JP3983316B2 - Method for manufacturing liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの生産性の向上のための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のアクティブマトリクス型液晶表示デバイスを構成するパネルの断面図を図4に示す。図4から明らかなように、封止材402(シール材ともいう)で画素領域404を取り囲んでいるため、アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの画素領域404のみが液晶に接しており、周辺駆動回路領域403の薄膜トランジスタは大気に接している。これは、以前アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの基板上に画素薄膜トランジスタしか存在せず、駆動回路が外付けICであった頃の名残である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の技術においては、画素領域404と周辺駆動回路領域403とが同一ガラス基板401上に形成される場合に、駆動回路の実装位置の最適化が行われていない。
【0004】
このため、従来のアクティブマトリクス型液晶表示デバイスでは、駆動回路薄膜トランジスタが外部に剥き出しになっているため、パネル組立工程中のアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの基板の取り扱いに細心の注意が必要であった。このような状況において、その作製プロセスにおいて、取り扱いが楽なアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの形態が望まれていた。また、信頼性上の点からも画素が液晶材、シール材等で保護されているのに対して、駆動回路は薄い酸化膜で覆われているのみであり、耐温性や汚染に対して弱くなっている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解消するために、本明細書で開示する発明の一つは、
アクティブマトリクス型液晶表示デバイスにおいて、前記アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの画素薄膜トランジスタと前記画素の駆動回路薄膜トランジスタが同一の基板上に存在し、前記画素薄膜トランジスタと駆動回路薄膜トランジスタの双方が直接または薄膜を介して液晶材に接するように液晶封入が行われていることを特徴とする。
【0006】
一般には、薄膜トランジスタは酸化珪素膜等でなる層間絶縁膜で覆われているので、この絶縁膜を介して、液晶に接することとなる。上記のような構成を採用することで、周辺駆動回路の薄膜トランジスタを実質的に液晶中に封入するとができる。即ち、周辺駆動回路の薄膜トランジスタを液晶で封止した状態とすることができる。
【0007】
他の発明の構成は、
透光性を有する第1の基板上に、
マトリクス状に配置された薄膜トランジスタ回路と、
前記マトリクス回路に接続された薄膜トランジスタで構成された周辺駆動回路と、
を有する液晶パネル領域を複数組形成する工程と、
封止材でもって前記液晶パネル領域を複数に分割し透光性を有する第2の基板と前記第1の基板を所定の間隔で貼り合わせる工程と、
前記第1の基板と第2の基板の間に液晶を注入する工程と、
を有し、
前記周辺駆動回路の上面には液晶が存在しており、
前記一対の基板間には、前記周辺駆動回路に接続される集積回路を配置するための空隙が形成されていることを特徴とする。
【0008】
上記構成を利用することのよって得られる具体的な構成の例を図2に示す。図2に示すのは、一対のガラス基板202間に液晶209を挟持したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の概略の構成を示す断面図である。図2に示す構成においては、アクティブマトリクス回路の薄膜トランジスタ207と、この薄膜トランジスタ207を駆動するための周辺駆動回路の薄膜トランジスタ208と、この周辺駆動回路の薄膜トランジスタ208にビデオ信号や各種制御信号を送る集積回路(IC)211を有している。
【0009】
図2に示す構成においては、周辺駆動回路の薄膜トランジスタ208の上面には、液晶が存在している。また、封止材210で封止された集積回路211は、一対のガラス基板202間に形成された空隙に配置されている。
【0010】
また、図1には、一対のガラス基板を利用して複数の液晶パネルを形成する際の位置取りの例が示されている。図1に示す構成においては、封止材101によって、各液晶パネルに区分けが成されている。図1における封止材101は、図2における封止材210に相当する。
【0011】
他の発明の構成は、
アクティブマトリクス型液晶表示デバイスにおいて、前記アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの画素薄膜トランジスタと前記画素の駆動回路薄膜トランジスタが同一の基板上に存在し、前記駆動回路薄膜トランジスタを封止材によって封入したことを特徴とする。
【0012】
上記構成の具体的な例を図3に示す。図3に示す構成においては、周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタ308が、封止材310によって封止された構成となっている。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの駆動回路のパネル組立工程中における損傷を最小限にし、信頼性上の問題を解決するには、前記アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの駆動回路が直接触れられない形態であればよい。従って、図1に示すように前記アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの周辺駆動回路領域103を液晶材中または封止材中に実装する。
【0014】
図1に示す構成においては、1枚のガラス基板101上に4パネル分の基板を構成する例が示されている。図1に示される基板は、周辺駆動回路103と画素領域104とを同一のガラス基板上に集積化した構成を有している。画素領域104には、マトリクス状に配置された画素電極に少なくとも1つの薄膜トランジスタが接続された構成を有している。
【0015】
