JP2006106793A - 表示装置、撮影装置、及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラーの直下に存在することになる周辺駆動回路の薄膜トランジスタや配線にフィラーからの圧力が加わり、断線やコンタクト不良が発生し易くなる。
【解決手段】周辺駆動回路及びアクティブマトリクス回路が第１の基板に形成され、前記第１の基板と第２の基板との基板の間隔を保持する、樹脂材料でなるスペーサーが前記周辺駆動回路の上方に配置されていることを特徴とする。また、周辺駆動回路及びアクティブマトリクス回路が第１の基板に形成され、前記第１の基板と第２の基板との基板の間隔を保持する、樹脂材料でなるスペーサーが前記周辺駆動回路の上方に配置され、樹脂層が前記周辺駆動回路と前記スペーサーとの間に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本明細書で開示する発明は、周辺駆動回路を一体化したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成に関する。

従来より、アクティブマトリクス型の液晶表示装置が知られている。これは、ガラス基板や石英基板上にアクティブマトリクス回路と該回路を駆動するための周辺駆動回路とを集積化した構成を有している。

このような構成においては、画面表示に不要な部分の面積を極力小さくするための工夫がされている。例えば、周辺駆動回路に占有される面積を極力小さくするような努力がされている。

一方、液晶表示装置においては、一対の基板間に液晶を保持するために周辺部にシール材と称される液晶を閉じ込めるための封止材料が配置されている。

上記の画面表示に不要な部分の面積を極力小さくする工夫の一つとして、上記シール材の占める面積を削減することも求められている。

周辺駆動回路を一体化したアクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、周辺駆動回路に発生する不良が問題となる。

特に周辺駆動回路上にシール材を配置し、画素以外の面積（これを額縁と呼ぶ）を極力小した構成では、上記周辺駆動回路における不良の発生が多くなる。

この問題は以下の様な理由で発生する。即ち、シール材中には、基板間隔を維持するためのフィラーと呼ばれる一種のスペーサーが含まれている。

一般に周辺駆動回路は非常に高い集積度を有している。このような状況においては、上記フィラーの直下に存在することになる周辺駆動回路の薄膜トランジスタや配線にフィラーからの圧力（この圧力は局所的に極めて大きなものと推定される）が加わり、断線やコンタクト不良が発生し易くなる。

一方、アクティブマトリクス領域においてもスペーサーと呼ばれる球状の基板間隔保持手段が利用されるが、アクティブマトリクス領域は、集積度が低いので、スペーサーの存在による不良の発生は周辺駆動回路ほど問題とならない。

本明細書で開示する発明は、周辺駆動回路を内蔵したアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、画素マトリクス回路の領域以外の面積を極力削減した構成を提供することを課題とする。

そして上記構成を前提として、シール材から受ける圧力によって周辺駆動回路が破壊されてしまわないような構成を提供することを課題とする。

本明細書で開示する発明の一つは、
周辺駆動回路一体型のアクティビマトリクス型の液晶表示装置であって、
周辺駆動回路上にはシール材が配置され、
周辺駆動回路と前記シール材との間には樹脂層が配置されていることを特徴とする。

上記構成において、樹脂層は多層に形成されていることが好ましい。これは、シール材中のスペーサーから受ける圧力を緩和させるために効果がある。

また、樹脂層を利用して、アクティブマトリクス領域における補助容量の形成を行うことは有効である。このようにすることで、画素における容量を必要とする値でもって得ることができる。

また、樹脂層の厚さは、シール材内のスペーサーの直径の半分以上とすることが好ましい。これは、樹脂層にシール材内のスペーサーがめり込んでも、その圧力が周辺駆動回路に及ばないようにするために有用な条件となる。なお、樹脂層が多層に形成されている場合には、その合計の厚さをシール材内のスペーサーの直径の半分以上とすればよい。

他の発明の構成は、
周辺駆動回路一体型のアクティビマトリクス型の液晶表示装置を具備した撮影装置であって、
前記周辺駆動回路上にはシール材が配置され、
前記周辺駆動回路と前記シール材との間には樹脂層が配置されていることを特徴とする。

上記構成の具体的な例としては、アクティビマトリクス型の液晶表示装置を備えた携帯型のビデオムービを挙げることができる。

他の発明の構成は、
周辺駆動回路一体型のアクティビマトリクス型の液晶表示装置を具備した情報処理装置であって、
前記周辺駆動回路上にはシール材が配置され、
前記周辺駆動回路と前記シール材との間には樹脂層が配置されていることを特徴とする。

