JP2009271105A - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工数の低減を図ったＩＰＳ方式アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
【解決手段】液晶を挟持した一対の基板のうち、一方の基板に形成された透明導電層TDからなる対向電極CTと、層間絶縁膜IN2を介して前記対向電極CTと重畳された画素電極PXと、前記対向電極CTは、行又は列方向の画素PIXうち少なくとも一方に、且つ一部に金属配線層MWLを積層した構成であって、前記対向電極CTの製造は、透明導電層TDと金属層MLを順次形成する工程と、第１フォトレジスト膜REG1を前記金属配線層MWLの形成予定領域だけ高さを高くして形成する工程と、前記金属層MLと透明導電層TDを順次エッチングする工程と、前記第１フォトレジスト膜REG1をアッシングによって前記金属配線層MWLの形成予定領域にのみ残存させる(第２フォトレジスト膜REG2)を形成する工程と、前記金属層MLをエッチングする工程を取る。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置の製造方法に係り、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式のアクティブ・マトリックス型の液晶表示装置の製造方法に関する。

この種の液晶表示装置として、たとえば、その画素に、面状の透明導電層からなる対向電極と、層間絶縁膜を介して前記対向電極と重畳して並設される複数の線状の導電層からなる画素電極を備えたものが知られている。

そして、前記対向電極は、たとえば行方向に配列される各画素に共通に接続されて表示領域外の端部から映像信号に対して基準となる基準信号が供給されるようになっている。また、各画素電極は、画素ごとに独立して映像信号が供給されることによって、前記対向電極との間に液晶を駆動させる電圧を生じせしめるようになっている。

この場合、画素電極と対向電極に印加される電圧は、液晶の分極を回避する目的で、交流駆動をするのが通常となっており、前記対向電極において電気的抵抗が高いと、表示においていわゆる横スメアが生じることが知られている。

したがって、対向電極に当接させるようにして金属配線層を行方向に延在させて形成することにより、該対向電極の電気抵抗を低減させた技術が知られている。

しかし、前記技術は、金属配線層を対向電極の形成とは別個の工程で形成するもので、フォトリソグラフィ技術による選択エッチング工程を増加させるものとなっている。このことは、製品原価の低減、あるいは生産数量の増量を妨げるものとなることから、製造工数の低減を図ることが要望されるに至っている。

本発明は、製造工数の低減を図った液晶表示装置の製造方法を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、液晶を挟持して対向配置される一対の基板のうち一方の基板の前記液晶側の表示領域にマトリックス状に配置される画素を備え、
各画素において、面状の透明導電層からなる対向電極と、層間絶縁膜を介して前記対向電極と重畳し並設された複数の線状の導電層からなる画素電極を備え、
前記対向電極は、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に配列される各画素に共通に接続されて形成され、その上面に前記一方の方向に沿って延在して形成された金属配線層を備えて構成される液晶表示装置であって、
前記対向電極を、少なくとも前記表示領域に透明導電層と前記金属配線層の材料からなる金属層を順次形成する工程と、
前記金属層の上面に、前記金属配線層の形成領域において高さを高くし前記対向電極の形成領域において高さを低くした第１フォトレジスト膜を形成する工程と、
前記第１フォトレジスト膜をマスクとして前記金属層と透明導電層を順次エッチングする工程と、
前記第１フォトレジスト膜のアッシングによって該第１フォトレジスト膜を前記金属配線層の形成領域に残存させたパターンの第２フォトレジスト膜を形成する工程と、
前記第２フォトレジスト膜をマスクとして前記金属層をエッチングする工程を経ることによって形成することを特徴とする。

（２）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記金属層はＭｏＷであるようにしてもよい。

（３）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記第１フォトレジスト膜は、ハーフ露光技術を用いて形成するようにしてもよい。

（４）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記第１フォトレジスト膜をマスクとする前記金属層と透明導電層の順次エッチングはウェットエッチングで行うようにしてもよい。

（５）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記第２フォトレジスト膜をマスクとする前記金属層のエッチングはウェットエッチングで行うようにしてもよい。

（６）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記金属配線層は、その延在方向と交差する方向に隣接する画素に近接して配置されているようにしてもよい。

（７）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、前記画素電極は透明導電層から構成されているようにしてもよい。

