JP2008064954A - Liquid crystal display device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、同一基板上に形成された画素電極、共通電極の間の電界によって液晶分子の配向方向が制御される液晶表示装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device in which the orientation direction of liquid crystal molecules is controlled by an electric field between a pixel electrode and a common electrode formed on the same substrate, and a manufacturing method thereof.
液晶表示装置の広視野角化を図る手段の一つとして、同一基板上の電極間に横方向の電界を発生させ、この電界により液晶分子を基板に平行な面内で回転させることで光スイッチング機能を持たせる方式が開発されている。この技術の例としては、インプレイン・スイッチング(In-plane Switching「IPS」と略称する)方式や、IPS方式を改良したフリンジフィールド・スイッチング(Fringe-Field Switching,「FFS」と略称する)方式が知られている。 As one of the means to increase the viewing angle of liquid crystal display devices, optical switching is performed by generating a horizontal electric field between electrodes on the same substrate and rotating the liquid crystal molecules in a plane parallel to the substrate by this electric field. A method for providing functions has been developed. Examples of this technique include an in-plane switching (abbreviated as “IPS”) system and a fringe field switching (abbreviated as “FFS”) system which is an improvement of the IPS system. Are known.
以下、FFS方式の液晶表示装置について図面を参照して説明する。図5は、FFS方式の液晶表示装置を示す平面図であり、図6はそのX−X線に沿った断面図である。この液晶表示装置において、複数の表示画素がマトリクス状に配置されているが、図5及び図6では、その中から1つの表示画素1Pのみを示している。
Hereinafter, an FFS liquid crystal display device will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a plan view showing an FFS mode liquid crystal display device, and FIG. 6 is a sectional view taken along line XX. In this liquid crystal display device, a plurality of display pixels are arranged in a matrix. In FIGS. 5 and 6, only one
光源BLと対向して、ガラス基板等からなるTFT基板10が配置されている。TFT基板10の光源BLと対向する側には、光源BLの光を直線偏光する第1の偏光板11が形成されている。TFT基板10の光源BLと対向しない側には、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜等からなるバッファ膜12が形成されている。
A
そして、画素選択トランジスタTRの形成領域のバッファ膜12上に、ポリシリコン等からなる能動層PSが形成されている。また、バッファ膜12上には、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜等からなり能動層PSを覆うゲート絶縁膜13が形成されている。また、ゲート絶縁膜13上には、能動層PSと対向するように、ゲート電極を構成するゲート線GLが形成されている。ゲート線GLは、クロムもしくはモリブデンを含む金属等からなる。
An active layer PS made of polysilicon or the like is formed on the
また、ゲート絶縁膜13上には、クロムもしくはモリブデンを含む金属等からなり共通電位を供給する共通電位線COMが形成されている。ゲート線GL、共通電位線COM、及びゲート絶縁膜13は層間絶縁膜14に覆われている。
On the
層間絶縁膜14には、能動層PSのソース領域を露出するコンタクトホールCH1、及びドレイン領域を露出するコンタクトホールCH2が設けられている。また、層間絶縁膜14には、共通電位線COMを露出するコンタクトホールCH3が設けられている。
The
そして、層間絶縁膜14の表面には、コンタクトホールCH1を通して能動層PSのソース領域と接続された表示信号線DLが形成されている。また、層間絶縁膜14の表面には、コンタクトホールCH2を通して能動層PSのドレイン領域と接続されたドレイン電極15が形成されている。また、層間絶縁膜14の表面には、共通電位線COMと接続されたパッド電極16が形成されている。これらの表示信号線DL、ドレイン電極15、及びパッド電極16は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を含む金属等からなる。さらに、ドレイン電極15、パッド電極16及び層間絶縁膜14上に感光性樹脂からなる平坦化膜59が形成されている。平坦化膜59には、ドレイン電極15を露出するコンタクトホールCH4、及びパッド電極16を露出するコンタクトホールCH5が設けられている。
