JP5000650B2 - Tft基板およびそれを備える表示パネルならびに表示装置、tft基板の製造方法 - Google Patents

Tft基板およびそれを備える表示パネルならびに表示装置、tft基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、表示パネルを上下に2分割して表示駆動を行うためのTFT基板の構造に関するものである。
液晶表示装置の高精細化が進むにつれ、各データ信号線および画素への書き込み時間が短くなるという問題が発生している。そのため、液晶表示パネルの上下を2分割して、それぞれの領域を異なる走査信号線駆動回路およびデータ信号線駆動回路によって駆動する方式が提案された。
図4に、このような上下2分割の液晶表示パネルを備えた液晶表示装置の構成を示す(例えば特許文献1参照)。
図4において、画面の上半分の走査信号線Y1〜Ym/2およびダミー線(Dummy)は上側Yドライバ105で駆動され、下半分の走査信号線Ym/2+1〜Ymは下側Yドライバ106で駆動される。上側Yドライバ105には上側Yドライバ用のクロック信号CPVUおよびスタート信号STVUが供給され、下側Yドライバ106には下側Yドライバ用のクロック信号CPVDおよびスタート信号STVDが供給される。
前記走査信号線Y1〜Ymに交差して設けられているデータ信号線X1〜X2nも上側データ信号線X1U〜X2nU、下側データ信号線X1D〜X2nDに分割され、夫々上側Xドライバ103および下側Xドライバ104により駆動される。上側Xドライバ103および下側Xドライバ104には夫々上側画像データDATXUおよび下側画像データDATXD,クロック信号CPXU,CPXD,ならびにスタート信号STXU,STXDが供給される。
走査信号線Y1〜Ym/2と上側データ信号線X1U〜X2nUとの交差箇所、および、走査信号線Ym/2+1〜Ymと下側データ信号線X1D〜X2nDとの交差箇所には、それぞれTFT110が設けられており、画素が形成されている。TFT110は、走査信号線によりON状態になると、データ信号線を画素電極112に接続し、液晶層に表示データに応じた電圧を印加する。また、各画素には、一つ上に隣接する走査信号線に対して補助容量111が形成されている。
このような上下2分割の表示パネル駆動を行う構成は、特許文献2や3にも記載されている。
上記の上下2分割の駆動を行う表示パネルでは、TFT基板の加工工程において、データ信号線が表示パネル中央部を境に上下に分断される。この分断箇所は、通常、上下の各領域が隣接する辺りの、走査信号線上近辺や、補助容量配線上近辺となる。例えば図4では、走査信号線Ym/2上近辺や、走査信号線Ym/2+1上近辺のPで示した箇所となる。
以下に、このデータ信号線の分断箇所Pの断面構造を説明する。
図5に、分断箇所P付近の平面図を示す。説明の便宜上、走査信号線を符号11で、データ信号線を符号12で表す。走査信号線11とデータ信号線12との交差部にTFT13が配置されており、TFT13を介して、データ信号線12と画素電極14とが接続されている。画素電極14よりも紙面上側が上側画面であり、画素電極14から紙面下側が下側画面である。データ信号線12の上下の分断箇所Pは、データ信号線12とTFT13のソース電極との接続点よりも上側画面側に設けられている。また、画素の補助容量が補助容量配線に接続される場合には、二点鎖線で示すように走査信号線11に平行な補助容量配線30が設けられる。
図6に、TFT13の断面構成を示す。
このTFT13は、ガラス基板21上に、ゲート電極22、ゲート絶縁膜23、アモルファスシリコン(半導体)のi層(真性半導体層)24、微結晶シリコン(半導体)のn層25、ソース電極26、ドレイン電極27、および、パッシベーション膜28がこの順に積層された一般的な構成である。i層24はチャネル領域として形成され、n層25はソース領域およびドレイン領域、ならびにこれらの電極とのコンタクト層として形成される。また、TFT13に隣接する領域のパッシベーション膜28には、ドレイン電極27を画素電極14に接続するためのコンタクトホール29が形成されている。
データ信号線12は、TFT基板の製造工程においてTFT13の製造プロセスと同時に形成される。この形成過程を、図7のプロセスステップ図を用いて説明する。
図7の左側には、図5のA−A’線断面図すなわちTFT13の断面図が示されており、図7の右側には、図5の、データ信号線12が形成される箇所のB−B’線に沿った断面図が示されている。
ステップ1)では、ガラス基板21上にTFT13のゲート電極22および走査信号線11を形成する。ステップ2)では、ゲート電極22および走査信号線11の上にゲート絶縁膜23を形成する。ステップ3)では、ゲート絶縁膜23の上にi層24とn層25とを、この順に形成する。ステップ4)では、i層24およびn層25を、TFT13の必要な領域に、フォトリソグラフィ工程によって、パターン化するとともに、走査信号線11周辺の段差を緩和するために走査信号線11上を含む所定の領域に残るように、フォトリソグラフィ工程によって、パターン化する。
