JPH09197386A

JPH09197386A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09197386A
Application number: JP614196A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Hashimoto; 陽一橋本; Hiroyuki Nishimura; 浩之西村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の液晶表示装置の絶縁層はガラスなどを
用いていたので、高い平坦性が得られず、絶縁層形成後
の研磨など平坦化プロセスが必要であり、製造工程が複
雑になるという問題点があった。さらに、絶縁層上に形
成されたアルミニウム電極膜も高い平坦性を得られない
ので、入射光の反射率が悪く、表示品位が落ちるという
問題点があった。【解決手段】絶縁層３に、化学式ＨＯ₂（Ｒ₂Ｓｉ₂
Ｏ₃）ｎＨ₂によって表され、個々のＲが水素原子、低
級アルキル基、フェニルのいずれかであるシリコンラダ
ーポリマを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、個々に独立して
液晶を駆動できる制御回路をシリコン基板に形成し、入
射光を個別に反射させることによって情報を表示する液
晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、例えば内田龍男編著「次世代液
晶ディスプレイ技術」より引用したものであり、本発明
の要点に関わる反射型液晶プロジェクタの従来の構造を
模式的に表わしている。図において、１はガラス基板、
２はトランジスタ、３はガラスを用いた絶縁層、４は画
素電極としてのアルミニウム電極膜、５は液晶、６は透
明電極、７はカラーフィルタ、８はガラス板である。

【０００３】次に動作について説明する。外部からの制
御信号は、トランジスタ２を経てアルミニウム電極膜４
に電位を与え、対向する透明電極６との間に電界を発生
させることによって液晶５の配向を制御し、外部から入
射する光を散乱または変調して情報を表示するものであ
る。この際アルミニウム電極膜４は入射光の反射ミラー
としての役割もはたす。

【０００４】上記のような液晶表示装置において絶縁層
３は高い平坦性を確保する必要がある。それは、絶縁層
３の上に形成されている画素電極としてのアルミニウム
電極膜４が入射光の反射ミラーとしての役割も兼ねてい
るので、凹凸を生じていると入射光が乱反射を起こし情
報表示のコントラストを低下させてしまうからである。
ところが、絶縁層２とその下のガラス基板１との間には
トランジスタ２が配置されており、トランジスタ部とそ
れ以外の部分で高さが異なるために絶縁層３はどうして
も凹凸を生じてしまう。そこで絶縁層３を形成した後に
研磨をかけたり、絶縁層の形成と選択エッチングを複数
回繰り返すなどして平坦性を確保する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置の
絶縁層は以上のように形成されているので、絶縁層形成
後の研磨など平坦化のプロセスが必要となり工程が複雑
になるという問題点があった。また、絶縁層３を従来の
ガラスに代えてポリイミドなどの液状物質を用いて平坦
性を確保することも考えられるが、研磨は必要ないもの
の絶縁性を確保するためには膜厚を厚くする必要があ
る。この結果、剥離し易くなる、クラックが発生するな
ど、実用上信頼性の点で問題がある。

【０００６】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、高い平坦性をもった絶縁層を形成
することによって、この上に形成するアルミニウム電極
膜の平坦性を高めるとともに入射光の反射率を向上さ
せ、表示品位が高く信頼性にも優れ、簡易な工程で安価
に製造できる液晶表示装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る液晶表示
装置は、シリコン基板上に液晶駆動用回路、絶縁層、画
素電極膜、液晶がこの順に積層された液晶表示装置にお
いて、前記絶縁層に化学式ＨＯ₂（Ｒ₂Ｓｉ₂Ｏ₃）ｎ
Ｈ₂によって表わされ、個々のＲが水素原子または低級
アルキル基またはフェニルのいずれかであるシリコンラ
ダーポリマーを用いたものである。

【０００８】また、絶縁層の下に、シランカップリング
剤からなる第２の絶縁層を形成したものである。

【０００９】また、シリコンラダーポリマーの分子量
が、１５００〜１０００００である。

【００１０】また、シリコンラダーポリマーの膜厚が、
シリコン基板表面の凹部または凸部の高さの２〜４倍で
ある。

【００１１】また、シリコンラダーポリマーに、シラン
カップリング剤を含有させた材料を用いたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。

【００１３】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１を示す断面図であり、１はシリコン基板、２は液晶駆
動用の半導体回路、３は本発明に係るシリコンラダーポ
リマーからなる絶縁層、４は画素電極としてのアルミニ
ウム電極膜であり、入射光の反射ミラーとしての役割も
持っている。また、５〜８は、従来例で説明したものと
同一である。

