JP3024592B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
びその製造方法に関し、特にスイッチング素子として薄
膜トランジスタを利用したアクティブマトリックス型の
液晶表示装置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関連した技術に係わる公知の文
献として例えば下記記載のものが挙げられる。

【０００３】（１）特開平８−１０１４００号公報、
（２）特開平７−１２０７８４号公報、及び（３）D.J.
Perettie, M.J.Radler, and T.Takahashi、The Daw
Chem. Co.、ASIA DISPLAY '95, S31-3 (P.72
1)、"Benzocyclobutene as a Planarization Overc
oat for Flat Panel Displays"。

【０００４】近年、液晶表示装置は、薄型、軽量、及び
低消費電力であるという各種利点により、情報端末機器
やＡＶ（オーディオ及びビデオ）機器などに広く応用さ
れている。特に、スイッチング素子としてＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）を用いたアクティブマトリックス型の液
晶表示装置は、原理的に、スキャン数に依存せずに鮮明
なコントラストと高速の表示が可能であることより、大
画面・高精細な動画ディスプレイに使用されている。

【０００５】アクティブマトリックス型液晶表示装置
は、大きく分けて、複数の透明画素電極とその画素電極
毎に形成されたＴＦＴ素子とがマトリックス状に配置さ
れたアクティブマトリックス基板と、全面に共通の透明
電極を有する対向電極と、両基板に封止された液晶層と
によって構成されている。両基板の外側面には、偏光板
が、その透過軸が互いに垂直になるように配置形成され
ている。この透過軸と両基板付近の液晶分子の配向方向
とがほぼ平行になるように配置し、層内では液晶分子が
ほぼ９０°にツイスト配向した状態を形成させる。

【０００６】このアクティブマトリックス基板におい
て、各画素毎に配置されたＴＦＴ素子は、縦横配線によ
って結ばれＴＦＴアレイを形成している。横線は、ＴＦ
Ｔのゲートにつながれて走査線となり、縦線はＴＦＴの
ソースにつながれて信号線（映像信号線）となってい
る。ＴＦＴの第三の端子であるドレインは、画素電極に
つながり液晶を動作させる役目を担う。

【０００７】走査線、つまりゲート電極に電圧を与える
と、その行のすべてのＴＦＴスイッチがオンされ、すべ
ての縦方向信号線、ソース電極よりそれぞれのスイッチ
を通してドレインにつながる画素電極に、信号に応じた
電荷を直ちにためる。画素電極は、共通電極との間で液
晶を誘導体としたコンデンサとなっているので、電荷を
ためることができる。

【０００８】動作が次の走査ラインに移ったとき、つま
りゲート電圧が低くなったとき、ＴＦＴスイッチはオフ
になるので、次にゲート電極に電圧を与えるまで、ため
た電荷は各画素電極に保持される。この蓄えられた電圧
に応じて、液晶分子の配向方向を変化させ、液晶層の旋
光性の変化で透過光を変調させる。

【０００９】画素毎に光の変調を制御することで、全体
として画像表示が可能となる。

【００１０】ＴＦＴとして、半導体層に対してゲートを
上層に配した順スタガー型を用いた場合、例えば文献
（１）特開平８−１０１４００号公報に記載されるよう
な利点がある。この特開平８−１０１４００号公報に
は、順スタガー型ＴＦＴを用いた液晶表示装置におい
て、開口率を向上すると共に、補助容量を増大して電圧
保持特性の向上を図る液晶表示装置の構成が提案されて
いる。上記特開平８−１０１４００号公報に提案される
液晶表示装置について、図５に平面図、図６と図７に断
面図を示す。図５乃至図７を参照して、上記特開平８−
１０１４００号公報に記載の液晶表示装置について以下
に説明する。

【００１１】透明な基板１の上に透明な導電性材料から
なる補助容量電極１９が全面に形成され、その上にはブ
ラックマトリックスを兼ねた遮光層３が形成されてい
る。これら補助容量電極１９および遮光層３を覆う全面
には、層間絶縁層５が形成され、層間絶縁層５上には、
ゲートバス配線７とソースバス配線６が交差して配置さ
れるとともに、両配線の交差部にはソース電極８とドレ
イン電極９が近接して配置され、この上には更に半導体
層１１、ゲート絶縁層１２、ゲート電極１４が順次積層
されＴＦＴ２０を構成している。

【００１２】ゲートバス配線７とソースバス配線６に囲
まれた領域には表示電極１０が形成され、表示電極１０
の周囲には層間絶縁層５を挟んで遮光層３が形成されて
おり、さらに表示電極１０の周縁に部分的に重畳されて
いる。

