JP2009133954A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を減らして生産性を向上させることができると共に開口度が大きくて明るい表示が可能なＦＦＳモード等の横方向電界方式の液晶表示装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の液晶表示装置の製造方法は、パッシベーション膜１７の表面にコンタクトホール２１ａの形成予定位置に開口が形成された平坦化膜１８を形成すると共に表示領域の周縁部の平坦化膜は除去し、次いで、フッ素系のエッチングガスを用いて露出しているパッシベーション膜１７を除去する工程を備える。この方法を採用することによって、従来例よりもコンタクトホール２１ａの開口サイズが小さくなると共に製造工程数を減らすことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、平坦化膜上に絶縁膜を介して画素電極及び共通電極を対向配置したＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード等の横方向電界方式の液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置としては、表面に電極等が形成された一対の透明基板と、この一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、両基板上の電極に電圧を印加することによって液晶を再配列させて種々の情報を表示する縦方向電界方式のものが多く使用されている。このような縦方向電界方式の液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードのものが一般的であるが、視野角が狭いという問題点が存在するため、ＶＡ（Vertical Alignment）モードやＭＶＡ（Multidomain Vertical Alignment）モード等、種々の改良された縦方向電界方式の液晶表示装置が開発されている。

一方、上述の縦方向電界方式の液晶表示装置とは異なり、一方の基板にのみ画素電極及び共通電極からなる一対の電極を備えたＩＰＳ（In-Plane Switching）モードないしＦＦＳモードの液晶表示装置も知られている。

このうちＩＰＳモードの液晶表示装置は、一対の電極を同一層に配置し、液晶に印加する電界の方向を基板にほぼ平行な方向として液晶分子を基板に平行な方向に再配列するものである。そのため、このＩＰＳモードの液晶表示装置は、横方向電界方式の液晶表示装置ともいわれ、前述の縦方向電界方式の液晶表示装置と比すると非常に広視野角であるという利点を有している。しかしながら、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶に電界を印加するため一対の電極が同一層に設けられているため、画素電極の上側に位置する液晶分子は十分に駆動されず、透過率等の低下を招いてしまうといった問題点が存在している。

このようなＩＰＳモードの液晶表示装置の問題点を解決するために、いわゆる斜め電界方式ともいうべきＦＦＳモードの液晶表示装置が開発されている（下記特許文献１及び２参照）。このＦＦＳモードの液晶表示装置は液晶層に電界を印加するための画素電極と共通電極をそれぞれ絶縁膜を介して異なる層に配置したものである。

このＦＦＳモードの液晶表示装置は、ＩＰＳモードの液晶表示装置よりも広視野角かつ高コントラストであり、更に低電圧駆動ができると共により高透過率であるため明るい表示が可能となるという特徴を備えている。加えて、ＦＦＳモードの液晶表示装置には、ＩＰＳモードの液晶表示装置よりも平面視で画素電極と共通電極との重複面積が大きいために、より大きな補助容量が副次的に生じ、別途補助容量線を設ける必要がなくなるという長所も存在している。

しかしながら、下記特許文献１及び２に開示されたＦＦＳモードの液晶表示装置では、ＴＦＴ素子や共通電極ラインと重なる画素電極の部分は凹凸状、即ち段差形状を有しているため、その段差部分において液晶分子の配向乱れが生じ、その段差部分は実質的に表示に寄与しない領域となるので、開口率が低下してしまうといった問題がある。このような問題点に対して、スイッチング素子やコモン配線と重なる画素電極の表面には段差が形成されないようにするため、上述のＶＡ方式ないしＭＶＡ方式の液晶表示装置で使用されているような平坦化膜を用い、この平坦化膜上に画素電極や共通電極を配置することも行われている（下記特許文献３及び４参照）。
特開２００１−２３５７６３号公報 特開２００２−１８２２３０号公報 特開２００１−２８３５４０号公報 特開２００７−２２６１７５号公報

しかしながら、上記特許文献３及び４に開示されているＦＦＳモードの液晶表示装置では、通常のＴＦＴ素子や共通電極ラインを形成した後に平坦化のための感光性材料からなる平坦化膜を形成し、この平坦化膜の表面に第１電極、電極間絶縁膜及び第２電極を形成している。そのため、従来の平坦化膜を用いないＦＦＳモードの液晶表示装置の製造工程と比すると、フォトリソグラフィー工程、成膜工程及びドライエッチング工程の回数が増えてしまい、加工に必要な工程が多くなるために生産性が低下してしまうという問題が生じる。加えて、平坦化膜に形成されたコンタクトホールを介してパッシベーション膜にコンタクトホールを形成するためにフォトリソグラフィー法及びエッチング法を採用しているため、コンタクトホールの開口部の幅が大きくなってしまい、得られた液晶表示装置の開口度が低くなっている。

