JP3597073B2

JP3597073B2 - Display device and method of manufacturing the same

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Publication number: JP3597073B2
Application number: JP7136999A
Authority: JP
Inventors: 泰彦山中; 尚英脇田; 真理子河栗; 武柄沢; 博司山添
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: JP2000269646A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素電極を備えた複数の樹脂フィルムが積層された構造の表示装置及びその製造方法に関し、特に上下に配置された画素電極の立体配線構造及びその製造方法に関するものであり、１枚のガラス基板上に樹脂フィルムを積層し、基板と樹脂フィルムまたは樹脂フィルム同士の間隙に液晶を封止した液晶表示装置に関する
【０００２】
【従来の技術】
１枚の基板上に複数の樹脂フィルムを積層した構造体としては、基板と樹脂フィルムまたは樹脂フィルム同士の間に液晶を封止した構造の液晶表示素子や、多層構造の回路基板（例えば特開平６−２６８３４５号公報参照）等がある。このような樹脂フィルム積層構造体は、各樹脂フィルムに形成されている電極のうち所定の電極同士を電気的に接続する必要がある。そこで、従来では、樹脂フィルムを積層するごとにコンタクトホールを形成して所定の電極同士を電気的に接続していた。例えば３層構造の液晶表示素子を例に挙げれば、コンタクトホールの形成の工程を２回実施する必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来例では、コンタクトホール形成工程が多数回必要となり、製造工程が複雑化していた。また製造工程の増加により製造コストの増加を招いていた。
【０００４】
本発明の目的は、コンタクトホール形成工程を簡略化することができる樹脂フィルム構造体およびその製造方法を提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、表示装置であって、基板と、上記基板の上に互いに離されて設けられた、第１の接続端を有する第１の駆動素子と第２の接続端を有する第２の駆動素子と、上記基板の上に設けられ、その上に第１の画素電極が形成された第１の樹脂フィルムと、上記第１の樹脂フィルムの上方に積層され、その上に第２の画素電極が形成された第２の樹脂フィルムと、上記基板と上記第１の樹脂フィルムとの間、第１の樹脂フィルムと第２の樹脂フィルムとの間、および上記第２の樹脂フィルムの上にそれぞれ配置された液晶層または蛍光体層とを備える。上記第１の樹脂フィルムおよび上記第２の樹脂フィルムには、これらを上下に貫通する、上記第１の接続端の表面を露出させる第１のコンタクトホールと上記第２の接続端の表面を露出させる第２のコンタクトホールが形成されている。上記第１のコンタクトホール内には、上記第１の画素電極の上面の一部および側壁面が露出しており、上記第２のコンタクトホール内には、上記第２の画素電極の上面の一部および側壁面が露出している。上記第１のコンタクトホールの内周面には、露出した上記第１の接続端及び露出した上記第１の画素電極の上面の一部および側壁面に接触するように第１の導電部材が形成されており、これにより上記第１の駆動素子および上記第１の画素電極が電気的に接続されている。上記第２のコンタクトホールの内周面には、露出した上記第２の接続端及び露出した上記第２の画素電極の上面の一部および側壁面に接触するように第２の導電部材が形成されており、これにより上記第２の駆動素子および上記第２の画素電極が電気的に接続されている。
【００２４】
上述の如く、上記第１コンタクトホールの内周面には、露出した上記第１の画素電極の上面の一部および側壁面に接触するように第１の導電部材が形成されており、これにより上記第１の画素電極と第１の導電部材が電気的に接続されるようにしたので、第１の導電部材と上記第１の画素電極との接触面積が大きくなる。また、上記第２コンタクトホールの内周面には、露出した上記第２の画素電極の上面の一部および側壁面に接触するように第２の導電部材が形成されており、これにより上記第２の画素電極と第２の導電部材が電気的に接続されるようにしたので、第２の導電部材と上記第２の画素電極との接触面積が大きくなる。そのため、第２の画素電極と第２の導電部材との確実な導通を得ることができる。この結果、電気的接続状態に関して信頼性の向上した表示装置が得られる。
【００２６】
上記構成により、例えば、蛍光体としてエレクトロルミネッセンス等を使用することにより多層構造の表示素子等が得られる。また、このような蛍光体を使用する表示素子等では、バックライト等の光源を省略することができる。
【００２７】
また請求項２記載の発明は、請求項１に記載の表示装置において、上記第１のコンタクトホールの内周面は段差を有しており、上記第２のコンタクトホールの内周面は段差を有していることを特徴とする。
【００２８】
上記構成により、第１の画素電極および第２の画素電極と導電部材とが確実に導通する。
【００３１】
また請求項３記載の表示装置において、上記第２の樹脂フィルムを貫通する部分における上記第１のコンタクトホールの径が上記第１の樹脂フィルムを貫通する部分における上記第１のコンタクトホールの径よりも大きく形成されていることを特徴とする。
【００３２】
上記構成により、コンタクトホール内周面が階段状となり、下側樹脂フィルム上の電極が段差面を構成することになる。従って、画素電極と導電部材とが確実に導通することになる。
【００３３】
また請求項４記載の発明は、請求項１に記載の表示装置において、上記第１及び第２画素電極はドライエッチングに対して耐性を有する材料から成り、上記コンタクトホールがドライエッチング処理により形成されたものであることを特徴とする。
【００３４】
上記構成により、ドライエッチングによりコンタクトホール内に突出して露出した状態が得られる。
【００３７】
また請求項５記載の発明は、表示装置の製造方法であって、まず、基板の上に、第１の接続端を有する第１の駆動素子と第２の接続端を有する第２の駆動素子とを互いに離して形成する。上記基板の上に、その上に第１の画素電極が形成された第１の樹脂フィルムを設ける。上記第１の樹脂フィルムの上方に、その上に第２の画素電極が形成された第２の樹脂フィルムを積層する。上記第１の樹脂フィルムおよび上記第２の樹脂フィルムに、これらを上下に貫通する、上記第１の接続端の表面を露出させ、かつ上記第１の画素電極の上面の一部および側壁面を露出させる第１のコンタクトホールと上記第２の接続端の表面を露出させ、かつ上記第２の画素電極の上面の一部および側壁面を露出させる第２のコンタクトホールを形成する。上記第１のコンタクトホールの内周面に、露出した上記第１の接続端及び露出した上記第１の電極の上面の一部および側壁面に接触するように第１の導電部材を形成し、これにより上記第１の駆動素子と上記第１の画素電極を電気的に接続する。上記第２のコンタクトホールの内周面に、露出した上記第２の接続端及び露出した上記第２の画素電極の上面の一部および側壁面に接触するように第２の導電部材を形成し、これにより上記第２の駆動素子と上記第２の画素電極を電気的に接続する。
【００３８】
上記構成により、コンタクトホール形成工程を１回行うだけで複数組の所望画素電極と駆動素子を導通させることができる。したがって、従来例に比べてコンタクトホール形成工程の簡略化を図るこことができる。
【００４１】
また請求項６記載の発明は、請求項１に係る表示装置であって、上記第１の画素電極は、スパッタに対し耐衝撃性を有する第１のしわ緩和層が表面に形成された第１の樹脂フィルムの上に設けられている。上記第１の画素電極は、スパッタ方法により形成されている。上記第２の画素電極は、スパッタに対し耐衝撃性を有する第２のしわ緩和層が表面に形成された第２の樹脂フィルムの上に設けられている。上記第２の画素電極は、スパッタ方法により形成されている。
【００４２】
上記構成により、樹脂フィルムにＩＴＯなど無機材料の画素電極をスパッタ成膜した際に発生するしわを防止できる。
【００４３】
請求項７の発明は、請求項１記載の表示装置において、前記第１および第２樹脂フィルムの厚みが１０μｍよりも小さいことを特徴とする。
【００４４】
上記の如く樹脂フィルムの厚みを規制するのは以下の理由による。即ち、厚みが１０μｍよりも小さい場合には、スパッタに対する耐衝撃性が極めて小さく、しわ緩和層を設けないと、しわの発生が顕著に生じるからである。
【００４５】
また請求項８記載の発明は、請求項６記載の表示装置において、前記緩和層が、シリカ粒子を含む有機樹脂又はアクリル系樹脂から成ることを特徴とする。
【００４６】
上記の如く、シリカ粒子を含む有機樹脂又はアクリル系樹脂は、スパッタに対する耐衝撃性が大きいので、確実にしわを防止することができる。
【００４７】
また請求項９記載の発明は、請求項１記載の表示装置において、前記第１の樹脂フィルムが、基板との間にスペーサを介在して間隙を保ちながら設けられており、前記間隙に液晶が充填されていることを特徴とする。
【００４８】
上記構成により、しわのない樹脂フィルムを備えた液晶表示素子が構成される。この結果、樹脂フィルムのしわに起因した不要な散乱が生じず、表示特性の向上を図ることができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る液晶表示素子の要部断面図であり、図２はその平面図である。なお、図１は図２の矢視Ｙ−Ｙ断面図であり、図２は図１の矢視Ｘ−Ｘ平面図であり、図１及び図２では液晶表示素子の中央の一画素部分を示している。
【００５０】
