JP3312151B2 - 液晶表示装置 - 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、例えばコンピュー
タやテレビジョン受像機などのディスプレイに利用さ
れ、アドレス素子として薄膜トランジスタ（以下、「Ｔ
ＦＴ」という。ThinFilm Transistor）などのスイッチ
ング素子を備えた透過型あるいは反射型等の液晶表示装
置、より詳しくは、ゲート配線と、ソース配線と、ゲー
ト配線とソース配線との交差部の近傍に設けられたスイ
ッチング素子とを有し、このスイッチング素子は前記ゲ
ート配線に接続されたゲート電極と、前記ソース配線に
接続されたソース電極と、液晶層に電圧を印加するため
の画素電極に接続されたドレイン電極とを有する液晶表
示装置に関する。

【０００２】図４はアクティブマトリクス基板を備えた
透過型の液晶表示装置の一般的な構成を示す回路図であ
る。

【０００３】図４に示すように、アクティブマトリクス
基板１０には、複数の画素電極１がマトリクス状に形成
されており、この画素電極１には、スイッチング素子で
あるＴＦＴ２が接続されて設けられている。このＴＦＴ
２のゲート電極には走査信号を供給するためのゲート配
線３が接続され、ゲート電極に入力されるゲート信号に
よってＴＦＴ２が駆動制御される。また、ＴＦＴ２のソ
ース電極には表示信号（データ信号）を供給するための
ソース配線４が接続され、ＴＦＴ２の駆動時に、ＴＦＴ
２を介してデータ（表示）信号が画素電極１に入力され
る。各ゲート配線３とソース配線４とは、マトリクス状
に配列された画素電極１の周囲を通り、互いに直交差す
るように設けられている。さらに、ＴＦＴ２のドレイン
電極は画素電極１および付加容量５に接続されており、
この付加容量５の対向電極はそれぞれ共通配線６に接続
されている。

【０００４】図５は従来の技術に係る液晶表示装置にお
けるアクティブマトリクス基板のＴＦＴ部分の断面図で
ある。

【０００５】図５に示すように、透明絶縁性基板１１上
に、図４のゲート配線３に接続されたゲート電極１２が
形成されているとともに、その上を覆ってゲート絶縁膜
１３が形成されている。さらにその上にはゲート電極１
２と重畳するように半導体層１４が形成され、その中央
部上にチャネル保護層１５が形成されている。このチャ
ネル保護層１５の両端部および半導体層１４の一部を覆
い、チャネル保護層１５上で分断された状態で、ソース
電極１６ａおよびドレイン電極１６ｂとなるｎ⁺Ｓｉ層
が形成されている。一方のｎ⁺Ｓｉ層であるソース電極
１６ａ上には図４のソース配線４となる金属層１７ａが
形成され、他方のｎ⁺Ｓｉ層であるドレイン電極１６ｂ
上には、ドレイン電極１６ｂと画素電極１とを接続する
金属層１７ｂが形成されている。さらに、ＴＦＴ２、ゲ
ート配線３およびソース配線４の上部を覆って層間絶縁
膜１８が形成されている。

【０００６】この層間絶縁膜１８の上には、画素電極１
となる透明導電膜が形成され、この透明導電膜は、層間
絶縁膜１８を貫くコンタクトホール１８ａを介して、Ｔ
ＦＴ２のドレイン電極１６ｂと接続した金属層１７ｂに
接続されている。

【０００７】このように、ゲート配線３およびソース配
線４と画素電極１となる透明導電膜との間に層間絶縁膜
１８が形成されているので、ゲート配線３とソース配線
４とに対して画素電極１をオーバーラップさせることが
できる。このような構造は、例えば特開昭５８−１７２
６８５号公報に開示されており、これによって液晶表示
装置の開口率を向上させることができるとともに、ゲー
ト配線３およびソース配線４に起因する電界をシールド
することにより、液晶分子の配向が崩れるディスクリネ
ーションを抑制することができる。

【０００８】上記層間絶縁膜１８としては、従来、窒化
シリコン（ＳｉＮ）などの無機膜をＣＶＤ法（Ｃhemica
l Ｖapor Ｄeposition：プラズマ励起化学気相成長）を
用いて膜厚５００ｎｍ（０．５μｍ）程度に形成してい
た。

【０００９】また、透明絶縁性基板１１の周縁部等に
は、ゲート配線３やソース配線４を介してＴＦＴ２に信
号を送る半導体素子やあるいは抵抗、コンデンサ、セン
サー等の電子部品が実装されることがある。このような
電子部品の実装方法として、従来、半導体素子の場合を
例にとって、例えば特許第２５２０４１１号の公報に記
載されたものがある。

【００１０】以下、この特許公報の技術内容について説
明する。図６は半導体素子１９を液晶パネル２０に導電
性接着剤２１を介して実装するプロセス途中の図、図７
は半導体素子１９を液晶パネル２０に実装したときの端
子部拡大図である。半導体素子１９は突起電極（バン
プ）２２を有しており、液晶パネル下基板２３上の実装
端子２４に対し導電性接着剤２１を介して接続される。
実装端子２４は透明導電膜であるＩＴＯ（Indium Tin O
xide：酸化インジウム錫）や金属薄膜で形成され、その
近傍には接続する端子または配線等の隣接薄膜２５が形
成されている。

