KR101514594B1 - 표시 장치 - Google Patents

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KR101514594B1
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crystal display
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마사오 모리구치
요오스케 간자키
유다이 다카니시
다카츠구 구스미
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

유리 기판(11) 위에 TFT(1)를 형성하고, TFT(1)를 덮는 평탄화 수지막(17)을 형성한다. 또한, 평탄화 수지막(17)의 표면 전체를 덮는 방습성 보호막(18)을 형성한다. 보호막(18)에는, SiO2막, SiN막, SiON막 또는 이들 적층막을 사용한다. 평탄화 수지막(17)의 단부면을 시일(4)의 내측 또는 아래에 배치하고, 평탄화 수지막(17)의 단부면을 테이퍼 형상으로 한다. 이에 의해, 평탄화 수지막(17)에의 수분의 침입을 방지하여, 표시 열화를 방지한다. 이 효과는, 산화물 반도체 TFT를 포함하는 표시 장치에서 현저해진다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 표시 장치 등의 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 액정 표시 장치는, 여러 분야에서 사용되고, 여러 가지 환경 하에서 사용되고 있다. 액정 표시 장치는, 예를 들어 고온 고습의 환경 하에서도 사용된다. 그런데, 액정 표시 장치를 고온 고습의 환경 하에서 사용했을 때, 장치의 내부에 침입한 수분의 영향을 받아서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, TFT라고 한다)의 특성이 변동되어, 표시 열화가 발생하는 경우가 있다.
도 16은 종래의 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 16에 도시한 액정 표시 장치는, TFT 기판(81)과 대향 기판(82)을 접합하고, 2개의 기판 사이에 액정(83)을 봉입한 구조를 갖는다. 2개의 기판이 대향하는 부분의 주위에는 시일(84)이 형성된다. TFT 기판(81)은, 유리 기판(85) 위에 TFT(86)를 형성하고, 그 위에 보호막(87)과 평탄화막(88)을 형성함으로써 얻어진다.
평탄화막(88)에는, 예를 들어 아크릴 수지막이 사용된다. 그런데, 아크릴 수지제의 평탄화막(88)은 높은 흡습성을 갖는다. 이로 인해, 액정 표시 장치를 고온 고습의 환경 하에서 사용한 경우, 공기 중의 수분이 시일(84) 부근으로부터 평탄화막(88)에 침입한다(화살표 A1을 참조). 침입한 수분은, 평탄화막(88) 내로 확산되어, TFT(86)의 근방에 도달한다. TFT(86)는 보호막(87)으로 덮여 있지만, TFT(86)의 표면에 요철이 있기 때문에, TFT(86)를 보호막(87)으로 완전히 덮는 것은 곤란하다. 이로 인해, 수분이 보호막(87)을 투과하여, 보호막(87)과 반도체층(89)의 계면에까지 도달하는 경우가 있다. 이때 TFT(86)의 특성은, 수분의 영향을 받아서 크게 변동한다.
특허문헌 1에는, 이 문제를 해결하기 위한 액정 표시 장치가 기재되어 있다(도 17 및 도 18을 참조). 도 17에 도시한 액정 표시 장치에서는, 평탄화막(91)의 단부면은 시일(92)로 덮여 있다. 도 18에 도시한 액정 표시 장치에서는, 평탄화막(91)의 단부면은 보호막(95)으로 덮여 있다. 이렇게 특허문헌 1에는, 평탄화막(91)이 직접 공기에 접하지 않도록 구성한 액정 표시 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평 10-232404호 공보
그러나, 도 17에 도시한 액정 표시 장치에서는, 시일(92)과 게이트 절연막(93)의 계면으로부터 수분이 침입하기 쉽다(화살표 A2를 참조). 도 18에 도시한 액정 표시 장치에서는, 시일(92)과 보호막(95)의 계면으로부터 수분이 침입하기 쉽다(화살표 A3을 참조). 이들 계면으로부터 침입한 수분이 평탄화막(91)에 도달하면, 수분은 평탄화막(91) 내로 확산해 TFT(94)의 근방에 용이하게 도달한다. 따라서, 이들 액정 표시 장치에서는, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 충분히 방지할 수 없다.
