JP2004157151A

JP2004157151A - Display device matrix substrate and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004157151A
Application number: JP2002319832A
Authority: JP
Inventors: Kanki Wakasaki; 環樹若崎; Kazuki Kobayashi; 和樹小林; Takashi Sato; 崇佐藤; Tomokazu Nakagawa; 智和中川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-06-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a matrix substrate for a display device in which generation of leakage and short-circuit between terminal sections are prevented by employing simple manufacturing processes. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the substrate for display devices includes the processes of: forming circuit elements on the substrate; forming an interlayer insulating layer that covers the elements; forming hydrophilic regions and water-repellent regions on the inter layer insulating layer with a prescribed pattern; and selectively forming an electrically conductive layer on the hydrophilic regions using hydrophilic electrically conductive material on the interlayer insulating layer. The hydrophilic regions have a plurality of hydrophilic sections each surrounded by water-repellent regions. The plurality of hydrophilic sections includes a plurality of first hydrophilic sections that are provided corresponding to a plurality of pixel electrodes, a plurality of second hydrophilic sections that are provided corresponding to a plurality of terminal sections and a plurality of third hydrophilic regions that are provided between arbitrarily adjacent terminal sections among the plurality of the terminal sections. Moreover, a process is provided for forming the water-repellent regions in which the width of the regions located between the arbitrarily adjacent hydrophilic sections of the plurality of the hydrophilic sections is made equal to or less than 30 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置に関し、特に、液晶表示装置などの表示装置に用いられるマトリクス基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＲＴに代わる表示装置として、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの薄型表示装置（ＦＰＤ）の利用が広まり、更なるコストの削減が望まれている。
【０００３】
液晶表示装置に代表されるＦＰＤは、画素を電気的にアドレスするための多数の電極を備えたマトリクス基板を備えている。このマトリクス基板の製造には、真空を必要とする薄膜堆積技術（真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ法など）およびフォトリソグラフィプロセスが広く利用されており、設備投資や設備の維持にコストがかかるとともに、生産性（スループットおよび歩留まり）が低く、製造コストを押し上げる大きな要因となっている。
【０００４】
そこで、液晶表示装置等の生産性の向上や、コスト削減のために、脱真空および／または脱フォトリソグラフィプロセスを可能とする製造方法が検討されている。
【０００５】
このような製造方法として、現在インクジェット法やスピンコート法など溶液状の材料を基板等に塗布または印刷する技術を用いる方法が注目されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、液晶表示装置用のマトリクス基板の画素電極を、フォトリソグラフィプロセスを用いずに形成する技術を開示している。特許文献１に開示している方法は、画素電極を形成する下地膜の濡れ性（撥水性／親水性）の違いを利用し、溶液状の導電材料を下地膜の親水性部にのみ選択に形成する。従って、この方法を採用すると、画素電極を構成する導電層の堆積に真空を必要とせず、また、導電層を画素電極の形にパターニングするためのフォトリソグラフィプロセスが不要となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−９８９９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者が検討した結果、特許公報１に開示されている方法を用いると、マトリクス基板の配線に所定の電気信号（走査信号や表示信号など）を供給するための駆動回路等と接続するための端子部の間でリークや短絡が発生するという問題があることがわかった。
【０００９】
種々検討した結果、上記の問題は、端子部の最上層を画素電極と同じ導電層（典型的にはＩＴＯ層）を用いて形成する場合に発生し、端子部間の距離が広いことに起因することがわかった。なお、マトリクス基板の端子部と駆動回路（ＣＯＦ実装されたＩＣ）との電気的な接続を確実に行うために、一般に、隣接する端子部間の距離は４０μｍ以上に設定されている。
【００１０】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、簡便な製造プロセスで、端子部間にリークや短絡が発生しない表示装置用のマトリクス基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のマトリクス基板の製造方法は、基板と、基板上に形成された複数の画素電極と、前記複数の画素電極に信号を供給するための複数の配線を含む回路要素と、前記複数の配線のそれぞれの延設部に設けられた複数の端子部とを備える表示装置用マトリクス基板の製造方法であって、（ａ）基板上に前記回路要素を形成する工程と、（ｂ）前記回路要素を覆う層間絶縁層を形成する工程と、（ｃ）前記層間絶縁層上に、親水性領域と撥水性領域とを所定のパターンで形成する工程であって、前記親水性領域はそれぞれが周囲を撥水性領域で囲まれた複数の親水性部を有し、前記複数の親水性部は、それぞれが前記複数の画素電極のそれぞれに対応して設けられた複数の第１親水性部と、それぞれが前記複数の端子部に対応して設けられた複数の第２親水性部と、それぞれが前記複数の端子部のうち互いの任意の隣接する端子部の間に設けられた複数の第３親水性部とを含み、前記複数の親水性部の任意の隣接する親水性部の間に位置する前記撥水性領域の幅は３０μｍ以下である撥水性領域を形成する工程と、（ｄ）前記層間絶縁層上に、親水性を有する導電性材料を用いて、前記親水性領域に選択的に導電層を形成する工程とを包含し、そのことによって上記目的が達成される。
【００１２】
ある好ましい実施形態において、前記工程（ｂ）は、親水性を有する材料を用いて層間絶縁層を形成する工程であって、前記工程（ｃ）は、前記層間絶縁層の表面上に、撥水性を有する材料を用いて撥水性層を形成する工程と、前記撥水性層をパターンニングし、前記層間絶縁膜の表面を部分的に露出させることによって前記複数の親水性部を形成する工程とを包含する。
【００１３】
前記工程（ｄ）の後で、前記撥水性層を除去する工程を更に包含してもよいし、前記撥水性層をそのまま残しておいてもよい。
【００１４】
ある好ましい実施形態において、前記工程（ｂ）は、親水性を有する材料を用いて層間絶縁層を形成する工程であって、前記撥水性領域となる部分が凸状の断面形状を有する表面プロファイルの層間絶縁層を形成する工程を包含し、前記工程（ｃ）は、前記層間絶縁層の表面の前記凸状の部分に選択的に撥水性を付与する工程を包含する。
