JPH10186343A

JPH10186343A - アクティブマトリクス型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10186343A
Application number: JP34213896A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Tajima; 善光田島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-14
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: JP3321003B2

Abstract

(57)【要約】【課題】層間絶縁膜を介在することで、走査線や信号
線とは別層に画素電極が形成され、画素電極の周辺部を
走査線や信号線にオーバーラップさせることで、高い開
口率を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置で
は、信号線と画素電極とがオーバーラップするため、信
号線と画素電極との間の容量が大きいと、縦クロストー
クが発生し、表示品位が低下する。【解決手段】層間絶縁膜１７の材料となる感光性樹脂
の光官能基に、該光官能基によって発生する双極子モー
メントを相殺し得るベクトルの双極子モーメントを誘起
させる残基を付加し、感光性樹脂の誘電率低下を図る。
これにより、層間絶縁膜１７の誘電率を低減化し、信号
線と画素電極との間の容量を低減し、縦クロストークの
発生を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示用の画素電極
にスイッチング素子を介して駆動信号を印加することに
より表示を行うアクティブマトリクス型液晶表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置では、マトリクス状
に配列された複数の画素電極とこれらの画素電極と対向
して配される対向電極とを備え、両電極間に液晶が介在
されている。上記の液晶表示装置は、画素電極に選択的
に電圧を印加することにより、画面上に表示パターンを
形成し、さらに、選択された画素電極と対向電極との間
に印加される電圧により、液晶が表示データを光学的に
変調して上記の表示パターンを可視化する。

【０００３】画素電極の駆動方法としては、マトリクス
状に配された画素電極のそれぞれにスイッチング素子を
接続し、画素電極個々をスイッチング素子により駆動す
る、いわゆるアクティブマトリクス駆動方法が知られて
おり、また、スイッチング素子としては、ＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）、ＭＩＭ（金属−絶縁膜−金属）素子等
が知られている。

【０００４】アクティブマトリクス駆動方法で駆動され
るアクティブマトリクス型液晶表示装置の液晶表示パネ
ルは、基板上に、複数の走査線、該走査線と直交するよ
うに形成された複数の信号線、隣り合う上記走査線と隣
り合う上記信号線とで囲まれた領域に配置される画素電
極、及び上記走査線からの走査信号によりＯＮ・ＯＦＦ
して上記画素電極への信号線を介しての表示信号の入力
をスイッチングするスイッチング素子を有するアクティ
ブマトリクス基板を備えている。

【０００５】上記の液晶表示パネルは、このアクティブ
マトリクス基板と、対向電極を備えた対向基板とが、数
μｍの空間を介して対向して貼り合わされ、その間隙に
液晶が封入された構成である。

【０００６】図６に、スイッチング素子としてＴＦＴを
備えた、アクティブマトリクス型液晶表示装置の液晶表
示パネルの等価回路図を示す。ＴＦＴ３６のゲート電極
は走査線３１に、ソース電極は信号線３２にそれぞれ接
続されている。ＴＦＴ３６のドレイン電極は、対向基板
側の対向電極と、その間に挟持された液晶とで液晶容量
３４を構成する画素電極と、付加容量３５の一方の端子
に接続されている。この付加容量３５は、保持動作を改
善し高画質化するために液晶容量３４と並列に付加され
るものであり、付加容量３５のもう一方の端子は、付加
容量配線（以下、Ｃｓ線と称する）３３に接続され、対
向基板側の対向電極と接続されている。

【０００７】上記構成において、走査線３１からの走査
信号によりゲート電極が選択状態になるとＴＦＴ３６は
ＯＮし、信号線３２からの表示信号を液晶容量３４と付
加容量３５とに書き込む。一方、ゲート電極が走査信号
により非選択状態となるとＴＦＴ３６はＯＦＦし、不要
な表示信号の入力を防ぎ、液晶容量３４及び付加容量３
５に書き込まれた表示信号が保持される（保持動作）。

【０００８】ところで、アクティブマトリクス基板にお
いて、画素電極は、基板上で信号線または走査線（バス
ライン）と同じ平面上に形成されることが多く、バスラ
インと接触しないように配置されているが、その一方、
例えば図７に示すように、層間絶縁膜４８を介在させ
て、画素電極４９を、信号線４７や走査線（ＴＦＴ４０
のゲート電極４２と同層）とは厚み方向に異なる別表面
に形成することも提案されている（特開昭５８−１７２
６８５号公報等）。

【０００９】図７に示すアクティブマトリクス基板で
は、基板４１上に、ゲート電極４２、ゲート絶縁膜４
３、半導体層４４、チャネル層４５、ｎ⁺−Ｓｉ層から
なるソース電極４６ａ及びドレイン電極４６ｂが順に積
層されてＴＦＴ４０が構成されており、上記ソース電極
４６ａと金属層からなる信号線４７とが接続され、ドレ
イン電極４６ｂと金属層からなる接続電極５０とが接続
されている。

【００１０】そして、上記ＴＦＴ４０及び、信号線４７
等を覆うように層間絶縁膜４８が設けられ、この上に透
明導電膜からなる画素電極４９が形成されている。画素
電極４９とＴＦＴ４０との接続は、上記接続電極５０と
画素電極４９とを層間絶縁膜４８に設けたコンタクトホ
ール４８ａを介して接続することで成されている。

