JP5203391B2 - アクティブマトリクス基板、アクティブマトリクス基板の製造方法、液晶パネル、液晶表示装置、液晶表示ユニット、テレビジョン受像機 - Google Patents

アクティブマトリクス基板、アクティブマトリクス基板の製造方法、液晶パネル、液晶表示装置、液晶表示ユニット、テレビジョン受像機 Download PDF

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Description

本発明は、隣接する2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線が設けられたアクティブマトリクス基板およびこれを備えた液晶パネル等に関する。
特許文献1には、1つの画素の両側に2本の信号線(1本は冗長用の信号線)を設け、この画素に含まれる1つの画素電極を、TFT(薄膜トランジスタ)を介して2本の信号線それぞれに接続する液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、隣り合う2つの画素の間隙に信号線が2本近接して設けられることになるため、この近接する2本の信号線(画素を挟むことなく隣接し、互いに異なる画素に対応する2本の信号線)が製造工程において短絡し易いという問題がある。ここで特許文献1には、TFT上の保護膜に、この近接する2本の信号線間に位置する溝を形成しておき、画素電極のパターニング時に短絡部分(近接する2本の信号線間の短絡箇所)を切断する手法が開示されている。
日本国公開特許公報「特開2003−107502号公報(公開日:2003年4月9日)」
しかしながら、特許文献1記載の液晶表示装置では、走査線や補助容量用電極配線が剥き出しになったりあるいは切断されたりすることを避けるため(特許文献1の図4参照)、これらの配線上には溝が形成されていない。すなわち、近接する2本の信号線がこれらの配線(走査線や補助容量用電極配線)上で短絡するとこの短絡を修復できないという問題があった。
本発明では、隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線が設けられるアクティブマトリクス基板において、これら2本のデータ信号線が走査信号線(上記の「走査線」に対応)や保持容量配線(上記の「補助容量用電極配線」に対応)上で残留物により短絡しても、これら配線を剥き出しにすることなく該短絡を解消することができる構成を提案する。
本発明のアクティブマトリクス基板は、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に並ぶ画素領域と、列方向に延伸するデータ信号線と、走査信号線を覆うゲート絶縁膜と、データ信号線を覆う層間絶縁膜とを備え、行方向に隣接する2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線が設けられたアクティブマトリクス基板であって、上記層間絶縁膜には、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるように刳り貫き部が形成され、該刳り貫き部の一部がゲート絶縁膜を介して走査信号線と重なっていることを特徴とする。なお、走査信号線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第1領域とし、該第1領域の行方向の隣接領域を第1隣接領域とする。
上記構成によれば、例えば、ゲート絶縁膜上に第1領域と重なるように半導体層を形成しておいて層間絶縁膜に上記刳り貫き部を形成することで、走査信号線を剥き出しにすることなく、2本のデータ信号線を短絡させる残留物を露出させることができ、例えば画素電極のパターニング時に、この露出した残留物を切断・分離することができる。すなわち、上記2本のデータ信号線が走査信号線上で残留物(残留メタルや残留半導体層あるいはそれらの積層物)によって短絡しても、その後の製造工程で、走査信号線を剥き出しにすることなく(走査信号線上にゲート絶縁膜を残したまま)該残留物を切断あるいは除去し、この短絡を解消することができる。
本発明のアクティブマトリクス基板は、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に並ぶ画素領域と、列方向に延伸するデータ信号線と、行方向に延伸する保持容量配線と、保持容量配線および走査信号線を覆うゲート絶縁膜と、データ信号線を覆う層間絶縁膜とを備え、行方向に隣接する2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線が設けられたアクティブマトリクス基板であって、上記層間絶縁膜には上記2本のデータ信号線の間隙と重なるように刳り貫き部が形成され、該刳り貫き部の一部がゲート絶縁膜を介して保持容量配線と重なっていることを特徴とする。なお、保持容量配線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第2領域とし、該第2領域の行方向の隣接領域を第2隣接領域とする。
上記構成によれば、例えば、ゲート絶縁膜上に第2領域と重なるように半導体層を形成しておいて層間絶縁膜に上記刳り貫き部を形成することで、保持容量配線を剥き出しにすることなく、2本のデータ信号線を短絡させる残留物を露出させることができ、例えば画素電極のパターニング時に、この露出した残留物を切断することができる。すなわち、上記2本のデータ信号線が保持容量配線上で残留物(残留メタルや残留半導体層あるいはそれらの積層物)によって短絡しても、その後の製造工程で、保持容量配線を剥き出しにすることなく(保持容量配線上にゲート絶縁膜を残したまま)該残留物を切断あるいは除去し、この短絡を解消することができる。
本アクティブマトリクス基板では、上記刳り貫き部は上記2本のデータ信号線に沿う延伸形状である構成とすることもできる。
本アクティブマトリクス基板では、上記第1隣接領域と重なるように半導体層が設けられている構成とすることもできる。また、本アクティブマトリクス基板では、上記第2隣接領域と重なるように半導体層が設けられている構成とすることもできる。
本アクティブマトリクス基板では、第1領域上のゲート絶縁膜の厚みは、第1隣接領域上のゲート絶縁膜の厚み以下である構成とすることもできる。この場合、第1隣接領域上のゲート絶縁膜は複数の絶縁膜で構成されていてもよい。また、第1隣接領域上のゲート絶縁膜は無機絶縁膜と有機絶縁膜とで構成され、第1領域上のゲート絶縁膜は有機絶縁膜のみで構成されているかあるいは無機絶縁膜と有機絶縁膜とで構成されていてもよい。また、アクティブ素子形成領域上のゲート絶縁膜は、第1隣接領域上のゲート絶縁膜よりも薄い構成とすることもできる。
本アクティブマトリクス基板では、第2領域上のゲート絶縁膜の厚みは、第2隣接領域上のゲート絶縁膜の厚み以下である構成とすることもできる。この場合、第2隣接領域上のゲート絶縁膜は複数の絶縁膜で構成されていてもよい。また、第2隣接領域上のゲート絶縁膜は無機絶縁膜と有機絶縁膜とで構成され、第2領域上のゲート絶縁膜は有機絶縁膜のみで構成されているかあるいは無機絶縁膜と有機絶縁膜とで構成されていてもよい。また、アクティブ素子形成領域上のゲート絶縁膜は、第2隣接領域上のゲート絶縁膜よりも薄い構成とすることもできる。
本アクティブマトリクス基板では、第1隣接領域上のゲート絶縁膜は、塗布形成可能な絶縁膜を含んで構成されている構成とすることもできる。また、第2隣接領域上のゲート絶縁膜は、塗布形成可能な絶縁膜を含んで構成されている構成とすることもできる。なお、塗布形成可能な絶縁膜はSOG(スピンオンガラス)材料からなる絶縁膜であってもよい。
本アクティブマトリクス基板では、上記層間絶縁膜は複数の絶縁膜で構成されていてもよい。この場合、上記層間絶縁膜は無機絶縁膜と有機絶縁膜とを有する構成とすることもできる。
また、本アクティブマトリクス基板では、上記有機絶縁膜には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ノボラック樹脂、およびシロキサン樹脂の少なくとも1つが含まれている構成とすることもできる。
本アクティブマトリクス基板では、各画素領域に画素電極が設けられ、上記2本のデータ信号線はそれぞれ、トランジスタを介して同一の画素電極に接続されている構成とすることもできる。
本アクティブマトリクス基板では、各画素領域に画素電極が設けられ、上記2本のデータ信号線はそれぞれ、トランジスタを介して異なる画素領域の画素電極に接続されている構成とすることもできる。
本アクティブマトリクス基板では、各画素領域に複数の画素電極が設けられ、該複数の画素電極それぞれがトランジスタを介して同一のデータ信号線に接続されている構成とすることもできる。
本アクティブマトリクス基板では、第1隣接領域と重なる半導体層が走査信号線を跨ぐように形成されていてもよく、また、第2隣接領域と重なる半導体層が保持容量配線を跨ぐように形成されていてもよい。
本アクティブマトリクス基板の製造方法は、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に画素領域が並ぶアクティブマトリクス基板の製造方法であって、走査信号線とこれを覆うゲート絶縁膜とを形成し、該ゲート絶縁膜上に、トランジスタのチャネルと、行方向に隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線とを形成する第1工程と、各データ信号線を覆う層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるような刳り貫き部を、走査信号線と重なるように形成する第2工程と、上記層間絶縁膜上および刳り貫き部内に透明導電性膜を形成した後、該透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する第3工程とを含み、走査信号線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第1領域として、第1工程においては、各データ信号線を形成する前に、上記第1領域と重なるように半導体層を形成しておくことを特徴とする。
本アクティブマトリクス基板の製造方法は、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に画素領域が並ぶアクティブマトリクス基板の製造方法であって、走査信号線および保持容量配線とこれらを覆うゲート絶縁膜とを形成し、該ゲート絶縁膜上に、トランジスタのチャネルと、行方向に隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線とを形成する第1工程と、各データ信号線を覆う層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるような刳り貫き部を、保持容量配線と重なるように形成する第2工程と、上記層間絶縁膜上および刳り貫き部内に透明導電性膜を形成した後、該透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する第3工程とを含み、保持容量配線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第2領域として、第1工程においては、各データ信号線を形成する前に、上記第2領域と重なるように半導体層を形成しておくことを特徴とする。
本アクティブマトリクス基板の製造方法では、第3工程で、透明導電性膜のパターニングと同時に、上記間隙に露出した導電性残留物をエッチングしてもよい。この場合、第3工程の後、上記間隙下に露出した半導体層をエッチングする第4工程をさらに含んでもよい。また、上記半導体層には、第1工程で導電性残留物下に意図せず残留したものと、第1工程で意図的に形成したものとが含まれていてもよい。また、第1工程で意図せず上記間隙下に残留した半導体層を、第2工程での刳り貫き部形成時にエッチングしてもよい。