図では各回路が形成されたガラス基板101が示されているのみであるが、実際にはそれに対向してガラス基板が配置されている。この図示しない対向したガラス基板には、対向電極が配置されている。
【0016】
また、図1に示す構成においては、アクティブマトリクス型液晶表示パネルを一対のガラス基板から複数製造するために、封止材102で前記アクティブマトリクス型液晶表示デバイスを区分し、多面取りを実現している。このようにすることで、生産性の向上と信頼性の向上とを同時に実現することができる。
【0017】
なお、図1においては、封止材102は同一の幅としているが、ガラス基板102を切断する領域には切りしろを設けるために、封止材102の幅を広くすると良い。例えば、図8に示すように、封止材800において、液晶表示デバイスを区分している十字型の領域の幅を、ガラス基板102を縁取っている領域の2倍程度とすればよい。なお、図8において、図1と同一の符号は同一の部材を示している。
【0018】
本発明は、周辺駆動回路領域を液晶が存在している領域に存在させる、あるいは封止材中に存在させることにより、周辺駆動回路領域が実質的に液晶材料や封止材料中に封止された状態とすることができる。そして、実装密度の高い周辺駆動回路領域に外部から水分が進入したりすることを防ぐことができる。また、1枚のガラス基板を利用して、複数の液晶パネルの位置取りを行う場合、各パネル基板間を封止材で仕切ることにより、高い信頼性でもって、複数の液晶表示パネルを同時に形成することができる。
【0019】
【実施例】
〔実施例1〕 本発明によるアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの断面図を図2に示す。アクティブマトリクス型液晶表示デバイスでは、ガラス基板200には、画素薄膜トランジスタ207の上に透明電極204と配向膜205が付けられている。この状態のガラス基板202を薄膜トランジスタ基板と呼ぶ。薄膜トランジスタ基板は液晶材209に遠い方から偏光板201、ガラス基板200の順で並んでいる。
【0020】
また、他のガラス基板202をカラーフィルタ基板と呼ぶ。液晶材209に近い方から配向膜205、透明電極204、カラーフィルタ203、ガラス基板202、偏光板201と並んでいる。これら2枚のガラス基板200と202との間隔を一定に保つために、ガラスまたは樹脂製のスペーサ206が液晶材209中に多数散布されている。
【0021】
偏光板201は通過させる光の振動方向を限定するためのものであり、厚さ80〜210μm程度のフィルタである。偏光板201の構造は図6のように、真中にPVA(ポリビニルアルコール)製の偏光フィルム604があり、さらにセルロース系の保護層603が付けられている。さらにその外側は液晶材に近い方には粘着層602と離型フィルム601、反対側には表面を保護する保護フィルム605が取りつけられている。その使用に際しては、離型フィルム601を剥がして、ガラス基板に粘着層602を張りつけて使用する。
【0022】
配向膜205は液晶分子を一定方向に配列させためのものであり、電圧OFF時に、液晶分子は配向膜205に刻まれた溝に入り込んで、一定方向に配列される。配向膜材料には、ポリイミドやポリアミド酸を溶媒に5〜10重量%溶解させたものが用いられる。また、配向膜205の厚さは0.05〜0.1μm程度で膜厚が均一であることが要求される。
【0023】
液晶材209は、アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの真中にあり、電圧がONの場合には立ち、OFFの場合は捩れることにより、光の通過・遮断を制御するスイッチの役割を果たす。液晶材209の原料は、ベンゼン、トルエン等である。
【0024】
カラーフィルタ203は、モノクロの液晶表示をカラー化するための色合成フィルタである。カラーフィルタ203はRGB(Red,Green,Blue)の3色から成り、画素薄膜トランジスタの1個とカラーフィルタ203の1個の色が重なるようになっている。
【0025】
封止材210は2枚のガラス基板を貼り付ける接着剤の役割を果たす。封止材210の原料としては、シリコン、アクリル、エポキシ等がある。
【0026】
画素薄膜トランジスタが液晶領域にあることは、従来のアクティブマトリクス型液晶表示デバイスと同様であるが、本発明では、従来封入の外にあった駆動回路薄膜トランジスタ208を液晶封入領域内に配置している。この液晶封入領域内に駆動回路を入れることは、以下のような利点を得ることができる。
1.耐汚染性の向上。
2.画素に接続される信号線の短縮による画質向上。
【0027】
また、本実施例では駆動回路を液晶封入領域に入れるのみならず、駆動回路を制御するマイクロプロセッサ211等の制御用集積回路を封入材の中にいれることによって、駆動回路と制御用集積回路との距離を小さく抑え、信号の不要ノイズを軽減する等の効果を得ることができる。
【0028】
ここで、制御用集積回路を封入する場合、対向側の基板を一部厚みを薄くすることにより、実装し易くすることも行っている。制御用集積回路は封止領域に入れることによって、従来の構造と比較して、信頼性が向上される。またここでいう制御回路は、シリコン端結晶ウエハーを用いて形成された集積回路であり、その具体的な例として、メモリ、I/Oポート、その他各種制御回路、ビデオ信号を扱う回路、さらにはそれらの任意の組み合わせを有する集積回路を挙げることができる。勿論、これら集積回路は必要とする数でもって配置される。
【0029】
また集積回路の配置方法は、COG(Chip On Glass )で基板上に実装されることが望ましい。しかし、ワイヤボンディング形式で配線を形成しても、配線が封止材によって実質的に封止されるので、その信頼性は高いものとすることができる。
【0030】
また、図には示されていないが、周辺駆動回路領域の上面には光を遮蔽するクロム膜やアルミ膜等の遮蔽膜を形成する必要がある。
【0031】
また、図2における構成では、カラーフィルタ基板側のガラス基板202の一部を薄くし、その部分に集積回路211を配置している。これは、液晶が注入されるギャップが数μm程度にあるのに対して、集積回路211の厚さが数百μm程度あるからである。図2においては、上のカラーフィルタ基板側のガラス基板202側の一部を薄くしているが、薄膜トランジスタ基板側のガラス基板202の一部を薄くしてもよい。また両方のガラス基板202を薄くし、その部分に集積回路211を配置する構成としてもよい。
【0032】
