JPH07199222A

JPH07199222A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07199222A
Application number: JP35174293A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Shiki; 善道式; Takuo Sato; 拓生佐藤; Kazuhiro Noda; 和宏野田; Hisashi Kadota; 久志門田; Shinji Nakamura; 真治中村; Hisao Hayashi; 久雄林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】アクティブマトリクス型液晶表示装置の主基
板に形成される金属配線の腐食断線を防止する。【構成】液晶表示装置は主基板３と対向基板１２を組
み合わせたフラットパネル構造を有する。主基板３には
マトリクス状の画素電極１１、金属配線８及び薄膜トラ
ンジスタ４が集積形成されている。対向基板１２は対向
電極１３を有しており、主基板３に所定の間隙を介して
接合している。該間隙に液晶層１４が保持されている。
薄膜トランジスタ４が属する下側層と画素電極１１が属
する上側層との間に平坦化層１５が介在している。平坦
化層１５はさらにオーバパッシベーションとして金属配
線８を被覆している。主基板３は画素電極１１及びスイ
ッチング用の薄膜トランジスタ４を含む表示領域１と、
薄膜トランジスタ４の群を含む周辺駆動領域２とを有し
ている。平坦化層１５は周辺駆動領域２にまで延在して
おり、薄膜トランジスタ４の群を相互接続する金属配線
８を被覆している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画素電極や薄膜トランジ
スタが集積的に形成された主基板と、対向電極が形成さ
れた対向基板とを互いに接合したフラットパネル構造を
有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に関す
る。より詳しくは、主基板上に形成される金属配線の保
護構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７を参照して従来のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の一般的な構成を簡潔に説明する。
主基板１０１の表面には画素電極１０２がマトリクス状
に形成されている。個々の画素電極１０２にはスイッチ
ング用の薄膜トランジスタ１０３が対応して設けられて
いる。各薄膜トランジスタ１０３のゲート電極はゲート
ライン１０４に接続している。ソース電極は信号ライン
１０５に接続している。ドレイン電極は対応する画素電
極１０２に接続している。この例では薄膜トランジスタ
を構成要素とする垂直駆動回路１０６及び水平駆動回路
１０７も主基板１０１上に形成されている。垂直駆動回
路１０６はゲートライン１０４を介してスイッチング用
の薄膜トランジスタ１０３を行毎に線順次で選択する。
一方水平駆動回路１０７は信号ライン１０５を介して、
選択状態にある薄膜トランジスタ１０３を通じ各画素電
極１０２に画像信号を供給する。かかる構成を有する主
基板１０１に対し所定の間隙を介して対向基板１０８が
接合している。対向基板１０８の内表面には対向電極が
形成されている。両基板１０１，１０８の間には液晶層
１０９が封入保持されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図８は、図７に示した
液晶表示装置の模式的な断面構造を表わしている。本図
は主基板１０１を表示領域１１０と周辺駆動領域１１１
に区分して示している。表示領域１１０は画素電極１０
２とスイッチング用の薄膜トランジスタ１０３を含んで
いる。一方周辺駆動領域１１１には前述した垂直駆動回
路及び水平駆動回路の構成要素となる薄膜トランジスタ
１１２，１１３が含まれている。この例では一対の相補
型薄膜トランジスタ１１２，１１３を例として示してい
る。一方対向基板１０８側では、表示領域１１０と整合
する部分に対向電極１１４が設けられている。

