JP4211855B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
上記のような問題を解決するものとして、特許文献1に開示された液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置のアレイ基板70を図8で説明する。なお、図8(a)はアレイ基板の平面図、図8(b)は図8(a)のX−X断面図である。
補助容量は、補助容量パターン74と補助容量用導電パターン78とがゲート絶縁膜75を間に介在することで形成されている。この場合、補助容量パターン74が画素電極79と重なって補助容量を形成する場合に比べ、同じ重畳面積の場合により大きい静電容量を確保することができる。
上記のような問題点を解決するものとして、特許文献2に開示された液晶表示装置90がある。この液晶表示装置90のアレイ基板を図9及び図10を用いて説明する。なお、図9は下記特許文献2に開示されているアレイ基板の数画素分の平面図であり、図10(a)〜図10(g)は図9のアレイ基板の製造工程を順に示す部分断面図である。
成した後に、前記補助容量電極部の上と前記端子部の上に存在する前記第1絶縁膜をエッチングする工程と、前記透明基板の表面全体を覆うように第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜の表面に前記薄膜トランジスタのゲート電極の上部を被覆する半導体層を形成する工程と、前記第2絶縁膜の表面に、前記信号線と、前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極と、前記補助容量電極部の上方に位置する補助容量上側電極とを形成する工程と、前記透明基板の表面全体に第3絶縁膜を被覆した後に、前記補助容量上側電極上の第3絶縁膜と、前記端子部上の前記第2絶縁膜及び第3絶縁膜と、をエッチングして補助容量用のコンタクトホールと端子部用のコンタクトホールとを形成する工程と、前記補助容量用のコンタクトホールを介して前記画素電極と前記補助容量上側電極とを
電気的に接続する工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、上記液晶表示装置の製造方法において、前記補助容量用のコンタクトホールと前記端子部用のコンタクトホールとを形成する工程のエッチングは、プラズマエッチング法によるものであることを特徴とする。
次に上述の液晶表示装置10のアレイ基板13の製造工程を図4及び図5を参照しながら説明する。先ず、図4(a)に示すように、透明基板11上に所定厚のAl合金層241と、所定厚のMo層242との複層構造からなる導電物質層24を成膜する。なお、Al合金層241としては、Al−NdやAl−Taなどがある。特にAl−NdやAl−Taは、ヒロックと呼ばれる微小な突起が生じ難いので、Al合金層としてこれらを用いるとよい。このとき、Mo層242は必ずしも必要ではないが、Al合金層241だけだと、酸化しやすく、またピンホールと呼ばれるような微細な穴が形成されやすいなどの問題が生じやすい。しかしながらMo層242を設けておくことでこのような問題が生じ難くなる。
図4(b)に示すように、周知のフォトリソグラフィー法を用いてパターニングする。このパターニングにより、導電物質層24の一部をエッチングして除去する。そして横方向に伸びる複数本の走査線16、この走査線16に連なるゲート電極G及びこれら複数本の走査線16の間にそれぞれ補助容量線18を形成する。また図3に示すようにアレイ基板13の周縁部に端子部41を形成する。この端子部41は、駆動ドライバ用のICが実装される場合など、外部からの駆動信号を配線に入力するために設けられているものである。図3に示すように小型の液晶表示装置であれば、一辺側に端子部41が並んで形成されていることが多い。
次に、図4(c)に示すように、前記工程によって走査線16と補助容量線18が形成された透明基板11を真空装置内で高温、例えば250℃〜350℃に加熱し、常法に従ってプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法等により表面に所定厚さ(例えば300nm)の窒化硅素からなる第1絶縁膜25を形成する。
次いで、図4(d)に示すように、それぞれの画素領域毎の補助容量下側電極18a及び端子部41の上に存在する第1絶縁膜25を、ドライエッチング法の一つであるプラズマエッチング(Plasma Etching:PE)法により除去する。補助容量下側電極18a上の第1絶縁膜25を除去することにより窓部27を形成し、端子部41上の第1絶縁膜25を除去することにより開口部42を形成する。このPE法は、等方性ドライエッチング法であり、エッチング条件が穏やかとなっている。そのため、窓部27、開口部42に存在するMo層18a2及び412残したままエッチングすることができる。このとき、ドライエッチング法の一つである反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)法を採用すると、イオンによるスパッタリングとエッチングガスの化学反応が同時に起こり、窓部27、開口部42に存在するMo層18a2及び412も除去されてしまう。した
