JP4558118B2 - 液晶表示装置及びその作製方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。より詳細には、セルギャップの狭い液晶表示装置を形成する時に液晶の表示品質を劣化させるシール材のしみ出し、気泡、ラビング筋、セルギャップむら等の不良を防ぎ、歩留まり良く液晶表示装置の製造を行うものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートパソコンや液晶モニタ機器などの、軽量で、コンパクトな液晶表示装置が注目されてきている。特に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、ＭＩＭ（メタル−インシュレーター−メタル）等の能動素子を用いて液晶の配向制御を行うアクティブマトリクス型表示装置は、高精細な表示ができ、プロジェクターや直視型液晶表示装置に、広く使われている。
【０００３】
最近はバックライトがいらず薄型、軽量化が可能な反射型液晶表示装置や、高速応答が可能な、自発分極を有するスメクチック液晶（反強誘電性液晶、強誘電性液晶、無しきい値液晶、反強誘電性液晶と強誘電性液晶の混合物からなる液晶）を用いた液晶表示装置が、盛んに開発が進められている。反射型液晶表示装置や、強誘電性液晶等を用いた液晶表示装置などでは、表示特性を最適化した結果、１〜３μｍ程度の狭いセルギャップが必要となる場合が多い。
【０００４】
従来のＴＮ（ツイステッドネマティック）モードを利用した液晶表示装置では、セルギャップは３〜５μｍであり、液晶の応答速度は室温で５ｍｓｅｃ以上かかる。しかし、動画を表示する場合や、フィールドシーケンシャル方式を採用する場合には、この応答速度では不充分なことがある。さらなる高速応答が望まれ、開発が行われている。セルギャップを２μｍ前後に狭くすることで電界強度を強くし、高速応答をさせる試みがある。
【０００５】
また、液晶表示装置のセルギャップを制御する材料として、球状のＳｉＯ₂（二酸化珪素）やポリスチレンのような有機樹脂からなるスペーサーがある。スペーサーの散布方式は窒素ガスの気流でスペーサーを散布する乾式散布方式と、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）のような低沸点溶媒にスペーサーを混ぜて基板上に散布する湿式散布方式がある。
【０００６】
最近は、感光性樹脂をフォトリソ工程にて柱状にパターニングしたスペーサー（便宜的に柱状スペーサーと称する）も用いられている。また、スメクチック液晶を使用する液晶表示装置においては、セルギャップを制御する機能と、配向を制御する機能をあわせもつ壁状のスペーサー（便宜的に壁スペーサーと称する）も用いられている。
【０００７】
さらに、シール材中に混入して用いられるフィラーもセルギャップ制御に用いられる。フィラーはガラスファイバーからなり、１００〜５００μｍ幅の大きさである。フィラーはその大きさから、シール材を設ける領域にあり、画素領域には使われないところが、スペーサーと異なる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置のセルギャップを狭くして、表示品質の良い液晶表示装置をつくるにはいくつかの問題がある。
【０００９】
まず、シール材中の低粘度成分の画素領域へのしみだしが問題となる。シール材にある充填剤の径は４〜５μｍであり、３μｍ以下にセルギャップを狭くするためには、充填剤を圧縮することになる。充填剤を大きく圧縮すると、シール材の低粘度成分や未硬化樹脂が画素領域にまでとびだし、表示品質に影響する。
【００１０】
図１７▲１▼のように、シール材１３０１を熱プレスにより硬化すると、シール材の未硬化樹脂や、低粘度成分のしみだし１３０２があり、画素領域１３０３にまでシール材がひろがる。
【００１１】
また、セルギャップが狭くなるほど液晶の注入速度が遅くなる。それだけでなく、セルギャップの狭い液晶表示装置では特に段差領域で液晶が入りにくくなる傾向がある。液晶が注入されない部分は気泡となって残り、長期信頼性に影響する。
【００１２】
気泡の例を図１７▲２▼に示す。注入口からはなれた、シール材１３０１近くに気泡１３０４が残る。
【００１３】
また、セルギャップむらがあると、干渉縞、色むらにより表示品質が損なわれる。特にセルギャップの狭い液晶表示装置では、汎用されているセルギャップ（４〜５μｍ）に比べ、屈折率異方性の大きい液晶を使うため、セルギャップむらが色むらとなってでてきやすい。精度の良いセルギャップ精度が求められる。
【００１４】
液晶表示装置の白レベルは、液晶層のリタデーションつまりΔｎ×ｄ（Δｎ：液晶の屈折率異方性、ｄ：液晶層の厚さ）で決まる。セルギャップむらがあると、リタデーションがばらつき、表示むらとなる。セルギャップが狭いと液晶の屈折率異方性（Δｎ）を大きくして白レベルをかせぐため、ちょっとしたセルギャップ（ｄ）のむらが、表示むらにつながりやすい。
【００１５】
３μｍ以下の液晶表示装置を作製する場合、シール材に混合するフィラーの径が限られてきてしまうため、セルギャップに合ったフィラーを使うのが難しくなる。また、特殊な径のフィラーが必要となってくるが、径が小さくなるにつれ価格が数倍にもなってしまい、液晶表示装置の価格に合わなくなってしまう。
【００１６】
さらに、シール材中の充填剤の径が４〜５μｍとセルギャップに対して大きいため、充填剤の圧縮にも限界があり、熱プレス等でシール材に荷重をかけたとしても、場合によってはシール材が潰れずに、所望のセルギャップが得られないことがある。セルギャップを狭くすると、シール材やフィラーの関係で精度の良いギャップ形成が困難である。
【００１７】
液晶表示装置のギャップむらの例を図１７▲３▼に示す。ギャップむらにより、中心付近の色目１３０５と、中心から離れたところの色目１３０６が変わる。
【００１８】
また、液晶表示装置の問題点として、ラビング筋の問題がある。ラビング工程のラビングロールの毛先のほつれや、へたり具合によって、図１７▲４▼のようにラビング方向に平行なラビング筋１３０７ができる。
【００１９】
図１６に示すように、配向膜をラビングするときに、液晶表示装置の基板１２００に段差１２０１があると、ラビングロールの毛先が段差によって乱れて、ラビング状態が変わってしまう。段差をラビング方向１２０２の下流側にひきずって、ラビング筋１２０３となってでやすくなる。特に垂直配向膜のように、プレチルトが高い配向膜はラビング筋がでやすい。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一の基板上に絶縁膜を二層成膜し、シール材を形成する領域にあたる絶縁膜をエッチングにより除去し、凹部あるいは段差を設ける。さらにその上に有機樹脂膜を塗布し凹部あるいは段差を平坦化し、有機樹脂膜をパターニングする。そしてシール材を形成する領域と表示領域を含む部分にスペーサーを形成する。スペーサーは有機樹脂膜の平坦化効果により基板内において頂点が同一の高さとなるため、第二の基板と貼り合わせて液晶表示装置を形成したときにセルギャップむらがでにくい構成となる。また最上層の絶縁膜をエッチングすると、さらにその上に設けた絶縁膜により段差が平坦化されてしまうことがないため、段差の形成が精度良くできる。
【００２１】
本発明は単純マトリクス型液晶表示装置にもアクティブマトリクス型液晶表示装置にも使うことができる。また第一の基板上に設けた絶縁膜のエッチングレートを変えるとエッチングが容易になる。凹部あるいは段差の形成が容易になる。エッチングレートの違う膜としてたとえば無機絶縁膜と有機絶縁膜を組み合わせて使うことができる。
【００２２】
スペーサーとなる有機樹脂材料はポリイミド、ポリアミド、アクリル、ポリビニルシンナメートのうちいずれか一つを主成分とするものを用いることが可能である。
【００２３】
特にスペーサーとなる有機樹脂材料で良好な平坦化をするためには、凹部ができるように絶縁膜をエッチングし、絶縁膜をエッチングする領域の幅（Ｌ_A）がシール材の幅（Ｌ_B）に対し、Ｌ_B＋０．１ｍｍ≦Ｌ_A≦Ｌ_B＋２ｍｍとなるようにするとよい。
【００２４】
また、エッチングする絶縁膜の厚さを必要最低限におさえることで、スペーサーとなる有機樹脂膜を塗布するときの平坦化効果が高くなる。シール材は一般に３．０μｍ以上あればしみだしのない良好な表示ができ、２．５μｍ以上あれば良好なセルギャップ制御ができる。シール形成領域のセルギャップを２．５μｍ〜３．０μｍと制限するようにして、エッチングする絶縁膜の厚さを調節すると良い。
【００２５】
特に、液晶層が自発分極を有するスメクチック液晶である場合に、エッチングする絶縁膜の厚さを必要最低限におさえると、狭いセルギャップの液晶表示装置において段差の形成をおさえることができる。これは段差による気泡の発生を抑えることにつながる。自発分極を有するスメクチック液晶は気泡に起因した配向むらができてしまうので、このように段差の形成をおさえることは重要である。
【００２６】
またスペーサーを表示領域に設けないようにするとスペーサーに起因する配向欠陥をおさえることができる。
【００２７】
絶縁膜をエッチングして形成した凹部あるいは段差の上に有機樹脂膜（Ａ）を形成し、さらにその上にスペーサーとなる有機樹脂膜（Ｂ）することもできる。有機樹脂膜（Ａ）を形成すると、凹部あるいは段差のテーパーが緩やかになりラビングをしたときに段差による毛先の乱れをへらすことができる。有機樹脂膜（Ａ）は絶縁膜をエッチングしてできた段差を平坦化しない程度の膜厚にする。
【００２８】
また、段差を設ける基板としてカラーフィルターを有する対向基板を用いることもできる。対向基板のオーバーコート材あるいはオーバーコート材とカラーフィルターをシール材を設ける領域において除去して段差を形成しても良い。表示領域のセルギャップが２．５μｍ以下である場合に、シール材のしみだしを防止でき、このような構成は効果的である。シール材を形成する領域にスペーサー、フィラーを設けないようにすると、シール材形成領域の凹凸をシール材がうまく吸収してくれる。
【００２９】
ラビングの上流側に段差を設けないようにすると、段差に起因するラビング筋をおさえることができる。この場合もシール材を形成する領域にスペーサー、フィラーを設けないようにすると、シール材形成領域の凹凸をシール材がうまく吸収してくれる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
本実施形態では、セルギャップの狭い液晶表示装置で、液晶表示装置の表示品質に影響するシール材のしみだしを押さえている。さらに液晶表示装置の構成を工夫することで微細な段差に起因する気泡や、ラビング筋をおさえ、同時にセルギャップむらをでにくくしている。
【００３１】
本実施形態の、液晶表示装置は垂直配向反射型プロジェクターである。垂直配向反射型プロジェクターは反射型液晶表示装置のため、透過型液晶表示装置に比べセルギャップを小さくする必要がある。液晶の屈折率異方性の大きさにもよるが、２〜４μｍ、望ましくは２〜３μｍのセルギャップが求められる。