【００１１】半導体素子１９の突起電極２２に導電性接
着剤２１を供給する方法を図８に示す。溜板２６に形成
された溝２６ａに導電性接着剤２１を充填し、スキージ
ー等（図示せず）で均すことにより、導電性接着剤２１
の表面を平坦にするとともに、その厚みを一様な厚みに
する。この特許公報における図示の状態では、半導体素
子１９の突起電極２２の高さは導電性接着剤２１の厚み
とほぼ同一となっているが、実際上は、隣接する突起電
極間で導電性接着剤がショートするのを防止するため
に、突起電極２２の高さを導電性接着剤２１の厚みの２
〜３倍程度としなければならないものとなっている。そ
の突起電極２２を表面平坦化された導電性接着剤２１に
浸漬して、突起電極２２に導電性接着剤２１を適量供給
する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図５の場合において、
ＴＦＴ２上に、ＳｉＮ_x ，ＳｉＯ₂ ，ＴａＯ_x （Ｔａ：
タンタル）などを用いてＣＶＤ法またはスパッタ法によ
り透明な層間絶縁膜１８を成膜した場合、成膜された層
間絶縁膜１８はその下地膜の膜厚による凹凸を反映する
ので、表面に凹凸のある層間絶縁膜１８上に画素電極１
を形成したときに下地膜の段差により画素電極１にも段
差が形成されることになる結果、液晶分子の配向不良を
引き起こすという問題があった。

【００１３】また、画素部を平坦化するためにポリイミ
ドなどの有機膜の塗布により成膜した場合、画素電極と
ドレイン電極を電気的に接続させるためのコンタクトホ
ールを形成するために、マスク材を用いてフォトパター
ニングを行い、エッチングによりコンタクトホールの加
工を行って、最後に不要となったフォトレジストを剥離
する工程を必要としていた。

【００１４】また、このエッチングおよび剥離工程を短
縮化するために感光性ポリイミド膜を使用する方法も考
えられるが、この場合、層間絶縁膜を形成した後の樹脂
が着色して見えるために、高い光透過性および透明性が
要求される液晶表示装置の層間絶縁膜には適さないとい
う問題があった。

【００１５】上記の従来の技術に係る液晶表示装置のよ
うに、ゲート配線３およびソース配線４と画素電極１と
の間に層間絶縁膜１８を形成すると、ゲート配線３およ
びソース配線４に対して画素電極１をオーバーラップさ
せることができ、液晶表示装置の開口率を向上させるこ
とができる。ところが、このように、ゲート配線３およ
びソース配線４と画素電極１とをオーバーラップさせる
構造とした場合、ゲート配線３およびソース配線４と画
素電極１との間の容量が増加するという問題を有してい
た。特に、層間絶縁膜１８の素材としての窒化シリコン
膜などの無機膜は比誘電率ｋ_e［non dimension］が８と
高く、ＣＶＤ法を用いて成膜しているために、その膜厚
は、５００ｎｍ（０．５μｍ）程度の相当に薄い膜厚と
なってしまう。この程度の薄い膜厚ではゲート配線３お
よびソース配線４と画素電極１との間の容量の増加が大
きくなり（Ｃ＝ρ・Ｓ／ｄ）、以下の（１），（２）に
示すような問題があった。なお、窒化シリコン膜などの
無機膜をそれ以上の膜厚に成膜しようとすると、製造プ
ロセス上、時間がかかりすぎるという問題を有してい
た。

【００１６】（１）ソース配線４と画素電極１とをオー
バーラップさせる構造とした場合、ソース配線４と画素
電極１との間の容量が大きくなって信号透過率が大きく
なり、保持期間の間に画素電極１に保持されているデー
タ信号は、データ信号の電位によって揺動を受けること
になる。このため、その画素の液晶に印加される実効電
圧が変動し、実際の表示において特に縦方向の隣の画素
に対して縦クロストークが観察されるという問題があっ
た。

【００１７】このようなソース配線４と画素電極１との
間の容量が表示に与える影響を滅らす方法の１つとし
て、例えば特開平６−２３０４２２号公報には、１ソー
スライン毎に対応する画素に与えるデータ信号の極性を
反転させる駆動方法が提案されている。この駆動方法で
は、隣接する画素の表示に相関が高い白黒表示のパネル
に対しては有効であったが、通常のノートブック型パー
ソナルコンピュータなどのように、画素電極を縦ストラ
イプ状に配列した場合（カラー表示の場合、画素電極の
形状は、例えば正方形の画素をＲ，Ｇ，Ｂで３等分した
縦長の長方形状である縦ストライプ状をしている）に
は、ソース配線４に対する隣接画素は、表示色がそれぞ
れ異なっている。このため、上記１ソースライン毎の極
性反転駆動方法は、白黒表示の場合には縦クロストーク
低減に効果があったものの、一般的なカラー表示の場合
にはクロストーク低減に効果が不十分であった。

