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KR100319579B1 - 액정표시장치및그제조방법 - Google Patents

액정표시장치및그제조방법 Download PDF

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KR100319579B1
KR100319579B1 KR1019960038339A KR19960038339A KR100319579B1 KR 100319579 B1 KR100319579 B1 KR 100319579B1 KR 1019960038339 A KR1019960038339 A KR 1019960038339A KR 19960038339 A KR19960038339 A KR 19960038339A KR 100319579 B1 KR100319579 B1 KR 100319579B1
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South Korea
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liquid crystal
insulating film
interlayer insulating
display device
crystal display
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KR1019960038339A
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요우이찌 히라이시
야스노부 다구사
다까유끼 시마다
Original Assignee
샤프 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명의 액정 표시 장치에는 게이트 배선과 데이타 배선과의 교차부 근방에 스위칭 소자가 설치되어 있다. 상기 스위칭 소자의 상부에는 층간 절연막이 설치되어 있다. 더우기, 상기 층간 절연막의 상부에는 상기 스위칭 소자과 접속된 화소 전극이 설치되어 있다. 또, 액정층, 및 상기 액정층을 봉지하는 실(seal)재의 내부에는 상기 액정층의 두께를 일정하게 유지하는 스페이서가 각각 존재한다. 상기 층간 절연막과 상기 각 스페이서와의 재료에 대하여 최적화를 도모한다. 이것에 의해 액정층의 스페이서가 층간 절연막에 매립되는 것에 기인하는 양품율, 신뢰성의 저하를 방지 한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{Liquid Crystal Display Device and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 박막 트랜지스터(TFT) 등의 스위칭 소자를 구비한 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 5(a)는, 종래의 액정 표시 장치에서의 액티브 매트릭스 기판의 1 화소 부분의 평면도를 나타내고 있다. 도 5(a)에 도시한 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판에는, 복수의 화소 전극(54)이 매트릭스 형태로 설치되어 있고, 이들의 화소 전극(54)의 주위를 통해서, 서로 직교 교차하도록 각 게이트 배선(51)과 소스 배선(52)이 형성되어 있다. 이들의 게이트 배선(51)과 소스 배선(52)와의 교차부 근방에는, 상기 화소 전극(54)에 콘택트 홀을 개재하여 접속된 스위칭 소자로서의 TFT(53)가 형성되어 있다.
도 5(b)는 도 (a)의 액정 표시 장치에서의 액티브 매트릭스 기판의 B-B선 단면도를 나타내고 있다. 도 5(b)에 도시한 바와 같이, 투명 절연성 기판(60) 위에, 도 5(a)의 게이트 배선(51)과 분기한 게이트 전극(61)이 설치되고, 그 위를 덮도록 게이트 절연막(55)이 설치되어 있다. 그 위에는 게이트 전극(61)과 중첩하도록 반도체층(64)이 설치되고, 그 중앙 부위에 채널 보호층(65)이 설치되어 있다. 또한, 소스 영역 및 드레인 영역이 될 n+층(66·66)은 상기 반도체층(64) 및 채널 보호층(65)의 양 단부를 덮고, 또한 해당 채널 보호층(65) 위에서 분단된 상태로 설치되어 있다.
해당 n+층(66·66)은 상기 소스 배선(52)에서 분기한 소스 전극(62), 혹은 드레인 전극(53)에 각각 접속되어 있다. 이렇게 형성된 TFT(53) 및 게이트 배선(51), 소스 배선(52)의 상부를 덮도록 층간 절연막(59)이 설치되어 있다. 또, 해당 층간 절연막(59) 위에는 화소 전극(54)이 설치되고, 다시 화소 전극(54)은 층간 절연막(59)를 관통하는 콘택트 홀을 개재하여 상기 TFT(53)의 드레인 전극(63)과 접속되어 있다.
이와 같이 하여 구성된 TFT 기판(70)과, 대향 전극(56)을 구비한 대향 기판(71)과의 사이에 액정(58)을 봉입하여 종래의 액정 표시 장치는 완성된다. 이 때, 상기 TFT 기판(70)과 대향 기판(71)과의 간극은, 스페이서(57)를 사용하여 소정의 간극이 유지되고 있다(일본 특개소 61-156025호 공보).
상기 공보에 개시된 종래의 액정 표시 장치에서는, 층간 절연막(59)으로서 폴리이미드 수지를 사용하고 있으나, 그 외에도, 예를 들면 투명도가 높은 아크릴 수지나 폴리스틸렌, 폴리에스텔 등이 일반적으로 사용되고 있다.
또, 스페이서(57)에 대해서는 특별하게 개시되어 있지 않으나, 통상은 유리 등의 경질 재료나 플라스틱 비이즈(beads) 등이 사용되고 있고, 플라스틱 비이즈 스페이서의 재료로서는 폴리이미드나 에폭시, 폴리스틸렌 등이 일반적으로 사용되고 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 아크릴계 수지를 층간 절연막(59)으로서 사용하고, 스페이서(57)로서 에폭시 수지를 사용하여 상기 액정 표시 장치를 제작한 경우, 액정을 주입 봉지 후에 점등 점사를 행하면, 뉴톤 링(Newton rings)(물에 돌 등을 낙하시켰을 때 수면에 나타나는 링 형상의 파문과 같이 보이는 동심원 상의 밝은 부분 및 어두운 부분)이 나타났다. 특히, 실링 부분에서 이러한 현상이 많이 발생하고, 실링 부분의 하층에 층간 절연막을 설치한 액정 표시 장치의 경우에는특히 현저하게 나타났다. 이 결과, 액정 표시 장치의 양품율 및 신뢰성을 현저하게 떨어뜨리는 문제를 갖고 있다.
본 발명의 목적은 뉴톤 링이 발생하지 않고, 또한 양품율 및 신뢰성이 양호한 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기에 앞서, 본 발명의 발명자는 뉴톤 링이 발생하는 원인을 조사한 결과, 종래의 액정 표시 장치와 같이, 층간 절연막으로서, 아크릴계 수지를 사용하고, 스페이서로서 에폭시계 수지를 사용한 경우, 상기 스페이서가 상기 층간 절연막에 화소 전극을 끼고 매립되어, 상기 TFT 기판과 대향 기판과의 간극이 변화한 것에 기인하고 있는 것을 해명했다.
이것에 대하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 하나의 양호한 실시 형태에 있어서, 상기 목적을 달성하기 위해, 층간 절연막과 스페이서와의 재료의 최적화를 도모하여 스페이서가 층간 절연막에 매립되지 않도록 하고 있다. 이 결과, 층간 절연막에 수지를 사용한 액정 표시 장치에서 발생하는 여러가지 문제점을 해결하는데 성공했다.
구체적으로는, 제1의 양호한 실시 형태에 있어서, 상기 액정 표시 장치는, 액정층과, 액정층의 한쪽에 위치하는 제1 기판과, 액정층의 다른쪽에 위치하는 제2 기판과, 제1 및 제2 기판 간에 상기 액정층을 봉지하는 실링 부재를 구비하고 있다. 상기 액정층의 내부에는, 액정층의 두께를 확보하는 적어도 1개의 제1 스페이서가 설치되어 있고, 상기 제2 기판에는, 상기 제1 스페이서의 경도와 동일하거나, 또는 보다 큰 경도를 가진 층간 절연막과, 층간 절연막의 한쪽에 배치된 화소 전극과, 층간 절연막의 다른쪽에 배치되고, 화소의 표시 상태를 제어하는 적어도 1개의 스위칭 소자와, 상기 액정층 및 층간 절연막을 개재하여 상기 제1 기판과 대향하는 베이스 기판이 설치되어 있다.
