JP2000056337A - アクティブマトリクス基板およびそれを用いた液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチング素子の閾値電圧のばらつきが小
さいアクティブマトリクス基板および該基板を用いた優
れたスイッチング特性の液晶素子を提供する。 【解決手段】 液晶表示素子１は、アクティブマトリク
ス基板２と対向基板３との空隙に液晶層４を充填して構
成される。アクティブマトリクス基板２の絶縁性基板５
の上には、互いに平行に間隔を開けて複数のゲートライ
ン６が設けられ、該ライン６とは直交しかつ絶縁性を保
持し、互いに間隔を開けて複数のソースライン７が設け
られる。またゲートおよびソースライン６，７が交差す
ることによって形成される複数の矩形領域には、画素電
極２１と、各電極２１とライン６，７とを接続するＴＦ
Ｔ素子１８とがそれぞれ設けられる。酸発生機能を有す
る有機樹脂膜から成る保護膜１９は少なくともＴＦＴ素
子１８を覆う。画素電極２１は、保護膜１９のスルーホ
ール２０を介してＴＦＴ素子１８と接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子など
に適用されるアクティブマトリクス基板に関する。また
本発明は、アクティブマトリクス基板を用いた液晶表示
素子などの液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶表示素子は一対の基板間
に液晶層を充填して構成される。図１に示されるよう
に、一対の基板のうちの一方基板であるアクティブマト
リクス基板２は、絶縁性基板５、ゲートライン６、ソー
スライン７、画素電極２１、スイッチング素子であるＴ
ＦＴ（薄膜トランジスタ）素子１８および保護膜１９を
含んで構成される。絶縁性基板５の一方表面上には、複
数のゲートライン６が設けられ、ゲートライン６とは直
交しかつ絶縁性を保持して複数のソースライン７が設け
られる。また、ゲートライン６とソースライン７とが交
差することによって形成される複数の矩形領域には、画
素電極２１と、各画素電極２１とゲートおよびソースラ
イン６，７とを接続してＴＦＴ素子１８とがそれぞれ設
けられる。

【０００３】ここでは、ゲートおよびソースライン６，
７とＴＦＴ素子１８とを覆う基板のほぼ全面に形成され
た保護膜１９の上に画素電極２１が形成され、画素電極
２１は保護膜１９のスルーホール２０を介してＴＦＴ素
子１８と接続される。さらに、保護膜１９および画素電
極２１を覆う基板のほぼ全面に配向膜２２が設けられ
る。

【０００４】ＴＦＴ素子１８は具体的に、ゲートライン
６と接続されるゲート電極９、ゲートライン６およびゲ
ート電極９を覆うゲート絶縁膜１０、ゲート電極９の上
に相当するゲート絶縁膜１０の上に設けられる半導体膜
１１、半導体膜１１の上にそれぞれ設けられるｎ＋アモ
ルファスシリコン膜１２，１３、ゲート絶縁膜１０の上
に一方のｎ＋アモルファスシリコン膜１２に一部分が重
畳するようにして設けられ、ソースライン７と接続され
るソース電極１４、およびゲート絶縁膜１０の上に他方
のｎ＋アモルファスシリコン膜１３に一部分が重畳する
ようにして設けられ、保護膜１９のスルーホール２０を
介して画素電極２０と接続されるドレイン電極１５を含
んで構成される。

【０００５】また、一対の基板のうちの他方の対向基板
３は、絶縁性基板２３と対向電極２６とを含んで構成さ
れる。カラー表示を行うためにカラーフィルタ２４およ
び遮光膜２５を含んでも構わない。絶縁性基板２３の一
方表面上には、画素電極２１に対向した表示に直接かか
わる領域にカラーフィルタ２４が設けられる。また、画
素電極２１に対向した領域以外の表示に直接かかわらな
い領域に遮光膜２５が設けられる。対向電極２６は、カ
ラーフィルタ２４および遮光膜２５の全面を一体的に覆
って設けられる。対向電極２６の上には、配向膜２７が
設けられる。

【０００６】アクティブマトリクス基板２および対向基
板３は、互いの配向膜２２，２７同士を内方側に向け
て、所定の間隔を開けて対向して配置される。基板間に
液晶が封入されて、液晶層４が形成される。

