JP4054102B2

JP4054102B2 - 液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP4054102B2
Application number: JP7892498A
Authority: JP
Inventors: 裕久田中
Original assignee: 東芝電子エンジニアリング株式会社; 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: JPH10325967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、特にアレイ基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置に対して、高開口率化の要求が高まっている。高開口率化を実現するために、画素電極をアレイ基板側の最上層に配置する方法が採用されている。
【０００３】
画素上置き構造を採用した場合、画素電極を構成するＩＴＯ膜のエッチング工程に関して次のような問題点を抱えている。即ち、ＩＴＯ膜をアレイ基板側の最上層に配置するので、ＩＴＯ膜とその下側の信号線との間の層間絶縁膜の膜厚を確保するため、層間絶縁膜を多層構造とし、その上側の層として有機絶縁膜が使用される。このため、ＩＴＯ膜のエッチング方法としてはウエットエッチングに限定される。その理由は、ドライエッチングを用いると、エッチングの際及びレジスト剥離の際に、有機絶縁膜との選択比が充分に確保できないことによる。
【０００４】
一般に、ＩＴＯ膜のウエットエッチングには、王水、シュウ酸、ＨＢｒ、ＨＩ、等を水で希釈した強酸のエッチング液、またはそれらを希釈液に塩化鉄あるいは塩化銅を加えたエッチング液が使用されるが、これらのエッチング液は信号線の材料として一般的に使用されているＡｌを腐食する性質を有している。図８に、アレイ基板の表示領域と駆動回路領域との境界部分の部分断面図を示す。図中６４はゲート酸化膜、６７は第一層間絶縁膜、６９は信号線の引出し配線、７０は無機材料からなる絶縁膜（第二層間絶縁膜の下層部分）、７１は有機材料からなる絶縁膜（第二層間絶縁膜の上層部分）、７３はＩＴＯからなる画素電極を表わす。また、破線Ｂの左側が表示領域、破線Ｃの右側が駆動回路領域であり、二つの破線Ｂ、Ｃで挟まれた境界部分がシール領域８１となる。
【０００５】
このシール領域８１の上に、対向基板をアレイ基板の上に接着するシール材が配置される。対向基板との接着力を確保するために、シール領域８１の上からは有機絶縁膜７１が除去されている。従って、シール領域８１に関しては、信号線の引出し配線６９の上に、層間絶縁膜として無機材料からなる絶縁膜７０のみしか存在していない。この結果、絶縁膜７０にピンホールなどの欠陥があると、信号線の材料であるＡｌが腐食して断線に至ることがある。このため、シール領域８１の部分は、断線不良が発生しやすい部位となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のような画素上置き構造を採用した液晶表示装置において、シール領域を横切る配線の引出し部分に断線不良が発生しにくい構造を提供することにある。また、本発明の目的は、シール材の位置を安定させることができるシール領域の構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シールを介して対向配置されたアレイ基板および対向基板と、この間隙に封入された液晶とを有する液晶表示装置において、前記液晶表示装置は、前記シールが形成されるシール領域と、前記シールにより封止されたシール内領域と、を有し、前記アレイ基板の前記シール内領域は、基板上に形成された配線と、前記配線に接続して形成されたスイッチング素子と、前記配線及び前記スイッチング素子を覆って形成された無機絶縁膜と、前記無機絶縁膜上に形成された有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜上に形成され、前記無機絶縁膜および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前記スイッチング素子に接続された画素電極と、を有し、前記アレイ基板の前記シール領域は、前記シール内領域から延在された前記配線および前記無機絶縁膜と、前記無機絶縁膜の直上に前記配線に重畳して前記画素電極と同一材料で形成された無機膜と、を有することを特徴とする液晶表示装置、である。