【００３２】
また、垂直配向膜は、配向膜のアンカリングエネルギーが弱いため、液晶注入に時間がかかる。特にセルギャップの狭い液晶表示装置において、段差があるとその部分で液晶が注入されにくい。
【００３３】
また、垂直配向のような複屈折効果を利用する表示モードはセルギャップむらが色目の変化となって見えてくる。特にセルギャップの狭い液晶表示装置では、屈折率異方性が大きい液晶を使うため、小さなセルギャップむらが色目の変化となって強調される。
【００３４】
しかし、本実施形態の構成によって垂直配向反射型液晶表示装置のような比較的、ラビング筋や段差に起因する気泡がでやすく、セルギャップ均一性が必要となる場合においても、表示品質の良い液晶表示装置を提供することができる。
【００３５】
本実施形態の構成のうちアクティブ素子形成方法を図１〜３を用いて説明する。ここでは画素部の画素ＴＦＴと、画素部の周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを同一基板上に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。
【００３６】
図１（Ａ）において、基板１０１にはコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板の他に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）など光学的異方性を有しないプラスチック基板を用いることができる。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。そして、基板１０１のＴＦＴを形成する表面に、基板１０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの下地膜１０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜１０２ａを１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）、同様にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）の厚さに積層形成する。
【００３７】
酸化窒化シリコン膜は従来の平行平板型のプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜１０２ａは、ＳｉＨ₄を１０ＳＣＣＭ、ＮＨ₃を１００ＳＣＣＭ、Ｎ₂Ｏを２０ＳＣＣＭとして反応室に導入し、基板温度３２５℃、反応圧力４０Ｐａ、放電電力密度０．４１Ｗ／ｃｍ²、放電周波数６０ＭＨｚとした。一方、酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂは、ＳｉＨ₄を５ＳＣＣＭ、Ｎ₂Ｏを１２０ＳＣＣＭ、Ｈ₂を１２５ＳＣＣＭとして反応室に導入し、基板温度４００℃、反応圧力２０Ｐａ、放電電力密度０．４１Ｗ／ｃｍ²、放電周波数６０ＭＨｚとした。これらの膜は、基板温度を変化させ、反応ガスの切り替えのみで連続して形成することもできる。
【００３８】
このようにして作製した酸化窒化シリコン膜１０２ａは、密度が９．２８×１０²²／ｃｍ³であり、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ₄ＨＦ₂）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）を１５．４％含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）の２０℃におけるエッチング速度が約６３ｎｍ／ｍｉｎと遅く、緻密で硬い膜である。このような膜を下地膜に用いると、この上に形成する半導体層にガラス基板からのアルカリ金属元素が拡散するのを防ぐのに有効である。
【００３９】
次に、２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで非晶質構造を有する半導体層１０３ａを、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を５５ｎｍの厚さに形成する。非晶質構造を有する半導体膜には、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜１０２と非晶質半導体層１０３ａとは両者を連続形成することも可能である。例えば、前述のように酸化窒化シリコン膜１０２ａと酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂをプラズマＣＶＤ法で連続して成膜後、反応ガスをＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、Ｈ₂からＳｉＨ₄とＨ₂或いはＳｉＨ₄のみに切り替えれば、一旦大気雰囲気に晒すことなく連続形成できる。その結果、酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂの表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。
【００４０】
そして、結晶化の工程を行い非晶質半導体層１０３ａから結晶質半導体層１０３ｂを作製する。その方法としてレーザーアニール法や熱アニール法（固相成長法）、またはラピットサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。前述のようなガラス基板や耐熱性の劣るプラスチック基板を用いる場合には、特にレーザーアニール法を適用することが好ましい。ＲＴＡ法では、赤外線ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどを光源に用いる。或いは特開平７−１３０６５２号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質半導体層１０３ｂを形成することもできる。結晶化の工程ではまず、非晶質半導体層が含有する水素を放出させておくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い含有する水素量を５ａｔｏｍ％以下にしてから結晶化させると膜表面の荒れを防ぐことができるので良い。
【００４１】
結晶化をレーザーアニール法にて行う場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやアルゴンレーザーをその光源とする。パルス発振型のエキシマレーザーを用いる場合には、レーザー光を線状に加工してレーザーアニールを行う。レーザーアニール条件は実施者が適宣選択するものであるが、例えば、レーザーパルス発振周波数３０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜５００ｍＪ／ｃｍ²（代表的には３００〜４００ｍＪ／ｃｍ²）とする。そして線状ビームを基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８％として行う。このようにして図１（Ｂ）に示すように結晶質半導体層１０３ｂを得ることができる。
【００４２】
レーザー結晶化の条件は実施者が適宜選択するものであるが、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーのパルス発振周波数を１０ｋＨｚとし、レーザーエネルギー密度を２００〜５００ｍＪ／ｃｍ²（代表的には３００〜４５０ｍＪ／ｃｍ²）として、線状レーザー光をその長手方向に対し垂直な方向に走査して（或いは、相対的に基板を移動させて）非晶質半導体層を結晶化させる。線状レーザー光の線幅は１００〜１０００μｍ、例えば４００μｍの線状レーザー光を照射する。基板１０１上にはスリットが設けられ、線状レーザーの長手方向の長さを調節している。このようなスリットを設けることにより非晶質半導体層１０３ａの一部のみを結晶化させることもできる。
【００４３】
このような線状ビームを用い、同じ場所を複数回照射する。或いは線状ビームを走査しながら複数回照射する。この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を９０〜９９％として行うと良い。実際には照射パルスを１０〜４０パルスとすると良い。重ね合わせ率を高くして同一の領域を繰り返し照射することにより、非晶質半導体層１０３ａの結晶性を高めることに効果がある。通常、重ね合わせ率を高くすると処理時間が長くなり、スループットが低下する。しかし、半導体レーザー励起のＹＡＧレーザー発振器を用いると発振周波数を本実施形態のように高めることができるので、スループットを悪くすることはない。このようにして結晶質半導体層１０３ｂが形成される。
【００４４】
そして、結晶質半導体層１０３ｂ上にフォトマスク１（ＰＭ１）を用い、フォトリソグラフィーの技術を用いてレジストパターンを形成し、ドライエッチングによって結晶質半導体層を島状に分割し、島状半導体層１０４〜１０８を形成しする。ドライエッチングにはＣＦ₄とＯ₂の混合ガスを用いる。
【００４５】
このような島状半導体層に対し、ＴＦＴのしきい値電圧（Ｖｔｈ）を制御する目的でｐ型を付与する不純物元素を１×１０¹⁶〜５×１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³程度の濃度で島状半導体層の全面に添加しても良い。半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律表第一３族の元素が知られている。その方法として、イオン注入法やイオンドープ法を用いることができるが、大面積基板を処理するにはイオンドープ法が適している。イオンドープ法ではジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）をソースガスとして用いホウ素（Ｂ）を添加する。このような不純物元素の注入は必ずしも必要でなく省略しても差し支えないが、特にｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるために好適に用いる手法である。
【００４６】
ゲート絶縁膜１０９はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、１２０ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜から形成すると良い。また、ＳｉＨ₄とＮ₂ＯにＯ₂を添加させて作製された酸化窒化シリコン膜は、膜中の固定電荷密度が低減されているのでこの用途に対して好ましい材料となる。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い（図１（Ｃ））。
【００４７】
