(57)【要約】【課題】光学特性の劣化を抑制しつつ、製造歩留まりの低下を抑制することが可能な表示装置用のアレイ基板を提供することを目的とする。【解決手段】絶縁基板１０と、絶縁基板１０上に配置され絶縁基板１０と同等の屈折率を有する材料によって形成されたバッファ層１１Ａと、バッファ層１１Ａ上に配置され窒化シリコンによって形成された第１絶縁層１１Ｂと、第１絶縁層１１Ｂ上に配置され酸化シリコンによって形成された第２絶縁層１１Ｃと、第２絶縁層１１Ｃ上に配置された半導体層１２を有するスイッチング素子３と、スイッチング素子３に接続された画素電極５と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に配置され、前記絶縁基板と同等の屈折率を有する材料によって形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に配置され、窒化シリコンによって形成された第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に配置され、酸化シリコンによって形成された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に配置された半導体層を有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続された画素電極と、
を備えたことを特徴とする表示装置用のアレイ基板。
【請求項２】
前記バッファ層は、酸化シリコンによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項３】
前記バッファ層を形成する酸化シリコンの屈折率は、１．４５乃至１．５９の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
【請求項４】
前記バッファ層の膜厚は、１００ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項５】
前記スイッチング素子は、ポリシリコンによって形成された半導体層を有する薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表示装置用のアレイ基板に係り、特に、絶縁基板と半導体層との間のアンダーコート層の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などのアクティブマトリクス型の平面表示装置に適用されるアレイ基板は、マトリクス状の各画素に配置されたスイッチング素子を備えている。例えば、スイッチング素子として、アモルファスシリコンやポリシリコンによって形成された半導体層を有するトップゲート型の薄膜トランジスタが適用される場合、絶縁基板と半導体層との間にアンダーコート層が配置される。
【０００３】
このアンダーコート層としては、例えば、特許文献１に記載のように、通常、絶縁基板上の窒化シリコン（ＳｉＮ）膜及び窒化シリコン膜上の酸化シリコン（ＳｉＯ）膜を積層した２層構造が適用される。半導体層は、酸化シリコン膜上に配置される。
【特許文献１】特開平１１−１６３３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アレイ基板を製造する過程においては、絶縁基板にゴミが付着したり、アンダーコート層及び半導体層を形成する過程でパーティクルが混入したりすることがある。上述したような２層構造のアンダーコート層を採用した場合、半導体層を成膜した後の洗浄工程において、ゴミやパーティクルといった異物に洗浄剤が染み込むことがある。特に、洗浄剤としてフッ化水素（ＨＦ）を用いた場合には、異物が溶解して空洞化し、最悪の場合には絶縁基板までもエッチングされることがあり、製造歩留まりの低下を招くおそれがある。
【０００５】
２層構造のアンダーコート層は、例えば５０ｎｍの膜厚の窒化シリコン膜及び１００ｎｍの膜厚の酸化シリコン膜によって形成され、このアンダーコート層上に５０ｎｍ程度の膜厚の半導体層を配置した場合、サブミクロンレベルの異物がある場合に、異物をこれらの膜で完全に覆うことは困難である。また、単純に窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜の膜厚を厚くしただけでは、光学特性の劣化を招くことがあり、これらの膜厚は限られた範囲内に設定されている。
【０００６】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、光学特性の劣化を抑制しつつ、製造歩留まりの低下を抑制することが可能な表示装置用のアレイ基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の態様による表示装置用のアレイ基板は、
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に配置され、前記絶縁基板と同等の屈折率を有する材料によって形成されたバッファ層と、
