JPH1090669A - Liquid crystal display device and its manufacture - Google Patents
Liquid crystal display device and its manufactureInfo
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- JPH1090669A JPH1090669A JP24467196A JP24467196A JPH1090669A JP H1090669 A JPH1090669 A JP H1090669A JP 24467196 A JP24467196 A JP 24467196A JP 24467196 A JP24467196 A JP 24467196A JP H1090669 A JPH1090669 A JP H1090669A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は液晶の電気光学特
性を利用した液晶表示パネル等の液晶表示装置およびそ
の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device such as a liquid crystal display panel utilizing the electro-optical characteristics of liquid crystal, and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液晶の電気光学特性を利用した液晶表示
装置は、大画面化、大容量化によりＯＡ機器への応用が
盛んに進められている。現在一般に実用化されている液
晶表示装置の動作モードとして、２枚のガラス基板間で
液晶分子が９０゜ねじれた配向状態を呈するツイステッ
ドネマティック（ＴＮ）型と、１８０゜〜２７０゜ねじ
れた配向状態を呈するスーパーツイステッドネマティッ
ク（ＳＴＮ）型とがある。ＴＮ型は主としてアクティブ
マトリックス型液晶表示装置に、ＳＴＮ型は単純マトリ
ックス型液晶表示装置に用いられている。2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices utilizing the electro-optical characteristics of liquid crystal have been actively applied to office automation equipment due to their large screen and large capacity. The operation modes of a liquid crystal display device currently generally put into practical use include a twisted nematic (TN) type in which liquid crystal molecules exhibit a 90 ° twisted alignment state between two glass substrates, and a 180 ° to 270 ° twisted alignment state. And a super twisted nematic (STN) type. The TN type is mainly used for an active matrix type liquid crystal display device, and the STN type is used for a simple matrix type liquid crystal display device.
【０００３】特に近年、アクティブマトリックス型液晶
表示装置の使用用途が飛躍的に拡大し、それに伴い広視
野角化、高輝度化、低反射化、高精細化、フルカラー化
に対する要望が増大している。しかしながら、アクティ
ブマトリックス型液晶表示装置では、アレイ基板上に形
成された配線電極やスイッチング素子に起因する段差の
影響によりリバースチルトドメイン等の配向欠陥が発生
して、高精細化、フルカラーを実現する上で一つの阻害
要因となっている。この問題を解決した液晶表示装置と
しては、特開平８−６２５９５号公報に開示されたもの
がある。In particular, in recent years, the use of active matrix type liquid crystal display devices has been dramatically expanded, and accordingly, demands for wide viewing angles, high brightness, low reflection, high definition, and full color have been increasing. . However, in an active matrix type liquid crystal display device, alignment defects such as a reverse tilt domain occur due to the influence of steps caused by wiring electrodes and switching elements formed on an array substrate, thereby realizing high definition and full color. This is one of the obstacles. As a liquid crystal display device which has solved this problem, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-62595.
【０００４】その液晶表示装置のアレイ基板の断面図を
図５に示す。１０１はガラスより構成されるアレイ基
板、１０２はスイッチング素子としての薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）、１０３は低抵抗金属からなる配線電極と
してのゲート線、１０４は配線電極としてのソース線、
１０５は平坦化膜として機能する層間絶縁膜、１０６は
透明導電膜からなる画素電極である。FIG. 5 is a sectional view of an array substrate of the liquid crystal display device. 101 is an array substrate made of glass, 102 is a thin film transistor (TFT) as a switching element, 103 is a gate line as a wiring electrode made of a low-resistance metal, 104 is a source line as a wiring electrode,
Reference numeral 105 denotes an interlayer insulating film functioning as a flattening film, and reference numeral 106 denotes a pixel electrode made of a transparent conductive film.
【０００５】この液晶表示装置は、図５に示すように、
アレイ基板１０１上の配線電極であるゲート線１０３お
よびソース線１０４とＴＦＴ素子１０２上の段差を緩和
するために、平坦化膜としの層間絶縁膜１０５を形成し
てあり、画素電極１０６がコンタクトホール１０７を介
して薄膜トランジスタ１０２のドレイン電極と電気的に
接続された状態で、層間絶縁膜１０５上に形成されてい
る。[0005] This liquid crystal display device, as shown in FIG.
In order to reduce a step on the TFT element 102 with the gate line 103 and the source line 104, which are wiring electrodes on the array substrate 101, an interlayer insulating film 105 as a flattening film is formed. It is formed on the interlayer insulating film 105 in a state where it is electrically connected to the drain electrode of the thin film transistor 102 via 107.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】層間絶縁膜１０５には
段差を緩和する平坦性と電気的接続を確保するためのコ
ンタクトホール１０７を形成する加工性と層間絶縁性の
３つの特性が要求される。平坦性を確保するためには、
ある程度の膜厚を確保する必要がある。またコンタクト
ホールを形成するためにエッチング等を行う必要がある
が、エッチングを精度よく行うためには、膜厚が大きす
ぎてもいけない。また、当然絶縁性も十分に有している
ことが必要である。これらの要望を満たす材料として
は、感光性樹脂が望ましい。The interlayer insulating film 105 is required to have three characteristics, that is, workability for forming a contact hole 107 for securing flatness for reducing a step and electrical connection and interlayer insulating properties. . To ensure flatness,
It is necessary to secure a certain film thickness. Further, it is necessary to perform etching or the like in order to form a contact hole, but in order to perform etching with high accuracy, the film thickness must not be too large. In addition, it is necessary to have sufficient insulation. As a material satisfying these demands, a photosensitive resin is desirable.