【００１３】つまり、遮光層３は、開口部以外の全域、
すなわちゲートバス配線７およびソースバス配線６の下
領域にも設けた構造となっている。

【００１４】上記基板１と液晶層１５を挟んで対向配置
された透明基板１７上には、着色層２および遮光層１８
が形成され、これらを覆う全面に透明導電層からなる共
通電極１６が形成されている。遮光層１８は、基板１側
の遮光層３よりも小さく、すなわち開口部としては大き
くなるように形成している。

【００１５】この構造においては、遮光層をブラックマ
トリックスとして機能させることにより、開口率を向上
している。

【００１６】通常、ブラックマトリックスは、対向基板
側に形成するため、アクティブマトリックス基板との貼
り合わせ時のズレを考慮してマージンを大きくとる必要
があり、開口率が低下するという問題がある。

【００１７】この時のソースバス配線部分の断面図を、
図９に示す。

【００１８】両基板の貼り合わせズレは５〜１０μｍ程
度生じるので、表示電極１０の周囲から漏れる変調され
ない光を遮断するには、表示電極と遮光層の重畳部（図
９のＰ２で示す部分）を１０μｍ以上確保する必要があ
る。したがって、表示電極の周縁１０μｍ以上の部分が
有効に活用されない構造になってしまう。

【００１９】これに対し、上記特開平８−１０１４００
号公報記載の装置では、ブラックマトリックスを表示電
極と同じアクティブマトリックス基板側に形成するの
で、フォトリソグラフィー技術における露光アライメン
ト時のズレ（１〜２μｍ）のみを考慮すればよく、表示
電極と遮光層の重畳部（図７のＰ１で示す部分）は２μ
ｍ程度でよく、開口率が向上する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平８−１０１４００号公報記載の液晶表示装置では、
次のような問題点がある。

【００２１】図７を見ればわかるとおり、遮光層３とソ
ースバス配線６および表示電極１０とが層間絶縁層５を
挟んだコンデンサＣを形成している。

【００２２】ソースバス配線６に与えられる電圧は、表
示したい明るさに伴って随時変動させるとともに、液晶
の焼き付き防止のため、通常は表示電極１０の書き込み
極性をライン毎に反転させるように交流駆動となってい
る。

【００２３】したがって、前記コンデンサＣの容量が大
きいと、ソースバス配線６と表示電極１０の容量結合に
より、表示電極１０の書き込み電位も変動して、クロス
トーク、フリッカを含む表示不良の原因となる。

【００２４】上記特開平８−１０１４００号公報記載の
液晶表示装置では、層間絶縁層５として酸化シリコン膜
を０．７〜１．０μｍの厚さに形成するとしているが、
酸化シリコン膜の比誘電率は約４．０であるので、膜厚
が０．７μｍ程度であると、前記容量が液晶容量（表示
電極１０と共通電極１６で構成される容量）に対して無
視できない大きさになり、上記表示不良の問題が発生す
ることになる。

【００２５】また、それと同時に、配線上における信号
遅延という問題が生じる。配線に供給される信号は、配
線抵抗と配線寄生容量によって規定される時定数により
信号遅延が決まる。配線に寄生する容量が増大すれば、
それだけ時定数も大きくなるので、信号の立ち上がりお
よび立ち下がり特性は劣化し、所定の時間内に正常な信
号を伝達することが困難になる。

【００２６】そして、ゲートバス配線７またはソースバ
ス配線６と遮光層３によるコンデンサ容量が大きいと、
このような信号遅延の問題も生じる。

【００２７】また、上記公報に記載された装置のよう
に、プラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜を０．５μ
ｍ以上も形成しようとすると、次のような問題が生じ
る。

【００２８】まず、膜形成に１０分以上時間がかかるの
で、製品のスループットが大幅に減少し、高価な装置を
使用することを含めて製造コストが大幅に増大する。

【００２９】また、基板内における膜厚および膜質の不
均一が著しくなるので、表示ムラなどの不良増加や歩留
まり低下の原因となる。

【００３０】さらに次のような問題も考えられる。表示
画面の高精細化が進むと当然、ソースバス配線６の幅
や、ソースバス配線６と表示画素１０との間隔を狭くす
る必要が生じる。そうすると、図７に示すように、対向
基板側には着色層２と遮光層１８が形成されるが、アク
ティブマトリックス基板側に形成される遮光層３の端と
対向基板側に形成される遮光層２２の端との間隔（図７
のＰ３で示す部分）が１０μｍもとれない構造となる。
したがって、両基板の重ね合わせズレ５〜１０μｍを考
慮した場合、アクティブマトリックス基板側に形成した
遮光層３のみによって開口部が決定するとは言えなくな
る。

