JP2023066698A - アレイ基板、表示装置及びアレイ基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】短絡を防止する。【解決手段】アレイ基板21は、ドレイン電極23Cと、ドレイン電極23Cの上層側に配されてドレイン電極23Cと重畳する位置にコンタクトホール21CH3が形成された第1絶縁膜21F6,21F7と、第1絶縁膜21F6,21F7の上層側に配され、少なくともコンタクトホール21CH3内にてドレイン電極23Cと重畳し、ドレイン電極23Cに接続される画素電極24と、画素電極24よりも上層側に配され、コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳し、コンタクトホールCH3外に延在して配される第2絶縁膜21F9と、第2絶縁膜21F9よりも上層側に配され、少なくともコンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳して配される導電部31と、画素電極24よりも上層側で導電部31よりも下層側に配され、コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳して配される絶縁部32と、を備える。【選択図】図9
Description
本明細書が開示する技術は、アレイ基板、表示装置及びアレイ基板の製造方法に関する。
従来、液晶表示装置の一例として下記特許文献1,2に記載されたものが知られている。特許文献1に記載された液晶表示装置は、第1の絶縁性基板と、走査線と信号線の交差位置近傍に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子を覆う絶縁層と、該絶縁層を貫通するコンタクトホールと、該コンタクトホールを介して該スイッチング素子と電気的に接続された画素電極とを有するマトリクスアレー基板と、対向基板と、前記マトリクスアレー基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを具備し、前記コンタクトホール内に該コンタクトホールを平坦化するための平坦化層が形成されている。
特許文献2に記載された液晶表示装置は、液晶装置の素子基板上には、薄膜トランジスタと、層間絶縁膜と、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールおよびドレイン電極を介して薄膜トランジスタに電気的に接続された画素電極と、電極間絶縁膜と、スリット状の開口部が複数、形成された共通電極とが積層されている。コンタクトホールは、画素電極の上層側に形成されたホール内絶縁膜により埋められている。ホール内絶縁膜は、電極間絶縁膜と同時形成された絶縁膜であり、ポリシラザンを所定の溶媒に溶解、分散させてなる液状物を塗布後、焼成させてなる。
特許文献1に記載の液晶表示装置では、画素電極がマトリクスアレー基板に、対向電極が対向基板に、それぞれ設けられている。これに対し、特許文献2に記載の液晶表示装置では、画素電極及び共通電極が共に素子基板に設けられている。特許文献2に記載の液晶表示装置では、共通電極は、コンタクトホールと重畳する部分が切り欠かれている。このため、仮に画素電極と共通電極とを絶縁する電極間絶縁膜に膜切れが生じた場合でも、画素電極と共通電極とが短絡する事態が生じることはない。しかしながら、例えば、導電性を有する構造物をコンタクトホールと重畳して設けることが求められる場合には、電極間絶縁膜に膜切れが生じると、当該構造物が画素電極と短絡する問題が生じるおそれがある。
本明細書に記載の技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、短絡を防止することを目的とする。
(1)本明細書に記載の技術に関わるアレイ基板は、少なくともドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、前記ドレイン電極の上層側に配されて前記ドレイン電極と重畳する位置にコンタクトホールが形成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜の上層側に配され、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記ドレイン電極と重畳し、前記ドレイン電極に接続される画素電極と、前記画素電極よりも上層側に配され、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳し、前記コンタクトホール外に延在して配される第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜よりも上層側に配され、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される導電部と、前記画素電極よりも上層側で前記導電部よりも下層側に配され、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される絶縁部と、を備える。
(2)また、上記アレイ基板は、上記(1)に加え、前記第2絶縁膜よりも上層側に配され、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記導電部と重畳し、前記導電部に接続される共通電極を備えてもよい。
(3)また、上記アレイ基板は、上記(2)に加え、前記導電部は、遮光性を有し、少なくとも前記第1絶縁膜のうちの前記コンタクトホールの縁部と重畳して配されてもよい。
(4)また、上記アレイ基板は、上記(3)に加え、前記導電部は、金属材料からなり、前記第4導電膜の下層側に配されてもよい。
(5)また、上記アレイ基板は、上記(4)に加え、前記薄膜トランジスタ及び前記画素電極は、当該アレイ基板の面内において複数ずつがマトリクス状に並んで配されており、前記第1絶縁膜は、当該アレイ基板の面内において複数の前記コンタクトホールがマトリクス状に並ぶよう構成されており、前記共通電極は、複数の前記画素電極と重畳するよう、当該アレイ基板の面内においてベタ状に配されており、前記導電部は、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される複数の第1導電部と、複数の前記コンタクトホールに跨がるよう延在して複数の前記第1導電部に連なる第2導電部と、を有してもよい。
(6)また、上記アレイ基板は、上記(5)に加え、第1方向に沿って延在し、前記第1方向と交差する第2方向に前記画素電極を挟むよう間隔を空けて並ぶ複数の第1配線と、前記第1配線と交差するよう前記第2方向に沿って延在し、前記第1方向に前記画素電極を挟むよう間隔を空けて並ぶ複数の第2配線と、を備えており、前記導電部は、前記第1方向に沿って延在し、前記第1配線と重畳して配される第1延在部と、前記第2方向に沿って延在し、前記第2配線と重畳して配され、前記第1延在部に連なる第2延在部と、有してもよい。
(7)また、上記アレイ基板は、上記(1)から上記(6)のいずれかに加え、前記第2絶縁膜は、前記絶縁部の下層側に配されてもよい。
(8)また、上記アレイ基板は、上記(7)に加え、前記絶縁部は、上面が、前記第2絶縁膜のうちの前記コンタクトホールの周囲に配される部分の上面よりも低くなるよう形成されてもよい。
(9)また、上記アレイ基板は、上記(8)に加え、前記導電部よりも上層側に配され、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記導電部と重畳して配される第2の絶縁部を備えてもよい。
(10)また、上記アレイ基板は、上記(7)から上記(9)のいずれかに加え、前記絶縁部は、有機材料からなり、前記第2絶縁膜よりも膜厚が大きくてもよい。
(11)本明細書に記載の技術に関わる表示装置は、上記(1)から上記(10)のいずれかに記載のアレイ基板と、前記アレイ基板に対向するよう配される対向基板と、を備える。
(12)本明細書に記載の技術に関わるアレイ基板の製造方法は、第1導電膜を成膜し、前記第1導電膜をパターニングして薄膜トランジスタに含まれるドレイン電極を設け、前記第1導電膜の上層側に第1絶縁膜を成膜し、前記第1絶縁膜をパターニングして前記ドレイン電極と重畳する位置にコンタクトホールを形成し、前記第1絶縁膜の上層側に第2導電膜を成膜し、前記第2導電膜をパターニングして、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記ドレイン電極と重畳し、前記ドレイン電極に接続される画素電極を設け、前記第2導電膜よりも上層側に、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳し、前記コンタクトホール外に延在して配される第2絶縁膜を成膜し、前記第2導電膜よりも上層側に第3絶縁膜を成膜し、前記第3絶縁膜をパターニングすることで、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される絶縁部を設け、前記第2絶縁膜及び前記第3絶縁膜よりも上層側に第3導電膜を成膜し、前記第3導電膜をパターニングして、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される導電部を設ける。
(13)また、上記アレイ基板の製造方法は、上記(12)に加え、前記第2導電膜の上層側に前記第2絶縁膜を成膜し、材料としてポジ型の感光性材料を用いた前記第3絶縁膜を、前記第2絶縁膜の上層側に成膜し、成膜した前記第3絶縁膜を全面露光してから現像し、前記絶縁部を設けてもよい。
本明細書に記載の技術によれば、短絡を防止することができる。
<実施形態1>