（８）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（１）の構成を前提とし、各画素に、ゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタが備えられ、
前記画素電極は、オンされた前記薄膜トランジスタを通してドレイン信号線からの映像信号が供給され、
前記対向画素は、前記映像信号に対して基準となる基準信号が供給されるようになっているようにしてもよい。

（９）本発明による液晶表示装置の製造方法は、たとえば、（８）の構成を前提とし、前記対向電極と前記画素電極は電圧が印加され、その印加電圧は交流駆動されるようにしてもよい。

なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。

このように構成した液晶表示装置の製造方法によれば、製造工数の低減を図ることができる。本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、各図および各実施例において、同一または類似の構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。

本発明による液晶表示装置の製造方法の説明をするに先立ち、まず、図２および図３を用いて該液晶表示装置の構成を説明する。

〈液晶表示装置の全体構成〉
図２は、たとえば携帯電話器に組み込まれる液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。図２において、液晶表示装置は、たとえばガラスからなる矩形状の基板ＳＵＢ１および基板ＳＵＢ２によって外囲器を構成するようになっている。基板ＳＵＢ１と基板ＳＵＢ２との間には液晶（図示せず）が挟持され、この液晶は、基板ＳＵＢ１と基板ＳＵＢ２を固定するシール材ＳＬによって封入されている。該シール材ＳＬによって液晶が封入された領域は液晶表示領域ＡＲを構成するようになっている。

前記基板ＳＵＢ１の下側辺部は、基板ＳＵＢ２から露出する部分を有し、この部分には、外部から信号を入力させるフレキシブル基板ＦＰＣの一端が接続されるようになっている。また、該フレキシブル基板ＦＰＣと前記液晶表示領域ＡＲの間の前記基板ＳＵＢ１上には液晶駆動回路からなる半導体装置ＳＣＮが搭載されている。この半導体装置ＳＣＮは、基板ＳＵＢ１の面に形成された配線ＷＬを介して前記フレキシブル基板ＦＰＣからの各信号を入力させ、前記基板ＳＵＢ１の面に形成されたゲート信号線ＧＬ、ドレイン信号線ＤＬ、および対向電圧信号線ＣＬに、それぞれ、走査信号、映像信号、および基準信号を供給するようになっている。

前記ゲート信号線ＧＬは、液晶表示領域ＡＲにおいて、図中ｘ方向に延在されｙ方向に並設されて形成され、それらの両端のうちいずれかの側から引き出されて前記半導体装置ＳＣＮに接続されている。前記ドレイン信号線ＤＬは、液晶表示領域ＡＲにおいて、図中ｙ方向に延在されｘ方向に並設されて形成され、図中下端側から引き出されて前記半導体装置ＳＣＮに接続されている。また、前記対向電圧信号線ＣＬは、液晶表示領域ＡＲにおいて、各ゲート信号線ＧＬの間に該ゲート信号線ＧＬと平行に並設され、たとえば図中右端側から引き出されて前記半導体装置ＳＣＮに接続されている。

隣接する一対のゲート信号線ＧＬと隣接する一対のドレイン信号線ＤＬとで囲まれる領域（図中点線楕円枠内）は画素ＰＩＸの領域に相当し、各画素ＰＩＸは液晶表示領域ＡＲ内においてマトリックス状に配置されるように構成される。これら各画素ＰＩＸは、図中実線楕円枠内の拡大された図に示すように、ゲート信号線ＧＬからの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタＴＦＴと、このオンされた薄膜トランジスタＴＦＴを介してドレイン信号線ＤＬからの映像信号が供給される画素電極ＰＸと、前記対向電圧信号線ＣＬに接続され基準信号が供給される対向電極ＣＴを備えて構成されている。画素電極ＰＸと対向電極ＣＴの間には電圧差に応じた電界が生じ、この電界によって液晶が駆動されるようになっている。この場合、液晶分子の分極を回避するため、画素電極ＰＸに印加される電圧および対向電極ＣＴに印加される電圧を交流駆動することによって、電界の方向を変化させるようにしている。

図２では、携帯電話器に組み込まれる液晶表示装置を例に揚げて説明したが、本発明は、この種の液晶表示装置に限定されることはなく、たとえばテレビ等に用いられる液晶表示装置等にも適用できるものである。

〈画素の構成〉
図３は、前記画素の構成の一実施例を示す平面図である。また、図４（ａ）は、図３のIVａ−IVａ線における断面図、図４（ｂ）は、図３のIVｂ−IVｂ線における断面図を示している。

