JP3513410B2 - 画像表示装置 - 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、画像表示装置とそ
の製造方法に関し、特に、マトリクス状に配置された画
素電極の対向基板側の表面と、実装領域の対向基板側の
表面とが、実質的に平坦な同一平面上にある画像表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の表示装置は、図９、図１０に示す
ように、たとえば、特開平８−１７９３７７号公報に開
示されている。図１０は図９の断面図である。図中、１
０１は表示画素エリア、１０２はダミー画素、１０３は
信号・走査駆動回路、１０４は半導体基板である。従来
の拡大投影型ディスプレイ装置に用いられる反射型の液
晶表示装置のアクティブマトリクス基板は、上記従来例
に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ：ケミカルメカニ
カルポリッシング）に起因する表示エリア周辺部のダレ
を防ぐために表示エリアの周囲にダミー画素エリアを配
置することにより表示エリアの平坦性を保ち、光反射率
が表示エリア全領域において均等になる構成になってい
る。

【０００３】又、このような従来の拡大投影型ディスプ
レイ装置に用いられる液晶表示装置の液晶セルはアクテ
ィブマトリクス基板と対向基板と両基板を接着し液晶を
封入するシールで形成したセルに液晶を挟持封入する構
成となっている。

【０００４】液晶が挟持される数μｍのセルギャップ
は、所望するセルギャップと同じ径を有するスペーサー
を両基板間に配することにより制御される。このスペー
サーを配する場所は、拡大投影型ディスプレイ装置に用
いられる液晶パネルにおいては画像表示領域以外の場所
が望ましい。これは、液晶セルのギャップを制御するス
ペーサーを表示エリアに配した場合、スペーサー自身
や、スペーサーにより生じた液晶の配向不良が拡大投影
により表示画像上で顕在化され、画質を劣化するためで
ある。

【０００５】従って、拡大投影型液晶表示装置において
は一般的に表示エリアにはスペーサーを配さず、スペー
サーを混合したシールで液晶セルを形成し、このシール
領域に配したスペーサーでギャップを制御する構成とな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は表示エリアにおける平坦性は、表示エリアの周辺に設
けたダミー画素領域により保たれるものの、その他の周
辺回路、シール領域等においては表示エリアとの高さが
異なることとなる。

【０００７】これは、化学機械研磨（ＣＭＰ：ケミカル
メカニカルポリシング）の原理的な研磨特性に起因する
ものである。つまり、ＣＭＰに使用される研磨クロスは
弾性体であり、数百μｍから数ｍｍにわたり大きなうね
りのような凹凸にこの弾性体である研磨クロスが変形し
て追従するため、上記大きなうねりの形状はほぼ当初の
まま残ることとなる。特にメタルのＣＭＰにおいてはス
クラッチの発生を防止するため、柔らかい研磨クロス、
つまり変形し易い研磨クロスを使用するため上記の現象
が顕著に現れる。

【０００８】上記基板表面の数百μｍから数ｍｍにわた
る大きなうねりのような凹凸は、表示領域、周辺回路領
域、シール領域におけるパターン密度が各々異なるため
に各々の平均的な表面の高さが異なることに起因する。
この平均的な高さの差は、ＣＭＰによる研磨を施した後
もグローバルな凹凸として残ることとなる。

【０００９】この結果、シール領域と表示エリアの高さ
が異なることとなり、設定したセルギャップを安定して
実現することが困難となる。

【００１０】又、液晶セルのギャップを制御するシール
領域内においても場所によりパターンの疎密差がある場
合、凹凸が生じることとなり均一なセルギャップを実現
することが困難となる。

【００１１】この液晶セルギャップの不均一は、液晶の
Ｖ−Ｔ特性に影響し、その結果表示画像の画面内の明る
さが不均一となる輝度むら、画面内の表示色が不均一と
なる色むら等の画像不良を引き起こし、表示画像の劣化
の原因となる。

