JPH02240637A - 液晶画像表示装置の製造方法 - 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
画像表示装買において有効な配向膜及びその制作方法に
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ラ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ＲＧＢ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１２０−２４
０本、信号線としては２４０−７２０本程皮膜マトリク
ス編成が標準的で、例えば第３図に示すように液晶パネ
ル１を構成する一方の透光性絶縁性基板、例えばガラス
基板２上に形成された走査線の電極端子群６（図示せず
）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ｗＡ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に接着削で圧接しながら固
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。ここでは便宜上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抗電極を有する
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
表示機能が与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上面またはガラス板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４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５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上
に形成されている。走査線１１（８）と信号線１２（７
１は、例えば非晶質シリコンを半導体層とし、シリコン
窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）をゲート絶縁膜とするＴＩＩ＃ト
ランジスタ１０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抗電極１５と、２枚のガラス
板で構成された閉空間を満たす液晶１６とで構成され、
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
なる着色層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ＲＧＢ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
に共通の対抗電極１５は着色層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０．１　μ−程度の膜厚のポリイミド系
樹脂薄膜Ｊｉｉ１８は液晶分子を決められた方向に備え
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（’ＴＮ）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、０．１　μ−程度の
膜厚のＣ「薄膜が簡便である。

なお、第４図において蓄積容量２１ばアクティブ型の液
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、浮遊寄生容量の障
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、絶縁ゲート型トランジスタ１０、走査線
１１、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５図では省略されている。２２は絵素電極１
４と絶縁ゲート型トランジスタ１０のドレインとを接続
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 配向膜１８の形成に関しては、単純マトリクス編成の液
晶パネルに於けるオフセット印刷による画像表示部への
選択的塗布と、その後に続＜　３００−４５０°Ｃ程度
の加熱処理によってなされる制作方法が、アクティブ型
液晶パネルに於いても一般的に採用されている。しかし
ながら、配向膜１８の膜厚が０．１ａｍ程度と薄いこと
、オフセット印刷では周囲の空気を巻き込みピンホール
を内在させ易いこと、そしてアクティブ素子や着色層が
熱破壊しないように２００°Ｃ以下の比較的低温で配向
膜キュア（熱硬化）が実施される。などの理由によりア
クティブ型の液晶パネルに於いては配向膜が主原因とな
る画質上の課題が多く発生している。

例えばカラーフィルタを構成する着色層１７は有機薄膜
であるので通常２００°Ｃ程度の耐熱性しか有し得ない
のに対して、アクティブ基板は通常３００℃程度の耐熱
性を有するので、キュア率を高めて信転性の高い配向膜
膜を得るためにはアクティブ基板側の熱処理温度を高く
設定するのはごく自然な取り組みと思われる。ところが
アクティブ基板上の配向膜とカラーフィルタ上の配向膜
の熱処理条件を合致させないと液晶セルにおける等価回
路のバランスが（ずれ、フリッカが発生し易い事が露呈
したので、バランスを取り易くするために２００°Ｃ程
度で１００％キュアするような低温配向膜が開発された
経緯がある。

低温で硬化するようなポリイミド樹脂、例えば日本合成
ゴム■製のＪＩＢを用いても膜厚ばらつきが大きくキュ
アが完全でない、小さな気泡を内在している、ダスト・
異物あるいは不純物が局所的に混入した等の理由により
、配向膜１８に不均質な領域があると、配向膜１８と下
地の絶縁層との間に電荷が蓄積されることがある。たま
たま、そのような不完全な配向膜が絶縁ゲート型トラン
ジスタ上に位置すると、本発明者の一人が先願例である
特願昭６３−１１３１３４号にて開示したアクティブ基
板（第６図）を参照するまでもなく、配向膜１８は絶縁
ゲート型トランジスタのチャネル部となる非晶質シリコ
ン層２３へのバンク・ゲートとしてエツチング・ストッ
パであるシリコン窒化膜２４を介して作用する。配向膜
１８とシリコン窒化膜２４との間に蓄積された電荷は絶
縁ゲート型トランジスタのＯＦＦ時のリーク電流を増大
させるので、絵素電極１４における信号の保持が弱くな
り点欠陥として観測されるようになり、表示画質の低下
につながるトラブルが発生し易いといった課題があった
。