【００３１】こうした問題のうち、容量結合、信号遅延
および成膜の問題を解決する方法として、例えば文献
（２）特開平７−１２０７８４号公報に記載されている
ように、層間絶縁層を有機絶縁膜で形成する技術が応用
できる。その断面構造を図８に示す。

【００３２】図８を参照すると、透明基板１上のＴＦＴ
形成位置にのみ遮光層３が形成され、遮光層３と透明基
板１を覆うポリイミド膜４が形成され、ソース電極８と
ドレイン電極９がポリイミド膜４上に形成され、ソース
電極８およびドレイン電極９の端部にそれぞれオーミッ
クコンタクト層２１が形成されている。さらに、ソース
電極８とドレイン電極９の端部に形成された両オーミッ
クコンタクト層２１に跨るように半導体層１１が形成さ
れ、半導体層１１の上にはゲート絶縁層１２が形成さ
れ、さらに全体を覆うようにゲート絶縁層１３が形成さ
れている。ついで、ゲート絶縁層１３上で半導体層１１
上に相当する位置にゲート電極１４が形成されている。

【００３３】ポリイミドのような有機絶縁膜は、焼成前
は液状であるためスピンコータなどにより塗布すること
ができる。したがって、膜厚は１〜５μｍで制御可能で
ある。もちろん１μｍ以下および５μｍ以上にも制御可
能である。また、膜厚や膜質も基板全面にわたってほぼ
均一に形成することが可能である。

【００３４】この有機絶縁膜を、図６に示した上記特開
平８−１０１４００号公報記載の装置の層間絶縁層５に
適用すると、ポリイミド膜の比誘電率が約３．０である
こと、膜厚を２μｍ以上形成可能であることより、遮光
層３とソースバス配線６および表示電極１０との間に形
成されるコンデンサ容量を小さくすることが可能であ
り、ソースバス配線６と表示電極１０との容量結合を無
視できるほど小さく制御することができる。また、これ
に伴い、配線に寄生する容量も小さくできるので信号遅
延の問題も解決できる。さらに、スループットや歩留ま
りを犠牲にすることなく数μｍの絶縁膜を形成すること
が可能である。

【００３５】しかし、図８に示した、上記特開平７−１
２０７８４号公報記載の装置には、次のような問題があ
る。

【００３６】すなわち、ポリイミド膜４と半導体層１１
とが接触する構成になっているが、その界面において、
ポリイミド膜４中の炭素や水素分子が半導体層１１に拡
散することで、界面付近の半導体層１１の導電性が増大
したり、トランジスタのしきい値電圧かシフトするとい
った、トランジスタ特性の劣化が生じる。

【００３７】また、ゲート絶縁層１３としてポリイミド
を使用しているが、有機膜中には必ず少量のイオンが含
まれるので、ゲート絶縁膜としてこのような有機膜を使
用した場合、トランジスタの信頼性低下の原因となる。

【００３８】さらに、遮光層３はＴＦＴ位置にのみ形成
されているので、ブラックマトリックスは従来の対向基
板側に形成した構造であり、開口率は低い。

【００３９】以上詳細に説明したように、上記従来の技
術においては、アクティブマトリックス基板と対向基板
の重ね合わせ時に生じるズレに伴う開口率の減少が避け
られない、という問題がある。

【００４０】また、配線と画素電極との容量結合、配線
上の信号遅延の問題があるが、その問題を解決するに
は、層間絶縁層を厚く形成する必要があり、その工程に
必要な時間や製造コストが増大するばかりでなく、膜の
均一性が著しく低下するという問題が発生する。

【００４１】さらに、層間絶縁層に有機絶縁膜を用いる
解決法を応用したとしても、トランジスタ特性が劣化す
るという問題が発生する。

【００４２】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、アクティブマト
リックス基板と対向基板の重ね合わせ時に生じるズレに
伴う開口率の減少を回避すると共に、配線と画素電極と
の容量結合および配線上の信号遅延の問題を、生産性や
品質を犠牲にすることなく解決して、かつ優良な特性の
トランジスタを安定して製造することが可能な液晶表示
装置およびその製造方法を提供することにある。

【００４３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示装置は、複数の画素電極とそれら
を各々駆動する複数の順スタガー型ＴＦＴ素子とがマト
リックス状に配置されたアクティブマトリックス基板
と、透明電極を有する対向基板と、両基板に封止された
液晶層によって構成されており、その中で前記アクティ
ブマトリックス基板が、透明絶縁基板上にブラックマト
リックスを兼ねた遮光層と、その上に全面を覆うように
形成された有機層間絶縁層と、その上に薄く形成された
無機層間絶縁膜と、その上にマトリックス状に配置形成
された複数の透明画素電極と前記複数の透明画素電極を
各々駆動する順スタガー型ＴＦＴ素子とによって構成さ
れており、さらに、以下の特徴を備えている。

