KR100260696B1 - 액정 표시 소자 및 그 제조 방법과, 액정 표시 장치 - Google Patents

액정 표시 소자 및 그 제조 방법과, 액정 표시 장치 Download PDF

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요이찌 히라이시
야스노부 다구사
다다노리 히시다
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마찌다 가쯔히꼬
샤프 가부시키가이샤
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Abstract

게이트 배선과 소스 배선과의 교차부 근방에 TFT를 갖고, 상기 TFT에 화소전극이 접속된 액정 표시 소자에 있어서, 게이트 배선, 소스 배선, 및 TFT와, 화소전극과의 사이에, 예를 들면 아크릴 수지로서 실현되는 층간 절연막이 형성되어 있다. 화소전극은, 자단 게이트 배선과 오버랩하지 않고, 자단 게이트 배선에 이웃하는 게이트 배선과 오버랩하도록 형성되어 있다. 게이트 배선 및 소스 배선중 적어도 한쪽이, 단선에 대한 용장성을 갖게 하기 위해서 링형의 부분을 길이 방향으로 연결한 용장 구조를 이룬다. 이것에 의해, 고품위 표시가 가능한 액정 표시 소자가 실현된다.

Description

액정 표시 소자 및 그 제조 방법과, 액정 표시 장치
제l(a)도는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제1(b)도는 제1(a)도의 A - A' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제2(a)도 내지 제2(d)도는 주요한 제조공정의 각각에 있어서의 상기 액티브 매트릭스 기판의 구성을 각각 도시한 평면도.
제2(e)도 내지 제2(h)도는 제2(a)도 내지 제2(d)도의 A - A' 선을 따르는 평면에 있어서의 횡단면을 각각 도시한 단면도.
제3(a)도 내지 제3(c)도는 상기 액티브 매트릭스 기판에 설치되는 게이트 배선의 형상의 예를 각각 도시한 평면도.
제4(a)도는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제4(b)도는 제4(a)도의 A - A' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제5(a)도는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제5(b)도는 제5(a)도의 B - B' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제6도는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제7(a)도는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제7(b)도는 제7(a)도의 B - B' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제8(a)도는 상기 제5 실시 형태에 관한 액정 표시 소자의 변형예를 도시한 것으로, 이 액정 표시 소자가 구비하는 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제8(b)도는 제8(a)도의 B - B' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제9(a)도는 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제9(b)도는 제9(a)도의 A - A' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제10(a)도는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제10(b)도는 제10(a)도의 A - A' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제11도는 제7 실시 형태에 관한 액티브 매트릭스 기판에 있어서의 소스 배선의 변형예를 도시한 평면도.
제12(a)도는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판에 있어서의 게이트 배선과 소스 배선과의 교차부 근방의 구조를 설명하기 위한 평면도.
제12(b)도는 제12(a)도의 D - D' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제13(a)도는 본 발명의 제9 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제13(b)도는 제13(a)도의 A - A' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제14(a)도는 종래의 투과형 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도.
제14(b)도는 제14(a)도의 A - A' 선에 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도.
제15도는 다른 종래의 투과형 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 구성을 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 게이트 배선 2 : 소스 배선
4 : 화소 전극
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은, 박막 트랜지스터(TFT) 등의 스위칭 소자를 구비한 액티브 매트릭스형(active matrix type)의 액정 표시 소자 및 그 제조 방법, 과 이 액정 표시 소자를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
제14(a)도는, 종래의 투과형 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도이다. 제14(a)도에 도시한 바와 같이, 상기 액티브 매트릭스 기판상에는, 복수개의 화소전극(54)이 매트릭스형으로 설치된다. 또한, 게이트 배선(51…) 및 소스 배선(52…)이, 상기 화소전극(54)의 각각의 주위를 통과하고, 상호 직교차하도록 설치되어 있다.
이 때, 게이트 배선(51)은, 화소전극(54)이 형성된 표시 영역을 둘러싸도록 링형으로 형성되어 있고, 이러한 용장구조(redundant structure)를 취함으로써, 단선 대책(disconnection of lines)이 실시되어 있다. 또한, 게이트 배선(51)은, 그 일부가 화소전극(54)의 외부 주변 부분과 오버랩하고 있고, 그 부분에 부가 용량(Cs)이 형성되어 있다. 또한, 이 때, 화소전극(54)은 이웃하는 게이트 배선(51)상에 형성되는, 소위 Cs On Gate 구조로 되어 있다.
상술한 게이트 배선(51)과 소스 배선(52)과의 교차부분에는, 화소전극(54)에 접속되는 스위칭 소자로서 TFT(53)가 설치되어 있다. 이 TFT(53)의 게이트전극에는 게이트 배선(51)이 접속되고, TFT(53)는, 게이트전극에 입력되는 신호에 의해 구동제어된다. 또한, TFT(53)의 소스전극에는 소스 배선(52)이 접속되고, TFT(53)는 소스전극으로부터 데이터 신호를 입력한다.
제14(b)도는, 제14(a)도의 A - A' 선을 따르는 평면에서 상기 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도이다. 제14(b)도에서, TFT 기판(60)상에는, 제14(a)도에서 설명한 게이트 배선(51)이 설치되고, 게이트 배선(51)상을 커버하도록 게이트 절연막(57)이 형성되어 있다. 또한, 게이트 절연막(57)상에는, 제14(a)도에서 설명한 소스 배선(52)과 화소전극(54)이 형성되어 있고, 블랙 매트릭스(BM)(62)를 구비한 대향 기판(61)과의 사이에 액정(58)을 사이에 두고 투과형의 액정 표시 소자를 형성하고 있다.
상기 종래의 액정 표시 소자와 같이, 소스 배선(52)[또는 게이트 배선(51)]과 화소전극(54)이 동일한 층에 형성되어 있는 경우에는, 소스 배선(52)과 화소전극(54)은 그 층면과 수평인 방향으로 간극을 설치하지 않으면 안되었다. 이것은, 소스 배선(52)과 화소전극(54)을 근접하여 형성하면, 개구율은 향상되는 반면, 소스 배선(52)과 화소전극(54)이 누설(leak)하는 확률이 높아지기 때문이다. 또한, 디스크리네이션(disclination)이 발생하여 액정 표시 소자의 표시품위가 저하한다고 하는 문제도 있다. 이들 이유에 의해, 종래의 액정 표시 소자에서는, 개구율을 대폭 향상시키는 것은 매우 곤란하였다
또한, 특개소 64-68726호 공보(USP 5,032,883)에 개시되어 있는 TFT를 이용하면, 제15도에 도시한 바와 같은 투과형 액정 표시 소자가 실현된다. 이 액정 표시 소자에서는, 게이트 배선(71) 및 소스 배선(72)과, 화소전극(74)과의 사이에, 폴리이미드(Pi)나 아크릴 등으로 이루어지는 층간 절연막(76)이 설치되어 있다. 즉, 게이트 배선(71) 및 소스 배선(72)과, 화소전극(74)이, 각각의 층에 형성되어 있다. 이 구성에서는, 게이트 배선(71)과 소스 배선(72)을 근접하여 형성할 수 있으므로, 상기 종래의 액정 표시 소자보다도 개구율을 향상시킬 수 있다.
그러나, 상기 공보에 개시된 TFT를 이용한 구성은, 화소전극(74)이, 상기 화소전극(74)을 구동하기 위한 게이트 배선(71)상에 형성되어 있으므로, 화소전극(74)과 게이트 배선(71)과의 사이에 기생용량(Cgp)이 발생된다. 또한, 게이트의 직류성분이 액정으로 인가되어, 액정 표시 소자의 표시품위를 저하시킨다고 하는 문제도 있다. 또한, 상기 공보에는, 부가 용량(Cs)의 형성에 대해서는 아무것도 개시되어 있지 않다.
또한, 상기 공보에 개시된 구성에서는, TFT 상에 투명전극을 설치하지 않은 구조로 되어 있지만, 층간 절연막(76)이 분극을 일으킴으로써 TFT의 특성이 시프트할 우려가 있다. 이것은, 층간 절연막(76)으로서 유기막을 이용한 경우에 특히 현저해진다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명의 제1 목적은, 개구율의 향상을 꾀함과 동시에, 각 배선과 화소전극간과의 기생용량을 저감함과 동시에 큰 부가 용량을 형성하고, 고품위 표시를 실현할 수 있는 액정 표시 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제2 목적은, 스위칭 소자의 특성 시프트를 방지하여, 액정 표시 소자의 신뢰성, 수명, 및 표시품위를 향상시키는 것에 있다.
상기 제1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 액정 표시 소자는, 주사 배선과 신호 배선과의 교차부근방에 스위칭 소자가 설치되고, 상기 스위칭 소자에 화소전극이 접속된 액정 표시 소자에 있어서, 상기 주사 배선 및 신호 배선중 적어도 한쪽이 링형의 용장부를 갖음과 동시에, 상기 주사 배선, 신호 배선, 및 스위칭 소자와, 상기 화소전극과의 사이에, 층간 절연막을 구비한 것을 특징으로 한다.
상술된 구성에서는, 주사 배선 및 신호 배선과, 화소전극과의 사이에 층간 절연막이 형성되어 있음으로써, 예를 들면 주사 배선이 용장부를 갖는 경우, 신호 배선과, 주사 배선의 용장부에서 신호 배선과 평행한 부분을 근접하여 배치하는 것이 가능해진다. 이 결과, 개구율을 향상시킬 수 있다. 또한, 주사 배선 및 신호 배선중 적어도 한쪽이 링형의 용장부를 갖음으로써, 부가 용량이 크게 형성된다. 또한, 단선에 대한 용장성도 향상되므로, 양품율(non-defective product ratio)의 향상을 꾀할 수 있음과 동시에, 배선폭을 가늘게 형성할 수 있기 때문에 개구율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 액정 표시 소자의 화소전극은, 스스로를 구동하고 있는 주사 배선과는 오버랩하지 않고서, 상기 주사 배선에 이웃하는 주사 배선과 오버랩하는 부분을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 화소전극이 스스로를 구동하고 있는 주사 배선과 오버랩하지 않으므로, 기생용량(Cgp)이 없어져서, 표시품위가 향상된다.
