JP4398015B2

JP4398015B2 - Liquid crystal display device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4398015B2
Application number: JP22544499A
Authority: JP
Inventors: 哲也喜田; 徹也藤川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2019-08-09
Also published as: JP2001051298A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）及びその製造方法に関し、特に、薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴという）をスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、優れた画像品質が得られるフラットパネル・ディスプレイとしてコンピュータやＯＡ機器等に多用されている。このアクティブマトリックス型の液晶表示装置は、ＴＦＴ及び画素電極が形成されたアレイ基板と共通電極が形成された対向基板との間に封止した液晶層に対して両電極から電圧を印加して液晶を駆動するようになっている。
【０００３】
図６は、従来の液晶表示装置のアレイ基板を液晶層側から見た基板面を示している。図６に示すように、ガラス基板１００上に図中上下方向に延びる複数のデータ線（図では１本のみ表示している）１０１が形成されている。またガラス基板１００上には、図中左右方向に延びる複数のゲート線１０３が形成されている。これらデータ線１０１とゲート線１０３とで画定される領域に画素が形成される。そして、各データ線１０１とゲート線１０３との交差位置近傍にＴＦＴが形成されている。ＴＦＴのゲート電極１０４はゲート線１０３から引き出されて形成されている。ＴＦＴのドレイン電極１１７は、データ線１０１から引き出されて、その端部がゲート電極１０４上方に形成されたチャネル保護膜１０５上の一端辺側に位置するように形成されている。
【０００４】
一方、ソース電極１１９はチャネル保護膜１０５上の他端辺側に位置してドレイン電極１１７に対向して形成されている。図示は省略しているが、ゲート電極１０４上にはゲート絶縁膜が形成され、その上にチャネルを構成する動作半導体層が形成されている。ソース電極１１９の上層には保護膜（図示せず）を介して透明電極からなる画素電極１１３が形成されている。画素電極１１３は、保護膜に設けられたコンタクトホール１０７を介してソース電極１１９と電気的に接続されている。
【０００５】
画素電極１１３上には横断面中央部が凸状の細長い丘状の絶縁性の突起１１５が形成されている。突起１１５は画素領域内で直線的に三角波状に蛇行して形成されている。従って、１画素内で方向が異なる少なくとも４つの傾斜面が形成され、これにより負の誘電異方性を有する液晶分子の配向状態を異ならせた４分割配向のＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードによる液晶の配向制御を実現できるようになっている。
【０００６】
次に図６に示した従来の液晶表示装置の製造方法について図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８は、図６のＡ−Ａ線で切断したアレイ基板のＴＦＴを含む断面を示している。まず図７（ａ）に示すように、透明ガラス基板１００上に例えばＡｌ（アルミニウム）を全面に成膜して金属層を形成した後パターニングし、ゲート線１０３（図７及び図８には表されない）及びゲート電極１０４を形成する。次に、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ）をプラズマＣＶＤ法により基板全面に成膜してゲート絶縁膜１２３を形成する。次に、動作半導体層を形成するための例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層１２５をプラズマＣＶＤ法により基板全面に成膜する。さらに、チャネル保護膜を形成するための例えばシリコン窒化膜１２７をプラズマＣＶＤ法により全面に形成する。
【０００７】