実施の形態１は、本発明をカラー液晶表示素子に適用した例を示す。この液晶表示素子は、１枚の基板に複数の樹脂フィルムを積層し、基板と樹脂フィルムの間、並びに樹脂フィルム相互間の各間隙に、それぞれ色が異なる二色性色素を含むゲストホスト液晶を封入して構成されている。
【００５１】
以下、図１及び図２を参照して液晶表示素子の具体的構成について説明する。
【００５２】
基板１上に樹脂フィルム２、３、４がスペーサ５、６、７を介して積層されており、基板１と樹脂フィルム２間、樹脂フィルム２と樹脂フィルム３間、及び樹脂フィルム３と樹脂フィルム４間に液晶を封入するための５μｍの間隙Ａ，Ｂ，Ｃが形成され、それぞれの間隙Ａ，Ｂ，Ｃにシアン、マゼンタ、黄色の二色性色素を含有するゲストホスト液晶２４、２５、２６が充填されている。樹脂フィルム２、３、４は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を主成分とする厚さ１μｍのフィルムである。なお、樹脂フィルムの主成分がＰＥＴ以外のものを用いることも可能である。
【００５３】
前記スペーサ５、６、７は、ポジ形レジストから成り、軸直角断面が正方形（本実施の形態では一辺１０μｍ）の角柱状である。このスペーサ５、６、７は画素部分全体に所定のピッチで分布した状態で配置され、前記間隙Ａ，Ｂ，Ｃを保持している。
【００５４】
前記基板１は例えばガラスから成る透明基板である。この基板１上には、所定形状にパターニングされた画素電極８及び駆動素子としての画素スイッチング素子２１，２２，２３が形成されている。また、前記樹脂フィルム２，３，４上にはしわ緩和層１８，１９，２０が設けられている。しわ緩和層１８，１９上には、所定形状にパターニングされた画素電極９，１０が形成されており、しわ緩和層２０上には共通電極１１が形成されている。画素電極８，９，１０上には、液晶２４、２５、２６を配向させるためのポリイミドからなる配向膜２８，２９，３０が形成されている。
【００５５】
前記間隙Ａ，Ｂ，Ｃには、１画素について２つの立体配線用パッド列４１，４２が設けられている。立体配線用パッド列４１は、基板１に対して垂直な方向に関してほぼ同一位置に立設された３つの立体配線用パッド４１ａ，４１ｂ，４１ｃから構成されており、また、立体配線用パッド列４２は、基板１に対して垂直な方向に関してほぼ同一位置に立設された３つの立体配線用パッド４２ａ，４２ｂ，４２ｃから構成されている。立体配線用パッド４１ａ，４１ｂ，４１ｃ；４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、軸直角断面が正方形の角柱状である。この立体配線用パッド４１ａ，４１ｂ，４１ｃ；４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、スペーサ５、６、７と同様にポジ形レジストから成る。これらの立体配線用パッド４１ａ，４１ｂ，４１ｃ及び樹脂フィルム２，３，４を貫通してコンタクトホール１２が形成されており、立体配線用パッド４２ａ，４２ｂ，４２ｃ及び樹脂フィルム２，３，４を貫通してコンタクトホール１３が形成されている。そして、画素スイッチング素子２２の接続端２２ａがコンタクトホール１２内で露出した状態となっており、画素スイッチング素子２３の接続端２３ａがコンタクトホール１３内で露出した状態となっている。このコンタクトホール１２は、画素電極９と画素スイッチング素子２２との接続配線用であり、コンタクトホール１３は、画素電極１０と画素スイッチング素子２３との接続配線用である。コンタクトホール１２内では前記画素電極９上の配向膜２９が除去されており、これにより画素電極９が部分的にコンタクトホール１２内に突出して露出した状態となっている。そして、前記接続端２２ａ及び画素電極９の各露出部に導電部材１４が接触してスイッチング素子２２と画素電極９とが電気的に接続されている。また、同様にコンタクトホール１３内では前記画素電極１０上の配向膜３０が除去されており、これにより画素電極１０が部分的にコンタクトホール１３内に突出して露出した状態となっている。そして、前記接続端２３ａ及び画素電極１０の各露出部に導電部材１５が接触してスイッチング素子２３と画素電極１０とが電気的に接続されている。なお、画素スイッチング素子２１の接続端は画素電極８と基板１上で導通している。このような構成により、共通電極１１を含めて上下に配置された画素電極８，９，１０に関する立体配線が形成され、画素スイッチング素子２１、２２、２３の導通／遮断によって、画素電極８，９間、画素電極９，１０間、画素電極１０と共通電極１１間の電圧が制御されフルカラー表示が行われる。
【００５６】
ここで、コンタクトホール１２，１３内での接続構造が本発明の主たる特徴であることから、当該接続構造を以下に詳細に説明する。
【００５７】
先ずコンタクトホール１２に関して説明すると、樹脂フィルム２のコンタクトホール１２に臨む内周面がコンタクトホール１２の内周面から径方向内方側に張り出しており、この樹脂フィルム２よりも上側樹脂フィルム３，４はそのコンタクトホール１２に臨む内周面がコンタクトホール１２の内周面と面一となっている。しかも、前記樹脂フィルム２の張り出し部分には、画素電極９が形成されている。このような構成により、画素電極９がコンタクトホール１２内において露出した状態となっている。尚、このような画素電極９の露出状態を得る具体的な方法としては、後述するように画素電極を酸素プラズマなどのドライエッチングに耐性のある無機材料（ＩＴＯ）で構成して、ドライエッチングによるコンタクトホール形成の際に、エッチングされやすい材質から成る樹脂フィルムと画素電極とのエッチングの進行度の違いを利用して画素電極を露出させている。
【００５８】
このようにコンタクトホール１２内にいて画素電極９が露出していることにより、導電部材１４と画素電極９とが面状に接することになり、画素電極９と導電部材１４との確実な導通状態が得られる。この結果、画素電極９と画素スイッチング素子２２の接続端２２ａとの導通状態の信頼性が向上する。
【００５９】
コンタクトホール１３に関しても、コンタクトホール１２と同様に、樹脂フィルム３および樹脂フィルム３上の画素電極１０がコンタクトホール１３に張り出して画素電極１０がコンタクトホール１３に露出し、導電部材１５と接している。このような構成により、画素電極１０と導電部材１５との確実な導通状態が得られ、画素電極１０と接続端２３ａとの導通状態の信頼性が向上する。
【００６０】
次いで、本実施の形態における他の特徴であるしわ緩和層１８、１９、２０について説明する。このしわ緩和層１８、１９、２０は、スパッタに対して耐性を有する材料、例えばアクリル系樹脂から成る塗布膜であり、０．２μｍの厚みを有する。そして、電極形成に際しては、アクリル系樹脂のしわ緩和層を樹脂フィルム上に設けた後、しわ緩和層上に無機材料層であるＩＴＯのスパツタにより電極を成膜している。
【００６１】
ここで、本発明者らは、１０μｍ以下の厚みの樹脂フィルム上に無機材料であるＩＴＯなどを直接スパッタ成膜した場合、スパッタの衝撃により樹脂フィルムにしわが寄るという課題を見出した。この様子を図３に示す。図３は、図１の液晶表示素子において、基板１上に画素電極９を形成するまでの工程を実施したときの一画素の平面図であり、概ね図２に対応する図である。なお、図３には、ゲート線、ソース線などは省略している。図３に示すように、樹脂フィルム２には、５０μｍピッチで設けた画素部分の柱状のスペーサ５の間を縫うように画素全体にしわ５０が寄り、樹脂フィルム表面で光が散乱する結果となった。そこで、しわ緩和層１８、１９、２０を設けることでしわを緩和または防止し、図２、図４（ｂ）のように、樹脂フィルムを平滑に維持することができた。本実施の形態では、しわ緩和層としては、アクリル系樹脂を用いたが、アクリル系樹脂に代えてシリカ粒子を含む有機樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【００６２】
なお、実施の形態１では、透明電極であるＩＴＯを樹脂フィルム上に成膜する場合を示したが、他の無機材料（例えば酸化インジウム亜鉛）を樹脂フィルム上に成膜した場合にも、しわ緩和層を設けることで樹脂フィルムのしわを緩和、または防止することができる。
【００６３】
また、樹脂フィルムにしわが発生するという課題は、本実施の形態のように基板と樹脂フィルムの間に間隙を形成しスペーサで支持した場合に限られるものではなく、基板上に密着して樹脂フィルムを設けた場合にも、樹脂フィルムがおよそ１０μｍ以下の厚さのときには、樹脂フィルムに直接無機材料を成膜したときにしわが発生した。この場合でも同様にしわ緩和層を設けることでしわを緩和または防止することができる。
【００６４】
次に、上記構成の液晶表示素子の製造工程を、図４〜図７を参照しながら説明する。図４〜図７は製造工程を図１と同じ断面において模式的に示したものである。
【００６５】
まず、画素スイッチング素子２１、２２、２３を有する基板１上に、配向膜２８を形成し、この上にポジ形レジストによってスペーサ５及び孔１２ａ、１３ａ（コンタクトホール１２，１３の一部分をなす部分に相当する）を有する立体配線用パッド４１ａ，４２ａを形成し、ラミネータを用いて樹脂フィルム２をスペーサ５及び立体配線用パッド４１ａ，４２ａ上に貼り合わせて図４（ａ）の構造を形成した。樹脂フィルム２と、スペーサ５及び立体配線用パッド４１ａ，４２ａとは、スペーサ５及び立体配線用パッド４１ａ，４２ａ上にごく薄くポジ形レジストの接着層を形成して接着させた。図４（ａ）では接着層をスペーサ５及び立体配線用パッド４１ａ，４２ａと一体として示した。
【００６６】
