JP2011013450A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造工程の簡略化を達成しつつ、基板表面の凹凸を低減させることが可能な液晶表示装置を提供することである。
【解決手段】
複数のゲート線と、前記ゲート線に交差する複数のドレイン線と、前記ゲート線と前記ドレイン線との交差部付近にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、隣接する一対の前記ゲート線と隣接する一対の前記ドレイン線とで囲まれた画素領域毎に形成された着色膜とを備え、隣接する画素の着色膜の端部を重ねてなる領域が前記ドレイン線に重畳して形成される液晶表示装置であって、前記ゲート線と前記ドレイン線とを電気的に分離する層間絶縁膜が前記薄膜トランジスタの上層に形成され、前記ドレイン線の形成領域に沿って前記層間絶縁膜に凹部が形成され、該凹部に前記ドレイン線が形成されてなる液晶表示装置である。
【選択図】図4
【解決手段】
複数のゲート線と、前記ゲート線に交差する複数のドレイン線と、前記ゲート線と前記ドレイン線との交差部付近にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、隣接する一対の前記ゲート線と隣接する一対の前記ドレイン線とで囲まれた画素領域毎に形成された着色膜とを備え、隣接する画素の着色膜の端部を重ねてなる領域が前記ドレイン線に重畳して形成される液晶表示装置であって、前記ゲート線と前記ドレイン線とを電気的に分離する層間絶縁膜が前記薄膜トランジスタの上層に形成され、前記ドレイン線の形成領域に沿って前記層間絶縁膜に凹部が形成され、該凹部に前記ドレイン線が形成されてなる液晶表示装置である。
【選択図】図4
Description
本発明は、液晶表示装置に係り、特に薄膜トランジスタが形成される側の基板にカラーフィルタを設けた液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置(液晶表示パネル)は、液晶を挟持する一対の基板を外囲器とし、液晶の広がり方向に多数の画素が形成されて構成されている。これら画素は、それぞれ、独立に液晶の分子を駆動させる電界を生じさせるように構成され、該液晶の分子の駆動に対応した光透過率を得るようになっている。
このように形成される液晶表示装置では、COA(Color Filter on Array)技術を用いて、例えば、従来のLTPS(Low Temperature Poly Silicon)基板における基板表面の平坦膜である有機絶縁膜を、有機絶縁物からなる着色膜(カラーフィルタ)で形成することが行われている。このように、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと略記する)が形成される側の基板(以下、TFT側基板と記す)に着色膜を形成することによって、製造工程の簡略化と画素開口率の拡大を達成している。
このようなCOA技術を用いた液晶表示装置として、TFT側基板表面の平坦化が大きな問題となっており、この問題を解決する方法として、例えば、特許文献1に記載の液晶表示装置がある。この特許文献1に記載の液晶表示装置では、ガラス基板上にTFT等を形成した後に、その上層に透明な平坦化用の有機絶縁膜を形成することによって、基板表面を一旦平坦化する。その後、有機絶縁膜の上層にカラーフィルタとブラックマトリクスとを形成する構成となっている。
特許文献1に記載の液晶表示装置では、従来では配向膜が形成される位置にカラーフィルタ及びブラックマトリクスが形成される構成となっている、すなわち、従来のTFT側基板の製造工程にCOA工程が追加される構成となっているので、COA技術を用いてカラーフィルタ及びブラックマトリクスの形成に行うことによる特徴の一つである製造工程の簡略化が出来ないという問題がある。
IPS(In Plane Switching)方式と称される液晶表示装置は、TFT側基板の液晶側面に画素電極と対向電極とを設け、該画素電極と対向電極との間に、基板面に平行な成分を有する電界を生じさせることによって液晶の分子を駆動させるようになっている。このような液晶表示装置は、いわゆる広視野角表示ができるものとして知られ、液晶への電界の印加の特異性から横電界方式と称される場合もある。
この横電界方式の液晶表示装置においては、画素電極と液晶分子との距離が表示性能に大きく影響しているので、IPS方式の液晶表示装置に特許文献1の技術を適用した場合には、カラーフィルタの上層に画素電極を形成する必要がある。しかしながら、カラーフィルタの上層に画素電極を形成するためには、他の薄膜層に比較して膜厚が厚いカラーフィルタ及び平坦化用の有機絶縁膜の両方を貫通するコンタクトホールを形成する必要があり、位置合わせ精度を考慮した場合、コンタクトホールの上底径が大きくなってしまうことで遮光しなければいけない領域が増大して、透過率が低減してしまうことが懸念されている。
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、平坦化用の有機絶縁膜形成プロセスを削減した製造工程の簡略化を達成しつつ、基板表面の凹凸を低減させることが可能な液晶表示装置を提供することにある。
前記課題を解決すべく、複数のゲート線と、前記ゲート線に交差する複数のドレイン線と、前記ゲート線と前記ドレイン線との交差部付近にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、隣接する一対の前記ゲート線と隣接する一対の前記ドレイン線とで囲まれた画素領域毎に形成された着色膜とを備え、隣接する画素の着色膜の端部を重ねてなる領域が前記ドレイン線に重畳して形成される液晶表示装置であって、前記ゲート線と前記ドレイン線とを電気的に分離する層間絶縁膜が前記薄膜トランジスタの上層に形成され、前記ドレイン線の形成領域に沿って前記層間絶縁膜に凹部が形成され、該凹部に前記ドレイン線が形成されてなる液晶表示装置である。