상기 구성에서는, 층간 절연막의 경도는 제1 스페이서의 경도와 동일하거나 또는 보다 크다. 따라서, 층간 절연막 표면에 제1 스페이서가 매립되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 뉴톤 링의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 제조시에 있어서, 신뢰성과 양품율을 향상할 수 있다. 더우기, 액정 표시 장치 완성 후에, 예를 들면, 액정 표시 장치 표면을 유저가 닦는 등으로 인해, 압력이 가해진 경우에도 기판 간극을 일정하게 유지할 수 있다. 이들의 결과, 표시 품위가 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
또, 제2의 양호한 실시 형태에서는, 상술한 액정 표시 장치가 소정의 경도로 층간 절연막을 형성하고 있는 것에 대하여, 층간 절연막이 탄성체로 형성되어 있다. 또한, 층간 절연막의 재료만이 제1의 양호한 실시 형태과 다르고, 다른 구성은 동일하다. 이것에 의해, 예를 들어 액정 표시 장치의 표시면 표면이 가압되어, 층간 절연막 표면에 제1 스페이서가 매립되어, 일시적으로 기판 간극이 변화했다 해도, 가압이 제거된 때에 반발력이 생겨 소정의 기판 간극으로 복원된다. 따라서, 액정 표시 장치의 기판 간극을 일정하게 유지할 수 있다. 이 결과, 상기의 제1의 양호한 실시형태과 동일하게, 신뢰성 및 양품율, 및 표시 품위가 높은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 제1 및 제2의 양호한 실시 형태 어느 것도, 층간 절연막은 가시광 영역의 투과율이 90 % 이상의 수지에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 특히 투과형 액정 표시 장치로서 사용하는 경우에는, 착색이 없는 아름다운 화상 표시를 얻을 수 있다. 더우기, 투과율이 저하하는 것을 방지할 수 있으므로, 백라이트에서의 소비 전력의 증가를 억제할 수 있다.
그런데, 상기 양 실시 형태에서는, 경도 혹은 탄성의 점에서, 층간 절연막의 재료가 종래에 비하여 한정되어 있다. 따라서, 상기의 점을 만족하기 위해, 종래의 재료에 비하여 밀착성 등의 점에서 떨어지는 재료밖에 선택할 수 없는 경우가 있다.
이와 같이, 층간 절연막의 재료가 원하는 밀착성을 갖지 않는 경우 등에 양호한 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 이하에 개시한 방법이 열거될 수 있다. 즉, 화소의 표시 상태를 결정하는 스위칭 소자 및 화소 전극과, 상기 스위칭 소자 및 화소 전극 간에 배치된 층간 절연막과, 해당 층간 절연막, 스위칭 소자 및 화소 전극이 형성된 베이스 기판을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법은, 베이스 기판 위에, 스위칭 소자를 형성하는 제1 공정과, 스위칭 소자 위에 층간 절연막을 형성하는 제2 공정과, 층간 절연막의 표면에 요철을 설치해서 막질을 개선하는 제3의 공정과, 층간 절연막 상에 화소 전극을 형성하는 제4의 공정을 포함하고 있는 편이 좋다.
상기 제3의 공정은, 예를 들면 회화 처리(ashing treatment) 혹은 광 조사 등의 공정을 포함하고 있고, 화소 전극을 형성하는 제4의 공정에 앞서, 층간 절연막의 표면에 요철을 형성한다. 이 결과, 층간 절연막을 형성하는 수지로서, 표면밀착성이 나쁜 재료를 사용해도, 어떤 지장없이 층간 절연막과 화소 전극을 밀착시킬 수 있다. 또한, 막질 개선 처리가 회화 처리나 광 조사 처리인 경우는, 이하의 각 공정과 동시에 행할 수 있다. 즉, 층간 절연막이 감광성이 있는 경우 감광성 수지의 잔재 제거 공정과 동시에 실시할 수 있다. 또, 층간 절연막이 감광성이 없는 경우에는, 층간 절연막의 패터닝시에서의 포토레지스트 제거 공정과 동시에 실시할 수 있다. 이것에 의해 종래와 비교하여 공정의 증가를 억제할 수 있다.
더우기, 상기 액정 표시 장치를 제조할 때의 제조 방법은, 베이스 기판 위에, 스위칭 소자를 형성하는 공정과, 스위칭 소자 위에 층간 절연막을 형성하는 공정과, 층간 절연막을 패터닝하기 전에 층간 절연막을 프리베이킹(prebaking) 처리에 의해 건조시키는 공정과, 층간 철연막을 패터닝하는 공정과, 층간 절연막 상에 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하고 있는 편이 좋다.
상기 구성에서는, 층간 절연막을 패터닝하기 전에 층간 절연막을 프리베이킹 처리하여 건조시킨다. 이것에 의해, 본 경화시에 치수가 어긋나는 등의 악영향을 방지할 수 있다. 또, 층간 절연막을 형성하는 수지의 점도를 내릴 수 있다. 이 결과, 액정 표시 장치의 제조시에 생산성과 치수 정도를 향상할 수 있다.
또, 본원 발명의 발명자는, 상기 종래의 액정 표시 장치에 있어서, 뉴톤 링의 발생 빈도를 조사한 결과, 특히 실링 부분에 뉴톤 링이 다수 발생하고 있는 것과, 실링 부분의 하층에 층간 절연막을 설치한 액정 표시 장치의 경우, 더욱 현저하게 뉴톤 링이 나타나는 것을 확인했다.
이것에 대하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 양호한 실시 형태에 있어서, 액정층과 해당 액정층의 한쪽에 배치된 제1 기판과, 상기 액정층을 개재하여 해당 제1 기판에 대향하는 베이스 기판을 갖는 제2 기판을 설치하고 있다. 해당 제2 기판에 있어서, 상기 베이스 기판 위에는, 예를 들면, 베이스 기판 주연부 등의 표시 영역 이외에, 봉지 영역이 설치되어 있다. 또, 상기 베이스 기판과 상기 액정층과의 사이, 또한 해당 봉지 영역 이외의 영역에는, 층간 절연막이 설치되어 있고, 층간 절연막의 한쪽에는, 화소의 표시 상태를 제어하는 적어도 하나의 스위칭 소자가 설치되어 있고, 층간 절연막의 다른쪽에는, 화소 전극이 설치되어 있다. 더우기, 상기 액정 표시 장치는 상기 봉지 영역에서 상기 제2 기판과 당접하고, 해당 제1 및 제2 기판 간에 상기 액정층을 봉지하는 실링 부재를 포함하고 있다.
