(57)【要約】【課題】駆動側基板上の信号線と対向側基板上の透明電極との間に形成される寄生容量が大きいと、信号線によって伝送される映像信号に波形のなまりや遅延が生じたり、あるいは基板外部から映像信号を供給する駆動ＩＣの負荷が増大したりする。【解決手段】ガラス基板４１（駆動側基板）上の第２のガラス基板（対向側基板）４２と対向する領域内に信号線３３（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｐ）を配線する配線構造を採る場合において、ガラス基板４１上の酸化膜４３に凹部４５を形成し、この凹部４５内に信号線３３を配線することにより、透明電極４４と信号線３３との間の距離を拡大して透明電極４４と信号線３３との間に形成される寄生容量を低減する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置される一対の基板と、
前記一対の基板の一方の基板上でかつ前記一対の基板が対向する領域内に凹部を有して形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の前記凹部内に配線された信号線と
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記信号線に沿って配線され、始端と終端で前記信号線と電気的に接続された第２配線を有する
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記凹部の底面は前記一方の基板面である
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記凹部内の前記一方の基板面上に配線された第３配線を有し、
前記信号線は前記第３配線上に形成されている
ことを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記第３配線は、始端と終端で前記信号線と電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
対向配置される一対の基板の一方の基板上でかつ前記一対の基板が対向する領域内に信号線を配線してなる表示装置の製造方法であって、
前記一方の基板上に形成された絶縁膜の前記領域内の一部を、異層間配線のコンタクトホールの形成と同一の工程にて削除して前記絶縁膜に凹部を形成し、
しかる後前記凹部内に前記信号線を形成する
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置およびその製造方法に関し、特に互いに対向配置される一対の基板を用いて構成される表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに対向配置される一対の基板を用いて構成される表示装置として、例えば画素トランジスタ等が形成される駆動側基板と、当該駆動側基板と所定の間隙をもって対向配置される対向側基板との間とを有し、これら基板間の間隙に液晶材料を封入してなる液晶表示装置が知られている。
【０００３】
また、液晶表示装置として、液晶セルを含む画素が行列状に配置されてなる画素アレイ部の各画素を行単位で順次選択する垂直駆動回路や、当該垂直駆動回路によって選択された行の画素に対して信号を書き込む水平駆動回路などの周辺の駆動回路を、画素アレイ部と同じ基板上に一体的に形成してなるいわゆる駆動回路一体型のものがある。
【０００４】
この駆動回路一体型の液晶表示装置では、画素アレイ部の周辺部に種々の回路が配置されることから、外部から映像信号などを取り込むパッドを基板上に配置するに当たって、当該パッドを配置する基板の辺が限られることになる。そのため、基板のある辺に配置されたパッドを通して取り込んだ映像信号などを、画素アレイ部の周辺部に配線された長い信号線によって水平駆動回路まで伝送するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この種の液晶表示装置では、従来、図８に示すように、画素アレイ部の周辺部に配線される信号線１０１を、駆動側基板である例えばガラス基板１０２上の酸化膜１０３上に形成し、信号線１０１および酸化膜１０３の上に有機膜１０４を形成する構成が採られていた。なお、図８（Ａ）は信号線１０１のある一部分の平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＸ−Ｙ線に沿った断面図である。また、図８（Ｂ）において、透明電極１０５が形成された対向側基板であるガラス基板１０６とガラス基板１０２との間に液晶層１０７が形成される。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−７０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、駆動側基板と対向側電極との間の間隙が非常に狭いため、駆動側基板上の信号線１０１と対向側基板上の透明電極１０５との間に寄生容量が形成され、信号線１０１の引き回しの距離が長くなることによって信号線１０１の平面積が大きくなると、当該寄生容量が増大する傾向にある。