JPH10268361A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法

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JPH10268361A
JPH10268361A JP9094608A JP9460897A JPH10268361A JP H10268361 A JPH10268361 A JP H10268361A JP 9094608 A JP9094608 A JP 9094608A JP 9460897 A JP9460897 A JP 9460897A JP H10268361 A JPH10268361 A JP H10268361A
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substrate
display device
crystal display
thin film
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Yoshiharu Hirakata
吉晴 平形
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 均一なセル厚を有し、良好な表示特性を示す
液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 画素TFTと駆動回路TFTとが同一基
板上に一体形成された、アクティブマトリクス型液晶表
示装置において、画素領域のみに液晶材料を閉じ込める
ように形成されたギャップ保持材によってセルギャップ
の制御を行う。これにより、液晶表示装置全体にわたっ
て均一なセル厚を得ることができ、かつ液晶材料が駆動
回路領域に進入することを防ぐことができる。さらに、
駆動回路TFT上の不必要な絶縁層などが除去されるの
で、駆動回路の負荷容量が小さくなり、クロストークの
発生を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置に関する。特
に、画素スイッチング回路と周辺駆動回路とが同一基板
上に一体形成された液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近安価なガラス基板上に半導体薄膜を
形成した半導体装置、例えば薄膜トランジスタ(TF
T)を作製する技術が急速に発達してきている。その理
由は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の需要が高
まってきたことによる。
【0003】アクティブマトリクス型液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された数十〜数百万個もの画素領域
にそれぞれTFTが配置され、各画素電極に出入りする
電荷をTFTのスイッチング機能により制御するもので
ある。
【0004】ここで、薄膜トランジスタが配置されたア
クティブマトリクス型液晶表示装置の基本的な構成を図
1を用いて説明する。まず、液晶表示装置を基板に対し
て垂直な方向に切断した断面図を、図1(A)に示す。
この断面は、図1(B)のA−A'で示される破線で切
断した断面図に相当する。
【0005】基板101は、透光性であり、絶縁膜が基
板表面に形成されている(図示せず)。102はTFT
の活性層、103はゲイト電極、104はデータ線、1
05はドレイン電極、106は層間絶縁膜、107はブ
ラックマトリクス、108は透明導電性膜から成る画素
電極、109は配向膜である。
【0006】上記のような構成を有するTFTが配置さ
れた基板全体をアクティブマトリクス基板と呼ぶことに
する。なお、図1(A)では1つの画素のみに注目して
いるが、実際には、数十〜数百万個の画素スイッチング
TFT(画素TFTと呼ぶ)を含む画素領域と、それら
を駆動する複数のTFTを含む周辺駆動回路領域とによ
ってアクティブマトリクス基板が構成される。
【0007】一方、110は透光性を有する基板であ
り、111は透明導電性膜から成る対向電極、112は
配向膜である。このような構成をとるアクティブマトリ
クス基板と対向する基板全体を、対向基板と呼ぶことに
する。
【0008】図2(A)に示すように、上記アクティブ
マトリクス基板および対向基板には、液晶材料の配向性
を整えるためのラビングなどの配向処理が行われる。そ
の後、アクティブマトリクス基板と対向基板との基板間
隔(セルギャップ)を制御するために、アクティブマト
リクス基板側に粒形のスペーサ201が基板全面に均一
に散布される。次に、シール剤202が印刷される。シ
ール剤202は、基板同士を貼り合わせる接着剤として
の役割と、基板間に注入される液晶材料が基板外部に漏
れないように封入するための封止剤としての役割とを果
たす。
【0009】図3は、アクティブマトリクス基板の断面
図である。図3に示すように、セルギャップを制御する
ために粒形のスペーサ301がアクティブマトリクス基
板全面上に均一に散布されるので、画素領域のみならず
周辺駆動回路領域にもスペーサ301が存在することに
なる。通常、画素TFTと駆動回路TFTとは素子の大
きさにそれほど違いはない。しかし、画素領域には、画
素TFTを覆うブラックマトリクス、透明導電性膜から
成る画素電極等が形成される。また、反射型の液晶表示
装置においては、画素領域には、反射電極が形成され
る。さらに、駆動回路領域には、画素TFTを駆動する
CMOS回路を構成するために接続配線が形成される。
よって、画素領域と駆動回路領域とは、基板表面からの
高さに違いが生じてくる。
【0010】ここで、駆動回路領域に比較して画素領域
の方が基板表面からの高さが高い場合を例にとる。この
とき、画素領域のみならず駆動回路領域にもスペーサが
存在することになる。ほぼの均一な大きさの粒形のスペ
ーサが、それぞれの領域に位置した場合、スペーサの位
置によって基板からの高低差が生じてくる。画素領域上
と駆動回路領域上とに位置するスペーサ上面の基板から
の高さをそれぞれ、h p 、hd とする。画素領域と駆動