なお、詳細は省略するが第６図において２５はソース・
ドレイン接合におけるオーミック性を確保するための不
純物を含む非晶質シリコン層であり、２６−１は５ｉｆ
ｔまたはＴ　ａ　、０．よりなる第１のゲート絶縁膜で
、２６−２はＳｉ、Ｎａよりなる第１のゲート絶縁膜で
あり、Ａ１よりなる信号線１２−１及びドレイン配線２
２−１とアクティブ基板２との間には絶縁ゲート型トラ
ンジスタの耐熱性を向上させるためのバリアｌ１１２−
２及び２２−２が介在している。

課題を解決するための手段 本発明は上記した現状に鑑みなされたもので、感光性ポ
リイミド樹脂を用いるか、ポジ型感光性樹脂の併用によ
り配向膜の選択的形成を可能ならしめたものである。

作用 感光性ポリイミド樹脂を用いて紫外線の選択的照射を実
施することにより、絶縁ゲート型トランジスタのチャン
ネル上に配向膜が存在しないように配向膜の選択的形成
が可能となる。

あるいはポジ型の感光性樹脂を併用し、パターン化され
た感光性樹脂をマスクとしてアクティア基板上に被着形
成された配向膜を選択的に除去することによっても同様
の構成とする事ができる。

実施例 以下、第１図と第２図を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。第１図は本発明の第１の実施例にかか
るアクティア基板上の断面図である。感光性樹脂と同じ
ように回転塗布によってアクティブ基板２上に塗布され
た感光性ポリイミド帰脂層を、ホトマスクを用いた紫外
線の選択的照射により絶縁ゲート型トランジスタのソー
ス・ドレイン間、すなわちエツチング・ストッパである
Ｓｊ、Ｎ、層２４上を除いて選択的に形成して配向膜２
７としたものである。感光性樹脂としては、例えば旭化
成社製の商品名ＰＩＭＥＬを挙げることができよう。０
．１μ糟程度の膜厚ば代表的な製品であるＦ−５５２４
グレードよりも更に粘度を下げることによって得られる
。

感光性ポリイミド樹脂は、耐熱性と耐薬品性に優れたポ
リイミド樹脂に、紫外線照射による選択的パターン形成
が可能な感光性樹脂の性質を付与した有機樹脂であり、
感光性樹脂と同一の設備及び被着形成方法が適用される
。唯一の差異は感光性樹脂における現象後の１５０°Ｃ
前後のボス；・・ヘークに加えて、感光性ポリイミド樹
脂においては２５０−４５０℃程度の有機樹脂としては
比較的高温の加熱が必要で、この加熱処理によって熱硬
化後の最終的な膜厚とキュア率が決定されることである
。

第２図は本発明の第２の実施例にかかるアクティブ基板
２の断面図である。配向膜の選択的形成をポジ型感光性
樹脂を採用することによって可能ならしめたもので、二
つの実施態が可能である。

第１の形態としては本発明者の一人が先願例である特開
昭６３−４９７８８号にて開示したようにアクティブ基
板２上で被着・キュアされた配向膜を、パターン化され
た感光性樹脂層２８をマスクとして酸素プラズマにより
選択的に灰化して除去して２９とした後、紫外線の再照
射と再現像により感光性樹脂２日を除去せしめるもので
ある。第２の形態としてはポリイミド樹脂層に東し■製
のポリイミドコーティング剤で商品名セミコファイン３
Ｐ９００シリーズを用いた特殊性を使用するもので、セ
ミコファインを塗布し、て１４０°Ｃ程度のプリキュア
（予備硬化）を行った後に感光性樹脂を塗布し、ホトマ
スクを用いた紫外線の選択的照射を経て感光性樹脂の現
象時に現象液で選択的に上記ポリイミド樹脂層を除去し
て３０とし、感光性樹脂２８をＩＰＡまたはＮＭＰ等の
溶剤で除去した後にポリイミド樹脂層３０の最終キュア
を実施するものである。感光性樹脂にポジ型のものを使
用せねばならない必然性は、その除去にあたり下地のポ
リイミド樹脂を損傷させてはならないことにあり、紫外
線の再照射と再現象による除去方法は除去が簡単なだけ
ではなく、ポリイミド樹脂層への化学的損傷も少なく、
優れた方法と言える。

