JP2006065019A - アクティブマトリクス基板の製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置及び電子機器 - Google Patents
アクティブマトリクス基板の製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置及び電子機器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 画素部の光透過面積の低下を抑えることができるアクティブマトリックス基板とその製造方法、電気光学装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板P上に、格子パターンの配線40,42と、配線40,42に囲まれた領域に配置された画素電極45と、基板Pと画素電極45との間に配置される容量線46と、を有するアクティブマトリックス基板20であって、容量線46を略透明にした。
【選択図】 図1
【解決手段】 基板P上に、格子パターンの配線40,42と、配線40,42に囲まれた領域に配置された画素電極45と、基板Pと画素電極45との間に配置される容量線46と、を有するアクティブマトリックス基板20であって、容量線46を略透明にした。
【選択図】 図1
Description
本発明は、アクティブマトリクス基板の製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置及び電子機器に関するものである。
ノートパソコン、携帯電話などの携帯機器の普及に伴い、薄くて軽量な液晶表示装置が幅広く用いられている。この種の液晶表示装置は、上基板及び下基板間に液晶層を挟持したものとなっている。
前記下基板(アクティブマトリックス基板)の一例を、図9に示す。同図に示すように、下基板1は、ガラス基板2と、このガラス基板2上に互いに交差するように配線されたゲート走査電極3及びソース電極4と、同じくガラス基板2上に配線されたドレイン電極5と、このドレイン電極5に接続された画素電極(ITO)6と、ゲート走査電極3とソース電極4との間に介在された絶縁層7と、薄膜半導体からなるTFT(Thin Film Transistor)8とを備えて構成されている。
前記下基板(アクティブマトリックス基板)の一例を、図9に示す。同図に示すように、下基板1は、ガラス基板2と、このガラス基板2上に互いに交差するように配線されたゲート走査電極3及びソース電極4と、同じくガラス基板2上に配線されたドレイン電極5と、このドレイン電極5に接続された画素電極(ITO)6と、ゲート走査電極3とソース電極4との間に介在された絶縁層7と、薄膜半導体からなるTFT(Thin Film Transistor)8とを備えて構成されている。
上記下基板1における各金属配線の形成においては、例えば、特許第3261699号公報に示されるように、ドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理を複数回繰り返す手法が用いられている。
特許第3261699号公報
上述したアクティブマトリックス基板では、その製造工程におけるドライプロセスとフォトリソエッチングを組み合わせた処理の回数を徒に増やさないように、基板と画素電極の間に配置される容量線を、ゲート配線とともに同時に形成するようにしている場合が少なくない。
しかしながら、ゲート配線を形成する導電性材料は、非透明であるため、容量線も非透明となってしまうという問題がある。すなわち、非透明の容量線は、液晶表示装置の画素の光透過面積を低下させる原因となり、効率の良い光の通過が得られづらいという問題がある。
しかしながら、ゲート配線を形成する導電性材料は、非透明であるため、容量線も非透明となってしまうという問題がある。すなわち、非透明の容量線は、液晶表示装置の画素の光透過面積を低下させる原因となり、効率の良い光の通過が得られづらいという問題がある。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、画素部の光透過面積の低下を抑えることができるアクティブマトリックス基板とその製造方法、電気光学装置及び電子機器を提供することを目的とする。
本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置及び電子機器では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第1の発明は、基板上に、格子パターンの配線と、前記配線に囲まれた領域に配置された画素電極と、前記基板と前記画素電極との間に配置される容量線と、を有するアクティブマトリックス基板にであって、前記容量線が略透明であるようにした。
この発明によれば、画素電極の光透過面積を低下させることがなくなるので、効率の良い光の通過を得ることができる。
第1の発明は、基板上に、格子パターンの配線と、前記配線に囲まれた領域に配置された画素電極と、前記基板と前記画素電極との間に配置される容量線と、を有するアクティブマトリックス基板にであって、前記容量線が略透明であるようにした。
この発明によれば、画素電極の光透過面積を低下させることがなくなるので、効率の良い光の通過を得ることができる。
第2の発明は、基板上に、格子パターンの配線と、前記配線に囲まれた領域に配置された画素電極と、前記基板と前記画素電極との間に配置される容量線と、を有するアクティブマトリックス基板にであって、前記容量線は、透明導電性材料を前記基板上に配置して形成されるようにした。
この発明によれば、画素電極の光透過面積を低下させることがなくなるので、効率の良い光の通過を得ることができる。
この発明によれば、画素電極の光透過面積を低下させることがなくなるので、効率の良い光の通過を得ることができる。
また、前記透明導電性材料が、液滴吐出法により前記基板に配置されるものでは、透明導電性材料を無駄なく所定位置に配置することができる。
また、前記格子パターンの配線の少なくとも一部が、導電性材料を液滴吐出法により前記基板上に配置して形成されるものでは、導電性材料を無駄なく所定位置に配置することができる。
