TWI294052B - - Google Patents

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1294052 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種具有開關元件之陣列基板及平面顯示裝 置。 ’ 【先前技術】 以往，此種作為平面顯示裝置的主動矩陣型液晶顯示裝 置，由於能夠在大表面積的透光性基板上以較低的溫度來 均勻性良好地形成半導體活性層，因此，作為顯示像素的 開關元件來使用了非晶石夕的薄膜電晶體。此外，最近，不 僅顯示像素的開關元件，週邊的驅動用電路元件也逐漸使 用形成於同一玻璃基板上的薄膜電晶體。並且，作為此薄 膜電晶體，已知有採用電場效果移動度比非晶矽之薄膜電 晶體佳的多晶矽作為半導體活性層的多晶矽薄膜電晶體之 構造（例如，參照專利文獻1 )。 【專利文獻1】特開2000-187248號公報（第4至6頁，圖1 至圖3) 【發明内容】 然而，上述的液晶顯示裝置中，由於作為透光性基板係 使用絕緣物之玻璃，良率會因為此透光性基板帶電導致元 件靜電破壞而大幅下降，造成生產上的問題。再者，隨著 近年使用的透光性基板愈來愈大型化，此透光性基板的帶 電量隨之增大，使得此透光性基板的靜電破壞成為愈來愈 嚴重的問題。 例如，帶電的透光性基板由接地的承載台以頂銷加以升 96879.doc 1294052 起時，或置於突出白勺襯墊（pad)上時，在頂銷及襯塾上的部 分與其在頂銷及襯墊上以外的部分會因接地狀況的差異而 發生電荷重配置，使得在頂銷及襯塾上之透光性基板部分 上，有時會施加有相較於接地於承載台時數十倍以上的電 壓。 尤其，當透光性基板上孤立的小的多晶矽的圖案上形成 閘極絕緣膜，此閘極絕緣膜上形成出長條的閘極配線；^此 等多晶矽的圖案與閘極配線間形成有電容的情況中，如上 述般地以頂銷等將透光性基板升起而發生電荷重配置時， 此時的影響會特別大。因此，會有此等閘極配線與多晶矽 間發生靜電破壞即，發生薄膜電晶體的靜電破壞可能性高 的問題。 本發明為有鑑於上述各問題者，其目的在於提供可防止 薄膜電晶體靜電破壞發生的陣列基板及平面顯示裝置。 本發明具有：透光性基板；開關元件，其係設於此透光 陡基板上，電極配線，其係具有被分段的分段部，連接於 上述開關元件，·及導電部，其係設於與此電極配線不同的 層上’使此電極配線上之上述分段部間電性連接。 並且，將導電部設在與透光性基板之開關元件上連接的 電極配線不同的層上，以此導電部使電極配線的被分段之 分段部間電性連接。依此結果，藉由移動帶電的透光性基 板，可抑制電極配線下的電壓上升，因此，可防止開關元 件靜電破壞。 依本發明，乃將導電部設在與透光性基板之開關元件連 96879.doc 1294052 · 接的電極配線不同的層上，以此導電部使電極配線的分段 部電性連接，因此，藉由移動帶電的透光性基板，可抑制 電極配線下的電壓上升，所以可防止開關元件靜電破壞。 【實施方式】 以下，參照圖1至圖3來說明本發明之液晶顯示裝置之第 一實施方式之構造。 在圖1至圖3中’ 1為作為平面顯示裝置的液晶顯示裳置 1 ’此液晶顯不裝置1為頂閘極型多晶矽薄膜電晶體（Th^ Film Transistor ; TFT)方式的逆交錯式。此外，此液晶顯示 裝置1為主動矩陣型，具有作為薄膜電晶體基板的約略矩形 平板狀的陣列基板2。此陣列基板2具有玻璃基板3，其係作 為略為透明之矩形平板狀之透明絕緣基板的透光性基板。 