JP4596101B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に関し、特に、ゲート配線とドレイン配線が交差するゲート／ドレイン交差部に両配線を分離する半導体層を設けた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）をスイッチ要素として使用し、アクティブマトリクス駆動方式により液晶を駆動する液晶表示装置が知られている。
【０００３】
図５は、従来の液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ周辺の平面図である。図５に示すように、従来の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ１は、ゲート配線２と、その上にゲート絶縁膜を介して形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜３ａと、その上に形成された保護絶縁膜３ｂと、ａ−Ｓｉ膜３ａ及び保護絶縁膜３ｂの上に形成されたｎ+ アモルファスシリコン（ｎ−ａ−Ｓｉ）膜３ｃと、ｎ−ａ−Ｓｉ膜３ｃの上に形成されたソース配線４ａと、ドレイン配線４ｂと、ドレイン配線４ｂが接続された絵素（画素）電極５とを有している。
【０００４】
このａ−Ｓｉ膜３ａとｎ−ａ−Ｓｉ膜３ｃには、ソース配線４ａに沿って凹凸が設けられている。凹凸を設けたことにより、保護絶縁膜３ｂをエッチングによりパターニングする際にエッチング液がソース配線４ａへしみ込んでも、エッチング液の浸入経路が長くなるため、ソース配線４ａの中心部までエッチング液が浸入することはない。
【０００５】
その結果、ゲート配線２とソース配線４ａの交差部における断線率、及びＴＦＴ１におけるソース配線４ａとドレイン配線４ｂの断線率を下げることができる（特開平２−２０８３０号公報参照）。
【０００６】
即ち、従来の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ１においては、ドレイン配線の断線を防止するために、ゲート配線とドレイン（ソース）配線の交差部（ゲート／ドレイン交差部）に位置する半導体層（ａ−Ｓｉ膜３ａ，ｎ−ａ−Ｓｉ膜３ｃ）パターンに、浸入しようとするエッチング液の浸入経路が長くなるように凹凸をつけている。
【０００７】
ところで、ＴＦＴを使用して液晶を駆動する液晶表示装置として、液晶に印加する電界の方向を基板表面に対しほぼ平行にすることにより視野角を広げた、横電界駆動（ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＩＰＳ）によるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置がある。
【０００８】
液晶表示装置には、通常、基板上の金属電極を覆う保護絶縁膜（パッシベーション膜）等が設けられているが、この保護絶縁膜等に、例えば、成膜工程においてクラックが入る欠陥が発生した場合、その欠陥部分では、液晶と金属電極が直接接触してしまうことになる。
【０００９】
液晶と金属電極が接触した状態のまま液晶表示装置を駆動させると、液晶層を介して金属電極に直流電圧が印加されるようになるため、電気化学反応が生じて金属配線から金属成分が液晶側へと溶出してしまう。この結果、液晶表示面における表示ムラやシミを発生させることになる。
【００１０】
特に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置においては、残像を抑制するために低抵抗の液晶を使用しイオン総量を多くしていることから、電気化学反応が生じ易くなっている。従って、ドレイン配線の断線を防止するために半導体層のパターンに凹凸をつける場合、金属電極が液晶と直接接触するのを防止する保護絶縁膜等に欠陥が発生しないようにする必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ１においては、半導体層パターンの凹凸と保護絶縁膜（パッシベーション膜）との位置関係については、何ら考慮されていない。そもそも、金属電極が液晶と直接接触するのを防止するための保護絶縁膜自体、全く想定されていない。
【００１２】
このため、ゲート／ドレイン交差部の半導体層とドレイン配線が、オンライン状態になった場合、急峻な端面からなる段差が形成されることになり、例えば、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により被着される保護絶縁膜の被覆性が悪化してしまう。
【００１３】
図６は、半導体層とドレイン配線がオンライン状態になった場合を説明する断面図である。図６に示すように、ゲート／ドレイン交差部の半導体層６の側線とドレイン配線７の側線が、ほぼ重なり合うようなオンライン状態になった場合、その部位ａに急峻な端面からなる段差が形成される。
【００１４】
このような段差が形成された場合、この部位ａを覆う保護絶縁膜８の被覆性の悪化が避けられず、十分に被覆されない部分を生じさせてしまう。保護絶縁膜８による被覆が十分でない部分は、液晶９とドレイン配線７の接触をもたらしてしまい、ドレイン配線７の金属成分が溶出して液晶表示面における表示ムラやシミを発生させてしまう。
【００１５】