【０００４】スイッチング用の薄膜トランジスタ１０３
には第１層間絶縁膜１１５を介して金属配線１１６が電
気接続されている。この金属配線１１６は第２層間絶縁
膜１１７により被覆されており、その上には前述した画
素電極１０２がパタニング形成されている。同様に、周
辺駆動領域１１１においても第１層間絶縁膜１１５を介
して金属配線１１６が薄膜トランジスタ１１２，１１３
に電気接続している。金属配線１１６は第２層間絶縁膜
１１７により被覆されている。この第２層間絶縁膜１１
７はＰＳＧ等からなる無機膜で構成されており、オーバ
パッシベーションとして機能する。しかしながら無機材
料を使用している為膜応力等により第２層間絶縁膜１１
７にクラック１１８が多発していた。このクラック１１
８は特に段差部等に集中し不良原因の１つになってい
た。例えば、第２層間絶縁膜１１７の表面に画素電極１
０２をパタニング形成する場合等、エッチング液がクラ
ック１１８から内部に浸入し、金属配線１１６の断線故
障等を招いていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明はアクティブマトリクス型液晶表示装
置の主基板上に形成された金属配線の保護を図る事を目
的とする。かかる目的を達成する為に以下の手段を講じ
た。即ち本発明にかかる液晶表示装置は基本的に、主基
板と対向基板の組み合わせからなるフラットパネル構造
を有している。主基板にはマトリクス状の画素電極、金
属配線及び薄膜トランジスタが集積形成されている。対
向基板は対向電極を有しており、主基板に所定の間隙を
介して接合される。該間隙には液晶層が保持されてい
る。本発明の特徴事項として、該薄膜トランジスタが属
する下側層と該画素電極が属する上側層との間に平坦化
層が介在している。この平坦化層はさらにオーバパッシ
ベーションとして金属配線を被覆している。この金属配
線は例えばアルミニウムからなる。又、平坦化層は写真
蝕刻加工可能な有機膜を用いる事が好ましい。

【０００６】本発明の一側面によれば、主基板は画素電
極及びスイッチング用の薄膜トランジスタを含む表示領
域と、薄膜トランジスタ群を含む周辺駆動領域とを有し
ている。この場合、平坦化層は周辺駆動領域にまで延在
しており、薄膜トランジスタ群を相互接続する金属配線
を被覆する。本発明の他の側面によれば、主基板は画素
電極及びスイッチング用の薄膜トランジスタを含む表示
領域と、表示領域から延設した金属配線を含む端子領域
とを有している。この場合、平坦化層は端子領域にまで
延在しており金属配線を被覆する。本発明の別の側面に
よれば、主基板は画素電極及びスイッチング用の薄膜ト
ランジスタを含む表示領域と、表示領域を囲む枠状の金
属配線からなる遮光領域とを有している。この場合、平
坦化層は遮光領域にまで延在しており金属配線を被覆す
る。

【０００７】

【作用】本発明においては平坦化層が設けられており表
示領域表面の平坦化を図っている。この平坦化層は表示
領域のみならず周辺の駆動領域、遮光領域、端子領域に
まで延在しており金属配線を被覆している。この平坦化
層は樹脂等の有機材料で構成されており、従来の無機材
料からなる層間絶縁膜に比べ膜応力が少なくクラックも
入りにくい。従って、オーバパッシベーションとして極
めて有効であり、金属配線の腐食や劣化を有効に防止す
る事ができる。これにより、周辺駆動領域に含まれる薄
膜トランジスタ群を相互接続する金属配線や、表示領域
から延設した外部接続用の金属配線の断線故障を防ぐ事
ができる。又、表示領域を囲む遮光領域に設けられた枠
状の金属配線の光漏れを防止できる。なお、表示領域に
おいては平坦化層の上に画素電極が設けられる。画素電
極には凹凸が含まれておらず均一な配光処理が可能にな
り、液晶層のリバースチルトドメインを低減可能であ
る。又、画素電極周囲には盛り上がった部分が存在しな
い為、横方向の電界の影響を受ける事がなく、安定した
液晶層のオン／オフ制御を行なう事ができる。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかるアクティブマト
リクス型液晶表示装置の第１実施例を示す模式的な部分
断面図であり、表示領域１と周辺駆動領域２を区分して
示してある。先ず最初に表示領域１の構成を説明する。
石英ガラス等の絶縁材料からなる主基板３の表面にはス
イッチング用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４が集積的
に形成されている。ＴＦＴ４は所定の形状にパタニング
された半導体薄膜５を素子領域として利用している。こ
の半導体薄膜５は例えば多結晶シリコンからなり比較的
大きな移動度を有している。この為、同一基板上に垂直
駆動回路や水平駆動回路等の周辺駆動領域２を形成する
事が可能である。半導体薄膜５の上にはゲート絶縁膜を
介してゲート電極Ｇがパタニング形成されている。ＴＦ
Ｔ４のソース領域Ｓには第１層間絶縁膜６に設けられた
第１コンタクトホール７を通じ、金属配線８が電気接続
している。第１層間絶縁膜６は例えば燐がドーピングさ
れたガラス（ＰＳＧ）からなる。金属配線８は例えばア
ルミニウムからなり画像信号ラインを構成する。一方、
ＴＦＴ４のドレイン領域Ｄには第１層間絶縁膜６及び第
２層間絶縁膜９を介して設けられた第２コンタクトホー
ル１０を通じ、画素電極１１が電気接続している。この
第２層間絶縁膜９は金属配線８を被覆する様に成膜され
ており例えばＰＳＧからなる。かかる構成を有する主基
板３に対し、所定の間隙を介して対向基板１２が接合し
ている。対向基板１２の内面には対向電極１３が形成さ
れている。両基板３，１２の間隙には液晶層１４が保持
されている。