【００４４】すなわち本発明においては、さらに前記ア
クティブマトリックス基板において、前記透明絶縁基板
と、前記有機層間絶縁層と、の間に、着色層が形成され
た構造を含んでいる。

【００４５】本発明においては、有機層間絶縁層は、好
ましくは、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、シ
リコーン樹脂などの高分子化合物から選択され、好まし
くは、厚さ１．０〜５．０μｍに形成された有機絶縁膜
により構成されていることを特徴とする。

【００４６】また本発明においては、無機層間絶縁層
は、好ましくは、スパッタ法またはプラズマＣＶＤ法に
より、好ましくは、少なくとも厚さ０．０１μｍ以上に
形成された酸化シリコン膜または窒化シリコン膜により
構成されていることを特徴とする。

【００４７】また、本発明においては、別に、前記有機
層間絶縁層が、好ましくは、厚さ略１．０〜５．０μｍ
に形成されたシロキサン骨格の有機絶縁膜により構成さ
れ、且つ、前記無機層間絶縁層が、酸素雰囲気中のプラ
ズマ処理で前記有機絶縁膜の表面を変成することで形成
された、好ましくは、厚さ０．０１μｍ以上の酸化シリ
コン膜により構成されている、ことを特徴とする。

【００４８】さらに、本発明においては、前記遮光層
は、前記複数の透明画素電極間の全域、および前記透明
画素電極の周縁の、好ましくは、１．０〜２．０μｍの
領域に重畳されて設けられていることを特徴とする。

【００４９】次に、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、前記アクティブマトリックス基板の形成工程が、
（ａ）透明絶縁基板上にブラックマトリックスを兼ねた
遮光層を形成する工程と、（ｂ）その上に有機層間絶縁
層を全面を覆うように形成する工程と、（ｃ）その上に
薄く無機層間絶縁層を形成する工程と、（ｄ）その上に
複数の透明画素電極と前記複数の透明画素電極を各々駆
動する順スタガー型ＴＦＴ素子とをマトリックス状に配
置形成する工程と、によって構成されていることを特徴
とする。

【００５０】その中で、前記工程（ｂ）および工程
（ｃ）が、シロキサン骨格の高分子化合物をスピンコー
トと熱焼成により絶縁膜として形成した後、酸素雰囲気
中でプラズマ処理して前記絶縁膜表面のみを酸化シリコ
ン膜に変成する、工程を含んでいる。

【００５１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の液晶表示装置は、その好ましい実
施の形態において、アクティブマトリックス基板は、ガ
ラス基板の上に、ブラックマトリックスを兼ねる遮光層
が形成され、その上に、所定の厚さ、好ましくは厚さ略
１．０〜５．０μｍの有機層間絶縁層、その上に、好ま
しくは少なくとも厚さ０．０１μｍ以上の無機層間絶縁
層が全面を覆うように形成され、その上に、順スタガ型
のＴＦＴおよびソースバス配線、ゲートバス配線、透明
画素電極がマトリックス状に形成された構成とされる。

【００５２】本発明の実施の形態によれば、アクティブ
マトリックス基板側に、ブラックマトリックスを形成す
る構造としたことにより、従来これらを対向基板側に形
成していた場合に問題となっていた、両基板の重ね合わ
せズレによる開口率の低下を回避することが可能であ
る。

【００５３】また、本発明の実施の形態によれば、遮光
層とソースバス配線および画素電極との間に形成する層
間絶縁層は、有機高分子化合物をスピンコートと熱焼成
により形成することで、均一な膜厚・膜質の低誘電率絶
縁層として数μｍの厚さに形成することができる。これ
により、ソースバス配線と画素電極間の容量結合や、配
線上の信号遅延の発生を無視できる程度まで小さく制御
することが可能となる。

【００５４】さらに、本発明の実施の形態によれば、前
記有機絶縁膜上に薄く酸化シリコン膜を形成すること
で、半導体層は無機絶縁層で保護された構造になるの
で、安定して優良な特性のＴＦＴを製造することが可能
である。

【００５５】

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。なお、簡単のため補助容量や補
助容量用電極線、端子構造などの本発明に直接関係しな
い部分については適宜省略した。

【００５６】［実施例１］図１は、本発明の一実施例に
係る液晶表示装置の一部分を示す平面図であり、図２は
図１のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図、図３は
図１のＢ−Ｂ線に沿った断面を模式的に示す図である。
図１乃至図３を参照して、本発明の一実施例について以
下に説明する。