【００１１】このような層間絶縁膜４８を介在させる構
成では、信号線４７及び走査線に対して画素電極４９を
オーバーラップさせることが可能となるので、画素電極
４９の面積を大きくして開口率の向上が図れる。また、
信号線４７に対して画素電極４９をオーバーラップさせ
た構成では、画素電極４９と信号線４７との隔たりに起
因した液晶に電界が印加されない領域が形成されず、か
つ、隣接する画素電極４９間での液晶に電界が印加され
ないことによる光漏れが信号線４７によって遮断される
こととなるので、対向電極側に貼合せズレを見込んだ上
でブラックマトリクスを形成していた従来の構成に比
べ、開口率の向上が図れる。また、信号線４７や走査線
に起因する電界をシールドすることによる液晶の配向不
良の抑制といった効果もある。

【００１２】一方、上記の層間絶縁膜４８には、例えば
一般式（２）

【００１３】

【化２】

【００１４】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側
鎖を表す）で表される、アクリル樹脂に感光剤としてナ
フトキノンジアジド系感光剤を用いたアクリル系のポジ
型感光性樹脂が従来からよく用いられている。尚、式
中、Ｘで表されるアクリル樹脂としては、例えばメタク
リル酸とグリシジルメタクリレートのポリマー等が用い
られる。ナフトキノンジアジド系感光剤を用いた上記感
光性樹脂は、水銀灯の光によって化学式（３）にて示す
加水分解反応をする。

【００１５】

【化３】

【００１６】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側
鎖を表す）上記の感光性樹脂は、感光部分がアルカリ現像液に溶解
する透明度の高いポジ型の感光性樹脂であり、フォトレ
ジスト塗布→露光→現像→エッチングといった工程を経
ることなく、露光→アルカリ現像といった容易な工程
で、層間絶縁膜４８に上記したコンタクトホール４８ａ
をパターニングできる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように信号線や走査線に対して画素電極をオーバーラ
ップさせるアクティブマトリクス基板の場合、画素電極
の開口率を向上でき、高輝度である等の利点を有する反
面、信号線と画素電極との間の容量が増加することによ
る表示品位の低下といった問題がある。

【００１８】即ち、図７に示すアクティブマトリクス基
板を基に説明すると、オーバーラップ部分の信号線４７
と画素電極４９との間に介在する層間絶縁膜４８に電荷
が蓄積されることとなるが、もしも信号線４７と画素電
極４９との間の容量が大きい場合、液晶容量及び付加容
量に保持されている表示信号が保持期間の間に信号線４
７の電位によって揺動を受け、その画素の液晶に印加さ
れる実効値が変動する。その結果、実際の表示におい
て、信号線４７の方向に沿った縦クロストークが見えて
しまい、表示品位の低下が起こる。そして、このような
縦クロストークの発生は、より高周波での駆動が要求さ
れる高精細な画素密度であるＸＧＡ、Ｓ−ＸＧＡ、ＥＷ
Ｓ対応への展開が図れないといった問題にもつながる。

【００１９】そこで、信号線４７と画素電極４９との間
の容量を低減させることが必要となる。その一つの方法
として、層間絶縁膜４８の膜厚を厚くすることが考えら
れるが、膜厚を厚くすると、画素電極４９の材料である
透明導電膜の乗り上げを考慮したコンタクトホール４８
ａの形成が困難となると共に、材料費の増加によるコス
トアップにもなる。また、コンタクトホール４８ａ周辺
における液晶配向の乱れに伴う光漏れによるコントラス
ト低下もより顕著に起こることとなる。

【００２０】そこで、本願発明者は、別の方法として、
層間絶縁膜４８の誘電率を低減させるべく、光官能基の
含有量を低減することを試みた。層間絶縁膜４８の材料
となる感光性樹脂では、光官能基による双極子モーメン
トにより、誘電率がベース樹脂の有する誘電率より高く
なっている。例えば、前記一般式（２）で表されるアク
リル系のポジ型感光性樹脂においては、光官能基に、以
下に示すような双極子モーメントμが存在し、この双極
子モーメントμにより、感光性樹脂の誘電率が高くな
る。

【００２１】

【化４】

【００２２】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側
鎖を表し、δ^-、δ⁺は分極した極性を表す）しかしながら、光官能基の含有量を減らすと、感光性樹
脂の誘電率を低減することは可能であるものの、光官能
感度の低下及び層間絶縁膜４８の密着力の低下を引き起
こし、層間絶縁膜４８として信頼性の高い膜が得られな
かった。

【００２３】本発明は、上記課題に鑑み成されたもの
で、その目的は、層間絶縁膜の膜厚を厚くしたり、層間
絶縁膜の材料となる感光性樹脂の膜質を低下させること
なく、画素電極と信号線との間の容量を低減し、開口率
が高く高輝度で、縦クロストークの無い、高表示品位の
液晶表示装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、上記の課題
を解決するために、基板上に設けられた複数の走査線
と、該走査線と直交するように形成された複数の信号線
と、隣り合う上記走査線と隣り合う上記信号線とで囲ま
れた領域に配置される画素電極と、上記走査線からの走
査信号によりＯＮ・ＯＦＦして上記画素電極への信号線
を介しての表示信号の入力をスイッチングするスイッチ
ング素子とを備え、かつ、上記画素電極が、上記のスイ
ッチング素子、走査線及び信号線を覆うように形成され
た層間絶縁膜の上に形成されてなるアクティブマトリク
ス型液晶表示装置において、上記層間絶縁膜に、樹脂の
主鎖或いは側鎖に光官能基が付加された感光性樹脂が用
いられ、上記光官能基に、該光官能基によって発生する
双極子モーメントを相殺し得るベクトルの双極子モーメ
ントを誘起させる残基が付加されていることを特徴とし
ている。