本発明は、上述のような従来例の問題点を解決すべくなされたものであって、製造工程を減らして生産性を向上させることができると共に開口度が大きくて明るい表示が可能なＦＦＳモード等の横方向電界方式の液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、
液晶層を挟持した一対の透明基板を備え、前記一対の透明基板のうちの一方の前記液晶層側には、
表示領域にマトリクス状に形成された複数の走査線及び信号線、複数の前記走査線及び信号線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子、前記スイッチング素子の表面を被覆する第１絶縁膜、前記表示領域の表面全体にわたって形成された平坦化膜、前記平坦化膜上に第２絶縁膜を介して対向配置されたそれぞれ透明導電性材料から成る第１電極及び複数のスリットを有する第２電極と、前記表示領域の周縁部に形成された走査線と同材料からなる下側配線、信号線と同材料からなる上側配線、とを備える液晶表示装置において、
前記スイッチング素子は前記第１絶縁膜によって被覆されており、かつ、前記上側配線は前記第２絶縁膜によって被覆されていることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置においては、表示領域は、それぞれマトリクス状に形成された複数の走査線及び信号線と、平坦化膜上に形成され、前記走査線及び信号線で囲まれた領域毎に第２絶縁膜を介して対向配置されたそれぞれ透明導電性材料からなる下側の第１電極と複数のスリットを有する上側の第２電極とを備えている。かかる構成によって、本発明の液晶表示装置をＦＦＳモードの液晶表示装置として作動させることができる。なお、透明導電性材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）を使用することができる。また、第１電極と第２電極とは、同じ組成の材料で形成されていても、異なる組成の材料で形成されていてもよい。

しかも、本発明の液晶表示装置においては、第２絶縁膜を介して対向配置されたそれぞれ透明導電性材料からなる第１電極と複数のスリットを有する第２電極とが平坦化膜上に形成されているので、第１電極や第２電極にはスイッチング素子やコモン配線等による段差が生じなくなる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、他方側の基板と上側の第２電極との間隔、すなわちセルギャップが均一となり、更に、表示領域内においてブラックマトリクスで遮光しなければならない領域の面積が減少するために開口率が大きくなる。

なお、第１絶縁膜及び第２絶縁膜としては、酸化ケイ素又は窒化ケイ素からなるものを使用することができ、単層であっても複層であってもよいが、絶縁性の観点からは窒化ケイ素が好ましい。ただし、第２絶縁膜は、第１電極及び平坦化膜の表面が荒れないようにするため、第１絶縁膜よりも低温で形成されたものであることが望ましい。また、本発明の液晶表示装置に使用し得るスイッチング素子としては、例えばＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）やアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）型のＴＦＴ素子などに代表される３端子型素子、或いは、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子などに代表される２端子型非線形素子などを使用することができる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記第１電極は、前記平坦化膜に形成された第1のコンタクトホールを介して前記スイッチング素子の電極に電気的に接続され、前記第２電極は、前記表示領域の全面に亘って形成されていると共に、前記表示領域の周縁部に形成されたコモン配線と電気的に接続されているものとすることができる。

係る態様の液晶表示装置によれば、第１電極がスイッチング素子の電極に接続されているために画素電極として作動し、第２電極が表示領域の周縁部でコモン配線に電気的に接続されているために共通電極として作動するようになる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記下側配線と上側配線との間を電気的に接続するつなぎかえ配線を有し、前記つなぎかえ配線は、前記第２電極と同組成の透明導電性材料から形成されていると共に、前記第２絶縁膜の表面を延在されて前記上側配線上の第２絶縁膜に形成された第２のコンタクトホール及び前記下側配線上の第２絶縁膜と第１絶縁膜とに形成された第３のコンタクトホールを介して前記上側配線と下側配線とを電気的に接続されているものとすることができる。

本発明の液晶表示装置は、表示領域の周縁部に形成された上側配線及び第１絶縁膜の表面は第２絶縁膜によって被覆されている。また、つなぎかえ配線は、第２電極と同組成の透明導電性材料から形成されていると共に、第２絶縁膜の表面を延在されて上側配線上の第２絶縁膜に形成された第２のコンタクトホール及び下側配線上の第２絶縁膜と第１絶縁膜とに形成された第３のコンタクトホールを介して前記上側配線と下側配線とを電気的に接続されている。本発明の液晶表示装置は、かかる構成を備えることにより、以下の液晶表示装置の製造方法において詳細に述べるように、従来例と比すると製造工程数を少なくすることができるようになる。なお、下側配線は、表示領域に走査線を形成するときに同時に形成されるため、スイッチング素子としてのＴＦＴの電極名を用いて、「ゲート配線」と称されることもある。同じく、上側配線は表示領域に信号線を形成するときに同時に形成されるため「ソース配線」と称されることもある。

すなわち、従来の液晶表示装置においても、表示領域の周縁部には、一般には下側配線と上側配線が形成され、適宜に上側配線と下側配線をつなぎかえるためのつなぎかえ配線が形成されている。従来例の場合のつなぎかえ配線は、その製造工程からして、第１電極と同組成の透明導電性材料で形成されているとともに、第２絶縁膜の下に形成されている。従って、本発明の液晶表示装置と従来例の液晶表示装置とは、少なくともつなぎかえ配線が第２絶縁膜の表面に形成されている（本発明の場合）か或いは第２絶縁膜の下に形成されている（従来例の場合）とで区別を付けることが可能となる。

