(57)【要約】【課題】液晶表示装置の寄生容量低減と液晶の電極への付着を防止して信頼性向上を図ること。【解決手段】本発明は、対向基板１５と駆動側の基板１とをシール剤を介して貼り合わせ、そのシール剤の位置より内側の領域に液晶を封入してなる液晶表示装置およびその製造方法であり、液晶が封入される領域で、画素駆動用電極（画素電極１０）以外の電極５Ｓの上に液晶よりも誘電率の低い絶縁材料（保護膜８）を、液晶の封入される隙間と略等しい高さで設けるものである。また、この絶縁材料として有機材料を用いるものでもある。【選択図】　　　　図１
2004020573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向側基板と駆動側基板とをシール剤を介して貼り合わせ、そのシール剤の位置より内側の領域に液晶を封入してなる液晶表示装置において、
前記液晶が封入される領域で、画素駆動用電極以外の金属配線上に前記液晶よりも誘電率の低い絶縁材料が、前記液晶の封入される隙間と略等しい高さで設けられている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記絶縁材料は、有機材料から成る
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】
前記絶縁材料は、アクリル系樹脂から成る
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
対向側基板と駆動側基板とをシール剤を介して貼り合わせ、そのシール剤の位置より内側の領域に液晶を封入してなる液晶表示装置の製造方法において、
前記対向側基板と前記駆動側基板との貼り合わせを行うにあたり、その間隔を制御するギャップ材料を形成すると同じ工程で、前記シール剤の位置より内側の領域にある画素駆動用電極以外の金属配線上に前記液晶よりも誘電率の低い絶縁材料を設ける
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁材料は、前記ギャップ材料と同じ有機材料から成る
ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁材料は、前記ギャップ材料と同じアクリル系樹脂から成る
ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁材料を、前記対向側基板と前記駆動側基板との間で前記液晶が封入される隙間と略等しい高さで形成する
ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対向側基板と駆動側基板とをシール剤を介して貼り合わせ、そのシール剤の位置より内側の領域に液晶を封入してなる液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、表示装置として高精細、高画質な表示が求められており、液晶表示ではそのために液晶駆動用のスイッチング素子として薄膜トランジスタを利用したアクティブマトリクス方式の液晶表示（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙと呼ばれる。）が用いられている。
【０００３】
従来のＴＦＴ駆動の液晶表示装置としては、例えば、特開２００１−２４２８０３号公報に記載されているように、ボトムゲート構造のＮチャネル薄膜トランジスタ（ＮチャネルＴＦＴ）とＰチャネル薄膜トランジスタ（ＰチャネルＴＦＴ）とを組み合わせたＣＭＯＳ構造がある。
【０００４】
図６は、従来の液晶表示装置における画素部の断面図である。すなわち、ガラス基板３１上の一部にはＰチャネルＴＦＴおよびＮチャネルＴＦＴが形成されている。Ｐチャネル薄膜トランジスタは例えばボロンをソース領域Ｓやドレイン領域Ｄに注入した多結晶半導体薄膜３４を能動層に用いている。
【０００５】
Ｎチャネル薄膜トランジスタは、ソース領域Ｓやドレイン領域Ｄに燐などを注入した多結晶半導体薄膜３４を能動層に用いている。多結晶半導体薄膜３４上にはゲート絶縁膜３３を介してゲート電極３２が形成されており、ゲート電極３２は層間絶縁膜３７に覆われている。
【０００６】
ＰチャネルＴＦＴおよびＮチャネルＴＦＴそれぞれのソース領域Ｓやドレイン領域Ｄはゲート絶縁膜３３および層間絶縁膜３７中に形成されたコンタクトホールを通じてソース電極３５Ｓまたはドレイン電極３５Ｄに接続されている。ソース電極３５Ｓおよびドレイン電極３５Ｄは保護膜３８に覆われており、この例では、Ｎチャネル薄膜トランジスタは画素電極４０の駆動用に用いられている。
【０００７】
この関係で、リーク電流を抑制する為、ドレイン領域Ｄおよびソース領域Ｓと中央のチャネル領域との間に不純物が低濃度で注入された領域を設け、いわゆるＬＤＤ構造としてもよい。
【０００８】
これらの多結晶半導体薄膜を能動層とする薄膜トランジスタは、例えば「’９９最新液晶プロセス技術（プレスジャーナル１９９８年発行）ｐｐ５３〜５９」や「フラットパネル・ディスプレイ１９９９（日経ＢＰ社１９９８年発行）ｐｐ１３２〜１３９」に詳細に述べられている。
【０００９】
