(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、配線遅延を低減させ、また、ＴＦＴのゲート・ソース間容量を調節可能なアレイ基板およびその製造方法を提供することにある。【解決手段】  本発明のアレイ基板１０は、絶縁基板１２と、絶縁基板１２の表面に形成された複数の配線１４と、絶縁基板１２の表面において、配線１４同士の間に充填されるようにして形成された第１絶縁膜１６と、配線１４と第１絶縁膜１６の表面に形成された第２絶縁膜１８と、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明の絶縁基板と、
前記絶縁基板の表面に形成された複数の配線と、
前記絶縁基板の表面において、配線同士の間に充填されるようにして形成された第１絶縁膜と、
前記配線と第１絶縁膜の表面に形成された第２絶縁膜と、
を含むアレイ基板。
【請求項２】
前記第１絶縁膜は、溶媒に分散した絶縁材料を熱処理によって該溶媒を除去し、感光することによって形成されたものである請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項３】
前記配線の内のいずれかにおいて、該配線と第２絶縁膜との間に第１絶縁膜が形成された請求項１または２に記載のアレイ基板。
【請求項４】
前記配線の内のいずれかにおいて、該配線の表面の一部に第１絶縁膜が形成された請求項１乃至３に記載のアレイ基板。
【請求項５】
透明の絶縁基板を準備するステップと、
前記絶縁基板の表面に複数の配線を形成するステップと、
前記絶縁基板の表面において、配線を埋め込むようにして塗布絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁基板の裏面から前記塗布絶縁膜を感光し、第１絶縁膜を形成するステップと、
前記配線上の塗布絶縁膜を除去するステップと、
前記配線と第１絶縁膜の表面に第２絶縁膜を形成するステップと、
を含むアレイ基板の製造方法。
【請求項６】
前記第１絶縁膜を形成するステップの前後または同時に、該絶縁基板の表面側から前記配線内のいずれかの配線上の塗布絶縁膜を感光するステップを含む請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記第１絶縁膜を形成するステップが、裏面からの露光量の調整によって配線上の塗布絶縁膜の一部を感光し、あるいは熱処理条件の調整によって配線上に塗布絶縁膜が回り込むようにして、配線上の一部分にも第１絶縁膜を形成するステップを含む請求項５または６に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイなどに使用されるアレイ基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、アレイ基板とカラーフィルター基板とが一定間隔で対向している。両基板の間には液晶が封止されている。アレイ基板にはゲート線やシグナル線が一定間隔で配線されており、ゲート線とシグナル線は絶縁物を介して交叉している。
【０００３】
近年、液晶ディスプレイの大型化および高精細化が進んでいる。したがって、配線の細線化、長距離化、配線間の狭ピッチ化が進んでいる。このことによって、配線抵抗が高くなったり、上記交叉部で発生する配線同士のキャパシターが増大したりするため、配線遅延の問題が生じる。
【０００４】
配線遅延は、図１４に示すように、配線抵抗や配線同士のキャパシターの影響により、配線４６に入力されたパルスのエッジが、配線４６中を進行するにつれて徐々にまるくなることである。なお、図１４は、アレイ基板４４の左側からパルスが入力されて右方向に進んでいる様子である。
【０００５】
配線遅延を低減するために、種々の方法が考えられる。そのうちの一つとして、配線抵抗を低減することが考えられる。配線抵抗を低減するためには、配線４６の長さを短くしたり、配線４６の断面積を広くしたりすることが考えられる。しかし、配線４６の長さは液晶ディスプレイのサイズによって決定されるため、配線４６の断面積を広くすることが必要となる。
【０００６】
配線４６の断面積を広くするためには、配線４６の幅を広くすることと配線４６の厚みを厚くすることが考えられる。配線幅を広くしてしまうと液晶ディスプレイの開口率が低下してしまう。そこで、配線４６の厚みを厚くすることが考えられる。
