JP2007025419A - 液晶装置の製造方法及び液晶装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 汚染物質の発生、アライメントの不良を生じさせることなく、十分な固着強度で対向基板と素子基板とを貼り合わせる。
【解決手段】 第１の基板に、紫外線ラジカル硬化型接着材料を用いて仮止め部及びシール部を形成する工程（Ｓ２２，Ｓ２３）と、前記第１の基板と第２の基板とを圧着し、前記仮止め部に紫外線を照射して硬化させて、前記第１及び第２の基板同士を貼り合わせる工程（Ｓ２４，Ｓ２５）と、前記シール部に紫外線を照射して硬化させる工程（Ｓ２７）とを具備したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小型の液晶パネルの貼り合わせに好適な液晶装置の製造方法及び液晶装置に関する。

液晶ライトバルブ等の液晶装置は、ガラス基板、石英基板等の２枚の基板間に液晶を封入して構成される。液晶装置は、一方の基板に、例えば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと称す）をマトリクス状に配置し、他方の基板に対向電極を配置して、両基板間に封止した液晶層の光学特性を画像信号に応じて変化させることで、画像表示を可能にする。

ＴＦＴを配置したＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向配置される対向基板とは、別々に製造される。両基板は、パネル組み立て工程において高精度に貼り合わされた後、液晶が封入される。

パネル組み立て工程においては、先ず、各基板工程において夫々製造されたＴＦＴ基板と対向基板との対向面、即ち、対向基板及びＴＦＴ基板の液晶層と接する面上に配向膜が形成され、次いでラビング処理が行われる。

配向膜を形成してラビング処理を施すことで、電圧無印加時の液晶分子の配列が決定される。配向膜は、例えばポリイミドを約数十ナノメーターの厚さで塗布することにより形成される。液晶層に対向する両基板の面上に配向膜を形成することで、液晶分子を基板面に沿って配向処理することができる。ラビング処理は、配向膜表面に細かい溝を形成して配向異方性の膜にするものであり、配向膜に一定方向のラビング処理を施すことで、液晶分子の配列を規定することができる。

次に、一方の基板上の端辺に接着剤となるシール材が形成される。ＴＦＴ基板と対向基板とをシール材を用いて貼り合わせ、アライメントを施しながら圧着硬化させる。シール材の一部には切り欠きが設けられており、この切り欠きを介して液晶を封入する。

ところで、基板の貼り合わせ処理においては、熱硬化を利用して熱硬化型シール材を硬化させる方法と、光（紫外線）硬化を利用して紫外線硬化型シール材を硬化させる方法とがある。

シール材を熱硬化する方法は生産性が高いという利点を有する。しかしながら、シール材の熱膨張率とガラスの熱膨張率との相違等によって、アライメントに狂いが生じてしまう。

このため、一般的には、接着部（シール材）を紫外線硬化させる方法が採用されることが多い。しかし、紫外線硬化では５０００〜３００００ｍＪ／ｃｍ²といった大光量を必要とし十分な硬化に長時間を要してしまい、十分なアライメント精度を得ることができない。そこで、短時間に少ない光量をシール材に照射して接着剤を仮硬化させることでアライメント精度を向上させ、後で十分な時間をかけて大容量の紫外線によって、接着剤を本硬化させる技術も開示されている。しかしながら、紫外線硬化型シール材に２回に分けて紫外線を照射すると、硬化率が低下してしまうという欠点がある。

また、紫外線を照射した際に配向膜に光が照射されて劣化し、液晶の配向のプレチルト角が低下する等の問題もある。

そこで、最近では、短時間で硬化する紫外線硬化による仮硬化を採用し、本硬化において熱硬化を採用したシール材を用いることがある。短時間の仮硬化によってアライメント精度を向上させると共に、熱硬化によって十分な固着強度を得る。

なお、シール材に紫外線を照射する場合には、画素への影響を回避するために、シール材以外の部分を遮光する遮光マスクを用いるようになっている。特許文献１においては、このような紫外線の悪影響を回避する紫外線，熱併用型のシール材を用いた製造方法の技術が開示されている。
特開２００３−２７０６４４号公報

しかしながら、熱硬化型のシール材、例えば、エポキシ樹脂等は、液晶に対する汚染物質となる。シール材から液晶に溶け出した汚染物質によって、液晶が汚染されて劣化してしまう。また、上述したように、熱硬化時の熱によって、上下基板間に歪が生じ、アライメントに狂いが生じるという問題もあった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、紫外線ラジカル硬化型のシール材及び仮止め材を用いることで液晶への汚染を防止し、仮止め材を利用してアライメント精度を向上させると共に、シール材の硬化によって十分な固着強度を得ることができる液晶装置の製造方法及び液晶装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液晶装置の製造方法は、第１の基板に、紫外線ラジカル硬化型接着材料を用いて仮止め部及びシール部を形成する工程と、前記第１の基板と第２の基板とを圧着し、前記仮止め部に紫外線を照射して硬化させて、前記第１及び第２の基板同士を貼り合わせる工程と、前記シール部に紫外線を照射して硬化させる工程とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、第１の基板に、仮止め部及びシール部が紫外線ラジカル硬化型接着材料によって形成される。第１及び第２の基板同士が貼り合わされ、仮止め部に紫外線を照射して仮止め部を硬化させる。これにより、第１及び第２の基板を仮止めする。次に、シール部に紫外線を照射して本硬化させ、第１及び第２の基板を固着する。第１及び第２の基板の貼り合わせに、熱硬化型の接着材料を用いないことから、接着材料による汚染がなく、第１及び第２の基板に歪も生じない。仮止め部及びシール部は紫外線ラジカル硬化型接着材料によって形成されており、比較的少ない光量で硬化する。従って、第１及び第２の基板への紫外線による悪影響を防止することができる。また、シール部は、１回の硬化工程で硬化されるので、十分な固着強度を得ることができる。こうして、画素の劣化を招来することなく、高精度の貼り付けが行われる。