A display signal line DL connected to the source region of the active layer PS through the contact hole CH1 is formed on the surface of the interlayer insulating film. A
平坦化膜59上には、コンタクトホールCH4を通してドレイン電極15と接続された画素電極60が形成されている。画素電極60は、ITO等の透明電極材料からなる。画素電極60には表示信号に応じた電圧が印加される。また、画素電極60上には、これを覆う絶縁膜61が形成されている。絶縁膜61上には、平行に延びる複数のスリット部Sを有した共通電極62が形成されている。共通電極62は、ITO等の透明電極材料からなる。共通電極62はコンタクトホールCH5を通してパッド電極16に接続される。また、絶縁膜61上には、共通電極62を覆う不図示の配向膜が形成されている。
On the
また、TFT基板10と対向して、ガラス基板等からなるカラーフィルタ基板(以降、「CF基板」と略称する)20が配置されている。TFT基板10と対向する側のCF基板20には、不図示のカラーフィルタ及び配向膜が形成されている。TFT基板10と対向しない側のCF基板20には、第2の偏光板21が形成されている。第1及び第2の偏光板11,21は、各偏光板の偏光軸が互いに直交する関係を以って配置されている。また、TFT基板10とCF基板20との間には、液晶層30が封止されている。
Further, a color filter substrate (hereinafter abbreviated as “CF substrate”) 20 made of a glass substrate or the like is disposed facing the
上記液晶表示装置においては、画素電極60に電圧が印加されない状態では、液晶層30の液晶分子の長軸の平均的な配向方向(以降、単に「配向方向」と略称する)が第1の偏光板11の偏光軸と直交する傾きとなる。このとき、液晶層30を透過する直線偏光は、その偏光軸が第2の偏光板21の偏光軸と直行するため、第2の偏光板21から出射されない。即ち表示状態は黒表示となる。
In the liquid crystal display device, in the state where no voltage is applied to the
一方、画素電極60に電圧が印加され、画素電極60と共通電極62との間に電界が生じると、液晶分子の配向方向がその電界の電気力線に沿うようにして回転する。このとき、液晶層30に入射した直線偏光は複屈折により楕円偏光となるが、第2の偏光板21を透過する直線偏光成分を有することになり、この場合の表示状態は白表示となる。
上記液晶表示装置においては、共通電位線COM上の層間絶縁膜14に形成されたコンタクトホールCH3を通してパッド電極16が形成され、パッド電極16上の平坦化膜59、絶縁膜61に形成されたコンタクトホールCH5を通してパッド電極16に接続された共通電極62が形成されている。
In the liquid crystal display device, the
コンタクトホールCH3,CH5は画素の開口率を上げるためにオーバーラップさせて平面的なコンタクト面積を小さくすることが好ましい。しかし、そのようなレイアウトにおいては、感光性樹脂からなる平坦化膜59を露光してコンタクトホールCH5を形成する際に下層からの乱反射が生じてコンタクトホールCH5の端部の平坦化膜59に「くぼみ」が生じ、これが原因で共通電極62と画素電極60とのショートが生じるという問題があった。
The contact holes CH3 and CH5 are preferably overlapped to reduce the planar contact area in order to increase the aperture ratio of the pixel. However, in such a layout, when the
この問題について、図4を参照して詳しく説明する。図4(A)に示すように、ゲート絶縁膜13上に共通電位線COMを形成する。そして、共通電位線COMを覆って層間絶縁膜14を形成する。ゲート絶縁膜13の下層の構造については省略するが図6と同じである。
This problem will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, a common potential line COM is formed over the
次に、共通電位線COM上の層間絶縁膜14を選択的にエッチングしてコンタクトホールCH3を形成する。そして、コンタクトホールCH3を通して共通電位線COMに接続されたパッド電極16をスパッタ法で形成する。パッド電極16はアルミニウム等の金属で形成される。その後、全面に感光性樹脂からなる平坦化膜59を形成し、これに所定のフォトマスクを用いて露光する。
Next, the
このとき、コンタクトホールCH3のテーパー角度θが小さいと、コンタクトホールCH3のテーパー面のパッド電極16による乱反射が生じて、本来は露光されてはならないコンタクトホールCH5の端部の平坦化膜59が露光を受けてしまう。すると、平坦化膜がポジ型感光性樹脂の場合、その後の現像処理により、その露光部分が除去され、図4(C)の右側へ後退する結果、長さxの「くぼみ」が生じてしまう。
At this time, if the taper angle θ of the contact hole CH3 is small, irregular reflection by the
その後、図4(D)に示すように、平坦化膜59上に画素電極60を形成し、その上に絶縁膜61を形成し、さらにその上方に共通電極62を形成する。このとき、平坦化膜59に「くぼみ」があり、絶縁膜61のステップカバレッジも悪化しているために、共通電極62と画素電極60とのショートが生じる。
Thereafter, as shown in FIG. 4D, the
尚、図4及び後述の図1における乱反射の光の矢印は模式的に表したものである。 In addition, the arrow of the irregular reflection light in FIG. 4 and FIG. 1 to be described later is schematically shown.