また、前記容量線と前記格子パターンの配線の少なくとも一部は、同じ層に液滴吐出法により前記基板上に配置される。液滴吐出法によれば、(不透明の)導電性材料と透明導電性材料とを同時に同じ層に吐出することが可能であることから、前記容量線の形成と前記格子パターンの配線の形成を同時に行うことにより、製造時間が短縮され、製造効率の向上が図られる。
また、前記格子パターンの配線の少なくとも一部が、導電性材料を液滴吐出法により前記基板上に配置して形成されるものでは、導電性材料を無駄なく所定位置に配置することができる。
また、前記容量線と前記格子パターンの配線の少なくとも一部は、同じ層に液滴吐出法により前記基板上に配置される。液滴吐出法によれば、(不透明の)導電性材料と透明導電性材料とを同時に同じ層に吐出することが可能であることから、前記容量線の形成と前記格子パターンの配線の形成を同時に行うことにより、製造時間が短縮され、製造効率の向上が図られる。
第3の発明は、電気光学装置が、第1の発明のアクティブマトリックス基板、又は第2の発明の製造方法により得られるアクティブマトリックス基板を備えるようにした。この発明によれば、電気光学装置の性能向上が図られる。
第4の発明は、電子機器が第3の発明の電気光学装置を備えるようにした。この発明によれば、電子機器の性能向上が図られる。
以下、本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置及び電子機器の実施形態について、図を参照して説明する。
<アクティブマトリクス基板>
図1は、本発明に係るアクティブマトリックス基板の部分拡大図である。
アクティブマトリックス基板20上は、格子状に配線されたゲート配線40とソース配線42とを備える。すなわち、複数のゲート配線40がX方向に延びるように形成され、ソース配線42がY方向に延びるように形成されている。
また、ゲート配線40には、ゲート電極41が接続され、ゲート電極41上に絶縁層を介してTFT30が配置される。一方、ソース配線42には、ソース電極43が接続され、ソース電極43の一端は、TFT(スイッチング素子)30に電気的に接続する。
そして、ゲート配線40とソース配線42に囲まれた領域には、画素電極45が配置され、ドレイン電極44を介してTFT30に電気的に接続する。
また、アクティブマトリックス基板20上には、ゲート配線40と略平行するように、容量線46が配線される。容量線46は、画素電極45及びソース配線42の下層に絶縁層を介して配置される。
図1は、本発明に係るアクティブマトリックス基板の部分拡大図である。
アクティブマトリックス基板20上は、格子状に配線されたゲート配線40とソース配線42とを備える。すなわち、複数のゲート配線40がX方向に延びるように形成され、ソース配線42がY方向に延びるように形成されている。
また、ゲート配線40には、ゲート電極41が接続され、ゲート電極41上に絶縁層を介してTFT30が配置される。一方、ソース配線42には、ソース電極43が接続され、ソース電極43の一端は、TFT(スイッチング素子)30に電気的に接続する。
そして、ゲート配線40とソース配線42に囲まれた領域には、画素電極45が配置され、ドレイン電極44を介してTFT30に電気的に接続する。
また、アクティブマトリックス基板20上には、ゲート配線40と略平行するように、容量線46が配線される。容量線46は、画素電極45及びソース配線42の下層に絶縁層を介して配置される。
図2は、アクティブマトリックス基板20の等価回路図であって、液晶表示装置に用いた場合である。
アクティブマトリックス基板20を液晶表示装置100に用いた場合には、画像表示領域には複数の画素100aがマトリクス状に構成される。これらの画素100aの各々には、画素スイッチング用のTFT30が形成されており、画素信号S1、S2、…、Snを供給するソース配線42がソース電極43を介してTFT30のソースに電気的に接続されている。ソース配線42に供給する画素信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のソース配線42同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
また、TFT30のゲートには、ゲート配線40がゲート電極41を介して電気的に接続されている。そして、所定のタイミングで、ゲート配線40にパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。
アクティブマトリックス基板20を液晶表示装置100に用いた場合には、画像表示領域には複数の画素100aがマトリクス状に構成される。これらの画素100aの各々には、画素スイッチング用のTFT30が形成されており、画素信号S1、S2、…、Snを供給するソース配線42がソース電極43を介してTFT30のソースに電気的に接続されている。ソース配線42に供給する画素信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のソース配線42同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
また、TFT30のゲートには、ゲート配線40がゲート電極41を介して電気的に接続されている。そして、所定のタイミングで、ゲート配線40にパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmをこの順に線順次で印加するように構成されている。
画素電極45は、TFT30のドレインにドレイン電極44を介して電気的に接続されている。そして、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオン状態とすることにより、ソース配線42から供給される画素信号S1、S2、…、Snを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極45を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号S1、S2、…、Snは、図7に示す対向基板120の対向電極121との間で一定期間保持される。
