JP2012093665A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光量を大きく増大させることなく、コンタクトホールのテーパー角を大きくした有機絶縁膜を提供する。
【解決手段】Ｙ方向に延在しＸ方向に並設されるドレイン線と、Ｘ方向に延在しＹ方向に並設されるゲート線と、前記ゲート線からの走査信号に同期して前記ドレイン線からの映像信号を出力する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと画素電極との間に形成される有機膜とを有する第１基板と、液晶層を介して前記第１基板に対向配置される第２基板と、を備える液晶表示装置であって、前記有機膜は、前記薄膜トランジスタのソース電極と前記画素電極とを電気的に接続するコンタクトホールを有し、前記有機膜の下層に段差が形成されており、前記有機膜のコンタクトホールを形成する前記薄膜トランジスタ側の辺縁部が前記段差の下段側に形成され、前記有機膜に形成されるコンタクトホールの側壁部分が、テーパー角６０°以上で形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、基板上に形成された膜をテーパー状に成形する技術に関する。例えば、薄膜トランジスタのソース電極と画素電極とを電気的に接続するコンタクトホールを形成する際に、該コンタクトホールを形成する膜をテーパー状に成形する技術に関する。

液晶表示装置は、液晶を挟持して対向配置される一対の基板のうち、第１基板の液晶側の面に、Ｘ方向に延在しＹ方向に並設されるゲート線と、Ｙ方向に延在しＸ方向に並設されるドレイン線が形成され、これらの配線で囲まれた矩形状の領域を画素の領域として構成している。表示領域はこれら各画素の集合体によって形成される。

それぞれの画素には、ゲート線からの走査信号によってオンする薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタのソース電極を通してドレイン線からの映像信号が供給される画素電極を備えている。

そして、このような液晶表示装置においては、薄膜トランジスタの表面に無機絶縁膜が薄膜トランジスタを含む第１基板の液晶側面を覆うようにして形成され、この無機絶縁膜の液晶側面に平坦化膜として機能する有機絶縁膜が形成されている。このとき、有機絶縁膜の液晶側面には画素電極が配置され、薄膜トランジスタとのソース電極から延在するパッド部と画素電極の一部とが重畳して形成され、この重畳領域に有機絶縁膜と無機絶縁膜を貫通してパッド部に至るコンタクトホールが形成され、画素電極とソース電極とが電気的に接続される構成となっている。

一方、近年の液晶表示装置の適用領域の拡大に伴い、さらなる高画質化、高精細化が要望されている。高精細化を実現するためには、液晶表示パネルの開口率、換言すると各画素の開口率の向上が必要となる。開口率を向上した液晶表示装置として、パット部と画素電極とを電気的に接続するコンタクトホールを形成する膜のテーパー角を大きく形成し、画素領域においてコンタクトホールが占める面積を減少させ、開口率を向上させることが考えられる。

コンタクトホールのテーパー角を大きく形成した液晶表示装置は、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に記載の技術では、層間絶縁膜の上層にパッド部が形成され、該パッドを覆うように形成される有機絶縁膜にテーパー角６０°のコンタクトホールが形成されている。この構成により、有機絶縁膜の表面に形成される画素電極とパット部とが電気的に接続される構成となっている。

特開２００８−６４９５４号公報

しかしながら、コンタクトホールを有する有機絶縁膜を形成する場合、特に、ネガ型有機材料でコンタクトホールを有する有機絶縁膜を形成する場合、他の無機絶縁膜を形成する場合に比較して２〜３倍程度の露光時間が必要なことが知られている。特に、特許文献１に示すように、テーパー角６０°のコンタクトホールを有する有機絶縁膜を形成するためには、さらに多くの露光量が必要となるので、製造に要する時間が大きくなってしまい、液晶表示装置の製造のスループットが大きく低下してしまうことが懸念される。また、使用する有機絶縁膜の材料（レジスト材料）によっては、テーパー角が６０°を超えるコンタクトホールを形成できない材料もある。

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、露光量を大きく増大させることなく、コンタクトホールのテーパー角を大きくした有機絶縁膜を形成することが可能な技術を提供することにある。

前記課題を解決すべく、本願発明の液晶表示装置は、Ｙ方向に延在しＸ方向に並設されるドレイン線と、Ｘ方向に延在しＹ方向に並設されるゲート線と、前記ゲート線からの走査信号に同期して前記ドレイン線からの映像信号を画素電極に出力する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと前記画素電極との間に形成される有機膜とを有する第１基板と、液晶層を介して前記第１基板に対向配置される第２基板と、を備える液晶表示装置であって、前記有機膜は、前記薄膜トランジスタのソース電極と前記画素電極とを電気的に接続するコンタクトホールを有し、前記有機膜の下層に段差が形成されており、前記有機膜のコンタクトホールを形成する前記薄膜トランジスタ側の辺縁部が前記段差の下段側に形成され、前記有機膜に形成されるコンタクトホールの側壁部分が、テーパー角６０°以上で形成される液晶表示装置である。