回路領域との大きさの違いによる高低差Δh=hp −h
d が生じていることがわかる。
【0011】次に、図4(A)に示すように、アクティ
ブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせる。その
後、アクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶
材料が充填され、液晶注入口が封止材で封止される(図
4(B))。こうして、図1(A)に示すような構成を
有するアクティブマトリクス型液晶表示装置が作製され
る。
【0012】しかし、上記のような構成を有する液晶表
示装置には以下のような問題点がある。
【0013】画素領域と駆動回路領域との大きさの違い
による高低差Δhのために、アクティブマトリクス基板
と対向基板とを貼り合わせたときに、セルギャップを均
一にすることができず、セル厚ムラが生じてしまう。そ
の上、図4(A)および(B)に示すように、対向基板
にひずみが生じてしまう。セル厚ムラおよび対向基板に
ひずみの生じた液晶表示装置には、表示ムラが生じる、
対向基板上面に干渉縞が生じるなどの欠陥が現れる。
【0014】また、画素領域に比較して駆動回路領域の
方が基板表面からの高さが高い場合を例にとると、上述
した高低差Δhのために、アクティブマトリクス基板と
対向基板とを貼り合わせる際に、駆動回路領域上に散布
されたスペーサには必要以上の大きな力がかかることに
なり、画素TFTよりも複雑な構造を有する駆動回路T
FTに少なからずダメージを与えることになる。その結
果、製品の歩留まりに影響を及ぼすことになる。
【0015】また、図1(B)に示すように、粒形のス
ペーサ115が画素領域に存在する場合、スペーサ11
5の近傍は液晶材料の配向性が乱れるため、画像表示の
乱れ(ディスクリネーション)が観測される場合があ
る。
【0016】また、上述した高低さΔhのために、アク
ティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせる際
に、駆動回路TFT上に散布されたスペーサには必要以
上の大きな力がかかることになり、画素TFTよりも複
雑な構造を有する駆動回路TFTに少なからずダメージ
を与えることになる。その結果、製品の歩留まりに影響
を及ぼすことになる。
【0017】上述したように、従来の粒形のスペーサを
用いてセルギャップを制御する場合は、さまざまな要因
により、良好な表示を得ることができないことがある。
【0018】また、一般的に製造または試作されている
液晶表示装置は画素ピッチに関係なく、5〜6μm程度
のセルギャップを確保しているようであるが、今後は、
液晶パネルの高精細化が求められ、画素ピッチを更に微
細化する傾向が強まってきている。
【0019】例えば、投射型液晶表示装置(プロジェク
ション)は、パネルサイズが小さい上、画像をスクリー
ンに投射することを考えて可能な限り高精細な画像を表
示できるような構成とする必要がある。したがって、今
後は画素ピッチが40μm以下、好ましくは30μm以
下の液晶表示装置を作製する必要がある。
【0020】その場合、セルギャップが5〜6μmのま
までは、おそらく横方向電界の影響を受けてディスクリ
ネーションが発生すると考えられる。よって、画素ピッ
チが狭くなるに対応して、セルギャップをも小さくする
必要が生じてくる。
【0021】また、このような高精細な画像を必要とす
る液晶表示装置には、数μmの粒形スペーサでさえも、
有効表示領域に存在する場合は表示品質の劣化につなが
る。
【0022】また、最近注目されてきている強誘電性液
晶を用いた液晶表示装置や、反射型液晶表示装置には、
その特性上、小さいセルギャップが求められている。
【0023】しかし、従来のような粒形のスペーサを用
いて小さく均一なセルギャップを有するセルを作製する
ことは、一般的に困難である。
【0024】また、従来の画素TFTと駆動回路TFT
とが同一基板に一体形成された液晶表示装置では、その
構成上、駆動回路領域にも液晶材料および絶縁膜などが
存在する。これらの駆動回路領域上に存在する液晶材料
や絶縁膜などにより、駆動回路TFTの信号線に不必要
な負荷容量が生じる。この場合、この不必要な負荷容量
のために、駆動回路を流れる信号の減衰がおこり、画素
TFTに正確に信号を伝えることができない。また、隣
り合った、あるいは近くの信号線の間に存在する液晶材
料や絶縁層によって、信号線間に負荷容量が生じ、結果
としてクロストークの発生などの原因となっている。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の粒形
のスペーサを用いては困難であった、小さく均一なセル
ギャップを有するセルを作製することによって、セル厚
ムラを解消し、良好な表示が行える半導体表示装置を提
供することを課題とする。また、本発明は、従来の粒形
のスペーサを用いた場合、基板の貼り合わせ時に周辺駆
動回路TFTに生じていた不必要な応力が生じないよう
にし、駆動回路TFTにダメージが生じないようにする
ことを課題とする。さらに、駆動回路の負荷容量をでき
る限り小さくし、クロストークの発生のない良好な表示
が行える半導体表示装置を提供することを課題とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は,複数の薄膜トランジスタと前記複数の薄膜トランジ
スタに電気的に接続された複数の画素電極とを少なくと
も有する画素領域と、前記複数の薄膜トランジスタを駆
動する複数の薄膜トランジスタによって構成される駆動
回路を少なくとも有する,前記画素領域とは別の場所に
設けられる駆動回路領域と、を備える第1の基板と、前
記第1の基板に対向する第2の基板と、前記第1の基板
と前記第2の基板との間に狭持された液晶材料と、前記
第1の基板と前記第2の基板とのギャップを制御するギ
ャップ保持材と、シール剤と、を少なくとも備える液晶
表示装置であって、前記ギャップ保持材は前記画素領域
および前記駆動回路領域以外の領域に存在する.このこ
とによって上記目的が達成される.