【００１８】（２）画素電極１とその画素を駆動するゲ
ート配線３とをオーバーラップさせる構造とした場合、
ゲート配線３と画素電極１との間の容量が大きくなっ
て、ＴＦＴ２を制御するスイッチング信号に起因して、
画素への書き込み電圧のフィードスルーが大きくなると
いう問題があった。

【００１９】また、前記絶縁性基板１１の周縁への部品
実装において以下の問題がある。

【００２０】 まず溜板２６の溝２６ａに導電性接着
剤２１を一定高さに充填する際、通常、スキージー等を
溜板２６の上面に沿って移動させる。しかし、 イ．スキージー等の欠けや摩耗 ロ．溜板の摩耗や溝面の加工精度 ハ．スキージーの角部の形状や移動速度、導電性接着剤
２１の粘度ばらつきによって、スキージー移動後の導電
性接着剤２１の上面がばらつくことがある などの様々な要因で、溜板２６に形成される導電性接着
剤２１の厚み（高さ）はばらつきやすい。

【００２１】次に、半導体素子１９突起電極２２を浸漬
して導電性接着剤２１を突起電極２２に付着供給する際
も、 イ．上記導電性接着剤２１の厚みばらつき ロ．突起電極２１の高さのばらつき ハ．導電性接着剤２２の粘度のばらつき（一般的に時間
が経過すると溶剤分が減って粘度が上がる）や引き上げ
速度のばらつき ニ．突起電極２２の浸漬時の平行度のばらつき ホ．突起電極２１の外形サイズのばらつき… 等の要因によって個々の突起電極２２に付着される導電
性接着剤２１の量がばらつく。

【００２２】さらに、半導体素子１９を液晶パネル２０
に接続する際、 イ．突起電極２２の外径ばらつき ロ．導電性接着剤２１の付着量のばらつき ハ．液晶パネル２０と半導体素子１９の位置合わせのば
らつき ニ．液晶パネル２０と半導体素子１９の加圧力や平行度
のばらつき 等の要因によって導電性接着剤２１の液晶パネル２０に
対する付着箇所、接続時の導電性接着剤２１の拡がり方
向、またはズレあるいは拡がりサイズが通常平均値から
１〜２割以上ばらついてくる。したがって、隣接する導
電性の配線や端子となる薄膜２５と実装端子２４の間隔
ｘを大きくとる必要がある。

【００２３】 また溝部２６ａに形成した導電性接着
剤２１の厚み（１０〜２０μｍ程度）の項記載のばら
つき等を考慮して、突起電極２２の高さはその２〜３倍
（３０〜５０μｍ）にする必要がある。通常、突起電極
２２はＣｕ／ＡｕあるいはＡｕをメッキするが、このよ
うに厚いと時間と材料コストが増し、トータルコストア
ップにもなるし、厚く形成する必要が悪循環となって
項中の突起電極２２の高さのばらつきを大きくする。

【００２４】 また、このような高い突起電極２２を
形成すると図７に示すように突起電極２２は通常はマッ
シュルーム形状となる。これは根本で強度や抵抗面での
最小必要径（３０〜５０μｍ以上）が必要なのに対し、
メッキ時のマスキングが数μｍ以下と薄膜でマスキング
を超えた部分でメッキが高さ方向と垂直な方向にも拡が
って行くためであり、通常、突起電極２２の最外径は数
１０〜１００μｍ以上と大きなものとなる。このことも
端子間ピッチを大きくとれない（量産で１００〜３００
μｍ以上）理由となり、また、悪循環で項の導電性接
着剤２１の接続後の拡がりばらつきを大きくする要因と
なる。

【００２５】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、平坦な画素電極と各配線をオーバーラップさせて液
晶表示の開口率の向上および液晶の配向不良の抑制を図
ることができるとともに、製造工程を簡略化でき、かつ
各配線と画素電極との間の容量成分が表示に与えるクロ
ストークなどの影響をより低減して良好な表示を得るこ
とができ、部品等が微小ピッチ端子で高密度かつ低コス
トで実装でき、さらには表示領域の周縁面積の小さい液
晶表示装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示装
置は、ゲート配線とソース配線との交差部の近傍にスイ
ッチング素子をマトリクス状に設けてあり、このスイッ
チング素子のゲート電極はゲート配線に接続され、ソー
ス電極はソース配線に接続され、ドレイン電極は液晶層
に電圧を印加する画素電極に接続されている。そして、
スイッチング素子、ゲート配線およびソース配線の上部
に層間絶縁膜を設けるに当たり、その層間絶縁膜の表面
を平坦なものにしている。なお、表面を平坦にするに
は、従来の窒化シリコン膜などの無機膜に代えて、アク
リル系樹脂等の有機膜をスピンコート法等で形成すれば
よい。さらに、その層間絶縁膜上に画素電極が設けられ
ている。加えて、実装される外部からの電子部品と層間
絶縁膜を含む透明絶縁性基板との界面に接着補強樹脂が
充填され、電子部品の実装端子部は前記の表面が平坦な
層間絶縁膜の延長部分において形成されたコンタクトホ
ールにのみ導電性接着剤を供給して電子部品を接続した
ものである。