この発明の目的は、ゲート／ドレイン交差部に位置する半導体層パターンに浸入したエッチング液により、ドレイン配線が断線するのを防止すると共に、半導体層パターンを覆う保護絶縁膜の被覆性の悪化を防止して、液晶と金属成分の接触を原因とする、液晶表示面における表示ムラやシミを発生させない液晶表示装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る液晶表示装置は、絶縁基板上に、液晶を駆動する複数のトランジスタをマトリクス状に配置し、ゲート配線とドレイン配線が交差するゲート／ドレイン交差部にゲート絶縁膜に加えて前記ゲート配線と前記ドレイン配線との層間に半導体または絶縁体からなる分離パターンを設けると共に、前記ゲート／ドレイン交差部を保護膜で覆った液晶表示装置において、前記ドレイン配線を幅方向に横切る前記分離パターンの横断端面と前記ドレイン配線とが接する端面線は、前記ドレイン配線の一方の側線と交差する位置と、前記ドレイン配線の他方の側線と交差する位置が、前記ドレイン配線の何れかの側線とほぼ直交する線の延長上になく、前記ドレイン配線と前記分離パターンは、前記ドレイン配線と前記分離パターンの両側面が連続した面とならず段部を形成するように、互いの側面をずらして配置されていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成を有することにより、分離パターンのドレイン配線を幅方向に横切る横断端面とドレイン配線とが接する端面線は、ドレイン配線の一方の側線と交差する位置と、ドレイン配線の他方の側線と交差する位置が、ドレイン配線の何れかの側線とほぼ直交する線の延長上になく、その上、ドレイン配線と半導体層の互いの側面をずらして配置されて、ドレイン配線と半導体層の両側面が連続した面とならず段部を形成することから、ドレイン配線を覆う保護絶縁膜は被覆性が悪化せず、ドレイン配線とその下の半導体層は保護絶縁膜で確実に覆われて金属電極が液晶と直接接触するのを防止することができる。
【００１８】
これにより、ゲート／ドレイン交差部に位置する半導体層パターンに浸入したエッチング液により、ドレイン配線が断線するのを防止すると共に、半導体層パターンを覆う保護絶縁膜の被覆性の悪化を防止して、液晶と金属成分の接触を原因とする、液晶表示面における表示ムラやシミを発生させない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２１】
図１に示すように、液晶表示装置１０は、例えばガラス等の透明絶縁基板１１の上にゲート絶縁膜１２を介して格子状に配置された、複数のゲート配線１３及びドレイン（ソース）配線１４を有している（（ａ）参照）。ゲート配線１３及びドレイン配線１４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）或いはクロム（Ｃｒ）等の導電性材料により形成される。
【００２２】
この液晶表示装置１０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクス状に配置してスイッチ要素として使用し、ＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）方式或いはＩＰＳ方式等のアクティブマトリクス駆動により液晶を駆動している。
【００２３】
ゲート配線１３と、ゲート配線１３上のドレイン配線１４が交差するゲート／ドレイン交差部１５には、ゲート配線１３とドレイン配線１４を絶縁分離するゲート絶縁膜に加え、半導体層（分離パターン）１６が孤立した状態で設けられている（（ａ）、（ｂ）参照）。この半導体層１６は、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなり、層間短絡を防止するためものである。従って、導電体でなければよいので、半導体に代えて絶縁体により形成してもよい。
【００２４】
また、ゲート／ドレイン交差部１５を含む透明絶縁基板１１全域が、保護絶縁膜（パッシベーション膜）１７により覆われている（（ｂ）参照）。この保護絶縁膜１７は、金属電極が液晶と直接接触するのを防止するためのものである。
【００２５】
半導体層１６の平面形状は、ゲート／ドレイン交差部１５より広く、且つ、ゲート配線１３に沿う両端面側のほぼ半分が、ドレイン配線１４の長手方向に点対称に突出する階段型の屈曲形状を有している。このため、ドレイン配線１４は、ドレイン配線１４の幅方向ほぼ中央で屈曲する二段の線分からなる、半導体層１６の端面により、横切られることになる。
【００２６】
詳細に説明すれば、ドレイン配線１４を幅方向に横切る半導体層１６の横断端面とドレイン配線１４が接する端面線Ｌは、ドレイン配線１４の長手方向と直交する幅方向に沿って外側から、ドレイン配線１４の一方の側線１４ａをほぼ直角に交差して横切った後、ドレイン配線１４の幅方向ほぼ中央部でほぼ直角に屈曲し、ドレイン配線１４の両側線とほぼ平行して所定距離を経た後、今度は逆向きにほぼ直角に屈曲し、ドレイン配線１４の幅方向に沿って内側から、ドレイン配線１４の他方の側線１４ｂをほぼ直角に交差して横切っている（（ａ）参照）。
【００２７】
即ち、ドレイン配線１４と半導体層１６を、半導体層１６の側線とドレイン配線１４の側線が、ほぼ重なり合うようなオンライン状態にならないように、ずらして形成している。このため、ドレイン配線１４の側面と半導体層１６の側面が連続した面とならず、ドレイン配線１４とその下の半導体層１６は、なだらかな階段状の段部１８を有することになる（（ｂ）参照）。