また、本願発明の液晶表示装置は、薄膜トランジスタと画素電極とを有する複数の画素と、前記薄膜トランジスタの一方の電極と前記画素電極との間に形成された有機絶縁膜とを有する液晶表示装置であって、前記一方の電極と前記画素電極とは、前記有機絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続され、前記有機絶縁膜のから成る前記コンタクトホールの側壁は、テーパー状に形成され、前記有機絶縁膜と接している前記有機絶縁膜の下層は、前記側壁と平面的に見て重畳する第１の面と、前記第１の面よりも前記画素電極側に位置する第２の面とを有し、且つ前記第１の面と前記第２の面によって段差を形成し、前記側壁と前記第１の面が交わる位置から、前記第２の面側の前記第１の面の端部までの距離が、１μｍ以下であることを特徴とする。

また、本願発明の液晶表示装置は、対向配置される一対の基板と、前記一対の基板の内の一方の基板に形成された薄膜トランジスタと画素電極とを有する複数の画素と、前記薄膜トランジスタと前記画素電極との間に形成され、且つ互いに隣接して形成された第１のカラーフィルタと第２のカラーフィルタと第３のカラーフィルタから成るカラーフィルタ層とを有する液晶表示装置であって、前記薄膜トランジスタの一方の電極と前記画素電極とは、前記カラーフィルタ層に形成されたコンタクトホールを介して接続され、前記カラーフィルタ層から成る前記コンタクトホールの側壁は、テーパー状に形成され、前記カラーフィルタ層と接している前記カラーフィルタ層の下層は、前記側壁と平面的に見て重畳する第１の面と、前記第１の面よりも前記画素電極側に位置する第２の面とを有し、且つ前記第１の面と前記第２の面によって第１の段差を形成し、前記側壁と前記第１の面が交わる位置から、前記第２の面側の前記第１の面の端部までの距離が、１μｍ以下であり、前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、前記第３のカラーフィルタは、前記第１のカラーフィルタの一方の端部の上層に前記第２のカラーフィルタの端部を重ね合わせ、且つ前記第１のカラーフィルタの前記一方の端部とは異なる他方の端部の上層に前記第３のカラーフィルタの端部を重ね合わせて形成され、前記第１のカラーフィルタの一方の端部と他方の端部とはテーパー状に形成され、前記下層の内、前記第１のカラーフィルタと接している領域は、前記一方の端部又は前記他方の端部と平面的に見て重畳する第３の面と、前記第３の面よりも前記一方の電極側に位置する第４の面とを有し、且つ前記第３の面と前記第４の面によって段差を形成し、前記前記一方の端部又は前記他方の端部と前記第３の面とが交わる位置から、前記第４の面側の前記第３の面の端部までの距離が、１μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、露光量を増大させることなく、コンタクトホールのテーパー角を大きくした有機絶縁膜を備える液晶表示装置を製造できる。

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。

本発明の実施形態１の液晶表示装置の概略構成を説明するための図である。 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る。 図２に示すＢ−Ｂ’線での断面図である。 図２に示すＣ−Ｃ’線での断面図である。 本発明の原理を説明するための断面図である。 従来の液晶表示装置における図４に対応するコンタクトホール部分の断面図である。 本発明の実施形態２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る。 図７に示すＥ−Ｅ’線での断面図である。 図７に示すＦ−Ｆ’線での断面図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、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図であり、以下、図１に基づいて、実施形態１の液晶表示装置の全体構成を説明する。ただし、図１に示すＸ，ＹはそれぞれＸ軸、Ｙ軸を示す。また、以下の説明では、平板状の共通電極の液晶層側に線状の画素電極が絶縁膜を介して配置される場合について説明するが、これに限定されることはなく、例えば、ドレイン線と平板状の画素電極とが同層に形成され、該画素電極の液晶層側に線状の共通電極が絶縁膜を介して配置される場合にも適用可能である。さらには、これらＩＰＳ方式の液晶表示装置に限らず、ＴＮ方式やＶＡ方式等のいわゆる縦電解方式の液晶表示装置にも適用可能である。