【００２７】このような本発明の構成によれば、スイッ
チング素子、ゲート配線およびソース配線の上部に層間
絶縁膜を設け、その上に画素電極を設けてあるので、ゲ
ート配線およびソース配線と画素電極とをオーバーラッ
プさせることができ、開口率を向上することが可能とな
るとともに、表面の平坦な層問絶縁膜の上に画素電極を
平坦な状態で形成してあるので、液晶の配向不良（ディ
スクリネーション）が抑制可能となる。画素電極を形成
する層間絶縁膜の表面が平坦であるので、液晶分子の配
向が良好なものとなり、表示精度が向上する。また、実
装される外部からの電子部品と層間絶縁膜を含む透明絶
縁性基板との界面に接着補強樹脂が充填され、電子部品
の端子部は、表面が平坦な層間絶縁膜の延長部分にコン
タクトホールを形成し、その中にのみ導電性接着剤を供
給する。これにより導電性接着剤は必要最小限の量をば
らつき少なく端子上に精度良くはみ出し量も少なく形成
される。すなわち、従来に比べ微小ピッチあるいは高密
度に実装できる。また、製造コストも低減できるし、突
起電極の外径も容易に小さくでき、このことからも相乗
的に微小ピッチあるいは高密度に実装できる。さらに、
電子部品等を実装する箇所である層間絶縁膜は、画像表
示域で形成されている表面が平坦な層間絶縁膜の延長部
分を利用しているから、特に新たなコストアップは生じ
たとしてもわずかなものですむ。

【００２８】また、層問絶縁膜はアクリル系感光性樹脂
などの有機材料からなっているので、従来用いられてい
た窒化シリコンなどの無機薄膜に比べて比誘電率が低
く、透明度が高い良質な膜を生産性良く得られるので、
膜厚を厚くすることが可能となって、ゲート配線および
ソース配線と画素電極との間の容量分が低減されること
になり、信号透過率も抑制され、これにより、各配線と
画素電極との間の容量成分が表示に与えるクロストーク
などの影響をより低減してより良好な表示が得られる。

【００２９】また、スイッチング素子のドレイン電極に
接続電極を介して画素電極を接続するようにすれば、ス
イッチング素子が小さくなった場合であっても、層間絶
縁膜を貫くコンタクトホールなどによる接続部を容易に
取ることが可能となる。

【００３０】この層間絶縁膜は、透明度の高い有機膜と
してのアクリル系樹脂などの感光性の有機材料を塗布法
により塗布し、露光およびアルカリ現像によりパターニ
ングして、数μｍという比較的厚い膜厚の有機薄膜が生
産性良く得られる。また、有機薄膜を積層し、その上に
フォトレジストを形成後、エッチングプロセスによりパ
ターニングして形成することもできる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
の具体的な実施の形態について、図面に基づいて詳細に
説明する。この実施の形態の液晶表示装置は透過型のも
のである。

【００３２】図１は本発明の実施の形態に係る液晶表示
装置におけるアクティブマトリクス基板１００の１画素
部分の構成を示す平面図である。

【００３３】図１に示すように、アクティブマトリクス
基板１００には、複数の透明導電材料からなる画素電極
２７がマトリクス状に設けられており、これらの画素電
極２７の周囲を通り、互いに直交差するように、走査信
号を供給するための各ゲート配線２８と表示信号（デー
タ信号）を供給するためのソース配線２９が設けられて
いる。これらのゲート配線２８とソース配線２９はその
一部が画素電極２７の外周部分とオーバーラップしてい
る。また、これらのゲート配線２８とソース配線２９の
交差部分において、画素電極２７に接続されるスイッチ
ング素子としてのＴＦＴ３０（Thin Film Transistor：
薄膜トランジスタ）が設けられている。このＴＦＴ３０
のゲート電極３５（図２参照）にはゲート配線２８が接
続され、ゲート電極３５に入力される信号によってＴＦ
Ｔ３０が駆動制御される。また、ＴＦＴ３０のソース電
極３９ａ（図２参照）にはソース配線２９が接続され、
そのソース電極にデータ信号（表示信号）が入力され
る。さらに、ＴＦＴ３０のドレイン電極３９ｂ（図２参
照）は、接続電極３１さらにコンタクトホール３２を介
して画素電極２７と接続されているとともに、接続電極
３１を介して付加容量の一方の電極である付加容量電極
３３ａと接続されている。この付加容量の他方の電極で
ある付加容量対向電極３３は共通配線（図４の符号６に
相当）に接続されている。