그 때문에, 본 발명은, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 국면은, 2개의 기판을 접합한 구조를 갖는 표시 장치로서,
절연성 기판 위에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터를 덮는 평탄화막을 포함하는 제1 기판과,
상기 제1 기판에 대향해서 배치되는 제2 기판을 구비하고,
상기 제1 기판은, 상기 평탄화막의 표면 전체를 덮는 방습성 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 국면은, 본 발명의 제1 국면에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판이 대향하는 부분의 주위에 형성된 시일을 더 구비하고,
상기 평탄화막의 단부면은, 상기 시일로 둘러싸인 영역 내 또는, 상기 시일 아래에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 국면은, 본 발명의 제2 국면에 있어서,
상기 평탄화막의 단부면은 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 국면은, 본 발명의 제2 국면에 있어서,
상기 제1 기판은, 상기 보호막을 사이에 두고 상기 평탄화막과는 반대측에 설치된 화소 전극과, 상기 화소 전극과 상기 박막 트랜지스터의 전극을 전기적으로 접속하는 콘택트부를 더 포함하고,
상기 콘택트부의 측면에는 상기 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제5 국면은, 본 발명의 제2 국면에 있어서,
상기 제1 기판은, 상기 보호막의 한쪽 면측에 설치되고, 상기 박막 트랜지스터의 전극에 전기적으로 접속된 제1 전극과, 상기 보호막의 다른 쪽 면측에 설치되며, 공통 배선에 전기적으로 접속된 제2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제6 국면은, 본 발명의 제5 국면에 있어서,
상기 제1 전극은 슬릿 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제7 국면은, 본 발명의 제2 국면에 있어서,
상기 보호막은, SiO2막, SiN막, SiON막 및 이들 적층막 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제8 국면은, 본 발명의 제2 국면에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는, 산화물 반도체로 형성된 반도체층을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제9 국면은, 본 발명의 제2 국면에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는, 아몰퍼스 실리콘 및 결정성 실리콘 중 어느 하나로 형성된 반도체층을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제10 국면은, 본 발명의 제2 국면에 있어서,
상기 평탄화막은 수지막인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 국면에 의하면, 보호막은 평탄한 면 위에 설치되므로, 평탄화막의 피복성은 높아진다. 따라서, 방습성을 갖는 보호막을 사용해서 평탄화막의 표면 전체를 덮음으로써, 평탄화막에의 수분의 침입을 방지하고, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다.
본 발명의 제2 국면에 의하면, 평탄화막의 단부면을 시일로 둘러싸인 영역 내 또는 시일 아래에 배치함으로써, 평탄화막의 단부면이 공기에 직접 접하는 것을 방지하여, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 제3 국면에 의하면, 평탄화막의 단부면을 테이퍼 형상으로 함으로써, 평탄화막의 단부면의 피복성을 높게 하여, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 제4 국면에 의하면, 콘택트부의 측면에도 방습성 보호막을 형성함으로써, 평탄화막에의 수분의 침입 경로를 저감시켜, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 제5 국면에 의하면, 방습용으로 설치한 보호막을 2개의 전극 사이에 끼워 용량을 형성하고, 형성된 용량을 보조 용량으로 해서 사용할 수 있다. 또한, 2개의 전극을 투명 전극으로 함으로써, 보조 용량에 광 투과성을 갖게 하여, 표시 소자의 개구율을 높게 할 수 있다.
본 발명의 제6 국면에 의하면, 제1 전극을 슬릿 형상으로 함으로써, 프린지 전계를 발생시킬 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치에서는, 발생시킨 프린지 전계를 사용해서 액정의 배향을 제어하여, 시야각 특성을 개선할 수 있다.
본 발명의 제7 국면에 의하면, 방습성을 갖는 SiO2막, SiN막, SiON막 또는 이들 적층막을 보호막으로서 사용함으로써, 평탄화막에의 수분의 침입을 방지하여, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다. 이 효과는, 높은 방습성을 갖는 SiN막, SiON막을 사용한 경우에 현저해진다.
본 발명의 제8 국면에 의하면, 수분의 영향을 받았을 때에 특성이 크게 변동하는 산화물 반도체 TFT를 포함하는 표시 장치에 있어서, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다.
본 발명의 제9 국면에 의하면, 아몰퍼스 실리콘 TFT 또는 결정성 실리콘 TFT를 포함하는 표시 장치에 있어서, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다.