【００１４】このように構成された液晶表示装置に関し
て、特に本発明に関わる絶縁層３の形成について説明す
る。まず、絶縁層３の形成に先駆けて、液晶駆動用の半
導体回路２を形成することになるがこれはＣＶＤ、熱酸
化などによる成膜や露光現像によるレジストパターンの
形成、反応性のエッチングなどによるパターン加工など
通常の半導体装置製造プロセスによってなされる。この
ときに図に示すようにシリコン基板１の表面は、液晶駆
動用回路２の回路パターンによる凹凸（通常０．１〜
０．３μｍ）ができる。この凹凸基板に対してシリコン
ラダーポリマー溶液（具体的には、ポリフェニルシルセ
スキオキサン）を回転塗布した。回転数は、１５００〜
３０００ｒｐｍが適正であり、この範囲より極端に低回
転とすると全体に膜厚むらができる。また、極端に高速
にすると膜厚が薄くなり平坦性が損なわれる。このシリ
コンラダーポリマー溶液は溶質として、重量平均分子量
が２００００であるものとした。また、このシリコンラ
ダーポリマー溶液の溶媒としてはアニソール溶液を用
い、上記シリコンラダーポリマーを１５〜１８重量％濃
度に溶解して用いた。シリコンラダーポリマー溶液を回
転塗布した後、これを１５０℃と２５０℃とでそれぞれ
３０分間の熱処理をした後、４００℃で１時間の熱処理
を行い、塗布したシリコンラダーポリマー膜を熱硬化さ
せ絶縁膜とする。この方法により作製したシリコンラダ
ーポリマーは、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｐｂ、ＨＣｌの
含有量が１ｐｐｍ以下であり、Ｕ、Ｔｈの含有量も１ｐ
ｐｂ以下ときわめて高純度である。このため、シリコン
ラダーポリマーを用いた絶縁膜は耐熱性に優れ、また、
分子量分布も１０以下とばらつきが少なく高い信頼性を
有するものである。詳しくは後述するが、溶液を出発材
料としているために高い平坦性が得られることはいうま
でもない。

【００１５】次に、シリコンラダーポリマーよりなる絶
縁層３に通常のドライエッチングプロセスによりコンタ
クトホールを形成する。引き続き、スパッタリング法な
どによりアルミニウム膜を形成し、カラーフィルタ７の
ＲＧＢの寸法に対応させて所望の画素形状にパターニン
グして画素電極４とする。この上にＳｉＮなど適当な保
護層を形成しアレイパネルとする。一方、カラーフィル
タパネル６〜８を作製し、両パネルを張り合わせその間
に液晶５を注入して反射型の液晶パネルが完成する。

【００１６】以上のようにこの実施の形態１によれば、
画素電極としてのアルミニウム電極膜の下地となる絶縁
層をシリコンラダーポリマーにより形成したので、下地
の凹凸に拘らず平坦性の高い絶縁層が形成できるととも
に絶縁層形成後の研磨など平坦化プロセスが不要とな
り、製造工程が削減でき安価な液晶表示装置を得る効果
がある。さらにこれによって、絶縁層上に形成されるア
ルミニウム電極膜も平坦性を高くすることができるの
で、入射光の反射率が高く、高性能の液晶表示装置を得
る効果がある。

【００１７】実施の形態２．実施の形態１では、絶縁層
３として用いるシリコンラダーポリマーの分子量を２０
０００に固定して説明を行った。ここでは、十分な平坦
性を確保するために必要な分子量の範囲について調べた
ので説明する。図２は、平坦度と分子量の関係を示した
ものである。図において、横軸はシリコンラダーポリマ
ーの分子量である。縦軸は平坦度であり、図中の囲みに
示すとおりシリコン基板１表面の凸部Ｒに対する絶縁層
塗布後の対応部分の凸部ｒの比をもとにした評価指標で
ある。なお、実験では、現実のデバイスの凹部または凸
部の最大値を考慮してＲを０．７μｍ、凹凸のピッチを
４０μｍとした。実際の塗布に用いた材料は実施の形態
１に述べたものと同一である。また、塗布の条件も膜厚
調整のため、回転塗布時の回転数を適正化したが基本的
には同一である。図から明らかなように分子量が１５０
０〜１０００００の間では、５０％以上の平坦度が得ら
れ実用上十分であることがわかった。なお、ここでは、
シリコン基板１表面の凸部Ｒを０．７μｍとして説明し
たが、Ｒがこれ以下であっても目的は達せられることは
言うまでもない。また、１μｍ程度の凹部または凸部が
あっても条件を適正化すれば実用上の平坦性は確保でき
るのでＲの範囲を０．７μｍ以下に限定するものではな
い。