【００５７】アクティブマトリックス基板は、まず透明
な絶縁基板１の上にクロム、酸化クロム、黒色着色樹脂
などからなりブラックマトリックスを兼ねる遮光層３が
形成され、その上に、基板全体を覆うように、透明で低
誘電率の有機絶縁膜からなる有機層間絶縁層４が形成さ
れ、その上に、酸化シリコンなどからなる無機層間絶縁
層５が形成されており、その上に、ゲートバス配線７、
ソースバス配線６、透明画素電極１０およびＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）２０が形成され、さらにその上に、配
向膜（図示せず）が形成された構成となっている。

【００５８】ここで、無機層間絶縁層５は、その下の有
機層間絶縁層４中に存在する炭素や水素分子などの拡散
を防止するために、最低でも０．０１μｍ以上の膜厚で
あることが必要である。

【００５９】上記アクティブマトリックス基板において
は、図１に示すように、クロム、タンタル、モリブデ
ン、アルミニウムなどからなる複数のゲートバス配線７
が互いに平行に設けられ、これらと直交するようにＩＴ
Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）あるいはＩＴ
Ｏ／クロム、ＩＴＯ／モリブデンなどからなる複数のソ
ースバス配線６が互いに平行に設けられている。

【００６０】ゲートバス配線７とソースバス配線６の各
交差部には、スイッチング素子としてＴＦＴ２０が形成
されており、ゲートバス配線７から分岐してＴＦＴ２０
のゲート電極１４が設けられ、ソースバス配線６から分
岐してＴＦＴ２０のソース電極８が設けられている。各
ＴＦＴ２０のドレイン電極９にはＩＴＯなどからなる透
明画素電極１０が接続されている。ブラックマトリック
スを兼ねた遮光層３は、透明画素電極１０間の全域およ
び透明画素電極１０の周縁１．０〜２．０μｍの領域に
重畳されて設けられている。

【００６１】ＴＦＴ２０の構成は次の通りである。

【００６２】図２を参照すると、まず層間絶縁層５の上
にＩＴＯなどの透明導電膜からなるソース電極８、ドレ
イン電極９が形成されており、ドレイン電極９には画素
電極１０が接続されている。その上には、ソース電極８
とドレイン電極９の両方に跨って接続するようにアモル
ファスシリコン半導体層１１が形成されている。半導体
層１１の上には、窒化シリコンなどからなるゲート絶縁
層１２が形成され、その上に、基板全体を覆うように窒
化シリコンなどからなるゲート絶縁層１３が形成され
て、さらにその上にクロム、タンタル、モリブデン、ア
ルミニウムなどからなるゲート電極１４が半導体層１１
上に相当する位置に形成されている。

【００６３】上記アクティブマトリックス基板と液晶層
を挟んで対向配置される対向基板は、ガラスなどからな
る透明絶縁基板１７上に、顔料の分散された感光性樹脂
からなる着色層２が形成され、その上にＩＴＯなどの透
明導電膜からなる共通電極１６が全体を覆うように形成
されており、さらにその上には配向膜（図示せず）が形
成された構成となっている。

【００６４】この液晶表示装置は、以下のようにして製
造することができる。

【００６５】まずガラス基板１上に、クロム、酸化クロ
ムなどをスパッタ法により０．１〜０．４μｍの厚さに
成膜して後、フォトリソグラフィー技術を用いて所定の
ブラックマトリックス形状にパターン加工して、遮光層
３を形成する。

【００６６】続いて、ポリイミド系樹脂、シリコン樹脂
などからなる透明で低誘電率（比誘電率２．０〜３．
０）の熱硬化性樹脂を１〜５μｍの厚さにスピンコート
し、熱焼成して有機層間絶縁層４を形成する。具体的に
は、まず粘性のある液状のプレポリマー（前駆重合体）
を基板上に塗布し、次に基板全面で前記プレポリマーの
膜厚がほぼ均一になるようにスピンコータで引き伸ばし
た後、焼成炉中に例えば２５０℃で３０分間保持して前
記プレポリマーを硬化させることで、有機層間絶縁層４
を形成する。

【００６７】次に、酸化シリコン膜をスパッタ法または
プラズマＣＶＤ法により好ましくは０．０１〜０．１μ
ｍの厚さに成膜して、層間絶縁層５を形成する。

【００６８】その上に、クロム、モリブデンなどをスパ
ッタ法により０．１〜０．４μｍの厚さに成膜して後、
フォトリソグラフィー技術を用いて所定の形状にエッチ
ング加工して、ソースバス配線６を形成する。なお、こ
のソースバス配線６の形成工程は、場合によっては割愛
することが可能である。