【００２８】
互いの側面をずらして配置されていることにより露出する、半導体層１６の余白部分は、保護絶縁膜１７が段部１８で途切れてしまうことなく確実に覆うことができるように、ドレイン配線１４と半導体層１６により形成される急な段差を緩和する十分な広さを有している。この余白部分は、端面線Ｌのドレイン配線１４の側線に沿う線分が、ドレイン配線１４の幅方向ほぼ中央に位置している場合に、最大になるが、急な段差を緩和する十分な広さを確保することができれば、必ずしもほぼ中央に位置する必要はない。
【００２９】
また、端面線Ｌは、ドレイン配線１４の一方の側線１４ａと交差する位置及び他方の側線１４ｂと交差する位置が、ドレイン配線１４の何れかの側線とほぼ直交する線の延長上にはなく、更に、その屈曲する角度とその交差する角度が共にほぼ直角となる階段型の屈曲線からなる。即ち、端面線Ｌは、ドレイン配線をほぼ直角に横断しないで横切る距離が十分に長く形成されていればよい。
【００３０】
従って、ゲート／ドレイン交差部１５に位置する半導体層１６に浸入しようとするエッチング液の浸入経路が、最短距離を取ることなく長くなって、ドレイン配線１４の中心部までエッチング液が浸入することはないので、ドレイン配線１４の断線を防止することができる。
【００３１】
加えて、ゲート／ドレイン交差部１５における保護絶縁膜１７の被覆性が悪化せず、ドレイン配線１４が保護絶縁膜１７により確実に覆われるので、金属電極が液晶と直接接触するのを防止することができる。よって、ドレイン配線が、非常に溶け易いアルミニウム（Ａｌ）により形成されていても、金属成分が液晶層に溶出するのを防止することができる。
【００３２】
図２は、図１の半導体層の他の形状を示す平面図である。図２に示すように、半導体層１６は、階段型の屈曲線からなる平面形状（図１参照）に限るものではなく、例えば、ゲート配線１３に沿う両端面側のほぼ半分が、ドレイン配線１４の長手方向に点対称ではなく線対称に突出する、横向きＴ字形状を有していてもよい（（ａ）参照）。
【００３３】
また、半導体層１６は、階段型の屈曲線形状（図１参照）及び横向きＴ字形状（図２（ａ）参照）について、ドレイン配線１４の各側線１４ａ，１４ｂと交差する位置を、ドレイン配線１４の左右両側で入れ替えた形状である、線対称形状（図２（ｂ），（ｃ）参照）に形成してもよい。
【００３４】
即ち、半導体層１６の端面線Ｌが、ドレイン配線１４をほぼ直角に横切らなければよく、ドレイン配線１４の何れかの側線とほぼ直交する線で形成されていなければよい。なお、端面線Ｌは、直線に限るものではなく、例えば、屈曲部が円形状曲線からなるもの、或いは全体がＳ字状曲線からなるもの等でもよい。
【００３５】
これにより、エッチング液がドレイン配線１４へしみ込んでも、ドレイン配線１４の側線に沿う線分だけエッチング液の浸入経路が長くなり、ドレイン配線１４の中心部までエッチング液が浸入することを防止することができる。
【００３６】
また、同時に、ドレイン配線１４の側面と半導体層１６の側面が連続した面とならず、ドレイン配線１４とその下の半導体層１６は、階段状の段部１８を有していることから、保護絶縁膜１７の被覆性が悪化せず保護絶縁膜１７で確実に覆われるので、金属電極が液晶と直接接触するのを防止することができる。
【００３７】
図３は、この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部を示す平面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図３及び図４に示すように、この液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部１５には、ドレイン配線１４の代わりに配線クラッド構造のドレイン配線２０が、半導体層１６の代わりに、半導体層１６とは平面形状が若干異なった半導体層２１が、設けられている。その他の構成及び作用は、図１に示す場合と同様である。
【００３８】
ドレイン配線２０は、例えば、横幅約５μｍのアルミニウム（Ａｌ）の心材２２を、横幅約９μｍのクロム（Ｃｒ）の被覆材２３により包み込んだ、配線クラッド構造を有している（図４参照）。半導体層２１は、ドレイン配線２０に沿う長手方向のほぼ中央を対称軸とする点対称形状に形成されており、ドレイン配線２０に沿う長手方向のほぼ中央に、一方の側に２個ずつ矩形状の突出部２１ａ，２１ｂを有している。
【００３９】
この半導体層２１は、ドレイン配線２０の長手方向に沿う両端側が、ドレイン配線２０の各側線２０ａ，２０ｂを、ドレイン配線２０の長手方向に沿って約２０μｍの長さに渡って覆うように、ドレイン配線２０の横幅方向ほぼ半分側に重ね合わされている。
【００４０】
重なり合う部分の横幅は約６〜７μｍであることから、半導体層２１は、ドレイン配線２０の各側線２０ａ，２０ｂから約２μｍ外側にはみ出すことになる。
つまり、この約２μｍが、ドレイン配線２０と半導体層２１の互いの側面をずらして露出させた、半導体層２１の余白部分となる。
【００４１】
また、突出部２１ａ，２１ｂは、ドレイン配線２０の両側線２０ａ，２０ｂから外側にはみ出している。
【００４２】