【００２５】これによれば、層間絶縁膜を形成する感光
性樹脂の光官能基によって発生する双極子モーメント
は、該光官能基に付加された残基によって誘起される双
極子モーメントにより相殺されるので、光官能基の双極
子モーメントによって感光性樹脂の誘電率が高くなるこ
とはなく、層間絶縁膜の誘電率を低いものとできる。

【００２６】光官能基によってもたらされる双極子モー
メントを相殺するベクトルとなる方向の双極子モーメン
トを誘起させることで、有機高分子材料の誘電率を低減
化できることは、例えば、Ｌ．Ｆ．Ｆｉｅｓｅｒ，Ａｄ
ｖａｎｃｅｄＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙI
I，３１９（１９６４）等に記載されている。

【００２７】特に従来、層間絶縁膜の材料として、上述
したように一般式（２）

【００２８】

【化５】

【００２９】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側
鎖を表す）で表される、感光剤としてナフトキノンジア
ジド系感光剤を用いたアクリル系のポジ型感光性樹脂が
よく用いられている。この樹脂は、感光部分がアルカリ
現像液に溶解する透明度の高いものであり、フォトレジ
スト塗布→露光→現像→エッチングといった工程を経る
ことなく、露光→アルカリ現像といった容易な工程でパ
ターニングが可能で、生産性に優れている。

【００３０】本発明の請求項１の構成をこの樹脂に適用
したものが、本発明の請求項２記載のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置であって、層間絶縁膜の材料とし
て、一般式（１）

【００３１】

【化６】

【００３２】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側
鎖を表し、Ｒはベンゼン環に対して電子供与性を示す残
基を表す）で表されるアクリル系の感光性樹脂を用いて
いる。

【００３３】これによれば、層間絶縁膜を形成する前記
一般式（１）で表されるアクリル系の感光性樹脂におい
て、化学式（４）に示すように、アクリル樹脂の主鎖或
いは側鎖に対してオルト位置に置換された、ベンゼン環
に電子を供与する残基により、光官能基による双極子モ
ーメントμを相殺し得る双極子モーメントμ’が誘起さ
れる。

【００３４】

【化７】

【００３５】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側
鎖を表し、Ｒはベンゼン環に対して電子供与性を示す残
基を表し、δ^-、δ⁺は分極した極性を表す）ポジ型の場合、未反応の光官能基が残るが、それに伴う
双極子モーメントμが存在しても効果的に相殺されるの
で、光官能基によって感光性樹脂の誘電率が高くなるこ
とはなく、層間絶縁膜の誘電率は低いものとなる。

【００３６】このような構成により、本発明のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置では、層間絶縁膜の膜厚を
厚くしたり、その材料である感光性樹脂の膜質を低下さ
せたりすることなく、層間絶縁膜の誘電率を下げること
ができ、画素電極と信号線との間の容量が大きくなるこ
とに起因する縦クロストークの発生を抑制できる。

【００３７】また、同等の表示品位であれば、従来の層
間絶縁膜よりも膜厚を薄くできるので、画素電極とスイ
ッチング素子とを接続するコンタクトホール周辺におけ
る、液晶配向の乱れに伴う光漏れが起こり難くなり、こ
の光漏れによるコントラスト低下を防止することもでき
る。

【００３８】本発明の請求項３記載のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置は、請求項２の構成において、上記
Ｒが、メチル基、エチル基、或いはビニル基の何れかで
あることを特徴としている。

【００３９】例えば、オルト位置に付加する電子供与性
の残基として、立体障害の大きなものを用いると、光官
能基の反応が阻害され、精度良くパターニングできない
こととなるが、メチル基、エチル基、或いはビニル基は
光官能基の光反応時における立体障害が小さいので、光
官能基の反応を阻害せず、精度良いパターニングが可能
である。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００４１】本実施の形態に係るアクティブマトリクス
型液晶表示装置（以降、液晶表示装置と称する）の有す
る液晶表示パネルは、図２にその１画素部分の平面図を
示すように、１画素毎にスイッチング素子としてのＴＦ
Ｔ（薄膜トランジスタ）６を有するアクティブマトリク
ス基板を備えている。液晶表示パネルは、このアクティ
ブマトリクス基板と、図示しない対向電極を有する対向
基板とが、数μｍの空間を介して対向して貼り合わさ
れ、その間隙に液晶が封入された構成である。

【００４２】まず、図２の平面図と、該図２のＡ−Ａ’
線矢視断面図である図１を用いて、上記アクティブマト
リクス基板の構造を大まかに説明する。アクティブマト
リクス基板では、ガラス等からなる透明な絶縁性の基板
１１の上に、互いに交差するように複数の信号線２…と
複数の走査線１…とが配置され、これら走査線１…と信
号線２…の各交差部に、ＴＦＴ６が設けられている
（尚、図２では、それぞれ２本の走査線１・１及び信号
線２・２と、１つのＴＦＴ６が示されている）。

