JPH02216129A - 液晶画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は画像表示機能を有する液晶パネル、とりわけ絵
素毎にスイッチング素子を内蔵したアクティブ型の液晶
画像表示装置及びその製造方法に関するものである。

従来の技術 近年の微細加工技術、液晶材料及び実装技術等の進歩に
より２−６インチ程度の小さなサイズではあるが、液晶
パネルで実用上支障ないテレビジョン画像が商用ベース
で得られるようになってきた。液晶パネルを構成する２
枚のガラス板の一方にＲＯＢの着色層を形成しておくこ
とによりカラー表示も容易に実現され、また絵素毎にス
イッチング素子を内蔵させた、いわゆるアクティブ型の
液晶パネルではクロストークも少なくかつ高いコントラ
スト比を有する画像が保証される。このような液晶パネ
ルは、走査線としては１２０−２４０本、Ｉｔ号線とし
ては２４０−７２０本程度のマド２リクス編成が橿準的
で、例えば第６図に示すように液晶パネルｌを構成する
一方の透光性絶縁性基板、例えはガラス基板２上に形成
された走査線の電極端子群６に駆動信号を供給する半導
体集積回路チップ３を直接接続するＣ０Ｇ（Ｃｈｉｐ−
Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）方式や、例えばポリイミド系樹脂薄
膜をベースとし、金メツキされた銅箔の端子群（図示せ
ず）を有する接続フィルム４を信号線の電極端子群５に
接着剤で圧接しながら固定する方式などの実装手段によ
って電気信号が画像表示部に供給される。

ここでは便宜１二つの実装方式を同時に図示しているが
、実際にはいずれかの実装方式が選ばれることは言うま
でもない。なお、７．８は液晶パネルｌ中央の画像表示
部と信号線及び走査線の電極端子群５．６との間を接続
する配線路で、必ずしも電極端子群と同じ導電材で構成
される必要はない。

９は全ての絵素に共通の透明導電性の対向電極を有する
もう１枚の透光性絶縁性基板であるガラス板で、２枚の
ガラス板２．９は石英ファイバやプラスチックビーズ等
のスペーサによって所定の距離を隔てて形成され、その
間隙はシール材と封口材で封止された閉空間になってお
り、閉空間には液晶が充填されている。多くの場合、ガ
ラス板の閉空間側に着色層と称する染料または顔料のい
ずれか一方もしくは両方を含む有機薄膜が被着されて色
表示機能が４えられるのでガラス基板９はカラーフィル
タと呼ばれる。そして液晶材の性質によってはガラス板
９−Ｌ面またはガラス板２下面のいずれかもしくは両面
上に偏光板が貼付され、液晶パネル１は電気光学素子と
して機能する。

第７図は、スイッチング素子として絶縁ゲート型トラン
ジスタ１０を絵素毎に配置したアクティブ型液晶パネル
の等価回路図であり、第８図は同パネルの要部断面図で
ある。実線で描かれた素子は一方のガラス基板２上に、
そして破線で描かれた素子はもう一方のガラス基板９七
に形成されている。走査線１１　（８）と信号線１２（
７）は、例えは非晶質シリコンをミド導体層とし、シリ
コン窒化膜 （ＳＮＮ４）をゲート絶縁膜とする薄膜トランジスタ１
０の形成と同時にガラス基板２上に作製される。液晶セ
ル１３はガラス基板２上に形成された透明導電性の絵素
電極１４と、カラーフィルタ９上に形成された同じく透
明導電性の対向電極】５と、２枚のガラス板で構成され
た閉空間を満たす液晶１６とて構成され、電気的にはコ
ンデンサと同じ扱いを受ける。

着色された感光性ゼラチンまたは着色性感光樹脂等より
なる着色［１７は先述したように、カラーフィルタ９の
閉空間側で絵素電極１４に対応してＲＯＢの三原色で所
定の配列に従って配置されている。全ての絵素電極１４
に共通の対向電極１５は着色Ｐ！１７の存在による電圧
配分損失を避けるためには図示したように着色層１７上
に形成される。液晶１６に接して２枚のガラス板上に被
着された、例えば０．１μｒｎ程度の膜厚のポリイミド
系樹脂薄膜Ｎ１８は液晶分子を決められた方向に揃える
ための配向膜である。加えて液晶１６にツイスト・ネマ
チック（Ｔ　Ｎ）型のものを用いる場合には上下に２枚
の偏光板１９を必要とする。