なお、保持された画素信号S1、S2、…、Snがリークするのを防ぐために、容量線46によって、画素電極45と対向電極121との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量48が付加されている。例えば、画素電極45の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量48により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置100を実現することができる。
なお、保持された画素信号S1、S2、…、Snがリークするのを防ぐために、容量線46によって、画素電極45と対向電極121との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量48が付加されている。例えば、画素電極45の電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも3桁も長い時間だけ蓄積容量48により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い液晶表示装置100を実現することができる。
<アクティブマトリックス基板の製造方法>
次に、アクティブマトリックス基板20の製造方法について図を参照して説明する。
ゲート配線40やソース配線42等の格子パターンの配線が形成される基板Pとしては、ガラス、石英ガラス、Siウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。
次に、アクティブマトリックス基板20の製造方法について図を参照して説明する。
ゲート配線40やソース配線42等の格子パターンの配線が形成される基板Pとしては、ガラス、石英ガラス、Siウエハ、プラスチックフィルム、金属板など各種のものを用いることができる。また、これら各種の素材基板の表面に半導体膜、金属膜、誘電体膜、有機膜などが下地層として形成されたものも含む。
まず、図3(a)に示すように、洗浄したガラス基板Pの上面に、1画素ピッチの1/20〜1/10の開口部52を設けるための第1層目のバンク51が、フォトリソグラフィ法に基づいて形成される。このバンク51としては、形成後に光透過性と撥液性を備える必要があり、その素材としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂などの高分子材料が好適に用いられる。
この形成後のバンク51に撥液性を持たせるために、CF4プラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す必要があるが、代わりに、バンク51の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておいても良い。この場合には、CF4プラズマ処理等を省略することができる。
以上のようにして撥液化されたバンク51の、吐出インクに対する接触角としては、40°以上、またガラス面の接触角としては、10°以下を確保することが好ましい。すなわち、本発明者らが試験により確認した結果、例えば導電性微粒子(テトラデカン溶媒)に対する処理後の接触角は、バンク51の素材としてアクリル樹脂系を採用した場合には約54.0°(未処理の場合には10°以下)を確保することができる。なお、これら接触角は、プラズマパワー550Wのもと、4フッ化メタンガスを0.1L/minで供給する処理条件下で得たものである。
次いで、バンク51で区画された描画領域である開口部52内を満たすように、導電性材料を含む配線パターン用インクをインクジェットで吐出することでゲート配線40、ゲート電極41を形成する。また、ゲート配線40、ゲート電極41と同時に容量線46も形成する。
配線パターン用インクは、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液や有機銀化合物や酸化銀ナノ粒子を溶媒(分散媒)に分散した溶液からなるものである。
ゲート配線40には、導電性微粒子として、例えば、金、銀、銅、錫、鉛等を含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。
容量線46には、導電性微粒子として、ITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)、SnOx、ZnOx等が用いられる。これらの導電性材料を用いると、透明電極を形成することができる。
ゲート配線40には、導電性微粒子として、例えば、金、銀、銅、錫、鉛等を含有する金属微粒子の他、これらの酸化物、並びに導電性ポリマーや超電導体の微粒子などが用いられる。これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。
容量線46には、導電性微粒子として、ITO(Indium Tin Oxide:インジウムスズ酸化物)、SnOx、ZnOx等が用いられる。これらの導電性材料を用いると、透明電極を形成することができる。
導電性微粒子の粒径は1nm以上0.1μm以下であることが好ましい。0.1μmより大きいと、後述する液滴吐出ヘッドのノズルに目詰まりが生じるおそれがある。また、1nmより小さいと、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。
分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法(インクジェット法)への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。
上記導電性微粒子の分散液の表面張力は、例えば0.02N/m以上0.07N/m以下の範囲内であることが好ましい。インクジェット法にて液体を吐出する際、表面張力が0.02N/m未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、0.07N/mを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や、吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。