【００１２】そこで本発明は、均一な液晶セルギャップ
を実現するためのシール領域の構造及びその製造方法を
提供することを課題としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めの本発明は、マトリクス状に配置された画素電極（１
８）と、前記画素電極の各々に配したスイッチング用の
トランジスタと、前記トランジスタを駆動するための駆
動用のトランジスタを有する信号走査駆動回路とを備
え、研磨された表面を有するアクティブマトリクス基板
と、前記アクティブマトリクス基板の前記研磨された表
面と対向して配され、前記アクティブマトリクス基板に
シール材によって接着された対向電極基板（２４）と、
前記アクティブマトリクス基板と前記対向電極基板の間
に挟持された液晶（２２）と、を具備する画像表示装置
において、前記マトリクス状に配置された前記画素電極
と前記スイッチング用のトランジスタとを含む表示領域
（３０）の前記対向電極基板側の表面と、前記信号走査
駆動回路を含み前記表示領域の外側にある周辺回路領域
（３１）の前記対向電極基板側の表面と、前記周辺領域
の外側にあるシール領域（３２）の前記対向電極基板側
の表面とが、実質的に同一平面上に位置するように、前
記シール領域（３２）には、前記トランジスタと実質的
に同じ形状の半導体素子が配置され、あるいは、前記ト
ランジスタのソース領域及びドレイン領域に接続される
ソース・ドレイン電極（１２）とゲート電極（６）とを
絶縁するための層間絶縁膜（１１）上に接して、所定の
密度でパターニングされた電極（１２）が配置されてい
ることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００１５】（第１の実施形態）本発明の液晶パネル部
の断面構造を図１に示す。図において、１はｐ型半導体
基板、２はｐ型ウェル、３はｎ型ウェル、４はトランジ
スターのソース領域、５はドレイン領域、６はゲート電
極である。図１に示すように、表示領域３０のトランジ
スタは２０〜３５Ｖの高電圧が印加されるため、ゲート
６に対して自己整合的にソース、ドレイン領域が形成さ
れず、オフセットをもたせその間に低濃度のｎ層７、低
濃度のｐ層が設けられる。ちなみにオフセット量は０．
５〜２．０μｍが好適である。ここで、ソース、ドレイ
ンのオフセット量は所望の耐圧に応じて変化させたり、
ゲート長の最適化が有効である。これは、周辺回路３１
の一部はロジック系回路であり、この部分は一般に１．
５〜５Ｖの駆動でよいため、トランジスタサイズの駆動
力、スピード等をそれぞれに応じて最適化することによ
り、高画素表示が実現可能となる。

【００１６】図１において、９はフィールド酸化膜、１
０はゲート酸化膜、１１はＢＰＳＧ等の層間絶縁膜、１
２は電極（ＡＬ１）、１３はプラズマＳｉＯ₂等の層間
絶縁膜、１４はＳＯＧあるいはオゾンＴＥＯＳ等の平坦
化膜、１５はプラズマＳｉＯ ₂等の層間絶縁膜である。
ここで、Ｓｉチップの平坦性を向上するために、層間絶
縁膜１５をＣＭＰ処理する方法も有効である。

【００１７】遮光層１６は表示領域３０、周辺回路領域
３１、シール領域３２を覆い、Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｗ，Ｍｏ
等の高融点金属材料から構成される。この遮光層１６は
画素領域３０においては画素電極１８と１２の電極（Ａ
Ｌ１）との接続部以外を覆っているが、周辺回路領域３
１では一部ビデオ線、クロック線等配線容量が大きくな
る箇所では遮光層１６を除く構成となっている。上記周
辺回路領域３１で遮光層１６を除いた箇所には、照明光
の入射による回路の誤動作を防ぐため、ダミー電極１９
を配置する工夫がなされてある。

【００１８】１７は層間絶縁膜であり、画素電極１８と
遮光層１６の電極に挟持され画素電極の保持容量を形成
するため、Ｓｉ₃Ｎ₄，Ｔａ₂Ｏ₅等の誘電率の大きな誘電
体が適している。

【００１９】画素電極１８はＡＬ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｐｔ等
の可視光に対する反射率が大きい金属材料が適してい
る。ここでは図示していないが、画素電極１８の表面に
酸化Ｔｉ等の誘電多層膜を成膜し、反射率を向上させる
方法もある。

【００２０】ここで画素電極１８及びダミー電極の形成
方法を説明する。遮光層１６をパターニング後層間絶縁
膜１７と絶縁膜２０を連続して積層成膜する。ここでは
層間絶縁膜１７にプラズマＣＶＤにより成膜したＳｉ₃
Ｎ₄を２５００オングストローム、絶縁膜２０にプラズ
マＣＶＤにより成膜したＳｉＯ₂を１００００オングス
トローム適用するが、これらの材料及び膜厚に制限され
るものではない。パターニングしたフォトレジストをマ
スクとして、絶縁膜２０をエッチングする。エッチング
の方法として、例えばＣＦ₄とＣＨＦ₃ガスを用いたドラ
イエッチングが適用できる。このエッチングの際、層間
絶縁膜１７をエッチングのストッパーとして機能させる
ため絶縁膜２０と層間絶縁膜１７のエッチング選択比を
大きくした方が良い。そのためデポジション性ガスであ
るＣＨＦ₃を増やし、かつ比較的高圧にするエッチング
条件が好ましく、ここではＣＨＦ₃：ＣＦ₄＝８０：２
０、圧力１．７Ｔｏｒｒとすることにより絶縁膜２０の
エッチングレートが層間絶縁膜１７のエッチングレート
の１／３となるエッチング条件を適用した。上記の方法
で絶縁膜２０をパターニングし、画素電極及びダミー電
極が形成される溝を形成する。

【００２１】次に画素電極と電極（ＡＬ１）との接続を
得るためのスルーホールを形成する。このとき周辺回路
領域３１及びシール領域３２の、電極（ＡＬ１）との導
通を必要としないダミー電極についてはスルーホールを
形成する必要はない。