ＲＧＢの着色層１７の境界に低反射性の不透明膜２０を
配置すると、ガラス基板２上の信号線等の配線層からの
反射光を防止できてコントラスト比が向上し、またスイ
ッチング素子１０の外部光照射によるリーク電流の増大
が防げて強い外光の下でも動作させることが可能となり
、ブラックマトリクスとして実用化されている。ブラッ
クマトリクス材の構成も多数考えられるが、着色層の境
界に於ける段差の発生状況と光の透過率を考慮すると、
コスト高にはなるが０．１μｍ程度の膜厚のＣｒ渾膜が
簡便である。

なお、第７図においてＴｔ積容ｆｆ１２１はアクティブ
型の液晶パネルとしては必ずしも必須の構成要素とは限
らないが、駆動用信号源の利用効率の向上、浮遊寄生容
重の障害の抑制及び高温動作時の画像のちらつき（フリ
ッカ）防止等には効果的存在で適宜採用される。また理
解を簡単にするため、薄膜トランジスタ１０、走査線１
１、及び蓄積容量２１に加えて光源やスペーサ等の主要
因子は第６図では省略されている。２２は絵素電極１４
と絶縁ゲート型トランジスタ１０のドしインとを接続す
るための導電性薄膜で、−船釣には信号線１２と同一の
材質で同時に形成される。

発明が解決しようとする課題 しかし、アクティブ型の液晶パネルにおいては、デバイ
ス構造が複雑なために全ての液晶セル１３が同等の条件
で駆動されに＜＜、従って表示画像がちらついて見える
現象が発生し易い。画像のちらつきはフリッカとも呼ば
れ、単純マトリクス編成の液晶パネルにおいても斜めか
ら観測したり、駆動信号に直流成分が多く含まれている
と発生することは公知の事実である。フリッカを低減さ
せるには全ての液晶セルが同等の駆動状態となるべく構
成素子である液晶セル１３．絶縁ゲート型トランジスタ
１０及び蓄積容量２１を高精度で製作する方法と、隣合
った液晶セル１３を逆位相で駆動し液晶パネル全体とし
ては観測されないように視覚的に逃れる方法とがある。

前者においてはアクティブ基板やパネル紺み立ての製作
条件が厳しくなるだけでなく、大きい蓄積容量が必要と
なって歩留まりを下げたり閉口率を下げるなどの欠点が
クローズアップされ、後者においてはフリッカは見かけ
上減少しているものの、対向電極１５を一定の電圧で保
持して交流駆動するために信号電圧が高くなり、従って
フリッカの原因である液晶セル間の微小なばらつき直流
電圧成分も増しているため長間閏の使用に対して液晶が
劣化して褐色化し、画像品質を損なうといった欠点があ
った。

本来は第８図に示したように有機薄膜の配向膜１８が絶
縁性の機能を発揮して信号線１２、ドレイン配線２２そ
して絵素電極１４等の導電性電極の表面を絶縁化できれ
ば、絵素電極１４と対向電極１５と液晶［１６とよりな
る液晶セル１３に直流電流が流れ込む事はなく、液晶層
１６の劣化は生じないはずである。ところが配向膜１８
は先述したように０．１７１ｔｎ程度と薄いこと、−船
釣な配向膜の塗布方法がオフセット印刷のためビン・ホ
ールを内在させ易いこと、そしてアクティブ素子が熱破
壊しないように３００℃以下の比較的低温で配向膜のキ
ュア（熱硬化）が実施されていることなどの理由により
配向膜１８単独では信号線１２、ドレイン配線２２そし
て絵素電極１４などの表面を不完全にしか絶縁化出来ず
、程度の差はあれ液晶Ｆ’１６の劣化を阻止することが
困難となっている。特に信号線１２には信号電圧が外部
から供給され続けるので対向電極１５との間には直流成
分が流れ易い。そこで薄い配向膜に代わって第９図に示
したようにアクティブ基板２上で全面に透明絶縁性被膜
２３として、例えばＳｉ３Ｎ４を、０．５μｍ程度の膜
厚でコーティングすることによって液晶Ｎ１６の劣化を
回避する事が出来ることは容易に理解されよう。