【００１５】
ある好ましい実施形態において、前記工程（ｂ）は、感光性を有する材料を用いて層間絶縁層を形成する工程であって、前記工程（ｃ）は、フォトリソグラフィプロセスを用いて前記層間絶層にコンタクトホールを形成する工程とともに実行される。
【００１６】
ある好ましい実施形態において、前記複数の親水性部の内の前記複数の第２親水性部以外は、実質的に前記複数の第１親水性部と同じパターンで配置されている。
【００１７】
前記工程（ｄ）は、前記層間絶縁層上に、導電性材料の溶液を付与する工程を包含する。
【００１８】
本発明によるマトリクス基板は、上記のいずれかの方法によって製造されたことを特徴とする。
【００１９】
本発明によるある局面のマトリクス基板は、基板と、基板上に形成された複数の画素電極と、前記複数の画素電極に信号を供給するための複数の配線を含む回路要素と、前記複数の配線のそれぞれの延設部に設けられた複数の端子部とを備える表示装置用マトリクス基板であって、前記回路要素を覆う層間絶縁層と前記層間絶縁層上に形成された撥水性層とを更に有し、前記撥水性層は複数の開口部を有し、前記複数の画素電極および前記複数の端子部は前記複数の開口部内に形成されており、且つ、前記複数の開口部の内の任意の隣接する開口部の間に位置する前記撥水性層の幅は３０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の表示装置は、上記のいずれかのマトリクス基板を備えることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、上述した端子部の間におけるリークや短絡の発生が、隣接する端子部間の距離が４０μｍ以上に設定されていることに起因し、隣接する親水性領域の間に形成された撥水性領域の幅が３０μｍを超えると、下地膜上に付与される親水性溶液が撥水性領域上にも残存するという実験にから得られた知見に基づいている。
【００２２】
本発明のマトリクス基板の製造方法は、基板と、基板上に形成された複数の画素電極と、複数の画素電極に信号を供給するための複数の配線を含む回路要素と、複数の配線のそれぞれの延設部に設けられた複数の端子部とを備える表示装置用マトリクス基板の製造方法である。表示装置は、例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置である。回路要素は、典型的には、ＴＦＴなどのスイッチング素子や、スイッチング素子に接続された配線（ゲート線やソース線）を含む。また、画素電極は、典型的には、透過型および透過・反射両用型液晶表示装置における透明電極であるが、これに限られず、端子部の最上層と同時に形成される電極であれば本発明が適用され得る。
【００２３】
本発明の製造方法は、（ａ）基板上に回路要素を形成する工程と、（ｂ）回路要素を覆う層間絶縁層を形成する工程と、（ｃ）層間絶縁層上に、親水性領域と撥水性領域とを所定のパターンで形成する工程と、（ｄ）層間絶縁層上に、親水性を有する導電性材料を用いて、親水性領域に選択的に導電層を形成する工程とを包含する。ここで、工程（ｃ）において、親水性領域が、それぞれが周囲を撥水性領域で囲まれた複数の親水性部を有し、複数の親水性部は、それぞれが複数の画素電極のそれぞれに対応して設けられた複数の第１親水性部と、それぞれが複数の端子部に対応して設けられた複数の第２親水性部と、それぞれが複数の端子部のうち互いの任意の隣接する端子部の間に設けられた複数の第３親水性部とを含み、複数の親水性部の任意の隣接する親水性部の間に位置する撥水性領域の幅が３０μｍ以下である撥水性領域を形成する。
【００２４】
すなわち、従来は、導電層を形成したい領域だけを親水性部（第１および第２親水性部）としていたために、端子部間に幅が４０μｍ以上の撥水性領域が形成され、その結果、この幅の広い撥水性領域に導電層が形成されてしまい、リークやリークや短絡の問題が生じていたのに対し、本発明の製造方法においては、端子部の間にも、撥水性領域で周囲を囲まれた親水性部（第３親水性部）を形成し、且つ、撥水性領域の幅を３０μｍ以下に設定しているので、撥水性領域上に導電層が形成されることがない。
【００２５】
なお、撥水性領域および親水性領域は、親水性を有する導電性材料に対する接触角によって特徴付けられる。例えば、撥水性領域に対する接触角が３０°以上で、親水性領域に対する接触角が２０°以下となるように、導電性材料の溶液および下地膜（層間絶層）上の表面状態を制御すればよい。
【００２６】
例えば、親水性を有する材料を用いて形成された層間絶縁層表面上に撥水性を有する材料を用いて撥水性層を形成し、この撥水性層をパターンニングし、層間絶縁膜の表面を部分的に露出させることによって複数の親水性部を形成してもよい。
【００２７】
または、親水性を有する層間絶縁層の表面の一部に選択的に撥水性を付与することによって、撥水性領域に包囲された複数の親水性部を形成してもよい。導電性材料は、溶液（液状）の形態で用いられるので、親水性部の周りの撥水性領域の方が凸状になっていることが好ましい。従って、撥水性領域となる部分が凸状の断面形状を有する表面プロファイルの層間絶縁層を形成し、この凸状の部分に選択的に撥水性を付与すると、撥水性を有する凸状部がリブとして機能し、導電性材料を含む溶液が親水性部内に安定に保持できる。なお、上述のように、層間絶縁層上に撥水性層を形成した場合は、導電性材料を含む溶液は、撥水性層の開口部内に安定に保持されるので、層間絶縁層に凸状部を形成する必要はない。
【００２８】
親水性を有する導電性材料を用いて形成する導電性層と、層間絶縁層（下地膜）に基板上に形成された回路要素（ＴＦＴの電極や配線など）とを電気的に接続するために、層間絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある場合、感光性を有する材料（典型的にはポジ型）を用いて層間絶縁層を形成すること、製造プロセスを簡略化できるので好ましい。また、感光性を有する材料からなら層間絶縁層上に形成された撥水性層をパターニングするときに、撥水性層には感光性を有しない材料を用いて、層間絶縁層の感光性を利用することができる。すなわち、撥水性層の除去する部分（開口部となる部分）の下部に位置する層間絶縁層の一部を選択的に除去する過程で、その上に形成された撥水性層を選択的に除去することができる。勿論、コンタクトホールとなる部分以外では、撥水性層の開口部内に層間絶縁層が存在する必要があるので、層間絶縁層はその表面付近だけが除去されればよい。
【００２９】
例えばポジ型感光性樹脂を用いて層間絶縁層を形成した場合、撥水性層を残す部分を非露光とし、撥水性層を除去し層間絶縁層の表面を露出させる部分は中間露光とし、コンタクトホールを形成する部分を完全露光とすることによって、１回のフォトリソグラフィープロセスで、コンタクトホールを形成するとともに、所定のパターンで配置された親水性領域と撥水性領域とを形成することができる。
【００３０】
端子部（第２親水性部）の間に形成する親水性部（第３親水性部）は、画素電極に対応して設けられる親水性部（第１親水性部）と同じパターンで配置すれば、フォトマスクの設計を簡単に出来る利点がある。また、端子部の間に限られず、端子部以外の全ての領域について、第１親水性部と同じパターンで親水性部を形成する構成を採用すると、フォトマスクのパターンを更に単純化することが出来る。
【００３１】
以下、本発明の実施形態による表示装置用マトリクス基板の構成および製造方法を説明するが、本発明はこれに限定されるものでない。以下では、スイッチング素子としてＴＦＴを備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置用のマトリクス基板を例示するが、有機ＥＬ表示装置や電気泳動表示装置など、画素を電気的にアドレスするための多数の電極を備えた表示装置用のマトリクス基板に広く適用できる。
【００３２】
図１は、アクティブマトリクス型液晶表示装置用のＴＦＴを備えたマトリクス基板の模式的な平面図を示す。図１では、１つの画素に対応する領域を誇張して図示している。
【００３３】
マトリクス基板は、表示装置の各画素に対応する画素電極（画素部）と、画素電極に表示信号を供給するためのソース線（「表示信号線」と呼ばれることもある。）と、画素電極に表示信号を供給するタイミングを制御するＴＦＴ（ＴＦＴ部）と、ＴＦＴのオン／オフ動作を制御する走査信号をＴＦＴのゲートに供給するためのゲート線（「走査信号線」と呼ばれることもある。）とを基板（典型的にはガラス基板）上に有している。複数の画素部から構成されるマトリクス基板の領域を表示領域と呼ぶことにする。マトリクス基板は、更に、ゲート線およびソース線にそれぞれ対応する信号を供給するための駆動回路等と接続するための端子部を有している。この端子部は、それぞれの配線（ゲート線およびソース線）の延設部として、表示領域外の基板の周辺部に設けられている。端子部が形成される基板上の領域を端子領域と言うこともある。なお、図１においては、ソース線に対応する端子部だけを示しているが、ゲート線に対応する端子部も設けられている。
【００３４】
以下、図２から図７に示す断面図は、図１におけるＡ−Ａ’線に沿った断面図およびＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。ただし、Ａ−Ａ’線に沿った断面図は、ゲート線とソース線との交差部（以下、「Ｇ−Ｓ交差部」という。）、ＴＦＴ部、画素部および端子部を一括して模式的に示している。また、図１１および図１２に示す比較例のマトリクス基板の断面図も同様である。
【００３５】