본 발명의 제10 국면에 의하면, 높은 흡습성을 갖는 수지제의 평탄화막을 사용한 경우에도, 방습성을 갖는 보호막을 사용해서 평탄화막의 표면 전체를 덮음으로써, 평탄화막에의 수분의 침입을 방지하고, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 2b도 2a에 이어지는 도면이다.
도 2c는 도 2b에 이어지는 도면이다.
도 2d는 도 2c에 이어지는 도면이다.
도 2e는 도 2d에 이어지는 도면이다.
도 2f는 도 2e에 이어지는 도면이다.
도 2g는 도 2f에 이어지는 도면이다.
도 2h는 도 2g에 이어지는 도면이다.
도 2i는 도 2h에 이어지는 도면이다.
도 3은 산화물 반도체 TFT의 특성 변화의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 단자부의 제1 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 단자부의 제2 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 콘택트부의 제1 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 콘택트부의 제2 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 8은 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 콘택트부의 제3 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시하는 액정 표시 장치의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 변형예에 관한 에치 스토퍼형 TFT를 구비한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 변형예에 관한 보텀 콘택트형 TFT를 구비한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 변형예에 관한 톱 게이트형 TFT를 구비한 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 16은 종래의 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 17은 종래의 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 18은 종래의 액정 표시 장치의 단면도이다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 1에 도시하는 액정 표시 장치(100)는, TFT 기판(10)과 대향 기판(2)을 접합하고, 2개의 기판 사이에 액정(3)을 봉입한 구조를 갖는다. TFT 기판(10)과 대향 기판(2)은 대향해서 배치되고, 2개의 기판이 대향하는 부분의 주위에는 수지제의 시일(4)이 형성된다. 대향 기판(2)에는, 대향 전극이나 컬러 필터(모두 도시하지 않음) 등이 설치된다.
TFT 기판(10)에는, TFT(1)와 각종 배선(게이트 배선이나 데이터 배선 등)이 형성된다. TFT(1)는, 유리 기판(11) 위에 게이트 전극(12), 게이트 절연막(13), 반도체층(14) 및 소스/드레인 전극(15)을 순서대로 형성함으로써 형성된다. TFT(1) 형성 후의 기판에는, 보호막(16), 수지제의 평탄화막(17)(이하, 평탄화 수지막이라고 한다) 및 방습성을 갖는 보호막(18)이 순서대로 형성된다.
보호막(16)은, TFT(1)와 평탄화 수지막(17)이 직접 접하는 것을 방지하고, TFT(1)를 보호하기 위해서 설치된다. 평탄화 수지막(17)은, 기판의 표면을 평탄화하기 위해서 설치된다. 평탄화 수지막(17)의 단부면은, 시일(4)로 둘러싸인 영역 내[이하, 시일(4)의 내측이라고 한다]에 설치된다. 평탄화 수지막(17)의 크기는 유리 기판(11)에 가까울수록 크고, 평탄화 수지막(17)의 단부면은 테이퍼 형상을 갖는다. 보호막(18)은, 평탄화 수지막(17)에의 수분의 침입을 방지하기 위해서, 평탄화 수지막(17)의 표면 전체를 덮도록 설치된다.
게이트 전극(12)과 소스/드레인 전극(15)은, 예를 들어 Cu/Ti 등을 사용해서 형성된다. 게이트 절연막(13)에는, 예를 들어 SiO2막, SiN막 또는 이들의 적층막이 사용된다. 반도체층(14)은, 예를 들어 아몰퍼스 실리콘, 결정성 실리콘 또는, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide : 산화인듐·갈륨·아연) 등의 산화물 반도체를 사용해서 형성된다. 보호막(16)에는, 예를 들어 SiO2막, SiNX 막, SiON막 또는 이들 적층막이 사용된다. 평탄화 수지막(17)에는, 절연성과 광 투과성을 갖고, 가공이 용이한 수지막으로서, 예를 들어 아크릴 수지막 등이 사용된다. 보호막(18)에는, 예를 들어 SiO2막, SiN막, SiON막 또는 이들 적층막이 사용된다. 또한, 유리 기판(11) 대신에 다른 절연성 기판을 사용해도 좋다.