本実施例のアクティブマトリクス回路を得る作製工程について、図5を用いて説明する。図の左側に周辺駆動回路の薄膜トランジスタの作製工程を、右側にアクティブマトリクス回路の薄膜トランジスタの作製工程を、それぞれ示す。まず、石英基板またはガラス基板501上に、下地酸化膜502として厚さ1000〜3000Åの酸化珪素膜を形成する。この酸化珪素膜の形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やプラズマCVD法を用いればよい。
【0033】
次に、プラズマCVD法やLPCVD法によってアモルファスもしくは多結晶のシリコン膜を300〜1500Å、好ましくは500〜1000Å形成する。そして、500℃以上、好ましくは、800〜950℃の温度で熱アニールをおこない、シリコン膜を結晶化させる。熱アニールによって結晶化させたのち、光アニールをおこなって、さらに結晶性を高めてもよい。また、熱アニールによる結晶化の際に、特開平6−244103、同6−244104に記述されているように、ニッケル等のシリコンの結晶化を促進させる元素(触媒元素)を添加してもよい。
【0034】
次にシリコン膜をエッチングして、島状の周辺駆動回路の薄膜トランジスタの活性層503、504と、マトリクス回路の薄膜トランジスタ(画素薄膜トランジスタ)の活性層505を形成する。活性層503はPチャネル型薄膜トランジスタを構成するものであり、活性層504はNチャネル型薄膜トランジスタを構成するものである。
【0035】
更に、酸素雰囲気中でのスパッタ法によって、厚さ500〜2000Åの酸化珪素のゲイト絶縁膜506を形成する。ゲイト絶縁膜506の形成方法としては、プラズマCVD法を用いてもよい。プラズマCVD法によって酸化珪素膜を形成する場合には、原料ガスとして、一酸化二窒素(N2 O)もしくは酸素(O2 )とモンシラン(SiH4 )を用いることが好ましい。
【0036】
その後、厚さ2000Å〜5μm、好ましくは2000〜6000Åの多結晶シリコン膜(導電性を高めるため微量の燐を含有する)をLPCVD法によって基板全面に形成する。そして、これをエッチングして、ゲイト電極507、508、509を形成する。(図5(A))
【0037】
その後、イオンドーピング法によって、全ての島状活性層503、504、505それぞれに、ゲイト電極507、508、509をマスクとして、自己整合的にフォスフィン(PH3 )をドーピングガスとして燐を注入する。ドーズ量は1×1012〜5×1013原子/cm2 する。この結果、弱いN型領域510、511、512が形成される。(図5(B))
【0038】
次に、Pチャネル型薄膜トランジスタの活性層503を覆うフォトレジストのマスク513、および、画素薄膜トランジスタの活性層505のうち、ゲイト電極509に平行にゲイト電極509の端から3μm離れた部分までを覆うフォトレジストのマスク514を形成する。そして、再び、イオンドーピング法によって、活性層504、505にフォスフィンをドーピングガスとして燐を注入する。ドーズ量は1×1014〜5×1015原子/cm2 とする。この結果、強いN型領域(ソース/ドレイン)515、516が形成される。画素薄膜トランジスタの活性層505の弱いN型領域512のうち、マスク514に覆われていた領域517は今回のドーピングでは燐が注入されないので、弱いN型のままでとなる。(図5(C))
【0039】
次に、Nチャネル型薄膜トランジスタの活性層504、505をフォトレジストのマスク518で覆い、ジボラン(B2 H6 )をドーピングガスとして、イオンドーピング法により、活性層503に硼素を注入する。ドーズ量は5×1014〜8×1015原子/cm2 とする。このドーピングでは、硼素のドーズ量が図5(C)における燐のドーズ量を上回るため、先に形成されていた弱いN型領域510は強いP型領域519に反転する。以上のドーピングにより、強いN型領域(ソース/ドレイン)515、516、強いP型領域(ソース/ドレイン)519、弱いN型領域(低濃度不純物領域)517が形成される。本実施例においては、低濃度不純物領域517の幅xは、約3μmとする。(図5(D))
【0040】
その後、450〜850℃で0.5〜3時間の熱アニールを施すことにより、ドーピングによるダメージを回復せしめ、ドーピング不純物を活性化、シリコンの結晶性を回復させる。その後、全面に層間絶縁物520として、プラズマCVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000〜6000Å形成する。層間絶縁物520は窒化珪素膜あるいは酸化珪素膜と窒化珪素膜の多層膜であってもよい。そして、層間絶縁物520をウェットエッチング法によってエッチングして、ソース/ドレインにコンタクトホールを形成する。
【0041】
そして、スパッタ法によって、厚さ2000〜6000Åのチタン膜を形成し、これをエッチングして、周辺回路の電極・配線521、522、523、および画素薄膜トランジスタの電極・配線524、525を形成する。さらに、プラズマCVD法によって、厚さ1000〜3000Åの窒化珪素膜526をパッシベーション膜として形成し、これをエッチングして、画素薄膜トランジスタの電極525に達するコンタクトホールを形成する。最後に、スパッタ法で成膜した厚さ500〜1500ÅのITO(インディウム錫酸化物)膜をエッチングして、画素電極527を形成する。このようにして、周辺論理回路とアクティブマトリクス回路を一体化して形成する。(図5(E))
【0042】
本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの組立工程を以下に説明する。先ず、薄膜トランジスタ基板・カラーフィルタ基板は、各々表面処理に用いられたエッチング液レジスト剥離液等の各種薬品を十分に洗浄する。
【0043】
次に配向膜をカラーフィルタ基板及び薄膜トランジスタ基板に付着させる。配向膜はある一定の溝が刻まれ、その溝に沿って液晶分子が均一に配列する。配向膜材料にはブチルセルソングかn−メチルピロリドンといった溶媒に、溶媒の約10重量%のポリイミドを溶解したものを用いる。これをポリイミドワニスと呼ぶ。ポリイミドワニスはフレキソ印刷装置によって印刷する。
【0044】
そして、薄膜トランジスタ基板・カラーフィルタ基板の両基板に付着した配向膜を加熱・硬化させる。これをベークと呼ぶ。ベークは最高使用温度約300℃の熱風を送り加熱し、ポリイミドワニスを焼成・硬化させるものである。その次に、配向膜の付着したガラス基板表面を毛足の長さ2〜3mmのバフ布(レイヨン・ナイロン等の繊維)で一定方向に擦り、微細な溝を作るラビング工程を行う。
【0045】
