JP3086527B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドレインラインの剥が
れによる断線を防止した液晶表示装置に関する。

【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６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）および補助容量電極（５３）が、例えば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（５４）が積層されている。続いて前記ゲー
ト（５２）に対応するＳｉＮｘ膜（５４）上には、アモ
ルファス・シリコン膜（５５）およびＮ⁺型のアモルフ
ァス・シリコン膜（５６）が積層され、この２層のアモ
ルファス・シリコン膜（５５），（５６）の間には、半
導体保護膜（５７）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（５６）上には、それぞれソ
ース電極（５８）およびドレイン電極（５９）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（５３）に対応する前記ＳｉＮｘ膜（５４）
上に、例えばＩＴＯより成る表示電極（６０）が設けら
れ、前記ソース電極（５８）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。本装置の平面図である図７を更に説明する。尚、図
６は図７のＢ−Ｂ線にほぼ対応する。先ずゲート（５
２）およびゲートライン（６１）は、左右延在され、一
点鎖線で示してある。また補助容量電極（５３）は、点
線で示す表示電極（６０）の下層にＨの文字の形状で設
けられ、一点鎖線で示してある。しかも隣接する補助容
量電極（５３）と接続するため左右に補助容量ライン
（６２）が設けられている。ＴＦＴは、１つの表示電極
（６０）に対して２つ設けられている。ドレイン電極
（５９）と一体で構成されるドレインライン（６３）
は、３つの表示電極（６０）によりトライアングル構造
が成されているので、縦方向にジグザグに延在されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の構成に於いて、
図７のＣ−Ｃ線断面図である図５に示すようにドレイン
ライン（６３）は隣接する表示電極（６０）の間を上下
方向にゲ−ト絶縁膜であるＳｉＮｘ膜（５４）上に延在
されている。しかしＳｉＮｘ膜（５４）は引張応力があ
るためにドレインライン（６３）がＳｉＮｘ膜（５４）
から剥がれて断線する問題点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる問題点に
鑑みてなされ、ドレインラインに沿って表示電極の下に
非結晶性シリコン膜を形成することにより、従来の問題
点を大幅に改善した液晶表示装置を実現するものであ
る。

【０００７】

【作用】本発明によれば、ゲ−ト絶縁膜上の隣接した表
示電極間に延在されたドレインラインに沿って、表示電
極下に非結晶性シリコン膜を設けているので、ゲ−ト絶
縁膜であるＳｉＮｘ膜の引張応力と非結晶性シリコン膜
の圧縮応力とが相殺し合い、ドレインラインにゲ−ト絶
縁膜が与える引張応力を緩和して剥離を防止している。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１〜図４を参照し
て説明する。尚、図１および図２は図４のＣ−Ｃ線断面
図、図３は図４のＢ−Ｂ線断面図である。先ず透明な絶
縁性基板（１）がある。この基板（１）は、例えばガラ
スより成る。このガラス基板（１）上には、ゲート
（２）およびこのゲート（２）と一体のゲートライン
（３）が設けられ、更には補助容量電極（４）およびこ
の電極（４）と一体で成る補助容量ライン（５）が設け
られている。このゲート（２）、ゲートライン（３）、
補助容量電極（４）および補助容量ライン（５）は、例
えば約１５００ÅのＣｒより成っているが、Ｔａ，Ｔａ
ＭｏおよびＣｒ−Ｃｕ（Ｆｅが微量入ったもの）等でも
良い。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（１）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。

【０００９】図４を見ると、ゲート（２）およびゲート
ライン（３）は、一点鎖線で示され、紙面に対し左右に
延在され、ＴＦＴの形成領域のみ若干幅が広く形成され
ている。一方、補助容量電極（４）は、やはり一点鎖線
で示され、後述する表示電極（６）の下層に対応する領
域に、Ｈの字の形状に形成され、更には紙面に対し左右
に設けられた隣接する補助容量電極（４）とを接続する
ために、補助容量ライン（５）が設けられている。