【００６９】続いて、その上に、ＩＴＯなどからなる透
明導電膜をスパッタ法により０．０１〜０．４μｍの厚
さに成膜して後、フォトリソグラフィー技術を用いて所
定の形状にエッチング加工することで、ソースバス配線
６、ソース電極８、ドレイン電極９ならびに画素電極１
０を形成する。

【００７０】その後、上記基板にホスフィンガス中でプ
ラズマ処理を施した後、プラズマＣＶＤ法により半導体
層１１となるアモルファスシリコンを厚さ０．０３〜
０．３μｍ、プラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜１２
となる窒化シリコンまたは酸化シリコンを厚さ０．１〜
０．３μｍに連続して堆積させた後、フォトリソグラフ
ィー技術により島形状にパターン加工する。

【００７１】次いで、プラズマＣＶＤ法によりゲート絶
縁膜１３となる窒化シリコンなどを厚さ０．１〜０．４
μｍに成膜して後、フォトリソグラフィー技術により、
ソースバス配線６と電気的コンタクトをとるためのスル
ーホールをゲート絶縁膜１３の所定の場所にパターン加
工する。

【００７２】さらに、スパッタ法によりクロム、タンタ
ル、モリブデン、アルミニウムなどの金属膜を厚さ０．
１〜０．５μｍに成膜して後、フォトリソグラフィー技
術で所定の形状にエッチング加工してゲート電極１４お
よびゲートバス配線７を形成する。

【００７３】以上の製造工程によりアクティブマトリッ
クス基板が得られる。

【００７４】一方、対向基板は、まずガラス基板１７上
に、顔料を分散させた感光性アクリルや感光性ビニルア
ルコールなどを塗布−露光−現像の工程によりパターン
形成する。赤・緑・青の顔料を各々分散させた３種類の
感光性樹脂を用意して、３回パターン形成工程を繰り返
して行い、３色がストライプまたはマトリックス状に交
互に並んだ着色層２を形成する。

【００７５】その上に、ＩＴＯ膜をスパッタ法により厚
さ０．０３〜０．１μｍに成膜して後、所定の形状にエ
ッチング加工して透明共通電極１６を形成することで得
られる。

【００７６】以上のようにして得られる２つの基板の電
極形成側表面に配向膜を塗布し、この配向膜表面をラビ
ング処理する。

【００７７】その後、これら両基板を配向膜塗布面を内
側にして、間に直径３〜８μｍのプラスチックビーズを
を挟んで対向させ、シール樹脂を用いて貼り合わせる。
この時、各基板の配向膜のラビング方向が互いに垂直に
なるように貼り合わせる。

【００７８】その後、あらかじめシール樹脂の一部を開
孔させて設けておいた注入孔から液晶材料を注入し、注
入孔を封止する。

【００７９】最後に２つの基板の外側に、透過軸が各基
板のラビング方向とほぼ平行になるように、偏光板を貼
り付ける。以上の製造工程により液晶表示装置が得られ
る。

【００８０】なお、上記第１の実施例において、有機層
間絶縁層４としてポリイミド系樹脂またはシリコン樹脂
を用いると記載しているが、それ以外にも３００℃以上
の耐熱性のある透明な有機絶縁膜を構成できる熱硬化性
樹脂であれば、材料として使用可能である。例えばポリ
イミド、アクリル系樹脂などの高分子化合物が考えられ
る。

【００８１】［実施例２］本発明の第２の実施例につい
て説明する。本発明の第２の実施例は、前記第１の実施
例と構造的には同様であるが、製造方法が以下のように
異なる。

【００８２】まず、第１の実施例と同様に、ガラス基板
１上に遮光膜３を形成する。

【００８３】次に、例えば、上記文献（３）（Ａｓｉａ
Ｄｉｓｐｌａｙ ９５予稿集（７２１頁））に報告さ
れているベンゾシクロブテン（Divinyl Siloxane bis
-Benzocyclobutene）のようなシロキサン骨格をもつ透
明で低誘電率の熱硬化性樹脂を用い、スピンコートおよ
び熱焼成によって厚さ１〜５μｍの有機層間絶縁層４を
形成する。

【００８４】その後、酸素雰囲気中においてプラズマ陽
極酸化を行い、有機層間絶縁層４の表面０．０１〜０．
１μｍの部分を酸化シリコンに変成することで、無機層
間絶縁層５を形成する。