【０００９】第２層間絶縁膜９と画素電極１１との間に
平坦化層１５が介在している。平坦化層１５はＴＦＴ４
や金属配線８の凹凸を埋め平坦化する為に十分な厚みを
有している。平坦化層１５の表面は略完全な平面状態に
あり、その上に画素電極１１がパタニング形成される。
従って、画素電極１１のレベルには何ら凹凸が存在しな
い。平坦化層１５は一般に無色透明である事が要求され
る。又、第２コンタクトホール１０を設ける必要がある
為、微細加工が可能でなければならない。さらに、画素
電極１１のエッチング等に薬品を用いる為、所望の耐薬
品性が要求される。加えて、後工程で高温にさらされる
為、所定の耐熱性を要求される。かかる要求特性を満た
す為所望の有機材料が選択される。例えば、アクリル樹
脂やポリイミド樹脂があげられる。ポリイミドは耐熱性
に優れているが若干着色がある。これに対してアクリル
樹脂は略完全に無色透明である。これらの樹脂は、例え
ばスピンコート法や転写法等により塗布される。本実施
例では、所定の粘性を有し凹凸を埋めるのに好適なアク
リル樹脂を用いている。以上説明した様に、本発明では
集積形成されたＴＦＴ４や金属配線８を含む下側層と、
マトリクス状に配列した画素電極１１を含む上側層との
間に、平坦化層１５を介在させている。個々の画素電極
１１は平坦化層１５を介して設けられた第２コンタクト
ホール１０を通じて対応するスイッチング用ＴＦＴ４の
半導体薄膜５に電気接続している。コンタクトホール１
０は平坦化層１５を部分的にエッチングして開口する。

【００１０】一方周辺駆動領域２にもＴＦＴ４が集積形
成されており、本例では図示を簡略化する為一対の相補
型ＴＦＴのみを示している。これらのＴＦＴ４は周辺駆
動領域２に含まれる垂直駆動回路や水平駆動回路の構成
要素となる。ＴＦＴ４は多結晶シリコンからなる半導体
薄膜５を素子領域として集積形成される。基本的な構成
は表示領域１に設けられたスイッチング用ＴＦＴと同様
である。即ち、第１層間絶縁膜６を介して金属配線８が
各ＴＦＴ４のソース領域やドレイン領域に電気接続して
おり相互に結線され回路を構成する。金属配線８の表面
は第２層間絶縁膜９により被覆されている。

【００１１】本発明の特徴事項として平坦化層１５は周
辺駆動領域２にまで延在しており、複数の薄膜トランジ
スタ４を相互接続する金属配線８を被覆している。この
平坦化層１５はオーバパッシベーションとして機能し、
エッチング液の浸入等による金属配線８の腐食を防止し
ている。有機材料からなる平坦化層１５は無機材料から
なる層間絶縁膜に比べ応力が小さくクラックも生じにく
い。この為、下地の金属配線８を効果的に保護できる。
この様に、平坦化層１５を周辺駆動領域２にまで延在さ
せる事により、垂直駆動回路及び水平駆動回路の製造歩
留りを約９３％まで上げる事ができた。これに対し、周
辺駆動領域２を平坦化層１５で被覆しない場合には、垂
直駆動回路及び水平駆動回路等からなるスキャナの歩留
りは約５０％程度であった。