【００４３】ＴＦＴ６は、基板１１上に、ゲート電極１
ａ、ゲート絶縁膜１３、半導体層１４、チャネル保護層
１５、及びソース電極１６ａ・ドレイン電極１６ｂとな
るｎ⁺−Ｓｉ層がこの順に積層されてなる構造を有して
いる。ＴＦＴ６のゲート電極１ａは該ＴＦＴ６が配され
た交差部を形成する走査線１と接続され、ソース電極１
６ａは交差部を形成する信号線２と接続されている。ま
た、ＴＦＴ６のドレイン電極１６ｂは、後述する接続電
極７と接続されており、この接続電極７を介して画素電
極４と接続されている。

【００４４】画素電極４は、隣り合う信号線２・２と、
隣り合う走査線１・１とで囲まれた領域に配置されてい
る。この画素電極４は、ＴＦＴ６や走査線１、信号線２
が形成されている面との間に層間絶縁膜１７を介在する
ことで、これらの形成面とは、厚み方向（各種薄膜の積
層方向）に異なる面に形成されており、画素電極４の周
端部は、画素電極４を囲む、それぞれ隣り合う信号線２
・２と走査線１・１の外縁部とオーバーラップされてい
る。そして、この画素電極４と上記した接続電極７と
が、上記層間絶縁膜１７に形成されたコンタクトホール
１７ａを介して接続されている。

【００４５】さらに、上記の基板１１の上には、互いに
平行な付加容量配線（以下、Ｃｓ線）３が、走査線１…
と平行に、隣り合う走査線１・１の間に一つというよう
に配置されている。このＣｓ線３は、全画素に共通して
設けられ、上記した対向基板の対向電極に接続されてい
る。そして、このＣｓ線３の上部に、上記の接続電極７
が延設されてなる付加容量電極（以下、Ｃｓ電極）７ａ
が形成されている。このＣｓ電極７ａと上記Ｃｓ線３と
の間には、上記のゲート絶縁膜１３が挟持されており、
これらＣｓ線３、Ｃｓ電極７ａ、及びゲート絶縁膜１３
で、いわゆるCson Common構造の付加容量が形成されて
いる。また、上記した層間絶縁膜１７に形成されたコン
タクトホール１７ａは、このＣｓ線３上に形成されてい
る。

【００４６】このような構成のアクティブマトリクス基
板からなる液晶表示パネルを有する液晶表示装置では、
走査線１…からの走査信号によりそれぞれの走査線１上
にあるＴＦＴ６…のＯＮ・ＯＦＦが制御される。そし
て、ＴＦＴ６がＯＮ状態のとき、信号線２より入力され
る表示信号が画素電極４及びＣｓ電極７ａに入力し、画
素電極４と対向基板側の対向電極とそれらの間に挟持さ
れる液晶とからなる液晶容量に表示信号が書き込まれる
と共に、付加容量にも表示信号が書き込まれる。一方、
ＴＦＴ６がＯＦＦ状態のとき、信号線２からの表示信号
の画素電極４及びＣｓ電極７ａへの入力が阻止され、液
晶容量と付加容量に書き込まれた表示信号が保持され
る。

【００４７】ところで、このような画素電極４の周端部
が、画素電極４を囲む、それぞれ隣り合う信号線２・２
と走査線１・１の外縁部とオーバーラップするような構
成のアクティブマトリクス基板の場合、〔発明が解決し
ようとする課題〕の項でも説明したように、特にオーバ
ーラップ部分の画素電極４と信号線２との間に介在する
層間絶縁膜１７の容量が大きいと、液晶容量及び付加容
量に保持されている表示信号が、保持期間の間に信号線
２の電位によって揺動を受け、その画素の液晶に印加さ
れる実効値が変動し、その結果、実際の表示において、
信号線２の方向に沿った縦クロストークが見えてしま
い、表示品位の低下が伴うといった問題がある。

【００４８】そこで、上記アクティブマトリクス基板で
は、層間絶縁膜１７の材料として、一般式（１）で表さ
れるアクリル系のポジ型感光性樹脂を用いている。

【００４９】

【化８】

【００５０】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側
鎖を表し、Ｒはベンゼン環に対して電子供与性を示す残
基を表す）このような感光性樹脂においては、化学式（４）に示す
ように、アクリル樹脂の主鎖或いは側鎖に対してオルト
位置に置換されたベンゼン環に電子を供与する残基によ
り、光官能基による双極子モーメントμを相殺し得る双
極子モーメントμ’が誘起される。

【００５１】

【化９】

【００５２】したがって、ポジ型の場合、未反応の光官
能基が残るため、光官能基による双極子モーメントμに
よる誘電率の上昇が引き起こされるが、これにより、未
反応の光官能基に伴う双極子モーメントμが存在しても
効果的に相殺されるので、光官能基によって感光性樹脂
の誘電率が高くなることはなく、層間絶縁膜１７は従来
に比べ低誘電率となる。