상기 액정 표시 소자의 층간 절연막으로서 유기수지를 이용하면, 층간 절연막의 표면을 용이하게 평탄화할 수 있다. 이에 따라, 액정 표시 소자에 있어서의 액정의 배향 혼란이 대폭 감소하고, 표시품위가 향상됨과 동시에, 광 시야각화를 꾀할 수 있다. 또한, 콘트라스트가 향상된다고 하는 효과도 발휘한다.
상기 액정 표시 소자의 층간 절연막으로서 아크릴계 수지를 이용하면, 착색이 없는 아름다운 표시의 액정 표시 소자를 실현하는 것이 가능해진다.
상기 액정 표시 소자에 있어서, 이웃하는 용장부가, 공유부를 갖는 구성에 의하면, 주사 배선과 신호 배선과의 교차부분에서의 단차가 작아지기 때문에 단선이 방지된다. 덧붙여, 개구율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 액정 표시 소자에 있어서, 주사 배선이 링형의 용장부를 갖음과 동시에 상기 용장부에서 신호 배선과 평행한 부분이, 신호 배선의 선폭과 같거나 그 보다도 가는 선폭으로 형성된 구성에 의하면, 개구율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 액정 표시 소자에 있어서, 주사 배선이 링형의 용장부를 갖음과 동시에, 상기 용장부에서 신호 배선과 직교하는 부분 상에, 부가 용량을 형성하기 위한 용량 배선이 설치된 구성에 의하면, 화소전극과 주사 배선과의 사이의 절연막의 두께를 얇게 할 수 있어, 부가 용량을 크게 형성할 수 있다. 또한, 배선저항이 낮아짐으로써, 또한 고품위의 표시가 가능한 액정 표시 소자를 제공하는 것이 가능해진다
상기 액정 표시 소자에 있어서, 주사 배선이 링형의 용장부를 갖음과 동시에, 상기 층간 절연막이, 상기 용장부에서 신호 배선과 직교하는 부분의 상측에, 스위칭 소자와 화소전극을 전기적으로 접속하기 위한 컨택트 홀을 형성하면, 상기 컨택트 홀 부분에 생기기 쉬운 액정의 배향 혼란을 주사 배선으로 은폐시킬 수 있으므로, 표시품위의 저하를 방지하는 것이 가능해진다 또한, 컨택트 홀부분에 별도로 차광막을 설치할 필요가 없어지므로, 개구율도 향상된다.
또한, 상기 용장부에서 신호 배선과 직교하는 부분의 한쪽이, 다른쪽 보다도 굵게 형성되어 있고, 상기 한쪽의 부분상의 층간 절연막이 컨택트 홀을 갖는 구성이라고 하면, 컨택트 홀의 면적을 크게 취할 수 있으므로, 접속 불량이 발생하기 어렵게 됨과 동시에, 접속 저항치를 감소시킬 수 있다. 또한, 부가 용량도 크게 형성할 수 있다.
상기 액정 표시 소자에 있어서, 주사 배선의 표면에 양극산화 등에 의해 금속 산화막을 형성하면, 부가 용량을 크게 형성할 수 있음과 동시에, 스위칭 소자의 특성을 좌우하는 반도체 층에 있어서의 절연성을 향상시킬 수 있다.
상기 액정 표시 소자에 있어서, 주사 배선과, 스위칭 소자의 컨택트 전극과의 사이에, 부가 용량을 형성하는 절연막을 더 구비한 구성에 의하면, 절연막에 의해서 부가 용량이 형성된다. 상기 절연막은 층간 절연막보다도 얇고, 또한, 일반적으로 비유전률도 크게 할 수 있기 때문에, 보다 큰 부가 용량을 형성하는 것이 가능해진다.
상기 액정 표시 소자에 있어서, 주사 배선이, 신호 배선보다도 상층에 형성된 구성에 의하면, 주사 배선과 화소전극과의 간격이 작아지므로, 큰 부가 용량이 형성된다.
상술된 제2 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 다른 액정 표시 소자는; 주사 배선과 신호 배선과의 교차부 근방에 설치된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자와 접속된 화소전극과, 상기 스위칭 소자를 커버하도록 상기 층간 절연막상에 형성된 보조전극을 구비한 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 스위칭 소자의 특성이 시프트하는 것이 방지된다. 이 결과, 신뢰성이 높고, 흐림이 없는 선명한 화상표시를 실현할 수 있는 액정 표시 소자를 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 우수한 점은, 이하에 도시한 기재에 의해서 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이점은, 첨부도면을 참조한 다음 설명으로 명백하게 될 것이다.
[발명의 구성 및 작용]
[제1 실시 형태]
제l(a)도는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액정 표시 소자의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도이다.
제l(a)도에서, 액티브 매트릭스 기판상에는, ITO 등의 투명재료에 의해 형성된 복수개의 화소전극(4)이, 매트릭스형으로 설치된다. 또한, 주사 배선으로서의 게이트 배선(1)과, 신호 배선으로서의 소스 배선(2)이, 화소전극(4)의 교차부의 주위를 통과하고, 상호 직교차하도록 설치된다. 상기 게이트 배선(1)은, Al, Ta, 또는 Cr 등의 불투명한 금속으로 형성된다. 소스 배선(2)은, Al, Ta. 또는 Cr 등의 금속, 또는 ITO에 의해 형성된다. 게이트 배선(1)은, 후에 설명하지만, 단선에 대한 용장성을 갖게 하기 위해, 화소전극(4)(표시 영역)을 둘러싸는 링형의 부분을 늘어 놓은 형상을 이루고 있다.
또한, 게이트 배선(1)은, 적어도 그 일부분이 화소전극(4)과 오버랩하도록 형성되고, 게이트 배선(1)과 화소전극(4)이 오버랩하는 부분에 부가 용량(Cs)이 형성된다. 또, 화소전극(4)은, 게이트 배선(1)의 거의 전체를 오버랩하도록 형성하는 것이 바람직하고, 이에 따라, 부가 용량(Cs)을 보다 크게 형성함과 동시에, 게이트 배선(1)으로부터의 직류성분이 액정(8)에 인가되는 것을 방지하여, 액정 표시 장치의 수명이나 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 이 때, 화소전극(4)은, 이웃하는 게이트 배선상에 형성된, 소위 Cs On Gate 구조로 되어있다. 즉, 제l(a)도에 도시한 복수개의 화소전극(4…)중 하나를 화소전극(4a)로 하면, 이 화소전극(4a)은, 스스로 오버랩하는 게이트 배선(1)(도면중에 기호(gl)를 붙여 도시한 게이트 배선)이 아니라, 그 이웃하는 게이트 배선(1)(도면 중에 기호(g2)를 붙여 도시한 게이트 배선)에 의해 구동되어 있다. 또, 이후에서는, 화소전극(4a)에 대한 게이트 배선(g2)과 같이, 각 화소전극(4)을 구동하는 게이트 배선을, 자단 게이트 배선이라 부른다.
여기서, 게이트 배선(1)의 형상에 관해서 설명하기로 한다. 게이트 배선(1)은, 예를 들면, 제3(a)도 내지 제3(c)도에 도시한 바와 같은 형상으로 형성하는 것이 가능하다. 예를 들면, 제3(a)도에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(1)은, 각 화소전극(4)의 주위를 둘러싸는 링형의 부분(이하, 링부분이라 칭함) R이, 게이트 배선(1)의 길이 방향으로 연속하여 연결된 구조로 형성될 수 있다. 이 링부분 R을, 게이트 배선(1)의 용장부라 부른다. 게이트 배선(1)은, 이와 같이 용장부를 갖음으로써, 일부에 단선이 생겼다고 해도, 단선 불량이 되기 어렵다.
또, 제3(a)도에 도시한 구성에서는, 이웃하는 링부분 R끼리는, 소스 배선(2)과 평행한 부분의 양단부에서 상호 접속되어 있다. 이 때문에, 각 게이트 배선(1)은, 전체로서, 사다리형의 구조를 이루고 있다. 또, 이후에서는, 상술된 구조를, 사다리 구조라 부른다. 이 사다리 구조는, 이웃하는 링부분 R끼리, 2부분 즉 소스 배선(2)과 평행한 부분의 양단부에서 상호 접속되어 있으므로, 이 접속부분에 있어서도, 양쪽이 단선하지 않는 한, 단선 불량이 되지 않는다고 하는 이점이 있다.
제3(b)도에 도시한 게이트 배선(1)도, 화소전극(4)의 주위를 둘러싸는 링부분 R이, 게이트 배선(1)의 길이 방향으로 연속하여 연결된 구조로 형성되어 있다. 다만, 이 구조는, 완전한 사다리 구조가 아니라, 이웃하는 링부분 R끼리는, 소스 배선(2)과 평행한 부분의 한쪽의 단부에서 상호 접속되어 있다. 또, 제3(b)도에 도시한 구조의 변형예로서는, 이웃하는 링부분 R끼리, 소스 배선(2)과 평행한 부분의 중앙부근에서 상호 접속된 구조이어도 좋다.
제3(c)도에 도시한 게이트 배선(1)은, 후에 제2 실시 형태에서도 설명하겠지만 이웃하는 링부분 R·R에서 소스 배선(2)과 평행한 부분이 공통화된 형상이다. 이 형상은, 제3(a)도 또는 제3(b)도에 도시한 형상보다도 개구율을 향상시키는 것을 목적으로 한 것이다.
이하에서는, 제3(a)도 내지 제3(c)도에 예시한 바와 같은, 링형의 용장부를 갖는 배선구조의 전부를, 용장구조라 부른다. 또, 링형부분은 반드시 화소전극의 주위를 둘러싸도록 형성하지 않아도 좋고, 예를 들면, 링형부분의 일부가 화소전극의 한가운데를 통하도록 하는 구성이어도 상관 없다.
상술한 바와 같은 게이트 배선(1) 및 소스 배선(2)의 교차부분 근방에는, 컨택트 홀(5)을 통해 화소전극(4)과 접속되는 스위칭 소자로서의 TFT(3)가 설치된다. 여기서는, 게이트 배선(1)이 TFT(3)의 게이트전극을 겸하고 있고, TFT(3)는, 게이트전극에 입력되는 신호에 의해 구동제어된다. 또한, TFT(3)의 소스전극에는 소스 배선(2)이 접속되고, TFT(3)의 소스전극에 데이터 신호가 입력된다.