また、前記仮止め部は、前記第１及び第２の基板同士を導通させるための導通部を兼ねることを特徴とする。

このような構成によれば、仮止め部として、例えば、第１及び第２の基板コーナーの４カ所に設ける導通部を兼用することができ、工程数を増大させることなく仮止め部を形成することができる。また、仮止め部の占有面積を増大させる必要がなく、液晶装置を小型に構成することができる。

また、前記仮止め部を硬化させる工程は、前記シール部をマスクする工程を含むことを特徴とする。

このような構成によれば、仮止め部の硬化時には、シール部はマスクされるので、シール部は本硬化に際して硬化され、十分な固着精度を得る。

また、前記シール部を硬化させる工程は、５００〜５０００ｍＪ／ｃｍ²の照射光量を前記シール部に照射することによって行われることを特徴とする。

このような構成によれば、比較的少ない光量によってシール材を本硬化させることができ、第１及び第２の基板への悪影響を抑制することができる。

また、前記シール部を硬化させる工程は、前記シール部によって囲まれた表示領域をマスクする工程を含むことを特徴とする。

このような構成によれば、表示領域に光が照射されることを防止することができ、表示領域への悪影響を抑制することができる。

また、本発明に係る液晶装置の製造方法は、対向基板に、紫外線ラジカル硬化型接着材料を用いて仮止め部及びシール部を形成する工程と、複数の素子基板を含む素子マザー基板上の前記素子基板上に、前記仮止め部及びシール部が形成された対向基板を圧着し、前記仮止め部に紫外線を照射して硬化させて、前記対向基板と素子マザー基板とを貼り合わせる工程と、前記仮止め部を硬化させる工程によって複数の前記対向基板が前記素子マザー基板に貼り合わされた後に、前記複数の対向基板の各シール部に紫外線を照射して硬化させる工程とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、対向基板は、素子マザー基板上に、仮止め部によって仮止めされる。仮止め部は、紫外線ラジカル硬化型接着材料を用いて形成されており、少ない光量で短時間に仮硬化させることができる。これにより、対向基板と素子マザー基板とのアライメント精度を向上させることができる。対向基板と素子マザー基板とは、シール部に対する紫外線照射によって、本硬化される。シール部は１回の紫外線照射によって硬化され、十分な固着強度を得る。

本発明に係る液晶装置は、電気光学物質を介在させた第１及び第２の基板同士を貼り合わせるために前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に紫外線ラジカル硬化型接着材料によって形成されるシール部と、前記シール部と異なる位置に紫外線ラジカル硬化型接着材料によって形成される仮止め部とを具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、仮止め部は、第１及び第２の基板を仮止めするためのものである。シール部は、第１及び第２の基板を固着するのに用いられる。これらの仮止め部及びシール部は、紫外線ラジカル硬化型接着材料によって構成されており、少ない光量で硬化している。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る液晶装置の製造方法を示すフローチャートである。図２は本実施の形態において製造した液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図である。図３は素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図２のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図である。図４は液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。図５は液晶装置の画素構造を詳細に示す断面図である。図６はパネル組み立て工程を示すフローチャートである。なお、上記各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

先ず、図２乃至図４を参照して本実施の形態において製造される液晶装置の全体構成について説明する。
液晶装置は、図２及び図３に示すように、例えば、石英基板、ガラス基板、シリコン基板を用いたＴＦＴ基板１０と、これに対向配置される、例えばガラス基板や石英基板を用いた対向基板２０との間に液晶５０を封入して構成される。対向配置されたＴＦＴ基板１０と対向基板２０とは、シール材５２によって貼り合わされている。

ＴＦＴ基板１０上には画素を構成する画素電極（ＩＴＯ）９ａ等がマトリクス状に配置される。また、対向基板２０上には全面に対向電極（ＩＴＯ）２１が設けられる。ＴＦＴ基板１０の画素電極９ａ上には、ラビング処理が施された配向膜１６が設けられている。一方、対向基板２０上の全面に渡って形成された対向電極２１上にも、ラビング処理が施された配向膜２２が設けられている。各配向膜１６，２２は、例えば、ポリイミド膜等の透明な有機膜からなる。

図４は画素を構成するＴＦＴ基板１０上の素子の等価回路を示している。図４に示すように、画素領域においては、複数本の走査線１１ａと複数本のデータ線６ａとが交差するように配線され、走査線１１ａとデータ線６ａとで区画された領域に画素電極９ａがマトリクス状に配置される。そして、走査線１１ａとデータ線６ａの各交差部分に対応してＴＦＴ３０が設けられ、このＴＦＴ３０に画素電極９ａが接続される。