【００５３】ベース樹脂となるアクリル樹脂には、例え
ばメタクリル酸とグリシジルメタクリレートのポリマー
を用いることができる。また、光官能基に付与される電
子供与性の残基としては、脂肪族等などを用いればよい
が、その中でも特に、立体障害の小さいメチル基、エチ
ル基又はビニル基が光感応基の光反応を阻害しないとい
った点で好ましい。

【００５４】次に、図１の断面図を用いて、上記アクテ
ィブマトリクス基板の製造方法の一例を説明すると共
に、同時にその構造の詳細な部分についても説明する。

【００５５】まず、基板１１の表面に、Ｔａ等の導電薄
膜を形成し、この導電薄膜をパターニングして、走査線
１、ＴＦＴ６のゲート電極１ａ、及びＣｓ線３を形成す
る。次に、これら走査線１、ゲート電極１ａ、及びＣｓ
線３を全て覆うように窒化シリコン等の絶縁性薄膜を成
膜し、ゲート絶縁膜１３を形成する。

【００５６】次いで、その上に、半導体層１４となる薄
膜、チャネル保護層１５となる薄膜、及びソース電極１
６ａ及びドレイン電極１６ｂとなるｎ⁺−Ｓｉ層を形成
すると共にパターニングし、半導体層１４、チャネル保
護層１５、ソース電極１６ａ、ドレイン電極１６ｂを形
成する。尚、ここまでのプロセスは、従来の逆スタガ型
構造のＴＦＴを作成する場合と同様である。

【００５７】次に、その上に、透明導電膜であるＩＴＯ
(Indium Tin Oxide)膜１９、ＴａやＡｌからなる金属薄
膜１８を順にスパッタ法によって形成し、２層構造の導
電薄膜を形成し、この導電薄膜をパターニングして、信
号線２、接続電極７、及びＣｓ電極７ａを形成する。こ
のとき、信号線２はＩＴＯ膜１９と金属薄膜１８とから
なる２層構造となり、接続電極７はドレイン電極１６ｂ
との接続部分のみ２層構造で他の部分はＩＴＯ膜１９の
みからなり、Ｃｓ電極７ａはＩＴＯ膜１９のみからな
る。

【００５８】次に、基板１１の表面に対して、層間絶縁
膜１７となる感光性樹脂との濡れ性を向上させるための
前処理を施した後、前記の一般式（１）で表されるアク
リル系のポジ型感光性樹脂をスピン塗布法によって３μ
ｍの膜厚で形成する。そして、この感光性樹脂をプリベ
ークした後、所定のパターンに従って露光し、アルカリ
現像液で現像し、コンタクトホール１７ａを形成する。
このとき、感光性樹脂における露光された部分のみがア
ルカリ現像液によって除去され、除去部分が層間絶縁膜
１７を貫通するコンタクトホール１７ａとなる。

【００５９】その後、このアクティブマトリクス基板を
用いて作製する液晶表示パネルが、透過型であり層間絶
縁膜１７の透明度が要求され、層間絶縁膜１７の原料と
して用いた上記の感光性樹脂が着色している場合は、基
板１１側から裏面露光を行い、層間絶縁膜１７を形成す
る感光性樹脂を露光して透明化し、その後、感光性樹脂
を本硬化する。

【００６０】このとき、基板１１側からの裏面露光とす
ることで、走査線１及び信号線２がマスクとして機能
し、上記感光性樹脂における走査線１及び信号線２が形
成されている部分の光官能基が反応することはなく、未
反応のままとなり、前述の光官能基による双極子モーメ
ントμと残基による双極子モーメントμ’とが相殺し、
感光性樹脂の誘電率が高くなることはない。

【００６１】尚、このアクティブマトリクス基板を用い
て作製する液晶表示パネルが、反射型であったり、層間
絶縁膜１７の原料として用いた感光性樹脂が十分に透明
である場合は、このような露光処理を行なう必要はな
く、そのまま感光性樹脂を本硬化すればよい。

【００６２】この後、さらにその上に、ＩＴＯ膜をスパ
ッタ法によって形成し、パターニングし、画素電極４を
形成する。ＩＴＯ膜は上記の層間絶縁膜１７に設けられ
たコンタクトホール１７ａにも乗り上げ、コンタクトホ
ール１７ａを介して上記の接続電極７上にまで至ること
で、画素電極４と接続電極７とが接続される。このよう
にして、上記アクティブマトリクス基板が作製される。

【００６３】尚、本実施の形態では、層間絶縁膜１７の
材料としてアクリル系のポジ型感光性樹脂を例示したた
め、未反応の光官能基の双極子モーメントを相殺するよ
うなベクトルを有する双極子モーメントを誘起させる残
基を光官能基に付加したが、ネガ型であれば、光反応後
の光官能基に有る双極子モーメントを相殺し得るベクト
ルを有する双極子モーメントを誘起させる残基を光官能
基に付加することで、同様の効果が得られるものであ
る。

【００６４】また、同様に、たとえポジ型であっても感
光性樹脂の透明化のために全面露光を施す場合などは、
光官能基が反応した後の状態の双極子モーメントを相殺
し得るベクトルを有する双極子モーメントを誘起させる
残基を光官能基に付加すればよい。

【００６５】さらに、ここでは、透明化する方法とし
て、露光することを上げたが、このような光学的な処理
のみならず、化学的にも行うことが可能であり、それら
のいずれの方法を用いてもかまわない。