【０００７】
しかし、配線４６の厚みを厚くすると、配線上や配線間への絶縁膜などの形成が難しくなる。この理由を図１５および図１６を用いて説明する。図１５のアレイ基板４８のように、絶縁基板１２上に形成されたゲート線などの配線５０ａの厚みが薄い場合、ＣＶＤなどの方法で絶縁膜５２を積層しても、絶縁膜５２の段差Ｄ１が小さい。したがって、絶縁膜表面に大きな凹凸が発生することはない。したがって、絶縁膜上に他の材料を積層することが容易である。なお、ＣＶＤで積層される絶縁膜５２はＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、あるいはＳｉＯｘＮｙで、膜厚は約３０００Å、比誘電率はそれぞれ約６〜７、４、４〜５程度である。
【０００８】
図１６（ａ）のアレイ基板５４のように、配線５０ｂの厚みを厚くすると（約６０００Å）、絶縁膜５２の段差Ｄ２が大きくなる（Ｄ１≪Ｄ２）。したがって、絶縁膜５２の表面に大きな凹凸が発生してしまう。したがって、配線５０ｂのエッジ部分やテーパー部分を覆う絶縁膜５２の厚みが薄くなり、配線５０ｂを十分に被覆できない欠点がある。絶縁膜５２が配線５０ｂを十分に被覆しないために所望の絶縁性が得られず、液晶ディスプレイの歩留まりを低下させることとなる。
【０００９】
また、図１６（ｂ）のアレイ基板５６のように、非感光性の塗布絶縁膜５８を使用することが考えられる。絶縁膜の形成は、ゲート線などの配線５０ｂの形成後、塗布絶縁膜５８を基板１２上に滴下する。さらに、スピンコートで塗布絶縁膜５８を広げた後、塗布絶縁膜５８に含まれる有機溶媒を飛ばすことによって絶縁膜が形成される。しかし、スピンコートにおける特性上、絶縁膜の膜厚を均一にすることは困難である。したがって、アレイ基板５６の信頼性が低下してしまう。さらに、有機溶媒を飛ばしてしまうため、絶縁膜の膜質も均一にすることは困難である。
【００１０】
また、塗布絶縁膜５８の比誘電率は、ＣＶＤで成膜される絶縁膜５２の半分以下の約３である。したがって、ゲート線５０ｂ上の膜厚をＣＶＤで成膜された絶縁膜５２の膜厚よりも薄くする必要がある。しかし、塗布絶縁膜５８を薄くすることは難しく、スピンコートによって、図１６（ｃ）のアレイ基板６０のように凸部６２が発生する場合がある。塗布絶縁膜５８を薄くすることができないために、図１６（ｂ）に示すように厚くすると、周知のＴＦＴの特性が悪化してしまう。このように、ゲート線５０ｂ上の絶縁膜の形成は、ＴＦＴを形成する上でも重要である。
【００１１】
特許文献１において、塗布絶縁膜を塗布した後にエッチバックしてエッジ部分にのみポリマーを残す方法が開示されている。しかし、工程の複雑化、エッチバック後のテーパー形状の安定性に問題がある。
【００１２】
【特許文献１】特開平０６−２６０５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、配線遅延を低減させ、また、ＴＦＴのゲート・ソース間容量を調節可能なアレイ基板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】
【００１４】
本発明に係るアレイ基板の要旨は、絶縁基板と、前記絶縁基板の表面に形成された複数の配線と、前記絶縁基板の表面において、配線同士の間に充填されるようにして形成された第１絶縁膜と、前記配線と第１絶縁膜の表面に形成された第２絶縁膜と、を含む。配線同士の間に第１絶縁膜を設けることによって、第１絶縁膜と第２絶縁膜とで配線を十分に被覆する。
【００１５】
前記第１絶縁膜は、溶媒に分散した絶縁材料を熱処理によって該溶媒を除去し、感光することによって形成されたものである。
【００１６】
前記配線の内のいずれかにおいて、該配線と第２絶縁膜との間に第１絶縁膜が形成されていてもよい。
【００１７】
前記配線の内のいずれかにおいて、該配線の表面の一部に第１絶縁膜が形成されていてもよい。
【００１８】
本発明に係るアレイ基板の製造方法の要旨は、絶縁基板を準備するステップと、前記絶縁基板の表面に複数の配線を形成するステップと、前記絶縁基板の表面において、配線を埋め込むようにして塗布絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁基板の裏面から前記塗布絶縁膜を感光し、第１絶縁膜を形成するステップと、前記配線上の塗布絶縁膜を除去するステップと、前記配線と第１絶縁膜の表面に第２絶縁膜を形成するステップと、を含む。