次に、全面にレジストを塗布した後、ゲート線１０３及びゲート電極１０４をマスクとして、透明ガラス基板１００に対して背面露光を行い、ゲート線１０３、ゲート電極１０４上に自己整合的にレジストパターン（図示せず）を形成する。形成されたレジストパターンをマスクとしてシリコン窒化膜１２７をエッチングして、ゲート線１０３及びゲート電極１０４上にシリコン窒化膜１２７を残存させる。さらにゲート線１０３及びゲート電極１０４上のシリコン窒化膜１２７をパターニングしてＴＦＴ形成領域のゲート電極１０４上にチャネル保護膜１０５を形成する（図７（ｂ）参照）。
【０００８】
次に、図７（ｃ）に示すように、オーミックコンタクト層を形成するためのｎ⁺ａ−Ｓｉ層１２９をプラズマＣＶＤ法により全面に形成する。次いで、ドレイン電極１１７、ソース電極１１９、及びデータ線１０１を形成するための金属（例えばＣｒ）層１３１をスパッタリングにより成膜する。
【０００９】
次に、図７（ｄ）に示すように、金属層１３１、ｎ⁺ａ−Ｓｉ層１２９、アモルファスシリコン層１２５をパターニングし、データ線１０１、ドレイン電極１１７、ソース電極１１９、及び動作半導体層１０６を形成する。このパターニングにおけるエッチング処理において、チャネル保護膜１０５はエッチングストッパとして機能し、その下層の動作半導体層１０６はエッチングされずに残存する。
【００１０】
次に、図８（ａ）に示すように例えばシリコン窒化膜（あるいはシリコン酸化膜）からなる保護膜１３３をプラズマＣＶＤ法により形成してからパターニングし、ソース電極１１９上の保護膜１３３を開口して、ソース電極１１９上にコンタクトホール１０７を形成する。
【００１１】
次に、図８（ｂ）に示すように、透明ガラス基板１００全面に例えばＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）からなる画素電極材を成膜してからパターニングして画素電極１１３を形成する。画素電極１１３はコンタクトホール１０７を介してソース電極１１９と電気的に接続される。
【００１２】
次いで、全面に絶縁性のノボラック樹脂系のレジストを形成してからパターニングし、画素電極１１３上に横断面中央部が凸状の細長い丘状の突起１１５を形成する。突起１１５は画素領域内で直線的に三角波状に蛇行するように形成し、１画素内で方向が異なる４つの傾斜面が形成される。以上説明した工程を経て、図８（ｃ）に示したような、負の誘電異方性を有する液晶分子の配向状態を異ならせた４分割配向のＭＶＡモードを実現できる液晶表示装置のアレイ基板が完成する。
【００１３】
図示を省略したが対向基板側にも突起１１５と同様の突起を設け、アレイ基板と対向基板に垂直配向処理を施して誘電異方性が負の液晶を封止して液晶表示パネルが完成する。アレイ基板側の画素電極と対向基板側の共通電極との間に電圧を印加しないときには液晶分子の長軸方向は基板面にほぼ垂直になり、また突起１１５近傍の液晶分子の長軸方向は突起１１５の傾斜面に垂直に近い方に、基板面に対して傾斜するようになっている。両電極間に電圧が印加されると傾斜面付近の液晶の電圧無印加時の配向方向に沿って周囲の液晶の配向方向が決定される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アクティブ・マトリクス型の液晶表示装置の普及に伴い、高性能で低価格の液晶表示装置を市場に供給するには、製造コストをできるだけ低減させることが重要になってくる。製造コストを低減させるには、第１に液晶表示装置の製造歩留りを改善することが要求される。第２には液晶表示装置の製造におけるスループットを向上させることが必要である。
【００１５】
この点に関し上述の従来のＭＶＡモードの液晶表示装置では、ドレイン電極１１７及びドレイン電極１１９を形成した後、シリコン窒化膜（あるいはシリコン酸化膜）の保護膜１３３を形成し、その上に画素電極１１３を形成している。この保護膜１３３は、層間絶縁膜として例えばドレイン電極１１７と画素電極１３との層間短絡等の発生を防止して製造歩留まりを向上させる機能を有している。ところが、保護膜１３３の形成には成膜工程とコンタクトホール１０７のパターニングが必須でありスループットを低下させる要因の一つとなっているという問題を有している。
【００１６】