【０００９】
また、本発明は、シールを介して対向配置されたアレイ基板および対向基板と、この間隙に封入された液晶とを有する液晶表示装置の製造方法において、前記アレイ基板の製造工程は、基板上に配線と前記配線に接続されるスイッチング素子を形成する工程と、前記配線及び前記スイッチング素子を覆うように無機絶縁膜を形成する工程と、前記無機絶縁膜上に有機絶縁膜を形成する工程と、前記シールが形成されるシール領域の前記有機絶縁膜を除去する工程と、前記基板全面に画素電極を形成する材料で無機膜を形成する工程と、前記無機膜上にレジストを形成する工程と、画素を形成する領域、および前記シール領域の少なくとも前記配線上に前記レジストを残してレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記無機膜をウェットエッチングによりパターニングし、前記画素を形成する領域及び前記配線上に前記無機膜を残す工程と、を含み、前記画素を形成する領域に残した前記無機膜で前記画素電極を構成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の実施の形態の一例を図１から図３を使用して説明する。なお、この例において、液晶表示装置は駆動回路一体型のアクティブマトリクス型液晶表示装置である。表示領域の周囲のアレイ基板上には、走査線に走査信号を伝送するＹ方向駆動回路、及び信号線に画像信号を伝送するＸ方向駆動回路が配置される。スイッチング素子としてポリシリコンＴＦＴが採用されている。なお、詳細な説明はＴＦＴ完成後、即ち信号線の形成工程が終了した後からとする。
【００１１】
図１は信号線１９の形成が終了した段階での、アレイ基板の断面図である。図１に示すように、ガラス基板１１の上に酸化珪素膜と窒化珪素膜の二層構造からなるアンダーコーティング膜１２が形成され、その上に半導体活性層１３（チャネル）、ソース・ドレインとなる高濃度不純物領域１６、ゲート酸化膜１４、ゲート電極１５などによって、コプラナー型のポリシリコンＴＦＴが形成されている。なお、走査線はゲート電極１５と同一の工程で形成される。走査線及びゲート電極１５の上には、酸化膜によって第一層間絶縁膜１７が形成される。第一層間絶縁膜１７の上にＭｏとＡｌの二層構造からなる信号線１９が形成される。信号線１９は、第一層間絶縁膜１７及びゲート酸化膜１４を貫通する第一のコンタクトホール１８を介して、高濃度不純物領域１６に接続されている。
【００１２】
次に図２に示すように、信号線１９の上に、プラズマＣＶＤ法を用いて酸化珪素膜と窒化珪素膜の二層構造からなる無機絶縁膜２０を膜厚０．４５μｍで堆積する。リアクティブイオンエッチング法によって無機絶縁膜２０をエッチングして、第二のコンタクトホール２２を信号線１９まで開口する。感光性を有する有機材料を塗布した後、露光、現像、エッチングを行って有機絶縁膜２１を形成する。この有機絶縁膜２１に、第二のコンタクトホール２２を開口する。なお、この例では、有機絶縁膜２１の膜厚は０．２μｍである。以上のように、無機絶縁膜２０及びその上に形成された有機絶縁膜２１によって、第二層間絶縁膜３９が構成される。
【００１３】
さらに、第二層間絶縁膜３９の上に、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）をスパッタ法により堆積する。その上に、フォトレジストを膜厚１．２μｍで塗布し、露光、現像の後、ウエットエッチングを行って画素電極２３を形成する。
【００１４】
図３（ａ）に、画素電極２３の形成工程が終了した後のアレイ基板を上方から見た概要図を示す。アレイ基板の中央部には表示領域２４があり、表示領域２４の左右に当たるアレイ基板の周辺部にＹ方向駆動回路２５、表示領域２４の上下に当たるアレイ基板の周辺部にＸ方向駆動回路２６が配置されている。信号線の引出し配線２７によって表示領域２４の内部とＸ方向駆動回路２６とが互いに接続され、走査線の引出し配線３７によって表示領域２４の内部とＹ方向駆動回路２５とが互いに接続されている。
【００１５】