実施形態1を図1から図17によって説明する。本実施形態では、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head-Mounted Display)10HMD及びそれに用いられる液晶表示装置10を例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。
実施形態1を図1から図17によって説明する。本実施形態では、ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイ(HMD:Head-Mounted Display)10HMD及びそれに用いられる液晶表示装置10を例示する。なお、各図面の一部にはX軸、Y軸及びZ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。
図1は、ヘッドマウントディスプレイ10HMDを使用者が頭部10HDに装着した状態を示す概略斜視図である。ゴーグル型のヘッドマウントディスプレイ10HMDは、図1に示すように、使用者の頭部10HDに装着される頭部装着器具10HMDaを備える。頭部装着器具10HMDaは、使用者の両方の眼を囲っている。
図2は、ヘッドマウントディスプレイ10HMDを構成する頭部装着器具10HMDaに備わる液晶表示装置10及びレンズ部10REと、使用者の眼球10EYと、の光学的関係を示す概略側面図である。頭部装着器具10HMDaには、図2に示すように、画像を表示する液晶表示装置10と、液晶表示装置10に表示された画像を使用者の眼球10EYに結像させるレンズ部10REと、が少なくとも内蔵されている。液晶表示装置10は、液晶パネル(表示装置)11と、液晶パネル11に光を照射するバックライト装置(照明装置)12と、を少なくとも備える。液晶パネル11のうちの、レンズ部10RE側の板面が、画像を表示する表示面11DSとされる。レンズ部10REは、液晶表示装置10と使用者の眼球10EYとの間に介在するよう配される。レンズ部10REにより光に屈折作用が付与される。このレンズ部10REの焦点距離を調整することで、使用者は、眼球10EYの水晶体10EYaを介して網膜10EYbに結像される像が、眼球10EYからの距離L2の位置に見かけ上存在する仮想ディスプレイ10VDに表示されている、と認識することができる。この距離L2は、眼球10EYから液晶表示装置10までの実際の距離L1よりも遙かに大きい。これにより、使用者は、液晶表示装置10の画面サイズ(例えば0.数インチから数インチ程度)よりも遙かに大きな画面サイズ(例えば数十インチから数百インチ程度)の仮想ディスプレイ10VDに表示された虚像である拡大画像を視認することができる。
なお、頭部装着器具10HMDaに液晶表示装置10を1つ搭載し、その液晶表示装置10に右目用画像と左目用画像とを表示させることが可能である。それ以外に、頭部装着器具10HMDaに液晶表示装置10を2つ搭載し、一方の液晶表示装置10に右目用画像を、他方の液晶表示装置10に左目用画像を、それぞれ表示させことも可能である。また、頭部装着器具10HMDaには、使用者の耳に宛てがわれて音声を発するイヤフォンなどが備えられてもよい。
液晶表示装置10に備わる液晶パネル11の構成について、図3などを用いて説明する。図3は、液晶表示装置10を構成する液晶パネル11とフレキシブル基板14と制御回路基板15との接続構成を示す概略平面図である。なお、バックライト装置12の構成は、既知の通りであり、例えば、LEDなどの光源や光源からの光に光学作用を付与することで面状の光に変換する光学部材などを有する。液晶パネル11には、図3に示すように、表示駆動を行うためのドライバ13と、フレキシブル基板14と、がACF(Anisotropic Conductive Film)を介して実装されている。フレキシブル基板14には、ドライバ13に対して各種入力信号を外部から供給する制御回路基板(信号供給源)15が接続されている。
液晶パネル11は、図3に示すように、中央側部分が、画像を表示可能な表示領域(アクティブエリア)AAとされる。液晶パネル11は、表示領域AAを取り囲む外周側部分が、平面に視て枠状(額縁状)をなす非表示領域(ノンアクティブエリア)NAAとされる。なお、図3では、一点鎖線が表示領域AAの外形を表しており、当該一点鎖線よりも外側の領域が非表示領域NAAとなっている。液晶パネル11は、一対の基板20,21を貼り合わせてなる。一対の基板20,21のうち、表側(正面側)の基板が、対向基板(CF基板)20とされる。一対の基板20,21のうち、裏側(背面側)の基板が、アレイ基板(アクティブマトリクス基板)21とされる。対向基板20及びアレイ基板21は、それぞれほぼ透明なガラス基板20GS,21GSを有しており、各ガラス基板20GS,21GSの内面側に各種の膜が積層形成されてなる。なお、両基板20,21の外面側には、それぞれ偏光板が貼り付けられている。
図4は、液晶パネル11を構成するアレイ基板21の表示領域AAにおける画素配列に示す平面図である。図4では、アレイ基板21に備わる第2金属膜及び第3金属膜21F5からなる構成をそれぞれ異なる網掛け状にして図示する。アレイ基板21の表示領域AAにおける内面側には、図4に示すように、スイッチング素子であるTFT(薄膜トランジスタ)23及び画素電極24が、X軸方向及びY軸方向に沿って複数ずつマトリクス状(行列状)に並んで設けられる。TFT23及び画素電極24の周りには、格子状をなすゲート配線(第1配線、走査配線)26及びソース配線(第2配線、信号配線)27が取り囲むようにして配設されている。ゲート配線26は、第2金属膜からなる。ゲート配線26は、X軸方向(第1方向)に沿ってほぼ直線状に延在し、Y軸方向に画素電極24を挟むよう間隔を空けて複数が並んで配される。ゲート電極23Aは、第2金属膜からなる。ソース配線27は、第3金属膜21F5からなる。ソース配線27は、X軸方向と直交するY軸方向(第2方向)に沿ってほぼ直線状に延在し、X軸方向に画素電極24を挟むよう間隔を空けて複数が並んで配される。
平面に視たTFT23の構成について図4及び図5を用いて説明する。図5は、図4と同様の、アレイ基板21の表示領域AAにおける画素配列に示す平面図であり、アレイ基板21に備わる半導体膜及び第1透明電極膜21F8からなる構成が、それぞれ異なる網掛け状にして図示される。TFT23は、図4及び図5に示すように、ゲート電極23Aと、ソース電極23Bと、ドレイン電極23Cと、チャネル部23Dと、を有する。ゲート電極23Aは、ゲート配線26のうち、チャネル部23Dと重畳する部分からなる。ゲート電極23Aは、図4に示すように、ゲート配線26と同じ第2金属膜からなる。ソース電極23Bは、ソース配線27のうち、チャネル部23Dと重畳していてチャネル部23Dに接続される部分からなる。ソース配線27は、部分的に拡幅されており、その拡幅部分がソース電極23Bを構成している。ソース電極23Bは、ドレイン電極23Cよりもゲート配線26からY軸方向に遠い配置とされる。ソース電極23Bは、ソース配線27と同じ第3金属膜21F5からなる。ドレイン電極23Cは、平面に視て縦長の方形状をなし、X軸方向に隣り合う2つのソース配線27のほぼ中間位置に配されている。ドレイン電極23Cは、画素電極24に接続されている。ドレイン電極23Cは、ソース電極23Bと同じ第3金属膜21F5からなる。
チャネル部23Dは、図5に示すように、ソース電極23Bからドレイン電極23Cに至るまで途中で複数回(5回)屈曲されるよう、配索されている。チャネル部23Dは、一端部がソース電極23Bと重畳していてソース電極23Bに接続され、他端部がドレイン電極23Cと重畳していてドレイン電極23Cに接続されている。チャネル部23Dは、一端部から所定長さにわたってソース配線27と重畳するようY軸方向に沿って延在し、途中で屈曲されてY軸方向に対する斜め方向に沿って延在する。チャネル部23Dは、上記した斜めに延在する部分に対して屈曲されてY軸方向に沿って延在し、ゲート配線26を横切る。チャネル部23Dは、上記したゲート配線26を横切る部分に対して屈曲されてX軸方向に沿って延在し、再び屈曲されてY軸方向に沿って延在し、再びゲート配線26を横切る。チャネル部23Dは、上記した再びゲート配線26を横切る部分からY軸方向に対する斜め方向に沿って延在し、その延出端が他端部となる。このように、チャネル部23Dは、一端部と他端部との中間に位置する中間部分が、折り返し状をなしていて、ゲート配線26に対して2回交差している。従って、ゲート配線26は、1つのチャネル部23Dに対して2つの重畳部位、つまり2つのゲート電極23Aを有している。1つのTFT23は、2つのゲート電極23Aを有している。以上のような構成のTFT23は、ゲート配線26によりゲート電極23Aに供給される走査信号に基づいて駆動される。すると、ソース配線27によりソース電極23Bに供給される画像信号に係る電位が、チャネル部23Dを介してドレイン電極23Cに供給される。すると、画素電極24は、ドレイン電極23Cに供給される画像信号に係る電位に充電される。