しかしながら全面に厚いパシベーションＮ２３を被着形
成することは製作工程が長くなるのと、！２素電極１４
上に絶縁層が介在して液晶層１６に印可される電圧が低
下する意味で好ましいものとはＳえない状況である。後
者については絵素電極１４上のパシベーションＮ２３を
選択的に除去することは可能であるが、絵素電極１４上
あるいは絵素電極１４のごく近傍にパシベーション層の
高い段差が存在すると配向膜１８の乾燥布によるラビン
グ処理が規則的に行われず、液晶の配向が乱れて逆ドメ
インを生じ表示画質が低下する副作用が発生していた。

本発明は、このような従来技術の課題を解決することを
目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、Ａ１よりなる信号線とドレイン配線上のみを
選択的に絶縁化するために陽極酸化工程を導入し、Ａｌ
２０３（アルミナ）膜を信号線とドレイ５ノ配線上に選
択的に形成するものである。

作用 信号線とドレイン配線上にのみ絶縁物であるアルミナ薄
膜が選択的に形成されるため、液晶層に印可される電圧
の低下はなく、またパシヘーション層の被着工程は不要
となって、製作工程の短縮化が促進される。

実施例 以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明劣る。

以下、本発明の実施例について第１図から第５図を参照
しながら説明する。第１図は本発明の第１の実施例にか
かる液晶画像表示装置を構成するアクティブ基板２上の
パターンを示す。陽極酸化では酸化膜を成長させたい配
線は全て電気的に接続しておく必要があり、信号線１２
は端子電極５を経由して共通の接続線２３に接続され、
接続線２３はガラス基Ｆｉ２の周辺部の、べたパターン
である接続部２４に接続されている。接続線２３と接続
部２４は信号線１２と同じＡ１で形成されている。第１
図に示したアクティブ基板２は、第２図に示したように
化成液２５で満たされた容器２６中に設置され、直流型
ａｆｆ２７より供給される＋（プラス）端子２８はアク
ティブ基板２の接続部２３にクリップ等の治具を用いて
接続され、また−（マイナス）端子２９は金や白金等の
電極板３０に接続される。Ａ１の陽極酸化に当り、蓚酸
や硫酸を主成分とする化成液では有孔性の酸化アルミナ
ラム（アルミナ、Ａｌ２０１）が成長し、はう酸を含む
エチレングリコール化成液では無孔性の緻密なアルミナ
が成長する事は公知であるが、Ａ１の陽極酸化の詳細に
ついては先願例である特公昭５９−３４７９８号公報に
示されている。何れにせよ、陽極酸化においては化成液
の濃度と温度が一定の下では成長する酸化膜の膜厚は化
成電圧によって決定されるので、適当な条件を選定すれ
ば第；３図に示したように例えばＩＢｍの膜厚を有する
Ａ１の信号線１２上にｏ、ｉ−ｏ、ａμｍ程度のアルミ
ナ膜３１を形成することは極めて容易である。ドレイン
配！Ｉ２２には絶縁ゲート型トランジスタのチャネル抵
抗を通していくらかの電流が流れるので、陽極酸化時に
強い外光をアクティブ基板２に照射するとチャネル抵抗
が低下してドレイン配線２２の表面にも酸化膜３２が成
長しやすいが、チャネル抵抗はＡ１に比べると桁違いに
抵抗が高いので、ドレイン配線２２上にも信号線１２と
同じ膜厚のアルミナ膜が成長するまで陽極酸化を長時間
継続することは非効率的であろう。陽極酸化終了後には
、第１図に示したようにアクティブ基板２を切断線３３
に沿って切断すれば、接続線２３の切断とともに電極端
子５が独立してアクティブ基板２が完成する。

電極端子がＣＯＧ対応で小さな場合にはアクティブ基板
２の切断によって電極端子を独立させることは困堆であ
る。そのような場合には接続線２３上に例えば感光性樹
脂パターンを選択的に形成しておき、陽極酸化終了後に
まず前記感光性樹脂パターンを除去し、ついでアルミナ
膜を食刻のマスクとしてＡ１を選択的に除去すれば電極
端子を独立させることが可能となる。