次に、図４（ｂ）のように樹脂フィルム２上にアクリル樹脂をスピンコートにより０．２μｍの厚みで塗布したのち硬化させて、しわ緩和層１８を形成し、この上にＩＴＯを０．１３μｍの厚みにスパッタ成膜した。このようにしわ緩和層を設けることで、ＩＴＯ成膜によって樹脂フィルムにしわが寄ることを防ぐことができる。ＩＴＯは、成膜後フォトリソグラフィの方法及びよう化水素酸を用いたエッチングにより、画素形状にパターニングし、画素電極９を形成した。このとき、コンタクトホール１２を形成する部分は図４（ｂ）および図２に示すように、孔１２ａに比べて小さい径の孔１２ｂに相当する範囲のＩＴＯを除去し、その周囲を残すようにパターニングを実施した。また、孔１３ａの周辺では画素電極９を除去した。
【００６７】
次に、以上の工程を繰り返して配向膜２９、スペーサ６及び立体配線用パッド４１ｂ，４２ｂを形成した後、樹脂フィルム３を貼り合わせ、しわ緩和層１９、画素電極１０を成膜した。ここで、画素電極１０のうちコンタクトホール１３を形成する部分としては、図５（ａ）のように孔１３ａに比べて小さい径１３ｂに相当する範囲のＩＴＯを除去し、その周囲を残すようにパターニングを実施した。また、コンタクトホール１２の周辺ではＩＴＯを取り除いて画素電極１０を形成した。さらに、同様の工程を繰り返し、樹脂フィルムが基板上に３層積層された図５（ａ）の構造を形成した。尚、共通電極１１も画素電極９と同様にＩＴＯをスパッタ成膜し、コンタクトホール１２、１３の周辺ではともに電極を除去するようにパターニングを実施した。
【００６８】
次に、図５（ｂ）に示すように、ポジ形レジスト２７を６μｍの厚みで塗布し、コンタクトホール１２、１３の部分のみのレジストを除去するようにマスク露光および現像を実施した。
【００６９】
次に、ドライエッチングの一手法である酸素プラズマによるリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）により、コンタクトホール１２、１３を形成した。ここで、樹脂フィルム、ポジ形レジスト、配向膜およびしわ緩和層を構成するアクリル樹脂は、ＲＩＥによりエッチングされる一方、無機材料のＩＴＯからなる画素電極はほとんどエッチングされない。本実施の形態では、酸素流量１５ＳＣＣＭ、電力１５０Ｗの条件で、樹脂フィルム、ポジ形レジスト等を１分間に１μｍの深さでエッチングさせた。図５（ｂ）のポジ形レジスト２７側からエッチングを進めると、ポジ形レジスト２７の表面と、コンタクトホール１２、１３においてのみエッチングが進み、コンタクトホール１２、１３内では、しわ緩和層２０、樹脂フィルム４が除去され、次いで配向膜３０、しわ緩和層１９、樹脂フィルム３が除去される。このとき、コンタクトホール１３においては、配向膜３０が除去された後、画素電極１０をパターニングにより除去した孔１３ｂの内側部分のみのしわ緩和層、樹脂フィルム除去される。コンタクトホール１３内に張り出した画素電極１０の部分では、画素電極がエッチングされないため、画素電極１０およびその下の樹脂フィルム３が残留し、コンタクトホール１３に画素電極１０を露出させることができた。次いで、配向膜２９、しわ緩和層１８、樹脂フィルム２が除去される。このとき、コンタクトホール１３では、配向膜２９、しわ緩和層１８及び樹脂フィルム２の除去部分は、孔１３ｂ内側の直下に位置する部分のみである。
【００７０】
一方、コンタクトホール１２では、配向膜２９が除去された後、画素電極９をパターニングにより除去した孔１２ｂの内側部分のみの樹脂フィルムが除去され、画素電極９のコンタクトホール１２に張り出した部分では樹脂フィルム２が残留して、画素電極９がコンタクトホール１２に露出した。さらに、画素スイッチング素子の接続端２２ａ，２３ａ上の配向膜２８が除去され、コンタクトホール１２、１３内に接続端２２ａ，２３ａが露出した。
【００７１】
以上のようにＲＩＥを５分間実施することにより、図６（ａ）のように、コンタクトホール１２、１３内で、画素電極９、１０及び接続端２２ａ、２３ａが露出した。また、コンタクトホール１２，１３以外の部分はポジ形レジスト２７により保護された。
【００７２】
次に、水溶性のカーボン樹脂からなる導電部材１４、１５をスピンコートで塗布し、図６（ｂ）とした。これにより、コンタクトホール１２、１３内に導電部材１４，１５が充填される。次に、ポジ形レジスト２７を剥離液で除去することにより、コンタクトホール１２、１３以外の部分の導電部材がポジ形レジスト２７とともに浮揚して剥離し、図７のように、コンタクトホール１２、１３のみに導電部材１４、１５を埋め込んだ構造が形成された。こうして、コンタクトホール１２、１３では、コンタクトホールに露出した画素電極９、１０が導電部材１４，１５に接して、接続端２２ａ，２３ａと確実に導通させることができた。これにより、基板上の画素スイッチング素子２２、２３により画素電極９、１０への印加電圧を確実に制御することが可能となる。
【００７３】
以上の工程により、コンタクトホールでの電気的な接続を確実にしつつ、コンタクトホールの形成工程を１回に短縮することができ、コンタクトホール形成工程の簡素化を実現することができた。
【００７４】
尚、参考までに述べると、樹脂フィルムを複数層積層したのちにコンタクトホールを形成すれば、コンタクトホールを形成する回数を１回とすることができ、工程を簡素化できることは容易に想像できる。しかしながら、液晶を配向させるための配向膜を電極上に形成した場合、単に電極を形成した樹脂フィルムを積層し、積層後にコンタクトホールを形成すると、樹脂フィルム上の電極が、コンタクトホールの断面のみでしかコンタクトホールに露出しない。電極としてＩＴＯを用いた場合、光学的な特性から厚みを０．１〜０．２μｍ程度にすることが多いことから、コンタクトホール形成後、電極を接続するためにコンタクトホールに導電部材を設けた際、電極が０．１〜０．２μｍの厚みの断面のみでしか導電部材に接しないため、確実な導通が望めないおそれがある。この点に関して、本発明のように、画素電極をコンタクトホール内に突出して露出させる構成により、画素電極と導電部材との接触面積が大となるため、画素電極と導電部材との確実な導通状態が得られる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、画素電極上を配向膜で被服した構成であったけれども、配向膜のような樹脂の層を被覆しない構成の場合においても、コンタクトホール内に画素電極を露出させることができ、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
（実施の形態２）
図８は実施の形態２に係る液晶表示素子の要部断面図である。本実施の形態２は、コンタクトホール１２，１３の内周面を段差状に形成して、コンタクトホール１２内に画素電極９を露出させ、且つコンタクトホール１３内に画素電極１０を露出させるようにしたことを特徴する。具体的に説明すれば、立体配線用パッド４１ｂ，４１ｃの孔１２ｂ，１２ｃの径を、立体配線用パッド４１ａの孔１２ａの径よりも大きくし、立体配線用パッド４２ｃの孔１３ｃの径を、立体配線用パッド４２ａ，４２ｂの孔１３ａ，１３ｂの径よりも大きくすることで、階段状のコンタクトホール１２、１３を形成することができる。このような構成によって、上記実施の形態１のように樹脂フィルムおよび画素電極をひさし状に張り出させることなく電極を露出させることができ、実施の形態１と同様にコンタクトホールを一括形成することができると共に、画素電極と導電部材とを接触面積を大きくして確実な導通状態を得ることができる。
【００７７】
（実施の形態３）
実施の形態１では、樹脂フィルムにコンタクトホールを形成する方法としてポジ形レジストのパターニングとＲＩＥによるドライエッチングの方法を用いたが、本実施の形態に係る方法は、レーザーによって樹脂フィルムをスポット状に除去し、コンタクトホールを形成したものである。以下、図９を参照して本実施の形態に係るコンタクトホール形成方法について説明する。
【００７８】
先ず、図９（ａ）のように、実施の形態１と同様の工程で１枚の基板１上に３層の樹脂フィルム２、３、４、画素電極８、９、１０、共通電極１１をスペーサ及び立体配線用パッド４１ａ，４１ｂ，４１ｃ；４２ａ，４２ｂ，４２ｃを介して積層する。次に、図９（ｂ）のように、コンタクトホール１２，１３を形成する部分にスポット状にレーザーを照射し、コンタクトホール１２、１３をあける。このとき、レーザーによって樹脂フィルムを除去する孔１２ｄ、１３ｄの径を、立体配線用パッド部分の孔１２ａ、１３ａの径よりも小さくすることにより、実施の形態１と同様に、コンタクトホールの内側に樹脂フィルム２、３と電極９、１０を張り出させることができる。ただし、このままでは電極９、１０上に配向膜２９、３０が被覆されたままであり、電極が露出していない。そこで、コンタクトホール形成後、図１０（ａ）のように、導電部材１４，１５を充填する前に、配向膜２９、３０を溶解させ得る溶液でコンタクトホール１２、１３内を洗浄し、電極９、１０を露出させた。次いで、図１０（ｂ）のように、コンタクトホール１２、１３に導電部材１４、１５を充填させると、樹脂フィルム上の電極と導電部材を導通させることができた。なお、この方法では、レーザーによって樹脂フィルム上の電極と樹脂フィルムとに同時にコンタクトホールを形成できるため、樹脂フィルム上の電極をパターニングする際に、コンタクトホールの部分の電極を取り除く必要はない。
【００７９】
（実施の形態４）
実施の形態１では、基板と樹脂フィルムまたは樹脂フィルム同士の間にスペーサを設け、この間隙に液晶を封止して液晶表示素子を構成したが、このような間隙を設けず、樹脂フィルムを単に積層した場合についても同様に、１回のコンタクトホールの形成工程によって、上下に配置された画素電極の立体配線を実施することができる。更に、上記実施の形態１では、樹脂フィルムとしてあらかじめフィルム状に成形されたフィルムを用いたが、このような構成ではなく、基板上に樹脂材料を塗布するなどの方法でフィルム状にして用いてもよい。このような例を実施の形態４に示す。
【００８０】