図１に示すように、実施形態１の液晶表示装置は、画素電極（第２電極）ＰＸ及び薄膜トランジスタＴＦＴが形成される第１基板ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向して配置されカラーフィルタ（着色層）等が形成される第２基板ＳＵＢ２と、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層とで構成される液晶表示パネルＰＮＬを有する。該液晶表示パネルＰＮＬと該液晶表示パネルＰＮＬの光源となる図示しないバックライトユニット（バックライト装置）とを組み合わせることにより、液晶表示装置が構成されている。第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との固定及び液晶の封止は、第２基板の周辺部に環状に塗布されたシール材ＳＬで固定され、液晶も封止される構成となっている。ただし、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。

また、第２基板ＳＵＢ２は、第１基板ＳＵＢ１よりも小さな面積となっており、第１基板ＳＵＢ１の図中下側の辺部を露出させるようになっている。この第１基板ＳＵＢ１の辺部には、半導体チップで構成される駆動回路ＤＲが搭載されている。この駆動回路ＤＲは、表示領域ＡＲに配置される各画素を駆動する。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ことがある。

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が基材として用いられるのが一般的であるが、樹脂性の透明絶縁基板であってもよい。

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１中Ｘ方向に延在しＹ方向に並設され、駆動回路ＤＲからの走査信号が供給される走査信号線（ゲート線）ＧＬが形成されている。また、図１中Ｙ方向に延在しＸ方向に並設され、駆動回路からの映像信号（階調信号）が供給される映像信号線（ドレイン線）ＤＬが形成されている。隣接する２本のドレイン線ＤＬと隣接する２本のゲート線ＧＬとで囲まれる領域が画素を構成し、複数の画素が、ドレイン線ＤＬ及びゲート線ＧＬに沿って、表示領域ＡＲ内においてマトリックス状に配置されている。

各画素は、例えば図１中丸印Ａの等価回路図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／オフ駆動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を介して映像信号の電位に対して基準となる電位を有する共通信号が供給される共通電極ＣＴとを備えている。図１中丸印Ａの等価回路図Ａ’においては、模式的に共通電極ＣＴを線状に記しているが、実施形態１においては、上述の通り平板状に共通電極ＣＴが形成されている。尚、実施形態１の薄膜トランジスタＴＦＴは、そのバイアスの印加によってドレイン電極とソース電極が入れ替わるように駆動するが、本明細書中においては、便宜上、ドレイン線ＤＬと接続される側をドレイン電極ＤＴ、画素電極ＰＸと接続される側をソース電極ＳＴと記す。

画素電極ＰＸと共通電極ＣＴとの間には、第１基板ＳＵＢ１の主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、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。また、このような構成の液晶表示装置において、液晶に電界が印加されていない場合に光透過率を最小（黒表示）とし、電界を印加することにより光透過率を向上させていくノーマリブラック表示形態で表示を行うようになっている。

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、外部システムからフレキシブルプリント基板ＦＰＣを介して入力される入力信号に基づいて、映像信号や走査信号等の駆動信号を生成する駆動回路ＤＲに接続される。ただし、実施形態１の液晶表示装置では、駆動回路ＤＲを半導体チップで形成し第１基板ＳＵＢ１に搭載する構成としているが、映像信号を出力する映像信号駆動回路と走査信号を出力する走査信号駆動回路との何れか一方又はその両方の駆動回路をフレキシブルプリント基板ＦＰＣにテープキャリア方式やＣＯＦ（Chip On Film）方式で搭載し、第１基板ＳＵＢ１に接続させる構成であってもよい。

なお、図１中丸印Ａの等価回路図Ａ’においては、画素毎に独立して形成される共通電極ＣＴに対して、コモン線ＣＬを介して共通信号を入力する構成としたが、実施形態１の液晶表示装置でこれに限定されることはなく、例えば、少なくとも表示領域ＡＲの全面に共通電極ＣＴを形成する構成であってもよい。

〈画素構成〉
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Ｂ−Ｂ’線での断面図であり、図４は図２に示すＣ−Ｃ’線での断面図である。以下、図２〜図４に基づいて、実施形態１の液晶表示装置における画素構成を説明する。また、コンタクトホールが形成される有機絶縁膜を除く他の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、ゲート線ＧＬとドレイン線ＤＬとで囲まれる領域には、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で囲まれる領域には、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる矩形状の透明導電膜に該透明導電膜よりも小さい開口が形成されており、共通電極と重畳される領域において線状（櫛歯状）の画素電極ＰＸを構成している。この画素電極ＰＸの一端は、その側壁面の傾斜角すなわちテーパー角が約６０°に形成されるコンタクトホールＴＨ１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。

図３にゲート線ＧＬに沿った領域の断面構造を示す。図３に示すように、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、例えばアモルファスシリコンからなる半導体層ＡＳが形成されている。この半導体層ＡＳは薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層となるものであり、ポリシリコンや微結晶シリコン等であってもよい。