此玻璃基板3之一主面的表面上的中央部，形成有顯示圖像 的矩形狀的顯示區域4。此顯示區域4中，有作為顯示像點 的複數個像素5被配置成矩陣狀。 再者，玻璃基板3的顯示區域4上，有作為掃描線之電極 配線的複數條閘極配線11沿著此玻璃基板3的寬度方向配 置。此等複數條閘極配線11在玻璃基板3的橫方向上被以等 間隔平行地分隔開來。此外，此等複數條閘極配線丨丨間分 別有作為輔助電容配線之電極配線的複數條共通電容配線 12沿著玻璃基板3的橫方向配置。此等複數條共通電容配線 12在玻璃基板3的橫方向上被以等間隔平行地分隔開來。 此外，玻璃基板3的表面上，有作為信號線之信號電極配 線13沿著此玻璃基板3的縱方向配置。此等複數條信號電極 96879.doc 1294052 配線13在玻璃基板3的縱方向上被以等間隔分隔開來。並 且，此等複數條信號電極配線13各以與各閘極配線U及共 通電容配線12相同的材料形成。此外，此等複數條閘極配 線11、共通電容配線12及信號電極配線π分別於各像素5反 覆地被配線成格柵狀。 另一方面，玻璃基板3的表面上，有疊層而成膜出由石夕氮 化膜或氧化矽膜等構成的未圖示之底鍍層。此底錢層上， 有起作用為顯示像素之開關元件作為像素電晶體的薄膜電 晶體21，其作為1像素構成元件而分別配置於各像素$。此 等薄膜電晶體21具有作為形成於底鍍層上之多晶石夕半導體 層之多晶矽薄膜的多晶矽半導體層22。 此多晶矽半導體層22為非晶質半導體的非晶矽（心Si)經 由激光雷射熔解晶化之退火而製成的多晶石夕薄膜（p_Si)。此 外，此多晶矽半導體層22為薄膜電晶體21用的半導體層圖 案’具有设於此多晶石夕半導體層22之中央部作為通道區域 的半導體活性層23。此半導體活性層23的兩側上，分別設 有起作用為源極區域及汲極區域的歐姆接觸區域24。 並且，分別包含各薄膜電晶體21之半導體活性層23及歐 姆接觸區域24的底鍍層上，有疊層而成膜出具有絕緣性之 矽氧化膜而作為閘極絕緣膜的閘極絕緣層3丨。此閘極絕緣 膜 3 1 係以電漿化學蒸鍵（Chemical Vapor Deposition ; CVD) 法成膜出的氧化矽膜所構成。 此外，與各薄膜電晶體21的半導體活性層23相對的閘極 絕緣層3 1上，有疊層而成膜出閘極配線11。此等閘極配線 96879.doc 1294052 η在半導體活性層23的長邊方向上相隔配置。此外，此等 閘極配㈣分別介以閘極絕緣層31而在各薄膜電晶體如 半導體活性層23上相對配置。 在此’此等間極配線lljL，分別形成有複數個分段部32, 其係作為對此等各閘極配線〗丨進行局部分段而使其電性切 斷的分割部。此等複數個分段部32分別對應於各像素5，設 置於此等各像素5中之薄膜電晶體21間。此外，此等複數個 分段部32分別沿著各閘極配線u的寬度方向上配置。藉 此，此等各閘極配線11會於各像素5分別被以分段部32來分 段，使得各像素5的閘極配線11的長度變短。 另一方面，由閘極配線丨]分隔開來的閘極絕緣層3丨上， 設有作為蓄積輔助電容之像素輔助電容器的蓄積電容器 34。此蓄積電容器34包含被疊層於閘極絕緣層31而成膜出 的共通電容配線12。此共通電容配線12相對於閘極配線i i 被電性絕緣’且相對於此等各閘極電極配線丨丨平行地配 置。在此’此等共通電容配線丨2係以與閘極電極配線丨！相 同的工序，以相同的材料來形成。 並且’在含有此等共通電容配線12及閘極配線丨丨的閘極 絕緣層3 1上，有疊層而成膜出層間絕緣膜35。此層間絕緣 膜35由以電漿CVD法之氮化矽及氧化矽的積層膜所構成。 