その結果、この寄生容量が原因となって信号線１０１によって伝送される映像信号に波形のなまりや遅延が生じたり、あるいは基板外部から映像信号を供給する駆動ＩＣの負荷が増大したりするという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、駆動側基板と対向側基板との間に形成される寄生容量を低減し、当該寄生容量に起因する信号の波形なまりや遅延をなくし、また外部駆動ＩＣの負荷の軽減を可能にした表示装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による表示装置は、対向配置される一対の基板と、前記一対の基板の一方の基板上でかつ前記一対の基板が対向する領域内に凹部を有して形成された絶縁膜と、前記絶縁膜の前記凹部内に配線された信号線とを備えた構成となっている。
【００１０】
上記構成の表示装置において、一方の基板上の絶縁膜に形成された凹部内に信号線を配線することで、絶縁膜上に信号線を配線した場合に比べて、他方の基板と信号線との間の間隔が広くなるため、他方の基板と信号線との間に形成される寄生容量を、間隔が広がる分だけ低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、他方の基板と信号線との間に形成される寄生容量を低減できるため、当該寄生容量に起因する信号の波形なまりや遅延をなくすことができるとともに、外部駆動ＩＣの負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明が適用される表示装置、例えば電気光学素子として液晶セルを用いてなる液晶表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、本適用例に係る液晶表示装置は、画素アレイ部１１、垂直駆動回路１２、水平駆動回路１３およびプリチャージ回路１４等を有し、垂直駆動回路１２、水平駆動回路１３およびプリチャージ回路１４の周辺駆動回路が画素アレイ部１１と同一の基板１５上に形成された構成となっている。
【００１５】
画素アレイ部１１は、画素トランジスタ等を含む画素２０が、透明絶縁基板、例えば第１のガラス基板（駆動側基板）上に行列状に２次元配置され、この画素２０のｍ行ｎ列の画素配列に対して行ごとに走査線１６−１〜１６−ｍが配線されるとともに、列ごとに信号線１７−１〜１７−ｎが配線された構成となっている。第１のガラス基板は、第２のガラス基板（対向側基板）と所定の間隙を持って対向配置されるとともにシール剤（図示せず）を介して貼り合わされている。そして、そのシール剤の位置よりも内側の領域に液晶材料が封入されることになる。
【００１６】
図２は、画素（画素回路）２０の回路構成の一例を示す回路図である。図２から明らかなように、画素２０は、画素トランジスタ、例えばＴＦＴ(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)２１と、このＴＦＴ２１のドレイン電極に画素電極が接続された液晶セル２２と、ＴＦＴ２１のドレイン電極に一方の電極が接続された保持容量２３とを有する構成となっている。ここで、液晶セル２２は、画素電極とこれに対向して形成される対向電極との間で発生する液晶容量を意味する。
【００１７】
ＴＦＴ２１はゲート電極が走査線１５（１５−１〜１５−ｍ）に接続され、ソース電極が信号線１６（１６−１〜１６−ｎ）に接続されている。また、例えば、液晶セル２２の対向電極および保持容量２３の他方の電極がコモン線１８に対して各画素共通に接続されている。そして、液晶セル２２の対向電極には、コモン線１８を介してコモン電圧（対向電極電圧）Ｖｃｏｍが各画素共通に与えられる。
【００１８】
垂直駆動回路１２は、シフトレジスタやバッファ回路等によって構成され、画素アレイ部１２の各画素２０を行単位で選択する。なお、ここでは画素アレイ部１１の一方側にのみ垂直駆動回路１２を配置するとしたが、画素アレイ部１１を挟んで左右両側に配置する構成を採ることも可能である。
【００１９】
水平駆動回路１３は、シフトレジスタやサンプリングスイッチ（水平スイッチ）等によって構成され、垂直駆動回路１２によって選択された行の各画素２０に対して画素単位で映像信号を書き込む。なお、ここでは、選択行の各画素２０に対して映像信号を画素単位で書き込む点順次駆動を例に挙げたが、選択行の各画素２０に対して映像信号を行単位で書き込む線順次駆動を採ることも可能である。
【００２０】
プリチャージ回路１４は、画素アレイ部１１の水平方向の画素２０ごとに配されたプリチャージスイッチ等によって構成され、画素アレイ部１１の各画素２０に対する水平駆動回路１３による映像信号の書き込みに先立って、所定レベルのプリチャージ信号を信号線１７−１〜１７−ｎに書き込む。
【００２１】
基板１５の外部には、本液晶表示装置を駆動するための駆動ＩＣ（駆動回路）３１が設けられている。この駆動ＩＣ３１からは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の映像信号や、上記プリチャージ信号などが出力される。これら信号は、基板１５の一辺、例えば画素アレイ部１１を挟んで水平駆動回路１３と反対側の辺に設けられたパッド部３２を通して基板１５の内部に取り込まれる。
