TW406425B - Active matrix substrate for liquid crystal display devices and liquid crystal display device using the same - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 406425 at B7五、發明説明（1 ) <技術領域> 本發明，係關於作為液晶顯示裝置使用的、按各顯示 像素形成有源元件的主動矩陣基板（以下AM基板）及使用 該基板之液晶顯示裝置。 <技術背景> 近年來，正在推展LCD之大型化及高精密度化。此主 動矩陣型LCD(以下AMLCD)，係藉由每顯示像素所形成 之有源元件來控制透明顯示電極之電位，以顯示所需之圖 像。 現在，一般而言，在AMLCD，由氧化銦氧化固溶趙( 以下ITO)所成之透明顯示電極及用來傳送信號至該電極之 地址配線係形成在同一平面狀。可是，隨著AMLCD之顯 示趨於高清晰化，占住顯示幀面全鱧之地址配線部分及有 源元件之部分相對地變大，減低了顯示部分之有效面積。 加上，在一般之AMLCD方面，為了預防地址配線與透明 顯示電極之短路，而在兩者間必需留有一定之距離。於是 產生了高清晰化愈推展顯示部分之有效面積愈減低，導致 AMLCD之顯示亮度降低之問題。 作為解決上述問題之手段中，已提案有：待形成了地 址配線及有源元件之後，在該等地址配線及有源元件上設 置透明之絕緣膜，於上述透明之絕緣膜上設有透明顯示電 極之AMLCD(以下改良型AMLCD)。以下，一面參照圖式 ，一面說明習知之改良型AMLCD。 第1圖係使用AM基板的改良型AMLCD之斷面圖。第1 ί I _ I II 裝 ITJ,1 T. 線 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 406425 A7 __B7_ 五、發明説明（2 ) 圖，係使用薄膜電晶想（以下TFT)作為AM基板之有源元件 。又，依照第1圖，於由玻璃等之絕緣性基板所構成之基 板1上，依序形成有兼作掃描線之閘線電極2、閘絕緣膜3 、半導體膜4、兼源線之源線電極及汲極6。閘絕緣膜，通 常用氮化矽（SiNx)來構成。 在製造AMLCD時，首先，在基板1上形成對應於顯示 像素數之TFT、閘線及源線之地址配線成矩陣狀。其次， 形成透明絕緣膜7以便掩蓋該TFT及地址配線；更且，在 透明絕緣膜7上形成透明顯示電極8。在透明絕緣膜7設有 接觸孔，以便直接連接汲極6及透明顯示電極8。於第1圖 ，在跟AM基板對向之玻璃基板上形成有對向電極9、黑 底10、濾色片11及定向膜12 ;在上述AM基板與對向玻璃 基板間配置有液晶13。 如上所述，改良型AMLCD係在另一平面形成源線電 極5及透明顯示電極8，且，在其間有透明絕緣膜7，所以 源線電極5與透明顯示電極8，縱使在平面距離接近，雙方 也不會短路。再者，變成可重疊源線電極5及透明顯示電 極8。像這樣，由於可把透明顯示電極8之面積取得較大， 所以儘管LCD之高清晰化繼績推展，也可防止顯示亮度之 減低。更且’由於用透明顯示電極8來掩蓋源線電極5，所 以也可排除由源線電極5之電場所引起的對於液晶顯示之 影響。在這些改良下，大幅地提高了改良型AMLCD之顯 示性能。 可是，在習知之改良型AMLCD方面，由有機材料所 本紙張又度適用中國國家梂準（CNS > A4規格（210X297公釐）~ '~~；-- l·----------裝------訂丨，ij:---線 (請先閎讀背面之注$項再填寫本頁) A7 B7 406425 五、發明説明（3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 成之液晶13、由ITO膜所成之透明顯示電極8、由樹脂材 料所成之透明絕緣膜7、由SiNxA成之閘絕緣膜3等，分別 具有互相迥異的各構成材料之折射率，如表1所示。因此 ，存在著在各膜之境界面產生界面反射，並降低光線折射 係數使顯示變暗等之課題。 表1 :習知之構成材料及折射率 膜之名稱 構成材料 折射率 與上膜之折射率 之差 液晶膜 液晶材料 1.55 透明顯示電極 ITO 1.9 〜2.0 35 〜0.45 透明絕緣膜 丙烯酸系樹脂 1.5 〜1.6 0.3 〜0.5 閘絕緣膜 SiNx 1.8 〜2.0 0.2 〜0.5 玻璃基板 玻璃 約1_5 0.3 〜0.5 上述材料中，ITO膜和SiNx雖可藉成膜條件之變更使 折射率改變一些，但愈接近有機材料即液晶材料13和樹脂 材料即透明絕緣膜7之折射率，愈不可能使折射率大幅改 變。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 再者，由上述樹脂材料所成之透明絕緣膜7，係為了 達成使表面成為平坦之目的、及防止透明顯示電極8與地 址配線之電干擾之兩個目的，而通常成膜成2〜3ym之膜 厚。然而，透明絕緣膜7之膜厚通常有± 10%左右之製造 偏差。由於此膜厚之偏差而產生前述界面反射光之光程差 ，以致產生干涉條紋。由於產生此干涉條紋而使LCD之顯 示品質極端地劣化。 由於在現在之製造條件下難以減低上述透明絕緣膜之 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 406425