【０００７】ところが、層間絶縁膜１０５として感光性
樹脂を用いた場合には、材料を構成する感光基の４００
ｎｍ〜５００ｎｍ域の可視光吸収により黄色に着色し、
パネルの透過率が低下する。また、層間絶縁膜１０５の
介在による画素電極と配線電極とのオーバーラップ部の
寄生容量によるクロストークの発生によって輝度むらが
発生する。また、層間絶縁膜１０５の比抵抗値が小さい
ことによる液晶容量のリークに伴って表示むらが発生す
る。また、層間絶縁膜１０５の表面硬度不足に起因した
スペーサによる層間絶縁膜の変形に伴うＩＴＯ電極（７
００〜１５００Å程度の薄膜）、つまり画素電極のクラ
ック発生などの問題が発生し、その結果、断線等の問題
が発生し、画素電極に所定の電圧が印加されないことに
よって、画素光漏れ等の表示不良を招く。また、層間絶
縁膜１０５の硬度が不足することで、液晶表示装置の組
立後に層間絶縁膜１０５に凹みが発生し、液晶の配向異
常を引き起こし、表示品位が低下するため好ましくな
い。However, when a photosensitive resin is used as the interlayer insulating film 105, the photosensitive group 400 constituting the material is used.
colored yellow by visible light absorption in the range of nm to 500 nm,
The transmittance of the panel decreases. In addition, brightness unevenness occurs due to occurrence of crosstalk due to parasitic capacitance at an overlapping portion between the pixel electrode and the wiring electrode due to the interposition of the interlayer insulating film 105. In addition, display unevenness occurs due to leakage of the liquid crystal capacitance due to the small specific resistance value of the interlayer insulating film 105. In addition, the ITO electrode (7) associated with the deformation of the interlayer insulating film due to the spacer caused by the insufficient surface hardness of the interlayer insulating film 105.
(A thin film having a thickness of about 100 to 1500 °), that is, a problem such as cracking of the pixel electrode occurs. As a result, a problem such as disconnection occurs, and a predetermined voltage is not applied to the pixel electrode. Inviting defects. In addition, when the hardness of the interlayer insulating film 105 is insufficient, the interlayer insulating film 105 is dented after the assembly of the liquid crystal display device, which causes an abnormal alignment of liquid crystal and deteriorates the display quality.
【０００８】この発明の目的は、パネル透過率の低下な
どの特性劣化を引き起こすことなく均一配向を実現する
ことができる液晶表示装置およびその製造方法を提供す
ることである。この発明の他の目的は、層間絶縁膜によ
ってアレイ基板表面の平坦性を確保できるとともに、平
坦性を確保するための層間絶縁膜に形成するコンタクト
ホールの形状を安定化することができる液晶表示装置を
提供することである。It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of realizing uniform alignment without causing deterioration in characteristics such as a decrease in panel transmittance, and a method of manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of securing the flatness of the surface of an array substrate by an interlayer insulating film and stabilizing the shape of a contact hole formed in the interlayer insulating film for ensuring the flatness. It is to provide.
【０００９】この発明のさらに他の目的は、表示むらを
低減することができる液晶表示装置を提供することであ
る。この発明のさらに他の目的は、層間絶縁膜の変形に
よる画素電極のクラック発生および表示品位の低下を防
止することができる液晶表示装置を提供することであ
る。Still another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of reducing display unevenness. Still another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of preventing generation of cracks in a pixel electrode and deterioration of display quality due to deformation of an interlayer insulating film.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
においては、アレイ基板上の配線電極、スイッチング素
子上に設けた層間絶縁膜を、３８０ｎｍ以下の波長の紫
外線に対して感光する、つまり３８０ｎｍ以下に光吸収
のピーク（感光ピーク）を持つ感光性のアクリル系樹脂
等の透明絶縁性樹脂から形成したものである。層間絶縁
膜は、膜厚を２μｍ以上４μｍ以下とし、比誘電率を
３．５以下とし、比抵抗値を１×１０14Ω／□以上し、
表面硬度を４Ｈ以上としている。なお、上記では、可視
光と紫外線の境界の波長を３８０ｎｍで代表している。In the liquid crystal display device of the present invention, the wiring electrodes on the array substrate and the interlayer insulating film provided on the switching elements are exposed to ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less, that is, 380 nm. The following is formed from a transparent insulating resin such as a photosensitive acrylic resin having a light absorption peak (photosensitive peak). The interlayer insulating film has a thickness of 2 μm or more and 4 μm or less, a relative dielectric constant of 3.5 or less, a specific resistance of 1 × 10 14 Ω / □ or more,
The surface hardness is 4H or more. In the above description, the wavelength at the boundary between visible light and ultraviolet light is represented by 380 nm.
【００１１】この発明によれば、層間絶縁膜は、平坦化
膜として段差を緩和する作用をするとともに、可視光域
での光吸収を低減して層間絶縁膜の着色を抑制し、透過
率の高い液晶表示装置が得られる。また、層間絶縁膜を
上記のように構成したことにより、アレイ基板の表面の
平坦性を確保できるとともに、絶縁膜に形成するコンタ
クトホールの形状を安定させることができ、層間絶縁膜
を誘電体とする画素電極と配線電極間の寄生容量を規定
してクロストークを表示むらを低減することができ、ま
た層間絶縁膜を通る液晶容量のリークによる表示むらを
低減することができる。さらに、層間絶縁膜の変形を防
止することができ、画素電極のクラック発生や液晶の配
向異常を防止できる。According to the present invention, the interlayer insulating film acts as a flattening film to alleviate the step, reduces light absorption in the visible light range, suppresses coloring of the interlayer insulating film, and reduces the transmittance. A high liquid crystal display device can be obtained. Further, by configuring the interlayer insulating film as described above, the flatness of the surface of the array substrate can be ensured, the shape of the contact hole formed in the insulating film can be stabilized, and the interlayer insulating film can be made of a dielectric material. It is possible to reduce the display unevenness due to crosstalk by defining the parasitic capacitance between the pixel electrode and the wiring electrode, and to reduce the display unevenness due to the leakage of the liquid crystal capacitance passing through the interlayer insulating film. Further, deformation of the interlayer insulating film can be prevented, and generation of cracks in the pixel electrode and abnormal alignment of the liquid crystal can be prevented.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】請求項１記載した液晶表示装置
は、画素電極とソース線およびゲート線からなる配線電
極とスイッチング素子とがマトリックス状に配置された
アレイ基板と、対向電極を有する対向基板との間に液晶
を挟持してなる液晶表示装置であって、画素電極がアレ
イ基板上に樹脂からなる層間絶縁膜を介して電気的にス
イッチング素子と接続した状態で形成されており、層間
絶縁膜が３８０ｎｍ以下の波長の紫外線に対して感光す
る感光性の透明絶縁性樹脂から形成されていることを特
徴とする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A liquid crystal display device according to a first aspect of the present invention includes an array substrate on which pixel electrodes, wiring electrodes including source lines and gate lines, and switching elements are arranged in a matrix, and a counter substrate having a counter electrode. A liquid crystal display device having a liquid crystal sandwiched therebetween, wherein the pixel electrodes are formed on the array substrate in a state where they are electrically connected to the switching elements via an interlayer insulating film made of resin. The film is formed of a photosensitive transparent insulating resin sensitive to ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less.