【００１８】実施の形態３．次いで、シリコンラダーポ
リマーの膜厚の適正値について述べる。実験には、上記
実施の形態２と同じくシリコン基板１表面の凸部の高さ
が０．７μｍのものを用いた。図３は平坦度とシリコン
ラダーポリマーの膜厚との関係を示したものである。図
において縦軸は図２で説明した平坦度である。横軸は、
シリコン基板１表面の凸部の高さを１とした時のシリコ
ンラダーポリマー層の膜厚の相対値である。本データで
は基板１表面の凸部の高さが０．７μｍであるので、例
えば、相対膜厚が３とは実際の膜厚で２．１μｍであ
る。図で明らかなように、相対膜厚が２を切るようにな
ると平坦性が著しく低下していくことがわかる。すなわ
ち、実用上の平坦性を確保するには基板１表面の凸部の
高さの２倍以上の膜厚が必要となることがわかる。一
方、相対膜厚が３を越えた点からほぼ一定の高い平坦度
を実現できることがわかる。但し、膜厚をあまり厚くす
ることは現実的でない。デバイス全体の構成を考慮する
とわかるようにこの絶縁層３を形成したのちコンタクト
ホールを形成することになるが、膜厚があまり厚くなる
と使用に耐える穴明け加工ができなくなる。また、深い
コンタクトホールになると穴底へのアルミニウム膜の成
膜が困難になり、電気導通がとれなくなる。また、平坦
化絶縁層３自身の応力も大きくなり剥離の恐れもでてく
る。よって、シリコンラダーポリマーの膜厚は、シリコ
ン基板１表面の凸部の高さの２〜４倍が適正値と言え
る。

【００１９】実施の形態４．上記各実施の形態では、絶
縁層３としてシリコンラダーポリマーが１層よりなる例
を示したが、このほかに絶縁層３を２層構造にしても同
様の効果が得られる。図４は絶縁層３を２層にした場合
の断面構造例を示している。図において、１〜８は上記
実施の形態１と同等である。また、３ａは本実施の形態
に係る絶縁層であり、これまでに述べたシリコンラダー
ポリマーの下地となる層である。具体的な形成法として
は、シランカップリング剤（γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシランなど）を純水、アルコールなどの溶
媒に１〜５％に希釈し、回転塗布し、この後、１００〜
１５０度で乾燥する。引き続き、実施の形態１で述べた
のと同様の方法で、シリコンラダーポリマーを形成す
る。このようにシランカップリング剤層を形成すると、
シリコンラダーポリマーからなる絶縁層３の平坦性を高
くすると共に、シリコンラダーポリマーの付着力を高め
ることができる。これは、図５に示すようにシランカッ
プリング剤の分子鎖の端末が−ＯＨ基であり上下層との
水素結合を促進するためであると考えられる。さらに、
条件によってはＨ₂Ｏが離脱し、脱水縮合に移行しさら
に強固な結合を実現することもある。

【００２０】以上のようにこの実施の形態４によれば、
絶縁層の下に、シランカップリング剤からなる第２の絶
縁層を設けたので、シリコンラダーポリマーが高い付着
力を持ち、平坦性の高い絶縁層を形成できる効果があ
る。

【００２１】実施の形態５．上記実施の形態４では、シ
ランカップリング剤からなる第２の絶縁層をシリコンラ
ダーポリマー層の下地として形成する例を説明したが、
シランカップリング剤をシリコンラダーポリマー溶剤に
溶かしても、上記実施の形態４と同様にシリコンラダー
ポリマーの付着力改善が得られる。

【００２２】具体的には、シリコンラダーポリマー樹脂
分に対して、５００〜２０００００ｐｐｍ程度の濃度に
シランカップリング剤を溶かし込めばよい。なお、シラ
ンカップリング剤の添加方法としては、上記のように後
でシリコンラダーポリマー樹脂溶液に加えても良いし、
また先に溶剤に溶かしておいてから、これに後でシリコ
ンラダーポリマー樹脂を溶かしても良いし、またそれぞ
れ別々に溶剤に溶かしそれを混合しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示す液晶表示装置
の断面図である。

【図２】この発明の実施の形態２における、平坦度と
シリコンラダーポリマーの分子量との関係図である。

【図３】この発明の実施の形態３における、平坦度と
シリコンラダーポリマーの膜厚との関係図である。

【図４】この発明の実施の形態４を説明する液晶表示
装置の断面図である。

【図５】この発明の実施の形態４および５における、
シリコンラダーポリマー層の付着力増大を説明するモデ
ル図である。

【図６】従来の液晶表示装置の断面構造図である。

【符号の説明】

１シリコン基板、２液晶駆動用半導体回路、．絶
縁層、４画素電極（アルミニウム電極膜）、５液
晶、６透明電極、７カラーフィルタ、８ガラス
板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板上に液晶駆動用回路、絶縁
層、画素電極、液晶がこの順に積層された液晶表示装置
において、前記絶縁層に化学式ＨＯ₂（Ｒ₂Ｓｉ
₂Ｏ₃）ｎＨ₂によって表わされ、個々のＲが水素原子
または低級アルキル基またはフェニルのいずれかである
シリコンラダーポリマーを用いたことを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項２】絶縁層の下に、シランカップリング剤か
らなる第２の絶縁層を形成したことを特徴とする請求項
１記載の液晶表示装置。
【請求項３】シリコンラダーポリマーの分子量が、１
５００〜１０００００であることを特徴とする請求項１
または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】シリコンラダーポリマーの膜厚が、シリ
コン基板表面の凹部または凸部の高さの２〜４倍である
ことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装
置。
【請求項５】シリコンラダーポリマーに、シランカッ
プリング剤を含有させた材料を用いたことを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置。