【００３４】図２は図１におけるＡ−Ａ′線矢視の拡大
断面図であり、アクティブマトリクス基板１００のＴＦ
Ｔ３０の詳しい構造を示している。

【００３５】図２に示すように、透明絶縁性基板３４上
に、図１のゲート配線２８に接続されたゲート電極３５
が設けられ、その上を覆ってゲート絶縁膜３６が設けら
れている。その上にはゲート電極３５と重畳するように
半導体層３７が設けられ、その中央部上にチャネル保護
層３８が設けられている。このチャネル保護層３８の両
端部および半導体層３７の一部を覆い、チャネル保護層
３８上で分断された状態で、ソース電極３９ａおよびド
レイン電極３９ｂとなるｎ⁺Ｓｉ層が設けられている。
一方のｎ⁺Ｓｉ層であるソース電極３９ａの端部上に
は、透明導電膜４０ａと金属層４０ｂとが設けられて２
層構造のソース配線２９となっている。また、他方のｎ
⁺Ｓｉ層であるドレイン電極３９ｂの端部上には、ＩＴ
Ｏ（IndiumTin Oxide：酸化インジウム錫）などの透明
導電膜４０ａ′と金属層４０ｂ′とが設けられ、透明導
電膜４０ａ′は延長されて、ドレイン電極３９ｂと画素
電極２７とを接続するとともに、付加容量の一方の電極
である付加容量電極３３ａに接続される接続電極３１と
なっている。さらに、ＴＦＴ３０、ゲート配線２８およ
びソース配線２９、接続電極３１の上部を覆って透明度
の高い有機膜からなる層間絶縁膜４１が設けられてい
る。この層問絶縁膜４１の表面は精度の高い平坦な面と
なっており、この点が本発明のポイントの１つとなって
いる。

【００３６】この層間絶縁膜４１上には、画素電極２７
となる透明導電膜が設けられ、層間絶縁膜４１を貫くコ
ンタクトホール３２を介して、接続電極３１である透明
導電膜４０ａ′よりＴＦＴ３０のドレイン電極３９ｂと
接続されている。

【００３７】以上のように本実施の形態のアクティブマ
トリクス基板が構成され、以下のようにして製造するこ
とができる。

【００３８】まず、ガラス基板などの透明絶縁性基板３
４上に、ゲート電極３５、ゲート絶縁膜３６、半導体層
３７、チャネル保護層３８、ソース電極３９ａおよびド
レイン電極３９ｂとなるｎ⁺Ｓｉ層を順次成膜して形成
する。ここまでの作製プロセスは、従来のアクティブマ
トリクス基板の製造方法と同様にして行うことができ
る。

【００３９】次に、ソース配線２９および接続電極３１
を構成する透明導電膜４０ａ，４０ａ′および金属層４
０ｂ，４０ｂ′を、スパッタ法により順次成膜して所定
形状にパターニングする。

【００４０】さらに、その上に、透明度の高い有機膜で
ある層間絶縁膜４１として感光性のアクリル系樹脂をス
ピン塗布法（スピンコート）により例えば３μｍの膜厚
で形成する。このアクリル系樹脂に対して、所望のパタ
ーンに従って露光し、アルカリ性溶液によって現像処理
する。これにより露光された部分のみがアルカリ性溶液
によってエッチングされ、層間絶縁膜４１を貫通するコ
ンタクトホール３２が形成されることになる。

【００４１】その後、画素電極２７となる透明導電膜を
スパッタ法により形成し、パターニングする。これによ
り画素電極２７は、層間絶縁膜４１を貫くコンタクトホ
ール３２を介して、ＴＦＴ３０のドレイン電極３９ｂと
接続されている透明導電膜４０ａ′と接続されることに
なる。このようにして、本実施の形態のアクティブマト
リクス基板１００を製造することができる。

【００４２】したがって、このようにして得られたアク
ティブマトリクス基板１００は、ゲート配線２８、ソー
ス配線２９およびＴＦＴ３０と、画素電極２７との間に
厚い膜厚の透明度の高い有機膜からなる層間絶縁膜４１
が形成されているので、ゲート配線２８、ソース配線２
９およびＴＦＴ３０に対して画素電極２７をオーバーラ
ップさせることができるとともに、層問絶縁膜４１の表
面を平坦化させることができる。このため、アクティブ
マトリクス基板１００と図示しない対向基板との間に液
晶を介在させた液晶表示装置として構成したときに、開
口率を向上させることができるとともに、ゲート配線２
８およびソース配線２９に起因する電界を画素電極２７
でシールドすることにより、液晶分子の配向が崩れるデ
ィスクリネーションを抑制することができる。

【００４３】また、透明度の高い有機膜としての層間絶
縁膜４１を構成するアクリル系樹脂は、比誘電率ｋ_e［n
on dimension］が３．４から３．８と無機膜（窒化シリ
コンの比誘電率は８）に比べて低く、また、その透明度
も高く、スピン塗布法により容易に３μｍという厚い膜
厚まで成膜することができるので、ゲート配線２８と画
素電極２７との間の容量およびソース配線２９と画素電
極２７との間の容量を低くすることができて時定数が低
くなる。その結果として、ゲート配線２８、ソース配線
２９と画素電極２７との間の容量成分が表示に与えるク
ロストークなどの影響をより低減することができて良好
で明るい表示性能を得ることができる。