更に、本発明の液晶表示装置の製造方法は、以下の（１）〜（９）の工程を有することを特徴とする。
（１）表示領域にマトリクス状に形成された複数の走査線及び信号線と、複数の前記走査線及び信号線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子と、前記表示領域の周縁部に沿って形成された、コモン配線、走査線と同材料で形成された下側配線及び信号線と同材料で形成された上側配線と、少なくとも前記走査線、信号線、スイッチング素子、コモン配線及び上側配線の表面を被覆する第1絶縁膜を備える第１の透明基板を用意する工程、
（２）前記第１絶縁膜の表面全体に感光性樹脂からなる平坦化膜を形成し、露光及び現像することによって、前記スイッチング素子の電極に対応する位置に開口を形成すると共に前記表示領域の周縁部の平坦化膜を除去する工程、
（３）前記平坦化膜をマスクとして前記開口内の第１絶縁膜を除去して第１のコンタクトホールを形成すると共に前記表示領域の周縁部の第１絶縁膜を除去する工程、
（４）前記平坦化膜の表面に前記走査線及び信号線で囲まれた領域毎に透明導電性材料からなる第１電極を形成する工程、
（５）前記（４）の工程で得られた透明基板の表面全体に亘って第２絶縁膜を形成する工程、
（６）前記表示領域の周縁部に第２のコンタクトホールを形成する工程、
（７）前記（６）の工程で得られた透明基板の表面全体に亘って透明導電性材料からなる膜を形成した後、複数のスリットが形成された第２電極を形成する工程、
（８）前記（７）の工程で得られた第１の透明基板の表面に第２の透明基板を所定距離隔てて対向配置させて貼り合わせ、前記第１及び第２の透明基板間に液晶を封入する工程。

本発明の液晶表示装置の製造方法における上記（１）及び（２）の工程は、従来の液晶表示装置の製造工程と同様である。従来の液晶表示装置の製造工程では、その後に、平坦化膜に形成された開口内に露出している第１絶縁膜に対してフォトリソグラフィー法及びエッチング法を適用することによって第１絶縁膜に開口を形成している。このような製造工程では、平坦化膜の開口に対してフォトリソグラフィー法を適用するため、マスクの重ね合わせズレ等のマージンを考慮すると、平坦化膜に形成する開口のサイズを大きくする必要がある。従って、従来の製造工程では、平坦化膜の開口と第１絶縁膜の開口との間に段差ができると共に、両開口により形成されるコンタクトホールの開口部分によるデッドスペースが大きくなって表示に利用できる部分の面積が小さくなってしまう。また、従来の製造工程では、第１絶縁膜に開口を形成した後には、周囲のフォトレジストを除去する工程も必要となる。

それに対し、本発明の液晶表示装置の製造方法における上記（３）の工程では、第１のエッチングガスを使用して露出された第１絶縁膜を選択的に除去して第１絶縁膜に開口を形成し、平坦化膜の開口及び第１絶縁膜の開口によって第１のコンタクトホールを形成している。なお、上記（３）の工程においてはプラズマエッチング法を用いることができ、第１のエッチングガスとしてはケイ素系化合物のプラズマエッチングガスとして汎用的に使用されているＳＦ_６、ＣＦ_４に代表されるフッ素系のガスを使用することができる。このとき、平坦化膜は第１絶縁膜のエッチングの際のマスクとして作用するため、平坦化膜の開口と第１絶縁膜に形成された開口とは連続的につながり、平坦化膜の開口と第１絶縁膜に形成された開口との間に段差は生じない。しかも、上記（３）の工程においては、従来の製造工程のようにコンタクトホールを形成するフォトリソグラフィー工程のマスクの重ね合わせズレ等を考慮する必要がないため、平坦化膜に形成する開口のサイズを小さくできる。更に、従来の製造工程では必要であったフォトリソグラフィー工程及びフォトレジスト層の剥離工程が不要となる。なお、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、上記（３）の工程において表示領域の周縁部の第１絶縁膜もエッチングされて除去される。

本発明の液晶表示装置の製造方法においては、次いで、上記（４）の工程において、平坦化膜の表面に走査線及び信号線で囲まれた領域毎に透明導電性材料からなる第１電極を形成すると共に、この第１電極を第１のコンタクトホールを介してスイッチング素子と電気的に導通させている。そのため、この第１電極は画素電極として作動する。その後、上記（５）の工程において、透明基板の表面全体に亘って第２絶縁膜が形成される。この第２絶縁膜は、電極間絶縁膜とも称され、通常は第１電極及び平坦化膜の表面が荒れないようにするため、第１絶縁膜の製造工程よりも低温で形成される。なお、第２絶縁膜としては絶縁性の観点から窒化ケイ素からなる膜を用いるとよい。このとき、第１のコンタクトホール内の第１電極の表面及び表示領域の周囲の露出面も全て第２絶縁膜に被覆される。