상기 구성에서, 상기 층간 절연막은 실링 부재와 제2 기판이 당접하는 위치에는 형성되어 있지 않다. 따라서, 실링 부재 경화시에, 기판 간극의 변화를 방지할 수 있다. 이 결과, 실링 부재 근방에서의 뉴톤 링의 발생을 방지할 수 있고, 액정 표시 장치 제조시의 양품율 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
상기 구성 외에, 상기 실링 부재 내에는, 그 두께를 유지한 제2 스페이서가 설치되어 있고, 해당 제2 스페이서는, 상기 제1 스페이서보다도 칫수가 크거나, 혹은 경도가 크거나, 적어도 한쪽을 만족하고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제1 기판과 제2 기판과의 간극을 확실하게 기판 간극을 확보할 수 있으므로, 더욱 표시 품질이 높은 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
아울러, 양 기판 간극을 일정하게 유지하기 위해, 액정 표시 장치는, 상기 베이스 기판의 상기 봉지 영역 위에 설치되고, 해당 베이스 기판보다도 밀착성이좋은 중간막을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 실링 부재 부분의 밀착성에 향상하고, 더우기 신뢰성이 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 더우기, 상기 중간막은 예를 들면 금속막, 질화막, 및 산화막 중 적어도 하나인 편이 좋다. 이 경우는, 중간막의 재료는, 예를 들면 스위칭 소위칭 소자의 소스 배선 등의 재료와 동일하게 된다. 따라서, 스위칭 소자의 형성 공정과, 상기 중간막의 형성 공정을 공용할 수 있으므로 특히 바람직하다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특징, 및 우수한 점은 이하에 개시하는 기재에 의해 충분히 알 수 있을 것이다. 또, 본 발명의 이점은 첨부 도면을 참조한 다음의 설명에서 명백하게 될 것이다.
도 1(a)는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 액티브 매트릭스 기판의 1 화소 부분의 구성을 나타낸 평면도.
도 1(b)는 도 1(a)의 액정 표시 장치에서의 액티브 매트릭스 기판의 A-A선 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 액정 표시 장치에 있어서, 실링(sealing) 부분 근방을 나타낸 확대 단면도.
도 3은 상기 액정 표시 장치의 일 변형예를 나타낸 것이며, 실링 부분 근방을 나타낸 확대 단면도.
도 4는 상기 액정 표시 장치의 다른 변형예를 나타낸 것이며, 실링 부분 근방을 나타낸 확대 단면도.
도 5(a)는 종래 액정 표시 장치에 있어서, 액티브 매트릭스 기판의 1 화소 부분을 나타낸 평면도.
도 5(b)는 도 5(a)의 액정 표시 장치에서의 액티브 매트릭스 기판의 B-B선 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 게이트 배선
2 : 소스 배선
3 : TFT
4 : 화소 전극
6 : 대향 전극
8 : 액정
10 : TFT 기판
11 : 절연성 기판
20 : 대향 기판
31 : 게이트 전극
32 : 소스 전극
33 : 드레인 전극
34 : 반도체층
35 : 채널 보호층
37 : 콘택트 홀
(실시 형태 1)
도 1(a)는 본 발명의 실시 형태 1의 액정 표시 장치에서의 액티브 매트릭스 기판의 1 화소 부분의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 1(a)에 도시한 바와 같이, 액티브 매트릭스 기판에는, 복수의 화소 전극(4)이 매트릭스 상태로 설치되어 있고, 이들의 화소 전극(4)의 하층에는, 각 화소 전극(4)의 주위를 통하여 서로 직교 교차하도록, 주사 배선으로서의 게이트 배선(1)과, 신호 배선으로서의 소스 배선(2)이 형성되어 있다. 이들의 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)과는 그 일부분이 상기 화소 전극(4)의 외주 부분과 오버랩하여 형성되어 있다. 또, 이들의 게이트 배선(1)과 소스 배선(2)과의 교차부 근방에는 스위칭 소자로서의 TFT(3)가 형성되어 있다. 또, 이것은 MIM(Metal-insulator-Metal) 등의 스위칭 소자라도 상관없다.
상기 TFT(3)에 있어서, 게이트 전극(31)은, 상기 게이트 배선(1)에서 분기하여 형성되어 있고, 소스 전극(32)은, 상기 소스 배선(2)에서 분기하여 형성되어 있다. 또, 드레인 전극(33)은, 콘택트 홀(37)을 개재하여, 드레인 전극(33)의 상층의 화소 전극(4)에 접속되어 있다.
더우기, 액티브 매트릭스 기판에는, 부가 용량 배선(Cs 배선)(12)이 상기 화소 전극(4)의 중앙 부분에서, 더우기, 게이트 배선(1)과 동일한 층에 게이트 배선(1)과 동일한 프로세스에 의해 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상기 Cs 배선(12)의 배선 방식으로서, Cs On Com 방식을 채용하고 있으므로, 각 Cs 배선(12)은 공통 배선에 접속되어 있다.
도 1(b)는 도 1(a)의 액정 표시 장치에서의 액티브 매트릭스 기판의 A-A선 단면도를 나타내고 있다.
도 1(b)에 도시한 바와 같이, TFT(3) 및 화소 전극(4)을 갖는 TFT 기판(10)과, 대향 전극(6)을 갖는 대향 기판(20)과는 액정(8)을 개재하여 서로 대향하여 설치되어 있다.
여기서, TFT 기판(10)의 구성을 하층에서부터 순서대로 설명한다. 즉, 투명 절연성 기판(11) 상에는, 도 1(a)의 게이트 배선과 분기한 게이트 전극(31)이 설치되고, 그 위치를 덮도록 게이트 절연막(5)이 설치되어 있다. 더우기 게이트 절연막(5) 위에는, 게이트 전극(31)과 중첩하도록 반도체층(34)이 설치되고, 해당 반도체층(34)의 중앙부에는, 채널 보호층(35)이 설치되어 있다. 또, 소스 영역 및드레인 영역이 될 n+층(35)은 채널 보호층(35)의 양단부, 및 채널 보호층(35)의 양측에 위치하는 반도체층(34)의 일부를 덮고, 또한 해당 채널 보호층(35) 위에서 분단된 상태로 설치되어 있다. 상기 각 n+층(36)은 소스 전극(32) 혹은 드레인 전극(33)에 각각 접속되어 있다.
더우기, 이렇게 하여 형성된 TFT(3)의 상부를 덮도록, 층간 절연층(9)이 설치되어 있고, 해당 층간 절연층(9) 상에는 화소 전극(4)이 설치되어 있다. 해당 화소 전극(4)은, 상기 층간 절연막(9)을 관통하는 콘택트 홀(37)을 개재하여, 상기 TFT(3)의 드레인 전극(33)과 접속되어 있다. 또, 해당 화소 전극(4) 위에는 도시 생략한 배향막이 형성되어 있다.
한편, 상기 대향 기판(20)에 있어, 대향 전극(6) 위에도, 도시 생략한 배향막이 형성되어 있다. 또, TFT 기판(10)과 대향 기판(20)과의 사이, 보다 구체적으로는, 각각의 위에 형성된 배향막의 사이에는 액정(8)이 봉입되어 있다.
상기 TFT 기판(10)과 상기 대향 기판(20)과의 간극은, 양 기판(10·20) 사이에 배치된 스페이서(7)에 의해 유지되고 있다. 여기서는 층간 절연막(9)로서 락웰(Rockwell) 경도 M9O의 아크릴계 수지를 사용하고, 또, 스페이서(7)로서는 락웰 경도 M8O의 폴리스틸렌을 사용했다.