【００２２】続いて画素電極材料を基板表面全面に成膜
する。ここでは画素電極材料の成膜と同時にスルーホー
ルの埋め込みも同時に行なう目的で、ＴＩＮを５００オ
ングストローム続いてＴｉを３００オングストロームそ
れぞれスパッタ法により成膜し、そしてｐｕｒｅ ＡＬ
を４８５℃の高温リフロースパッタで１００００オング
ストローム成膜した。ＴＩＮは容量膜である層間絶縁膜
１７を保護する目的のバリア層、Ｔｉはｐｕｒｅ ＡＬ
のリフロー性を向上するためのものである。この工程は
上記の方法に限らず、スルーホールをタングステンＣＶ
Ｄで埋め込み、続いて通常のスパッタでＡＬを成膜する
方法等も有効である。

【００２３】最後にメタルＣＭＰにより絶縁膜２０の上
部に成膜された電極材料を削り取り、隣接する電極を絶
縁分離すると同時に画素電極１８及びダミー電極１９の
表面を平坦に形成する。このメタルＣＭＰにおいて、研
磨クロスにはロデール・ニッタ製ＳＵＰＲＥＭＥ、ＲＮ
−Ｈ、スラリーにフジミ製ＰＬＡＮＥＲＬＩＴＥ５１０
２、ＣＭＰ装置に荏原製作所製ＥＰＯ１１４、研磨条件
として荷重３００ｇｆ／ｃｍ²、テーブル回転数３０ｒ
ｐｍ、ウェハキャリア回転数３１ｒｐｍを適用した。な
お、ＣＭＰの条件は上記条件に制限されるものではな
い。ＣＭＰ後の洗浄は純水によるメガソニック洗浄と、
ＰＶＡブラシを用いた純水スクラブ洗浄を併用した。

【００２４】液晶セルは図１に示されるように半導体基
板１と透明基板２４の間に液晶２２が挟持されるように
構成され、２１は配向膜、２３はＩＴＯ等の透明電極、
２６は液晶を封入するシール材である。

【００２５】このシール材２６はエポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、ウレタン樹脂等の硬化性樹脂からなり、その
硬化方法も、熱硬化、紫外線硬化、熱と紫外線の併用に
よる硬化など、目的と作用、効果により所望のものが使
用される。又、これらの塗布方法は、シール印刷やディ
スペンサーを用いた描画などが適用される。さらに、こ
のシール材２６には半導体基板１と透明基板２４の間隙
を制御するスペーサーが混合されており、両基板を接着
すると同時に液晶セルのギャップを制御している。

【００２６】液晶２２はＴＮモード、ＶＡモードの他、
配向膜２１を省きＰＮＬＣ、ＰＤＬＣ等の液晶を適用す
ることが可能である。

【００２７】２５は半導体基板１の反りを制御する応力
調整膜であり、ここでは減圧ＣＶＤにて成膜したＳｉ₃
Ｎ₄を１５００オングストローム適用した。この応力調
整膜２５は、前記材料及び膜厚に制限されず、半導体製
造プロセスのなかで基板表面に成膜される様々な応力を
持った膜が積層された結果生じた半導体基板１の反りを
補完するための膜であり、半導体プロセス毎に引っ張り
応力あるいは圧縮応力の膜を所望の膜厚成膜するもので
ある。引っ張り応力の膜としては前述した減圧ＣＶＤ
Ｓｉ₃Ｎ₄、圧縮応力の膜としては熱酸化したＳｉＯ₂等
がある。半導体基板１の反りを補完しなければならない
理由を以下に述べる。拡大投影型表示装置に用いられる
液晶パネルはそのギャップの制御をシール領域で行なわ
なければならない。これはギャップを制御するスペーサ
ーを表示領域に配置した場合、スペーサーが拡大投影さ
れた表示画像の画質を劣化したり、スペーサーに起因す
る液晶の配向乱れが同じく拡大投影により顕在化され画
質を著しく悪くするためである。

【００２８】液晶パネルのギャップをシール領域のみで
制御する場合、半導体基板１あるいは透明基板２４のい
ずれかが凹あるいは凸に反っていると、表示領域におけ
るギャップを均一に制御することは非常に困難となる。
基板張り合わせ時に強制的に反りを矯正して貼り合わ
せ、同時にシール材を硬化しても、液晶セルを構成する
２つの基板及びシール材は弾性体であるため、残留した
内部応力により各々が変形してしまうためである。

【００２９】基板反り量の許容量としては、例えば、対
角１．８インチのそれぞれの基板を３±０．３μｍのギ
ャップに制御する場合、材料や基板貼り合せ装置にもよ
るが各々の基板の反りは±０．３μｍ以下に抑える必要
がある。

【００３０】図２はパネル周辺回路のブロック図であ
る。図２において、３３７は液晶素子の表示領域、３３
２はレベルシフター回路、３３３はビデオ信号サンプリ
ングスイッチ、３３４は水平シフトレジスタ、３３５は
ビデオ信号入力端子、３３６は垂直シフトレジスタであ
る。