【００１３】この構成によると、高透明性を確保しつつ
均一配向を実現することができるとともに、１回のフォ
トリソ工程によりコンタクトホールを形成することがで
きて製造が容易である。請求項２記載した液晶表示装置
は、請求項１記載の液晶表示装置において、層間絶縁膜
の膜厚を２μｍ以上４μｍ以下としたものである。According to this structure, uniform orientation can be realized while ensuring high transparency, and a contact hole can be formed by one photolithography step, so that manufacturing is easy. According to a second aspect of the present invention, in the liquid crystal display device of the first aspect, the thickness of the interlayer insulating film is set to 2 μm or more and 4 μm or less.
【００１４】この構成によると、平坦性を確保できると
ともに、層間絶縁膜に形成するコンタクトホールの形状
を安定化させることができる。請求項３記載の液晶表示
装置は、請求項１または２記載の液晶表示装置におい
て、層間絶縁膜の比誘電率を３．５以下としたものであ
る。この構成によると、画素電極と配線電極間の寄生容
量を規定してクロストークによる表示むらを低下させる
ことができる。According to this structure, flatness can be ensured and the shape of the contact hole formed in the interlayer insulating film can be stabilized. According to a third aspect of the present invention, in the liquid crystal display of the first or second aspect, the relative dielectric constant of the interlayer insulating film is set to 3.5 or less. According to this configuration, it is possible to reduce the display unevenness due to crosstalk by defining the parasitic capacitance between the pixel electrode and the wiring electrode.
【００１５】請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１
または２記載の液晶表示装置において、層間絶縁膜の比
抵抗値を１×１０14Ω／□以上としたものである。この
構成によると、液晶容量のリークによる表示むらを防ぐ
ことができる。請求項５記載の液晶表示装置は、請求項
１または２記載の液晶表示装置において、層間絶縁膜の
表面硬度を４Ｈ以上としたものである。According to a fourth aspect of the invention, there is provided a liquid crystal display device.
Alternatively, in the liquid crystal display device described in 2, the specific resistance of the interlayer insulating film is set to 1 × 10 14 Ω / □ or more. According to this configuration, display unevenness due to leakage of the liquid crystal capacitance can be prevented. According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid crystal display of the first or second aspect, the surface hardness of the interlayer insulating film is 4H or more.
【００１６】この構成によると、スペーサによる層間絶
縁膜の変形を防ぐことができ、したがって、層間絶縁膜
の上に形成した画素電極のクラックを防止することがで
きるとともに、液晶の配向異常を防止できる。請求項６
記載の液晶表示装置の製造方法は、ソース線およびゲー
ト線からなる配線電極とスイッチング素子上に樹脂から
なる層間絶縁膜が形成され、画素電極がスイッチング素
子に電気的に接続された状態で層間絶縁膜上に形成され
たアレイ基板を有する液晶表示装置を製造する液晶表示
装置の製造方法であって、アレイ基板上にソース線およ
びゲート線からなる配線電極とスイッチング素子を形成
した後に、樹脂として３８０ｎｍ以下の波長の紫外線に
対して感光する感光性の透明絶縁性樹脂膜を形成する工
程と、透明絶縁性樹脂膜に対して所定のパターンを有す
るフォトマスクを介して、３８０ｎｍ以下の波長を有す
る紫外線を照射し、アルカリ水溶液に浸漬してパターン
を形成する工程と、透明絶縁性樹脂膜に対して１００℃
以下の温度で紫外線を照射する工程と、透明絶縁性樹脂
膜を窒素雰囲気中で焼成することにより層間絶縁膜を形
成する工程とを含む。According to this structure, the deformation of the interlayer insulating film due to the spacer can be prevented, so that the crack of the pixel electrode formed on the interlayer insulating film can be prevented, and the abnormal alignment of the liquid crystal can be prevented. . Claim 6
The method of manufacturing a liquid crystal display device according to the aspect of the invention is characterized in that an interlayer insulating film made of a resin is formed on a wiring electrode formed of a source line and a gate line and a switching element, and the pixel electrode is electrically connected to the switching element. A method for manufacturing a liquid crystal display device having a liquid crystal display device having an array substrate formed on a film, comprising: forming a wiring electrode including a source line and a gate line and a switching element on the array substrate; A step of forming a photosensitive transparent insulating resin film that is sensitive to ultraviolet light of the following wavelengths, and an ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less through a photomask having a predetermined pattern on the transparent insulating resin film. Forming a pattern by immersing the transparent insulating resin film in an alkaline aqueous solution at 100 ° C.
The method includes a step of irradiating ultraviolet rays at the following temperature and a step of forming an interlayer insulating film by firing the transparent insulating resin film in a nitrogen atmosphere.