ＴＦＴ３０は走査線１１ａのＯＮ信号によってオンとなり、これにより、データ線６ａに供給された画像信号が画素電極９ａに供給される。この画素電極９ａと対向基板２０に設けられた対向電極２１との間の電圧が液晶５０に印加される。また、画素電極９ａと並列に蓄積容量７０が設けられており、蓄積容量７０によって、画素電極９ａの電圧はソース電圧が印加された時間よりも例えば３桁も長い時間の保持が可能となる。蓄積容量７０によって、電圧保持特性が改善され、コントラスト比の高い画像表示が可能となる。

図５は一つの画素に着目した液晶装置の模式的断面図である。

画素電極９ａは、ＴＦＴ基板１０上に、マトリクス状に複数設けられており、画素電極９ａの縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ及び走査線１１ａが設けられている。データ線６ａは、後述するように、アルミニウム膜等を含む積層構造からなり、走査線１１ａは、例えば導電性のポリシリコン膜等からなる。また、走査線１１ａは、半導体層１ａのうちチャネル領域１ａ’に対向するゲート電極３ａに電気的に接続されている。すなわち、走査線１１ａとデータ線６ａとの交差する箇所にはそれぞれ、走査線１１ａに接続されたゲート電極３ａとチャネル領域１ａ’とが対向配置されて画素スイッチング用のＴＦＴ３０が構成されている。

ＴＦＴ基板１０上には、ＴＦＴ３０や画素電極９ａの他、これらを含む各種の構成が積層構造をなして備えられている。この積層構造は、図５に示すように、下から順に、走査線１１ａを含む第１層、ゲート電極３ａを含むＴＦＴ３０等を含む第２層、蓄積容量７０を含む第３層、データ線６ａ等を含む第４層、シールド層４００等を含む第５層、画素電極９ａ及び配向膜１６等を含む第６層からなる。また、第１層及び第２層間には下地絶縁膜１２が、第２層及び第３層間には第１層間絶縁膜４１が、第３層及び第４層間には第２層間絶縁膜４２が、第４層及び第５層間には第３層間絶縁膜４３が、第５層及び第６層間には第４層間絶縁膜４４が、それぞれ設けられており、前述の各要素間が短絡することを防止している。また、これら各種の絶縁膜１２、４１、４２、４３及び４４には、例えば、ＴＦＴ３０の半導体層１ａ中の高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール等もまた設けられている。

以下では、これらの各要素について、下から順に説明を行う。
第１層には、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）等の高融点金属のうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド、ポリシリサイド、これらを積層したもの、或いは導電性ポリシリコン等からなる走査線１１ａが設けられている。走査線１１ａは、同一行に存在するＴＦＴ３０のＯＮ・ＯＦＦを一斉に制御する機能を有する。また、走査線１１ａは、画素電極９ａが形成されない領域を略埋めるように形成されており、ＴＦＴ３０に下側から入射しようとする光を遮る機能をも有している。これにより、ＴＦＴ３０の半導体層１ａにおける光リーク電流の発生を抑制し、フリッカ等のない高品質な画像表示が可能となる。

第２層には、ゲート電極３ａを含むＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は、図５に示すように、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有しており、その構成要素としては、上述したゲート電極３ａ、例えばポリシリコン膜からなりゲート電極３ａからの電界によりチャネルが形成される半導体層１ａのチャネル領域１ａ’、ゲート電極３ａと半導体層１ａとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜２、半導体層１ａにおける低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃ並びに高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅを備えている。

そして、この第２層には、上述のゲート電極３ａと同一膜として中継電極７１９が形成されている。この中継電極７１９は、平面的に見て、各画素電極９ａの一辺の略中央に位置するように、島状に形成されている。中継電極７１９とゲート電極３ａとは同一膜として形成されているから、後者が例えば導電性ポリシリコン膜等からなる場合においては、前者もまた、導電性ポリシリコン膜等からなる。

なお、上述のＴＦＴ３０は、好ましくは図５に示したようにＬＤＤ構造をもつが、低濃度ソース領域１ｂ及び低濃度ドレイン領域１ｃに不純物の打ち込みを行わないオフセット構造をもってよいし、ゲート電極３ａをマスクとして高濃度で不純物を打ち込み、自己整合的に高濃度ソース領域及び高濃度ドレイン領域を形成するセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。また、本実施形態では、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のゲート電極を、高濃度ソース領域１ｄ及び高濃度ドレイン領域１ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。このようにデュアルゲート、あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース及びドレイン領域との接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。さらに、ＴＦＴ３０を構成する半導体層１ａは非単結晶層でも単結晶層でも構わない。単結晶層の形成には、貼り合わせ法等の公知の方法を用いることができる。半導体層１ａを単結晶層とすることで、特に周辺回路の高性能化を図ることができる。

以上説明した走査線１１ａの上、かつ、ＴＦＴ３０の下には、例えばＴＥＯＳ膜等からなる下地絶縁膜１２が設けられている。下地絶縁膜１２は、走査線１１ａとＴＦＴ３０とを絶縁する機能のほか、ＴＦＴ基板１０の全面に形成されることにより、ＴＦＴ基板１０の表面研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等による画素スイッチング用のＴＦＴ３０の特性変化を防止する機能を有する。