まず、基板ＳＵＢ１（図４参照）の表面（液晶側の面）にたとえばポリシリコン（Poly-Si）からなる半導体層ＰＳが形成されている。この半導体層ＰＳは、後述の薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層となるもので、後述のゲート信号線ＧＬと交差し、かつ、直角に屈曲されたパターンとして形成されている。また、該半導体層ＰＳは、その両端において比較的面積の大きな部分を有し、一端側は後述のドレイン信号線ＤＬ、他端側は後述のソース電極ＳＴに接続されるようになっている。

前記基板ＳＵＢ１の表面には、前記半導体層ＰＳをも被って絶縁膜ＧＩ（図４参照）が形成されている。この絶縁膜ＧＩは前記薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域においてゲート絶縁膜として機能するようになっている。

前記絶縁膜ＧＩの上面には、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線ＧＬが形成されている。このゲート信号線ＧＬは、その一部において画素領域側に指向する突出部を備え、この突出部は前記薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極ＧＴとして機能するようになっている。前記ゲート信号線ＧＬは前記半導体層ＰＳの一部を跨ぎ、そのゲート電極ＧＴは前記半導体層ＰＳの他の部分を跨ぐようにして形成されるようになっている。これにより、前記半導体層ＰＳは、前記ゲート電極ＧＴおよびゲート信号線ＧＬが重畳された部分において、薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル領域として機能させるようになっている。なお、前記半導体層ＰＳは、前記ゲート信号線ＧＬ（ゲート電極ＧＴ）の形成の後において、該ゲート信号線ＧＬ（ゲート電極ＧＴ）をマスクとして不純物がイオン注入され、前記チャネル領域を除く領域を低抵抗化するようになっている。

前記基板ＳＵＢ１の表面には、前記ゲート信号線ＧＬ（ゲート電極ＧＴ）をも被って第１層間絶縁膜ＩＮ１（図４参照）が形成されている。該第１層間絶縁膜ＩＮ１は、前記ゲート信号線ＧＬ（ゲート電極ＧＴ）と後述のドレイン信号線ＤＬとの層間絶縁を図るようになっている。

前記第１層間絶縁膜ＩＮ１の上面には、図中ｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線ＤＬが形成されている。このドレイン信号線ＤＬは、前記半導体層ＰＳの一端側に重畳し、前記第１層間絶縁膜ＩＮ１に形成されているスルーホールＴＨ１を通して、前記半導体層ＰＳの一端側に接続されている。前記ドレイン信号線ＤＬの前記半導体層ＰＳとの接続部は前記薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極として機能するようになっている。

また、前記ドレイン信号線ＤＬの形成の際に、前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＴが形成されるようになっている。前記ソース電極ＳＴは、前記第１層間絶縁膜ＩＮ１に形成されているスルーホールＴＨ２を通して、前記半導体層ＰＳの他端側に接続されるようになっている。このソース電極ＳＴは後述の画素電極ＰＸと接続されるようになっている
前記基板ＳＵＢ１の主面には、前記薄膜トランジスタＴＦＴをも被って保護膜ＰＡＳが形成されている。該保護膜ＰＡＳは前記薄膜トランジスタＴＦＴの液晶との直接の接触を回避させるために設けられる。前記保護膜ＰＡＳは、たとえば２層で構成され、その下層には無機絶縁膜からなる保護膜ＰＡＳｉが、上層には有機絶縁膜からなる保護膜ＰＡＳｏが形成されている。保護膜ＰＡＳの上層に有機絶縁膜を用いているのは、保護膜ＰＡＳの表面を平坦化させるためである。

保護膜ＰＡＳの表面には、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる対向電極ＣＴが形成されている。この対向電極ＣＴは、図中ｘ方向に隣接する他の画素における対向電極と共通に形成され、ドレイン信号線ＤＬを被って形成されている。前記対向電極ＣＴの図中上端の辺部はゲート信号線ＧＬと重なって形成され、下端の辺部はゲート信号線ＧＬと距離を隔てて形成されているとともに、前記ソース電極ＳＴとの重なりを回避するようにして切り欠きＣｔが設けられている。この切り欠きＣｔによって、後述する画素電極ＰＸの前記ソース電極ＳＴとの接続部において前記対向電極ＣＴと電気的な接続がなされないようにするためである。