このように、この発明によれば、ゲート／ドレイン交差部の半導体層パターンを、ドレイン配線と半導体層の重なり合った両側辺により形成される余白部分が最も拡大する形状、且つ、ドレイン配線の幅方向ほぼ中央でほぼ直角に屈曲する階段状に、形成している。
【００４３】
これにより、ドレイン配線パターンと半導体層パターンのエッジ間距離に余裕ができるため、この部分に形成される段差が急峻でなくなり、ドレイン配線上層の保護絶縁膜（パッシベーション膜）によるドレイン配線の被覆性が良好となって、パッシベーションクラックの発生率が低下する。
【００４４】
また、ドレイン配線を横切る半導体層の端面線に沿うエッチング液浸入経路が最短距離とならず十分な長さを有するため、ドレイン配線の中心部までエッチング液が浸入するのを防止することができる。
【００４５】
その結果、液晶がドレイン配線と接触することがなく、電気化学反応によりドレイン配線の金属成分が液晶層へと溶出することがないので、金属成分の溶出を原因とする液晶表示面における表示ムラやシミの発生を防止することができる。
また、ドレイン配線の断線率が増加することもない。
【００４６】
なお、この発明に係る液晶表示装置１０が、横電界駆動（ＩＰＳ）方式によるアクティブマトリクス駆動される場合、ＩＰＳ方式にあっては低抵抗液晶を使う必要があり、ドレイン配線の金属成分が液晶層へと溶出し易いため、上述した構成を有することは特に効果的である。ＩＰＳ方式の場合は低電圧で駆動できるため、保護絶縁膜１７はできるだけ薄くすることが望ましいが、上述した構成にあっては、例えば約３００ｎｍ以下にすることができる。
【００４７】
また、液晶表示面における表示ムラやシミが発生し易い高温動作試験への対応として、上述した構成を有することは特に効果的であり、更に、配線クラッド構造を有する場合にも、設計的により厳しい条件となるため、同様に効果的である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、分離パターンのドレイン配線を幅方向に横切る横断端面とドレイン配線とが接する端面線は、ドレイン配線の一方の側線と交差する位置と、ドレイン配線の他方の側線と交差する位置が、ドレイン配線の何れかの側線をほぼ直交する線の延長上になく、その上、ドレイン配線と半導体層の互いの側面をずらして配置されて、ドレイン配線と半導体層の両側面が連続した面とならず段部を形成することから、ドレイン配線を覆う保護絶縁膜は被覆性が悪化せず、ドレイン配線とその下の半導体層は保護絶縁膜で確実に覆われて金属電極が液晶と直接接触するのを防止することができる。
【００４９】
この結果、ゲート／ドレイン交差部に位置する半導体層パターンに浸入したエッチング液により、ドレイン配線が断線するのを防止すると共に、半導体層パターンを覆う保護絶縁膜の被覆性の悪化を防止して、液晶と金属成分の接触を原因とする、液晶表示面における表示ムラやシミを発生させない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】図１の半導体層の他の形状を示す平面図である。
【図３】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部を示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】従来の液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ周辺の平面図である。
【図６】半導体層とドレイン配線がオンライン状態になった場合を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０ 液晶表示装置
１１ 透明絶縁基板
１２ ゲート絶縁膜
１３ ゲート配線
１４，２０ ドレイン配線
１４ａ，１４ｂ，２０ａ，２０ｂ 側線
１５ ゲート／ドレイン交差部
１６，２１ 半導体層
１７ 保護絶縁膜
１８ 段部
２１ａ，２１ｂ 突出部
２２ 心材
２３ 被覆材
Ｌ 端面線
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に関し、特に、ゲート配線とドレイン配線が交差するゲート／ドレイン交差部に両配線を分離する半導体層を設けた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）をスイッチ要素として使用し、アクティブマトリクス駆動方式により液晶を駆動する液晶表示装置が知られている。
【０００３】
図５は、従来の液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ周辺の平面図である。図５に示すように、従来の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ１は、ゲート配線２と、その上にゲート絶縁膜を介して形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜３ａと、その上に形成された保護絶縁膜３ｂと、ａ−Ｓｉ膜３ａ及び保護絶縁膜３ｂの上に形成されたｎ+ アモルファスシリコン（ｎ−ａ−Ｓｉ）膜３ｃと、ｎ−ａ−Ｓｉ膜３ｃの上に形成されたソース配線４ａと、ドレイン配線４ｂと、ドレイン配線４ｂが接続された絵素（画素）電極５とを有している。
【０００４】