【０００７】特開昭５８−１７２６８５号公報には、ゲ
ートライン、ソースラインおよびスイッチング素子のう
ちの一部を絶縁膜を介して画素電極で覆い、液晶ドメイ
ンの発生によるコントラスト低下を防止する技術が開示
されている。

【０００８】特開平５−１０２３１５号公報は、半導体
基板または多結晶シリコン膜と、アルミニウムやシリコ
ン合金などの金属配線層との間に、シリコン酸化膜から
成る層間絶縁膜を有し、該層間絶縁膜のコンタクト孔に
配置されたタングステンなどの金属または珪化金属を介
して、半導体基板または多結晶シリコン膜と、金属配線
層とを接続する技術に関する。層間絶縁膜の金属配線層
側に、たとえばシリコンラダーポリマである有機樹脂の
硬化膜を設け、コンタクト孔の金属または珪化金属側に
有機樹脂の硬化膜以外の材料から成る膜、たとえばシリ
コン酸化膜やシリコン窒化膜を設けている。

【０００９】特開平６−１４０３８４号公報には、下層
配線層上にＳｉＯ₂ やＳｉＮなどから成る絶縁膜を介し
て上層配線層を設けて、絶縁膜によって下層配線層の段
差を平坦化して信頼性の向上および高集積度化を図る技
術が開示されている。

【００１０】特開平９−２３２４２８号公報は、半導体
基板上に層間絶縁膜を介してシリコン含有ポリマ層を設
け、層間絶縁膜およびシリコン含有ポリマ層に化学的−
機械的研磨法で埋込み配線を形成するための配線溝ある
いはビアホールを形成する技術に関する。層間絶縁膜と
して、ポリイミド、フッ素変性ポリイミド、高密度化ポ
リエチレンおよびポリキノリンなどの低誘電率の有機樹
脂が用いられる。

【００１１】特開平５−１７６８６号公報には、集積回
路の層間絶縁膜として用いられる感光性耐熱性樹脂組成
物が開示されている。たとえば、側鎖に芳香族酸無水物
を有するシリコーン樹脂、側鎖に多官能低級オキシドを
有するシリコーン化合物、および光照射によって酸を発
生する酸発生剤の混合組成物が開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにゲートラ
イン６やソースライン７に対して画素電極２１を重畳し
た構成の液晶表示素子を実現するには、各ライン６，７
と画素電極２１と間に形成される寄生容量を低減する必
要がある。寄生容量は、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置において、シャドーイングと称される表示不良
につながり表示品位を低下させる。シャドーイングは液
晶表示素子の駆動方法を工夫することによって軽減する
が、本質的な解消のためには寄生容量の低減が望まし
い。

【００１３】寄生容量の低減のためには、保護膜とし
て、比誘電率が酸化シリコン膜の比誘電率以下である誘
電率が比較的低い材料で、かつ２μｍ〜５μｍの膜厚が
得られる材料を用いることが好ましい。このような材料
として、たとえばアクリル樹脂、ポリイミド、ベンゾシ
クロブテンおよびフッ素樹脂などの有機樹脂材料が使用
される。

【００１４】しかし、上記材料から成る保護膜は、ＴＦ
Ｔ素子などのスイッチング素子を保護するという役割を
担うことができるが、従来から保護膜として用いられて
きた窒化シリコン膜などとは異なり、半導体表面を安定
化するという役割に欠ける。すなわち、ケイ素の未結合
手を水素で終端することができない。したがって、スイ
ッチング素子の閾値電圧にばらつきが生じ、液晶表示装
置の表示特性ばらつきを大きくするという不都合が生じ
る。

【００１５】特開昭５８−１７２６８５号公報の絶縁
膜、特開平５−１０２３１５号公報のシリコン酸化膜か
ら成る層間絶縁膜、および特開平６−１４０３８４号公
報のＳｉＯ₂ やＳｉＮなどから成る絶縁膜では、上述し
たような不都合が生じる。特開平９−２３２４２８号公
報では、低誘電率有機樹脂を半導体基板上の層間絶縁膜
として用いている。また特開平５−１７６８６号公報で
は、側鎖に芳香族酸無水物を有するシリコーン樹脂、側
鎖に多官能低級オキシドを有するシリコーン化合物、お
よび光照射によって酸を発生する酸発生剤の混合組成物
を集積回路の層間絶縁膜として用いている。しかしいず
れも、半導体基板や集積回路として、特にＴＦＴ素子な
どのスイッチング素子を用いたものではない。