前記対向電極ＣＴの図中上端の辺部のたとえばゲート信号線ＧＬと重なる部分において、該ゲート信号線ＧＬの走行方向に沿ってたとえばＭｏＷからなる金属配線層ＭＷＬが形成されている。この金属配線層ＭＷＬは、対向電極ＣＴの透明導電膜よりも電気的抵抗が小さく、対向電極ＣＴ全体の電気的抵抗を低減させるようになっている。また、この金属配線層ＭＷＬは、図２に示した対向電圧信号線ＣＬを兼ねるようになっている。なお、この金属配線層ＭＷＬは、後に詳述するように、一回のフォトリソグラフィ技術による選択エッチング法によって、対向電極ＣＴの形成と同時に形成されるようになっている。

前記基板ＳＵＢ１の表面には、前記対向電極ＣＴ、前記金属配線層ＭＷＬをも被って第２層間絶縁膜ＩＮ２が形成されている。該第２層間絶縁膜ＩＮ２は、前記対向電極ＣＴと後述の画素電極ＰＸとの層間絶縁を図るために設けられている。また、この第２層間絶縁膜ＩＮ２は、前記対向電極ＣＴと画素電極ＰＸの間に容量を形成するための誘電膜としての機能をも有している。

前記第２層間絶縁膜ＩＮ２の表面にはたとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜からなる画素電極ＰＸが形成されている。この画素電極ＰＸは、前記対向電極ＣＴと重ねられるようにして配置され、たとえば図中ｙ方向に延在しｘ方向に並設される複数（図では２本）の線状の電極から構成されている。画素電極ＰＸの各電極はその上下端のそれぞれにおいて互いに接続されている。また、画素電極ＰＸの下端において、比較的広い面積を有し、前記第２層間絶縁膜ＩＮ２および保護膜ＰＡＳに形成されているスルーホールＴＨ３を通して、前記ソース電極ＳＴと電気的に接続されている。

なお、図１、図３において、液晶と接触する基板ＳＵＢ１の表面には画素電極ＰＸをも被って配向膜が形成されるが、これを省略して示している。

〈製造方法〉
図１は、上述した液晶表示装置の製造方法の一実施例を示す工程図である。図１は、図３のIVｂ−IVｂ線における断面工程図を示し、図４（ｂ）に対応した図となっている。

また、図１に示す製造の各工程は、基板ＳＵＢ１の液晶側の面に前記保護膜ＰＡＳを形成した後から、前記金属配線層ＭＷＬを形成するまでを示したものとなっている。図１において描画していない工程は公知の製造方法によって形成できるからである。以下、工程順に説明する。

工程１．
図１（ａ）に示すように、液晶側の面において前記保護膜ＰＡＳを形成した基板ＳＵＢ１を用意する。

工程２．
図１（ｂ）に示すように、前記保護膜ＰＡＳの表面の全域に、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明導電膜ＴＤ、たとえばＭｏＷからなる金属層ＭＬを順次形成する。透明導電膜ＴＤは前記対向電極ＣＴの材料層、金属層ＭＬは前記金属配線層ＭＷＬの材料層となるものである。

工程３．
図１（ｃ）に示すように、前記金属層ＭＬの表面の全域に、フォトレジスト膜を形成し、周知のフォトリソグラフィ技術により、前記対向電極ＣＴを形成すべく領域上に残存させ、他の領域においては現像で除去されたフォトレジスト膜ＲＥＧ１（第１フォトレジスト膜）を形成する。この場合、該フォトレジスト膜ＲＥＧ１は、いわゆるハーフ露光による方法によって感光され、表面に段差を有するようにして形成されている。該フォトレジスト膜ＲＥＧ１の表面は、前記金属配線層ＭＷＬの形成領域において高さが高く、前記対向電極ＣＴの形成領域において高さが低く形成されている。

工程４．
図１（ｄ）に示すように、前記フォトレジスト膜ＲＥＧ１をマスクとして、前記金属層ＭＬ、および透明導電膜ＴＤをたとえばウェットエッチングによって順次エッチングする。これにより、前記透明導電膜ＴＤは所定通りにパターン化され対向電極ＣＴとして形成されるようになる。

工程５．
図１（ｅ）に示すように、前記フォトレジスト膜ＲＥＧ１を表面からアッシングし、該フォトレジスト膜ＲＥＧ１を薄膜化させることによって、前記金属配線層ＭＷＬの形成領域上に残存させ、他の領域においては除去されたフォトレジスト膜ＲＥＧ２（第２フォトレジスト膜）を形成する。