図２（ａ）〜（ｃ）は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図に対応し、ゲート線、ＴＦＴのゲート電極およびゲート線の端子部の製造工程を示している。
【００３６】
まず、図２（ａ）に示すように、基板（例えばガラス基板）１上に、ゲート用導電層２を堆積する。ゲート用導電層２は、例えば、クロム、アルミニウム、タンタル等の金属層であり、スパッタリング法等で形成される。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すように、ゲート用導電層２上に所定のパターンのレジスト層３を形成する。この工程は公知のフォトリソグラフィプロセスで実行される。
【００３８】
この後、図２（ｃ）に示すように、レジスト層３をエッチングレジストとして、ゲート用導電層２をエッチングすることによって、所望のパターニングし、ゲート線、ゲート線と一体に形成されたゲート電極と端子部が形成される。
【００３９】
次に、図３（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜４、第１半導体層５および第２半導体層６を３層連続して積層成膜する。この後、さらに、ソース・ドレイン用導電層７をプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法などで連続して積層成膜する。ゲート絶縁膜４は、たとえば窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜などで形成する。第１半導体層５は、アモルファス−シリコン（ａ−Ｓｉ）膜で形成する。第２半導体層６は、ｎ型不純物を高濃度にドープしたｎ^＋−Ｓｉ膜で形成する。ソース・ドレイン用導電層７は、クロム、アルミニウム、タンタル等の金属で形成する。
【００４０】
次に、図３（ｂ）に示すように、全体にレジストを塗布した後、スリットマスク等を用いて露光量分布を調整し、所定のパターンを有し、且つ、厚さが位置によって異なるレジス層８を形成する。この工程は、図９を参照しながら後に詳述する。
【００４１】
レジスト層８は、図３（ｂ）に示したように、画素部および端子部には形成しないで、ＴＦＴのチャネル部５ａに相当する部分は薄肉部８ａとして形成し、その他の部分は厚く形成する。すなわち、薄肉部８ａ以外のレジスト層の厚さは第１の厚さ以上であり、薄肉部８ａは第１の厚さより薄い第２の厚さとして形成する。
【００４２】
次に、図３（ｃ）に示すように、レジスト層８に覆われていない部分のゲート絶縁膜４、第１半導体層５および第２半導体層６の３つの層と、ソース・ドレイン用導電層７とを全てエッチングで除去する。
【００４３】
このあと、図４（ａ）に示すように、図３（ｃ）に示す残存しているレジスト層８の全体の厚さアッシング等によって減少させ、薄肉部８ａに対応するチャネル部５ａの位置でソース・ドレイン用導電層７の表面を露出させる。
【００４４】
次に、残存するレジスト層８をマスクとして利用したエッチングによって、図４（ｂ）に示すように、ソース・ドレイン用導電層７をソース電極とドレイン電極とに分離するとともに、チャネル部５ａの第１半導体層５を所望の厚さまでエッチングを行う。チャネル部５ａでは、第１半導体層５の厚さが調整され、第２半導体層６およびソース・ドレイン用導電層７は除去される。この後、レジスト層８を除去すると、図４（ｃ）に示す状態になる。
【００４５】
次に、図５（ａ）に示すように、得られた基板のほぼ全面にパッシベーション膜９を形成する。パッシベーション膜９は、例えば窒化シリコンによる保護膜であり、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法等によって形成される。
【００４６】
この後、パッシベーション膜９の上に感光性樹脂（例えばアクリル系）を塗布し、図５（ｂ）に示すように、表面が平坦化された感光性樹脂膜１０が得られる。この感光性樹脂膜は、基板上に形成されたＴＦＴの電極や配線（ゲート線やソース線）などの回路要素と画素電極とを電気的に絶縁する層間絶縁層として機能する。感光性樹脂膜１０は、必要に応じて、８０℃〜１００℃の温度でプリベークされる。このとき、感光性樹脂膜１０の表面が親水性となるように材料を選択する。あるいは、感光性樹脂膜１０の表面を親水性に改質してもよいが、親水性を有する樹脂を用いて感光性樹脂膜１０を形成する方がプロセスを簡略化することができる。
【００４７】
次に、図５（ｃ）に示すように、感光性樹脂膜１０上に撥水性層を形成するための撥水性樹脂膜１１を形成する。撥水性樹脂膜１１は例えば透明なフッ素系樹脂で形成される。撥水性樹脂膜１１も、必要に応じて、例えば８０℃〜１００℃でプリベークされる。
【００４８】
次に、フォトリソグラフィプロセスによって、感光性樹脂膜１０にコンタクトホールを形成するとともに、撥水性樹脂膜１１をパターニングして、開口部を有する撥水性層１１（撥水性樹脂膜と同じ参照符号で示す。）を形成する。
【００４９】
ここでは、撥水性樹脂膜１１はパターニング用の光を透過する材料で形成されており、感光性樹脂膜１０を多段階の露光量で感光させる。多段階の露光量で露光するために、ここでは、透過率が３つの領域で互いに異なるフォトマスク（例えばスリットマスク）を用いて、照射強度を３つの領域で異ならせ、照射時間は各領域で同じにする。なお、フッ素系樹脂を用いると、９０％以上の透過率を有する撥水性樹脂膜１１を得ることができる。
【００５０】
感光性樹脂膜１０をポジ型の材料で形成した場合、図６（ａ）に示すように、露光用の光（典型的には紫外線）の透過率がほぼゼロ（照射強度Ｉａ）の領域と、透過率が最高値（照射強度Ｉｃ）の領域と、透過率が中間程度（照射強度Ｉｂ）の領域とを形成するようなフォトマスクを用いて、感光性樹脂膜１０を露光する。なお、透過率が中間程度とは、透過率が５０％に近いことを意味するのではなく、透過率が最高透過率（ほぼ１００％）と０％との間にあることを意味する。
【００５１】
ポジ型感光性樹脂からなる感光性樹脂膜１０の照射強度Ｉｃで露光された領域（完全露光領域）は、感光性樹脂膜１０の底面まで露光され、現像することによって、感光性樹脂膜１０を貫くホール（コンタクトホール１０ｃとなる）が形成される。照射強度Ｉｂで露光された領域（中間露光領域）は、感光性樹脂膜１０の表面近傍の一部だけが露光されており、現像することによって、表面近傍だけが部分的に除去される（図では簡単のために撥水性樹脂層１１だけが除去されたように示している。）。完全露光領域および中間露光領域に形成されている撥水性樹脂膜１１は、現像工程において、それぞれの領域の感光性樹脂膜１０が除去される際に、同時に除去される（いわゆる、「リフトオフ」される。）。未露光領域（照射強度Ｉａの領域）では、感光性樹脂層１０が除去されないので、その上の撥水性樹脂膜１１が残存する。
【００５２】
撥水性樹脂膜１１は、感光性樹脂膜１０を露光するために光に対する透過率が十分に高いこと（好ましくは９０％以上）および現像工程において確実にリフトオフされることを考慮すると、その厚さは、２μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５３】
次に、感光性樹脂膜１０をエッチングレジストとして用いて、画素電極用のコンタクトホール１０ｂの位置でパッシベーション膜９が、端子部用のコンタクトホール１０ｃの位置では、パッシベーション膜９とゲート絶縁膜４とをエッチングする。その結果、図６（ａ）に示すように、コンタクトホール１０ｂ内にソース・ドレイン電極７が露出され、端子部用コンタクトホール１０ｃ内ではゲート電極用導電層（ゲート配線の延設部）２が露出される。
【００５４】
このようにして、感光樹脂膜１０にコンタクトホール１０ｂおよび１０ｃが形成されるとともに、感光性樹脂膜１０上に親水性領域と撥水性領域とが所定のパターンに従って形成される。
【００５５】
ここで、図６（ｂ）および図８を参照しながら、本実施形態によるマトリクス基板の端子領域における親水性領域および撥水性領域のパターンを説明する。
【００５６】
図８に模式的に示したように、本実施形態のマトリクス基板においては、隣り合う端子部（１０ｃ）間の距離は例えば６０μｍ程度であるが、この端子部間には、撥水性層１１の開口部１１ａ内に親水性の層間絶縁層１０の表面が露出した領域（すなわち、親水性領域）と、撥水性層１１が形成された領域１１ｂ（すなわち、撥水性領域）とが形成されている。また、撥水性層１１の開口部１１ａは隣接する端子部の間に複数設けられており、複数の親水性部（第３親水性部）を形成している。隣接する第３親水性部の間に位置する撥水性領域１１ｂの幅は３０μｍ以下に設定されている。ここでは、図８に模式的に示したように、例えば、約１０μｍに設定する。
【００５７】
このように親水性領域と撥水性領域とが配置された基板上に、親水性の塗布型透明導電材料をスピンコート法などで塗布すると、図７（ａ）および（ｂ）に模式的に示すように、画素部および端子部のいずれにおいても、撥水性層１１の開口部１１ｂに対応する親水性領域（コンタクトホール部１０ｂおよび１０ｃを含む）にだけ導電層１２が形成され、撥水性層１１上には導電層が形成されない。従って、端子部１０ｃの間でリークや短絡が生じることが防止される。
【００５８】
親水性の塗布型透明導電材料としては、例えば、蟻酸インジウムと有機酸錫化合物をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解させた溶液を用いることができる。この溶液の粘度は、１ｃｐで、親水性領域（層間絶縁膜：アクリル系感光性樹脂膜）に対する接触角は約１０°で、撥水性領域（フッ素系樹脂膜）に対する接触角は約３０°である。親水性の塗布型透明導電材料は、上記の例に限定されることはなく、特開平１１−２２７７４０号公報等に開示されたＩＴＯ粉末を溶剤に分散または溶解した溶液や、特開２００１−２９５４号公報等に開示された蟻酸インジウムと有機酸錫化合物を溶剤に溶解させた溶液等を用いることができる。