そして、薄膜トランジスタ基板もしくはカラーフィルタ基板のいずれかに、ポリマー系・ガラス系・シリカ系等の球のスペーサを散布する。スペーサ散布の方式としては純水・アルコール等の溶媒にスペーサを混ぜて、ガラス基板上に散布するウェット方式と、溶媒を一切使用せずスペーサを散布するドライ方式がある。
【0046】
その次に、薄膜トランジスタ基板の外枠に封止材を塗布する。封止材塗布には、薄膜トランジスタ基板とカラーフィルタ基板を接着する役割と注入する液晶材が外部に流出するのを防ぐ目的がある。封止材の材料は、エポキシ樹脂とフェノール硬化剤をエチルセルソルブの溶媒に溶かしたものが使用される。封止材塗布後に2枚のガラス基板の貼り合わせを行う。方法は約160℃の高温プレスによって、約3時間で封止材を硬化する加熱硬化方式をとる。
【0047】
そして、スクライバーを使用してガラス基板にパネルサイズの溝を刻み、ブレイカーを使用して基板の溝の真上からウレタン製の丸材をエアシリンダの圧力で落下させて、薄膜トランジスタ基板をパネルサイズに分断して多面取りを可能とする。
【0048】
最後に、薄膜トランジスタ基板とカラーフィルタ基板を貼り合わせたアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの液晶注入口より液晶材を入れて、液晶材注入後エポキシ系樹脂で液晶注入口を封止する。以上のようにして、アクティブマトリクス型液晶表示デバイスが組み立てられる。
【0049】
〔実施例2〕 本発明によるアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの断面図を図3に示す。図からも明らかなように、アクティブマトリクス型液晶表示デバイスを制御するマイクロプロセッサ311と、駆動回路薄膜トランジスタ308を封止材310で封入することで、駆動回路薄膜トランジスタ308を保護し、外部に剥き出しにならないようにしている。本実施例は封止材310で封入する回路量(駆動回路薄膜トランジスタ308)が異なる以外は、実施例1と構成及び作製工程は同じである。
【0050】
〔実施例3〕 本実施例は、予備の周辺回路(冗長回路)を設けた構成に関する。図7に本実施例で示す液晶表示パネルの概略の上面図を示す。図7は上面から見た図であるので、ガラス基板701としては、1枚だけ示されている。しかし、実際にはガラス基板701と対となってもう1枚のガラス基板がガラス基板701に張り合わせてある。ガラス基板701には、周辺駆動回路領域703とマトリクス状に配置された画素領域704とが封止材702の内側に配置されている。封止材702の内側が液晶で充填されているわけであるから、周辺駆動回路領域703と画素領域704に配置された薄膜トランジスタは、その上面に液晶が存在している状態となっている。
【0051】
また周辺駆動回路に接続される各種制御回路を構成する集積回路(IC)は封止材702内に配置され、丁度封止材702によってモールドされた状態となっている。
【0052】
705で示されるのが、予備の周辺駆動回路の領域であり、703で示される領域に配置された周辺駆動回路に不良が発生した場合に利用される。706で示されるのは、外部との接続端子であり、この端子を介して、ビデオ信号や必要とする信号が回部から入力される。図7に示す液晶表示パネルは、一対のガラス基板間に必要とする回路が全て収められている。しかもそれら回路の全てが封止材または液晶によって封止ざれている状態となっているので、信頼性を極めて高いものとすることができる。
【0053】
また、図面ではその寸法比が正確ではないが、周辺駆動回路の幅は数ミリ程度である。また封止材の幅も周辺駆動回路に接続される集積回路によってその幅が決まるとはいえ、その幅を数mm程度以下(集積回路を小さくできれば、1mm程度とすることができる)とすることができる。従って、実際に液晶表示が行われる領域の周囲に数mm〜1cm程度の縁が存在するだけで、しかも外部出力端子を除けば、外見上一対のガラス基板で構成されるという極めてシンプルな外観とすることができる。
【0054】
以上示したような構成は、1対の大型のガラス基板を利用して複数組構成され、図1に示すように封止材によって分割される。こうして、複数の液晶パネルを同時に形成することができる。
【0055】
【発明の効果】
上記のように、アクティブマトリクス型液晶表示デバイスの駆動回路薄膜トランジスタを封止材領域より内側に配置することにより、駆動回路薄膜トランジスタの耐温性や耐汚染性を向上させることができる。またアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの小型化を計ることができる。また、画像信号線の短縮による電圧降下を低減させることができ、特性の向上を計ることができる。
【0056】
また、1枚のガラス基板上に複数組のアクティブマトリクス表示用基板を形成し、パネル組の際に封止材によって複数に分割することで、同時に多数の液晶パネルを形成することができる。
【0057】
また周辺駆動回路領域を液晶領域あるいは封止材が設けられた領域に配置することにより、周辺駆動回路領域が液晶あるいは封止材によって封止されることになり、水分の影響による信頼性の低下を防ぐことができる。
【0058】
さらに周辺駆動回路に接続される制御用の集積回路を封止材中に配置することで、水分の影響による信頼性の低下を防ぐことができる。また、1対のガラス基板間に必要とする回路を配置することができるので、信頼性を高めることができるとともに、不要な凹凸等がないシンプルな外観を有した小型化された液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの概略図である。
【図2】 実施例1におけるアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの断面図である。
【図3】 実施例2におけるアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの断面図である。
【図4】 従来のアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの概略図である。
【図5】 実施例1の薄膜トランジスタの作製工程の説明図である。
【図6】 偏光板の構成図である。
【図7】 実施例のアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの概略図である。
【図8】 本発明によるアクティブマトリクス型液晶表示デバイスの概略図である。
【符号の説明】