本発明の目的は、製造歩留まりを低下させずにスループットを向上させて製造コストの低減を図ることができる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、複数の画素毎に薄膜トランジスタがスイッチング素子として形成されたアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタのソース電極の一部領域以外の前記薄膜トランジスタ上に形成された絶縁性の保護膜と、前記保護膜と同一の材料からなり、液晶の配向制御用に画素領域内に形成された突起部と、前記突起部の形成領域外の前記画素領域内に形成され、前記ソース電極の前記一部領域に直接接続された画素電極とを有することを特徴とする液晶表示装置によって達成される。
【００１８】
また、上記本発明の液晶表示装置において、前記突起部は、前記画素領域内で当該突起部により分断された複数の前記画素電極を電気的に接続するための導通部を有していることを特徴とする。
【００１９】
また、上記目的は、複数の画素毎に薄膜トランジスタをスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の製造方法において、前記薄膜トランジスタのソース電極の一部領域以外の前記薄膜トランジスタ上に絶縁性の保護膜を形成し、前記保護膜の形成と同時に画素領域内に液晶の配向制御用の突起部を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法によって達成される。
【００２０】
上記本発明の液晶表示装置の製造方法において、前記突起部は、断面中央に向かって凸状に形成することを特徴とする。また、前記突起部は、前記画素領域内で頂角がほぼ９０°の三角波状に蛇行するように形成され、前記画素領域内で方向が異なる４つの傾斜面を形成することを特徴とする。さらに、前記突起部の形成領域外の前記画素領域内に前記ソース電極と直接接続される画素電極を形成することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法を図１乃至図５を用いて説明する。まず、本実施の形態による液晶表示装置の概略の構成を図１及乃至図３を用いて説明する。図１は本実施の形態による液晶表示装置のアレイ基板を液晶層側から見た基板面を示している。図１に示すように、ガラス基板１上に図中上下方向に延びる複数のデータ線（図では１本のみ表示している）１１が形成されている。またガラス基板１上には、図中左右方向に延びる複数のゲート線３が形成されている。これらデータ線１１とゲート線３とで画定される領域に画素が形成される。そして、各データ線１１とゲート線３との交差位置近傍にＴＦＴが形成されている。ＴＦＴのゲート電極４はゲート線３から引き出されて形成されている。ＴＦＴのドレイン電極１７は、データ線１１から引き出されて、その端部がゲート電極４上方に形成されたチャネル保護膜５上の一端辺側に位置するように形成されている。
【００２２】
一方、ソース電極１９はチャネル保護膜５上の他端辺側に位置してドレイン電極１７に対向して形成されている。図示は省略しているが、ゲート電極４上にはゲート絶縁膜が形成され、その上にチャネルを構成する動作半導体層が形成されている。画素領域内にはソース電極１９に直接接続されたＩＴＯ等の透明電極からなる画素電極１３が形成されている。また画素領域内には横断面中央部が凸状の細長い丘状の絶縁性の突起１５が形成されている。突起１５は画素領域内で頂角が９０°の三角波状に蛇行して形成されている。従って、図１に示すように１画素内で方向が異なる少なくとも４つの傾斜面ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４が形成され、これにより負の誘電異方性を有する液晶分子の配向状態を異ならせた４分割配向のＭＶＡモードによる液晶の配向制御を実現できるようになっている。
【００２３】
ここで、画素電極１３は突起１５の形成領域には形成されていない。突起１５の三角波状の各辺部には、辺部を一部削除した導通部１８が設けられている。導通部１８にも透明電極材が形成されており、これにより画素領域内で突起１５により分断された複数の画素電極１３が電気的に接続されている。
【００２４】
さらに図２を用いて、本実施の形態による液晶表示装置の構造を説明する。図２は、図１のＡ−Ａ線で切断したＴＦＴを含む領域の液晶表示装置の断面を示している。透明ガラス基板１上に例えば厚さ１５０ｎｍのＡｌ（アルミニウム）及び厚さ５０ｎｍのＴｉ（チタン）をこの順に積層したゲート電極４が形成されている。ゲート電極４の幅は例えば８μｍ程度に形成されている。ゲート電極４上及びガラス基板１上の全面には、例えば厚さ３００ｎｍのシリコン窒化膜（ＳｉＮ）からなるゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート電極４上のゲート絶縁膜２３の上方には動作半導体層として機能する厚さ３０ｎｍ程度のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層６が形成されている。