ステップ5)では、TFT13のソース電極26およびドレイン電極27をパターン形成する。このとき、ソース電極26に隣接して、データ信号線12がソース電極26と同時に形成される。また、データ信号線12において、データ信号線12の上側画面側と下側画面側との分断箇所Pとなる部分はデータ信号線12の材料が積層されないようにしておく。この、分断箇所Pとなる部分は、走査信号線11上周辺に設けたi層24およびn層25上であって、これらi層24およびn層25が、走査信号線11直上からは外れた、比較的平坦となる箇所である。
ステップ6)では、TFT13においてソース電極26とドレイン電極27との分離箇所にあるn層25をエッチングにより除去する。また、データ信号線12の分断箇所Pとなる部分のn層25を、エッチングにより除去する。これにより、分断箇所Pでは、データ信号線12の上側画面側と下側画面側とが電気的に分離される。ステップ7)では、TFT13およびデータ信号線12の全体を覆うように、パッシベーション膜28を形成する。また、ステップ8)で、TFT13のパッシベーション膜28の上には、画素電極14となる透明電極ITOを形成し、予めフォトリソグラフィ工程により形成されたコンタクトホール29を介してドレイン電極27と接続する。
なお、分断箇所Pを形成する位置の基準として、図5および図7の走査信号線11の代わりに、図5に示したような補助容量配線30が用いられることもある。
特開平10−268261号公報(1998年10月9日公開) 特開2003−131635号公報(2003年5月9日公開) 特開平9−319342号公報(1997年12月12日公開)
しかしながら、上記従来の分断箇所Pの形成方法では、分断箇所Pに半導電性のi層が残存しているために、TFT基板13の製造工程において、データ信号線12を分断箇所Pによって上下に分割した後、上下のデータ信号線12間で、製造工程で蓄積した静電気がi層を介して放電することがあり、いわゆるESD(Electro-static discharge:静電気放電)によってi層が破壊されてしまうという問題が発生する。このような分断箇所Pでの放電は、例えば上下のデータ信号線12間に300mV以上程度の電位差が発生することで引き起こされる。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、データ信号線の分断箇所でESDが発生しにくいTFT基板、およびそれを備えた表示パネルならびに表示装置、TFT基板の製造方法を実現することにある。
本発明のTFT基板は、上記課題を解決するために、データ信号線に沿って複数の画面が分割配置されて、分割配置された各前記画面がそれぞれの走査信号線駆動回路およびデータ信号線駆動回路によって駆動される表示パネルに用いられ、TFT、走査信号線、および、データ信号線が形成されるTFT基板において、前記画面の分割配置に伴う、前記データ信号線に沿って隣接する前記画面間での各前記データ信号線の分断が、前記TFTのチャネル領域の形成に用いられる半導体の真性半導体層と、前記真性半導体層上に形成され、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない箇所で行われていることを特徴としている。
上記の発明によれば、画面の分割配置に伴う、データ信号線に沿って隣接する画面間での各前記データ信号線の分断が、TFTのチャネル領域の形成に用いられる半導体の真性半導体層と、真性半導体層上に形成され、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とが積層されていない箇所で行われているので、隣接画面のデータ信号線どうしの分断箇所に、真性半導体層が介在しない。従って、TFT基板の製造工程において、データ信号線に静電気が蓄積しても、隣接画面のデータ信号線どうしの分断箇所で放電が起って真性半導体層が破壊されることがない。
以上により、データ信号線の分断箇所でESDが発生しにくいTFT基板を実現することができるという効果を奏する。
本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
本発明の実施形態を示すものであり、TFT基板におけるデータ信号線の分断箇所の形成に関するプロセスステップを示す断面図である。 データ信号線の分断箇所付近の構成を示す平面図である。 本発明の実施形態を示すものであり、液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 従来技術を示すものであり、液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図4の液晶表示装置におけるデータ信号線の分断箇所付近の構成を示す平面図である。 TFTの構成を示す断面図である。 従来技術を示すものであり、TFT基板におけるデータ信号線の分断箇所の形成に関するプロセスステップを示す断面図である。
符号の説明
11 走査信号線
12 データ信号線
13 TFT
24 i層
25 n層(ソース領域およびドレイン領域に用いられる層)
Q 分断箇所
本発明の一実施形態について図1ないし図3に基づいて説明すると以下の通りである。
図3に、本実施形態に係る表示装置の構成を示す。この表示装置は、データ信号線の分断箇所Qの構成が異なる他は、従来の表示装置の構成と同じものを使用することができる。図3では、一例として、前述した図4(特許文献1)の表示装置において分断箇所Pを、異なる構成の分断箇所Qとしたものを示した。従って、以下では、分断箇所Qについて説明し、その他の構成については説明を省略する。