【0027】前記画素領域は、前記ギャップ保持材によ
って取り囲まれていてもよい。
【0028】前記駆動回路領域は、前記ギャップ保持材
によって取り囲まれていてもよい。
【0029】前記ギャップ保持材は、ポリイミド、アク
リル、ポリアミド、またはポリイミドアミドのうちの一
つから成っていてもよい。
【0030】前記ギャップ保持材は、紫外線硬化樹脂、
あるいはエポキシ樹脂から成っていてもよい。
【0031】本発明の液晶表示装置は・複数の画素電極
と前記複数の画素電極に電気的に接続された複数の薄膜
トランジスタとを少なくとも有する画素領域と、前記複
数の薄膜トランジスタを駆動する複数の薄膜トランジス
タによって構成される駆動回路を少なくとも有する、前
記画素領域とは別の場所に設けられる駆動回路領域と、
を備える第1の基板と、前記第1の基板に対向する第2
の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に狭
持された液晶材料と、前記第1の基板と前記第2の基板
とのギャップを制御するギャップ保持材と、シール剤
と、を少なくとも備える液晶表示装置であって、前記ギ
ャップ保持材は、前記画素領域を取り囲む連続性のある
壁であり、前記駆動回路を構成する複数の薄膜トランジ
スタのソース線の上面には、前記画素領域を構成する薄
膜トランジスタのソース線の上面よりも小さな誘電率を
有する物質に接触している。このことによって上記目的
が達成される。
【0032】前記画素領域は、前記ギャップ保持材によ
って取り囲まれていてもよい。
【0033】前記駆動回路領域は、前記ギャップ保持材
によって取り囲まれていてもよい。
【0034】前記駆動回路を構成する複数の薄膜トラン
ジスタのゲート線の上面には、前記画素領域を構成する
薄膜トランジスタのソース線およびゲート線の上面より
も小さな誘電率を有する物質に接触してもよい。
【0035】前記小さな誘電率を有する物質は、空気で
あってもよい。
【0036】前記小さな誘電率を有する物質は、不活性
ガスであってもよい。
【0037】前記ギャップ保持材は、ポリイミド、アク
リル、ポリアミド、またはポリイミドアミドのうちの一
つから成っていてもよい。
【0038】前記ギャップ保持材は、紫外線硬化樹脂,
あるいはエポキシ樹脂から成っていてもよい。
【0039】前記複数の画素電極および前記複数の画素
電極に電気的に接続された複数の薄膜トランジスタは、
マトリクス状に配置されていてもよい。
【0040】本発明の液晶表示装置の製造方法は、複数
の薄膜トランジスタと前記複数の薄膜トランジスタに電
気的に接続された複数の画素電極とを少なくとも有する
画素領域と、前記複数の薄膜トランジスタを駆動する複
数の薄膜トランジスタによって構成される駆動回路を少
なくとも有する、前記画素領域とは別の場所に設けられ
る駆動回路領域と、を備える第1の基板を形成する工程
と、前記第1の基板に対向する第2の基板を形成する工
程と、前記第1の基板と前記第2の基板とのギャップを
制御するギャップ保持材を形成する工程と、記駆動回路
を構成する複数の薄膜トランジスタのソース線の上面を
露出する工程と、前記第1の基板と前記第2の基板とを
貼り合わせる工程と、前記第1の基板と前記第2の基板
との間に液晶材料を注入する工程と、を少なくとも含む
液晶表示装置の作成方法であって、 前記ギャップ保持
材は前記画素領域および前記駆動回路領域以外の領域に
存在する。このことによって上記目的が達成される。
【0041】本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記
駆動回路領域を前記ギャップ保持材によって取り囲まむ
工程を更に含んでいてもよい。
【0042】本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記
記駆動回路を構成する複数の薄膜トランジスタのゲート
線の上面を露出する工程をさらに含んでいてもよい。
【0043】本発明の液晶表示装置は、複数の薄膜トラ
ンジスタと前記複数の薄膜トランジスタに電気的に接続
された複数の画素電極とを少なくとも有する画素領域
と、前記複数の薄膜トランジスタを駆動する複数の駆動
回路を少なくとも有する、前記画素領域とは別の場所に
設けられる駆動回路領域と、を備える基板と、前記基板
の上に形成されるギャップ保持材と、高分子材料中に液
晶材料が分散された液晶層と、を少なくとも備える液晶
表示装置であって、前記ギャップ保持材は前記画素領域
および前記駆動回路領域以外の領域に存在する。このこ
とによって上記目的が達成される。
【0044】
【作用】本発明によると、画素領域を取り囲む連続性の
あるギャップ保持材によってセルギャップの制御を行う
ので、半導体表示装置全体にわたって小さく均一なセル
厚を得ることができる。
【0045】また、本発明によると、アクティブマトリ
クス基板と対向基板との貼り合わせ時に、画素TFTお
よび駆動回路TFTには応力が生じないので、画素TF
Tおよび駆動回路TFTがダメージを受けることはな
い。
【0046】さらに、本発明によると、駆動回路領域に
は液晶材料が存在せず、その上、不必要な絶縁層などが
除去されるので、駆動回路の負荷容量が小さくなり、ク
ロストークの発生を抑制することができる。
【0047】
【発明の実施の形態】本発明では、画素スイッチングT
FTと駆動回路TFTとを同一基板上に一体形成し、半
導体表示装置を作製する。
【0048】
【実施例】
(実施例1)本実施例の半導体表示装置の作成方法を以
下に説明する。まず、アクティブマトリクス基板の作製
について図5を用いて説明する。図5の左側部分に駆動
回路TFTの作製工程を、右側部分に画素TFTの作製
工程を、それぞれ示す。
【0049】最初に、図5を参照する。石英基板あるい
はガラス基板501上に下地酸化膜として酸化珪素膜5
02を100〜300nmの厚さに形成する。この酸化珪
素膜502の形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパ
ッタ法やプラズマCVD法を用いればよい。
【0050】次に、プラズマCVD法やLPCVD法に
よってアモルファスもしくは多結晶のシリコン膜を30
〜150nm、好ましくは50〜100nmの厚さに形成す