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、基板上に形成された共通電位線と、前記共通電位線上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に開口された第1のコンタクトホールを通して前記共通電位線に接続された金属配線と、前記金属配線上に形成された感光性樹脂からなる平坦化膜と、前記平坦化膜上に形成された画素電極と、前記平坦化膜に形成され、前記第1のコンタクトホールにオーバーラップした第2のコンタクトホールと、前記画素電極上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜に形成された第3のコンタクトホールと、前記第2及び第3のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた共通電極と、を備え、前記第1のコンタクトホールのテーパー角度が60度以上であることを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. A common potential line formed on a substrate, an interlayer insulating film formed on the common potential line, and a first opening opened in the interlayer insulating film. A metal wiring connected to the common potential line through a contact hole, a planarizing film made of a photosensitive resin formed on the metal wiring, a pixel electrode formed on the planarizing film, and the planarizing film A second contact hole overlapping the first contact hole, an insulating film formed on the pixel electrode, a third contact hole formed in the insulating film, and the second contact hole. And a common electrode connected to the metal wiring and extending on the insulating film through a third contact hole, wherein the taper angle of the first contact hole is 60 degrees or more. That.
これにより、平坦化膜59の露光時において、コンタクトホールCH3のテーパー面のパッド電極16による乱反射による過剰露光が防止されることから、コンタクトホールCH3,CH5をオーバーラップさせたレイアウトにおいて、共通電極62と画素電極60とのショートを防止することができる。
This prevents overexposure due to irregular reflection by the
本発明によれば、FFS方式の液晶表示装置において、共通電位線のコンタクト部において、画素電極と共通電極とのショートを防止することができる。これにより、共通電位線の2つのコンタクト部をオーバーラップさせ、画素の開口率を向上することができる。 According to the present invention, in the FFS mode liquid crystal display device, a short circuit between the pixel electrode and the common electrode can be prevented at the contact portion of the common potential line. Accordingly, the two contact portions of the common potential line can be overlapped, and the aperture ratio of the pixel can be improved.
本発明の実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法について説明する。本実施の形態については、液晶表示装置の共通電位線COMのコンタクト部分について説明するが、他の構成部分については、背景技術の欄で説明した内容と同じである。 A liquid crystal display device and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the contact portion of the common potential line COM of the liquid crystal display device will be described, but the other components are the same as those described in the background art section.