半導体層ＡＳの上層には、当該半導体層ＡＳ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ＡＳと重畳する個所においてゲート線ＧＬがゲート電極ＧＴを兼ねる構成となっており、このゲート線ＧＬの上層には無機絶縁膜（層間絶縁膜）ＩＮ１が形成される構成となっている。なお、無機絶縁膜ＩＮ１としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ）が好適である。

また、無機絶縁膜ＩＮ１の上層には、図２中のＹ方向に伸延するドレイン線ＤＬが形成されている。該ドレイン線ＤＬの一部は、ゲート絶縁膜ＧＩ及び無機絶縁膜ＩＮ１に形成されたコンタクトホールＣＨ２を介して半導体層ＡＳ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ている。また、ドレイン線ＤＬと共に半導体層ＡＳの他端側に形成されるソース電極ＳＴが、ゲート絶縁膜ＧＩ及び無機絶縁膜ＩＮ１に形成されたコンタクトホールＣＨ１を介して、半導体層ＡＳと接続される構成となっている。なお、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、前述の層間絶縁膜ＩＮ１がゲート線ＧＬとドレイン線ＤＬとの間に配置される構成になっており、ゲート線ＧＬとドレイン線ＤＬとが短絡することを防いでいる。

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無機絶縁膜ＩＮ２が形成される構成となっている。この無機絶縁膜ＩＮ２は有機絶縁膜ＰＡＳの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、酸化シリコン膜（ＳｉＯ，ＳｉＯ_２）、等からなり、薄膜トランジスタＴＦＴの上層の全面に当該無機絶縁膜ＩＮ２が形成されている。

無機絶縁膜ＩＮ２の上層には、平坦化膜と機能する有機絶縁膜ＰＡＳが形成される構成となっている。実施形態１では、後に詳述するように、コンタクトホールＴＨ１の形成領域ではテーパー角が約６０°で形成される。

有機絶縁膜ＰＡＳ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、その上層に容量絶縁膜としても機能する無機絶縁膜ＩＮ３が形成される構成となっている。無機絶縁膜ＩＮ３、有機絶縁膜ＰＡＳ、無機絶縁膜ＩＮ２にはソース電極ＳＴとなる薄膜に至るコンタクトホールＴＨ１が形成されており、無機絶縁膜ＩＮ３の上層に形成され、ＩＴＯからなる透明導電膜で形成される画素電極ＰＸとソース電極ＳＴとが電気的に接続されている。

この有機絶縁膜ＰＡＳに形成されるコンタクトホールＴＨ１の部分では、図４に示すように、無機絶縁膜ＩＮ２の液晶側面と有機絶縁膜ＰＡＳの側壁面とのなす角度であるテーパー角（図４にθで示す）が約６０°に形成されている。ただし、テーパー角は６０°に限定されることはなく、６０°以上のテーパー角ならば、他の角度であってもよい。また、図４に示すように、無機絶縁膜ＩＮ２の液晶側面には、段差（凸部、無機絶縁膜ＩＮ１とゲート絶縁膜ＧＩに無機絶縁膜ＩＮ２が乗り上げている部分）が形成されている。このとき、後述する原理説明の項で詳細に説明するように、コンタクトホールＴＨ１を形成する有機絶縁膜ＰＡＳの液晶側面から下層の無機絶縁膜ＩＮ２に到達する貫通孔では、この無機絶縁膜ＩＮ２の段差（凸部）近傍に有機絶縁膜ＰＡＳの側壁面が形成される構成となっている。

すなわち、実施形態１では、コンタクトホールＴＨ１の形成領域では、有機絶縁膜ＰＡＳの側壁面は、丸印Ｄで示す下層に形成される無機絶縁膜ＩＮ２に接する有機絶縁膜ＰＡＳの下層側端部と、無機絶縁膜ＩＮ２の液晶側面に形成される段差（凸部）の端部（有機絶縁膜ＰＡＳの側壁面側の段差端部）との距離Ｌが１μｍ以下に形成されている。換言すれば、無機絶縁膜ＩＮ２の液晶面側に形成される段差（凸部）の下端から距離Ｌ＝１μｍ以下の位置に、有機絶縁膜ＰＡＳの下層側端部が位置する構成となっている。上記構成とすることにより、実施形態１では、有機絶縁膜ＰＡＳを露光する際の露光量を大幅に増加させることなく、有機絶縁膜ＰＡＳの傾斜角を大きく形成する構成としている。なお、露光には、例えばＧＨＩ線が用いられる。このとき、露光量の増加は露光時間に比例するので、液晶表示装置の製造スループットを低下させることなく、有機絶縁膜ＰＡＳの傾斜角を大きく形成することが可能となる。従って、液晶表示装置の製造スループットを低下させることなく、画素領域においてコンタクトホールが占める面積を減少させ、開口率を向上させることができる。