なお、冗長性を考慮して両側駆動としているので、Ｘ方向駆動回路２６及びＹ方向駆動回路２５は、それぞれ、上下、左右に一対ずつ設けられている。また、信号線の引出し配線２７は、工程数の増加を避けるため、信号線と同一の工程で形成されるのでＭｏとＡｌの二層配線である。
【００１６】
ここで、本発明に基づく液晶表示装置では、画素電極２３を構成するＩＴＯ膜をパターニングする際、図３（ａ）に示すように、表示領域２４とＸ方向駆動回路２６との間の境界領域（シール領域）にあるＩＴＯ膜２８を残す。
【００１７】
図３（ｂ）に図３（ａ）中のＡ部の拡大図、即ち、アレイ基板の表示領域２４とＸ方向駆動回路２６との境界領域部分の部分拡大図を示す。図３（ｃ）に図３（ｂ）中のＤ−Ｄ部の部分拡大断面図を示す。図中、２７は信号線の引出し配線、２８はＩＴＯ膜、１４はゲート酸化膜、１７は第一層間絶縁膜、２０は無機材料からなる絶縁膜（第二層間絶縁膜の下層部分）、２１は有機材料からなる絶縁膜（第二層間絶縁膜の上層部分）、２３は画素電極を構成するＩＴＯ膜を表わす。
【００１８】
図３（ｂ）中、破線Ｂの下方側が表示領域であり、破線Ｃの上方側がＸ方向駆動回路領域、二つの破線で挟まれた部分が境界領域となる。また、図３（ｃ）中、破線Ｂの左側が表示領域、破線Ｃの右側がＸ方向駆動回路領域であり、二つの破線で挟まれた部分が境界領域となる。
【００１９】
図３（ｃ）に示すように、境界領域の上では有機絶縁膜２１が除去されている。これは、先に説明したように、境界領域の上に後続の工程でシール材が配置されるためである。また、図中、２８は画素電極と同じ工程で形成されるＩＴＯ膜であり、このＩＴＯ膜２８は無機絶縁膜２０を介して信号線の引出し配線２７の上方を覆うように形成される。ＩＴＯ膜２８を形成することによって、画素電極２３のパターニングの工程において、ＩＴＯ膜専用のエッチング液による信号線の引出し配線２７の腐食が防止される。即ち、画素電極２３のフォトリソグラフィーの工程の際、無機絶縁膜２０に加えて、ＩＴＯ膜２８の上に形成されているフォトレジスト（図示せず）が、引出し配線２７をＩＴＯ膜用のエッチング液から保護する機能を担う。
【００２０】
（実施例２）
本発明の実施の形態の他の例を、図４に示す。図４（ａ）は、画素電極２３の形成工程が終了した後のアレイ基板を上方から見た概要図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＡ部の部分拡大図である。
【００２１】
この例では、画素電極と同じ工程で形成されるＩＴＯ膜２８は、各信号線の引出し配線２７の上方に、各引出し配線毎にそれぞれ電気的に独立して形成されている。ＩＴＯ膜２８を、このように形成することによって、仮に無機絶縁膜２０（図３（ｃ））にピンホールなどの欠陥があってＩＴＯ膜２８と各信号線の引出し配線２７とが短絡した場合にも、アレイ基板の機能不良には至らない。従って、このような構造は歩留まりの向上に効果がある。
【００２２】
（実施例３）
本発明の実施の形態の他の例を、図５に示す。図５（ａ）は、画素電極２３の形成工程が終了した後のアレイ基板を上方から見た概要図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中のＡ部の部分拡大図である。
【００２３】
この例では、画素電極と同じ工程で形成されるＩＴＯ膜２９が、表示領域２４とＸ方向駆動回路２６との間の境界領域、及び表示領域２４とＹ方向駆動回路２５との間の境界領域を通って、表示領域２４の周囲の周囲を取り囲むように電気的に連続して形成されている。このように、表示領域２４の周囲を取り囲むようにＩＴＯ膜２９を形成することによって、このＩＴＯ膜２９は、信号線の引出し配線２７を保護すると同時に、アレイ基板内での静電気の帯電を防止するガードリングとしての機能をも備える。
【００２４】
（実施例４）
本発明の実施の形態の他の例を、図６に示す。図６（ａ）は、画素電極２３の形成工程が終了した後のアレイ基板を上方から見た概要図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＡ部の部分拡大図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）中のＤ−Ｄ部の部分拡大断面図である。
【００２５】