上記分散液の粘度は、例えば1mPa・s以上50mPa・s以下であることが好ましい。インクジェット法を用いて液体材料を液滴として吐出する際、粘度が1mPa・sより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が50mPa・sより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となる。
ここで、液滴吐出法の吐出技術としては、帯電制御方式、加圧振動方式、電気機械変換式、電気熱変換方式、静電吸引方式などが挙げられる。帯電制御方式は、材料に帯電電極で電荷を付与し、偏向電極で材料の飛翔方向を制御してノズルから吐出させるものである。また、加圧振動方式は、材料に例えば30kg/cm2程度の超高圧を印加してノズル先端側に材料を吐出させるものであり、制御電圧をかけない場合には材料が直進してノズルから吐出され、制御電圧をかけると材料間に静電的な反発が起こり、材料が飛散してノズルから吐出されない。また、電気機械変換方式は、ピエゾ素子(圧電素子)がパルス的な電気信号を受けて変形する性質を利用したもので、ピエゾ素子が変形することによって材料を貯留した空間に可撓物質を介して圧力を与え、この空間から材料を押し出してノズルから吐出させるものである。
また、電気熱変換方式は、材料を貯留した空間内に設けたヒータにより、材料を急激に気化させてバブル(泡)を発生させ、バブルの圧力によって空間内の材料を吐出させるものである。静電吸引方式は、材料を貯留した空間内に微小圧力を加え、ノズルに材料のメニスカスを形成し、この状態で静電引力を加えてから材料を引き出すものである。また、この他に、電場による流体の粘性変化を利用する方式や、放電火花で飛ばす方式などの技術も適用可能である。液滴吐出法は、材料の使用に無駄が少なく、しかも所望の位置に所望の量の材料を的確に配置できるという利点を有する。なお、液滴吐出法により吐出される液状材料(流動体)の一滴の量は、例えば1〜300ナノグラムである。
配線を形成する際に用いられる液滴吐出装置IJとしては、例えば、図4に示す液滴吐出装置IJが用いられる。
液滴吐出装置(インクジェット装置)IJは、液滴吐出ヘッドから基板Pに対して液滴を吐出(滴下)するものであって、液滴吐出ヘッド301と、X方向駆動軸304と、Y方向ガイド軸305と、制御装置CONTと、ステージ307と、クリーニング機構308と、基台309と、ヒータ315とを備えている。ステージ307は、この液滴吐出装置IJによりインク(液体材料)を設けられる基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
液滴吐出装置(インクジェット装置)IJは、液滴吐出ヘッドから基板Pに対して液滴を吐出(滴下)するものであって、液滴吐出ヘッド301と、X方向駆動軸304と、Y方向ガイド軸305と、制御装置CONTと、ステージ307と、クリーニング機構308と、基台309と、ヒータ315とを備えている。ステージ307は、この液滴吐出装置IJによりインク(液体材料)を設けられる基板Pを支持するものであって、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。
液滴吐出ヘッド301は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とY軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド301の下面にY軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド301の吐出ノズルからは、ステージ307に支持されている基板Pに対して、上述した導電性微粒子を含むインクが吐出される。
X方向駆動軸304には、X方向駆動モータ302が接続されている。X方向駆動モータ302はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからX方向の駆動信号が供給されると、X方向駆動軸304を回転させる。X方向駆動軸304が回転すると、液滴吐出ヘッド301はX軸方向に移動する。
Y方向ガイド軸305は、基台309に対して動かないように固定されている。ステージ307は、Y方向駆動モータ303を備えている。Y方向駆動モータ303はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY方向の駆動信号が供給されると、ステージ307をY方向に移動する。
Y方向ガイド軸305は、基台309に対して動かないように固定されている。ステージ307は、Y方向駆動モータ303を備えている。Y方向駆動モータ303はステッピングモータ等であり、制御装置CONTからY方向の駆動信号が供給されると、ステージ307をY方向に移動する。
制御装置CONTは、液滴吐出ヘッド301に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、X方向駆動モータ302に液滴吐出ヘッド301のX方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Y方向駆動モータ303にステージ307のY方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構308は、液滴吐出ヘッド301をクリーニングするものである。クリーニング機構308には、図示しないY方向の駆動モータが備えられている。このY方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Y方向ガイド軸305に沿って移動する。クリーニング機構308の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ315は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ315の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
