JP3048489B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は液晶表示装置に関す
る。さらに詳しくは、基板保護膜が複数の層よりなる液
晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device in which a substrate protective film includes a plurality of layers.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の液晶表示基板の一例として薄膜ト
ランジスタ(以下、TFTと略)液晶表示基板の平面図
を図1に示す。この液晶表示基板は、ガラス基板上に保
護絶縁膜を介してマトリクス上に配置された薄膜トラン
ジスタと絵素電極11、及びゲート電極線4とソース電
極線9を備えている。ゲート電極線4とソース電極線9
とは、各々、一様な線巾を有し、互いに交差することに
よって、格子状のパターンを形成している。ゲート電極
線4とソース電極線9に囲まれた領域内のガラス基板保
護膜上には、絵素電極11が形成されている。絵素電極
11は、アドレス素子として機能する薄膜トランジスタ
のドレイン電極10に接続されている。ゲート電極線4
には走査信号が、ソース電極線9には画像信号が各々入
力され、走査信号により薄膜トランジスタがオン状態に
なったときに、ソース電極線9から各絵素電極11に画
像信号電流が入力されている。2. Description of the Related Art FIG. 1 is a plan view of a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) liquid crystal display substrate as an example of a conventional liquid crystal display substrate. This liquid crystal display substrate includes a thin film transistor and a pixel electrode 11 arranged on a matrix on a glass substrate via a protective insulating film, and a gate electrode line 4 and a source electrode line 9. Gate electrode line 4 and source electrode line 9
Means that each has a uniform line width and crosses each other to form a lattice-like pattern. A pixel electrode 11 is formed on the glass substrate protective film in a region surrounded by the gate electrode line 4 and the source electrode line 9. The picture element electrode 11 is connected to the drain electrode 10 of the thin film transistor functioning as an address element. Gate electrode line 4
, A scanning signal is input to the source electrode line 9, and an image signal is input to each pixel electrode 11 from the source electrode line 9 when the thin film transistor is turned on by the scanning signal. I have.
【0003】図2は上記TFT液晶表示基板上に形成さ
れている薄膜トランジスタの構造を説明するための、図
1のA−A線断面図である。ガラス基板1の上にガラス
基板保護膜2が形成されており、その上には、ゲート電
極4、ゲート絶縁膜5、チャネル部真性半導体膜6(ア
モルファスシリコン膜又は多結晶膜)、チャネル部保護
絶縁膜7、コンタクト部のn型(またはp型)半導体膜
8(アモルファスシリコン膜又は多結晶膜)、ソース電
極9とドレイン電極10、絵素電極11、保護絶縁膜1
2が、絶縁性基板1側からこの順で形成されている。上
記のTFT構造は、ガラス基板にスパッタやCVDで形
成した薄膜に、配線パターンを有するレジストマスクを
フォトリソグラフィーにて形成し、エッチングによって
不用な薄膜をとりのぞき、そして、これらの処理をサイ
クルさせることで製造している。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 for explaining the structure of the thin film transistor formed on the TFT liquid crystal display substrate. A glass substrate protection film 2 is formed on a glass substrate 1, on which a gate electrode 4, a gate insulating film 5, a channel intrinsic semiconductor film 6 (amorphous silicon film or polycrystalline film), and a channel protection. Insulating film 7, n-type (or p-type) semiconductor film 8 (amorphous silicon film or polycrystalline film) of contact portion, source electrode 9 and drain electrode 10, picture element electrode 11, protective insulating film 1
2 are formed in this order from the insulating substrate 1 side. In the above TFT structure, a resist mask having a wiring pattern is formed by photolithography on a thin film formed by sputtering or CVD on a glass substrate, an unnecessary thin film is removed by etching, and these processes are cycled. It is manufactured in.
【0004】このとき、ガラス基板保護膜2は、エッチ
ング時に扱う強酸やアルカリから絶縁性基板を保護する
ために、ガラス基板上にスパッタ又はCVDによって絶
縁性保護膜を成膜している。At this time, the glass substrate protective film 2 is formed by sputtering or CVD on the glass substrate in order to protect the insulating substrate from a strong acid or alkali treated during etching.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】Ta2O5やSiNxを
使った従来の単層のガラス基板保護膜は、ウエットエッ
チング時の強酸やアルカリに対しては耐食性が高いが、
ドライエッチング時のハロゲン系ガスに対しては耐食性
が低い。従ってTa2O5やSiNx膜はドライエッチン
グに対するガラス基板保護膜としては不十分で、液晶表
示基板の欠陥不良の原因となり、歩留まり低下につなが
る。The conventional single-layer glass substrate protective film using Ta 2 O 5 or SiNx has high corrosion resistance to strong acids and alkalis during wet etching.
Low corrosion resistance to halogen-based gas during dry etching. Therefore, the Ta 2 O 5 or SiNx film is not sufficient as a glass substrate protective film for dry etching, and causes a defect of a liquid crystal display substrate, leading to a decrease in yield.