次いで、上記（６）の工程において、フォトリソグラフィー法によって下側配線、上側配線及びコモン配線のそれぞれコンタクトホール形成予定部分の第２絶縁膜が露出するようにフォトレジスト層を形成する。次いで、上記（７）の工程において、第１のエッチングガスを用いて露出している第２絶縁膜をエッチングして除去することにより下側配線、上側配線及びコモン配線上の第２絶縁膜にそれぞれ第２〜第４のコンタクトホールを形成した後、レジスト剥離工程においてフォトレジスト層を除去する。上記（７）の工程においてはプラズマエッチング法を用いることができ、第１のエッチングガスとしては上記（３）の工程で用いられたものと同種のガスを使用することができる。

次いで、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、上記（８）の工程において、透明基板の表面全体に亘って透明導電性材料からなる膜を形成した後にエッチングすることによって、
（ａ）複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に複数のスリットが形成された第２電極を形成し、
（ｂ）この第２電極を表示領域の周縁部で第４のコンタクトホールを経てコモン配線に電気的に接続し、
（ｃ）下側配線上の第２のコンタクトホール及び上側配線上の第３のコンタクトホールを介して第２絶縁膜の表面を延在されたつなぎかえ配線を形成することによって上側配線と下側配線とを電気的に接続する。

このように、上記（８）の工程では、第２電極にフリンジフィールド効果を奏するための複数のスリットの形成と、第２電極のコモン配線への接続と、下側配線と上側配線との間を電気的に接続するためのつなぎかえ配線の形成とが同時になされる。なお、第２電極は、コモン配線に接続されているため、共通電極として作動する。次いで、従来例の場合と同様の上記（９）の工程を経ることによって本発明の液晶表示装置が作製される。

このように、本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、従来の液晶表示装置の製造工程と比すると、少なくとも上記（３）の工程においてフォトリソグラフィー工程及びフォトレジスト層の剥離工程が不要となるため、液晶表示装置の製造効率が向上する。なお、本発明の製造方法を採用して作製された液晶表示装置と従来例の製造方法を採用して作製された液晶表示装置の構成の差異は少なくとも次の（イ）〜（ハ）のとおりである。
（イ）つなぎかえ配線が、本発明では第２電極と同組成の透明導電性材料で形成されているのに対し、従来例では第１電極と同組成の透明導電性材料で形成されている点、
（ロ）つなぎかえ配線が、本発明では第２絶縁膜の表面に形成されているのに対し、従来例では第２絶縁膜の下に形成されている点、
（ハ）第１のコンタクトホール内の第１電極に、本発明では段差が生じていないのに対し、従来例では段差が生じている点。

本発明の液晶表示装置の製造方法においては、第１のエッチングガスとしてはケイ素系化合物のプラズマエッチングガスとして汎用的に使用されているＳＦ_６、ＣＦ_４に代表されるフッ素系のガスを使用することができる。このフッ素系のエッチングガスを使用して、窒化ケイ素ないし酸化ケイ素等のケイ素系の化合物は選択的にエッチングし、平坦化膜、ドレイン電極及びソース配線がエッチングされ難い条件を選択し適用する。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を実施例及び比較例を用いて説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置としてＦＦＳモードの液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこのＦＦＳモードの液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。また、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、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表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

図１は実施例及び比較例に共通する液晶表示装置のコモン配線と共通電極との接続位置を示す図である。図２は実施例１の液晶表示装置のアレイ基板の２画素分の模式平面図である。図３は図２のIII−III線に沿った模式断面図である。図４は図２のIV−IV線に沿った模式断面図である。図５は実施例１の各工程を経た後のＴＦＴ部分及びコモン配線部分の断面図である。図６は図５（ｂ）の工程を経た後のコンタクトホール部分の拡大平面図である。図７は実施例の第７工程を経た後のコモン配線部分の断面図である。図８Ａは比較例の第２工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図であり、図８Ｂは図８Ａのコンタクトホール形成予定位置の拡大平面図であり、図８Ｃは同じくつなぎかえ配線部分の断面図である。図９Ａは比較例の第７工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図であり、図９Ｂは同じくつなぎかえ配線部分の断面図である。

実施例の液晶表示装置１０Ａを製造工程順に図１〜図７を用いて説明する。なお、以下に示す図５のＴＦＴ部分は実質的に図３に対応する部分断面図の一部に相当し、コモン配線部分は図１のＹ部分の模式断面図に相当する。

（第１工程）
この実施例のＦＦＳモードの液晶表示装置１０Ａにおけるアレイ基板は、最初にガラス基板等の透明基板１１の表面全体に亘って、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性層が形成される。その後、周知のフォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、表示領域Ｄ_ｉｓｐに複数の走査線１２を互いに平行になるように形成すると共に、表示領域Ｄ_ｉｓｐの周縁部（以下、「額縁領域Ｔ_ｒｉｍ」という。）にコモン配線１６ａ（図７参照）及びゲート配線１６ｂを形成する。なお、ゲート配線１６ｂは、必ずしも走査線１２用の配線として使用されるものではなく、走査線１２と同じ材質の配線であるために「ゲート配線」と称されているものであり、適宜各種の配線用に使用されるものである。このゲート配線１６ｂは本発明における「下側配線」に対応する。なお、コモン配線１６ａは、ドライバＩＣや各種端子が配置される周縁の一部を除いて、表示領域の外周部を囲むように、他の配線よりも太く形成されている。