【００３１】以上に示す構成により、Ｈ，Ｖともにシフ
トレジスタ等のロジック回路は、ビデオ信号入力端子３
３５から２５Ｖ、３０Ｖ程度の振幅が供給されるので、
１．５〜５Ｖ程度と極めて低い値で駆動でき、高速、低
消費電圧化が達成できた。ここでの水平、垂直ＳＲは、
走査方向は選択スイッチにより双方向可能なものとなっ
ており、光学系の配置等の変更に対して、パネルの変更
なしに対応でき、製品の異なるシリーズにも同一パネル
が使用でき低コスト化が図れるメリットがある。又、図
１８においては、ビデオ信号サンプリングスイッチは、
片側極性の１トランジスタ構成のものを記述したが、こ
れに限らず、ＣＭＯＳトランスミッションゲート構成に
することにより入力ビデオ線をすべて信号線に書き込む
ことができることは、言うまでもない。

【００３２】又ＣＭＯＳトランスミッションゲート構成
にした時、ＮＭＯＳゲートとＰＭＯＳゲート面積や、ゲ
ートとソードレインとの重なり容量の違いにより、ビデ
オ信号に振られが生じる課題がある。これにはそれぞれ
の極性のサンプリングスイッチのＭＯＳＦＥＴのゲート
量の約１／２のゲート量のＭＯＳＦＥＴのソースとドレ
インとを信号線にそれぞれ接続し、逆相パルスで印加す
ることにより振られが防止でき、きわめて良好なビデオ
信号が信号線に書き込れた。これにより、さらに高品位
の表示が可能になった。

【００３３】図３は、シール構造とパネル構造との関係
を説明するための画像表示部の平面図である。図３にお
いて、３５１はシール部、３５２は電極パッド、３５３
はクロックバッファー回路である。不図示のアンプ部
は、パネル電気検査時の出力アンプとして使用するもの
である。又、対向基板の電位をとる不図示の導電ペース
ト部があり、又３５６は液晶素子による表示部、３５７
は水平・垂直シフトレジスタ（ＳＲ）等の周辺回路部で
ある。シール部３５１は表示部３５６の四方周辺に半導
体基板３０１上に画素電極３１２を設けたものと共通電
極３１５を備えたガラス基板との張り合わせのための圧
着材や接着剤の接触領域を示し、シール部３５１で張り
合わせた後に、表示部３５６とシフトレジスタ部３５７
に液晶を封入する。

【００３４】図３に示すように、本実施形態では、シー
ルの内部にも、外部にも、ｔｏｔａｌ ｃｈｉｐ ｓｉ
ｚｅが小さくなるように、回路が設けられている。本実
施形態では、パッドの引き出しをパネルの片辺側の１つ
に集中させているが、長辺側の両辺でも又、一辺でなく
多辺からのとり出しも可能で、高速クロックをとり扱う
ときに有効である。

【００３５】さらに、本発明のパネルは、Ｓｉ基板等の
半導体基板を用いているため、プロジェクタのように強
力な光が照射され、基板の側壁にも光があたると、基板
電位が変動し、パネルの誤動作を引き起こす可能性があ
る。従って、パネルの側壁及び、パネル上面の表示領域
の周辺回路部は、遮光できる基板ホルダーとなってお
り、又、Ｓｉ基板の裏面は、熱伝導率の高い接着剤を介
して熱伝導率の高いＣｕ等のメタルが接続されたホルダ
ー構造となっている。

【００３６】図４は、本発明の反射型液晶パネルを組み
込む光学システムの光路図である。図４において、３７
１はハロゲンランプ等の光源、３７２は光源像をしぼり
込む集光レンズ、３７３，３７５は平面状の凸型フレネ
ルレンズ、３７４はＲ，Ｇ，Ｂに分解する色分解光学素
子で、ダイクロイックミラー、回折格子等が有効であ
る。

【００３７】又、３７６はＲ，Ｇ，Ｂ光に分離されたそ
れぞれの光をＲ，Ｇ，Ｂ３パネルに導くそれぞれのミラ
ー、３７７は集光ビームを反射型液晶パネルに平行光で
照明するための視野レンズ、３７８は上述の反射型液晶
素子、３７９の位置にしぼりがある。又、３８０は複数
のレンズを組み合わせて拡大する投射レンズ、３８１は
スクリーンで、通常、投射光を平行光へ変換するフレネ
ルレンズと上下、左右に広視野角として表示するレンチ
キュラレンズの２板より構成されると明瞭な高コントラ
ストで明るい画像を得ることができる。図４の構成で
は、１色のパネルのみ記載されているが、色分解光学素
子３７４からしぼり部３７９の間は３色それぞれに分離
されており、３板パネルが配置されている。又、反射型
液晶装置パネル表面にマイクロレンズアレーを設け、異
なる入射光を異なる画素領域に照射させる配置をとるこ
とにより、３板のみならず、単板構成でも可能であるこ
とは言うまでもない。液晶素子の液晶層に電圧が印加さ
れ、各画素で正反射した光は、３７９に示すしぼり部を
透過しスクリーン上に投射される。