図2に、分断箇所Q付近の平面図を示す。走査信号線11とデータ信号線12との交差部にTFT13が配置されており、TFT13を介して、データ信号線12と画素電極14とが接続されていることは図5と同様である。画素電極14よりも紙面上側が上側画面であり、画素電極14から紙面下側が下側画面である。データ信号線12の上下の分断箇所Qは、データ信号線12とTFT13のソース電極との接続点よりも上側画面側に設けられていて、以下の例のように従来の分断箇所Pとほぼ同じ位置とするが、これに限らず、図5の分断箇所Pと異なる位置も可能であり、それについては後述する。
データ信号線12は、TFT基板の製造工程においてTFT13の製造プロセスで同時に形成される。この形成過程を、図1のプロセスステップ図を用いて説明する。
図1の左側には、図2のA−A’線断面図すなわちTFT13の断面図が示されており、図2の右側には、図2の、データ信号線12が形成される箇所のB−B’線に沿った断面図が示されている。
ステップ1)では、ガラス基板21上にTFT13のゲート電極22および走査信号線11を形成する。ステップ2)では、ゲート電極22および走査信号線11の上にゲート絶縁膜23を形成する。ステップ3)では、ゲート絶縁膜23の上にi層(真性半導体層)24とn層25とを、この順に形成する。ステップ4)では、i層24およびn層25を、フォトリソグラフィ工程によって、TFT13の必要な領域にパターン化するとともに、走査信号線11周辺の段差を緩和するために走査信号線11上を含む所定の領域に残るように、フォトリソグラフィ工程によって、パターン化する。
ここで、i層24およびn層25は、走査信号線11直上、および、走査信号線11よりもB側の部分については図5と同様に残すが、走査信号線11よりもB’側の部分については、十分に段差が緩和されて平坦となる部分をB’側終端までエッチングにより除去する。
ステップ5)では、TFT13のソース電極26およびドレイン電極27をパターン形成する。このとき、ソース電極26に隣接して、データ信号線12がソース電極26と同時に形成される。また、データ信号線12において、データ信号線12の上側画面側と下側画面側との分断箇所Qとなる部分はデータ信号線12の材料が積層されないようにしておく。この、分断箇所Qとなる部分は、図5では分断箇所Pを形成したi層24およびn層25の平坦箇所を、エッチングにより除去した跡の部分であるので、分断箇所Pとほぼ同じ位置となる。また、分断箇所Qの上側画面側のデータ信号線12は、ゲート絶縁膜23の平坦な面の上に形成される。
ステップ6)では、TFT13においてソース電極26とドレイン電極27との分離箇所にあるi層24およびn層25をエッチングにより除去する。ステップ7)では、TFT13およびデータ信号線12の全体を覆うように、パッシベーション膜28を形成する。また、ステップ8)で、TFT13のパッシベーション膜28の上には、画素電極14となる透明電極ITOを形成し、予めフォトリソグラフィ工程により生成されたコンタクトホール29を介してドレイン電極27と接続する。
以上の工程により、分断箇所Qでは、データ信号線12の上側画面側と下側画面側とが、n層25のみならずi層24をも除去した状態で電気的に分離される。
また、その後の工程によりTFT基板が完成したら、対向電極基板(カラーフィルタ基板)と組み合わせ、TFT基板と対向電極基板との間に液晶を注入して、表示パネルを組み立てる。表示パネルとしては、画素にアモルファスシリコンを用い、図3に示したような各ドライバーをICとして作成したものをパネル上に実装したものでもよいし、多結晶シリコンやCGシリコンなどを用いて、図3に示したような各ドライバーを画素とともに一体的に作成したものでもよい。
このように、本実施形態によれば、画面の分割配置に伴う、データ信号線12に沿って隣接する画面間での各データ信号線12の分断が、TFT13のi層24とn層25とのいずれも設けられていない箇所で行われているので、隣接画面のデータ信号線12どうしの分断箇所Q、すなわちデータ信号線12の上側画面側と下側画面側との間に、i層24が介在しない。従って、TFT基板の製造工程において、データ信号線12に静電気が蓄積しても、隣接画面のデータ信号線12どうしの分断箇所Qで放電が起ってi層24が破壊されることがない。
以上により、データ信号線の分断箇所でESDが発生しにくいTFT基板を実現することができる。
また、i層24およびn層25はゲート絶縁膜23に連続して積層されるので、データ信号線12の分断を、TFT13の形成に用いられるゲート絶縁膜23の上面で行うことにより、i層24およびn層25を除去して現れる面によって、隣接画面のデータ信号線12どうしの絶縁が可能となる。
なお、上記例では、従来の分断箇所Pとほぼ同じ位置に分断箇所Qを設けたが、これに限らず、従来のi層24およびn層25のB’側終端よりも上側画面側など、i層24およびn層25がない箇所であればどこに分断箇所Qを設けてもよい。このとき、分断箇所Qが前記例のように平坦面上に設けられれば、分断箇所Q、および、分断箇所Qにおけるデータ信号線12のパターン形成が容易かつ確実になる。また、上記例では補助容量配線を兼ねた走査信号線11に対して分断箇所Qの相対位置を決定したが、これに限らず、図2に二点鎖線で示すように、補助容量配線30が走査信号線11とは別に設けられている場合には、いずれか一方に対して分断箇所Qの相対位置を決定すればよい。また、走査信号線11の上および補助容量配線の上でも、分断箇所Qを設けることは可能である。また、上記例では、データ信号線12の分断をゲート絶縁膜23の上面で行ったが、これに限らず、データ信号線12の上側画面側と下側画面側とが電気的に分離されれば、どのような箇所でもよい。