【００１６】本発明の目的は、スイッチング素子の閾値
電圧のばらつきが小さいアクティブマトリクス基板およ
び該アクティブマトリクス基板を用いた優れたスイッチ
ング特性の液晶素子を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板
と、絶縁性基板上に互いに平行に間隔を開けて設けられ
る複数のゲートラインと、ゲートラインとは直交しかつ
絶縁性を保持し、互いに間隔を開けて設けられる複数の
ソースラインと、ゲートおよびソースラインが交差する
ことによって形成される複数の矩形領域にそれぞれ設け
られる画素電極と、矩形領域毎に各画素電極とゲートお
よびソースラインとを電気的に接続して設けられるスイ
ッチング素子と、少なくともスイッチング素子を覆う保
護膜と、を備えるアクティブマトリクス基板において、
前記保護膜が、酸発生機能を有する有機樹脂膜から成る
ことを特徴とするアクティブマトリクス基板である。

【００１８】本発明に従えば、ゲートラインを介して供
給される制御信号によってスイッチング素子が駆動す
る。たとえば、スイッチング素子の駆動時にソースライ
ンを介して供給される表示などの信号が画素電極に与え
られ、たとえば本発明のアクティブマトリクス基板を用
いた液晶表示素子では表示状態が得られる。スイッチン
グ素子を覆う保護膜を酸発生機能を有する有機樹脂膜で
構成することによって、該保護膜と接するスイッチング
素子の半導体表面に水素を供給して、ケイ素の未結合手
を水素で終端することができる。これによって、半導体
表面を安定化することができる。したがって、スイッチ
ング素子の閾値電圧のばらつきを低減することができ
る。たとえば本発明のアクティブマトリクス基板を用い
た液晶表示素子では、表示特性のばらつきが小さくな
る。

【００１９】本発明は、前記保護膜を成す有機樹脂膜
は、酸発生剤と結着樹脂とを含むことを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、酸発生剤と結着樹脂とを
含む有機樹脂膜によって、上述したように半導体表面を
安定化することができ、スイッチング素子の閾値電圧の
ばらつきを低減することができる保護膜を実現すること
ができる。

【００２１】本発明は、前記酸発生剤は、光の照射によ
って酸を発生する光酸発生剤であることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、酸発生剤としては、光照
射によって酸を発生するものを用いることができ、保護
膜形成時に光を照射して、上述したような半導体表面を
安定化することができ、スイッチング素子の閾値電圧の
ばらつきを低減することができる保護膜を実現すること
ができる。

【００２３】本発明は、前記酸発生剤は、熱によって酸
を発生する熱酸発生剤であることを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、酸発生剤としては、熱に
よって酸を発生するものを用いることができ、保護膜形
成時に熱を照射して、上述したような半導体表面を安定
化することができ、スイッチング素子の閾値電圧のばら
つきを低減することができる保護膜を実現することがで
きる。

【００２５】本発明は、前記結着樹脂に対する酸発生剤
の重量割合は、１重量％以上５重量％以下の範囲である
ことを特徴とする。

【００２６】本発明に従えば、上述の割合で酸発生剤を
添加することによって、半導体表面を安定化することが
でき、スイッチング素子の閾値電圧のばらつきを低減す
ることができる保護膜を実現することができる。

【００２７】本発明は、上述のうちのいずれか１記載の
アクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基
板の画素電極側に該アクティブマトリクス基板に対向し
て所定の間隔をあけて配置される対向基板と、アクティ
ブマトリクス基板と対向基板との空隙に充填される液晶
層と、を備える液晶素子であって、前記対向基板は、絶
縁性基板と、該絶縁性基板の液晶層側表面に形成される
対向電極と、を含むことを特徴とする液晶素子である。