前記課題を解決すべく、複数のゲート線と、前記ゲート線に交差する複数のドレイン線と、前記ゲート線と前記ドレイン線との交差部付近にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、隣接する一対の前記ゲート線と隣接する一対の前記ドレイン線とで囲まれた画素領域毎に形成された着色膜とを備え、隣接する画素の着色膜の端部を重ねてなる領域が前記ドレイン線に重畳して形成される液晶表示装置の製造方法であって、前記薄膜トランジスタの半導体層となるポリシリコン層を形成すると共に、前記ドレイン線の形成領域に沿って前記ポリシリコン層を形成する工程と、前記ポリシリコン層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上層に、前記薄膜トランジスタのゲート電極と該ゲート電極に電気的に接続される前記ゲート線とを形成する工程と、前記ゲート電極及び前記ゲート線の上層に、前記ゲート線と前記ドレイン線とを電気的に分離する層間絶縁膜を形成する工程と、前記半導体層と前記ドレイン線とを接続するコンタクトホールを前記層間絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜に形成すると共に、前記ドレイン線の形成領域に沿って前記層間絶縁膜と前記ゲート絶縁膜とを貫通し前記ポリシリコン層に至る凹部を形成する工程と、前記凹部に前記ドレイン線を形成する工程とを備える液晶表示装置の製造方法である。
本発明によれば、製造工程の簡略化を達成しつつ、基板表面の凹凸を低減させることができる。
以下、本発明が適用された実施形態の例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
〈実施形態1〉
〈全体構成〉
図1は本発明の実施形態1の液晶表示装置の概略構成を説明するための平面図である。図1に示す実施形態1の液晶表示装置は、画素電極やカラーフィルタ(着色層)等が形成される半導体素子側基板(TFT側基板、第1基板)SUB1と、該第1基板SUB1に対向して配置される対向基板(第2基板)SUB2と、該第1基板SUB1と第2基板SUB2とで挟持される図示しない液晶とで構成される液晶表示パネルPNLを有し、該液晶表示パネルPNLと光源となる図示しないバックライトユニットとを組み合わせることにより、液晶表示装置ができる。第1基板SUB1と第2基板SUB2との固定(固着)及び2枚の基板SUB1、SUB2で挟持される液晶の封止は、表示領域ARの周辺に形成されるシール材SLで固定され、液晶も封止される構成となっている。なお、以下の説明では、液晶表示パネルPNLの説明においても、液晶表示装置と記す。
〈全体構成〉
図1は本発明の実施形態1の液晶表示装置の概略構成を説明するための平面図である。図1に示す実施形態1の液晶表示装置は、画素電極やカラーフィルタ(着色層)等が形成される半導体素子側基板(TFT側基板、第1基板)SUB1と、該第1基板SUB1に対向して配置される対向基板(第2基板)SUB2と、該第1基板SUB1と第2基板SUB2とで挟持される図示しない液晶とで構成される液晶表示パネルPNLを有し、該液晶表示パネルPNLと光源となる図示しないバックライトユニットとを組み合わせることにより、液晶表示装置ができる。第1基板SUB1と第2基板SUB2との固定(固着)及び2枚の基板SUB1、SUB2で挟持される液晶の封止は、表示領域ARの周辺に形成されるシール材SLで固定され、液晶も封止される構成となっている。なお、以下の説明では、液晶表示パネルPNLの説明においても、液晶表示装置と記す。
第1基板SUB1及び第2基板SUB2としては、例えば周知のガラス基板に限定されることはなく、石英ガラスやプラスチック(樹脂)のような他の絶縁性基板であってもよい。たとえば、石英ガラスを用いれば、プロセス温度を高くできるため、後述するゲート絶縁膜を緻密化できるので、後述する薄膜トランジスタTFTの信頼性を向上することができる。また、プラスチック(樹脂)基板を用いれば、軽量で、耐衝撃性に優れた液晶表示装置を提供できる。
また、実施形態1の液晶表示装置では、液晶が封入された領域の内で表示画素(以下、画素と略記する)の形成される領域が表示領域ARとなる。従って、液晶が封入されている領域内であっても、画素が形成されておらず表示に係わらない領域は表示領域ARとはならない。
さらには、実施形態1の液晶表示装置では、薄膜トランジスタTFTとして低温ポリシリコンTFT(LTPS)を用いており、図中上部の第1基板SUB1上に映像信号駆動回路(ドレインドライバ)DDRが形成されており、図中左側の第1基板SUB1上に走査信号駆動回路(ゲートドライバ)GDRが形成される構成となっている。なお、以下の説明においては、ドレインドライバDDRとゲートドライバGDRとを特に区別する必要がない場合には、単に駆動回路(ドライバ)と略記する。
図1に示すように実施形態1の液晶表示装置では、第1基板SUB1の液晶側の面であって表示領域AR内には、図中X方向に延在しY方向に並設される走査線(ゲート線)GLが形成されている。また、図中Y方向に延在しX方向に並設される映像信号線(ドレイン線)DLが形成されている。