図１１は実施の形態４に係る樹脂フィルム構造体の製造工程を示すものである。この樹脂フィルム構造体は、例えば多層回路基板である。先ず、電極３５を形成した基板３１上に樹脂フィルム３２をスピンコートにより塗布して形成する。この樹脂フィルム３２は、実施の形態１で用いたしわ緩和層と同じ材質のアクリル樹脂を用いた。この上にＩＴＯからなる電極３６を形成し、コンタクトホール３９を形成する部分３９ａを取り除くようにパターニングする。さらに樹脂フィルム３３、３４をスピンコートにより塗布して積層し、図１１（ａ）の構造を形成する。このように複数の樹脂フィルムを積層後、図１１（ｂ）のように、ポジ形レジスト４０を塗布し、コンタクトホールを形成する部分３９をマスク露光、現像により除去する。次に、ドライエッチングによりコンタクトホールの部分を除去すると、図１１（ｃ）のように電極がコンタクトホールで露出する。実施の形態１と同様の方法によって導電部材３８をコンタクトホール３９に充填すると図１１（ｄ）のように導電部材３８で電極３５と電極３６を接続することができ、立体的な配線を可能とすることができる。
【００８１】
（実施の形態５）
図１２は実施の形態５に係る樹脂フィルム構造体の製造工程を示すものである。本実施の形態５では、異なる層の樹脂フィルム上の電極同士を接続することを特徴とする。即ち、基本的には実施の形態４と同様であるが、樹脂フィルム３２と樹脂フィルム３３のそれぞれの上に形成した電極３６、３７を導電部材３８で接続しているところが異なる。このように層の異なる電極どうしを接続する場合には、図１２（ａ）のように、コンタクトホールを形成する部分において電極３６、３７を除去する部分３９ａ、３９ｂを上下の電極で変化させ、電極３６よりも電極３７のほうが除去する範囲が広くなるように、すなわち、上にいくほど大きな範囲を除去するようにしておく。このようにすることで、図１２（ｂ）のようにポジ形レジスト４０を形成し、図１２（ｃ）のようにドライエッチングによりコンタクトホールを形成すると、電極３６、３７がコンタクトホール３９で露出し、図１２（ｄ）のようにコンタクトホール３９に導電部材３８を充填させることで、電極３６と電極３７を導電部材３８で導通させることができる。こうして、電極３６、３７をともにコンタクトホールで露出させることができ、電極同士の導通を確実に行うことができる。
【００８２】
（実施の形態６）
図１３は実施の形態６に係る樹脂フィルム構造体の断面図である。上記実施の形態４，５では電極同士を接続するものであったけれども、本実施の形態６では、基板３１上に形成されている駆動素子４５，４６と電極３６，３７を電気的に接続することを特徴とする。具体的な製造方法は、上記実施の形態４，５と基本的には同様の方法で２つのコンタクトホール４７，４８を形成して、コンタクトホール４７，４８内で電極３６，３７を部分的に露出させ、この電極３６，３７の露出部分と駆動素子４５，４６の接続端４５ａ，４６ａとを導電部材４９，５０を介して電気的に接続すればよい。
【００８３】
（その他の事項）
上記実施の形態１〜６では、コンタクトホールにおける導通には導電部材であるカーボン塗料を用いたが、他の導電部材を用いてもよい。例えば、無電極メッキなど金属膜をコンタクトホール表面に形成することによって、電極の接続を行ってもよい。この場合、コンタクトホールを形成後、金属膜を形成したのちに、樹脂フィルムを保護したポジ形レジストを剥離することによってコンタクトホール以外の部分の金属膜を除去して、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
また、実施の形態１〜３では液晶表示素子における例を示したが、例えば、基板と樹脂フィルム間並びに樹脂フィルム相互間の間隙にエレクトロルミネッセンス等の電圧印加により発光する発光体を介装することにより、電気的接続状態に関して信頼性の向上した多層構造の表示素子が得られる。
【００８５】
また、実施の形態４〜６のように、表示素子以外の用途、例えば、樹脂フィルムを用いた回路基板において、上下層間の立体配線を実施する際などにも、本発明を用いることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、樹脂フィルムを積層して形成した樹脂フィルム構造体において、樹脂フィルム間の電極の接続を１回のコンタクトホール形成工程で実施することができ、コンタクトホールでの導通を確実に行うことができる。
【００８７】
また、本発明によれば、樹脂フィルム上に透明電極であるＩＴＯなど無機材料を形成した場合に、樹脂フィルムにしわが寄ることを防ぎ、平滑な表面を維持することが可能となり、表示デバイスとしての性質を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る液晶表示素子の要部断面図である。
【図２】図１の矢視Ｘ−Ｘ平面図である。
【図３】樹脂フィルムにおいてしわの発生状態を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る液晶表示素子の製造工程を示す模式図である。
【図５】実施の形態１に係る液晶表示素子の製造工程を示す模式図である。
【図６】実施の形態１に係る液晶表示素子の製造工程を示す模式図である。
【図７】実施の形態１に係る液晶表示素子の製造工程を示す模式図である。
【図８】実施の形態２に係る液晶表示素子の要部断面図である。
【図９】実施の形態３に係る液晶表示素子の製造工程を示す模式図である。
【図１０】実施の形態３に係る液晶表示素子の製造工程を示す模式図である。
【図１１】実施の形態４に係る樹脂フィルム構造体の製造工程を示す模式図である。
【図１２】実施の形態５に係る樹脂フィルム構造体の製造工程を示す模式図である。
【図１３】実施の形態６に係る樹脂フィルム構造体の断面図である。
【符号の説明】
１，３１：基板
２，３，４，３２，３３，３４：樹脂フィルム
５，６，７：スペーサ
８，９，１０：画素電極
１１：共通電極
１２，１３，３９，４７，４８：コンタクトホール
１４，１５，３８４９，５０：導電部材
１８，１９，２０：しわ緩和層
２１，２２，２３：画素スイッチング素子
２２ａ，２３ａ：画素スイッチング素子の接続端
２４，２５，２６：液晶
２７，４０：ポジ形レジスト
３５，３６，３７：電極
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ；４２ａ，４２ｂ，４２ｃ：立体配線用パッド
４５，４６：駆動素子
４５ａ，４６ａ：駆動素子の接続端
５０しわ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present inventionPixel electrodeWith a structure in which multiple resin films withDisplay deviceAnd its manufacturing method, especially arranged verticallyPixelThe present invention relates to a three-dimensional wiring structure of electrodes and a manufacturing method thereof, in which a resin film is laminated on one glass substrate, and liquid crystal is sealed in a gap between the substrate and the resin film or between the resin films.For liquid crystal display devicesConcerning
[0002]
[Prior art]
As a structure in which a plurality of resin films are laminated on one substrate, a liquid crystal display element having a structure in which liquid crystal is sealed between the substrate and the resin film or between the resin films, a circuit board having a multilayer structure (for example, 6-268345). In such a resin film laminated structure, it is necessary to electrically connect predetermined electrodes among the electrodes formed on each resin film. Therefore, conventionally, each time a resin film is laminated, a contact hole is formed and predetermined electrodes are electrically connected. For example, in the case of a liquid crystal display element having a three-layer structure, the step of forming a contact hole needs to be performed twice.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in the conventional example, the contact hole forming process is required many times, and the manufacturing process is complicated. In addition, an increase in the number of manufacturing steps causes an increase in manufacturing cost.
