでは、上述したように、走査配線11を覆う絶縁膜12が、第1絶縁層12aと第2絶縁層12bとを含む多層絶縁膜であり、さらに、この多層絶縁膜12が、第1絶縁層12aの形成されていない低積層領域12RをTFT14に重なる領域や補助容量配線20と補助容量電極21との間に有している。そのため、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。
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、第1絶縁層12aは、第2絶縁層12bよりも厚いことが好ましく、第2絶縁層12bよりも比誘電率が低いことが好ましい。
In order to sufficiently reduce the capacitance at the intersection of the
ゲート絶縁膜16としても機能する第2絶縁層12b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、第1絶縁層12aの厚さは、0.5μm以上4.0μm以下であることが好ましく、第1絶縁層12aの比誘電率は、4.0以下であることが好ましい。
The second
第1絶縁層12aの材料としては、スピンオンガラス材料(SOG材料)を好適に用いることができる。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。特に、Si−O−C結合を骨格とする有機SOG材料や、Si−C結合を骨格とする有機SOG材料を好適に用いることができる。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、第1絶縁層12aの比誘電率を低くし、第1絶縁層12aを厚く形成することが容易となる。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や、IDW’03予稿集第617頁に開示されている東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製DD1100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 a material of the first insulating
さらに、本実施形態におけるTFT基板100aは、図1および図3(d)に示すように、信号配線13と略平行に延びる複数のシールド電極23を有している。シールド電極23は、走査配線11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。このシールド電極23は、補助容量配線20に接続されており、一定の電位を与えられる。ここで、シールド電極23を設けない場合に発生し得る問題と、シールド電極23を設けることによって得られる利点を説明する。
Furthermore, the
シールド電極23が存在しない場合、画素電極15と信号配線13との間で静電容量が形成されてしまう。つまり、画素領域内の電気力線に着目して説明すると、電気力線は、画素電極15と対向電極51とを結ぶように形成されるだけでなく、画素電極15と信号配線13とを結ぶようにも形成される。そのため、1フレーム内で一定に保たれるべき画素電極15の電位が、信号配線13の電位の影響を受けて変動してしまう。
When the
これに対し、シールド電極23を設けると、画素電極15から信号配線13に向かう電気力線を、シールド電極23に導くことが可能になり、画素電極15と信号配線13との間での容量の形成を妨げることができる。そのため、画素電極15の電位が信号配線13の電位の影響を受けて変動することを抑制することができる。つまり、シールド電極23は、画素電極15を、信号配線13によって生成される電場から遮蔽する機能を有している。
On the other hand, when the
本実施形態における多層絶縁膜12は、図1および図3(d)に示すように、シールド電極23に重なる領域の一部にも低積層領域12Rを有している。このように、多層絶縁膜12がシールド電極23に重なる領域の一部にも低積層領域12Rを有していると、シールド電極23および画素電極15と、これらの間に位置する第2絶縁層12bおよび保護絶縁膜19とから補助容量を構成することができるので、各画素の補助容量値を高くすることができる。そのため、補助容量配線20、補助容量電極21および第2絶縁層12bによって構成される補助容量を大面積化(例えば補助容量配線20や補助容量電極22の幅を広くする)する必要がなく、開口率を低下させずに画素ごとに十分に高い補助容量値を確保することができる。
As shown in FIGS. 1 and 3D, the
なお、図1および図3(d)には、シールド電極23上の領域の一部に低積層領域12Rを設けた構成を示したが、図4および図5に示すように、シールド電極23上の領域のほぼ全てに低積層領域12Rを設けてもよい。このような構成を用いると、補助容量の値をいっそう高くすることができる。一方、図1および図3(d)に示したように、シールド電極23上の領域の一部にのみ低積層領域12Rを設けると、シールド電極23の一部が第1絶縁膜12aによって覆われるので、シールド電極23と画素電極15との間で発生するリーク不良の発生を低減させることができる。