【００２２】
パッド部３２を通して取り込まれた映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、画素アレイ部１１の周辺に沿って配線された３本の信号線３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂによって水平駆動回路１３へ伝送される。パッド部３２を通して取り込まれたプリチャージ信号Ｐは、信号線３３Ｐによってプリチャージ回路１４へ伝送される。
【００２３】
本発明では、これら信号線３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｐの配線構造を特徴としている。以下に、その配線構造の具体的な実施例について説明する。
【００２４】
（実施例１）
図３は、実施例１に係る信号線３３（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｐ）の配線構造を示す図であり、（Ａ）は配線のある一部分の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｙ線に沿った断面図である。
【００２５】
図３（Ａ），（Ｂ）において、第１のガラス基板（駆動側基板）４１と第２のガラス基板（対向側基板）４２とが対向配置されている。第１のガラス基板４１の対向面上には絶縁膜として酸化膜４３が形成され、第２のガラス基板４２の対向面上にはＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明電極４４が形成されている。酸化膜４３には、信号線３３の引き回しの経路に沿って凹部４５が、好ましくはその底面がガラス基板４１の基板面となるように形成されている。
【００２６】
信号線３３は、凹部４５の底面、本例では凹部４５内におけるガラス基板４１の基板面上に配線されている。信号線３３としては、例えば、ＴｉやＡｌなどが用いられる。この信号線３３の配線後の酸化膜４３上には、平坦化膜である有機膜４６が形成される。そして、第１のガラス基板４１と第２のガラス基板４２との間の間隙内に液晶材料が封入されることによって液晶層４７が形成される。
【００２７】
上述したように、ガラス基板４１（駆動側基板）上の第２のガラス基板（対向側基板）４２と対向する領域内に信号線３３（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｐ）を配線する配線構造を採る場合において、ガラス基板４１上の酸化膜４３に凹部４５を形成し、この凹部４５内に信号線３３を配線することにより、酸化膜４３上に信号線３３を配線した場合に比べて、ガラス基板４２上の透明電極４４と信号線３３との間の距離（間隔）ｄが広くなる。
【００２８】
特に、信号線３３を凹部４５内におけるガラス基板４１の基板面上に配線することにより、ガラス基板４２上の透明電極４４と信号線３３との間の距離ｄが、酸化膜４３上に信号線３３を配線した場合に比べて、酸化膜４３の膜厚分だけ拡大する。
【００２９】
ここで、透明電極４４と信号線３３との間に形成される寄生容量Ｃについて考察する。透明電極４４と信号線３３とが対向する領域の面積をＡ、誘電率をｋεとすると、寄生容量Ｃはｋε・Ａ／ｄに比例した値となる。
【００３０】
このことから明らかなように、信号線３３（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｐ）の引き回しの距離が長く、当該信号線３３の平面積が大きくなる場合であっても、透明電極４４と信号線３３との間の距離ｄを拡大できることにより、透明電極４４と信号線３３との間に形成される寄生容量Ｃを低減できるため、当該寄生容量Ｃに起因する信号の波形なまりや遅延をなくすことができ、さらに外部の駆動ＩＣ３１の負荷を軽減することができる。
【００３１】
なお、本実施例１では、好ましくは、ガラス基板４１の基板面が底面となる凹部４５を酸化膜４３に形成し、当該凹部４５内におけるガラス基板４１の基板面（底面）上に信号線３３を配線するとしたが、ガラス基板４１の基板面が底面とならない、即ち酸化膜４３そのものが底面となる凹部４５を形成し、当該凹部４５内に信号線３３を配線する構成を採ることも可能である。
【００３２】
この構成を採った場合にも、酸化膜４３上に信号線３３を配線した場合に比べて、透明電極４４と信号線３３との間の距離ｄを拡大できるため、透明電極４４と信号線３３との間に形成される寄生容量Ｃを低減できることになる。ただし、ガラス基板４１の基板面が底面となる凹部４５内に信号線３３を配線した方が、透明電極４４と信号線３３との間の距離ｄを最大限、即ち酸化膜４３の膜厚分だけ拡大できるため好ましい。
【００３３】
（実施例２）
図４は、実施例２に係る信号線３３（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｐ）の配線構造を示す図であり、（Ａ）は配線の始端部分および終端部分の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｙ線に沿った断面図である。図４中、図３と同等部分には同一符号を付して示している。