図１（Ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜１０９上にゲート電極を形成するための耐熱性導電層を形成する。耐熱性導電層は単層で形成しても良いが、必要に応じて二層あるいは三層といった複数の層から成る積層構造としても良い。このような耐熱性導電性材料を用い、例えば、導電性の窒化物金属膜から成る導電層（Ａ）１１０と金属膜から成る導電層（Ｂ）１１１とを積層した構造とすると良い。導電層（Ｂ）１１１はタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金膜、Ｍｏ−Ｔａ合金膜）で形成すれば良く、導電層（Ａ）１１０は窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）などで形成する。また、導電層（Ａ）１１０はタングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを適用しても良い。導電層（Ｂ）１１１は低抵抗化を図るために含有する不純物濃度を低減させることが好ましく、特に酸素濃度に関しては３０ｐｐｍ以下とすると良かった。例えば、タングステン（Ｗ）は酸素濃度を３０ｐｐｍ以下とすることで２０μΩｃｍ以下の比抵抗値を実現することができた。
【００４８】
導電層（Ａ）１１０は１０〜５０ｎｍ（好ましくは２０〜３０ｎｍ）とし、導電層（Ｂ）１１１は２００〜４００ｎｍ（好ましくは２５０〜３５０ｎｍ）とすれば良い。Ｗをゲート電極とする場合には、Ｗをターゲットとしたスパッタ法で、アルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ₂）ガスを導入して導電層（Ａ）１１１を窒化タングステン（ＷＮ）で５０ｎｍの厚さに形成し、導電層（Ｂ）１１０をＷで２５０ｎｍの厚さに形成する。その他の方法として、Ｗ膜は６フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用いて熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９％のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができる。
【００４９】
一方、導電層（Ａ）１１０にＴａＮ膜を、導電層（Ｂ）１１１にＴａ膜を用いる場合には、同様にスパッタ法で形成することが可能である。ＴａＮ膜はＴａをターゲットとしてスパッタガスにＡｒと窒素との混合ガスを用いて形成し、Ｔａ膜はスパッタガスにＡｒを用いる。また、これらのスパッタガス中に適量のＸｅやＫｒを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。α相のＴａ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ程度でありゲート電極に使用することができるが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０μΩｃｍ程度でありゲート電極とするには不向きであった。ＴａＮ膜はα相に近い結晶構造を持つので、この上にＴａ膜を形成すればα相のＴａ膜が容易に得られた。尚、図示しないが、導電層（Ａ）１１０の下に２〜２０ｎｍ程度の厚さでリン（Ｐ）をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有効である。これにより、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時に、導電層（Ａ）１１０または導電層（Ｂ）１１１が微量に含有するアルカリ金属元素がゲート絶縁膜１０９に拡散するのを防ぐことができる。いずれにしても、導電層（Ｂ）１１１は抵抗率を１０〜５０μΩｃｍの範囲ですることが好ましい。
【００５０】
次に、フォトマスク２（ＰＭ２）を用い、フォトリソグラフィーの技術を使用してレジストマスク１１２〜１１７を形成し、導電層（Ａ）１１０と導電層（Ｂ）１１１とを一括でエッチングしてゲート電極１１８〜１２２と容量配線１２３を形成する。ゲート電極１１８〜１２２と容量配線１２３は、導電層（Ａ）から成る１１８ａ〜１２２ａと、導電層（Ｂ）から成る１１８ｂ〜１２２ｂとが一体として形成されている（図２（Ａ））。
【００５１】
導電層（Ａ）および導電層（Ｂ）をエッチングする方法は実施者が適宣選択すれば良いが、前述のようにＷを主成分とする材料で形成されている場合には、高速でかつ精度良くエッチングを実施するために高密度プラズマを用いたドライエッチング法を適用することが望ましい。高密度プラズマを得る手法の一つとして、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）エッチング装置を用いると良い。ＩＣＰエッチング装置を用いたＷのエッチング法は、エッチングガスにＣＦ₄とＣｌ₂の２種のガスを反応室に導入し、圧力０．５〜１．５Ｐａ（好ましくは１Ｐａ）とし、誘導結合部に２００〜１０００Ｗの高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力を印加する。この時、基板が置かれたステージには２０Ｗの高周波電力が印加され、自己バイアスで負電位に帯電することにより、正イオンが加速されて異方性のエッチングを行うことができる。ＩＣＰエッチング装置を使用することにより、Ｗなどの硬い金属膜も２〜５ｎｍ／秒のエッチング速度を得ることができる。また、残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増しオーバーエッチングをすると良い。しかし、この時に下地とのエッチングの選択比に注意する必要がある。例えば、Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜（ゲート絶縁膜１０９）の選択比は２．５〜３であるので、このようなオーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされて実質的に薄くなった。
【００５２】
そして、ｎチャネル型ＴＦＴにＬＤＤ領域を形成するために、ｎ型を付与する不純物元素添加の工程（ｎ^-ドープ工程）を行った。ここではゲート電極１１８〜１２２をマスクとして自己整合的にｎ型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加した。ｎ型を付与する不純物元素として添加するリン（Ｐ）の濃度は１×１０¹⁶〜５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度範囲で添加する。このようにして、図２（Ｂ）に示すように島状半導体層に低濃度ｎ型不純物領域１２４〜１２９を形成する。
【００５３】
次に、ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度ｎ型不純物領域の形成を行った（ｎ⁺ドープ工程）。まず、フォトマスク３（ＰＭ３）を用い、レジストのマスク１３０〜１３４を形成し、ｎ型を付与する不純物元素を添加して高濃度ｎ型不純物領域１３５〜１４０を形成した。ｎ型を付与する不純物元素にはリン（Ｐ）を用い、その濃度が１×１０²⁰〜１×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度範囲となるようにフォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法で行った（図２（Ｃ））。
【００５４】
そして、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層１０４、１０６にソース領域およびドレイン領域とする高濃度ｐ型不純物領域１４４、１４５を形成する。ここでは、ゲート電極１１８、１２０をマスクとしてｐ型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に高濃度ｐ型不純物領域を形成する。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体膜１０５、１０７、１０８は、フォトマスク４（ＰＭ４）を用いてレジストマスク１４１〜１４３を形成し全面を被覆しておく。高濃度ｐ型不純物領域１４４、１４５はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成する。この領域のボロン（Ｂ）濃度は３×１０²⁰〜３×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³となるようにする（図２（Ｄ））。この高濃度ｐ型不純物領域１４４、１４５には、前工程においてリン（Ｐ）が添加されていて、高濃度ｐ型不純物領域１４４ａ、１４５ａには１×１０²⁰〜１×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度で、高濃度ｐ型不純物領域１４４ｂ、１４５ｂには１×１０¹⁶〜５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度で含有しているが、この工程で添加するボロン（Ｂ）の濃度を１．５から３倍となるようにすることにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能する上で何ら問題はなかった。
【００５５】
その後、図３（Ａ）に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上から保護絶縁膜１４６を形成する。保護絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても保護絶縁膜１４６は無機絶縁物材料から形成する。保護絶縁膜１４６の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。ここで、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法で、オルトケイ酸テトラエチル（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ：ＴＥＯＳ）とＯ２とを混合し、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ²で放電させて形成することができる。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、ＮＨ₃から作製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（６０ＭＨｚ）電力密度０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ²で形成することができる。また、ＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、Ｈ₂から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃から作製することが可能である。
【００５６】