본 실시 형태에서는, 층간 절연막(9)의 재료로, 투명도가 높은 아크릴계 수지를 사용하고 있으므로, 착색이 전혀없는 고표시 품위의 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 더우기, 스페이서(7)의 재료로는, 층간 절연막(9)보다도, 연성인 폴리스틸렌이 사용되고 있다. 따라서, 스페이서(7)은, TFT 기판(10)에 매립되지 않고, 양 기판(10·20)의 간극을 일정하게 유지할 수 있다. 이 결과, 뉴톤 링이 발생하지 않고, 표시 품질이 좋은 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태 1의 액티브 매트릭스 기판이 구성되고, 하기와 같이 하여 제조할 수 있다.
먼저, 유리 기판 등으로 이루어진 투명 절연성 기판(11) 상에, Al, Ta, Cr 등의 금속으로 된 게이트 배선(1)(게이트 전극(31)과, SiNx, SiO2등으로 된 게이트 절연막(5)과, Si 등으로 된 반도체층(34)과, SiNx 등으로 된 채널 보호층(35))과, n+층(36)을 순차 성막 패터닝하여 형성한다. 여기까지의 제작 프로세스는 종래의 액티브 매트릭스 기판의 제조 방법과 동일하게 하여 행할 수 있다.
이어서, 소스 배선(2)(소스 전극(32) 및 드레인 전극(33))을 형성한다. 본 실시 형태에서는, 상기 각 부재(2·32·33)을 형성할 때, Al, Ta, Cr 등의 금속으로 된 배선 상에 ITO(Indium tin oxide)를 형성하여 2층 배선으로 하고 있다. 이것에 의해, 배선 용장성을 갖게함과 동시에, 실장 단자 부분의 저저항화를 도모할 수 있다.
다시, 그 위에, 층간 절연막(9)으로서 감광성의 아크릴계 수지를 스핀 코팅법에 의해 예를 들면 3 μm의 막 두께로 형성한다. 이 막 두께는 수지 등의 막의 유전율에 의해 결정된다. 이것은, 각 배전과 화소 전극(4)가 중첩하여 형성되어 있기 때문에 기생 용량이 생겨버리므로, 가능한 한 유전율이 낮은 수지를 사용하는것이 좋다. 이 수지에 대하여, 원하는 패턴에 따라, 노광하고, 알칼리성의 용액으로 처리한다. 이것에 의해 노광된 부분만이 알칼리성의 용액에 의해 에칭되고, 층간 절연막(9)을 관통하는 콘택트 홀(37)이 형성되게 된다.
이 때, 감광성의 아크릴 수지를 사용함으로써, 포토 공정만으로 패터닝할 수 있으므로, 감광성을 갖게할 수 있는 수지에는 감광성을 갖게하는 편이 좋다. 더우기, 저점도의 수지를 사용함과 동시에 패터닝 전에 프리베이킹 처리하여 건조시키는 것이 좋다. 구체적으로는, 층간 절연막(9)으로서, 감광성 투명 아크릴 수지를 포함한 용액을 스핀 도모법에 의해, 3 μm의 막 두께로 형성한다. 예를 들면, 스핀 회전 수 900 ~ 1000 rpm으로, 점도 29.0 cp의 아크릴 수지를 도포한다. 이것에 의해 층간 절연막(9)이 평탄화되며, 종래, 화소 전극(4)에서 발생했던 단차가 없게 된다. 이 결과, 액정의 배향 불량이 억제되어, 액정 표시 장치의 표시 품위가 향상된다. 이어서, 상기 용액이 도포된 기판을 약 100 ℃로 가열하여, 감광성 투명 아크릴 수지의 용매(유산 에틸, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르아세테이트 등)을 건조시켰다. 이 프리베이킹 처리에 의해 생산성을 향상시킴과 동시에 본 경화시에 치수가 어긋나는 등의 악영향을 방지할 수 있다.
또, 표면의 밀착성이 나쁜 수지에 대해서는, 이 단계에서 회화 처리나 광 조사에 의해 표면을 거칠게 하여 밀착성을 개선하면 좋다. 이들 처리는, 층간 절연막(9)으로서, 감광정 수지를 사용한 경우, 감광성 수지의 잔재 제거 공정과 동시에 실시할 수 있다. 또, 층간 절연막(9)으로서, 감광성이 없는 재료를 사용한 경우는, 포토레지스트 제거 공정과 동시에 실시할 수 있다. 따라서, 어느 경우도 액정 표시 장치를 제조할 때의 프로세스수를 종래와 동일하게 유지할 수 있다.
상기 회화 처리는, 구체적으로는 화소 전극(4) 형성 전에, 층간 절연막(9)의 표면에 대하여, 예를 들면 건식 에칭 장치를 사용한 산소 플라즈마 처리에 의해, 층간 절연막(9)의 표면에서 1000 ~ 3000 Å의 깊이(막 두께)까지 회화 처리(ashing 처리)를 행하다.
보다 상세하게는, 예를 들면 평행 평판형 플라즈마 에칭 장치를 사용하여 RF 파워-1.2 kw, 압력 800 mTorr, 산소 유량 300 sccm, 온도 70 ℃, RF 인가 시간 120 sec의 조건에서, 아크릴 수지의 표면을 회화시킨다. 이 때, 아크릴 재료의 표면은, 산소 플라즈마 내에서의 유기물의 산화 분해에 의해, 물과 이산화탄소가 빠져나가고, 거친 상태가 된다. 또한, 상기 건식 에칭 장치 대신에, 바렐 방식(barell type), RIE(Reactive Ion Etching) 방식 등, 다른 방식의 건식 에칭 장치를 사용해도, 동일한 밀착성 개선 효과가 얻어진다.
이 회화 처리는, 1000 Å 이상의 깊이까지 행해진 경우에 효과가 얻어진다. 그러나, 지나치게 회화하면 막 감쇠가 크게 되므로, 막 두께에 편차가 생긴다. 이 결과, 배향 무질서가 생겨, 액정 표시 장치의 표시에 영향을 미친다. 따라서, 회화 처리를 행하는 깊이는 5000 Å 이하, 양호하게는 3000 Å 이하로 제어한다.
한편, 광 조사 처리는, 구체적으로는 층간 절연막(9)의 표면에, 예를 들면 오존 분위기 내에서 엑시머(excimer) 광 등의 자외선광을 조사한다. 이것에 의해, 층간 절연막(9)의 표면이 거칠게 되므로, 상기 회화 처리와 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 광 조사 처리의 깊이의 설정 등은, 회화 처리의 경우와 동일하다.
층간 절연막(9)이 패터닝되고, 콘택트 홀(37)이 형성된 후, 화소 전극(4)이 될 ITO를 스퍼터법에 의해 형성하여, 패터닝한다. 이것에 의해, 화소 전극(4)은, 층간 절연막(9)을 관통하는 콘택트 홀(37)을 개재하여 TFT(3)의 드레인 전극(33)과 접속되게 된다.
그리고, 이와 같이 하여 제작된 TFT 기판(10)과 대향 전극(6)이 형성된 대향 기판(20)을 서로 붙인다. 이 때, 주변 부분을 도시 생략한 실링 부재, 그 외의 부분을 스페이서(7)에 의해 간극을 일정하게 유지했다. 그 후, 상기 양 기판 간에, 액정(8)을 봉입하여 본 실시 형태 1의 액정 표시 장치를 제조했다.