平面に視た画素電極24の構成について図5を用いて説明する。画素電極24は、図5に示すように、Y軸方向に間隔を空けた一対のゲート配線26と、X軸方向に間隔を空けた一対のソース配線27と、により囲まれた領域に配されている。画素電極24が配される領域は、縦長の概ね方形状とされる。画素電極24は、第1透明電極膜21F8からなる。画素電極24は、縦長の画素電極本体24Aと、画素電極本体24AのY軸方向の一端部に連なるコンタクト部24Bと、を有する。画素電極本体24Aは、Y軸方向の一端部から他端部に至るまで、幅寸法の増減を繰り返すよう構成されている。画素電極本体24Aは、Y軸方向に間隔を空けた3位置にて幅寸法が最大値となり、それら3位置の中間となる2箇所が括れた平面形状となっている。画素電極本体24Aは、外形の大部分が曲線により構成され、一部が直線により構成されている。画素電極本体24Aの外形を構成する曲線及び直線は、X軸方向及びY軸方向に対する斜め方向に沿って延びている。コンタクト部24Bは、平面に視て縦長の方形状をなしている。コンタクト部24Bは、自身の接続対象のTFT23に接続されるソース配線27寄りとなるようX軸方向に偏在している。コンタクト部24Bは、自身の接続対象のTFT23に備わるドレイン電極23Cの全域に対して重畳するよう配されている。コンタクト部24Bは、自身の接続対象のTFT23に備わる2つのゲート電極23Aの一部ずつに対して重畳するよう配されている。コンタクト部24Bは、自身の接続対象のTFT23に備わるチャネル部23Dのうち、他端部(ドレイン電極23Cとの接続部位)や2つの斜めに延在する部分などに対しても重畳するよう配されている。
図6は、液晶パネル11における画素PXの中央部付近の断面図(図4のA-A線断面図)である。液晶パネル11は、図6に示すように、一対の基板20,21間に配されて電界印加に伴って光学特性が変化する物質である液晶分子を含む液晶層(媒質層)22を有している。液晶パネル11を構成する対向基板20の内面側における表示領域AAには、青色(B)、緑色(G)及び赤色(R)を呈する3色のカラーフィルタ28が設けられている。互いに異なる色を呈する複数のカラーフィルタ28は、ゲート配線26の延在方向(X軸方向)に隣り合うよう並んで配される。互いに異なる色を呈する複数のカラーフィルタ28は、ソース配線27の延在方向(概ねY軸方向)に沿って延在している。このように、互いに異なる色を呈する複数のカラーフィルタ28は、全体としてストライプ状に配列されている。これらのカラーフィルタ28は、アレイ基板21側の各画素電極24と平面に視て重畳する配置とされている。互いに異なる色を呈する複数のカラーフィルタ28は、その境界(色境界)がソース配線27と重畳する配置とされる。この液晶パネル11においては、X軸方向に沿って並ぶR,G,Bのカラーフィルタ28と、各カラーフィルタ28と対向する3つの画素電極24と、が3色の画素PXをそれぞれ構成している。そして、この液晶パネル11においては、X軸方向に沿って隣り合うR,G,Bの3色の画素PXによって所定の階調のカラー表示を可能な表示画素が構成されている。画素PXにおけるY軸方向の配列ピッチは、X軸方向の配列ピッチの3倍程度とされる。
本実施形態に係る液晶パネル11は、上記したヘッドマウントディスプレイ10HMDに用いられるものであることから、極めて高い精細度となっており、図6に示すように、X軸方向についての画素PXの配列ピッチは、例えば10.95μm程度となっている。これに対し、ゲート配線26やソース配線27の線幅は、例えば1.5μm~2.5μm程度となっている。また、対向基板20には、互いに異なる色を呈する複数のカラーフィルタ28を仕切るよう、ブラックマトリクス29が設けられている。ブラックマトリクス29は、Y軸方向に沿ってほぼ直線状に延在し、X軸方向にカラーフィルタ28を挟むよう間隔を空けて複数が並んで配される。ブラックマトリクス29は、アレイ基板21のソース配線27と重畳する配置とされる。ブラックマトリクス29は、ソース配線27と協働して、異なる色を呈する画素PX間に生じ得る混色を防ぐことができる。カラーフィルタ28の上層側(液晶層22側)には、平坦化のために対向基板20のほぼ全域にわたってベタ状に配されるオーバーコート膜20OCが設けられている。対向基板20のうち、ゲート配線26及びソース配線27の交差部位と重畳する特定の位置には、スペーサ20SPが設けられている(図4の太い二点鎖線を参照)。スペーサ20SPは、対向基板20からアレイ基板21に向けて液晶層22を貫く形で突き出し、アレイ基板21の内面に当接可能とされる。スペーサ20SPにより、一対の基板20,21間の間隔を保持することが可能である。スペーサ20SPは、X軸方向に2つの画素PXに跨がる形成範囲を有しており、2つのコンタクト部24B(2つの後述する第3コンタクトホール21CH3)と重畳している。なお、両基板20,21のうち、液晶層22に接する最内面(最上層)には、液晶層22に含まれる液晶分子を配向させるための配向膜がそれぞれ形成されている。
続いて、共通電極25に関して図5及び図6を参照しつつ説明する。アレイ基板21の表示領域AAにおける内面側には、図6に示すように、全ての画素電極24と重畳する共通電極25が設けられている。共通電極25は、画素電極24よりも上層側に形成されている。共通電極25は、表示領域AAのほぼ全域にわたって延在していて、ベタ状をなしている。共通電極25には、図5及び図6に示すように、複数の画素電極24と重畳する位置に複数の開口部25Aが設けられている。図5には、共通電極25の開口部25Aが二点鎖線にて図示されている。共通電極25は、開口部25Aの平面形状が、画素電極本体24Aの平面形状と概ね相似形となるよう構成される。共通電極25は、開口部25Aの平面に視た大きさが、画素電極本体24Aの平面に視た大きさよりも一回り小さくなるよう構成される。共通電極25は、開口部25Aの縁部が、画素電極本体24Aと重畳するよう構成される。共通電極25には、共通電位(基準電位)の共通電位信号(基準電位信号)が供給される。画素電極24が充電されると、互いに重畳する画素電極24と共通電極25との間に電位差が生じる。すると、画素電極24と共通電極25の開口部25Aの開口縁との間には、アレイ基板21の板面に沿う成分に加えて、アレイ基板21の板面に対する法線方向の成分を含むフリンジ電界(斜め電界)が生じる。このフリンジ電界を利用することで液晶層22に含まれる液晶分子の配向状態を制御することができる。つまり、本実施形態に係る液晶パネル11は、動作モードがFFS(Fringe Field Switching)モードの一種とされている。
ここで、アレイ基板21のガラス基板21GSに積層される各種の膜について、図10から図17を参照して詳しく説明する。図10から図17は、いずれも製造途中のアレイ基板21におけるドレイン電極23C付近の断面図である。アレイ基板21のガラス基板21GSには、図10から図17に示すように、下層側(ガラス基板21GS側)から順に、第1金属膜(第1遮光膜)、ベースコート膜21F1、半導体膜、ゲート絶縁膜21F2、第2金属膜、第1層間絶縁膜21F3、第2層間絶縁膜21F4、第3金属膜(第1導電膜)21F5、第3層間絶縁膜(第1絶縁膜)21F6、第1平坦化膜(第1絶縁膜)21F7、第1透明電極膜(第2導電膜)21F8、第4層間絶縁膜(第2絶縁膜)21F9、第2平坦化膜(第3絶縁膜)21F10、第4金属膜(第3導電膜、第2遮光膜)21F11、第2透明電極膜(第4導電膜)21F12、バンプ膜(第4絶縁膜、第3平坦化膜)、が少なくとも積層形成されている。上記以外にも、アレイ基板21のガラス基板21GSには、配向膜などが積層形成されている。なお、第3金属膜21F5は、図10に、第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7は、図11に、第1透明電極膜21F8は、図12に、第4層間絶縁膜21F9は、図13に、第2平坦化膜21F10は、図14に、第4金属膜21F11は、図16に、第2透明電極膜21F12は、図17に、それぞれ二点鎖線にて図示されている。
第1金属膜、第2金属膜、第3金属膜21F5及び第4金属膜21F11は、いずれも1種類の金属材料からなる単層膜または異なる種類の金属材料からなる積層膜や合金とされることで導電性及び遮光性を有している。ベースコート膜21F1、ゲート絶縁膜21F2、第1層間絶縁膜21F3、第2層間絶縁膜21F4、第3層間絶縁膜21F6及び第4層間絶縁膜21F9は、いずれも無機材料(無機樹脂材料)の一種であるSiO2(酸化シリコン、シリコン酸化物)やSiNx(窒化シリコン)などからなる。中でも、第1層間絶縁膜21F3及び第2層間絶縁膜21F4は、異なる材料により構成されており、第1層間絶縁膜21F3が例えばSiNxからなり、第2層間絶縁膜21F4が例えばSiO2からなる。第1平坦化膜21F7、第2平坦化膜21F10及びバンプ膜は、有機材料(有機樹脂材料)の一種であるPMMA(アクリル樹脂)などからなる。有機材料からなる第1平坦化膜21F7、第2平坦化膜21F10及びバンプ膜は、無機材料からなるベースコート膜21F1、ゲート絶縁膜21F2、第1層間絶縁膜21F3、第2層間絶縁膜21F4、第3層間絶縁膜21F6及び第4層間絶縁膜21F9よりも膜厚が大きいのが通常である。第1平坦化膜21F7、第2平坦化膜21F10及びバンプ膜のうち、少なくとも第2平坦化膜21F10は、感光性材料からなる。本実施形態では、第2平坦化膜21F10の感光性材料は、ポジ型とされる。半導体膜は、多結晶化されたシリコン薄膜(多結晶シリコン薄膜)の一種であるCGシリコン(Continuous Grain Silicon)薄膜からなる。CGシリコン薄膜は、例えばアモルファスシリコン薄膜に金属材料を添加し、550℃以下程度の低温で短時間の熱処理を行うことで形成されており、それによりシリコン結晶の結晶粒界における原子配列に連続性を有している。第1透明電極膜21F8及び第2透明電極膜21F12は、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明電極材料からなる。