【００１０】次にゲート（２）、ゲートライン（３）、
補助容量電極（４）および補助容量ライン（５）を覆う
ゲート絶縁膜（７）がある。この膜は、プラズマＣＶＤ
法で形成された約４０００ÅのＳｉＮｘ膜である。ここ
では、ＳｉＮｘ膜の代りにＳｉＯ₂膜を使用しても良い
し、この２つの膜を２層にしても良い。またＳｉＮｘ膜
やＳｉＯ₂膜を単独で２層使う場合、成膜工程を２工程
に分け、２層構造としても良い。

【００１１】次に、ＴＦＴに対応するゲート絶縁膜
（７）上には、約１０００Åのノンドープのアモルファ
ス・シリコン活性層（ａ−Ｓｉ層）（８）および約５０
０ÅのＮ ⁺型にドープされたアモルファス・シリコンコ
ンタクト層（Ｎ⁺ａ−Ｓｉ層）（９）が積層され、チャ
ンネルに対応するａ−Ｓｉ層（８）とＮ⁺ａ−Ｓｉ層
（９）との間には、約２５００ÅのＳｉＮｘ膜より成る
半導体保護膜（１０）が設けられている。この半導体保
護膜（１０）は、Ｎ⁺ａ−Ｓｉ層（９）をエッチングす
る際に、ａ−Ｓｉ層（８）のエッチングを防止し、更に
は、ゲート絶縁膜（７）、ａ−Ｓｉ層（８）およびＳｉ
Ｎｘ膜（１０）を連続形成することにより、ＴＦＴのス
イッチング特性を改善する働きを有している。

【００１２】図４を見ると、ＴＦＴを構成するゲート
（２）より若干広く、点線および実線で示される四角形
にａ−Ｓｉ層（８）が設けられている。また半導体保護
膜（１０）は、ゲート（２）の中央に実線で示される四
角形に設けられている。更には、Ｎ⁺ａ−Ｓｉ層（９）
は、斜線でハッチングされた領域に設けられている。一
方、表示電極（６）は、例えば約１０００ÅのＩＴＯよ
り成り、この表示電極（６）と下層のゲート絶縁膜
（７）との間には、本発明の特徴となる、ａ−Ｓｉ層
（１１）およびあるいはＮ⁺ａ−Ｓｉ層（１３）があ
る。このａ−Ｓｉ層（１１）は、（８）と同一工程で同
一材料で成り、またＮ⁺ａ−Ｓｉ層（１３）は、（９）
と同一工程で同一材料で成っている。

【００１３】本発明の特徴を図１および図２を参照して
説明する。減圧ＣＶＤプロセスにより成膜した薄膜は一
般に残留応力を持っていることは知られており、ａ−Ｓ
ｉ層（１１）、Ｎ⁺ａ−Ｓｉ層（１３）、ゲ−ト絶縁膜
（７）はいずれも残留応力がある。図１は、ドレインラ
イン（１６）に沿って隣接する表示電極（６）の下に非
結晶性シリコン膜であるａ−Ｓｉ層（１１）を形成して
いる。この構造によれば、図４に示すようにドレインラ
イン（１６）を挟むようにａ−Ｓｉ層（１１）が形成さ
れているので、表示電極（６）の端部でゲ−ト絶縁膜
（７）の引張応力とａ−Ｓｉ層（１１）の圧縮応力とが
打ち消しあって表示電極（６）下のゲ−ト絶縁膜（７）
の引張応力がａ−Ｓｉ層（１１）で阻止され、ドレイン
ライン（１６）まで伝達されない。この結果、ドレイン
ライン（１６）には隣接した表示電極（６）間のゲ−ト
絶縁膜（７）の引張応力のみが加わることになり、ドレ
インライン（１６）へ加わる応力が大幅に緩和できる。
具体的に説明すると、ゲ−ト絶縁膜（７）の引張応力は
１．６×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²であり、ａ−Ｓｉ層（１
１）の圧縮応力は２．８×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²であるか
ら、両応力は打ち消し合えることが明らかである。