【００６６】次に、このようなアクティブマトリクス基
板からなる液晶表示パネルを有する液晶表示装置と組み
合わせることで、縦クロストークをさらに低減し、表示
品位のさらなる向上を図り得る液晶表示装置の駆動方法
について説明する。上記液晶表示装置においては、信号
線２と画素電極４との間の容量による、表示品位への影
響を低減させるために、表示信号が図３（ｂ）に示すよ
うな波形を有し、信号線２の極性を１走査線毎に反転さ
せる駆動法（以下、１Ｈ反転駆動と称する）で駆動され
る。

【００６７】ここで、１Ｈ反転駆動により、信号線２と
画素電極４との間の容量による、表示品位への影響が低
減される理由を説明する。縦クロストークに関係する容
量比αは次式で定義される。その意味するところは、信
号線２と画素電極４との間の容量に起因する画素電極４
の電圧変動に比例する量である。

【００６８】α＝Ｃｓｄ／（Ｃｓｄ＋Ｃｌｃ＋Ｃｃｓ）Ｃｓｄ：画素電極と信号線の間の容量Ｃｌｃ：画素を構成する液晶容量（中間調表示）Ｃｃｓ：画素を構成する付加容量同図（ａ）に、フィールド反転駆動、及び１Ｈ反転駆動
（対向ＤＣ、対向ＡＣ／５Ｖ）の、容量比αと充電率差
との関係を示す。フィールド反転駆動とは、表示信号の
波形が同図（ｃ）に示すような、信号線２の極性を１フ
ィールド毎に反転させる駆動法である。また、充電率差
とは、一般にクロストーク検査で用いられる中間調表示
の中に黒四角の窓表示をさせた画面時における、中間調
の一様表示部分と黒窓後の中間調部分との液晶に印加さ
れる実効電圧差を求めたものである。

【００６９】この図からわかるように、１Ｈ反転駆動で
は、フィールド反転駆動に比べて、信号線２と画素電極
４との間の容量が同じ場合、実際の液晶に印加される実
効電圧への影響が１／５〜１／１０に低減される。これ
は１Ｈ反転駆動の場合には、１フィールドの間にｌフィ
ールドの時間に対して十分に短い周期で表示信号の極性
が反転されるため、＋極性の信号からの影響と−極性の
信号からの影響とが表示への影響においてキャンセルさ
れるためである。

【００７０】一方、表示実験の結果から、パネル対角２
６ｃｍ（１0.４型）のＶＧＡ対応の液晶表示パネルで
は、この充電率差が中間調表示において0.６％以上にな
ると縦クロストークが顕著になり表示品位として問題と
なることが判明している。このスペックを図３（ａ）中
の点線によって示す。

【００７１】また、図４には、パネル対角２６ｃｍ（１
0.４型）のＶＧＡ対応の液晶表示パネルにおいて、下記
の式Ｃ＝ε₀ε_sＳ／ｄ ε₀：真空誘電率 ε_s：比誘電率Ｓ：オーバーラップ部分の面積ｄ：層間絶縁膜の膜厚を用いて層間絶縁膜１７の膜厚ｄをパラメータとして計
算した、画素電極４と信号線２とのオーバーラップ量と
容量比αとの関係を示す。

【００７２】図中、グラフａが層間絶縁膜１７の比誘電
率ε_sとして、前述の前記一般式（１）で表される感光
性樹脂のものを用いた場合のもので、グラフｂは層間絶
縁膜１７の比誘電率ε_sとして前述の一般式（２）で表
される従来の感光性樹脂のものを用いた場合のものであ
る。

【００７３】画素電極４と信号線２との間のオーバーラ
ップ幅は、加工精度を考慮すると少なくとも１μｍは必
要である。そこで、充電率差を0.６％以下とするために
は、層間絶縁膜１７の膜厚を2.０μｍ以上にする必要が
あることがわかる。

【００７４】本液晶表示装置で層間絶縁膜１７の材料と
して用いる、前記一般式（１）にて表されるナフトキノ
ンジアジド系感光剤を有するポジ型のアクリル系の感光
性樹脂では、光官能基による感光性樹脂の誘電率の上昇
がなく、層間絶縁膜１７を低誘電率とできるので、幅１
μｍでオーバーラップしている部分の充電率差を0.６％
以下とするための層間絶縁膜の膜厚の条件が2.０μｍ以
上というように、従来に比べて薄くできる。

【００７５】このように、画素電極４と信号線２とをオ
ーバーラップさせる構造の場合にも、１Ｈ反転駆動を用
いることによって、隣接する信号線２・２の間で極性を
反転させない場合にも縦クロストークの認められない良
好な表示を実現できる。

【００７６】また、このような駆動方法は、本液晶表示
装置における画素配列のように、縦ストライプであり、
かつ、それぞれの画素が走査線１に平行な辺よりも信号
線２に平行な辺の方が長いという長方形の形状を持つ場
合に、信号線２と画素電極４とのオーバーラップ部分が
多くなり、信号線２と画素電極４との容量が大きくなる
ため、特に効果的である。

【００７７】また、上記のような誘電率の低い層間絶縁
膜１７によって、従来と同等の表示品位を実現しようと
すれば、層間絶縁膜１７の膜厚を薄くすることが可能で
あり、層間絶縁膜１７の膜厚を薄くすることで、コンタ
クトホール１７ａにおける光漏れを起こり難くすること
ができる。