【0006】そこで、ドライエッチングに対する基板保
護絶縁膜としては、比較的に選択比の高いSiO2膜が
考えられるがPCVDやスパッタによるSiO2膜は緻
密性が乏しくピンホール数が多くなる。そのため、下地
にダメージを与え液晶パネルの不良につながる。緻密性
のあるSiO2膜として熱CVD法によるSiO2膜があ
げられる。ところがこの方法では成膜温度が高く、大面
積ガラス基板では熱ソリやワレの発生が大きな問題とな
る。Therefore, as a substrate protective insulating film for dry etching, an SiO 2 film having a relatively high selectivity can be considered, but an SiO 2 film formed by PCVD or sputtering has poor density and a large number of pinholes. Therefore, it damages the base and leads to a failure of the liquid crystal panel. SiO 2 film by the thermal CVD method and the like as a SiO 2 film with a denseness. However, in this method, the film formation temperature is high, and in a large-area glass substrate, the occurrence of heat warpage and cracking is a serious problem.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一方の
透明基板の上に、基板保護膜、複数の線状の信号電極及
び信号電極にほぼ直交する複数の走査電極、保護絶縁膜
及び配向膜がこの順で設けられ、信号電極と走査電極の
重なり部分が絵素部とされ、絵素部に薄膜トランジスタ
が接続され、他方の透明基板の上に、対向電極、保護絶
縁膜及び配向膜がこの順で設けられ、両基板間に液晶が
介在されてなる液晶表示装置において、前記基板保護膜
が材質又は形成方法が異なる少なくとも第1層及び第2
層の積層膜から構成され、前記第1層がSiOxからな
りかつ第2層がTa2O5からなるか、あるいは前記第2
層が液相成長法によって形成された膜であることを特徴
とする液晶表示装置が提供される。According to the present invention, a substrate protective film, a plurality of linear signal electrodes, a plurality of scanning electrodes substantially orthogonal to the signal electrodes, a protective insulating film, An alignment film is provided in this order, an overlapping portion of the signal electrode and the scanning electrode is a pixel portion, a thin film transistor is connected to the pixel portion, and a counter electrode, a protective insulating film and an alignment film are formed on the other transparent substrate. Are provided in this order, and a liquid crystal is interposed between the two substrates. In the liquid crystal display device, the substrate protective film has at least a first layer and a second layer which are different in material or forming method.
The first layer is made of SiO x and the second layer is made of Ta 2 O 5 , or the second layer is made of
There is provided a liquid crystal display device, wherein the layer is a film formed by a liquid phase growth method.
【0008】この発明の透明基板としては透光性の絶縁
性基板が用いられ、通常ガラス基板が使れる。一方の透
明基板の上に基板保護膜が形成される。基板保護膜は、
透明基板の上に第1層の膜、その上に第2層の膜が形成
され、必要に応じて第3層以上の膜が第1の膜や第2の
膜と同様方法で形成される。さらに、第1層の膜と第2
層の膜の順序が逆転してもよい。As the transparent substrate of the present invention, a light-transmitting insulating substrate is used, and usually a glass substrate is used. A substrate protective film is formed on one of the transparent substrates. The substrate protective film is
A first layer film is formed on a transparent substrate, and a second layer film is formed thereon. If necessary, a third or more layer film is formed in the same manner as the first film and the second film. . Further, the first layer film and the second film
The order of the layers may be reversed.
【0009】第1層の膜の組成は、SiOx、Ta
2O5、SiNx、TiO2またはY2O3からなる。SiO
x、Ta2O5およびSiNxが好ましい。特に、SiOx
が好ましい。好ましい膜厚の範囲は50Å以上500μ
m以下であり、50Åより薄いと十分保護の効果を発揮
せず、500μmより厚いと経済的でない。第1層の膜
はスパッタ法またはCVD法によって形成されることが
好ましい。スパッタ法は通常の方法、例えば化学便覧、
応用化学編II、p953〜954に記載された方法が
適用できる。CVD法も同様に通常の方法、例えば化学
便覧、応用化学編II、p954〜955に記載された
方法が適用できる。The composition of the film of the first layer is SiOx, Ta
It consists of 2 O 5 , SiNx, TiO 2 or Y 2 O 3 . SiO
x, Ta 2 O 5 and SiNx are preferred. In particular, SiOx
Is preferred. The preferred range of the film thickness is 50 ° or more and 500μ
m or less. If the thickness is less than 50 °, the effect of protection is not sufficiently exhibited. If the thickness is more than 500 μm, it is not economical. The film of the first layer is preferably formed by a sputtering method or a CVD method. The sputtering method is a usual method, for example, a chemical handbook,
The method described in Applied Chemistry II, pages 953 to 954 can be applied. Similarly, a general method, for example, a method described in Chemical Handbook, Applied Chemistry II, pages 954 to 955 can be applied to the CVD method.