1 and FIG. 3D show a configuration in which the
また、図1、図3(d)、図4および図5に示されている構成では、多層絶縁膜12の低積層領域12Rが信号配線13の一部にも重なるように配置されている。低積層領域12Rが信号配線13の一部に重なるように配置されていると、信号配線13と対向電極51との距離を第1絶縁層12aの厚さ分だけ長くすることができる。そのため、信号配線13と対向電極51との間に形成される容量を低減することができる。
In the configuration shown in FIGS. 1, 3 (d), 4, and 5, the
また、第1絶縁層12aは、図3(a)および(b)などに示したように、ゲート電極14Gのエッジや補助容量配線20のエッジを覆っていることが好ましい。
Further, the first insulating
一般的なアクティブマトリクス基板においては、走査配線層(走査配線および走査配線と同一の導電膜から形成される要素の総称)のエッジ部と信号配線層(信号配線および信号配線と同一の導電膜から形成される要素の総称)との間で電流のリークが発生しやすい。具体的には、ゲート電極のエッジ部とソース電極、ドレイン電極との間でのリークや、補助容量配線のエッジ部と補助容量電極との間でのリークが発生しやすい。 In a general active matrix substrate, an edge portion of a scanning wiring layer (a general term for elements formed from the same conductive film as the scanning wiring and the scanning wiring) and a signal wiring layer (from the same conductive film as the signal wiring and the signal wiring) Leakage of current is likely to occur between them and the generic name of the elements to be formed. Specifically, a leak between the edge portion of the gate electrode and the source electrode and the drain electrode and a leak between the edge portion of the auxiliary capacitance wiring and the auxiliary capacitance electrode are likely to occur.
上述のリークの原因は、走査配線層となる導電膜をパターニングする際にエッジ部に突起物(ヒロックと呼ばれる)が形成されやすいことと、走査配線層上にCVD法等によってゲート絶縁膜を形成する際にエッジ部においてカバリッジ性が悪くなりやすいことにある。 The cause of the leak described above is that a projection (called hillock) is likely to be formed at the edge when patterning the conductive film to be the scanning wiring layer, and a gate insulating film is formed on the scanning wiring layer by CVD or the like. In doing so, the covering property tends to deteriorate at the edge portion.
そのため、走査配線層となる導電膜をパターニングする際には、エッジ部がテーパ状となるようにパターニングを行う必要があり、このことがパターニング工程の処理能力の低下を招いていた。また、エッジ部をテーパ状に形成する必要があることから走査配線層自体の厚膜化も困難であった。 Therefore, when patterning the conductive film to be the scanning wiring layer, it is necessary to perform patterning so that the edge portion is tapered, which causes a reduction in processing capability of the patterning process. Further, since it is necessary to form the edge portion in a tapered shape, it is difficult to increase the thickness of the scanning wiring layer itself.