【００４４】また、露光およびアルカリ現像によってパ
ターニングを行うことにより、コンタクトホール３２の
テーパー形状を良好にすることができ、画素電極２７と
接続電極３１（透明導電膜４０ａ′）との接続を良好に
することができる。

【００４５】さらに、透明度の高い有機膜である層問絶
縁膜４１として感光性のアクリル系樹脂を用いることに
より、スピン塗布法を用いて薄膜を形成できるので、数
μｍという従来例に比べて十分に厚い膜厚のものを容易
に形成でき、しかも、パターニングにおいてフォトレジ
スト工程も不要であるので、生産性の点で有利である。
ここで、層間絶縁膜４１として用いたアクリル系樹脂
は、塗布前に着色しているものであるが、パターニング
後に全面露光処理を施してより透明化することができ
る。また、アクリル系樹脂の透明化処理は、光学的に行
うことができるだけではなくて、化学的にも行うことが
可能である。

【００４６】本実施の形態において、透明度の高い有機
膜である層間絶縁膜４１として用いた感光性樹脂の露光
には、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎ
ｍ）およびｇ線（波長４３６ｎｍ）の輝線を含む水銀灯
の光線を用いるのが一般的である。感光性樹脂として
は、これらの輝線のなかで最もエネルギーの高い（波長
の最も短い）ｉ線に感光性（吸収ピーク）を有する感光
性樹脂を用いることが好ましい。また、コンタクトホー
ルの加工精度を高くするとともに、感光剤に起因する着
色を最小限に抑制することができる。また、エキシマレ
ーザからの短波長の紫外線を用いてもよい。

【００４７】このようにして、着色のない層間絶縁膜を
用いることによって、透過型の液晶表示装置の透過率を
高めることができる。したがって、液晶表示装置の高輝
度化やバックライトからの光量を抑えることによって低
消費電力化を図ることができる。

【００４８】また、層間絶縁膜４１を、従来の層間絶縁
膜と比べて厚く、数μｍの厚さに形成してあることか
ら、層間絶縁膜の透過率が低くなる可能性がある。層間
絶縁膜の透過率はできるだけ高い方が好ましい。ただ、
人間の目の視感度は、緑や赤に比べて青に対しては若干
低いという性質をもっているので、層間絶縁膜の分光透
過率は青色光に対する透過率が若干低くても、表示品位
の低下は少ない。なお、本実施の形態では、層間絶縁膜
の膜厚を３μｍとしたが、これに限られるわけでなく、
光透過率や誘電率を考慮して適宜に設定することができ
る。

【００４９】さらに、ＴＦＴ３０のドレイン電極３９ｂ
と画素電極２７とを接続する接続電極３１として透明導
電膜４０ａ′を形成することにより、以下のような利点
を有する。すなわち、従来のアクティブマトリクス基板
においては、この接続電極を金属層によって形成してい
たため、接続電極が開口部に存在すると開口率の低下の
原因となっていた。これを防ぐため、従来は、ＴＦＴま
たはＴＦＴのドレイン電極上に接続電極を形成し、その
上に層間絶縁膜のコンタクトホールを形成してＴＦＴの
ドレイン電極と画素電極とを接続するという方法が用い
られてきた。しかし、この従来の方法では、特に、開口
率を向上させるためにＴＦＴを小型化した場合に、コン
タクトホールを完全にＴＦＴの上に設けることができ
ず、開口率の低下を招いていた。また、層間絶縁膜を数
μｍという厚い膜厚に形成した場合、画素電極が下層の
接続電極とコンタクトするためには、コンタクトホール
をテーパー形状にする必要があり、さらにＴＦＴ上の接
続電極領域を大きく取ることが必要であった。例えば、
そのコンタクトホールの径を５μｍとした場合、コンタ
クトホールのテーパー領域およびアラインメント精度を
考慮すると、接続電極の大きさとしては１４μｍ程度が
必要であり、従来のアクティブマトリクス基板では、こ
れよりも小さいサイズのＴＦＴを形成すると接続電極に
起因する開口率の低下を招いていた。これに対して、本
実施の形態のアクティブマトリクス基板１００では、接
続電極３１が透明導電膜４０ａ′により形成されている
ので、開口率の低下が生じない。また、この接続電極３
１（透明導電膜４０ａ′）は延長されて、ＴＦＴ３０の
ドレイン電極３９ｂと付加容量の一方の電極である付加
容量電極３３ａとを接続する役割も担っており、この延
長部分も透明導電膜４０ａ′により形成されているの
で、この配線による開口率の低下も生じない。

【００５０】さらには、ソース配線２９を透明導電膜４
０ａと金属層４０ｂとの２層構造とすることにより、ソ
ース配線２９を構成する金属層４０ｂの一部に膜の欠損
があったとしても、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの
透明導電膜４０ａにより電気的に接続されるので、ソー
ス配線２９の断線を少なくできるという利点がある。