がってPE法を採用することが望ましい。このように補助容量形成領域18a及び端子部41上に存在する第1絶縁膜25を除去して窓部27及び開口部42を形成する際にPE法を採用すると、第1絶縁膜25を除去する際にMo層18a2を残すことができるので、補助容量形成領域18a上及び端子部41上のAl合金層18a1ないし411に対する熱負荷を減少させることができる。
その後、図4(e)に示すように、透明基板11の表面全体にプラズマCVD法等により第2絶縁膜26を形成する。第2絶縁膜26は、第1絶縁膜25よりも薄い所定厚さ(例えば100nm)の窒化硅素からなる。このとき、それぞれの画素領域では、補助容量下側電極18aを除いて、第1絶縁膜25及び第2絶縁膜26の2層からなる絶縁膜により被覆されている。そして補助容量下側電極18aでは第2絶縁膜26によって窓部27が被覆されている。また、端子部41の領域をでは、第1絶縁膜25に形成されている開口部42を覆うようにして第2絶縁膜26が被覆される。したがって第1絶縁膜25の開口部42のエッジは第2絶縁膜26で覆われた構成になっている。また、このうち第1絶縁膜25及び第2絶縁膜26の両者がゲート絶縁膜として機能するが、補助容量下側電極
18a上の第2絶縁膜26は補助容量形成用誘電体として機能する。
は補助容量上側電極18bとドレイン電極Dを一体に形成した例を示している。ただし補助容量上側電極18bとドレイン電極Dを、別々に設けてもよい。
その後、図5(c)に示すように、補助容量上側電極18bの上に位置する絶縁膜にコンタクトホール30を形成し、端子部41の上に位置する絶縁膜にコンタクトホール43を形成する。
そして、端子部41の表面の第2絶縁膜26のエッチングが終了すると、図5(c)に示すように、補助容量上側電極18b上にはコンタクトホール30が形成され、端子部41上にはコンタクトホール43が形成される。この時端子部41では、第1絶縁膜25に形成されている開口部42のエッジが第2絶縁膜26で覆われている形状となる。そして第2絶縁膜26と第3絶縁膜28のコンタクホール43における断面は、面一となっている。このようにコンタクトホール43で、第2絶縁膜26と第3絶縁膜28の端部が、面一の断面形状となっているため、後述の透明導電材料が塗布されたさいに、断線等が生じ難くなる。
なお、このコンタクトホール30とコンタクトホール43を形成するときのエッチング方法としては、PE法で行うのが好ましい。通常、コンタクトホール30を形成するために、補助容量上側電極18b上に位置する第3絶縁膜28をエッチングする場合には、RIE法が用いられている。これはRIE法が強い異方性を有しているためである。第3絶縁膜28をエッチングする際に、その上のレジストも徐々に削りながらエッチングが進行していくことになる。そのため図7(a)に示したようなテーパが、第3絶縁膜28に形成される。このように第3絶縁膜28の上面と側面との角(破線の丸で囲んでいる角)が鈍角となるテーパがあると、コンタクトホール30に画素電極となる透明電極材料を形成した際に、第3絶縁膜28の上面と側面との角で透明電極材料の切れが生じ難くなる。し
かしながら、RIE法を採用すると図7(a)に示したように補助容量上側電極18bをもエッチングするなど、補助容量上側電極18bにダメージが生じてしまう。このとき、補助容量上側電極18bの下部の絶縁膜が厚ければ問題はない。
しかしながら補助容量上側電極18bの下部に位置する第2絶縁膜26が非常に薄くなっている実施例の構成において、補助容量上側電極18bのダメージにより、補助容量下側電極18aと補助容量上側電極18bとの間に短絡が生じてしまう恐れがある。そこで、この実施例ではRIE法に換えてPE法を用いることとした。等方性を有するPE法によれば、図7(b)に示すように、第2絶縁膜28の上面と側面との角(破線の丸で囲んでいる角)はほぼ垂直な状態となるが、補助容量上側電極18bへのダメージを低減することができる。
次いで、透明基板全体に亘り、例えばITOからなる透明電極材料を形成する。そして図5(d)に示すように、エッチングすることで、1画素領域ごとに画素電極20を形成する。そして、端子部41上にも外部接続のための導電性端子44を形成する。なお、画素電極20は、光漏れを防止するために、好ましくは画素電極20の一部が走査線16及び信号線17上に位置し、かつ隣接する画素電極20同士が非接続状態となるように設ける。以上の工程により実施例のアレイ基板13が製造される。
で、信頼性の高い液晶表示装置10が得られる。
[比較例]
実施例では、補助容量下側電極18aの表面に設けられた第1絶縁膜25をエッチングする際、端子部41の表面に設けられている第1絶縁膜25も同時にエッチングした例を示した。実施例の効果を明確に確認できるようにするため、比較例としては、補助容量形成領域18aの表面に設けられた第1絶縁膜25をエッチングする際、端子部41の表面に設けられている第1絶縁膜25をエッチングしないものを示す。なお、その点以外は実施例の工程と同様にしてアレイ基板13を作製した。