この例では、画素電極と同じ工程で形成されるＩＴＯ膜２８が、各信号線の引出し配線２７の上方に各配線毎にそれぞれ電気的に独立して形成される。これに加えて、画素電極と同じ工程で形成されるＩＴＯ膜２９が、表示領域２４とＸ方向駆動回路２６との間の境界領域、及び表示領域２４とＹ方向駆動回路領域との間の境界領域を通って、表示領域２４の周囲を取り囲むように電気的に連続して形成されている。なお、ＩＴＯ膜２８とＩＴＯ膜２９とは互いに電気的に隔離されている。
【００２６】
この例では、ＩＴＯ膜２８は信号線の引出し配線２７を保護する機能を受け持ち、一方、ＩＴＯ膜２９はアレイ基板内での静電気の帯電を防止するガードリングとしての機能を受け持つ。なお、この場合、ＩＴＯ膜２９の線幅は、ＩＴＯ膜２９と各信号線の引出し配線２７との短絡の危険をできるだけ減らすために、ＩＴＯ膜２８と比べて幅を狭く形成することが望ましい。
【００２７】
なお、以上の例において、画素電極部分のＩＴＯ膜の下地２１は、有機材料による絶縁膜としたが、下地に着色レジストを用いる場合にも上記の例と同様の効果が得られる。従って、着色レジスト上にＩＴＯ膜を形成した構造についても本発明が適用できる。
【００２８】
（実施例５）
本発明の実施の形態の他の例を図７に示す。図７は、シール領域４２（境界領域）の上にシール材４５が配置された状態を表わす部分拡大断面図である。なお、この例では、シール領域４２の上にＩＴＯ膜は設けられていない。
【００２９】
この例では、表示領域２４の上に加えて、駆動回路などが配置される周辺領域４３の上にも有機絶縁膜２１ａが形成されている。シール材４５は、表示領域の上の有機絶縁膜２１の端面及び周辺領域の上の有機絶縁膜２１ａの端面に接触するように配置される。このように構成することにより、対向基板をアレイ基板の上に接着する際、シール材４５が有機絶縁膜２１、２１ａの端面によって拘束されシール材のいちが安定する。
【００３０】
また、図７に示すように、有機絶縁膜２１、２１ａの端面をアレイ基板の表面に対して鈍角をなすよう形成することによって、シール材４５と有機絶縁膜２１、２１ａの端面との接触の確保が容易になる。
【００３１】
なお、シール材４５を、表示領域上の有機絶縁膜２１の端面あるいは周辺領域上の有機絶縁膜２１ａの端面のいずれか一方に接触するように配置すれば、上述の効果は得られる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置では、シール領域の上にＩＴＯ（または、他の無機材料）からなる薄膜を形成することによって、画素電極のパターニングの際、無機絶縁膜の欠陥部で発生する引出し配線の腐食が防止される。
【００３３】
更に、ＩＴＯ薄膜を、表示領域を取り囲むように電気的に連続させて形成することによって、液晶表示装置の製造工程の途中で静電気が発生しても、静電気はＩＴＯ膜を伝わるため、液晶表示装置の内部に影響を与えない。従って、静電破壊に対して強いアレイ構造が得られる。
【００３４】
また、シール材を、表示領域上の有機絶縁膜の端面及び周辺領域上の有機絶縁膜の端面の内、少なくとも一方に接触するように配置すれば、シール材の位置を安定させる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における液晶表示装置の、信号線形成工程が終了した段階でのアレイ基板の部分断面図。
【図２】本発明の実施の形態における液晶表示装置の、画素電極形成工程が終了した段階でのアレイ基板の部分断面図。
【図３】３（ａ）は、本発明の実施例１における液晶表示装置の、画素電極形成工程が終了した段階でのアレイ基板の上面図。３（ｂ）は、３（ａ）中のＡ部の部分拡大断面図。３（ｃ）は、３（ｂ）中のＤ−Ｄ断面の部分拡大断面図。
【図４】４（ａ）は、本発明の実施例２における液晶表示装置の、画素電極形成工程が終了した段階でのアレイ基板の上面図。４（ｂ）は、４（ａ）中のＡ部の部分拡大図。
【図５】５（ａ）は、本発明の実施例３における液晶表示装置の、画素電極形成工程が終了した段階でのアレイ基板の上面図。５（ｂ）は、５（ａ）中のＡ部の部分拡大図。
【図６】６（ａ）は、本発明の実施例４における液晶表示装置の、画素電極形成工程が終了した段階でのアレイ基板の上面図。６（ｂ）は、６（ａ）中のＡ部の部分拡大図。６（ｃ）は、６（ｂ）中のＤ−Ｄ断面の部分拡大断面図。
【図７】本発明の実施例５における液晶表示装置の、アレイ基板上の表示領域と駆動回路領域の境界領域（シール領域）の部分断面図。