この下地絶縁膜１２には、平面的にみて半導体層１ａの両脇に、後述するデータ線６ａに沿って延びる半導体層１ａのチャネル長と同じ幅の溝（コンタクトホール）１２ｃｖが掘られており、この溝１２ｃｖに対応して、その上方に積層されるゲート電極３ａは下側に凹状に形成された部分を含んでいる。また、この溝１２ｃｖ全体を埋めるようにして、ゲート電極３ａが形成されていることにより、該ゲート電極３ａには、これと一体的に形成された側壁部３ｂが延設されるようになっている。これにより、ＴＦＴ３０の半導体層１ａは、平面的にみて側方から覆われるようになっており、少なくともこの部分からの光の入射が抑制されるようになっている。

また、この側壁部３ｂは、溝１２ｃｖを埋めるように、且つ、その下端が走査線１１ａと接するように形成されている。従って、同一行の走査線１１ａとゲート電極３ａとは、同電位となる。なお、走査線１１ａに平行するようにして、ゲート電極３ａを含む別の走査線を形成するような構造を採用してもよい。この場合においては、該走査線１１ａと該別の走査線とは、冗長的な配線構造をとることになる。これにより、例えば、該走査線１１ａの一部に何らかの欠陥があって、正常な通電が不可能となったような場合においても、当該走査線１１ａと同一の行に存在する別の走査線が健全である限り、それを介してＴＦＴ３０の動作制御を依然正常に行うことができることになる。

第３層には、蓄積容量７０が設けられている。蓄積容量７０は、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅ及び画素電極９ａに接続された画素電位側容量電極としての下部電極７１と、固定電位側容量電極としての容量電極３００とが、誘電体膜７５を介して対向配置されることにより形成されている。この蓄積容量７０によれば、画素電極９ａにおける電位保持特性を顕著に高めることが可能となる。また、蓄積容量７０は、画素電極９ａの形成領域にほぼ対応する光透過領域には至らないように形成されているため（換言すれば、遮光領域内に収まるように形成されているため）、電気光学装置全体の画素開口率は比較的大きく維持され、これにより、より明るい画像を表示することが可能である。

より詳細には、下部電極７１は、例えば導電性のポリシリコン膜からなり画素電位側容量電極として機能する。ただし、下部電極７１は、金属又は合金を含む単一層膜又は多層膜から構成してもよい。また、この下部電極７１は、画素電位側容量電極としての機能のほか、画素電極９ａとＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅとを中継接続する機能をもつ。この中継接続は、後述するように、中継電極７１９を介して行われている。

容量電極３００は、蓄積容量７０の固定電位側容量電極として機能する。容量電極３００を固定電位とするためには、固定電位とされた後述するシールド層４００と電気的接続が図られることによりなされている。

そして、この容量電極３００は、ＴＦＴ基板１０上において、各画素に対応するように島状に形成されており、下部電極７１は、当該容量電極３００とほぼ同一形状を有するように形成されている。これにより、蓄積容量７０は、平面的に無駄な広がりを有さず、即ち画素開口率を低落させることなく、且つ、当該状況下で最大限の容量値を実現し得ることになる。すなわち、蓄積容量７０は、より小面積で、より大きな容量値をもつ。

誘電体膜７５は、図５に示すように、例えば膜厚５〜２００ｎｍ程度の比較的薄いＨＴＯ（High Telperature oxide）膜、ＬＴＯ（Low Telperature oxide）膜等の酸化シリコン膜、あるいは窒化シリコン膜等から構成される。蓄積容量７０を増大させる観点からは、膜の信頼性が十分に得られる限りにおいて、誘電体膜７５は薄いほどよい。そして、この誘電体膜７５は、図５に示すように、下層に酸化シリコン膜７５ａ、上層に窒化シリコン膜７５ｂからなる２層構造を有する。比較的誘電率の大きい窒化シリコン膜７５ｂが存在することにより、蓄積容量７０の容量値を増大させることが可能となると共に、酸化シリコン膜７５ａが存在することにより、蓄積容量７０の耐圧性を低下せしめることがない。このように、誘電体膜７５を２層構造とすることにより、相反する２つの作用効果を享受することが可能となる。

また、窒化シリコン膜７５ｂが存在することにより、ＴＦＴ３０に対する水の浸入を未然に防止することが可能となっている。これにより、ＴＦＴ３０におけるスレッショルド電圧の上昇という事態を招来することがなく、比較的長期の装置運用が可能となる。なお、本実施の形態では、誘電体膜７５は、２層構造を有するものとなっているが、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜等というような３層構造や、あるいはそれ以上の積層構造を有するように構成してもよい。

以上説明したＴＦＴ３０ないしゲート電極３ａ及び中継電極７１９の上、かつ、蓄積容量７０の下には、第１層間絶縁膜４１が形成されている。そして、この第１層間絶縁膜４１には、ＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄと後述するデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール８１が、後述する第２層間絶縁膜４２を貫通しつつ開孔されている。また、第１層間絶縁膜４１には、ＴＦＴ３０の高濃度ドレイン領域１ｅと蓄積容量７０を構成する下部電極７１とを電気的に接続するコンタクトホール８３が開孔されている。

さらに、この第１層間絶縁膜４１には、蓄積容量７０を構成する画素電位側容量電極としての下部電極７１と中継電極７１９とを電気的に接続するためのコンタクトホール８８１が開孔されている。更に加えて、第１層間絶縁膜４１には、中継電極７１９と後述する第２中継電極６ａ２とを電気的に接続するコンタクトホール８８２が、後述する第２層間絶縁膜４２を貫通しつつ開孔されている。