その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜６００℃で行うものであり、本実施例では５５０℃で４時間の熱処理を行った。また、基板１０１に耐熱温度が低いプラスチック基板を用いる場合にはレーザーアニール法を適用することが好ましい（図３（Ｂ））。
【００５７】
活性化の工程の後、さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体膜を水素化する工程を行った。この工程は熱的に励起された水素により島状半導体膜にある１０¹⁶〜１０¹⁸／ｃｍ³のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【００５８】
活性化および水素化の工程が終了したら、有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜１４７を１．０〜２．０μｍの平均厚を有して形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。例えば、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、クリーンオーブンで３００℃で焼成して形成する。また、アクリルを用いる場合には、２液性のものを用い、主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布した後、ホットプレートで８０℃で６０秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで２５０℃で６０分焼成して形成することができる。
【００５９】
このように、層間絶縁膜を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低減することができる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のように、保護絶縁膜１４６として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる必要がある。
【００６０】
その後、フォトマスク５（ＰＭ５）を用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状半導体膜に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法により行う。この場合、エッチングガスにＣＦ₄、Ｏ₂、Ｈｅの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る層間絶縁膜をまずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをＣＦ₄、Ｏ₂として保護絶縁膜１４６をエッチングする。さらに、島状半導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをＣＨＦ₃に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることにより、良好にコンタクトホールを形成することができる。
【００６１】
そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、フォトマスク６（ＰＭ６）によりレジストマスクパターンを形成し、エッチングによってソース配線１４８〜１５１、１５７とドレイン配線１５３〜１５６、１５２を形成する。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を５０〜１５０ｎｍの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００ｎｍの厚さで形成して配線とした（図３（Ｃ））。
【００６２】
その後、有機樹脂からなる第二の層間絶縁膜１５８を０．５〜１．５μｍの厚さに形成する。有機樹脂としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。本実施例では、アクリル樹脂を０．５μｍ塗布し、２５０℃で焼成する。
【００６３】
その上に、無機絶縁膜１５９を１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さで形成する。無機絶縁膜としては酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。本実施例では酸化シリコン膜を５０ｎｍの厚さで形成する。
【００６４】
さらに、０．５μｍの厚さになるように第三の層間絶縁膜１６０としてアクリル樹脂を塗布する。次にアクリル樹脂をドライエッチングして、シール材の形成領域に相当する第三の層間絶縁膜１６０を除去してしまう。無機絶縁膜１５９がドライエッチングのときのストッパーとなり、エンドポイントを検出する目安となる。有機層間膜を二層に分けて形成して、一層は除去してしまうのは、狭ギャップで段差が大きいと注入に時間がかかってしまうため、これを緩和するためである。層間膜の最上層のみエッチングすることで、段差が精度良く形成できる。
層間膜をさらに上から塗布すると段差が平坦化されてしまい所望の段差が形成できない。また、本実施形態では層間絶縁膜を一層除去したが、エッチングレートが同じなら複数層の層間絶縁膜を除去することもできる。
（図４（Ａ））。
【００６５】
本実施形態では、ドレイン配線と画素電極の間の層間膜をエッチングしてシール形成領域に段差を形成するが、たとえばドレイン電極が画素電極の役割をかねるときは、ゲート電極とドレイン電極の間の層間膜をエッチング選択比の異なる二層以上の膜から形成し、最上層を除去することでシール形成領域の段差を形成しても良い。この場合も最上層の層間膜をエッチングすると、さらに層間膜を形成することにより段差が平坦化されてしまうことを防ぐことができる。
【００６６】
そして、第二の層間絶縁膜１５８と第三の層間絶縁膜１６０および無機絶縁膜１５９にドレイン配線１５２に達するコンタクトホールを形成し、画素電極１６１を形成する。画素電極は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用いれば良く、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１００ｎｍの厚さにスパッタ法で形成する（図４（Ｂ））。
【００６７】
ＴＦＴ素子が形成された基板に柱状スペーサーを形成する様子を図５を用いて説明する。柱状スペーサー１６２形成のため感光性樹脂をスピン塗布する。ネガ型感光性材料のアクリル樹脂であるＪＳＲの“ＮＮ７００”を用いる。“ＮＮ７００”をスピン回転数２０００ｒｐｍで塗布することで、熱硬化後の柱状スペーサーの高さが画素領域で２．５μｍとなる。
【００６８】
もちろん柱状スペーサー１６２の材料は感光性である必要はなく、非感光性樹脂をパターニングしてスペーサーとすることも可能である。例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ポリビニルシンナメート等が使用可能である。いずれにせよ平坦化効果のある有機樹脂を使うことが望ましい。
【００６９】
ところで、感光性樹脂を塗布したときに、第三の層間絶縁膜１６０の膜厚に起因する段差を平坦化し、画素領域、駆動回路領域及びシール材を設ける領域のセルギャップがほぼ等しくなるようにする方が、セルギャップむらを防ぐ上で望ましい。
【００７０】
図６を用いて説明すると、図６の２０１はガラス基板を示す。ガラス基板上の配線パターンは省略されている。ドライエッチングのストッパーとなる無機絶縁膜２０２の上に、第三の層間絶縁膜２０３、２０４がエッチングされている。２０５は感光性樹脂を示す。感光性樹脂はパターニング後に柱状スペーサーとなる。画素領域２０７に柱状スペーサー２０６がある。シール材を設ける領域２０８に柱状スペーサー２０９がある。
【００７１】
本実施形態の第三の層間絶縁膜２０３、２０４をエッチングする領域２１０は、シール材を設ける領域２０８の周辺のみである。これは、感光性樹脂２０５を塗布するときに、エッチングによる段差２１１を平坦化しやすくするためである。
【００７２】
シール材を設ける領域とその周辺のみ有機樹脂膜をエッチングすることで、感光性樹脂の平坦度が高くなり、画素領域２０７に設けられた柱状スペーサー２０６と、シール材を設ける領域２０８に設けられた柱状スペーサー２０９の頂点の高さが、ほぼ等しくなる。
【００７３】
本実施形態では、エッチングする領域（Ｌ_A）２１０はシール材を設ける領域（Ｌ_B）に対しＬ_B＋０．１ｍｍ≦Ｌ_A≦Ｌ_B＋６ｍｍ望ましくはＬ_B＋０．１ｍｍ≦Ｌ_A≦Ｌ_B＋２ｍｍとする。たとえばシール材を設ける領域（Ｌ_B）が１ｍｍのとき、有機樹脂エッチングする領域６１０の幅（Ｌ_A）をシール形成領域（Ｌ_B）に対し１ｍｍ大きくして２ｍｍとする。
【００７４】
比較のための構成を図７に示す。図７の３０１はガラス基板示す。ガラス基板上の配線パターンは省略されている。ドライエッチングのストッパーとなる無機絶縁膜３０２の上に、第三の層間絶縁膜３０３がエッチングしてある。３０４は感光性樹脂を示す。感光性樹脂はパターニング後に柱状スペーサーとなる。画素領域３０６に柱状スペーサー３０５がある。シール材を設ける領域３０７に柱状スペーサー３１０がある。３０８は画素領域に設けられた柱状スペーサー３０５とシール材を設ける領域に設けられた柱状スペーサー３１０の高さの差を示す。セルギャップむらをでにくくするには、高さの差３０８はできるだけ小さいほうが望ましい。
【００７５】
図７では、エッチング工程後の第三の層間絶縁膜３０３が、画素領域３０６と駆動回路上にあり、シール材を設ける領域周辺から液晶表示装置外側にかけては、第三の層間絶縁膜をエッチングしている。第三の層間絶縁膜のエッチングする領域３０９で示す。
【００７６】
つまり、図６、７の断面図の比較からわかるように、図６のように有機樹脂膜をエッチングする領域をできるだけ狭くするほうが、感光性樹脂を塗布したときに、より確実に段差の平坦化効果が高くなる。これにより画素領域、駆動回路領域とシール材を設ける領域でパターニング後の柱状スペーサーの高さを均一にできる。もちろん有機樹脂膜の粘度を低くすること、塗布回数を増やすことで図７の構成でも十分に平坦化をはかることができる。有機樹脂膜を二回にわけて塗布すると段差の平坦化効果が高くなる。
【００７７】
そして、図５に示すように感光性樹脂に紫外線を照射して、フォトリソグラフィーにより柱状スペーサー１６２を形成する。柱状スペーサー１６２の直径は１〜１０μｍが望ましい。本実施形態では柱状スペーサー１６２の直径を２〜３μｍとする。
【００７８】
柱状スペーサー１６２は画素領域では、保持容量の上に形成する。駆動回路領域では、走査線上に形成する。また、シール材を設ける領域にも柱状スペーサー１６２を形成し、フィラーの替わりとする。
【００７９】