【0010】第2層の膜は、SiOx、Ta2O5、Ti
O2またはY2O3からなる。SiOxおよびTa2O5が好
ましい。特に、Ta2O5が好ましい。好ましい膜厚の範
囲は50Å以上であり、50Åより薄いと十分保護の効
果を発揮せず、第2層の膜は液相成長法(以下、LPD
と略)によって形成されることが好ましい。LPDは通
常の方法、例えばシーエムシー社編、先端電子材料事
典、p155〜157に記載された方法によって形成さ
れる。この発明の装置は、一般的にLPDに用いられる
傾斜法およびスライド・ボード法のいずれの装置も適用
可能であるが、スライド・ボード法が好ましい。スライ
ド・ボード法の装置は、例えば図4に示すように、水溶
液を満たした容器20と、撹拌子19および水溶液滴下
装置15とからなる。飽和水溶液17、例えば珪フッ化
水素酸と酸化珪素の飽和水溶液に水溶液滴下装置15か
ら溶液、例えばほう酸水溶液が滴下されて反応がおこ
り、目標堆積物、例えば酸化珪素が過飽和状態の溶液に
される。過飽和状態になった溶液から基板18の表面に
目標堆積物、例えば酸化珪素の皮膜が堆積される。皮膜
の均一性向上のため、堆積過程で撹拌子19の適当な撹
拌および基板18の適当なスライドが好ましい。The film of the second layer is made of SiOx, Ta 2 O 5 , Ti
It consists of O 2 or Y 2 O 3 . SiOx and Ta 2 O 5 is preferred. Particularly, Ta 2 O 5 is preferable. A preferable range of the film thickness is 50 ° or more. If the thickness is less than 50 °, the protective effect is not sufficiently exhibited.
). The LPD is formed by a usual method, for example, a method described in CMC Corporation, Advanced Electronic Materials Encyclopedia, pages 155 to 157. The apparatus of the present invention can be applied to any of the tilt method and the slide board method generally used for LPD, but the slide board method is preferable. The apparatus of the slide board method includes, for example, a container 20 filled with an aqueous solution, a stirrer 19 and an aqueous solution dropping device 15, as shown in FIG. A solution, for example, an aqueous solution of boric acid is dropped from a solution dropping device 15 into a saturated aqueous solution 17, for example, a saturated aqueous solution of hydrosilicofluoric acid and silicon oxide, to cause a reaction, and a target deposit, for example, silicon oxide is turned into a supersaturated solution. . A target deposit, for example, a silicon oxide film is deposited on the surface of the substrate 18 from the supersaturated solution. In order to improve the uniformity of the film, it is preferable to appropriately stir the stirrer 19 and slide the substrate 18 during the deposition process.
【0011】このうち最も好ましい組合せは、第1層の
膜にCVD法またはスパッタ法にて形成されたSiOx
膜と第2層の膜にLPDによるTa2O5膜の組合せであ
る。The most preferred combination is SiOx formed on the first layer film by CVD or sputtering.
It is a combination of a Ta 2 O 5 film by LPD for the film and the second layer film.
【0012】この基板保護膜にはそれぞれInO3,Sn
O2,ITO(Indium Tin Oxide)などの導電性薄膜からな
る透明電極が形成される。透明電極は複数の線状の信号
電極および信号電極にほぼ直交する複数の走査電極から
なり、この信号電極と走査電極の重なり部分が絵素部と
される。絵素部にTFTが接続される。この発明のTF
Tは、あらかじめ絵素部の上に絶縁膜として、CVD法
等の公知の方法によりSiO2 、SiO2 /SiN膜等
を500〜3000オングストローム程度積層されてい
る。さらに、その絶縁膜上にポリシリコンが100〜1
000オングストローム程度、ゲート酸化膜としてSi
O2 膜、あるいはSiO 2/SiN膜が50〜200オ
ングストローム程度、ゲート電極としてポリシリコン、
あるいはTi、Ta、W等のシリサイドとのポリサイド
が200〜1500オングストローム程度、順次積層さ
れてTFTが形成されている。Each of the substrate protective films is made of InO.3,Sn
O2,It is made of conductive thin film such as ITO (Indium Tin Oxide).
Transparent electrode is formed. Transparent electrode has multiple linear signals
From multiple scanning electrodes that are almost orthogonal to the electrodes and signal electrodes
The overlap between the signal electrode and the scanning electrode is
Is done. The TFT is connected to the picture element. TF of the present invention
T is a CVD method in which an insulating film is
SiO 2 by a known method such asTwo, SiOTwo/ SiN film, etc.
About 500-3000 Å
You. Further, 100-1 polysilicon is formed on the insulating film.
About 2,000 angstroms, Si as gate oxide film
OTwoFilm or SiO Two/ SiN film is 50 ~ 200mm
Polysilicon, as gate electrode,
Or polycide with silicide such as Ti, Ta, W, etc.
About 200 to 1500 angstroms, stacked sequentially
Thus, a TFT is formed.
【0013】また、絶縁膜上に形成されているTFT
は、絶縁膜上にゲート電極、ゲート酸化膜及びポリシリ
コンが順次積層されて形成されていてもよい。さらに、
ゲート電極上にゲート酸化膜を介してポリシリコンが積
層され、さらにポリシリコン上にゲート酸化膜及びゲー
ト電極が形成された、2重のゲート電極としたTFTで
あってもよい。Further, the TFT formed on the insulating film
May be formed by sequentially stacking a gate electrode, a gate oxide film, and polysilicon on an insulating film. further,
The TFT may be a double gate electrode in which polysilicon is stacked on a gate electrode via a gate oxide film, and a gate oxide film and a gate electrode are further formed on the polysilicon.