도 2a 내지 도 2i를 참조하여, 콘택트부(5)를 갖는 액정 표시 장치(100)의 제조 방법을 설명한다. TFT 기판(10)을 작성하기 위해서, 우선, 유리 기판(11) 위에 Cu/Ti 등을 사용해서 게이트 전극(12)을 형성한다(도 2a). 이어서, 기판 위에SiO2막, SiN막 또는 이들 적층막을 형성함으로써, 기판의 표면을 덮는 게이트 절연막(13)을 형성한다(도 2b). 이어서, 아몰퍼스 실리콘, 결정성 실리콘 또는 산화물 반도체(예를 들어 IGZO)를 사용하여, 게이트 전극(12)의 상부에 반도체층(14)을 형성한다(도 2c). 예를 들어 산화물 반도체를 사용해서 반도체층(14)을 형성할 때에는, 스퍼터법을 사용한다. 이어서, 기판 위에 Cu/Ti 등을 사용하여, 반도체층(14)과 접하는 소스/드레인 전극(15)을 형성한다(도 2d). 이어서, 기판 위에 SiO2막, SiNX 막, SiON막 또는 이들 적층막을 형성함으로써, 기판의 표면 전체를 덮는 보호막(16)을 형성한다(도 2e). 이어서, 아크릴 수지 등을 사용하여, 기판의 표면 전체를 덮는 평탄화 수지막(17)을 형성한다. 그 후, 포토리소그래피 가공에 의해 직접 패터닝을 행함으로써, 콘택트부(5)를 형성하는 위치에 개구를 형성한다(도 2f).
이어서, 기판 위에 SiO2막, SiN막, SiON막 또는 이들 적층막을 형성함으로써, 평탄화 수지막(17)의 표면 전체를 포함하고, 기판의 표면을 덮는 보호막(18)을 형성한다. 그 후, 포토리소그래피 가공에 의해, 콘택트부(5)를 형성하는 위치에 드레인 전극(15)에 도달하는 콘택트 홀을 형성한다(도 2g). 이어서, ITO(Indium Tin Oxide: 산화 인듐 주석)이나 IZO(Indium Zinc Oxide :산화 인듐 아연) 등을 사용하여, 드레인 전극(15)에 접하는 투명 도전막(19)을 형성한다(도 2h). 투명 도전막(19)은 콘택트 홀의 내부에도 형성되고, 이에 의해 콘택트부(5)가 형성된다. 보호막(18) 위에 형성된 투명 도전막(19)은, 화소 전극으로서 기능한다. 화소 전극은 보호막(18)을 사이에 두고 평탄화 수지막(17)과는 반대측에 설치되고, 콘택트부(5)는 화소 전극과 TFT(1)의 드레인 전극(15)을 전기적으로 접속한다. 이상의 공정에 의해, TFT 기판(10)이 완성된다.
이어서, TFT 기판(10)의 TFT(1)를 형성한 측의 면과, 대향 기판(2)의 대향 전극을 형성한 측의 면에 배향막(도시하지 않음)을 설치한다. 그 후, TFT 기판(10)과 대향 기판(2)을 대향시켜서 배치하고(배향막을 설치한 면을 대향시킨다), 2개의 기판이 대향하는 부분의 주위에 시일(4)을 형성하며, 2개의 기판을 스페이서(도시하지 않음)를 개재시켜서 접합하고, 2개의 기판 사이에 액정(3)을 충전한다(도 2i). 이때, 평탄화 수지막(17)의 단부면은, 시일(4)의 내측에 설치된다. 이상의 공정에 의해, 액정 표시 장치(100)가 완성된다.
이하, 본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(100)의 효과를 설명한다. 상술한 바와 같이, 종래의 액정 표시 장치에서는, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화가 문제가 되는 경우가 있다. 이 문제를 해결하기 위해서, 액정 표시 장치(100)의 TFT 기판(10)에는, 평탄화 수지막(17)의 표면 전체를 덮는 방습성 보호막(18)이 설치된다. 평탄화 수지막(17)의 단부면은, 시일(4)의 내측에 배치되고, 테이퍼 형상을 갖는다.