る。そして、熱アニールを行い、シリコン膜を結晶化さ
せる。熱アニールは、500℃以上、好ましくは800
〜900℃の温度で行う。熱アニールによってシリコン
膜を結晶化させた後、光アニールを行うことによって更
に結晶性を高めてもよい。また、熱アニールによってシ
リコン膜を結晶化させる際に、特開平6−244104
号広報に開示されているように、ニッケル等の元素(触
媒元素)を添加することによって、シリコンの結晶化を
促進させてもよい。
【0051】次に、島状の周辺駆動回路TFTの活性層
(Pチャネル型TFT活性層503、Nチャネル型TF
T活性層504)、および画素TFT活性層505を形
成する。図5では、便宜上、3つのTFTが示されてい
るが、実際は、数百万個のTFTが同時に形成されてい
る。
【0052】さらに、酸素雰囲気中でスパッタすること
によって、厚さ50〜200nmの酸化珪素のゲイト絶縁
膜506を形成する。ゲイト絶縁膜を形成する方法とし
てプラズマCVD法を用いてもよい。プラズマCVD法
によって酸化珪素膜を形成する場合には、原料ガスとし
て、一酸化二窒素(N2 O)、あるいは酸素(O2 )と
モノシラン(SiH4 )との混合ガスを用いるのが好ま
しい。
【0053】その後、 LPCVD法によって多結晶シ
リコン膜を、厚さ200nm〜5μm、好ましくは200
〜600nmで基板全面に形成する。この多結晶シリコン
膜は、導電性を高めるために微量の燐を含有していても
よい。この多結晶シリコン膜をエッチングすることによ
って、ゲイト電極507、508および409を形成す
る。
【0054】次に、図5(B)に示すように、イオンド
ーピング法によって全ての島状活性層にゲイト電極をマ
スクとした自己整合的な燐のドーピングを行う。ドーピ
ングガスとしては、フォスフィン(PH2)を用いる。
この時の、ドーズ量は、1×1012〜5×1013原子/
cm2 とする。この結果、弱いN 型領域(N −領域)5
10、511、512が形成される。
【0055】次に、図5(C)に示すように、Pチャネ
ル型TFTの活性層503を覆うフォトレジストのマス
ク513、および画素TFTの活性層505のうち、ゲ
イト電極509を覆うフォトレジストのマスク514を
形成する。ゲイト電極を覆うフォトレジストのマスク
は、ゲイト電極と平行に、ゲイト電極の端から3μm離
れた部分までを覆う。そして、再びイオンドーピング法
によって燐を注入する。ドーピングガスは、フォスフィ
ンを用いる。ドーズ量は、1×1014〜5×1015原子
/cm2 とする。この結果、強いN型領域(N+領域)
のソース/ドレイン515、516が形成される。画素
TFTの活性層505の弱いN型領域(N−領域)51
2のうちマスク514で覆われていた領域517は、今
回のドーピングでは燐が注入されない。したがって、領
域517は、弱いN型領域のままである。
【0056】次に、図6(A)に示すように、Nチャネ
ル型TFTの活性層504、505をフォトレジストの
マスク518で覆う。そして、ジボラン(B2 H6 )を
ドーピングガスとしてイオンドーピングを行い、島状領
域503に硼素を注入する。ドーズ量は、5×1014〜
8×1015原子/cm2 とする。今回のドーピングで
は、硼素のドーズ量が前述の図7で示される工程におい
てドーピングされた燐のドーズ量を上回るため、先に形
成されていた弱いN型領域510は、強いP型領域51
9に反転する。
【0057】以上のドーピングにより、強いN型領域
(ソース/ドレイン)515,516、強いP型領域
(ソース/ドレイン)519、弱いN型領域(低濃度不
純物領域)517が形成される。本実施例においては、
低濃度不純物領域517の幅xは、約3μmである(図
6(A))。
【0058】その後、450〜850℃で、0.5〜3
時間熱アニールを施すことにより、ドーピング不純物を
活性化させ、かつシリコンの結晶性を回復させる。この
熱アニール処理により、ドーピングによるシリコン膜の
ダメージを回復させる。
【0059】次に、図6(B)示すように、プラズマC
VD法によって全面に酸化珪素の層間絶縁膜520を形
成する。層間絶縁膜520の厚さは、300〜6000
nmとする。この層間絶縁膜520は、窒化珪素膜、ある
いは酸化珪素膜と窒化珪素膜との多層膜であってもよ
い。次に、層間絶縁膜520をウエットエッチング法に
よってエッチングし、ソース/ドレインにコンタクトホ
ールを形成する。
【0060】その後、スパッタ法によって、厚さ200
〜600nmのチタン膜を形成し、これをエッチングして
駆動回路の電極・配線521,522,523、および
画素TFTの電極・配線524,525を形成する。上
記駆動回路の電極・配線521,522,523、およ
び画素TFTの電極・配線524,525は、Ti−A
l−Tiといった多層膜で構成されてもよい。さらに、
図6(C)に示すように、厚さ100〜300nmのポリ
イミド膜526を形成する。このポリイミド膜上に、フ
ォトレジスト527を形成し、フォトリソグラフィー法
によって画素TFTの電極525まで達するコンタクト
ホールを形成する。次に、図7(A)に示すように、ス
パッタ法によりITO(インディウム錫酸化物)膜52
8を厚さ50〜150nmに形成する。その後、図7
(B)に示すように、マスク529を形成し、エッチン
グすることによって画素電極530を形成する。画素領
域においては、それぞれの画素電極に少なくとも1つ以
上のTFTが配置され、電気的に接続されている。駆動
回路としては、シフトレジスタやアドレスデコーダなど
が用いられる。また、その他の回路が必要に応じて構成
される。
【0061】このようにして、複数の駆動回路TFT
(駆動回路領域)と複数の画素TFT(画素領域)とが
同一基板上に一体形成されたアクティブマトリクス基板
が作製される。なお本実施例では、画素数は、縦102
4×横768とした。
【0062】TFT基板を良く洗浄し、TFT形成時の
表面処理に用いられたエッチング液、レジスト剥離液等
の各種薬品を十分に洗浄する。
【0063】次に、ギャップ保持材の形成工程を説明す
る。以下の説明には、駆動回路領域と、画素領域の構成
を、図8(A)に示すように簡略化することにする。
【0064】まず、図8(B )に示すように、スピンコ
ート法によって感光性ポリイミド膜801を厚さ2.2