このａ−Ｓｉ膜３ａとｎ−ａ−Ｓｉ膜３ｃには、ソース配線４ａに沿って凹凸が設けられている。凹凸を設けたことにより、保護絶縁膜３ｂをエッチングによりパターニングする際にエッチング液がソース配線４ａへしみ込んでも、エッチング液の浸入経路が長くなるため、ソース配線４ａの中心部までエッチング液が浸入することはない。
【０００５】
その結果、ゲート配線２とソース配線４ａの交差部における断線率、及びＴＦＴ１におけるソース配線４ａとドレイン配線４ｂの断線率を下げることができる（特開平２−２０８３０号公報参照）。
【０００６】
即ち、従来の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ１においては、ドレイン配線の断線を防止するために、ゲート配線とドレイン（ソース）配線の交差部（ゲート／ドレイン交差部）に位置する半導体層（ａ−Ｓｉ膜３ａ，ｎ−ａ−Ｓｉ膜３ｃ）パターンに、浸入しようとするエッチング液の浸入経路が長くなるように凹凸をつけている。
【０００７】
ところで、ＴＦＴを使用して液晶を駆動する液晶表示装置として、液晶に印加する電界の方向を基板表面に対しほぼ平行にすることにより視野角を広げた、横電界駆動（ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＩＰＳ）によるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置がある。
【０００８】
液晶表示装置には、通常、基板上の金属電極を覆う保護絶縁膜（パッシベーション膜）等が設けられているが、この保護絶縁膜等に、例えば、成膜工程においてクラックが入る欠陥が発生した場合、その欠陥部分では、液晶と金属電極が直接接触してしまうことになる。
【０００９】
液晶と金属電極が接触した状態のまま液晶表示装置を駆動させると、液晶層を介して金属電極に直流電圧が印加されるようになるため、電気化学反応が生じて金属配線から金属成分が液晶側へと溶出してしまう。この結果、液晶表示面における表示ムラやシミを発生させることになる。
【００１０】
特に、ＩＰＳ方式の液晶表示装置においては、残像を抑制するために低抵抗の液晶を使用しイオン総量を多くしていることから、電気化学反応が生じ易くなっている。従って、ドレイン配線の断線を防止するために半導体層のパターンに凹凸をつける場合、金属電極が液晶と直接接触するのを防止する保護絶縁膜等に欠陥が発生しないようにする必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ１においては、半導体層パターンの凹凸と保護絶縁膜（パッシベーション膜）との位置関係については、何ら考慮されていない。そもそも、金属電極が液晶と直接接触するのを防止するための保護絶縁膜自体、全く想定されていない。
【００１２】
このため、ゲート／ドレイン交差部の半導体層とドレイン配線が、オンライン状態になった場合、急峻な端面からなる段差が形成されることになり、例えば、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により被着される保護絶縁膜の被覆性が悪化してしまう。
【００１３】
図６は、半導体層とドレイン配線がオンライン状態になった場合を説明する断面図である。図６に示すように、ゲート／ドレイン交差部の半導体層６の側線とドレイン配線７の側線が、ほぼ重なり合うようなオンライン状態になった場合、その部位ａに急峻な端面からなる段差が形成される。
【００１４】
このような段差が形成された場合、この部位ａを覆う保護絶縁膜８の被覆性の悪化が避けられず、十分に被覆されない部分を生じさせてしまう。保護絶縁膜８による被覆が十分でない部分は、液晶９とドレイン配線７の接触をもたらしてしまい、ドレイン配線７の金属成分が溶出して液晶表示面における表示ムラやシミを発生させてしまう。
【００１５】
この発明の目的は、ゲート／ドレイン交差部に位置する半導体層パターンに浸入したエッチング液により、ドレイン配線が断線するのを防止すると共に、半導体層パターンを覆う保護絶縁膜の被覆性の悪化を防止して、液晶と金属成分の接触を原因とする、液晶表示面における表示ムラやシミを発生させない液晶表示装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る液晶表示装置は、絶縁基板上に、液晶を駆動する複数のトランジスタをマトリクス状に配置し、ゲート配線とドレイン配線が交差するゲート／ドレイン交差部にゲート絶縁膜に加えて前記ゲート配線と前記ドレイン配線との層間に半導体または絶縁体からなる分離パターンを設けると共に、前記ゲート／ドレイン交差部を保護膜で覆った液晶表示装置において、前記ドレイン配線を幅方向に横切る前記分離パターンの横断端面と前記ドレイン配線とが接する端面線は、前記ドレイン配線の一方の側線と交差する位置と、前記ドレイン配線の他方の側線と交差する位置が、前記ドレイン配線の何れかの側線とほぼ直交する線の延長上になく、前記ドレイン配線と前記分離パターンは、前記ドレイン配線と前記分離パターンの両側面が連続した面とならず段部を形成するように、互いの側面をずらして配置されていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成を有することにより、分離パターンのドレイン配線を幅方向に横切る横断端面とドレイン配線とが接する端面線は、ドレイン配線の一方の側線と交差する位置と、ドレイン配線の他方の側線と交差する位置が、ドレイン配線の何れかの側線とほぼ直交する線の延長上になく、その上、ドレイン配線と半導体層の互いの側面をずらして配置されて、ドレイン配線と半導体層の両側面が連続した面とならず段部を形成することから、ドレイン配線を覆う保護絶縁膜は被覆性が悪化せず、ドレイン配線とその下の半導体層は保護絶縁膜で確実に覆われて金属電極が液晶と直接接触するのを防止することができる。