제1(b)도는, 제l(a)도에서 도시한 A - A' 선을 따르는 평면에서 본 실시 형태의 액정 표시 소자를 절단한 경우의 횡단면을 도시한 단면도이다. 제1(b)도에 도시한 바와 같이, 상기 액정 표시 소자는, 액티브 매트릭스 기판(13)과 대향 기판(11)과의 사이에 액정(8)을 사이에 둔 구성으로 되어 있다.
우선, 액티브 매트릭스 기판(13)의 구성에 관해서 설명하기로 한다. 액티브 매트릭스 기판(13)은, TFT 기판(10), 게이트 배선(1), 게이트 절연막(7), 소스 배선(2), 층간 절연막(6), 및 화소전극(4)이, 이 순서대로 적층되어 구성되어 있다. 즉, TFT 기판(10)상에는, 게이트 배선(1)이 설치되고, 게이트 배선(1)의 상부를 커버하도록, SiNx 또는 SiOx 등으로 이루어지는 게이트 절연막(7)이 설치된다. 게이트 절연막(7)상에는, 소스 배선(2)이 형성되어 있다. 또한, 소스 배선(2)을 커버하도록, 아크릴계 수지 또는 Pi(폴리이미드) 등으로 이루어지는 층간 절연막(6)이 형성되어 있다. 또, 이 층간 절연막(6)의 막 두께는 1 내지 5㎛, 더욱 바람직하게는 2 내지 3㎛으로 한다.
층간 절연막(6)의 막 두께를 상술된 범위로 하는 이유는, ① 층간 절연막(6) 표면의 평탄화를 꾀하기 위해서는, 층간 절연막(6)의 막 두께를 배선부분의 막 두께보다도 두껍게 할 필요가 있고, ② 화소전극(4)과 소스 배선(2)이 오버랩하고 있는 경우, 그 부분에 생기는 기생용량(Csp)을 작게 하기 위함이다.
다만, 층간 절연막(6)의 막 두께를 너무 두껍게 하면, 컨택트 홀(5)의 면적이 커져 버린다. 예를 들면, 층간 절연막(6)의 막 두께가 6㎛, 컨택트 홀(5)의 저면(접속부분)이 5㎛각이고, 컨택트 홀(5)의 테이퍼각이 60도인 경우에는, 층간 절연막(6) 표면에서의 컨택트 홀(5)의 개구부의 크기는 13㎛각 이상이 된다 또는, 컨택트 홀(5)의 테이퍼각이 45도인 경우에는, 상기 개구부의 크기는 16㎛각 이상이 된다. 이와 같이, 상기 개구부가 커지면, 액정의 배향 불량의 원인이 되거나, 컨택트 불량이 증가하거나, 층간 절연막(6)의 형성공정에 시간을 필요로 하는 등의 불편함이 생기므로 바람직하지 못하다.
계속해서, 상술된 바와 같이 하여 형성된 층간 절연막(6)상에, 화소전극(4)이 형성된다. 이에 따라, 액티브 매트릭스 기판(13)이 완성된다. 또한, 상술된 액티브 매트릭스 기판(13)에 대향시키는 대향 기판(11)에는, 블랙 매트릭스(BM)(12) 및 도시하지 않은 대향전극이나 컬러필터가 형성된다. 그리고, 액티브 매트릭스 기판(13)과 대향 기판(11)과의 사이에 액정(8)이 도입되어, 본 실시의 형태에 관한 액정 표시 소자가 완성된다.
이상의 설명에서도 알 수 있듯이, 본 실시 형태의 구성에서는, 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)과의 사이의 간극이, 종래의 액정 표시 장치에 비해 대폭 삭감되어 있는 것을 알 수 있다. 종래의 액정 표시 장치에서는, 소스 배선이나 게이트 배선과 동일 층에 화소전극이 형성되어 있었음으로써, 소스 배선이나 게이트 배선과, 화소전극을 근접하여 형성하면 누설이나 디스크리네이션(disclination)이 발생해 버리고, 액정 표시 장치의 양품율이나 표시품위가 저하한다고 하는 문제를 갖고 있었다. 이에 대해, 이 제1 실시 형태의 구성에서는, 게이트 배선(1) 및 소스 배선(2)과, 화소전극(4)이 층간 절연막(6)을 통해 각각의 층에 형성되어 있음으로써, 종래와 같은 문제가 발생하지 않고, 이들 배선을 상호 근접하여 형성하는 것이 가능하게 되어 있다.
또, 층간 절연막(6)으로서는, 가능한 한 비유전률이 낮은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 층간 절연막(6)의 비유전률은, 소스 배선(2)과 화소전극(4)과의 오버랩이 커지면 커지게 되는 만큼, 액정 표시 장치의 표시특성에 대해 중요한 요소가 된다. 왜냐하면, 이 제1 실시 형태의 구성에서는, 자단 게이트 배선상에 화소전극(4)이 형성되어 있지 않으므로, 게이트 배선(1)과 화소전극(4)과의 사이에는 기생용량(Cgp)은 생기지 않지만, 소스 배선(2)과 화소전극(4)이 오버랩하는 경우에, 이들 사이에 생기는 기생용량(Csp)이 크면 표시에 악영향을 미치게 하기 때문이다.
다음에, 상술된 액티브 매트릭스 기판(13)의 주요한 제조 프로세스에 대해서, 제2(a)도 내지 제2(h)도를 참조하면서 설명하기로 한다. 제2(a)도 내지 제2(d)도는, 상기 제조 프로세스 각각에 있어서의 액티브 매트릭스 기판(13)의 구성을 각각 도시한 평면도. 제2(e)도 내지 제2(h)도는, 제2(a)도 내지 제2(d)도의 A - A' 선을 따르는 평면에서 절단된 횡단면을 각각 도시한 단면도이다.
우선, 제2(e)도에 도시한 바와 같이, 유리 등으로 이루어지는 TFT 기판(10)상에 Al 등을 CVD(Chemical Vapor Deposition) 법에 의해서 4000Å의 두께로 성막하여 패터닝함으로써, 게이트 배선(1)이 형성된다. 이 때, 게이트 배선(1)은, 제2(a)도에 도시한 바와 같이, 후에 형성되는 화소전극(4)의 주변부를 둘러싸는 링형의 부분(이하, 링부분이라 칭함)이, 게이트 배선(1)을 따르는 방향으로 연속하여 연결된 형상이 되도록, 패터텅이 행해진다.
다음에, 게이트 배선(1)의 표면을 2000Å의 두께만큼 양극산화시킨다. 이것은 게이트 배선(1)과 후에 형성하는 반도체층과의 사이의 절연성을 향상시켜서, 부가용량(Cs)을 크게하기 위함이다.
그 후, 제2(b)도 및 제2(f)도에 도시한 바와 같이, CVD 법에 의해, SiNx 등으로 이루어지는 게이트 절연막(7)을, 3000Å의 막 두께가 되도록, 게이트 배선(1)상에 형성한다. 또한, 이 게이트 절연막(7)상에 Si 반도체 층을 1000Å, n+Si층을 500Å의 두께가 되도록 연속하여 퇴적하고, 패터닝을 행함으로써, 도시하지 않은 채널부 및 컨택트부가 형성된다.
다음에, 제2(c)도 및 제2(g)도에 도시한 바와 같이, 막 두께 1000Å의 Al 및 막 두께 3700Å의 Cr을, CVD법에 의해 순차성막하여 패터닝함으로써, 소스 배선(2)이 형성된다. 소스 배선(2)을 이와 같이 2층 구조로 함으로써, 소스 배선(2)에 단선 용장성을 갖게 하는 것이 가능해진다. 이 결과, 양품율이 향상될 뿐만 아니라, 소스 배선(2)을 보다 가늘게 형성할 수 있기 때문에, 액정 표시 장치의 개구율을 대폭 향상시킬 수 있다.
다음에, 제2(d)도 및 제2(h)도에 도시한 바와 같이, 소스 배선(2)상에 감광성의 아크릴계 수지를 스핀코트법으로 3㎛의 두께로 도포함으로써, 층간 절연막(6)아 형성된다. 여기서는, 메타크릴산과 글리시딜 메타크릴레이트와의 폴리머를 베이스 폴리머로 하고, 이것에 감광제로서 나프톡시디아지드계 포지티브형 감광제를 첨가한 것을, 감광성 아크릴 수지로서 이용하였다. 층간 절연막(6)으로서 아크릴계 수지를 이용하는 이유는 다음과 같다.
(1) 아크릴계 수지의 비유전률은 3. 0 내지 4. 0이고, 종래 일반적으로 절연막으로서 많이 이용되고 있는 SiNx 등의 무기막의 비유전률(8정도)에 비해 낮고, 감광제를 넣었다고 해도 그 비유전률은 3. 4 내지 3. 5로 충분히 낮다.
(2) 투명도가 높다.
(3) 스핀코트법, 롤코트법, 또는 슬롯코트법 등에 의해 용이하게 3㎛이라는 두꺼운 막 두께로 형성할 수 있다. 따라서, 소스 배선(2)과 화소전극(4)과의 사이의 기생용량(Csp)을 작게 할 수 있다.
상기 이유에 의해, 상술된 기생용량(Csp)이 표시에 미치는 영향(혼선 등)을 보다 저감시키는 것이 가능해지고, 양호하게 밝은 표시를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 감광성의 아크릴 수지를 이용함으로써, 패터닝시에 포토레지스트 도포공정이 불필요해지고, 생산성이 향상된다고 하는 이점도 있다. 이 때, 통상 노광시에 사용하는 파장인, i 선(파장 365nm), h 선(파장 405nm), 또는 g 선(파장 436nm)의 발광휘선 스펙트럼 중, 에너지가 가장 강하고, 가시광이 아니라 자외광인 i 선의 파장에 반응피크가 있는 감광성수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 컨택트 홀을 정밀도 좋게 형성할 수 있음과 동시에, 자외광영역에 피크가 있기 때문에 착색을 최소한으로 억제할 수 있다.