【００２８】本発明に従えば、上述したような半導体表
面を安定化してスイッチング素子の閾値電圧のばらつき
を低減したアクティブマトリクス基板と、対向基板との
間に液晶を充填して液晶素子を実現することができる。
この液晶素子では、スイッチング素子の閾値電圧のばら
つきが小さくなるので、優れたスイッチング特性が得ら
れる。たとえば液晶表示素子とした場合には、表示特性
のばらつきが小さくなり、表示品位が向上する。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）は、本発明の実施の一
形態であるアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示
素子１を示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
Ｉ−Ｉ断面図である。液晶表示素子１は、アクティブマ
トリクス基板２と対向基板３との空隙に液晶層４と充填
して構成される。アクティブマトリクス基板２は、絶縁
性基板５、ゲートライン６、ソースライン７、画素電極
２１、スイッチング素子であるＴＦＴ素子１８および保
護膜１９を含んで構成される。

【００３０】絶縁性基板５は、たとえばガラスなどの透
光性を有する基板で実現される。絶縁性基板５の一方表
面上には、互いに平行に間隔を開けて複数のゲートライ
ン６が設けられる。本実施形態のアクティブマトリクス
基板２は補助容量素子をも備え、したがってゲートライ
ン６とともに補助容量用ライン８が絶縁性基板５の一方
表面上に設けられる。補助容量用ライン８はゲートライ
ン６と平行に間隔を開けて設けられる。さらに、絶縁性
基板５の一方表面上には、ゲートライン６とは直交しか
つ絶縁性を保持し、互いに間隔を開けて複数のソースラ
イン７が設けられる。ソースライン７は、透明電極と金
属電極との積層構造を有する。

【００３１】また、絶縁性基板５の一方表面上の領域で
あって、ゲートライン６とソースライン７とが交差する
ことによって形成される複数の矩形領域には、画素電極
２１がそれぞれ設けられる。さらに、前記矩形領域毎
に、各画素電極２１とゲートおよびソースライン６，７
とを電気的に接続するＴＦＴ素子１８が設けられる。

【００３２】ここでは、少なくともＴＦＴ素子１８を覆
って保護膜１９が設けられる。具体的に保護膜１９は、
ゲートライン６、ソースライン７およびＴＦＴ素子１８
を覆って基板全面に形成され、酸発生機能を有する有機
樹脂膜から成る。画素電極２１は保護膜１９の上に設け
られ、保護膜１９に設けられたスルーホール２０を介し
てＴＦＴ素子１８と電気的に接続される。

【００３３】具体的にＴＦＴ素子１８は、ゲート電極
９、ゲート絶縁膜１０、半導体膜１１、ｎ＋アモルファ
スシリコン膜１２，１３、ソース電極１４およびドレイ
ン電極１５を含んで構成される。ゲート電極９はゲート
ライン６と電気的に接続される。ゲート絶縁膜１０は、
ゲートライン６およびゲート電極９を覆って設けられ
る。本実施形態のゲート絶縁膜１０は、ゲートライン６
およびゲート電極９とともに補助容量用ライン８をも覆
って設けられる。

【００３４】ゲート電極９の上に相当するゲート絶縁膜
１０の上には、半導体膜１１が設けられる。半導体膜１
１の上には、ｎ＋アモルファスシリコン膜１２，１３が
それぞれ設けられる。ゲート絶縁膜１０の上には、一方
のｎ＋アモルファスシリコン膜１２に一部分が重畳する
ようにしてソース電極１４が設けられる。ソース電極１
４はソースライン７と電気的に接続され、透明電極１４
ａと金属電極１４ｂとの積層構造を有する。またゲート
絶縁膜１０の上には、他方のｎ＋アモルファスシリコン
膜１３に一部分が重畳するようにして、ドレイン電極１
５が設けられる。ドレイン電極１５は、補助容量用ライ
ン８の上にまで延びて設けられ、透明電極１５ａと金属
電極１５ｂとの積層構造を有する。

【００３５】保護膜１９のスルーホール２０は、補助容
量用ライン８の上に設けられており、ドレイン電極１５
が露出している。保護膜１９の上に設けられた画素電極
２１はスルーホール２０から露出したドレイン電極１５
と接触し、これによってＴＦＴ素子１８と画素電極２１
とが電気的に接続される。保護膜１９および画素電極２
１を覆って、配向膜２２が設けられる。