図５に示すように、コンタクトホール８８２は、蓄積容量７０以外の領域に形成されており、下部電極７１を一旦下層の中継電極７１９に迂回させてコンタクトホール８８２を介して上層に引き出していることから、下部電極７１を上層の画素電極９ａに接続する場合でも、下部電極７１を誘電体膜７５及び容量電極３００よりも広く形成する必要がない。従って、下部電極７１、誘電体膜７５及び容量電極３００を１エッチング工程で同時にパターニングすることができる。これにより、下部電極７１、誘電体膜７５及び容量電極３００の各エッチングレートの制御が容易となり、膜厚等の設計の自由度を増大させることが可能である。

また、誘電体膜７５は下部電極７１及び容量電極３００と同一形状に形成され広がりを有していないことから、ＴＦＴ３０の半導体層１ａに対する水素化処理を行うような場合において、該処理に用いる水素を、蓄積容量７０周辺の開口部を通じて半導体層１ａにまで容易に到達させることが可能となるという作用効果を得ることも可能となる。

第４層には、データ線６ａが設けられている。このデータ線６ａは、ＴＦＴ３０の半導体層１ａの延在する方向に一致するように、ストライプ状に形成されている。このデータ線６ａは、図５に示すように、下層より順に、アルミニウムからなる層（図５における符号４１Ａ）、窒化チタンからなる層（図５における符号４１ＴＮ参照）、窒化シリコン膜からなる層（図５における符号４０１）の三層構造を有する膜として形成されている。窒化シリコン膜は、その下層のアルミニウム層と窒化チタン層を覆うように少し大きなサイズにパターンニングされている。このうちデータ線６ａが、比較的低抵抗な材料たるアルミニウムを含むことにより、ＴＦＴ３０、画素電極９ａに対する画像信号の供給を滞りなく実現することができる。他方、データ線６ａ上に水分の浸入をせき止める作用に比較的優れた窒化シリコン膜が形成されることにより、ＴＦＴ３０の耐湿性向上を図ることができ、その寿命長期化を実現することができる。窒化シリコン膜は、プラズマ窒化シリコン膜が望ましい。

また、この第４層には、データ線６ａと同一膜として、シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２が形成されている。これらは、平面的に見ると、データ線６ａと連続した平面形状を有するように形成されているのではなく、各者間はパターニング上分断されるように形成されている。シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２は、データ線６ａと同一工程で、下層より順に、アルミニウムからなる層、窒化チタンからなる層、プラズマ窒化膜からなる層の三層構造を有する膜として形成されている。そして、プラズマ窒化膜は、その下層のアルミニウム層と窒化チタン層を覆うように少し大きなサイズにパターンニングされている。窒化チタン層は、シールド層用中継層６ａ１、第２中継電極６ａ２に対して形成するコンタクトホール８０３，８０４のエッチングの突き抜け防止のためのバリアメタルとして機能する。また、シールド層用中継層６ａ１及び第２中継電極６ａ２上に、水分の浸入をせき止める作用に比較的優れたプラズマ窒化膜が形成されることにより、ＴＦＴ３０の耐湿性向上を図ることができ、その寿命長期化を実現することができる。尚、プラズマ窒化膜としては、プラズマ窒化シリコン膜が望ましい。

蓄積容量７０の上、かつ、データ線６ａの下には、第２層間絶縁膜４２が形成されている。この第２層間絶縁膜４２には、ＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄとデータ線６ａとを電気的に接続するコンタクトホール８１が開孔されているとともに、前記シールド層用中継層６ａ１と蓄積容量７０の上部電極たる容量電極３００とを電気的に接続するコンタクトホール８０１が開孔されている。さらに、第２層間絶縁膜４２には、第２中継電極６ａ２と中継電極７１９とを電気的に接続するためのコンタクトホール８８２が形成されている。

第５層には、シールド層４００が形成されている。このシールド層４００は、平面的にみると、格子状に形成されている。このシールド層４００は、画素電極９ａが配置された画像表示領域１０ａからその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されることで、固定電位とされている。なお、定電位源としては、後述するデータ線駆動回路１０１に供給される正電源や負電源の定電位源でもよいし、対向基板２０の対向電極２１に供給される定電位源でも構わない。

また、第５層には、このようなシールド層４００と同一膜として、中継層としての第３中継電極４０２が形成されている。この第３中継電極４０２は、後述のコンタクトホール８９を介して、第２中継電極６ａ２及び画素電極９ａ間の電気的接続を中継する機能を有する。なお、これらシールド層４００及び第３中継電極４０２間は、平面形状的に連続して形成されているのではなく、両者間はパターニング上分断されるように形成されている。

他方、上述のシールド層４００及び第３中継電極４０２は、下層にアルミニウムからなる層、上層に窒化チタンからなる層の２層構造を有している。また、第３中継電極４０２において、下層のアルミニウムからなる層は、第２中継電極６ａ２と接続され、上層の窒化チタンからなる層は、ＩＴＯ等からなる画素電極９ａと接続されるようになっている。アルミニウムとＩＴＯとを直接に接続した場合には、両者間において電蝕が生じてしまい、アルミニウムの断線、あるいはアルミナの形成による絶縁等のため、好ましい電気的接続が実現されない。これに対し、窒化チタンとＩＴＯとが接続されていることから、コンタクト抵抗が低く良好な接続性が得られる。