이에 따라, 투과형 액정 표시 장치의 투과율을 높일 수 있고, 배면 광으로부터의 광량을 억제하여 저소비 전력화를 꾀할 수 있다. 또는, 배면 광으로부터의 광량을 종래와 동일하게 한 경우는, 보다 밝은 표시를 실현할 수 있다.
또, 여기서는, 농도가 0. 1 내지 1.0 mol%의 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드 현상액(알칼리용액)에 의해 현상함으로써, 패터닝을 행하였다. 현상액의 농도가 1.0 mol%이상이면, 노광하지 않은 부분 즉 컨택트 홀 이외의 부분의 감광성 투명 아크릴 수지의 막 두께의 감소량이 크고, 막 두께의 제어가 어렵게 된다. 또한, 예를 들면 2.4 mol% 정도의 고농도의 현상액을 사용한 경우는, 현상에 의해 제거되어야 할 부분, 즉 컨택트 홀을 형성해야 할 부분에, 아크릴 수지의 변질물이 잔재로서 남고, 컨택트 불량을 초래한다고 하는 문제를 발생한다. 한편, 현상액의 농도가 0.1mol%보다 낮은 경우에는, 현상액을 순환하여 반복사용하는 방식의 현상장치에서는 농도의 변동이 크기 때문에 농도제어가 어렵게 된다. 이 때문에, 상기 현상액의 농도는, 상술된 바와 같이 0.1 내지 1.0 mol%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 층간 절연막(6)의 재료로서, 미리 착색된 아크릴 수지를 사용하여, 패터닝을 행한 후에 전면노광처리를 하여 더욱 투명화하였다. 이에 따라, 패터닝을 행하기 쉽게 되고, 생산성이 더욱 향상된다. 또, 이러한 아크릴 수지의 투명화는, 광학적인 처리뿐만이 아니라, 화학적인 처리에 의해서 행하는 것도 가능하다.
다음에, 층간 절연막(6)상에 ITO를 1500Å의 막 두께로 퇴적하고, 패터닝함으로써, 화소전극(4)을 상술한 바와 같이 매트릭스형으로 형성하였다. 그 때에, 화소전극(4)을 형성하기 전에, 층간 절연막(6)의 표면에 대해 예를 들면 드라이 에칭장치를 이용한 산소플라즈마처리에 의해, 층간 절연막(6)의 표면부터 1000 내지 3000Å정도의 두께에 대해 애싱처리(ashing)를 행하였다. 이 애싱처리에 있어서는, 평행 평판형 플라즈마 에칭장치가 사용되고, RF 파워 1.2KW, 압력 800mTorr, 산소유량 300sccm, 온도 70도, RF 인가시간 120sec의 조건에서, 아크릴 수지의 표면을 애싱시킨다.
이 때, 산소플라즈마 중에서 처리를 행함으로써, 층간 절연막(6)의 표면은, 유기물의 산화분해에 의해 물과 이산화탄소가 빠져 나가, 거친 상태가 된다. 이러한 효과는, 1000Å이상의 막 두께로 애싱처리를 행한 경우에 얻어지지만, 지나치게 애싱하면, 막 감소가 지나치게 커져 막 두께에 변동이 생기고, 배향 혼란을 초래하고 표시에 악영향을 줄 우려가 있다. 이 때문에, 애싱처리를 행하는 막 두께는, 5000Å이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3000Å이하로 제어한다. 또한, 상술된 드라이 에칭장치는, 배럴방식, RIE 방식 등의 방식에 상관없이, 층간 절연막(6)과 화소전극(4)과의 밀착성 개선효과를 얻을 수 있었다.
또, 이 처리를, 감광성 수지의 잔재 제거공정과 동시에 행하면, 프로세스의 수가 증가하지는 않는다. 또한, 층간 절연막(6)으로서 감광성이 아닌 것을 이용한 경우에는, 포토레지스트 제거공정과 동시에 애싱처리를 행하면, 프로세스 수는 중가하지 않는다.
또한, 층간 절연막(6)의 표면에 오존분위기 중에서 엑시머광 등의 자외광을 조사하여 그 표면을 거칠게 함으로써, 애싱처리와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
그 후, 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막(도시하지 않음)을 형성하고, 이 배향막 표면에 러빙처리를 행하였다. 이 때, 층간 절연막(6)의 막 두께를, 종래보다도 충분히 두꺼운 3㎛로 형성하고 있기 때문에, 층간 절연막(6)의 표면이 보다 평탄화되고, 종래의 문제점이던 액정의 배향의 혼란 등이 생기지 않는다.
또한, 이와 같이 층간 절연막(6)을, 수㎛로 두껍게 형성함으로써, 배면 광으로부터 경사지게 입사하는 빛(경사광)이 화소부분에 입사된다. 그 때문에, 이 액정 표시 장치를 직시형(直視型)으로서 이용한 경우, 실제의 개구율보다도 표시에 기여하는 외관상의 개구율은 높아지고, 콘트라스트의 향상을 꾀할 수 있다. 또한, 경사광의 유효활용에 의해 시야각도 넓게 된다. 이것으로 부터도, 배선과 화소전극(4)을 다소 오버랩시켜 형성하면 좋은 것을 알 수 있다.
또한, 여기서 층간 절연막(6)은 수㎛로 두껍게 형성되므로, 층간 절연막(6)의 재료로서는, 될 수 있는 한 투과율이 높은 것, 구체적으로는 투과율 90% 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 인간의 시감도는, 녹이나 적의 파장에 비하면, 청(400 내지 500㎛)의 파장에서 약간 뒤떨어지므로, 약간의 착색이 있는 재료를 사용하는 경우에는, 녹이나 적의 분광 투과율은 높고, 청의 분광투과율은 약간 뒤떨어지는 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
또한 그 후, 액티브 매트릭스 기판(13)과, 블랙 매트릭스(12) 및 도시하지 않은 대향전극이나 컬러필터를 구비한 대향 기판(11)과의 사이에 액정(8)을 도입함으로써, 본 실시 형태의 액정 표시 소자가 완성된다.
이상과 같이 하여 제작된 본 실시 형태의 액정 표시 소자는, 종래보다도 개구율이 향상될 뿐만 아니라, 게이트 배선(1) 및 소스 배선(2)의 각각과 화소전극(4)이 동일층내에서 겹치지 않으므로, 디스크리네이션이 발생하지 않는다. 또한, 액티브 매트릭스 기판(13)의 표면[층간 절연막(6)의 표면, 또는 화소전극(4)에 있어서의 액정(8)과의 접촉면]이 평탄화되어 있기 때문에, 액정(8)의 배향 혼란이 생기지 않는다. 또한, 화소전극(4)과 자단 게이트 배선이 전혀 겹치지 않고, 소스 배선(2)과 화소전극(4)과의 겹치는 부분에 생기는 기생용량(Csp)도 작기 때문에, 액정 표시 장치의 표시품위(콘트라스트, 시야각 등)이 대폭 향상된다.
구체적으로는, 본 실시 형태의 액정 표시 장치의 콘트라스트는, 종래의 약3배에 대응하는 300:1 이상으로까지 개선되어 있다. 또한, 시야각에 관해서는, 액정의 굴절을 이방성과 셀 두께와의 곱(△n×d)을 작게 함으로써, 액정 표시 장치의 바로 옆에서 관찰하여도 표시내용을 식별할 수 있는 정도까지 시야각 특성을 개선할 수 있다. 이상과 같이, 본 실시 형태의 액정 표시 장치에서는, 종래의 액정 표시 장치에서는 실현할 수 없었던 정확한 풀컬러 1670만색(256계조)의 표시가 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 제조공정에 의하면, 종래의 제조공정에 비해, 소스 배선이 기판표면에 노출되어 있는 시간이 적으므로, 먼지 등이 원인으로 되는 단선의 확률이 대폭 감소된다. 이 결과, 양품율이 대폭 향상된다. 또한, 소스 배선을 더욱 가늘게 형성할 수 있어, 개구율이 더욱 향상된다고 하는 효과를 발휘한다.
또한, 게이트 배선(1)이, 게이트 절연막(7), 층간 절연막(6), 및 화소전극(4)에 의해 커버된 구성으로 되어 있으므로, 액정(8)에 직류성분이 인가되지 않고, 액정의 열화가 방지된다. 이 결과, 액정 표시 장치의 신뢰성이나 제품수명이 대폭 향상된다.
또, 제l(a)도에 도시한 바와 같이, 컨택트 홀(5)은, 배선상에 설치하는 것이 바람직하다. 이것은, 컨택트 홀이 형성된 영역은 평탄하지 않기 때문에, 그 영역에서 액정의 배향 혼란을 초래하고, 표시상 바람직하지 못하기 때문이다. 또, 제5(a)도에 도시한 바와 같이, 컨택트 홀(5)을 크게 형성한 쪽이, 컨택트를 취하기 쉽고, 또한, 컨택트 저항이 감소하기 때문에 바람직하다.
또, 본 실시 형태의 액정 표시 장치를, 대각 10.4인치의 VGA 사양으로 하고, 게이트 배선(1)및 소스 배선(2)의 선폭을 모두 10㎛으로 한 경우의 개구율은 67%였다. 이것과 같은 조건으로 제작된 종래의 액정 표시 장치의 개구율은, 60% 밖에 안되기 때문에, 개구율이 7%나 향상하고 있는 (종래비 112%) 것을 알 수 있다. 따라서, 같은 밝기의 액정 표시 장치를 상정한 경우에는, 저소비 전력화를 꾀하는 것이 가능해진다. 또한, 동일 소비전력의 백라이트를 사용한 경우에는, 밝은 액정 표시 장치를 실현하는 것이 가능해진다.
또, 상술된 개구율의 차는, 종래는, 게이트 배선과 소스 배선과의 간극이 최저 4㎛정도 필요한 것에 의한 것이다. 또, 본실시 형태의 구성에서는, 기판면에 수평인 방향으로 놓을 수 있는 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)과의 간격을 0으로 하고 있다. 또한, 바람직하게는, 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)이 약간 오버랩하도록 형성한 쪽이, 제조공정에서의 정밀도를 높일 필요가 없다고 하는 점에서 유리하다.