【００３６】対向基板３は、絶縁性基板２３と対向電極
２６とを含んで構成される。本実施形態の液晶表示素子
１では、カラー表示を行うためにカラーフィルタ２４お
よび遮光膜２５をも含む。絶縁性基板２３は、たとえば
ガラスなどの透光性を有する基板で実現される。絶縁性
基板２３の一方表面上の前記画素電極２１に対向した表
示に直接かかわる領域には、カラーフィルタ２４が設け
られる。また、画素電極２１に対向した領域以外の表示
に直接かかわらない領域には、遮光膜２５が設けられ
る。表示に直接かかわらない領域とは、たとえばゲート
ライン６、ソースライン７、ＴＦＴ素子１８およびこれ
らの隙間である。対向電極２６は、カラーフィルタ２４
および遮光膜２５の全面を一体的に覆って設けられる。
対向電極２６の上には、配向膜２７が設けられる。

【００３７】アクティブマトリクス基板２および対向基
板３は、互いの配向膜２２，２７同士を内方側に向け
て、所定の間隔を開けて対向して配置される。基板間に
液晶が封入されて、液晶層４が形成される。

【００３８】図２は、液晶表示素子１の等価回路図であ
る。上述のようにして構成される液晶表示素子１では、
ゲート回路２９からゲートライン６を介して供給される
制御信号によってＴＦＴ素子１８が駆動する。たとえ
ば、ＴＦＴ素子１８の駆動時に、ソース回路３０からソ
ースライン７を介して供給される表示信号が、画素電極
２１に与えられて表示状態が得られる。補助容量素子２
８の一方端子はＴＦＴ素子１８のドレイン電極１５と接
続され、他方端子は補助容量用ライン８に接続される。

【００３９】本実施形態の特徴点は、少なくともＴＦＴ
素子１８を覆う保護膜１９が、酸発生機能を有する有機
樹脂膜から成ることである。図３は、液晶表示素子１の
閾値電圧の時間変化特性を示すグラフである。符号Ａで
示される特性は、保護膜１９を酸発生機能を有する有機
樹脂膜で実現した本実施形態の液晶表示素子１のもので
ある。符号Ｂで示される特性は、従来技術の保護膜であ
るアクリル樹脂製の保護膜を用いた液晶表示素子のもの
である。

【００４０】従来技術の保護膜を用いた素子では閾値電
圧が時間経過とともに低下してゆくが、本実施形態の保
護膜１９を用いた素子１では時間が経過しても閾値はほ
とんど低下していないことが判る。すなわち、保護膜１
９として酸発生機能を有する有機樹脂膜を用いることに
よって、該保護膜１９と接する半導体膜１１の表面に水
素を供給して、ケイ素の未結合手を水素で終端すること
ができる。これによって、半導体膜１１の表面を安定化
することができる。したがって、ＴＦＴ素子１８の閾値
電圧のばらつきを低減することができる。液晶表示素子
１では、表示特性ばらつきが小さくなる。

【００４１】特に、保護膜１９は酸発生剤と結着樹脂と
を含む有機樹脂膜から成ることが好ましい。結着樹脂と
しては、たとえば感光性樹脂および熱硬化性樹脂を用い
ることができる。酸発生剤としては、光照射によって酸
を発生するもの、または熱によって酸を発生するものを
用いることが好ましい。また、前記結着樹脂に対する酸
発生剤の重量割合は、１重量％以上５重量％以下の範囲
であることが好ましい。

【００４２】たとえば、光酸発生剤としては、トリフェ
ニルスルホニウムヘキサフロロアンテモネン、ピロガロ
ールトリメシレート、ラウリルガレットトリメシレー
ト、およびビスシクロヘキシルスルホニルジアゾメタン
が挙げられる。

【００４３】また、熱酸発生剤としては、加熱によって
酸を発生するカチオン重合触媒が使用でき、たとえばス
ルホニウム塩、ベンゾチアゾリウム塩、アンモニウム
塩、およびホスホニウム塩などのアニウム塩が挙げられ
る。