[0004]
An object of the present invention is to provide a resin film structure capable of simplifying a contact hole forming step and a method for manufacturing the same.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a display device, comprising a substrate, a first drive element having a first connection end, and a second connection end provided on the substrate so as to be separated from each other. A second driving element, a first resin film provided on the substrate and having a first pixel electrode formed thereon, a first resin film laminated on the first resin film, and a second A second resin film on which two pixel electrodes are formed, between the substrate and the first resin film, between the first resin film and the second resin film, and between the second resin film and the second resin film. And a liquid crystal layer or a phosphor layer respectively disposed on the liquid crystal layer. In the first resin film and the second resin film, a first contact hole which penetrates vertically and exposes a surface of the first connection end and a surface of the second connection end is exposed. A second contact hole to be formed is formed. In the first contact hole, a part of the upper surface and the side wall surface of the first pixel electrode are exposed, and in the second contact hole, one surface of the upper surface of the second pixel electrode is exposed. The part and the side wall surface are exposed. A first conductive member is formed on an inner peripheral surface of the first contact hole so as to come into contact with the exposed first connection end and a part of the exposed upper surface of the first pixel electrode and a side wall surface. Thus, the first driving element and the first pixel electrode are electrically connected. A second conductive member is formed on an inner peripheral surface of the second contact hole so as to contact the exposed second connection end and a part of the exposed upper surface of the second pixel electrode and a side wall surface. As a result, the second driving element and the second pixel electrode areIt is electrically connected.
[0024]
As mentioned above,A first conductive member is formed on the inner peripheral surface of the first contact hole so as to contact a part of the exposed upper surface of the first pixel electrode and the side wall surface, whereby the first conductive member is formed. Since the pixel electrode and the first conductive member are electrically connected, the contact area between the first conductive member and the first pixel electrode increases. In addition, a second conductive member is formed on the inner peripheral surface of the second contact hole so as to contact a part of the exposed upper surface of the second pixel electrode and the side wall surface. Since the second pixel electrode and the second conductive member are electrically connected, the contact area between the second conductive member and the second pixel electrode increases. Therefore, reliable conduction between the second pixel electrode and the second conductive member can be obtained.As a result, the reliability of the electrical connection state has been improved.Display deviceIs obtained.
[0026]
According to the above configuration, for example, a display element having a multilayer structure can be obtained by using electroluminescence or the like as a phosphor. In a display element or the like using such a phosphor, a light source such as a backlight can be omitted.
[0027]
The invention according to claim 2 isThe display device according to claim 1.AtThe inner peripheral surface of the first contact hole has a step, and the inner peripheral surface of the second contact hole has a step.It is characterized by the following.
[0028]
With the above structure, the first pixel electrode and the second pixel electrode are reliably connected to the conductive member.
[0031]
Further, according to claim 3In the display device, a diameter of the first contact hole in a portion penetrating the second resin film is formed larger than a diameter of the first contact hole in a portion penetrating the first resin film.It is characterized by the following.
[0032]
With the above configuration, the inner peripheral surface of the contact hole has a step shape, and the electrode on the lower resin film forms a step surface. Therefore, conduction between the pixel electrode and the conductive member is ensured.
[0033]
The invention according to claim 4 is2. The display device according to claim 1, wherein the first and second pixel electrodes are made of a material having resistance to dry etching, and the contact holes are formed by dry etching. .
[0034]
According to the above configuration, a state in which the semiconductor device is exposed to the inside of the contact hole by dry etching is obtained.
[0037]
The invention according to claim 5 isDisplay device manufacturing methodAndFirst, a first drive element having a first connection end and a second drive element having a second connection end are formed on a substrate so as to be separated from each other. A first resin film on which a first pixel electrode is formed is provided on the substrate. A second resin film having a second pixel electrode formed thereon is laminated above the first resin film. The first resin film and the second resin film are exposed vertically through the first resin film, the surface of the first connection end is exposed, and a part of the upper surface and the side wall surface of the first pixel electrode are removed. A first contact hole to be exposed and a second contact hole for exposing a surface of the second connection end and exposing a part of an upper surface and a side wall surface of the second pixel electrode are formed. Forming a first conductive member on an inner peripheral surface of the first contact hole so as to contact the exposed first connection end and a part of the exposed upper surface of the first electrode and a side wall surface; As a result, the first driving element and the first pixel electrode are electrically connected. A second conductive member is formed on the inner peripheral surface of the second contact hole so as to contact the exposed second connection end and a part of the exposed upper surface of the second pixel electrode and the side wall surface. This electrically connects the second drive element and the second pixel electrode..
[0038]
According to the above configuration, a plurality of sets of the desired contact holes can be formed only by performing the contact hole forming step once.PixelThe electrode and the driving element can be conducted. Therefore, the contact hole forming step can be simplified as compared with the conventional example.
[0041]
AlsoClaim 6The described invention,The display device according to claim 1, whereinthe aboveThe first pixel electrode is provided on a first resin film having a first wrinkle reducing layer having impact resistance to sputtering formed on a surface thereof. The first pixel electrode is formed by a sputtering method.the aboveThe second pixel electrode is provided on a second resin film having a surface on which a second wrinkle reducing layer having impact resistance to sputtering is formed. The second pixel electrode is formed by a sputtering method..
[0042]
With the above configuration, the resin film is made of inorganic material such as ITO.PixelWrinkles generated when the electrode is formed by sputtering can be prevented.
[0043]
Claim 7The invention ofThe display device according to claim 1.In the aboveFirst and secondThe thickness of the resin film is smaller than 10 μm.
[0044]
The reason for regulating the thickness of the resin film as described above is as follows. That is, when the thickness is smaller than 10 μm, the impact resistance against sputtering is extremely low, and the wrinkles are significantly generated unless a wrinkle reducing layer is provided.
[0045]
AlsoThe invention according to claim 8 is the display device according to claim 6.Wherein the relaxation layer is made of an organic resin containing silica particles or an acrylic resin.
[0046]
As described above, the organic resin or the acrylic resin containing silica particles has high impact resistance to spatter, so that wrinkles can be reliably prevented.
[0047]
AlsoClaim 9The described invention,The display device according to claim 1.In the aboveFirstA resin film is provided while keeping a gap between the resin film and the substrate, and the gap is filled with liquid crystal.
[0048]
With the above configuration, a liquid crystal display device including a resin film without wrinkles is configured. As a result, unnecessary scattering due to the wrinkles of the resin film does not occur, and the display characteristics can be improved.
[0049]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view of a main part of the liquid crystal display element according to the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view thereof. 1 is a sectional view taken along the line Y-Y of FIG. 2, FIG. 2 is a plan view taken along the line XX of FIG. 1, and FIG. 1 and FIG. Is shown.
[0050]
Embodiment 1 shows an example in which the present invention is applied to a color liquid crystal display element. In this liquid crystal display element, a plurality of resin films are laminated on one substrate, and a guest-host liquid crystal containing a dichroic dye having a different color is provided between the substrate and the resin film and in each gap between the resin films. It is configured to be enclosed.
[0051]
Hereinafter, a specific configuration of the liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.
[0052]
Resin films 2, 3, and 4 are laminated on a substrate 1 via spacers 5, 6, and 7, between the substrate 1 and the resin film 2, between the resin films 2 and 3, and between the resin films 3 and 3. The gaps A, B, and C of 5 μm for enclosing the liquid crystal are formed between the four, and the guest-host liquid crystals 24, 25 containing cyan, magenta, and yellow dichroic dyes in the gaps A, B, and C, respectively. 26 are filled. Each of the resin films 2, 3, and 4 is a 1-μm-thick film mainly composed of polyethylene terephthalate (PET). It is also possible to use a resin film whose main component is other than PET.
[0053]
The spacers 5, 6, and 7 are made of a positive resist, and have a square column (10 μm on a side in this embodiment) having a square cross section perpendicular to the axis. The spacers 5, 6, and 7 are arranged in a state of being distributed at a predetermined pitch over the entire pixel portion, and hold the gaps A, B, and C.