これに対し、ゲート電極14Gのエッジや補助容量配線20のエッジが第1絶縁層12aによって覆われていると、走査配線層(ゲート電極14Gや補助容量配線20)のエッジ部をテーパ状に形成しなくてもリークの発生を抑制することができる。そのため、パターニング工程の処理能力を向上することができる。また、エッジ部をテーパ状に形成する必要がない(ゲート電極14Gや補助容量配線20が基板面に対して略垂直な側面を有してもよい)ので、走査配線層自体の厚膜化も容易である。
On the other hand, when the edge of the
次に、TFT基板100aの製造方法の一例を図6(a)〜(f)を参照しながら説明する。
Next, an example of a manufacturing method of the
まず、透明な絶縁性基板(例えば無アルカリガラス基板)10上に、スパッタリング法を用いてチタン(Ti)膜、アルミニウム(Al)膜、チタン(Ti)膜をこの順に積層し、この積層膜をフォトリソグラフィーによってパターニングすることにより、図6(a)に示すように、ゲート電極14Gを形成する。このとき、図示しない走査配線11、補助容量配線20、シールド電極23も同時に形成される。ここでは、Ti/Al/Ti積層膜の厚さは、上層から順に150nm、200nm、50nmである。なお、積層膜は、Ti/Al/Ti膜に限定されるわけではなく、Mo/Al/Mo膜やTaN/Ta/TaN膜であってもよい。また、Al合金等から形成された単層の膜であってもよい。
First, a titanium (Ti) film, an aluminum (Al) film, and a titanium (Ti) film are laminated in this order on a transparent insulating substrate (for example, an alkali-free glass substrate) 10 using a sputtering method. By patterning by photolithography, a
次に、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材料を塗布した後にプリベーク、ポストベークを行うことによって、図6(b)に示すように第1絶縁層12aを形成する。プリベークは例えば120℃で5分間程度行い、ポストベークは例えば350℃で30分間程度行う。
Next, the first insulating
続いて、図6(c)に示すように、第1絶縁層12aの所定の部分、具体的には、ゲート電極14Gに重なる部分、補助容量配線20に重なる部分の一部、信号配線に重なる部分の一部およびシールド電極23に重なる部分の一部(あるいは全部)をエッチング(例えばドライエッチング)により除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 6C, a predetermined portion of the first insulating
続いて、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、その後、a−Si膜、n+ a−Si膜をフォトリソグラフィーによりパターニング(具体的にはドライエッチングによりn+ a−Si膜、a−Si膜の一部を除去)することによって、図6(d)に示すように、第2絶縁層12b(一部がゲート絶縁膜16として機能する)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。
Subsequently, a SiN x film, an amorphous silicon (a-Si) film, and an n + amorphous silicon (n + a-Si) film are successively deposited by using a CVD method, and then an a-Si film and an n + a -Si film is patterned by photolithography (specifically, the n + a-Si film and a part of the a-Si film are removed by dry etching), whereby the second insulation is obtained as shown in FIG. A
その後、スパッタリング法によって、Mo膜、Al膜、Mo膜をこの順に形成し、フォトリソグラフィーによってこの積層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、信号配線13および補助容量電極21を形成する。
Thereafter, a Mo film, an Al film, and a Mo film are formed in this order by sputtering, and the stacked film is patterned by photolithography to form the
次に、図6(e)に示すように、島状の半導体構造のチャネルとなる領域17cにおいて、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。
Next, as shown in FIG. 6E, the impurity-added
続いて、図6(f)に示すように、CVD法を用いてSiNxを堆積することによって、厚さ250nm〜300nm程度の保護絶縁膜19を基板10のほぼ全面を覆うように形成し、その後、フォトリソグラフィーによりコンタクトホール19’を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 6F, a protective insulating
最後に、スパッタリング法を用いて厚さ100nmのITO膜を形成し、このITO膜をフォトリソグラフィーによりパターニングすることによって、画素電極15を形成する。なお、画素電極15の材料としては、ここで例示したITOに限定されず、透明な導電材料を広く用いることができる。
Finally, an ITO film having a thickness of 100 nm is formed by sputtering, and this ITO film is patterned by photolithography to form the
上述のようにしてTFT基板100aを製造するのとは別途に、対向基板100bを製造する。
A
具体的には、まず、透明な絶縁性基板(例えば無アルカリガラス基板)50上に感光性顔料を含むレジスト材料を塗布し、このレジスト材料をフォトリソグラフィーによりパターニングすることによってカラーフィルタを形成する。次に、スパッタリング法を用いてITOを堆積することによって対向電極51を形成する。
Specifically, first, a resist material containing a photosensitive pigment is applied onto a transparent insulating substrate (for example, an alkali-free glass substrate) 50, and this resist material is patterned by photolithography to form a color filter. Next, the
このようにして製造された対向基板100bとTFT基板100aとを貼り合わせてシール樹脂でシールし、両基板間に液晶材料を注入して液晶層60を形成することにより、液晶表示装置100が完成する。なお、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モードのように配向分割されたVAモードで表示を行う場合には、TFT基板100aおよび対向基板100bの少なくとも一方に、液晶分子の配向方向を規制するための配向規制手段を設けておく。例えば、TFT基板100aの画素電極15にスリットを設けたり、対向基板100bの対向電極51上にリブ(突起)を設けたりしておく。リブは、例えば、感光性レジスト等の絶縁性膜をフォトリソグラフィーによりパターニングすることによって形成される。
The
(実施形態2)
本実施形態における液晶表示装置は、配向分割されたVAモード(例えばMVAモード)で表示を行う、配向分割垂直配向型LCDである。まず、図7(a)〜(c)を参照しながら、配向分割垂直配向型LCDの基本的な構成を説明する。
(Embodiment 2)
The liquid crystal display device in this embodiment is an alignment division vertical alignment type LCD that performs display in an alignment division VA mode (for example, MVA mode). First, the basic configuration of an alignment-divided vertical alignment LCD will be described with reference to FIGS.