여기서는, 층간 절연막(9) 및 스페이서(7)의 재료로서, 층간 절연막(9)에는, 락웰 경도 M90의 아크릴계 수지를 사용하고, 스페이서(7)에는, 락웰 경도 M8O의 폴리스틸렌을 사용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고 이하에 도시한 바와 같이 각종의 재료를 사용할 수 있다.
투과형의 액정 표시 장치에 사용하는 경우, 액티브 매트릭스 기판은, 층간 절연막(9)으로서, 투명도가 높은 것, 구체적으로는, 가시광 영역의 투과율 90 % 이상의 것을 사용하는 것이 좋다. 그 때, 청색(400 ~ 500 mm)의 시감도는 녹색이나 적색의 시감도에 비하면 약간 떨어지므로, 가령 약간의 착색이 있는 재료를 사용하는 경우에는, 색마다의 분광 투과율에 주목하여, 녹색이나 적색의 분광 투과율이 가능한 한 100 %에 가깝고, 청색의 분광 투과율이 약간 떨어지는 재료를 사용하면 좋다. 따라서, 상기 액티브 매트릭스 기판의 경우, 층간 절연막(9)의 양호한 재료로서, 예를 들면 폴리아미드이미드(E61 ~ 74), 폴리아크릴레이트(M87 ~ 93), 폴리에테르이미드(M105 ~ 109), 에폭시(M8O ~ 110), 투명도가 높은 폴리이미드(E45 ~ 58 : 예를 들면 헥사플루오르 프로필렌을 포함한 산2무소물과 디아민과의 조성) 등이 열거된다.
한편, 투과형의 액정 표시 장치에 사용하는 경우에도, 스페이서(7)로서는 특히 투명할 필요는 없고, 예를 들면 흑색으로 착색된 것도 사용할 수 있다. 따라서, 상기 층간 절연막(9)보다도 재료 선택의 범위는 넓고, 해당 층간 절연막(9)과 동일한 재료 혹은 그것보다 연성인 것을 사용하면 좋다.
또, 상술한 액티브 매트릭스 기판을 반사형의 액정 표시 장치에 사용하는 경우에는, 상기 투과형의 액정 표시 장치에 사용하는 경우보다도 층간 절연막(9)의 재료 선택의 범위는 훨씬 넓게 되어, 예를 들면 폴리이미드에서는, 일반적으로 잘 알려진 갭톤(kapton)(상표 : 듀퐁사 제)과 같은 착색재를 사용할 수 있다.
(실시 형태 2)
본 실시 형태(2)의 액정 표시 장치에 사용되는 액티브 매트릭스 기판에서는, 탄성율이 높은 수지, 특히 반발 탄성력이 강한 수지를 사용하여 층간 절연막(9)을 형성하고 있으며, 그 외는 실시 형태 1과 동일한 방식에 의해 액정 표시 장치를 제작했다.
여기서, 상하 기판의 점착시나, 패널 완성 후 등에 손가락으로 패널 표면을 누른 경우 등, 표면 위로부터의 압력이 가해진 경우, 반발 탄성력이 강한 수지를 사용하여 층간 절연막(9)을 형성한 액정 표시 장치이면, 일시적으로 층간 절연막(9)의 표면은 요 상태(凹)로 되어버리지만, 압력이 해재됨과 동시에 탄성력(반발력)이 작용해 원래의 상태로 되돌아가고, 그것에 수반하여 변화한 기판 간격도 소정의 상태로 돌아가는 이점이 있다.
본 실시 형태 2에서 사용한 탄성율이 높은 수지로서는, 투과형의 액정 표시 장치의 경우, 부타디엔 스틸렌 공중합체, 부틸 고무, 불소 고무를 적절하게 사용할 수 있다. 또, 반사형의 액정 표시 장치의 경우, 폴리오레핀계에라스토머, 폴리우레탄 고무 등의 고무상 탄성 고분자를 적절히 사용할 수 있다.
(실시 형태 3)
도 2는 본 발명의 실시 형태 3의 액정 표시 장치에서의 실링 부분 근방의 확대 단면도이다. 또한, 도 1(a) 및 도 1(b)와 동일한 작용을 하는 부재에는 동일한 부호를 병기하여 그 설명은 생략한다.
먼저, 실시 형태 1과 동일한 방법에 의해 TFT기판(10)을 제작한 후, 도 2에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(9)의 패터닝시에 실링(14) 부분 하측의 층간 절연막(9)를 제거했다. 따라서, 실링(14)의 하측의 투명 절연성 기판(1)) 상에는, 게이트 배선(1)과 해당 게이트 배선(1) 상에 형성된 게이트 절연막(5)이 설치되어 있고, 해당 실링(14)보다도 내측의 투명 절연성 기판(11) 상에는, 상기 게이트 배선(1)과 게이트 절연막(5) 위에 층간 절연막(9)과 화소 전극(4)이 적층된 상태로 되어 있다. 그 후, 대향 전극(6)이 형성된 대향 기판(20)과 TFT 기판(10)을 상기 실링(14)를 개재하여 소정의 간극으로 점착시켰다. 이 때, 스페이서(7) 및 스페이서(13)에 의해 소정의 간극을 유지하고 있으나, 표시 영역 내(액정층(8) 내)의 스페이서(7)보다도 실링(14) 내의 스페이서(13)의 쪽으로 직경이 큰 것을 사용했다.
이와 같은 구조로 함으로써, 지금까지 문제로 되어 있던 실링(14) 부분 근방에서의 표시의 상태가 좋지 않은, 즉 뉴톤 링의 빈번한 발생이 해소되었다.
여기서, 실링(14) 내의 스페이서(13)로서는, 유리 입자 등의 경질이 있는 것을 사용하면 더욱 효과적이다. 또, 이 때의 표시 영역 내의 스페이서(7)로서는, 예를 들면 폴리이미드나 에폭시, 폴리스틸렌 등의 플라스틱 비이즈 등을 사용하는 것이 좋다. 한편 액정 표시 장치 제작시에, 상기 표시 영역 내의 스페이서(7)가 실링(14) 내로 흘러들어가는 일도 생각할 수 있으나, 이것은 특히 문제는 없다.
여기서, 상술한 바와 같이 하여 형성한 액정 표시 장치에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 실링(14)의 하측의 투명 절연성 기관(11) 위에, 다시 소스 배선(2)이나 ITO 등에 의해 형성되는 중간층(40)을 설치함으로써, 해당 실링(14)과의 밀착성이 향상됨과 동시에 정전기 대책의 점에 있어도 효과적이다. 이 때의 소스 배선(2)의 재료나 화소 전극(4)의 재료로서는, 금속, 질화물, 산화물 등을 사용하는 것이 특히 좋다.
다시, 도 4에 도시한 바와 같이, 층간 절연막(9a)의 단부를 경사지게 형성함으로써, 액정(8)의 주입시에 기포 등의 발생을 미연에 방지할 수 있고, 원활한 액정 주입이 가능하게 된다.
이상과 같이 본 실시 형태 3의 액티브 매트릭스 기판이 구성되고, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다. 여기서는 실시 형태 1과 동일한 프로세스에 대해서는 생략하고 설명한다.