또한, 본 실시 형태의 액정 표시 장치의 구동방법으로서는, 1H 반전 구동법을 이용하는 것이 바람직하다. 이 1H 반전 구동법이란, 1 게이트라인 반전 구동법으로도 불리고 있고, 소스 배선에 인가하는 데이터 신호의 극성을 1 수평기간(1H) 마다 반전시키는 구동법이다. 이 구동법에 의하면, 소스 배선과 화소전극과의 사이의 기생용량이 동일하더라도, 액정에 인가되는 실효전압의 영향을, 필드반전 구동법에 비해 1/5 내지 1/10로 저감시킬 수 있다. 이 결과, 액정의 열화가 방지되고, 액정 표시 장치의 수명이나 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이 이유는, 1H 반전 구동법의 경우에는, 1 필드의 사이에, 1 필드의 시간에 대해 충분히 짧은 주기로 데이터 신호의 극성이 반전되기 때문에, + 극성의 신호와 -극성의 신호가 표시에 주는 영향이 캔슬되기 때문이다.
또, 본 실시 형태의 액정 표시 장치의 구동방법으로서, 상술된 1H 반전 구동법 외에, 소스 배선에 인가하는 데이터 신호의 극성을 1 소스 배선마다 반전시키는 소스라인 반전구동법이나, 상기 데이터 신호의 극성을 인접하는 1 화소마다 반전시키는 도트반전 구동법을 이용해도 좋다.
상술된 소스라인 반전구동법에서는, 이웃하는 소스 배선에 반대 극성의 신호가 입력되기 때문에, 소스 배선과 화소전극과의 오버랩부분에 생기는 기생용량은, 이웃하는 소스 배선에 의해 캔슬하게 된다. 이 때문에, 기생용량의 크기가 같더라도, 필드 반전구동법에 비교하여, 실효전압이 액정에 주는 영향을 작게 할 수 있다.
또한, 상술된 도트반전 구동법에서는, 이웃하는 소스 배선에 반대 극성의 신호가 입력되고, 또한 1H 기간마다도 신호의 극성반전이 행해진다. 이 때문에, 기생 용량의 크기가 같더라도, 필드반전 구동법에 비해, 실효전압이 액정에 주는 영향을 작게 할 수 있다. 또한, 이 도트반전 구동법은, 상술된 1H 반전 구동법과 소스라인 반전구동법을 조합시킨 구동법이고, 이들 구동법과 비교하여, 실효전압이 액정에 주는 영향을 작게 하는 점에서 가장 효과적이다.
또, 상술된 1H 반전 구동법, 소스라인 반전구동법, 또는 도트반전 구동법에 의한 효과는, 화소전극이 세로길이인 OA용의 액정표시패널에서 특히 현저하다.
또한, 층간 절연막(6)의 재료로서 수지를 이용하는 경우에는, 이 수지를 염색하더라도 좋고, 이것에 의하면, 층간 절연막(6)이 컬러필터 또는 차광막으로서의 기능도 갖는다고 하는 효과를 발휘한다.
또한, 이 실시 형태에 있어서는, 층간 절연막(6)의 재료로서 감광성 아크릴 수지를 이용하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 감광성 아크릴 수지외에는, 예를 들면 니혼합성고무주식회사 제조상품명 「JSS-924」(2액성 아크릴계 수지)나 「JSS -925」(1액성 아크릴계 수지) 등의 감광성이 아닌 아크릴 수지나, 비유전률이 낮고 또한 투명도가 높은 재료, 구체적으로는 가시광 영역의 투과율이 90%이상의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리아미드 이미드(비유전률 3. 5 내지 4), 폴리아릴레이트(3. 0), 폴리에테르 이미드(3. 2), 에폭시(3. 5 내지 4), 또는 투명도가 높은 폴리이미드(3 내지 3. 4) 등을 이용할 수 있다. 또, 상술된 투명도가 높은 폴리이미드는, 예를들면 헥사플루오로프로필렌을 포함하는 산2무수물과 디아민과의 화합물에 의해 실현된다.
또한, 화소전극(4)으로서, ITO를 이용하는 투과형 액정 표시 장치의 경우에 있어서는, 층간 절연막(6)의 재료로서 내열온도 200℃이상의 것을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 이것은, ITO의 성막시간의 은도를 200℃이상이라고 하면, 비저항및 투과율이 양호한 막을 얻을 수 있어, 저소비 전력화를 꾀할 수 있기 때문이다. 또한, 패터닝성도 좋게 되어, 고세밀화를 꾀할 수 있다. 이 때의 성막온도로서는, 230 내지 250℃정도가 특히 바람직하고, 150℃에서 성막한 경우와 비교하면, 비저항은 절반이하로 된다.
또한, 본실시 형태의 액정 표시 장치로서는, 제l(a)도 및 제1(b)도에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(1)의 거의 전체가, 화소전극(4)의 아래쪽으로 위치하도록 되어 있기 때문에, 액정(8)에 직류성분이 인가되지 않는다고 하는 이점이 있다. 이 결과, 액정의 열화가 방지되어, 액정 표시 장치의 신뢰성이라든지 수명이 향상한다고 하는 효과를 발휘한다.
[제2 실시 형태]
본 발명의 제2 실시 형태에 관해서 제3도 및 제4도를 참조하면서 설명하면, 하기와 같다. 또, 상술된 실시 형태에서 설명한 것과 같은 기능을 갖는 구성에는, 동일한 부호를 부기하여, 그 설명을 생략하기로 한다. 후술하는 다른 실시 형태에 있어서도 마찬가지로 한다.
제4(a)도는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액정 표시 장치에 있어서의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도이다. 또한, 제4(b)도는, 제4(a)도의 A-A'선을 따르는 평면에서 절단된 상기 액정 표시 장치의 횡단면을 도시한 단면도이다.
제4(a)도 및 제4(b)도에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 액티브 매트릭스 기판과, 상기 제1 실시 형태의 액티브 매트릭스 기판과의 차이는 다음과 같다.
(1) 게이트 배선(1)이, 제3(c)도에 도시한 바와 같이, 이웃하는 링부분 R·R에서 소스 배선(2)과 평행한 부분이 공통화된 형상을 하고 있는 것.
(2) 이웃하는 링부분 R·R에서 공통화된 부분이 소스 배선(2)의 하부측에 형성되어 있는 것.
본 실시 형태의 액정 표시 장치는, 제4(b)도에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)과의 교차부분에서의 단차가 대폭 작아지기 때문에, 소스 배선(2)이 단선하기 어렵게 되어 있다. 이 결과, 양품율이 향상되는것 뿐만 아니라, 소스 배선(2)을 더욱 가늘게 형성할 수 있기 때문에 개구율이 더욱 향상된다고 하는 효과를 발휘하고 있다.
또한, 배선의 패터닝에 있어서의 프로세스 마진을 없앨 수 있기 때문에, 개구율도 향상하고 있다 또한, 게이트 배선(1)에서 소스 배선(2)과 평행히 배치되어 있는 부분을 이제까지 보다도 굵게 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 단선이 발생하기 어렵다.
또, 이 실시 형태의 구성에서는, 게이트 절연막(7)을 두텁게 형성하는 것이 바람직하다. 이것은, 게이트 절연막(7)을 두텁게 형성한 쪽이, 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)과의 겹침 부분에 생기는 기생용량의 감소를 꾀할 수 있기 때문이다. 또한, TFT(3) 에 있어서의 게이트 배선(1)과 반도체층과의 절연성이 향상되기 때문이다. 이 때, 게이트 절연막(7)으로서는, SiO2를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 이것은,
(1) SiO2의 비유전률은 4로 낮아지기 때문에, 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)과의 겹침 부분에 생기는 기생용량을 더욱 억제시킬 수 있다.
(2) 투명도가 높기 때문에, 막 두께를 두텁게한 경우라도 색 순도가 떨어지지 않는다.
라는 이유에 의한 것이다.
또, 이 실시 형태에 있어서는, 대향 기판(11)에 형성된 블랙 매트릭스(12)의 선폭을 가늘게 형성하는 것이 가능하게 되어있다. 그러나, 블랙 매트릭스(12)의 선폭은, 액티브 매트릭스 기판(13)과 대향 기판(11)을 접합할 때의 마진등을 고려하면 구체적으로는 배선폭의 3/4 내지 1/2 정도로 하는 것이 바람직하다.
또한, 이 실시 형태로서는, 용장구조의 게이트 배선(1)에서, 소스 배선(2)과 평행히 배치되어 있는 부분의 선폭을 20㎛, 그 밖의 배선폭을 10㎛로 하고 있다.
이 때의 액정 표시 장치의 개구율은 75%이었다. 이 값은, 종래의 액정 표시 장치의 개구율(60%)에 비하면 15%(종래비 125%)나 향상된 값으로 되어있다. 즉, 본 실시 형태의 액정 표시 장치는, 개구율이 대폭 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시 형태2에 있어서는, 화소전극(4)을 직사각형으로 형성함으로써, 패터닝의 용이화를 꾀하고 있다. 이 구성은, 후술하는 제8 실시 형태에서 상술하지만, TFT(3)의 오프 특성을 대폭 향상시킬 수 있다. 이 결과, 흐림 (화면이 전체에서 하야스름하게 보이는 현상)이 보이지 않는 고표시품위의 액정 표시 장치가 실현된다.
[제3 실시 형태]
본 발명의 제3 실시 형태에 대해서, 제5(a)도 및 제5(b)도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다. 제5(a)도는, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액정 표시 장치에 있어서의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도이다. 또한, 제5(b)도는, 제5(a)도의 B-B' 선을 따르는 평면에서 절단된 액정 표시 장치의 횡단면을 도시한 단면도이다.