【００１７】この方法によると、容易に透明性の優れた
液晶表示装置の製造を可能にする。以下、この発明の実
施の形態について、説明する。 （第１の実施の形態）図１はこの発明の第１の実施の形
態の液晶表示装置（液晶表示パネル）の構成を示す断面
図である。図１において、１０１はガラスより構成され
るアレイ基板、１０２はスイッチング素子としての薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）、１０３はアルミニュウム等の
低抵抗金属からなる配線電極としてのゲート線、１０４
は配線電極としてのソース線、１０５は感光性樹脂から
なる層間絶縁膜、１０６は酸化インジュウム・錫（ＩＴ
Ｏ）からなる画素電極、１０７は画素電極１０６とスイ
ッチング素子１０２のドレイン電極を電気的に接続する
コンタクトホール、１０８はガラスからなる対向基板、
１０９はＩＴＯからなる対向電極、１１０は耐熱性高分
子からなる配向膜、１１１は液晶、１１２はスペーサ、
１１３はカラーフィルタ、１１４はブラックマトリック
ス、１１５は偏光板である。According to this method, it is possible to easily manufacture a liquid crystal display device having excellent transparency. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a liquid crystal display device (liquid crystal display panel) according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is an array substrate made of glass, 102 is a thin film transistor (TFT) as a switching element, 103 is a gate line as a wiring electrode made of a low-resistance metal such as aluminum, 104
Is a source line as a wiring electrode, 105 is an interlayer insulating film made of a photosensitive resin, and 106 is indium tin oxide (IT)
O) is a pixel electrode, 107 is a contact hole for electrically connecting the pixel electrode 106 and the drain electrode of the switching element 102, 108 is a counter substrate made of glass,
109 is a counter electrode made of ITO, 110 is an alignment film made of a heat-resistant polymer, 111 is a liquid crystal, 112 is a spacer,
113 is a color filter, 114 is a black matrix, and 115 is a polarizing plate.
【００１８】この実施の形態では、アレイ基板１０１上
に、マトリックス状に配置される薄膜トランジスタ１０
２、ゲート線１０３、ソース線１０４を形成した後、感
光性樹脂からなる層間絶縁膜１０５を形成する。層間絶
縁膜１０５として感光性樹脂を用いる理由は、以下に示
すとおりである。すなわち、層間絶縁膜１０５上に画素
電極１０６を形成するが、画素電極１０６を薄膜トラン
ジスタ１０２のドレインとを層間絶縁膜１０５を介して
電気的に接続する必要があるために、層間絶縁膜１０５
に接続用のコンタクトホール１０７を設ける必要があ
る。層間絶縁膜１０５の材料として感光性樹脂を用いれ
ば、１回のフォトリソ工程でコンタクトホール１０７を
作ることができる。In this embodiment, thin film transistors 10 arranged in a matrix on an array substrate 101
2. After forming the gate lines 103 and the source lines 104, an interlayer insulating film 105 made of a photosensitive resin is formed. The reason for using a photosensitive resin as the interlayer insulating film 105 is as follows. That is, although the pixel electrode 106 is formed on the interlayer insulating film 105, it is necessary to electrically connect the pixel electrode 106 to the drain of the thin film transistor 102 via the interlayer insulating film 105.
It is necessary to provide a contact hole 107 for connection. If a photosensitive resin is used as the material of the interlayer insulating film 105, the contact hole 107 can be formed by one photolithography process.
【００１９】感光性樹脂としては、透明性が高く、比誘
電率が小さく、比抵抗値が小さく、表面硬度が高いアク
リル系樹脂（透明絶縁性樹脂）を用いることが望まし
い。感光性樹脂はネガ型とポジ型に分けられる。ネガ型
ではベースポリマーとしてエポキシアクリレート、ウレ
タンアクリレート等の可視光に対して透明なアクリル系
材料を用いることが望ましい。As the photosensitive resin, it is desirable to use an acrylic resin (transparent insulating resin) having high transparency, low relative permittivity, low specific resistance and high surface hardness. The photosensitive resin is classified into a negative type and a positive type. In the negative type, it is desirable to use an acrylic material that is transparent to visible light, such as epoxy acrylate or urethane acrylate, as the base polymer.
【００２０】また、感光基として３８０ｎｍ以下の波長
の紫外線に対して光化学反応を生じる感光基を添加した
材料を用いることが望ましい。なぜなら、可視光域に吸
収のある感光基を用いると、４００ｎｍから５００ｎｍ
の可視光領域の光吸収により着色が発生する。そのため
可視光よりも下の波長帯に吸収のある感光材料を用いる
と、着色は大幅に改善される。具体的には、２５２ｎｍ
と３３６ｎｍに感光ピークを有するベンジルジメチルケ
タール（商品名：イルガキュアー６５１）や、２４３ｎ
ｍと３２２ｎｍに吸収を持つ２−ヒドロキシ−２−メチ
ル−１−フェニルプロパン−１−オン（商品名：ダロキ
ュアー１１７３）等の材料を用いることができる。It is desirable to use a material to which a photosensitive group which causes a photochemical reaction with respect to ultraviolet rays having a wavelength of 380 nm or less is added. Because, when a photosensitive group that absorbs in the visible light region is used, 400 nm to 500 nm
Coloring occurs due to light absorption in the visible light region. Therefore, when a photosensitive material that absorbs in a wavelength band lower than visible light is used, coloring is greatly improved. Specifically, 252 nm
And benzyldimethyl ketal (trade name: Irgacure 651) having a photosensitive peak at 336 nm, and 243n
Materials such as 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one (trade name: Darocure 1173) having an absorption at m and 322 nm can be used.
【００２１】ポジ型の材料では、オルソジアゾナフトキ
ノン−ノボラック樹脂系の材料を用いることができる。
感光基であるオルソジアゾナフトキノン系材料には、ｉ
線（３６５ｎｍ）に強い吸収を有するオルソナフトキノ
ン−４−スルフォン酸エステルをベンゾフェノンに結合
させた材料等を用いれば、ｇ線（４３６ｎｍ）に強い吸
収を持つオルソジアゾナフトキノン−５−スルフォン酸
エステルに比べて可視光域の吸収が比較的少ないので、
着色が少なく好ましい。またノボラック樹脂としては、
ポリビニルフェノールなどのアクリル樹脂を用いること
ができる。ポジ型材料の場合、未露光部分は感光基が光
化学反応せずに残るため、わずかに可視光域での吸収が
発生し、この吸収をなくすために再度紫外線を照射し
て、感光基を分解させる必要がある。As the positive type material, an orthodiazonaphthoquinone-novolak resin-based material can be used.