【0014】さらに、他方の透明基板の上に、InO3,
SnO2,ITOなどの導電性薄膜からなる対向電極が形
成される。これら電極の上に、保護絶縁膜が形成され
る。この保護絶縁膜は例えば、SiO2,SiNx,Al
2O3などの無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹
脂、高分子液晶などの有機系薄膜などを用いることがで
きる。保護絶縁膜が無機系薄膜の場合には蒸着法、スパ
ッタ法、CVD法、あるいは溶液塗布法などによって形
成出来る。また、保護絶縁膜が有機系薄膜の場合には有
機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、
スピンナー塗布法、浸せき塗布法、スクリーン印刷法、
ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件(加熱、光
照射など)で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、
スパッタ法、CVD法などで形成したり、LB(Langum
uir-Blodgett)法などで形成することもできる。Further, on the other transparent substrate, InO 3,
A counter electrode made of a conductive thin film such as SnO 2 or ITO is formed. A protective insulating film is formed on these electrodes. This protective insulating film is made of, for example, SiO 2, SiNx, Al
An inorganic thin film such as 2 O 3 , an organic thin film such as polyimide, a photoresist resin, or a polymer liquid crystal can be used. When the protective insulating film is an inorganic thin film, it can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, a solution coating method, or the like. When the protective insulating film is an organic thin film, a solution in which an organic substance is dissolved or a precursor solution thereof is used.
Spinner coating method, dip coating method, screen printing method,
A method of applying by a roll application method or the like, and curing and forming under predetermined curing conditions (heating, light irradiation, etc.), or an evaporation method,
It can be formed by sputtering, CVD, etc.
It can also be formed by a uir-Blodgett method or the like.
【0015】保護絶縁膜の上には配向膜が形成される。
配向膜には無機系の層を用いる場合と有機系の層を用い
る場合とがある。無機系の配向膜を用いる場合、よく用
いられる方法としては酸化ケイ素の斜め蒸着がある。ま
た、回転蒸着などの方法を用いることもできる。有機系
の配向膜を用いる場合、ナイロン、ポリビニルアルコー
ル、ポリイミド等を用いることができ、通常この上をラ
ビングする。また、高分子液晶、LB膜を用いて配向さ
せたり、磁場による配向、スペーサエッジ法による配向
なども可能である。また、SiO2,SiNxなどを蒸着
し、その上をラビングする方法も可能である。An alignment film is formed on the protective insulating film.
There are a case where an inorganic layer is used and a case where an organic layer is used for the alignment film. When an inorganic alignment film is used, oblique deposition of silicon oxide is a commonly used method. Alternatively, a method such as rotary evaporation can be used. When an organic alignment film is used, nylon, polyvinyl alcohol, polyimide, or the like can be used, and rubbing is usually performed thereon. In addition, alignment using a polymer liquid crystal or an LB film, alignment by a magnetic field, alignment by a spacer edge method, and the like are also possible. Further, a method of depositing SiO 2, SiNx or the like and rubbing the deposited material is also possible.
【0016】本発明の配向処理法としては、ラビング
法、斜方蒸着法などがあるが、大画面の液晶表示装置の
量産化の場合にはラビング法が有利である。ラビング法
の場合、配向膜を形成した後、ラビング処理を施すわけ
であるが、パラレルラビング法(一対の基板の両方にラ
ビング処理を施しラビング方向が同一になるように貼り
合わせる方法)、アンチパラレルラビング法(一対の基
板の両方にラビング処理を施しラビング方向が逆になる
ように貼り合わせる方法)、片ラビング法(一対の基板
の片方にのみラビング処理を施す方法)がある。本発明
の液晶表示装置の場合、いずれの配向法も用いることが
できる。As the alignment treatment method of the present invention, there are a rubbing method, an oblique evaporation method and the like. In the case of mass production of a large-screen liquid crystal display device, the rubbing method is advantageous. In the case of the rubbing method, a rubbing treatment is performed after forming an alignment film. A parallel rubbing method (a method in which both substrates are rubbed and bonded so that the rubbing directions are the same), an anti-parallel method. There are a rubbing method (a method in which rubbing is performed on both of a pair of substrates and bonding is performed so that the rubbing directions are reversed), and a single rubbing method (a method in which rubbing is performed on only one of the pair of substrates). In the case of the liquid crystal display device of the present invention, any alignment method can be used.
【0017】本発明で使用し得る液晶は、常温附近で液
晶状態を示す有機物混合体であり、ネマチック液晶(2
周波駆動用液晶、Δε<0の液晶を含む)、コレステリ
ック液晶、スメクチック液晶、強誘電性液晶、デスコチ
ック液晶等である。具体的には、ネマチック液晶ではZL
I-4801-000,ZLI-4801-001,ZLI-4792(いずれもメルク社
製)、強誘電性液晶ではZLI-4237-000,ZLI-4003(いずれ
もメルク社製)などが好ましいが、これらに限定されな
い。The liquid crystal which can be used in the present invention is a mixture of organic substances which shows a liquid crystal state at around normal temperature, and is a nematic liquid crystal (2).
Liquid crystal for frequency driving, liquid crystal with Δε <0), cholesteric liquid crystal, smectic liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, discotic liquid crystal, and the like. Specifically, for nematic liquid crystal, ZL
I-4801-000, ZLI-4801-001, ZLI-4792 (all manufactured by Merck), and ZLI-4237-000, ZLI-4003 (all manufactured by Merck) are preferable for ferroelectric liquid crystal. It is not limited to.