제5(a)도 및 제5(b)도에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 액티브 매트릭스 기판으로서는, 용장구조의 게이트 배선(1)에서 소스 배선(2)과 평행히 배치되어 있는 부분이, 소스 배선(2)의 하부측에, 상기 소스 배선(2)과 동일한 또는 그것보다도 가는 선폭으로 형성되어 있다. 또한, 용장구조의 게이트 배선(1)에서 소스 배선(2)과 직교하여 배치되어 있는 부분에서, 컨택트 홀(5) 또는 TFT(3)가 형성되어 있지 않은 부분위에, 소스 배선(2)과 동일한 재료에 의해, 용량 배선(21)이 형성되어 있다. 본 액정 표시 장치에서는, 이 용량 배선(21)에 의해 부가 용량(Cs)이 형성되어 있다. 또, 이 용량 배선(21)이 형성되어 있는 위치를 알기 쉽게 하기 위해, 제5(a)도에서, 용량 배선(21)에 사선을 붙여 도시하였다.
또, 제5(b)도에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(1)에서 상기 용량 배선(21)이 형성되어 있는 부분은, 게이트 절연막(7)이 제거되어 있다. 또한, 용량 배선(21)의 상부의 층간 절연막(6)은, 다른 부분보다도 알게 되도록 형성되어 있다. 이와 같이, 용량 배선(21)을 형성한 부분에서, 화소전극(4)과 게이트 배선(1)과의 간격을 작게 한 것에 의해, 화소전극(4)과 게이트 배선(1)과의 사이에 큰 부가 용량(Cs)을 형성할 수 있다.
또한, 본 액정 표시 장치의 액티브 매트릭스 기판에서는, 대향 기판(11)에서, 블랙 매트릭스등의 차광막이 게이트 배선(1)의 길이 방향으로만 설치되어 있다. 본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치는, 상술된 점에서 제2 실시 형태와 다르게 되어 있고, 그 밖의 구성은, 제2 실시 형태와 동일하다.
여기서, 본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 제조 방법에 관해서 설명하기로 한다. 우선, TFT 기판(10)상에 게이트 배선(1)을 형성한다. 다음에, 이 게이트 배선(1)을 커버하도록, 게이트 절연막(7)을 형성한다. 또한, 상기 게이트 절연막(7) 상에, 도시하지 않은 반도체층, n+층을 형성한다. 또한, 게이트 절연막(7)에서, 나중에 용량 배선(21)을 형성하는 부분에, 개구부를 형성한다. 즉, 게이트 배선(1)에서 소스 배선(2)과 직교하는 부분에서, 컨택트 홀(5) 및 TFT(3)가 형성되지 않은 부분의 게이트 절연막(7)이 제거된다. 이와 같이 게이트 절연막(7)에 개구부를 형성하는 처리를, 게이트 배선(1)의 외부구동회로를 실장하는 단자상의 게이트 절연막(7)을 제거하는 처리와 동시에 행하면, 공정수의 증가는 없다.
다음에, Ta, Al 등에 의해서, 소스 배선(2), 화소전극(4)과의 컨택트 전극(드레인전극), 및 용량 배선(21)을 형성한다. 이와 같이, 동일한 재료를 이용하여 소스 배선(2)과 동시에 용량 배선(21)을 형성함으로써, 공정수의 증가는 생기지 않는다.
다음에, 기판을 전기분해액에 침지한 상태로 게이트 배선(1)에 전원을 접속하여, 양극산화를 행한다. 이 때, 반도체층등을 고무계 레지스트등으로 보호하는 것이 바람직하다. 그 후, 층간 절연막(6), 화소전극(4), 및 도시하지 않은 배향막을 순차형성한후, 블랙 매트릭스(12)를 갖는 대향 기판(11)과 접합시킨 후에 액정(8)을 봉입하면, 액정 표시 소자가 완성된다.
본 실시 형태의 액정 표시 소자에 있어서는, 상기한 바와 같이 게이트 배선(1)상에, 소스 배선(2)과 동일한 재료로 이루어지는 용량 배선(21)이 형성되어 있기 때문에, 부가 용량(Cs)이 증가한다. 또한, 상기한 바와 같이 용량 배선(21)을 형성하기 위한 것만의 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 전체공정수가 증가하지않는다고 하는 이점도 있다.
또, 상술된 용량 배선(21)은, 양극 산화법 등에 의해 그 표면에 금속산화막을 형성하여두는 것이 바람직하다. 이것은, 양극 산화법 등에 의해 산화된 금속산화막은, 일반적으로 비유전률이 높기 때문이다. 예를 들면, 산화탄탈의 비유전률은 25, 산화티탄의 비유전률은 90이다. 이에 따라, 더욱 큰 부가 용량(Cs)을 용이하게 얻을 수 있다. 그 결과, 배선을 더욱 가늘게 형성할 수 있기 때문에, 개구율을 향상시킬 수 있다. 또한, 용량 배선(21)을 양극산화한 경우에는, 용량 배선(21)과 화소전극(4)과의 사이에 층간 절연막(6)을 설치할 필요는 없다. 다만, 층간 절연막(6)을 조금 남긴 쪽이, 누설의 위험성이 감소하므로 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 개구율은 84%이었다. 또, 이 개구율은, 게이트 배선(1)및 소스 배선(2)의 선폭을, 모두 10㎛로 한 경우의 값이다. 이 값은, 종래의 액정 표시 장치의 개구율(60%)에 비하면 24%(종래비 140%)나 향상되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 구성에 의하면, 개구율이 대폭 향상된 액정 표시 장치를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 종래와 거의 같은 설계 룰(design rules) 및 제조 프로세스를 이용할 수 있기 때문에, 매우 유효한 것을 알 수 있다.
[제4 실시 형태]
본 발명의 제4 실시 형태에 대해서, 제6도를 참조하면서 설명하면 아래와 같다. 제6도는, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 액정 표시 장치에 있어서의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도이다. 제6도에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 액티브 매트릭스 기판으로서는, 용장구조의 게이트 배선(1)에서 소스 배선(2)과 직교하여 배치되어 있는 부분의 선폭을 굵게 형성하는 것으로, 부가 용량(Cs) 영역을 크게하고 있다. 또한, TFT(3)가 형성되어 있지 않은 게이트 배선(1a)의 선폭이, TFT(3)가 형성되어 있는 게이트 배선(1b)보다도 굵게 형성되어 있다. 게이트 배선(1a)의 선폭은 20㎛, 게이트 배선(1b)의 선폭은 상기 게이트 배선(1a)의 절반의 10㎛로 한다. 또한, 소스 배선(2)은, 두께3000Å의 Al막의 단층이다. 그 밖의 구성은, 상기 제2 실시 형태와 동일하다.
이와 같이, 게이트 배선(1a)의 선폭을 게이트 배선(1b)보다도 굵게 형성하는 이유는, 다음과 같다 즉, 게이트 배선(1a)상에는 컨택트 홀(5)이 형성되기 때문에, 게이트 배선(1a)과 화소전극(4)과의 사이에 형성되는 층간 절연막(6)의 두께는 얇게되어 있고, 보다 효과적으로 부가 용량(Cs)을 형성할 수 있기 때문이다 또한, 컨택트 홀(5)의 컨택트부의 면적을 넓게 취하는 것이 가능함과 동시에, 마진을 갖게 하는 것이 가능하게 되어있다.
본 실시 형태의 액정 표시 장치의 개구율은 81%(종래비 135%) 이었다. 즉, 본 실시 형태의 구성은, 배선폭을 굵게 형성하고 있음에도 불구하고, 종래보다도 개구율이 향상되어 있다.
또, 이 실시 형태의 구성에 있어서도, 상술한 제3 실시 형태에 도시한 바와 같이, 소스 배선재료와 동일한 재료를 이용하여, 게이트 배선(1)상에, 부가 용량을 형성하기위한 박막을 형성하면 효과적이다. 또한, 이 때, 게이트 배선(1b)을 가늘게 형성하여, TFT(3)에서 반도체층도 가늘게 형성함으로써, TFT(3)의 특성을 향상시킬 수 있다.
[제5 실시 형태]
본 발명의 제5 실시 형태에 대해서, 제7도및 제8도를 참조하면서 설명하면 이하와 같다. 제7(a)도는, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 액정 표시 장치에 있어서의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도이다. 또한, 제7(b)도는, 제7(a)도의 B-B'선을 따르는 평면에서 절단된 액정 표시 장치의 횡단면을 도시한 단면도이다.
제7(a)도 및 제7(b)도에 도시한 바와 같이, 이 실시 형태의 액정 표시 장치의 액티브 매트릭스 기판으로서는, 용장구조의 게이트 배선(1)의 링형의 부분에서, 소스 배선(2)과 직교하고, 또한 TFT(3)가 형성되어 있지 않은 측의 거의 전면에, 게이트 절연막(7)을 통해 드레인전극(30)(컨택트 전극)이 형성되어 있다. 또한, 이 드레인전극(30) 표면의 거의 전면이 노출하도록, 층간 절연막(6)에 컨택트 홀(15)이 형성되어 있다. 드레인전극(30)과 화소전극(4)과는, 이 컨택트 홀(15)을 통해 상호 접속되어 있다. 이 때, 부가 용량(Cs)은, 드레인전극(30)과 게이트 배선(1)과의 겹침 부분에 개재하는 게이트 절연막(7)에 의해 형성되어 있다.
이 실시 형태에서는, 소스 배선(2)으로서, Al 또는 Ta 등의 차광성을 갖는 금속재료를 사용할 수 있다. 또한, 이 소스 배선(2)과 동일한 재료및 동일한 프로세스로서 형성되는 차광막(22)이, 이웃하는 게이트 배선(1)들의 사이에 개재하는 게이트 절연막(7)의 위에, 상기 게이트 배선(1)을 따라서 형성되어 있다. 한편, 차광막(22)과 직교하는 방향에서는 소스 배선(2)이 차광막을 겸한다. 즉, 이 실시 형태의 구성에서는, 대향 기판(11)에 블랙 매트릭스등의 차광막을 형성할 필요가 없다. 이상과 같이, 이 실시 형태의 액정 표시 장치는, 게이트 절연막(1)에 의해 부가 용량이 형성된 구성이다. 게이트 절연막(7)은, 층간 절연막(6)에 비해 매우 얇고, 또한, 비유전률이 높은 SiNx, SiOx 등으로 형성되어 있다. 이에 따라, 큰 부가 용량을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 소스 배선(2)과 동일한 재료·동일한 프로세스로 형성되는 차광막(22)을 이용하여, 상호 인접하는 게이트 배선(1·1)사이를 차광하도록 되어 있기 때문에, 프로세스의 단축과 비용절감을 꾀할 수 있다. 또, 이 차광막(22)은, 상호 인접하는 게이트 배선(1·1)과 겹침부분을 갖도록 형성되어 있어도 좋다.