ドレイン線DLとゲート線GLとで囲まれる矩形状の領域は画素が形成される領域を構成し、これにより、各画素は表示領域AR内においてマトリックス状に配置される構成となる。また、この画素の領域には赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のいずれかの図示しないカラーフィルタが形成される構成となっている。特に、実施形態1の表示装置においては、X軸方向すなわちゲート線GLの延在方向に隣接配置されるRGBの各画素でカラー表示用の単位画素を形成する構成となっている。ただし、カラー表示用の単位画素の構成はこれに限定されるものではない。また、第2基板SUB2には、ゲート線GLの延在方向のブラックマトリクスと配向膜とが形成される構成となっている。なお、カラーフィルタの詳細な構成については、後述する。
また、各画素は例えば図1中丸印Aの部分において、その拡大図A’に示すように、ゲート線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を介してドレイン線DLからの映像信号が供給される画素電極PXと、コモン線CLに接続され映像信号の電位に対して基準となる電位を有する基準信号が供給される共通電極CTとを備えている。画素電極PXと共通電極CTとの間には、第1基板SUB1の面に平行な成分を有する電界が生じ、この電界によって液晶の分子を駆動させるようになっている。このような液晶表示装置は、いわゆる広視野角表示ができるものとして知られ、このような液晶への電界の印加の特異性から、IPS方式、あるいは横電界方式と称される。
なお、拡大図A’に示す共通電極CTの構成では、画素毎に独立して形成される共通電極CTにコモン線CLを介して基準信号を入力する構成としたが、これに限定されることはなく、例えばX軸方向に隣接配置される画素の共通電極CTが直接に接続されるように当該共通電極CTを形成し、X軸方向の左右(第1基板SUB1の端部)の一端から、又は両側からコモン線CLを介して基準信号を入力する構成でもよい。
また、実施形態1では、各ドレイン線DL及び各ゲート線GLはその端部においてシール材SLを越えてそれぞれ延在され、ドレインドライバDDR又はゲートドライバGDRにそれぞれ接続される構成となっている。ここで、実施形態1においては、前述するように第1基板SUB1上に液晶表示装置用のドライバであるドレインドライバDDRやゲートドライバGDRがLTPSで形成される構成となっている。ドレインドライバDDRやゲートドライバGDRには、図示しない電極端子TRMに接続される図示しないフレキシブルプリント基板を介して、これらドレインドライバDDR及びゲートドライバGDRの駆動信号を含む制御信号が入力される。
なお、実施形態1の液晶表示装置では、ドレインドライバDDR及びゲートドライバGDRを第1基板SUB1上にLTPSで形成する構成としたが、これに限定されることはない。例えば、半導体チップからなる半導体装置でドレインドライバ及びゲートドライバを形成し、この半導体チップを第1基板SUB1に搭載してもよい。または、例えばテープキャリア方式やCOF(Chip On Film)方式で形成した半導体装置の一辺を第1基板SUB1に接続させるようにしてもよい。
〈ゲート線部分の構成〉
図2は本発明の実施形態1の液晶表示装置における画素の概略構成を説明するための上面図であり、図3は図2に示すA−A’線での断面図であり、図4は図2に示すB−B’線での断面図であり、図5は図2に示すC−C’線での断面図である。また、以下に示す薄膜は公知のフォトリソグラフィ技術により形成可能であるので、形成方法の詳細な説明は省略する。
図2は本発明の実施形態1の液晶表示装置における画素の概略構成を説明するための上面図であり、図3は図2に示すA−A’線での断面図であり、図4は図2に示すB−B’線での断面図であり、図5は図2に示すC−C’線での断面図である。また、以下に示す薄膜は公知のフォトリソグラフィ技術により形成可能であるので、形成方法の詳細な説明は省略する。
図2に示すように、第1基板SUB1の液晶側の面(表面、上面)には、ゲート線GL及びドレイン線DLがそれぞれ所定の距離を有して並設されている。
ゲート線GLとドレイン線DLの間の領域(画素)には、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のいずれかの色のカラーフィルタCFが形成されている。特に、実施形態1の表示装置では、各カラーフィルタCFはドレイン線DLの延在方向(Y軸方向)に沿って、ストライプ状に形成される構成となっている。例えば、図中中央の画素を含むY軸方向に隣接する画素は、緑色(G)のカラーフィルタCF(G)が形成されている。一方、X軸方向には、ストライプ状に形成される各カラーフィルタCF(赤色(R)のカラーフィルタCF(R)、緑色(G)のカラーフィルタCF(G)、青色(B)のカラーフィルタCF(B))が隣接して形成される構成となっている。特に、実施形態1の液晶表示装置においては、隣接配置されるカラーフィルタCFの端部がドレイン線DLに重畳して形成されている。
また、このゲート線GLとドレイン線DLとの間の領域には、たとえばITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電材料からなり、共通電極となる図示しない透明導電膜が形成されている。該透明導電膜は、例えば、コモン線側の辺部において該コモン線に重畳されて形成され、コンタクトホールを介してコモン線と電気的に接続されて形成されている。なお、透明導電膜としてITOを用いた場合について説明するが、ITOに限定されることはなく、公知のZnO系透明導電膜を用いてもよい。