本アクティブマトリクス基板の製造方法は、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に画素領域が並ぶアクティブマトリクス基板の製造方法であって、走査信号線とこれを覆うゲート絶縁膜とを形成し、該ゲート絶縁膜上に、トランジスタのチャネルと、行方向に隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線とを形成する第1工程と、各データ信号線を覆う層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるような刳り貫き部を、走査信号線と重なるように形成する第2工程と、上記層間絶縁膜上および刳り貫き部内に透明導電性膜を形成した後、該透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する第3工程とを含み、走査信号線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第1領域として、第1工程においては、上記ゲート絶縁膜に膜厚の大きな部分と膜厚の小さな部分とを形成するとともに、第1領域上を膜厚の大きな部分としておくことを特徴とする。
また、本アクティブマトリクス基板の製造方法は、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に画素領域が並ぶアクティブマトリクス基板の製造方法であって、走査信号線および保持容量配線とこれらを覆うゲート絶縁膜とを形成し、該ゲート絶縁膜上に、トランジスタのチャネルと、行方向に隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線とを形成する第1工程と、各データ信号線を覆う層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるような刳り貫き部を、保持容量配線と重なるように形成する第2工程と、上記層間絶縁膜上および刳り貫き部内に透明導電性膜を形成した後、該透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する第3工程とを含み、保持容量配線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第2領域として、第1工程においては、上記ゲート絶縁膜に膜厚の大きな部分と膜厚の小さな部分とを形成するとともに、第2領域上を膜厚の大きな部分としておくことを特徴とする。
本アクティブマトリクス基板の製造方法では、第3工程では、透明導電性膜のパターニングと同時に、上記間隙に露出した導電性残留物をエッチングしてもよい。この場合、第1工程で意図せず上記間隙下に残留した半導体層を、第2工程での刳り貫き部形成時にエッチングしてもよい。また、第1工程で意図せず上記間隙下に残留した半導体層と該間隙下の導電性残留物とからなる残留積層物のうち、導電性残留物を第3工程でエッチングしてもよい。また、上記残留積層物のうちの半導体層をエッチングする第4工程をさらに含んでもよい。また、第1工程では、トランジスタのチャネル下を膜厚の小さな部分としておいてもよい。
本液晶パネルは、上記アクティブマトリクス基板と共通電極を含む基板とを備えることを特徴とする。また、本液晶表示ユニットは、上記液晶パネルとドライバとを備えることを特徴とする。また、本液晶表示装置は、上記液晶表示ユニットと光源装置とを備えることを特徴とする。また、本テレビジョン受像機は、上記液晶表示装置と、テレビジョン放送を受信するチューナー部とを備えることを特徴とする。
本アクティブマトリクス基板によれば、隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線が設けられるアクティブマトリクス基板において、近接する2本のデータ信号線が走査信号線や保持容量配線上で残留物(残留メタルや残留半導体層あるいはそれらの積層物)によって短絡しても、その後の製造工程で、走査信号線や保持容量配線を剥き出しにすることなく(走査信号線上にゲート絶縁膜を残したまま)該残留物を切断あるいは除去し、この短絡を解消することができる。
実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の構成を示す平面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の製造方法の一部を示す工程図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の構成であり、(a)・(b)は、該アクティブマトリクス基板のa−a断面図であり、(c)・(d)は、該アクティブマトリクス基板のb−b断面図であり、(e)・(f)は、該アクティブマトリクス基板のc−c断面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の構成であり、(a)・(b)は、該アクティブマトリクス基板のd−d断面図であり、(c)・(d)は、該アクティブマトリクス基板のe−e断面図であり、(e)・(f)は、該アクティブマトリクス基板のf−f断面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板のb−b断面図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板のe−e断面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 本液晶パネルの構成を示す平面図である。 本液晶パネルの画素領域内の一部構成を示す断面図である。 実施の形態2にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 図28のアクティブマトリクス基板の構成であり、(a)・(b)は、該アクティブマトリクス基板のv−v断面図であり、(c)・(d)は、該アクティブマトリクス基板のz−z断面図であり、(e)・(f)は、該アクティブマトリクス基板のw−w断面図である。 実施の形態1にかかるアクティブマトリクス基板の他の構成を示す平面図である。 本液晶表示ユニットおよび液晶表示装置の構成を示す模式図であり、(a)は本液晶表示ユニットの構成を示す模式図であり、(b)は本液晶表示装置の構成を示す模式図である。 本液晶表示装置の機能を説明するブロック図である。 本テレビジョン受像機の機能を説明するブロック図である。 本テレビジョン受像機の構成を示す分解斜視図である。
符号の説明
3・103 アクティブマトリクス基板
5L・5R・5M 画素領域
12 トランジスタ
16α・16β 走査信号線
17 画素電極
18 保持容量配線
21 有機ゲート絶縁膜
22 無機ゲート絶縁膜
24 24x・24y 半導体層
25 無機層間絶縁膜
26 有機層間絶縁膜
27 層間絶縁膜
84 液晶表示ユニット
601 テレビジョン受像機
800 液晶表示装置
Sp・Sq・sp・sq 第1・第2データ信号線
K 刳り貫き部
RM 残留メタル
RS 残留半導体層
X 第1領域
Y 第2領域
本発明にかかる実施の形態の例を、図1〜31を用いて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜のため、以下では走査信号線の延伸方向を行方向とする。ただし、本液晶表示装置(あるいはこれに用いられる本アクティブマトリクス基板)の利用(視聴)状態において、その走査信号線が横方向に延伸していても縦方向に延伸していてもよいことはいうまでもない。
〔実施の形態1〕
図1は、本アクティブマトリクス基板の一構成例を示す平面図である。図1に示すように、本アクティブマトリクス基板3には、1つの画素領域列に対応して、その両側に、第1および第2データ信号線が設けられる。すなわち、行方向に隣接する2つの画素領域の間隙(換言すれば、隣接する2つの画素領域列間)と重なるように2本のデータ信号線が設けられており、この2本のデータ信号線は画素領域を挟むことなく隣接している。そして、画素領域列内の1つの画素領域に含まれる画素電極は、トランジスタを介して1本の走査信号線に接続されるとともに該トランジスタを介して上記第1あるいは第2データ信号線に接続される。具体的には、同一の画素領域列において、2行目以降の各画素領域に含まれる画素電極は、前段の画素領域に含まれる画素電極とは異なるデータ信号線(第1あるいは第2データ信号線)に接続されている。
例えば、画素領域5Lの両側にはこれに対応する第1および第2データ信号線Sp・Sqが設けられ、画素領域5Lと行方向に隣接する画素領域5Rの両側にはこれに対応する第1および第2データ信号線sp・sqが設けられる。すなわち、行方向に隣接する2つの画素領域5L・5Rの間隙と重なるように2本のデータ信号線Sq・spが設けられており、これらデータ信号線Sq・spは、画素領域を挟むことなく隣接している。画素領域5R・5Lそれぞれの構造は同じであり、例えば画素領域5Lについては、走査信号線16α上に半導体層24を介してトランジスタ12のソース電極8とドレイン電極9とが形成され、走査信号線16αがトランジスタ12のゲート電極として機能している。なお、ソース電極8は第1データ信号線Spに接続され、ドレイン電極9はコンタクトホール11を介して画素電極17に接続されている。
また、本アクティブマトリクス基板3には、画素領域を横切るように、行方向に延伸する保持容量配線が設けられており、例えば、保持容量配線18は画素領域5R・5Lの各画素電極と保持容量を形成している。なお、第1および第2データ信号線Sp・Sqは、画素領域5Lと列方向に隣接する画素領域5Mにも対応しており、該画素領域5Mの画素電極はトランジスタを介して走査信号線16βに接続されるとともに該トランジスタを介してデータ信号線Sqに接続されている。
本アクティブマトリクス基板3を備えた液晶表示装置では、2本の走査信号線が同時に選択され、同一画素列の2個の画素に対して同時に書き込みが行われる。例えば、走査信号線16α・16βが同時に選択され、データ信号線Spから画素領域5Lの画素電極17への書き込みと、データ信号線Sqから画素領域5Mの画素電極への書き込みとが同時に行われる。該構成では、一水平走査期間を走査信号線が1本ずつ選択される場合と同じにすれば2倍の本数の走査信号線を走査することができ、走査信号線の本数を上記場合と同じにすれば一水平走査期間を2倍にすることができる。したがって、本液晶表示装置は、単位時間当たりのコマ数(例えば、フレーム数、サブフレーム数、フィールド数)を2倍(例えば、120コマ/秒)にする倍速駆動に好適である。また、走査信号線が2160本あるデジタルシネマ規格の表示装置や走査信号線4320本のスーパーハイビジョン規格の表示装置にも好適である。
ここで、本アクティブマトリクス基板3では、トランジスタを覆う層間絶縁膜に、画素領域を挟むことなく隣接する(以下、近接すると表現する)2本のデータ信号線の間隙と重なるように、溝状の刳り貫き部が形成されている。この刳り貫き部は走査信号線と交差して(重なって)おり、走査信号線のうち刳り貫き部と交差する領域を第1領域、該第1領域の行方向の隣接領域を第1隣接領域として、第1領域はゲート絶縁膜を介して刳り貫き部と重なっており、かつ第1隣接領域と重なるように半導体層が設けられている。また、上記刳り貫き部は保持容量配線と交差して(重なって)おり、保持容量配線のうち刳り貫き部と交差する領域を第2領域、該第2領域の行方向の隣接領域を第2隣接領域として、第2領域はゲート絶縁膜を介して刳り貫き部と重なっており、かつ第2隣接領域と重なるように半導体層が設けられている。
例えば、上記層間絶縁膜には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように、溝状の刳り貫き部Kが形成されている。この刳り貫き部Kは走査信号線16αと交差しており、走査信号線16αのうち刳り貫き部Kと交差する領域を第1領域X、該第1領域Xの行方向の隣接領域を第1隣接領域として、第1領域Xはゲート絶縁膜を介して刳り貫き部Kと重なっており、かつ第1隣接領域と重なるように半導体層24xが設けられている。また、刳り貫き部Kは保持容量配線18と交差しており、保持容量配線18のうち刳り貫き部Kと交差する領域を第2領域Y、第1領域Yの行方向の隣接領域を第2隣接領域として、第2領域Yはゲート絶縁膜を介して刳り貫き部Kと重なっており、かつ第2隣接領域と重なるように半導体層24yが設けられている。