配向分割垂直配向型LCD1A、1Bおよび1Cは、第1電極1と、第1電極1に対向する第2電極2と、第1電極1と第2電極2の間に設けられた垂直配向型液晶層3とを有する複数の画素を備える。垂直配向型液晶層3は、電圧無印加時に、誘電異方性が負の液晶分子を第1電極1および第2電極2の面に略垂直(例えば87°以上90°以下)に配向させたものである。典型的には、第1電極1および第2電極2のそれぞれの液晶層3側の表面に垂直配向膜(不図示)を設けることによって得られる。
The alignment-divided
液晶層3の第1電極1側には第1配向規制手段(4、6、8)が設けられており、液晶層3の第2電極2側には第2配向規制手段(5、7、9)が設けられている。第1配向規制手段と第2配向規制手段との間に規定される液晶領域においては、液晶分子3aは、第1配向規制手段および第2配向規制手段からの配向規制力を受け、第1電極1と第2電極2との間に電圧が印加されると、図中に矢印で示した方向に倒れる(傾斜する)。すなわち、それぞれの液晶領域において液晶分子3aは一様な方向に倒れるので、それぞれの液晶領域はドメインとみなすことができる。
First alignment regulating means (4, 6, 8) is provided on the
第1配向規制手段および第2配向規制手段(これらを総称して「配向規制手段」と呼ぶことがある。)は各画素内で、それぞれ帯状に設けられており、図7(a)から(c)は帯状の配向規制手段の延設方向に直交する方向における断面図である。各配向規制手段のそれぞれの両側に液晶分子3aが倒れる方向が互いに180°異なる液晶領域(ドメイン)が形成される。
The first alignment regulating means and the second alignment regulating means (these may be collectively referred to as “orientation regulating means”) are provided in a strip shape within each pixel, and FIG. c) is a cross-sectional view in a direction orthogonal to the extending direction of the strip-shaped orientation regulating means. Liquid crystal regions (domains) in which the directions in which the
図7(a)に示すLCD1Aは、第1配向規制手段としてリブ4を有し、第2配向規制手段として第2電極2に設けられたスリット(開口部)5を有している。リブ4およびスリット5はそれぞれ帯状(短冊状)に延設されている。リブ4はその側面4aに略垂直に液晶分子3aを配向させることにより、液晶分子3aをリブ4の延設方向に直交する方向に配向させるように作用する。スリット5は、第1電極1と第2電極2との間に電位差が形成されたときに、スリット5の端辺近傍の液晶層3に斜め電界を生成し、スリット5の延設方向に直交する方向に液晶分子3aを配向させるように作用する。リブ4とスリット5とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、互いに隣接するリブ4とスリット5との間に液晶領域(ドメイン)が形成される。
The
図7(b)に示すLCD1Bは、第1配向規制手段および第2配向規制手段としてそれぞれリブ6とリブ7とを有している点において、図7(a)のLCD1Aと異なる。リブ6とリブ7とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、リブ6の側面6aおよびリブ7の側面7aに液晶分子3aを略垂直に配向させるように作用することによって、これらの間に液晶領域(ドメイン)が形成される。
The
図7(c)に示すLCD1Cは、第1配向規制手段および第2配向規制手段としてそれぞれスリット8とスリット9とを有している点において、図7(a)のLCD1Aと異なる。スリット8とスリット9とは、第1電極1と第2電極2との間に電位差が形成されたときに、スリット8および9の端辺近傍の液晶層3に斜め電界を生成し、スリット8および9の延設方向に直交する方向に液晶分子3aを配向させるように作用する。スリット8とスリット9とは、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されており、これらの間に液晶領域(ドメイン)が形成される。
The
上述したように、第1配向規制手段と第2配向規制手段として、リブまたはスリットを任意の組み合わせで用いることができる。第1電極1と第2電極2は液晶層3を介して互いに対向する電極であればよく、典型的には一方が対向電極であり、他方が画素電極である。以下では、第1電極1が対向電極であり、第2電極2が画素電極である場合について、第1配向規制手段としてリブを有し、第2配向規制手段として画素電極に設けられたスリットを有するLCD(図7(a)のLCD1Aに対応)を例に具体的な実施形態を説明する。図7(a)に示したLCD1Aの構成を採用すると、製造工程の増加を最小にできるという利点が得られる。画素電極にスリットを設けても付加的な工程は必要なく、一方、対向電極については、リブを設ける方がスリットを設けるよりも工程数の増加が少ない。もちろん、本発明は、配向規制手段としてリブだけを用いる構成、あるいはスリットだけを用いる構成にも適用できるし、一方の基板のみに配向規制手段を設けた構成にも適用できる。