また、 ゲート線GLとドレイン線DLの間の領域には、ITO等の透明導電材料からなる矩形状の透明導電膜が形成されており、画素電極PXとして機能する構成となっている。この画素電極PXの一端は、コンタクトホールCH3を介して、画素の辺部に形成される薄膜トランジスタTFTのソース電極STに接続される構成となっている。
そして、図3に示すように、ゲート線GLに沿った領域では、その断面構造は第1基板SUB1の表面に、第1基板SUB1から薄膜トランジスタTFTへのNa(ナトリウム)やK(カリウム)などのイオンの混入をブロックするために、絶縁膜である下地膜UCが形成されている。下地膜UCとしては、例えば第1基板SUB1側から順に窒化シリコン(SiN)などからなる層と、酸化シリコン(SiO)などからなる層を積層した構造の薄膜を用いるが、これに限定されるものではない。
この下地膜UCの上層には、例えばポリシリコンからなる多結晶の半導体層FGが形成されている。この半導体層FGは薄膜トランジスタTFTの半導体層となるものである。
半導体層FGの上層には、当該半導体層FGを被うようにして、酸化シリコン(SiO)系の薄膜であるゲート絶縁膜GIが形成されている。このゲート絶縁膜GIは、薄膜トランジスタTFTの形成領域において該薄膜トランジスタTFTのゲート絶縁膜として機能するもので、それに応じて膜厚等が設定されるようになっている。また、ゲート絶縁膜GIの上層には、ゲート線GLが形成され、半導体層FGと重畳する個所においてゲート線GLがゲート電極を兼ねる構成となっており、このゲート線GLの上層には層間絶縁膜IN1が形成される構成となっている。なお、実施形態1では、下地膜UCを構成する窒化シリコン(SiN)をエッチングストッパとしているので、層間絶縁膜IN1としては、例えば酸化シリコン(SiO)が好適である。
また、層間絶縁膜IN1の上層には、図2中のY軸方向に伸延するドレイン線DLが形成される構成となっている。該ドレイン線DLの一部は、ゲート絶縁膜GI及び層間絶縁膜IN1に形成されたコンタクトホールCH2を介して半導体層FGと接続される個所において、当該ドレイン線DLがドレイン電極を兼ねる構成となっている。また、実施形態1の表示装置においては、ドレイン線DLと共に半導体層FGの他端側に形成されるソース電極STが、ゲート絶縁膜GI及び層間絶縁膜IN1に形成されたコンタクトホールCH1を介して、半導体層FGと接続される構成となっている。なお、後述するように、ゲート線GLとドレイン線DLとが交差する領域においては、従来の液晶表示装置と同様に、層間絶縁膜IN1を介してゲート線GLとドレイン線DLとが配置される構成となっている。
ドレイン線DL及びソース電極STの上層すなわち薄膜トランジスタTFTの上層には、当該薄膜トランジスタTFTを被う無機化合物からなる保護膜として層間絶縁膜IN2が形成される構成となっている。この層間絶縁膜IN2は有機絶縁物であるカラーフィルタCFの顔料に含まれる金属成分などから薄膜トランジスタTFTを保護する役割を持っており、例えば無機質材料である窒化シリコン(SiN)膜等からなり、薄膜トランジスタTFTの上層の全面に当該層間絶縁膜IN2が形成されている。
層間絶縁膜IN2の上層には、有機絶縁物からなる着色膜(カラーフィルタCF)であるRGBのカラーフィルタCFが形成される構成となっている。実施形態1では赤色(R)のカラーフィルタCF(R)、緑色(G)のカラーフィルタCF(G)、青色(B)のカラーフィルタCF(B)の順番に層間絶縁膜IN2の上層に形成される。このときのカラーフィルタCFの形成では、ドレイン線DLを図中2のY軸方向(表示装置の縦方向)のブラックマトリクスとして利用する構成となっているので、隣接するカラーフィルタCFを当該ドレイン線DLの上方で重ね合わせる、いわゆる色重ねを行う構成となっている。
色重ねの構成では、図3に示すようにドレイン線DLに重畳する領域において、RのカラーフィルタCF(R)がドレイン線DLと重畳する領域まで形成された後に、この重畳領域内においてはRのカラーフィルタCF(R)の端部にGのカラーフィルタCF(G)の端部が上層となって重なる(重畳する)領域が形成されるように、GのカラーフィルタCF(G)が形成される構成となっている。隣接配置されるGのカラーフィルタCF(G)の端部とBのカラーフィルタCF(B)の端部とが隣接する領域、及びBのカラーフィルタCF(B)とRのカラーフィルタCF(R)の端部とが隣接する領域においても、同様に、後に形成されるBのカラーフィルタCF(B)の端部が、GのカラーフィルタCF(G)の端部及びRのカラーフィルタCF(R)の端部の上層となって重なる(重畳する)領域が形成される。
RGBの各色のカラーフィルタCFの上層には、共通電極CTとなるITOからなる透明導電膜が形成されており、その上層に容量性の絶縁膜である層間絶縁膜IN3が形成される構成となっている。層間絶縁膜IN3、カラーフィルタCF、層間絶縁膜IN2にはソース電極STからの延在部に至るコンタクトホールCH3が形成されており、層間絶縁膜IN3の上層に形成される画素電極PXとなるITOからなる透明導電膜とソース電極STとが電気的に接続される構成となっている。
〈ドレイン線部分の構成〉
図4に示すように、ドレイン線DLに沿った領域の内でゲート線GLと交差しない領域においては、層間絶縁膜IN1及びゲート絶縁膜GIには下地膜UCに至るドレイン線DL幅の凹部領域(エッチング領域)が形成され、該凹部領域にドレイン線DLが形成される構成となっている。すなわち、実施形態1の液晶表示装置では、ドレイン線DLに必要とされる配線抵抗や配線容量に基づいて凹部領域の形成幅が決定され、この凹部領域にドレイン線DLとなるアルミニウム(AL)薄膜を形成する構成となっている。ドレイン線DLの厚さすなわち薄膜の積層方向に対する凹部の高さ(深さ)も配線抵抗や配線容量等に基づいて決定する。ただし、実施形態1の液晶表示装置では、ドレイン線DLの頭頂部(表面)が層間絶縁膜IN1の上面(液晶層側の面)よりも低くなるように、ドレイン線DLの厚さが決定される。なお、ドレイン線DLの厚さは、前述の厚さ(ドレイン線DL表面が層間絶縁膜IN1の上面より突出しない厚さ)に限定されることはなく、ドレイン線DLの頭頂部(表面)が層間絶縁膜IN1の上面(液晶層側の面)よりも高くなってもよく、凹部にドレイン線DLを形成することにより、従来よりもカラーフィルタCFの色重ね部分の突出量(突出高さ)を低くすることが可能となるためである。