Claims (7)
- 透明基板上にマトリクス状に配置された複数の信号線及び複数の走査線と、
前記信号線及び前記走査線により区画された領域からなる画素領域と、
前記走査線と平行に設けられ、前記画素領域のそれぞれに補助容量電極部を備えた複数の補助容量線と、
前記補助容量電極部に対応して設けられた補助容量上側電極と、
前記画素領域のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に接続する画素電極と、
前記透明基板に設けられ外部からの信号が入力される端子部と、
前記透明基板上に形成された第1絶縁膜、第2絶縁膜、第3絶縁膜と、
を備えた液晶表示装置であって、
前記補助容量電極部では、前記第1絶縁膜が窓部を有し、前記第2絶縁膜が前記窓部を覆って前記第1絶縁膜の表面に被覆されており、前記補助容量上側電極が前記第2絶縁膜の表面に設けられており、前記補助容量上側電極の表面に前記第3絶縁膜が形成されており、前記第3絶縁膜に補助容量用コンタクトホールが形成されており、前記補助容量用コンタクトホールを介して前記補助容量上側電極と前記画素電極とが電気的に接続され、
前記端子部では、積層された前記第1絶縁膜と前記第2絶縁膜と前記第3絶縁膜に端子部用コンタクトホールが形成され、前記端子部用コンタクトホールでは前記第1絶縁膜の開口部のエッジを前記第2絶縁膜が覆っていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第1絶縁膜及び第2絶縁膜の合計厚さは250〜550nmであり、前記第2絶縁膜の厚さは50〜150nm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。
- 前記補助容量上側電極は前記ドレイン電極を前記補助容量電極部の前記第2絶縁膜上に延在させることにより形成されたもの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。
- 透明基板上にマトリクス状に配置された複数の信号線及び複数の走査線と、
前記信号線及び前記走査線により区画された領域からなる画素領域と、
前記走査線と平行に設けられ、前記画素領域のそれぞれに補助容量電極部を備えた複数の補助容量線と、
前記画素領域のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に接続する画素電極と、
前記透明基板の周辺部に設けられ外部からの信号が入力される端子部と、
を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記透明基板の表面全体に導電性金属層を形成した後、前記導電性金属層をエッチングし、前記薄膜トランジスタのゲート電極、前記走査線、前記補助容量線、前記端子部をそれぞれ形成する工程と、
前記透明基板の表面全体を覆うように第1絶縁膜を形成した後に、前記補助容量電極部の上と前記端子部の上に存在する前記第1絶縁膜をエッチングする工程と、
前記透明基板の表面全体を覆うように第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜の表面に前記薄膜トランジスタのゲート電極の上部を被覆する半導体層を形成する工程と、
前記第2絶縁膜の表面に、前記信号線と、前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極と、前記補助容量電極部の上方に位置する補助容量上側電極とを形成する工程と、
前記透明基板の表面全体に第3絶縁膜を被覆した後に、前記補助容量上側電極上の第3絶縁膜と、前記端子部上の前記第2絶縁膜及び第3絶縁膜と、をエッチングして補助容量用のコンタクトホールと端子部用のコンタクトホールとを形成する工程と、
前記補助容量用のコンタクトホールを介して前記画素電極と前記補助容量上側電極とを電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を合わせた厚さを250〜550nmとし、前記第2絶縁膜の厚さを50〜150nmとしたことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記薄膜トランジスタのドレイン電極を前記補助容量電極部の前記第2絶縁膜上に延在させることにより前記補助容量上側電極を形成したことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記補助容量用のコンタクトホールと前記端子部用のコンタクトホールとを形成する工程のエッチングは、プラズマエッチング法によるものであることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置の製造方法。
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