このとき、無機絶縁膜ＩＮ２の表面に形成される段差（凸部）は、半導体層ＡＳの上層に形成されるゲート絶縁膜ＧＩ及び無機絶縁膜ＩＮ１の端部に、無機絶縁膜ＩＮ２を積層することによって形成された段差である。このような段差を形成するために、実施形態１においては、無機絶縁膜ＩＮ２に形成される開口幅よりも有機絶縁膜ＰＡＳの開口幅を大きく形成すると共に、有機絶縁膜ＰＡＳの開口幅よりもゲート絶縁膜ＧＩ及び無機絶縁膜ＩＮ１の開口幅を大きく形成する構成としている。これにより、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＴとなる薄膜の表面に画素電極ＰＸの一部端部が形成され、ソース電極ＳＴと画素電極ＰＸが電気的に接続される。

〈原理説明〉
図５は本発明の原理を説明するための断面図であり、図５（ａ）は段差の上面側に有機絶縁膜ＰＡＳの下端部を形成する場合の断面図であり、図５（ｂ）は平板状の上面に有機絶縁膜ＰＡＳの下端部を形成する場合の断面図であり、図５（ｃ）は段差の下面側に有機絶縁膜ＰＡＳの下端部を形成する場合の断面図である。ただし、図５（ａ）〜図５（ｃ）の開口部は同じ露光量で有機絶縁膜を形成した場合を示している。

本願発明者らは、平板状の無機絶縁膜ＩＮ２と、段差が形成される無機絶縁膜ＩＮ２の表面に、有機絶縁膜ＰＡＳを形成し、更に有機絶縁膜ＰＡＳに側壁面がテーパー状に形成される開口を露光量で形成した際のテーパー角を比較し、以下のことを発見した。

図５（ａ）に示すように、無機絶縁膜ＩＮ２の段差部の上段側（の平坦面）に、該段差部を覆うように有機絶縁膜ＰＡＳを形成した場合の有機絶縁膜ＰＡＳのテーパー角をθ１とする。また、図５（ｂ）に示すように、平板状の無機絶縁膜ＩＮ２の上面に有機絶縁膜ＰＡＳを形成した場合の有機絶縁膜ＰＡＳのテーパー角をθ２とする。さらには、図５（ｃ）に示すように、無機絶縁膜ＩＮ２の段差部の下段側（の平坦面）に、該段差部を覆うように有機絶縁膜ＰＡＳを形成した場合の有機絶縁膜ＰＡＳのテーパー角をθ３とする。尚、有機絶縁膜ＰＡＳの側壁面と段差端部との距離は１μｍ以下である。

この場合に形成される有機絶縁膜ＰＡＳに開口部すなわち端部のテーパー角は、θ３＞θθ２＞θ１となり、平板状のテーパー角θ２を基準とした場合、より大きなテーパー角θ３の端部を形成するためには、図５（ｃ）に示すように、無機絶縁膜ＩＮ２の段差部の下段側に、該段差部を覆うように有機絶縁膜ＰＡＳを形成することにより、同じ露光量であってもより大きなテーパー角θ３を得られることが判明した。また、同じ露光量で平板状のテーパー角θ２よりも小さなテーパー角θ１の端部を形成するためには、図５（ｃ）に示すように、無機絶縁膜ＩＮ２の段差部の上段側に、該段差部を覆うように有機絶縁膜ＰＡＳを形成することにより、同じ露光量であってもより小さなテーパー角θ１を得られることが判明した。

従って、実施形態１の液晶表示装置においては、無機絶縁膜ＩＮ２の段差の下段側に有機絶縁膜ＰＡＳの下側端部を形成すると共に、該有機絶縁膜ＰＡＳで段差を覆う構成とすることにより、有機絶縁膜ＰＡＳを形成する際の露光量を増加させることなく、図４のテーパー角θが約６０°になるように、有機絶縁膜ＰＡＳの側壁すなわちコンタクトホールＴＨ１の側壁を形成する構成としている。これにより、図６に示す図４に対応する従来の液晶表示装置（無機絶縁膜ＩＮ２の段差部の形状が図４と異なる）のコンタクトホールの側壁のテーパー角よりも、図４に示す実施形態１の液晶表示装置のコンタクトホールＴＨ１の側壁のテーパー角を大きく形成することができる。ただし、図６に示す従来の液晶表示装置の画素構成は、無機絶縁膜ＩＮ２の段差部の上段側に、該段差部を覆うように有機絶縁膜ＰＡＳを形成した構成、すなわち図５（ａ）に示す構成に非常に類似する構成となるので、この構成を有する従来の液晶表示装置でθ＝６０°以上のテーパー角を有する有機絶縁膜ＰＡＳを形成するためには、非常に大きな露光量が必要であると推定できる。