【００３８】図５は上記液晶パネル以外の周辺電気回路
のブロック図である。図５において、３８５は電源で、
主にランプ用電源とパネルや信号処理回路駆動用システ
ム電源に分離される。３８６はプラグ、３８７はランプ
温度検出器で、ランプの温度の異常があれば、制御ボー
ド３８８によりランプを停止させる等の制御を行う。こ
れは、ランプに限らず、３８９のフィルタ安全スイッチ
でも同様に制御される。たとえば、高温ランプハウスボ
ックスを開けようとした場合、ボックスが開かなくなる
ような安全上の対策が施されている。３９０はスピーカ
ー、３９１は音声ボードで、要求に応じて３Ｄサウン
ド、サラウンドサウンド等のプロセッサも内蔵できる。
３９２は拡張ボード１で、ビデオ信号用Ｓ端子、ビデオ
信号用コンポジット映像、音声等の外部装置３９６から
の入力端子及びどの信号を選択するかの選択スイッチ３
９５、チューナ３９４からなり、デコーダ３９３を介し
て拡張ボード２へ信号が送られる。一方、拡張ボード２
は、おもに、別系列からのビデオやコンピュータのＤｓ
ｕｂ１５ピン端子を有し、デコーダ３９８からのビデオ
信号と切り換えるスイッチ４５０を介して、Ａ／Ｄコン
バータ４５１でディジタル信号に変換される。

【００３９】又、４５３は主にビデオＲＡＭ等のメモリ
とＣＰＵとからなるメインボードである。Ａ／Ｄコンバ
ータ４５１でＡ／Ｄ変換したＮＴＳＣ信号は、一端メモ
リに蓄積され、高画素数へうまく割り当てるために、液
晶素子数にマッチしていない空き素子の不足の信号を補
間して作成したり、液晶表示素子に適したγ変換エッジ
階調、プライト調整バイアス調整等の信号処理を行う。
ＮＴＳＣ信号でなく、コンピュータ信号も、たとえばＶ
ＧＡの信号がくれば、高解像度のＸＧＡパネルの場合、
その解像度変換処理も行う。一画像データだけでなく、
複数の画像データのＮＴＳＣ信号にコンピュータ信号を
合成させる等の処理もこのメインンボード４５３で行
う。メインボード４５３の出力はシリアル・パラレル変
換され、ノイズの影響を受けにくい形態でヘッドボード
４５４に充られる。このヘッドボード４５４で、再度パ
ラレル／シリアル変換後、Ｄ／Ａ変換し、パネルのビデ
オ線数に応じて分割され、ドライブアンプを介して、
Ｂ，Ｇ，Ｒ色の液晶パネル４５５，４５６，４５７へ信
号を書き込む。４５２はリモコン操作パネルで、コンピ
ュータ画面も、ＴＶと同様の感覚で、簡単操作可能とな
っている。又、液晶パネル４５５，４５６，４５７の夫
々は、各色の色フィルタを備えた同一の液晶装置構成で
あり、その水平・垂直走査回路は第１〜第５実施形態で
説明したものを適用する。各液晶装置は以上の説明のよ
うに、必ずしも高解像度がない画像も処理により高品位
画像化になるため、本発明の表示結果は、きわめてきれ
いな画像表示が可能である。

【００４０】本実施形態の特長は、シール領域３２に表
示領域３０と同じ形状の半導体素子を形成した点であ
る。これにより、メタルＣＭＰ前のシール領域３２と表
示領域３０の基板表面の平均的な高さが揃うこととな
り、この結果、メタルＣＭＰ後の両者の高さを揃えるこ
とができ、さらに基板全面のグローバルな平坦性を得る
ことが可能となる。基板のグローバルな平坦性が向上す
ることにより、液晶パネルを形成する際のギャップの精
密な制御が可能となる。

【００４１】なお、シール領域３２に形成した半導体素
子は回路動作等電気的に動作する必要はないのでソース
領域４、ドレイン領域５、低濃度ｎ層７、低濃度ｐ層
８、電極（ＡＬ１）１２と半導体基板を接続するコンタ
クトホールは省くことも可能である。

【００４２】以上により、液晶パネルの均一なギャップ
が得られた結果、表示画像の輝度むら、色むらのない鮮
明な画質の拡大投影型液晶表示装置が実現できる。又、
液晶パネルのギャップを制御する工程の歩留を向上する
ことができるので、液晶パネルのコストダウンも可能と
なる。

【００４３】（第２の実施形態）図６に本発明の第２実
施形態を示す。以下に本実施形態のシール領域３２の構
造を説明する。シール領域３２のｐ型半導体基板１には
ｎ型ウェル３を形成する。これは、対向基板２４と貼り
合せる際、シール材２６に含まれたスペーサーによりシ
ール領域３２の各層間膜が機械的に破壊され、層間膜に
電気的なリークパスが発生する不良が生じた場合でも、
半導体基板１がｎ型ウェルによりリークパスと絶縁分離
されることを目的としている。ここではｐ型半導体基板
の例を示したが、ｎ型半導体基板を使用する場合はｐ型
ウェルを形成すればよい。

【００４４】次に、表面に熱酸化によりフィールド酸化
膜９を形成する。これは絶縁層の厚さを大きくし、貼り
合せ時の機械的耐性を大きくするためである。

【００４５】電極１２（ＡＬ１）は、所望の任意の形状
にパターニングされる。これについては後で詳しく説明
する。

【００４６】遮光層１６は、表示領域３０の遮光層１６
と電気的に分離されており、かつ電気的にフローティン
グとなっている。これは前述した層間膜にリークパスが
生じても、遮光層１６がリークの電源となるのを防ぐた
めである。