また、本実施形態は、画面を上下に2分割するものであるが、一般に、データ信号線に沿って複数の画面が分割配置されて、分割配置された各画面がそれぞれの走査信号線駆動回路およびデータ信号線駆動回路によって駆動される液晶表示パネルに用いられ、TFT、走査信号線、および、データ信号線が形成されるTFT基板に、本発明が適用可能であることはもちろんである。
また、TFT基板や表示パネル、表示装置としては、液晶以外に、例えば表示素子として有機EL素子や誘電性液体、エレクトロクロミックなどを用いるものなども可能である。
また、本発明のTFT基板は、前記分断が、前記TFTの形成に用いられるゲート絶縁膜の上面で行われているものであってもよい。
上記の発明によれば、真性半導体層、および、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層は、ゲート絶縁膜に連続して積層されるので、データ信号線の分断を、TFTの形成に用いられるゲート絶縁膜の上面で行うことにより、真性半導体層、および、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層を除去して現れる面によって、隣接画面のデータ信号線どうしの絶縁が可能となるという効果を奏する。
また、本発明のTFT基板は、前記分断が行われている箇所を挟んで対向する、2つのデータ信号線のエッジ部分の下には、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられておらず、前記エッジ部分は、前記真性半導体層が形成されている下地上に直接形成されているものであってもよい。
上記の発明によれば、図1のステップ5)〜8)の断面図に示されているように、分断箇所のみならず、分断箇所を挟んで対向する2つのデータ信号線のエッジ部分の下にも、真性半導体層と、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とがいずれも設けられていない。そして、当該2つのデータ信号線のエッジ部分は、真性半導体層が形成されている下地上に直接形成されている。従って、データ信号線を形成する前に、真性半導体層と、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とを、分断箇所の領域よりも広く除去することができる。これにより、分断するための上記除去の工程不良が起りにくく、その後の工程で形成した2つのデータ信号線間の分断箇所での絶縁不良を回避しやすくなるという効果を奏する。
また、本発明のTFT基板は、前記分断が、前記データ信号線に下方で交差する配線の上の領域を避けて行われているものであってもよい。
上記の発明によれば、分断箇所が、走査信号線や補助容量配線などの、データ信号線に下方で交差する配線の上の領域を避けて設けられるので、分断箇所を設けるための工程を、広い平坦な領域で行うことができる。従って、分断箇所を設ける工程の不良を回避しやすくなるという効果を奏する。
また、本発明の表示パネルは、前記TFT基板を備えていてもよい。
上記の発明によれば、データ信号線の分断箇所でESDが発生しにくい表示パネルを実現することができるという効果を奏する。
また、本発明の表示装置は、前記表示パネルを備えていてもよい。
上記の発明によれば、データ信号線の分断箇所でESDが発生しにくい表示装置を実現することができるという効果を奏する。
また、本発明のTFT基板の製造方法は、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない箇所を形成してから、前記箇所を含む領域上に、前記箇所で前記分断が行われるようにデータ信号線を形成するものであってもよい。
上記の発明によれば、図1のステップ4)〜5)のように、真性半導体層と、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない箇所を形成してから、前記箇所を含む領域上に、前記箇所で分断が行われるようにデータ信号線を形成する。従って、従って、データ信号線を形成する前に、真性半導体層と、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とを、分断箇所の領域よりも広く除去することができる。これにより、分断するための上記除去の工程不良が起りにくく、その後の工程で形成した2つのデータ信号線間の分断箇所での絶縁不良を回避しやすくなるという効果を奏する。
また、本発明のTFT基板の製造方法は、前記TFTの形成に用いられるゲート絶縁膜の上面に、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とを形成し、形成した前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とをエッチングすることにより、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない箇所を形成するものであってもよい。