クリーニング機構308は、液滴吐出ヘッド301をクリーニングするものである。クリーニング機構308には、図示しないY方向の駆動モータが備えられている。このY方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Y方向ガイド軸305に沿って移動する。クリーニング機構308の移動も制御装置CONTにより制御される。
ヒータ315は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ315の電源の投入及び遮断も制御装置CONTにより制御される。
液滴吐出装置IJは、液滴吐出ヘッド301と基板Pを支持するステージ307とを相対的に走査しつつ基板Pに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、X方向を走査方向、X方向と直交するY方向を非走査方向とする。
したがって、液滴吐出ヘッド301の吐出ノズルは、非走査方向であるY方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図4では、液滴吐出ヘッド301は、基板Pの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド301の角度を調整し、基板Pの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド301の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Pとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。
したがって、液滴吐出ヘッド301の吐出ノズルは、非走査方向であるY方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図4では、液滴吐出ヘッド301は、基板Pの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド301の角度を調整し、基板Pの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド301の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Pとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。
図5は、液滴吐出ヘッド301の断面図である。
液滴吐出ヘッド301には、液体材料(配線用インク等)を収容する液体室321に隣接してピエゾ素子322が設置されている。液体室321には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系323を介して液体材料が供給される。
ピエゾ素子322は駆動回路324に接続されており、この駆動回路324を介してピエゾ素子322に電圧を印加し、ピエゾ素子322を変形させることにより、液体室321が変形し、ノズル325から液体材料が吐出される。
この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子322の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子322の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
液滴吐出ヘッド301には、液体材料(配線用インク等)を収容する液体室321に隣接してピエゾ素子322が設置されている。液体室321には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系323を介して液体材料が供給される。
ピエゾ素子322は駆動回路324に接続されており、この駆動回路324を介してピエゾ素子322に電圧を印加し、ピエゾ素子322を変形させることにより、液体室321が変形し、ノズル325から液体材料が吐出される。
この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子322の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子322の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。
このように、上述した液滴吐出装置IJを用いて、導電性材料を含む配線パターン用インクをバンク51で区画された描画領域である開口部52内を満たすように吐出すると、バンク51には十分な撥液性が予め与えられているので、開口部52からはみ出ることなく微細なゲート配線40のパターンを形成することが可能となっている。
そして、この後に、予備乾燥、焼成工程を経ることにより、基板P上にゲート配線40及び容量線46が形成される。
そして、この後に、予備乾燥、焼成工程を経ることにより、基板P上にゲート配線40及び容量線46が形成される。
なお、基板上に形成されたゲート配線40の上層には、金属保護膜を成膜させてもよい。金属保護膜は、銀や銅等からなる導電性膜の(エレクトロ)マイグレーション現象等を抑制するための薄膜である。(エレクトロ)マイグレーション(electro-migration)とは、電界の影響で、金属成分が非金属媒体の上や中を横切って移動する現象である。この現象では、移動の前後で金属成分は金属状態であり導電性を示す。マイグレーションは種々の金属で発生するが、電気的によく用いられる金属としては、金、銀、銅、錫、鉛、ハンダなどがよく知られている。このうち銀はマイグレーションが最も発生しやすい。また、配線基板によく用いられる銅についてもマイグレーションが発生する。
金属保護膜を形成する材料としては、ニッケルが好ましい。ニッケルからなる金属保護膜も液滴吐出法によって基板上に配置されて形成される。すなわち、銀や銅等からなる導電性膜と同様に、ニッケル微粒子を分散媒に分散させた分散液を液滴吐出ヘッドのノズルから基板上に吐出配置することにより形成される。