さらには、シールド層４００及び第３中継電極４０２は、光反射性能に比較的優れたアルミニウムを含み、且つ、光吸収性能に比較的優れた窒化チタンを含むことから、遮光層として機能し得る。すなわち、これらによれば、ＴＦＴ３０の半導体層１ａに対する入射光（図５参照）の進行を、その上側でさえぎることが可能である。なお、このような遮光機能は、上述した容量電極３００及びデータ線６ａについても同様にいえる。これらシールド層４００、第３中継電極４０２、容量電極３００及びデータ線６ａが、ＴＦＴ基板１０上に構築される積層構造の一部をなしつつ、ＴＦＴ３０に対する上側からの光入射を遮る上側遮光膜として機能する。

データ線６ａの上、かつ、シールド層４００の下には、第３層間絶縁膜４３が形成されている。この第３層間絶縁膜４３には、シールド層４００とシールド層用中継層６ａ１とを電気的に接続するためのコンタクトホール８０３、及び、第３中継電極４０２と第２中継電極６ａ２とを電気的に接続するためのコンタクトホール８０４がそれぞれ開孔されている。

第６層には、上述したように画素電極９ａがマトリクス状に形成され、該画素電極９ａ上に配向膜１６が形成されている。そして、この画素電極９ａ下には、第４層間絶縁膜４４が形成されている。この第４層間絶縁膜４４には、画素電極９ａ及び第３中継電極４０２間を電気的に接続するためのコンタクトホール８９が開孔されている。

第３及び第４層間絶縁膜４３，４４の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理等により平坦化されている。平坦化された層間絶縁膜４３，４４の下方に存在する各種配線や素子等による段差に起因する液晶層５０の配向不良が低減される。ただし、このように第３，第４層間絶縁膜４３，４４に平坦化処理を施すのに代えて、又は加えて、ＴＦＴ基板１０、下地絶縁膜１２、第１層間絶縁膜４１、第２層間絶縁膜４２及び第３層間絶縁膜４３のうち少なくとも一つに溝を掘って、データ線６ａ等の配線やＴＦＴ３０等を埋め込むことにより、平坦化処理を行ってもよい。

また、蓄積容量７０は、下から順に画素電位側容量電極、誘電体膜及び固定電位側容量電極という３層構造を構成していたが、これとは逆の構造を構成するようにしてもよい。

また、図２及び図３に示すように、対向基板２０には表示領域を区画する額縁としての遮光膜５３が設けられている。対向基板２０の全面には、上述したように、ＩＴＯ等の透明導電性膜が対向電極２１として形成され、更に、対向電極２１の全面にはポリイミド系の配向膜２２が形成される。配向膜２２は、液晶分子に所定のプレティルト角を付与するように、所定方向にラビング処理されている。

遮光膜５３の外側の領域には液晶を封入するシール材５２が、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０間に形成されている。シール材５２は対向基板２０の輪郭形状に略一致するように配置され、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０を相互に固着する。シール材５２は、ＴＦＴ基板１０の１辺の一部において欠落しており、液晶５０を注入するための液晶注入口１０８が形成される。貼り合わされた素子基板１０及び対向基板２０相互の間隙には、液晶注入口１０８より液晶が注入される。液晶注入後に、液晶注入口１０８を封止材１０９で封止するようになっている。

シール材５２の外側の領域には、データ線６ａに画像信号を所定のタイミングで供給することにより該データ線６ａを駆動するデータ線駆動回路１０１及び外部回路との接続のための外部接続端子１０２がＴＦＴ基板１０の一辺に沿って設けられている。この一辺に隣接する二辺に沿って、走査線１１ａ及びゲート電極３ａに走査信号を所定のタイミングで供給することによりゲート電極３ａを駆動する走査線駆動回路１０４が設けられている。走査線駆動回路１０４は、シール材５２の内側の遮光膜５３に対向する位置においてＴＦＴ基板１０上に形成される。また、ＴＦＴ基板１０上には、データ線駆動回路１０１、走査線駆動回路１０４、外部接続端子１０２を接続する配線１０５が、遮光膜５３の３辺に対向して設けられている。

シール材５２の４カ所のコーナー部の外側には、導通部１０６が形成される。導通部１０６は、接着材料と導通材量とを含み、ＴＦＴ基板１０と対向基板２０との間の電気的な導通をとることができるようになっている。なお、導通部１０６は、シール材５２の形成領域以外の領域であれば、表示領域外のいずれの位置に設けてもよい。

本実施の形態においては、導通部１０６は仮止め部としても機能する。導通部１０６は、紫外線（ＵＶ）ラジカル硬化型接着材料によって形成されている。ＵＶラジカル硬化材は比較的低い光量で硬化する材料である。本実施の形態においては、シール材５２についてもＵＶラジカル硬化型接着材料で形成されるようになっている。

導通部１０６は、例えば５０ｍＪ／ｃｍ²程度の低い光量で硬化されたものである。また、シール材５２は、例えば３０００ｍＪ／ｃｍ²程度の比較的低い光量で、１回の紫外線照射によって硬化されたものである。