As described above, ribs or slits can be used in any combination as the first orientation regulating means and the second orientation regulating means. The
以下、図8および図9を参照しながら、本実施形態における配向分割垂直配向型LCDのTFT基板200aの構造を具体的に説明する。図8は、TFT基板200aを模式的に示す上面図であり、図9は、図8中の9A−9A’線に沿った断面図である。
Hereinafter, the structure of the
TFT基板200aの多層絶縁膜12は、図1に示したTFT基板100aの多層絶縁膜12と同様に、TFT14のチャネル領域に重なる領域と、補助容量配線20に重なる領域の一部に低積層領域12Rを有している。そのため、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。また、多層絶縁膜12は、信号配線13に重なる領域の一部にも低積層領域12Rを有しているので、信号配線13と対向電極51との間に形成される容量を低減することができる。
Similar to the
さらに、本実施形態におけるTFT基板200aでは、補助容量配線20が、対向基板に設けられたリブ(配向規制手段)に重なるように分岐した分岐部20aを有している。分岐部20aは、補助容量配線20から延設されており、リブと同様にくの字状に屈曲している。なお、画素電極15には、配向規制手段としてスリットが形成されているが、図8ではスリットを省略している。
Further, in the
そして、多層絶縁膜12は、図9に示すように、補助容量配線20の分岐部20aに重なる領域にも低積層領域12Rを有しており、補助容量配線20の分岐部20aおよび画素電極15と、これらの間に位置する第2絶縁層12bおよび保護絶縁膜19とから補助容量が構成されている。
As shown in FIG. 9, the
つまり、本実施形態では、実施形態1のようにシールド電極23を含む補助容量を形成する代わりに、補助容量配線20の分岐部20aを含む補助容量を形成している。このような構成を採用しても、各画素に設けられる補助容量の値を高くすることができる。リブ(配向規制手段)に重なる領域は、もともと表示に寄与しない領域であるので、開口率を低下させることなく、画素ごとに十分に高い補助容量値を確保することができる。
That is, in this embodiment, instead of forming an auxiliary capacitor including the
図10および図11に、本実施形態における他のTFT基板200aを示す。図10に示すTFT基板200aでは、補助容量配線20が、分岐部20aの屈曲部から延びるさらなる分岐部20bを有している。この分岐部20bは、走査配線11や補助容量配線20と略平行に延び、屈曲した分岐部20aのなす角をほぼ2等分するように形成されている。
10 and 11 show another
多層絶縁膜12は、図11に示すように、このさらなる分岐部20bに重なる領域にも低積層領域12Rを有しており、分岐部20bおよび画素電極15と、第2絶縁層12bおよび保護絶縁膜19とによっても補助容量が形成されている。そのため、補助容量値をいっそう高くすることができる。なお、さらなる分岐部20bは、液晶ドメイン同士の境界に重なるように設けられているので、分岐部20bを設けても実質的な開口率はあまり低下しない。
As shown in FIG. 11, the
図12および図13に、本実施形態におけるさらに他のTFT基板200aを示す。図12および図13に示すTFT基板200aでは、信号配線13等と同一の導電膜から形成されTFT14のドレイン電極14Dに電気的に接続された導電部材22が、補助容量配線20の分岐部20aに重なるように配置されており、補助容量配線20の分岐部20aおよびこの導電部材22と、第2絶縁層12bとによって補助容量が形成されている。そのため、図9に示したように分岐部20aおよび画素電極15と第2絶縁層12bおよび保護絶縁膜19とによって補助容量が形成される場合に比べ、高い容量値を実現することができる。
12 and 13 show still another
なお、本実施形態では、シールド電極23上には多層絶縁膜12の低積層領域12Rを配置していないが、勿論、シールド電極23上にも低積層領域12Rを設け、そのことによって画素ごとの補助容量値をさらに高くしてもよい。
In the present embodiment, the
本発明によれば、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し、且つ、開口率を低下させることなく十分に大きな容量値を持つ補助容量を設けることが可能となる。本発明は、液晶表示装置用のアクティブマトリクス基板に好適に用いられる。 According to the present invention, it is possible to reduce the capacitance formed at the intersection between the scanning wiring and the signal wiring, and to provide the auxiliary capacitance having a sufficiently large capacitance value without reducing the aperture ratio. The present invention is suitably used for an active matrix substrate for a liquid crystal display device.