【００１２】図２は、図１に示した実施例の変形を表わ
す模式的な部分断面図である。理解を容易にする為対応
する部分には対応する参照番号を付してある。図１に示
した実施例と異なる点は、周辺駆動領域２において平坦
化層１５を選択的にエッチングし金属配線８のみを被覆
している事である。この平坦化層１５は表示領域１にお
いて本来の平坦化機能を要求されるが、周辺駆動領域２
ではそのパッシベーション機能を利用している。この点
に鑑み、この変形例では平坦化層１５を選択的にエッチ
ングし必要とされる部分のみに残す様にした。なお、平
坦化層１５のエッチングはコンタクトホール１０の開口
と同時に行なえる為、特に工程増加をもたらさない。

【００１３】図３は、図２に示した周辺駆動領域２の模
式的な平面パタン形状を表わしている。図示する様に、
所定の形状にパタニングされた半導体薄膜５と交差する
様に２本のゲート電極Ｇが設けられている。又、３本の
金属配線８がコンタクトホールを介して半導体薄膜５に
導通している。本発明においては、平坦化層は少なくと
も金属配線８の上部を被覆していれば所望のオーバパッ
シベーション効果を得る事ができる。

【００１４】図４は本発明にかかる液晶表示装置の第２
実施例を示す模式的な平面図であり、特に主基板のみを
表わしている。図示する様に主基板２１の表面には画素
を駆動するスイッチング素子として薄膜トランジスタ２
２が形成されている。又、薄膜トランジスタ２２に選択
信号を供給する為のゲートライン２３、同じく画像信号
を供給する為の信号ライン２４、画素電極２５等が形成
されている。これらスイッチング用の薄膜トランジスタ
２２及び画素電極２５を含む表示領域を囲む様に、枠状
の金属配線２６からなる遮光領域が設けられている。こ
の遮光領域は液晶表示装置の光漏れを防止するととも
に、内部回路の静電破壊を防止するガードリングとして
機能する。遮光領域２６によって囲まれた内部には垂直
駆動回路２７が形成されておりゲートライン２３を介し
て個々のスイッチング用薄膜トランジスタ２２に接続し
ている。水平駆動回路２８も形成されており信号ライン
２４を介して個々のスイッチング用薄膜トランジスタ２
２に接続している。これら垂直駆動回路２７及び水平駆
動回路２８も薄膜トランジスタを構成要素としており、
前述した周辺駆動領域となる。なお、主基板２１の上端
側には外部接続用の金属配線２９が形成されており、遮
光領域となる金属配線２６と交差して垂直駆動回路２７
や水平駆動回路２８と接続している。本実施例では、平
坦化層は表示領域及び周辺駆動領域に加え、遮光領域に
まで延在しており枠状の金属配線２６を被覆保護してい
る。エッチング液の滲み込み等による金属配線２６の腐
食や溶解を防止でき光漏れがなくなる。なお、外部接続
用の金属配線２９については線幅が比較的広い為、特に
平坦化層で被覆保護しなくても良い。

【００１５】図５は、図４に示した直線Ｘ−Ｘに沿って
切断した主基板２１の断面構造を模式的に表わしてい
る。図では、周辺駆動領域、表示領域、遮光領域が現わ
れている。周辺駆動領域には主基板２１の上に回路結線
用の金属配線３０がパタニング形成されている。表示領
域では主基板２１の上に信号ライン２４等からなる金属
配線がパタニング形成されている。又、遮光領域には前
述した様に枠状の金属配線２６がパタニング形成されて
いる。これらの金属配線は層間絶縁膜３１により被覆さ
れており、さらにその上を平坦化層３２が保護してい
る。表示領域において平坦化層３２の上面に前述した画
素電極２５がパタニング形成される。図示する様に、周
辺駆動領域、表示領域、遮光領域に含まれる全ての金属
配線が平坦化層３２により保護されており、その腐食断
線を防止できる。特に、遮光領域においても枠状の金属
配線２６を平坦化層３２で被覆する事により、従来問題
となっていたアルミニウムの腐食による光漏れが効果的
に防止できる。