金属保護膜を形成する材料としては、ニッケルが好ましい。ニッケルからなる金属保護膜も液滴吐出法によって基板上に配置されて形成される。すなわち、銀や銅等からなる導電性膜と同様に、ニッケル微粒子を分散媒に分散させた分散液を液滴吐出ヘッドのノズルから基板上に吐出配置することにより形成される。
以上の工程により、基板P上には、バンク51、ゲート配線40及び容量線46からなる平坦な上面を備えた層が形成される。
なお、開口部52内における良好な吐出結果を得るためには、図3(a)に示すように、この開口部52の形状として準テーパ(吐出元に向かって開く向きのテーパ形状)を採用するのが好ましい。これにより、吐出された液滴を十分に奥深くまで入り込ませることが可能となる。
なお、開口部52内における良好な吐出結果を得るためには、図3(a)に示すように、この開口部52の形状として準テーパ(吐出元に向かって開く向きのテーパ形状)を採用するのが好ましい。これにより、吐出された液滴を十分に奥深くまで入り込ませることが可能となる。
次に、図3(b)に戻り、プラズマCVD法によりゲート絶縁膜31、活性層32、コンタクト層33の連続成膜を行う。
具体的には、ゲート絶縁膜31として窒化シリコン膜、活性層32としてアモルファスシリコン膜、コンタクト層33としてn+型シリコン膜を原料ガスやプラズマ条件を変化させることにより形成する。CVD法で形成する場合、300℃〜350℃の熱履歴が必要になるが、無機系の材料をバンクに使用することで、透明性、耐熱性に関する問題を回避することが可能である。
具体的には、ゲート絶縁膜31として窒化シリコン膜、活性層32としてアモルファスシリコン膜、コンタクト層33としてn+型シリコン膜を原料ガスやプラズマ条件を変化させることにより形成する。CVD法で形成する場合、300℃〜350℃の熱履歴が必要になるが、無機系の材料をバンクに使用することで、透明性、耐熱性に関する問題を回避することが可能である。
上記半導体層形成工程に続く第2層目のバンク形成工程では、図3(c)に示すように、ゲート絶縁膜31の上面に、1画素ピッチの1/20〜1/10でかつ前記開口部52と交差する開口部62を設けるための2層目のバンク61を、フォトリソグラフィ法に基づいて形成する。このバンク61としては、形成後に光透過性と撥液性を備える必要があり、その素材としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、メラミン樹脂などの高分子材料が好適に用いられる。
この形成後のバンク61に撥液性を持たせるためにCF4プラズマ処理等(フッ素成分を有するガスを用いたプラズマ処理)を施す必要があるが、代わりに、バンク61の素材自体に予め撥液成分(フッ素基等)を充填しておくものとしても良い。この場合には、CF4プラズマ処理等を省略することができる。
以上のようにして撥液化されたバンク61の、吐出インクに対する接触角としては、40°以上を確保することが好ましい。
上記第2層目のバンク形成工程に続くソース・ドレイン電極形成工程では、バンク61で区画された描画領域である前記開口部62内を満たすように、導電性材料を含む液滴をインクジェットで吐出することで、図3(d)に示すように、前記ゲート配線40に対して交差するソース配線42及びソース電極43が形成される。
この時の導電性材料としては、Ag、Al、Au、Cu等の導電性ポリマーなどが好適に採用可能である。このようにして形成されたソース配線42及びドレイン電極44は、バンク61に十分な撥液性が予め与えられているので、開口部62からはみ出ることなく微細な配線パターンを形成することが可能となっている。
また、ソース配線42及びドレイン電極44を配置した開口部62を埋めるように絶縁材料65が配置される。
以上の工程により、基板P上には、バンク61と絶縁材料65からなる平坦な上面67が形成される。
以上の工程により、基板P上には、バンク61と絶縁材料65からなる平坦な上面67が形成される。
そして、絶縁材料65にコンタクトホール66を形成するとともに、上面67上にパターニングされた画素電極(ITO)618を形成し、コンタクトホール66を介してドレイン電極44と画素電極45とを接続することで、TFTが形成される。
以上の工程を経ることにより、アクティブマトリックス基板20の製造が完了する。
このように、基板Pと画素電極45との間に形成される容量線46を透明導電性材料であるITO等で形成することにより、画素電極45(画素100a)の光透過面積を低下させることがなくなるので、効率の良い光の通過を得ることができる。
また、透明導電性材料を液滴吐出装置IJから吐出して容量線46を形成する場合には、同時に、不透明である導電性材料を液滴吐出装置IJから吐出して、ゲート配線40、ゲート電極41を形成することが可能となる。これにより、製造時間の短縮、製造効率の向上を図ることができる。
このように、基板Pと画素電極45との間に形成される容量線46を透明導電性材料であるITO等で形成することにより、画素電極45(画素100a)の光透過面積を低下させることがなくなるので、効率の良い光の通過を得ることができる。
また、透明導電性材料を液滴吐出装置IJから吐出して容量線46を形成する場合には、同時に、不透明である導電性材料を液滴吐出装置IJから吐出して、ゲート配線40、ゲート電極41を形成することが可能となる。これにより、製造時間の短縮、製造効率の向上を図ることができる。
<電気光学装置>
次に、本発明の電気光学装置の一例である液晶表示装置について説明する。
図6は、本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図7は図6のH−H’線に沿う断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
次に、本発明の電気光学装置の一例である液晶表示装置について説明する。
図6は、本発明に係る液晶表示装置について、各構成要素とともに示す対向基板側から見た平面図であり、図7は図6のH−H’線に沿う断面図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