次に、図１、図６乃至図８を参照して組立工程を説明する。

上述した液晶装置は、例えば、図６に示すパネル組立工程によって組み立てられる。素子基板１０（ＴＦＴ基板）と対向基板２０とは、別々に製造される。ステップＳ１，Ｓ５で夫々用意されたＴＦＴ基板及び対向基板２０に対して、次のステップＳ２，Ｓ６では、配向膜１６，２２となるポリイミド（ＰＩ）を塗布する。次に、ステップＳ３，Ｓ７において、素子基板１０表面の配向膜１６及び対向基板２０表面の配向膜２２に対して、ラビング処理を施す。

次に、ステップＳ４，Ｓ８において、洗浄工程を行う。この洗浄工程は、ラビング処理によって生じた塵埃を除去するためのものである。洗浄工程が終了すると、ステップＳ１０で、素子基板１０と対向基板２０とを貼り合わせを行う。この場合には、導通部１０６及びシール材５２（図２参照）を形成し、ステップＳ１１でアライメントを施しながら圧着し、導通部１０６及びシール材５２を硬化させる。ステップＳ１２において、シール材５２の一部に設けた液晶注入口１０８から液晶を封入し、液晶注入口１０８を塞いで液晶を封止する。

なお、本実施の形態においては、液晶を液晶注入口から封入する封入方式を例に説明するが、液晶を介在させる領域をシール材で囲み、その中に液晶を滴下する滴下方式にも同様に適用可能である。

図１は図６の貼り合わせ工程及びアライメント・圧着硬化工程を具体的に示している。また、図７は貼り合わせ工程の途中の状態を示す斜視図である。

本実施の形態は生産性に優れたアレイ製造方式によって液晶装置を製造する場合に適用した例を示している。アレイ製造方式においては、１枚のマザーガラス基板（素子マザー基板）から複数の素子（ＴＦＴ）基板（アクティブマトリクス基板）を切り出す。即ち、製造時に投入した素子マザー基板を分断することなく成膜及びフォトリソグラフィ工程を繰返す。こうして、複数のアクティブマトリクス基板用の各素子を素子マザー基板上に同時に形成して素子基板アレイを得る。そして、素子マザー基板を分断することで、各アクティブマトリクス基板を得る。

なお、生産性及び歩留まりの観点から、素子マザー基板の状態で配列されている各アクティブマトリクス基板に、単体に分断した対向基板を各アクティブマトリクス基板毎に貼り合わせ、液晶封入後に各アクティブマトリクス基板毎に分断することで、単体の液晶装置を得るチップマウント方式を採用する。

なお、貼り合せの方式として、アレイ製造のチップマウント方式を採用する例について説明するが、本実施の形態はこの方式に限定されるものではない。例えば、多数の素子基板を形成した素子マザー基板と多数の対向基板を形成した対向マザー基板同士を貼り合せる大板組立方式を採用してもよく、また、単体の素子基板及び対向基板同士を貼り合わせる方式を採用してもよい。

また、シール材を対向基板側に形成する例について説明するが、素子基板側にシール材を形成するようにしてもよく、素子基板と対向基板の両方にシール材を形成してもよい。

図１のステップＳ２０，Ｓ２１において、夫々、ラビング処理後のＴＦＴ基板及び対向基板が投入される。ＴＦＴ基板は、素子マザー基板の状態で投入され、対向基板は、単体の基板の状態で投入される。ステップＳ２２，Ｓ２３では、例えばディスペンス方式によって、対向基板表面にシール材５２及び導通部１０６が形成される。シール材５２は画素領域の縁辺部に形成され、導通部１０６は対向基板２０の四隅に形成される。導通部１０６及びシール材５２はいずれもＵＶラジカル硬化材が用いられる。

次のステップＳ２４では、ＴＦＴ基板と対向基板との貼り合わせが行われる。図７において、素子マザー基板１１０の各区画は、各ＴＦＴ基板１１１を示している。各ＴＦＴ基板１１１は図２乃至図５のＴＦＴ基板１０に相当する。図７の素子マザー基板１１０上の板状の部材は、各対向基板１１２を示している。各対向基板１１２は図２乃至図５の対向基板２０に相当する。

図７の例では、素子マザー基板１１０上に、複数の対向基板１１２が貼り付けられている状態を示しているが、実際には、対向基板１１２を１枚ずつ貼り合わせる。素子マザー基板１１０上に対向基板１１２を貼り合わせた状態で、図示しない紫外線照射装置を用いて、先ず、導通部１０６の仮硬化を実施する（ステップＳ１１）。紫外線照射装置は、マスクを用いることで、マスク以外の部分にのみ露光を行うことができる。

図８は紫外線照射装置のマスク領域を示す説明図である。図８の斜線部は各アクティブマトリクス基板毎のマスク領域を示しており、この領域には紫外線は照射されない。図８（ａ）はステップＳ２５における導通部１０６の露光時のマスク領域を示している。図８（ａ）に示すように、導通部１０６の硬化時には、シール材５２に囲まれた領域（表示領域）及びシール材５２上にはマスクが形成されて、この部分には紫外線の照射が行われない。

ステップＳ２５の露光に際しては、例えば、５０ｍＪ／ｃｍ²等の小さい光量の露光が行われる。露光時には、アライメントが施されて、導通部１０６は、所定の位置に仮止めされる。なお、導通部１０６は、比較的小光量で硬化するが、導通部１０６はアライメントに必要な程度に硬化していればよく、必ずしも完全に硬化する必要はない。