次いで、この表面全体に窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなるゲート絶縁膜１３を被覆する。その後、ＣＶＤ法によりたとえばアモルファス・シリコン（以下「ａ−Ｓｉ」という。）層をゲート絶縁膜１３の表面全体に亘って被覆した後、同じくフォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、ＴＦＴ形成領域にａ−Ｓｉ層からなる半導体層１４を形成する。この半導体層１４が形成されている位置の走査線１２の領域がＴＦＴのゲート電極Ｇを形成する。

次いで、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる導電性層を半導体層１４を形成した透明基板１１の表面全体に亘って被覆する。更に、その導電性層を、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により、表示領域Ｄ_ｉｓｐにおいては走査線１２に直交するようにソース電極Ｓを含む信号線１５を形成し、ＴＦＴ形成領域にはドレイン電極Ｄを形成し、更に、額縁領域Ｔ_ｒｉｍにはソース配線１６ｃを形成する。なお、ソース配線１６ｃは、必ずしも信号線１５用の配線として使用されるものではなく、信号線１５と同じ材質の配線であるために「ソース配線」と称されているものであり、適宜各種の配線用に使用されるものである。このソース配線が本発明における「上側配線」に対応する。

なお、信号線１５のソース電極Ｓ部分及びドレイン電極Ｄ部分はいずれも半導体層１４の表面に部分的に重なっている。その後、上記工程で得られた透明基板１１の表面全体にパッシベーション膜１７を被覆する。このパッシベーション膜１７としては、窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなるものを使用することができるが、絶縁性の観点からは窒化ケイ素層の方が望ましい。このパッシベーション膜１７が本発明における第１絶縁膜に対応する。このとき、図示省略したが、コモン配線１６ａの表面もゲート絶縁膜１３及びパッシベーション膜１７によって被覆されている。この第１工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びつなぎかえ配線部分の断面図を図５（ａ）に示す。

（第２工程）
次いで、透明基板１１の表面全体に平坦化膜層を形成し、露光及び現像することによって、表示領域の周縁部には平坦化膜を形成せず、表示領域には各ドレイン電極Ｄ上の第１のコンタクトホール２１ａの形成予定位置に開口が形成された一定厚さの平坦化膜１８を形成する。この第２工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びつなぎかえ配線部分及び第１のコンタクトホール２１ａの形成予定位置の平面図を図５（ｂ）に示す。この第１のコンタクトホール２１ａにおけるパッシベーション膜１７の開口幅をＬ１、平坦化膜１８に形成された開口のテーパ部分の幅をＬ２とすると、平坦化膜１８に形成された開口部分の幅Ｗ１はＷ１＝Ｌ１＋２×Ｌ２となる。なお、このときのコモン配線１６ａ部分の構成は図５（ｂ）に示したゲート配線１６ｂ部分の構成と同様である。

（第３工程）
次いで、エッチングガスとして、ＳＦ_６、ＣＦ_４に代表されるフッ素系のガスを使用してプラズマエッチングを行い、露出しているパッシベーション膜１７をエッチングして除去する。このフッ素系のエッチングガスを使用して、窒化ケイ素ないし酸化ケイ素等のケイ素系の化合物は選択的にエッチングし、平坦化膜１８、ドレイン電極Ｄ及びソース配線１６ｃがエッチングされ難い条件を選択し適用する。このとき、平坦化膜１８はパッシベーション膜１７のエッチングの際のマスクとして作用するため、平坦化膜１８に形成された開口部分とパッシベーション膜１７に形成され開口部分とは連続的につながるので、第１のコンタクトホール２１ａには段差が生じない。

しかも、この第３工程においては、従来の製造工程のようにマスクの重ね合わせズレ等を考慮する必要がないため、平坦化膜１８に形成する開口の大きさを小さくでき、更に、従来の製造工程では必要であったフォトリソグラフィー工程及びフォトレジスト層の剥離工程が不要となる。なお、この第３の工程においては、表示領域Ｄ_ｉｓｐの周縁部のパッシベーション膜１７もエッチングされて除去される。この第３工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びつなぎかえ配線部分の断面図を図５（ｃ）に示す。なお、このときのコモン配線１６ａ部分の構成は図５（ｃ）に示したゲート配線１６ｂ部分の構成と同様である。

(第４工程)
次いで、ＩＴＯないしＩＺＯからなる下側の透明導電性層を積層し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、表示領域Ｄ_ｉｓｐの走査線１２及び信号線１５によって区画された画素領域毎に所定のパターンに第１電極１９を形成する。この第１電極１９は、全ての画素領域毎に第１のコンタクトホール２１ａを介してドレイン電極Ｄと電気的に接続されている。そして、実施例の液晶表示装置１０Ａにおいては、この第１電極１９が画素電極に対応する。この第４工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びつなぎかえ配線部分の断面図を図５（ｄ）に示す。なお、このときのコモン配線１６ａ部分の構成は図５（ｄ）に示したゲート配線１６ｂ部分の構成と同様である。