図4に示すように、ドレイン線DLに沿った領域の内でゲート線GLと交差しない領域においては、層間絶縁膜IN1及びゲート絶縁膜GIには下地膜UCに至るドレイン線DL幅の凹部領域(エッチング領域)が形成され、該凹部領域にドレイン線DLが形成される構成となっている。すなわち、実施形態1の液晶表示装置では、ドレイン線DLに必要とされる配線抵抗や配線容量に基づいて凹部領域の形成幅が決定され、この凹部領域にドレイン線DLとなるアルミニウム(AL)薄膜を形成する構成となっている。ドレイン線DLの厚さすなわち薄膜の積層方向に対する凹部の高さ(深さ)も配線抵抗や配線容量等に基づいて決定する。ただし、実施形態1の液晶表示装置では、ドレイン線DLの頭頂部(表面)が層間絶縁膜IN1の上面(液晶層側の面)よりも低くなるように、ドレイン線DLの厚さが決定される。なお、ドレイン線DLの厚さは、前述の厚さ(ドレイン線DL表面が層間絶縁膜IN1の上面より突出しない厚さ)に限定されることはなく、ドレイン線DLの頭頂部(表面)が層間絶縁膜IN1の上面(液晶層側の面)よりも高くなってもよく、凹部にドレイン線DLを形成することにより、従来よりもカラーフィルタCFの色重ね部分の突出量(突出高さ)を低くすることが可能となるためである。
このような凹部の形成は、例えば、フッ酸(HF)によるウェットエッチングにより、層間絶縁膜IN1及びゲート絶縁膜GIへのコンタクトホールCH1、CH2の形成時において、ドレイン線DLの形成領域の層間絶縁膜IN1及びゲート絶縁膜GIもエッチングし、下地膜UCを形成する例えばP−SiN膜をエッチングストッパとする。このコンタクトホールCH1、CH2の形成工程で凹部を形成することにより、特別な工程を追加することなく、ゲート線GLとの交差領域を除くドレイン線の形成領域に凹部を形成することができる。すなわち、層間絶縁膜IN1及びゲート絶縁膜GIにコンタクトホールCH1、CH2を形成するためのマスクパターンの変更のみで、凹部を形成することが出来る。
このエッチング工程の後に、ドレイン線DLとソース電極STとなるアルミニウム(AL)薄膜を形成することによって、ドレイン線DLの表面を層間絶縁膜IN1よりも凹ませることが可能となるドレイン線DLが形成される。この後に、層間絶縁膜IN2を形成することによって、ドレイン線DLの上方の層間絶縁膜IN2が周りの層間絶縁膜IN2の表面よりも凹んだ領域が形成される。この領域は、隣接配置されるカラーフィルタCFの端部が重なる領域となるので、カラーフィルタCFの重なり領域を形成することに伴う突出量、すなわち第1基板SUB1の液晶側面の凹凸を低減できる。
また、図5はドレイン線DLとゲート線GLとが交差する領域の拡大断面図となっており、図5から明らかなように、層間絶縁膜IN1とゲート絶縁膜GIとのエッチング面(凹部の側壁面)形状は傾斜を有する構成となる。すなわち、凹部を形成するエッチング後では、ゲート絶縁膜GIと層間絶縁膜IN1とが、ゲート線GLを囲むようにしてゲート線GLの延在方向に形成されることとなるので、ゲート線GLとドレイン線DLとの電気的な短絡を防止することが可能となる。また、凹部の形成に伴うエッチングで形成された斜面に沿ってドレイン線DLがゲート線GLを跨ぐようにしてドレイン線DLとゲート線GLとが交差するので、ドレイン線DLの断線を防止できるという格別の効果を得ることが出来る。
以上説明したように、実施形態1の液晶表示装置では、第1基板SUB1側にカラーフィルタCFを形成する際に、ドレイン線DLと重畳するように、隣接するカラーフィルタの端部を色重ねすることによって、ドレイン線DLの延在方向に形成するブラックマトリクスをドレイン線DLで兼用する構成となっている。このときコンタクトホールCH1、CH2を形成するためのエッチング工程において、ドレイン線DLとゲート線GLとが交差する領域を除くドレイン線DLの形成領域に、該ドレイン線DLに沿った凹部を形成し、この凹部にドレイン線DLを形成するので、新たな製造工程の追加を行うことなくすなわち製造工程の簡略化を達成しつつ、基板表面の凹凸を低減させることができる。
〈実施形態2〉
図6及び図7は本発明の実施形態2の液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図であり、特に図6は実施形態1の図1におけるB−B’線での断面図(図4)に相当する断面図であり、図7は実施形態1の図1におけるC−C’線での断面図(図5)に相当する断面図である。ただし、実施形態2の液晶表示装置は、ドレイン線に沿って形成する凹部のエッチングストッパとしてポリシリコン層FG’を形成し、ドライエッチングで凹部を形成する以外の構成は、実施形態1と同じ構成となる。従って、以下の説明では、ポリシリコン層FG’と凹部の形成方法とについて詳細に説明する。なお、エッチングストッパとしてポリシリコン層FG’を用いるので、ウェットエッチングで凹部を形成してもよい。