上記構成の具体的な例としては、アクティブマトリクス型の液晶表示を具備した携帯型のパーソナルコンピューターや各種情報端末を挙げることができる。

本明細書に開示する発明を利用することにより、周辺駆動回路を内蔵したアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、画素マトリクス回路の領域以外の面積を極力削減した構成を提供することができる。

即ち、周辺駆動回路上にシール材を配置する構成とすることにより、画素領域以外に面積を極力削減した構成を得ることができる。また、このような構成とした上でさらにシール材から受ける圧力によって周辺駆動回路が破壊されてしまうことを防ぐ構成を得ることができる。

本明細書で開示する発明の一つの実施携帯として、図１に示すような、
周辺駆動回路一体型のアクティビマトリクス型の液晶表示装置であって、
周辺駆動回路上にはシール材１０４が配置され、
周辺駆動回路と前記シール材との間には樹脂層２６及び３０１が配置されている構成を挙げることができる。

上記構成においては、シール材１０４内に含まれるスペーサー１０３によって、周辺駆動回路に局所的に高い圧力が加わり、周辺駆動回路が破壊されてしまうことを防ぐことができる。

また、周辺駆動回路上にシール材を配置することで、画素領域以外の面積を極力小さくした構成を実現することができる。

本実施例に示す構成においては、周辺駆動回路が存在する領域上にシール材を配置する構成を採用する。またシール材中に含まれるスペーサーからの応力によって、周辺駆動回路が損傷することを防止するために周辺駆動回路上にポリイミドでなる緩衝層を配置する構成を採用する。

図１に示されるのは、本実施例のアクティブマトリクス型の液晶表示装置の断面の一部である。図１に示されるのは、周辺駆動回路とアクティブマトリクス回路とを同一基板上に集積化した構造を有する周辺駆動回路一体型と称される構成である。

図１に示す構成において、周辺駆動回路上には、１０４で示されるシール部が配置されている。このシール部は１０５の空間（基板間の隙間）に充填された液晶が外部に漏れ出ないように封止する機能を有している。

シール部１０４は、樹脂材料で構成される。シール部１０４は、樹脂材料をスピナーによって塗布し、パターニング、さらにベークすることによって形成される。または、印刷法によって形成される。

１０３で示される基板間隔を保持するために必要とされスペーサーである。このスペーサーは樹脂材料でなり、円柱形状を有している。本実施例においては、シール材１０４を構成する樹脂材料として、スペーサー１０３が予め混入されているものを利用する。

シール材１０４の下部には、樹脂層２６と３０１が配置されている。この樹脂層は、アクティブマトリクス領域においては層間絶縁膜、及び補助容量の誘電体として利用されている。そしてこの樹脂層は、周辺駆動回路領域においては、シール材中のスペーサーから周辺駆動回路が受ける圧力を緩和させる機能を有している。

図１に示す構成の作製工程を以下に示す。以下に示す作製工程は、周辺駆動回路にＮチャネル型とＰチャネル型の薄膜トランジスタを配置し、アクティブマトリクス回路にＰチャネル型の薄膜トランジスタを配置する構成に関する。

特にＮチャネル型の薄膜トランジスタには、低濃度不純物領域を配置し、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタには、ソース／ドレイン領域とチャネル形成領域との間に高濃度不純物領域を配置した構成とする。

このような構成とすることにより、周辺駆動回路においては、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタの特性劣化を抑制することができる。また、アクティブマトリクス回路においては、ＯＦＦ電流値が小さく、またＯＮ電流値のバラツキが小さい構成を得ることができる。

図２以下に作製工程を示す。図２において、左側が周辺駆動回路に配置されるＮチャネル型の薄膜トランジスタ（及びその部分）の作製工程である。また右側がアクティブマトリクス領域に配置される薄膜トランジスタ（及びその部分）の作製工程である。

まず、図２（Ａ）に示すようにガラス基板２０１上に図示しない下地膜を成膜する。下地膜としては酸化珪素膜を利用する。この下地膜はガラス基板２０１中からの不純物の拡散を防ぎ、またガラス基板の応力を緩和させる機能を有している。

次に下地膜上に図示しない非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法で５００Åの厚さに成膜する。さらにレーザー光の照射を行うことにより、非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素膜を得る。結晶性珪素膜を得る方法としては、加熱処理、強光の照射を利用してもよい。