膜厚之偏差’所以為了提高LCD之顯示品質而必須以現狀 膜厚之偏差為前提，抑制上述干涉條件之產i本發明之 特徵，就是將構成前述各膜之材料之光學特性尤其折射率 控制於特定範圍内，以作為抑制AMLCD2干涉條紋之手 段者。 <發明之揭露> 為了解決此課起，本發明乃提供一種主動矩陣基板及 使用該基板之液晶顯示裝置，其特徵在於 (a) 於矩陣狀地配置有有源元件及地址配線之絕緣性 基板上，形成有用來掩蓋前述有源元件及前述地址配線的 透明絕緣膜； (b) 於前述透明絕緣膜上，形成有透明顯示電極； (c) 前述透明顯示電極，係經由開在前述透明絕緣膜 之接觸孔而與前述有源元件連接而成； (d) 位於前述透明顯示電極之下部並形成前述有源元 件之一部分的元件絕緣膜與前述透明絕緣膜之折射率差、 及前述元件絕緣膜與絕緣性基板之折射率差，為〇2以内 〇 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印裝 <圖式之簡單說明> 第1圖為一斷面圖，係顯示習知改良型主動矩陣型液 晶顯不裝置之斷面； 第2圖為一斷面圖，係顯示本發明改良型主動矩陣型 液晶顯示裝置之斷面》 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _406425_^_ 五、發明説明（5 ) <用以實施發明之最佳形態> 第一實施形態 以下參照第2圚’說明本發明之第一實施形態„ 本發明，係將構成AM基板上之顯示部分的各膜之光 學特性、尤其折射率，規定於特定之範圍内，以作為改良 上述習知AMLCD之缺點的手段者。 即，如第2圖所示’關於本發明之AM基板，係於矩 陣狀地設有由半導體膜所成之有源元件24及地址配線（掃 描線22、信號線25)的絕緣性基板21之表面上，形成透明 絕緣膜27，而在此透明絕緣膜27上則形成有透明顯示電極 28。更且，經由設在透明絕緣膜27之接觸孔，電接有源元 件24及透明顯示電極28。 像這樣’關於本發明之液晶顯示裝置之斷面構造，係 在基本上’與習知之改良型AMLCD同一。但關於本發明 之AM基板卻是’把透明絕緣膜27與閘絕緣膜23間、及閘 絕緣膜23與絕緣性基板21間之折射率差抑制在0.2以内， 以此為特徵者。 即’依照本發明者們之實驗結果，終於明白了 ：上述 各膜間之折射率差只要在0.2以内，即上述透明絕緣膜27 之膜厚即使偏差在製造條件之範圍内，LCD之顯示品質之 劣化也不多。 為了達成上述構成’本發明之一實施形態之am基板 為，使用二氧化矽（Si〇2)或SiOx/SiNY(但X為0〜2、Y為〇 〜4/3之數字）之固溶體作為閘絕緣膜材料，且使用玻璃基 本紙張尺度適用中國國家椟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 406425 A7 B7 五、發明説明（6 ) 板作為絕緣性基板者》 用於習知AM基板之構成材料之折射率，一如表1所 說明，依各構成材料而有很大之差異。反觀，本實施形態 之AM基板之場合，透明絕緣膜27與閘絕緣膜23之間、及 閘絕緣膜23與絕緣性基板21間之折射率差，一如表2所示 ，並不大。再者，即使因製造之方便上而變更玻璃基板21 和透明絕緣膜27之;Ν'料以致變動它們之折射率，也可藉著 調節用來形成閘絕緣膜23之Si02或SiOx/SiNY固溶體之組 成，而使玻璃基板21與閘絕緣膜23間及閘絕緣膜23與透明 絕緣膜27間之折射率差成為最小。 表2 :本實施形態之構成材料及折射率 膜之名稱 構成材料 折射率 與上膜之折射率 之差 液晶膜 液晶材料 1.55 透明顯示電極 ITO 1.9 〜2.0 35 〜0.45 透明絕緣膜 丙烯酸系樹脂 1.5 〜1.6 0.3 〜0.5 閘絕緣膜 SiOx/SiNY 1.5 〜1.6 最大0.1 玻璃基板 玻璃 約1.5 最大0.1 作為用來製造由SiOx/SiNY固溶體所成之閘絕緣膜23 之手段者，可採用以往公知之濺射法，各種CVD法等》 尤其是，從以往即在閘絕緣膜之製造實施過來的CVD法 ，頗適用於本發明閘絕緣膜23之製造。 即，使用氮供應源氣體與氧之混合氣體，以替代習知 之藉閘絕緣膜3之CVD法來製造的氨等之氮供應源氣體， 藉此可製造SiOx/SiNY固溶體。即，不需要在習知裝置加 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -9 - ---„----------------1 ^ —r---^---^ . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 406425 五、發明説明（7 ) 上任何變更，只在供給氣體中添加氧狀就可製造適於本發 明閘絕緣膜23之SiOx/SiNY固溶體。 