[0054]
The substrate 1 is a transparent substrate made of, for example, glass. On this substrate 1, a pixel electrode 8 patterned into a predetermined shape and pixel switching elements 21, 22, 23 as driving elements are formed. Further, wrinkle reducing layers 18, 19 and 20 are provided on the resin films 2, 3 and 4, respectively. Pixel electrodes 9 and 10 patterned into a predetermined shape are formed on the wrinkle reducing layers 18 and 19, and a common electrode 11 is formed on the wrinkle reducing layer 20. On the pixel electrodes 8, 9, and 10, alignment films 28, 29, and 30 made of polyimide for aligning the liquid crystals 24, 25, and 26 are formed.
[0055]
In the gaps A, B, and C, two three-dimensional wiring pad rows 41 and 42 are provided for one pixel. The three-dimensional wiring pad row 41 is composed of three three-dimensional wiring pads 41a, 41b, and 41c that are erected at substantially the same position in a direction perpendicular to the substrate 1, and a three-dimensional wiring pad row 42 is provided. Is composed of three three-dimensional wiring pads 42a, 42b, and 42c that are erected at substantially the same position in the direction perpendicular to the substrate 1. Each of the three-dimensional wiring pads 41a, 41b, 41c; 42a, 42b, 42c has a square prism shape having a square section perpendicular to the axis. The three-dimensional wiring pads 41a, 41b, 41c; 42a, 42b, 42c are made of a positive resist similarly to the spacers 5, 6, 7. The contact holes 12 are formed through the three-dimensional wiring pads 41a, 41b, 41c and the resin films 2, 3, 4 so that the three-dimensional wiring pads 42a, 42b, 42c and the resin films 2, 3, 4 are formed. A contact hole 13 is formed therethrough. The connection end 22a of the pixel switching element 22 is exposed in the contact hole 12, and the connection end 23a of the pixel switching element 23 is exposed in the contact hole 13. The contact hole 12 is for connecting wiring between the pixel electrode 9 and the pixel switching element 22, and the contact hole 13 is for connecting wiring between the pixel electrode 10 and the pixel switching element 23. In the contact hole 12, the alignment film 29 on the pixel electrode 9 has been removed, so that the pixel electrode 9 partially projects into the contact hole 12 and is exposed. Then, the conductive member 14 comes into contact with the connection end 22a and each exposed portion of the pixel electrode 9, and the switching element 22 and the pixel electrode 9 are electrically connected. Similarly, in the contact hole 13, the alignment film 30 on the pixel electrode 10 is removed, so that the pixel electrode 10 partially projects into the contact hole 13 and is exposed. Then, the conductive member 15 is in contact with the connection end 23a and each exposed portion of the pixel electrode 10, so that the switching element 23 and the pixel electrode 10 are electrically connected. The connection end of the pixel switching element 21 is electrically connected to the pixel electrode 8 on the substrate 1. With such a configuration, a three-dimensional wiring is formed for the pixel electrodes 8, 9, and 10 arranged above and below, including the common electrode 11, and the pixel electrodes 8, 9, and 9 are turned on / off by the pixel switching elements 21, 22, and 23. The voltage between the pixel electrodes 9 and 10 and between the pixel electrode 10 and the common electrode 11 are controlled to perform full-color display.
[0056]
Here, since the connection structure in the contact holes 12 and 13 is a main feature of the present invention, the connection structure will be described in detail below.
[0057]
First, the contact hole 12 will be described. The inner peripheral surface of the resin film 2 facing the contact hole 12 projects radially inward from the inner peripheral surface of the contact hole 12, and the resin film 3 above the resin film 2. 4 has an inner peripheral surface facing the contact hole 12 flush with the inner peripheral surface of the contact hole 12. In addition, a pixel electrode 9 is formed on the protruding portion of the resin film 2. With such a configuration, the pixel electrode 9 is exposed in the contact hole 12. In addition, as a specific method for obtaining such an exposed state of the pixel electrode 9, as described later, the pixel electrode is made of an inorganic material (ITO) that is resistant to dry etching such as oxygen plasma, and dry etching is performed. In forming the contact hole, the pixel electrode is exposed by utilizing the difference in the degree of progress of the etching between the resin film made of a material that is easily etched and the pixel electrode.
[0058]
Since the pixel electrode 9 is exposed in the contact hole 12 as described above, the conductive member 14 and the pixel electrode 9 come into planar contact with each other, and a reliable conduction state between the pixel electrode 9 and the conductive member 14 is obtained. Is obtained. As a result, the reliability of the conduction state between the pixel electrode 9 and the connection end 22a of the pixel switching element 22 is improved.
[0059]
As for the contact hole 13, similarly to the contact hole 12, the resin film 3 and the pixel electrode 10 on the resin film 3 protrude into the contact hole 13, and the pixel electrode 10 is exposed to the contact hole 13 and is in contact with the conductive member 15. . With such a configuration, a reliable conduction state between the pixel electrode 10 and the conductive member 15 is obtained, and the reliability of the conduction state between the pixel electrode 10 and the connection end 23a is improved.
[0060]
Next, wrinkle reducing layers 18, 19, and 20, which are other features of the present embodiment, will be described. The wrinkle relieving layers 18, 19, and 20 are coating films made of a material having resistance to sputtering, for example, an acrylic resin, and have a thickness of 0.2 μm. In forming the electrode, after forming a wrinkle-reducing layer of an acrylic resin on the resin film, the electrode is formed on the wrinkle-reducing layer by using an ITO sputter as an inorganic material layer.
[0061]
Here, the present inventors have found a problem that when an inorganic material such as ITO is directly formed on a resin film having a thickness of 10 μm or less by sputtering, the resin film is wrinkled by the impact of sputtering. This is shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of one pixel when a process up to the formation of the pixel electrode 9 on the substrate 1 is performed in the liquid crystal display element of FIG. 1, and is a view generally corresponding to FIG. In FIG. 3, gate lines, source lines, and the like are omitted. As shown in FIG. 3, the resin film 2 has a wrinkle 50 on the entire pixel as if sewing between the columnar spacers 5 of the pixel portion provided at a pitch of 50 μm, resulting in scattering of light on the resin film surface. Was. Therefore, by providing the wrinkle relieving layers 18, 19 and 20, the wrinkles were alleviated or prevented, and the resin film could be maintained smooth as shown in FIGS. In the present embodiment, an acrylic resin is used as the wrinkle reducing layer, but the same effect can be obtained by using an organic resin containing silica particles instead of the acrylic resin.
[0062]
In the first embodiment, the case where ITO, which is a transparent electrode, is formed on a resin film has been described. However, even when another inorganic material (for example, indium zinc oxide) is formed on a resin film, wrinkles may occur. By providing the relaxation layer, wrinkles of the resin film can be reduced or prevented.
[0063]
In addition, the problem that wrinkles occur in the resin film is not limited to the case where a gap is formed between the substrate and the resin film and supported by spacers as in the present embodiment, but the resin film adheres to the substrate and adheres to the resin film. Also, when the resin film had a thickness of about 10 μm or less, wrinkles occurred when the inorganic material was directly formed on the resin film. Even in this case, similarly, by providing the wrinkle reducing layer, the wrinkles can be reduced or prevented.
[0064]
Next, a manufacturing process of the liquid crystal display device having the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 to 7 schematically show the manufacturing process in the same cross section as FIG.
[0065]
First, an alignment film 28 is formed on the substrate 1 having the pixel switching elements 21, 22, and 23, and a spacer 5 and holes 12 a and 13 a (parts of the contact holes 12 and 13) are formed thereon by a positive resist. (Corresponding to the above) are formed, and the resin film 2 is bonded to the spacer 5 and the three-dimensional wiring pads 41a and 42a using a laminator to form the structure of FIG. 4A. The resin film 2 was bonded to the spacer 5 and the three-dimensional wiring pads 41a and 42a by forming a very thin positive type resist adhesive layer on the spacer 5 and the three-dimensional wiring pads 41a and 42a. In FIG. 4A, the adhesive layer is shown integrally with the spacer 5 and the three-dimensional wiring pads 41a and 42a.
[0066]
Next, as shown in FIG. 4B, an acrylic resin is applied on the resin film 2 by spin coating to a thickness of 0.2 μm and then cured to form a wrinkle relieving layer 18. A film was formed by sputtering to a thickness of 13 μm. By providing the wrinkle reducing layer in this way, it is possible to prevent wrinkling of the resin film due to ITO film formation. The ITO was patterned into a pixel shape by a photolithography method and etching using hydroiodic acid after film formation, thereby forming a pixel electrode 9. At this time, as shown in FIG. 4B and FIG. 2, the portion where the contact hole 12 is formed is formed by removing ITO in a range corresponding to the hole 12b having a smaller diameter than the hole 12a and leaving the periphery thereof. Patterning was performed. Further, the pixel electrode 9 was removed around the hole 13a.