μmに形成した。その後、感光性ポリイミド膜801の
膜厚をアクティブマトリクス基板全面に渡って均一にす
るために、30分間、常温で放置した(レベリング)。
そして、上面に感光性ポリイミド膜801が形成された
アクティブマトリクス基板を120℃で3分間プリベー
クした。
【0065】次に、感光性ポリイミド膜801をパター
ンニングする。図8(C)に示すように、感光性ポリイ
ミド膜801をフォトマスク602で覆い、アクティブ
マトリクス基板上部より紫外線を照射した。その後、現
像処理を行い、280℃で1時間ポストベークを施し
た。こうして、図8(D )に示すように、パターンニン
グされたセルギャップ保持材803を形成した。
【0066】図9(A )に、アクティブマトリクス基板
の上面図を示す。図9(A )に示されるように、ギャッ
プ保持材801は、幅20μm、高さ2.2μm で、画
素領域から50μm の間隔をおいて連続的に、かつ画素
領域を取り囲むように形成された。なお、セルギャップ
保持材901の一部には液晶注入口802が設けられて
いる。
【0067】なお、本発明によるギャップ保持材801
は、その高さ精度が需要である。本実施例では、ギャッ
プ保持材801の高さ精度は、±0.1μmとした。一
方、ギャップ保持材801の位置の精度に関しては、±
10μm程度の精度で十分である。本実施例では、ギャ
ップ保持材801は画素領域と駆動回路領域との間に形
成される。画素領域と駆動回路領域との間隔はギャップ
保持材801の幅よりも十分大きいので、ギャップ保持
材801の位置の精度はそれほど重要ではない。しか
し、ギャップ保持材801が画素領域内および駆動回路
領域内に形成されることはない。
【0068】本実施例では、ギャップ保持材801の形
状は、図9(A)および(B)に示すように、基板に対
して垂直に延びた連続した壁状であるが、ギャップ保持
材の側面に勾配がついていてもよい。ギャップ保持材
は、アクティブマトリクス基板と対向基板とのセルギャ
ップが制御でき、かつ画素領域に液晶材料を閉じ込める
ことができる形状であればよい。また、本実施例では、
セルギャップ保持材が画素領域から一定間隔をおいて、
画素領域を取り囲むように形成されたが、図11に示す
ように、複数のセルギャップ保持材1101、1102
が画素領域から異なる間隔をおいて形成されてもよい。
また、図13に示すように、画素領域を取り囲む壁上の
連続したギャップ保持材1301と、駆動回路領域を取
り囲む壁上の連続したギャップ保持材1302とが形成
されてもよい。また、本実施例では、ギャップ保持材の
材料には、ポリイミドを用いたが、アクリル、ポリアミ
ド、またはポリイミドアミドなどをギャップ保持材の材
料に用いてもよい。
【0069】また、本実施例では、複数のセルギャップ
保持材を画素領域と駆動回路領域との間に形成したが、
セルギャップを制御できる位置であるならば、画素領域
内と駆動回路領域内以外ならどこに形成されてもよい。
【0070】その次に、配向膜をアクティブマトリクス
基板上および対向基板上に形成する。配向膜には、ポリ
イミド系の垂直配向膜を用いた。このポリイミド系の垂
直配向膜をフレキソ印刷法、あるいはスクリーン印刷法
のいずれかによってアクティブマトリクス基板上および
対向基板上にコートする。本実施例では、フレキソ印刷
法によって画素領域のみに配向膜を形成した。配向膜の
厚さは、100nmとし。その後、180℃の熱風を送り
込むことによって加熱(ベーク)し、ポリイミドを硬化
させた。
【0071】次に、配向膜が形成された対向基板表面
を、毛足の長さ2〜3mmのバフ布(レイヨン、ナイロ
ン等の繊維)で一定方向に擦るラビング処理を行った。
なお、本実施例では、アクティブマトリクス基板側のラ
ビング処理は行わない。
【0072】その次に、図10(A)に示すように、ア
クティブマトリクス基板の外枠上にシール剤1001を
塗布した。、アクティブマトリクス基板と対向基板とを
貼り合わせた(図10(B))。
【0073】次に、図10(B)に示すように、表示媒
体としての液晶材料を注入口より注入する。よって、ア
クティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶材料が
狭持された状態となる。なお、液晶材料は、画素領域を
取り囲むように形成された連続したギャップ保持材によ
って、画素領域のみに注入されることになる。よって、
駆動回路領域には、液晶材料は存在しない。
【0074】その後、液晶材料注入口に封止剤を塗布
し、紫外線を照射することによって封止剤を硬化させ、
液晶材料をセル内に完全に封止した。
【0075】このようにして、液晶材料が充填された液
晶表示装置が完成する。図10(B)
【0076】作製されたセルを用いて実際にその表示特
性を調べたところ、セル表面には干渉縞が観察されなか
った。また、ディスクリネーションのない良好な表示が
得られた。
【0077】(実施例2)本実施例は、複数の駆動回路
TFT(駆動回路領域)と複数の画素TFT(画素領
域)とを同一基板上に一体形成する工程(図7(C))
までは、実施例1と同じであるので、ここでは省略す
る。
【0078】図12(A)に、画素TFTと駆動回路T
FTとが形成されたアクティブマトリクス基板の断面図
を示す。
【0079】次に、図12(B)に示すように、画素領
域の上のみにフォトレジスト1201を形成する。その
後、酸素プラズマを照射し、駆動回路領域のポリイミド
膜526除去し、画素領域のみにポリイミド膜520'
を残した(図12(C))。よって、駆動回路TFTの
ソース/ドレイン電極521、522、523の上部に
はポリイミド膜が存在せず、ソース/ドレイン電極52
1、522、523が空気に露出された状態となってい
る。
【0080】次に、ギャップ保持材を形成する。ギャッ
プ保持材の形成方法は、実施例1と同じであるので省略
する。本実施例では、図13に示すように、画素領域を
取り囲むギャップ保持材1301と、駆動回路領域を取
り囲むギャップ保持材1302とが形成された。
【0081】その後、アクティブマトリクス基板、およ
びアクティブマトリクス基板に対向して貼り合わせられ
る対向基板の上に、配向膜が印刷法によって塗布され
る。ただし、アクティブマトリクス基板上では、画素領