〈実施形態２〉
図７は本発明の実施形態２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８は図７に示すＥ−Ｅ’線での断面図であり、図９は図７に示すＦ−Ｆ’線での断面図である。ただし、実施形態２の液晶表示装置は、実施形態１の液晶表示装置における有機絶縁膜ＰＡＳの形成位置に、有機膜である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタ（着色層）を順次形成する構成としており、カラーフィルタを除く他の構成は実施形態１と同様となる。従って、以下の説明では、カラーフィルタの構成及び該カラーフィルタに形成されるコンタクトホールＴＨ１について詳細に説明する。

図７に示すように、実施形態２の液晶表示装置における第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。隣接する２本のドレイン線ＤＬと隣接する２本のゲート線ＧＬとで囲まれる領域の画素には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかの色のカラーフィルタが形成されている。特に、実施形態２の液晶表示装置では、各カラーフィルタはドレイン線ＤＬの延在方向であるＹ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、図中中央の画素には、緑色（Ｇ）のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）が形成され、Ｙ方向に隣接する各画素にも緑色（Ｇ）のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）が形成されている。一方、Ｘ方向には、ストライプ状に形成される各カラーフィルタ（赤色（Ｒ）のカラーフィルタＣＦ（Ｒ）（図中左側）、緑色（Ｇ）のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）（図中中央）、青色（Ｂ）のカラーフィルタＣＦ（Ｂ）（図中右側））が隣接して形成されている。また、実施形態２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の端部（隣接側の端部）がテーパー状に形成されると共に重ねて配置され、この重なり部分がドレイン線ＤＬに重畳する構成となっている。

このような構成からなる実施形態２の画素では、図８に示すように、無機絶縁膜ＩＮ２を含めた下層の各薄膜の構成は実施形態１と同様の構成となり、該無機絶縁膜ＩＮ２の上層にカラーフィルタＣＦ（Ｒ）、ＣＦ（Ｇ）、ＣＦ（Ｂ）が形成されている。このとき、無機絶縁膜ＩＮ２は有機絶縁物であるカラーフィルタ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を保護する役割を有する。実施形態２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）が順番に無機絶縁膜ＩＮ２の上層に形成される。尚、各色のカラーフィルタを形成する順番は、上記順番に限定されるものではない。このときのカラーフィルタの形成では、ドレイン線ＤＬと重畳され、隣接する２色のカラーフィルタが重なる領域を遮光領域（遮光膜）として利用する構成となっている。即ち、隣接する２色のカラーフィルタを当該ドレイン線ＤＬの上方で重ね合わせる構成となっている。

このような重ね合わせる構成を採る場合、重ね合わせ部の下層のカラーフィルタのテーパー角（図８のＣＦ（Ｇ）のテーパー角）がある程度大きい場合には、通常、下層のカラーフィルタの上層に、上層のカラーフィルタが乗り上げて、重ね合せ部に凸部が形成される。図８の左側の重ね合せ部においては、カラーフィルタＣＦ（Ｇ）の上層にカラーフィルタＣＦ（Ｒ）が乗り上げて、凸部が形成される。同様に、図８の右側の重ね合せ部においては、カラーフィルタＣＦ（Ｇ）の上層にカラーフィルタＣＦ（Ｂ）が乗り上げて、凸部が形成される。その結果、カラーフィルタの上層に形成される共通電極ＣＴ及び画素電極ＰＸにも凹凸が生じ、液晶表示装置における画質低下の原因となってしまう。従って、図８に示す、重ね合わせ部のカラーフィルタのテーパー角は、比較的小さい角度に形成する必要がある。

一方、カラーフィルタＣＦ（Ｒ）、カラーフィルタＣＦ（Ｇ）、カラーフィルタＣＦ（Ｂ）の形成時においては、順次、各画素領域のコンタクトホールＴＨ１の形成も行われることとなる。例えばカラーフィルタＣＦ（Ｇ）の形成では、第１基板ＳＵＢ１の全面への緑色（Ｇ）用のレジスト材料を塗布した後に、フォトリソグラフィ技術によって、所定の形状にパターニングする。この際、カラーフィルタ端部（重ね合せ部）のテーパー形状の形成、コンタクトホールＴＨ１の形成も同時に行われる。しかしながら、ガラス基板への露光光の照射量は、コンタクトホールＴＨ１形成領域とカラーフィルタ重ね合せ部とで、所定の同じ照射量となるので、従来においては、重ね合せ部のテーパー角とコンタクトホールＴＨ１のテーパー角とが同じとなってしまい、それぞれの領域における互いに異なる最適なテーパー角での膜の形成が困難であった。例えば、ハーフトーンマスク等を用いて異なる露光量を実現することは可能であるが、この場合であっても露光量の大きい部分であるコンタクトホールＴＨ１のテーパー角を基準とした露光量での露光を行う必要があるので、露光時間が非常に大きくなり、製造スループットは低下してしまう。