【００５９】
必要に応じて、塗布型透明導電材料をアニールし、導電層１２を形成する。この後、必要に応じて撥水性層１１を除去してもよい。撥水性層１２の除去は例えばアッシングによって行うことができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、図８に示したように、端子部間だけ無く、端子領域のほぼ全面に亘って、画素電極１０に対応する親水性部（第１親水性部）と実質的に同じパターンで親水性部を形成しているが、これに限られず、撥水性領域上に導電層が形成されないように、親水性部の大きさや配置を適宜設定すればよい。
【００６１】
これに対し、図１１および図１２に示す比較例のマトリクス基板では、画素電極１０および端子部を除く領域の全面に亘って撥水性領域（撥水性層１１）を形成しているので、図１１（ａ）および図１２に示すように、端子領域では幅が６０μｍ以上の撥水性領域が存在している。そのため、図１１（ｂ）に示すように画素部では撥水性領域上に導電層１２が形成されることが無いのに対し、端子領域においては、図１１（ｃ）に示すように、端子部間の撥水性領域上に導電層１２が形成されてしまう。これは以下の理由によると考えられる。すなわち、端子領域では、撥水性領域の面積が親水性領域の面積よりもあまりにも大きいために、撥水性領域によって弾かれた導電性材料（溶液）を親水性領域で保持することができず、撥水性領域上にも導電性材料が残存するためと考えられる。
【００６２】
尚、本実施形態では感光性樹脂膜から形成された層間絶縁層１０上に撥水性層１１を形成したので、撥水性層１１はリブとして作用する。層間絶縁層１０上に撥水性層１１を形成しないで、層間絶縁層１１の表面を選択的に撥水性に改質する場合には、層間絶縁層１０のその領域を予め凸状にしておくことによって、リブとして機能させることができる。
【００６３】
上記の例では、撥水性層を感光性を有しない樹脂膜を用いて形成したが、撥水性と感光性とを有する樹脂層を用いて形成することもできる。例えば、図１０に示しマトリクス基板を形成することもできる。
【００６４】
感光性を有する撥水性樹脂膜を形成したあと、上記に実施形態で説明したのと同様に多段階で露光し、画素電極（導電層）に対応する領域に凹部１１ａと、画素電極用コンタクトホールに対応する開口部１１ｂおよび端子部用コンタクトホール１１ｃに対応する開口部１１ｃを形成する。このような構成では、凹部１１ａの周囲の撥水性層１１がリブとして機能する。
【００６５】
上記の実施形態の多段階露光の工程に用いられるフォトマスクの１５の構成を図９を参照しながら説明する。
【００６６】
フォトマスク１５は、透過部１５Ａ、遮光部１５Ｂおよびメッシュ部１５Ｃを備える。一般のフォトマスクでは、透過部１５Ａのように光の透過量が１００％を目標に形成する部分と、遮光部１５Ｂのように、光の透過量が０％を目標に形成する部分とを備える。フォトマスク１５は、さらに透過光量が透過部１５Ａと遮光部１５Ｂとの中間となるメッシュ部１５Ｃを有する。メッシュ部１５Ｃは、例えば、間隔が使用する光の分解能よりも小さいメッシュパターンやスリットパターンで形成する。マスク１５の透過光量の変化によって、たとえばポジ型のレジストを使用すると、透過部１５Ａに対応する部分ではレジスト厚さが零で、遮光部１５Ｂに対応する部分でレジスト厚さが最大となり、メッシュ部１５Ｃに対応する部分では透過光量が多くなるとレジスト厚が減少するようなレジストパターン１６が得られる。ネガ型のレジストを使用することもでき、その場合は透過光量が多くなるとレジスト厚が増加する。
【００６７】
なお、上記の実施形態では、層間絶縁層１０を親水性樹脂を用いて形成し、その上に選択的に撥水性層（撥水性領域）１１を形成したが、これとは逆に、撥水性を有する材料を用いて層間絶縁層１０を形成し、その上に選択的に親水性を有する層（領域）を形成しても良い。ただし、基板との接着性などを考慮すると層間絶縁層は親水性樹脂で形成する方が好ましい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によると、簡便な製造プロセスで、端子部間にリークや短絡が発生しない表示装置用のマトリクス基板の製造方法が提供される。
【００６９】
本発明によるマトリクス基板の製造方法は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などに広く適用され、製造コストの低減および／またはスループットの向上をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態のアクティブマトリクス基板を模式的に示す平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による実施形態のアクティブマトリクス基板の一部の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による実施形態のアクティブマトリクス基板の他の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による実施形態のアクティブマトリクス基板の他の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による実施形態のアクティブマトリクス基板の他の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態のアクティブマトリクス基板の他の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態のアクティブマトリクス基板の他の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図８】本発明による実施形態のアクティブマトリクス基板の製造工程を説明するための模式的な平面図である。
【図９】本発明による実施形態で用られる多段階露光（ハーフトーン露光）用のフォトマスクの構成を説明するための模式図である。
【図１０】本発明による他の実施形態のアクティブマトリクスの製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、比較例のアクティブマトリクス基板の他の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１２】比較例のアクティブマトリクス基板の模式的な平面図である。
【符号の説明】
１ガラス基板
２ゲート電極膜
３、８、１６レジスト層
４ゲート絶縁膜
５第１半導体層
５ａチャネル層
６第２半導体層
７ソース・ドレイン電極膜
８ａ肉薄部
９パッシベーション膜
１０ａ、１０ｂ凹所
１０ｂコンタクトホール
１１撥水性フッ素系樹脂
１１ｂコンタクトホール位置
１２導電層（塗布型透明導電膜）
１４マトリクス基板
１５フォトマスク
１５Ａ透過部
１５Ｂ遮光部
１５Ｃメッシュ部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device, and more particularly to a matrix substrate used for a display device such as a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, thin display devices (FPDs) such as a liquid crystal display device and an organic EL display device have been widely used as a display device replacing the CRT, and further cost reduction is desired.
[0003]
An FPD represented by a liquid crystal display device includes a matrix substrate provided with a large number of electrodes for electrically addressing pixels. For the production of this matrix substrate, thin film deposition techniques (vacuum deposition, sputtering, CVD, etc.) and photolithography processes that require a vacuum are widely used. Performance (throughput and yield) is low, which is a major factor that increases manufacturing costs.
[0004]
Therefore, in order to improve the productivity of a liquid crystal display device and the like and to reduce the cost, a manufacturing method that enables a vacuum removal and / or a photolithography process is being studied.