図6及び図7は本発明の実施形態2の液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図であり、特に図6は実施形態1の図1におけるB−B’線での断面図(図4)に相当する断面図であり、図7は実施形態1の図1におけるC−C’線での断面図(図5)に相当する断面図である。ただし、実施形態2の液晶表示装置は、ドレイン線に沿って形成する凹部のエッチングストッパとしてポリシリコン層FG’を形成し、ドライエッチングで凹部を形成する以外の構成は、実施形態1と同じ構成となる。従って、以下の説明では、ポリシリコン層FG’と凹部の形成方法とについて詳細に説明する。なお、エッチングストッパとしてポリシリコン層FG’を用いるので、ウェットエッチングで凹部を形成してもよい。
図6に示すように、実施形態2の液晶表示装置では、半導体層FGを形成する際に、エッチングストッパとなるポリシリコン層FG’をドレイン線DLの形成領域に沿って形成する構成となっている。従って、実施形態2では、層間絶縁膜IN1及びゲート絶縁膜GIにはポリシリコン層FG’に至るドレイン線DL幅の凹部領域(エッチング領域)が形成され、該凹部領域にドレイン線DLが形成される構成となっている。なお、ポリシリコン層FG’の幅は、ドレイン線DLの幅よりも大きく形成される。また、凹部領域の形成方法の詳細については、後述する。
また、実施形態2の液晶表示装置においても、ドレイン線DLの頭頂部(表面)が層間絶縁膜IN1の上面(液晶層側の面)よりも低くなるように、当該ドレイン線DLの厚さが決定される。なお、ドレイン線DLの厚さは前述の厚さに限定されることはなく、ドレイン線DLの頭頂部(表面)が層間絶縁膜IN1の上面(液晶層側の面)よりも高くなってもよく、凹部にドレイン線DLを形成することにより、従来よりもカラーフィルタCFの色重ね部分の突出量(突出高さ)を低くすることが可能となる。
また、図7から明らかなように、実施形態2の液晶表示装置にいても、層間絶縁膜IN1とゲート絶縁膜GIとのエッチング面(凹部の側壁面)形状は傾斜を有する構成となる。すなわち、凹部を形成するエッチング後では、ゲート絶縁膜GIと層間絶縁膜IN1とが、ゲート線GLを囲むようにしてゲート線GLの延在方向に形成されることとなるので、ゲート線GLとドレイン線DLとの電気的な短絡を防止することが可能となる。また、凹部の形成に伴うエッチングで形成された斜面に沿ってドレイン線DLがゲート線GLを跨ぐようにしてドレイン線DLとゲート線GLとが交差するので、ドレイン線DLの断線を防止できるという格別の効果を得ることが出来る。
次に、図8〜図13に本発明の実施形態2の液晶表示装置のプロセスフローを示し、以下、図8〜図13に基づいて、実施形態2の液晶表示装置におけるカラーフィルタの製造工程を説明する。
まず、図8に示すように、第1基板SUB1の表面に、絶縁膜である下地膜UCを形成する。なお、下地膜UCの構造は、実施形態1と同様である。次に、この下地膜UCの上層にエッチングストッパとして機能するポリシリコン層FG’をドレイン線DLの形成位置に沿って形成する。なお、ポリシリコン層FG’の形成は、図示しない薄膜トランジスタの半導体層の形成と同じ工程でなされる。
次に、図9に示すように、半導体層及びポリシリコン層FG’を被うようにしてゲート絶縁膜GIが形成される。該ゲート絶縁膜GIの形成の後に、ゲート線となる例えばモリブデン系金属薄膜を形成する。該ゲート線は図示しない半導体層FGと重畳する個所において、ゲート線がゲート電極を兼ねる構成となっている。次に、このゲート線GLの上層に層間絶縁膜IN1を形成する。なお、層間絶縁膜IN1の材料は、例えば酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、又は正珪酸四エチル(TEOS)等が好適である。
次に、図10に示すように、図示しない薄膜トランジスタの半導体層と、ソース電極及びドレイン電極とを接続するコンタクトホールを層間絶縁膜IN1及びゲート絶縁膜GIに形成する工程において、ポリシリコン層FG’をエッチングストッパとして凹部CRを形成する。前述するように、ゲート線とドレイン線とが交差する領域には、凹部CRを形成しない構成とすることにより、ゲート線とドレイン線との電気的な短絡を防止する。
次に、図11に示すように、ドレイン線となるアルミニウム(AL)薄膜を形成する工程において、前述する工程で形成した凹部CRにドレイン線DL(ドレイン電極を兼ねる)を形成する。このときのアルミニウム(AL)薄膜の厚さは、凹部CRの深さよりも薄い構成とすることにより、層間絶縁膜IN2表面よりもドレイン線DLの頭頂部が窪んだ構成となる。また、この工程においては、ソース電極となるアルミニウム(AL)薄膜も形成される。
次に、図12に示すように、ドレイン線DL及びソース電極の上層すなわち薄膜トランジスタTFTの上層に、当該薄膜トランジスタTFTを被う無機化合物からなる保護膜である層間絶縁膜IN2を形成する。この層間絶縁膜IN2により、有機絶縁物であるカラーフィルタCFの顔料に含まれる金属成分などから薄膜トランジスタTFTを保護する。この層間絶縁膜IN2は、例えば無機質材料である窒化シリコン(SiN)膜等を用いる。
次に、層間絶縁膜IN2の上層に、有機絶縁物からなるRGBのカラーフィルタCFを形成する。このカラーフィルタCFは、実施形態1と同様に、赤色(R)のカラーフィルタCF(R)、緑色(G)のカラーフィルタCF(G)、青色(B)のカラーフィルタCF(B)の順番に層間絶縁膜IN2の上層に形成する。また、実施形態1と同様に、カラーフィルタCFの形成では、ドレイン線DLをブラックマトリクスとして利用する構成となっているので、隣接するカラーフィルタCFを当該ドレイン線DLの上方で重ね合わせる、いわゆる色重ねを行う構成とする。