域の上部のみに配向膜が形成され、駆動回路領域の上部
には配向膜は形成されない。よって、駆動回路領域のソ
ース線は、依然として空気に露出されている。
【0082】次に、配向膜が形成された対向基板表面
を、毛足の長さ2〜3mmのバフ布(レイヨン、ナイロ
ン等の繊維)で一定方向に擦るラビング処理を行った。
なお、本実施例では、アクティブマトリクス基板側のラ
ビング処理は行わない。
【0083】その次に、アクティブマトリクス基板の外
枠上にシール剤を塗布し、アクティブマトリクス基板と
対向基板とを貼り合わせた。
【0084】その後、表示媒体としての液晶材料を注入
口より注入する。よって、アクティブマトリクス基板と
対向基板との間に液晶材料が狭持された状態となる。な
お、液晶材料は、画素領域を取り囲むように形成された
連続したギャップ保持材によって、画素領域のみに注入
されることになる。よって、駆動回路領域には、液晶材
料は存在しない。
【0085】その後、液晶材料注入口に封止剤を塗布
し、紫外線を照射することによって封止剤を硬化させ、
液晶材料をセル内に完全に封止した。
【0086】本実施例の液晶表示装置は、実施例1の液
晶表示装置によって得られた効果に加えて、次のような
効果が得られた。
【0087】本実施例の液晶表示装置は、駆動回路領域
の上部にはポリイミド膜が存在せず、ソース/ドレイン
線が空気に露出された状態にある。よって、ソース線に
生じる負荷容量が減少している。このことによって、ソ
ース/ドレイン線間に生じるクロストークを大幅に減少
させることができ、表示特性の改善がはかれる。
【0088】作製されたセルを用いて実際にその表示特
性を調べたところ、セル表面には干渉縞が観察されなか
った。また、クロストークの発生がなく、ディスクリネ
ーションのない良好な表示が得られた。
【0089】なお、本実施例においては、駆動回路領域
の上部は空気に露出されているが、窒素などの不活性ガ
スを充填することによって、駆動回路TFTの劣化を防
いでもよい。
【0090】(実施例3)本実施例は、基板上に半導体
領域を形成する工程(図6(B))までは実施例1と同
じであるので省略する。
【0091】図14を参照する。図14(A)に示され
るように、基板上に強いN型領域(ソース/ドレイン)
515,516、強いP型領域(ソース/ドレイン)5
19、弱いN型領域(低濃度不純物領域)517が形成
されてる。また、駆動回路の電極・配線521,52
2,523、および画素TFTの電極/配線524,5
25が形成されている。なお、本実施例では、層間絶縁
膜520には、ポリイミド膜を用いている。
【0092】次に、図14(B)に示すように、プラズ
マCVD法によって全面にポリイミドの層間絶縁膜52
6を形成する。層間絶縁膜520の厚さは、300〜6
000nmとする。この層間絶縁膜520は、絶縁性の取
れる他の有機あるいは無機膜であってもよい。
【0093】その後、図14(B)に示すように、スパ
ッタ法によって、厚さ200〜600nmのTi膜140
1を形成する。このチタン膜1401をエッチングして
図14(C)に示すように、パターンニングする。よっ
て、駆動回路TFTの全面、および画素TFTのコンタ
クトホール部のみにTi膜が存在することになる。
【0094】次に、アクティブマトリクス基板表面をド
ライエッチングすることによって、図15(A)に示す
ように、駆動回路TFTのソース/ドレイン/ゲート線
の上部のポリイミド膜526が除去され、同時に画素T
FTの電極525まで達するコンタクトホールが形成さ
れる。
【0095】次に、スパッタ法によりITO(インディ
ウム錫酸化物)膜を厚さ50〜150nmに形成する(図
15(B))。その後ウエットエッチングすることによ
って画素電極1503以外のITO膜は除去され、画素
電極1503が形成される。図15(C)に示されるよ
うに駆動回路領域のソース/ゲート線は、依然として空
気に露出されたままである。
【0096】次に、ギャップ保持材を形成する。ギャッ
プ保持材の形成方法は、実施例1と同じであるので省略
する。本実施例では、図16に示すように、画素領域を
取り囲むギャップ保持材1601と、駆動回路領域を取
り囲むギャップ保持材1602と、駆動回路領域と画素
領域との間のギャップ保持材1603が形成された。
【0097】その後、アクティブマトリクス基板、およ
びアクティブマトリクス基板に対向して貼り合わせられ
る対向基板の上に、配向膜が印刷法によって塗布され
る。ただし、アクティブマトリクス基板上では、画素領
域の上部のみに配向膜が形成され、駆動回路領域の上部
には配向膜は形成されない。よって、駆動回路領域のソ
ース/ゲート線は、依然として空気に露出されたままで
ある。
【0098】次に、配向膜が形成された対向基板表面
を、毛足の長さ2〜3mmのバフ布(レイヨン、ナイロ
ン等の繊維)で一定方向に擦るラビング処理を行った。
なお、本実施例では、アクティブマトリクス基板側のラ
ビング処理は行わない。
【0099】その次に、アクティブマトリクス基板の外
枠上にシール剤を塗布し、アクティブマトリクス基板と
対向基板とを貼り合わせた。
【0100】その後、表示媒体としての液晶材料を注入
口より注入する。よって、アクティブマトリクス基板と
対向基板との間に液晶材料が狭持された状態となる。な
お、液晶材料は、画素領域を取り囲むように形成された
連続したギャップ保持材によって、画素領域のみに注入
されることになる。よって、駆動回路領域には、液晶材
料は存在しない。
【0101】その後、液晶材料注入口に封止剤を塗布
し、紫外線を照射することによって封止剤を硬化させ、
液晶材料をセル内に完全に封止した。
【0102】本実施例の液晶表示装置は、実施例1ある
いは2の液晶表示装置によって得られた効果に加えて、
次のような効果が得られた。
【0103】本実施例の液晶表示装置は、駆動回路領域
の上部にはポリイミド膜が存在せず、ソース/ドレイン
線およびゲイト線が空気に露出された状態にある。よっ
て、ソース/ドレイン線およびゲイト線に生じる負荷容
量が減少している。このことによって、隣り合う、ある
いは近隣のソース/ドレイン線間、あるいはゲイト線間
に生じるクロストークを大幅に減少させることができ、
表示特性の改善がはかれる。
【0104】作製されたセルを用いて実際にその表示特