Orthodiazonaphthoquinone-based materials that are photosensitive groups include i.
When a material in which orthonaphthoquinone-4-sulfonate having a strong absorption at the g-line (365 nm) is bonded to benzophenone or the like is used, compared with orthodiazonaphthoquinone-5-sulfonate having a strong absorption at the g-line (436 nm). And the absorption in the visible light region is relatively small,
Less coloring is preferable. In addition, as novolak resin,
An acrylic resin such as polyvinyl phenol can be used. In the case of a positive-type material, the photosensitive group remains in the unexposed area without photochemical reaction, causing slight absorption in the visible light range.To eliminate this absorption, irradiate ultraviolet rays again to decompose the photosensitive group. Need to be done.
【００２２】図２は薄膜トランジスタ１０２と画素部の
段差と層間絶縁膜１０５の膜厚との関係を示したもので
ある。図２からは、層間絶縁膜の膜厚が２μｍ以下で
は、０．５μｍ以上の段差が残り、十分に平坦化されな
いことが分かった。この状態では逆チルトドメインや非
配向などの配向不良を引き起こすおそれがある。上記理
由から層間絶縁膜１０５の膜厚は２μｍ以上必要であ
る。FIG. 2 shows the relationship between the step between the thin film transistor 102 and the pixel portion and the thickness of the interlayer insulating film 105. From FIG. 2, it was found that when the thickness of the interlayer insulating film was 2 μm or less, a step of 0.5 μm or more remained, and the surface was not sufficiently planarized. In this state, there is a possibility that poor orientation such as reverse tilt domain or non-orientation may be caused. For the above reason, the thickness of the interlayer insulating film 105 needs to be 2 μm or more.
【００２３】図３は直径５μｍの円形パターンを有する
フォトマスクを用いて、層間絶縁膜１０５上にコンタク
トホール１０７を形成し、その時のコンタクトホール１
０７の直径（内径）と層間絶縁膜１０５の膜厚との関係
を示したものである。ここで、コンタクトホール１０７
の形成条件は層間絶縁膜１０５の膜厚に係わらず同一に
した。図３からは、層間絶縁膜の膜厚が４μｍ以上にな
るとコンタクトホール直径が３μｍ以下になり、十分に
開口しない状態となることが分かった。このため電気的
接続が不安定になり、接続抵抗値が大きく変動して好ま
しくなかった。この図３と先の図２の結果より、層間絶
縁膜１０５の膜厚は２μｍ以上４μｍ以下が望ましいこ
とが分かった。FIG. 3 shows that a contact hole 107 is formed on the interlayer insulating film 105 by using a photomask having a circular pattern having a diameter of 5 μm.
7 shows the relationship between the diameter (inner diameter) of the reference numeral 07 and the thickness of the interlayer insulating film 105. Here, the contact hole 107
Were made the same regardless of the thickness of the interlayer insulating film 105. From FIG. 3, it was found that when the thickness of the interlayer insulating film was 4 μm or more, the contact hole diameter became 3 μm or less, and a state where the opening was not sufficiently opened was obtained. Therefore, the electrical connection becomes unstable, and the connection resistance value fluctuates greatly, which is not preferable. From FIG. 3 and the results in FIG. 2 described above, it was found that the thickness of the interlayer insulating film 105 is desirably 2 μm or more and 4 μm or less.
【００２４】ところで、画素電極１０６とソース電極１
０４とは、層間絶縁膜１０５を介して寄生容量を形成す
る。この寄生容量はクロストークに影響を与える要因で
あり、表示むらを少なくする上でできるだけ小さくする
ことが望ましい。寄生容量は層間絶縁膜１０５の膜厚と
比誘電率およびオーバーラップ部の面積によって決まる
が、上述の層間絶縁膜１０５の膜厚を考慮すると層間絶
縁膜１０５の比誘電率は３．５以下が望ましい。３．５
以上ではクロストークが顕著になり、表示むらが生じ
る。つまり、クロストークが発生すると、例えば白背景
に黒のパターン表示を行った場合、黒パターンの上下ま
たは左右に規則的な帯状または線状の輝度変化（グレー
表示）が発生し、表示品位を大きく損なう原因となる。The pixel electrode 106 and the source electrode 1
04 forms a parasitic capacitance via the interlayer insulating film 105. This parasitic capacitance is a factor affecting crosstalk, and it is desirable to reduce the parasitic capacitance as much as possible in order to reduce display unevenness. The parasitic capacitance is determined by the film thickness and the relative dielectric constant of the interlayer insulating film 105 and the area of the overlap portion. However, considering the above-mentioned film thickness of the interlayer insulating film 105, the relative dielectric constant of the interlayer insulating film 105 is 3.5 or less. desirable. 3.5
Above, crosstalk becomes remarkable, and display unevenness occurs. In other words, when crosstalk occurs, for example, when a black pattern is displayed on a white background, a regular band-like or linear luminance change (gray display) occurs on the upper and lower sides or on the left and right sides of the black pattern, thereby increasing the display quality. It may cause damage.
【００２５】また、層間絶縁膜１０５の比抵抗値は表示
に影響を与える。つまり、比抵抗値が低いと画素容量が
リークし、コントラスト低下や輝度傾斜等の表示むらの
問題を引き起こす。本構成では層間絶縁膜の比抵抗値が
１×１０14／□以上であれば、特性劣化を引き起こすこ
とはなかったことから、比抵抗値として１×１０14Ω／
□以上が望ましい。なお、本明細書では、コントラスト
低下や輝度傾斜等の表示均一性を低下させる不良モード
のことを総じて表示むらと表現している。The specific resistance of the interlayer insulating film 105 affects the display. That is, if the specific resistance value is low, the pixel capacitance leaks, causing a problem of display unevenness such as a decrease in contrast and a luminance gradient. In this configuration, if the specific resistance value of the interlayer insulating film was 1 × 10 14 / □ or more, the characteristics did not deteriorate, so the specific resistance value was 1 × 10 14 Ω / □.