【００７８】また、層間絶縁膜１７の膜厚を変えずに画
素電極４と信号線２との間の容量を低減する設計によっ
ては、縦クロストークの発生が起こり難いため、より高
周波での駆動を要求される高精度な画素密度であるＸＧ
Ａ、Ｓ−ＸＧＡ、ＥＷＳへの展開が可能となる。

【００７９】また、層間絶縁膜１７に用いた上記感光性
樹脂では、オルト位置に付加する電子供与性の残基とし
て、メチル基、エチル基、或いはビニル基としたので、
光官能基の光反応時における立体障害が小さく、光官能
基の反応が阻害されず、完全に反応させることができ、
コンタクトホール１７ａを精度良く形成できる。

【００８０】さらに、本実施の形態に係る液晶表示装置
は、以上述べた構成により、次のような優れた特徴も備
えている。アクリル系のポジ型感光性樹脂を用いたので、スピ
ン塗布法により数μｍという薄膜の形成が容易に行える
と共に、露光→アルカリ現像剤による現像といった工程
でコンタクトホール１７ａをパターニングでき、フォト
レジスト塗布→露光→現像→エッチングといった工程を
経ることなく可能であり、生産性に優れている。尚、も
ちろん、フォトレジスト塗布→露光→現像→エッチング
といった工程を経てパターニングすることも可能であ
る。また、アクリル系のポジ型感光性樹脂を載置する方
法としては、スピン塗布法以外に、スロットコート法、
印刷法等を用いてもよい。

【００８１】信号線２を構成する層を金属薄膜１８
とＩＴＯ膜１９との２層構造としたので、仮に信号線２
を構成する金属薄膜１８の一部に膜の欠損があったとし
てもＩＴＯ１９によって電気的に接続されるため信号線
２の断線を少なくできる。

【００８２】ＴＦＴ６のドレイン電極１６ｂと画素
電極４とを接続する接続電極７をＩＴＯ膜１９によって
形成したので、従来の接続電極７を金属層によって形成
していたもののように、接続電極７が開口部に存在する
ことによる開口率の低下が伴わず、高い開口率となる。

【００８３】接続電極７が延設して形成された付加
容量のＣｓ電極７ａも、ＩＴＯ膜１９によって形成され
るため、このＣｓ電極７ａによる開口率の低下も見られ
ない。

【００８４】層間絶縁膜１７のコンタクトホール１
７ａの形成位置を、Ｃｓ線３と対向配置されているＣｓ
電極７ａ上としたので、コンタクトホール１７ａ付近
が、遮光性の金属層で構成されているＣｓ線３で遮光さ
れることとなり、コンタクトホール１７ａにおける光漏
れによるコントラスト低下を抑制できるといった利点が
ある。

【００８５】つまり、層間絶縁膜１７の膜厚を３μｍと
した場合、液晶層の厚みである4.５μｍと比較しても無
視できない厚みであるので、コンタクトホール１７ａの
周辺に液晶の配向乱れによる光漏れが発生し、コンタク
トホール１７ａが開口部の上にあると、光漏れによるコ
ントラストの低下が生じることとなる。しかしながら、
上記のような構成とすることで、コンタクトホール１７
ａの周辺における光漏れが遮光性のＴａ等からなるＣｓ
線３で遮られることとなり、開口部にコンタクトホール
１７ａが存在しないので、光漏れによる上記のようなコ
ントラストの低下が生じない。

【００８６】さらに、このような構造とすることで、コ
ンタクトホール１７ａで液晶の配向が乱れたとしても表
示には影響ないため、コンタクトホール１７ａの形成に
は、その寸法精度を重視する必要が無く、大きくしかも
滑らかに形成することができるので、層間絶縁膜１７上
に形成される画素電極４がコンタクトホール１７ａで切
れるようなことがなく、滑らかにつながり、歩留まりの
向上が図れる。

【００８７】尚、本実施の形態では、付加容量の一方の
電極がＣｓ線３を通じて対向電極に接続されるCs on Co
mmon構造としたが、隣接する走査線１の一部を一方電極
として付加容量を形成する、いわゆるCs on Gate構造で
も同様であり、この場合には、隣接する走査線１の上に
コンタクトホール１７ａを形成することにより、走査線
１で遮光してコントラストの低下を防ぐことができる。

【００８８】また、ＴＦＴ６として、逆スタガ型の構造
を例示したが、スタガ型のＴＦＴを用いる場合にも、本
発明の適用が可能である。さらに、上記のアクティブマ
トリクス基板の場合、図１に示すように、画素電極４と
接続電極７とを、コンタクトホール１７ａを介して直接
接続した構成としたが、この場合、例えば図５に示すよ
うに、コンタクトホール１７ａの下部に形成されたＣｓ
電極７ａ上に、ＴａＮやＡｌＮなどの金属窒化物２０を
配置し、この金属窒化物２０を介してＣｓ電極７ａと画
素電極４とを接続した構成とすることもできる。