101、200、202、302、401 ガラス基板
102、210、310、402 封止材
103、208、308、403 駆動回路薄膜トランジスタ
104、207、307、404 画素薄膜トランジスタ
201、301 偏光板
203、303 カラーフィルタ
204、304 透明電極
205、305 配向膜
206、306 スペーサ
209、309 液晶材
211、311 マイクロプロセッサ
501 基板
502 下地膜(酸化珪素)
503〜505 活性層(シリコン)
506 ゲイト絶縁膜(酸化珪素)
507〜509 ゲイト電極・ゲイト線
510〜512 弱いN型領域
513、514 フォトレジストのマスク
515、516 強いN型領域(ソース/ドレイン)
517 低濃度不純物領域
518 フォトレジストのマスク
519 強いP型領域(ソース/ドレイン)
520 層間絶縁物(酸化珪素)
521〜525 金属配線・電極
526 パッシベーション膜(窒化珪素)
527 画素電極(ITO)[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a technique for improving the productivity of an active matrix liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows a cross-sectional view of a panel constituting a conventional active matrix liquid crystal display device. As apparent from FIG. 4, since the pixel region 404 is surrounded by the sealing material 402 (also referred to as a sealing material), only the pixel region 404 of the active matrix liquid crystal display device is in contact with the liquid crystal, and the peripheral drive circuit region The
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the related art, when the pixel region 404 and the peripheral
[0004]
For this reason, in the conventional active matrix type liquid crystal display device, since the driving circuit thin film transistor is exposed to the outside, careful handling is required for handling the substrate of the active matrix type liquid crystal display device during the panel assembly process. . Under such circumstances, a form of an active matrix liquid crystal display device that is easy to handle in the manufacturing process has been desired. In addition, from the point of view of reliability, the pixels are protected by liquid crystal material, sealing material, etc., whereas the drive circuit is only covered with a thin oxide film, which is resistant to temperature resistance and contamination. It is weak.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, one of the inventions disclosed in this specification is:
In the active matrix liquid crystal display device, the pixel thin film transistor of the active matrix liquid crystal display device and the driving circuit thin film transistor of the pixel are present on the same substrate, and both the pixel thin film transistor and the driving circuit thin film transistor are directly or via a thin film. The liquid crystal is sealed so as to be in contact with the liquid crystal material.
[0006]
In general, since the thin film transistor is covered with an interlayer insulating film made of a silicon oxide film or the like, the thin film transistor is in contact with the liquid crystal through this insulating film. By adopting the above configuration, the thin film transistor of the peripheral driver circuit can be substantially enclosed in the liquid crystal. That is, the thin film transistor of the peripheral driver circuit can be sealed with liquid crystal.