【００１４】なお、ａ−Ｓｉ層（１１）は図１および図
４から明かなように、補助電極（４）の上に重なるよう
に設けると効果的である。これは補助電極（４）をＣｒ
などの光を透過しない材料で形成すると表示電極（６）
の開口率が減少するが、ａ−Ｓｉ層（１１）も光を透過
しないので開口率の減少を最小限に留めることができる
からである。

【００１５】次に図２を参照して別の実施例を説明す
る。図２はドレインライン（１６）に沿って隣接した表
示電極（６）の下にａ−Ｓｉ層（１１）とＮ⁺ａ−Ｓｉ
層（１３）を設けた点に特徴がある。この構造によれ
ば、２層構造となるので表示電極（６）下の大面積のゲ
−ト絶縁膜（７）の引張応力を両ａ−Ｓｉ層（１１）
（１３）の圧縮応力で打ち消せるので、ドレインライン
（１６）へ加わる応力はさらに低減できる。この結果、
ドレインライン（１６）のゲ−ト絶縁膜（７）からの剥
離は防止でき、ドレインライン（１６）の断線に有効に
働く。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、ドレインライン（１
６）に沿ってａ−Ｓｉ層（１１）あるいはａ−Ｓｉ層
（１１）とＮ⁺ａ−Ｓｉ層（１３）を表示電極（６）の
下に形成するので、表示電極（６）下のゲ−ト絶縁膜
（７）の引張応力をａ−Ｓｉ層（１１）あるいはＮ⁺ａ
−Ｓｉ層（１３）の圧縮応力で打ち消せ、ドレインライ
ン（１６）に加わる応力の緩和ができ、ドレインライン
（１６）の剥離を防止できる。

【００１７】また、補助電極（４）の上にａ−Ｓｉ層
（１１）あるいはその上に重ねてＮ⁺ａ−Ｓｉ層（１
３）を形成すると、補助電極（４）としてＣｒ等の非透
過性材料を用いた場合に表示電極（６）の開口率の減少
を最小限に抑えられ且つドレインライン（１６）の剥離
を防止できる。従って、本発明はドレインライン（１
６）を長く延在する大画面の液晶表示装置おいて、ドレ
インライン（１６）を断線不良から救済できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の断面図であり、図４の
Ｃ−Ｃ線断面と対応する。

【図２】本発明の他の実施例の液晶表示装置の断面図で
あり、図４のＣ−Ｃ線断面と対応する。

【図３】本発明の液晶表示装置の断面図であり、図４の
Ｂ−Ｂ線断面と対応する。

【図４】本発明の液晶表示装置の平面図である。

【図５】従来の液晶表示装置の断面図であり、図７のＣ
−Ｃ線断面と対応する。

【図６】従来の液晶表示装置の断面図であり、図７のＢ
−Ｂ線断面と対応する。

【図７】従来の液晶表示装置の平面図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ ゲート ３ ゲートライン ４ 補助容量電極 ５ 補助容量ライン ６ 表示電極 ７ ゲート絶縁膜 ８ ＴＦＴを構成するａ−Ｓｉ層 ９ ＴＦＴを構成するＮ⁺ａ−Ｓｉ層 １０ 半導体保護膜 １１ ａ−Ｓｉ層 １３ Ｎ⁺ａ−Ｓｉ層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な絶縁性基板上に複数本形成された
   ゲートラインとこれに直交してゲート絶縁膜上に複数本
   のドレインラインが設けられ、両ラインで囲まれた領域
   に表示電極および補助電極が設けられた液晶表示装置に
   おいて、前記ドレインラインに沿って表示電極の下で且
   つ補助電極の上に非結晶性シリコン膜を設け、前記ドレ
   インラインに加わる応力を減少させることを特徴とした
   液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記補助電極としてクロム等の非透過性
   材料を用いたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表
   示装置。