（第５工程）
更に、第１電極１９が形成された透明基板１１の表面全体に亘り窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなる第２絶縁膜２０を所定の厚さに形成する。この第２絶縁膜２０は、平坦化膜１８や第１電極１９の表面を荒らさないようにするため、ゲート絶縁膜１３やパッシベーション膜１７の形成条件よりも穏やかな条件、いわゆる低温成膜条件で形成される。この第５工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びつなぎかえ配線部分の断面図を図５（ｅ）に示す。なお、このときのコモン配線１６ａ部分の構成は図５（ｅ）に示したゲート配線１６ｂ部分の構成と同様である。

（第６工程）
その後、この第２絶縁膜２０が形成された透明基板１１の表面全体に亘ってフォトレジスト層を塗布し、第２〜第４のコンタクトホール形成予定位置が露出するようにパターン化されたマスクを用いて露光及び現像を行う。すなわち、現像後のフォトレジスト層３０は、平面視で、ゲート配線１６ｂ用の第２のコンタクトホール２１ｂ形成予定位置、ソース配線１６ｃ用の第３のコンタクトホール２１ｃ形成予定位置、及び、コモン配線用の第４のコンタクトホール２１ｄ形成予定位置の第２絶縁膜２０が露出するように形成される。この第６工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びつなぎかえ配線部分の断面図を図５（ｆ）に示す。なお、このときのコモン配線１６ａ部分の構成は図５（ｆ）に示したゲート配線１６ｂ部分の構成と同様である。

(第７工程)
次いで、このフォトレジスト層をマスクとして、プラズマエッチングを行い、露出している第２絶縁膜２０をエッチングして除去し、フォトレジストを剥離する。このプラズマエッチングとレジスト剥離により、ゲート配線１６ｂ及びコモン配線１６ａ上のゲート絶縁膜１３及び第２絶縁膜２０が除去され、ソース配線１６ｃ上の第２絶縁膜２０が除去され、それぞれ第２〜第４のコンタクトホール２１ｂ〜２１ｄが形成される。

次いで、透明基板１１の表面全体にＩＴＯないしＩＺＯからなる透明導電性材料を被覆する。そうすると、透明導電性材料は、第１のコンタクトホール２１ａ側では第２絶縁膜２０の表面を被覆し、第４のコンタクトホール２１ｄ側ではコモン配線１６ａの表面を被覆した状態となる。次いで、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、図２及び図３に示したように、フリンジフィールド効果を発生させるための複数のスリット２４を形成すると共に、第１のコンタクトホール２１ａ内の透明導電性材料を除去してスリット２４ａを形成する。また、第４のコンタクトホール２１ｄ側では第２電極２２が平坦化膜１８の側面及びパッシベーション膜１７の表面を延在してコモン配線１６ａの表面を被覆するようにパターン化する。この後、第２電極２２側の表面全体に配向膜（図示せず）を設けることにより実施例の液晶表示装置１０Ａのアレイ基板が完成される。この第７工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びつなぎかえ配線部分の断面図を図５（ｇ）に、コモン配線部分の断面を図６に、それぞれ示す。

上記のアレイ基板に対向するカラーフィルタ基板は、図示省略したが、従来のＦＦＳモードの液晶表示装置用のカラーフィルタ基板と実質的に同様のものを使用できる。すなわち、このカラーフィルタ基板は、それぞれの画素電極として機能する第１電極１９に対向する位置には各色のカラーフィルタ層が形成され、そして、カラーフィルタ層の表面には配向膜が設けられている。そして、カラーフィルタ層と透明基板との間の走査線１２及び信号線１５に対向する位置、ＴＦＴに対向する位置にはそれぞれブラックマトリクスが設けられている。次いで、上述のアレイ基板及びカラーフィルタ基板をそれぞれ対向させて貼り合わせ、内部に液晶を封入することにより実施例の液晶表示装置１０Ａが得られる。

このような実施例の液晶表示装置１０Ａの製造方法によれば、第２工程で平坦化膜１８に開口を形成してパッシベーション膜１７を露出させ、第３工程で直接プラズマエッチング法を採用して露出されたパッシベーション膜１７を選択的に除去して開口を形成している。このとき、平坦化膜１８はパッシベーション膜１７のエッチングの際のマスクとして作用するため、平坦化膜１８の開口とパッシベーション膜１７に形成された開口とは連続的につながるため、第１のコンタクトホール２１ａの内部に従来例のような段差は生じない。しかも、第３工程においては、従来の製造工程のようにマスクの重ね合わせズレ等を考慮する必要がないため、平坦化膜１８に形成する開口の大きさを小さくでき、更に、従来の製造工程では必要であったフォトリソグラフィー工程及びフォトレジスト層の剥離工程が不要となる。そのため、本発明の液晶表示装置の製造方法を採用すると、従来例のものよりも製造工程数を少なくできると共に、表示領域が広く明るい表示が可能な液晶表示装置が得られる。