【００４４】スルホニウム塩としては、たとえば４−ア
セトフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロアン
チモネート、ベンジル−４−ヒドロキシフェニルメチル
スルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、ジベンジ
ル−４−ヒドロキシフェニルスルフォニウムヘキサフル
オロアンチモネート、およびｐ−クロロベンジル−４−
ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロ
アンチモネートが挙げられる。

【００４５】ベンゾチアゾリウム塩としては、たとえば
３−ベンジルベンゾチアゾリウムヘキサフルオロアンチ
モネート、および３−ベンジル−５−クロロベンゾチア
ゾリウムヘキサフルオロアンチモネートが挙げられる。

【００４６】なお、ヘキサフルオロアンチモネートの市
販品としては、三新化学工業株式会社のサンエードＳＩ
−Ｌ８５，ＳＩ−Ｌ１１０，ＳＩ−Ｌ１４５，ＳＩ−Ｌ
１５０がある。

【００４７】図４は、液晶表示素子１の製造方法を示す
工程図である。工程ａ１では、絶縁性基板５を準備す
る。工程ａ２では、絶縁性基板５の一方表面上にゲート
ライン６およびゲート電極９を形成する。本実施形態で
は、補助容量用ライン８をも形成した。工程ａ３では、
ゲートライン６、ゲート電極９および補助容量用ライン
８を覆ってゲート絶縁膜１０を形成する。工程ａ４で
は、ゲート電極９の上のゲート絶縁膜１０の上に半導体
膜１１を形成する。工程ａ５では、半導体膜１１の上に
ｎ＋アモルファスシリコン膜１２，１３をそれぞれ形成
する。

【００４８】工程ａ６では、ソースライン７、ソース電
極１４およびドレイン電極１５を形成する。本実施形成
では、これらの部材は透明電極１４ａ，１５ａと金属電
極１４ｂ，１５ｂとの積層構造を有し、まず透明電極と
してＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜をスパッタリング
法で形成し、続いてその上に金属電極をスパッタリング
法で形成し、パターニングによってソースライン７、ソ
ース電極１４およびドレイン電極１５を形成した。この
ように透明電極１４ａ，１５ａと金属電極１４ｂ，１５
ｂとの積層構造とすることによって、たとえば金属電極
１４ｂ，１５ｂの一部分に膜欠陥が発生したとしても、
透明電極１４ａ，１５ａによって電気的接続が保持され
るので、断線を防止することができる。したがって、ソ
ースライン７からの信号を画素電極２１に確実に与える
ことができ、液晶表示素子１の信頼性を向上することが
できる。このようにしてＴＦＴ素子１８が完成する。

【００４９】工程ａ７では、ＴＦＴ素子１８を覆う基板
のほぼ全面にスルーホール２０を有する保護膜１９を形
成する。工程ａ８では、保護膜１９の上に画素電極２１
を形成する。工程ａ９では、保護膜１９および画素電極
２１を覆う基板のほぼ全面に配向膜２２を形成する。こ
のようにして一方のアクティブマトリクス基板２が完成
する。

【００５０】一方、工程ａ１０では、絶縁性基板２３を
準備する。工程ａ１１では、絶縁性基板２３の一方表面
上の表示に直接かかわる領域にカラーフィルタ２４を、
表示に直接かかわらない領域に遮光膜２５をそれぞれ形
成する。遮光膜２５は、金属膜をスパッタリング法で形
成し、パターニングして形成した。カラーフィルタ２４
は、赤、緑および青の感光性カラーレジストを塗布し、
露光し、現像することによって形成した。工程ａ１２で
は、カラーフィルタ２４および遮光膜２５を覆って基板
のほぼ全面に対向電極２６を形成する。対向電極２６
は、たとえばＩＴＯなどの透明電極をスパッタリング法
で形成した。工程ａ１３では対向電極２６を覆って配向
膜２７を形成する。このようにして他方に対向基板３が
完成する。

【００５１】続いて、工程ａ１４では、アクティブマト
リクス基板２と対向基板３とを貼合わせる。工程ａ１５
では、基板２，３の間に液晶を封入する。工程ａ１６で
は、液晶注入口を封止する。これによって液晶層４が形
成される。このようにして液晶表示素子１が完成する。

