JP2000075311A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型且つ高精細化を実現するための構造の微
細化に伴う画素電極及び配線間の近接による画素電極の
パターニング不良を防止し、高精細で良好な表示を得
る。 【解決手段】 画素電極１８を膜厚ｄの第２の層間絶縁
膜３０を介して信号線１７上方にてパターン形成する場
合、信号線１７端部１７ａのテーパー角をθとすると、
画素電極１８と信号線１７のテーパー端１７ｂとの水平
距離ｓが、ｓ≧ｄ・ｔａｎ２θとなるよう、画素電極１
８をパターン形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、層間絶縁膜を介し
信号線より上方層に画素電極を形成して成る液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置にあっては小型であ
りながら高機能、高精細で良質の画像を得る装置の要求
に伴い構造がより微細化され、信号線及び走査線に囲ま
れた領域にマトリクス状に配列される画素電極を有する
アクティブマトリクス型の液晶表示装置にあっては、画
素電極と配線部とをより近接して形成することが追求さ
れている。この様な微細化された構造において、画素電
極と配線部間でのリークやショートを防止し、且つ開口
率をより向上するため、従来は画素電極を層間絶縁膜を
介して配線部上方に形成し、画素電極端部が配線部の端
部ぎりぎりまで延在するよう形成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらリークや
ショートを防止するため画素電極を配線部の上方層に形
成し、画素電極を信号線とぎりぎりまで近接すると、フ
ォトリソグラフィ技術により画素電極をパターン形成す
るときに、信号線と隣接する側の画素電極の端部が、規
定のフォトマスク通りに直線状に加工されず、不規則な
ギザギザ状に形成されてしまっていた。そしてこのよう
な画素電極端部におけるパターン不良のため、表示画像
の高精細化が妨げられ表示品位を低下するという問題を
生じていた。

【０００４】そこで本発明は上記課題を除去するもの
で、構造の微細化のための画素電極と信号線との近接に
より、画素電極に生じるパターン不良を防止し、小型で
ありながら高精細且つ良好なコントラストを有する表示
品位の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、画素電極が層間絶縁膜を介し信号線より上方
に形成される第１の電極基板と、第２の電極を有し前記
第１の電極基板と所定の間隙を隔てて対向配置される第
２の電極基板と、前記第１の電極基板及び前記第２の電
極基板間に封入される液晶組成物とを具備する液晶表示
装置において、前記層間絶縁膜の膜厚がｄであり前記信
号線の端部のテーパー角がθであるとき、前記画素電極
の端部から前記信号線の最端部迄の水平距離ｓをｓ≧ｄ
・ｔａｎ２θとするものである。

【０００６】そして上記構成により、開口率を損なう事
無く且つ、より微細な構造を有する装置において、画素
電極の端部を信号線の端部からの反射光により影響を受
けない程度に離間する事により、画素電極の端部を直線
状にパターン形成可能とし、高精細な表示画像を得られ
る表示品位の高い液晶表示装置を得るものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】先ず本発明の原理について図１乃
至図３を参照して説明する。本発明は画素電極をパター
ン形成するための感光性のフォトレジストの形成時、層
間絶縁膜を介して画素電極より下層に形成される信号線
からの反射光が、フォトレジストの露光領域を規制する
フォトマスクより内側を照射することにより、フォトレ
ジスト端部がフォトマスクにより規制される領域とは異
なる余分な領域まで感光してしまい、不規則なギザギザ
状に形成され、ひいては画素電極の端部をギザギザに形
成してしまうのを防止するものである。

【０００８】図１に示すように信号線１は、エッチング
によるパターン形成によりその端部１ａが基板に対して
ある程度テーパー角を有するよう形成される。ウエット
エッチングではドライエッチングにくらべテーパー角が
緩やかではあるものの、いずれの方法においてもパター
ン形成された信号線の端部１ａには４５度未満のテーパ
ー角（θ）を生じる。このテーパー角θにより、フォト
レジストの露光形成時に、アルミニウム（Ａｌ）、銀
（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）等、反射率の高い金属を含む
材料からなる信号線１に露光々Ｌ１を照射すると、テー
パー状に形成される信号線の端部１ａでは画素電極２方
向への反射光ｌ１を生じる。