此外’此等層間絕緣膜35及閘極絕緣膜3 1上，開孔出而設 有分別貫穿此等層間絕緣膜35及閘極絕緣層31作為導通部 的複數個接觸孔36、37。 在此’此等接觸孔36、37設於位於薄膜電晶體21的閘極 96879.doc -10- 1294052 電極配線11兩側上的此薄膜電晶體21之各歐姆接觸區域μ 上。並且’此等接觸孔36、37分別連通薄膜電晶體2ι的歐 姆接觸區域24而開口。 並且，含有連通至各薄膜電晶體21之一方之歐姆接觸區 域24之接觸孔36的層間絕緣膜35上，疊層而設有起作用為 此薄膜電晶體21之源極電極的信號電極配線13。此信號電 極配線Π介以接觸孔36電性連接於薄膜電晶體以之二方b的 歐姆接觸區域24而導通。 此外，含有連通至此薄膜電晶體21之另_方之歐姆接觸_ 區域24之接觸孔37的層間絕緣膜35上，疊層而設有作為具 有導電性之信號電極的汲極41。此汲極41面向蓄積電容器 34的共通電容配線12，在介以層間絕緣膜35之共通電容配 線12之間蓄積辅助電容。此外，此汲極似與信號電極配 線13同一層上，以相同工序及相同材料形成。在此，藉由 此等“號電極配線13、汲極41、多晶矽半導體層22、閘極 配線11、閘極絕緣層3丨及層間絕緣膜35，構成了各薄膜電 晶體21。 ⑩ 另一方面，位於各閘極配線丨丨中之各分段部32兩側的層 1、’、邑緣膜3 5上，分別開口而形成有未圖示的一對接觸孔 38、39，其係連通於被以此等分段部分段的各閘極配線11 - 之端部。並且，在含有此等一對接觸孔38、39的層間絕緣 ， 膜35上，壹層而成膜有作為具有導電性之島狀之導電部的 導電膜42。此等導電膜42使被以分段部32分段之閘極配線 11之端部間介以接觸孔38、39而電性連接。藉此，此等導 — 96879.doc 1294052 電膜42會在接觸孔38、39内及層間絕緣膜35上一體成膜， 使剖面如圖3之虛線所示般地形成τ字形。 亦即，此等各閘極配線Π上，此等各閘極配線丨丨之一部 被X導電膜42延長而連接。此外，此等導電膜μ在與信 就電極配線13同一層上，以相同的材料及相同的工序疊層 而形成。亦即，此等導電膜42乃以形成信號電極配線13的 材料形成。 另一方面，含有此等信號電極配線13及汲極41的層間絕 緣膜35上，疊層而成膜有作為保護膜的保護層43。此保護 層43上開口而設有作為貫通此保護層43之導通部的接觸孔 44 °此接觸孔44連通至薄膜電晶體21的汲極41而開口。 並且，含有此接觸孔44的保護層43上，疊層而成膜有作 為ιτο薄膜的透明像素電極45。此透明像素電極45介以接觸 孔44電性連接於汲極41而被導通。此外，此透明像素電極 45分別介以保護層43及層間絕緣膜35而設置於與共通電容 配線12相對的位置上。在此，此透明像素電極45受設有此 透明像素電極45之像素5内的薄膜電晶體21控制。此外，含 有此透明像素電極45的保護層43上疊層而成膜有配向膜 46 〇 另一方面’陣列基板2的表面上相對配置有矩形平板狀的 對向基板5 1。此對向基板5丨具有玻璃基板52，其係作為矩 形平板狀之透明絕緣基板的透光性基板。此玻璃基板52之 相對於陣列基板2側之一主面的表面上，疊層有複數的彩色 慮光态53，其係由1組色單元_例如紅（Re(j ·· r)、綠（Gre 96879.doc 1294052 之後，在此閘極絕緣層3 1上疊層而成膜出未圖示的閘極· 配線金屬膜後，對此閘極配線金屬層以光刻工序及蝕刻工 序進行圖案化而分別形成閘極配線丨丨及共通電容配線12。 