□ or more is desirable. In this specification, a failure mode that lowers display uniformity such as a decrease in contrast and a luminance gradient is generally referred to as display unevenness.
【００２６】また、層間絶縁膜１０５の表面硬度は４Ｈ
以上が望ましい。なぜなら、３Ｈ以下では液晶表示装置
組立後にスペーサ１１２により層間絶縁膜１０５に凹み
が発生し、液晶の配向異常を引き起こし、表示品位が低
下するため好ましくない。また、層間絶縁膜１０５の変
形により画素電極１０６にクラックが発生するおそれが
ある。The surface hardness of the interlayer insulating film 105 is 4H
The above is desirable. The reason for this is that if the height is 3H or less, the interlayer insulating film 105 is dented by the spacers 112 after the liquid crystal display device is assembled, which causes abnormal alignment of the liquid crystal and deteriorates the display quality. In addition, cracks may occur in the pixel electrode 106 due to deformation of the interlayer insulating film 105.
【００２７】図４はこの発明の第１の実施の形態におけ
る層間絶縁膜１０６の光線透過率特性を示した図であ
る。この実施の形態の場合、可視光領域においてもほと
んど透過率低下がなく、透明性の高い層間絶縁膜が得ら
れた。なお、従来例では、可視光領域、特に短長領域に
おいて透過率の低下が見られた。図１に戻って説明を続
ける。画素電極１０６上には配向膜１１０を形成してい
る。配向膜１１０はポリアミド，ポリイミド等の高分子
薄膜からなる。対向電極１０９上には同様にポリイミド
などの高分子からなる配向膜１１１が形成されている。
配向膜１１０と配向膜１１１上での液晶のプレチルト角
は５°程度である。両基板１０１，１０８間には液晶１
１１が充填されており、液晶１１１としてはフッ素系の
カイラルネマチック液晶を用いることが望ましい。ガラ
ス製の両基板１０１，１０８の外面には偏光板１１５，
１１５が、その吸収軸が液晶１１１の配向方向にそれぞ
れ平行になるように配置されている。FIG. 4 is a diagram showing light transmittance characteristics of the interlayer insulating film 106 according to the first embodiment of the present invention. In the case of this embodiment, there was almost no decrease in transmittance even in the visible light region, and an interlayer insulating film having high transparency was obtained. In the conventional example, a decrease in transmittance was observed in a visible light region, particularly in a short and long region. Returning to FIG. 1, the description will be continued. An alignment film 110 is formed on the pixel electrode 106. The alignment film 110 is made of a polymer thin film such as polyamide or polyimide. Similarly, an alignment film 111 made of a polymer such as polyimide is formed on the counter electrode 109.
The pretilt angle of the liquid crystal on the alignment films 110 and 111 is about 5 °. The liquid crystal 1 is provided between the substrates 101 and 108.
It is preferable that a fluorine-based chiral nematic liquid crystal be used as the liquid crystal 111. Polarizing plates 115, are provided on the outer surfaces of both glass substrates 101, 108.
Reference numerals 115 are arranged such that their absorption axes are parallel to the alignment direction of the liquid crystal 111, respectively.
【００２８】この実施の形態の構成では、層間絶縁膜１
０５に３８０ｎｍ以下に吸収を有する感光基を有するア
クリル系材料を用いることにより、可視光領域での層間
絶縁膜１０５の着色を低減し、高い透明性を確保でき
る。また、層間絶縁膜１０５の膜厚を２μｍ以上４μｍ
以下にすることにより平坦性を確保できるとともにコン
タクトホール１０７の加工形状の安定化を図ることがで
きる。また、比誘電率を３．５以下、比抵抗値を１×１
０14Ω／□以上と規定することにより、層間絶縁膜１０
５に起因する表示むらを低減させることができる。ま
た、層間絶縁膜１０５の表面硬度を４Ｈ以上とすること
により、凹みによる配向不良を低減することができ、ま
た画素電極１０６のクラックの発生を防止できる。In the structure of this embodiment, the interlayer insulating film 1
By using an acrylic material having a photosensitive group having absorption at 380 nm or less in 05, coloring of the interlayer insulating film 105 in the visible light region can be reduced, and high transparency can be secured. Further, the thickness of the interlayer insulating film 105 is 2 μm or more and 4 μm or more.
With the following, flatness can be ensured and the processing shape of the contact hole 107 can be stabilized. Further, the relative dielectric constant is 3.5 or less, and the specific resistance is 1 × 1.
By setting the resistance to 0 14 Ω / □ or more, the interlayer insulating film 10
5 can reduce display unevenness. Further, by setting the surface hardness of the interlayer insulating film 105 to 4H or more, it is possible to reduce poor alignment due to dents and to prevent cracks in the pixel electrode 106.
【００２９】（第２の実施の形態）つぎに、この発明の
第２の実施の形態における液晶表示装置の製造方法につ
いて図１を参照して説明する。この実施の形態では、ま
ず、ゲート線１０３，ソース線１０４およびＴＦＴ素子
１０２を形成したアレイ基板１０１の全面に、ｉ線に光
吸収を有する感光材料を有するアクリル系樹脂をスピン
ナーにより塗布する。(Second Embodiment) Next, a method for manufacturing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, first, an acrylic resin having a photosensitive material having light absorption at the i-line is applied by a spinner to the entire surface of the array substrate 101 on which the gate lines 103, the source lines 104, and the TFT elements 102 are formed.