[0007]
Other aspects of the invention are:
On the first substrate having translucency,
Thin film transistor circuits arranged in a matrix;
A peripheral driving circuit composed of thin film transistors connected to the matrix circuit;
Forming a plurality of liquid crystal panel regions having
A step of dividing the liquid crystal panel region into a plurality of portions with a sealing material and attaching the second substrate having translucency and the first substrate at a predetermined interval;
Injecting liquid crystal between the first substrate and the second substrate;
Have
Liquid crystal is present on the upper surface of the peripheral drive circuit,
A gap for arranging an integrated circuit connected to the peripheral driving circuit is formed between the pair of substrates.
[0008]
An example of a specific configuration obtained by using the above configuration is shown in FIG. FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of an active matrix liquid crystal display device in which a liquid crystal 209 is sandwiched between a pair of
[0009]
In the configuration shown in FIG. 2, liquid crystal is present on the upper surface of the
[0010]
FIG. 1 shows an example of positioning when a plurality of liquid crystal panels are formed using a pair of glass substrates. In the configuration shown in FIG. 1, each liquid crystal panel is divided by a
[0011]
Other aspects of the invention are:
In the active matrix liquid crystal display device, the pixel thin film transistor of the active matrix liquid crystal display device and the drive circuit thin film transistor of the pixel are present on the same substrate, and the drive circuit thin film transistor is sealed with a sealing material. .
[0012]
A specific example of the above configuration is shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 3, the thin film transistor 308 constituting the peripheral driver circuit is sealed with a sealing material 310.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to minimize the damage during the panel assembly process of the drive circuit of the active matrix liquid crystal display device of the present invention and solve the reliability problem, the drive circuit of the active matrix liquid crystal display device cannot be directly touched. Any form is acceptable. Therefore, as shown in FIG. 1, the peripheral
[0014]
In the configuration shown in FIG. 1, an example is shown in which a substrate for four panels is formed on one
[0015]
Although only the
[0016]
In the configuration shown in FIG. 1, in order to manufacture a plurality of active matrix type liquid crystal display panels from a pair of glass substrates, the active matrix type liquid crystal display device is divided by a sealing
[0017]
In FIG. 1, the sealing
[0018]
In the present invention, the peripheral driving circuit region is substantially sealed in the liquid crystal material or the sealing material by allowing the peripheral driving circuit region to exist in the region where the liquid crystal exists or in the sealing material. State. In addition, it is possible to prevent moisture from entering the peripheral drive circuit region having a high mounting density from the outside. In addition, when positioning a plurality of liquid crystal panels using a single glass substrate, a plurality of liquid crystal display panels can be simultaneously formed with high reliability by partitioning each panel substrate with a sealing material. can do.
[0019]
【Example】
Example 1 FIG. 2 is a cross-sectional view of an active matrix liquid crystal display device according to the present invention. In the active matrix liquid crystal display device, a
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The liquid crystal material 209 is in the middle of the active matrix type liquid crystal display device, and functions as a switch that controls passage and blocking of light by standing when the voltage is ON and twisting when the voltage is OFF. The raw material of the liquid crystal material 209 is benzene, toluene or the like.
[0024]
The
[0025]
The sealing material 210 serves as an adhesive that attaches two glass substrates. Examples of the raw material of the sealing material 210 include silicon, acrylic, and epoxy.
[0026]
Although the pixel thin film transistor is in the liquid crystal region, as in the conventional active matrix liquid crystal display device, in the present invention, the driving circuit
1. Improved contamination resistance.
2. Improved image quality by shortening signal lines connected to pixels.
[0027]
Further, in this embodiment, the drive circuit is only placed in the liquid crystal sealing region. Et First, by placing a control integrated circuit such as the microprocessor 211 for controlling the drive circuit in the encapsulant, the distance between the drive circuit and the control integrated circuit can be kept small, and unnecessary signal noise can be reduced. Can be obtained.
[0028]
Here, when the control integrated circuit is encapsulated, the opposing substrate is partially thinned to facilitate mounting. By placing the control integrated circuit in the sealing region, the reliability is improved as compared with the conventional structure. The control circuit here is an integrated circuit formed using a silicon end crystal wafer. Specific examples thereof include a memory, an I / O port, various other control circuits, a circuit for handling video signals, Mention may be made of integrated circuits having any combination thereof. Of course, these integrated circuits are arranged in a necessary number.
[0029]
The integrated circuit is preferably mounted on the substrate by COG (Chip On Glass). However, even if the wiring is formed by wire bonding, the wiring is substantially sealed by the sealing material, so that the reliability can be improved.
[0030]
Although not shown in the figure, it is necessary to form a shielding film such as a chromium film or an aluminum film that shields light on the upper surface of the peripheral drive circuit region.
[0031]
In the configuration in FIG. 2, a part of the
[0032]
A manufacturing process for obtaining the active matrix circuit of this embodiment will be described with reference to FIGS. The manufacturing process of the thin film transistor of the peripheral driver circuit is shown on the left side of the figure, and the manufacturing process of the thin film transistor of the active matrix circuit is shown on the right side. First, a silicon oxide film having a thickness of 1000 to 3000 mm is formed as a
[0033]
Next, an amorphous or polycrystalline silicon film is formed in a thickness of 300 to 1500, preferably 500 to 1000 by plasma CVD or LPCVD. Then, thermal annealing is performed at a temperature of 500 ° C. or higher, preferably 800 to 950 ° C., to crystallize the silicon film. After crystallization by thermal annealing, optical annealing may be performed to further increase crystallinity. Further, at the time of crystallization by thermal annealing, as described in JP-A-6-244103 and JP-A-6-244104, an element (catalytic element) that promotes crystallization of silicon such as nickel may be added. .