1 第1電極
2 第2電極
3 垂直配向型液晶層
4、6、7 リブ(配向規制手段)
5、8、9 スリット(配向規制手段)
10 基板(透明絶縁性基板)
11 走査配線
12 絶縁膜(多層絶縁膜)
12a 第1絶縁層
12b 第2絶縁層
12R 低積層領域
13 信号配線
14 薄膜トランジスタ(スイッチング素子)
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)
17a ソース領域
17b ドレイン領域
17c チャネル領域
18 不純物添加半導体層
19 保護絶縁膜
19’ コンタクトホール
20 補助容量配線
20a 補助容量配線の分岐部
20b 補助容量配線のさらなる分岐部
21 補助容量電極
22 導電部材
23 シールド電極
60 液晶層
100 液晶表示装置
100a、200a アクティブマトリクス基板(TFT基板)
100b 対向基板
DESCRIPTION OF
5, 8, 9 Slit (Orientation regulating means)
10 Substrate (transparent insulating substrate)
11
12a
100b Counter substrate
Claims (14)
前記絶縁性基板上に形成された複数の走査配線および複数の補助容量配線と、
前記複数の走査配線および前記複数の補助容量配線を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜を介して前記複数の走査配線と交差する複数の信号配線と、
前記複数の走査配線と同一の導電膜から形成され前記複数の信号配線に略平行に延びる複数のシールド電極と、
前記絶縁性基板上に設けられ、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スイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子を介して、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、を備えたアクティブマトリクス基板であって、
前記絶縁膜は、有機成分を含む絶縁材料から形成された第1絶縁層と、無機絶縁材料から形成された第2絶縁層とを含む多層絶縁膜であり、
前記多層絶縁膜は、前記シールド電極に重なる領域の少なくとも一部に、前記第1絶縁層が形成されていない低積層領域を有しているアクティブマトリクス基板。 An insulating substrate;
A plurality of scanning wirings and a plurality of auxiliary capacitance wirings formed on the insulating substrate;
An insulating film covering the plurality of scanning lines and the plurality of auxiliary capacitance lines;
A plurality of signal wirings crossing the plurality of scanning wirings through the insulating film;
A plurality of shield electrodes formed from the same conductive film as the plurality of scanning lines and extending substantially parallel to the plurality of signal lines;
A plurality of switching elements provided on the insulating substrate and operating in response to a signal applied to the corresponding scanning wiring;
An active matrix substrate comprising a plurality of pixel electrodes that can be electrically connected to the corresponding signal wirings via the plurality of switching elements,
The insulating film is a multilayer insulating film including a first insulating layer formed of an insulating material containing an organic component and a second insulating layer formed of an inorganic insulating material,
The multi-layer insulating film is an active matrix substrate having a low stacked region in which the first insulating layer is not formed in at least a part of a region overlapping with the shield electrode.