【００４７】本実施形態の特徴は、ＣＭＰ前のシール領
域３２の単位面積あたりの平均的な高さを、表示領域３
０の単位面積あたりの平均的な高さに揃えた点である。

【００４８】ここで、上記単位面積とは任意の面積であ
り、実際的には０．５〜数ｍｍ²が好ましいがこれに限
定されるものではない。一方、高さとは、ここではフィ
ールド酸化膜９の底面からＣＭＰ前のアクティブマトリ
クス基板の表面である画素電極１８及びダミー電極１９
となる電極材料の成膜表面までの距離とした。上記高さ
は、任意の基準平面から基板表面までの距離であれば良
いので、これに限定されるものではない。

【００４９】ここで基板表面の平均的な高さの求め方
を、図６の表示領域３０で具体的に説明する。

【００５０】平均的な高さを求める単位面積を１ｍｍ²
とする。フィールド酸化膜９の厚さが５０００オングス
トロームで、前記単位面積に占める割合が８０％である
場合、フィールド酸化膜９の平均的な高さＴ（Ｆｉｅｌ
ｄ）はＴ（Ｆｉｅｌｄ）＝５０００オングストローム×
０．８＝４０００オングストロームとなる。同様に、ゲ
ート電極６の厚さが４４００オングストロームで、面積
比率が１０％であるとき、ゲート電極６の平均高さＴ
（Ｐｏｌｙ）は、４４００オングストローム×０．１＝
４４０オングストロームとなる。

【００５１】又、層間絶縁膜１１の厚さが７０００オン
グストロームで、面積比率が９８％であるとき、層間絶
縁膜の平均高さＴ（ＩＬＤ１）は、７０００オングスト
ローム×０．９８＝６８６０オングストロームとなる。

【００５２】又、電極１２（ＡＬ１）の厚さが６０００
オングストロームで、面積比率が７０％であるとき、電
極１２（ＡＬ１）の平均高さＴ（ＡＬ１）は、６０００
オングストローム×０．７＝４２００オングストローム
となる。

【００５３】又、層間絶縁膜１３，１５及び平坦化膜１
４の厚さが計１１０００オングストロームで、面積比率
が９９％であるとき、層間絶縁膜の平均高さＴ（ＩＬＤ
２）は、１１０００オングストローム×０．９９＝１０
８９０オングストロームとなる。

【００５４】又、遮光層１６の厚さが３０００オングス
トロームで、面積比率が９５％であるとき、遮光層１６
の平均高さＴ（ＴＩ）は、３０００オングストローム×
０．９５＝２８５０オングストロームとなる。

【００５５】又、絶縁膜２０の厚さが１００００オング
ストロームで、面積比率が１０％であるとき、絶縁膜２
０の平均高さＴ（ＩＬＤ３）は、１００００オングスト
ローム×０．１＝１０００オングストロームとなる。

【００５６】又、画素電極１８及びダミー電極１９の成
膜厚さが１２０００オングストロームであるとき、基板
表面全面に成膜されるので電極高さＴ（ＡＬ２）は、１
２０００オングストローム×１．０＝１２０００オング
ストロームとなる。

【００５７】以上、すべての層の平均高さを加算した値
を、ＣＭＰ前の平均基板表面高さＴ（ＡＶＥ）とする
と、Ｔ（ＡＶＥ）は、（Ｔ（Ｆｉｅｌｄ）＋Ｔ（Ｐｏｌ
ｙ）＋Ｔ（ＩＬＤ１）＋Ｔ（ＡＬ１）＋Ｔ（ＩＬＤ２）
＋Ｔ（ＴＩ）＋Ｔ（ＩＬＤ３）＋Ｔ（ＡＬ２））＝４２
２４０オングストロームとなる。

【００５８】上述の本実施形態の特徴を実現するための
手法として、ここでは電極（ＡＬ１）１２を所望の任意
のパターンに形成した。電極１２（ＡＬ１）のパターン
幅、スペース幅及びパターン密度を所望のものとするこ
とにより、ＣＭＰ前の両領域の平均的な高さを揃えるこ
とが可能となる。

【００５９】具体的にシール領域３２における電極１２
（ＡＬ１）のパターン形成指針について説明する。この
シール領域３２において、ゲート電極６は配置されず、
電極（ＡＬ１）１２と絶縁膜２０以外の層はパターニン
グされていないので、それらの平均高さの和Ｔ（１）
は、（Ｔ（Ｆｉｅｌｄ）＋Ｔ（ＩＬＤ１）＋Ｔ（ＩＬＤ
２）＋Ｔ（ＴＩ）＋Ｔ（ＡＬ２））＝（５０００オング
ストローム＋７０００オングストローム＋１１０００オ
ングストローム＋３０００オングストローム＋１２００
０オングストローム）＝３８０００オングストロームと
なる。