此時’此閘極配線11分別會形成複數個分段部32。 接著，以此閘極配線11為光罩，藉由對在各薄膜電晶體 21的多晶矽半導體層22上成為各歐姆接觸區域24的部分進 行離子植入等而植入雜質後，藉由對此雜質施以熱處理使 其活化而低電阻化，形成各薄膜電晶體21的歐姆接觸區域 24 ° 之後’在含有閘極配線丨丨及共通電容配線12的閘極絕緣 層31上，以電漿CVD法形成層間絕緣膜35。 接著，以光刻工序及蝕刻工序形成分別連通至各薄膜電 晶體21之歐姆接觸區域24的接觸孔36、3 7、及分別連通至 被各分段部32分段之各閘極配線丨丨之端部的接觸孔％、39。 之後，分別含有此等各接觸孔36、37的層間絕緣膜35上 形成未圖示之信號電極配線金屬膜後，將此信號電極配線 金屬膜以光刻工序及蝕刻工序加以圖案化，分別形成信號 _ 電極配線13、汲極電極41及導電膜42。 此時’被分段部32分段的各閘極配線丨丨的端部會分別藉 由導電膜42介以接觸孔延長而被電性連接。 、 接著，在分別含有此等信號電極配線丨丨、汲極41及導電 _ 膜42的層間絕緣膜3 5上形成保護層43後，在此保護層43上 以光刻工序及蝕刻工序形成連通至汲極4丨的接觸孔44。 再者’在含有此接觸孔44的保護層43上形成未圖示的透 96879.doc -14- 1294052 明像素電極層後，將此透明像素電極層以光刻工序及蝕刻 工序圖案化成像素形狀而形成透明像素電極45後，在含有 此等透明像素電極45之保護層43上形成配向膜46而製造出 陣列基板2。 之後，使對向基板5 1的配向膜55側面向此陣列基板2的配 向膜46側，而將此陣列基板2安裝於對向基板5 1後，在此等 陣列基板2與對向基板51之間插入液晶5 6而加以密封。 更進一步地，在此等陣列基板2及對向基板5 1上組裝未圖 示的系統電路、偏光板、背光等各種元件而成為液晶顯示 裝置1。 如上所述，依上述第一實施方式，如圖8所示之以往的液 晶顯示裝置1般，玻璃基板3上的閘極配線11並未被分段部 32分段成部分而為連續直線狀之情況中，此等閘極配線1 i 與各薄膜電晶體21之多晶矽半導體層22之間形成辅助電 容。 此情況中’如將帶電的玻璃基板3以可動式頂銷等升起， 改變此玻璃基板3的接地狀態之際發生電荷的重配置時，3 響會特別大，在此等閘極配線11與多晶矽半導體層22之間-即’對閘極絕緣層31-的施加電壓會上升，使得此閘極絕緣 層3 1的靜電破壞發生的可能性特別的高。 在此，如圖9所示，說明使表面上形成有此等多晶石夕半導 體層22及閘極配線11的玻璃基板3接地於承載台6丨上時的 玻璃基板3之顯示區域4的等價電路。此外，此承載A 61之 一部分由被接地之導電性的可動式頂銷62所形成。 96879.doc -15- 1294052 此時’閘極配線11的帶電量設為Q Ο，此閘極配線丨丨的電 位设為V 0的同時，此閘極配線丨i中不在可動式頂銷62上之 部分的長度設為A，此閘極配線11中位於可動式頂銷62上之 部分的長度設為B。更進一步地，此閘極配線丨丨中不在可動 式頂銷62上之部分在與承載台61之間形成的電容設為Ca， 此閘極配線11中位於可動式頂銷62上之部分在與承載台61 之間形成的電容設為C b。 並且，玻璃基板3之顯示區域4上反覆形成有相同的圖 案’因此，電容比會為Cb=B+AxCa。此外，電荷、電 位及電容的關係為Q〇=(Ca+ C b)x V 〇。 接著，說明此玻璃基板3以可動式頂銷62支撐而被升起時 之狀態下的此玻璃基板3之顯示區域4的等價電路。