【００１９】
前記第１絶縁膜を形成するステップの前後または同時に、該絶縁基板の表面側から前記配線内のいずれかの配線上の塗布絶縁膜を感光するステップを含んでもよい。
【００２０】
前記第１絶縁膜を形成するステップが、裏面からの露光量の調整によって配線上の塗布絶縁膜の一部を感光し、あるいは熱処理条件の調整によって配線上に塗布絶縁膜が回り込むようにして、配線上の一部分にも第１絶縁膜を形成するステップを含んでもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、配線の厚みが厚くなったとしても第１絶縁膜と第２絶縁膜とで配線を十分に被覆することができる。配線遅延を低減した上で、所望の絶縁性を確保することができる。配線上の一部に第１絶縁膜を形成することによって、ＴＦＴの動作特性を制御することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本発明のアレイ基板は液晶ディスプレイなどに使用されるものである。
【００２３】
図１に示すように、本発明のアレイ基板１０は、絶縁基板１２と、絶縁基板１２の表面に形成された複数の配線１４と、絶縁基板１２の表面において、配線１４同士の間に充填されるようにして形成された第１絶縁膜１６と、配線１４と第１絶縁膜１６の表面に形成された第２絶縁膜１８と、を含む。
【００２４】
絶縁基板１２は、光を透過させるために、ガラスなどの透明基板である。１
【００２５】
絶縁基板１２上の配線１４は、ゲート線やＣｓ（補助容量）線である。これらの配線１４は、平行に敷設されている。配線１４はＭｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉなどで形成する。配線１４の厚みは約６０００Åであり、従来と比較して約２倍の厚みとする。したがって、配線１４の抵抗が減少し、配線遅延の問題が低減される。
【００２６】
第１絶縁膜１６は、溶媒に分散した絶縁材料を熱処理によって溶媒を除去し、感光されたものである。言い換えると、溶媒に分散した絶縁材料は、塗布絶縁膜である。この塗布絶縁膜はネガ型感光性塗布絶縁膜を使用し、ベーキングされ、さらに光の当たった部分が第１絶縁膜１６となる。ネガ型感光性塗布絶縁膜は、例えばエポキシ系、ポリイミド系またはポリアクリレート系のフォトレジストレジンなどを使用する。
【００２７】
第２絶縁膜１８は、ＣＶＤで成膜されたＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、あるいはＳｉＯｘＮｙである。第１絶縁膜１６があるために、第２絶縁膜１８の表面の凹凸は小さくなっている。
【００２８】
次にアレイ基板１０の製造方法について説明する。（１）透明の絶縁基板１２を準備する。この準備には基板洗浄などの工程も含まれる。（２）図２に示すように、絶縁基板１２の表面に複数の配線１４を形成する。配線１４の形成は、絶縁基板１２上にＭｏなどをスパッタで積層し、周知のパターニング方法によって形成する。
【００２９】
（３）図３に示すように、絶縁基板１２の表面において、配線１４を埋め込むようにして塗布絶縁膜２０を形成する。この塗布絶縁膜２０の形成は、溶媒に分散した絶縁材料を絶縁基板１２上に塗布し、溶媒を熱処理によって除去することによって形成する。塗布絶縁膜２０はネガ型感光性である。塗布の方法は、スピンコートなどがある。
【００３０】
（４）図４に示すように、絶縁基板１２の裏面から配線１４をマスクとして塗布絶縁膜２０を感光して、第１絶縁膜１６を形成する。Ｍｏなどの不透明な配線１４をマスクとするため、配線１４上の塗布絶縁膜２０は感光されず、第１絶縁膜１６とはならない。配線１４をマスクとして露光するため、新たなマスクなどは必要なく、簡単かつ正確に露光ができる。
【００３１】
（５）図５に示すように、現像液で配線１４上の塗布絶縁膜２０を除去する。上述したように、塗布絶縁膜２０はネガ型であり、配線１４上の塗布絶縁膜２０は感光されないため、現像液で配線１４上の塗布絶縁膜２０を溶解することができる。
【００３２】