[0005]
As such a manufacturing method, a method using a technique of applying or printing a solution material on a substrate or the like, such as an ink jet method or a spin coating method, has been attracting attention.
[0006]
For example, Patent Literature 1 discloses a technique for forming pixel electrodes of a matrix substrate for a liquid crystal display device without using a photolithography process. The method disclosed in Patent Document 1 utilizes a difference in wettability (water repellency / hydrophilicity) of a base film for forming a pixel electrode and selects a conductive material in a solution only for a hydrophilic part of the base film. Form. Therefore, when this method is adopted, a vacuum is not required for depositing a conductive layer constituting a pixel electrode, and a photolithography process for patterning the conductive layer into a pixel electrode is not required.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-98994
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, as a result of the study by the present inventor, when the method disclosed in Patent Document 1 is used, a connection to a drive circuit for supplying a predetermined electric signal (such as a scanning signal or a display signal) to the wiring of the matrix substrate is made. It has been found that there is a problem that a leak or a short circuit occurs between the terminals for performing the operation.
[0009]
As a result of various studies, the above-described problem occurs when the uppermost layer of the terminal portion is formed using the same conductive layer (typically, an ITO layer) as the pixel electrode, and is caused by a large distance between the terminal portions. I found out. In general, the distance between adjacent terminal portions is set to 40 μm or more in order to surely make electrical connection between the terminal portion of the matrix substrate and the drive circuit (COF-mounted IC).
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and a main object of the present invention is to provide a method of manufacturing a matrix substrate for a display device which does not cause a leak or a short circuit between terminals by a simple manufacturing process. is there.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a matrix substrate according to the present invention includes a circuit element including a substrate, a plurality of pixel electrodes formed on the substrate, a plurality of wirings for supplying signals to the plurality of pixel electrodes, and the plurality of wirings. (A) forming the circuit element on a substrate; and (b) forming the circuit element on a substrate. (C) forming a hydrophilic region and a water-repellent region in a predetermined pattern on the interlayer insulating layer, wherein each of the hydrophilic regions has a surrounding area. A plurality of hydrophilic portions surrounded by a water-repellent region, the plurality of hydrophilic portions each including a plurality of first hydrophilic portions provided corresponding to each of the plurality of pixel electrodes; Are provided corresponding to the plurality of terminal portions. A plurality of second hydrophilic portions and a plurality of third hydrophilic portions each provided between any adjacent terminal portions of the plurality of terminal portions, and Forming a water-repellent region in which the width of the water-repellent region located between any adjacent hydrophilic portions is 30 μm or less; and (d) forming a conductive material having hydrophilicity on the interlayer insulating layer. And selectively forming a conductive layer on the hydrophilic region, thereby achieving the above object.
[0012]
In a preferred embodiment, the step (b) is a step of forming an interlayer insulating layer using a material having hydrophilicity, and the step (c) is a step of forming a water-repellent surface on the surface of the interlayer insulating layer. Forming a water-repellent layer using a material having: and forming the plurality of hydrophilic portions by patterning the water-repellent layer and partially exposing the surface of the interlayer insulating film. Include.
[0013]
After the step (d), a step of removing the water-repellent layer may be further included, or the water-repellent layer may be left as it is.
[0014]
In a preferred embodiment, the step (b) is a step of forming an interlayer insulating layer using a material having hydrophilicity, wherein the step of forming a water-repellent region has a convex cross-sectional shape. A step of forming an interlayer insulating layer is included, and the step (c) includes a step of selectively imparting water repellency to the convex portion on the surface of the interlayer insulating layer.
[0015]
In a preferred embodiment, the step (b) is a step of forming an interlayer insulating layer using a photosensitive material, and the step (c) is a step of forming the interlayer insulating layer using a photolithography process. This is performed together with the step of forming a contact hole.
[0016]
In a preferred embodiment, the plurality of hydrophilic portions other than the plurality of second hydrophilic portions are arranged in substantially the same pattern as the plurality of first hydrophilic portions.
[0017]
The step (d) includes a step of applying a solution of a conductive material on the interlayer insulating layer.
[0018]
A matrix substrate according to the present invention is manufactured by any one of the above methods.
[0019]
A matrix substrate according to an aspect of the present invention includes a substrate, a circuit element including a plurality of pixel electrodes formed on the substrate, a plurality of wirings for supplying signals to the plurality of pixel electrodes, and the plurality of wirings. A matrix substrate for a display device, comprising a plurality of terminal portions provided in each of the extended portions, further comprising: an interlayer insulating layer covering the circuit element; and a water-repellent layer formed on the interlayer insulating layer. Wherein the water-repellent layer has a plurality of openings, the plurality of pixel electrodes and the plurality of terminals are formed in the plurality of openings, and any of the plurality of openings is provided. The width of the water-repellent layer located between adjacent openings is 30 μm or less.
[0020]
A display device according to the present invention includes any one of the matrix substrates described above.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the present invention, the occurrence of the leak or the short circuit between the terminal portions described above is caused by the fact that the distance between the adjacent terminal portions is set to 40 μm or more. It is based on the knowledge obtained from experiments that when the width of the aqueous region exceeds 30 μm, the hydrophilic solution applied on the base film remains on the water-repellent region.
[0022]
The method for manufacturing a matrix substrate according to the present invention includes a substrate, a plurality of pixel electrodes formed on the substrate, a circuit element including a plurality of wirings for supplying signals to the plurality of pixel electrodes, and a plurality of wirings. And a plurality of terminal portions provided in the extended portion. The display device is, for example, an active matrix liquid crystal display device or an organic EL display device. The circuit element typically includes a switching element such as a TFT and a wiring (gate line or source line) connected to the switching element. Further, the pixel electrode is typically a transparent electrode in a transmissive type and a transmissive / reflective type liquid crystal display device. However, the present invention is not limited to this. May be applied.
[0023]
The manufacturing method of the present invention includes: (a) forming a circuit element on a substrate; (b) forming an interlayer insulating layer covering the circuit element; and (c) forming a hydrophilic region on the interlayer insulating layer. Forming a water-repellent region in a predetermined pattern; and (d) selectively forming a conductive layer in the hydrophilic region on the interlayer insulating layer using a conductive material having hydrophilicity. I do. Here, in the step (c), the hydrophilic region has a plurality of hydrophilic portions each surrounded by a water-repellent region, and the plurality of hydrophilic portions each correspond to a plurality of pixel electrodes. A plurality of first hydrophilic portions provided correspondingly, a plurality of second hydrophilic portions each provided corresponding to the plurality of terminal portions, and any adjacent one of the plurality of terminal portions to each other And a plurality of third hydrophilic portions provided between the terminal portions to be formed, and the width of the water-repellent region located between any adjacent hydrophilic portions of the plurality of hydrophilic portions is 30 μm or less. Form an area.
[0024]
That is, conventionally, only the region where the conductive layer is desired to be formed is a hydrophilic portion (first and second hydrophilic portions), so that a water-repellent region having a width of 40 μm or more is formed between the terminal portions. The conductive layer was formed in this wide water-repellent region, and the problem of leakage, leakage, and short-circuiting occurred.On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, the water-repellent region was also formed between the terminals. Since the hydrophilic portion (third hydrophilic portion) surrounding the periphery is formed and the width of the water-repellent region is set to 30 μm or less, no conductive layer is formed on the water-repellent region. .
[0025]
Note that the water-repellent region and the hydrophilic region are characterized by a contact angle with a conductive material having hydrophilicity. For example, by controlling the surface state of the solution of the conductive material and the underlying film (layer insulation layer) so that the contact angle with the water-repellent region is 30 ° or more and the contact angle with the hydrophilic region is 20 ° or less. Good.
[0026]
For example, a water-repellent layer is formed using a water-repellent material on the surface of an interlayer insulating layer formed using a material having hydrophilicity, and the water-repellent layer is patterned to partially cover the surface of the interlayer insulating film. A plurality of hydrophilic portions may be formed by exposing the plurality of hydrophilic portions.