発明の効果 以上述べたように本発明においては、従来のようにオフ
セット印刷でアクティブ基板の画像表示部に選択的塗布
した後に熱硬化して配向膜を形成するのではなく、ホト
マスクを用いた紫外線の選択的露光によって感光性ポリ
イミド樹脂を直接アクティブ基板上に選択的に形成する
、あるいは感光性樹脂を併用してポリイミド樹脂をアク
ティブ基板上に選択的に形成するので、絶縁ゲート型ト
ランジスタのソース・ドレイン間の配向膜を選択的に除
去するのは極めて容易であり、その結果として配向膜の
膜厚や膜質の不完全性に伴う点欠陥状の画像むらの発生
は皆無となる優れた効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はそれぞれ本発明の一実施例に係る液晶
画像表示装置を構成するアクティブ基板の断面図、第３
図は液晶パネルへの実装手段を示す斜視図、第４図はア
クティブ型液晶パネルの等価回路図、第５図は同パネル
の要部断面図、第６図は絶縁ゲート型トランジスタの断
面図である。 １・・・・・・液晶パネル、２・・・・・・アクティブ
基板、９・・・・・・カラーフィルタ、１０・・・・・
・絶縁ゲート型トランジスタ、１１・・・・・・走査線
、１２・・・・・・信号線、１３・・・・・・液晶セル
、Ｉ４・・・・・・絵素電極、工５・・・・・・対抗電
極、Ｉ６・・・・・・液晶、１８・・・・・・配向膜、
２４・・・・・・Ｓｉ、Ｎ、層（エツチング・ストッパ
）、２７・・・・・・パターン化された感光性ポリイミ
ド樹脂層、２日・・・・・・感光性樹脂、２９゜３０・
・・・・・パターン化されたポリイミド樹脂層。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名名１図 第　２　図 ？−アクティブ基板 １２−信号て泉 ｚｚ−ｈレイン配線 ２４−　　工・ンテンク　スドンリザ ２６−　　絶縁１ ？７−−−感光往ホ７ソイミド肘月旨 ？８−懲光憔衡階 ？？−ボッイミド市吋ｎ旨 訪 図 ／−−一力芝晶ノゾ／ｌ−λし ？・−７７ナイフ基板 ３−・−半傳Ａ本テゾフ″ ４−一一冥ｙＪフィルム・ ５−　電坂境子群 ｑｏ−六う−フイルり １０−−艶」環７−ト臣Ｆランシスグ １ｔ一定査諜 ／Ｚ　−信号縁 １３−　５夜品クル Ｉ５−・一対抗電極 ノ？

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
   スイッチング素子と絵素電極とを有する第１の透光性絶
   縁性基板と、透明導電性の対抗電極を有する第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、前記スイッチング素子が絶縁ゲート型ト
   ランジスタであり、前記絶縁ゲート型トランジスタのソ
   ース・ドレイン間上の配向膜が選択的に除去されている
   こと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
   スイッチング素子として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
   性の対抗電極を有する第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、前記第
   １の透光性絶縁性基板上の配向膜の形成に感光性ポリイ
   ミド樹脂を用い、前記絶縁ゲート型トランジスタのソー
   ス・ドレイン間上の前記感光性ポリイミド樹脂が選択的
   に除去されて前記第１の透光性絶縁性基板上に配向膜が
   形成される事を特徴とする液晶画像表示装置の製造方法
   。
3. （３）複数本の走査線と信号線をと有し、単位絵素毎に
   スイッチング素子として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
   性の対抗電極を有する第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、前記第
   １の透光性絶縁性基板上の配向膜の形成にポリイミド樹
   脂とパターン化されたポジ型感光性樹脂を用い、前記パ
   ターン化されたポジ型感光性樹脂をマスクとして前記絶
   縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン間上の前記
   ポリイミド樹脂が選択的に除去されて前記第１の透光性
   絶縁性基板上に配向膜が形成される事を特徴とする液晶
   画像表示装置の製造方法。