먼저, 투명 절연성 기판(11) 위에 층간 절연막(9)을 형성하는 공정까지는,실시 형태 1과 동일한 방법으로 행했다. 이어서, 콘택트 홀 형성을 위해 상기 층간 절연막(9)의 패터닝을 행한다. 이 때에, 표시, 영역의 주위 부분, 요컨대 실링(14) 형성 부분의 하측에 위치하는 층간 절연막(9)에 대해서도, 콘택트 홀 부분과 동일하게 제거했다. 그 후, 상기 층간 절연막(9)의 표시 영역에 상당하는 부분에 화소 전극(4)을 형성하여, 도시 생략한 배향막을 형성했다.
그리고, 상술한 바와 같이 하여 제작한 TFT 기판(10)과 대향 전극(6)이 형성된 대향 기판(20)과의 주위 부분을, 에폭시 수지 등의 열 경화 수지나 광 경화 수지로 이루어진 실(14)로 접착했다. 이 때, 스페이서(7) 및 스페이서(13)에 의해 상기 양 기판 간격을 일정하게 유지했다.
그 후, 상기 실(14)를 경화시켜, 액정(8)을 봉입함으로써 본 실시 형태(3)의 액정 표시 장치를 제조할 수 있다.
본 실시 형태 3에서는, 상기 실(14) 형성 부분의 하측에 상기 층간 절연막(9)이 설치되어 있지 않으므로, 해당 실(14) 경화시에 해당 층간 절연막(9)을 형성하는 수지가 경화 수축, 혹은 열 팽창을 일으켜 상기 양 기판의 간극이 변화되어버리는 일도 없게 된다.
또, 본 실시 형태 3에서는, 상기 실(14) 형성 부분의 하측에 게이트 절연막(5)을 설치하고 있으나, 이것은 해당 실(14)와의 밀착성을 향상시키기 위함이다. 이때, 미리 스페이서(13)를 포함한 실(14)을 사용하는 것이 생산성 향상의 점에서 좋다.
한편, 본 발명에서는, 부가 용량 배선(Cs 배선)의 배선 방식이, Cs On Com방식의 액정 표시 장치를 사용하여 설명했으나, 이것이 Cs On Gate 방식의 액정 표시 장치라도 관계없다.
이상과 같이 기술한 바와 같이, 실시 형태 1 내지 3에 따른 액정 표시 장치의 주요한 목적은, 종래의 액정 표시 장치에 있어서 발생되고 있는 문제점, 즉 액정을 주입 봉지 후에 점등 검사를 행하면, 뉴톤 링이 발생하는 점을 해소하는데 있다.
상기 목적을 달성하기에 앞서, 본원 발명의 발명자는, 뉴톤 링이 발생하는 원인을 조사한 결과, 도 5의 b에 도시한 종래의 액정 표시 장치와 같이, 층간 절연막(59)으로서, 아크릴계 수지를 사용하고, 스페이서(57)로서 에폭시계 수지를 사용한 경우, 상기 스페이서(57)가 상기 층간 절연막(59)에 화소 전극(54)를 끼고 매립되어 버려, 상기 TFT 기판(70)과 대향 전극(71)과의 간극이 변화된 것에 기인하고 있는 것을 해명했다.
여기서, 상기 층간 절연막(59) 상에 ITO나 Al 등으로 된 화소 전극(54)이 형성되어 있음에도 불구하고, 상기 스페이서(57)가 매립되는 원인은 상기 화소 전극(54)의 두께가 500 ~ 2000 Å인 것에 대하여, 상기 층간 절연막(59)의 두께는 1.5 ~ 4 ㎛이고, 해당 화소 전극(54)이 절대적으로 얇기 때문이라고 생각한다. 이것은 배향막(도시 생략)에 대해서도 동일하게 생각할 수 있다.
이와 같이, 종래의 액정 표시 장치에서는, 스페이서(57)가 층간 절연막(59)에 매립되는 것에 기인하여, 점등 검사시에 뉴톤 링이 발생해버려 양품율, 신뢰성을 현저히 떨어드리는 문제를 갖고 있다.
이것에 대하여, 상기 각 실시 형태 1 내지 2에 따른 액정 표시 장치는, 층간 절연막과 스페이서와의 재료의 최적화를 도모하고, 스페이서가 층간 절연막에 매립되지 않도록 하고 있다. 이 결과, 층간 절연막에 수지를 사용한 액정 표시 장치에서 발생하는 각종의 문제점을 해결하는 데에 성공했다.
구체척으로는, 실시 형태 1에서는, 스페이서와 층간 절연막과의 경도를 조정하고 있다. 즉, 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치는, 액정층과, 액정층의 한쪽에 위치하는 제1 기판(대향 기판 20)과, 액정층의 다른쪽에 위치하는 제2 기판(TFT 기판 10)과, 제1 및 제2 기판 간에 상기 액정층을 봉지하는 실 부재(실 14)를 구비하고 있다. 상기 액정층의 내부에는, 액정층의 두께를 확보하는 적어도 1개의 제1 스페이서(스페이서 7)가 설치되어 있고, 상기 제2 기판에는 상기 제1 스페이서의 경도와 동일하거나 또는 그보다 큰 경도를 갖는 층간 절연막과, 층간 절연막의 한쪽에 배치되는 화소 전극과, 층간 절연막의 다른쪽에 배치되고, 화소의 표시 상태를 제어하는 적어도 1개의 스위칭 소자(TFT 3)와, 상기 액정층 및 층간 절연막을 개재하여 상기 제1 기판과 대향하는 베이스 기판(투명 절연성 기판 11)이 설치되어 있다.
상기 구성에서, 층간 절연막의 경도는, 제1 스페이서의 경도와 동일하거나, 또는 그보다 크다. 따라서, 층간 절연막 표면에 제1 스페이서가 매립되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 뉴톤 링의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 제조시에, 신뢰성과 양품율을 향상시킬 수 있다. 더우기, 액정 표시 장치 완성 후에, 예를 들면 액정 표시 장치 표면을 유저가 닦는 등으로 하여, 압려깅 가해진 경우에도, 기판 간극을 일정하게 유지할 수 있다. 이러한 결과, 표시 품위가 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
한편, 실시 형태 1이 소정의 경도로 층간 절연막을 형성하고 있는 것에 대하여, 실시 형태 2에 따른 층간 절연막은, 탄성체로 형성되어 있다. 또한, 층간 절연막의 재료만이 실시 형태 1과 다르고, 그 밖의 구성은, 실시 형태 1과 동일하다. 이에 의해, 예를 들면 액정 표시 장치의 표시 표면이 가압되고, 층간 절연막 표면에 제1 스페이서가 매립되어, 일시적으로 기판 간극이 변화했다고 해도, 가압이 제거된 때에 반발력이 일어나서, 소정의 기판 간격으로 복원된다. 따라서, 액정 표시 장치의 기판 간극을 일정하게 유지할 수 있다. 이 결과, 상기 실시 형태 1과 동일하게 신뢰성 및 양품율, 및 표시 품위가 높은 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 실시 형태 1 및 2의 어느 액정 표시 장치라도, 층간 절연막은 가시광 영역의 투과율이 90 이상의 수지에 의해 형성되어 있는 것이 요망된다. 이것에 의해, 특히 투과형 액정 표시 장치로서 사용하는 경우에는, 착색이 없는 아름다운 화상 표시를 얻을 수 있다. 더우기, 투과율이 저하하는 것을 방지할 수 있기 때문에 백라이트에서의 소비 전력의 증가를 억제할 수 있다.