[0027]
Alternatively, a plurality of hydrophilic portions surrounded by the water repellent region may be formed by selectively imparting water repellency to a part of the surface of the interlayer insulating layer having hydrophilicity. Since the conductive material is used in the form of a solution (liquid), it is preferable that the water-repellent region around the hydrophilic portion is more convex. Accordingly, when an interlayer insulating layer having a surface profile in which a portion serving as a water-repellent region has a convex cross-sectional shape is formed and water repellency is selectively imparted to the convex portion, the convex portion having the water-repellent is formed into a rib , And the solution containing the conductive material can be stably held in the hydrophilic portion. As described above, when the water-repellent layer is formed on the interlayer insulating layer, the solution containing the conductive material is stably held in the opening of the water-repellent layer. Need not be formed.
[0028]
In order to electrically connect a conductive layer formed using a conductive material having hydrophilicity to a circuit element (eg, a TFT electrode or a wiring) formed on a substrate on an interlayer insulating layer (underlying film). When it is necessary to form a contact hole in the interlayer insulating layer, it is preferable to form the interlayer insulating layer using a photosensitive material (typically, a positive type) because the manufacturing process can be simplified. When patterning the water-repellent layer formed on the interlayer insulating layer from a material having photosensitivity, a non-photosensitive material is used for the water-repellent layer, and the photosensitivity of the interlayer insulating layer is used. be able to. That is, in the process of selectively removing a part of the interlayer insulating layer located below a portion (portion to be an opening) of the water-repellent layer, the water-repellent layer formed thereon is selectively removed. can do. Of course, the interlayer insulating layer needs to be present in the opening of the water-repellent layer except for the portion which becomes the contact hole, so that the interlayer insulating layer only needs to be removed near the surface thereof.
[0029]
For example, when the interlayer insulating layer is formed using a positive photosensitive resin, a portion where the water-repellent layer is left is not exposed, a portion where the water-repellent layer is removed and the surface of the interlayer insulating layer is exposed is exposed, and a contact hole is formed. By completely exposing the portion where is formed, a contact hole can be formed and a hydrophilic region and a water-repellent region arranged in a predetermined pattern can be formed by one photolithography process.
[0030]
The hydrophilic portions (third hydrophilic portions) formed between the terminal portions (second hydrophilic portions) are arranged in the same pattern as the hydrophilic portions (first hydrophilic portions) provided corresponding to the pixel electrodes. For example, there is an advantage that the design of the photomask can be simplified. Further, by adopting a configuration in which the hydrophilic portion is formed in the same pattern as the first hydrophilic portion in all regions other than the terminal portion, not limited to between the terminal portions, the pattern of the photomask can be further simplified. I can do it.
[0031]
Hereinafter, the configuration and manufacturing method of the display device matrix substrate according to the embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto. In the following, a matrix substrate for an active matrix type liquid crystal display device having a TFT as a switching element will be described. However, a plurality of electrodes for electrically addressing pixels, such as an organic EL display device and an electrophoretic display device, are provided. Can be widely applied to matrix substrates for display devices.
[0032]
FIG. 1 is a schematic plan view of a matrix substrate provided with TFTs for an active matrix type liquid crystal display device. In FIG. 1, a region corresponding to one pixel is exaggerated.
[0033]
The matrix substrate includes a pixel electrode (pixel portion) corresponding to each pixel of the display device, a source line for supplying a display signal to the pixel electrode (sometimes called a “display signal line”), and a pixel electrode. A TFT (TFT unit) for controlling the timing of supplying a display signal, and a gate line (also referred to as a “scanning signal line”) for supplying a scanning signal for controlling on / off operation of the TFT to the gate of the TFT. ) On a substrate (typically a glass substrate). An area of the matrix substrate including a plurality of pixel units is referred to as a display area. The matrix substrate further has a terminal portion for connecting to a driving circuit for supplying signals corresponding to the gate lines and the source lines, and the like. The terminal portion is provided on the peripheral portion of the substrate outside the display area as an extension portion of each wiring (gate line and source line). A region on the substrate where the terminal portion is formed may be referred to as a terminal region. Although FIG. 1 shows only a terminal portion corresponding to a source line, a terminal portion corresponding to a gate line is also provided.
[0034]
Hereinafter, the cross-sectional views shown in FIGS. 2 to 7 are a cross-sectional view along the line AA ′ and a cross-sectional view along the line BB ′ in FIG. However, the cross-sectional view along the line AA ′ schematically shows the intersection of the gate line and the source line (hereinafter referred to as “GS intersection”), the TFT, the pixel, and the terminal. Is shown. The same applies to the cross-sectional views of the matrix substrates of the comparative examples shown in FIG. 11 and FIG.
[0035]
FIGS. 2A to 2C correspond to the cross-sectional views along the line AA ′ in FIG. 1 and show the manufacturing process of the gate line, the gate electrode of the TFT, and the terminal portion of the gate line.
[0036]
First, as shown in FIG. 2A, a gate conductive layer 2 is deposited on a substrate (for example, a glass substrate) 1. The gate conductive layer 2 is, for example, a metal layer of chromium, aluminum, tantalum, or the like, and is formed by a sputtering method or the like.
[0037]
Next, as shown in FIG. 2B, a resist layer 3 having a predetermined pattern is formed on the gate conductive layer 2. This step is performed by a known photolithography process.
[0038]
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the resist layer 3 is used as an etching resist, and the gate conductive layer 2 is etched to form a desired pattern, thereby forming a gate line and a gate electrode formed integrally with the gate line. And a terminal portion are formed.
[0039]
Next, as shown in FIG. 3A, three layers of the gate insulating film 4, the first semiconductor layer 5, and the second semiconductor layer 6 are successively formed. Thereafter, the source / drain conductive layer 7 is continuously formed by a plasma CVD method or a sputtering method. Gate insulating film 4 is formed of, for example, a silicon nitride (SiNx) film. The first semiconductor layer 5 is formed of an amorphous-silicon (a-Si) film. The second semiconductor layer 6 is made of n-type impurity which is highly doped with n-type impurities. ⁺ -Formed with a Si film. The source / drain conductive layer 7 is formed of a metal such as chromium, aluminum, and tantalum.
[0040]
Next, as shown in FIG. 3 (b), after a resist is applied to the whole, the exposure amount distribution is adjusted using a slit mask or the like, and a resist having a predetermined pattern and having a thickness different depending on the position is used. The layer 8 is formed. This step will be described later in detail with reference to FIG.
[0041]
As shown in FIG. 3B, the resist layer 8 is not formed in the pixel portion and the terminal portion, but is formed as a thin portion 8a at a portion corresponding to the channel portion 5a of the TFT, and as a thick portion at other portions. I do. That is, the thickness of the resist layer other than the thin portion 8a is equal to or greater than the first thickness, and the thin portion 8a is formed as a second thickness smaller than the first thickness.
[0042]
Next, as shown in FIG. 3C, the three layers of the gate insulating film 4, the first semiconductor layer 5, and the second semiconductor layer 6, which are not covered with the resist layer 8, and the source / drain conductive layers. All layers 7 are removed by etching.
[0043]
Thereafter, as shown in FIG. 4 (a), the entire thickness of the remaining resist layer 8 shown in FIG. 3 (c) is reduced by ashing or the like, and at the position of the channel portion 5a corresponding to the thin portion 8a. The surface of the source / drain conductive layer 7 is exposed.
[0044]
Next, as shown in FIG. 4B, the source / drain conductive layer 7 is separated into a source electrode and a drain electrode by etching using the remaining resist layer 8 as a mask. One semiconductor layer 5 is etched to a desired thickness. In the channel portion 5a, the thickness of the first semiconductor layer 5 is adjusted, and the second semiconductor layer 6 and the source / drain conductive layer 7 are removed. Thereafter, when the resist layer 8 is removed, a state shown in FIG.