図14(a)(b)は、図1のa−a断面図の例である。なお、図14(a)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図14(b)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルRMがあった)箇所の断面図である。これらの図に示すように、本アクティブマトリクス基板3(図1)のa−a断面をみると、基板(透明絶縁性基板)31上に無機ゲート絶縁膜22が形成され、無機ゲート絶縁膜22上に近接する2本のデータ信号線Sq・spが形成される。層間絶縁膜27はデータ信号線Sq・spを覆うように形成されるが、該層間絶縁膜27には、これらデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように溝状の刳り貫き部Kが形成されおり、図14(a)では刳り貫き部K下には無機ゲート絶縁膜がなく、図14(b)では刳り貫き部K下に無機ゲート絶縁膜22が配され、残留メタルRMが刳り貫き部K下において切断されている。なお、層間絶縁膜27上には画素電極17が形成される。
図14(c)(d)は、図1のb−b断面図の例である。なお、図14(c)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図14(d)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルがあった)箇所の断面図である。これらの図に示すように、本アクティブマトリクス基板3(図1)のb−b断面をみると、基板31に形成された走査信号線16αを覆うように無機ゲート絶縁膜22が形成され、無機ゲート絶縁膜22上に近接する2本のデータ信号線Sq・spが形成される。層間絶縁膜27はデータ信号線Sq・spを覆うように形成されるが、該層間絶縁膜27には、これらデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように溝状の刳り貫き部Kが形成されており、図14(c)では刳り貫き部K下(第1領域上)に無機ゲート絶縁膜22が配される一方、その両側(第1隣接領域上)に無機ゲート絶縁膜22および半導体層24xが配されている。また、図14(d)では刳り貫き部K下(第1領域上)に無機ゲート絶縁膜22が配される一方、その両側(第1隣接領域上)に無機ゲート絶縁膜22および半導体層24xが配され、残留メタルRMが刳り貫き部K下において切断されている。
図14(e)(f)は、図1のc−c断面図の例である。なお、図14(e)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図14(f)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルがあった)箇所の断面図である。これらの図に示すように、本アクティブマトリクス基板3(図1)のc−c断面をみると、基板31に形成された保持容量配線18を覆うように無機ゲート絶縁膜22が形成され、無機ゲート絶縁膜22上に近接する2本のデータ信号線Sq・spが形成される。層間絶縁膜27はデータ信号線Sq・spを覆うように形成されるが、該層間絶縁膜27には、これらデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように溝状の刳り貫き部Kが形成されており、図14(e)では刳り貫き部K下(第2領域上)に無機ゲート絶縁膜22が配される一方、その両側(第2隣接領域上)に無機ゲート絶縁膜22および半導体層24yが配されている。また、図14(f)では刳り貫き部K下(第2領域上)に無機ゲート絶縁膜22が配される一方、その両側(第2隣接領域上)に無機ゲート絶縁膜22および半導体層24yが配され、残留メタルRMが刳り貫き部K下において切断されている。なお、層間絶縁膜27上には画素電極17が形成される。
以下にアクティブマトリクス基板3の製造方法を、図1および図2〜5を用いて説明する。ここで、図2(a)〜(d)に、図1のa−a線部(Sq・sp間に残留メタルRMがなかった箇所)の製造過程の状態を示し、図3(a)〜(d)に、図1のa−a線部(Sq・sp間に残留メタルRMがあった箇所)の製造過程の状態を示し、図4(a)〜(e)に、図1のb−b線部(Sq・sp間に残留メタルRMがなかった箇所)の製造過程の状態を示し、図5(a)〜(e)に、図1のb−b線部(Sq・sp間に残留メタルRMがあった箇所)の製造過程の状態を示す。
アクティブマトリクス基板3を製造する際には、まず、ガラス等の透明絶縁性基板31上に、Ti/Al/Tiからなる積層膜をスパッタにより成膜してフォトリソグラフィーを行い、さらにドライエッチング、レジスト剥離することで走査信号線16α等および保持容量配線18を同時形成する。
次に、走査信号線16α等および保持容量配線18を覆うように、厚さ約4000ÅのSiNx(窒化ケイ素)膜からなる無機ゲート絶縁膜22、厚さ約1500Åのアモルファスシリコンからなる活性半導体層、およびリンをドープした厚さ約500Åのn型低抵抗半導体層を、CVDにて連続成膜する。なお、SiNx膜(ゲート絶縁膜)の形成には、SiHガスとNHガスとNガスとの混合ガスを用い、アモルファスシリコン(活性半導体層)の形成には、SiHガスとHガスとの混合ガスを用い、n型低抵抗半導体層の形成には、SiHガスとPHガスとHガスとの混合ガスを用いる。
そして、上記半導体層(活性半導体層およびn型低抵抗半導体層)にフォトリソグラフィーを行った後、ドライエッチング、レジスト剥離を行い、島状(アイランド状)半導体層を形成する。この島状半導体層には、トランジスタ(薄膜トランジスタTFT)のチャネル部に置かれる半導体層24(図1参照)と、走査信号線およびデータ信号線が重なる(交差する)部分に置かれる半導体層24X(図4・5参照)と、保持容量配線およびデータ信号線が重なる(交差する)部分に置かれる半導体層24Yとが含まれている。
続いて、Mo/Al/Moからなる積層膜をスパッタにより成膜し、さらにフォトリソグラフィーとウエットエッチングを行うことで、データ信号線Sq・sp、ソース電極8およびドレイン電極9(その引き出し電極含む)を同時形成する。なお、ウエットエッチングのエッチャントとして、例えば、リン酸・硝酸・酢酸の混合液を使用する。さらに、連続してn型低抵抗半導体層にエッチング(ソース・ドレイン分離エッチング)を行い、レジストを剥離する。これにより、TFTが形成される。
次に、基板全面を覆うように層間絶縁膜27をCVDにて成膜する。ここでは層間絶縁膜27として、厚さ約3000ÅのSiNxからなるパッシベーション膜(無機層間絶縁膜)を形成している。パッシベーション膜の形成には、SiHガスとNHガスとNガスとの混合ガスを用いる。これにより、図2〜図5の(a)で示す状態が実現される。なお、図3(a)や図5(a)に示す残留メタルRMは、例えば、データ信号線Sq・sp形成時のパターニング不良等による膜残りである。
続いて、フォトリソグラフィー、およびCFガスとOガスとの混合ガスを用いたドライエッチングを行うことで、層間絶縁膜27と無機ゲート絶縁膜22とを連続してエッチングする。これにより、層間絶縁膜27には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なる溝状の刳り貫き部Kと、画素電極およびドレイン電極のコンタクト用パターンと、走査信号線および外部引き出し端子のコンタクト用パターンと、データ信号線および外部引き出し端子のコンタクト用パターンとが形成される(図2〜図5の(b)参照)。
これにより、データ信号線Sq・sp間の残留メタルRMを露出させることができる(図3(b)・図5(b)参照)。ここで、刳り貫き部Kの形成時に、半導体層24X(走査信号線16αおよびデータ信号線Sq・spが重なる部分に置かれた半導体層)のうちその上に残留メタルRMがないもの(図4(a)参照)はエッチング除去されるが、この半導体層24Xがエッチングストッパとして機能するため、その下の無機ゲート絶縁膜22の少なくとも一部はエッチングされずに残る(図4(b)参照)。すなわち、走査信号線16αは剥き出しにならない。保持容量配線およびデータ信号線が重なる(交差する)部分に置かれる半導体層についても同様の機能があり、これによって保持容量配線が剥き出しにならない。また、半導体層がない部分(下にデータ信号線Sq・spや保持容量配線がない部分)は、刳り貫き部Kの形成時に、層間絶縁膜27およびゲート絶縁膜22の両方が除去される(図2(b)参照)。なお、半導体層24X(走査信号線16αおよびデータ信号線Sq・spが重なる部分に置かれた半導体層)のうちその上に残留メタルRMがあるもの(図5(a)参照)はエッチング除去されずに残る(図5(b)参照)。
その後、刳り貫き部Kおよび各種コンタクトパターンを含む基板全面を被覆するように透明導電膜(例えば、アモルファスITO)をスパッタリングにより形成する(図2〜図5の(c)参照)。その後、フォトリソグラフィーおよびウエットエッチングを行うことで、画素電極17を形成する。このウエットエッチングのエッチャントとしては、例えば、リン酸・硝酸・酢酸の混合液を使用する。こうすれば、透明導電膜(例えば、アモルファスITO)のパターニングと同時にデータ信号線Sq・sp間の残留メタルRMをエッチングし、残留メタルRMを刳り貫き部K下において切断あるいは除去することができる(図3(d)・図5(d)参照)。
ここで、走査信号線や保持容量配線とデータ信号線とが重なる(交差する)部分に残留メタルRMが生じた場合には、この残留メタルRMをエッチング除去しても、その下に半導体層24Xが残る可能性が高い(図5(d)参照)。そこで、この半導体層24Xを除去すべく、リワークエッチングを行う。具体的には、SFとHClとの混合ガスを用いて、半導体層24Xをドライエッチングする。これらの混合ガスによれば、無機ゲート絶縁膜22(SiNx)と半導体層24Xとの選択比が確保され、刳り貫き部K内で露出した無機ゲート絶縁膜22(図2〜4の(d)参照)をほとんどエッチングすることなく、刳り貫き部K内で露出した半導体層24Xをエッチングし、半導体層24Xを刳り貫き部K下において切断あるいは除去することができる(図5(e)参照)。上記リワークエッチング(ドライエッチング)では、エッチング選択比の観点からSFとHClとの混合ガスを用いることが好ましいが、半導体層24Xをエッチングしつつ無機ゲート絶縁膜22をある程度の厚さ(走査信号線や保持容量配線が剥き出しにならない程度の厚さ)残せるものであれば足り、例えば、CFとOとの混合ガスを用いることもできる。
なお、図3(a)〜(d)は、図1のa-a線部(刳り貫き部Kが走査信号線や保持容量配線と重ならない部分)に残留メタルRMのみが生じた場合を示しているが、この部分に、残留半導体層RSおよび残留メタルRMが生じる場合もある。このような場合でも、上記の各工程を行うことで、図6(a)〜(e)のようにしてこれら(残留半導体層RSおよび残留メタルRM)を刳り貫き部K下において切断あるいは除去することができる。
すなわち、残留メタルRMは画素電極のパターニング時に切断あるいは除去され、残留半導体層RSは画素電極パターニング後のリワークエッチング(ドライエッチング)によって切断あるいは除去される。
さらに、この刳り貫き部Kが走査信号線や保持容量配線と重ならない部分に、残留半導体層RSのみが生じる場合もある。このような場合でも、上記の各工程を行うことで、図7(a)〜(d)のようにして残留半導体層RSを刳り貫き部K下において切断あるいは除去することができる。すなわち、残留半導体層RSは刳り貫き部K形成時に切断あるいは除去される。
以上のように、本アクティブマトリクス基板3によれば、近接する2本のデータ信号線(例えば、Sq・sp)が走査信号線(16α・16β)上や保持容量配線18上で残留物(残留メタルや残留半導体層あるいはそれらの積層物)によって短絡しても、その後の製造工程で、走査信号線(16α・16β)や保持容量配線18を剥き出しにすることなく(走査信号線上や保持容量配線上にゲート絶縁膜を残したまま)該残留物を切断あるいは除去し、この短絡を解消することができる。