図1(A)に示すように、ゲート絶縁膜13上に共通電位線COMを形成する。そして、共通電位線COMを覆って層間絶縁膜14を形成する。ゲート絶縁膜13の下層の構造については省略するが図6と同じである。
As shown in FIG. 1A, a common potential line COM is formed over the
次に、共通電位線COM上の層間絶縁膜14を選択的にエッチングしてコンタクトホールCH3を形成する。このとき、コンタクトホールCH3のテーパー角度θは60度以上とするようにエッチングが行われる。エッチング方法としてはドライエッチングが好ましいが、ウエットエッチングでもよい。
Next, the
そして、コンタクトホールCH3を通して共通電位線COMに接続されたパッド電極16をスパッタ法で形成する。パッド電極16はアルミニウム等の金属で形成される。そして、全面に感光性樹脂からなる平坦化膜59を形成し、これに所定のフォトマスクを用いて露光し、その後現像する。
Then, the
これにより、平坦化膜59にパッド電極16を露出するコンタクトホールCH5Aが形成される。コンタクトホールCH5AはコンタクトホールCH3にオーバーラップしている。これにより、画素の開口率を向上することができる。
As a result, a contact hole CH5A exposing the
その後、図1(C)に示すように、平坦化膜59上に画素電極60を形成し、その上に低温プラズマ窒化シリコン膜からなる絶縁膜61を形成する。そして、絶縁膜61
をエッチングしてパッド電極16を露出するコンタクトホールCH5Bを形成する。そして、コンタクトホールCH5A,CH5Bを通してパッド電極16と接続され、絶縁膜61を介して画素電極60上に延びる共通電極62を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, a
Is etched to form a contact hole CH5B exposing the
ここで、図3に示すように、コンタクトホールCH3のテーパー角度θを大きくするほど、コンタクトホールCH3のパッド電極16による乱反射による過剰露光が抑制され、平坦化膜59の「くぼみ」の長さxが小さくなる。本発明者の実験によれば、「くぼみ」の長さxが1μm以下に制御でき、共通電極62と画素電極60とのショートは生じない。したがって、図3から、コンタクトホールCH3のテーパー角度θは60度以上であれば、「くぼみ」の長さxが1μm以下であり、共通電極62と画素電極60とのショートは生じないことがわかる。
Here, as shown in FIG. 3, as the taper angle θ of the contact hole CH3 is increased, overexposure due to irregular reflection by the
本実施の形態では、共通電極62を絶縁膜61上に形成した例を示したが、第2の実施の形態として、共通電極62と画素電極60を入れ替えた構成、すなわち、図7に示すように、共通電極62上に絶縁膜61を形成し、画素電極60を絶縁膜61上に形成してもよい。
In this embodiment, an example in which the
その場合、能動層PSのドレイン領域上に開口されるコンタクトホールCH2を通してドレイン電極15がドレイン領域に接続され、さらにドレイン電極15上のコンタクトホールCH4を通して画素電極60がドレイン電極15に接続されるが、そのコンタクトホールCH2の形成方法、そのテーパー角度θにも本発明は適用可能である。
In that case, the
1P 表示画素 10 TFT基板 11 第1の偏光板
12 バッファ膜 13 ゲート絶縁膜 14 層間絶縁膜
15 ドレイン電極 16 パッド電極 20 CF基板
21 第2の偏光板 30 液晶層 59 平坦化膜
60 画素電極 61 絶縁膜 62 共通電極
CH1,CH2,CH3,CH4,CH5 コンタクトホール
CH5A,CH5B コンタクトホール
COM 共通電位線 GL ゲート線 PS 能動層
S スリット部 θ テーパー角度
Claims (4)
前記共通電位線上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に開口された第1のコンタクトホールを通して前記共通電位線に接続された金属配線と、
前記金属配線上に形成された感光性樹脂からなる平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成された画素電極と、
前記平坦化膜に形成され、前記第1のコンタクトホールにオーバーラップした第2のコンタクトホールと、
前記画素電極上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成された第3のコンタクトホールと、
前記第2及び第3のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた共通電極と、を備え、前記第1のコンタクトホールのテーパー角度が60度以上であることを特徴とする液晶表示装置。 A common potential line formed on the substrate;
An interlayer insulating film formed on the common potential line;
Metal wiring connected to the common potential line through a first contact hole opened in the interlayer insulating film;
A planarization film made of a photosensitive resin formed on the metal wiring;
A pixel electrode formed on the planarization film;
A second contact hole formed in the planarization film and overlapping the first contact hole;
An insulating film formed on the pixel electrode;
A third contact hole formed in the insulating film;
A common electrode connected to the metal wiring and extending on the insulating film through the second and third contact holes, and the taper angle of the first contact hole is 60 degrees or more. A liquid crystal display device.