【００５２】図５は、スルーホール２０を有する保護膜
１９の製造方法を示す工程図である。これは、結着樹脂
として感光性樹脂を用いた場合の工程図である。工程ｂ
１では、保護膜用塗布液を塗布する。たとえば、光酸発
生剤を混入させたポジ型（光照射部が可溶化）感光性ア
クリル樹脂をスピンコート法で塗布した。工程ｂ２で
は、塗布した膜をスルーホール２０を形成するためのマ
スクを介して露光する。工程ｂ３では、現像する。これ
によって、スルーホール２０が形成される。

【００５３】工程ｂ４では、混入した光酸発生剤から酸
を発生させるために、基板全体を露光する。たとえば、
ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｉ
線（波長３６５ｎｍ）（各光線の波長を補充願います）
を光源としたプロキシミティ露光装置によって、５００
ｍＪの露光を行った。これによって、酸発生剤から酸が
発生するとともに、アクリル樹脂中の感光基がつぶれて
樹脂の脱色が可能である。工程ｂ５では、加熱によって
塗布膜を完全に硬化する。たとえば２００℃で１時間加
熱した。このようにしてスルーホール２０を有する保護
膜１９が完成する。なお、感光性樹脂中に熱酸発生剤を
混入し、上記工程ｂ５の加熱工程で酸を発生させること
が可能である。

【００５４】図６は、スルーホール２０を有する保護膜
１９の他の製造方法を示す工程図である。これは、結着
樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合の工程図である。
工程ｃ１では、保護膜用塗布液を塗布する。工程ｃ２で
は、基板全体を加熱し、塗布した膜を硬化するととも
に、混入した熱酸発生剤から酸を発生させる。たとえば
２００℃で１時間加熱した。工程ｃ３では、硬化した膜
の上にレジストを塗布する。たとえばスピンコート法で
塗布した。工程ｃ４では、レジスト膜をスルーホール２
０を形成するためのマスクを介して露光する。工程ｃ５
では、現像する。工程ｃ６では、エッチングする。これ
によって、スルーホール２０が形成される。このように
してスルーホール２０を有する保護膜１９が完成する。

【００５５】保護膜１９の結着樹脂として、熱硬化性樹
脂を用いるよりも感光性樹脂を用いた方が、少ない工程
数で保護膜１９を製造することができる。なお、熱硬化
性樹脂を用いて保護膜１９を作成する場合、結着樹脂中
の感光基をつぶして樹脂の脱色を行う露光工程を追加し
ても構わない。たとえば工程ｃ２の前に露光工程を追加
しても構わない。

【００５６】ここで、本発明に基づく感光性樹脂と酸発
生剤とを含む有機樹脂膜から成る保護膜１９と、従来技
術のように化学増幅型のレジスト膜から成る保護膜との
差異を説明する。

【００５７】本発明では、基板上に保護膜用塗布液を塗
布した後、まず、スルーホール形成のためのパターニン
グ（部分露光）を行う。このとき、光照射部分の酸発生
剤は酸を発生するものの樹脂のアルカリ可溶化反応には
使用されない。光照射部分の感光性樹脂の感光基がアル
カリ可溶化する。次に、酸発生のための全面露光を行
う。このとき、残余部分の酸発生剤が酸を発生する。

【００５８】従来技術では、基板上に保護膜用塗布液を
塗布した後、スルーホール形成のためのパターニング
（部分露光）を行う。このとき、光照射部分のレジスト
の酸発生剤は酸を発生し、この後、基板全体を加熱する
ことによって、酸が拡散し、化学増幅作用によってレジ
ストがアルカリ可溶化される。

【００５９】従来技術では、保護膜としての充分な機能
安定性を得るために、基板全面を所定温度に一定に保つ
ための高精度な温度管理が必要である。したがって、保
護膜形成に手間がかかり、製造コストが高価となる。一
方本発明では、基板全面に所定量の光を照射するだけで
よく、保護膜形成が容易であり、製造コストが安価とな
る。

