JPH05265047A

JPH05265047A - 電気回路基板

Info

Publication number: JPH05265047A
Application number: JP4334930A
Authority: JP
Inventors: Nobuko Kitahara; 信子北原; Osamu Takamatsu; 修高松; Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Masao Sugata; 正夫菅田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1993-10-15
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: JP2622484B2

Abstract

(57)【要約】【目的】薄膜トランジスタアレイを有する電気回路基
板の薄膜トランジスタアレイの保護及び特性の安定化を
実現し、長期にわたって安定した性能を発揮し得る電気
回路基板を提供する。【構成】半導体層３，３’を備えた薄膜トランジスタ
アレイを有し、半導体層３，３’の上に無機絶縁物質で
形成した第１の被膜６ａを設け、第１の被膜６ａの上に
有機絶縁物質で形成した第２の被膜６ｂを積層する。薄
膜トランジスタは、ゲート電極１，１’、絶縁層２，
２’、半導体層３，３’、ソース電極４，４’及びドレ
イン電極５，５’を有する。７は液晶である。

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】

【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
に無機絶縁物質で形成した第１の被膜を設け、該第１の
被膜の上に有機絶縁物質で形成した第２の被膜を積層し
てなることを特徴とする電気回路基板、が提供される。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂ある
いは合成ゴム系樹脂が好適に用いられるが、実質的に完
全硬化させることが可能であり、その状態において実質
的に可視光に対して透明な材料で且つ配向処理が可能で
ある材料であればよい。熱硬化性樹脂としては、例えば
フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコン樹脂、ア
クリル樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。こ
れらの熱硬化性樹脂中には必要に応じて架橋剤、重合
剤、増感剤等を添加してもよい。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。この場合も、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。

【００１４】有機絶縁層６ｂは、例えば、熱硬化性樹脂
あるいは合成ゴム系樹脂を溶剤に溶解した後に前記の無
機絶縁層６ａ上に塗布し、加熱や紫外線、放射線等の電
磁波の照射を単独で又は併用して樹脂を架橋、重合、硬
化させることにより形成される。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５
００〜３０００Å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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】以下に本発明の実施例を示す。

【００１８】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ＣＶＤ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。

【００１９】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。

【００２０】実施例２：ＴＦＴアレイを形成した基板表
面上にスパッタ法を用いて二酸化シリコン層（３０００
Å厚）を形成した。次に、この基板をウレタン樹脂（東
亜ペイント社製デルポＭＡＸ）の１０重量％トルエン溶
液に浸漬し、１００ｍｍ／分で引上げた後に、５０℃の
温度雰囲気中で２０分間乾燥させた。続いて、高圧水銀
灯を４０分間照射してウレタン樹脂を硬化させた。その
結果、約１．５μｍ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。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について、
実施例１と同様の特性評価を行ったところ、実施例１と
同様に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

Claims

【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形成した第１の被膜
を設け、該第１の被膜の上に有機絶縁物質で形成した第
２の被膜を積層してなることを特徴とする電気回路基
板。
【請求項２】前記無機絶縁物質が窒化シリコンであ
る、請求項１に記載の電気回路基板。