【００３０】つぎに、層間絶縁膜１０５にコンタクトホ
ール１０７を形成するために、所定のフォトマスクを介
して３８０ｎｍ以下の紫外線を一定量照射する。特に、
ｉ線（３６５ｎｍ）以下に強度ピークを有する紫外線を
用いることが好ましい。つぎに、テトラメチルアンモニ
ュウムハイドロキシ等のアルカリ現像液に一定時間浸漬
し、紫外線照射部あるいは紫外線非照射部を溶解して、
所望のコンタクトホール１０７を形成する。Next, in order to form a contact hole 107 in the interlayer insulating film 105, a predetermined amount of ultraviolet light of 380 nm or less is irradiated through a predetermined photomask. Especially,
It is preferable to use ultraviolet light having an intensity peak below the i-line (365 nm). Next, immersed in an alkali developing solution such as tetramethylammonium hydroxy for a certain period of time to dissolve the ultraviolet irradiation part or the ultraviolet non-irradiation part,
A desired contact hole 107 is formed.
【００３１】つぎに、残存したアクリル系樹脂に１００
℃以下の温度で紫外線を照射して、残存する感光基を完
全に分解させる。この場合、紫外線としてはディープＵ
Ｖ線（２５４ｎｍ）などの高エネルギーの紫外線を照射
すれば、より効率的に残存する感光基を分解させること
ができる。また１００℃以上の温度では、感光基が光分
解しなくなり好ましくない。Next, 100 parts were added to the remaining acrylic resin.
The remaining photosensitive groups are completely decomposed by irradiating ultraviolet rays at a temperature of not more than ℃. In this case, the ultraviolet light is deep U
Irradiation with high-energy ultraviolet rays such as V rays (254 nm) can decompose the remaining photosensitive groups more efficiently. If the temperature is higher than 100 ° C., the photosensitive group does not undergo photolysis, which is not preferable.
【００３２】つぎに、窒素雰囲気中で一定時間高温で焼
成することにより、樹脂中に残存する溶媒を完全に除去
できるとともに、樹脂を架橋させて化学的に安定な層間
絶縁膜を得ることができる。この場合、酸素存在下で高
温で焼成を行うと樹脂の酸化により黄変し、光線透過率
が低下するので好ましくない。上記工程を行うことによ
り、容易に高透明な層間絶縁膜１０５を形成することが
できる。なお、層間絶縁膜１０５の膜厚は、アクリル系
樹脂の粘度、塗布条件により容易に制御できる。また、
誘電率および比抵抗値は添加する材料により制御可能で
あり、膜の表面硬度は、添加材料，焼成条件により制御
可能である。Next, by baking at a high temperature for a certain period of time in a nitrogen atmosphere, the solvent remaining in the resin can be completely removed, and the resin can be cross-linked to obtain a chemically stable interlayer insulating film. . In this case, firing at a high temperature in the presence of oxygen is not preferable because the resin is oxidized to yellow and the light transmittance is reduced. By performing the above steps, the highly transparent interlayer insulating film 105 can be easily formed. Note that the thickness of the interlayer insulating film 105 can be easily controlled by the viscosity of the acrylic resin and the application conditions. Also,
The dielectric constant and the specific resistance can be controlled by the added material, and the surface hardness of the film can be controlled by the added material and the firing conditions.
【００３３】[0033]
【発明の効果】請求項１記載した液晶表示装置によれ
ば、層間絶縁膜を３８０ｎｍ以下の波長の紫外線に対し
て感光する透明絶縁性樹脂から形成しているので、感光
基による着色を防止することができ、高透明性を確保し
つつ均一配向を実現することができて表示品位を向上さ
せることができ、さらに１回のフォトリソ工程によりコ
ンタクトホールを形成することができ、製造が容易であ
る。According to the liquid crystal display device of the present invention, since the interlayer insulating film is formed of a transparent insulating resin which is sensitive to ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less, coloring by a photosensitive group is prevented. It is possible to realize uniform alignment while securing high transparency, to improve display quality, and to form a contact hole by one photolithography process, which is easy to manufacture. .
【００３４】請求項２記載した液晶表示装置によれば、
層間絶縁膜の膜厚を２μｍ以上４μｍ以下としたので、
平坦性を確保できるとともに、層間絶縁膜に形成するコ
ンタクトホールの形状を安定化させることができる。請
求項３記載の液晶表示装置によれば、層間絶縁膜の比誘
電率を３．５以下としたので、画素電極と配線電極間の
寄生容量を規定してクロストークによる表示ムラを低下
させることができる。According to the liquid crystal display device described in claim 2,
Since the thickness of the interlayer insulating film is set to 2 μm or more and 4 μm or less,
The flatness can be ensured, and the shape of the contact hole formed in the interlayer insulating film can be stabilized. According to the liquid crystal display device of the third aspect, since the relative dielectric constant of the interlayer insulating film is set to 3.5 or less, the parasitic capacitance between the pixel electrode and the wiring electrode is defined to reduce display unevenness due to crosstalk. Can be.
【００３５】請求項４記載の液晶表示装置によれば、層
間絶縁膜の比抵抗値を１×１０14Ω／□以上としたの
で、液晶容量のリークによる表示ムラを防ぐことができ
る。請求項５記載の液晶表示装置によれば、層間絶縁膜
の表面硬度を４Ｈ以上としたので、スペーサによる層間
絶縁膜の変形を防ぐことができ、したがって、層間絶縁
膜の上に形成した画素電極のクラックを防止することが
できるとともに、液晶の配向異常を防止でき、表示品位
を向上させることができる。According to the liquid crystal display device of the fourth aspect, since the specific resistance of the interlayer insulating film is set to 1 × 10 14 Ω / □ or more, it is possible to prevent display unevenness due to leakage of the liquid crystal capacitance. According to the liquid crystal display device of the fifth aspect, since the surface hardness of the interlayer insulating film is set to 4H or more, deformation of the interlayer insulating film due to the spacer can be prevented, and therefore, the pixel electrode formed on the interlayer insulating film can be prevented. Can be prevented, and abnormal alignment of the liquid crystal can be prevented, and the display quality can be improved.