続いて、TFT23の断面構成と上記したアレイ基板21の各膜との関係について主に図7及び図8を用いて説明する。図7は、アレイ基板21をチャネル部23Dに沿って切断した断面図(図4のB-B線断面図)である。図8は、図4及び図5と同様の、アレイ基板21の表示領域AAにおける画素配列に示す図であり、アレイ基板21に備わる第1金属膜及び第4金属膜21F11からなる構成が、それぞれ異なる網掛け状にして図示される。まず、TFT23は、図7に示すように、いわゆるトップゲート型であり、ゲート電極23Aが、チャネル部23Dに対してゲート絶縁膜21F2を介して上層側に重畳配置されている。アレイ基板21には、図7及び図8に示すように、第1金属膜からなり、チャネル部23Dに対して重畳する第1遮光部30が設けられている。第1遮光部30は、チャネル部23Dに対して下層側に配されているので、バックライト装置12からチャネル部23Dに対して下層側から照射される光を遮ることができる。これにより、チャネル部23Dに光が照射された場合に生じ得るTFT23の特性の変動を抑制することができる。第1遮光部30は、X軸方向に沿って延在する横長の略方形状とされる。第1遮光部30は、複数の画素PXに跨がる長さ寸法を有しており、複数のTFT23に備わる各チャネル部23Dに対して重畳配置される。第1遮光部30は、幅寸法がX軸方向についての位置に応じて変化するものの、最小の幅寸法がゲート配線26の線幅よりも大きい。第1遮光部30は、各チャネル部23Dのうち、折り返し部分の一部を除く殆どの部分に対して重畳配置される。また、第1遮光部30は、複数のTFT23に備わる各ゲート電極23A及び各ドレイン電極23Cに対して重畳配置される。また、第1遮光部30は、対向基板20のスペーサ20SPに対して重畳配置される。
ベースコート膜21F1は、図7に示すように、第1金属膜からなる第1遮光部30と、半導体膜からなるチャネル部23Dと、の間にZ軸方向に介在し、両者を絶縁状態に保つ。ベースコート膜21F1によりガラス基板21GSからの不純物が半導体膜に拡散するのを防ぐことができる。ゲート絶縁膜21F2は、半導体膜からなるチャネル部23Dと、第2金属膜からなるゲート電極23Aと、の間にZ軸方向に介在し、両者を絶縁状態に保つ。第1層間絶縁膜21F3及び第2層間絶縁膜21F4は、連続して成膜されている。第1層間絶縁膜21F3及び第2層間絶縁膜21F4は、第2金属膜からなるゲート配線26と、第3金属膜21F5からなるソース配線27と、の間にZ軸方向に介在し、両者を絶縁状態に保つ(図4を参照)。ゲート絶縁膜21F2、第1層間絶縁膜21F3及び第2層間絶縁膜21F4のうち、ソース電極23Bと重畳する位置には、第1コンタクトホール21CH1が開口形成されている。第1コンタクトホール21CH1を通してソース電極23Bとチャネル部23Dとが接続される。ゲート絶縁膜21F2、第1層間絶縁膜21F3及び第2層間絶縁膜21F4のうち、ドレイン電極23Cと重畳する位置には、第2コンタクトホール21CH2が開口形成されている。第2コンタクトホール21CH2を通してドレイン電極23Cとチャネル部23Dとが接続される。第2コンタクトホール21CH2は、一部がドレイン電極23Cに対して図7に示す左側(図4に示す上側)にオフセットした配置とされる。
第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7は、図7に示すように、連続して成膜されている。第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7は、第3金属膜21F5からなるドレイン電極23Cと、第1透明電極膜21F8からなる画素電極24と、の間にZ軸方向に介在する。第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7のうち、ドレイン電極23Cと重畳する位置には、第3コンタクトホール(コンタクトホール)21CH3が開口形成されている。第3コンタクトホール21CH3を通してドレイン電極23Cと画素電極24のコンタクト部24Bとが接続される。第3コンタクトホール21CH3は、図5に示すように、平面に視てコンタクト部24Bよりも一回り小さい方形状をなしており、コンタクト部24Bの外周端部を除いた大部分に対して重畳して配されている。第3コンタクトホール21CH3は、図4に示すように、ドレイン電極23Cの概ね全域に対して重畳して配されている。方形をなすドレイン電極23Cは、4辺の端部のうち、一端部(図4に示す上側の端部)を除く3つの端部23C1が第3コンタクトホール21CH3内に配されている。第3コンタクトホール21CH3は、第2コンタクトホール21CH2のうちのドレイン電極23Cと重畳する部分に対しては重畳するものの、第2コンタクトホール21CH2のうちのドレイン電極23Cとは非重畳となる部分に対しては非重畳とされる。
画素電極24は、図7に示すように、第1透明電極膜21F8からなる。共通電極25は、第2透明電極膜21F12からなる。第4層間絶縁膜21F9は、アレイ基板21の板面内においてほぼ全域にわたってベタ状に配されている。つまり、第4層間絶縁膜21F9は、第3コンタクトホール21CH3の内外にわたって配されている。第4層間絶縁膜21F9のうち、第3コンタクトホール21CH3外に配される部分は、第1透明電極膜21F8からなる画素電極24と、第2透明電極膜21F12からなる共通電極25と、の間にZ軸方向に介在し、これらを絶縁状態に保つ。第4層間絶縁膜21F9の膜厚及び比誘電率は、画素電極24と共通電極25との間に生じる電界強度に影響を及ぼすため、それぞれ適正な値とする必要がある。第4層間絶縁膜21F9の膜厚及び比誘電率を適正な値とするには、第4層間絶縁膜21F9の材料として無機材料を用いるのが好ましいが、必ずしもその限りではない。第4層間絶縁膜21F9のうち、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分は、第1透明電極膜21F8からなる画素電極24と、第4金属膜21F11からなる第2遮光部(導電部)31と、の間にZ軸方向に介在し、これらを絶縁状態に保つ。ドレイン電極23Cのうち、第3コンタクトホール21CH3内に配される3つの端部23C1(図4を参照)には、上層側に第4層間絶縁膜21F9が積層されている。このため、第4層間絶縁膜21F9のうち、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分には、ドレイン電極23Cの3つの端部23C1に起因する段差がそれぞれ生じている。第2遮光部31に関しては、次の段落以降で詳しく説明する。第2平坦化膜21F10は、詳細は後述する絶縁部32を構成する。
アレイ基板21には、図8に示すように、第4金属膜21F11からなる第2遮光部31が設けられている。第2遮光部31は、ゲート配線26及びソース配線27に対して重畳するよう、平面に視て略格子状に形成されている。第2遮光部31は、X軸方向に沿って延在する第1延在部31Aと、Y軸方向に沿って延在する第2延在部31Bと、を有する。第1延在部31Aは、ゲート配線26と重畳して配される。第1延在部31Aは、Y軸方向に隣り合う2つの画素PX(画素電極24)の間を行き交おうとする光を遮ることができる。第2延在部31Bは、ソース配線27と重畳して配される。第2延在部31Bは、対向基板20のブラックマトリクス29と協働して、X軸方向に隣り合う2つの画素PXの間を行き交おうとする光を遮ることができる。特に、本実施形態に係る液晶パネル11は、ヘッドマウントディスプレイ10HMDに用いられるものであり、極めて高い精細度であることから、隣り合う画素PXの間で光が行き来し難くなることで、高い表示品位が得られる。第1延在部31A及び第2延在部31Bは、互いに交差する部位同士が連ねられている。そして、第2遮光部31は、その全域が、自身の上層側に積層される第2透明電極膜21F12からなる共通電極25に対して接し、電気的に接続されている。このように、略格子状をなす第2遮光部31は、導電性を有していて共通電極25に電気的に接続されているので、共通電極25に生じ得る抵抗分布を低減することができる。しかも、第2遮光部31は、上層側に積層される共通電極25によって覆われていて、表側の外部に露出することが避けられている。これにより、第2遮光部31が電触反応により腐食する事態が生じ難くなっている。
第1延在部31Aは、図8に示すように、第1遮光部30に対して重畳配置される。第1延在部31Aの幅寸法は、第1遮光部30の幅寸法よりも小さい。第1延在部31Aは、複数の第1導電部31A1と、第2導電部31A2と、を有する。複数の第1導電部31A1は、複数の第3コンタクトホール21CH3内にて複数の画素電極24の各コンタクト部24Bと重畳して配される。ここで、第3コンタクトホール21CH3付近では、第3コンタクトホール21CH3に起因して例えば配向膜の平坦性が損なわれる場合があり、その場合には液晶分子に配向不良が生じるおそれがある。液晶分子に配向不良が生じると、第3コンタクトホール21CH3付近において常に光が透過する光漏れが生じるおそれがある。その点、上記のような第1導電部31A1が備えられていれば、第3コンタクトホール21CH3付近を漏れ出そうとする光を第1導電部31A1により遮ることができ、光漏れを抑制することができる。複数の第1導電部31A1は、X軸方向及びY軸方向にそれぞれ間隔を空けて配されている。第1導電部31A1は、少なくとも第1平坦化膜21F7のうちの第3コンタクトホール21CH3の縁部21CH3Aと重畳して配される。このように、第1導電部31A1により第3コンタクトホール21CH3が全域にわたって覆われているから、第3コンタクトホール21CH3からの光漏れが防がれる確実性が高くなっている。互いに重畳する第1導電部31A1とコンタクト部24Bとの間には、少なくとも第4層間絶縁膜21F9が介在することで、両者の絶縁状態が保たれる。第2導電部31A2は、複数の第3コンタクトホール21CH3に跨がるようX軸方向に延在し、X軸方向に間隔を空けて配される複数の第1重畳部31A1に連なっている。第2導電部31A2は、X軸方向に間隔を空けて隣り合う2つの第1導電部31A1の中間に存在するソース配線27を横切って配される。このように、第1延在部31Aは、第2導電部31A2に複数の第1重畳部31A1が連なる構成とされているので、X軸方向に関して共通電極25に生じ得る抵抗分布を低減することができる。