前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、
前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、を備える液晶表示装置。 An active matrix substrate according to any one of claims 1 to 7,
A counter substrate facing the active matrix substrate;
A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal layer provided between the active matrix substrate and the counter substrate.
前記アクティブマトリクス基板の前記補助容量配線は、前記配向規制手段に重なるように分岐した分岐部を有し、
前記多層絶縁膜は、前記分岐部に重なる領域の少なくとも一部にも前記低積層領域を有している請求項8に記載の液晶表示装置。 The counter substrate has alignment regulating means for controlling the alignment of the liquid crystal layer,
The auxiliary capacitance wiring of the active matrix substrate has a branch portion branched so as to overlap the orientation regulating means,
The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the multilayer insulating film has the low stacked region in at least a part of a region overlapping the branch portion.
前記アクティブマトリクス基板に対向する対向基板と、
前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に設けられた液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
前記アクティブマトリクス基板は、
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に形成された複数の走査配線および複数の補助容量配線と、
前記複数の走査配線および前記複数の補助容量配線を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜を介して前記複数の走査配線と交差する複数の信号配線と、
前記複数のスイッチング素子を介して、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、をさらに有し、
前記絶縁膜は、有機成分を含む絶縁材料から形成された第1絶縁層と、無機絶縁材料から形成された第2絶縁層とを含む多層絶縁膜であり、
前記対向基板は、前記液晶層の配向を制御するための配向規制手段を有し、
前記補助容量配線は、前記配向規制手段に重なるように分岐した分岐部を有し、
前記多層絶縁膜は、前記分岐部に重なる領域の少なくとも一部に、前記第1絶縁層が形成されていない前記低積層領域を有している、液晶表示装置。 An active matrix substrate having a plurality of switching elements;
A counter substrate facing the active matrix substrate;
A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal layer provided between the active matrix substrate and the counter substrate;
The active matrix substrate is
An insulating substrate;
A plurality of scanning wirings and a plurality of auxiliary capacitance wirings formed on the insulating substrate;
An insulating film covering the plurality of scanning lines and the plurality of auxiliary capacitance lines;
A plurality of signal wirings crossing the plurality of scanning wirings through the insulating film;
A plurality of pixel electrodes that can be electrically connected to the corresponding signal wirings via the plurality of switching elements;
The insulating film is a multilayer insulating film including a first insulating layer formed of an insulating material containing an organic component and a second insulating layer formed of an inorganic insulating material,
The counter substrate has alignment regulating means for controlling the alignment of the liquid crystal layer,
The auxiliary capacitance wiring has a branch portion branched so as to overlap the orientation regulating means,
The liquid crystal display device, wherein the multilayer insulating film has the low stacked region where the first insulating layer is not formed in at least a part of a region overlapping with the branch portion.
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