なお、図5(b)で半導体層24Xを刳り貫き部Kよりも幅広に形成している(このため、図1において第1隣接領域上に半導体層24xが残る)のは、刳り貫き部形成時にパターニングズレ(例えば、想定位置から0.5μmから1.5μm程度のズレ)が生じても走査信号線16αが剥き出しになることを回避するためである。同様に、図1において第2隣接領域上に半導体層24yが残るようにしているため、刳り貫き部Kの形成時にパターニングズレが生じても保持容量配線18αが剥き出しになることを回避することができる。もっとも、例えば上記ズレを考慮しなくてよい場合には、図1において第1隣接領域上に半導体層24xが残らないような構成や、同図において第2隣接領域上に半導体層24yが残らないような構成も当然可能である。
さらに、図1において、半導体層24x・24yを第1・第2隣接領域上からさらに列方向に拡げておいてもよい。すなわち、図30に示すように、半導体層24xが走査信号線16を跨ぐように形成されていたり、半導体層24yが保持容量配線18を跨ぐように形成されていたりする構成でもよい。こうすれば、走査信号線16や保持容量配線18の線幅がばらついても、走査信号線16や保持容量配線18が剥き出しになることを回避することができる。
図1のアクティブマトリクス基板3では、層間絶縁膜27(図4参照)をパッシベーション膜(無機層間絶縁膜)で構成しているが、これに限定されない。例えば、図16のように、層間絶縁膜27を無機層間絶縁膜25と有機層間絶縁膜26とで構成することもできる。こうすれば、トランジスタ上の層間絶縁膜27が厚くなるので、図5(d)の状態から半導体層24Xをドライエッチングする際に、トランジスタ上の層間絶縁膜27が除去されてトランジスタが剥き出しになってオフ特性が悪化してしまうといった問題を回避することができる。また、層間絶縁膜27を厚くすると、画素電極(あるいはドレイン電極)と走査信号線との寄生容量や画素電極とデータ信号線(あるいはソース電極)との寄生容量を低減する効果もある。なお、図16のように層間絶縁膜27を無機層間絶縁膜25と有機層間絶縁膜26とで構成する場合には、アクティブマトリクス基板3を図18のように構成することもできる。同図に示すように、トランジスタ12のドレイン電極9を保持容量配線18上まで引き出すことで、画素電極17および保持容量配線18間の容量(保持容量)を十分に確保することができる。
さらにこの場合、図28に示すように、行方向に隣接する2つの画素領域(例えば、5L・5R)の間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線(例えば、Sq・sp)を配置することもできる。すなわち、画素電極を、その一部(エッジ部)がデータ信号線や走査信号線(例えば、16α・16β)に重なるまで拡げることが可能となる。
ここで、図29(a)(b)に、図28のv−v断面図を示す。なお、図29(a)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図29(b)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルがあった)箇所の断面図である。また、図29(e)(f)に、図28のw−w断面図を示す。なお、図29(e)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図29(f)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルがあった)箇所の断面図である。また、図29(c)(d)に、図28のz−z断面図を示す。なお、図29(c)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図29(d)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルがあった)箇所の断面図である。
図28・29に示すように、層間絶縁膜27を無機層間絶縁膜25と有機層間絶縁膜26とで構成する場合には、画素電極・走査信号線間の寄生容量や画素電極・データ信号線間の寄生容量が低減されるため、画素電極を、データ信号線や走査信号線に重なるまで拡げることができ、超高開口率のアクティブマトリクス基板を実現することができる。
図16の無機層間絶縁膜25および有機層間絶縁膜26は例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、トランジスタ(TFT)を形成した後、SiHガスとNHガスとNガスとの混合ガスを用い、基板全面を覆うように、厚さ約3000ÅのSiNxからなる無機層間絶縁膜25(パッシベーション膜)をCVDにて形成する。その後、厚さ約3μmのポジ型感光性アクリル樹脂からなる有機層間絶縁膜26をスピンコートやダイコートにて形成する。続いて、フォトリソグラフィーを行って有機層間絶縁膜26に、刳り貫き部Kおよび各種のコンタクト用パターンを形成し、さらに、パターニングされた有機層間絶縁膜26をマスクとし、CFガスとOガスとの混合ガスを用いて、無機層間絶縁膜25および無機ゲート絶縁膜22を連続してドライエッチングする。
なお、本アクティブマトリクス基板では、有機層間絶縁膜26の厚さを1.5μm〜3.0μm程度としている。有機層間絶縁膜26には、アクリル系樹脂材料のほか、SOG(スピンオンガラス)材料、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂等を用いることができる。なお、形成条件や誘電率の条件等を満たすのであれば、有機層間絶縁膜26の代わりに無機系の絶縁膜を用いることもできる。
図1のアクティブマトリクス基板3を図20のように変形することもできる。すなわち、各画素領域に2つのトランジスタと2つの画素電極とを設け、この2つの画素電極それぞれを、トランジスタを介して同一のデータ信号線および同一走査信号線に接続する(画素分割方式)。具体的には、1つの画素領域列に対応してその両側に第1および第2データ信号線が設けられており、同一画素領域列内の隣接する2つの画素領域について、一方の画素領域に含まれる2つの画素電極はともにトランジスタを介して第1データ信号線に接続され、他方の画素領域に含まれる2つの画素電極はともにトランジスタを介して第2データ信号線に接続されている。また、各画素領域の2つの画素電極はそれぞれ異なる保持容量配線と容量(保持容量)を形成している。
例えば、画素領域5Lの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線Sp・Sqが設けられ、画素領域5Lと行方向に隣接する画素領域5Rの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線sp・sqが設けられる。そして、トランジスタを覆う層間絶縁膜には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように刳り貫き部Kが形成されている。なお、この近接する2本のデータ信号線の間隙と重なる部分の構造(a−a線部、b−b線部、c−c線部の断面図)およびこの構造にするための製造工程は図1におけるそれと同様である。
図20のアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置においては、各画素領域の2つの画素電極には同一のデータ信号線から同一の信号電位(データ信号に対応する電位)が供給されるが、各トランジスタのOFF時あるいはその後に、これら画素電極と容量を形成する2つの保持容量配線それぞれの電位を個別制御する(例えば、一方がプラス方向にレベルシフトするとともに他方がマイナス方向にレベルシフトするように制御する)ことによって、2つの画素電極を異なる実効電位とすることができる。これにより、上記液晶表示装置においては、1つの画素を高輝度の副画素(明副画素)と低輝度の副画素(暗副画素)とで構成して中間調を表現することが可能となり、γ特性の視角依存性(例えば、画面の白浮き等)を改善することができる。
図1のような非画素分割方式のアクティブマトリクス基板では保持容量配線の電位と対向基板側の共通電極の電位(Vcom)とを実質同一とすることが一般的であるが、画素分割方式のアクティブマトリクス基板では、各保持容量配線の電位制御が前提となるため、保持容量配線と対向基板側の共通電極との短絡を避ける必要がある。この点、本構成は、保持容量配線が剥き出しにならず、共通電極との短絡のおそれが少ないため、上記のような画素分割方式のアクティブマトリクス基板に好適といえる。
本アクティブマトリクス基板は図21のように構成することもできる。図21に示すアクティブマトリクス基板3aでは、1つの画素領域列に対応してその両側に第1および第2データ信号線が設けられているとともに、各画素領域には1つの画素電極と2つのトランジスタが設けられ、この1つの画素電極がトランジスタを介して第1および第2データ信号線それぞれに接続されている。
例えば、画素領域5Lの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線Sp・Sqが設けられる。この画素領域5Lには、1つの画素電極17と2つのトランジスタ12p・12qとが設けられ、画素電極17はトランジスタ12pを介して第1データ信号線Spに接続されるとともにトランジスタ12qを介して第2データ信号線Sqに接続されている。また、画素領域5Lと行方向に隣接する画素領域5Rの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線sp・sqが設けられる。そして、トランジスタを覆う層間絶縁膜には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように刳り貫き部Kが形成されている。なお、この近接する2本のデータ信号線の間隙と重なる部分の構造(a−a線部、b−b線部、c−c線部の断面図)およびこの構造にするための製造工程は図1におけるそれと同様である。
図21のアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置においては、第1および第2データ信号線に同一の信号電位を供給することで、第1および第2データ信号線の一方を予備配線(冗長配線)として用いることができる。
なお、アクティブマトリクス基板3aの層間絶縁膜を図16のように、無機層間絶縁膜25と有機層間絶縁膜26の複層とすることもできる。この場合、アクティブマトリクス基板3aを図22のように構成することもできる。同図に示すように、トランジスタ12p・12qそれぞれのドレイン電極を保持容量配線18上まで引き出すことで、画素電極17および保持容量配線18間の容量(保持容量)を十分に確保することができる。
また、アクティブマトリクス基板3aを図24に示すように画素分割方式とすることもできる。具体的には、1つの画素領域列に対応してその両側に第1および第2データ信号線が設けられており、同一画素領域列内の各画素領域について、これに含まれる2つの画素電極それぞれが、トランジスタを介して第1および第2データ信号線に接続されている。さらに、各画素領域の2つの画素電極はそれぞれ異なる保持容量配線と容量(保持容量)を形成している。
例えば、画素領域5Lの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線Sp・Sqが設けられ、画素領域5Lと行方向に隣接する画素領域5Rの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線sp・sqが設けられる。そして、トランジスタを覆う層間絶縁膜には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように刳り貫き部Kが形成されている。なお、この近接する2本のデータ信号線の間隙と重なる部分の構造(a−a線部、b−b線部、c−c線部の断面図)およびこの構造にするための製造工程は図1におけるそれと同様である。