アレイ基板21には、図9に示すように、第3金属膜21F5からなる画素電極24よりも上層側で第4金属膜21F11からなる第2遮光部31よりも下層側に配される第2平坦化膜21F10からなる絶縁部32が設けられている。図9は、図7と同じ断面図であり、絶縁部32付近を拡大した断面図である。絶縁部32は、第3コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳して配される。絶縁部32は、第3コンタクトホール21CH3内にて、第4層間絶縁膜21F9と、第2遮光部31の第1導電部31A1と、の間にZ軸方向に介在して配される。つまり、画素電極24のコンタクト部24Bと、第2遮光部31の第1導電部31A1と、の間には、第4層間絶縁膜21F9に加えて、絶縁部32がZ軸方向に介在している。既述した通り、第4層間絶縁膜21F9のうち、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分には、ドレイン電極23Cの3つの端部23C1に起因する段差が生じている。この第4層間絶縁膜21F9の段差部分は、下地である画素電極24のコンタクト部24Bに対するカバレッジが悪化するため、膜切れが生じるおそれがある。その点、画素電極24のコンタクト部24Bと、第2遮光部31の第1導電部31A1と、の間には、第2平坦化膜21F10からなる絶縁部32がZ軸方向に介在するよう配されているから、膜切れに起因して第4層間絶縁膜21F9に開口が生じたとしても、当該開口を通してコンタクト部24Bが第1導電部31A1と短絡する事態が生じ難くなっている。特に、本実施形態では、第2遮光部31に対して上層側に共通電極25が積層されていて相互に電気的に接続された構成となっている。絶縁部32によって共通電極25と画素電極24とが第2遮光部31を介して短絡する事態が生じ難くなっている。従って、画素電極24が共通電極25と同電位になることに起因する表示不良が生じ難くなる。
また、絶縁部32は、図9に示すように、上面32Aが、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aよりも低くなるよう形成されている。つまり、絶縁部32は、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aから上向きに突き出すことが避けられている。これにより、絶縁部32が他の構造物と干渉する事態が避けられる。このような構成では、第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aと、第4層間絶縁膜21F9のうち、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分の上面21F9Bと、の間には、ギャップが生じている。これに対し、第2平坦化膜21F10からなる絶縁部32は、無機材料からなる第4層間絶縁膜21F9よりも膜厚が大きくされている。このように、第4層間絶縁膜21F9よりも膜厚が大きい第2平坦化膜21F10からなる絶縁部32が、第3コンタクトホール21CH3内に配されることで、上記したギャップを緩和することができる。
アレイ基板21には、図9に示すように、バンプ膜からなるバンプ部(第2の絶縁部)33が設けられている。バンプ部33は、少なくとも第3コンタクトホール21CH3内にて第2遮光部31の第1導電部31A1と重畳して配されている。このようにすれば、絶縁部32上面32Aと、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aと、の間にギャップを、バンプ部33によって緩和することができる。バンプ部33は、図4に示すように、第1導電部31A1及び第3コンタクトホール21CH3の配列に対応して、X軸方向及びY軸方向にそれぞれ間隔を空けて複数が配されている。複数のバンプ部33には、対向基板20のスペーサ20SPに対して重畳配置されるバンプ部33が含まれている。スペーサ20SPに対して重畳配置されるバンプ部33は、スペーサ20SPと同様に、X軸方向に2つの画素PXに跨がる形成範囲を有しており、2つの第3コンタクトホール21CH3と重畳している。スペーサ20SPに対して重畳配置されるバンプ部33は、スペーサ20SPを受けることができる。つまり、バンプ部33は、スペーサ20SPと協働して、一対の基板20,21間の間隔を保持する機能を発揮することができる。また、複数のバンプ部33のうち、スペーサ20SPとは非重畳となるバンプ部33は、一対の基板20,21のいずれかに外力が作用して撓んだ場合に、対向基板20の内面を受けてそれ以上の撓みを規制することが可能とされる。
本実施形態は以上のような構造であり、続いて液晶パネル11を構成するアレイ基板21の製造方法を説明する。本実施形態に係るアレイ基板21の製造方法は、第1金属膜を成膜してパターニングする第1工程と、ベースコート膜21F1を成膜する第2工程と、半導体膜を成膜してパターニングする第3工程と、ゲート絶縁膜21F2を成膜してパターニングする第4工程と、第2金属膜を成膜してパターニングする第5工程と、第1層間絶縁膜21F3及び第2層間絶縁膜21F4を順次に成膜してパターニングする第6工程と、第3金属膜21F5を成膜してパターニングする第7工程と、第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7を順次に成膜してパターニングする第8工程と、第1透明電極膜21F8を成膜してパターニングする第9工程と、第4層間絶縁膜21F9を成膜してパターニングする第10工程と、第2平坦化膜21F10を成膜してパターニングする第11工程と、第4金属膜21F11を成膜してパターニングする第12工程と、第2透明電極膜21F12を成膜してパターニングする第13工程と、バンプ膜を成膜してパターニングする第14工程と、を少なくとも含む。以下では、第7工程から第13工程までについて図10から図17を用いて説明する。
第7工程について説明する。第7工程では、第2層間絶縁膜21F4の上層側にいずれもベタ状の第3金属膜21F5及びレジスト膜が続けて成膜される。その後、露光装置及びフォトマスクを用いてレジスト膜が露光・現像される。現像されたレジスト膜を介して第3金属膜21F5がエッチングされることで、図10に示すように、第3金属膜21F5のパターニングが行われる。その結果、第3金属膜21F5の一部によりドレイン電極23Cが形成される。第3金属膜21F5のうちのドレイン電極23Cとは別の部分によりソース配線27及びソース電極23Bなどが形成される。
第8工程について説明する。第8工程では、第3金属膜21F5の上層側にいずれもベタ状の第3層間絶縁膜21F6、第1平坦化膜21F7及びレジスト膜が続けて成膜される。その後、露光装置及びフォトマスクを用いてレジスト膜が露光・現像される。現像されたレジスト膜を介して第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7がエッチングされることで、図11に示すように、第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7のパターニングが行われる。その結果、第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7のうち、ドレイン電極23Cと重畳する位置に第3コンタクトホール21CH3が開口形成される。
第9工程について説明する。第9工程では、第1平坦化膜21F7の上層側にいずれもベタ状の第1透明電極膜21F8及びレジスト膜が続けて成膜される。その後、露光装置及びフォトマスクを用いてレジスト膜が露光・現像される。現像されたレジスト膜を介して第1透明電極膜21F8がエッチングされることで、図12に示すように、第1透明電極膜21F8のパターニングが行われる。その結果、第1透明電極膜21F8により画素電極24が形成される。形成された画素電極24のうちのコンタクト部24Bは、第3コンタクトホール21CH3を通してドレイン電極23Cに接続される。
第10工程について説明する。第10工程では、第1透明電極膜21F8の上層側にいずれもベタ状の第4層間絶縁膜21F9及びレジスト膜が続けて成膜される。その後、露光装置及びフォトマスクを用いてレジスト膜が露光・現像される。現像されたレジスト膜を介して第4層間絶縁膜21F9がエッチングされることで、図13に示すように、第4層間絶縁膜21F9のパターニングが行われる。第4層間絶縁膜21F9は、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分が、第3コンタクトホール21CH3外に配される部分よりも低い配置となる。第4層間絶縁膜21F9には、下地の凹凸に応じた段差が生じ得る。特に、第4層間絶縁膜21F9のうち、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分には、ドレイン電極23Cの3つの端部23C1に起因する段差が生じる。この第4層間絶縁膜21F9の段差部分は、下地である画素電極24のコンタクト部24Bに対するカバレッジが悪化するため、膜切れが生じるおそれがある。