この結晶性珪素膜をパターニングすることにより、２０２、２０３で示される薄膜トランジスタの活性層を形成する。ここで、２０２は周辺駆動回路に配置されるＮチャネル型の薄膜トランジスタの活性層である。２０３はアクティブマトリクス回路に配置されるＰチャネル型の薄膜トランジスタの活性層である。

図には、２つの薄膜トランジスタしか示されていないが、実際の構成においては、数万〜数十万（またはそれ以上）の薄膜トランジスタが集積化させる。

活性層を形成したら、ゲイト絶縁膜２０４として酸化珪素膜を１０００Åの厚さにプラズマＣＶＤ法により成膜する。こうして図２（Ａ）に示す状態を得る。

図２（Ａ）に示す状態を得たら、ゲイト電極（及びゲイト配線）を構成するための図示しないアルミニウム膜をスパッタ法によって４０００Åの厚さに成膜する。このアルミニウム膜中にはスカンジウムを0.1 重量％含有させる。

次に図示しない緻密な膜質を有する陽極酸化膜を１００Åの厚さに成膜する。この陽極酸化は、電解溶液として３％の酒石酸を含んだエチレングルコール溶液を用いて行う。なおこの溶液はアンモニア水で中和したものを用いる。

この陽極酸化膜は、後に配置されるレジストマスクの密着性を向上させる機能を有する。なお陽極酸化膜の代わりに窒化珪素膜を金属膜を利用してもよい。また、酸化性雰囲気中でのプラズマ酸化により酸化アルミニウム膜を形成する方法を利用してもよい。

次にレジストマスク２０５と２０６を利用してこのアルミニウム膜をパターニングする。この工程で２０７と２０８で示されるゲイト電極の基となるアルミニウムパターンを形成する。こうして図２（Ｂ）に示す状態を得る。

図２（Ｂ）に示す状態を得たら、アルミニウムパターン２０７と２０８とを陽極とした陽極酸化を行う。この工程で２１１と２１２とで示される多孔質状の陽極酸化物（膜と表現とするのは適当でない）を形成する。陽極酸化物の成長距離は５０００Åとする。

この陽極酸化においては、電解溶液として３％のシュウ酸を含んだ水溶液を用いる。

この工程においては、レジストマスク２０５と２０６が存在するので、陽極酸化は、アルミニウムパターン２０７と２０８の側面において選択的に進行する。これは、レジストマスク２０５と２０６が存在するために、アルミニウムパターン２０７と２０８の上面に電解溶液が接触しないからである。ここで、２０９と２１０とで示されるパターンが後にゲイト電極となる。こうして図２（Ｃ）に示す状態を得る。

次にレジストマスク２０５と２０６を除去する。そして緻密な膜質を有する陽極酸化膜の形成を行う。この陽極酸化は、電解溶液として３％の酒石酸を含み、アンモニア水で中和されたエチレングルコール溶液を用いて行う。

この工程においては、多孔質状の陽極酸化膜２１１と２１２中に電解溶液が侵入する。従って、２１３や２１４で示されるように緻密な膜質を有する陽極酸化膜が形成される。

この工程において、ゲイト電極２０９と２１０が画定する。これらゲイト電極の表面は緻密な膜質を有する陽極酸化膜２１３、２１４によって覆われた状態となる。またこれらのゲイト電極およびそこから延在した配線が１層目の配線となる。こうして図２（Ｄ）に示す状態を得る。

次にＰ（リン）イオンの注入を全面に対して行う。この工程では、ソース及びドレイン領域を形成するために比較的高濃度にＰイオンに注入を行う。（図２（Ｅ））

この工程において、２１５、２１７、２１８、２２０の領域にＰイオンが注入される。また２１６、２１９の領域には、Ｐイオンは注入されない。

次に多孔質状の陽極酸化物２１１と２１２とを除去する。そして図３（Ａ）に示す状態を得る。そしてこの状態において、再度のＰイオンの注入を行う。この工程においては、図２（Ｅ）に示すドーピング条件よりも低ドーズ量でもってＰイオンの注入を行う。

そして２２１、２２２、２２３、２２４で示される領域が低濃度不純物領域として形成される。そしてＮチャネル型の薄膜トランジスタのチャネル形成領域２０が画定する。（図３（Ａ））

次にＮチャネル型の薄膜トランジスタとする領域をレジストマスク２２５で覆う。そしてこの状態でＢイオンの注入を行う。この工程は、２１と２５で示される領域をＰチャネル型の薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域とする条件で行う。