本アクティブマトリクス基板は図25のように構成することもできる。図25に示すアクティブマトリクス基板3bでは、1つの画素領域列に対応してその両側に第1および第2データ信号線が設けられているとともに、各画素領域には4つの画素電極と4つのトランジスタが設けられ、この4つの画素電極のうち2つがトランジスタを介して第1データ信号線に接続され、かつ残る2つの画素電極がトランジスタを介して第2データ信号線に接続されている。
例えば、画素領域5Lの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線Sp・Sqが設けられ、画素領域5Lと行方向に隣接する画素領域5Rの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線sp・sqが設けられる。そして、トランジスタを覆う層間絶縁膜には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように刳り貫き部Kが形成されている。なお、この近接する2本のデータ信号線の間隙と重なる部分の構造(a−a線部、b−b線部、c−c線部の断面図)およびこの構造にするための製造工程は図1におけるそれと同様である。
図25のアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置においては、第1および第2データ信号線に異なる信号電位を供給し、さらに、各画素領域の2つの画素電極(行方向に並ぶ2つの画素電極)と容量を形成する保持容量配線の電位と、残る2つの画素電極(行方向に並ぶ2つの画素電極)と容量を形成する保持容量配線とを個別制御する(例えば、一方がプラス方向にレベルシフトするとともに他方がマイナス方向にレベルシフトするように制御する)ことによって、4つの画素電極を異なる実効電位とすることができる。これにより、上記液晶表示装置においては、1つの画素を輝度の異なる4つ副画素で構成して中間調を表現することが可能となり、γ特性の視角依存性(例えば、画面の白浮き等)を一層改善することができる。
図26に、アクティブマトリクス基板3を備えた液晶パネルを示す。図27は本液晶パネルのg-g断面図である。図27に示されるように、本液晶パネル7では、アクティブマトリクス基板3とカラーフィルタ基板CFとの間に液晶層40が設けられている。なお、本液晶パネル7はMVA(マルチドメインバーティカルアライメント)方式であり、アクティブマトリクス基板3の画素電極17には、行方向に視てV字あるいはその類似形状をなす配向制御用のスリットSLを設け、カラーフィルタ基板CFには、行方向に視てV字あるいはその類似形状をなす配向制御用のリブLiを設けている。なお、カラーフィルタ基板30では、基板32上にカラーフィルタ層13が形成され、その上層に共通電極(対向電極)28が設けられ、共通電極28からリブLiが突出している。なお、共通電極28およびリブLiを覆うように配向膜19が形成されている。ここではカラーフィルタ基板に配向制御用のリブを形成しているが、このリブにかえて、カラーフィルタ基板の共通電極に配向制御用のスリットを設けることもできる。
〔実施の形態2〕
図19は、本アクティブマトリクス基板の一構成例を示す平面図である。図19に示すように、本アクティブマトリクス基板103には、1つの画素領域列に対応して、その両側に、第1および第2データ信号線が設けられる。すなわち、行方向に隣接する2つの画素領域の間隙と重なるように2本のデータ信号線が設けられており、この2本のデータ信号線は画素領域を挟むことなく隣接している。そして、画素領域列内の1つの画素領域に含まれる画素電極は、トランジスタを介して1本の走査信号線に接続されるとともに該トランジスタを介して上記第1あるいは第2データ信号線に接続される。具体的には、同一の画素領域列において、2行目以降の各画素領域に含まれる画素電極は、前段の画素領域に含まれる画素電極とは異なるデータ信号線(第1あるいは第2データ信号線)に接続されている。
例えば、画素領域5Lの両側にはこれに対応する第1および第2データ信号線Sp・Sqが設けられ、画素領域5Lと行方向に隣接する画素領域5Rの両側にはこれに対応する第1および第2データ信号線sp・sqが設けられる。すなわち、行方向に隣接する2つの画素領域5L・5Rの間隙と重なるように2本のデータ信号線Sq・spが設けられており、これらデータ信号線Sq・spは、画素領域を挟むことなく隣接している。画素領域5R・5Lそれぞれの構造は同じであり、例えば画素領域5Lについては、走査信号線16α上に半導体層24を介してトランジスタ12のソース電極8とドレイン電極9とが形成され、走査信号線16αがトランジスタ12のゲート電極として機能している。なお、ソース電極8は第1データ信号線Spに接続され、ドレイン電極9はコンタクトホール11を介して画素電極17に接続されている。
また、本アクティブマトリクス基板103には、画素領域を横切るように、行方向に延伸する保持容量配線が設けられており、例えば、保持容量配線18は画素領域5R・5Lの各画素電極と保持容量を形成している。なお、第1および第2データ信号線Sp・Sqは、画素領域5Lと列方向に隣接する画素領域5Mにも対応しており、該画素領域5Mの画素電極はトランジスタを介して走査信号線16βに接続されるとともに該トランジスタを介してデータ信号線Sqに接続されている。
本アクティブマトリクス基板103を備えた液晶表示装置では、2本の走査信号線が同時に選択され、同一画素列の2個の画素に対して同時に書き込みが行われる。例えば、走査信号線16α・16βが同時に選択され、データ信号線Spから画素領域5Lの画素電極17への書き込みと、データ信号線Sqから画素領域5Mの画素電極への書き込みとが同時に行われる。
ここで、本アクティブマトリクス基板103では、トランジスタを覆う層間絶縁膜に、画素領域を挟むことなく隣接する(近接する)2本のデータ信号線の間隙と重なるように、溝状の刳り貫き部が形成される。この刳り貫き部は走査信号線と交差しており、走査信号線のうち刳り貫き部と交差する領域を第1領域、該第1領域の行方向の隣接領域を第1隣接領域とすれば、第1隣接領域上のゲート絶縁膜は、基板側に位置する厚い有機ゲート絶縁膜とその上に形成される薄い無機ゲート絶縁膜とで構成され、第1領域上のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜のみで構成されているかあるいは有機ゲート絶縁膜と無機ゲート絶縁膜とで構成されている。また、上記刳り貫き部は保持容量配線と交差しており、保持容量配線のうち刳り貫き部と交差する領域を第2領域、該第2領域の行方向の隣接領域を第2隣接領域として、第2隣接領域上のゲート絶縁膜は無機ゲート絶縁膜と有機ゲート絶縁膜とで構成され、第2領域上に位置するゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜のみで構成されているかあるいは無機ゲート絶縁膜と有機ゲート絶縁膜とで構成されている。
例えば、層間絶縁膜には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように、溝状の刳り貫き部Kが形成されている。この刳り貫き部Kは走査信号線16αと交差しており、走査信号線16αのうち刳り貫き部Kと交差する領域を第1領域X、該第1領域Xの行方向の隣接領域を第1隣接領域として、第1隣接領域44x上のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜と無機ゲート絶縁膜とで構成され、第1領域X上のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜のみで構成されているかあるいは有機ゲート絶縁膜と無機ゲート絶縁膜とで構成されている。また、刳り貫き部Kは保持容量配線18と交差しており、保持容量配線18のうち刳り貫き部Kと交差する領域を第2領域Y、該第2領域の行方向の隣接領域を第2隣接領域として、第2隣接領域44y上のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜と無機ゲート絶縁膜とで構成され、第2領域Y上のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜のみで構成されているかあるいは有機ゲート絶縁膜と無機ゲート絶縁膜とで構成されている。
なお、トランジスタ12のチャネル下部分29xおよび容量(保持容量配線18と画素電極17との容量)下部分29yのゲート絶縁膜は無機ゲート絶縁膜のみで構成され、その他の部分(例えば、データ信号線Sp・Sqと走査信号線16α・16βとの交差部分)のゲート絶縁膜は、有機ゲート絶縁膜と無機ゲート絶縁膜とで構成されている。
図15(a)(b)は、図19のd−d断面図の例である。なお、図15(a)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図15(b)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルがあった)箇所の断面図である。これらの図に示すように、本アクティブマトリクス基板103(図19)のd−d断面をみると、基板(透明絶縁性基板)31上に厚い有機ゲート絶縁膜21と薄い無機ゲート絶縁膜22とが形成され、無機ゲート絶縁膜22上に2本のデータ信号線Sq・spが形成される。層間絶縁膜27はデータ信号線Sq・spを覆うように形成されるが、該層間絶縁膜27には、これらデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように溝状の刳り貫き部Kが形成されており、図15(a)では刳り貫き部K下のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜21のみで構成され、図15(b)では刳り貫き部K下のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜21および無機ゲート絶縁膜22で構成され、残留メタルRMが刳り貫き部K下において切断されている。なお、層間絶縁膜27上には画素電極17が形成される。
図15(c)(d)は、図19のe−e断面図の例である。なお、図15(c)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図15(d)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルがあった)箇所の断面図である。これらの図に示すように、本アクティブマトリクス基板103(図19)のe−e断面をみると、基板31に形成された走査信号線16αを覆うように厚い有機ゲート絶縁膜21と薄い無機ゲート絶縁膜22とが形成され、無機ゲート絶縁膜22上に2本のデータ信号線Sq・spが形成される。層間絶縁膜27はデータ信号線Sq・spを覆うように形成されるが、該層間絶縁膜27には、これらデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように溝状の刳り貫き部Kが形成されており、図15(c)では刳り貫き部K下(第1領域上)のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜21のみで構成される一方、その両側(第1隣接領域上)のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜21および無機ゲート絶縁膜22で構成されている。また、図15(d)では刳り貫き部K下(第1領域上)のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜21および無機ゲート絶縁膜22で構成されるとともに、その両側(第1隣接領域上)のゲート絶縁膜も有機ゲート絶縁膜21および無機ゲート絶縁膜22で構成され、残留メタルRMが刳り貫き部K下において切断されている。