【0018】さらに、これら液晶化合物を適宜混合して
用いてもよい。また液晶化合物以外の化合物を適宜混合
してもよい。この化合物は必ずしも液晶相を示す必要は
なく、(a)作製する組成物の液晶相の温度範囲を調整
するための化合物、(b)強誘電性液晶相において大き
な自発分極を示すか、または誘起する光学活性化合物、
(c)作製する組成物の液晶相のらせんピッチを調整す
るための光学活性化合物などが挙げられる。Further, these liquid crystal compounds may be appropriately mixed and used. Further, a compound other than the liquid crystal compound may be appropriately mixed. This compound does not necessarily have to exhibit a liquid crystal phase, but (a) a compound for adjusting the temperature range of the liquid crystal phase of the composition to be produced; (b) a large spontaneous polarization in the ferroelectric liquid crystal phase or an induction. An optically active compound,
(C) An optically active compound for adjusting the helical pitch of the liquid crystal phase of the composition to be produced, and the like.
【0019】液晶が真空注入法で注入されたり、塗布さ
れて基板間に介在された後、アクリル系等のUV硬化型
の樹脂やエポキシ系等の熱硬化型の樹脂の封止部で注入
口を封止して液晶セルとする。さらに、必要に応じて、
この液晶セルの上下に偏光軸をほぼ直交させた偏光板を
配置させ、偏光板の一方の偏光軸をセルの液晶のどちら
か一方の光軸にほぼ一致させて液晶表示装置とすること
ができる。After the liquid crystal is injected or applied by a vacuum injection method and interposed between the substrates, the injection port is sealed with a sealing portion of a UV-curable resin such as an acrylic resin or a thermosetting resin such as an epoxy resin. To form a liquid crystal cell. In addition, if necessary,
A polarizing plate whose polarization axes are substantially orthogonal to each other is arranged above and below the liquid crystal cell, and one of the polarization axes of the polarizing plate is substantially coincident with one of the optical axes of the liquid crystal of the cell, whereby a liquid crystal display device can be obtained. .
【0020】[0020]
【作用】液晶表示装置の透明基板の基板保護膜を二層構
造にすることで、一層のときよりピンホールを減少させ
ることができる。特に、二層構造の上層部に液層成長法
によるSiO2膜を成膜する場合には、このSiO2膜は
非常に緻密で、スパッタ法やCVD法によるSiO2膜
に比べてピンホール数が少ない。According to the present invention, the number of pinholes can be reduced by forming the substrate protective film of the transparent substrate of the liquid crystal display device into a two-layer structure. In particular, when an SiO 2 film is formed on the upper layer of the two-layer structure by the liquid layer growth method, the SiO 2 film is very dense and has a smaller number of pinholes than the SiO 2 film formed by the sputtering method or the CVD method. Less is.
【0021】しかも、液層成長法によるSiO2膜は、
熱CVD法によるSiO2膜より良質(石英並)で、ウ
エットエッチング時の酸やアルカリに対しても耐食性が
高い。したがって、ウエット・ドライ両エッチング時の
基板保護膜として適しており、特に、液層成長法による
SiO2/Ta2O5の二層構造の膜は適している。Moreover, the SiO 2 film formed by the liquid layer growth method is
It has better quality than a SiO 2 film formed by thermal CVD (on par with quartz), and has high corrosion resistance to acids and alkalis during wet etching. Therefore, it is suitable as a substrate protective film for both wet and dry etching, and particularly, a film having a two-layer structure of SiO 2 / Ta 2 O 5 by a liquid layer growth method is suitable.
【0022】[0022]
【実施例】図3に、LPDで成膜したガラス基板保護膜
(SiO2)を含む二層構造のガラス基板保護膜を有す
るTFT基板の断面図をこの発明の実施例として示す。
ガラス基板1の上にガラス基板保護膜2(Ta2O5)、
ガラス基板保護膜3(SiO2)が二層構造で形成され
ており、その上には、ゲート電極4(Ta)、ゲート絶
縁膜5(SiNx)、チャネル部真性半導体膜6(アモ
ルファスシリコン膜)、チャネル部保護絶縁膜7、コン
タクト部のn型(またはp型)半導体膜8(アモルファ
スシリコン膜)、ソース電極9(Ti)とドレイン電極
10(Ti)、絵素電極11(透明電極)、保護絶縁膜
12(SiNx)がガラス基板1側から、この順で形成
されている。FIG. 3 is a sectional view of a TFT substrate having a glass substrate protective film having a two-layer structure including a glass substrate protective film (SiO 2 ) formed by LPD as an embodiment of the present invention.
A glass substrate protective film 2 (Ta 2 O 5 ) on a glass substrate 1;
A glass substrate protective film 3 (SiO 2 ) is formed in a two-layer structure, on which a gate electrode 4 (Ta), a gate insulating film 5 (SiNx), a channel intrinsic semiconductor film 6 (amorphous silicon film) A channel portion protective insulating film 7, an n-type (or p-type) semiconductor film 8 (amorphous silicon film) of a contact portion, a source electrode 9 (Ti) and a drain electrode 10 (Ti), a pixel electrode 11 (transparent electrode), The protective insulating film 12 (SiNx) is formed in this order from the glass substrate 1 side.