性を調べたところ、セル表面には干渉縞が観察されなか
った。また、クロストークの発生がなく、ディスクリネ
ーションのない良好な表示が得られた。
【0105】なお、本実施例においては、駆動回路領域
の上部は空気に露出されているが、窒素等の不活性ガス
を充填するか、不活性ガスの雰囲気下でアクティブマト
リクス基板と対向基板との貼り合わせを行えばよい。
【0106】(実施例4)図17および図18に、本発
明によるギャップ保持材の他の形状を示す。図17で
は、櫛状にパターンニングされたギャップ保持材170
2によって、万が一液晶材料が液晶注入口から漏れ、画
素領域以外の部分にも進入した時でも、駆動回路領域に
液晶材料が進入することを防ぐことができる。また、図
18では、駆動回路領域がギャップ保持材1802によ
って取り囲まれているので、画素領域をギャップ保持材
1801で完全に防ぐこと無しに、ギャップを制御し、
かつ駆動回路領域に液晶材料が進入することを防ぐこと
ができる。
【0107】(実施例5)実施例1〜3においては、画
素電極がITO膜である場合(透過型液晶表示装置)に
ついてのみに、本発明の実施例が説明されてきたが、画
素電極をTiなどの反射率の高い金属で形成することに
よって、反射型の液晶表示装置にも適用されることは言
うまでもない。
【0108】(実施例6)実施例1〜3ではプレーナ型
TFTを例にとって説明してきたが、本発明は当然の如
くTFTの構造には何ら影響されない。したがって、画
素領域および駆動回路領域の個々のTFTが逆スタガ型
TFTであっても、あるいはマルチゲイト型TFTであ
ってもよい。
【0109】また、上記実施例1〜3では特に示さない
が、カラー表示を行う必要がある場合には、対向基板側
にカラーフィルタを設ければ良い。カラーフィルタに
は、厚さが均一で平坦であること、耐熱性および耐薬品
性に優れていること等が要求される。
【0110】なお、上記実施例1〜3では、画素領域の
高さが駆動回路領域の高さよりも高い場合について本発
明のギャップ保持材の効果を説明してきた。しかし、駆
動回路領域の高さが画素領域の高さよりも高い場合に
も、本発明のギャップ保持材は同じ効果を奏することは
当業者にとって理解される。
【0111】さらに、上記実施例1〜3では、ギャップ
保持材は、アクティブマトリクス基板側に形成された
が、対向基板側に形成されてもよい。また、ギャップ保
持材は、アクティブマトリクス基板および対向基板の両
方に形成されてもよい。
【0112】また、本発明のギャップ保持材によるギャ
ップ制御は、液晶材料を画素領域のみに閉じ込めること
ができる。よって、高分子分散系、すなわち液晶材料を
高分子材料中に分散させた液晶層を有する液晶表示装置
や横電界モードの液晶表示装置などにおいて、対向基板
の必要の無いような場合にも適用できる。
【0113】
【発明の効果】本発明によると、画素領域を取り囲む連
続性のあるギャップ保持材によってセルギャップの制御
を行うので、半導体表示装置全体にわたって小さく均一
なセル厚を得ることができた。本発明によると、アクテ
ィブマトリクス基板と対向基板との貼り合わせ時に、画
素TFTおよび駆動回路TFTには応力が生じないの
で、画素TFTおよび駆動回路TFTがダメージを受け
ることはなく、製品の良品率を上げることができた。さ
らに、本発明によると、駆動回路領域には液晶材料が存
在せず、その上、駆動回路TFT上の不必要な絶縁層な
どが除去されるので、駆動回路の負荷容量が小さくな
り、クロストークの発生を抑制することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の液晶表示装置の断面図および平面図で
ある。
【図2】 従来の液晶表示装置の作製工程を示す図であ
る。
【図3】 従来の液晶表示装置の断面図である。
【図4】 従来の液晶表示装置の断面図である。
【図5】 本発明による液晶表示装置の作製工程を示す
図である。
【図6】 本発明による液晶表示装置の作製工程を示す
図である。
【図7】 本発明による液晶表示装置の作製工程を示す
図である。
【図8】 本発明によるギャップ保持材の作製工程を示
す図である。
【図9】 本発明による液晶表示装置の上面図および斜
視図である。
【図10】 本発明による液晶表示装置の上面図および
断面図である。
【図11】 本発明による液晶表示装置の上面図であ
る。
【図12】 本発明による液晶表示装置の上面図であ
る。
【図13】 本発明による液晶表示装置の作製工程を示
す図である。
【図14】 本発明による液晶表示装置の作製工程を示
す図である。
【図15】 本発明による液晶表示装置の作製工程を示
す図である。
【図16】 本発明による液晶表示装置の上面図であ
る。
【図17】 本発明による液晶表示装置の上面図であ
る。
【図18】 本発明による液晶表示装置の上面図であ
る。
【符号の説明】
101、110 基板 102 TFT活性層 103 ゲイト電極 104 ソース電極 105 ドレイン電極 106 層間絶縁膜 107 ブラックマトリクス 108 画素電極 109、112 配向膜 111 対向電極 803、1101、1201、1202 ギャップ保持
材 1601、1602、1603 ギャップ保持材 1701、1702 ギャップ保持材

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の薄膜トランジスタと前記複数の薄
    膜トランジスタに電気的に接続された複数の画素電極と
    を少なくとも有する画素領域と、前記複数の薄膜トラン
    ジスタを駆動する複数の薄膜トランジスタによって構成
    される駆動回路を少なくとも有する,前記画素領域とは
    別の場所に設けられる駆動回路領域と、を備える第1の
    基板と、前記第1の基板に対向する第2の基板と、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に狭持された液
    晶材料と、 前記第1の基板と前記第2の基板とのギャップを制御す
    るギャップ保持材と、 シール剤と、を少なくとも備える液晶表示装置であっ
    て、 前記ギャップ保持材は前記画素領域および前記駆動回路