図15(e)(f)は、図19のf−f断面図の例である。なお、図15(e)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じなかった(残留メタルがなかった)箇所の断面図であり、図15(f)は製造工程においてデータ信号線Sq・sp間に膜残りが生じた(残留メタルがあった)箇所の断面図である。これらの図に示すように、本アクティブマトリクス基板103(図19)のf−f断面をみると、基板31に形成された保持容量配線18を覆うように厚い有機ゲート絶縁膜21と薄い無機ゲート絶縁膜22とが形成され、無機ゲート絶縁膜22上に2本のデータ信号線Sq・spが形成される。層間絶縁膜27はデータ信号線Sq・spを覆うように形成されるが、該層間絶縁膜27には、これらデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように溝状の刳り貫き部Kが形成されており、図15(e)では刳り貫き部K下(第2領域上)のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜21のみで構成される一方、その両側(第2隣接領域上)のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜21および無機ゲート絶縁膜22で構成されている。また、図15(f)では刳り貫き部K下(第2領域上)のゲート絶縁膜は有機ゲート絶縁膜21および無機ゲート絶縁膜22で構成されるとともに、その両側(第2隣接領域上)のゲート絶縁膜も有機ゲート絶縁膜21および無機ゲート絶縁膜22で構成され、残留メタルRMが刳り貫き部K下において切断されている。なお、層間絶縁膜27上には画素電極17が形成される。
ここで、上記の有機ゲート絶縁膜としては、絶縁性の材料を用いることが可能であるが、例えば、スピンオンガラス(SOG)材料を用いることができる。SOG材料とは、スピンコート法などの塗布法によってガラス膜(シリカ膜)を形成し得る材料のことである。
SOG材料の中でも、例えば有機成分を含むスピンオンガラス材料(いわゆる有機SOG材料)を好適に用いることができる。有機SOG材料としては、特に、Si−O−C結合を骨格とするSOG材料や、Si−C結合を骨格とするSOG材料を好適に用いることができる。有機SOG材料は、比誘電率が低く、容易に厚い膜を形成することができる材料である。このため、有機SOG材料を用いることによって、有機ゲート絶縁膜の比誘電率を低くし、有機ゲート絶縁膜を厚く形成することが容易になると共に、平坦化させることも可能になる。なお、有機ゲート絶縁膜に、シリカフィラーを含む有機SOG材料を用いることもできる。この場合、有機SOG材料から形成された基材中にシリカフィラーを分散させた構成とすることが好ましい。こうすれば、基板が大型化しても、有機ゲート絶縁膜を、クラックを発生させることなく形成することができる。なお、シリカフィラーの粒径は、例えば、10nm〜30nmであり、その混入比率は、20体積%〜80体積%である。シリカフィラーを含む有機SOG材料としては、例えば、触媒化学社製LNT−025を用いることができる。
以下にアクティブマトリクス基板103の製造方法を、図8〜11および図19を用いて説明する。ここで、図8(a)〜(d)に、図19のd−d線部(Sq・sp間に残留メタルRMがなかった箇所)の製造過程の状態を示し、図9(a)〜(d)に、図19のd−d線部(Sq・sp間に残留メタルRMがあった箇所)の製造過程の状態を示し、図10(a)〜(e)に、図19のe−e線部(Sq・sp間に残留メタルRMがなかった箇所)の製造過程の状態を示し、図11(a)〜(e)に、図19のe−e線部(Sq・sp間に残留メタルRMがあった箇所)の製造過程の状態を示す。
アクティブマトリクス基板103を製造する際には、まず、ガラス等の透明絶縁性基板31上に、Ti/Al/Tiからなる積層膜をスパッタにより成膜してフォトリソグラフィーを行い、さらにドライエッチング、レジスト剥離することで走査信号線16α等および保持容量配線18を同時形成する。
次に、走査信号線16α等および保持容量配線18を覆うように厚さ1.5μm〜2.0μmの程度の厚い有機ゲート絶縁膜(ここでは有機SOG材料)をスピンコートやダイコートにて形成する。続いて、フォトリソグラフィーとドライエッチングを行って有機ゲート絶縁膜をパターニングし、トランジスタのチャネル下部分と容量(保持容量配線と画素電極との容量)下部分とを除去する。厚い有機ゲート絶縁膜は、走査信号線あるいは保持容量配線とデータ信号線またはトランジスタのソース電極あるいはドレイン電極との間の寄生容量を低減させ、また両者間の短絡を減少させる機能を有する。なお、有機ゲート絶縁膜形成後にトランジスタのチャネル下部分を除去するのはトランジスタ特性を低下させないためであり、容量(保持容量配線18と画素電極17との容量)下部分を除去するのは、その容量値を大きくするためである。
さらに、厚さ約4000ÅのSiNx(窒化ケイ素)膜からなるゲート絶縁膜22、厚さ約1500Åのアモルファスシリコンからなる活性半導体層、およびリンをドープした厚さ約500Åのn型低抵抗半導体層を、CVDにて連続成膜する。なお、SiNx膜(ゲート絶縁膜)の形成には、SiHガスとNHガスとNガスとの混合ガスを用い、アモルファスシリコン(活性半導体層)の形成には、SiHガスとHガスとの混合ガスを用い、n型低抵抗半導体層の形成には、SiHガスとPHガスとHガスとの混合ガスを用いる。
そして、上記半導体層(活性半導体層およびn型低抵抗半導体層)にフォトリソグラフィーを行った後、ドライエッチング、レジスト剥離を行い、島状(アイランド状)半導体層24(図19参照)を形成する。
続いて、Mo/Al/Moからなる積層膜をスパッタにより成膜し、さらにフォトリソグラフィーとウエットエッチングを行うことで、データ信号線Sq・sp、ソース電極8およびドレイン電極9(その引き出し電極含む)を同時形成する。なお、ウエットエッチングのエッチャントとして、例えば、リン酸・硝酸・酢酸の混合液を使用する。さらに、連続してn型低抵抗半導体層にエッチング(ソース・ドレイン分離エッチング)を行い、レジストを剥離する。これにより、TFT12が形成される。
次に、基板全面を覆うように層間絶縁膜27をCVDにて成膜する。ここでは層間絶縁膜27として、厚さ約3000ÅのSiNxからなるパッシベーション膜(無機層間絶縁膜)を形成している。パッシベーション膜の形成には、SiHガスとNHガスとNガスとの混合ガスを用いる。これにより、図8〜図11の(a)で示す状態が実現される。なお、図9(a)や図11(a)に示す残留メタルRMは、データ信号線Sq・sp形成時のパターニング不良等による膜残りである。
続いて、フォトリソグラフィー、およびCFガスとOガスとの混合ガスを用いたドライエッチングを行うことで、層間絶縁膜27とゲート絶縁膜22とを連続してエッチングする。これにより、層間絶縁膜27には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なる溝状の刳り貫き部Kと、画素電極およびドレイン電極のコンタクト用パターンと、走査信号線および外部引き出し端子のコンタクト用パターンと、データ信号線および外部引き出し端子のコンタクト用パターンとが形成される(図8〜図11の(b)参照)。
これにより、データ信号線Sq・sp間の残留メタルRMを露出させることができる(図9(b)・図11(b)参照)。ここで、刳り貫き部Kの形成時に、無機ゲート絶縁膜22は除去されるが、その下に厚い有機ゲート絶縁膜21があるため、少なくともその一部はエッチングされずに残る(図8・10(b)参照)。すなわち、走査信号線16αは剥き出しにならない。なお、無機ゲート絶縁膜22のうちその上に残留メタルRMがある部分はエッチング除去されずに残る(図9・11(b)参照)。
その後、刳り貫き部Kおよび各種コンタクトパターンを含む基板全面を被覆するように透明導電膜(例えば、アモルファスITO)をスパッタリングにより形成する(図8〜図11の(c)参照)。その後、フォトリソグラフィーおよびウエットエッチングを行うことで、画素電極17を形成する。このウエットエッチングのエッチャントとしては、例えば、リン酸・硝酸・酢酸の混合液を使用する。こうすれば、透明導電膜(例えば、アモルファスITO)のパターニングと同時にデータ信号線Sq・sp間の残留メタルRMをエッチングし、残留メタルRMを刳り貫き部K下において切断あるいは除去することができる(図9(d)・図11(d)参照)。
なお、図8〜11は、近接する2本のデータ信号線Sq・sp間に残留メタルRMのみが生じた場合を示しているが、この部分に、残留半導体層RSおよび残留メタルRMが積層する場合もある。このような場合は、図12(a)〜(e)のようにしてこれら(残留半導体層RSおよび残留メタルRM)を刳り貫き部K下において切断あるいは除去することができる。すなわち、残留半導体層RSを除去すべく、図8〜11の(d)の状態となった後にリワークエッチングを行う。具体的には、SFとHClとの混合ガスを用いて、残留半導体層RSをドライエッチングする。これらの混合ガスによれば、層間絶縁膜27(SiNx)と残留半導体層RSとの選択比が確保され、刳り貫き部K内で露出している有機ゲート絶縁膜21や無機ゲート絶縁膜22(図8〜11の(d)参照)をほとんどエッチングすることなく、刳り貫き部K内で露出した残留半導体層RSをエッチングし、これを刳り貫き部K下において切断あるいは除去することができる(図12(e)参照)。
上記リワークエッチング(ドライエッチング)では、エッチング選択比の観点からSFとHClとの混合ガスを用いることが好ましいが、残留半導体層RSをエッチングしつつ有機ゲート絶縁膜21をある程度の厚さ(走査信号線や保持容量配線が剥き出しにならない程度の厚さ)残せるものであれば足り、例えば、CFとOとの混合ガスを用いることもできる。
さらに、近接する2本のデータ信号線Sq・sp間に、残留半導体層RSのみが生じる場合もある。このような場合でも、上記の各工程を行うことで、図13(a)〜(d)のようにして残留半導体層RSを刳り貫き部K下において切断あるいは除去することができる。すなわち、残留半導体層RSは刳り貫き部K形成に切断あるいは除去される。
以上のように、本アクティブマトリクス基板103によれば、近接する2本のデータ信号線(例えば、Sq・sp)が走査信号線(16α・16β)上や保持容量配線18上で残留物(残留メタルや残留半導体層あるいはそれらの積層物)によって短絡しても、その後の製造工程で、走査信号線(16α・16β)や保持容量配線18を剥き出しにすることなく(走査信号線上や保持容量配線上にゲート絶縁膜を残したまま)該残留物を切断あるいは除去し、この短絡を解消することができる。
図19のアクティブマトリクス基板103では、層間絶縁膜27(図15(c)(d)参照)をパッシベーション膜(無機層間絶縁膜)で構成しているが、これに限定されない。例えば、図17のように、層間絶縁膜27を無機層間絶縁膜25と有機層間絶縁膜26とで構成することもできる。こうすれば、トランジスタ上の層間絶縁膜27が厚くなるので、図12(d)の状態から残留半導体層RSをドライエッチングする際に、トランジスタ上の層間絶縁膜27が除去されてトランジスタが剥き出しになってオフ特性が悪化してしまうといった問題を回避することができる。また、層間絶縁膜27を厚くすると、画素電極(あるいはドレイン電極)と走査信号線との寄生容量や画素電極とデータ信号線(あるいはソース電極)との寄生容量を低減する効果もある。
図17の無機層間絶縁膜25および有機層間絶縁膜26は例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、トランジスタ(TFT)を形成した後、SiHガスとNHガスとNガスとの混合ガスを用い、基板全面を覆うように、厚さ約3000ÅのSiNxからなる無機層間絶縁膜25(パッシベーション膜)をCVDにて形成する。その後、厚さ約3μmのポジ型感光性アクリル樹脂からなる有機層間絶縁膜26をスピンコートやダイコートにて形成する。続いて、フォトリソグラフィーを行って有機層間絶縁膜26に、刳り貫き部Kおよび各種のコンタクト用パターンを形成し、さらに、パターニングされた有機層間絶縁膜26をマスクとし、CFガスとOガスとの混合ガスを用いて、無機層間絶縁膜25および無機ゲート絶縁膜22を連続してドライエッチングする。このとき、無機ゲート絶縁膜22下の有機ゲート絶縁膜21も幾分エッチングされるが、その厚さゆえ全て除去されることはなく、したがって、走査信号線や保持容量配線は剥き出しにならない。
なお、本アクティブマトリクス基板では、有機層間絶縁膜26の厚さを1.5μm〜3.0μm程度としている。有機層間絶縁膜26には、アクリル系樹脂材料のほか、SOG(スピンオンガラス)材料、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂等を用いることができる。なお、形成条件や誘電率の条件等を満たすのであれば、有機層間絶縁膜26の代わりに無機系の絶縁膜を用いることもできる。
本アクティブマトリクス基板は図23のように構成することもできる。図23に示すアクティブマトリクス基板103aでは、1つの画素領域列に対応してその両側に第1および第2データ信号線が設けられているとともに、各画素領域には1つの画素電極と2つのトランジスタが設けられ、この1つの画素電極がトランジスタを介して第1および第2データ信号線それぞれに接続されている。
例えば、画素領域5Lの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線Sp・Sqが設けられる。この画素領域5Lには、1つの画素電極17と2つのトランジスタ12p・12qとが設けられ、画素電極17はトランジスタ12pを介して第1データ信号線Spに接続されるとともにトランジスタ12qを介して第2データ信号線Sqに接続されている。また、画素領域5Lと行方向に隣接する画素領域5Rの両側にはこれに対応して第1および第2データ信号線sp・sqが設けられる。そして、トランジスタを覆う層間絶縁膜には、近接する2本のデータ信号線Sq・spの間隙と重なるように刳り貫き部Kが形成されている。なお、この近接する2本のデータ信号線の間隙と重なる部分の構造(d−d線部、e−e線部、f−f線部の断面図)およびこの構造にするための製造工程は図19におけるそれと同様である。
なお、トランジスタ12p・12qのチャネル下部分29p・29qおよび容量(保持容量配線18と画素電極17との容量)下部分29yのゲート絶縁膜は無機ゲート絶縁膜のみで構成され、その他の部分(例えば、データ信号線Sp・Sqと走査信号線16α・16βとの交差部分)のゲート絶縁膜は、有機ゲート絶縁膜と無機ゲート絶縁膜とで構成されている。
図23のアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置においては、第1および第2データ信号線(例えば、Sp・Sq)に同一の信号電位を供給することで、第1および第2データ信号線の一方を予備配線(冗長配線)として用いることができる。
〔各実施の形態について〕
上記各実施の形態においては、各配線材料は所望のライン抵抗が得られる金属であれば特に限定されず、走査信号線や保持容量配線の材料として、例えば、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)等の金属及びこれらの金属の合金等を用いてもよい。また、走査信号線やデータ信号線の材料としては、TaN/Ta/TaN等の積層構造からなる膜を用いることも可能である。さらに、データ信号線の材料としては、一般的な金属膜以外にも、例えば、ITO等の透明導電性膜を用いることもできる。
また、透明導電膜のパターニング(ドライエッチング 図2〜5の(c)(d)および図8〜11の(c)(d)参照)に用いるエッチャントは、工程短縮の観点から、透明導電膜と残留メタル(データ信号線と同じ材料からなる金属)とを同時にエッチングできるものが好ましく、例えば、透明導電膜がIZO、データ信号線がAlである場合、リン酸・硝酸・酢酸の混合液をエッチャントとして用いることができる。しかしながらこれに限定されない。例えば、透明導電膜のパターニング(画素電極形成)後に、このパターニング時に用いたエッチングマスク(フォトレジスト)を剥離することなく再度利用して残留メタルをエッチング(ウエットエッチングあるいはドライエッチング)してもよい。また、透明導電膜のパターニング後に別途フォトリソグラフィーを施した後、残留メタルをエッチングしても構わない。
上記各実施形態においては、トランジスタとして、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを形成しているが、例えば、マイクロクリスタルシリコン薄膜トランジスタ、ポリシリコン薄膜トランジスタ、CGS薄膜トランジスタ等でも構わない。
また、上記各実施形態においては、画素電極として、アモルファスITOを用いているがこれに限定されない。ITO、IZO、酸化亜鉛、酸化スズ等の透明導電膜を用いることもできる。なお、反射型液晶表示装置の場合、画素電極としては、外光を反射する電極材料であればよく、例えば、Al、Ag等の金属を用いることができる。
また、上記各実施の形態において、無機層間絶縁膜25にCVD法によるSiNx膜を用いているがこれに限定されない。SiNx膜以外にも、樹脂材料、感光性透明樹脂、SiO2膜等を用いることができる。なお、層間絶縁膜に用いることができる(感光性)透明樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ノボラック樹脂、およびシロキサン樹脂等を挙げることができる。
本実施の形態では、以下のようにして、本液晶表示ユニットおよび液晶表示装置を構成する。すなわち、液晶パネル7(図26・27参照)の両面に、2枚の偏光板A・Bを、偏光板Aの偏光軸と偏光板Bの偏光軸とが互いに直交するように貼り付ける。なお、偏光板には必要に応じて、光学補償シート等を積層してもよい。次に、図31(a)に示すように、ドライバ(ゲートドライバ102、ソースドライバ101)を接続する。ここでは、一例として、ドライバをTCP(TapeCareerPackage)方式による接続について説明する。まず、液晶パネル7の端子部にACF(AnisotropicConductiveFilm)を仮圧着する。ついで、ドライバが乗せられたTCPをキャリアテープから打ち抜き、パネル端子電極に位置合わせし、加熱、本圧着を行う。その後、ドライバTCP同士を連結するための回路基板109(PWB:Printed wiring board)とTCPの入力端子とをACFで接続する。これにより、液晶表示ユニット100が完成する。その後、図31(b)に示すように、液晶表示ユニットの各ドライバ(101・102)に、回路基板109を介して表示制御回路113を接続し、照明装置(バックライトユニット)104と一体化することで、液晶表示装置110となる。
次に、本液晶表示装置をテレビジョン受信機に適用するときの一構成例について説明する。図32は、テレビジョン受信機用の液晶表示装置800の構成を示すブロック図である。液晶表示装置800は、液晶表示ユニット84と、Y/C分離回路80と、ビデオクロマ回路81と、A/Dコンバータ82と、液晶コントローラ83と、バックライト駆動回路85と、バックライト86と、マイコン(マイクロコンピュータ)87と、階調回路88とを備えている。なお、液晶表示ユニット84は、液晶パネルと、これを駆動するためのソースドライバおよびゲートドライバとで構成される。
上記構成の液晶表示装置800では、まず、テレビジョン信号としての複合カラー映像信号Scvが外部からY/C分離回路80に入力され、そこで輝度信号と色信号に分離される。これらの輝度信号と色信号は、ビデオクロマ回路81にて光の3原色に対応するアナログRGB信号に変換され、さらに、このアナログRGB信号はA/Dコンバータ82により、デジタルRGB信号に変換される。このデジタルRGB信号は液晶コントローラ83に入力される。また、Y/C分離回路80では、外部から入力された複合カラー映像信号Scvから水平および垂直同期信号も取り出され、これらの同期信号もマイコン87を介して液晶コントローラ83に入力される。
液晶表示ユニット84には、液晶コントローラ83からデジタルRGB信号が、上記同期信号に基づくタイミング信号と共に所定のタイミングで入力される。また、階調回路88では、カラー表示の3原色R,G,Bそれぞれの階調電位が生成され、それらの階調電位も液晶表示ユニット84に供給される。液晶表示ユニット84では、これらのRGB信号、タイミング信号および階調電位に基づき内部のソースドライバやゲートドライバ等により駆動用信号(データ信号=信号電位、走査信号等)が生成され、それらの駆動用信号に基づき、内部の液晶パネルにカラー画像が表示される。なお、この液晶表示ユニット84によって画像を表示するには、液晶表示ユニット内の液晶パネルの後方から光を照射する必要があり、この液晶表示装置800では、マイコン87の制御の下にバックライト駆動回路85がバックライト86を駆動することにより、液晶パネルの裏面に光が照射される。
上記の処理を含め、システム全体の制御はマイコン87が行う。なお、外部から入力される映像信号(複合カラー映像信号)としては、テレビジョン放送に基づく映像信号のみならず、カメラにより撮像された映像信号や、インターネット回線を介して供給される映像信号なども使用可能であり、この液晶表示装置800では、様々な映像信号に基づいた画像表示が可能である。
液晶表示装置800でテレビジョン放送に基づく画像を表示する場合には、図33に示すように、液晶表示装置800にチューナー部90が接続され、これによって本テレビジョン受像機601が構成される。このチューナー部90は、アンテナ(不図示)で受信した受信波(高周波信号)の中から受信すべきチャンネルの信号を抜き出して中間周波信号に変換し、この中間周波数信号を検波することによってテレビジョン信号としての複合カラー映像信号Scvを取り出す。この複合カラー映像信号Scvは、既述のように液晶表示装置800に入力され、この複合カラー映像信号Scvに基づく画像が該液晶表示装置800によって表示される。
図34は、本テレビジョン受像機の一構成例を示す分解斜視図である。同図に示すように、本テレビジョン受像機601は、その構成要素として、液晶表示装置800の他に第1筐体801および第2筐体806を有しており、液晶表示装置800を第1筐体801と第2筐体806とで包み込むようにして挟持した構成となっている。第1筐体801には、液晶表示装置800で表示される画像を透過させる開口部801aが形成されている。また、第2筐体806は、液晶表示装置800の背面側を覆うものであり、当該表示装置800を操作するための操作用回路805が設けられると共に、下方に支持用部材808が取り付けられている。
以上のように、本発明に係るアクティブマトリクス基板には、一方向に延伸する走査信号線と、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に並ぶ画素領域と、列方向に延伸するデータ信号線と、走査信号線を覆う第1の絶縁膜と、データ信号線を覆う第2の絶縁膜とを備え、行方向に隣接する2つの画素領域の間隙に2本のデータ信号線が設けられたアクティブマトリクス基板であって、上記第2の絶縁膜には上記2本のデータ信号線の間隙と重なるように刳り貫き部が形成され、該刳り貫き部の一部が第1の絶縁膜を介して走査信号線と重なっているものが含まれる。ここで、特に限定されるものではないが、第1の絶縁膜としては例えばゲート絶縁膜が挙げられ、第2の絶縁膜としては例えば層間絶縁膜が挙げられる。
また、上記のアクティブマトリクス基板において、上記2本のデータ信号線は、上記2つの画素領域の間隙に少なくとも一部分が配されているとともに、残りの部分が当該画素領域と重複するように配されている構成とすることもできる。
以上のように、本発明に係るアクティブマトリクス基板には、一方向に延伸する走査信号線と、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に並ぶ画素領域と、列方向に延伸するデータ信号線と、行方向に延伸する保持容量配線と、保持容量配線および走査信号線を覆う第1の絶縁膜と、データ信号線を覆う第2の絶縁膜とを備え、行方向に隣接する2つの画素領域の間隙に2本のデータ信号線が設けられたアクティブマトリクス基板であって、上記第2の絶縁膜には上記2本のデータ信号線の間隙と重なるように刳り貫き部が形成され、該刳り貫き部の一部が第1の絶縁膜を介して保持容量配線と重なっているものが含まれる。ここで、特に限定されるものではないが、第1の絶縁膜としては例えばゲート絶縁膜が挙げられ、第2の絶縁膜としては例えば層間絶縁膜が挙げられる。