【００１８】
これにより、ゲート／ドレイン交差部に位置する半導体層パターンに浸入したエッチング液により、ドレイン配線が断線するのを防止すると共に、半導体層パターンを覆う保護絶縁膜の被覆性の悪化を防止して、液晶と金属成分の接触を原因とする、液晶表示面における表示ムラやシミを発生させない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２１】
図１に示すように、液晶表示装置１０は、例えばガラス等の透明絶縁基板１１の上にゲート絶縁膜１２を介して格子状に配置された、複数のゲート配線１３及びドレイン（ソース）配線１４を有している（（ａ）参照）。ゲート配線１３及びドレイン配線１４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）或いはクロム（Ｃｒ）等の導電性材料により形成される。
【００２２】
この液晶表示装置１０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクス状に配置してスイッチ要素として使用し、ＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）方式或いはＩＰＳ方式等のアクティブマトリクス駆動により液晶を駆動している。
【００２３】
ゲート配線１３と、ゲート配線１３上のドレイン配線１４が交差するゲート／ドレイン交差部１５には、ゲート配線１３とドレイン配線１４を絶縁分離するゲート絶縁膜に加え、半導体層（分離パターン）１６が孤立した状態で設けられている（（ａ）、（ｂ）参照）。この半導体層１６は、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜からなり、層間短絡を防止するためものである。従って、導電体でなければよいので、半導体に代えて絶縁体により形成してもよい。
【００２４】
また、ゲート／ドレイン交差部１５を含む透明絶縁基板１１全域が、保護絶縁膜（パッシベーション膜）１７により覆われている（（ｂ）参照）。この保護絶縁膜１７は、金属電極が液晶と直接接触するのを防止するためのものである。
【００２５】
半導体層１６の平面形状は、ゲート／ドレイン交差部１５より広く、且つ、ゲート配線１３に沿う両端面側のほぼ半分が、ドレイン配線１４の長手方向に点対称に突出する階段型の屈曲形状を有している。このため、ドレイン配線１４は、ドレイン配線１４の幅方向ほぼ中央で屈曲する二段の線分からなる、半導体層１６の端面により、横切られることになる。
【００２６】
詳細に説明すれば、ドレイン配線１４を幅方向に横切る半導体層１６の横断端面とドレイン配線１４が接する端面線Ｌは、ドレイン配線１４の長手方向と直交する幅方向に沿って外側から、ドレイン配線１４の一方の側線１４ａをほぼ直角に交差して横切った後、ドレイン配線１４の幅方向ほぼ中央部でほぼ直角に屈曲し、ドレイン配線１４の両側線とほぼ平行して所定距離を経た後、今度は逆向きにほぼ直角に屈曲し、ドレイン配線１４の幅方向に沿って内側から、ドレイン配線１４の他方の側線１４ｂをほぼ直角に交差して横切っている（（ａ）参照）。
【００２７】
即ち、ドレイン配線１４と半導体層１６を、半導体層１６の側線とドレイン配線１４の側線が、ほぼ重なり合うようなオンライン状態にならないように、ずらして形成している。このため、ドレイン配線１４の側面と半導体層１６の側面が連続した面とならず、ドレイン配線１４とその下の半導体層１６は、なだらかな階段状の段部１８を有することになる（（ｂ）参照）。
【００２８】
互いの側面をずらして配置されていることにより露出する、半導体層１６の余白部分は、保護絶縁膜１７が段部１８で途切れてしまうことなく確実に覆うことができるように、ドレイン配線１４と半導体層１６により形成される急な段差を緩和する十分な広さを有している。この余白部分は、端面線Ｌのドレイン配線１４の側線に沿う線分が、ドレイン配線１４の幅方向ほぼ中央に位置している場合に、最大になるが、急な段差を緩和する十分な広さを確保することができれば、必ずしもほぼ中央に位置する必要はない。
【００２９】
また、端面線Ｌは、ドレイン配線１４の一方の側線１４ａと交差する位置及び他方の側線１４ｂと交差する位置が、ドレイン配線１４の何れかの側線とほぼ直交する線の延長上にはなく、更に、その屈曲する角度とその交差する角度が共にほぼ直角となる階段型の屈曲線からなる。即ち、端面線Ｌは、ドレイン配線をほぼ直角に横断しないで横切る距離が十分に長く形成されていればよい。
【００３０】
従って、ゲート／ドレイン交差部１５に位置する半導体層１６に浸入しようとするエッチング液の浸入経路が、最短距離を取ることなく長くなって、ドレイン配線１４の中心部までエッチング液が浸入することはないので、ドレイン配線１４の断線を防止することができる。
【００３１】