なお、上記実施例では、走査線１２、信号線１５、コモン配線１６ａ、ゲート配線１６ｂ及びソース配線１６ｃとしてアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた例を示したが、表面にモリブデン層を形成した複層構造としてもよい。また、上記実施例では、コモン配線１６ａを透明基板１１の表面に形成した例を示したが、ゲート絶縁膜１３の表面に形成したものであってもよい。更に、実施例では第１のコンタクトホール２１ａ内の第２電極をエッチングによって除去した例を示したが、この部分の第２電極は残しておいても差し支えない。また、実施例では、第１のコンタクトホール２１ａの形状が方形状のものを示したが、円形状であってもよい。

［比較例］
以下において、本発明の液晶表示装置の効果の確認及び独自の構成を示すために、従来例に対応する比較例の液晶表示装置１０Ｂの構成を図８及び図９を用いて説明する。なお、図８Ａ及び図８Ｃはそれぞれ実施例の図５（ｂ）に対応する部分の構成を示し、また、図８Ｂは図６に対応する部分の構成を示す。更に、図９Ａ及び図９Ｂはそれぞれ実施例の図５（ｇ）に対応する部分の構成を示す。また、図８及び図９においては、図１〜図７に示した構成と同一の部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。

比較例の液晶表示装置１０Ｂの製造工程は、第１工程までは実施例の液晶表示装置１０Ａの場合と同様である。この後、比較例の液晶表示装置１０Ｂを製造するには、平坦化膜１８を形成するが、製造工程数を減らすため、図８Ａ及び図８Ｂに示したように、フォトリソグラフィー法を適用して平坦化膜１８のパターニングを行う際に第１のコンタクトホール２１ａの形成予定位置及び表示領域の周辺部の感光性樹脂を予め除去している。すなわち、比較例では、第１のコンタクトホール２１ａの形成予定位置に露出されているパッシベーション膜１７をドライエッチングするために、平坦化膜１８に形成された開口の側壁内にフォトレジスト層３０が残留するように形成している。

このように第１のコンタクトホール２１ａの形成予定位置にフォトレジスト層３０を残すように形成する場合、露光時のマスクの重ね合わせズレのマージンを見込んで形成する必要があるため、平坦化膜１８に形成する開口のサイズを大きくする必要がある。すなわち、図８Ａ及び図８Ｂに示したように、実施例の場合と同様にパッシベーション膜１７に形成する開口の幅をＬ１、平坦化膜のテーパ部の幅をＬ２、更に露光時のマスクの重ね合わせズレのマージンをＬ３とすると、比較例の液晶表示装置１０Ｂにおいては、平坦化膜１８に形成される開口の幅Ｗ２はＷ２＝Ｌ１＋２×Ｌ２＋２×Ｌ３とする必要がある。そのため、比較例の平坦化膜１８に形成された開口の幅Ｗ２は、露光時のマスクの重ね合わせズレのマージンを見込むと、実施例の幅Ｗ１よりも２×Ｌ３の分だけ大きくなってしまう。このように、平坦化膜１８に形成される開口の幅が大きいと、液晶表示装置に形成されたコンタクトホール部分は有効な画像表示領域とはならないので、近年の高精細化された液晶表示装置においては大きな開口度の低下として現れる。

次いで、比較例の液晶表示装置を製造するには、従来例の場合と同様にして、第１電極の製造工程、第２絶縁膜の製造工程及び第２電極の製造工程を経て作製される。比較例で作製された液晶表示装置１０ＢのＴＦＴ部分の断面図及びつなぎかえ配線部分の断面図を図９Ａ及び図９Ｂに示す。なお、比較例の液晶表示装置１０Ｂのコモン配線部分の断面図は実質的に図７に示した実施例のものと同様である。この比較例の液晶表示装置１０Ｂは、第１のコンタクトホール２１ａ内のパッシベーション膜１７と平坦化膜１８との境界部分に段差２５が生じており、また、つなぎかえ配線１９ａは第１電極１９と同組成の材料から形成されていると共に、つなぎかえ配線１９ａの表面は第２絶縁膜２０によって被覆された状態となる。

したがって、このようにして作製された従来例に相当する比較例の液晶表示装置１０Ｂと実施例の液晶表示装置１０Ａとの間には、
（イ）実施例のつなぎかえ配線２２ａは第２電極２２と同組成の透明導電性材料で形成されているのに対し、比較例のつなぎかえ配線１９ａは第１電極１９と同組成の透明導電性材料で形成されている点、
（ロ）実施例のつなぎかえ配線２２ａは第２絶縁膜２０の表面に形成されているのに対し、比較例のつなぎかえ配線１９ａは第２絶縁膜の下に形成されている点、
（ハ）実施例の第１のコンタクトホール２１ａ内には段差が生じていないのに対し、比較例の第１のコンタクトホール２１ａ内には段差２５が生じている点、
で構成に差異が生じている。

そして、このような製造工程の差異に起因する構成の差異が存在することにより、本発明の実施例の液晶表示装置１０Ａは、従来例のものと比すると、第１のコンタクトホール２１ａの開口のサイズを小さくでき、更に、従来の製造工程では必要であった第１のコンタクトホール２１ａの形成工程におけるフォトリソグラフィー工程及びフォトレジスト層の剥離工程が不要となる。そのため、本発明の液晶表示装置１０Ａは、従来例のものよりも製造工程数を少なくできると共に、表示領域が広く明るい表示が可能な液晶表示装置が得られる。