【００１６】図６は、本発明にかかるアクティブマトリ
クス型液晶表示装置の第３実施例を示す模式的な平面図
であり、特に主基板のみを表わしている。主基板５１の
表面にはマトリクス状に交差配列した行電極５２及び列
電極５３がパタニング形成されている。各行電極５２と
列電極５３の交点には薄膜トランジスタ５４及び対応す
る画素電極５５が集積形成されている。本例では薄膜ト
ランジスタ５４はアモルファスシリコンを素子領域とし
ている。アモルファスシリコンは比較的移動度が小さい
ので、先に示した実施例と異なり本例では周辺駆動回路
は主基板５１上に設けられていない。各薄膜トランジス
タ５４のゲート電極は対応する行電極５２に接続されて
おり、ソース電極は対応する列電極５３に接続されてお
り、ドレイン電極は対応する画素電極５５に接続されて
いる。これら行電極５２、列電極５３、スイッチング用
の薄膜トランジスタ５４、画素電極５５が集積的に形成
された部分が表示領域５６を構成する。行電極５２及び
列電極５３は表示領域５６から延設されており、直接外
部との接続をとる為の金属配線５７となっており、周辺
端子領域に含まれる。本実施例では平坦化層は表示領域
５６のみならず、端子領域にまで延在しており金属配線
５７を被覆する。垂直駆動回路及び水平駆動回路等のス
キャナを内蔵しない本実施例では、行電極５２及び列電
極５３は金属配線５７を介して直接外部に接続され、そ
の本数は数百本に及ぶ。従って、個々の金属配線５７は
極めて狭い線幅を有しており、腐食等により容易に断線
故障が起きる。この点に鑑み、本実施例では平坦化層を
端子領域にまで延在させており、微細な金属配線５７を
被覆保護している。

【００１７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、薄
膜トランジスタが属する下側層と画素電極が属する上側
層との間に平坦化層を介在させているとともに、この平
坦化層はさらにオーバパッシベーションとして金属配線
を被覆保護している。平坦化層は有機膜からなりクラッ
クが入りにくい構造となっている。従って、下地の金属
配線をエッチング液等の薬品から有効に保護でき、腐食
による断線故障を防止できるという効果がある。又、金
属配線が遮光機能を備えている場合には、腐食溶解によ
る光漏れ不良を防止する事ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液晶表示装置の第１実施例を示
す断面図である。

【図２】図１に示した第１実施例の変形を示す断面図で
ある。

【図３】図２に示した実施例の要部平面図である。

【図４】本発明にかかる液晶表示装置の第２実施例を示
す平面図である。

【図５】図４に示したＸ−Ｘ線に沿って切断した断面図
である。

【図６】本発明にかかる液晶表示装置の第３実施例を示
す模式的な平面図である。

【図７】従来の液晶表示装置の一般的な構成を示す斜視
図である。

【図８】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１表示領域２周辺駆動領域３主基板４薄膜トランジスタ５半導体薄膜６第１層間絶縁膜８金属配線９第２層間絶縁膜１１画素電極１２対向基板１３対向電極１４液晶層１５平坦化層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者門田久志東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者中村真治東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者林久雄東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状の画素電極、金属配線及び
薄膜トランジスタが集積形成された主基板と、対向電極
を有し該主基板に所定の間隙を介して接合した対向基板
と、該間隙に保持された液晶層とからなる液晶表示装置
であって、該薄膜トランジスタが属する下側層と該画素電極が属す
る上側層との間に平坦化層が介在しており、該平坦化層はさらにオーバパッシベーションとして該金
属配線を被覆している事を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記主基板は画素電極及びスイッチング
用の薄膜トランジスタを含む表示領域と、薄膜トランジ
スタ群を含む周辺駆動領域を有しており、前記平坦化層は該周辺駆動領域にまで延在しており、該
薄膜トランジスタ群を相互接続する金属配線を被覆して
いる事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記主基板は画素電極及びスイッチング
用の薄膜トランジスタを含む表示領域と、該表示領域か
ら延設した金属配線を含む端子領域とを有しており、前記平坦化層は該端子領域にまで延在しており該金属配
線を被覆している事を特徴とする請求項１記載の液晶表
示装置。
【請求項４】前記主基板は画素電極及びスイッチング
用の薄膜トランジスタを含む表示領域と、該表示領域を
囲む枠状の金属配線からなる遮光領域とを有しており、前記平坦化層は該遮光領域にまで延在しており該金属配
線を被覆している事を特徴とする請求項１記載の液晶表
示装置。
【請求項５】前記金属配線はアルミニウムからなる事
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記平坦化層は写真蝕刻加工可能な有機
膜からなる事を特徴とする請求項１記載の液晶表示装
置。