투과율이 높은 양호한 재료로서는 실시 형태 1에 따른 액정 표시 장치의 경우는 예를 들면 폴리아미드이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르이미드, 에폭시, 및 폴리이미드를 들 수 있다. 어느 경우도, 제1 스페이서는, 층간 절연막과 동일한 경도를 갖고 있으면 좋으므로, 동일한 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또, 실시 형태 2에 따른 액정 표시 장치의 경우는, 예를 들면 부타디엔스틸렌 공중합체, 부틸 고무, 및 불소 고무 등을 들 수 있다.
한편, 반사형의 액정 표시 장치에 사용하는 경우에는, 층간 절연막의 투과율은, 그다지 한정되지 앓는다. 예를 들면, 실시 형태 1의 경우는, 양호한 재료로서 예를 들면 캡톤(상표 : 듀퐁사 제) 등의 착색재를 사용할 수 있다. 또, 실시 형태 2의 경우는, 양호한 재료로서는 고무 형상 탄성 고분자, 예를 들면 폴리오레핀계 에러스 토머, 및 폴리우레탄 고무 등을 들 수 있다.
더우기, 상기 양 실시 형태에 있어서, 층간 절연막은 감광성을 갖는 재료를 사용하는 것이 요망된다. 이 경우, 포토공정만으로, 층간 절연막을 패터닝할 수 있고, 제조시의 공정을 삭감할 수 있다.
그런데, 상기 양 실시 형태에서는, 경도 혹은 탄성의 점에서, 층간 절연막의 재료가 종래에 비하여 한정되어 있다. 따라서, 상기 점을 만족시키기 위해, 종래의 재료에 비하여 밀착성 등의 점에서 열등한 재료밖에 선택할 수 없는 경우가 있다. 가령, 표면 밀착성이 나쁜 재료를 사용하여, 층간 절연막과 화소 전극이 밀착하지 못한 경우는, 베이스 기판과, 화소 전극과의 사이의 거리가 소망스럽지 못하게 변화한다. 결국, 베이스 기판나 화소 전극 등으로 된 제2 기판(TFT 기판 10)과, 제1 기판(대향 기판 20)과의 사이에 액정층을 봉입한 경우, 액정층의 층 두께가 변화하여 표시 품질을 악화시킨다. 따라서, 액정 표시 장치를 제조하는데 있어서, 종래와 동일한 제조 방법을 사용한 경우, 층간 절연막을 형성하는 수지로서, 표면 밀착성이 나쁜 재료를 사용하는 것이 가능하지 않다.
이와 같이, 층간 절연막의 재료가 원하는 밀착성을 갖고 있지 않는 경우 등에, 양호한 액정 표시 장치의 제조 방법으로서, 이하에 기재하는 방법을 들 수 있다. 즉, 화소의 표시 상태를 결정하는 스위칭 소자(TFT 3) 및 화소 전극과, 상기 스위칭 소자 및 화소 전극 간에 배치된 층간 절연막과, 해당 층간 절연막, 스위칭 소자 및 화소 전극이 형성된 베이스 기판(투명 절연성 기판 11)을 포함한 액정 표시 장치의 제조 방법은, 베이스 기판 위에, 스위칭 소자를 형성하는 제1 공정과, 스위칭 소자 위에 층간 절연막을 형성하는 제2 공정과, 층간 절연막의 표면에 요철을 설치하여 막질을 개선하는 제3 공정과, 층간 절연막 위에 화소 전극을 형성하는 제4 공정을 포함하고 있는 편이 좋다.
상기 제3의 공정은, 예를 들면 회화 처리 혹은 광 조사 등의 공정을 포함하고 있고, 화소 전극을 형성하는 제4의 공정에 앞서, 층간 절연막의 표면에 요철을 형성한다. 이 결과, 층간 절연막을 형성하는 수지로서, 표면 밀착성이 나쁜 재료를 사용해도, 아무런 장애없이 층간 절연막과 화소 전극을 밀착시킬 수 있다. 또한, 막질 개선 처리가 회화 처리나 광 조사 처리의 경우는, 이하의 각 공정과 동시에 행할 수 있다. 즉, 층간 절연막이 감광성이 있는 경우, 감광성 수지의 잔재 제거 공정과 동시에 실시할 수 있다. 또, 층간 절연막이 감광성이 없는 경우에는 층간 절연막의 패터닝시에서의 포토레지스트 제거 공정과 등시에 실시할 수 있다. 이것에 의해 종래에 비하여 공정의 증가를 억제할 수 있다.
더우기, 화소의 표시 상태를 결정하는 스위칭 소자(TFT 3) 및 화소 전극과, 상기 스위칭 소자 및 화소 전극 간에 배치되는 층간 절연막과, 해당 층간 절연막, 스위칭 소자 및 화소 전극이 형성되는 베이스 기판(투명 절연성 기판 11)을 포함한액정 표시 장치의 제조 방법은, 베이스 기판 위에 스위칭 소자를 형성하는 공정과, 스위칭 소자 위에 층간 절연막을 형성하는 공정과, 층간 절연막을 패터닝하기 전에 층간 절연막을 프리베이킹 처리에 의해 건조시키는 공정과, 층간 절연막을 패터닝하는 공정과, 층간 절연막 위에 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하고 있는 편이 좋다.
상기 구성에서는, 층간 절연막을 패터닝하기 전에 층간 절연막을 프리베이킹 처리하여 건조시킨다. 이것에 의해 본 경화시에 치수가 어긋나는 등의 악영향을 방지할 수 있다. 또, 층간 절연막을 형성하는 수지의 점도를 낮출 수 있다. 이 결과, 액정 표시 장치의 제조시에 생산성과 치수 정도를 향상할 수 있다.
또, 본원 발명의 발명자는, 상기 종래의 액정 표시 장치에 있어서, 뉴톤 링의 발생 빈도를 조사한 결과, 특히 실 부분에 뉴톤 링이 다수 발생하는 것, 실 부분의 하층에 층간 절연막을 설치한 액정 표시 장치의 경우, 더욱 현저하게 뉴톤 링이 나타나는 것을 확인했다.
상기 실 부분 근방에서의 뉴톤 링이 발생하는 것을 방지하기 위해, 상술한 실시 형태 3에 따른 액정 표시 장치는, 액정층과, 해당 액정층의 한쪽에 배치된 제1 기판(배향 기판 20)과, 상기 액정층을 개재하여 해당 제1 기판에 대향하는 베이스 기판(투명 절연성 기판 11)을 갖는 제2 기판(TFT 기판 10)을 구비하고 있다. 해당 제2 기판에서, 상기 베이스 기판 위에는 예를 들면 베이스 기판 주연부 등의 표시 영역 이외에, 봉지 영역이 설치되어 있다. 또, 상기 베이스 기판과 상기 액정층과의 사이에, 더우기 해당 봉지 영역 이외의 영역에는, 층간 절연막이 설치되어있고, 층간 절연막의 한쪽에는, 화소의 표시 상태를 제어하는 적어도 하나의 스위칭 소자(TFT 3)가 설치되어 있고, 층간 절연막의 다른쪽에는, 화소 전극이 설치되어 있다. 더우기, 상기 액정 표시 장치는 상기 봉지 영역에서 상기 제2 기판과 당접하고, 해당 제1 및 제2 기판 간에 상기 액정층을 봉지하는 실 부재를 포함하고 있다.