【００６０】絶縁膜２０のパターンは表示領域３０のそ
れと同じにすると、Ｔ（ＩＬＤ３）は、１０００オング
ストロームとなる。

【００６１】従って、電極１２（ＡＬ１）を除く平均高
さをＴ（２）とすると、Ｔ（２）は、（Ｔ（１）＋Ｔ
（ＩＬＤ３））＝３９０００オングストロームとなる。

【００６２】シール領域３２における電極１２（ＡＬ
１）の目標とする平均高さＴ（ＡＬ１）′は、Ｔ（ＡＬ
１）′＝（Ｔ（ＡＶＥ）−Ｔ（２））＝（４２２４０オ
ングストローム−３９０００オングストローム）＝３２
４０オングストロームとなる。

【００６３】シール領域３２における電極１２（ＡＬ
１）の面積比率をＲ（ＡＬ１）とすると Ｒ（ＡＬ１）＝３２４０オングストローム／６０００オ
ングストローム＝５４％ となる。従って、シール領域３２における単位面積あた
りのＡＬ１の面積割合が５４％となるようにパターニン
グすることにより、ＣＭＰ前の両領域の高さをそろえる
ことができ、この結果、ＣＭＰ後の両領域の高さをそろ
えることが可能となる。なお、この電極１２（ＡＬ１）
のパターンは想定する単位面積のなかで疎密が偏在する
ことなく、均等に配置した方がＣＭＰの平坦化の点で有
効である。

【００６４】本実施形態を適用したアクティブマトリク
ス基板のＣＭＰ後の表面高さ分布の測定結果を図７
（ａ）と図７（ｂ）に示す。図７（ａ）はアクティブマ
トリクス基板の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）
のＡ−Ａ′部の基板高さを測定した結果である。

【００６５】比較として、シール領域３２の電極１２
（ＡＬ１）はパターニングせず、その他の層は上記例と
同じである従来の基板のＣＭＰ後基板表面高さ分布の測
定結果を図８に示す。

【００６６】この結果から、本実施形態を適用した基板
において、ＣＭＰ後の基板表面の凹凸は１０００オング
ストローム以下であり、適用しない例の表面凹凸約３０
００オングストロームに比べ高い平坦性が得られている
ことがわかる。

【００６７】本実施形態では電極１２（ＡＬ１）を所望
の形状にパターニングすることにより両領域の高さをそ
ろえた例を示したが、これに限らず、ゲート電極６、各
層間絶縁膜遮光層１６等パターニングにより所望の段差
形状を形成できる層を加工することにより同様の効果が
実現できる。さらに、複数の層の加工の併用により、よ
り両領域の高さを精密に揃えることができるようにな
る。

【００６８】又、上記手法を周辺回路領域３１にも適用
すると、基板表面全体にわたり平坦化が実現され、精密
なギャップ制御に有効である。

【００６９】なお、上記説明したＣＭＰ前の平均の高さ
は寸分違わず揃えなければならないものではなく、最終
的な高さの分布が製品性能の許容範囲内に収まるのであ
れば、許容範囲内で変動することも可能である。

【００７０】以上、本発明の２つの実施形態について説
明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
又、相互の形態の技術を組み合わせることによって効果
が増大することはいうまでもない。

【００７１】特に、液晶パネルの構造は、半導体基板を
用いたもので記述しているが、必ずしも半導体基板に限
定されるものはなく、通常の透明基板上に以下に記述す
る構造体を形成してもよい。

【００７２】又、液晶パネルは、すべてＭＯＳＦＥＴや
ＴＦＴ型であるが、ダイオード型などの２端子型であっ
てもよい。

【００７３】又、液晶パネルは、家庭用テレビはもちろ
ん、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイ、３次
元映像ゲーム機器、ラップトップコンピュータ、電子手
帳、テレビ会議システム、カーナビゲーション、飛行機
のパネルなどの表示装置として有効である。

【００７４】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、パターン
に制約されずアクティブマトリクス基板表面の高い平坦
性が実現され、貼り合せ工程の歩留が向上し、製品コス
トを下げることができる。又、液晶セルのギャップが均
一に形成されるので、色むら、輝度むらのない鮮明な画
像表示が実現される。すなわち、ＣＭＰによる基板表面
の平坦化を施した後のアクティブマトリクス基板は、基
板表面全面にわたるグローバルな平坦性が実現され、こ
の結果、液晶セルギャップの均一性及び再現性の良好な
液晶パネルが実現できる。これにより、本発明による拡
大投影型ディスプレイ等の画像表示装置は、画面の明る
さ及び色合いが均等で鮮明な画像が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの断面
図。