【００６０】このように、本発明における有機樹脂膜の
酸発生剤はパターニング工程の化学増幅には寄与しない
ものであり、保護膜に関して本発明の有機樹脂膜は従来
技術のレジスト膜とは異なるものである。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
もスイッチング素子を覆う保護膜を酸発生機能を有する
有機樹脂膜で構成したので、該保護膜と接する半導体表
面に水素を供給してケイ素の未結合手を水素で終端する
ことができ、これによって半導体表面を安定化すること
ができる。したがって、スイッチング素子の閾値電圧の
ばらつきを低減することができる。

【００６２】また本発明によれば、酸発生剤と結着樹脂
とを含む有機樹脂膜によって保護膜を実現することがで
きる。

【００６３】また本発明によれば、酸発生剤として光照
射によって酸を発生するものを用いることができる。

【００６４】また本発明によれば、酸発生剤として熱に
よって酸を発生するものを用いることができる。

【００６５】また本発明によれば、結着樹脂に対して１
重量％以上５重量％以下の範囲で酸発生剤を添加するこ
とによって、半導体表面を安定化することができ、スイ
ッチング素子の閾値電圧のばらつきを低減することがで
きる保護膜を実現することができる。

【００６６】また本発明によれば、上述したような半導
体表面を安定化してスイッチング素子の閾値電圧のばら
つきを低減したアクティブマトリクス基板と、対向基板
との間に液晶を充填して液晶素子を実現することができ
る。この液晶素子では、スイッチング素子の閾値電圧の
ばらつきが小さく成るので、優れたスイッチング特性が
得られ、たとえば液晶表示素子の表示特性のばらつきが
小さくなり、表示品位が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態であるアクティブマトリ
クス基板を用いた液晶表示素子１を示す図である。

【図２】液晶表示素子１の等価回路図である。

【図３】液晶表示素子１の閾値電圧の時間変化特性を示
すグラフである。

【図４】液晶表示素子１の製造方法を示す工程図であ
る。

【図５】保護膜１９の製造方法を示す工程図である。

【図６】保護膜１９の他の製造方法を示す工程図であ
る。

【符号の説明】

１ 液晶表示素子 ２ アクティブマトリクス基板 ３ 対向基板 ４ 液晶層 ５，２３ 絶縁性基板 ６ ゲートライン ７ ソースライン ９ ゲート電極 １０ ゲート絶縁膜 １１ 半導体膜 １２，１３ ｎ＋アモルファスシリコン膜 １４ ソース電極 １５ ドレイン電極 １８ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子 １９ 保護膜 ２１ 画素電極 ２６ 対向電極

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板と、 絶縁性基板上に互いに平行に間隔を開けて設けられる複
   数のゲートラインと、ゲートラインとは直交しかつ絶縁
   性を保持し、互いに間隔を開けて設けられる複数のソー
   スラインと、 ゲートおよびソースラインが交差することによって形成
   される複数の矩形領域にそれぞれ設けられる画素電極
   と、 矩形領域毎に各画素電極とゲートおよびソースラインと
   を電気的に接続して設けられるスイッチング素子と、 少なくともスイッチング素子を覆う保護膜と、を備える
   アクティブマトリクス基板において、 前記保護膜が、酸発生機能を有する有機樹脂膜から成る
   ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。
2. 【請求項２】 前記保護膜を成す有機樹脂膜は、酸発生
   剤と結着樹脂とを含む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。
3. 【請求項３】 前記酸発生剤は、光の照射によって酸を
   発生する光酸発生剤であ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。
4. 【請求項４】 前記酸発生剤は、熱によって酸を発生す
   る熱酸発生剤であ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。
5. 【請求項５】 前記結着樹脂に対する酸発生剤の重量割
   合は、１重量％以上５重量％以下の範囲であることを特
   徴とする請求項２記載のアクティブマトリクス基板。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のうちのいずれか１記載の
   アクティブマトリクス基板と、 アクティブマトリクス基板の画素電極側に該アクティブ
   マトリクス基板に対向して所定の間隔をあけて配置され
   る対向基板と、 アクティブマトリクス基板と対向基板との空隙に充填さ
   れる液晶層と、を備える液晶素子であって、 前記対向基板は、絶縁性基板と、該絶縁性基板の液晶層
   側表面に形成される対向電極と、を含むことを特徴とす
   る液晶素子。