第11工程について説明する。第11工程では、図14に示すように、第4層間絶縁膜21F9の上層側にベタ状の第2平坦化膜21F10を成膜する。成膜された第2平坦化膜21F10は、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分が、第3コンタクトホール21CH3外に配される部分よりも厚みが大きくなる。その後、ポジ型の感光性材料からなる第2平坦化膜21F10は、上層側にレジスト膜が積層形成されることがなく、露光装置によって全面露光される。なお、図14では、第2平坦化膜21F10に照射される露光光を下向きの矢線にて表現している。
このとき、単位時間当たりの照射光量や露光時間などを調整することで、次のような選択的な露光を図ることが可能となる。すなわち、第2平坦化膜21F10のうちの第3コンタクトホール21CH3外に配される部分を全深さにわたって露光し、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分のうちの上面側部分(上層側部分)を選択的に露光し、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分のうちの底面側部分(下層側部分)を選択的に非露光とすることが可能である。このように露光した第2平坦化膜21F10を現像すると、第2平坦化膜21F10の非露光部分(第3コンタクトホール21CH3内に配される部分のうちの底面側部分)が残存するようパターニングされる。これにより、図15に示すように、選択的に第3コンタクトホール21CH3内に配された絶縁部32を設けることができる。
このようにして設けられた絶縁部32は、図15に示すように、第3コンタクトホール21CH3内において第4層間絶縁膜21F9の上層側に積層される。従って、仮に、第4層間絶縁膜21F9の段差部分に、膜切れに起因する開口が生じたとしても、その開口を絶縁部32により塞ぐことができる。また、露光に際し、単位時間当たりの照射光量や露光時間などを調整することで、絶縁部32の上面32Aを、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aよりも低くなるよう容易に形成することができる。また、第11工程は、第10工程の後に行われるので、第4層間絶縁膜21F9のパターニングに伴って第2平坦化膜21F10がエッチングされることが避けられている。第2平坦化膜21F10は、エッチングにより塵埃が生じ易い有機材料からなることから、エッチングされることがない第2平坦化膜21F10からは塵埃が生じ難くなる。
第12工程について説明する。第12工程では、第2平坦化膜21F10の上層側にいずれもベタ状の第4金属膜21F11及びレジスト膜が続けて成膜される。その後、露光装置及びフォトマスクを用いてレジスト膜が露光・現像される。現像されたレジスト膜を介して第4金属膜21F11がエッチングされることで、図16に示すように、第4金属膜21F11のパターニングが行われる。その結果、第4金属膜21F11により第2遮光部31が形成される。第2遮光部31のうちの第1延在部31Aの第1導電部31A1は、第3コンタクトホール21CH3内において絶縁部32の上層側に積層される。第1導電部31A1と画素電極24のコンタクト部24Bとの間には、第4層間絶縁膜21F9に加えて絶縁部32が介在しているから、膜切れに起因して第4層間絶縁膜21F9に開口が生じていたとしても、その開口が絶縁部32により塞がれる。これにより、第1導電部31A1とコンタクト部24Bとが短絡する事態が生じ難くなっている。
第13工程について説明する。第13工程では、第4金属膜21F11の上層側にいずれもベタ状の第2透明電極膜21F12及びレジスト膜が続けて成膜される。その後、露光装置及びフォトマスクを用いてレジスト膜が露光・現像される。現像されたレジスト膜を介して第2透明電極膜21F12がエッチングされることで、図17に示すように、第2透明電極膜21F12のパターニングが行われる。その結果、第2透明電極膜21F12により共通電極25が形成される。共通電極25は、第2遮光部31の上層側に積層されて第2遮光部31と電気的に接続される。絶縁部32によって共通電極25が、第2遮光部31を介してコンタクト部24Bと短絡する事態が生じ難くなる。これにより、画素電極24が共通電極25と同電位になることに起因する表示不良が生じ難くなる。
以上説明したように本実施形態のアレイ基板21は、少なくともドレイン電極23Cを含むTFT(薄膜トランジスタ)23と、ドレイン電極23Cの上層側に配されてドレイン電極23Cと重畳する位置に第3コンタクトホール(コンタクトホール)21CH3が形成された第1絶縁膜である第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7と、第1絶縁膜である第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7の上層側に配され、少なくとも第3コンタクトホール21CH3内にてドレイン電極23Cと重畳し、ドレイン電極23Cに接続される画素電極24と、画素電極24よりも上層側に配され、第3コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳し、第3コンタクトホール21CH3外に延在して配される第4層間絶縁膜(第2絶縁膜)21F9と、第4層間絶縁膜21F9よりも上層側に配され、少なくとも第3コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳して配される第2遮光部(導電部)31と、画素電極24よりも上層側で第2遮光部31よりも下層側に配され、第3コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳して配される絶縁部32と、を備える。
このように、TFT23に含まれるドレイン電極23Cに対して第3コンタクトホール21CH3を通して接続される画素電極24は、第3コンタクトホール21CH3の内外にわたって配される第4層間絶縁膜21F9によって第2遮光部31とは絶縁状態に保たれる。ここで、例えば、ドレイン電極23Cの端部23C1が第3コンタクトホール21CH3内に配される位置関係となった場合、第4層間絶縁膜21F9のうちのドレイン電極23Cの端部23C1と重なる部分には、ドレイン電極23Cの端部23C1に起因する段差が生じる。この第4層間絶縁膜21F9の段差部分は、下地に対するカバレッジが悪化するため、膜切れが生じるおそれがある。その場合でも、画素電極24と第2遮光部31との間には、絶縁部32が介在するよう配されているから、膜切れに起因して第4層間絶縁膜21F9に開口が生じたとしても、当該開口を通して画素電極24が第2遮光部31と短絡する事態が生じ難くなる。
また、第4層間絶縁膜21F9よりも上層側に配され、少なくとも第3コンタクトホール21CH3内にて第2遮光部31と重畳し、第2遮光部31に接続される共通電極25を備える。このようにすれば、第2遮光部31が画素電極24と短絡するのが避けられるから、第2遮光部31に接続される共通電極25が、第2遮光部31を介して画素電極24と短絡する事態が生じ難くなる。
また、第2遮光部31は、遮光性を有し、少なくとも第1絶縁膜に含まれる第1平坦化膜21F7のうちの第3コンタクトホール21CH3の縁部21CH3Aと重畳して配される。このようにすれば、遮光性を有する第2遮光部31によって第3コンタクトホール21CH3が全域にわたって覆われることになるから、第3コンタクトホール21CH3からの光漏れが防がれる確実性が高くなる。
また、第2遮光部31は、金属材料からなり、共通電極25の下層側に配される。このようにすれば、金属材料からなる第2遮光部31が共通電極25により上層側から覆われるから、第2遮光部31が電食反応により腐食する事態が生じ難くなる。
また、TFT23及び画素電極24は、当該アレイ基板21の面内において複数ずつがマトリクス状に並んで配されており、第1絶縁膜である第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7は、当該アレイ基板21の面内において複数の第3コンタクトホール21CH3がマトリクス状に並ぶよう構成されており、共通電極25は、複数の画素電極24と重畳するよう、当該アレイ基板21の面内においてベタ状に配されており、第2遮光部31は、第3コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳して配される複数の第1導電部31A1と、複数の第3コンタクトホール21CH3に跨がるよう延在して複数の第1導電部31A1に連なる第2導電部31A2と、を有する。このようにすれば、共通電極25に接する第2遮光部31が、複数の第3コンタクトホール21CH3に跨がるよう延在して複数の第1導電部31A1に連なる第2導電部31A2を有しているので、共通電極25の抵抗分布を低減するのに有用である。第2導電部31A2は、隣り合う2つの画素電極24の間を仕切るよう配されるので、隣り合う2つの画素電極24の間を行き交おうとする光を遮ることができる。
また、第1方向に沿って延在し、第1方向と交差する第2方向に画素電極24を挟むよう間隔を空けて並ぶ複数のゲート配線(第1配線)26と、ゲート配線26と交差するよう第2方向に沿って延在し、第1方向に画素電極24を挟むよう間隔を空けて並ぶ複数のソース配線(第2配線)27と、を備えており、第2遮光部31は、第1方向に沿って延在し、ゲート配線26と重畳して配される第1延在部31Aと、第2方向に沿って延在し、ソース配線27と重畳して配され、第1延在部31Aに連なる第2延在部31Bと、有する。このようにすれば、互いに連なる第1延在部31Aと第2延在部31Bとにより第2遮光部31が格子状をなしているから、共通電極25の抵抗分布を低減するのにより有用である。第1延在部31Aは、第2方向に隣り合う2つの画素電極24の間を仕切るよう配されるので、第2方向に隣り合う2つの画素電極24の間を行き交おうとする光を遮ることができる。第2延在部31Bは、第1方向に隣り合う2つの画素電極24の間を仕切るよう配されるので、第1方向に隣り合う2つの画素電極24の間を行き交おうとする光を遮ることができる。