第１の実施例においては、アクティブ基板２の表面が露
出しており、化成液の純度管理が不十分であると化成液
中のイオン性不純物が絶縁ゲート型トランジスタに混入
してトランジスタ特性が不安定になる恐れと、信号線の
両端を接続線に接続しておくパターン配置上の余裕があ
れは対策は容易であるが、信号線に断線部が存在してい
る場合には陽ＦＳ酸化膜が成長しない領域が発生する欠
点がある。

第２の実施例においては、第４図に示すように、信号線
（ソース配ｗＡ）とドレイン配線となるＡＩＦｊ３４の
被着後に前記パターンの逆パターンで感光性樹脂層３５
を周知のホトリソ・グラフィ工程で形成し、逆パターン
３５を陽極酸化のマスクとしてＡ１層３４の表面を選択
的に陽極酸化して３６、３７としている。陽極酸化終了
後に、感光性樹脂パターン３５を除去し、陽極酸化膜３
６．３７をマスクとしてＡ１層３４を選択的に食刻して
第５図に示すアクティブ基板２が完成する。化成液中の
不純物は陽極酸化膜中に取り込まれ、絶縁ゲート型トラ
ンジスタの電気的な特性が不安定となる恐れは回避され
ている。

第３図においては信号線１２とドレイン配線２２の全表
面がアルミナ膜３１．３２によってコーティングされて
いるが、第５図においては信号線１２−１−とドレイン
配線２２−Ｌとがアルミナ膜３６．３７でコーティング
され、信号線１２とドレイン配線２２の側面はＡ１が露
出している差異がある。

信号線１２とドレイン配線２２のパターン幅は一般的に
は１０μｒｎ程度であるので、液晶１６層の純度を充分
に高く維持出来るように、液晶材料や配向膜の不純物、
とりわけイオン性の不純物を除外できるならば、第２の
実施例においてもイオン性の不純物による直流電流成分
は従来例に比べて１１５程度に減少するので液晶の劣化
は大幅に改善されることが理解されよう。

アクティブ基板の構成に関し、絵素電極が厚み方向でど
の位置に形成されるかは絶縁ゲート型トランジスタの構
造と製作方法によって大きく左右されるので、上記説明
においては省略した。絵素電極は絶縁ゲート型トランジ
スタによって信号線とはスイッチ的にしか導通しないの
で、絵素電極と絶縁ゲート型トランジスタとを接続する
ドレイン配線は必ずしも表面を絶縁化する必要はないが
、絶縁ゲート型トランジスタが常時ＯＮするような欠陥
が存在すると、その近辺で液晶の劣化が生じる可能性が
高く、本発明のようにドレイン配線も絶縁化する方が好
ましい。同じ理由で、絵素電極もアクティブ基板上の最
上層部に位置するのではなく、透明絶縁性のＳ　ｉ　Ｏ
２や５ｉ３Ｎｎが絵素電極上に被着されている方が信頼
性の高い液晶画像表示装置が得られる。また信号線が絶
縁ゲート型トランジスタのソース配線を兼ねず、かつ絶
縁性被膜で覆われていないような場合にはソース配線に
対して信号線と同様な処置が必要なことは説明を要しな
いであろう。