この工程において、２１と２５で示される領域がソース及びドレイン領域となる。また、２２と２４で示される領域が２１と２５で示される領域よりもＰ型としての性質が強い領域として形成される。

これは、２１及び２５の領域よりも２２及び２４の領域に含まれるＰ元素の濃度が低いからである。

即ち、２１及び２５の領域においては、Ｐ元素を中和させるためにより多くのＢ元素が必要とされ、その結果として、２２及び２４の領域の方がより強いＰ型を発現する状態となる。

不純物イオンの注入が終了したら、レジストマスク２２５を除去する。そしてレーザー光の照射を行い、注入された不純物の活性化とイオンの衝撃による半導体膜の損傷のアニールとを行う。

次に第１の層間絶縁膜２２６を成膜する。ここでは、層間絶縁膜２２６としてプラズマＣＶＤ法で窒化珪素膜を４０００Åの厚さに成膜する。

そしてコンタクトホールを形成し、２層目の配線（電極）２２７、２２８、２２９、２３０を形成する。こうして、図３（Ｃ）に示す状態を得る。

次に第２の層間絶縁膜３０１を成膜する。ここでは、第２の層間絶縁膜３０１として樹脂層を１５０００Åの厚さに形成する。形成方法はスピンコート法を利用する。

次にコンタクトホールを形成し、３層目の配線（電極）２３１、２３３を形成する。また同時にアクティブマトリクス回路に配置される薄膜トランジスタを遮光するための遮光膜２３２を形成する。この遮光膜２３２は後に形成される層間絶縁膜（樹脂膜）を挟んで画素電極との間で補助容量を形成する。こうして図３（Ｄ）に示す状態を得る。

次に図４に示すように、第３の層間絶縁膜２６を成膜する。ここでは、第３の層間絶縁膜２６として、スピンコート法で樹脂層を５０００Åの厚さ形成する。そしてコンタクトホールの形成を行い、ＩＴＯでもって画素電極２３４を形成する。

本実施例においては、第３の層間絶縁膜（樹脂層）３０１を挟んで存在する遮光膜２３２と画素電極とでもって補助容量が形成されている。

さらにラビング膜２３５を成膜する。ラビング膜は樹脂材料でなり、印刷法により形成する。本実施例においては、アクティブマトリクス回路の領域のみにラビング膜を形成する。ラビング膜２３５を成膜したら、ラビング処理を行う。

次に図１に示すように、対向基板１０８を用意する。対向基板１０８上には、対向電極１０７とラビング膜１０６が形成されている。そして対向基板１０８と図３に示す基板とを貼り合わせ、図１に示す構成を完成させる。

本明細書に開示する発明は、周辺駆動回路を一体化したアクティブマトリクス型の液晶表示装置に利用することができる。

周辺駆動回路を一体化したアクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、周辺駆動回路に高い集積度が要求されるので、本明細書で開示する発明を利用することは非常に有用である。

図５（Ａ）に示すのは、デジタルスチールカメラや電子カメラ、または動画を扱うことができるビデオムービーと称される撮影装置である。

この装置は、カメラ部２００２に配置されたＣＣＤカメラ（または適当な撮影手段）で撮影した画像を電子的に保存する機能を有している。そして撮影した画像を本体２００１に配置された液晶表示装置２００３に表示する機能を有している。装置の操作は、操作ボタン２００４によって行われる。

本明細書に開示する発明を利用した場合、高開口率を有した液晶表示装置を得ることができるので、高い輝度を得ることができる。

図５（Ｂ）に示すのは、携帯型のパーソナルコンピュータ（情報処理装置）である。この装置は、本体２１０１に装着された開閉可能なカバー（蓋）２１０２に液晶表示装置２１０４が備えられ、キーボード２１０３から各種情報を入力したり、各種演算操作を行うことができる。

図５（Ｃ）に示すのは、カーナビゲーションシステム（情報処理装置）にフラットパネルディスプレイを利用した場合の例である。カーナビゲーションシステムは、アンテナ部２３０４と液晶表示装置２３０２を備えた本体から構成されている。

ナビゲーションに必要とされる各種情報の切り換えは、操作ボタン２３０３によって行われる。一般には図示しないリモートコントロール装置によって操作が行われる。

図５（Ｄ）に示すのは、投射型の画像表示装置の例である。図において、光源２４０２から発せられた光は、液晶表示装置２４０３によって光学変調され、画像となる。画像は、ミラー２４０４、２４０５で反射されてスクリーン２４０６に映し出される。