【０００９】この事から、信号線１上方にてＳｉ０2
（酸化シリコン膜）や、ＳｉＮｘ（窒化シリコン膜）又
は樹脂膜等の透明な層間絶縁膜３を介し形成される画素
電極２を、フォトリソグラフィ技術によりパターン形成
するため、感光性のフォトレジスト４をフォトマスク６
により規制し露光々Ｌ１を照射すると、フォトレジスト
４は上方から露光々Ｌ１を受けるのみでなく、信号線端
部１ａからの反射光ｌ１によっても露光される。従っ
て、反射光ｌ１の到達位置が、フォトマスク６より外側
の領域であれば問題を生じないものの、反射光ｌ１がフ
ォトマスク６の被覆領域より内側に達しフォトレジスト
４を露光すると、フォトレジスト４はフォトマスク６と
異なる形状にパターニングされてしまう。

【００１０】即ち信号線端部１ａと画素電極２の端部２
ａをより近接すると、信号線端部１ａからの反射光ｌ１
が不規則に画素電極端部２ａより内側の領域に達し、フ
ォトレジスト４の端部４ａを不規則にギザギザ状にパタ
ーン形成してしまう。従って、このようなパターンを有
するフォトレジスト４を用いて、画素電極２をエッチン
グすると、画素電極端部２ａはフォトレジスト端部４ａ
のギザギザの形状に従い、同様にギザギザ状にパターン
形成されてしまう。

【００１１】ここで信号線端部１ａからの反射光ｌ１の
軌跡を計算する。層間絶縁膜３の屈折率を無視した場
合、反射光ｌ１は、信号線端部１ａのテーパー端７から
ｘ＝ｄ・ｔａｎ２θ（式１）離れた水平距離ｘまで届
く。従って、画素電極端部２ａからテーパー端７迄の水
平距離ｓが、ｘ＝ｄ・ｔａｎ２θ未満であると、フォト
マスク６によるフォトレジスト４の本来の露光領域
［Ａ］にかかわらず、図２に示す領域［Ｂ］は信号線端
部１ａからの反射光ｌ１により不規則に露光され、この
領域［Ｂ］においてフォトレジスト４はギザギザ状にパ
ターン形成されることになる。

【００１２】尚、図３に示すように層間絶縁膜３を研磨
法や塗布膜、またはメルト法等により平坦化した場合、
層間絶縁膜３の膜厚を信号線１上部の膜厚で定義する
と、信号線１の膜厚ｔ分を合わせて計算する事になり、
この場合、反射光ｌ１はｘ＝（ｄ＋ｔ）ｔａｎ２θ（式
２）迄届く事となる。

【００１３】そこで本発明は、上述の原理に基づき液晶
表示装置の信号線及び画素電極の間隔を設定するもので
ある。以下本発明の実施の形態を図４乃至図６を参照し
て説明する。１０は、アレイ基板１１及び対向基板１２
間に液晶組成物１３を封入してなる対角２．７インチの
透過型の液晶表示装置であり、アレイ基板１１のガラス
基板１４上には、走査線１６及びこの走査線１６と交差
する信号線１７が形成され、走査線１６及び信号線１７
に囲まれた領域にはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）から
なる画素電極１８がパターン形成され、走査線１６及び
信号線１７の交点に形成されるＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）２０により駆動される様に成っている。又信号線１
７と画素電極１８との間隙は遮光膜２１により被覆され
ている。

【００１４】アレイ基板１１に対向配置される対向基板
１２の、ガラス基板２２上には、ＩＴＯからなる共通電
極３７が全面に形成されている。又３８ａ、３８ｂはア
レイ基板１１及び対向基板１２の対向面に夫々塗布され
るポリイミドから成る配向膜である。