【００３４】
図４（Ａ），（Ｂ）において、ガラス基板４１上の酸化膜４３に、好ましくはガラス基板４１の基板面が底面となる凹部４５を形成し、この凹部４５内に信号線３３を配線した配線構造を採っている点は実施例１に係る配線構造と同様である。
【００３５】
本実施例２では、この配線構造に加えて、信号線３３とは異なる層、具体的には有機膜４６上に第２配線４８を信号線３３に沿って形成し、信号線３３および第２配線４８の両者を、始端および終端の各コンタクトホール４９Ａ，４９Ｂを介して電気的に接続した構成を採っている。第２配線４８としては、例えば、ＩＴＯやＡｇなどが用いられる。
【００３６】
このように、信号線３３とは異なる層に第２配線４８を信号線３３に沿って形成し、信号線３３および第２配線４８の始端および終端を電気的に接続することにより、信号線３３および第２配線４８の始端と終端間の合成配線抵抗が、信号線３３および第２配線４８の各配線抵抗以下となり、信号線３３の配線抵抗を低減できるため、この配線抵抗と寄生容量Ｃに起因する信号の波形なまりや遅延をさらに低減できるとともに、外部の駆動ＩＣ３１の負荷をさらに軽減できる。
【００３７】
（実施例３）
図５は、実施例３に係る信号線３３（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｐ）の配線構造を示す図であり、（Ａ）は配線のある一部分の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｙ線に沿った断面図である。図５中、図３と同等部分には同一符号を付して示している。
【００３８】
本実施例３では、実施例１の好ましい形態、即ち酸化膜４６の除去により、ガラス基板４１の基板面が底面となる凹部４５を形成し、この凹部４５内におけるガラス基板４１の基板面上に信号線３３を配線する配線構造を採る場合において、凹部４５内におけるガラス基板４１の基板面上に先ず第３配線５０を形成し、その上に信号線３３を配線する、あるいは第３配線５０と信号線３３とを積層させる構成を採っている。第３配線５０としては、例えば、モリブデンなどが用いられる。
【００３９】
このように、凹部４５内におけるガラス基板４１の基板面上に直接信号線３３を配線するのではなく、基板面と信号線３３との間に第３配線５０を介在させることにより、ガラス基板４１の基板面の傷あるいは欠け等の損傷があったとしても、当該損傷による信号線３３への影響が第３配線５０によって緩和されるため、ガラス基板４１の基板面の損傷に起因する断線などから信号線３３を保護することができる。
【００４０】
なお、本実施例３では、ガラス基板４１の基板面の損傷から信号線３３を保護するために第３配線５０をそれ専用に設けるとしたが、実施例２で設けた第２配線４８を第３配線５０と同様に信号線３３の下層部に形成、あるいは積層させることにより、信号線３３の配線抵抗の低減と、ガラス基板４１の基板面の損傷からの信号線３３の保護の両方の効果を同時に得ることができる。
【００４１】
［製造方法］
次に、実施例１に係る配線構造の場合を例に挙げて、その製造方法の一例について、図６および図７の工程図を用いて説明する。
【００４２】
先ず、ガラス基板などの基板５１上に、画素アレイ部１１に各画素２０ごとに形成するＴＦＴなどのためのゲート絶縁膜として、酸化膜５２をＣＶＤまたは熱酸化法により形成する（工程１）。酸化膜５２は、例えばシリコン酸化膜またはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜を順次積層した構造であり、その厚さは、５０ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００４３】
次に、酸化膜５２の直上に、層間絶縁膜５３をＣＶＤなどにより形成する（工程２）。層間絶縁膜５３は、ＴＦＴなどのトランジスタと配線間を絶縁するための膜である。層間絶縁膜５３の厚さは、１００ｎｍ〜１μｍ程度であり、通常、５００ｎｍ程度である。なお、実施例１に係る配線構造を示す図３では、層間絶縁膜５３については図示を省略している。
【００４４】
次いで、層間絶縁膜５３を覆うようにレジスト５４を塗布し、露光、現像によりパターニングする（工程３）。このパターニングは、後の工程で凹部５５を形成できる程度の幅が必要である。通常、マスクにはＣＡＤ上に描いたパターンを焼き付けるが、凹部５５の幅は、信号線３３の配線幅＋２．５μｍが好適であり、適用しうる範囲は信号線３３の配線幅＋（１．０μｍ〜３．０μｍ）である。
【００４５】
ここで、信号線３３の配線幅＋１．０μｍの凹部５５の幅に設定した場合は、フォトリソグラフィ工程でのアライメントずれにより配線がトレンチを乗り越えて上に出ないという効果の限度であり、外部取り出し配線の配線幅＋３．０μｍのトレンチ１０の幅に設定した場合は、絶縁膜１６がコート後に平坦性を失わないという効果の限度がある。したがって、上記凹部５５の幅とすることが好ましい。
【００４６】