상기에서는, 소스 배선(2)과 동일한 재료를 이용하여 차광막(22)을 형성한 구성에 대해서 설명하였지만, 이 차광막(22)을 대신해서 TFT(3)의 드레인 전극을 이용하여, 이웃하는 게이트 배선(1·1)사이를 차광하는 구성으로 해도 좋다. 보다 구체적으로는, 제8(a)도 및 제8(b)도에 도시한 바와 같이, TFT(3)의 드레인전극(31)(컨택트 전극)을, 이웃하는 게이트 배선(1·1)사이를 커버하도록, 자단 게이트 배선과 오버랩하는 위치까지 연장하여 설치한다.
또, 이 경우, 자단 게이트 배선과 드레인전극(31)과의 사이에서 기생용량(Cgd)이 생긴다.
이 기생용량(Cgd)은, 즉 자단 게이트 배선과 화소전극(4)과의 사이의 기생용량(Cgd)이다. 그러나, 자단 게이트 배선과 드레인전극(31)과의 겹침을 최소한으로 억제시킴으로써 기생용량의 영향을 최대한 억제할 수 있다. 또한, 상술된 구성에서는, 부가 용량(Cs)은, 드레인전극(31)과, 자단 게이트 배선에 인접하는 게이트 배선(1)이 오버랩하는 부분에 의해서 형성된다.
[제6 실시 형태]
본 발명의 제6 실시 형태에 대해서, 제9(a)도 및 제9(b)도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.
제9(a)도는, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 액정 표시 장치에 있어서의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도이다. 또한, 제9(b)도는, 제9(a)도의 A-A' 선을 따르는 평면에서 절단된 상기 액정 표시 장치의 횡단면을 도시한 단면도이다.
제9(a)도 및 제9(b)도에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 액티브 매트릭스 기판에 서는, 스위칭 소자로서의 TFT(32)가, 상술의 제1내지 제5 실시 형태에서 설명한 바와 같은 바톰(bottom) 게이트 배선구조(예를 들면 역 스태거형)가 아니고, 톱(top) 게이트 배선구조(예를 들면 스태커형)로 되어 있다.
본 실시 형태의 구성에서는, 최초에 소스 배선(2)이나 드레인전극이 형성되고, 다음에 반도체층및 게이트 절연막(7)이 형성되고, 그 후에 게이트 배선(1)이 형성된다. 그리고, 게이트 절연막(7) 및 게이트 배선(1)의 상부에 층간 절연막(6)이 형성되고, 컨택트 홀(35)이 형성된 후, 화소전극(4)이 형성된다. 또, 이외의 구성은, 제1 실시 형태와 동일하다.
본 실시 형태의 구성에서는, 컨택트 홀(35)은 될 수 있는 한 작게 형성하는 편이 바람직하다. 이것은, 게이트 배선(1)이 소스 배선(2)의 상부에 형성되어 있기 때문에, 표시에 기여하지않는 배선상에서의 컨택트 홀의 형성이 어렵고, 컨택트 홀(35)은, 표시 영역내에 형성하지 않을 수 없기 때문이다.
또한, 본 실시 형태의 구성에서는, 소스 배선(2)이 화소전극(4)과 전혀 겹치지 않은 구조로 되어 있기 때문에, 소스 배선(2)과 화소전극(4)과의 사이의 기생용량(Csp)은 전혀 없다. 또한, 게이트 배선(1)과 화소전극(4)과의 거리가 가까운 구조로 되어 있기 때문에, 게이트 배선(1)과 화소전극(4)과의 사이에 생기는 부가 용량(Cs)은 크다. 이 때문에, 각 배선을 가늘게 형성할 수 있어, 개구율의 향상을 꾀할 수 있다. 또한, 컨택트 홀(35)의 부분에 도시하지 않은 평탄화층을 매립하는 것에 의해, 표시 영역중에 형성된 컨택트 홀(35)의 표면을 평탄화 할 수 있다. 이에 따라, 액정(8)의 배향 혼란이 생기지 않게 되어, 액정 표시 장치의 표시품위는 더욱 향상된다.
[제7 실시 형태]
본 발명의 제7 실시 형태에 대해서, 제10(a)도 및 제10(b)도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.
제10(a)도는, 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 액정 표시 장치에 있어서의 액티브 매트릭스 기판의 구성을 도시한 평면도이다. 또한, 제10(b)도는, 제10(a)도의 A-A' 선을 따르는 평면에서 절단된 상기 액정 표시 장치의 횡단면을 도시한 단면도이다.
제10(a)도 및 제10(b)도에 도시한 바와 같이, 상기 액티브 매트릭스 기판에서는, 게이트 배선(1)은 화소전극(4)이 형성된 표시 영역을 둘러싸는 바와 같은 링형부분을 갖는 용장구조로 되어 있고, 이것에 의해서 단선대책이 실시되고있다. 또한, 소스 배선(20)은, 각 화소전극(4)의 양측에 형성되는 2개의 분기 배선(20a·20b)과, 화소전극(4)의 한가운데를 가로 질러 분기 배선(20a·20b)을 상호 접속하는 접속 배선(20c)에 의해 형성되어 있다. 즉, 이 구성에서는, 게이트 배선(1) 뿐만아니라, 소스 배선(20)도 사다리형의 용장 구조를 하고 있고, 이것에 의해서 단선대책이 실시되고있다.
또, 상술된 분기 배선(20a)은, TFT(3)와 접속되어 있고, TFT(3)에 데이터 신호를 공급한다. 한편, 상술된 분기 배선(20b)은, 예비 배선으로서 기능하는 것이다.
종래, 예비 배선을 표시 영역 외에 설치해 놓고, 레이저 조사등에 의해서 단선부분과 예비 배선을 접속함으로써, 단선 불량을 수정하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 그러나, 이 방법에 의하면, 수정할 수 있는 개수가 예비 배선의 수에 의해 한정되어진다. 많은 예비 배선을 형성하면, 비표시 영역이 커져버리기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 레이저 조사등의 수정공정이 필요하다.
이것에 대하여, 본 실시 형태의 구성에서는, 게이트 배선(1)과 소스 배선(20)과의 양쪽이 링형부분을 갖는 용장 구조를 한다. 이 때문에, 예를 들면, 소스 배선(20)에 대하여서는, 분기 배선(20a·20b)이, 이웃하는 접속 배선(20c)의 사이에서 2개로도 끊어지지 않는 한, 단선 불량으로 되지 않아 종래의 레이저 조사같은 수정공정이 필요하지 않다.
본 실시 형태에서는, 제10(a)도 및 제10(b)도에서 도시한 바와 같이, 소스 배선(20)은, 각 화소전극(4)의 양측에 형성되는 2개의 분기 배선(20a·20b)과, 화소전극(4)의 한 가운데를 가로지르도록 배치되어, 분기 배선(20a및 20b)을 상호 접속하는 접속 배선(20c)에 의해 형성되어 있다. 그러나, 소스 배선(20)의 구성은, 이것에 한하지 않고, 예를 들면 분기 배선(20b)을, 화소전극(4)의 한 가운데를 종단하는 위치에 형성하더라도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 접속 배선(20c)은, 1개의 화소전극(4)마다 형성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 소스 배선(20)을 금속만으로 형성하면, 화소전극(4)을 가로지르는 접속 배선(20c)의 분만큼 개구율이 저하해버린다. 그러나, ① 소스 배선(20)을 ITO의 단층으로 형성하고, 또는 ② 소스 배선(20)을 금속과 ITO와의 2충구조로 하는 경우에는, 접속 배선(20c)을 ITO 만으로 형성하는 방법에 의하면, 개구율의 저하를 방지할 수 있다.
제11도는, 본 실시 형태의 액티브 매트릭스 기판에 있어서의 소스 배선(20)의 변형예를 도시한 평면도이다. 이 변형예에서는, 상술된 접속 배선(20c)을 대신해서, 제11도에 도시한 바와 같이, 소스 배선(20)의 분기 배선(20a)이 TFT(3)와 접속하기 위해 분기하고 있는 부분이 연장되어, 분기 배선(20a및 20b)을 상호 접속하기위한 접속 배선(20d)이 형성되어 있다. 이 때, 접속 배선(20d)은, 상호 인접하는 게이트 배선(1·1)의 사이를 통로, 또한 이것들의 게이트 배선(1·1)의 각각과 겹침 부분을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 개구율의 저하를 초래하는 일은 없고, 또한, 접속 배선(20d)이 상호 인접하는 게이트 배선(1·1)사이의 차광막을 겸하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 액정 표시 장치는, 게이트 배선(1) 및 소스 배선(20)이 각각 링형의 부분을 갖는 용장구조이다. 이에 따라, 소스 배선(20)에 대해서도, 이웃하는 접속 배선(20c) 또는 (20d)의 사이에서 분기 배선(20a·20b)이 2개로도 끊어지지 않는 한, 단선 불량으로는 되지 않고 양품율이 대폭 향상함과 동시에, 비용절감을 꾀할 수 있다.
[제8 실시 형태]
본 발명의 제8 실시 형태에 대해서, 제12도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.
제8 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판에서는, 게이트 배선(1)및 소스 배선(2)의 교차부의 근방, 즉 TFT(3)의 근방이, 게이트 절연막(7)이나 층간 절연막(6)이 분극화하여 스위칭 소자로서의 TFT(3)의 오프특성이 열화하는 것을 막기 위한 구조로 되어있다. 이것은, 층간 절연막(6)으로서 아크릴 등의 유기수지재료가 이용된 경우에 특히 효과적이다.
상술된 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)과의 교차부 근방의 구체적인 구조를, 제12(a)도 및 제12(b)도를 참조하면서 설명하기로 한다. 우선, 제12(a)도에 있어서 교차부 A로서 도시한 구조는, TFT(3)의 상부를 커버하도록, 화소전극(4)과 동일한 재료로 이루어지는 보조전극(24)이, 층간 절연막(6)상에 아이랜드형으로 설치된 구성이다.