이렇게 액정 표시 장치(100)에서는, 보호막(18)은 평탄한 면 위에 설치되므로, 평탄화 수지막(17)의 피복성은 높아진다. 이로 인해, 공기 중의 수분이 액정 표시 장치(100)의 내부에 침입한 경우라도, 평탄화 수지막(17)에의 수분의 침입을 방지할 수 있다. 이에 의해, 수분이 반도체층(14)과 보호막(16)의 계면에 도달하는 것을 방지하고, TFT(1)의 특성이 수분의 영향을 받아서 변동하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치(100)에 의하면, 평탄화 수지막(17)의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다.
또한, 평탄화 수지막(17)의 단부면은 시일(4)의 내측에 배치되어 있으므로, 평탄화 수지막(17)의 단부면이 공기에 직접 접하는 일은 없다. 수지제의 시일(4)은 방습성을 가지므로, 시일(4)의 방습 효과에 의해, 장치에 침입하는 수분을 저감시킬 수 있다. 이렇게 평탄화 수지막(17)의 단부면을 시일(4)의 내측에 배치함으로써, 평탄화 수지막(17)의 단부면이 공기에 직접 접하는 것을 방지하고, 평탄화 수지막(17)의 흡습에 기인하는 표시 열화를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 평탄화 수지막(17)의 단부면을 테이퍼 형상으로 함으로써, 평탄화 수지막(17)의 단부면의 피복성을 높게 할 수 있다. 이에 의해, 평탄화 수지막(17)에의 수분의 침입을 더 효과적으로 방지하고, 평탄화 수지막(17)의 흡습에 기인하는 표시 열화를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
도 3은, 산화물 반도체 TFT의 특성 변화의 예를 나타내는 도면이다. 도 3에 있어서, 횡축은 게이트 전압을 나타내고, 종축은 드레인 전류를 나타낸다. 도 3에는, 어떤 산화물 반도체 TFT에 대해서, 초기 특성(가는 파선)과, 종래의 액정 표시 장치에 있어서의 2000시간 경과 후의 특성(굵은 파선)과, 본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(100)에 있어서의 2000시간 경과 후의 특성(굵은 실선)이 기재되어 있다.
종래의 액정 표시 장치에서는, 수지제의 평탄화막이 공기 중의 수분을 흡습하므로, 산화물 반도체 TFT의 특성은 2000시간 경과 후에는 초기 특성으로부터 크게 변화한다. 이로 인해, 산화물 반도체 TFT를 포함하는 종래의 액정 표시 장치에서는, 표시 열화가 발생한다. 이에 대해, 액정 표시 장치(100)에서는, 평탄화 수지막(17)은 공기 중의 수분을 흡습하지 않으므로, 산화물 반도체 TFT의 특성은 2000시간 경과 후에도 초기 특성으로부터 대부분 변화하지 않는다. 본 예에서 알 수 있는 바와 같이, 액정 표시 장치(100)에 의하면, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다.
보호막(18)에는, 예를 들어 SiO2막, SiN막, SiON막 또는 이들 적층막을 사용할 수 있다. 이 중 SiN막과 SiON막은 높은 방습성을 갖는다. 따라서, 보호막(18)으로서 SiN막이나 SiON막을 구비한 액정 표시 장치에서는, 상기 효과는 현저해진다.
또한, 아몰퍼스 실리콘 TFT, 결정성 실리콘 TFT 및 산화물 반도체 TFT 중, 산화물 반도체 TFT의 특성은, 수분의 영향을 받았을 때에 크게 변동한다. 따라서, 산화물 반도체 TFT를 포함하는 액정 표시 장치에서는, 상기 효과는 현저해진다.
또한, 액정 표시 장치(100)에서는 평탄화 수지막(17)의 단부면을 시일(4)의 내측에 배치하는 것으로 했지만, 평탄화 수지막(17)의 단부면을 시일(4) 아래에 배치해도 좋다. 평탄화 수지막(17)의 단부면을 시일(4) 아래에 배치한 경우에도, 시일(4)의 내측에 설치한 경우와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 보호막(18)만으로 충분한 효과가 얻어지는 것이라면, 평탄화 수지막(17)의 단부면을 시일(4)로 둘러싸인 영역의 외부에 배치해도 좋다.