【００５１】なお、本実施の形態においては、透明度の
高い有機膜である層間絶縁膜４１は感光性のものを使用
したが、これに限るものではない。コンタクトホール３
２はＴＦＴ３０の近傍に設けたがこれに限るものではな
い。遮光性金属材料から成る付加容量対向電極３３上に
設けるために段差が減るか、逆にコンタクトホールの外
径を小さくするか自由に選択し、加工条件が容易にな
る。

【００５２】図３は上記のアクティブマトリクス基板１
００を用いた液晶表示装置の周縁部の一部の構造を示す
断面図である。

【００５３】透明絶縁基板３４には表示域近傍で対向す
る対向基板４２が配置され、この対向基板４２の表面に
は対向電極膜４２ａ、保護膜４２ｂやその他の膜が多層
形成されている。対向基板４２の縁部にはシール材４３
が形成され、液晶材料４４を封入している。

【００５４】ここでは半導体素子４５が実装される例を
示す。簡単化のため実装端子部としては３個だけを示し
ているが、実際は１００〜３００個以上の端子が平面Ｘ
Ｙ方向に多数配置される場合が多い。透明絶縁性基板３
４上にゲート配線２８と同一材料で基板上端子３５ａが
形成されて、その周辺には画像表示域におけるゲート絶
縁膜３６の延長として表示域近傍に同時にゲート絶縁膜
３６が形成されている。さらに基板上端子３５ａの表面
にはソース配線２９の中の透明導電膜４０ａと同時形成
された表面端子膜４６が形成され、さらに基板上端子３
５ａの周縁にはソース配線２９の中の金属膜４０ｂと同
時形成された端子周縁膜４７が形成され、実装抵抗の低
減および密着信頼性の向上が図られている。しかし、こ
れらは必ずしも必要なものではなく、むしろ導電性接着
剤との接触抵抗を安定させるため、材料設計によっては
用いない場合もある。

【００５５】透明度の高い有機膜からなる画像表示域で
の層問絶縁膜４１の延長として表示域近傍に同時に層問
絶縁膜４１が形成されており、その表面の平坦な層問絶
縁膜４１において基板上端子３５ａの上にコンタクトホ
ール４８が形成され、その中に導電性接着剤４９が充填
されている。導電性接着剤４９の供給方法としてはスキ
ージー法や転写法が考えられるが、精度良くかつ少し増
量して供給したい場合は、感光性のドライフィルム等を
用いてコンタクトホール４８を除いて基板周縁を保護
し、スキージー法で供給の後、ドライフィルムを剥離す
るようにしてもよい。

【００５６】コンタクトホール４８内にのみ導電性接着
剤４９を供給して、半導体素子４５の突起電極５０を接
続するのであるが、コンタクトホール４８を形成してい
る層問絶縁膜４１の表面が平坦であるために、コンタク
トホール４８の形状およびサイズが均一で精度の良いも
のとなり、導電性接着剤４９は必要最小限の量をばらつ
き少なく端子上に精度良くはみ出し量も少なく形成する
ことができる。これにより従来に比べ微小ピッチあるい
は高密度に実装できる。

【００５７】導電性接着剤４９が供給された後、突起電
極５０が形成された半導体素子４５を実装する。突起電
極５０は例えば高さ１０μｍ、外寸５０μｍの円形ある
いは四角形でピッチが１００μｍ程度に形成される。ま
た、本実施の形態においては、半導体素子４５と層問絶
縁膜４１を含む透明絶縁性基板３４との界面に接着補強
樹脂５１が充填されている。このような構造を採ること
により、導電性接着剤４９は極めて微量かつばらつき少
なく供給され、しかも高密度、低コスト、高信頼性の状
態で部品実装された液晶表示装置を製造することができ
る。

【００５８】なお、実施の形態では透過型の液晶表示装
置であったが、これに限らず反射型であってもよい。

【００５９】

【発明の効果】本発明に係る液晶表示装置によれば、次
のような効果を発揮することができる。層間絶縁膜を設
けてその上に画素電極を設けてあるので、ゲート配線お
よびソース配線と画素電極とのオーバーラップが可能と
なり、開口率を向上できる。また、表面の平坦な層間絶
縁膜上に画素電極を平坦な状態で形成してあるので、デ
ィスクリネーション（液晶の配向不良）を抑制すること
ができる。また、電子部品等を実装する端子部は、表面
の平坦な層間絶縁膜の延長部分にコンタクトホールを形
成し、その中にのみ導電性接着剤を供給するのである
が、電子部品と層間絶縁膜を含む透明絶縁性基板との界
面に接着補強樹脂が充填されており、これに加え、層間
絶縁膜の延長部分の表面が平坦であるのでコンタクトホ
ールの形状・サイズの精度が高く、導電性接着剤は必要
最小限の量をばらつき少なく端子上に精度良くはみ出し
量も少なく形成される。これにより従来に比べ微小ピッ
チあるいは高密度に実装できる。また、製造コストも低
減でき、突起電極の外径も容易に小さくでき、このこと
からも相乗的に微小ピッチあるいは高密度に実装でき
る。さらに、電子部品等を実装する箇所である層間絶縁
膜は、画像表示域で形成されている表面が平坦な層間絶
縁膜の延長部分を利用しているで、新たなコストアップ
は生じたとしてもわずかなものですむ。