[0034]
Next, the silicon film is etched to form
[0035]
Further, a silicon oxide
[0036]
Thereafter, a polycrystalline silicon film (containing a small amount of phosphorus for enhancing conductivity) having a thickness of 2000 to 5 μm, preferably 2000 to 6000 mm is formed on the entire surface of the substrate by LPCVD. Then, this is etched to form
[0037]
Thereafter, phosphine (PH) is formed in a self-aligned manner on all island-like
[0038]
Next, a photoresist mask 513 covering the
[0039]
Next, the
[0040]
Thereafter, thermal annealing is performed at 450 to 850 ° C. for 0.5 to 3 hours to recover the damage due to doping, activate the doping impurities, and recover the crystallinity of silicon. Thereafter, a silicon oxide film having a thickness of 3000 to 6000 mm is formed as an
[0041]
Then, a titanium film having a thickness of 2000 to 6000 mm is formed by sputtering, and this is etched to form electrodes /
[0042]
The assembly process of the active matrix type liquid crystal display device of this embodiment will be described below. First, the thin film transistor substrate and the color filter substrate are sufficiently cleaned with various chemicals such as an etching solution resist stripping solution used for the surface treatment.
[0043]
Next, an alignment film is attached to the color filter substrate and the thin film transistor substrate. The alignment film is engraved with a certain groove, and liquid crystal molecules are uniformly arranged along the groove. As the alignment film material, a solution of about 10% by weight of a polyimide in a solvent such as butyl cell song or n-methylpyrrolidone is used. This is called a polyimide varnish. The polyimide varnish is printed by a flexographic printing apparatus.
[0044]
Then, the alignment films attached to both the thin film transistor substrate and the color filter substrate are heated and cured. This is called baking. The baking is performed by sending hot air having a maximum use temperature of about 300 ° C. to heat and heat the polyimide varnish. Next, a rubbing process is performed in which the surface of the glass substrate to which the alignment film is attached is rubbed in a fixed direction with a buff cloth (fibers such as rayon and nylon) having a length of 2 to 3 mm to create fine grooves.
[0045]
Then, spherical spacers such as polymer, glass and silica are dispersed on either the thin film transistor substrate or the color filter substrate. As a method for dispersing the spacer, there are a wet method in which a spacer is mixed with a solvent such as pure water and alcohol and the mixture is dispersed on a glass substrate, and a dry method in which the spacer is dispersed without using any solvent.
[0046]
Next, a sealing material is applied to the outer frame of the thin film transistor substrate. The sealing material application has a purpose of bonding the thin film transistor substrate and the color filter substrate and preventing the injected liquid crystal material from flowing out. As the material for the sealing material, a material obtained by dissolving an epoxy resin and a phenol curing agent in a solvent of ethyl cellosolve is used. After the sealing material is applied, the two glass substrates are bonded together. The method is a heat curing method in which the sealing material is cured in about 3 hours by a high-temperature press at about 160 ° C.
[0047]
Then, use a scriber to cut a panel-size groove into the glass substrate, and use a breaker to drop the urethane round material from directly above the substrate groove using the pressure of the air cylinder, thereby dividing the thin-film transistor substrate into a panel size. Thus, multi-chamfering is possible.
[0048]
Finally, a liquid crystal material is inserted from a liquid crystal injection port of an active matrix liquid crystal display device in which a thin film transistor substrate and a color filter substrate are bonded together, and the liquid crystal injection port is sealed with an epoxy resin after the liquid crystal material is injected. The active matrix type liquid crystal display device is assembled as described above.
[0049]
Example 2 FIG. 3 shows a cross-sectional view of an active matrix liquid crystal display device according to the present invention. As is apparent from the figure, by encapsulating the microprocessor 311 for controlling the active matrix liquid crystal display device and the drive circuit thin film transistor 308 with the sealing material 310, the drive circuit thin film transistor 308 is protected and is not exposed to the outside. I am doing so. This embodiment has the same configuration and manufacturing process as those of the first embodiment except that the circuit amount (driving circuit thin film transistor 308) sealed with the sealing material 310 is different.
[0050]
[Embodiment 3] This embodiment relates to a configuration in which a spare peripheral circuit (redundant circuit) is provided. FIG. 7 shows a schematic top view of the liquid crystal display panel shown in this embodiment. Since FIG. 7 is a view seen from above, only one glass substrate 701 is shown. However, actually, another glass substrate is bonded to the glass substrate 701 in a pair with the glass substrate 701. In the glass substrate 701, a peripheral
[0051]
An integrated circuit (IC) constituting various control circuits connected to the peripheral driver circuit is disposed in the sealing material 702 and is just molded by the sealing material 702.