前記バッファ層上に配置され、窒化シリコンによって形成された第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に配置され、酸化シリコンによって形成された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に配置された半導体層を有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続された画素電極と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、光学特性の劣化を抑制しつつ、製造歩留まりの低下を抑制することが可能な表示装置用のアレイ基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施の形態に係る表示装置用のアレイ基板について図面を参照して説明する。
【００１０】
まず、この実施の形態に係るアレイ基板の構成について説明する。ここでは、アクティブマトリクス型の平面表示装置として、液晶表示装置に適用されるアレイ基板の構成について説明する。
【００１１】
すなわち、図１に示すように、アレイ基板１は、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを備えている。このアレイ基板１は、画素ＰＸの行方向に沿って延在する複数の走査線Ｙ、画素ＰＸの列方向に沿って延在する複数の信号線Ｘなどを備えている。これら走査線Ｙ及び信号線Ｘは、絶縁層を介して互いに絶縁分離されている。また、アレイ基板１は、これらの走査線Ｙと信号線Ｘとの交差部付近において画素ＰＸ毎に配置されたスイッチング素子３、このスイッチング素子３に電気的に接続された画素電極５などを備えている。走査線Ｙには、スイッチング素子３のオン・オフを制御するための走査信号が供給される。信号線Ｘには、映像信号が供給される。
【００１２】
スイッチング素子３は、例えば多結晶半導体としてポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）によって形成された半導体層を有するトップゲート型の薄膜トランジスタ（画素トランジスタ）によって構成されている。このスイッチング素子３のゲート電極は、対応する走査線Ｙに電気的に接続されている（あるいは走査線と一体に形成されている）。スイッチング素子３のソース電極は、対応する信号線Ｘに電気的に接続されている（あるいは信号線と一体に形成されている）。スイッチング素子３のドレイン電極は、対応する画素ＰＸの画素電極５に電気的に接続されている（あるいは画素電極と一体に形成されている）。
【００１３】
図２に示すように、アレイ基板１は、光透過性を有する絶縁基板１０を用いて形成されている。この絶縁基板１０は、例えばガラスによって構成されている。この絶縁基板１０上には、アンダーコート層１１が配置されている。このアンダーコート層１１は、少なくとも３層の絶縁層を積層することによって構成されている。
【００１４】
すなわち、アンダーコート層１１は、絶縁基板１０上に配置されたバッファ層１１Ａ、バッファ層１１Ａ上に配置された第１絶縁層１１Ｂ、及び、第１絶縁層１１Ｂ上に配置された第２絶縁層１１Ｃを有している。バッファ層１１Ａは、絶縁基板１０と同等の屈折率を有する材料によって形成されている。例えば、絶縁基板１０がガラス基板である場合、バッファ層１１Ａは、ガラスと同等の屈折率となる１．４５乃至１．５９の範囲内（望ましくは１．５２前後）になるように調整された材料、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）によって形成されている。第１絶縁層１１Ｂは、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成されている。第２絶縁層１１Ｃは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）によって形成されている。これらのアンダーコート層１１は、スパッタ法やＣＶＤ法により形成可能である。
【００１５】
このような構造のアンダーコート層１１における第２絶縁層１１Ｃ上には、スイッチング素子３を構成する半導体層１２が配置されている。半導体層１２は、チャネル領域１２Ｃを挟んだ両側にそれぞれソース領域１２Ｓ及びドレイン領域１２Ｄを有している。この半導体層１２は、ゲート絶縁膜１３によって覆われている。このゲート絶縁膜１３は、例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ）によって形成されている。
【００１６】
スイッチング素子３のゲート電極１４は、ゲート絶縁膜１３上に配置されている。このゲート電極１４は、層間絶縁膜１５によって覆われている。この層間絶縁膜１５は、例えば、窒化シリコンによって形成されている。スイッチング素子３のソース電極１６Ｓ及びドレイン電極１６Ｄは、層間絶縁膜１５上においてゲート電極１４の両側に配置されている。ソース電極１６Ｓは、ゲート絶縁膜１３及び層間絶縁膜１５を貫通するコンタクトホールを介して半導体層１２のソース領域１２Ｓにコンタクトしている。ドレイン電極１６Ｄは、ゲート絶縁膜１３及び層間絶縁膜１５を貫通するコンタクトホールを介して半導体層１２のドレイン領域１２Ｄにコンタクトしている。これらのソース電極１６Ｓ及びドレイン電極１６Ｄは、パッシベーション膜１７によって覆われている。このパッシベーション膜１７は、例えば、酸化シリコンによって形成されている。
【００１７】
画素電極５は、パッシベーション膜１７上に配置されている。この画素電極５は、パッシベーション膜１７を貫通するコンタクトホールを介してドレイン電極１６Ｄに接続されている。液晶表示装置のアレイ基板では、画素電極５は、液晶分子の配向を制御する配向膜によって覆われている。
【００１８】