柱状スペーサーをパターニング後、ポストベークにより熱硬化する。ポストベーク温度は２５０℃とする。こうして、直径２〜３μｍの柱状スペーサーが形成される。柱状スペーサーの高さは、画素領域、駆動回路領域で２．５μｍ、シール材を設ける領域で３μｍである。素子基板のシール材を設ける領域と、画素領域、駆動回路領域上に柱状スペーサーを設け、頂点の高さがほぼ均一になるようにしている。
【００８０】
以下に対向基板の作製工程を示す。図５を用いて説明する。
【００８１】
ガラス基板１６３上にスパッタ法で無機材料のブラックマトリクス１６４としてＣｒ（クロム）を１２０ｎｍに成膜する。ブラックマトリクスは液晶のディスクリネーションによる光漏れや、スイッチング素子が光反応により劣化することを防ぐ。ブラックマトリクスの材料は金属だけでなく、金属酸化物、金属窒化物でも良い。無機材料のブラックマトリクスとしては、クロムのほかに、タンタルや、酸化クロム、窒化タンタルなどがある。無機材料のブラックマトリクスは９０〜３００ｎｍのような薄い膜厚でも、４〜６、あるいはそれ以上の高いＯＤ値（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ；光学濃度）を示す。ブラックマトリクスの厚みによる段差の形成を押さえられる。
【００８２】
次に透明導電膜１６５として酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜をスパッタ法で１００ｎｍに成膜する。光の干渉効果によりＩＴＯ膜の透過率を高めるため、ＩＴＯ膜の膜厚は１００〜１４０ｎｍが望ましい。こうして、本実施形態の対向基板が完成する。
【００８３】
素子基板と、対向基板に配向膜印刷法により配向膜１６６が形成されている。本実施形態では、日産化学の垂直配向膜“ＳＥ１２１１”を６０ｎｍ印刷する。
印刷後配向膜をプリベーク、ポストベークする。
【００８４】
垂直配向膜はラビングをしなくても、液晶のプレチルト角を９０°とすることができ、液晶は配向膜にたいし垂直配向する。
【００８５】
しかし、プレチルト角が９０°では、アクティブマトリクス型表示装置をライン反転駆動したときに、隣接する画素間において、電圧の極性が反転しているため、横方向電界によりディスクリネーションがでやすくなる。ディスクリネーションをおさえるためには、ラビングをしてプレチルト角８５°〜８９°にしたほうが良い。
【００８６】
ただし、垂直配向膜はラビングによるラビング筋がでやすく、ラビング筋により、表示品質が損なわれやすい。特に、ラビング面に段差があると段差をひきずったラビング筋がでてしまう。
【００８７】
本実施形態では、素子基板のシール材を設ける領域の有機樹脂膜をエッチングして段差を設けているが、有機樹脂膜を二層にわけて形成し、一層のみエッチングすることで段差の形成を必要最低限におさえている。また、対向基板は１００〜１２０ｎｍの無機材料からなるため段差は少ない。このため、段差に起因するラビング筋がでにくい構造となっている。
【００８８】
本実施形態では、対向基板と素子基板をラビングし、液晶表示装置を形成したときのラビング方向が反平行になるようにする。
【００８９】
一対の基板間にシール材１６８が形成されている。本実施形態ではシール材は熱硬化型エポキシ樹脂の三井化学のストラクトボンド“ＸＮ−２１Ｓ”を用いる。充填剤の直径は最大５μｍである。実験ではＸＮ−２１Ｓは、充填材の直径の関係でシール材が２．５μｍまでしかつぶれなかった。かつ、２．５μｍにまでセルギャップを小さくすると、シール材中の低粘度成分が画素領域に流出しやすくなった。“ＸＮ−２１Ｓ”で形成できるセルギャップは２．５μｍ以上、表示品質を考えるとシール材の低粘度成分の流出をおさえるためには３．０μｍ以上が望ましいことがわかった。
【００９０】
本実施形態では、画素領域のセルギャップが２．５μｍであり、０．５μｍの厚さで有機樹脂膜をエッチングしているため、シール材は３．０μｍとすることができる。このためシール材中の未硬化樹脂や低粘度成分の流出が抑えられ、かつ、所望のセルギャップを形成できる。段差を必要最低限におさえた構成にするため、シールを３．０μmとし、段差を低粘度成分の流出しない０．５μmとしている。
【００９１】
シール材を９０℃３０分で仮焼成後、対向基板と素子基板を貼り合わせ、熱プレスを行う。熱プレスの圧力は０．３ｋｇｆ／ｃｍ²とする。熱プレス後にスクライバー、ブレーカーで分断を行う。
【００９２】
垂直配向反射型液晶表示装置では、環境温度にもよるが、液晶層のリタデーション（Δｎｄ）は０．２〜０．３が望ましい。本実施形態ではセルギャップが２．５μｍのため、液晶の屈折率異方性（Δｎ）が０．１のメルクのネガ型液晶“ＭＬＣ２０３８”を注入する。
【００９３】
液晶１６７注入後、注入口をＵＶ硬化型樹脂（図示せず）で封止した後、液晶を等方相以上の温度に加熱して、再配向処理を行う。
【００９４】
フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Ｆｒｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）（図示せず）を取り付け、外部信号を入力し液晶表示装置を駆動する。ＴＦＴに接続した画素電極１６１と、対向基板に設けられた画素電極１６５で液晶１６７、配向膜１６６に電界がかかる。
【００９５】
以上のようにしてアクティブマトリクス型表示装置が完成する。
【００９６】
垂直配向反射型液晶表示装置の表示品質を確認する。垂直配向反射型プロジェクター液晶表示装置はＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ；偏光ビームスプリッター）を用いた光学系が必要となる。図１５▲３▼に示すように、偏光ビームスプリッター１１０３に入射する光のうち、偏光ビームスプリッター１１０３のスプリッター面１１０４に水平に振動する光（Ｓ偏光１１０５）が反射し、Ｓ偏光１１０５と振動方向が垂直な光（Ｐ偏光１１０６）が透過する。
【００９７】
図１５▲１▼、▲２▼に垂直配向反射型プロジェクターの光学系を示す。光源１１０１は白色光のメタルハライドランプを用いた。光源１１０１から出た光は、リフレクター１１０２より反射され平行光線となり、偏光ビームスプリッター１１０３に入射する。偏光ビームスプリッターに入射した光のうち、Ｓ偏光がスプリッター面で反射され、ダイクロイックプリズム１１０５に入射する。ダイクロイックプリズムにより入射した白色光が赤、緑、青の３色の光に分光し、垂直配向反射型液晶表示装置１１０６〜１１０８に入射する。液晶表示装置を三枚用いてカラー表示を行う三板式の光学系のため、解像度の高い表示ができる。
【００９８】
黒表示では、液晶は垂直配向をしており、垂直配向反射型液晶表示装置１１０６〜１１０８に入射した光は液晶により光学変調をうけない。図１５▲１▼に示すように液晶表示装置から反射された光はＳ偏光のままであるため、偏光ビームスプリッターのスプリッター面によってＳ偏光が光源側に反射する。このためスクリーン１１０９に光は入射しない。
【００９９】
白表示のときは、液晶表示装置には所定階調に対応した電圧が印可されている。図１５▲２▼に示すように、垂直配向反射型液晶表示装置１１０６〜１１０８に入射した光は液晶により光学変調をうけて、偏光状態を変えるため、液晶表示装置から反射された光は、円偏光、楕円偏光、あるいはＰ偏光となる。偏光状態に応じた明るさで偏光ビームスプリッター１１０３からスクリーン１１０９側へ光が出射する。偏光ビームスプリッターから出射した光は投射レンズ１１１０によりスクリーン１１０９に投影される。
【０１００】
図１５の光学系で表示の評価をする。セルギャップむら、ラビング筋は表示において問題がない。液晶表示装置を観察してもシール材付近の段差の形成を必要最低限におさえる構造のためシール材周辺の気泡は見られない。
【０１０１】
本実施形態の特徴はまず、シール材を設ける領域の有機樹脂膜をエッチングすることでセルギャップを狭くすることにともなうシール材の未硬化樹脂、低粘度成分の流出をおさえることである。
【０１０２】
また、本実施形態の特徴は、シール材を設ける領域の段差を、柱状スペーサーにより平坦化し、柱状スペーサーの頂点の高さを均一にすることである。対向基板も膜厚が９０〜３００ｎｍと薄いクロム、ＩＴＯ膜のような無機膜を使っているため平坦性が良い。平坦性の良い２枚の基板を用いてパネル組立することで均一なセルギャップが得られる。
【０１０３】
また本実施形態の特徴は、有機樹脂膜を二層に分けて形成し、一層のみエッチングすることで、段差の形成を必要最低限におさえることである。これにより段差に起因する気泡や、ラビング筋をおさえることができる。さらに、段差の形成を必要最低限におさえているため、柱状スペーサーにより段差を平坦化しやすい。
【０１０４】
段差の形成をおさえた構成は、液晶注入という点では、垂直配向のように配向膜のアンカリングエネルギーが弱く液晶注入に時間がかかる表示モードや、液晶の粘性が高く液晶注入に時間がかかる表示モードに有用である。また気泡が残りやすい大型の液晶表示装置にも有用である。
【０１０５】
また、自発分極を有するスメクチック液晶は、液晶が注入されにくく段差部で気泡となりやすい。そして気泡を起点として層方向に配向欠陥が広がり、液晶表示装置全面で均一な配向を得るのが難しくなる。実験では配向膜（３０〜２３０ｎｍ）や透明電極（９０〜１４０ｎｍ）に起因する３０〜３７０ｎｍの段差でさえ、液晶表示装置のサイズや注入条件によっては、液晶がうまく注入されず気泡となった。このため、段差の形成を必要最低限におさえた本実施形態の構成は、スメクチック液晶を使用する液晶表示装置において有用である。
【０１０６】
本実施形態の段差の形成を必要最低限におさえた構成は、ラビング筋を防ぐという点では、垂直配向のようにプレチルトが高くラビング筋がでやすい表示モードや、ディスクリネーション対策に比較的プレチルトを高くした（５〜１０°）、ラビング筋がでやすい表示モードに有用である。
【０１０７】
またラビングによる段差を防ぐという点では、段差形成後に有機樹脂膜を塗布し、段差部に緩やかなテーパーをつけることも可能である。緩やかなテーパーをつけることでラビングロールの毛先の乱れが少なくなり、ラビング筋を減らすことができる。
【０１０８】
駆動回路一体型のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、対角２〜３インチ以下の小型パネルの場合、駆動回路とシール材を形成する領域にのみスペーサーを設け、表示領域には設けないことも可能である。スペーサー周囲の液晶配向が乱れることによる光漏れを防止できる。石英基板を用いると表示領域にギャップを制御する材料を設けなくても精度の良いセルギャップ制御ができる。
【０１０９】
本実施形態を液晶表示装置に応用する場合は、本実施形態の構成の特徴をすべて備えている必要はなく、実施者が必要に応じて適宜選択すれば良い。本実施形態では素子基板の有機樹脂膜をエッチングしたが、無機膜をエッチングして段差を形成することも可能である。
【０１１０】
［実施形態２］
本実施形態では、煩雑な工程をともなわず、均一なセルギャップの液晶表示装置を形成する方法を説明する。
【０１１１】
液晶表示装置では、シール材を設ける領域と画素領域の段差から、シール材中のフィラー径と画素領域のスペーサーの径を設定するといった作業をするときがある。しかし、測定装置の精度の問題で段差測定値からフィラー径の最適化をしてもセルギャップむらがでてしまうことがある。
【０１１２】
しかし、本実施形態では、シール材にフィラー、スペーサーを設けない。このためシール材のセルギャップは、画素領域、駆動回路領域に形成されたスペーサーにより決められる。このため、アクティブマトリクス型表示装置のシール下にあるＦＰＣ配線による段差により、セルギャップが局所的に厚くなることをおさえられる。
【０１１３】
図８に実施形態２の構成を示す。素子基板はガラス基板４０１、真性半導体層４０２、半導体ｎチャネル領域４０３、半導体ｐチャネル領域４０４、ゲート絶縁膜４０５、耐熱性導電体層４０６、保護膜４０７、第一の層間絶縁膜４０８、ソース配線４０９、４１１と、ドレイン配線４１０、４１２、第二の層間絶縁膜４１３、画素電極４１４、柱状スペーサー４２３からなる。
【０１１４】
実施形態２では対向基板にある有機樹脂膜をシール材を設ける領域においてエッチングしている。このため、素子基板の層間絶縁膜はシール材形成用にエッチングしていない。
【０１１５】
また、本実施形態では柱状スペーサーの高さを１．０μｍとしている。柱状スペーサー材料としてはＪＳＲの“ＮＮ７００”を希釈して粘度を下げ、スピン塗布し、１．０μｍのセルギャップ形成を行った。
【０１１６】
対向基板はガラス基板４１５、無機材料のブラックマトリクス４１６、カラーフィルター４１７、オーバーコート材４１８、透明導電膜４１９からなる。対向基板の特徴を図１１を用いて説明する。
【０１１７】
図１１▲１▼のように、対向基板のガラス７０１には、無機材料のブラックマトリクス７０２が成膜されている。本実施形態ではクロム１２０ｎｍが使われる。
【０１１８】
無機材料のブラックマトリクス７０２の上にカラーフィルター７０３が形成されている。カラーフィルターは顔料が分散された有機樹脂からなる。カラーフィルターの厚さは反射型液晶表示装置で０．３μｍ〜１．５μｍであり、透過型液晶表示装置で０．８μｍ〜２．０μｍが望ましい。カラーフィルターは各色のカラーモザイクを組み合わせてカラー表示を行う。カラーモザイクとして用いる色の組み合わせは、赤、青、緑のような加法混色の三原色だけでなく、シアン、マゼンダ、イエローのような減法混色の三原色も可能である。
【０１１９】
本実施形態では赤、青、緑の加法混色の三原色でカラー表示を行う。カラーフィルターとして感光性アクリル樹脂が緑、青、赤の順で、それぞれ１．４〜１．６μｍの厚さでストライプ状に形成されている。図示してはいないが、ブラックマトリクスを隣接するカラーモザイクの間に設けると、カラーモザイクが重なることによる混色を防ぐことができる。
【０１２０】
本実施形態では、カラーフィルター７０３のカラーモザイク緑、赤、青のうち、少なくともいずれか一色が駆動回路７０８領域にも形成してあるのが特徴である。これにより、少なくとも、駆動回路領域７０８と画素領域７０６が同じ高さに平坦化され、セルギャップむらがでにくくなる。駆動回路一体型のアクティブマトリクス型液晶表示装置のうち、デジタル駆動パネルのような、駆動回路領域の大きな液晶表示装置にこのような構成は特に有効である。
【０１２１】
カラーフィルター７０３にオーバーコート材７０４を形成する。オーバーコート材の厚さは０．５〜５μｍが望ましい。オーバーコート材はアクリル、ポリイミドのような透明な有機樹脂膜であり、隣接するカラーモザイクの重なりによってできる微細な段差の平坦化効果がある。本実施形態ではオーバーコート材の厚さを１μｍとする。
【０１２２】
透明導電膜７０５として酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜をスパッタ法で１００ｎｍに成膜し、レジスト７０９をパターニングする。
【０１２３】
その後、図１１▲２▼のようにドライエッチングにより、シール材を設ける領域７０７にあるオーバーコート材７０４を透明導電膜７０５と一緒にエッチングする。エッチング後に剥離液にてレジストを剥離する。
【０１２４】
図１１と比較する構成を図１２に示す。対向基板の駆動回路領域８０８にカラーフィルターがない。
【０１２５】
ガラス基板８０１があり、無機材料のブラックマトリクス８０２の上にカラーフィルター８０３が形成されている。本実施形態では赤、青、緑の加法混色の三原色でカラー表示を行う。カラーフィルターとして感光性アクリル樹脂が緑、青、赤の順で、それぞれ１．４〜１．６μｍの厚さでストライプ状に形成されている。図示してはいないが、ブラックマトリクスを隣接するカラーモザイクの間に設けると、カラーモザイクが重なることによる混色を防ぐことができる。カラーフィルターは画素領域にある。
【０１２６】
カラーフィルター８０３にオーバーコート材８０４を形成する。オーバーコート材の厚さは０．５〜５μｍが望ましい。オーバーコート材はアクリル、ポリイミドのような透明な有機樹脂膜であり、隣接するカラーモザイクの重なりによってできる微細な段差の平坦化効果がある。本実施形態ではオーバーコート材の厚さを１μｍとする。
【０１２７】
透明導電膜８０５として酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜をスパッタ法で１００ｎｍに成膜し、レジストによりパターニングする。
【０１２８】
その後、ドライエッチングにより、シール材を設ける領域８０７にあるオーバーコート材８０４を透明導電膜８０５だけをエッチングする。
【０１２９】
このように作製した対向基板では、画素領域８０６と駆動回路領域８０８の間にカラーフィルターの厚さ起因の段差８０９が残る。段差８０９に起因するセルギャップむらができやすい。図１１では、画素領域７０６と駆動回路領域７０８は平坦である。
【０１３０】
図１１の対向基板と素子基板を組み合わせてパネル組立をする。パネル組立工程を図８を用いて説明する。配向膜４２０は表示モードに応じて適宜選択する。
【０１３１】
シール材４２２は熱硬化型エポキシ樹脂の三井化学のストラクトボンド“ＸＮー２１Ｆ”を使う。ファインピッチ形成用に市販されている材料であり、充填材の最大径は４μｍである。実験では、充填材の径の関係で、ＸＮ−２１Ｆはシール材が２．３μｍまでしかつぶれなかった。かつ２．５μｍにまでセルギャップを小さくすると、シール材中の低粘度成分が画素領域に流出しやすくなった。つまり、“ＸＮ−２１Ｆ”で形成できるセルギャップは２．３μｍ以上、表示品質を考えると２．９μｍ以上が望ましいことがわかった。
【０１３２】
シール材を仮焼成後、対向基板と素子基板を貼り合わせ、熱プレスを行う。貼り合わせ後の対向基板と素子基板のラビング軸は９０°に交差する。熱プレスの圧力は０．３ｋｇｆ／ｃｍ²とする。熱プレス後にスクライバー、ブレーカーで分断を行う。液晶４２１は表示モードに応じて適宜選択し、液晶注入後にＵＶ硬化樹脂で注入口を硬化する。
【０１３３】
対向基板シール材を設ける領域の１．０μｍのオーバーコート材４１８と１．５μｍのカラーフィルター４１７をエッチングすることで、本実施形態ではシール材を設ける領域のセルギャップを画素領域のセルギャップに比べて２．５μｍ高くすることができる。１．０μｍのセルギャップの液晶表示装置に対して、シール材を設ける領域は３．５μｍのセルギャップとすることができる。これによりシール材の低粘度成分、未硬化樹脂の流出をおさえることができる。３．５μｍのセルギャップなら、充填材がつぶれることができ、セルギャップ形成が可能である。
【０１３４】
本実施形態はシール材に特徴があり、シール材中にフィラー等のセルギャップ制御をする材料がないため、駆動回路領域と、画素領域のスペーサーの高さで液晶表示装置のセルギャップが決まる。このため、シール材を設ける領域に大きく段差を設けても、フィラー径の最適化という煩雑な作業がなくても、均一なセルギャップとなる。
【０１３５】
また、本実施形態の構成は対向基板に特徴があり、図１１のように駆動回路領域にもカラーフィルターを形成し、画素領域と駆動回路領域にあたる部分を平坦化してセルギャップむらを出にくくしている。さらに、対向基板のシール材を設ける領域の有機樹脂膜をエッチングしているためセルギャップを狭くすることにともなうシール材のしみ出しが見られない。
【０１３６】
本実施形態ではスペーサーとして、柱状スペーサーを用いて説明したが、それに限るものでなく球状のＳｉＯ₂、有機樹脂のスペーサー、壁スペーサーなど自由に使える。
【０１３７】
本実施形態の対向基板の構成は、アクティブマトリクス型表示装置だけでなく、単純マトリクス型表示装置にも適用できる。
【０１３８】
［実施形態３］
本実施形態では、シール材の信頼性の関係でシール材を設ける領域の段差を大きく設けた基板において、段差に起因するラビング筋をおさえる方法を開示する。
【０１３９】
以下に本実施形態の構成を説明する。素子基板、対向基板は図８に示す基板を用いる。各構成要素の説明は実施形態２においてすでにした。対向基板はシール材を設ける領域のオーバーコート材、カラーフィルターがエッチングされ２．５μｍの段差ができている。柱状スペーサー４２３としてはＪＳＲの“ＮＮ７００”が画素領域と駆動回路に１．０μｍの高さで形成されている。本実施形態では実施形態２と異なる点を説明する。
【０１４０】
本実施形態では、光配向により液晶の配向制御を行う。光配向は配向膜に対し非接触な工程で、配向膜に液晶の配向機能を発現させる。このため、シール材を設ける領域の段差に起因するラビングむらをおさえることができる。
【０１４１】
配向膜のラビング工程は、基板の段差を引きずったラビング筋が現われることがある。しかし、液晶の配向制御にラビングレスの表示モードを組み合わせて使うことで、段差によるラビング筋を防止する。
【０１４２】
配向膜は光配向機能を有する配向膜として感光性樹脂であるポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）を用いる。膜厚は３０ｎｍとする。ポリビニルシンナメートはネガ型のフォトレジストであり、光反応により分子構造が変化し、二量化反応が起こる。
【０１４３】
ポリビニルシンナメート（ＰＶＣｉ）の二量化反応を図１３に示す。ポリビニルシンナメート９００の側鎖のスチリル基９０１は、カルボニル基からベンゼン環にかけて二重結合の共役系が伸びており、紫外線を強く吸収する。
【０１４４】
側鎖のスチリル基９０１に平行な紫外線の直線偏光９０２を照射すると、側鎖が紫外線を吸収して、スチリル基９０１の炭素−炭素二重結合が開環し、９０３のようにポリビニルシンナメートが二量化する。
【０１４５】
二量化したポリビニルシンナメートは液晶の配向性を失う。液晶はポリビニルシンナメートの側鎖方向に配向するため、結果として照射した紫外線の偏光方向に対し直交する方向に液晶長軸が配向する。
【０１４６】
ポリビニルシンナメートを光配向するには、図１４に示すように配向膜に対し直線偏光を二回にわけて照射する。一回目の光照射は配向膜に対し、垂直方向から行い液晶長軸の配向方向を決める。
【０１４７】
二回目の直線偏光の照射は配向膜に対し、斜め方向からする。二回目の光照射により液晶のプレチルト角が決まる。照射した直線偏光と同一平面で、照射した直線偏光に対し直行する方向に液晶の長軸が配向する。
【０１４８】
二回に分けて紫外領域の直線偏光を照射することで、液晶の配向軸１００１とプレチルト角が決まる。液晶の配向方向は表示モードに応じて適宜選択する。
【０１４９】
紫外光の光源としては、水銀ランプ、エキシマレーザー、アルゴンイオンレーザー等がある。
【０１５０】
光配向後、シール材を塗布する。シール材仮焼成、基板貼り合わせ、熱プレス、分断を行って液晶を注入する。液晶注入後に注入口に紫外線硬化材を塗布し、紫外線照射することで液晶注入口を封止する。フレキシブルプリント配線板をパネルにつけて、アクティブマトリクス型表示装置ができる。
【０１５１】
本実施形態の特徴はセルギャップの狭い液晶表示装置におけるシール材のしみだしを防止するために、シール材を設ける領域をエッチングして段差を設けている。さらに段差によりラビング筋がでることを防ぐために光配向処理をほどこしている。
【０１５２】
素子基板には図８のように柱状スペーサー４２３が形成されているが、柱状スペーサーの高さが１．０μｍと小さいので、柱状スペーサーの影による光照射むらはそれほど大きくなく、液晶の配向は液晶表示装置内で均一である。
【０１５３】
ラビングレスの表示モードは、光配向法だけでなく、電界スリット制御法、垂直配向型液晶表示装置において微細突起で液晶を配向するＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎ）モードがある。シール材を設ける領域をエッチングしたような段差の大きい基板では、これらのラビングレスモードもラビング筋の防止に有用である。
【０１５４】
［実施形態４］
配向膜のラビング工程は、基板上に基板の段差を引きずったラビング筋が現われることがある。本実施形態では、セルギャップを狭くするための段差が、ラビング工程に影響しない構成を開示する。
【０１５５】
本実施形態では、対向基板、素子基板とも、ラビングの上流方向をさけて、有機樹脂膜のエッチングによる段差を設けて、段差に起因するラビング筋が画素領域にかからないようにすることを特徴とする。
【０１５６】
本実施形態の構成を図９を用いて説明する。図９において、対向基板５０１と配向膜のラビング方向５０２、シール材を設ける領域においてシール材のしみだし防止のために有機樹脂膜がエッチングされた領域５０３が図示されている。簡単のために対向基板の画素電極、ブラックマトリクス、カラーフィルター等は図示していない。段差によるラビング筋が画素領域にかかることを防ぐために、ラビング方向５０２の上流側をさけて有機樹脂膜をエッチングしていることが特徴である。本実施形態では、エッチングする領域５０３において、カラーフィルター１．０μｍと、オーバーコート材１．０μｍを取り去っており、２．０μｍの段差がある。
【０１５７】
素子基板５０４に、ＦＰＣ配線引出し線５０５、ゲートドライバー５０６、ソースドライバー５０７がある。素子基板の配向膜ラビング方向５０８の上流側をさけて、有機樹脂膜エッチングする領域５０９を設けている。素子基板では、ＦＰＣ配線を保護するために、ＦＰＣ配線側の有機樹脂膜は残してある。本実施形態では、エッチングする領域５０９において、有機樹脂膜を２．０μｍ取り去っており、対向基板と同じ段差がある。
【０１５８】
対向基板にシール材５１１を形成し、対向基板と素子基板をパネル組立する。パネル組立後のシール材５１１は、対向基板と素子基板に２．０μｍの段差をもうけた領域５１２にある。本実施形態のラビング方向では左巻きのツイストのＴＮ型液晶表示装置ができる。パネル組立後にＦＰＣ５１０の貼りつけを行い、アクティブマトリクス型表示装置が完成する。
【０１５９】
本実施形態では、セルギャップを狭くすることによるシール材のしみだしを防ぐために、対向基板と、素子基板の有機樹脂膜をエッチングしている。さらに、エッチング後の段差に起因するラビング筋を防ぐために、ラビング方向の上流側をさけて有機膜をエッチングしている。これによりラビング筋のできにくい良好な表示品質の液晶表示装置を形成する。
【０１６０】
［実施形態５］
実施形態５では、ラビング筋防止のため、ラビングの上流方向を避けるようにして段差を設けた液晶表示装置の構成を説明する。本実施形態では、一対の基板に反平行のラビング処理を施す。表示モードとしては、垂直配向液晶表示装置、反強誘電性液晶表示装置、強誘電性液晶表示装置のような反平行のラビング処理が必要な液晶表示装置に適用できる。
【０１６１】
本実施形態では、対向基板、素子基板とも、ラビングの上流方向に、有機樹脂膜のエッチングによる段差を設けないようにして、段差に起因するラビング筋が画素領域にかからないようにすることを特徴とする。
【０１６２】
本実施形態の構成を図１０を用いて説明する。図１０において、対向基板６０１と配向膜のラビング方向６０２、シール材を設ける領域においてシール材のしみだし防止のために有機樹脂膜がエッチングされた領域６０３がある。簡単のために対向基板の画素電極、ブラックマトリクス、カラーフィルター等は図示していない。段差によるラビング筋が画素領域にかかることを防ぐために、ラビング方向６０２の上流側をさけて有機樹脂膜をエッチングしていることが特徴である。本実施形態では、エッチングする領域６０３において、カラーフィルター１．０μｍと、オーバーコート材１．０μｍを取り去っており、２．０μｍの段差がある。
【０１６３】
素子基板６０４に、ＦＰＣ配線引出し線６０５、ゲートドライバー６０６、ソースドライバー６０７がある。素子基板配向膜のラビング方向６０８の上流側をさけて、有機樹脂膜エッチングする領域６０９を設けている。素子基板では、ＦＰＣ配線を保護するために、ＦＰＣ配線側の有機樹脂膜は残してある。本実施形態では、エッチングする領域６０９において、有機樹脂膜を２．０μｍ取り去っており、対向基板と同じ段差がある。
【０１６４】
対向基板上にシール材６１１を塗布し、対向基板と素子基板をパネル組立する。パネル組立後のシール材６１１は、対向基板と素子基板の２．０μｍの段差をもうけた領域６１２にある。本実施形態では反平行にラビング処理を施した液晶表示装置ができる。パネル組立後にＦＰＣ６１０の貼りつけを行い、アクティブマトリクス型表示装置が完成する。
【０１６５】
［実施形態６］
本実施形態では、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置を組み込んだ半導体装置について図１８、図１９、図２０で説明する。
【０１６６】
このような半導体装置には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図１８と図１９に示す。
【０１６７】
図１８（Ａ）は携帯電話であり、本体９００１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示装置９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００６から構成されている。本願発明は音声出力部９００２、音声入力部９００３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９００４に適用することができる。
【０１６８】
図１８（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。本願発明は音声入力部９１０３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９１０２、受像部９１０６に適用することができる。
【０１６９】
図１８（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本願発明は受像部９２０３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９２０５に適用することができる。
【０１７０】
図１８（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体９３０１、表示装置９３０２、アーム部９３０３で構成される。本願発明は表示装置９３０２に適用することができる。また、表示されていないが、その他の信号制御用回路に使用することもできる。
【０１７１】
図１８（Ｅ）はテレビであり、本体９４０１、スピーカー９４０２、表示装置９４０３、受信装置９４０４、増幅装置９４０５等で構成される。実施例５で示す液晶表示装置や、実施例６または７で示すＥＬ表示装置は表示装置９４０３に適用することができる。
【０１７２】
図１８（Ｆ）は携帯書籍であり、本体９５０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。表示装置９５０２、９５０３は直視型の表示装置であり、本発明はこの適用することができる。
【０１７３】
図１９（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。
【０１７４】
図１９（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０１７５】
図１９（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。
【０１７６】
図２０（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、表示装置３６０１、スクリーン３６０２で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１７７】
図２０（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体３７０１、投射装置３７０２、ミラー３７０３、スクリーン３７０４で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０１７８】
なお、図２０（Ｃ）は、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）中における投射装置３６０１、３７０２の構造の一例を示した図である。投射装置３６０１、３７０２は、光源光学系３８０１、ミラー３８０２、３８０４〜３８０６、ダイクロイックミラー３８０３、プリズム３８０７、液晶表示装置３８０８、位相差板３８０９、投射光学系３８１０で構成される。投射光学系３８１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図２０（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１７９】
また、図２０（Ｄ）は、図２０（Ｃ）中における光源光学系３８０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系３８０１は、リフレクター３８１１、光源３８１２、レンズアレイ３８１３、３８１４、偏光変換素子３８１５、集光レンズ３８１６で構成される。なお、図２０（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０１８０】
【発明の効果】
本発明により、セルギャップを狭くすることにともなうシール材中の低粘度成分や未硬化樹脂の流出をおさえる。また、シール材を設ける領域のギャップを２．３〜２．５μｍ望ましくは２．９〜３．０μｍ以上にすることで良好なセルギャップを形成する。
【０１８１】
また、本発明は、セルギャップを狭くすることにともなうシール形成領域の段差を必要最低限に小さくすることで、液晶注入にともなう気泡やラビング工程にともなうラビング筋をおさえることができる。このようにセルギャップ方向の段差の形成を抑えた構成で、柱状スペーサーを塗布して、シール材を設ける領域と画素領域の段差を平坦化することで、均一なセルギャップが得られる。
【０１８２】
本発明のように、１μｍの極端に小さなセルギャップを形成する場合は、対向基板のカラーフィルター、オーバーコート材をシール材を設ける領域のみエッチングすることでセルギャップを狭くすることに必要な段差をつくることができる。さらに、段差にともなうラビング筋が表示品質に影響する場合は、光配向のような非接触の配向手段をとることも可能である。
【０１８３】
さらに、セルギャップを狭くするために設けた段差によりラビング工程でラビング筋がでる場合は、対向基板、素子基板ともラビング方向の上流側をさけて段差を形成し、パネル組立することで、ラビング筋による表示品質の劣化のない液晶表示装置を作ることができる。
【０１８４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態１のアクティブマトリクス型表示装置の作製工程を示す断面図。
【図２】 実施形態１のアクティブマトリクス型表示装置の作製工程を示す断面図。
【図３】 実施形態１のアクティブマトリクス型表示装置の作製工程を示す断面図。
【図４】 実施形態１のアクティブマトリクス型表示装置の作製工程を示す断面図。
【図５】 実施形態１のアクティブマトリクス型表示装置の断面図。
【図６】 実施形態１の有機樹脂膜をエッチングする領域。
【図７】 実施形態１で比較する有機樹脂膜をエッチングする領域。
【図８】 実施形態２のアクティブマトリクス型表示装置の断面図。
【図９】 実施形態４のラビング方向と有機樹脂膜をエッチングする領域の関係。
【図１０】 実施形態５のラビング方向と有機樹脂膜をエッチングする領域の関係。
【図１１】 実施形態２の対向基板とそ。
【図１２】 実施形態２で比較する対向基板とそ。
【図１３】 光配向におけるポリビニルシンナメートの二量化反応。
【図１４】 光配向における光照射方向と液晶配向軸の関係。
【図１５】 垂直配向反射型プロジェクターの光学系。
【図１６】 段差とラビング筋の関係。
【図１７】 液晶表示装置の問題点。
【図１８】 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の応用例
【図１９】 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の応用例
【図２０】 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の応用例
【符号の説明】
１６２ 柱状スペーサー
１６６ 配向膜
１６７ 液晶
１６８ シール材
２０１ ガラス基板
２０２ 無機絶縁膜
２０３、２０４ エッチング工程後の第三の層間絶縁膜
２０５ 感光性樹脂
２０６ 画素領域に設けられた柱状スペーサー
２０７ 画素領域
２０８ シール材を設ける領域
２０９ シール材を設ける領域に設けられた柱状スペーサー
２１０ 第三層間膜のエッチングする領域
２１１ 第三層間膜による段差
３０１ ガラス基板
３０２ 無機絶縁膜
３０３ エッチング工程後の第三の層間絶縁膜
３０４ 感光性樹脂
３０５ 画素領域に設けられた柱状スペーサー
３０６ 画素領域
３０７ シール材を設ける領域
３０８ 柱状スペーサーの高さの差
３０９ 第三層間膜のエッチングする領域
３１０ シール材を設ける領域に設けられた柱状スペーサー
３１１ 第三層間膜による段差
４１７ カラーフィルター
４１８ オーバーコート材
４１９ 透明導電膜
４２０ 配向膜
４２１ 液晶
４２２ シール材
４２３ 柱状スペーサー
５０１、６０１ 対向基板
５０２、６０２ ラビング方向
５０３、６０３ 有機樹脂膜がエッチングされた領域
５０４、６０４ 素子基板
５０５、６０５ ＦＰＣ配線引出し線
５０６、６０６ ゲートドライバー
５０７、６０７ ソースドライバー
５０８、６０８ 配向膜のラビング方向
５０９、６０９ エッチングする領域
５１０、６１０ ＦＰＣ
５１１、６１１ シール材
５１２、６１２ エッチングする領域
７０１、８０１ ガラス基板
７０２、８０２ 無機材料のブラックマトリクス
７０３、８０３ カラーフィルター
７０４、８０４ オーバーコート材
７０５、８０５ 透明導電膜
７０６、８０６ 画素領域
７０７、８０７ シール材を設ける領域
７０８、８０８ 駆動回路領域
７０９ レジスト
８０９ 段差
１１０６〜１１０８ 垂直配向反射型液晶表示装置
１２００ 素子基板
１２０１ 段差
１２０２ ラビング方向
１２０３ ラビング筋
１３０１ シール材
１３０２ シール材のしみだし
１３０３ 画素領域
１３０４ 気泡
１３０５ 中心付近の色調
１３０６ 中心から離れたところの色調
１３０７ ラビング筋

Claims (10)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板上に設けられた第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜上に設けられた第２の絶縁膜と、
   前記第２の絶縁膜が選択的に除去されて前記第１の絶縁膜が露呈した領域上に設けられた第１の柱状スペーサー及びシール材と、
   前記第２の絶縁膜上に設けられた第２の柱状スペーサーと、
   前記第１及び第２の柱状スペーサー上に設けられた第２の基板と、を有し、
   前記第１の柱状スペーサー及び前記第２の柱状スペーサーは、同一の有機樹脂膜をパターニングすることにより形成されたものであることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１において、
   前記第２の柱状スペーサーは、画素領域及び駆動回路領域に設けることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記第２の基板下にはブラックマトリクスが設けられており、
   前記ブラックマトリクス下及び前記第２の基板下には透明導電膜が設けられており、
   前記透明導電膜下には配向膜が設けられており、
   前記第１の柱状スペーサーは前記透明導電膜と接し、
   前記第２の柱状スペーサーは前記配向膜と接することを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３において、
   前記ブラックマトリクスは無機材料であることを特徴とする液晶表示装置。
5. 第１の基板と、
   前記第１の基板上に設けられた第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜上に設けられた第２の絶縁膜と、
   前記第２の絶縁膜が選択的に除去されて前記第１の絶縁膜が露呈した領域上に設けられた第１の柱状スペーサー及びシール材と、
   前記第２の絶縁膜上に設けられた第２の柱状スペーサーと、
   前記第１及び第２の柱状スペーサー上に設けられた第２の基板と、を有する液晶表示装置の作製方法であって、
   前記第１の絶縁膜上に前記第２の絶縁膜を形成する工程と、
   前記第２の絶縁膜を選択的に除去して前記第１の絶縁膜を露呈させる工程と、
   前記第１の絶縁膜上及び前記第２の絶縁膜上に有機樹脂膜を形成する工程と、
   前記有機樹脂膜をパターニングすることにより前記第１の柱状スペーサー及び前記第２の柱状スペーサーを形成する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
6. 請求項５において、
   前記第２の柱状スペーサーは、画素領域及び駆動回路領域に設けることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
7. 請求項５又は請求項６において、
   前記第２の基板下には透明導電膜が設けられており、
   前記透明導電膜下には配向膜が設けられており、
   前記第１の柱状スペーサーは前記透明導電膜と接し、
   前記第２の柱状スペーサーは前記配向膜と接することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
8. 請求項７において、
   前記ブラックマトリクスは無機材料であることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
9. 基板上にトランジスタを形成し、
   前記トランジスタ上に第１の層間絶縁膜を形成し、
   前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成し、
   前記第１の層間絶縁膜上に前記第１のコンタクトホールを介して前記トランジスタと電気的に接続される配線を形成し、
   前記配線上に有機樹脂からなる第２の層間絶縁膜を形成し、
   前記第２の層間絶縁膜上に無機絶縁膜を形成し、
   前記無機絶縁膜上に有機樹脂からなる第３の層間絶縁膜を形成し、
   シール材を形成する領域に位置する前記第３の層間絶縁膜を選択的に除去して前記無機絶縁膜を露呈させ、
   前記第２の層間絶縁膜、前記無機絶縁膜、及び前記第３の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成し、
   前記第３の層間絶縁膜上に前記第２のコンタクトホールを介して前記配線と電気的に接続される画素電極を形成し、
   前記無機絶縁膜上、前記第３の層間絶縁膜上、及び前記画素電極上に有機樹脂膜を形成し、
   前記有機樹脂膜をパターニングして、前記シール材を形成する領域に位置する前記無機絶縁膜上に第１の柱状スペーサーを形成するとともに、画素領域及び駆動回路領域に位置する前記第３の層間絶縁膜上に第２の柱状スペーサーを形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
10. 請求項９において、
    前記第１及び第２の柱状スペーサーを形成後に、前記第１及び第２の柱状スペーサーに対向する対向基板を設けることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。

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