JP2622484B2

JP2622484B2 - 電気回路基板及びこれを用いた液晶装置

Info

Publication number: JP2622484B2
Application number: JP33493092A
Authority: JP
Inventors: 信子北原; 修高松; 哲也金子; 正夫菅田
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1997-06-18
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JPH05265047A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレ
イを有する電気回路基板及びこれを用いた液晶装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気回路基板は表示装置等におい
て広く利用されている。この様な表示装置として例えば
液晶表示装置が例示される。液晶表示装置は一般に２枚
の基板により液晶を挟み込んだ構造を有する。この基板
の液晶側には電極その他の素子が形成されており、該素
子により液晶の状態を制御して表示が行われる。２枚の
基板のうちの一方にはその表面上に一様に電極が形成さ
れ、他方にはその表面上に適宜の形状をもつ小ブロック
パターン（画素）の電極が複数個形成される。近年、画
素電極側の基板表面上に各画素毎のスイッチングのため
のＴＦＴアレイを付属せしめることが行われる。図２は
この様なＴＦＴアレイを有する液晶表示装置の断面概略
図であり、ここでＳ及びＳ’はガラス等の透明基板であ
り、１及び１’はゲート電極であり、２及び２’は絶縁
層であり、３及び３’は半導体層であり、４及び４’は
ソース電極であり、５及び５’はドレイン電極であり、
６は絶縁及び配向層であり、７は液晶であり、８は透明
電極である。

【０００３】半導体として光導電性を有するものが用い
られる場合には、できるだけ光をあてない様にしてスイ
ッチング特性の安定化をはかるのが好ましい。このた
め、図３に断面概略図で示される様な液晶表示装置が用
いられる。即ち、ここでは、図２に示される装置におい
てＴＦＴアレイを覆っている絶縁及び配向層６の上に、
更に半導体層に対応する位置に遮光層９及び９’が形成
されている。遮光層には一般に金属が用いられる。

【０００４】以上の如き液晶表示装置において、絶縁層
としては従来無機材料たとえばアルミナ、酸化チタン等
の金属酸化物、窒化シリコン、二酸化シリコン等のシリ
コン化合物が用いられていた。しかしながら、ＴＦＴを
覆うためにはある程度以上の膜厚が必要であり、これら
無機材料の薄膜は膜厚が厚くなると膜歪みが大きくなっ
てクラック等が入り易いという欠点があった。この様な
クラックが生ずると、同時にＴＦＴも破壊されてしまう
ためＴＦＴの保護が行われず、特性の悪化を招いてしま
う。そこで、無機材料の代わりにクラックの生じない有
機材料たとえばシリコン樹脂、アクリル樹脂、環化ポリ
イソプレン等を絶縁層として用いることが提案されてい
る。ところが、これら有機材料の薄膜からなる絶縁層は
保護層としての性能が十分ではなく、ＴＦＴ特性が不安
定になるという欠点があった。

【０００５】また、液晶表示装置では、一般によく知ら
れている様に、液晶と接する基板表面を配向処理して液
晶分子を規則的に配列させることが必要である。この配
向処理は、低湿度下のクリーンルーム内で布、ビロード
等の材料で基板表面を強くこすること（ラビング）によ
り行われるため、基板表面には静電気が発生し該静電気
に基づく強電界が発生する。特に、基板にＴＦＴアレイ
を形成した液晶表示装置においては、前記ラビングによ
り発生する静電気に基づく強電界が該ＴＦＴのゲート絶
縁膜に絶縁破壊を発生させる危険性が増大せしめられ、
製造上の歩留りを非常に低いものとしていた。

【０００６】そこで、ラビングにより発生する静電気に
基づきゲート絶縁膜に印加される電界を弱くするため
に、ゲート絶縁膜が絶縁破壊を発生しないために十分な
膜厚の保護膜を設けることが考えられた。しかして、本
発明者らの実験によれば、無機絶縁物質で形成した十分
な膜厚の被膜を設けると、この被膜にはクラックが発生
してしまい、特に大画面表示のため液晶装置の面積が大
きくなるに従いクラック発生の傾向が大きくなり、却っ
てＴＦＴの特性を劣化してしまうことが判明した。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、
ＴＦＴの絶縁層が長期にわたって十分満足できる性能を
発揮し得る、改良された電気回路基板を提供することを
目的とする。