上述したような構造のアレイ基板によれば、絶縁基板の表面に絶縁基板と同等の屈折率を有するバッファ層を配置したことにより、光学特性に与える影響を抑制しつつ、アンダーコート層全体の厚みを増すことが可能となり、サブミクロンレベルの異物を覆うことが可能となる。このため、異物を介した洗浄剤の浸透による絶縁基板の不所望なエッチングを抑制することができる。したがって、製造歩留まりの低下が抑制可能となる。
【００１９】
上述したアンダーコート層全体の膜厚としては、厚いほど異物に起因した不良の発生を抑制することが可能である。
【００２０】
ここで、窒化シリコン膜／酸化シリコン膜の積層体からなる２層構造のアンダーコート層を採用したアレイ基板において、酸化シリコン膜の膜厚に対する透過率の関係を測定した。なお、絶縁基板はガラス基板であり、窒化シリコン膜の膜厚は２０ｎｍとした。透過率は、輝度計（富士フィルム（株）製ＢＭ７）を用い、光源としてライトボックス光源を用いて測定した。
【００２１】
図３に示すように、酸化シリコン膜の膜厚が１００ｎｍの場合をリファレンスとすると、膜厚の増加に伴って透過率が低下する傾向が見られた。また、リファレンスに対して、膜厚の増加に伴い、色度、階調、視野角特性といった種々の光学特性の劣化傾向が見られた。つまり、２層構造のアンダーコート層において、単純に全体の膜厚を増した場合、表示品位に影響を及ぼすことが確認された。
【００２２】
そこで、上述した実施の形態のように、バッファ層／第１絶縁層／第２絶縁層の積層体からなる３層構造のアンダーコート層を採用したアレイ基板において、バッファ層の膜厚に対する透過率の関係を測定した。なお、絶縁基板はガラス基板であり、バッファ層はガラス基板と同等の屈折率を有する酸化シリコン膜であり、第１絶縁層は２０ｎｍの膜厚の窒化シリコン膜であり、第２絶縁層は１００ｎｍの膜厚の酸化シリコン膜とした。透過率は、上述した場合と同様に測定した。
【００２３】
図４に示すように、バッファ層の膜厚が５００ｎｍの場合であっても、リファレンス（バッファ層の膜厚がゼロの場合）と同等の透過率が得られた。また、色度、階調、視野角特性といった種々の光学特性についても、膜厚の増加に伴う著しい劣化は見られず、リファレンスとほぼ同等の特性が得られた。つまり、３層構造のアンダーコート層において、絶縁基板と同等の屈折率を有するバッファ層を絶縁基板表面に配置した構成によれば、バッファ層の厚みを増してアンダーコート層全体の膜厚を増した場合、表示品位に与える影響は最小限に抑えられることが確認された。したがって、バッファ層の厚みによりアンダーコート層全体の厚みを自由に選択することが可能となる。
【００２４】
サブミクロンレベルの異物を完全に覆うためには、最低でもバッファ層の厚みは１００ｎｍ以上であることが望ましい。しかしながら、あまりにも厚いバッファ層を形成することは長い成膜時間を必要とし、生産性を損なうおそれがあるため、バッファ層の厚みは５００ｎｍ以下とすることが望ましく、さらには３００ｎｍ以下に設定することがより好ましい。
【００２５】
また、点欠陥不良に対する効果についても検証した。この点欠陥不良とは、異物に起因して画素が常に点灯状態となる輝点不良及び画素が常に消灯状態となる滅点不良がある。無輝点の表示パネルの製造率は、バッファ層の膜厚が１００ｎｍの場合にはリファレンスに対して＋７．６％となり、バッファ層の膜厚が３００ｎｍの場合にはリファレンスに対して＋７．３％となった。また、無滅点の表示パネルの製造率は、バッファ層の膜厚が１００ｎｍの場合にはリファレンスに対して＋２．７％となり、バッファ層の膜厚が３００ｎｍの場合にはリファレンスに対して＋１．６％となった。
【００２６】
以上説明したように、この実施の形態に係るアレイ基板においては、絶縁基板と同等の屈折率を有するバッファ層を絶縁基板の表面に配置し、このバッファ層上に、順次第１絶縁膜及び第２絶縁膜を積層した３層構造のアンダーコート層を適用したことにより、光学特性に影響を与えずに、製造歩留まりを向上させることが可能となる。
【００２７】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００２８】
例えば、上述した実施の形態では、液晶表示装置に適用されるアレイ基板について説明したが、上述したアレイ基板構造は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの他の平面表示装置のアレイ基板にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係るアレイ基板の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示したアレイ基板の断面構造を概略的に示す図である。
【図３】図３は、２層構造のアンダーコート層を適用したアレイ基板の酸化シリコン膜の膜厚に対する透過率の関係を説明するための図である。
【図４】図４は、３層構造のアンダーコート層を適用したアレイ基板の酸化シリコン膜の膜厚に対する透過率の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…アレイ基板、３…スイッチング素子、５…画素電極、１０…絶縁基板、１１…アンダーコート層、１１Ａ…バッファ層、１１Ｂ…第１絶縁層、１１Ｃ…第２絶縁層、１２…半導体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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