これに対して、実施形態２の液晶表示装置では、図８に示すように、ドレイン線ＤＬに重畳される重ね合せ部のカラーフィルタの形成においては、例えばカラーフィルタの下側端部がドレイン線ＤＬにより形成される段差の上段部と一致する用に形成し、カラーフィルタがその段差部を覆うように形成する（図５（ａ）に示す構成）ことによって、比較的小さいテーパー角で、カラーフィルタ端部のテーパー形状を形成する構成としている。例えば、カラーフィルタＣＦ（Ｇ）では、当該カラーフィルタＣＦ（Ｇ）の下層に形成される無機絶縁膜ＩＮ２の凸部の上側領域にカラーフィルタＣＦ（Ｇ）と無機絶縁膜ＩＮ２とが接する端部を形成し、カラーフィルタＣＦ（Ｇ）の上面側（液晶側面）を凸部の下側領域の側に形成する構成としている。尚、このときテーパー形状のカラーフィルタ端部と凸部の端部との距離が１μｍ以下にしている。図５（ａ）から図５（ｃ）で説明した効果がより顕著に得られるからである。

さらには、コンタクトホールＴＨ１の形成部分においては、図９に示すように、カラーフィルタＣＦ（Ｇ）の側壁面は、下層に形成される無機絶縁膜ＩＮ２に接するカラーフィルタＣＦ（Ｇ）の下層側端部と、無機絶縁膜ＩＮ２の液晶側面に形成される段差の第１基板ＳＵＢ１側との距離Ｌが１μｍ以下に形成する。すなわち、無機絶縁膜ＩＮ２の液晶面側に形成される凸部の下端から距離Ｌ＝１μｍ以下の位置に、カラーフィルタＣＦ（Ｇ）の下層側端部が位置する構成（図５（ｃ）に示す構成）となっていので、実施形態１と同様の効果を得ることができる。さらには、カラーフィルタＣＦの下層に形成される無機絶縁膜ＩＮ２の凸部の上側領域にカラーフィルタＣＦと無機絶縁膜ＩＮ２とが接する端部を形成し、カラーフィルタＣＦの上面側（液晶側面）を凸部の下側領域の側に形成する構成としているので、同じ露光量でカラーフィルタＣＦのテーパー角は大きく形成できる。

このように、実施形態２の液晶表示装置は、コンタクトホールＴＨ１部分とカラーフィルタの重ね合せ部という、最適なテーパー角が異なる領域が存在しても、無機絶縁膜ＩＮ２の段差とテーパー部分の端部の形成位置を調整するのみで、露光回数を増やさず、且つ露光量を増加させることなくそれぞれに最適なテーパー角が形成できる。

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範囲において種々変更可能である。

ＰＮＬ……液晶表示パネル、ＦＰＣ……フレキシブルプリント基板、ＡＲ……表示領域
ＣＴ……共通電極、ＰＸ……画素電極、ＳＬ……シール材、ＤＬ……ドレイン線
ＣＬ……コモン線、ＧＬ……ゲート線、ＳＴ……ソース電極、ＧＴ……ゲート電極
ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、ＴＨ１，ＴＨ２……コンタクトホール
ＳＵＢ１……第１基板、ＳＵＢ２……第２基板、ＤＲ……駆動回路、ＡＳ……半導体層
ＩＮ１〜ＩＮ３……無機絶縁膜、ＰＡＳ……有機絶縁膜、ＵＣ……下地膜
ＧＩ……ゲート絶縁膜、ＣＦ（Ｒ）……赤色のカラーフィルタ、ＣＦ（Ｇ）……緑色のカラーフィルタ、ＣＦ（Ｂ）……青色のカラーフィルタ

Claims (14)