【０００８】更に、本発明は、ＴＦＴの絶縁層が長期に
わたって十分満足できる性能を発揮し得る、改良された
液晶装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【発明の概要】本発明によれば、以上の如き目的を達成
するものとして、半導体層を備えた薄膜トランジスタア
レイを有する電気回路基板において、前記半導体層の上
に、無機絶縁物質で被膜形成した第１の被膜、合成ゴム
系樹脂または熱可塑性樹脂で被膜形成した第２の被膜、
及び前記半導体層に対応した位置に配置した遮光層が積
層されていることを特徴とする電気回路基板、が提供さ
れる。

【００１０】更に、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、半導体層を備えた薄膜トランジス
タアレイを有する電気回路基板と、該基板に対して対向
配置された対向基板と、前記電気回路基板と前記対向基
板との間に配置された液晶と、を有する液晶装置におい
て、前記電気回路基板は、前記半導体層の上に、無機絶
縁物質で被膜形成した第１の被膜、合成ゴム系樹脂また
は熱可塑性樹脂で被膜形成した第２の被膜、及び前記半
導体層に対応した位置に配置した遮光層が積層されてお
り、前記液晶と接する面が配向処理されていることを特
徴とする液晶装置、が提供される。

【００１１】

【発明の実施例】図１は本発明の電気回路基板の好適な
一実施例を示す断面概略図である。図において、電気回
路基板は液晶表示装置の構成要素として用いられてい
る。

【００１２】ＴＦＴを構成する半導体層３及び３’とし
ては、例えばＳｉ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、Ｔｅ等が用いら
れ、特に非晶質又は多結晶のＳｉが好適に用いられる。
非晶質ＳｉはＨ原子又はハロゲン原子（特にＦ原子）を
含むことができる。Ｈ原子又はハロゲン原子は、それぞ
れ単独で含まれてもよいし双方が含まれてもよい。その
含有量は、好ましくは全体で０．０１〜４０原子％、よ
り好ましくは０．０１〜３０原子％である。

【００１３】この実施例においては、ＴＦＴアレイを覆
っている絶縁層が２層（即ち６ａ及び６ｂ）からなる。

【００１４】６ａは無機絶縁層であり、金属酸化物たと
えば酸化チタン、アルミナ、又はシリコン化合物たとえ
ば二酸化シリコン、窒化シリコン等の無機材料を用い
て、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法等により形成するこ
とができる。無機絶縁層の層厚は、少なくともＴＦＴの
チャネル部分を保護する程度であるのがよく、好ましく
は５００〜３０００Å程度である。

【００１５】６ｂは有機絶縁層である。有機絶縁層を形
成する材料としては、熱可塑性樹脂あるいは合成ゴム系
樹脂が用いられ、可視光に対して透明な材料で且つ配向
処理が可能な材料であればよい。熱可塑性樹脂として
は、例えばポリカーボネート、ポリエチレン、ポリスチ
レン等を挙げることができる。この場合、必要に応じて
安定剤等を添加してもよい。合成ゴム系樹脂としては、
例えば環化ポリブタジエン等を挙げることができる。こ
の場合も、必要に応じて架橋剤、増感剤等を添加しても
よい。

【００１６】有機絶縁層６ｂとして合成ゴム系樹脂を用
いた場合には、該樹脂を溶剤に溶解した後に前記無機絶
縁層６ａ上に塗布し、紫外線や放射線等の電磁波を照射
させて硬化させることにより形成される。また、熱可塑
性樹脂を用いた場合には、例えば、該樹脂に熱を加えて
溶融し、前記無機絶縁層６ａ上に塗布した後に、冷却、
硬化させることにより、有機絶縁層６ｂが形成される。
有機絶縁層の層厚は、無機絶縁層の層厚とも関係する
が、好ましくは５００〜３０００Åとされる。尚、無機
絶縁層と有機絶縁層の層厚の和は、あまり大きな値であ
ると表示に悪影響を及ぼすこともあるので、適当な値に
決定される。加熱温度は、ＴＦＴを構成する半導体層に
非晶質Ｓｉを用いた場合には３００℃以下の温度とする
ことが好ましい。これは、３００℃以上の温度になると
非晶質Ｓｉ層が熱的な影響を受けてＴＦＴの特性が変化
したり悪化したりする場合もあり得るからである。

【００１７】遮光層９及び９’は、Ａｌ等の金属を蒸着
法等によって有機絶縁層上に形成した後に、その金属層
をフォトリソエッチング等により所望の形状及び大きさ
に残すことにより形成される。