上記の発明によれば、図1のステップ3)〜4)のように、TFTの形成に用いられるゲート絶縁膜の上面に、真性半導体層と、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とを形成し、これらをエッチングすると、真性半導体層と、TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない箇所として、TFTの形成に用いられるゲート絶縁膜の上面が露出した箇所を形成することができる。従って、箇所に分断箇所を形成することにより、容易に、隣接画面のデータ信号線どうしの絶縁が可能となるという効果を奏する。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
産業上の利用の可能性
本発明は、高精細の液晶表示装置に好適に使用することができる。

Claims (6)

  1. データ信号線に沿って複数の画面が分割配置されて、分割配置された各前記画面がそれぞれの走査信号線駆動回路およびデータ信号線駆動回路によって駆動される表示パネルに用いられ、TFT、走査信号線、および、データ信号線が形成されるTFT基板において、
    前記複数の画面の境界に前記走査信号線が位置しており、
    前記画面の分割配置に伴う、前記データ信号線に沿って隣接する前記画面間での各前記データ信号線の電気的な分断が、前記TFTのチャネル領域の形成に用いられる半導体の真性半導体層と、前記真性半導体層上に形成され、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない箇所で行われており、
    前記データ信号線に下方で交差する配線上を含む所定の領域に、前記真性半導体層と、前記真性半導体層の上に積層された前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層の上に積層された前記データ信号線とを備えており、
    前記分断が行われている箇所を挟んで対向する、2つのデータ信号線のエッジ部分の下には、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられておらず、
    前記エッジ部分は、前記真性半導体層が形成されている下地上に直接形成されていることを特徴とするTFT基板。
  2. 前記分断が、前記TFTの形成に用いられるゲート絶縁膜の上面で行われていることを特徴とする請求項1に記載のTFT基板。
  3. 請求項1または2に記載のTFT基板を備えていることを特徴とする表示パネル。
  4. 請求項3に記載の表示パネルを備えていることを特徴とする表示装置。
  5. データ信号線に沿って複数の画面が分割配置されて、分割配置された各前記画面がそれぞれの走査信号線駆動回路およびデータ信号線駆動回路によって駆動される表示パネルに用いられ、TFT、走査信号線、および、データ信号線が形成されるTFT基板であって、
    前記複数の画面の境界に前記走査信号線が位置しており、
    前記画面の分割配置に伴う、前記データ信号線に沿って隣接する前記画面間での各前記データ信号線の電気的な分断が、前記TFTのチャネル領域の形成に用いられる半導体の真性半導体層と、前記真性半導体層上に形成され、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない箇所で行われているTFT基板の製造方法であって、
    前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とを順に積層し、
    前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない前記箇所を形成してから、前記箇所を含む領域上に前記データ信号線を形成し、
    前記箇所を含む領域上への前記データ信号線の形成時には、
    前記データ信号線に下方で交差する配線上を含む所定の領域に、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層と、前記データ信号線とが順に積層されるように、かつ、前記箇所で前記分断が行われるように、かつ、前記分断が行われている箇所を挟んで対向する、2つのデータ信号線のエッジ部分の下には、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていないように、かつ、前記エッジ部分が前記真性半導体層が形成されている下地上に直接形成されるようにすることを特徴とするTFT基板の製造方法。
  6. 前記TFTの形成に用いられるゲート絶縁膜の上面に、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とを形成し、
    形成した前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とをエッチングすることにより、前記真性半導体層と、前記TFTのソース領域およびドレイン領域に用いられる層とのいずれも設けられていない箇所を形成することを特徴とする請求項5に記載のTFT基板の製造方法。
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