또한, 액정 표시 장치(100)는 보호막(16)을 구비하는 것으로 했지만, 액정 표시 장치는 반드시 보호막(16)을 구비하고 있지 않아도 좋다. 보호막(16)은, 유기물인 평탄화 수지막(17)이 반도체층(14)과 접하고, TFT(1)의 신뢰성이 저하하는 것을 방지하기 위해서 설치된다. 보호막(16)을 설치함으로써, 액정 표시 장치(100)의 신뢰성을 높게 할 수 있다.
이하, 액정 표시 장치(100)의 단자부와 콘택트부의 구성에 대해서 설명한다. 게이트 전극을 단자로서 사용하는 경우에는, 게이트 전극에 도달하는 개구를 형성한다. 부식성을 갖는 금속으로 게이트 전극을 형성하는 경우에는, 도 4에 도시한 바와 같이 게이트 전극(6)을 덮는 투명 전극(7)을 설치함으로써, 단자의 신뢰성을 높게 할 수 있다. 마찬가지로, 소스 전극을 단자로서 사용하는 경우에는, 소스 전극에 도달하는 개구를 형성한다. 부식성을 갖는 금속으로 소스 전극을 형성하는 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같은 소스 전극(8)을 덮는 투명 전극(9)을 설치함으로써, 단자의 신뢰성을 높게 할 수 있다.
게이트 전극과 소스 전극을 접속하는 콘택트부에 대해서는, 이하의 구성을 생각할 수 있다. 제1 구성예(도 6)에서는, 게이트 절연막(13)에 개구를 형성하고, 개구부에 소스 배선(51)을 배치한다. 이에 의해, 게이트 전극(12)과 소스 전극을 접속하는 콘택트부(52)를 형성한다.
제2 구성예(도 7)에서는, 화소 전극(53)과 마찬가지로 ITO나 IZO 등을 사용하여, 게이트 전극(12)과 소스 전극을 접속한다. ITO나 IZO는 스퍼터법으로 성막되므로, ITO나 IZO를 사용해서 단 사이를 접속하는 배선을 형성하면, 배선에 단 끊김이 발생하기 쉽다. 따라서, IGZO의 패턴단을 소스 배선의 패턴단보다도 외측에 배치하고, 하층만큼 개구의 크기를 크게 한다. 이 방법에 의하면, 1개의 개구만으로 콘택트부(54)를 형성할 수 있으므로, 면적 효율을 높게 할 수 있다. 또한, 각 층을 일괄해서 패터닝 및 에칭할 수 있으므로, 제조 공정을 단축할 수 있다.
제3 구성예(도 8)에서는, 게이트 전극(12)용 콘택트(55)와 소스 전극(56)용 콘택트(57)를 별개로 형성하고, 2개의 콘택트(55, 57)를 화소 전극(58)을 사용해서 접속한다. 이 방법에 의하면, 콘택트부를 용이하게 형성할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 9에 도시한 액정 표시 장치(200)는, TFT 기판(20)과 대향 기판(2)을 접합하고, 2개의 기판 사이에 액정(3)을 봉입한 구조를 갖는다. 이하에 도시한 각 실시 형태의 구성 요소 중, 앞에서 설명한 실시 형태와 동일한 요소에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
제1 실시 형태와 마찬가지로, 액정 표시 장치(200)의 TFT 기판(20)은, 보호막(18)을 사이에 두고 평탄화 수지막(17)과는 반대측에 설치된 화소 전극과, 화소 전극과 TFT(1)의 드레인 전극(15)을 전기적으로 접속하는 콘택트부(5)를 포함하고 있다. 제1 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(100)에서는, 콘택트부(5)의 측면에 보호막(18)은 형성되어 있지 않다(도 2i를 참조). 이에 대해, 본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(200)에서는, 평탄화 수지막(17) 위뿐만 아니라, 콘택트부(5)의 측면에도 보호막(18)이 형성되어 있다.
이러한 액정 표시 장치(200)를 제조하기 위해서는, 도 2a 내지 도 2i에 도시한 제조 공정에 포토리소그래피 공정을 추가할 필요가 있다. 구체적으로는, 도 2f에 도시한 기판에 보호막(18)을 형성한 후, 도 2f에 도시한 개구보다도 조금 작은 개구를 보호막(18)에 패터닝할 필요가 있다.