いずれの場合も、薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜、層間絶縁膜、保護膜には、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜が用いられることが多い。また、多結晶半導体薄膜３４は導電性を有する。
【００１０】
さらに、保護膜３８および画素電極４０を覆うように配向膜４１が形成されており、その上には、液晶層４２、配向膜４３が配設されている。また、その上には、対向電極４４が形成されており、さらにその上には、対向基板４５が配設されている。通常、対向基板には、ガラス基板が用いられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の液晶表示装置の場合、薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜、層間絶縁膜、保護膜には、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜が用いられることが多い。このような絶縁膜に電極などの配線が覆われていると、液晶表示装置の駆動中に配向膜や画素電極にクラックなどが生じると、液晶層から液晶分子が絶縁膜中に容易に漏れることとなるため、漏れた液晶分子は絶縁膜中を通じて配線にまで達し、薄膜トランジスタの駆動を鈍化させるなど問題の原因となる。
【００１２】
また、配線に液晶分子が付着するとエレクトロマイグレーションや温度などにより導電中に断線しやすくなり、よって液晶表示装置全体として信頼性を劣化するという問題が生じる。
【００１３】
さらに、薄膜トランジスタへの駆動信号が配線を伝わるとき、配線周辺には寄生容量が発生する。当該寄生容量が大きいほど、薄膜トランジスタの駆動に遅延が生じることとなる。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ＴＦＴにより駆動する液晶表示装置において、配線についての寄生容量を低減するとともに、染み出した液晶分子が当該配線上に達することを防ぎ、よって、薄膜トランジスタの駆動が鈍化し、液晶表示装置全体として劣化することを妨げることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような目的を達成するために成されたものである。すなわち、本発明は、対向側基板と駆動側基板とをシール剤を介して貼り合わせ、そのシール剤の位置より内側の領域に液晶を封入してなる液晶表示装置およびその製造方法であり、液晶が封入される領域で、画素駆動用電極以外の金属配線上に液晶よりも誘電率の低い絶縁材料を、液晶の封入される隙間と略等しい高さで設けるものである。また、この絶縁材料として有機材料を用いるものでもある。
【００１６】
このような本発明では、シール剤の位置より内側の領域で、画素駆動用電極以外の金属配線上に液晶よりも誘電率の低い絶縁材料を設けているため、金属配線と対向側基板との間の寄生容量を抑制できるようになる。すなわち、金属配線上に液晶よりも誘電率の低い絶縁材料を設けているため、液晶を介在させる場合に比べて寄生容量を低減させることができる。また、絶縁材料として有機材料を用いることで、液晶分子の透過を防ぐことができ、液晶分子の金属配線への付着を防止できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。すなわち、ガラス基板などの基板１上の一部にはＴＦＴが形成されている。ＴＦＴは例えばボロンやリンなどのイオンをソース領域Ｓやドレイン領域Ｄに注入した多結晶半導体薄膜４を能動層に用いる。多結晶半導体薄膜４上にはゲート絶縁膜３を介してゲート電極２が形成されており、ゲート電極２は層間絶縁膜７に覆われている。
【００１８】
ＰチャネルＴＦＴおよびＮチャネルＴＦＴそれぞれのソース領域Ｓやドレイン領域Ｄはゲート絶縁膜３および層間絶縁膜７中に形成されたコンタクトホールを通じてソース電極５Ｓまたはドレイン電極５Ｄに接続されている。
【００１９】
ここで、ソース電極５Ｓまたはドレイン電極５Ｄより基板側に形成されるゲート絶縁膜３および層間絶縁膜７を第１の絶縁膜とする。なお、ソース電極５Ｓまたはドレイン電極５Ｄなどの配線は、第１の絶縁膜中に形成されていてもよい。このように形成することにより、いわゆるダマシン構造の配線構造とすることが可能になる。
【００２０】
ソース電極５Ｓまたはドレイン電極５Ｄは例えば、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、または、Ｃｕなどの金属材料によって形成され、それに加えて、バリヤメタルとしてＴｉやＴｉＮなどを形成することもできる。ダマシン配線によれば、フォトレジスト工程数を増やすことなく、配線層を形成できる。
【００２１】
ソース電極５Ｓおよびドレイン電極５Ｄは保護膜８に覆われており、ＴＦＴは画素電極１０の駆動用に用いられている。この関係で、リーク電流を抑制する為、ドレイン領域Ｄおよびソース領域Ｓと中央のチャネル領域との間に不純物が低濃度で注入された領域を設け、いわゆるＬＤＤ構造としてもよい。また、多結晶半導体薄膜４のソース側およびドレイン側は導電性を有する。