또한, 교차부 B로서 도시한 구조는, 층간 절연막(6)상의 화소전극(4)이, TFT(3)의 상부를 커버하도록 연장하여 설치된 구성이다. 이 구성은, 각 화소전극(4)은 직사각형으로 형성되기때문에, 패터링이 용이하다는 것으로부터 특히 바람직하다.
또한, 교차부 C로서 도시한 구조는, 층간 절연막(6)을 통해 TFT(3)의 상부를 커버하도록, 화소전극(4)과 동일한 재료로 이루어지는 보조전극(25)이 형성된 구성이다. 또, 상기 보조전극(25)은, 제12(b)도에 도시한 바와 같이, 인접하는 게이트 배선(1)과, 층간 절연막(6)에 설치된 컨택트 홀(26)을 통해 접속되어 있다. 또, 제12(b)도는, 상기 교차부 C를, 제12(a)도에 도시한 D-D' 선을 따르는 평면에서 절단한 횡단면을 도시한 단면도이다.
상술된 교차부 A, B, 또는 C의 구조는, 고온(60도)에서의 에이징(aging) 시험에서 어느것이나 TFT(3)의 오프특성의 열화를 방지한다는 점에서 매우 효과가 있어, 이것들의 구조중 어느것을 적용한 액정 표시 장치에서라도, TFT(3)의 오프특성의 시프트량은 매우 작았다. 그 때문에, 신뢰성이 높고, 또한, 흐림이 없는 매우 선명한 표시의 액정 표시 장치를 얻을 수 있었다.
[제9 실시 형태]
본 발명의 제9 실시 형태에 대해서, 주로 제13도를 참조하면서 설명하면, 아래와 같다. 제13(a)도에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치가 구비하는 액티브 매트릭스 기판은, 제3(c)도에 도시한 바와 같은 사다리구조의 게이트 배선(1)을 구비하고 있다. 또한, 이 게이트 배선(1)에서 소스 배선(2)과 평행한 부분은, 소스 배선(2)으로 완전히 커버되어지도록, 소스 배선(2)과 동일한 선폭나, 또는 소스 배선(2)보다도 가는 전폭으로 형성되어 있다.
상기 액티브 매트릭스 기판은, 매트릭스형으로 배치된 직사각형의 화소전극(4…)을 구비하고 있고, 각 화소전극(4)은, 이웃하는 소스 배선(2·2)의 각각과 오버랩하도록 형성되어 있다. 또한, 제13(b)도에 도시한 바와 같이, 상기 액티브 매트릭스 기판은, 화소전극(4…)이, 이웃하는 게이트 배선(1·1)의 간극을 커버하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 실시 형태의 액티브 매트릭스 기판에 있어서의 화소전극(4…)의 구성에 대해서, 제13(a)도에서, 복수개의 화소전극(4…)의 하나인 화소전극(4a)을 예로 들어 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서, 설명의 편의상, 제13(a)도에서 화소 전극(4a)을 구동하는 TFT(3)가 형성되어 있는 게이트 배선[화소전극(4a)의 자단 게이트 배선]에 기호(g2)를 붙이고, 상기 게이트 배선의 한 단상에 위치하는 게이트 배선에 기호(g1)를 붙인다.
화소전극(4a)은, 게이트 배선(gl)에서 소스 배선(2)과 직교함과 동시에 게이트 배선(g2)와 이웃하지 않는 부분과 오버랩하고, 또한, 게이트 배선(g2)에서 소스 배선(2)와 직교함과 동시에 게이트 배선(gl)과 이웃하는 부분과 오버랩하도록 형성되어 있다. 즉, 화소전극(4a)은, 자단 게이트 배선[게이트 배선(g2)]과 오버랩하는 위치까지 연장하여 설치되어 있고, 이에 따라, 게이트 배선(gl)과 (g2)와의 사이가 화소전극(4a)에 의해 커버된 상태로 되어있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 액정 표시 장치는, 액티브 매트릭스 기판(13)의 화소전극(4)이, 이웃하는 게이트 배선(1·1)사이의 간극을 커버하도록 형성되어 있기 때문에, 화상을 표시시킨 경우에 이 간극은 보이지 않게 된다. 이 결과, 이웃하는 게이트 배선간을 차광하는 차광막을 별도로 설치할 필요가 없기때문에, 개구율을 저하시키는 일없이 고품위인 표시가 실현되는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 상술된 차광막을 형성할 필요가 없고, 또한, 화소전극(4)을 상술된 바와 같이 형성하는 것은, 패터닝에 의해서 용이하게 행할 수 있기 때문에, 제조공정을 간략화할 수 있어, 비용절감을 꾀할 수 있다.
또, 각 화소전극(4)이, 자단 게이트 배선과 오버랩하고 있는 것에 의해, 게이트 배선(1)과 화소전극(4)과의 사이에 기생용량(Cgp)이 약간 생기지만, 화소전극(4)과 자단 게이트 배선과의 오버랩부분을 최소한으로 억제하기도 하며, 또는 층간 절연막(6)을 두텁게 형성함으로써, 상기 기생용량(Cgp)의 영향을 억제하는 것이 가능하다.
또, 상술된 본 실시 형태의 구성에서는, 상술된 각 실시 형태의 구성과 비교하여, 화소전극(4)을 자단 게이트 배선측으로 연장시킨 구성, 즉, 소스 배선(2)의 길이 방향으로 이웃하는 화소전극(4·4)의 양쪽이, 게이트 배선(1)에서 소스 배선(2)과 직교하는 부분의 TFT(3)가 형성되어 있는 측과 오버랩하도록 형성되어 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 소스 배선(2)의 길이 방향으로 이웃하는 화소전극(4·4)의 양쪽이, 게이트 배선(1)에서 소스 배선(2)과 직교하는 부분의 TFT(3)가 형성되어 있지 않은 측과 오버랩하도록 형성하더라도 좋다. 이 경우에는, 자단 게이트 배선과 화소전극(4)이 오버랩하지 않기 때문에, 기생용량(Cgp)은 생기지 않지만, 컨택트 홀(5)의 면적은 작아진다고 하는 결점은 있다. 그러나, 이 결점은, 상술된 실시의 형태 5(제7(a)도 참조)와 같이, 컨택트 홀(5)을 가로길이로 형성하여 컨택트 면적을 크게 취함으로써 극복할 수 있다.
또한, 이웃하는 게이트 배선(1·1)사이의 차광효과를 더욱 향상시켜 콘트라스트를 높이기 위해서는, 상술된 제5 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 소스 배선(2)과 동일한 재료를 이용하여 이웃하는 게이트 배선(1·1)사이에 차광막을 형성하기도 하고, 또는, 소스 배선(2)을 대신해서, 상술된 제7 실시 형태에서 설명한 바와 같은, TFT(3)와의 접속부분으로부터 게이트 배선(1·1)사이를 차광하는 접속 배선(20d)이 분기하여 설치된 소스 배선(20)을 구비한 구성으로 하는 것이 효과적이다.
발명의 상세한 설명의 항에 있어서 한 구체적인 실시 형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술내용을 명백히 하는 것으로, 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구사항의 범위내에서, 여러가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 주사 배선과 신호 배선과의 교차부 근방에 설치된 스위칭 소자와, 상기 스위칭 소자 상에 설치된, 유기 수지로 된 층간 절연막과, 상기 층간 절연막 상에 설치되어 상기 스위칭 소자와 접속된 화소전극과, 상기 스위칭 소자를 커버하도록 상기 층간 절연막상에 형성된 보조전극을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보조전극은 상기 화소전극과 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보조전극은 인접하는 주사 배선과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자.
  4. 액정 표시 장치에 있어서, 주사 배선과 신호 배선과의 교차부 근방에 스위칭 소자가 설치되고, 상기 스위칭 소자에 화소전극이 접속된 액티브 매트릭스 기판; 대향 기판; 및 상기 기판들 간에 협지(挾持)되는 액정을 구비하며, 상기 화소 전극은 이웃하는 주사 배선들 사이를 커버하는 연장부를 구비하고, 상기 주사 배선은 링형의 용장부를 갖음과 동시에, 상기 주사 배선, 상기 신호 배선 및 상기 스위칭 소자와, 상기 화소전극과의 사이에 층간 절연막이 형성되어 있으며, 상기 액정 표시 장치는 1 수평 기간마다 신호 배선에 반대 극성의 신호를 입력하는 신호 입력 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 액정 표시 장치에 있어서, 주사 배선과 신호 배선과의 교차부 근방에 스위칭 소자가 설치되고, 상기 스위칭 소자에 화소전극이 접속된 액티브 매트릭스 기판; 대향 기판; 및 상기 기판들 간에 협지(挾持)되는 액정을 구비하며, 상기 화소 전극은 이웃하는 주사 배선들 사이를 커버하는 연장부를 구비하고, 상기 주사 배선은 링형의 용장부를 갖음과 동시에, 상기 주사 배선, 상기 신호 배선 및 상기 스위칭 소자와, 상기 화소전극과의 사이에 층간 절연막이 형성되어 있으며, 상기 액정 표시 장치는 이웃하는 신호 배선에 반대 극성의 신호를 입력하는 신호 입력 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 액정 표시 장치에 있어서, 주사 배선과 신호 배선과의 교차부 근방에 스위칭 소자가 설치되고, 상기 스위칭 소자에 화소전극이 접속된 액티브 매트릭스 기판; 대향 기판; 및 상기 기판들 간에 협지(挾持)되는 액정을 구비하며, 상기 화소 전극은 이웃하는 주사 배선들 사이를 커버하는 연장부를 구비하고, 상기 주사 배선은 링형의 용장부를 갖음과 동시에, 상기 주사 배선, 상기 신호 배선 및 상기 스위칭 소자와, 상기 화소전극과의 사이에 층간 절연막이 형성되어 있으며, 상기 액정 표시 장치는 이웃하는 신호 배선에 반대 극성의 신호를 입력하고, 또한 1수평 기간마다 상기 신호의 극성을 반전시키는 신호 입력 회로를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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