以上、本発明の実施例としての液晶表示装置１０Ａの製造工程について説明した。このような本発明の液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末、携帯音楽再生機、携帯テレビ等の各種電子機器に使用することができる。

実施例及び比較例に共通する液晶表示装置のコモン配線と共通電極との接続位置を示す図である。 実施例の液晶表示装置のアレイ基板の２画素分の模式平面図である。 図２のIII−III線に沿った模式断面図である。 図２のIV−IV線に沿った模式断面図である。 実施例１の各工程を経た後のＴＦＴ部分及びコモン配線部分の断面図である。 図５（ｂ）の工程を経た後のコンタクトホール部分の拡大平面図である。 実施例の第７工程を経た後のコモン配線部分の断面図である。 図８Ａは比較例の第２工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図であり、図８Ｂは図８Ａのコンタクトホール形成予定位置の拡大平面図であり、図８Ｃは同じくつなぎかえ配線部分の断面図である。 図９Ａは比較例の第７工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図であり、図９Ｂは同じくつなぎかえ配線部分の断面図である。

符号の説明

１０Ａ、１０Ｂ：液晶表示装置 １１：透明基板 １２：走査線 １３：ゲート絶縁膜 １４：半導体層 １５：信号線 １６ａ：コモン配線 １６ｂ：下側配線（ゲート配線） １６ｃ：上側配線（ソース配線） １７：第１絶縁膜（パッシベーション膜） １８：平坦化膜 １９：第１電極 １９ａ：つなぎかえ配線 ２０：第２絶縁膜（電極間絶縁膜） ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ：コンタクトホール ２２：第２電極 ２２ａ：つなぎかえ配線 ２４、２４ａ：スリット ２５：段差 ３０：フォトレジスト層

Claims (4)

1. 液晶層を挟持した一対の透明基板を備え、前記一対の透明基板のうちの一方の前記液晶層側には、
   表示領域にマトリクス状に形成された複数の走査線及び信号線、複数の前記走査線及び信号線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子、前記スイッチング素子の表面を被覆する第１絶縁膜、前記表示領域の表面全体にわたって形成された平坦化膜、前記平坦化膜上に第２絶縁膜を介して対向配置されたそれぞれ透明導電性材料から成る第１電極及び複数のスリットを有する第２電極と、前記表示領域の周縁部に形成された走査線と同材料からなる下側配線、信号線と同材料からなる上側配線、とを備える液晶表示装置において、
   前記スイッチング素子は前記第１絶縁膜によって被覆されており、かつ、前記上側配線は前記第２絶縁膜によって被覆されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１電極は、前記平坦化膜に形成された第1のコンタクトホールを介して前記スイッチング素子の電極に電気的に接続され、前記第２電極は、前記表示領域の全面に亘って形成されていると共に、前記表示領域の周縁部に形成されたコモン配線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記下側配線と上側配線との間を電気的に接続するつなぎかえ配線を有し、前記つなぎかえ配線は、前記第２電極と同組成の透明導電性材料から形成されていると共に、前記第２絶縁膜の表面を延在されて前記上側配線上の第２絶縁膜に形成された第２のコンタクトホール及び前記下側配線上の第２絶縁膜と第１絶縁膜とに形成された第３のコンタクトホールを介して前記上側配線と下側配線とを電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 以下の（１）〜（９）の工程を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
   （１）表示領域にマトリクス状に形成された複数の走査線及び信号線と、複数の前記走査線及び信号線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子と、前記表示領域の周縁部に沿って形成された、コモン配線、走査線と同材料で形成された下側配線及び信号線と同材料で形成された上側配線と、少なくとも前記走査線、信号線、スイッチング素子、コモン配線及び上側配線の表面を被覆する第1絶縁膜を備える第１の透明基板を用意する工程、
   （２）前記第１絶縁膜の表面全体に感光性樹脂からなる平坦化膜を形成し、露光及び現像することによって、前記スイッチング素子の電極に対応する位置に開口を形成すると共に前記表示領域の周縁部の平坦化膜を除去する工程、
   （３）前記平坦化膜をマスクとして前記開口内の第１絶縁膜を除去して第１のコンタクトホールを形成すると共に前記表示領域の周縁部の第１絶縁膜を除去する工程、
   （４）前記平坦化膜の表面に前記走査線及び信号線で囲まれた領域毎に透明導電性材料からなる第１電極を形成する工程、
   （５）前記（４）の工程で得られた透明基板の表面全体に亘って第２絶縁膜を形成する工程、
   （６）前記表示領域の周縁部に第２のコンタクトホールを形成する工程、
   （７）前記（６）の工程で得られた透明基板の表面全体に亘って透明導電性材料からなる膜を形成した後、複数のスリットが形成された第２電極を形成する工程、
   （８）前記（７）の工程で得られた第１の透明基板の表面に第２の透明基板を所定距離隔てて対向配置させて貼り合わせ、前記第１及び第２の透明基板間に液晶を封入する工程。

Images