【００２２】
さらに、保護膜８および画素電極１０を覆うように配向膜１１が形成されており、その上には、液晶層１２、配向膜１３が配設されている。また、その上には対向電極１４が形成されており、さらにその上には、対向基板１５が配設されている。対向基板に１５としては、ガラス基板が用いられる。
【００２３】
駆動側となる基板１と対向基板１５とは図示しないシール剤を介して貼り合わされている。つまり、基板１の周縁にシール剤を枠状に塗布し、このシール剤を介して対向基板１５を貼り合わせる。そして、シール剤を塗布した位置の内側の領域（空間）に液晶を注入することで液晶層１２を構成する。
【００２４】
なお、以下の説明では、保護膜８をゲート絶縁膜３および層間絶縁膜７と区別し、第２の絶縁膜と称する。本実施形態では、第２の絶縁膜として有機材料を用いる。有機材料としては、アクリル系樹脂などが挙げられる。
【００２５】
従来、この保護膜８の位置に配置する絶縁膜としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を使用した場合、液晶分子の漏れを容易に通してしまうため、液晶分子の配線への付着が起こり、ＴＦＴ駆動そのものを劣化させる。しかし、本実施形態では、保護膜８として液晶分子の透過を防ぐ有機材料を液晶層１２と電極５Ｓまたは５Ｄの上に配置すれば、たとえ液晶層１２から液晶分子が漏れたとしても、係る液晶分子がこれらの電極５Ｓ、５Ｄへ付着することを防ぐことができる。
【００２６】
特にアクリル系樹脂は、液晶層１２の画素間を区切る材料として使用されるため、液晶表示装置の製造プロセスにおいて、当該材料を容易に調達することができる。
【００２７】
次に、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。図２〜図４は、本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明するためのプロセスごとの断面図である。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板などの基板１上の一部に多結晶半導体薄膜４をＣＶＤ法などにより形成し、パターニングする。次いで、イオン注入により、係る多結晶半導体薄膜４にソース領域Ｓおよびドレイン領域Ｄを選択的に形成する。
【００２９】
その後、図２（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜３をＣＶＤ法にて全面に形成する。ここでゲート絶縁膜３はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜であってもよく、有機材料、特にアクリル系樹脂を使用することもできる。これにより、導電層として作用する多結晶半導体薄膜４のソース領域Ｓやドレイン領域Ｄへの液晶分子の漏れ込みを防ぐことができる。
【００３０】
なお、この関係で、リーク電流を抑制する為、ドレイン領域Ｄおよびソース領域Ｓと中央のチャネル領域との間に不純物が低濃度で注入された領域を設け、いわゆるＬＤＤ構造としてもよい。
【００３１】
その後、ゲート電極２をスパッタリングなどのメタライズ工程やＣＶＤ工程などにより形成し、フォトレジスト工程などによりパターニングする。これにより、ＴＦＴのゲート電極を形成する。ゲート電極は金属材料やドーピングされた多結晶半導体薄膜などである。
【００３２】
そして、層間絶縁膜７をＣＶＤ法などにより堆積する。層間絶縁膜７としては、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を形成してもよいし、有機材料、特にアクリル系樹脂を形成してもよい。これにより、導電層として作用する多結晶半導体薄膜４のソース領域Ｓやドレイン領域Ｄへの液晶分子の漏れ込みを防ぐことができる。ここで、ゲート絶縁膜３および層間絶縁膜７を第１の絶縁膜と呼ぶとする。
【００３３】
次に、図３（ａ）に示すように、第１の絶縁膜のうちＴＦＴのソース領域Ｓおよびドレイン領域Ｄ上の一部をエッチングにより開口し、スパッタリング法やＣＶＤ法により、導電膜を埋め込む。この導電膜には、ＷＳｉ、Ｔｉ、ＴｉＮなどが使用される。
【００３４】
その後、全面に金属膜などをスパッタリング法やＣＶＤ法により堆積し、パターニングにより、ソース電極５Ｓやドレイン電極５Ｄを形成する。金属膜としては、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−ＣｕやＣｕなどが挙げられる。係る金属膜の上又は下にバリヤメタルとしてＴｉＮやＴｉなどを形成することもできる。
【００３５】
そして、図３（ｂ）に示すように、保護膜８を全面に形成する。係る保護膜８は、有機材料、特にアクリル系樹脂を使用する。これにより、配線５Ｓや５Ｄへの液晶分子の漏れ込みを防ぐことができる。
【００３６】
次に、電極５Ｄ上の一部を開口し、画素電極１０としてスパッタリング法やＣＶＤ法などにより金属膜を形成する。金属膜としては、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−ＣｕやＣｕなどが挙げられる。係る金属膜の上又は下にバリヤメタルとしてＴｉＮやＴｉなどを形成することもできる。その後、当該金属膜をパターニングし、画素電極１０を形成する。