[0067]
Next, the above process was repeated to form the alignment film 29, the spacer 6, and the three-dimensional wiring pads 41b and 42b. Then, the resin film 3 was bonded to form the wrinkle reducing layer 19 and the pixel electrode 10. Here, as a portion of the pixel electrode 10 where the contact hole 13 is formed, as shown in FIG. 5A, ITO in a range corresponding to a diameter 13b smaller than the hole 13a is removed and the periphery thereof is left. Patterning was performed. The pixel electrode 10 was formed around the contact hole 12 by removing the ITO. Further, the same steps were repeated to form the structure of FIG. 5A in which three resin films were laminated on the substrate. The common electrode 11 was also formed by sputtering ITO in the same manner as the pixel electrode 9, and patterning was performed so as to remove the electrodes around the contact holes 12 and 13.
[0068]
Next, as shown in FIG. 5B, a positive resist 27 was applied to a thickness of 6 μm, and mask exposure and development were performed so as to remove the resist only in the contact holes 12 and 13.
[0069]
Next, contact holes 12 and 13 were formed by reactive ion etching (RIE) using oxygen plasma, which is one method of dry etching. Here, the acrylic resin forming the resin film, the positive resist, the alignment film, and the wrinkle reducing layer is etched by RIE, while the pixel electrode made of the inorganic material ITO is hardly etched. In this embodiment, the resin film, the positive resist, and the like are etched at a depth of 1 μm per minute under the conditions of an oxygen flow rate of 15 SCCM and a power of 150 W. When etching proceeds from the positive resist 27 side in FIG. 5B, etching proceeds only in the surface of the positive resist 27 and the contact holes 12 and 13. In the contact holes 12 and 13, the wrinkle reducing layer 20 and the resin The film 4 is removed, and then the alignment film 30, the wrinkle reducing layer 19, and the resin film 3 are removed. At this time, in the contact hole 13, after the alignment film 30 is removed, only the inner part of the hole 13 b where the pixel electrode 10 is removed by patterning is removed, and the resin film is removed. Since the pixel electrode was not etched in the portion of the pixel electrode 10 that protruded into the contact hole 13, the pixel electrode 10 and the resin film 3 thereunder remained, and the pixel electrode 10 could be exposed in the contact hole 13. Next, the alignment film 29, the wrinkle reduction layer 18, and the resin film 2 are removed. At this time, in the contact hole 13, the removed portions of the alignment film 29, the wrinkle relieving layer 18, and the resin film 2 are only the portions located immediately below the inside of the hole 13b.
[0070]
On the other hand, in the contact hole 12, after the alignment film 29 is removed, only the resin film inside the hole 12b in which the pixel electrode 9 is removed by patterning is removed, and in the portion of the pixel electrode 9 projecting into the contact hole 12, the resin film is removed. The pixel electrode 9 was exposed in the contact hole 12 with the film 2 remaining. Further, the alignment film 28 on the connection ends 22a and 23a of the pixel switching element was removed, and the connection ends 22a and 23a were exposed in the contact holes 12 and 13.
[0071]
By performing the RIE for 5 minutes as described above, the pixel electrodes 9, 10 and the connection ends 22a, 23a were exposed in the contact holes 12, 13, as shown in FIG. Further, portions other than the contact holes 12 and 13 were protected by the positive resist 27.
[0072]
Next, the conductive members 14 and 15 made of a water-soluble carbon resin were applied by spin coating to obtain the structure shown in FIG. As a result, the conductive members 14 and 15 are filled in the contact holes 12 and 13. Next, by removing the positive resist 27 with a stripping solution, the conductive members other than the contact holes 12 and 13 float and peel together with the positive resist 27 as shown in FIG. Only the structure in which the conductive members 14 and 15 were embedded was formed. Thus, in the contact holes 12 and 13, the pixel electrodes 9 and 10 exposed to the contact holes were in contact with the conductive members 14 and 15, and were able to be reliably connected to the connection ends 22 a and 23 a. Thus, the voltage applied to the pixel electrodes 9 and 10 can be reliably controlled by the pixel switching elements 22 and 23 on the substrate.
[0073]
Through the above steps, the contact hole forming step can be reduced to one while ensuring the electrical connection in the contact hole, and the contact hole forming step can be simplified.
[0074]
For reference, if a contact hole is formed after laminating a plurality of resin films, the number of times the contact hole is formed can be reduced to one, and it can be easily imagined that the process can be simplified. However, when an alignment film for aligning the liquid crystal is formed on the electrode, if the resin film on which the electrode is formed is simply laminated and a contact hole is formed after the lamination, the electrode on the resin film is formed only by the cross section of the contact hole. Only exposed to the contact hole. When ITO is used as the electrode, since the thickness is often about 0.1 to 0.2 μm due to optical characteristics, a conductive member is provided in the contact hole to connect the electrode after forming the contact hole. In this case, since the electrode is in contact with the conductive member only in a section having a thickness of 0.1 to 0.2 μm, reliable conduction may not be expected. In this regard, the configuration in which the pixel electrode protrudes into the contact hole and is exposed as in the present invention increases the contact area between the pixel electrode and the conductive member, thereby ensuring a reliable conduction state between the pixel electrode and the conductive member. Is obtained.
[0075]
In this embodiment, although the pixel electrode is covered with the alignment film, the pixel electrode is exposed in the contact hole even in the case where the resin layer such as the alignment film is not covered. And the same effect as above can be obtained.
[0076]
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the liquid crystal display element according to the second embodiment. In the second embodiment, the inner peripheral surfaces of the contact holes 12 and 13 are formed in steps so that the pixel electrode 9 is exposed in the contact hole 12 and the pixel electrode 10 is exposed in the contact hole 13. It is characterized by doing. More specifically, the diameters of the holes 12b and 12c of the three-dimensional wiring pads 41b and 41c are made larger than the diameters of the holes 12a of the three-dimensional wiring pads 41a and the diameters of the holes 13c of the three-dimensional wiring pads 42c. By making the diameters of the holes 13a, 13b of the three-dimensional wiring pads 42a, 42b larger, the step-like contact holes 12, 13 can be formed. With such a configuration, the electrodes can be exposed without protruding the resin film and the pixel electrodes in the eaves shape as in the first embodiment, and the contact holes can be formed collectively as in the first embodiment. In addition, the contact area between the pixel electrode and the conductive member can be increased to obtain a reliable conduction state.
[0077]
(Embodiment 3)
In the first embodiment, a method of patterning a positive resist and dry etching by RIE is used as a method for forming a contact hole in a resin film. However, the method according to the present embodiment uses a laser to form a resin film into a spot shape. It is removed to form a contact hole. Hereinafter, a method for forming a contact hole according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0078]
First, as shown in FIG. 9A, three layers of resin films 2, 3, 4, pixel electrodes 8, 9, 10 and a common electrode 11 are formed on a single substrate 1 in the same process as in the first embodiment. The layers are stacked via spacers and three-dimensional wiring pads 41a, 41b, 41c; 42a, 42b, 42c. Next, as shown in FIG. 9B, the portions where the contact holes 12 and 13 are to be formed are irradiated with a laser in the form of a spot to open the contact holes 12 and 13. At this time, the diameter of the holes 12d and 13d for removing the resin film by the laser is made smaller than the diameters of the holes 12a and 13a of the three-dimensional wiring pad portion, so that the inside of the contact hole is formed as in the first embodiment. The resin films 2 and 3 and the electrodes 9 and 10 can be extended. However, in this state, the alignment films 29 and 30 are still covered on the electrodes 9 and 10, and the electrodes are not exposed. Therefore, after the formation of the contact holes, as shown in FIG. 10A, before filling the conductive members 14 and 15, the insides of the contact holes 12 and 13 are washed with a solution capable of dissolving the alignment films 29 and 30, and the electrodes 9 are formed. , 10 were exposed. Next, as shown in FIG. 10B, when the contact holes 12 and 13 were filled with the conductive members 14 and 15, the electrodes on the resin film and the conductive members could be conducted. In this method, since a contact hole can be simultaneously formed in the electrode on the resin film and the resin film by laser, it is not necessary to remove the electrode in the contact hole portion when patterning the electrode on the resin film.
[0079]
(Embodiment 4)
In the first embodiment, the spacer is provided between the substrate and the resin film or between the resin films, and the liquid crystal is sealed in the gap to form the liquid crystal display element. However, without providing such a gap, the resin film is simply provided. Similarly, in the case of lamination, three-dimensional wiring of pixel electrodes arranged above and below can be performed by one contact hole forming step. Further, in the first embodiment, a film formed in a film shape in advance is used as the resin film. However, the resin film is not used in such a structure, and is used in a film shape by a method such as coating a resin material on a substrate. Is also good. Embodiment 4 shows such an example.