また、上記のアクティブマトリクス基板において、上記2本のデータ信号線は、上記2つの画素領域の間隙に少なくとも一部分が配されているとともに、残りの部分が当該画素領域と重複するように配されている構成とすることもできる。
以上のように、本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法には、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に画素領域が並ぶアクティブマトリクス基板の製造方法であって、走査信号線とこれを覆う第1の絶縁膜(例えばゲート絶縁膜)とを形成し、該第1の絶縁膜上に、行方向に隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線を形成する第1工程と、各データ信号線を覆う第2の絶縁膜(例えば層間絶縁膜)を形成し、該第2の絶縁膜に、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるような刳り貫き部を、走査信号線と重なるように形成する第2工程と、上記第2の絶縁膜上および刳り貫き部内に透明導電性膜を形成した後、該透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する第3工程とを含み、走査信号線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第1領域として、第1工程においては、各データ信号線を形成する前に、上記第1領域と重なる第1の絶縁膜上の領域に、該第1の絶縁膜を保護する保護層を形成しておく製造方法が含まれる。ここで、保護層は、上記刳り貫き部の形成時(第2工程)において、第1の絶縁膜が同時に除去されることを防止できるものであればよいが、刳り貫き部の形成時に同時に取り除かれるものであることがより好ましく、特に限定されないが半導体層が例示される。なお、このような半導体層は、TFT等のスイッチング素子の作成時に同時に形成することもできる。
以上のように、本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法には、走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に画素領域が並ぶアクティブマトリクス基板の製造方法であって、走査信号線および保持容量配線とこれを覆う第1の絶縁膜(例えばゲート絶縁膜)とを形成し、該第1の絶縁膜上に、行方向に隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線を形成する第1工程と、各データ信号線を覆う第2の絶縁膜(例えば層間絶縁膜)を形成し、該第2の絶縁膜に、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるような刳り貫き部を、保持容量配線と重なるように形成する第2工程と、上記第2の絶縁膜上および刳り貫き部内に透明導電性膜を形成した後、該透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する第3工程とを含み、保持容量配線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第2領域として、第1工程においては、各データ信号線を形成する前に、上記第2領域と重なる第1の絶縁膜上の領域に、該第1の絶縁膜を保護する保護層を形成しておく製造方法が含まれる。ここで、保護層は、上記刳り貫き部の形成時(第2工程)において、第1の絶縁膜が同時に除去されることを防止することができ、かつ刳り貫き部の形成時に同時に取り除かれるものであればよいが、刳り貫き部の形成時に同時に取り除かれるものであることがより好ましく、特に限定されないが半導体層が例示される。なお、このような半導体層は、TFT等のスイッチング素子の作成時に同時に形成することもできる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置は、例えば液晶テレビに好適である。

Claims (20)

  1. 走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に並ぶ画素領域と、列方向に延伸するデータ信号線と、走査信号線を覆うゲート絶縁膜と、データ信号線を覆う層間絶縁膜とを備え、行方向に隣接する2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線が設けられたアクティブマトリクス基板であって、
    上記2本のデータ信号線の間隙に、走査信号線と重なる半導体層が設けられ、
    上記層間絶縁膜には上記2本のデータ信号線の間隙と重なるように刳り貫き部が形成され、該刳り貫き部の一部がゲート絶縁膜を介して走査信号線と重なっており、
    上記半導体層は、上記刳り貫き部の一部と重なる部分が除去されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  2. 走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に並ぶ画素領域と、列方向に延伸するデータ信号線と、行方向に延伸する保持容量配線と、保持容量配線および走査信号線を覆うゲート絶縁膜と、データ信号線を覆う層間絶縁膜とを備え、行方向に隣接する2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線が設けられたアクティブマトリクス基板であって、
    上記2本のデータ信号線の間隙に、保持容量配線と重なる半導体層が設けられ、
    上記層間絶縁膜には上記2本のデータ信号線の間隙と重なるように刳り貫き部が形成され、該刳り貫き部の一部がゲート絶縁膜を介して保持容量配線と重なっており、
    上記半導体層は、上記刳り貫き部の一部と重なる部分が除去されていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  3. 上記刳り貫き部は上記2本のデータ信号線に沿う延伸形状であることを特徴とする請求項1または2記載のアクティブマトリクス基板。
  4. 上記層間絶縁膜は複数の絶縁膜で構成されていることを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス基板。
  5. 上記層間絶縁膜は無機絶縁膜と有機絶縁膜とを有することを特徴とする請求項4記載のアクティブマトリクス基板。
  6. 上記有機絶縁膜には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ノボラック樹脂、およびシロキサン樹脂の少なくとも1つが含まれていることを特徴とする請求項5記載のアクティブマトリクス基板。
  7. 各画素領域に画素電極が設けられ、上記2本のデータ信号線はそれぞれ、トランジスタを介して異なる画素領域の画素電極に接続されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。
  8. 各画素領域に複数の画素電極が設けられ、該複数の画素電極それぞれがトランジスタを介して同一のデータ信号線に接続されていることを特徴とする請求項7記載のアクティブマトリクス基板。
  9. 上記半導体層が走査信号線を跨ぐように形成されていることを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス基板。
  10. 上記半導体層が保持容量配線を跨ぐように形成されていることを特徴とする請求項2記載のアクティブマトリクス基板。
  11. 走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に画素領域が並ぶアクティブマトリクス基板の製造方法であって、
    走査信号線とこれを覆うゲート絶縁膜とを形成し、該ゲート絶縁膜上に、トランジスタのチャネルと、行方向に隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線とを形成する第1工程と、各データ信号線を覆う層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるような刳り貫き部を、走査信号線と重なるように形成する第2工程と、上記層間絶縁膜上および刳り貫き部内に透明導電性膜を形成した後、該透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する第3工程とを含み、走査信号線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第1領域として、
    第1工程においては、各データ信号線を形成する前に、上記第1領域と重なるように半導体層を形成しておくことを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
  12. 走査信号線の延伸方向を行方向として、行および列方向に画素領域が並ぶアクティブマトリクス基板の製造方法であって、
    走査信号線および保持容量配線とこれらを覆うゲート絶縁膜とを形成し、該ゲート絶縁膜上に、トランジスタのチャネルと、行方向に隣り合う2つの画素領域の間隙あるいは該間隙に沿う部分と重なるように2本のデータ信号線とを形成する第1工程と、各データ信号線を覆う層間絶縁膜を形成し、該層間絶縁膜に、上記2本のデータ信号線の間隙と重なるような刳り貫き部を、保持容量配線と重なるように形成する第2工程と、上記層間絶縁膜上および刳り貫き部内に透明導電性膜を形成した後、該透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する第3工程とを含み、保持容量配線のうち上記刳り貫き部下にあたる領域を第2領域として、
    第1工程においては、各データ信号線を形成する前に、上記第2領域と重なるように半導体層を形成しておくことを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
  13. 第3工程では、透明導電性膜のパターニングと同時に、上記間隙に露出した導電性残留物をエッチングすることを特徴とする請求項11または12記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
  14. 第3工程の後、上記間隙下に露出した半導体層をエッチングする第4工程をさらに含むことを特徴とする請求項13記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
  15. 上記半導体層には、第1工程で導電性残留物下に意図せず残留したものと、第1工程で意図して形成したものとが含まれることを特徴とする請求項14記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
  16. 第1工程で意図せず上記間隙下に残留した半導体層を、第2工程での刳り貫き部形成時にエッチングすることを特徴とする請求項11または12記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
  17. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板と共通電極を含む基板とを備えることを特徴とする液晶パネル。
  18. 請求項17記載の液晶パネルとドライバとを備えることを特徴とする液晶表示ユニット。
  19. 請求項18記載の液晶表示ユニットと光源装置とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
  20. 請求項19記載の液晶表示装置と、テレビジョン放送を受信するチューナー部とを備えることを特徴とするテレビジョン受像機。
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