【図８】従来の液晶表示装置におけるアレイ基板の表示領域と駆動回路領域の境界部分（シール領域）の部分断面図。
【符号の説明】
１１…ガラス基板
１２…アンダーコーティング膜
１３…半導体活性層（チャネル）
１４、６４…ゲート酸化膜
１５…ゲート電極
１６…高濃度不純物領域（ソース・ドレイン）
１７、６７…第一層間絶縁膜
１８…第一のコンタクトホール
１９、６９…信号線
２０、７０…無機絶縁膜
２１、７１…有機絶縁膜
２２…第二のコンタクトホール
２３、７３…画素電極
２４…表示領域
２５…Ｙ方向駆動回路
２６…Ｘ方向駆動回路
２７…信号線の引出し配線
２８、２９…ＩＴＯ膜
３７…走査線の引出し配線
３９…第二層間絶縁膜
４２…シール領域
４３…周辺領域
４５…シール材
８１…境界領域

Claims

シールを介して対向配置されたアレイ基板および対向基板と、この間隙に封入された液晶とを有する液晶表示装置において、
前記液晶表示装置は、
前記シールが形成されるシール領域と、
前記シールにより封止されたシール内領域と、を有し、
前記アレイ基板の前記シール内領域は、
基板上に形成された配線と、
前記配線に接続して形成されたスイッチング素子と、
前記配線及び前記スイッチング素子を覆って形成された無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜上に形成された有機絶縁膜と、
前記有機絶縁膜上に形成され、前記無機絶縁膜および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前記スイッチング素子に接続された画素電極と、を有し、
前記アレイ基板の前記シール領域は、
前記シール内領域から延在された前記配線および前記無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜の直上に前記配線に重畳して前記画素電極と同一材料で形成された無機膜と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
前記無機膜は、各配線上毎にそれぞれ独立して形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記液晶表示装置は、前記シールを挟んで前記シール内領域の反対側に存在するシール外領域、を有し、
前記有機絶縁膜は、前記シール外領域にも形成され、
前記シールは、前記シール内領域に形成された前記有機絶縁膜または前記シール外領域に形成された前記有機絶縁膜の少なくとも一方に接していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記シール内領域と前記シール外領域とに形成された前記有機絶縁膜のそれぞれの端面はテーパー形状であることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
前記無機膜は、各配線上毎にそれぞれ独立して形成されていることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
シールを介して対向配置されたアレイ基板および対向基板と、この間隙に封入された液晶とを有する液晶表示装置の製造方法において、
前記アレイ基板の製造工程は、
基板上に配線と前記配線に接続されるスイッチング素子を形成する工程と、
前記配線及び前記スイッチング素子を覆うように無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜上に有機絶縁膜を形成する工程と、
前記シールが形成されるシール領域の前記有機絶縁膜を除去する工程と、
前記基板全面に画素電極を形成する材料で無機膜を形成する工程と、
前記無機膜上にレジストを形成する工程と、
画素を形成する領域、および前記シール領域の少なくとも前記配線上に前記レジストを残してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記無機膜をウェットエッチングによりパターニングし、前記画素を形成する領域及び前記配線上に前記無機膜を残す工程と、を含み、
前記画素を形成する領域に残した前記無機膜で前記画素電極を構成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。