此時， 如圖10所示，當閘極配線11的電位設為V，玻璃基板3中不 在可動式頂銷62上的部分在與承載台61之間形成的電容設 為C s時，以此可動式頂銷62將玻璃基板3升起時，依電荷 不變原理，Q 〇 = { C ax C s+(C a+ C s)+ C b}xV的關係會 成立。由此結果，依此等3個公式，可得到v / v ο = (A + B ) + {A x C s+( C a + C s) + B }的關係。 更進一步地’將依據此式，說明例如在比介電率4、厚1 mm 的玻璃基板3上形成多晶矽半導體層22的圖案，在此多晶石夕 半導體層22之圖案上形成比介電率4、厚1〇〇 nm的閘極絕緣 層3 1，並在此閘極絕緣層3 1上形成閘極配線11時，將此玻 璃基板3以導電性之可動式頂銷6 2升起5 0 mm的情況中的V /Vo。 96879.doc -16- 1294052 此時，將可動式頂銷62上的閘極配線11的長度固定為5 mm的情況下，使此等閘極配線11整體的長度變化。結果， 如圖11所示，將玻璃基板3以可動式頂銷62升起時，為了抑 制此玻璃基板3上之閘極配線11與可動式頂銷62之間施加 的電壓，得知以縮短此等閘極配線丨丨的長度較有效果。 在此，如上所述，使各閘極配線1丨在各像素5被分段部32 分段，並且使此等被分段部32分段的閘極配線丨丨之端部間 以與層間絕緣膜35上之信號電極配線13相同的材料形成之 導電膜42電性連接，對各像素5分別縮短此等各閘極配線“ 的長度。 結果，藉由移動帶電之玻璃基板3，由於此玻璃基板3上 的閘極配線11下-亦即，位於閘極配線i i與多晶矽半導體層 22間·的閘極絕緣層31的電壓上升會受到抑制，因此，可防 止此閘極絕緣膜3 1的靜電破壞。藉此，由於能夠防止各薄 膜電晶體21的靜電破壞，因此，可提升陣列基板2及液晶顯 示裝置1的生產性。 接著，參照圖4及圖5來說明本發明之第二實施方式。 此圖4及圖5所示之液晶顯示裝置丨基本上與圖丨至圖3所 示之液晶顯示裝置丨相同，惟閘極配線u之分段部32並未形 成在各像素4，而僅在此等各像素5中每複數個像素5形成分 段部32。此等分段部32僅設在同色的像素5。 在此，每個未形成此分段部32的各像素5上，分別形成有 具有與導電膜42相同構造的複數個虛設圖案71。亦即，此 等虛設圖案71分別具有與導電膜42相同的構造。此等虛設 96879.doc -17- 1294052 圖案71及導電膜42分別設於與閘極配線11相異層的層間絕 緣膜35上。此外，此等虛設圖案71之兩端部介以形成於層 間絕緣膜35上且連通至閘極配線U之接觸孔72，電性連接 於此閘極配線1 1。 結果，即使僅在玻璃基板3的顯示區域4中之每複數個像 素5上形成分段部32，藉由移動帶電之玻璃基板3，仍可抑 制此玻璃基板3上之閘極配線11與多晶矽半導體層22之間 的閘極絕緣層31上之電壓上升，因此，可得到與上述第一 實施方式相同的作用效果。 再者，藉由在每複數個像素5上形成分段部32，相較於在 顯示區域4之各像素5全部形成分段部32的情況，由於可減 少分段閘極配線11之位置，即減少分段部32的個數，因此， 可防止因為接觸孔72及導電膜42不良的發生所致的產 低。 此外，在未形成分段部32的各像素5上分別形成虛設圖案 71 ’將此虛設圖案71的兩端部電性連接於閘極配線“。結 果，在形成有此等虛設圖案71的像素5内@透明像素電極Μ 與閘極配線11之間發生的電容會與形成分段部32且以導電 膑42電性連、㈣其他像素5f^㈣像素電極μ與閘極配 線11之間發生的電容相同。