【００３６】請求項６記載の液晶表示装置の製造方法に
よれば、アレイ基板上に配線電極とスイッチング素子を
形成した後３８０ｎｍ以下の波長の紫外線に対して感光
する感光性の透明絶縁性樹脂膜を形成し、透明絶縁性樹
脂膜に対して所定のパターンを有するフォトマスクを介
して紫外線を照射し、透明絶縁性樹脂膜をアルカリ水溶
液に浸漬してパターンを形成し、透明絶縁性樹脂膜に対
して１００℃以下の温度で紫外線を照射し、さらに透明
絶縁性樹脂膜を窒素雰囲気中で焼成するので、容易に透
明性の優れた液晶表示装置の製造を可能にする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising forming a wiring electrode and a switching element on an array substrate and then exposing the photosensitive transparent insulating resin film to ultraviolet rays having a wavelength of 380 nm or less. Is formed, and the transparent insulating resin film is irradiated with ultraviolet rays through a photomask having a predetermined pattern, and the transparent insulating resin film is immersed in an alkaline aqueous solution to form a pattern. On the other hand, ultraviolet rays are irradiated at a temperature of 100 ° C. or less, and the transparent insulating resin film is fired in a nitrogen atmosphere, so that a liquid crystal display device having excellent transparency can be easily manufactured.
【図１】この発明の第１および第２の実施の形態の液晶
表示装置の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to first and second embodiments of the present invention.
【図２】この発明の第１の実施の形態における画素部の
段差と層間絶縁膜の膜厚との関係を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a step in a pixel portion and a thickness of an interlayer insulating film according to the first embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第１の実施の形態におけるコンタク
トホールの直径と層間絶縁膜の膜厚との関係を示す特性
図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a diameter of a contact hole and a thickness of an interlayer insulating film according to the first embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第１の実施の形態における層間絶縁
膜の透過率特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing transmittance characteristics of the interlayer insulating film according to the first embodiment of the present invention.
【図５】従来例におけるアレイ基板の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an array substrate in a conventional example.
１０１ アレイ基板 １０２ 薄膜トランジスタ １０３ ゲート線 １０４ ソース線 １０５ 層間絶縁膜 １０６ 画素電極 １０７ コンタクトホール １０８ 対向基板 １０９ 対向電極 １１０ 配向膜 １１１ 液晶 １１２ スペーサ １１３ カラーフィルタ １１４ ブラックマトリクス １１５ 偏光板 Reference Signs List 101 array substrate 102 thin film transistor 103 gate line 104 source line 105 interlayer insulating film 106 pixel electrode 107 contact hole 108 counter substrate 109 counter electrode 110 alignment film 111 liquid crystal 112 spacer 113 color filter 114 black matrix 115 polarizing plate
Claims (6)
なる配線電極とスイッチング素子とがマトリックス状に
配置されたアレイ基板と、対向電極を有する対向基板と
の間に液晶を挟持してなる液晶表示装置であって、 前記画素電極が前記アレイ基板上に樹脂からなる層間絶
縁膜を介して電気的にスイッチング素子と接続した状態
で形成されており、前記層間絶縁膜が３８０ｎｍ以下の
波長の紫外線に対して感光する感光性の透明絶縁性樹脂
から形成されていることを特徴とする液晶表示装置。1. A liquid crystal display in which liquid crystal is sandwiched between an array substrate on which pixel electrodes, wiring electrodes composed of source lines and gate lines, and switching elements are arranged in a matrix, and a counter substrate having a counter electrode. The device, wherein the pixel electrode is formed on the array substrate in a state where the pixel electrode is electrically connected to a switching element via an interlayer insulating film made of resin, and the interlayer insulating film is exposed to ultraviolet light having a wavelength of 380 nm or less. A liquid crystal display device formed of a photosensitive transparent insulating resin that is exposed to light.
下であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
置。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the thickness of the interlayer insulating film is 2 μm or more and 4 μm or less.
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3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the relative dielectric constant of the interlayer insulating film is 3.5 or less.
□以上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。4. An interlayer insulating film having a specific resistance of 1 × 10 14 Ω /
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the number is not less than □.
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。5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the surface hardness of the interlayer insulating film is 4H or more.
極とスイッチング素子上に樹脂からなる層間絶縁膜が形
成され、画素電極が前記スイッチング素子に電気的に接
続された状態で前記層間絶縁膜上に形成されたアレイ基
板を有する液晶表示装置を製造する液晶表示装置の製造
方法であって、 前記アレイ基板上に前記ソース線およびゲート線からな
る配線電極とスイッチング素子を形成した後に、前記樹
脂として３８０ｎｍ以下の波長の紫外線に対して感光す
る感光性の透明絶縁性樹脂膜を形成する工程と、前記透
明絶縁性樹脂膜に対して所定のパターンを有するフォト
マスクを介して、紫外線を照射し、アルカリ水溶液に浸
漬してパターンを形成する工程と、前記透明絶縁性樹脂
膜に対して１００℃以下の温度で紫外線を照射する工程
と、前記透明絶縁性樹脂膜を窒素雰囲気中で焼成するこ
とにより前記層間絶縁膜を形成する工程とを含む液晶表
示装置の製造方法。6. An interlayer insulating film made of resin is formed on a wiring electrode composed of a source line and a gate line and a switching element, and is formed on the interlayer insulating film in a state where a pixel electrode is electrically connected to the switching element. A method for manufacturing a liquid crystal display device for manufacturing a liquid crystal display device having an array substrate formed, comprising: forming a wiring electrode including a source line and a gate line and a switching element on the array substrate; A step of forming a photosensitive transparent insulating resin film that is sensitive to ultraviolet light of the following wavelengths, and irradiating the transparent insulating resin film with ultraviolet light through a photomask having a predetermined pattern; A step of forming a pattern by dipping in an aqueous solution, and a step of irradiating the transparent insulating resin film with ultraviolet rays at a temperature of 100 ° C. or less. Method of manufacturing a liquid crystal display device including a step of forming the interlayer insulating film by baking said transparent insulating resin film in a nitrogen atmosphere.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24467196A JP3093976B2 (en) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | Manufacturing method of liquid crystal display device |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH1090669A true JPH1090669A (en) | 1998-04-10 |
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| JP (1) | JP3093976B2 (en) |
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-
1996
- 1996-09-17 JP JP24467196A patent/JP3093976B2/en not_active Expired - Fee Related
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