[0045]
Next, as shown in FIG. 5A, a passivation film 9 is formed on almost the entire surface of the obtained substrate. The passivation film 9 is a protection film made of, for example, silicon nitride, and is formed by, for example, a CVD method, a sputtering method, or the like.
[0046]
Thereafter, a photosensitive resin (for example, an acrylic resin) is applied on the passivation film 9, and as shown in FIG. 5B, a photosensitive resin film 10 having a flattened surface is obtained. This photosensitive resin film functions as an interlayer insulating layer that electrically insulates pixel electrodes from circuit elements such as electrodes and wirings (gate lines and source lines) of TFTs formed on the substrate. The photosensitive resin film 10 is prebaked at a temperature of 80C to 100C as needed. At this time, the material is selected so that the surface of the photosensitive resin film 10 becomes hydrophilic. Alternatively, the surface of the photosensitive resin film 10 may be modified to be hydrophilic, but the process can be simplified by forming the photosensitive resin film 10 using a resin having hydrophilicity.
[0047]
Next, as shown in FIG. 5C, a water-repellent resin film 11 for forming a water-repellent layer on the photosensitive resin film 10 is formed. The water-repellent resin film 11 is formed of, for example, a transparent fluororesin. The water-repellent resin film 11 is also pre-baked at, for example, 80 ° C. to 100 ° C. as necessary.
[0048]
Next, a contact hole is formed in the photosensitive resin film 10 by a photolithography process, and the water-repellent resin film 11 is patterned to form a water-repellent layer 11 having an opening (indicated by the same reference numeral as the water-repellent resin film). .) Is formed.
[0049]
Here, the water-repellent resin film 11 is formed of a material that transmits light for patterning, and exposes the photosensitive resin film 10 at multiple exposure levels. Here, in order to perform exposure at multiple exposure levels, here, using a photomask (for example, a slit mask) having different transmittances in the three regions, the irradiation intensity is made different in the three regions, and the irradiation time is set in each region. Do the same. When a fluorine-based resin is used, a water-repellent resin film 11 having a transmittance of 90% or more can be obtained.
[0050]
When the photosensitive resin film 10 is formed of a positive-type material, as shown in FIG. 6A, a region where the transmittance of exposure light (typically, ultraviolet light) is substantially zero (irradiation intensity Ia). The photosensitive resin film 10 is exposed using a photomask that forms a region having the highest transmittance (irradiation intensity Ic) and a region having a middle transmittance (irradiation intensity Ib). It should be noted that an intermediate transmittance does not mean that the transmittance is close to 50%, but means that the transmittance is between the maximum transmittance (approximately 100%) and 0%.
[0051]
A region (completely exposed region) of the photosensitive resin film 10 made of a positive photosensitive resin, which is exposed at the irradiation intensity Ic, is exposed to the bottom surface of the photosensitive resin film 10 and developed, so that the photosensitive resin film 10 is developed. A penetrating hole (to be a contact hole 10c) is formed. In the area exposed at the irradiation intensity Ib (intermediate exposure area), only a part of the vicinity of the surface of the photosensitive resin film 10 is exposed, and by development, only the vicinity of the surface is partially removed (FIG. It is shown that only the water-repellent resin layer 11 has been removed for simplicity.) The water-repellent resin film 11 formed in the completely exposed region and the intermediate exposed region is removed at the same time as the photosensitive resin film 10 in each region is removed in the developing step (so-called “lift-off”). ). Since the photosensitive resin layer 10 is not removed in the unexposed area (area of the irradiation intensity Ia), the water-repellent resin film 11 thereon remains.
[0052]
Considering that the water-repellent resin film 11 has a sufficiently high transmittance to light (preferably 90% or more) for exposing the photosensitive resin film 10 and is surely lifted off in the developing step, its thickness is considered. Is preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less.
[0053]
Next, using the photosensitive resin film 10 as an etching resist, the passivation film 9 is formed at the position of the contact hole 10b for the pixel electrode, and the passivation film 9 and the gate insulating film 4 are formed at the position of the contact hole 10c for the terminal portion. Is etched. As a result, as shown in FIG. 6A, the source / drain electrodes 7 are exposed in the contact holes 10b, and the gate electrode conductive layer (extended portion of the gate wiring) 2 is formed in the terminal contact holes 10c. Will be exposed.
[0054]
Thus, the contact holes 10b and 10c are formed in the photosensitive resin film 10, and the hydrophilic region and the water-repellent region are formed on the photosensitive resin film 10 according to a predetermined pattern.
[0055]
Here, the patterns of the hydrophilic region and the water-repellent region in the terminal region of the matrix substrate according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0056]
As schematically shown in FIG. 8, in the matrix substrate of the present embodiment, the distance between the adjacent terminal portions (10c) is, for example, about 60 μm. A region where the surface of the hydrophilic interlayer insulating layer 10 is exposed (that is, a hydrophilic region) and a region 11b where the water-repellent layer 11 is formed (that is, a water-repellent region) are formed in the opening 11a. . In addition, a plurality of openings 11a of the water-repellent layer 11 are provided between adjacent terminal portions to form a plurality of hydrophilic portions (third hydrophilic portions). The width of the water-repellent region 11b located between the adjacent third hydrophilic portions is set to 30 μm or less. Here, as schematically shown in FIG. 8, for example, it is set to about 10 μm.
[0057]
When a hydrophilic coating-type transparent conductive material is applied on the substrate on which the hydrophilic region and the water-repellent region are arranged in this manner by a spin coating method or the like, FIGS. 7A and 7B schematically show. As described above, in both the pixel portion and the terminal portion, the conductive layer 12 is formed only in the hydrophilic region (including the contact hole portions 10b and 10c) corresponding to the opening 11b of the water repellent layer 11, and the water repellent layer 11 is formed. No conductive layer is formed thereon. Therefore, a leak or a short circuit is prevented from occurring between the terminal portions 10c.
[0058]
As the hydrophilic coating type transparent conductive material, for example, a solution in which indium formate and an organic tin compound are dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF) can be used. The viscosity of this solution was 1 cp, the contact angle with respect to the hydrophilic region (interlayer insulating film: acrylic photosensitive resin film) was about 10 °, and the contact angle with respect to the water-repellent region (fluorine resin film) was about 30 °. is there. The hydrophilic coating-type transparent conductive material is not limited to the above examples, and a solution in which ITO powder is dispersed or dissolved in a solvent disclosed in JP-A-11-227740 and the like, and JP-A-2001-2954. A solution in which indium formate and an organic acid tin compound are dissolved in a solvent, or the like, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-163, etc. can be used.
[0059]
If necessary, the coating type transparent conductive material is annealed to form the conductive layer 12. Thereafter, the water-repellent layer 11 may be removed as needed. The removal of the water-repellent layer 12 can be performed by, for example, ashing.
[0060]
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the hydrophilic portion (first hydrophilic portion) corresponding to the pixel electrode 10 substantially covers not only between the terminal portions but also over almost the entire terminal region. Although the hydrophilic portion is formed in the same pattern, the present invention is not limited to this, and the size and arrangement of the hydrophilic portion may be appropriately set so that the conductive layer is not formed on the water-repellent region.
[0061]
On the other hand, in the matrix substrate of the comparative example shown in FIGS. 11 and 12, the water-repellent region (water-repellent layer 11) is formed over the entire surface excluding the pixel electrode 10 and the terminal portion. As shown in FIG. 12A and FIG. 12, a water repellent region having a width of 60 μm or more exists in the terminal region. Therefore, the conductive layer 12 is not formed on the water-repellent region in the pixel portion as shown in FIG. 11B, whereas in the terminal region, as shown in FIG. The conductive layer 12 is formed on the water-repellent region between them. This is considered for the following reasons. That is, in the terminal region, since the area of the water-repellent region is much larger than the area of the hydrophilic region, the conductive material (solution) repelled by the water-repellent region cannot be held in the hydrophilic region, It is considered that the conductive material remains on the water-repellent region.