據此，在形成此等虛設圖案π 之像素5及形成分段部32的像素5上發生的顯示不均會受到 抑制’因此’可防止玻璃基板3的顯示區域4。 此外’上述第二實施方式中，未形成分段部32的各像素5 分別形成虛設圖案71 ’然而’如圖6及圖7所示之第三實施 96879.doc -18- 1294052 方式一般，即使僅在所有與形成分段部32之像素5同色的像 素5内形成虛设圖案71，形成此等虛設圖案η之同色等像素 5内等透明像素電極45與閘極配線丨丨之間的電容會與形成 刀段邛32之其他同色的像素5内之透明像素電極與閘極 配線11之間的電容相同，因&，可得到與上述第二實施方 式相同的作用效果。 此外，上述各實施方式中，雖在閘極配線11上設置分段 部32，並以導電膜42使被此等分段部32分段的閘極配線11 的端部間電性連結，然而，將此等分段部32設於共通電容 配線12，並將此等被分段部32分段的共通電容配線丨丨的端 «以導電膜42做電性連結來適用，也能夠得到與上述各 貫施方式相同的作用效果。 再者，不僅止於逆交錯型的液晶顯示裝，也可對應而 用於交錯型之液晶顯示裝置中之薄膜電晶體上連接之信號 線及掃描料之電m此外，除了薄膜電晶體2丨以外， 例如也可對應而用於❹例如二極體等之開關元件的液晶 顯示裝置。 的液 矽構 並且+僅止於採用以多晶石夕構成之薄媒電晶體^ 晶顯示裝置卜也可對應而用於採用以非晶質矽之非晶 成之薄膜電晶體的液晶顯示裝置。 此外， 密封液晶 雖然說明了在陣列基板2與對向基板51間 56作為光調變層的液晶顯示裝置 只丁衣直i，然而，也可對應而用於 具有液晶以外之光調變層的平面顯示裝置。 【圖式簡單說明】 96879.doc

Claims (1)

1. 129祿说^2823號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(95年11月） 十、申請專利範圍： 1 · 一種陣列基板，其特徵為具有 透光性基板； 開關元件，其係設於該透光性基板上； 電極配線，其係具有被分段的分段部，連接於上述開 關元件；及 導電部，其係設於與該電極配線不同的層上，使該電 極配線上之上述分段部間電性連接。 2·如請求項1之陣列基板，其中電極配線為面向開關元件而 設的閘極配線。 3 ·如請求項1之陣列基板，其中 具有被連接於開關元件之像素電極； 電極配線為面對上述像素電極而設之共通電容配線。 4·如請求項1至3中任一項之陣列基板，其中 具有複數個像素，其係分別具有在透光性基板上設置 成矩陣狀的開關元件； 分段部設於每一個上述像素上。 5·如請求項1至3中任一項之陣列基板，其中 具有虛設圖案，其係分別設於未形成分段部之像素， 具有相當於導電部的構造。 6·如請求項1至3中任一項之陣列基板，其中 具有複數色之像素，其分別具有在透光性基板上設置 成矩陣狀之開關元件； 分段部設於上述像素的每一同色上。 96879.doc 1294052 7·如請求項6之陣列基板，其中 具有虛設圖案，其係設於每個與未形成分段部的 同色的像素上’具有相當於導電部之構造。 8.如請求項1至3中任一項之陣列基板，其中 具有设於透光性基板上之信號電極配線； 導電°卩以與上述信號電極配線相同的材料形成。 9· 一種平面顯示裝置，其特徵為具有： / 。 如凊求項1至8中任一項之陣列基板；及 光調變層，其係在該陣列基板上相對而設。 96879.doc

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