（６）配線１４と第１絶縁膜１６の表面にＣＶＤなどの方法により第２絶縁膜１８を形成することによって、図１のアレイ基板１０が完成する。第２絶縁膜１８の厚みは、従来のゲート絶縁膜と同じ厚みとすることができる。ゲート線上の第２絶縁膜１８が従来と同じ厚みとなれば、この後に形成されるＴＦＴのスイッチング動作なども従来と同じようにできる。
【００３３】
以上、本発明によれば、配線１４の厚みが厚くなっても、第１絶縁膜１６を形成するため、第２絶縁膜１８の表面に凹凸が生じにくい。したがって、配線１４が厚くなっても、第１絶縁膜１６および第２絶縁膜１８によって、所望の被覆性を持った絶縁膜を形成することができる。さらに、配線１４が厚くなっているので、配線遅延の問題も低減することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば図６（ａ）に示すように、必要に応じて配線１４と第２絶縁膜１８との間に第１絶縁膜１６ａを備えた構成にすることも可能である。アレイ基板２２はゲート線やＣｓ線以外に、これらの線と立体交叉するシグナル線２４も敷設される。従来技術でも述べたように、これらの交叉部における容量も配線遅延の問題を引き起こす。第１絶縁膜１６の誘電率は第２絶縁膜１８の比誘電率（ＳｉＮｘの場合約６〜７）の約半分であるため、上記交叉部には第１絶縁膜１６ａが形成された方が交叉部の容量を低減することができる。
【００３５】
図６（ａ）のように形成する方法は、図６（ｂ）に示すように、絶縁基板１２の裏面から塗布絶縁膜２０を感光した後に、絶縁基板１２の表面側からマスク２６を介して所望の配線１４上の塗布絶縁膜２０を感光する。このことにより、配線１４上の塗布絶縁膜２０が第１絶縁膜１６ａとなるため、現像液によっても除去されることはない。その後、第２絶縁膜１８を形成し、第２絶縁膜１８の上にシグナル線２４を敷設する。ゲート線とシグナル線との間に第２絶縁膜１８と比較して低誘電率の第１絶縁膜１６ａがあるため、両線によって生じる容量が低減される。したがって、配線遅延も低減される。
【００３６】
絶縁基板１２の表面側からの光照射は、裏面からの光照射の前または同時におこなってもよい。現像液で除去しなければならない箇所に光が当たらないのであるならば、配線１４上の塗布絶縁膜２０よりも広い範囲を感光してもよい。すなわち、マスク２６の形状をラフにすることができる。
【００３７】
また、本発明を利用することによって、配線遅延の低減と同時にＴＦＴのゲート絶縁膜の容量を調節することも可能となる。具体的に述べると、ゲート線のエッジによって光の回り込みが生じており、ゲート線上の一部の塗布絶縁膜も少しずつ露光される。配線間の塗布絶縁膜を露光する時間よりも長時間の露光をおこなうと、ゲート線上の一部の塗布絶縁膜も感光され、第１絶縁膜となる。したがって、現像液によって露光されていない部分の塗布絶縁膜を除去したとき、図７（ａ）に示すように、ゲート線１４上の一部に第１絶縁膜１６が残った状態となる。なお、配線間の塗布絶縁膜を露光する時間よりも２から３倍の時間を使用して露光をおこなうと、ゲート線のエッジからΔＬ＝１から２μｍの塗布絶縁膜が感光される。なお、ＴＦＴ３０の符号３２はゲート絶縁膜、３３はチャネル層、３４は電極である。
【００３８】
本発明のアレイ基板に形成されるＴＦＴ３０の構造であれば、ゲート・ソース間容量は、容量ＣＡ１とＣＡ２の加算となる。これらの容量は第１絶縁膜１６の量によって変化させることができる。第１絶縁膜１６は裏面からの露光量を調節することによって容易に変えることができる。したがって、アレイ基板の設計・製作において柔軟性が高くなる。なお、従来のＴＦＴ３６であれば、図７（ｂ）に示すように、ゲート・ソース間容量はＣＢであり、ゲート絶縁膜３２の膜厚の変更をしないとゲート・ソース間容量を変更することができない欠点がある。また、従来と比較して、ゲート・ソース間容量を削減ことで補助容量を削減し、開口率を向上させることができる。
【００３９】
また、図７（ａ）のようにするためには、裏面からの露光量を調節する以外に、熱処理条件の調整によっても可能である。熱処理によって塗布絶縁膜が軟化・リフローなどの現象により配線１４上に塗布絶縁膜が回り込むのを利用する。熱処理の工程としては２工程ある。１工程目はＰＥＢ（Post Exposure Bake）工程で、露光後にホットプレートにて１３０℃、９０秒程度の熱処理をおこなう。２工程目は硬化の目的で、オーブンにて２３０℃、１時間程度の熱処理をおこなう。この２工程によって、塗布絶縁膜を配線１４の上に回り込ませることができる。