【００１８】以上においては本発明電気回路基板が液晶
表示装置の構成要素として利用されている例を示した
が、本発明の電気回路基板は、その他ＥＬ又はＥＣ等の
表示装置、更にはその他の装置の構成要素として利用す
ることができる。

【００１９】以下に本発明の実施例を示す。

【００２０】実施例１：ＴＦＴアレイを形成した基板表面上に更にプラズマＣＶ
Ｄ法を用いて窒化シリコン層（２０００Å厚）を形成し
た。次に、この窒化シリコン層上にキシレンに溶解した
環化ポリイソプレン系レジスト（東京応化社製ＯＤＵＲ
−１１０ＷＲ：１８ｃｐ）を３０００ｒｐｍでスピンナ
ー塗布し、高圧水銀灯で２秒間硬化させ、更に１５０℃
で２０分間ベーキングを行った。その結果、約１μｍ厚
の無色透明な有機絶縁層が形成された。更に、その上に
金属アルミニウムを蒸着し、所要部分以外をエッチング
により除去して、遮光層を形成した。続いて、その上か
ら配向処理を行った後に、通常の工程を経て液晶表示装
置を作製した。

【００２１】かくして得られた液晶表示装置を高温多湿
雰囲気（９０℃、９０％ＲＨ）中で１０００時間連続動
作させたところ、動作中良好な表示特性を示した。

【００２２】

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、無機絶縁層
上に更に有機絶縁層を形成することによって、ＴＦＴの
保護及び特性の安定化が実現された。また、長期にわた
って、安定した性能を有する電気回路基板及び液晶装置
が提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電気回路基板を用いた液晶表示装
置の断面図である。

【図２】従来の液晶表示装置の断面図である。

【図３】従来の液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１ゲート電極２絶縁層３半導体層４ソース電極５ドレイン電極６絶縁層６ａ無機絶縁層６ｂ有機絶縁層７液晶８透明電極９遮光層Ｓ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子哲也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者菅田正夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭54−94059（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−76525（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−126954（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−107287（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−88783（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体層を備えた薄膜トランジスタアレ
イを有する電気回路基板において、前記半導体層の上に、無機絶縁物質で被膜形成した第１
の被膜、合成ゴム系樹脂または熱可塑性樹脂で被膜形成
した第２の被膜、及び前記半導体層に対応した位置に配
置した遮光層が積層されていることを特徴とする電気回
路基板。
【請求項２】前記第１の被膜が窒化シリコン層または
二酸化シリコン層である、請求項１に記載の電気回路基
板。
【請求項３】前記半導体層が非晶質シリコン層または
多結晶シリコン層である、請求項１に記載の電気回路基
板。
【請求項４】前記半導体層が水素原子またはハロゲン
原子の含有量を０．０１〜４０原子％とした非晶質シリ
コン層である、請求項３に記載の電気回路基板。
【請求項５】前記第１の被膜の膜厚が５００〜３００
０Åである、請求項１に記載の電気回路基板。
【請求項６】前記第２の被膜の膜厚が５００〜３００
０Åである、請求項１に記載の電気回路基板。
【請求項７】半導体層を備えた薄膜トランジスタアレ
イを有する電気回路基板と、該基板に対して対向配置さ
れた対向基板と、前記電気回路基板と前記対向基板との
間に配置された液晶と、を有する液晶装置において、前記電気回路基板は、前記半導体層の上に、無機絶縁物
質で被膜形成した第１の被膜、合成ゴム系樹脂または熱
可塑性樹脂で被膜形成した第２の被膜、及び前記半導体
層に対応した位置に配置した遮光層が積層されており、
前記液晶と接する面が配向処理されていることを特徴と
する液晶装置。
【請求項８】前記第１の被膜が窒化シリコン層または
二酸化シリコン層である、請求項７に記載の液晶装置。
【請求項９】前記半導体層が非晶質シリコン層または
多結晶シリコン層である、請求項７に記載の液晶装置。
【請求項１０】前記半導体層が水素原子またはハロゲ
ン原子の含有量を０．０１〜４０原子％とした非晶質シ
リコン層である、請求項９に記載の液晶装置。
【請求項１１】前記第１の被膜の膜厚が５００〜３０
００Åである、請求項７に記載の液晶装置。
【請求項１２】前記第２の被膜の膜厚が５００〜３０
００Åである、請求項７に記載の液晶装置。