発明の効果 以北述べたように、本発明は、液晶セルに流入して液晶
を劣化させる直流成分な阻止または大幅に減少させるた
めに、Ａ１より成る信号線とドレイン配線の表面を絶縁
性のアルミナ膜でコーティングしている。このためフリ
ッカレス駆動を採用して高い信号電圧を印加しても液晶
層が劣化して表示画像が褐色に着色してみえる品質上の
課題を解決した。また特に膜厚を増加することなく信号
線とドレイン配線の表面を絶縁化できることにより、従
来の透明絶縁性薄膜による全面パシベーションと比べて
液晶セルに実効的に供給される電圧の低下を防ぐことが
Ｍ１能となり、表示画像が暗くなる恐れは皆無てあり、
配向膜の配向状態も維持できる等の優れた効果が得られ
た。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例にかかる液晶画像表示装
置を構成するアクティブ基板上のパターン図、第２図は
同装置における陽極酸化方法を示す概念的断面図、第３
図は同装置の基板の要部断面図、第４図と第５図は本発
明の第２の実施例にかかる液晶画像表示装置を構成する
アクティブ基板の製造工程におけろ要部断面図、第６図
は液晶パネルへの実装手段を示す斜視図、第７図はアク
ティブ型液晶パネルの等価回路図、第８図は同パネルの
要部断面図、第９図は液晶の劣化を防ぐために実施され
た従来例のアクティブ基板上のパシベーションを示す断
面図である。 ｌ・・・液晶パネル、２・・・ガラス板、９・・・カラ
ーフィルタ、１０・・・絶縁ゲート型トランジスタ、ｌ
ｌ・・・走査線、１２・・・信号線、１３・・・液晶セ
ル、１４・・・絵素電極、１５・・・対向電極、１６・
・・液晶、１８・・・配向膜、２２・・・ドレイン配線
、２３・・・接続線、２４・・・へたパターン、２５・
・・化成液、２６・・・容器、２７・・・直流電源、２
８・・・＋（プラス）端子、２９・・・−（マイナス）
端子、３０・・・電極板、３１．３６・・・信号線上の
アルミナ膜、３２．３７・・・ドレイン配線上のアルミ
ナ膜、３３・・・切断線、３４・・・Ａ１層、３５・・
・感光性樹脂バター゛。 ２−°− ５−・− ２４−・− ｎｏ−。 アクティづ１＆蚤 電蚤鴨子 １ｔＴａ テ綺繍 べたパターン ｒｎ＋ｔｒ＊ 第 図 ２−　　アワティつ裏板 ｊ２−・−１９寝 ２２−ｍ−ド　　し　イ　　ン　Ｅ　鋪Ｉｙ−アルミニ
ウム壜 ２・−７クテイ ２５−ｆじｉ　＋＋！ プ纂板 謬−プラス端子 汐−・−フイナス扇子 ３０−ｔ　ｉｉ　［ ■ 豫 晶 バ ネ ４−・授続フィルム ９−　　刀フーフイルダ ＋＋　　−ｍ− Ｉ２　−・・ ＋３−−− １５−・− ＪＰ縛ケート型トランジスタ 走１ｍ ｌ５号９ ｊｌ　ｆ＠　ｔ！ル 対拾Ｉｓ 第　８　図 第９図 ４−一 ６−ｍ− ＋９−−− ｎ−・− 絵　素　１ｉ　蚤 ｒＴ　　凱　電量 清　　　晶 Ｗｚ　　句　庸 漏　光　伝 ドレイン配欅 Ｑ ？−・−カフス番数 Ｉ２−・−ｆＷ　　号　欅

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数本の走査線と信号線とを有し、単位絵素毎に
   絶縁ゲート型トランジスタと絵素電極とを有する第１の
   透光性絶縁性基板と、透明導電性の対向電極を有する第
   ２の透光性絶縁性基板との間に液晶を充填してなる液晶
   画像表示装置において、前記信号線がその表面を陽極酸
   化されたアルミニウムよりなり、前記液晶とは電気的に
   絶縁されている事を特徴とする液晶画像表示装置。
2. （２）複数本の走査線と信号線とを有し、単位絵素毎に
   絶縁ゲート型トランジスタと絵素電極とを有する第１の
   透光性絶縁性基板と、透明導電性の対向電極を有する第
   ２の透光性絶縁性基板との間に液晶を充填してなる液晶
   画像表示装置において、前記信号線と前記絶縁ゲート型
   トランジスタのドレイン配線とがアルミニウムよりなり
   、前記信号線上と前記絶縁ゲート型トランジスタのドレ
   イン配線上とが陽極酸化によって絶縁化されていること
   を特徴とする液晶画像表示装置。
3. （３）複数本の走査線と信号線とを有し、単位絵素毎に
   絶縁ゲート型トランジスタと絵素電極とを有する第１の
   透光性絶縁性基板と、透明導電性の対向電極を有する第
   ２の透光性絶縁性基板との間に液晶を充填してなる液晶
   画像表示装置の製造方法において、前記信号線と絶縁ゲ
   ート型トランジスタのドレイン配線の形成にあたり、ア
   ルミニウムの被着後、前記信号線と絶縁ゲート型トラン
   ジスタのドレイン配線の逆パターンの感光性樹脂パター
   ンを前記アルミニウムの上に選択的に形成し、アルミニ
   ウムの陽極酸化後、前記感光性樹脂パターンとアルミニ
   ウムを除去することを特徴とする液晶画像表示装置の製
   造方法。