【００６０】また、層問絶縁膜は透明度の高い有機膜か
らなっているので、従来用いられていた窒化シリコンな
どの無機薄膜に比べて比誘電率が低く、透明度が高い良
質な膜を生産性良く得られ、膜厚を厚くすることが可能
で、ゲート配線およびソース配線と画素電極との間の容
量分が低減されることになり、信号透過率も抑制され、
これにより、各配線と画素電極との間の容量成分が表示
に与えるクロストークなどの影響をより低減してより良
好な表示が得られる。

【００６１】また、スイッチング素子のドレイン電極に
接続電極を介して画素電極を接続するようにすれば、ス
イッチング素子が小さくなった場合であっても、層間絶
縁膜を貫くコンタクトホールなどによる接続部を容易に
取ることが可能となる。

【００６２】この層間絶縁膜は、アクリル系樹脂などの
感光性の有機材料を塗布法により塗布し、露光およびア
ルカリ現像によりパターニングして、数μｍという比較
的厚い膜厚の有機薄膜が生産性良く得られる。また、有
機薄膜を積層し、その上にフォトレジストを形成後、エ
ッチングプロセスによりパターニングして形成すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置におけ
るアクティブマトリクス基板の１画素部分の構成を示す
平面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ′線矢視の拡大断面図であ
る。

【図３】実施の形態に係るアクティブマトリクス基板を
用いた液晶表示装置の周縁部の一部の構造を示す断面図
である。

【図４】アクティブマトリクス基板を備えた透過型の液
晶表示装置の一般的な構成を示す回路図である。

【図５】従来の技術に係る液晶表示装置におけるアクテ
ィブマトリクス基板のＴＦＴ部分の断面図である。

【図６】従来の技術に係る液晶表示装置において半導体
素子を液晶パネルに導電性接着剤を介して実装するプロ
セス途中を示す図である。

【図７】従来の技術に係る液晶表示装置において半導体
素子を液晶パネルに実装したときの端子部拡大図であ
る。

【図８】従来の技術に係る液晶表示装置において半導体
素子の突起電極に導電性接着剤を供給する方法を示す図
である。

【符号の説明】

２７……画素電極 ２８……ゲート配線 ２９……ソース配線 ３０……ＴＦＴ（薄膜トランジスタ：スイッチング素
子） ３１……接続電極 ３２……画像表示域でのコンタクトホール ３３……付加容量対向電極 ３３ａ…付加容量電極 ３４……透明絶縁性基板 ３５……ゲート電極 ３５ａ…基板上端子 ３６……ゲート絶縁膜 ３７……半導体層 ３８……チャネル保護層 ３９ａ…ソース電極 ３９ｂ…ドレイン電極 ４０ａ…透明導電膜 ４０ｂ…金属層 ４０ａ′…透明導電膜 ４０ｂ′…金属層 ４１……透明度の高い有機膜からなる層問絶縁膜 ４２……対向基板 ４２ａ…対向電極膜 ４３……シール材 ４４……液晶材料 ４５……半導体素子 ４６……表面端子膜 ４７……端子周縁膜 ４８……表示域近傍でのコンタクトホール ４９……導電性接着剤 ５０……突起電極 ５１……接着補強樹脂 １００……アクティブマトリクス基板

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1345 G09F 9/35 307

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゲート配線と、ソース配線と、ゲート配
   線とソース配線との交差部の近傍に設けられたスイッチ
   ング素子とを有し、このスイッチング素子は前記ゲート
   配線に接続されたゲート電極と、前記ソース配線に接続
   されたソース電極と、液晶層に電圧を印加するための画
   素電極に接続されたドレイン電極とを有する液晶表示装
   置であって、 前記スイッチング素子、ゲート配線およびソース配線の
   上部に、表面が平坦な層間絶縁膜が設けられ、 前記層間絶縁膜上に画素電極が設けられ、実装される外部からの電子部品と層間絶縁膜を含む透明
   絶縁性基板との界面に接着補強樹脂が充填され、電 子部
   品の実装端子部は前記表面が平坦な層間絶縁膜の延長部
   分において形成されたコンタクトホールにのみ導電性接
   着剤を供給して電子部品を接続してあることを特徴とす
   る液晶表示装置。
2. 【請求項２】 層間絶縁膜が透明度の高い有機膜から構
   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】 スイッチング素子のドレイン電極に接続
   電極を介して画素電極を接続してあることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 画素電極が透明導電材料から構成されて
   いるこを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれ
   かに記載の液晶表示装置。