[0080]
FIG. 11 shows a manufacturing process of the resin film structure according to the fourth embodiment. This resin film structure is, for example, a multilayer circuit board. First, a resin film 32 is formed on the substrate 31 on which the electrodes 35 are formed by spin coating. As the resin film 32, an acrylic resin having the same material as that of the wrinkle reducing layer used in the first embodiment was used. An electrode 36 made of ITO is formed thereon, and patterning is performed so as to remove a portion 39a where the contact hole 39 is formed. Further, resin films 33 and 34 are applied by spin coating and laminated to form the structure shown in FIG. After laminating a plurality of resin films in this way, as shown in FIG. 11B, a positive resist 40 is applied, and portions 39 where contact holes are to be formed are removed by mask exposure and development. Next, when the portion of the contact hole is removed by dry etching, the electrode is exposed at the contact hole as shown in FIG. When the contact hole 39 is filled with the conductive member 38 by the same method as in the first embodiment, the electrode 35 and the electrode 36 can be connected by the conductive member 38 as shown in FIG. can do.
[0081]
(Embodiment 5)
FIG. 12 shows a manufacturing process of the resin film structure according to the fifth embodiment. The fifth embodiment is characterized in that electrodes on resin films of different layers are connected to each other. That is, it is basically the same as Embodiment 4, except that the electrodes 36 and 37 formed on the resin film 32 and the resin film 33 are connected by the conductive member 38. When the electrodes having different layers are connected in this way, as shown in FIG. 12A, portions 39a and 39b where the electrodes 36 and 37 are removed in a portion where a contact hole is formed are changed by upper and lower electrodes. The area to be removed by the electrode 37 is wider than the electrode 36, that is, the larger the area to be removed, the greater the area to be removed. In this manner, when the positive resist 40 is formed as shown in FIG. 12B and the contact holes are formed by dry etching as shown in FIG. 12C, the electrodes 36 and 37 are exposed at the contact holes 39. By filling the contact hole 39 with the conductive member 38 as shown in FIG. 12D, the electrode 36 and the electrode 37 can be conducted by the conductive member 38. Thus, both the electrodes 36 and 37 can be exposed through the contact holes, and the conduction between the electrodes can be reliably performed.
[0082]
(Embodiment 6)
FIG. 13 is a cross-sectional view of the resin film structure according to the sixth embodiment. In the fourth and fifth embodiments, the electrodes are connected to each other. In the sixth embodiment, the driving elements 45 and 46 formed on the substrate 31 are electrically connected to the electrodes 36 and 37. It is characterized by the following. In a specific manufacturing method, two contact holes 47 and 48 are formed basically in the same manner as in the fourth and fifth embodiments, and the electrodes 36 and 37 are partially formed in the contact holes 47 and 48. The exposed portions of the electrodes 36 and 37 may be electrically connected to the connection ends 45a and 46a of the drive elements 45 and 46 via the conductive members 49 and 50.
[0083]
(Other matters)
In the above-described first to sixth embodiments, the conductive material is used for the conduction in the contact holes. However, other conductive members may be used. For example, the electrodes may be connected by forming a metal film on the surface of the contact hole such as electrodeless plating. In this case, after forming the metal film after forming the contact hole, the positive type resist protecting the resin film is peeled off to remove the metal film in portions other than the contact hole. The effect of can be obtained.
[0084]
In the first to third embodiments, an example of a liquid crystal display element has been described. For example, a luminous body that emits light by applying a voltage such as electroluminescence to a gap between a substrate and a resin film and between resin films may be provided. As a result, a display element having a multilayer structure with improved reliability regarding the electrical connection state can be obtained.
[0085]
Also, as in Embodiments 4 to 6, the present invention can be used for applications other than display elements, for example, when performing three-dimensional wiring between upper and lower layers in a circuit board using a resin film.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a resin film structure formed by laminating resin films, connection of electrodes between the resin films can be performed in one contact hole forming step, Conduction can be reliably performed.
[0087]
Further, according to the present invention, when an inorganic material such as ITO which is a transparent electrode is formed on a resin film, it is possible to prevent the resin film from wrinkling and to maintain a smooth surface, and as a display device, There is no loss of properties.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a liquid crystal display element according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view taken along line XX of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a state of occurrence of wrinkles in a resin film.
FIG. 4 is a schematic view illustrating a manufacturing process of the liquid crystal display element according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a manufacturing process of the liquid crystal display element according to the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic view illustrating a manufacturing process of the liquid crystal display element according to the first embodiment.
FIG. 7 is a schematic view illustrating a manufacturing process of the liquid crystal display element according to the first embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the liquid crystal display element according to the second embodiment.
FIG. 9 is a schematic view showing a manufacturing process of the liquid crystal display element according to the third embodiment.
FIG. 10 is a schematic view showing a manufacturing process of the liquid crystal display element according to the third embodiment.
FIG. 11 is a schematic view illustrating a manufacturing process of the resin film structure according to the fourth embodiment.
FIG. 12 is a schematic view showing a manufacturing process of the resin film structure according to the fifth embodiment.
FIG. 13 is a sectional view of a resin film structure according to a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
1,31: substrate
2,3,4,32,33,34: Resin film
5, 6, 7: Spacer
8, 9, 10: Pixel electrode
11: Common electrode
12, 13, 39, 47, 48: Contact hole
14, 15, 3849, 50: conductive member
18, 19, 20: Wrinkle alleviation layer
21, 22, 23: Pixel switching element
22a, 23a: connection terminals of pixel switching elements
24, 25, 26: liquid crystal
27, 40: Positive resist
35, 36, 37: Electrodes
41a, 41b, 41c; 42a, 42b, 42c: three-dimensional wiring pads
45, 46: drive element
45a, 46a: connection ends of drive elements
50 wrinkles

Claims

Board and
  A first drive element having a first connection end and a second drive element having a second connection end, which are provided apart from each other on the substrate;
  A first resin film provided on the substrate and having a first pixel electrode formed thereon;
  A second resin film laminated above the first resin film and having a second pixel electrode formed thereon;
  A liquid crystal layer or a phosphor layer respectively disposed between the substrate and the first resin film, between the first resin film and the second resin film, and on the second resin film; Prepare,
  In the first resin film and the second resin film, a first contact hole which penetrates vertically and exposes a surface of the first connection end and a surface of the second connection end is exposed. A second contact hole to be formed,
  In the first contact hole, a part of an upper surface and a side wall surface of the first pixel electrode are exposed,
  In the second contact hole, a part of an upper surface and a side wall surface of the second pixel electrode are exposed,
  A first conductive member is formed on the inner peripheral surface of the first contact hole so as to contact the exposed first connection end and the exposed part of the upper surface of the first pixel electrode and the side wall surface. Whereby the first driving element and the first pixel electrode are electrically connected,
  A second conductive member is formed on an inner peripheral surface of the second contact hole so as to contact the exposed second connection end and the exposed part of the upper surface of the second pixel electrode and the side wall surface. A display device, wherein the second driving element and the second pixel electrode are electrically connected to each other.

The inner peripheral surface of the first contact hole has a step,
The display device according to claim 1, wherein an inner peripheral surface of the second contact hole has a step.

A diameter of the first contact hole in a portion penetrating the second resin film is formed to be larger than a diameter of the first contact hole in a portion penetrating the first resin film. The display device according to claim 2.

2. The display device according to claim 1, wherein the first and second pixel electrodes are made of a material having resistance to dry etching, and the contact holes are formed by dry etching.

Forming a first drive element having a first connection end and a second drive element having a second connection end on a substrate;
Providing a first resin film having a first pixel electrode formed thereon on the substrate;
Laminating a second resin film on which a second pixel electrode is formed above the first resin film;
The surface of the first connection end, which penetrates the first resin film and the second resin film up and down, is exposed, and a part of the upper surface and the side wall surface of the first pixel electrode is removed. Forming a first contact hole to be exposed and a second contact hole exposing a surface of the second connection end and exposing a part of an upper surface and a side wall surface of the second pixel electrode;
Forming a first conductive member on an inner peripheral surface of the first contact hole so as to contact the exposed first connection end and a part of an upper surface and a side wall surface of the exposed first pixel electrode; Electrically connecting the first drive element and the first pixel electrode,
A second conductive member is formed on the inner peripheral surface of the second contact hole so as to contact the exposed second connection end and a part of the exposed upper surface of the second pixel electrode and the side wall surface. Electrically connecting the second driving element and the second pixel electrode, thereby manufacturing a display device .

The first pixel electrode is provided on a first resin film having a first wrinkle reducing layer having impact resistance to sputtering formed on a surface thereof,
The first pixel electrode is formed by a sputtering method,
The second pixel electrode is provided on a second resin film having a second wrinkle reducing layer having impact resistance to sputtering formed on a surface thereof,
The display device according to claim 1, wherein the second pixel electrode is formed by a sputtering method .

Display device according to claim 1, wherein said first and second thickness of the tree fat film is equal to or smaller than 10 [mu] m.

7. The display device according to claim 6, wherein the first and second wrinkle reduction layers are made of an organic resin containing silica particles or an acrylic resin.

The first resin film is provided on a substrate while maintaining a gap with a spacer interposed between the first resin film and the substrate, and the gap is filled with the liquid crystal layer or the phosphor layer. The display device according to claim 1, wherein: