JPH07120787A - 液晶パネル用基板と液晶パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブ型液晶画像表示装置に用いられる
基板の製造工程の合理化を図る。 【構成】 液晶パネル化した状態で、対向基板またはカ
ラーフィルタをマスクとして端子電極上の絶縁層を選択
的に除去する。 【効果】 端子電極上の絶縁層の除去が食刻装置のみで
実施でき、露光機、塗布・現像機、レジスト剥離装置等
の生産設備を必要としないので、製造工数と設備コスト
の低減が推進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像表示機能を有する液
晶パネル、とりわけ一方の基板にスイッチング素子を用
いた液晶画像表示装置において有効な液晶パネル用基板
と液晶パネルの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の微細加工技術、液晶材料及び実装
技術等の進歩により３−１５インチ程度のサイズではあ
るが、液晶パネルで実用上支障ないテレビジョン画像や
各種の画像表示が商用ベースで既に得られている。液晶
パネルを構成する２枚のガラス板の一方にＲＧＢの着色
層を形成しておくことによりカラー表示も容易に実現さ
れ、また絵素毎にスイッチング素子を内蔵させた、いわ
ゆるアクティブ型の液晶パネルではクロストークも少な
くかつ高いコントラスト比を有する画像が保証される。

【０００３】このような液晶パネルは、走査線としては
１２０−９６０本、信号線としては２４０−２０００本
程度のマトリクス編成が標準的で、例えば図２に示すよ
うに液晶パネル１を構成する一方のガラス基板２上に形
成された走査線の電極端子群６に駆動信号を供給する半
導体集積回路チップ３を直接接続するＣＯＧ（Chip-On-
Glass）方式や、例えばポリイミド系樹脂薄膜をベース
とし、金メッキされた銅箔の端子群（図示せず）を有す
る接続フィルム４を信号線の電極端子群５に接着剤で圧
接しながら固定する方式などの実装手段によって電気信
号が画像表示部に供給される。ここでは便宜上二つの実
装方式を同時に図示しているが、実際にはいずれかの実
装方式が選ばれることは言うまでもない。なお、７、８
は液晶パネル１中央の画像表示部と信号線及び走査線の
電極端子群５、６との間を接続する配線路で、必ずしも
電極端子群と同じ導電材で構成される必要はない。

【０００４】９は全ての液晶セルに共通の透明導電性の
対向電極を有するもう１枚のガラス板で、２枚のガラス
板２、９は石英ファイバやプラスチック・ビ−ズ等のス
ペ−サによって数μｍ程度の所定の距離を隔てて形成さ
れ、その間隙（ギャップ）は有機性樹脂よりなるシール
材と封口材で封止された閉空間になっており、閉空間に
は液晶が充填されている。カラ−表示を実現するには、
ガラス板９の閉空間側に着色層と称する染料または顔料
のいずれか一方もしくは両方を含む有機薄膜が被着され
て色表示機能が与えられるので、その場合にはガラス基
板９は別名カラーフィルタと呼ばれる。そして液晶材の
性質によってはガラス板９上面またはガラス板２下面の
いずれかもしくは両面上に偏光板が貼付され、液晶パネ
ル１は電気光学素子として機能する。

【０００５】図３はスイッチング素子として絶縁ゲート
型トランジスタ１０を絵素毎に配置したアクティブ型液
晶パネルの等価回路図である。実線で描かれた素子は一
方のガラス基板２上に、そして破線で描かれた素子はも
う一方のガラス基板９上に形成されている。走査線１１
（８）と信号線１２（７）は、例えば非晶質シリコン
（ａ−Ｓｉ）を半導体層とし、シリコン窒化層（ＳｉＮ
ｘ）をゲート絶縁層とするＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１０の形成と同時にガラス基板２上に作製される。液晶
セル１３はガラス基板２上に形成された透明導電性の絵
素電極１４と、カラーフィルタ９上に形成された同じく
透明導電性の対向電極１５と、２枚のガラス板で構成さ
れた閉空間を満たす液晶１６とで構成され、電気的には
コンデンサと同じ扱いを受ける。液晶セル１３の時定数
を大きくするための蓄積容量の構成に関してはいくつか
の選択が可能で、例えば図３では蓄積容量２２は前段の
ゲート（走査線）と絵素電極１４とで構成されている。

【０００６】図３において蓄積容量２２はアクティブ型
の液晶パネルとしては必ずしも必須の構成要素とは限ら
ないが、駆動用信号源の利用効率の向上、浮遊寄生容量
の障害の抑制及び高温動作時の画像のちらつき（フリッ
カ）防止等には効果的存在で、実用上はほぼ採用されて
いる。

【０００７】図４はカラー液晶画像表示装置の要部断面
図である。染色された感光性ゼラチンまたは着色性感光
性樹脂等よりなる着色層１８は先述したように、カラー
フィルタ９の閉空間側で絵素電極１４に対応してＲＧＢ
の三原色で所定の配列に従って配置されている。全ての
絵素電極１４に共通の対向電極１５は着色層１８の存在
による電圧配分損失を避けるためには図示したように着
色層１８上に形成される。液晶１６に接して２枚のガラ
ス板上に被着された、例えば０．１μｍ程度の膜厚のポ
リイミド系樹脂薄膜層１９は液晶分子を決められた方向
に揃えるための配向膜である。加えて液晶１６にツイス
ト・ネマチック（ＴＮ）型のものを用いる場合には上下
に２枚の偏光板２０を必要とする。

【０００８】ＲＧＢの着色層１８の境界に低反射性の不
透明膜２１を配置すると、ガラス基板２上の信号線１２
等の配線層からの反射光を防止できてコントラスト比が
向上し、またスイッチング素子１０の外部光照射による
ＯＦＦ時のリーク電流の増大が防げて強い外光の下でも
動作させることが可能となり、ブラックマトリクスとし
て実用化されている。ブラックマトリクス材の構成も多
数考えられるが、着色層の境界に於ける段差の発生状況
と光の透過率を考慮すると、コスト高にはなるが０．１
μｍ程度の膜厚のＣｒ薄膜が簡便である。

【０００９】なお、図４において理解を簡単にするた
め、薄膜トランジスタ１０、走査線１１、及び蓄積容量
２２に加えて光源やスペ−サ等の主要因子は省略されて
いる。２３は絵素電極１４と薄膜トランジスタ１０のド
レインとを接続するための導電性薄膜で、一般的には信
号線１２と同一の材質で同時に形成される。ここでは図
示しなかったが、対向電極１５は画像表示部より僅かに
外よりの隅部で適当な導電性ペーストを介してＴＦＴ基
板２上の適当な導電性パターンに接続され、電極端子群
５、６の一部に組み込まれて電気的接続が与えられる。

【００１０】図５には現在採用されているスイッチング
素子である絶縁ゲ−ト型トランジスタ一つの典型的な平
面パターン配置図を示す。ここでは蓄積容量２２は前段
の走査線１１’と絵素電極１４とで構成されている。図
５のＡ−Ａ’線上の製造工程断面図を図６に示し、絶縁
ゲ−ト型トランジスタも含めて液晶画像表示用ＴＦＴ基
板の製造プロセスを以下に説明する。

【００１１】先ず図６（ａ）に示したように、ガラス基
板２の一主面上に絶縁ゲート型トランジスタのゲート電
極と走査線を兼ねる金属層１１を例えば、スパッタ等の
真空製膜装置を用いて０．１μｍの膜厚のクロム（Ｃ
ｒ）で被着して選択的パターン形成を行なう。

【００１２】次に図６（ｂ）に示したように、ゲート絶
縁層２４となる第１のシリコン窒化層（ＳｉＮｘ）、不
純物を殆ど含まない第１の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）
層２５、エッチング・ストッパーとなる第２のシリコン
窒化層（ＳｉＮｘ）２７の３層を例えば、０．４−０．
０５−０．１μｍの膜厚でプラズマＣＶＤ装置を用いて
連続的に堆積する。

【００１３】そして図６（ｃ）に示したように、ゲート
１１上でゲートよりも細く第２のＳｉＮｘ層を選択的に
残して２７’とし、不純物を含まない第１の非晶質シリ
コン層２５を露出した後、全面に不純物として例えば燐
（Ｐ）を含む第２の非晶質シリコン層２６を、例えば
０．０５μｍの膜厚でプラズマＣＶＤ装置を用いて全面
に被着する。

【００１４】引続き図６（ｄ）に示したように、ゲート
１１上周辺に上記２層の非晶質シリコン層を島状に選択
的に形成して２５’、２６’とし、ゲート絶縁層２４を
露出する。さらに、必ずしもこの位置が製造工程上最適
とは限らないが、スパッタ等の真空製膜装置を用いて
０．１μｍの膜厚の透明導電性のＩＴＯを被着して選択
的パターン形成を行ない、絵素電極１４を形成する。

【００１５】その後ゲート絶縁層２４の一部を選択的に
除去して走査線１１への接続のための開口部（図示せ
ず）を形成した後、図６（ｅ）に示したように上記開口
部を含んで例えば０．１μｍの膜厚のクロム（Ｃｒ）と
０．５μｍの膜厚のアルミ（Ａｌ）の２層よりなるゲー
ト配線（図示せず）と一対のソース・ドレイン配線１
２、２３を第２のＳｉＮｘ層２７’と一部重なるように
選択的に被着形成する。さらに図６（ｆ）に示したよう
に上記配線をマスクとして第２のＳｉＮｘ層２７’上の
不純物を含む第２の非晶質シリコン層２６’を選択的に
除去して絶縁ゲ−ト型トランジスタとしては完成する。
この時、第１の非晶質シリコン層２５’は第２の非晶質
シリコン層２６’の過食刻によって消失してしまう。こ
のように第２のＳｉＮｘ層２７’は非晶質シリコン層２
６’の過食刻に対して絶縁ゲート型トランジスタのチャ
ネルとなる不純物を含まない非晶質シリコン層２５’を
保護する機能を発揮しているので、エッチング・ストッ
パと称される。

【００１６】最後に図６（ｇ）に示したように、全面に
パシベーション層として例えば、ＳｉＮｘ層２８を０．
２−０．５μｍの膜厚でプラズマＣＶＤ装置を用いて被
着する。そして図示はしないが、走査線１１や信号線１
２の端子電極６および５上の絶縁層を選択的に除去して
開口部を形成する。なお、液晶セルに印加される実効電
圧を減少させないため、あるいはパシベーション層２８
の膜質の関係から絵素電極１４上のパシベーション層も
同時に除去することが行われる場合もある。

【００１７】以上でアクティブ基板としての製造工程は
完了であるが、一般的にはＴＦＴのトランジスタ特性検
査や走査線１１、信号線１２の断線検査、線間短絡検
査、層間短絡等の電気検査を経て、パネル組立工程に送
付される。

【００１８】なお、絶縁ゲ−ト型トランジスタの耐熱性
を向上させるために、ソース・ドレイン配線１２、２３
と不純物を含む非晶質シリコン層２６’との間に耐熱バ
リア・メタルとしてＣｒを紹介しているが、その他にも
Ｔｉ（チタン）等の金属薄膜層やシリサイド薄膜層がよ
く採用されている。耐熱バリア・メタルの技術の詳細に
ついてはここでは省略する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ＴＦＴ基板２を電気検
査するためには端子電極が露出している必要があること
は説明を要しないであろう。上記した従来例では、走査
線１１や信号線１２の端子電極６、５がそれらと同一の
導電性材質で形成されたとすると、端子電極６上にはゲ
ート絶縁層２４とパシベーション絶縁層２８が、また端
子電極５上にはパシベーション層２８が被着されている
ので、端子電極上の絶縁層を除去して端子電極を露出す
るための開口部形成がＴＦＴ基板２の製造工程における
最終の微細加工となるのである。

【００２０】端子電極が露出していることから、ＴＦＴ
基板２と対向基板またはカラーフィルタ９とを貼り合わ
せて液晶セル化した後も電気検査が可能となり、この場
合の検査は画像検査と称されることが一般的である。画
像検査ではＴＦＴ基板起因の表示不良では点欠陥の有
無、ＴＦＴ基板起因外、すなわちパネル組立起因の表示
不良では、例えばギャップ斑、配向不良、色斑等の不良
が検出されて適宜除外され、良品が実装工程に送付され
る。

【００２１】端子電極を露出する本来の目的は、表示領
域内の液晶セルを駆動するための電気信号を供給する接
続点を確保することであって、ＴＦＴ基板の電気検査、
実装前の液晶パネルの画像検査を実施するためではな
い。しかしながら、ＴＦＴ基板製造工程やパネル組立工
程の歩留りが低いと、ロスコストを下げるためには、こ
のような検査を省略することが出来ないことも事実であ
る。

【００２２】歩留りが向上してくると上記した検査は無
用の長物化することも考えられ、例えば歩留りが９０％
を越えると、検査工程の設備コスト、検査コスト等がロ
スコストを上回る事態が容易に推察されよう。

【００２３】また上記開口部形成も精度の制約は緩いと
しても、微細加工であることに変わりはなく、適当な露
光機、感光性樹脂（レジスト）の塗布・現像装置、食刻
装置、レジスト剥離装置と一式の生産設備が必要であ
る。生産コストの低減を推進するためには製造工数の短
縮化が必須であり、より簡易的、合理的な製造工程が求
められている現状も見逃せない。

【００２４】本発明は上記した現況に鑑みなされたもの
で、端子電極上の絶縁層の除去を液晶パネル化した後で
実施することにより、上記課題を解決せんとするもので
ある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は端子電極上の絶
縁層の選択的除去にあたり、対向基板またはカラーフィ
ルタをマスクとして利用することにより製造工程の合理
化を行うものである。

【００２６】

【作用】端子電極はＴＦＴ基板の周辺部にのみ配置され
るので、対向基板またはカラーフィルタをマスクとして
ＴＦＴ基板周辺部の絶縁層を選択的に除去することが可
能となる。

【００２７】

【実施例】以下本発明の実施例について図１を参照しな
がら説明する。なお便宜上同一の部位には従来例と同じ
番号を賦すこととする。

【００２８】本発明の実施例においては、まず走査線１
１や信号線１２の端子電極６、５上に絶縁層が被着され
たガラス基板２を図１に示したように、対向ガラス基板
またはカラーフィルタ９と貼り合わせて液晶パネル１化
する。その後、液晶パネル１をドライエッチ装置内で処
理すると、シール材と封口材でシールされた液晶セル内
は対向基板またはカラーフィルタ９でマスクされるのに
対して、ガラス基板２の端子電極５、６が配置された周
辺部は食刻されて、端子電極５、６上の絶縁層を除去す
ることが可能である。多くの場合、絶縁層はプラズマＣ
ＶＤ装置で形成されたＳｉＯｘまたはＳｉＯ２、あるい
はその混成層であるので、フレオン系のガスを食刻ガス
とすることで、対向ガラス基板またはカラーフィルタ９
に物理的あるいは化学的な損傷を与えることなく、絶縁
層の除去が可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように本発明においては、電
気信号を供給する接続点となる端子電極上に絶縁層が存
在した状態でＴＦＴ基板が完成するため、電気検査は実
施できない欠点はあるものの、端子電極を露出するため
の製造工程や生産設備は著しく合理化されており、コス
トダウンへの寄与率は極めて高い。

【００３０】また従来のように端子電極上の絶縁層に形
成された開口部がパネル組立工程で使用される有機性の
部材で汚染または損傷を受けて、実装不良をもたらす恐
れも皆無である等の優れた効果が得られる。

【００３１】本発明の主旨に従えば、アクティブ基板の
スイッチング素子はＴＦＴである必然性はなく、一つの
絶縁性基板上に信号線と走査線が存在すればスイッチン
グ素子は２端子のものでも何等支障の無いことは明らか
である。また基板周辺部には端子電極５、６と信号線１
２および走査線１１とを接続する導電性線路７、８が必
要であるが、多層配線部がデバイス構成上必要な場合に
は対向基板またはカラーフィルタで覆われる領域内に配
置すれば、多層配線の上下間の表面リークを回避するこ
とが可能となることも言うまでもない。さらに端子電極
上の絶縁層も走査線と信号線との間の層間短絡を防止す
るため、あるいはスイッチング素子の電気特性を向上さ
せるため、複数の絶縁層で形成されていても食刻可能な
薄膜であれば何等支障無いことも明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液晶パネルの斜視図

【図２】液晶パネルへの実装手段を示す斜視図

【図３】アクティブ型液晶パネルの等価回路図

【図４】カラー表示用同パネルの要部断面図

【図５】従来のＴＦＴ基板上の平面パターン図

【図６】図５のＡ−Ａ’線上の製造工程断面図

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ ガラス板 ３ 半導体チップ ４ 接続フィルム ５、６ 電極端子 ９ 対向ガラス基板またはカラ−フィルタ １０ 絶縁ゲ−ト型トランジスタ １１ 走査線 １２ 信号線 １３ 液晶セル １４ 絵素電極 １５ 対向電極 １６ 液晶 １８ 着色層 １９ 配向膜 ２０ 偏光板 ２３ ドレイン配線 ２４ ゲート絶縁層 ２５ 不純物を含まない非晶質シリコン層 ２６ 不純物を含む非晶質シリコン層 ２７ エッチングストッパとしての絶縁層 ２８ パシベーション絶縁層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁性基板の一主面上に複数本の走査線
   と、少なくとも一層以上の絶縁層を介して前記走査線と
   概ね直交する複数の信号線と、走査線と信号線の交点毎
   に少なくとも一つのスイッチング素子と絵素電極とを有
   し、前記走査線と信号線の端部の端子電極上に少なくと
   も一層以上の絶縁層が形成されていることを特徴とする
   液晶パネル用基板。
2. 【請求項２】絶縁性基板の一主面上に複数本の走査線
   と、少なくとも一層以上の絶縁層を介して前記走査線と
   概ね直交する複数の信号線と、走査線と信号線の交点毎
   に少なくとも一つのスイッチング素子と絵素電極とを有
   し、前記走査線と信号線の端部の端子電極上に少なくと
   も一層以上の絶縁層が形成されている基板と、対向基板
   またはカラーフィルタをパネル化した後、前記対向基板
   またはカラーフィルタをマスクとして前記端子電極上の
   絶縁層を除去する工程とからなる液晶パネルの製造方
   法。