以後、同様にして、素子マザー基板１１０上に、各対向基板１１２をアライメントしながら導通部１０６を硬化させることで、素子マザー基板１１０上に対向基板１１２を仮固定する。全ての対向基板１１２を仮固定すると、ステップＳ２６から処理をステップＳ２７に移行して、シール材５２を本硬化させる。即ち、図７に示すように、素子マザー基板１１０上に全ての対向基板１１２が仮固定された状態で、図８（ｂ）に示すマスクを用いて紫外線を照射する。図８（ｂ）に示すように、本硬化においては、表示領域のみがマスクされ、シール材５２は露光される。なお、ステップＳ２７の露光に際しては、５００〜５０００ｍＪ／ｃｍ²の範囲、望ましくは、例えば、３０００ｍＪ／ｃｍ²以下等の小さい光量の露光が行われる。シール材５２は、ＵＶラジカル硬化材が用いられており、比較的小光量での硬化が可能である。また、導通部１０６の仮硬化に際して、シール材５２は露光されていないので、シール材５２は、ステップＳ２７の１回の露光処理のみにおいて硬化されることになる。

なお、シール材５２の硬化時においては、導通部１０６にも紫外線が照射されて導通部１０６は更に硬化する。導通部１０６の仮硬化に際して導通部１０６が十分に硬化していれば、シール材５２の硬化時においては、導通部１０６を硬化させる必要はない。

このように本実施の形態においては、対向基板２０とＴＦＴ基板１０との貼り合わせに際して、熱硬化型のシール材を採用していない。これにより、熱硬化型のシール材に含まれる汚染物質によって液晶が汚染されることはなく、また、熱によって上下基板が歪み、アライメントが狂うということもない。

また、仮止め部である導通部１０６を低い光量で短時間に硬化させており、アライメント精度に優れている。また、導通部１０６の硬化時には、シール材をマスクするようにしており、シール材については、１回の紫外線照射で硬化させている。これにより、十分な固着強度を得ることができる。

なお、本発明の電気光学装置は、パッシブマトリクス型の液晶表示パネルだけでなく、アクティブマトリクス型の液晶パネル（例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング素子として備えた液晶表示パネル）にも同様に適用することが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出を用いた装置（Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display 等）、ＤＰＬ（Digital Light Processing）（別名ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）等の各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。

また、本発明は、半導体基板に素子を形成する表示用デバイス、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等にも適用可能である。

ＬＣＯＳでは素子基板として単結晶シリコン基板を用い、画素や周辺回路に用いるスイッチング素子としてトランジスタを単結晶シリコン基板に形成する。また、画素には反射型の画素電極を用い、画素電極の下層に画素の各素子を形成する。

本発明の第１の実施の形態に係る液晶装置の製造方法を示すフローチャート。 本実施の形態において製造した液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板側から見た平面図。 素子基板と対向基板とを貼り合わせて液晶を封入する組立工程終了後の液晶装置を、図２のＨ−Ｈ'線の位置で切断して示す断面図。 液晶装置の画素領域を構成する複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図。 液晶装置の画素構造を詳細に示す断面図。 パネル組み立て工程を示すフローチャート。 貼り合わせ工程の途中の状態を示す斜視図。 紫外線照射装置のマスク領域を示す説明図。

符号の説明

Ｓ２２…シール材形成工程、Ｓ２３…導通部形成工程、Ｓ２４…貼り合わせ工程、Ｓ２５…アライメント・導通部仮硬化工程、Ｓ２７…シール材本硬化工程。

Claims (7)

1. 第１の基板に、紫外線ラジカル硬化型接着材料を用いて仮止め部及びシール部を形成する工程と、
   前記第１の基板と第２の基板とを圧着し、前記仮止め部に紫外線を照射して硬化させて、前記第１及び第２の基板同士を貼り合わせる工程と、
   前記シール部に紫外線を照射して硬化させる工程とを具備したことを特徴とする液晶装置の製造方法。
2. 前記仮止め部は、前記第１及び第２の基板同士を導通させるための導通部を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
3. 前記仮止め部を硬化させる工程は、前記シール部をマスクする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
4. 前記シール部を硬化させる工程は、５００〜５０００ｍＪ／ｃｍ²の照射光量を前記シール部に照射することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
5. 前記シール部を硬化させる工程は、前記シール部によって囲まれた表示領域をマスクする工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置の製造方法。
6. 対向基板に、紫外線ラジカル硬化型接着材料を用いて仮止め部及びシール部を形成する工程と、
   複数の素子基板を含む素子マザー基板上の前記素子基板上に、前記仮止め部及びシール部が形成された対向基板を圧着し、前記仮止め部に紫外線を照射して硬化させて、前記対向基板と前記素子マザー基板とを貼り合わせる工程と、
   前記仮止め部を硬化させる工程によって複数の前記対向基板が前記素子マザー基板に貼り合わされた後に、前記複数の対向基板の各シール部に紫外線を照射して硬化させる工程とを具備したことを特徴とする液晶装置の製造方法。
7. 電気光学物質を介在させた第１及び第２の基板同士を貼り合わせるために前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に紫外線ラジカル硬化型接着材料によって形成されるシール部と、
   前記シール部と異なる位置に紫外線ラジカル硬化型接着材料によって形成される仮止め部とを具備したことを特徴とする液晶装置。

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