また、第4層間絶縁膜21F9は、絶縁部32の下層側に配される。このようにすれば、第4層間絶縁膜21F9をパターニングする際には、絶縁部32が存在しないことから、第4層間絶縁膜21F9のパターニングに伴って絶縁部32がエッチングされるのが避けられる。
また、絶縁部32は、上面32Aが、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aよりも低くなるよう形成される。このようにすれば、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aから絶縁部32が上向きに突き出すことが避けられる。これにより、絶縁部32が他の構造物と干渉する事態が避けられる。
また、第2遮光部31よりも上層側に配され、少なくとも第3コンタクトホール21CH3内にて第2遮光部31と重畳して配されるバンプ部(第2の絶縁部)33を備える。絶縁部32の上面32Aと、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aと、の間には、ギャップが生じている。バンプ部33が、第3コンタクトホール21CH3内にて第2遮光部31と重畳して配されることで、上記したギャップを緩和することができる。
また、絶縁部32は、有機材料からなり、第4層間絶縁膜21F9よりも膜厚が大きい。第4層間絶縁膜21F9のうち、第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aと、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分の上面21F9Bと、の間には、ギャップが生じている。第4層間絶縁膜21F9よりも膜厚が大きい絶縁部32が、第3コンタクトホール21CH3内に配されることで、上記したギャップを緩和することができる。また、絶縁部32は、有機材料からなるため、エッチングされると塵埃が生じ易い傾向にある。これに対し、第4層間絶縁膜21F9のパターニングに伴って絶縁部32がエッチングされることが避けられるので、絶縁部32から塵埃が生じ難くなる。
また、本実施形態に係る液晶パネル(表示装置)11は、上記記載のアレイ基板21と、アレイ基板21に対向するよう配される対向基板20と、を備える。このような表示装置によれば、アレイ基板21において短絡が生じ難くなっているので、短絡に起因する表示不良が生じ難くなる。これにより、表示品位の向上が図られる。
また、本実施形態に係るアレイ基板21の製造方法は、第3金属膜(第1導電膜)21F5を成膜し、第3金属膜21F5をパターニングしてTFT23に含まれるドレイン電極23Cを設け、第3金属膜21F5の上層側に第1絶縁膜である第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7を成膜し、第1絶縁膜である第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7をパターニングしてドレイン電極23Cと重畳する位置に第3コンタクトホール21CH3を形成し、第1絶縁膜である第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7の上層側に第1透明電極膜(第2導電膜)21F8を成膜し、第1透明電極膜21F8をパターニングして、少なくとも第3コンタクトホール21CH3内にてドレイン電極23Cと重畳し、ドレイン電極23Cに接続される画素電極24を設け、第1透明電極膜21F8よりも上層側に、第3コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳し、第3コンタクトホール21CH3外に延在して配される第4層間絶縁膜(第2絶縁膜)21F9を成膜し、第1透明電極膜21F8よりも上層側に第2平坦化膜(第3絶縁膜)21F10を成膜し、第2平坦化膜21F10をパターニングすることで、第3コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳して配される絶縁部32を設け、第4層間絶縁膜21F9及び第2平坦化膜21F10よりも上層側に第4金属膜(第3導電膜)21F11を成膜し、第4金属膜21F11をパターニングして、少なくとも第3コンタクトホール21CH3内にて画素電極24と重畳して配される第2遮光部31を設ける。
第3金属膜21F5をパターニングして設けられるドレイン電極23Cには、第1絶縁膜である第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7をパターニングして形成された第3コンタクトホール21CH3を通して、第1透明電極膜21F8をパターニングして設けられる画素電極24が接続される。画素電極24は、第1透明電極膜21F8の上層側に成膜される第4層間絶縁膜21F9によって、第4金属膜21F11からなる第2遮光部31とは絶縁状態に保たれる。ここで、例えば、ドレイン電極23Cの端部23C1が第3コンタクトホール21CH3内に配される位置関係となった場合、第4層間絶縁膜21F9のうちのドレイン電極23Cの端部23C1と重なる部分には、ドレイン電極23Cの端部23C1に起因する段差が生じ得る。この第4層間絶縁膜21F9の段差部分は、下地に対するカバレッジが悪化するため、膜切れが生じるおそれがある。その場合でも、画素電極24よりも上層側に成膜される第2平坦化膜21F10からなる絶縁部32が、画素電極24と第2遮光部31との間に介在するよう配されるから、膜切れに起因して第4層間絶縁膜21F9に開口が生じたとしても、当該開口を通して画素電極24が第2遮光部31と短絡する事態が生じ難くなる。
また、第1透明電極膜21F8の上層側に第4層間絶縁膜21F9を成膜し、材料としてポジ型の感光性材料を用いた第2平坦化膜21F10を、第4層間絶縁膜21F9の上層側に成膜し、成膜した第2平坦化膜21F10を全面露光してから現像し、絶縁部32を設ける。第1透明電極膜21F8の上層側に成膜される第4層間絶縁膜21F9は、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分が、第3コンタクトホール21CH3外に配される部分よりも低い配置となる。このため、第4層間絶縁膜21F9の上層側に成膜される第2平坦化膜21F10は、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分が、第3コンタクトホール21CH3外に配される部分よりも厚みが大きくなる。そこで、ポジ型の感光性材料からなる第2平坦化膜21F10を、全面露光し、その露光時間などを調整することで、次のような選択的な露光を図ることが可能となる。すなわち、第2平坦化膜21F10のうちの第3コンタクトホール21CH3外に配される部分を全深さにわたって露光し、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分のうちの上面側部分を選択的に露光し、第3コンタクトホール21CH3内に配される部分のうちの底面側部分を選択的に非露光とすることが可能である。このように露光した第2平坦化膜21F10を現像すると、選択的に第3コンタクトホール21CH3内に配された絶縁部32を設けることができる。このようにすれば、絶縁部32の上面32Aを、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aよりも低くなるよう容易に形成することができる。これにより、第4層間絶縁膜21F9のうちの第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aから絶縁部32が上向きに突き出すことが避けられ、絶縁部32が他の構造物と干渉する事態が避けられる。
<他の実施形態>
本明細書が開示する技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
本明細書が開示する技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
(1)絶縁部32の上面32Aと、第4層間絶縁膜21F9のうち、第3コンタクトホール21CH3の周囲に配される部分の上面21F9Aと、が同じ高さであってもよい。
(2)ドレイン電極23Cの4辺の端部のうち、1つまたは2つまたは4つの端部23C1が、第3コンタクトホール21CH3内に位置していてもよい。
(3)ドレイン電極23Cの4辺の端部のうちの全ての端部が、第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7における第3コンタクトホール21CH3の縁部21CH3Aと重畳する設計であってもよい。このような設計であっても、高精細の液晶パネル11においては、製造過程のパターニングにて用いられるフォトマスクのずれに起因して、ドレイン電極23Cの端部23C1が、第3コンタクトホール21CH3内に位置する場合がある。そのような場合には、第4層間絶縁膜21F9に段差部分が生じて膜切れするおそれがある。その点、絶縁部32が設けられることで、第2遮光部31と画素電極24との短絡が防がれる。
(4)ドレイン電極23Cの具体的な平面形状は、方形以外にも適宜に変更可能である。ドレイン電極23Cの平面形状が変更された場合、ドレイン電極23Cにおける任意の端部23C1が、第3コンタクトホール21CH3内に位置してもよい。また、平面形状が変更されたドレイン電極23Cにおける任意の端部23C1が、第3コンタクトホール21CH3外に位置する設計でもよい。