その後、層間絶縁膜３３および酸化膜５２などの一部をエッチングすることにより、凹部５５を形成する（工程４）。この場合、１０％から２０％濃度のＨＦ（弗酸）水溶液に浸漬することにより、層間絶縁膜３３および酸化膜５２を速度５０から２００ｎｍ／ｍｉｎ．でエッチングする。
【００４７】
この層間絶縁膜３３および酸化膜５２を除去する工程３は、異層間配線のコンタクトホールを形成する工程と同一の工程として行われる。これにより、凹部５５を形成するための工程を増やすことなく、凹部５５を形成することができることになる。
【００４８】
凹部５５を形成した後、全面にスパッタなどの方法により金属膜３３ａを形成する（工程５）。金属膜３３ａは例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｃｕなどからなる。
【００４９】
その後、レジスト５６を塗布および露光、現像することにより、信号線３３をパターニングする（工程６）。さらに、下記エッチング条件により異方性エッチングを施す。エッチングガスは塩素系のガスでＣｌ２とＢＣｌ３を用い、適度の高周波電力を加えてプラズマエッチングによってエッチングを行う。
【００５０】
その後、レジスト５６を除去して信号線３３を完成させ（工程７）、しかる後保護や平坦化等のための有機膜５７を形成する（工程８）。
【００５１】
上述した一連の工程により、層間絶縁膜３３および酸化膜５２の除去を、異層間配線のコンタクトホールの形成と同一工程で実行することで、工程数を増やすことなく凹部５５（図３の凹部４５に相当）を形成することができることになる。
【００５２】
また、実施例１に係る配線構造に限らず、実施例２，３に係る配線構造の製造に際しても、マスクパターンの作成および変更によって上記の配線構造を形成することが可能である。すなわち、従来の製造工程に対して新規の工程を必要とすることなく、上記の配線構造を形成することができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、信号線３３として、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号を伝送する信号線３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂおよびプリチャージ信号を伝送する信号線３３Ｐを例に挙げて説明したが、これらの信号線に限られるものではなく、対向配置される一対の基板の一方の基板上でかつ一対の基板が対向する領域内に配線される信号線全般に適用可能である。
【００５４】
また、上記実施形態では、対向配置される一対の基板間に液晶を封入してなる液晶表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、対向配置される一対の基板の一方の基板上でかつ一対の基板が対向する領域内に信号線を配線してなる表示装置全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明が適用される液晶表示装置の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】画素の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】実施例１に係る信号線の配線構造を示す図であり、（Ａ）は配線のある一部分の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図４】実施例２に係る信号線の配線構造を示す図であり、（Ａ）は配線の始端部分および終端部分の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図５】実施例３に係る信号線の配線構造を示す図であり、（Ａ）は配線のある一部分の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図６】本発明の製造方法の一例を示す工程図（その１）である。
【図７】本発明の製造方法の一例を示す工程図（その２）である。
【図８】従来例に係る信号線の配線構造を示す図であり、（Ａ）は配線のある一部分の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｙ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１…画素アレイ部、１２…垂直駆動回路、１３…水平駆動回路、１４…プリチャージ回路、２０…画素、２１…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、２２…液晶セル、２３…保持容量、３１…駆動ＩＣ、３３（３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，３３Ｐ）…信号線、４１，４２…ガラス基板、４３…酸化膜、４４…透明電極、４５…凹部、４６…有機膜、４７…液晶層（液晶材料）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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