【００８５】このプラズマ酸化法を利用した場合、１０
０℃以下の低温処理が可能であるため、プラズマＣＶＤ
法の場合のように３００℃以上に基板を加熱する必要が
なく、その分製造工程の時間短縮が可能となる。また、
スパッタ法では酸化シリコンのターゲットが、プラズマ
ＣＶＤ法では反応性ガスが各々必要になるが、プラズマ
酸化法で必要な材料は酸素ガスのみであるので、その分
製造コストを低減することが可能となる。

【００８６】その後の製造工程は、第１の実施例と同様
にして行うことで、液晶表示装置を得ることができる。

【００８７】［実施例３］図４は、本発明の第３の実施
例に係る液晶表示装置の一部分を示す断面図である。本
実施例においては、平面的な構造は、前記第１の実施例
と同様であるが、着色層２をアクティブマトリックス基
板側に形成している点が異なる。

【００８８】図４を参照すると、ガラス基板１上には、
まず着色層２が形成されており、次いでブラックマトリ
ックスを兼ねた遮光層３が形成され、着色層２および遮
光層３を覆うように有機層間絶縁層４、無機層間絶縁層
５が順次形成された構成になっており、それ以外の構造
は第１の実施例のアクティブマトリックス基板と同じで
ある。

【００８９】なおこの場合、着色層２のベース材料とし
ては耐熱性の優れたポリイミド系樹脂が望ましい。

【００９０】対向基板は、透明絶縁基板１７上に透明共
通電極１６が形成された単純な構造である。

【００９１】上記以外の部分は、前記第１の実施例と全
く同じ構成になっている。

【００９２】この液晶表示装置は、以下のようにして製
造することができる。

【００９３】まずガラス基板１上に、顔料を分散させた
感光性アクリルや感光性ポリイミドなどを塗布−露光−
現像の工程によりパターン加工して、赤・緑・青の３種
類の着色層をマトリックス状に形成する。

【００９４】続いて、クロム、酸化クロムなどをスパッ
タ法により０．１〜０．４μｍの厚さに成膜して後、フ
ォトリソグラフィー技術を用いて所定のブラックマトリ
ックス形状にパターン加工して、遮光層３を形成する。

【００９５】その上に、ポリイミド系樹脂、シリコン樹
脂などからなる透明で低誘電率の熱硬化性樹脂を１〜５
μｍの厚さにスピンコートし、熱焼成して有機層間絶縁
層４を形成する。

【００９６】その上に、酸化シリコン膜をスパッタ法ま
たはプラズマＣＶＤ法により０．０１〜０．１μｍの厚
さに成膜して、層間絶縁層５を形成する。

【００９７】その後の製造工程は、前記第１の実施例と
同様にして行うことで、アクティブマトリックス基板を
得ることができる。

【００９８】一方対向基板は、ガラス基板１７上にＩＴ
Ｏ膜をスパッタ法により厚さ０．０３〜０．１μｍに成
膜し、所定の形状にエッチング加工して透明共通電極１
６を形成することで得られる。

【００９９】その後の製造工程は、前記第１の実施例と
同様に行うことで、液晶表示装置を得ることができる。

【０１００】なお有機層間絶縁層４および無機層間絶縁
層５の製造方法に関しては、第２の実施例の方法を適用
することが可能である。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アクティブマトリックス基板側にブラックマトリックス
を形成する構造であるため、従来それらを対向基板側に
形成していた場合と比較して、ズレを考慮した必要マー
ジンは１０μｍから２μｍに減少するので、開口率を向
上させることができる。

【０１０２】また、本発明によれば、遮光層とソースバ
ス配線および画素電極との間に形成する層間絶縁層は、
有機高分子化合物をスピンコートと熱焼成により形成す
ることで、均一な膜厚・膜質の低誘電率絶縁層として数
μｍの厚さに形成することが可能である。これにより、
配線と遮光層間または画素電極と遮光層間のコンデンサ
容量を小さくすることができるので、ソースバス配線と
画素電極間の容量結合や、配線上の信号遅延の発生を無
視できる程度まで小さく制御することが可能となる。

【０１０３】そして、本発明によれば、前記有機絶縁膜
上に薄く酸化シリコン膜を形成することで、半導体層下
部は無機絶縁層で保護された構造になるので、有機膜中
の炭素や水素分子の半導体層への拡散が防止されて、安
定して優良な特性のＴＦＴを製造することが可能であ
る。

【０１０４】さらに、本発明において、前記有機絶縁膜
としてシロキサン骨格の高分子化合物を用いた場合、酸
素雰囲気中でプラズマ処理することで、その表面を酸化
シリコン膜に変成することが可能であり、この方法を用
いて前記層間絶縁層を形成した場合、有機絶縁膜上にス
パッタ法やプラズマＣＶＤ法で酸化シリコン膜を形成す
る場合と比較して、製造に必要な時間が短縮されるとと
もに材料費がカットできることから、スループットを高
く、製造コストを低くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる液晶表示装置の一部
分を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図
である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面を模式的に示す図
である。