図6及び図7において、本実施の形態の液晶表示装置(電気光学装置)100は、アクティブマトリックス基板20を含むTFTアレイ基板110と対向基板120とが光硬化性の封止材であるシール材152によって貼り合わされ、このシール材152によって区画された領域内に液晶150が封入、保持されている。
シール材152は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えず、封止材にて封止された痕跡がない構成となっている。
シール材152は、基板面内の領域において閉ざされた枠状に形成されてなり、液晶注入口を備えず、封止材にて封止された痕跡がない構成となっている。
シール材152の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる周辺見切り153が形成されている。シール材152の外側の領域には、データ線駆動回路201及び実装端子202がTFTアレイ基板110の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する2辺に沿って走査線駆動回路204が形成されている。TFTアレイ基板110の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路204の間を接続するための複数の配線205が設けられている。
また、対向基板120のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板110と対向基板120との間で電気的導通をとるための基板間導通材206が配設されている。
なお、データ線駆動回路201及び走査線駆動回路204をTFTアレイ基板110の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板とTFTアレイ基板110の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に電気的に接続するようにしてもよい。
なお、液晶表示装置100においては、使用する液晶150の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、C−TN法、VA方式、IPS方式モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置100をカラー表示用として構成する場合には、対向基板120において、TFTアレイ基板110の各画素電極に対向する領域に、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
また、対向基板120のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板110と対向基板120との間で電気的導通をとるための基板間導通材206が配設されている。
なお、データ線駆動回路201及び走査線駆動回路204をTFTアレイ基板110の上に形成する代わりに、例えば、駆動用LSIが実装されたTAB(Tape Automated Bonding)基板とTFTアレイ基板110の周辺部に形成された端子群とを異方性導電膜を介して電気的及び機械的に電気的に接続するようにしてもよい。
なお、液晶表示装置100においては、使用する液晶150の種類、すなわち、TN(Twisted Nematic)モード、C−TN法、VA方式、IPS方式モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード/ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
また、液晶表示装置100をカラー表示用として構成する場合には、対向基板120において、TFTアレイ基板110の各画素電極に対向する領域に、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
なお、上記実施形態では、アクティブマトリックス基板20を液晶表示装置100に用いる構成としたが、液晶表示装置以外にも例えば有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置に応用が可能である。
有機EL表示装置は、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔(ホール)を注入して励起させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが再結合する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。そして、上記のTFT30を有する基板上に、有機EL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入/電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラーEL表示装置を製造することができる。
本発明における電気光学装置の範囲にはこのような有機EL表示装置をも含むものである。
有機EL表示装置は、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔(ホール)を注入して励起させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが再結合する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。そして、上記のTFT30を有する基板上に、有機EL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入/電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々をパターニングすることで、自発光フルカラーEL表示装置を製造することができる。
本発明における電気光学装置の範囲にはこのような有機EL表示装置をも含むものである。
なお、本発明に係る電気光学装置としては、液晶表示装置100、有機EL表示装置の他に、PDP(プラズマディスプレイパネル)や、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用する表面伝導型電子放出素子等にも適用可能である。