【００４０】
図１に示したアレイ基板を、図８から図１３に示す方法でも形成することができる。以下、その方法を説明する。（１）絶縁基板１２上に配線１４を敷設した後、配線１４を覆うように絶縁膜を形成する。この絶縁膜は透明で且つ非感光性のものである。この絶縁膜が図１における第１絶縁膜１６となる。図１と整合を取るために、以下、第１絶縁膜とする。（２）図８に示すように、第１絶縁膜３８の上に塗布絶縁膜４０を形成する。塗布絶縁膜４０は、ネガ型感光性塗布絶縁膜である。
【００４１】
（３）図９に示すように、絶縁基板１２の裏面から配線１４をマスクとして光を照射しする。配線１４の上方以外の塗布絶縁膜４２が感光される。
【００４２】
（４）塗布絶縁膜はネガ型であるため、図１０に示すように、現像液で感光されていない塗布絶縁膜４０を除去する。
【００４３】
（５）感光された塗布絶縁膜４２をマスクとして、図１１に示すように、第１絶縁膜３８のエッチングをおこなう。エッチングは、ドライまたはウェットのいずれかは限定されない。
【００４４】
（６）図１２に示すように、塗布絶縁膜４２を除去し、（７）図１３に示すように、第２絶縁膜１８をＣＶＤなどの方法で積層する。以上の方法であっても、図１に示したアレイ基板１０と同じ構成となる。図１の構成と同じように、配線遅延を低減するために配線１４の厚みを厚くし、かつ、配線１４の被覆を完全にすることができる。
【００４５】
その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のアレイ基板の構成を示す断面図である。
【図２】絶縁基板に配線を敷設したときの断面図である。
【図３】図２の後に塗布絶縁膜を形成したときの断面図である。
【図４】絶縁基板の裏面から光を照射するときの断面図である。
【図５】感光されなかった塗布絶縁膜を現像液で除去したときの断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す図であり、（ａ）はそのアレイ基板の断面図を示す図であり、（ｂ）は絶縁基板の表面側から光を照射するときの断面図である。
【図７】アレイ基板のＴＦＴの断面図であり（ａ）は本発明によってゲート・ソース間容量を制御したＴＦＴの断面図であり、（ｂ）は従来のＴＦＴの断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す図であり、第１絶縁膜の上方に塗布絶縁膜を形成した図である。
【図９】図８の後、絶縁基板の裏面から光を照射するときの断面図である。
【図１０】感光されなかった塗布絶縁膜を現像液で除去したときの断面図である。
【図１１】配線上の絶縁膜をエッチングしたときの断面図である。
【図１２】塗布絶縁膜を除去したときの断面図である。
【図１３】第２絶縁膜を形成したときの断面図である。
【図１４】配線遅延の様子を示す図である。
【図１５】従来の配線の厚みが薄い場合のアレイ基板の断面図である。
【図１６】配線遅延を低減するために配線の厚みを厚くしたときの断面図であり、（ａ）は配線のエッジやテーパー部分の被覆が完全ではない場合の断面図であり、（ｂ）は塗布絶縁膜によって厚みの厚い絶縁膜を形成したときの断面図であり、（ｃ）は塗布絶縁膜の厚みを薄くしたために凹凸ができたときの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０，２２，４４，４８，５４，５６，６０：アレイ基板
１２：絶縁基板
１４，４６，５０ａ，５０ｂ：配線
１６，１６ａ，３８：第１絶縁膜
１８：第２絶縁膜
２０，４０，４２，５８：塗布絶縁膜
２４：シグナル線
２６：マスク
３０，３６：ＴＦＴ
３２：ゲート絶縁膜
３３：チャネル層
３４：電極
５２：絶縁膜
６２：凸部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005203579.tif 000013
【図１２】
2005203579.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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