【００８９】このように金属窒化物２０を介在させるの
は、例えば層間絶縁膜１７にコンタクトホール１７ａを
開口した後の洗浄において、コンタクトホール１７ａの
開口部から層間絶縁膜１７とその下地層となる上記Ｃｓ
電極７ａを形成するＩＴＯ膜やその他Ｔａ、Ａｌなど金
属薄膜との間の界面に洗浄液が侵入し、下地層から層間
絶縁膜１７が剥がれるといった密着性に問題がある場合
があるためである。

【００９０】金属窒化物２０を介在させた構成とするこ
とで、層間絶縁膜１７とその下地層との密着性が良好と
なり、膜剥がれなどの密着性に関する問題は生じないよ
うになる。この金属窒化物２０は、層間絶縁膜１７を構
成する感光性樹脂や、Ｃｓ電極７ａを形成している材料
と密着性のよいものであればいずれを用いてもよいが、
Ｃｓ電極７ａと画素電極４とを電気的に接続する必要が
あるので、良好な導電性を有していることが必要であ
る。

【００９１】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置は、以上のように、層間絶縁膜
に、主鎖或いは側鎖に光官能基が付加された感光性樹脂
が用いられ、上記光官能基に、該光官能基によって発生
する双極子モーメントを相殺し得るベクトルの双極子モ
ーメントを誘起させる残基が付加されている構成であ
る。

【００９２】本発明の請求項２記載のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置は、請求項１の構成において、層間
絶縁膜に用いられる感光性樹脂は、一般式（１）

【００９３】

【化１０】

【００９４】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側
鎖を表し、Ｒはベンゼン環に対して電子供与性を示す残
基を表す）で表されるアクリル系のポジ型感光性樹脂で
ある構成である。

【００９５】これにより、本発明のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置では、層間絶縁膜の膜厚を厚くした
り、その材料である感光性樹脂の膜質を低下させたりす
ることなく、層間絶縁膜の誘電率を下げることができ、
画素電極と信号線との間の容量が大きくなることに起因
する縦クロストークの発生を抑制できる。そして、縦ク
ロストークが発生し難いので、より高周波での駆動が要
求される高精細な画素密度であるＸＧＡ、Ｓ−ＸＧＡ、
ＥＷＳ対応への展開が図れる。

【００９６】また、同等の表示品位であれば、従来の層
間絶縁膜よりも膜厚を薄くできるので、画素電極とスイ
ッチング素子とを接続するコンタクトホール周辺におけ
る、液晶配向の乱れに伴う光漏れを起こり難くし、この
光漏れによるコントラスト低下を防止することもできる
といった効果を奏する。

【００９７】本発明の請求項３記載のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置は、請求項２の構成において、上記
Ｒが、メチル基、エチル基、或いはビニル基の何れかで
ある構成である。

【００９８】これにより、光官能基による双極子モーメ
ントを相殺すべく残基を付加した構成においても、光官
能基の光反応時における立体障害が小さく、光官能基の
反応を阻害せず、精度良いパターニングが可能であり、
上記請求項１、２の構成により奏する効果を、感光性樹
脂の光官能感度を低下させることなく実現できるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るアクティブマトリ
クス型液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板
を示すもので、図２のＡ−Ａ’線矢視断面図である。

【図２】上記アクティブマトリクス基板の一画素分の平
面図である。

【図３】容量比と充電率差との関係を表す説明図であ
る。

【図４】画素電極と信号線とのオーバーラップ幅と容量
比との関係を示す説明図である。

【図５】上記アクティブマトリクス基板における、接続
電極と画素電極とが接続される他の構成を示す要部断面
図である。

【図６】アクティブマトリクス型液晶表示装置に備えら
れる液晶表示パネルの等価回路図である。

【図７】従来のアクティブマトリクス基板の構造を示す
要部断面図である。

【符号の説明】

１走査線２信号線３付加容量配線４画素電極６ＴＦＴ（スイッチング素子）１７層間絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に設けられた複数の走査線と、該走
査線と直交するように形成された複数の信号線と、隣り
合う上記走査線と隣り合う上記信号線とで囲まれた領域
に配置される画素電極と、上記走査線からの走査信号に
よりＯＮ・ＯＦＦして上記画素電極への信号線を介して
の表示信号の入力をスイッチングするスイッチング素子
とを備え、かつ、上記画素電極が、上記のスイッチング
素子、走査線及び信号線を覆うように形成された層間絶
縁膜の上に形成されてなるアクティブマトリクス型液晶
表示装置において、上記層間絶縁膜に、樹脂の主鎖或いは側鎖に光官能基が
付加された感光性樹脂が用いられ、上記光官能基に、該
光官能基によって発生する双極子モーメントを相殺し得
るベクトルの双極子モーメントを誘起させる残基が付加
されていることを特徴とするアクティブマトリクス型液
晶表示装置。
【請求項２】上記層間絶縁膜に用いられる感光性樹脂
は、一般式（１）【化１】（式中、Ｘはアクリル樹脂の主鎖或いは側鎖を表し、Ｒ
はベンゼン環に対して電子供与性を示す残基を表す）で
表されるアクリル系のポジ型感光性樹脂であることを特
徴とする請求項１記載のアクティブマトリクス型液晶表
示装置。
【請求項３】上記Ｒが、メチル基、エチル基、或いはビ
ニル基の何れかであることを特徴とする請求項２記載の
アクティブマトリクス型液晶表示装置。