본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(200)에 의하면, 콘택트부(5)의 측면에도 방습성 보호막(18)을 형성함으로써, 평탄화 수지막(17)에의 수분의 침입 경로를 저감시킬 수 있다. 따라서, 평탄화 수지막(17)의 흡습에 기인하는 표시 열화를 더 효과적으로 방지할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 10은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 10에 도시하는 액정 표시 장치(300)는, TFT 기판(30)과 대향 기판(2)을 접합하고, 2개의 기판 사이에 액정(3)을 봉입한 구조를 갖는다.
게이트 절연막(13)을 형성한 후의 기판에는, 공통 전압이 인가되는 공통 배선(31)이 형성된다. 평탄화 수지막(17) 위에는, 공통 배선(31)에 전기적으로 접속되는 하층 전극(33)이 형성된다. 보호막(18)은, 평탄화 수지막(17)과 하층 전극(33)의 표면 전체를 덮도록 형성된다. 보호막(18) 위에는, 드레인 전극(15)에 전기적으로 접속되는 상층 전극(32)이, 보호막(18)을 사이에 두고 하층 전극(33)과 대향하도록 형성된다. 이렇게 TFT 기판(30)은, 보호막(18)의 한쪽 면측에 설치되고, TFT(1)의 드레인 전극(15)에 전기적으로 접속된 상층 전극(32)과, 보호막(18)의 다른 쪽 면측에 설치되고, 공통 배선(31)에 전기적으로 접속된 하층 전극(33)을 포함한다.
본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(300)에 의하면, 방습용으로 설치한 보호막(18)을 2개의 전극[상층 전극(32)과 하층 전극(33)]에 끼워 넣음으로써 용량을 형성하고, 형성된 용량을 보조 용량으로 해서 사용할 수 있다. 또한, 2개의 전극을 투명 전극으로 함으로써, 보조 용량에 광 투과성을 갖게 하여, 표시 소자의 개구율을 높게 할 수 있다.
(제4 실시 형태)
도 11은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 11에 도시하는 액정 표시 장치(400)는, TFT 기판(40)과 대향 기판(2)을 접합하고, 2개의 기판 사이에 액정(3)을 봉입한 구조를 갖는다.
제3 실시 형태와 마찬가지로, 액정 표시 장치(400)의 TFT 기판(40)에는, 공통 배선(31), 상층 전극(41) 및 하층 전극(33)이 형성된다. 단, 액정 표시 장치(400)에서는, 상층 전극(41)은 슬릿 형상을 갖는다.
도 12는, 액정 표시 장치(400)의 평면도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 슬릿 형상의 상층 전극(41)과 면 형상의 하층 전극(33)은, 공통 배선(31)과 게이트 배선(42)과 데이터 배선(43)으로 둘러싸인 영역 내에서 겹쳐 배치된다. 하층 전극(33)은, 공통 전압이 인가되는 공통 배선(31)에 접속된다. 이에 의해, 상기 영역 내에 프린지 전계를 형성할 수 있다.
또한, 슬릿 형상의 전극 자신을 상층 전극(41)으로서 사용해도 좋고, 일부를 슬릿 형상으로 한 전극을 상층 전극(41)으로서 사용해도 좋다. 또한, 슬릿 형상이 아닌 상층 전극(41)에 대응하는 부분에는 하층 전극(33)을 설치하지 않고, 이 부분에 대해서는 TN(Twisted Nematic)이나 수직 배향의 액정 모드를 사용한다. 이에 의해, 시야각 특성이 우수한 프린지 필드 모드의 액정 표시 장치를 구성할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(400)에 의하면, 방습용으로 설치한 보호막(18)을 2개의 전극[상층 전극(41)과 하층 전극(33)]에 끼워 넣음으로써, 용량을 형성할 수 있다. 또한, 상층 전극(41)을 슬릿 형상으로 함으로써, 프린지 전계를 발생시킬 수 있다. 따라서, 발생시킨 프린지 전계를 사용해서 액정의 배향을 제어하여, 시야각 특성을 개선할 수 있다.
또한, 제2 내지 제4 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(200, 300, 400)의 단자부와 콘택트부의 구성은, 제1 실시 형태에 관한 액정 표시 장치(100)와 같다(도 4 내지 도 8을 참조).