<電子機器>
次に、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図8(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図8(a)において、600は携帯電話本体を示し、601は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図8(b)において、700は情報処理装置、701はキーボードなどの入力部、703は情報処理本体、702は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図8(c)において、800は時計本体を示し、801は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置100を備えたものであるので、高い品質や性能が得られる。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
また、テレビやモニター等の大型液晶パネルにおいても本実施形態を用いることができる。
次に、本発明の電子機器の具体例について説明する。
図8(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図8(a)において、600は携帯電話本体を示し、601は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図8(b)において、700は情報処理装置、701はキーボードなどの入力部、703は情報処理本体、702は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図8(c)において、800は時計本体を示し、801は上記実施形態の液晶表示装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の液晶表示装置100を備えたものであるので、高い品質や性能が得られる。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
また、テレビやモニター等の大型液晶パネルにおいても本実施形態を用いることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
IJ…液滴吐出装置、 P…ガラス基板(基板)、20…アクティブマトリックス基板、30…TFT(スイッチング素子)、 40…ゲート配線、 42…ソース配線、 45…画素電極、 46…容量線、 100…液晶表示装置(電気光学装置)、 600…携帯電話本体(電子機器)、 700…情報処理装置(電子機器)、 800…時計本体(電子機器)
Claims (7)
- 基板上に、格子パターンの配線と、前記配線に囲まれた領域に配置された画素電極と、前記基板と前記画素電極との間に配置される容量線と、を有するアクティブマトリックス基板にであって、
前記容量線が略透明であることを特徴とするアクティブマトリックス基板。 - 基板上に、格子パターンの配線と、前記配線に囲まれた領域に配置された画素電極と、前記基板と前記画素電極との間に配置される容量線と、を有するアクティブマトリックスの製造方法であって、
前記容量線は、透明導電性材料を前記基板上に配置して形成されることを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 前記透明導電性材料は、液滴吐出法により前記基板に配置されることを特徴とする請求項2に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 前記格子パターンの配線の少なくとも一部は、導電性材料を液滴吐出法により前記基板上に配置して形成されることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 前記容量線と前記格子パターンの配線の少なくとも一部は、同じ層に液滴吐出法により前記基板上に配置されることを特徴とする請求項2から請求項4のうちいずれか一項に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
- 請求項1に記載のアクティブマトリックス基板、又は請求項2から請求項5のうちいずれか一項に記載の製造方法により得られるアクティブマトリックス基板を備えることを特徴とする電気光学装置。
- 請求項6に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
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JP2004247918A JP2006065019A (ja) | 2004-08-27 | 2004-08-27 | アクティブマトリクス基板の製造方法、アクティブマトリクス基板、電気光学装置及び電子機器 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008009214A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Future Vision:Kk | 白色の色度差を低減した表示装置とその製造方法 |
JP2008129303A (ja) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置とその製造方法 |
-
2004
- 2004-08-27 JP JP2004247918A patent/JP2006065019A/ja not_active Withdrawn
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JP4542527B2 (ja) * | 2006-06-30 | 2010-09-15 | 株式会社フューチャービジョン | 白色の色度差を低減した表示装置とその製造方法 |
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