[0052]
[0053]
Further, although the dimensional ratio is not accurate in the drawing, the width of the peripheral drive circuit is about several millimeters. Although the width of the sealing material is determined by the integrated circuit connected to the peripheral driver circuit, the width should be about several mm or less (if the integrated circuit can be reduced, it can be about 1 mm). Can do. Therefore, there is an extremely simple appearance that there is only an edge of about several millimeters to 1 cm around the area where liquid crystal display is actually performed, and it is composed of a pair of glass substrates in appearance except for the external output terminals. can do.
[0054]
A plurality of sets as described above are configured using a pair of large glass substrates, and are divided by a sealing material as shown in FIG. Thus, a plurality of liquid crystal panels can be formed simultaneously.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, by disposing the drive circuit thin film transistor of the active matrix liquid crystal display device inside the sealing material region, it is possible to improve the temperature resistance and contamination resistance of the drive circuit thin film transistor. Further, the active matrix liquid crystal display device can be reduced in size. Further, the voltage drop due to the shortening of the image signal line can be reduced, and the characteristics can be improved.
[0056]
In addition, a plurality of sets of active matrix display substrates are formed on a single glass substrate, and a plurality of liquid crystal panels can be formed at the same time by dividing the panel into a plurality of portions with a sealing material when the panel is assembled.
[0057]
In addition, by disposing the peripheral driver circuit region in the liquid crystal region or the region provided with the sealing material, the peripheral driver circuit region is sealed with the liquid crystal or the sealing material, and the reliability decreases due to the influence of moisture. Can be prevented.
[0058]
Further, by disposing the control integrated circuit connected to the peripheral driver circuit in the sealing material, it is possible to prevent a decrease in reliability due to the influence of moisture. In addition, since a necessary circuit can be arranged between a pair of glass substrates, reliability can be improved, and a miniaturized liquid crystal display device having a simple appearance with no unnecessary unevenness is provided. Obtainable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an active matrix liquid crystal display device according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of an active matrix liquid crystal display device in Example 1. FIG.
3 is a cross-sectional view of an active matrix liquid crystal display device in Example 2. FIG.
FIG. 4 is a schematic view of a conventional active matrix liquid crystal display device.
5 is an explanatory diagram of a manufacturing process of a thin film transistor of Example 1. FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram of a polarizing plate.
FIG. 7 is a schematic view of an active matrix liquid crystal display device of an example.
FIG. 8 is a schematic view of an active matrix liquid crystal display device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
101, 200, 202, 302, 401 Glass substrate
102, 210, 310, 402 Sealing material
103, 208, 308, 403 Driving circuit thin film transistor
104, 207, 307, 404 pixel thin film transistor
201, 301 Polarizing plate
203, 303 Color filter
204, 304 Transparent electrode
205,305 Alignment film
206, 306 Spacer
209, 309 Liquid crystal material
211, 311 microprocessor
501 substrate
502 Base film (silicon oxide)
503 to 505 Active layer (silicon)
506 Gate insulating film (silicon oxide)
507-509 Gate electrode / Gate line
510-512 Weak N-type region
513,514 Photoresist mask
515, 516 Strong N-type region (source / drain)
517 Low concentration impurity region
518 photoresist mask
519 Strong P-type region (source / drain)
520 Interlayer insulator (silicon oxide)
521-525 Metal wiring / electrodes
526 Passivation film (silicon nitride)
527 Pixel electrode (ITO)
Claims (5)
前記複数の液晶パネル領域の隣接する周囲が全て連なるように、アクリルまたはエポキシからなる封止材を塗布して前記第1のガラス基板と第2のガラス基板とを所定の間隔で貼り合わせると共に、前記封止材により前記複数の液晶パネル領域に区分する工程と、
前記第1のガラス基板及び前記第2のガラス基板を前記封止材と共に分断する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。Forming a plurality of liquid crystal panel regions on the first glass substrate, each of which includes a pixel region having a thin film transistor, and a driving circuit having the thin film transistor and driving the thin film transistor in the pixel region;
Applying a sealing material made of acrylic or epoxy and bonding the first glass substrate and the second glass substrate at a predetermined interval so that the adjacent surroundings of the plurality of liquid crystal panel regions are all continuous . Dividing the plurality of liquid crystal panel regions by the sealing material;
And a step of dividing the first glass substrate and the second glass substrate together with the sealing material.
前記複数の液晶パネル領域の隣接する周囲が全て連なるように、アクリルまたはエポキシからなる封止材を塗布して前記第1のガラス基板と第2のガラス基板とを所定の間隔で貼り合わせると共に、前記封止材により前記複数の液晶パネル領域に区分する工程と、
前記第1のガラス基板及び前記第2のガラス基板を前記封止材と共に分断する工程と、
前記第1のガラス基板と前記第2のガラス基板との間に液晶を注入する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。Forming a plurality of liquid crystal panel regions on the first glass substrate, each of which includes a pixel region having a thin film transistor, and a driving circuit having the thin film transistor and driving the thin film transistor in the pixel region;
Applying a sealing material made of acrylic or epoxy and bonding the first glass substrate and the second glass substrate at a predetermined interval so that the adjacent surroundings of the plurality of liquid crystal panel regions are all continuous . Dividing the plurality of liquid crystal panel regions by the sealing material;
A step of dividing the first glass substrate and the second glass substrate together with the sealing material;
And a step of injecting liquid crystal between the first glass substrate and the second glass substrate.
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