前記能動層上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に開口された第1のコンタクトホールを通して前記能動層に接続された金属配線と、
前記金属配線上に形成された感光性樹脂からなる平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成された共通電極と、
前記平坦化膜に形成され、前記第1のコンタクトホールにオーバーラップした第2のコンタクトホールと、
前記共通電極上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成された第3のコンタクトホールと、
前記第2及び第3のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた画素電極と、を備え、前記第1のコンタクトホールのテーパー角度が60度以上であることを特徴とする液晶表示装置。 An active layer formed on the substrate;
An interlayer insulating film formed on the active layer;
Metal wiring connected to the active layer through a first contact hole opened in the interlayer insulating film;
A planarization film made of a photosensitive resin formed on the metal wiring;
A common electrode formed on the planarizing film;
A second contact hole formed in the planarization film and overlapping the first contact hole;
An insulating film formed on the common electrode;
A third contact hole formed in the insulating film;
And a pixel electrode connected to the metal wiring and extending on the insulating film through the second and third contact holes, and the taper angle of the first contact hole is 60 degrees or more. A liquid crystal display device.
前記共通電位線上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を選択的にエッチングして、テーパー角度が60度以上の第1のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第1のコンタクトホールを通して、前記共通電位線に接続された金属配線を形成する工程と、
前記金属配線上に感光性樹脂からなる平坦化膜を塗布し、これに露光及び現像を施すことにより、前記第1のコンタクトホールにオーバーラップした第2のコンタクトホールを形成する工程と、
前記平坦化膜上に透明電極材料からなる画素電極を形成する工程と、
前記画素電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に第3のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第2及び第3のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた透明電極材料からなる共通電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 Forming a common potential line on the substrate;
Forming an interlayer insulating film on the common potential line;
Selectively etching the interlayer insulating film to form a first contact hole having a taper angle of 60 degrees or more;
Forming a metal wiring connected to the common potential line through the first contact hole;
A step of forming a second contact hole overlapping the first contact hole by applying a planarizing film made of a photosensitive resin on the metal wiring and performing exposure and development thereon;
Forming a pixel electrode made of a transparent electrode material on the planarizing film;
Forming an insulating film on the pixel electrode;
Forming a third contact hole in the insulating film;
Forming a common electrode made of a transparent electrode material connected to the metal wiring and extending on the insulating film through the second and third contact holes, and manufacturing a liquid crystal display device Method.
前記能動層上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を選択的にエッチングして、テーパー角度が60度以上の第1のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第1のコンタクトホールを通して、前記能動層に接続された金属配線を形成する工程と、
前記金属配線上に感光性樹脂からなる平坦化膜を塗布し、これに露光及び現像を施すことにより、前記第1のコンタクトホールにオーバーラップした第2のコンタクトホールを形成する工程と、
前記平坦化膜上に共通電極を形成する工程と、
前記共通電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に第3のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第2及び第3のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた画素電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 Forming an active layer on the substrate;
Forming an interlayer insulating film on the active layer;
Selectively etching the interlayer insulating film to form a first contact hole having a taper angle of 60 degrees or more;
Forming a metal wiring connected to the active layer through the first contact hole;
A step of forming a second contact hole overlapping the first contact hole by applying a planarizing film made of a photosensitive resin on the metal wiring and performing exposure and development thereon;
Forming a common electrode on the planarizing film;
Forming an insulating film on the common electrode;
Forming a third contact hole in the insulating film;
Forming a pixel electrode connected to the metal wiring and extending on the insulating film through the second and third contact holes, and a method for manufacturing a liquid crystal display device.
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Legal Events
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