또한, 제1 내지 제4 실시 형태에서는, 보텀 게이트의 채널 에칭형 TFT를 사용하는 것으로 했지만, 다른 구조를 갖는 TFT를 사용해도 좋다. 이하에 도시한 TFT를 사용한 경우에도, 제1 내지 제4 실시 형태와 마찬가지 효과가 얻어진다.
도 13은, 에치 스토퍼형 TFT를 구비한 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 13에 도시한 TFT에서는, 채널 위에 채널 보호막(61)이 설치되어 있다. 이 구조를 사용한 경우, 공정 수가 증가하지만, 에칭시의 대미지를 방지하여, 안정된 생산이 가능하게 된다. 또한, 채널 보호막(61)이 존재하므로, 수분의 영향을 받아도 TFT의 특성은 변동하기 어려워진다.
도 14는, 보텀 콘택트형 TFT를 구비한 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 14에 도시하는 TFT에서는, 게이트 절연막(13) 위에 소스/드레인 전극(15)이 형성되고, 그 위에 반도체층(14)이 형성되어 있다. 이 구조를 사용한 경우, 반도체층(14)은 채널 에칭시에 대미지를 받지 않는다. 또한, 반도체층(14)과 평탄화 수지막(17)이 넓은 면적에서 대향하므로, 본 발명의 효과는 더욱 현저해진다.
도 15는, 톱 게이트형 TFT를 구비한 액정 표시 장치의 단면도이다. 도 15에 도시하는 TFT를 형성할 때에는, 소스/드레인 전극(15)을 형성한 후에 반도체층(14)을 형성하고, 그 후에 게이트 절연막(13)과 게이트 전극(12)을 순서대로 형성한다. 이 구조를 사용한 경우, 반도체층(14)은 채널 에칭시에 대미지를 받지 않는다. 이 구조로도, 본 발명의 효과가 얻어진다.
이상에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 표시 장치에 의하면, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다.
<산업상 이용가능성>
본 발명의 표시 장치는, 평탄화막의 흡습에 기인하는 표시 열화를 방지할 수 있다는 특징을 가지므로, 액정 표시 장치 등, 2개의 기판을 접합한 구조를 갖는 각종 표시 장치에 이용할 수 있다.
1: TFT
2: 대향 기판
3: 액정
4: 시일
5: 콘택트부
10, 20, 30, 40: TFT 기판
11: 유리 기판
12: 게이트 전극
13: 게이트 절연막
14: 반도체층
15: 소스/드레인 전극
16, 18: 보호막
17: 평탄화 수지막
19: 투명 도전막
31: 공통 배선
32, 41: 상층 전극
33: 하층 전극
100, 200, 300, 400: 액정 표시 장치

Claims (11)

  1. 2개의 기판을 접합한 구조를 갖는 표시 장치로서,
    절연성 기판 위에 형성된 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터를 덮는 평탄화막을 포함하는 제1 기판과,
    상기 제1 기판에 대향해서 배치되는 제2 기판과,
    상기 제1 및 제2 기판이 대향하는 부분의 주위에 형성된 시일을 구비하고,
    상기 평탄화막의 단부면은, 상기 시일로 둘러싸인 영역 내 또는, 상기 시일 아래에 배치되어 있고,
    상기 제1 기판은, 상기 평탄화막의 표면 전체를 덮는 방습성 보호막과, 상기 보호막의 한쪽 면측에 설치되고, 상기 박막 트랜지스터의 전극에 전기적으로 접속된 제1 전극과, 상기 보호막의 다른 쪽 면측에 설치되며, 공통 배선에 전기적으로 접속된 제2 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평탄화막의 단부면은 테이퍼 형상(tapered shape)을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판은, 상기 보호막을 사이에 두고 상기 평탄화막과는 반대측에 설치된 화소 전극과, 상기 화소 전극과 상기 박막 트랜지스터의 전극을 전기적으로 접속하는 콘택트부를 더 포함하고,
    상기 콘택트부의 측면에는 상기 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극은 슬릿 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보호막은, SiO2막, SiN막, SiON막 및 이들 적층막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는, 산화물 반도체로 형성된 반도체층을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터는, 아몰퍼스 실리콘 및 결정성 실리콘 중 어느 하나로 형성된 반도체층을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 평탄화막은 수지막인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 반도체층은 산화 인듐 갈륨 아연으로 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
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