【図４】本発明の他の実施例にかかる液晶表示装置の一
部分を示す平面図である。

【図５】従来の液晶表示装置の一部分を示す平面図であ
る。

【図６】図４のＡ−Ａ線に沿った断面を模式的に示す図
である。

【図７】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面を模式的に示す図
である。

【図８】従来の液晶表示装置の一部分を示す断面図であ
る。

【図９】従来の液晶表示装置の一部分を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１７ 透明絶縁基板 ２ 着色層 ３、１８ 遮光層 ４ 層間絶縁層（有機絶縁膜） ５ 層間絶縁層（無機絶縁膜） ６ ソースバス配線 ７ ゲートバス配線 ８ ソース電極 ９ ドレイン電極 １０ 透明画素電極 １１ 半導体層 １２、１３ ゲート絶縁層 １４ ゲート電極 １５ 液晶層 １６ 透明共通電極 １９ 補助容量電極 ２０ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ） ２１ オーミックコンタクト層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−120784（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−101400（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−211428（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−198428（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−234134（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284117（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−282222（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1368 G02F 1/1335

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素電極と前記複数の画素電極を各
   々駆動する複数の順スタガー型ＴＦＴ（薄膜トランジス
   タ）素子とがマトリックス状に配置されたアクティブマ
   トリックス基板と、透明電極を有する対向基板と、両基
   板に封止された液晶層と、 を含んでなる液晶表示装置において、 前記アクティブマトリックス基板が、 透明絶縁基板上に形成されブラックマトリックスを兼ね
   た遮光層と、 その上に全面を覆うように形成された有機層間絶縁層
   と、 その上に薄く形成された無機層間絶縁層と、 その上にマトリックス状に配置形成された複数の透明画
   素電極と、前記複数の透明画素電極を各々駆動する順ス
   タガー型薄膜トランジスタ素子と、 を備え、前記アクティブマトリックス基板における前記透明絶縁
   基板と、前記有機層間絶縁層との間に、着色層が形成さ
   れている、 ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記有機層間絶縁層が、ポリアミド、ポリ
   イミド、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの高分子化
   合物から選択され、所定の厚さ、好ましくは、略１．０
   〜５．０μｍに形成された有機絶縁膜により構成されて
   いる、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】前記無機層間絶縁層が、スパッタ法または
   プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法により、少なくとも
   厚さ０．０１μｍ以上に形成された酸化シリコン膜また
   は窒化シリコン膜により構成されている、ことを特徴と
   する請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記有機層間絶縁層が、所定の厚さ、好ま
   しくは、略１．０〜５．０μｍに形成されたシロキサン
   骨格の有機絶縁膜により構成され、且つ、 前記無機層間絶縁層が、酸素雰囲気中のプラズマ処理で
   前記有機絶縁膜の表面を変成することで形成された、厚
   さ略０．０１μｍ以上の酸化シリコン膜により構成され
   ている、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】前記遮光層が、前記複数の透明画素電極間
   の全域、および前記透明画素電極の周縁の領域に重畳さ
   れて設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載
   の液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記遮光層が、前記複数の透明画素電極間
   の全域、および前記透明画素電極の周縁略１．０〜２．
   ０μｍの領域に重畳されて設けられている、ことを特徴
   とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】複数の画素電極と前記複数の画素電極を各
   々駆動する複数の順スタガー型ＴＦＴ素子とがマトリッ
   クス状に配置されたアクティブマトリックス基板と、透
   明電極を有する対向基板と、両基板に封止された液晶層
   とを含んで成る液晶表示装置の製造方法において、 前記アクティブマトリックス基板の形成工程が、 （ａ）透明絶縁基板上にブラックマトリックスを兼ねた
   遮光層を形成する第１の工程と、 （ｂ）その上に有機層間絶縁層を全面を覆うように形成
   する第２の工程と、 （ｃ）その上に薄く無機層間絶縁層を形成する第３の工
   程と、 （ｄ）その上に複数の透明画素電極と前記複数の透明画
   素電極を各々駆動する順スタガー型ＴＦＴ素子とをマト
   リックス状に配置形成する第４の工程と、 を含む、 ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 【請求項８】前記第２の工程、および第３の工程が、シ
   ロキサン骨格の高分子化合物を、スピンコートと熱焼成
   により絶縁膜として形成した後、 酸素雰囲気中でプラズマ処理して前記絶縁膜表面のみを
   酸化シリコン膜に変成するという工程からなる、 ことを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の製造方
   法。