1. Ｙ方向に延在しＸ方向に並設されるドレイン線と、Ｘ方向に延在しＹ方向に並設されるゲート線と、前記ゲート線からの走査信号に同期して前記ドレイン線からの映像信号を画素電極に出力する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと前記画素電極との間に形成される有機膜とを有する第１基板と、液晶層を介して前記第１基板に対向配置される第２基板と、を備える液晶表示装置であって、
   前記有機膜は、前記薄膜トランジスタのソース電極と前記画素電極とを電気的に接続するコンタクトホールを有し、
   前記有機膜の下層に段差が形成されており、前記有機膜のコンタクトホールを形成する前記薄膜トランジスタ側の辺縁部が前記段差の下段側に形成され、
   前記有機膜に形成されるコンタクトホールの側壁部分が、テーパー角６０°以上で形成されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記有機膜は、前記段差を含むようにして、前記段差の上層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記有機膜は、無機絶縁膜の上層に形成される有機絶縁膜からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記有機膜は、無機絶縁膜の上層に形成される赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の着色層からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
5. 前記着色層は、隣接端部がテーパー状に形成され、前記赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の着色層の内の２つの着色層の該隣接端部が重畳するようにして形成され、
   前記２つの着色層の該隣接端部が重畳する領域は、前記ドレイン線の上層に位置すると共に、前記ドレイン線と重畳していることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記段差は、前記無機絶縁膜の段差であることを特徴とする請求項３乃至５の内の何れかに記載の液晶表示装置。
7. 前記段差は、当該無機絶縁膜の下層に形成される薄膜層の積層数の違いにより形成されることを特徴とする請求項１乃至６の内の何れかに記載の液晶表示装置。
8. 薄膜トランジスタと画素電極とを有する複数の画素と、前記薄膜トランジスタの一方の電極と前記画素電極との間に形成された有機絶縁膜とを有する液晶表示装置であって、
   前記一方の電極と前記画素電極とは、前記有機絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続され、
   前記有機絶縁膜のから成る前記コンタクトホールの側壁は、テーパー状に形成され、
   前記有機絶縁膜と接している前記有機絶縁膜の下層は、前記側壁と平面的に見て重畳する第１の面と、前記第１の面よりも前記画素電極側に位置する第２の面とを有し、且つ前記第１の面と前記第２の面によって段差を形成し、
   前記側壁と前記第１の面が交わる位置から、前記第２の面側の前記第１の面の端部までの距離が、１μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
9. 前記下層は、窒化シリコン又は酸化シリコンを含む無機絶縁膜であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記薄膜トランジスタはゲート絶縁膜を有し、
    前記第２の面の下層には、前記ゲート絶縁膜の端部が位置していることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 対向配置される一対の基板と、
    前記一対の基板の内の一方の基板に形成された薄膜トランジスタと画素電極とを有する複数の画素と、
    前記薄膜トランジスタと前記画素電極との間に形成され、且つ互いに隣接して形成された第１のカラーフィルタと第２のカラーフィルタと第３のカラーフィルタから成るカラーフィルタ層とを有する液晶表示装置であって、
    前記薄膜トランジスタの一方の電極と前記画素電極とは、前記カラーフィルタ層に形成されたコンタクトホールを介して接続され、
    前記カラーフィルタ層から成る前記コンタクトホールの側壁は、テーパー状に形成され、
    前記カラーフィルタ層と接している前記カラーフィルタ層の下層は、前記側壁と平面的に見て重畳する第１の面と、前記第１の面よりも前記画素電極側に位置する第２の面とを有し、且つ前記第１の面と前記第２の面によって第１の段差を形成し、
    前記側壁と前記第１の面が交わる位置から、前記第２の面側の前記第１の面の端部までの距離が、１μｍ以下であり、
    前記第１のカラーフィルタ、前記第２のカラーフィルタ、前記第３のカラーフィルタは、前記第１のカラーフィルタの一方の端部の上層に前記第２のカラーフィルタの端部を重ね合わせ、且つ前記第１のカラーフィルタの前記一方の端部とは異なる他方の端部の上層に前記第３のカラーフィルタの端部を重ね合わせて形成され、
    前記第１のカラーフィルタの一方の端部と他方の端部とはテーパー状に形成され、
    前記下層の内、前記第１のカラーフィルタと接している領域は、前記一方の端部又は前記他方の端部と平面的に見て重畳する第３の面と、前記第３の面よりも前記一方の電極側に位置する第４の面とを有し、且つ前記第３の面と前記第４の面によって段差を形成し、
    前記前記一方の端部又は前記他方の端部と前記第３の面とが交わる位置から、前記第４の面側の前記第３の面の端部までの距離が、１μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
12. 前記下層は、窒化シリコン又は酸化シリコンを含む無機絶縁膜であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記薄膜トランジスタはゲート絶縁膜を有し、
    前記第２の面の下層には、前記ゲート絶縁膜の端部が位置していることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 前記一方の基板は、前記薄膜トランジスタを介して前記画素電極に映像信号を供給する複数のドレイン線を有し、
    前記第３の面の下層には、前記ドレイン線が位置していることを特徴とする請求項１１から請求項１３の何れか１項に記載の液晶表示装置。

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