【００３７】
さらに、図４（ａ）に示すように、画素電極４０を覆うように配向膜４１を形成する。そして、配向膜１３、対向電極１４を形成した対向基板１５を図示しないシール剤によって貼り合わせ、そのシール剤の位置より内側に形成される隙間に液晶を注入して液晶層１２を設ける。
【００３８】
上記においては、画素領域における絶縁膜について記載してきたが、本発明は画素領域のみならず、画素部以外の部分、すなわち周辺回路領域において使用してもよい。周辺回路領域においての配線は画素領域にあるＴＦＴを駆動させるためのドライバ、ＡＤ変換回路などの集積回路が作り込まれている。これらの周辺回路を構成する配線に表示部として使用される液晶分子が付着することは、画素領域中のＴＦＴ駆動の鈍化、劣化と並び、液晶表示装置全体としての劣化を誘発する。周辺回路領域において上記有機材料を使用すれば、これらの問題を解決できる。
【００３９】
図５は本実施形態の液晶表示装置における他の例を説明する断面図である。この液晶表示装置は、先の例と同様に、ガラス基板などの基板１上の一部にはＴＦＴが形成されたものである。このＴＦＴのうち、図示しないシール剤の内側領域で、画素電極１０以外の電極（例えば、電極５Ｓや画素電極１０が接続されていない電極５Ｄ）の上に、液晶層１２の液晶より誘電率の低い絶縁材料８０が設けられている。
【００４０】
絶縁材料８０は、例えば有機材料から成り、アクリル樹脂などを用いる。例えば、ＬＣＤスペーサ用途に開発されたネガ型感光性樹脂として市場に出ているオプトマーＮＮ７００などが適している。この絶縁材料８０は、駆動側の基板１と対向基板１５との隙間とほぼ等しい高さで形成されている。これにより、電極５Ｓおよび画素電極１０が接続されていない電極５Ｄの上方は液晶が介在しない状態となり、この部分での寄生容量を液晶が介在する場合に比べて抑制できるようになる。
【００４１】
この液晶表示装置を製造するには、先の例と同様に、基板１上へのＴＦＴの形成を行い、層間絶縁膜７、ゲート電極２、各種電極形成を行って保護膜８を形成する。その後、画素電極１０の形成、配向膜１１の形成を行って、駆動側基板を完成させる。
【００４２】
そして、対向基板１５との重ね合わせを行うにあたり、液晶層１２のギャップを制御するための支柱を形成する工程と同じ工程で上記説明した絶縁材料８０を画素電極１０以外の電極の上方に形成する。これにより、別途工程を増やすことなくマスク変更のみで絶縁材料８０を設けることができるようになる。
【００４３】
シール剤を介して駆動側基板と対向側基板との重ね合わせを行った後は、その隙間に液晶を封入する。これによって液晶表示装置が完成する。先に説明したように、シール剤の位置より内側の領域（液晶層１２が存在する領域）の画素電極１０以外の電極の上方に絶縁材料８０が設けられていることから、この部分に液晶が介在しない状態となり、寄生容量の抑制を図ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、液晶表示装置のシール剤の内側領域で、画素駆動用電極以外の金属配線上に液晶よりも誘電率の低い絶縁材料を設けているため、金属配線と対向側基板との間の寄生容量を抑制することが可能となる。また、絶縁材料として有機材料を用いることで、液晶分子の透過を防ぐことができ、液晶分子の金属配線への付着を防止できるようになる。これにより、液晶表示装置内部の回路における駆動向上および液晶表示装置全体の劣化を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る液晶表示装置を説明する断面図である。
【図２】本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明する断面図（その１）である。
【図３】本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明する断面図（その２）である。
【図４】本実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を説明する断面図（その３）である。
【図５】本実施形態の液晶表示装置における他の例を説明する断面図である。
【図６】従来の液晶表示装置における画素部の断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…ゲート電極、３…ゲート絶縁膜、４…多結晶半導体薄膜、５Ｄ…電極、５Ｓ…電極、７…層間絶縁膜、８…保護膜、１０…画素電極、１１…配向膜、１２…液晶層、１３…配向膜、１４…対向電極、１５…対向基板、８０…絶縁材料
【図１】
2004020573.tif 000003
【図２】
2004020573.tif 000004
【図３】
2004020573.tif 000005
【図４】
2004020573.tif 000006
【図５】
2004020573.tif 000007
【図６】
2004020573.tif 000008