종래와 같이, 층간 절연막이, 예를 들면 실 부재의 하측 등, 실 부재와 제2 기판이 당접하는 위치에도 형성되어 있는 경우, 실 부재의 경화시에 층간 절연막을 형성하는 수지가 경화 수축, 혹은 열 팽창을 일으킬 우려가 있다. 이 결과, 제1 및 제2 기판의 간극이 변화해, 뉴톤 링의 발생 등, 표시 품질의 열화를 초래한다.
이것에 대하여, 상기 구성에서는, 상기 층간 절연막은, 실 부재와 제2 기판이 당접하는 위치에는 형성되어 있지 않다. 따라서, 실 부재 경화시에, 기판 간극의 변화를 방지할 수 있다. 이 결과, 실 부재 근방에서의 뉴톤 링의 발생을 방지할 수 있고, 액정 표시 장치 제조시의 양품율 및 신뢰성을 향상할 수 있다.
더우기, 실 부재 내에 배치되어, 상기 제1 스페이서보다도 치수가 크고, 또한 상기 실 부재의 두께를 유지하는 제2 스페이서를 포함하고 있는 편이 양호하다. 제2 스페이서는, 봉지 영역에서의 제1 기판과 제2 기판과의 간극이 층간 절연막의 막 두께 정도만큼 잔여의 영역보다도 확대되어 있던 경우에도, 확실하게 기판 간극을 확보할 수 있다. 따라서, 실 부재에서 발생하고 있던 기판 간극의 변화를 방지할 수 있고, 실 부재 근방에서의 뉴톤 링의 발생을 억제할 수 있다. 이 결과, 표시 품질이 높은 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
또, 더욱 바람직한 것은 실 부재 내에 배치되고 상기 제1 스페이서보다도 경도가 크고, 또한 상기 실 부재의 두께를 유지한 제2 스페이서를 포함하고 있는 편이 좋다. 이것에 의해, 기판과 제2기판과의 간극을 확실히 확보할 수 있다. 이 결과 표시 품질이 높은 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
어떤 경우에서도, 액정층 내의 제1 스페이서와 비교해서, 크기, 및 경도 중 적어도 한쪽이 다른 제2 스페이서를 실 부재에서 사용한 경우는, 이하에 개시하는 제조 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 즉, 층의 두께를 확보하는 적어도 하나의 제1 스페이서를 내부에 갖는 액정층과, 상기 제1 스페이서와는 다른 제2 스페이서를 갖고, 해당 액정층의 양측에 배치되는 제1 및 제2 기판에서 해당 액정층을 봉지하는 실 부재를 구비한 액정 표시 장치의 제조 방법은, 상기 제2 스페이서를 미리 상기 실 부재에 포함시키는 제1 공정과, 상기 제2 스페이서를 포함한 실 부재로 상기 제1 및 제2 기판 사이에, 상기 액정층을 구성하는 재료와 상기 제1 스페이서를 봉지하는 제2 공정을 포함하고 있는 편이 좋다.
이에 따라, 실 부재 내에 배치되는 제2 스페이서가 액정층에 매립되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 제1 및 제2 기판 사이에, 실 부재를 사용해서 상기 액정층을 구성하는 재료와 제1 스페이서를 봉지할 때의 생산성을 향상할 수 있다. 또한, 제1 스페이서는 제2 스페이서에 비해, 치수가 적거나 혹은 경도가 작으므로, 실부재에 매립되더라도 제1 및 제2기판의 간극에 악영향을 미치지 않는다.
아울러, 양 기판 간극을 일정하게 유지하기 위해, 액정 표시 장치는, 상기베이스 기판의 상기 봉지 영역 위에 설치되고, 해당 베이스 기판보다도 밀착성이 좋은 중간층을 포함하고 있는 것이 좋다. 이에 의해 실 부재 부분의 밀착성이 향상되고, 더욱 신뢰성이 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다. 더우기, 상기 중간막은 예를 들면, 금속막, 질화막, 및 산화막 중 적어도 하나인 편이 좋다. 이 경우는 중간막의 재료는 예를 들면 스위칭 소자의 소스 배선 등의 재료와 동일하게 된다. 따라서, 스위칭 소자의 형성 공정과, 상기 중간막의 형성 공정을 공용할 수 있으므로 특히 바람직하다.
또, 상기 봉지 영역 근방의 상기 층간 절연막은, 잔연 영역보다 두께가 얇게 되도록 경사있게 형성되어 있는 것이 요망된다. 이것에 의해, 액정의 주입시에 기포 등의 발생을 미연에 방지할 수 있고 원활한 액정 주입이 가능하게 된다.
발명의 상세한 설명에서 개시된 구체적인 실시 형태 또는 실시예는, 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확히 하기 위한 것이며, 이러한 구체적인 예에만 한정하여 협의로 해석되어서는 않되고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허 청구의 범위의 내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims (7)

  1. 액정 표시 장치에 있어서,
    층의 두께를 확보하는 적어도 하나의 제1 스페이서를 내부에 갖는 액정층,
    상기 액정층의 한쪽에 배치된 제1 기판,
    화소의 표시 상태를 제어하는 적어도 하나의 스위칭 소자 및 화소 전극이 양측에 설치되고, 또한 상기 스페이서의 경도와 동일하거나 또는 그 보다 큰 경도를 갖는 층간 절연막, 및 상기 액정층 및 층간 절연막을 개재하여 상기 제1 기판과 대향하는 베이스 기판을 갖는 제2 기판, 및
    상기 제1 및 제2 기판 간에서 상기 액정층을 봉지하는 실(seal) 부재
    를 포함하고,
    상기 층간 절연막의 두께는 1.5㎛ 내지 4.O㎛이고,
    상기 층간 절연막은 아크릴계 수지, 폴리아미드, 폴리아릴레이트, 폴리에티르이미드, 에폭시, 폴리이미드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 층간 절연막은, 가시광 영역의 투과율이 90 % 이상의 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수지는 폴리아미드이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르이미드, 에폭사, 및 폴리이미드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 층간 절연막은 감광성을 가진 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 층간 절연막은 막질 개선 처리에 의해 표면에 요철이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 층간 절연막은, 녹색이나 적색의 분광 투과율이 100%에 가깝고, 청색의 분광 투과율이 90 내지 100%인 범위의 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 액정 표시 장치에 있어서,
    층의 두께를 확보하는 적어도 하나의 제1 스페이서를 내부에 갖는 액정층,
    상기 액정층의 한쪽에 배치된 제1 기판,
    화소의 표시 상태를 제어하는 적어도 하나의 스위칭 소자 및 화소 전극이 양측에 설치되고, 또한 상기 스페이서의 경도와 동일하거나 또는 그 보다 큰 경도를 갖는 층간 절연막, 및 상기 액정층 및 층간 절연막을 개재하여 상기 제1 기판과 대향하는 베이스 기판을 갖는 제2 기판, 및
    상기 제1 및 제2 기판 간에서 상기 액정층을 봉지하는 실(seal) 부재
    를 포함하고,
    상기 층간 절연막의 두께는 1.5㎛ 내지 4.0㎛이고,
    상기 층간 절연막의 경도는 락웰경도 M80 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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