加えて、ゲート／ドレイン交差部１５における保護絶縁膜１７の被覆性が悪化せず、ドレイン配線１４が保護絶縁膜１７により確実に覆われるので、金属電極が液晶と直接接触するのを防止することができる。よって、ドレイン配線が、非常に溶け易いアルミニウム（Ａｌ）により形成されていても、金属成分が液晶層に溶出するのを防止することができる。
【００３２】
図２は、図１の半導体層の他の形状を示す平面図である。図２に示すように、半導体層１６は、階段型の屈曲線からなる平面形状（図１参照）に限るものではなく、例えば、ゲート配線１３に沿う両端面側のほぼ半分が、ドレイン配線１４の長手方向に点対称ではなく線対称に突出する、横向きＴ字形状を有していてもよい（（ａ）参照）。
【００３３】
また、半導体層１６は、階段型の屈曲線形状（図１参照）及び横向きＴ字形状（図２（ａ）参照）について、ドレイン配線１４の各側線１４ａ，１４ｂと交差する位置を、ドレイン配線１４の左右両側で入れ替えた形状である、線対称形状（図２（ｂ），（ｃ）参照）に形成してもよい。
【００３４】
即ち、半導体層１６の端面線Ｌが、ドレイン配線１４をほぼ直角に横切らなければよく、ドレイン配線１４の何れかの側線とほぼ直交する線で形成されていなければよい。なお、端面線Ｌは、直線に限るものではなく、例えば、屈曲部が円形状曲線からなるもの、或いは全体がＳ字状曲線からなるもの等でもよい。
【００３５】
これにより、エッチング液がドレイン配線１４へしみ込んでも、ドレイン配線１４の側線に沿う線分だけエッチング液の浸入経路が長くなり、ドレイン配線１４の中心部までエッチング液が浸入することを防止することができる。
【００３６】
また、同時に、ドレイン配線１４の側面と半導体層１６の側面が連続した面とならず、ドレイン配線１４とその下の半導体層１６は、階段状の段部１８を有していることから、保護絶縁膜１７の被覆性が悪化せず保護絶縁膜１７で確実に覆われるので、金属電極が液晶と直接接触するのを防止することができる。
【００３７】
図３は、この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部を示す平面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図３及び図４に示すように、この液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部１５には、ドレイン配線１４の代わりに配線クラッド構造のドレイン配線２０が、半導体層１６の代わりに、半導体層１６とは平面形状が若干異なった半導体層２１が、設けられている。その他の構成及び作用は、図１に示す場合と同様である。
【００３８】
ドレイン配線２０は、例えば、横幅約５μｍのアルミニウム（Ａｌ）の心材２２を、横幅約９μｍのクロム（Ｃｒ）の被覆材２３により包み込んだ、配線クラッド構造を有している（図４参照）。半導体層２１は、ドレイン配線２０に沿う長手方向のほぼ中央を対称軸とする点対称形状に形成されており、ドレイン配線２０に沿う長手方向のほぼ中央に、一方の側に２個ずつ矩形状の突出部２１ａ，２１ｂを有している。
【００３９】
この半導体層２１は、ドレイン配線２０の長手方向に沿う両端側が、ドレイン配線２０の各側線２０ａ，２０ｂを、ドレイン配線２０の長手方向に沿って約２０μｍの長さに渡って覆うように、ドレイン配線２０の横幅方向ほぼ半分側に重ね合わされている。
【００４０】
重なり合う部分の横幅は約６〜７μｍであることから、半導体層２１は、ドレイン配線２０の各側線２０ａ，２０ｂから約２μｍ外側にはみ出すことになる。
つまり、この約２μｍが、ドレイン配線２０と半導体層２１の互いの側面をずらして露出させた、半導体層２１の余白部分となる。
【００４１】
また、突出部２１ａ，２１ｂは、ドレイン配線２０の両側線２０ａ，２０ｂから外側にはみ出している。
【００４２】
このように、この発明によれば、ゲート／ドレイン交差部の半導体層パターンを、ドレイン配線と半導体層の重なり合った両側辺により形成される余白部分が最も拡大する形状、且つ、ドレイン配線の幅方向ほぼ中央でほぼ直角に屈曲する階段状に、形成している。
【００４３】
これにより、ドレイン配線パターンと半導体層パターンのエッジ間距離に余裕ができるため、この部分に形成される段差が急峻でなくなり、ドレイン配線上層の保護絶縁膜（パッシベーション膜）によるドレイン配線の被覆性が良好となって、パッシベーションクラックの発生率が低下する。
【００４４】
また、ドレイン配線を横切る半導体層の端面線に沿うエッチング液浸入経路が最短距離とならず十分な長さを有するため、ドレイン配線の中心部までエッチング液が浸入するのを防止することができる。
【００４５】
その結果、液晶がドレイン配線と接触することがなく、電気化学反応によりドレイン配線の金属成分が液晶層へと溶出することがないので、金属成分の溶出を原因とする液晶表示面における表示ムラやシミの発生を防止することができる。
また、ドレイン配線の断線率が増加することもない。
【００４６】
なお、この発明に係る液晶表示装置１０が、横電界駆動（ＩＰＳ）方式によるアクティブマトリクス駆動される場合、ＩＰＳ方式にあっては低抵抗液晶を使う必要があり、ドレイン配線の金属成分が液晶層へと溶出し易いため、上述した構成を有することは特に効果的である。ＩＰＳ方式の場合は低電圧で駆動できるため、保護絶縁膜１７はできるだけ薄くすることが望ましいが、上述した構成にあっては、例えば約３００ｎｍ以下にすることができる。
【００４７】