[0062]
In this embodiment, since the water-repellent layer 11 is formed on the interlayer insulating layer 10 formed of a photosensitive resin film, the water-repellent layer 11 functions as a rib. In the case where the surface of the interlayer insulating layer 11 is selectively modified to be water-repellent without forming the water-repellent layer 11 on the interlayer insulating layer 10, the region of the interlayer insulating layer 10 must be made convex in advance. Thereby, it can function as a rib.
[0063]
In the above example, the water repellent layer is formed using a resin film having no photosensitivity, but may be formed using a resin layer having water repellency and photosensitivity. For example, a matrix substrate shown in FIG. 10 can be formed.
[0064]
After forming a water-repellent resin film having photosensitivity, exposure is performed in multiple stages in the same manner as described in the above embodiment, and a concave portion 11a is formed in a region corresponding to a pixel electrode (conductive layer), and a contact hole for a pixel electrode Is formed, and an opening 11c corresponding to the terminal portion contact hole 11c is formed. In such a configuration, the water-repellent layer 11 around the concave portion 11a functions as a rib.
[0065]
The configuration of the photomask 15 used in the multi-step exposure process of the above embodiment will be described with reference to FIG.
[0066]
The photomask 15 includes a transmission part 15A, a light shielding part 15B, and a mesh part 15C. A general photomask includes a portion where the light transmission amount is targeted at 100% as in the transmission portion 15A, and a portion where the light transmission amount is targeted at 0% as the light shielding portion 15B. . The photomask 15 further has a mesh portion 15C whose transmitted light amount is intermediate between the transmission portion 15A and the light shielding portion 15B. The mesh portion 15C is formed by, for example, a mesh pattern or a slit pattern whose interval is smaller than the resolution of the light used. When a positive resist is used due to a change in the amount of transmitted light of the mask 15, for example, the resist thickness is zero at the portion corresponding to the transmissive portion 15A, the resist thickness is maximum at the portion corresponding to the light shielding portion 15B, and the mesh In the portion corresponding to 15C, a resist pattern 16 is obtained in which the resist thickness decreases as the amount of transmitted light increases. A negative resist can also be used, and in that case, as the amount of transmitted light increases, the resist thickness increases.
[0067]
In the above embodiment, the interlayer insulating layer 10 is formed using a hydrophilic resin, and the water-repellent layer (water-repellent region) 11 is selectively formed thereon. Alternatively, the interlayer insulating layer 10 may be formed using a material having, and a layer (region) having hydrophilicity may be selectively formed thereon. However, considering the adhesiveness to the substrate and the like, it is preferable that the interlayer insulating layer is formed of a hydrophilic resin.
[0068]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the matrix board | substrate for display devices which does not generate a leak or a short circuit between terminal parts with a simple manufacturing process is provided.
[0069]
The method for manufacturing a matrix substrate according to the present invention is widely applied to a liquid crystal display device, an organic EL display device, and the like, and can reduce the manufacturing cost and / or improve the throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing an active matrix substrate according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are schematic cross-sectional views illustrating a part of a manufacturing process of an active matrix substrate according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3C are schematic cross-sectional views for explaining another manufacturing process of the active matrix substrate of the embodiment according to the present invention.
FIGS. 4A to 4C are schematic cross-sectional views for explaining another manufacturing process of the active matrix substrate according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating another manufacturing process of the active matrix substrate according to the embodiment of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are schematic cross-sectional views for explaining another manufacturing process of the active matrix substrate of the embodiment according to the present invention.
FIGS. 7A and 7B are schematic cross-sectional views for explaining another manufacturing process of the active matrix substrate of the embodiment according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic plan view for explaining a manufacturing process of the active matrix substrate of the embodiment according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a configuration of a photomask for multi-step exposure (halftone exposure) used in an embodiment according to the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of an active matrix according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 11A to 11C are schematic cross-sectional views for explaining another manufacturing process of the active matrix substrate of the comparative example.
FIG. 12 is a schematic plan view of an active matrix substrate of a comparative example.
[Explanation of symbols]
1 Glass substrate
2 Gate electrode film
3, 8, 16 resist layer
4 Gate insulating film
5 First semiconductor layer
5a Channel layer
6 Second semiconductor layer
7 Source / drain electrode film
8a Thin part
9 Passivation film
10a, 10b recess
10b Contact hole
11 Water-repellent fluorine resin
11b Contact hole position
12 conductive layer (coating type transparent conductive film)
14 Matrix substrate
15 Photomask
15A transmission part
15B Shading part
15C mesh part

Claims

A substrate, a plurality of pixel electrodes formed on the substrate, a circuit element including a plurality of wirings for supplying signals to the plurality of pixel electrodes, and a plurality of wiring elements provided on respective extending portions of the plurality of wirings. A method for manufacturing a display device matrix substrate including a plurality of terminal portions,
(A) forming the circuit element on a substrate;
(B) forming an interlayer insulating layer covering the circuit element;
(C) forming a hydrophilic region and a water-repellent region in a predetermined pattern on the interlayer insulating layer, wherein the hydrophilic region has a plurality of hydrophilic regions each surrounded by a water-repellent region. A plurality of first hydrophilic portions, each of which is provided corresponding to each of the plurality of pixel electrodes, and a plurality of first hydrophilic portions, each of which is provided corresponding to each of the plurality of pixel electrodes. A plurality of second hydrophilic portions, and a plurality of third hydrophilic portions each provided between arbitrary adjacent terminal portions of the plurality of terminal portions, wherein the plurality of hydrophilic portions are provided. Forming a water-repellent region in which the width of the water-repellent region located between any adjacent hydrophilic portions of the portion is 30 μm or less;
(D) a step of selectively forming a conductive layer on the hydrophilic region using a conductive material having hydrophilicity on the interlayer insulating layer;
A method for manufacturing a matrix substrate, comprising:

The step (b) is a step of forming an interlayer insulating layer using a material having hydrophilicity,
The step (c) is a step of forming a water-repellent layer on the surface of the interlayer insulating layer using a water-repellent material;
Patterning the water-repellent layer and forming the plurality of hydrophilic portions by partially exposing the surface of the interlayer insulating film;
The method for manufacturing a matrix substrate according to claim 1, comprising:

The method for manufacturing a substrate according to claim 2, further comprising a step of removing the water-repellent layer after the step (d).

The step (b) is a step of forming an interlayer insulating layer using a material having hydrophilicity, and a step of forming an interlayer insulating layer having a surface profile in which a portion serving as the water-repellent region has a convex cross-sectional shape. ,
The step (c) includes a step of selectively imparting water repellency to the convex portions on the surface of the interlayer insulating layer,
A method for manufacturing a matrix substrate according to claim 1.

The step (b) is a step of forming an interlayer insulating layer using a photosensitive material,
The method according to claim 1, wherein the step (c) is performed together with a step of forming a contact hole in the interlayer insulating layer using a photolithography process.

6. The device according to claim 1, wherein the plurality of hydrophilic portions other than the plurality of second hydrophilic portions are substantially arranged in the same pattern as the plurality of first hydrophilic portions. 7. Manufacturing method of matrix substrate.

The method of manufacturing a matrix substrate according to claim 1, wherein the step (d) includes a step of applying a solution of a conductive material on the interlayer insulating layer.

A matrix substrate manufactured by the method according to claim 1.

Board and
A plurality of pixel electrodes formed on the substrate,
A circuit element including a plurality of wirings for supplying signals to the plurality of pixel electrodes,
A plurality of terminal portions provided on each extending portion of the plurality of wirings,
A matrix substrate for a display device comprising:
Further comprising an interlayer insulating layer covering the circuit element and a water-repellent layer formed on the interlayer insulating layer,
The water-repellent layer has a plurality of openings, the plurality of pixel electrodes and the plurality of terminals are formed in the plurality of openings, and any of the plurality of openings is adjacent to the plurality of openings. The matrix substrate, wherein the width of the water-repellent layer located between the openings is 30 μm or less.

A display device comprising the matrix substrate according to claim 8.