次に、図13に示すように、RGBの各色のカラーフィルタCFの上層に、共通電極となるITOからなる透明導電膜を形成し、その上層に容量性の絶縁膜である層間絶縁膜IN3を形成する。次に、層間絶縁膜IN3、カラーフィルタCF、層間絶縁膜IN2にはソース電極からの延在部に至るコンタクトホールを形成した後に、層間絶縁膜IN3の上層に、画素電極PXとなるITOからなる透明導電膜を形成することによって、ソース電極と画素電極PXとを電気的に接続する。
この後に、少なくとも液晶が封入される表示領域に図示しない配向膜を形成し、該配向膜に初期配向を形成(配向処理)することにより、第1基板SUB1側の基板が形成される。
以上説明したように、実施形態2の液晶表示装置では、第1基板SUB1側にカラーフィルタCFを形成する際に、ドレイン線DLと重畳するように、隣接するカラーフィルタの端部を色重ねすることによって、ドレイン線DLの延在方向に形成するブラックマトリクスをドレイン線DLで兼用する構成となっている。このとき、コンタクトホールCH1、CH2を形成するためのエッチング工程において、予め形成したポリシリコン層FG’をエッチングストッパとして、ドレイン線DLとゲート線GLとが交差する領域を除くドレイン線DLの形成領域に、該ドレイン線DLに沿った凹部を形成し、この凹部にドレイン線DLを形成するので、実施形態と同様に、新たな製造工程の追加を行うことなくすなわち製造工程の簡略化を達成しつつ、基板表面の凹凸を低減させることができる。
〈実施形態3〉
図14は本発明の実施形態3の液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図であり、特に、実施形態1の図2におけるD−D’線での断面図に相当する断面図である。ただし、実施形態3の液晶表示装置は、ドレイン線に沿って凹部を形成する際にエッチングストッパを用いずに層間絶縁膜IN1を貫通させない凹部を形成する構成としているが、他の構成は、実施形態1と同じ構成となる。従って、以下の説明では、エッチングストッパを用いない凹部の形成方法について詳細に説明する。
図14は本発明の実施形態3の液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図であり、特に、実施形態1の図2におけるD−D’線での断面図に相当する断面図である。ただし、実施形態3の液晶表示装置は、ドレイン線に沿って凹部を形成する際にエッチングストッパを用いずに層間絶縁膜IN1を貫通させない凹部を形成する構成としているが、他の構成は、実施形態1と同じ構成となる。従って、以下の説明では、エッチングストッパを用いない凹部の形成方法について詳細に説明する。
図14に示すように、本実施形態3の液晶表示装置では、ドレイン線DLを埋め込んで形成するための凹部が層間絶縁膜IN1を貫通しない構成となっている。すなわち、実施形態3においては、凹部を形成する際に、周知のハーフ露光(ハーフトーン露光)とハーフエッチング技術を用いて、所望の深さの凹部を形成し、該凹部にドレイン線DLとなるアルミニウム(AL)薄膜を形成するものである。
実施形態3における凹部の形成では、層間絶縁膜IN1及びゲート絶縁膜GIにコンタクトホールと凹部とを形成するためのフォトレジスト膜を形成する際に、まず、ハーフ露光によりコンタクトホール部のみが露出されるフォトレジスト膜を形成する。このとき、凹部領域に相当する部分の膜厚と他の領域の膜厚とが異なるフォトレジスト膜を形成する。実施形態3では、凹部領域の膜厚よりも他の領域の膜厚が厚いフォトレジスト膜となる。
次に、層間絶縁膜IN1をエッチングし、コンタクトホールを途中まで形成する。この後に、フォトレジスト膜を薄くして凹部領域も露出させる。この後に、コンタクトホール部において半導体層FGが露出するまでエッチングを行うことにより、凹部領域では層間絶縁膜IN1がエッチングされ、図14に示すように、層間絶縁膜IN1を貫通しない深さの凹部が形成される。この後の工程においては、実施形態1と同様に、ドレイン線DLを形成することにより、新たな工程を追加することなく、層間絶縁膜IN1の表面より窪んだドレイン線DLが形成される。その結果、カラーフィルタCFを形成する際の色重ね領域をドレイン線DLと重畳する領域に設けた場合であっても、ドレイン線DLは他の領域よりも窪んだ構成となっているので、実施形態1、2の表示装置と同じ効果すなわちカラーフィルタCFの色重ねの形成に伴うドレイン線DL上の突出高さすなわち基板表面の凹凸を低減できるという効果を得ることができる。なお、ドレイン線の厚さは前述の厚さに限定されることはなく、ドレイン線DLの頭頂部(表面)が層間絶縁膜IN1の上面(液晶層側の面)よりも高くなってもよく、凹部にドレイン線DLを形成することにより、従来よりもカラーフィルタCFの色重ね部分の突出量を低くすることができるからである。
なお、実施形態1〜3の液晶表示装置においては、ストライプ状のカラーフィルタを第1基板側に形成する場合について説明したが、カラーフィルタの形状はストライプに限定されるものではない。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない。
AR・・・表示領域、SUB1・・・第1基板、SUB2・・・第2基板
DL・・・ドレイン線、GL・・・ゲート線、CL・・・コモン線
TFT・・・薄膜トランジスタ、PX・・・画素電極、CT・・・共通電極
SL・・・シール材、TRM・・・電極端子、PNL・・・液晶表示パネル
DDR・・・ドレインドライバ、GDR・・・ドレインドライバ
CF・・・カラーフィルタ、CH1〜3・・・コンタクトホール
ST・・・ソース電極、FG・・・半導体層、FG’・・・ポリシリコン層
IN1〜3・・・層間絶縁膜、UC・・・下地膜、GI・・・ゲート絶縁膜