【0023】このTFT基板は、ゲート電極4(Ta)
をスパッタで成膜し、ドライエッチングして、ゲート絶
縁膜5(SiNx)、チャネル部真性半導体部6(アモ
ルファスシリコン膜)、コンタクト部のn型(またはp
型)半導体膜8(アモルファスシリコン膜)、ソース電
極9(Ti)とドレイン電極10(Ti)、絵素電極1
1(透明電極)、保護絶縁膜12(SiNx)をCVD
で成膜し、ウエットエッチングしてパターン形成した。
そして、ウエットエッチングによるガラス基板1のダメ
ージを防ぐためにTa2O5をガラス基板保護膜として成
膜し、ドライエッチングによるガラス基板保護膜2(T
a2O5)及びガラス基板1へのダメージを防ぐためにS
iO2をガラス基板保護膜として成膜した。これは、二
層のガラス基板保護膜を有するTFTの構造である、ガ
ラス基板保護膜3(SiO2)をLPD法を用いて成膜
した。This TFT substrate has a gate electrode 4 (Ta)
Is formed by sputtering and dry-etched to form the gate insulating film 5 (SiNx), the channel portion intrinsic semiconductor portion 6 (amorphous silicon film), and the n-type (or p-type) of the contact portion.
(Type) semiconductor film 8 (amorphous silicon film), source electrode 9 (Ti) and drain electrode 10 (Ti), picture element electrode 1
1 (transparent electrode), protective insulating film 12 (SiNx) CVD
And a pattern was formed by wet etching.
Then, in order to prevent the glass substrate 1 from being damaged by wet etching, Ta 2 O 5 is formed as a glass substrate protective film, and the glass substrate protective film 2 (T
a 2 O 5 ) and S to prevent the glass substrate 1 from being damaged.
iO 2 was formed as a glass substrate protective film. In this case, a glass substrate protective film 3 (SiO 2 ) having a structure of a TFT having a two-layer glass substrate protective film was formed by using the LPD method.
【0024】次に、LPDによるSiO2膜の製造方法
について、以下に示す。LPDの成膜装置の基本構造
は、図4に示すように、水溶液を満たした容器20と、
撹拌子19、ほう酸水溶液滴下装置15とからなる。ケ
イフッ化水素酸(H2SiF6)にSiO2を溶解し、飽
和水溶液とした後、ほう酸(H3BO3)水溶液を添加す
ることによって過飽和状態を作り、SiO2を折出させ
堆積させる方法である。このときに起こる化学反応式
を、、に示す。Next, a method for producing a SiO 2 film by LPD will be described below. As shown in FIG. 4, the basic structure of the LPD film forming apparatus includes a container 20 filled with an aqueous solution,
It comprises a stirrer 19 and a boric acid aqueous solution dropping device 15. A method of dissolving SiO 2 in hydrofluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) to make a saturated aqueous solution, and then adding a boric acid (H 3 BO 3 ) aqueous solution to create a supersaturated state, depositing and depositing SiO 2 It is. The chemical reaction formula that occurs at this time is shown below.
【0025】 H2SiF6+2H2O=6HF+SiO2 …… H3BO3+4HF=BF4+H3O+2H2O …… 即ち、ほう酸を加えることにより、式の化学反応が右
方向に進行し、フッ化水素酸(HF)が消費される。従
って、式で示す化学反応が右方向に進行し、SiO2
が折出し、基板に堆積する。H 2 SiF 6 + 2H 2 O = 6HF + SiO 2 ... H 3 BO 3 + 4HF = BF 4 + H 3 O + 2H 2 O... That is, by adding boric acid, the chemical reaction of the formula proceeds rightward, and Hydrofluoric acid (HF) is consumed. Therefore, the chemical reaction represented by the formula proceeds rightward, and the SiO 2
Is deposited on the substrate.
【0026】図4に示すように、LPD−SiO2膜製
造装置は非常に簡単な構造をしており、真空装置等の複
雑な装置を有するCVD装置に比べて低コスト化の面で
かなり有益である。さらに、CVDで扱うようなSiH
4等の危険なガスも扱わないので安全性も高い。基板処
理プロセスの点から言えば、LPD−SiO2は低温形
成(40℃以下)が可能であり、比較的大きな基板にも
対応できる。そして、本方法で成膜したSiO2膜は、
物理/化学的物性、電気的特性においてもCVD法で形
成したものに劣らない。As shown in FIG. 4, the LPD-SiO 2 film manufacturing apparatus has a very simple structure, and is considerably advantageous in terms of cost reduction as compared with a CVD apparatus having a complicated apparatus such as a vacuum apparatus. It is. Furthermore, SiH as used in CVD
It is safe because it does not handle dangerous gases such as 4th . From the viewpoint of the substrate processing process, LPD-SiO 2 can be formed at a low temperature (40 ° C. or lower) and can be used for a relatively large substrate. And the SiO 2 film formed by this method is
The physical / chemical properties and electrical properties are not inferior to those formed by the CVD method.