また、液晶表示面における表示ムラやシミが発生し易い高温動作試験への対応として、上述した構成を有することは特に効果的であり、更に、配線クラッド構造を有する場合にも、設計的により厳しい条件となるため、同様に効果的である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、分離パターンのドレイン配線を幅方向に横切る横断端面とドレイン配線とが接する端面線は、ドレイン配線の一方の側線と交差する位置と、ドレイン配線の他方の側線と交差する位置が、ドレイン配線の何れかの側線をほぼ直交する線の延長上になく、その上、ドレイン配線と半導体層の互いの側面をずらして配置されて、ドレイン配線と半導体層の両側面が連続した面とならず段部を形成することから、ドレイン配線を覆う保護絶縁膜は被覆性が悪化せず、ドレイン配線とその下の半導体層は保護絶縁膜で確実に覆われて金属電極が液晶と直接接触するのを防止することができる。
【００４９】
この結果、ゲート／ドレイン交差部に位置する半導体層パターンに浸入したエッチング液により、ドレイン配線が断線するのを防止すると共に、半導体層パターンを覆う保護絶縁膜の被覆性の悪化を防止して、液晶と金属成分の接触を原因とする、液晶表示面における表示ムラやシミを発生させない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】図１の半導体層の他の形状を示す平面図である。
【図３】この発明の他の実施の形態に係る液晶表示装置のゲート／ドレイン交差部を示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】従来の液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ周辺の平面図である。
【図６】半導体層とドレイン配線がオンライン状態になった場合を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０ 液晶表示装置
１１ 透明絶縁基板
１２ ゲート絶縁膜
１３ ゲート配線
１４，２０ ドレイン配線
１４ａ，１４ｂ，２０ａ，２０ｂ 側線
１５ ゲート／ドレイン交差部
１６，２１ 半導体層
１７ 保護絶縁膜
１８ 段部
２１ａ，２１ｂ 突出部
２２ 心材
２３ 被覆材
Ｌ 端面線
Claims (10)
- 絶縁基板上に、液晶を駆動する複数のトランジスタをマトリクス状に配置し、ゲート配線とドレイン配線が交差するゲート／ドレイン交差部にゲート絶縁膜に加えて前記ゲート配線と前記ドレイン配線との層間に半導体または絶縁体からなる分離パターンを設けると共に、前記ゲート／ドレイン交差部を保護膜で覆った液晶表示装置において、
前記ドレイン配線を幅方向に横切る前記分離パターンの横断端面と前記ドレイン配線とが接する端面線は、前記ドレイン配線の一方の側線と交差する位置と、前記ドレイン配線の他方の側線と交差する位置が、前記ドレイン配線の何れかの側線とほぼ直交する線の延長上になく、
前記ドレイン配線と前記分離パターンは、前記ドレイン配線と前記分離パターンの両側面が連続した面とならず段部を形成するように、互いの側面をずらして配置されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いの側面をずらして配置されていることにより形成された余白部分は、前記保護膜が段部で途切れてしまうことなく確実に覆うことができるように、前記ドレイン配線と前記分離パターンの段差を緩和する十分な広さを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記端面線は、前記ドレイン配線の幅途中で前記ドレイン配線の側線に沿う線分を有し、前記線分の両端が逆向きに屈曲して前記ドレイン配線の両側線の一方ずつと交差することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
- 前記端面線は、前記屈曲する角度と前記交差する角度が共にほぼ直角となる階段型の屈曲線であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
- 前記線分は、前記ドレイン配線の幅方向ほぼ中央に位置することを特徴とする請求項３または４に記載の液晶表示装置。
- 前記分離パターンは、半導体層であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶は、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式により駆動されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶は、印加する電界の方向が基板表面にほぼ平行の横電界駆動方式により駆動されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
- 前記ドレイン配線は、心材を被覆材で包み込んだ配線クラッド構造を有することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記保護膜の厚さが、約３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
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