DL・・・ドレイン線、GL・・・ゲート線、CL・・・コモン線
TFT・・・薄膜トランジスタ、PX・・・画素電極、CT・・・共通電極
SL・・・シール材、TRM・・・電極端子、PNL・・・液晶表示パネル
DDR・・・ドレインドライバ、GDR・・・ドレインドライバ
CF・・・カラーフィルタ、CH1〜3・・・コンタクトホール
ST・・・ソース電極、FG・・・半導体層、FG’・・・ポリシリコン層
IN1〜3・・・層間絶縁膜、UC・・・下地膜、GI・・・ゲート絶縁膜
Claims (6)
- 複数のゲート線と、前記ゲート線に交差する複数のドレイン線と、前記ゲート線と前記ドレイン線との交差部付近にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、隣接する一対の前記ゲート線と隣接する一対の前記ドレイン線とで囲まれた画素領域毎に形成された着色膜とを備え、隣接する画素の着色膜の端部を重ねてなる領域が前記ドレイン線に重畳して形成される液晶表示装置であって、
前記ゲート線と前記ドレイン線とを電気的に分離する層間絶縁膜が、前記薄膜トランジスタの上層に形成され、
前記ドレイン線の形成領域に沿って前記層間絶縁膜に凹部が形成され、該凹部に前記ドレイン線が形成されてなることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1に記載の液晶表示装置において、
前記ゲート線と前記ドレイン線とが重畳する領域には、前記凹部が形成されないことを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1又は2に記載の液晶表示装置において、
前記薄膜トランジスタは、半導体層と該半導体層の上層に形成されるゲート絶縁膜と該ゲート絶縁膜の上層に形成されるゲート電極とを有し、
前記ドレイン線の膜厚は、前記ゲート絶縁膜と前記層間絶縁膜との膜厚を加算した膜厚よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項3に記載の液晶表示装置において、
前記凹部は、前記層間絶縁膜と前記ゲート絶縁膜とを貫通して形成されることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1または2に記載の液晶表示装置において、
前記凹部は前記着色膜が配置される側に開口し、該開口の高さが前記層間絶縁膜の膜厚よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。 - 複数のゲート線と、前記ゲート線に交差する複数のドレイン線と、前記ゲート線と前記ドレイン線との交差部付近にそれぞれ形成された薄膜トランジスタと、隣接する一対の前記ゲート線と隣接する一対の前記ドレイン線とで囲まれた画素領域毎に形成された着色膜とを備え、隣接する画素の着色膜の端部を重ねてなる領域が前記ドレイン線に重畳して形成される液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタの半導体層となるポリシリコン層を形成すると共に、前記ドレイン線の形成領域に沿って前記ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層の上層にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上層に、前記薄膜トランジスタのゲート電極と該ゲート電極に電気的に接続される前記ゲート線とを形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記ゲート線の上層に、前記ゲート線と前記ドレイン線とを電気的に分離する層間絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体層と前記ドレイン線とを接続するコンタクトホールを前記層間絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜に形成すると共に、前記ドレイン線の形成領域に沿って前記層間絶縁膜と前記ゲート絶縁膜とを貫通し前記ポリシリコン層に至る凹部を形成する工程と、
前記凹部に前記ドレイン線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。
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-
2009
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JP2014006427A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Japan Display Inc | 液晶表示装置 |
JP2014027033A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Japan Display Inc | 回路基板及びこれを用いた表示装置 |
JP2019003127A (ja) * | 2017-06-19 | 2019-01-10 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 液晶表示装置 |
JP7091027B2 (ja) | 2017-06-19 | 2022-06-27 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 液晶表示装置 |
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