【0027】上記実施例のように、ガラス基板保護膜を
二層構造にすることで一層のときよりピンホールを減少
させることができた。特に、二層構造の上層部に液層成
長法によるSiO2膜を成膜する場合には、このSiO2
膜は非常に緻密で、スパッタ法やCVD法によるSiO
2膜に比べてピンホール数が少ない。しかも、液層成長
法によるSiO2膜は、熱CVD法によるSiO2膜より
良質(石英並)で、ウエットエッチング時の酸やアルカ
リに対しても耐食性が高い。したがって、ウエット・ド
ライ両エッチング時の基板保護膜として適しており、特
に、液層成長法によるSiO2/Ta2O5の二層構造の
膜は適していることがわかった。As in the above embodiment, by forming the glass substrate protective film into a two-layer structure, the number of pinholes could be reduced as compared with the case of one layer. Particularly, in the case of forming an SiO 2 film by a liquid layer deposition in the upper part of the two-layer structure, the SiO 2
The film is very dense and is made of SiO by sputtering or CVD.
Fewer pinholes compared to two films. In addition, the SiO 2 film formed by the liquid layer growth method has better quality (comparable to quartz) than the SiO 2 film formed by the thermal CVD method, and has high corrosion resistance to acids and alkalis during wet etching. Therefore, it was found that a film having a two-layer structure of SiO 2 / Ta 2 O 5 by a liquid layer growth method was particularly suitable as a substrate protective film during both wet and dry etching.
【0028】表1は、液相成長SiO2膜の層間絶縁膜
としての適応性を電気的特性について熱CVD法−Si
O2膜と比較したものである。液相成長SiO2膜に見ら
れる絶縁特性は、成膜直後のものでもリーク電流、絶縁
耐圧ともに熱CVD−SiO 2膜をしのぎ、アニール処
理により更に向上することがわかった。このような優れ
た電気特性は、液相成長SiO2膜がピンホールの極め
て少ない状態で形成された膜であることを裏づけてい
る。Table 1 shows that the liquid phase growth SiOTwoInterlayer insulating film
The adaptability as the thermal characteristics of thermal CVD method -Si
OTwoCompared to membrane. Liquid phase growth SiOTwoSeen in the membrane
Insulation characteristics that occur immediately after film formation
Thermal CVD-SiO withstand pressure TwoOvercome the film and anneal
It has been found that the ratio is further improved by reason. Such excellent
The electrical characteristics of the liquid phase grown SiOTwoThe membrane is the pinhole
That the film was formed in a small amount
You.
【0029】また、液相成長法の特徴の一つとして膜の
平坦化効果がある。液相成長法では、薄いSiO2膜で
は凹状溝の表面形状に沿った均一な成膜が見られるが、
SiO2膜が厚くなるにつれて凹状溝内は充填され平坦
化現象ができた。ガラス基板保護膜表面の平坦化により
後工程の製造プロセスがスムーズに進む利点がある。そ
して、大型基板にも均一に膜を形成することができた。One of the features of the liquid phase growth method is an effect of flattening a film. In the liquid phase growth method, a thin SiO 2 film can be formed uniformly along the surface shape of the concave groove,
As the SiO 2 film became thicker, the inside of the concave groove was filled and a flattening phenomenon occurred. The flattening of the surface of the glass substrate protective film has an advantage that the subsequent manufacturing process proceeds smoothly. Then, a film could be formed even on a large substrate.
【0030】さらに、液相成長法のSiO2膜は低温形
成(40℃以下)が可能であり、ガラス基板の反りや熱
割れなどの問題がない。Further, the SiO 2 film formed by the liquid phase growth method can be formed at a low temperature (40 ° C. or lower), and there is no problem such as warpage or thermal cracking of the glass substrate.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【発明の効果】本発明によれば、基板保護膜を、材質又
は形成方法が異なる少なくとも第1層及び第2層の積層
膜によって構成することにより、単層のときよりもピン
ホールを減少させることができ、ウエット・ドライ両エ
ッチング時において、有効に透明基板の耐食性を確保し
て、透明基板を保護することができる。よって、透明基
板にダメージを与えることに起因する液晶パネルの不良
を低減することができることから、製品の歩留まりを向
上させ、製造コストの上昇を抑制することができるとと
もに、液晶パネルとして製品寿命をも向上させることが
可能となる。According to the present invention, by forming the substrate protective film from a laminated film of at least a first layer and a second layer having different materials or forming methods, pinholes can be reduced as compared with a single layer. In both wet and dry etching, the corrosion resistance of the transparent substrate can be effectively secured and the transparent substrate can be protected. Therefore, it is possible to reduce defects of the liquid crystal panel caused by damaging the transparent substrate, thereby improving product yield, suppressing an increase in manufacturing cost, and extending a product life as a liquid crystal panel. It can be improved.
【図1】液晶表示基板の一例であるマトリクス型TFT
液晶表示基板の平面図。FIG. 1 shows a matrix type TFT which is an example of a liquid crystal display substrate.
FIG. 3 is a plan view of a liquid crystal display substrate.
【図2】従来技術のTFT構造断面図。FIG. 2 is a sectional view of a conventional TFT structure.
【図3】本発明のTFT構造断面図。FIG. 3 is a sectional view of a TFT structure of the present invention.
【図4】液相成長SiO2膜の成膜装置の基本構造。FIG. 4 is a basic structure of an apparatus for forming a liquid phase growth SiO 2 film.