図５（Ｅ）に示すのは、ビデオカメラ（撮影装置）の本体２５０１にビューファインダーと呼ばれる表示装置が備えられた例である。

ビューファインダーは、大別して液晶表示装置２５０２と画像が映し出される接眼部２５０３とから構成されている。

図５（Ｅ）に示すビデオカメラは、操作ボタン２５０４によって操作され、テープホルダー２５０５に収納された磁気テープに画像が記録される。また図示しないカメラによって撮影された画像は表示装置２５０２に表示される。また表示装置２５０２には、磁気テープに記録された画像が映し出される。

本実施例は、周辺駆動回路一体型の液晶表示装置において、薄膜トランジスタとしてボトムゲイト型のものを利用した場合の例である。

図６に図１に対応する断面図を示す。本実施例における図１に示す構成との違いは、薄膜トランジスタの構造である。他の構成は図１に示すものと同様なものとなる。

発明を利用したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の断面を一部を示す図。 図１に示す構成を得るための作製工程を示す図。 図１に示す構成を得るための作製工程を示す図。 図１に示す構成を得るための作製工程を示す図。 液晶表示装置を利用した各種装置の例を示す図。 発明を利用したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の断面を一部を示す図。

符号の説明

１０８ 対向ガラス基板
１０７ 対向電極
１０６ ラビング膜
１０５ 液晶
１０４ シール材
１０３ スペーサー
１０１ スペーサー
２０１ ガラス基板
２０２、２０３ 活性層
２０４ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜）
２０５、２０６ レジストマスク
２０７、２０８ アルミニウムパターン
２０９、２１０ ゲイト電極パターン
２１１、２１２ 多孔質状の陽極酸化物
２１３、２１４ 緻密な膜質を有する陽極酸化膜
２１５ ソース領域（Ｐイオンの注入された領域）
２１６ Ｐイオンの注入されない領域
２１７ ドレイン領域（Ｐイオンの注入された領域）
２１８ Ｐイオンの注入された領域
２１９ Ｐイオンの注入されない領域
２２０ Ｐイオンの注入された領域
２２１ Ｐイオンの注入された領域（低濃度不純物領域）
２０ チャネル形成領域
２２２ Ｐイオンの注入された領域（低濃度不純物領域）
２２３ Ｐイオンの注入された領域（低濃度不純物領域）
２２４ Ｐイオンの注入された領域（低濃度不純物領域）
２２５ レジストマスク
２１ ソース領域（Ｂイオンの注入された領域）
２２ 強いＰ型を有する領域
２３ チャネル形成領域
２４ 強いＰ型を有する領域
２５ ドレイン領域（（Ｂイオンの注入された領域）
２２６ 層間絶縁膜
２２７ ソース電極（ソース配線）
２２８ ドレイン電極
２２９ ソース電極（ソース配線）
２３０ ドレイン電極
３０１ 層間絶縁膜
２３１ ドレイン電極（ドレイン配線）
２３２ 遮光膜
２３３ ドレイン電極
２３４ 画素電極（ＩＴＯ電極）
２６ 層間絶縁膜
２３５ ラビング膜

Claims (8)

1. 周辺駆動回路及びアクティブマトリクス回路が第１の基板に形成され、
   前記第１の基板と第２の基板との基板の間隔を保持する、樹脂材料でなるスペーサーが前記周辺駆動回路の上方に配置されていることを特徴とする表示装置。
2. 周辺駆動回路及びアクティブマトリクス回路が第１の基板に形成され、
   前記第１の基板と第２の基板との基板の間隔を保持する、樹脂材料でなるスペーサーが前記周辺駆動回路の上方に配置され、
   樹脂層が前記周辺駆動回路と前記スペーサーとの間に形成されていることを特徴とする表示装置。
3. 請求項２において、前記樹脂層の厚さは前記スペーサーの直径の半分以上の厚さを有していることを特徴とする表示装置。
4. 請求項２または３において、前記樹脂層はポリイミドでなることを特徴とする表示装置。
5. 請求項２乃至４のいずれか一において、前記樹脂層は多層でなることを特徴とする表示装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一において、前記スペーサーは円柱形状であることを特徴とする表示装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一に記載の表示装置を有することを特徴とする撮影装置。
8. 請求項１乃至６のいずれか一に記載の表示装置を有することを特徴とする情報処理装置。

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