【図２】本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの周辺
回路構成図。

【図３】本発明の第１実施形態に係る液晶パネルの平面
図。

【図４】本発明の第１実施形態に係る液晶パネルを組み
込んだ表示装置の光学システム。

【図５】本発明の第１実施形態に係る液晶パネルを組み
込んだ表示装置の電気回路図。

【図６】本発明の第２実施形態に係る液晶パネルの断面
図。

【図７】（ａ）は液晶パネルの平面図。（ｂ）は本発明
の第２実施形態に係る液晶パネルの（ａ）のＡ−Ａ′部
の基板高さを測定した結果のグラフ。

【図８】従来の液晶パネルの図７（ａ）のＡ−Ａ′部の
基板高さを測定した結果のグラフ。

【図９】従来の液晶パネルの平面構成図。

【図１０】従来の液晶パネルの断面図。

【符号の説明】

１ ｐ型半導体基板 ２ ｐ型ウェル ３ ｎ型ウェル ４ ソース領域 ５ ドレイン領域 ６ ゲート電極 ７ 低濃度ｎ層 ８ 低濃度ｐ層 ９ フィールド酸化膜 １０ ゲート酸化膜 １１ 層間絶縁膜 １２ 電極（ＡＬ１） １３ 層間絶縁膜 １４ 平坦化膜 １５ 層間絶縁膜 １６ 遮光膜 １７ 層間絶縁膜 １８ 画素電極 １９ ダミー電極 ２０ 絶縁膜 ２１ 配向膜 ２２ 液晶 ２３ 透明電極 ２４ 透明基板 ２５ 応力調整膜 ２６ シール材 ３０ 表示領域 ３１ 周辺回路領域 ３２ シール領域 ３３２ レベルシフター回路 ３３３ ビデオ信号サンプリングスイッチ ３３４ 水平シフトレジスタ ３３５ ビデオ信号入力端子 ３３６ 垂直シフトレジスタ ３３７ 表示領域 ３５１ シール部 ３５２ パッド ３５３ バッファー ３５６ 表示部 ３５７ 周辺回路部 ３７１ 光源 ３７２ 集光レンズ ３７３ フレネルレンズ ３７４ 色分解光学素子 ３７５ フレネルレンズ ３７６ 色分解ミラー ３７７ 視野レンズ ３７８ 液晶パネル ３７９ しぼり ３８０ 投影レンズ ３８１ スクリーン ３８５ 電源 ３８６ プラグ ３８７ ランプ温度検出器 ３８８ 制御ボード ３８９ フィルタ安全スイッチ ３９０ スピーカー ３９１ 音声ボード ３９２ 拡張ボード２ ３９３ デコーダー ３９４ チューナー ３９５ 選択スイッチ ３９６ 外部装置 ４５０ スイッチ ４５１ Ａ／Ｄコンバーター ４５２ 操作パネル ４５３ メインボード ４５４ ヘッドボード ４５５ Ｂ色パネル ４５６ Ｇ色パネル ４５７ Ｒ色パネル １０１ 表示画素エリア １０２ ダミー画素 １０３ 信号・走査駆動回路 １０４ 半導体基板

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配置された画素電極と、
   前記画素電極の各々に配したスイッチング用のトランジ
   スタと、前記トランジスタを駆動するための駆動用のト
   ランジスタを有する信号走査駆動回路とを備え、研磨さ
   れた表面を有するアクティブマトリクス基板と、 前記アクティブマトリクス基板の前記研磨された表面と
   対向して配され、前記アクティブマトリクス基板にシー
   ル材によって接着された対向電極基板と、 前記アクティブマトリクス基板と前記対向電極基板の間
   に挟持された液晶と、を具備する画像表示装置におい
   て、 前記マトリクス状に配置された前記画素電極と前記スイ
   ッチング用のトランジスタとを含む表示領域の前記対向
   電極基板側の表面と、 前記信号走査駆動回路を含み前記表示領域の外側にある
   周辺回路領域の前記対向電極基板側の表面と、 前記周辺領域の外側にあるシール領域の前記対向電極基
   板側の表面とが、実質的に同一平面上に位置するよう
   に、 前記シール領域には、前記トランジスタと実質的に同じ
   形状の半導体素子が配置され、 前記周辺回路領域及び前記シール領域には、前記画素電
   極とともに化学機械研磨された表面を有するダミー電極
   がそれぞれ設けられている ことを特徴とする画像表示装
   置。
2. 【請求項２】 マトリクス状に配置された画素電極と、
   前記画素電極の各々に配したスイッチング用のトランジ
   スタと、前記トランジスタを駆動するための駆動用のト
   ランジスタを有する信号走査駆動回路とを備え、研磨さ
   れた表面を有するアクティブマトリクス基板と、 前記アクティブマトリクス基板の前記研磨された表面と
   対向して配され、前記アクティブマトリクス基板にシー
   ル材によって接着された対向電極基板と、 前記アクティブマトリクス基板と前記対向電極基板の間
   に挟持された液晶と、を具備する画像表示装置におい
   て、 前記マトリクス状に配置された前記画素電極と前記スイ
   ッチング用のトランジスタとを含む表示領域の前記対向
   電極基板側の表面と、 前記信号走査駆動回路を含み前記表示領域の外側にある
   周辺回路領域の前記対向電極基板側の表面と、 前記周辺領域の外側にあるシール領域の前記対向電極基
   板側の表面とが、実質的に同一平面上に位置するよう
   に、 前記シール領域には、前記トランジスタのソース領域及
   びドレイン領域に接続されるソース・ドレイン電極とゲ
   ート電極とを絶縁するための層間絶縁膜上に接して、所
   定の密度でパターニングされた電極が配置され、 前記周辺回路領域及び前記シール領域には、前記画素電
   極とともに化学機械研磨された表面を有するダミー電極
   がそれぞれ設けられている ことを特徴とする画像表示装
   置。