1 ガラス基板 2 ガラス基板保護膜 3 ガラス基板保護膜 4 ゲート電極 5 ゲート絶縁膜 6 チャネル部i型半導体膜(アモルファスシリコン膜
または、多結晶膜) 7 チャネル部保護絶縁膜 8 コンタクト部のn型(またはp型)半導体膜(アモ
ルファスシリコン膜または、多結晶膜) 9 ソース電極 10 ドレイン電極 11 絵素電極 12 保護絶縁膜(SiNx) 13 保護絶縁膜(SiO2)、(信号線) 14 絶縁性基板 15 H3BO3水溶液滴下装置 16 撹拌子 17 H2SiF6+SiO2飽和水溶液 18 基板 19 カセット吊り下げアーム 20 コントロールボックス 21 基板カセットDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Glass substrate protective film 3 Glass substrate protective film 4 Gate electrode 5 Gate insulating film 6 Channel part i type semiconductor film (amorphous silicon film or polycrystalline film) 7 Channel part protective insulating film 8 Contact part n type ( Or p-type) semiconductor film (amorphous silicon film or polycrystalline film) 9 source electrode 10 drain electrode 11 picture element electrode 12 protective insulating film (SiNx) 13 protective insulating film (SiO 2 ), (signal line) 14 insulating substrate 15 H 3 BO 3 suspended solution dropping device 16 agitator 17 H 2 SiF 6 + SiO 2 saturated aqueous 18 substrate 19 cassette arm 20 the control box 21 substrate cassette
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−362616(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1333 505 G02F 1/136 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-362616 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1333 505 G02F 1/136
Claims (5)
数の線状の信号電極及び信号電極にほぼ直交する複数の
走査電極、保護絶縁膜及び配向膜がこの順で設けられ、
信号電極と走査電極の重なり部分が絵素部とされ、絵素
部に薄膜トランジスタが接続され、他方の透明基板の上
に、対向電極、保護絶縁膜及び配向膜がこの順で設けら
れ、両基板間に液晶が介在されてなる液晶表示装置にお
いて、 前記基板保護膜が材質又は形成方法が異なる少なくとも
第1層及び第2層の積層膜から構成され、前記第1層が
SiOxからなり、第2層がTa2O5からなることを特
徴とする液晶表示装置。1. A substrate protective film, a plurality of linear signal electrodes, a plurality of scanning electrodes substantially orthogonal to the signal electrodes, a protective insulating film, and an alignment film are provided in this order on one transparent substrate,
The overlapping part of the signal electrode and the scanning electrode is a picture element part, a thin film transistor is connected to the picture element part, and a counter electrode, a protective insulating film and an orientation film are provided in this order on the other transparent substrate. In a liquid crystal display device having a liquid crystal interposed therebetween, the substrate protective film is composed of a laminated film of at least a first layer and a second layer having different materials or forming methods, and the first layer is made of SiO x , A liquid crystal display device characterized in that two layers are made of Ta 2 O 5 .
数の線状の信号電極及び信号電極にほぼ直交する複数の
走査電極、保護絶縁膜及び配向膜がこの順で設けられ、
信号電極と走査電極の重なり部分が絵素部とされ、絵素
部に薄膜トランジスタが接続され、他方の透明基板の上
に、対向電極、保護絶縁膜及び配向膜がこの順で設けら
れ、両基板間に液晶が介在されてなる液晶表示装置にお
いて、 前記基板保護膜が材質又は形成方法が異なる少なくとも
第1層及び第2層の積層膜から構成され、前記第2層が
液相成長法によって形成された膜であることを特徴とす
る液晶表示装置。2. A substrate protective film, a plurality of linear signal electrodes, a plurality of scanning electrodes substantially orthogonal to the signal electrodes, a protective insulating film, and an alignment film are provided in this order on one transparent substrate;
The overlapping part of the signal electrode and the scanning electrode is a picture element part, a thin film transistor is connected to the picture element part, and a counter electrode, a protective insulating film and an orientation film are provided in this order on the other transparent substrate. In a liquid crystal display device having a liquid crystal interposed therebetween, the substrate protective film is formed of a laminated film of at least a first layer and a second layer having different materials or forming methods, and the second layer is formed by a liquid phase growth method. A liquid crystal display device, characterized in that it is a coated film.
又はSiNxからなる請求項2に記載の液晶表示装置。3. The method of claim 1, wherein the first layer of the substrate protective film is made of SiO x , Ta 2 O 5
3. The liquid crystal display device according to claim 2, comprising SiN x .
O5からなる請求項2又は3に記載の液晶表示装置。4. The method according to claim 1, wherein the second layer of the substrate protective film is made of SiO x or Ta 2.
4. The liquid crystal display device according to claim 2, comprising O 5 .
VD法(気相化学蒸着法)によって形成された膜である
請求項2〜4のいずれか1つに記載の液晶表示装置。5. The method according to claim 1, wherein the first layer of the substrate protective film is formed by sputtering or C
The liquid crystal display device according to any one of claims 2 to 4, wherein the liquid crystal display device is a film formed by a VD method (vapor phase chemical vapor deposition).
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- 1993-09-30 JP JP24493793A patent/JP3048489B2/en not_active Expired - Fee Related
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