【００１５】次にアレイ基板１１について詳述する。先
ずガラス基板１４上に周知の製造工程により半導体層１
５を島状にパターン形成し、ゲート絶縁膜２３を介し走
査線１６及びこれと一体のゲート電極２４をパターン形
成する。次いでゲート電極２４をマスクにしてリン
（Ｐ）等をイオン注入し、半導体層１５に、チャネル領
域を挟みソース・ドレイン領域を形成する。その後Ｓｉ
Ｏ₂ （酸化シリコン膜）からなる第１の層間絶縁膜２６
を成膜した後、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ（モリブデン／アルミ
ニウム／モリブデン）の３層成膜からなる膜厚５００ｎ
ｍ、配線幅６μｍの信号線１７をウエットエッチングを
用いてパターン形成する。これにより信号線１７の端部
１７ａは角度３０度のテーパー状に形成される。尚信号
線１７と同時に信号線１７から延在されるドレイン電極
２７、ソース電極２８をパターン形成する。ドレイン電
極２７及びソース電極２８は、図示しないコンタクトホ
ールを介し半導体層１５のソース・ドレイン領域に夫々
接続される。

【００１６】次にＳｉＯ₂ （酸化シリコン膜）からなる
第２の層間絶縁膜３０を２．５μｍの膜厚で成膜した
後、ＩＴＯを膜厚１００ｎｍに成膜後フォトリソグラフ
ィ技術によりパターン形成し、画素電極１８を形成す
る。

【００１７】ここで画素電極１８のパターン形成時、フ
ォトマスク３１を用いフォトレジスト３２を露光々Ｌ２
で露光する際、第２の層間絶縁膜３０の膜厚が２．５μ
ｍであり、信号線１７のテーパー角が３０度である事か
ら、前述の（式１）により信号線端部１７ａからの反射
光ｌ２が到達する水平距離ｘは、ｘ＝２．５×ｔａｎ
（２×３０）＝４．３μｍとなる。即ち、信号線１７の
テーパー状の端部１７ａのテーパー端１７ｂから画素電
極１８の端部１８ａ迄の水平距離が、４．３μｍ未満の
領域にあっては、信号線１７のテーパー状の端部１７ａ
からの反射光ｌ２によりフォトレジスト３２が不規則に
露光され、端部３２ａにギザギザを生じてしまう。この
ため、フォトレジスト３２が信号線１７からの反射光ｌ
２の影響を受けないよう、信号線１７のテーパー端１７
ｂから画素電極１８の端部１８ａ迄の水平距離ｓを、
４．５μｍに設定してフォトレジスト３２を形成する。
これによりフォトレジスト３２の端部３２ａは信号線端
部１７ａからの反射光ｌ２の影響を受ける事無く直線状
に形成される。このフォトレジスト３２をマスクにし
て、ＩＴＯをパターン形成し端部１８ａが直線状の画素
電極１８を得る。

【００１８】次いで第３の層間絶縁膜３４を成膜後、信
号線１７のテーパー端１７ｂから画素電極１８の端部１
８ａ迄の間隙上部にＭｏ（モリブデン）からなる膜厚１
００ｎｍの遮光膜２１をパターン形成する。

【００１９】この様にして成るアレイ基板１１及び対向
基板１２を配向膜３８ａ、３８ｂが向かい合うように対
向して組み立て、液晶セル注入後封止して液晶表示装置
１０を完成する。

【００２０】この様に構成すれば、信号線１７のテーパ
ー端１７ｂから画素電極１８の端部１８ａ迄の水平距離
ｓが４．５μｍと、信号線端部１７ａからの反射光ｌ２
の到達水平距離４．３μｍより広く設定されているの
で、フォトレジスト３２は、信号線端部１７ａからの反
射光ｌ２の影響を受ける事無く、フォトマスクに規制さ
れる形状に沿ってパターニングされ、その端部３２ａは
ギザギザを生じる事無く直線状に形成される。従って、
画素電極１８も端部１８ａが直線状の良好なパターンを
得られ、高精細な表示画像を得られる。しかも、信号線
１７のテーパー端１７ｂから画素電極端部１８ａ迄の間
隙は、遮光膜２１により被覆されており、光抜けを生じ
る事無く、良好なコントラストを保持出来、表示品位を
低下する事無く、小型且つ開口率の高い液晶表示装置の
実現を図れる。