上述固溶體中之氧與氮之比率，可藉著控制氮供應源 氣鱧與氧之混合比來任意設定於任意值。結果，不需要在 習知裝置加上任何變更，可製造任意折射率之閘絕緣膜23 。因此’即使因變更玻璃基板21和透明絕緣膜27之材料而 改變它們之折射率，·也易將閘絕緣膜23之折射率接近那些 材料之折射率。 更且，除了 CVD法以外，也可藉濺射法來製造上述 閘絕緣膜。此時，作成以靶子為目的之組成也可，或將Si〇2 及SisN4分開作為靶子，以氣體分壓、外加電力等之濺射 條件來調整組成也可》 又’在上述實施形態方面，雖就使用Si024Si0x/SiNY 作為閘絕緣膜23之材料進行了說明，但只要用來構成閘絕 緣膜23之材料為透明、且與透明絕緣膜27及絕緣性基板21 雙方之折射率為0.2以内，即可使用本發明。 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 -------------房-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 將本發明之AM基板作成作為LCD之AM基板使用之構 成，藉此可抑制用來構成LCD之AM基板顯示部分的各構 成膜之界面所產生之界面反射。因此，減低了因透明絕緣 膜之膜厚之偏差而產生之干涉條紋之強度，可大幅改善 LCD顯示品質之劣化。再者，因減少界面反射而AM基板 之透射率也被改善，即使沒有改變顯示用透明電極之面積 ，也可製造視認性良好之顯示性能之LCD。 本紙張尺度逋用中國國家榡準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -10 . A7 B7 五、 406425 發明説明（8 <產業上之可利用性> 如上所述，如依本發明之構成，則可減低因透明絕緣 膜在膜厚製造上之偏差而產生的干涉條紋之強度，可大幅 改善LCD之顯示品質之劣化。再者，AM基板之透射率也 被改善，即使沒有改變顯示用透明電極之面積，也可製造 視認性良好之顯示性能之LCD。 再者’在製造本發明之AM基板時，若採用^〇2或 SiOx/SiNY固溶體時，不需要將習知AM基板之製造裝置加 以任何變更，只稍微變更製造條件即可獲得製造視認性良 好之顯示性能之LCD等之有效效果。 元件標號對照 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝

1T 經濟部中央棣準局員工消費合作杜印裝 1…絕緣性基板 2…掃描線（閘線電極） 3···閘絕緣膜 4…半導體膜 5…信號線（源線電極） 6…汲極 7…透明絕緣膜 8···透明顯示電極 9…對向電極 10…黑底 11…遽色片 12…定向膜 13…液晶 21…絕緣性基板 22…掃描線（閘線電極） 23…閘絕緣膜 24…半導體膜 25…信號線（源線電極） 26…汲·極 27…透明絕緣膜 28…透明顯示電極 線 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8 D8 406425 六、申請專利範圍 1. 一種主動矩陣基板，其特徵在於： 於矩陣狀地配置有有源元件及地址配線之絕緣性 基板上’形成有用來掩蓋前述有源元件及前述地址配 線的透明絕緣膜； 更且在前述透明絕緣膜上，形成有透明顯示電極 9 前述透明顯示電極，係經由開在前述透明絕緣膜 之接觸孔而與前述有源元件連接而成； 前述透明絕緣膜、與位於前述透明顯示電極之下 部並形成前述有源元件之一部分的元件絕緣膜之折射 率差，及，前述元件絕緣膜與絕緣性基板之折射率差 ，係在0.2以内。 2. 如申請專利範圍第1項所述之主動矩陣基板，其特徵在 於： 前述元件絕緣膜，係由Si024SiOx/SiNY(但X為〇 〜2、Y為〇〜4/3之數字）之固溶體所成》 3·如申請專利範圍第2項所述之主動矩陣基板，其特徵在 於： 前述SiOx/SiNY之固溶體，係藉CVD法或濺射法來 製造β 4. 一種使用主動矩陣基板之液晶裝置，該主動矩陣基板 為： 於矩陣狀地配置有有源元件及地址配線之絕緣性 基板上，形成有用來掩蓋前述有源元件及前述地址配 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -12 - 裝-- (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ΤΓ 铢 經濟部中央榡準局属工消費合作社印装 A8 B8 C8 D8 406425 申請專利範圍 線的透明絕緣膜； 更且在前述透明絕緣膜上，形成有透明顯示電極 > 前述透明顯示電極，係經由開在前述透明絕緣膜 之接觸孔而與前述有源元件連接而成； 前述透明絕緣膜、與位於前述透明顯0電極之下 部並形成前述有源元件之一部分的元件絕緣膜之折射 率差，及，前述元件絕緣膜與絕緣性基板之折射率差 ，係在0.2以内》 (請先K讀背面之注$項存填寫本I ) -*' r 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 13