(5)第4層間絶縁膜21F9と第2平坦化膜21F10との積層順が上下逆であってもよい。その場合、絶縁部32の上層側に第4層間絶縁膜21F9が積層形成されることになる。
(6)第4金属膜21F11と第2透明電極膜21F12との積層順が上下逆であってもよい。その場合、共通電極25の上層側に第2遮光部31が積層形成されることになる。なお、第2遮光部31の上層側に保護膜を成膜することも可能である。
(7)第2遮光部31の具体的な平面形状・形成範囲などは、適宜に変更可能である。例えば、第2遮光部31は、第2延在部31Bを含まず、第1延在部31A(第1導電部31A1及び第2導電部31A2を含む)のみにより構成されてもよい。それ以外にも、第2遮光部31は、第2延在部31Bと、第2延在部31Bに連なる第1導電部31A1と、により構成されていてもよい。それ以外にも、第1延在部31A及び第2延在部31Bが、表示領域AAの全域にわたって延在せず、複数ずつに分割されていてもよい。それ以外にも、第2遮光部31は、複数の第1導電部31A1のみにより構成されてもよい。
(8)第2遮光部31が省略されてもよい。その場合は、共通電極25のうち第3コンタクトホール21CH3と重畳する部分が「導電部」を構成する。
(9)第1金属膜及び第1遮光部30は、非導電材料にて構成されてもよい。
(10)第1遮光部30が省略されてもよい。
(11)画素電極24の具体的な平面形状は、図示以外にも適宜に変更可能である。画素電極24の画素電極本体24Aの平面形状は、例えば、方形、平行四辺形などでもよい。
(12)共通電極25の開口部25Aの具体的な平面形状は、図示以外にも適宜に変更可能である。共通電極25の開口部25Aは、例えば、直線状、曲線状などでもよい。また、1つの画素電極24に対して重畳配置される共通電極25の開口部25Aの数は、複数でもよい。
(13)共通電極25は、第1導電部31A1及び第3コンタクトホール21CH3と重畳する部分が開口していてもよい。
(14)第1絶縁膜である第3層間絶縁膜21F6及び第1平坦化膜21F7のいずれか一方を省略することも可能である。
(15)ゲート配線26及びソース配線27の平面に視たパターンは、適宜に変更可能である。例えば、ゲート配線26及びソース配線27の少なくとも一方は、直線的に延在せず、斜めに延在して途中で繰り返し屈曲されてもよい。
(16)画素PXの配列ピッチやゲート配線26及びソース配線27の線幅に関する具体的な数値は、適宜に変更可能である。
(17)TFT23は、トップゲート型以外にもボトムゲート型でもよい。
(18)半導体膜は、アモルファスシリコン薄膜や酸化物半導体薄膜などでもよい。
(19)液晶パネル11の表示モードは、IPSモードなどでもよい。
(20)液晶パネル11の平面形状は、横長の長方形、正方形、円形、半円形、長円形、楕円形、台形などでもよい。
(21)液晶パネル11以外にも、有機EL表示パネルなどでもよい。
(22)ヘッドマウントディスプレイ10HMD以外にも、液晶パネル11に表示された画像を、レンズなどを用いて拡大表示する機器として、例えばヘッドアップディスプレイやプロジェクターなどにも適用可能である。また、拡大表示機能を持たない表示装置(テレビ受信装置、タブレット型端末、スマートフォンなど)にも適用可能である。
11…液晶パネル(表示装置)、20…対向基板、21…アレイ基板、21CH3…第3コンタクトホール(コンタクトホール)、21CH3A…縁部、21F5…第3金属膜(第1導電膜)、21F6…第3層間絶縁膜(第1絶縁膜)、21F7…第1平坦化膜(第1絶縁膜)、21F8…第1透明電極膜(第2導電膜)、21F9…第4層間絶縁膜(第2絶縁膜)、21F9A…上面、21F11…第4金属膜(第3導電膜)、21F10…第2平坦化膜(第3絶縁膜)、23…TFT(薄膜トランジスタ)、23C…ドレイン電極、24…画素電極、25…共通電極、26…ゲート配線(第1配線)、27…ソース配線(第2配線)、31…第2遮光部(導電部)、31A…第1延在部、31A1…第1導電部、31A2…第2導電部、31B…第2延在部、32…絶縁部、32A…上面、33…バンプ部(第2の絶縁部)
Claims (13)
- 少なくともドレイン電極を含む薄膜トランジスタと、
前記ドレイン電極の上層側に配されて前記ドレイン電極と重畳する位置にコンタクトホールが形成された第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜の上層側に配され、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記ドレイン電極と重畳し、前記ドレイン電極に接続される画素電極と、
前記画素電極よりも上層側に配され、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳し、前記コンタクトホール外に延在して配される第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜よりも上層側に配され、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される導電部と、
前記画素電極よりも上層側で前記導電部よりも下層側に配され、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される絶縁部と、を備えるアレイ基板。 - 前記第2絶縁膜よりも上層側に配され、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記導電部と重畳し、前記導電部に接続される共通電極を備える請求項1記載のアレイ基板。
- 前記導電部は、遮光性を有し、少なくとも前記第1絶縁膜のうちの前記コンタクトホールの縁部と重畳して配される請求項2記載のアレイ基板。
- 前記導電部は、金属材料からなり、前記共通電極の下層側に配される請求項3記載のアレイ基板。
- 前記薄膜トランジスタ及び前記画素電極は、当該アレイ基板の面内において複数ずつがマトリクス状に並んで配されており、
前記第1絶縁膜は、当該アレイ基板の面内において複数の前記コンタクトホールがマトリクス状に並ぶよう構成されており、
前記共通電極は、複数の前記画素電極と重畳するよう、当該アレイ基板の面内においてベタ状に配されており、
前記導電部は、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される複数の第1導電部と、複数の前記コンタクトホールに跨がるよう延在して複数の前記第1導電部に連なる第2導電部と、を有する請求項4記載のアレイ基板。 - 第1方向に沿って延在し、前記第1方向と交差する第2方向に前記画素電極を挟むよう間隔を空けて並ぶ複数の第1配線と、
前記第1配線と交差するよう前記第2方向に沿って延在し、前記第1方向に前記画素電極を挟むよう間隔を空けて並ぶ複数の第2配線と、を備えており、
前記導電部は、前記第1方向に沿って延在し、前記第1配線と重畳して配される第1延在部と、前記第2方向に沿って延在し、前記第2配線と重畳して配され、前記第1延在部に連なる第2延在部と、有する請求項5記載のアレイ基板。 - 前記第2絶縁膜は、前記絶縁部の下層側に配される請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のアレイ基板。
- 前記絶縁部は、上面が、前記第2絶縁膜のうちの前記コンタクトホールの周囲に配される部分の上面よりも低くなるよう形成される請求項7記載のアレイ基板。
- 前記導電部よりも上層側に配され、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記導電部と重畳して配される第2の絶縁部を備える請求項8記載のアレイ基板。
- 前記絶縁部は、有機材料からなり、前記第2絶縁膜よりも膜厚が大きい請求項7から請求項9のいずれか1項に記載のアレイ基板。
- 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向するよう配される対向基板と、を備える表示装置。 - 第1導電膜を成膜し、前記第1導電膜をパターニングして薄膜トランジスタに含まれるドレイン電極を設け、
前記第1導電膜の上層側に第1絶縁膜を成膜し、前記第1絶縁膜をパターニングして前記ドレイン電極と重畳する位置にコンタクトホールを形成し、
前記第1絶縁膜の上層側に第2導電膜を成膜し、前記第2導電膜をパターニングして、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記ドレイン電極と重畳し、前記ドレイン電極に接続される画素電極を設け、
前記第2導電膜よりも上層側に、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳し、前記コンタクトホール外に延在して配される第2絶縁膜を成膜し、
前記第2導電膜よりも上層側に第3絶縁膜を成膜し、前記第3絶縁膜をパターニングすることで、前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される絶縁部を設け、
前記第2絶縁膜及び前記第3絶縁膜よりも上層側に第3導電膜を成膜し、前記第3導電膜をパターニングして、少なくとも前記コンタクトホール内にて前記画素電極と重畳して配される導電部を設けるアレイ基板の製造方法。 - 前記第2導電膜の上層側に前記第2絶縁膜を成膜し、
材料としてポジ型の感光性材料を用いた前記第3絶縁膜を、前記第2絶縁膜の上層側に成膜し、成膜した前記第3絶縁膜を全面露光してから現像し、前記絶縁部を設ける請求項12記載のアレイ基板の製造方法。
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