工程６．
図１（ｆ）に示すように、前記フォトレジスト膜ＲＥＧ２をマスクとして、金属層ＭＬをたとえばウェットエッチングによってエッチングする。これにより、前記金属層ＭＬは所定通りにパターン化され金属配線層ＭＷＬとして形成されるようになる。

工程７．
図１（ｇ）に示すように、前記フォトレジスト膜ＲＥＧ２を除去する。これにより、前記金属配線層ＭＷＬは、一回のフォトリソグラフィ技術による選択エッチング法によって、対向電極ＣＴの形成と同時に形成でき、製造工程の低減を図ることができる。

その後の工程は、たとえば図４（ｂ）から明らかとなるように、第２層間絶縁膜ＩＮ２、画素電極ＰＸを形成するようにする。

以上、本発明を実施例を用いて説明してきたが、これまでの各実施例で説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。また、それぞれの実施例で説明した構成は、互いに矛盾しない限り、組み合わせて用いてもよい。

本発明の液晶表示装置の製造方法の一実施例を示す工程図である。 液晶表示装置の概略構成図である。 図２に示す液晶表示装置の画素の一実施例を示す平面図である。 図３のIVａ−IVａ線における断面図、IVｂ−IVｂ線における断面図である。

符号の説明

ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……基板、ＳＬ……シール材、ＦＰＣ……フレキシブル基板、ＳＣＮ……半導体装置、ＧＬ……ゲート信号線、ＤＬ……ドレイン信号線、ＣＬ……対向電圧信号線、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、ＰＸ……画素電極、ＣＴ……対向電極、Ｃｔ……切り欠き、ＰＩＸ……画素、ＤＴ……ドレイン電極、ＳＴ……ソース電極、ＭＷＬ……金属配線層、ＴＨ１〜ＴＨ４……スルーホール、ＧＩ……絶縁膜、ＩＮ１……第１層間絶縁膜、ＩＮ２……第２層間絶縁膜、ＰＡＳ……保護膜、ＰＡＳｉ……無機絶縁膜、ＰＡＳｏ……有機絶縁膜、ＴＤ……透明導電膜、ＭＬ……金属層。

Claims (9)

1. 液晶を挟持して対向配置される一対の基板のうち一方の基板の前記液晶側の表示領域にマトリックス状に配置される画素を備え、
   各画素において、面状の透明導電層からなる対向電極と、層間絶縁膜を介して前記対向電極と重畳し並設された複数の線状の導電層からなる画素電極を備え、
   前記対向電極は、行方向および列方向のうち少なくとも一方の方向に配列される各画素に共通に接続されて形成され、その上面に前記一方の方向に沿って延在して形成された金属配線層を備えて構成される液晶表示装置であって、
   前記対向電極を、少なくとも前記表示領域に透明導電層と前記金属配線層の材料からなる金属層を順次形成する工程と、
   前記金属層の上面に、前記金属配線層の形成領域において高さを高くし前記対向電極の形成領域において高さを低くした第１フォトレジスト膜を形成する工程と、
   前記第１フォトレジスト膜をマスクとして前記金属層と透明導電層を順次エッチングする工程と、
   前記第１フォトレジスト膜のアッシングによって該第１フォトレジスト膜を前記金属配線層の形成領域に残存させたパターンの第２フォトレジスト膜を形成する工程と、
   前記第２フォトレジスト膜をマスクとして前記金属層をエッチングする工程を経ることによって形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記金属層はＭｏＷであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記第１フォトレジスト膜は、ハーフ露光技術を用いて形成することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記第１フォトレジスト膜をマスクとする前記金属層と透明導電層の順次エッチングはウェットエッチングで行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記第２フォトレジスト膜をマスクとする前記金属層のエッチングはウェットエッチングで行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記金属配線層は、その延在方向と交差する方向に隣接する画素に近接して配置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の製造方法。
7. 前記画素電極は透明導電層から構成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の製造方法。
8. 各画素に、ゲート信号線からの走査信号によってオンされる薄膜トランジスタが備えられ、
   前記画素電極は、オンされた前記薄膜トランジスタを通してドレイン信号線からの映像信号が供給され、
   前記対向画素は、前記映像信号に対して基準となる基準信号が供給されるようになっ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の製造方法。
9. 前記対向電極と前記画素電極は電圧が印加され、その印加電圧は交流駆動されることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法。

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