【００２１】尚本発明は上記実施の形態に限られるもの
でなく、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であっ
て、例えば、信号線の材質や厚さあるいは端部のテーパ
ー角等任意であるし、層間絶縁膜の材質や厚さ、あるい
は画素電極の材質や厚さ等も限定されない。そして信号
線及び画素電極間の水平距離ｓも開口率を低下させず且
つｓ≧ｄ・ｔａｎ２θの範囲であれば良い。又ＴＦＴの
構造もゲート電極上方に半導体層を設ける等任意であ
る。更に、信号線及び画素電極間の間隙に設けられる遮
光部材の材質も樹脂等非導電性の物質であっても良い
し、又その形成位置も、図７に示す第１変形例のよう
に、信号線１７と画素電極１８との間にて、第２の層間
絶縁膜３０上に遮光膜４０を形成し、第４の層間絶縁膜
４１を介し画素電極１８を形成したり、あるいは図８に
示す第２の変形例のようにゲート電極（図示せず）上の
第１の層間絶縁膜２６の上に遮光膜４２を形成し、第５
の層間絶縁膜４３を介し、信号線１７をパターン形成す
る等限定されない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、小
型且つ高精細を得ると共に良好な開口率を保持する液晶
表示装置において、画素電極を信号線からの反射光によ
る影響を受けない程度に信号線から離間してパターン形
成する事により、画素電極端部に生じるパターン不良を
防止出来、小型でありながら高精細、高コントラストで
良好な表示品位を有する液晶表示装置の実現が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するものであり、信号線の
テーパー状の端部による反射光の到達水平距離を示す概
略説明図である。

【図２】本発明の原理を説明するものであり、信号線の
テーパー状の端部からの反射光によるフォトレジストの
露光を示す概略説明図である。

【図３】本発明の原理を説明するものであり、層間絶縁
膜を平坦化した場合の信号線のテーパー状の端部による
反射光の到達水平距離を示す概略説明図である。

【図４】本発明の実施の形態のアレイ基板を示す概略平
面図である。

【図５】本発明の実施の形態の図４のＡ−Ａ´線から見
た概略断面図である。

【図６】本発明の実施の形態の信号線及び画素電極間の
水平距離を示す概略説明図である。

【図７】第１の変形例の遮光膜の形成位置を示す概略説
明図である。

【図８】第２の変形例の遮光膜の形成位置を示す概略説
明図である。

【符号の説明】

１０…液晶表示装置 １１…アレイ基板 １２…対向基板 １３…液晶組成物 １４…ガラス基板 １６…走査線 １７…信号線 １７ａ…端部 １７ｂ…テーパー端 １８…画素電極 １８ａ…端部 ２１…遮光膜 ３０…第２の層間絶縁膜 ３１…フォトマスク ３２…フォトレジスト

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 HA04 HB03X HC01 HC11 HC12 HC14 HC18 HD05 LA04 2H092 JA26 JA29 JA38 JA42 JA44 JB12 JB23 JB32 JB51 KA05 KA07 KA16 KA18 KB14 KB23 KB25 MA05 MA08 MA13 MA17 MA35 MA37 MA41 NA01 NA25 NA27 PA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素電極が層間絶縁膜を介し信号線より
   上方に形成される第１の電極基板と、第２の電極を有し
   前記第１の電極基板と所定の間隙を隔てて対向配置され
   る第２の電極基板と、前記第１の電極基板及び前記第２
   の電極基板間に封入される液晶組成物とを具備する液晶
   表示装置において、 前記層間絶縁膜の膜厚がｄであり前記信号線の端部のテ
   ーパー角がθであるとき、前記画素電極の端部から前記
   信号線の最端部迄の水平距離ｓをｓ≧ｄ・ｔａｎ２θと
   する事を特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 画素電極の端部から信号線の最端部迄の
   間隙に遮光部材を設ける事を特徴とする請求項１に記載
   の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 遮光部材が、画素電極より上方の層に形
   成される事を特徴とする請求項２に記載の液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】 遮光部材が、画素電極及び信号線の間の
   層に形成される事を特徴とする請求項２に記載の液晶表
   示装置。
5. 【請求項５】 遮光部材が、信号線より下方の層に形成
   される事を特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。