    領域以外の領域に形成される液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記画素領域は、前記ギャップ保持材に
    よって取り囲まれる請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動回路領域は、前記ギャップ保持
    材によって取り囲まれる請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 前記ギャップ保持材は、ポリイミド、ア
    クリル、ポリアミド、またはポリイミドアミドのうちの
    一つから成る請求項1乃至3記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 前記ギャップ保持材は、紫外線硬化樹
    脂,あるいはエポキシ樹脂から成る請求項1乃至2記載
    の液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 複数の画素電極と前記複数の画素電極に
    電気的に接続された複数の薄膜トランジスタとを少なく
    とも有する画素領域と、前記複数の薄膜トランジスタを
    駆動する複数の薄膜トランジスタによって構成される駆
    動回路を少なくとも有する、前記画素領域とは別の場所
    に設けられる駆動回路領域と、を備える第1の基板と、 前記第1の基板に対向する第2の基板と、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に狭持された液
    晶材料と、 前記第1の基板と前記第2の基板とのギャップを制御す
    るギャップ保持材と、 シール剤と、を少なくとも備える液晶表示装置であっ
    て、 前記ギャップ保持材は、前記画素領域を取り囲む連続性
    のある壁であり、前記駆動回路を構成する複数の薄膜ト
    ランジスタのソース線の上面には、前記画素領域を構成
    する薄膜トランジスタのソース線の上面よりも小さな誘
    電率を有する物質に接触している液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 前記画素領域は、前記ギャップ保持材に
    よって取り囲まれる請求項6記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項8】 前記駆動回路領域は、前記ギャップ保持
    材によって取り囲まれる請求項6記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 請求項6乃至8記載の液晶表示装置であ
    って、前記駆動回路を構成する複数の薄膜トランジスタ
    のゲート線の上面には、前記画素領域を構成する薄膜ト
    ランジスタのソース線およびゲート線の上面よりも小さ
    な誘電率を有する物質に接触している液晶表示装置.
  10. 【請求項10】 請求項6乃至9記載の液晶表示装置で
    あって、前記小さな誘電率を有する物質は、空気である
    液晶表示装置。
  11. 【請求項11】 請求項6乃至9記載の液晶表示装置で
    あって、前記小さな誘電率を有する物質は、不活性ガス
    である液晶表示装置。
  12. 【請求項12】 前記ギャップ保持材は、ポリイミド、
    アクリル、ポリアミド、またはポリイミドアミドのうち
    の一つから成る請求項6乃至11記載の液晶表示装置。
  13. 【請求項13】 前記ギャップ保持材は、紫外線硬化樹
    脂,あるいはエポキシ樹脂から成る請求項6乃至11記
    載の液晶表示装置。
  14. 【請求項14】 請求項1乃至13記載の液晶表示装置
    であって、前記複数の画素電極および前記複数の画素電
    極に電気的に接続された複数の薄膜トランジスタは、マ
    トリクス状に配置されている液晶表示装置。
  15. 【請求項15】 複数の薄膜トランジスタと前記複数の
    薄膜トランジスタに電気的に接続された複数の画素電極
    とを少なくとも有する画素領域と、前記複数の薄膜トラ
    ンジスタを駆動する複数の薄膜トランジスタによって構
    成される駆動回路を少なくとも有する、前記画素領域と
    は別の場所に設けられる駆動回路領域と、を備える第1
    の基板を形成する工程と、 前記第1の基板に対向する第2の基板を形成する工程
    と、 前記第1の基板と前記第2の基板とのギャップを制御す
    るギャップ保持材を形成する工程と、 記駆動回路を構
    成する複数の薄膜トランジスタのソース線の上面を露出
    する工程と、 前記第1の基板と前記第2の基板とを貼
    り合わせる工程と、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に液晶材料を注
    入する工程と、を少なくとも含む液晶表示装置の作成方
    法であって、 前記ギャップ保持材は前記画素領域および前記駆動回路
    領域以外の領域に存在する液晶表示装置。
  16. 【請求項16】 前記駆動回路領域を前記ギャップ保持
    材によって取り囲まむ工程を更に含む請求項15記載の
    液晶表示装置の製造方法。
  17. 【請求項17】 請求項16記載の液晶表示装置の製造
    方法であって、 前記記駆動回路を構成する複数の薄膜トランジスタのゲ
    ート線の上面を露出する工程をさらに含む、液晶表示装
    置の製造方法。
  18. 【請求項18】 複数の薄膜トランジスタと前記複数の
    薄膜トランジスタに電気的に接続された複数の画素電極
    とを少なくとも有する画素領域と、前記複数の薄膜トラ
    ンジスタを駆動する複数の駆動回路を少なくとも有す
    る、前記画素領域とは別の場所に設けられる駆動回路領
    域と、を備える基板と、 前記基板の上に形成されるギ
    ャップ保持材と、 高分子材料中に液晶材料が分散された液晶層、を少なく
    とも備える液晶表示装置であって、 前記ギャップ保持材は前記画素領域および前記駆動回路
    領域以外の領域に存在する液晶表示装置。
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