【００２５】
ゲート電極４上のアモルファスシリコン層６上にはチャネルストッパとして機能する、例えば厚さ１００ｎｍ程度のＳｉＮからなるチャネル保護膜５が形成されている。ゲート電極４上の動作半導体層の両側のアモルファスシリコン層６上には、オーミックコンタクト層であるｎ⁺ａ−Ｓｉ層（厚さ３０ｎｍ程度）及び、その上にＴｉ（厚さ約５０ｎｍ）／Ａｌ（厚さ約１５０ｎｍ）／Ｔｉ（厚さ約５０ｎｍ）をこの順に積層したドレイン電極１７、データ線１１、及びソース電極１９が形成されている。ドレイン電極１７及びソース電極１９の端部は、チャネル保護膜５上に乗り上げて対向して形成されている。
【００２６】
図２中に示すソース電極１９の幅ａは約５μｍであり、チャネル保護膜５上のドレイン電極１７とソース電極１９との端部間の幅ｂは約３．５μｍである。また、ドレイン電極１７の幅ｃは約３μｍであり、データ線１１の幅ｄは約１０μｍである。
【００２７】
ＴＦＴのソース電極１９（一部領域を除く）、ドレイン電極１７、及びデータ線１１上には、これらを覆う保護膜３４が形成されている。保護膜３４は厚さ約１．５μｍの絶縁性のノボラック樹脂系のレジストで形成されている。また、保護膜３４と同一の材料で形成され、横断面中央部が凸状の細長い丘状の突起１５が形成されている。突起１５は図１に示したように画素領域内で頂角がほぼ９０°の三角波状に蛇行するように形成されており、１画素内で方向が異なる４つの傾斜面を有している。突起１５の幅ｅは約５μｍであり高さは約１．５μｍである。なお、図２に示した突起１５は、突起形状を強調するため断面形状の縦横比は実際より縦方向を強調して表示している。
【００２８】
また、例えばＩＴＯからなる画素電極１３が厚さ約７０ｎｍに成膜されてソース電極１９の一部領域に直接接続されている。画素電極１３は、表示領域内の突起１５上には形成されていない。図中では画素電極１３が突起１５側壁下方に接触しているように表示しているが、画素電極１３端部が突起１５側壁部に接触しないように形成してももちろんよい。図２には示されていないが、突起１５の各辺部に設けられた導通部１８上にも画素電極材が形成されており、画素領域内で突起１５により分断される複数の画素電極１３は電気的に接続されている。
以上が、本実施の形態における負の誘電異方性を有する液晶分子の配向状態を異ならせた４分割配向のＭＶＡモードを実現できる液晶表示装置のアレイ基板の概略構成である。
【００２９】
アレイ基板としてのガラス基板１のＴＦＴ形成側に所定のセルギャップで対向して対向基板としてのガラス基板２が配置されている。ガラス基板１とガラス基板２との間の空隙には誘電異方性が負の液晶２０が封止されている。
ガラス基板２の液晶と接する側にはカラーフィルタ７が形成されている。カラーフィルタ７は、例えば樹脂に顔料を分散して形成した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のいずれかのフィルタで構成され、ガラス基板１の画素領域毎に対応して設けられている。また、隣り合うカラーフィルタ７間には、ＴＦＴに入射する光を遮光するブラックマトリクス（ＢＭ）９が形成されている。ブラックマトリクス９の形成材料としては、例えばクロム（Ｃｒ）が用いられる。ブラックマトリクス９は、ＴＦＴへの光の入射を防止して光リーク電流の発生を抑制すると共に、各画素からの不要な漏光を遮光して画像のコントラストを向上させるために使用されている。
【００３０】
カラーフィルタ７及びブラックマトリクス９上には例えばＩＴＯからなる共通電極８が形成されている。また、画素領域内の表示領域に対応した位置の共通電極８上には、突起１５と同様の突起１６が形成されている。図３は、図１に示したアレイ基板側のガラス基板１に対向基板側のガラス基板２を重ね合わせた状態を示している。図３に示すようにガラス基板の平面から見て、ガラス基板２側の複数の突起１６は、ガラス基板１側の複数の突起１５の配列ピッチに対して半ピッチずれて形成されている。このように、アレイ基板と対向基板の双方に互いに半ピッチずれた突起１５、１６を設けることにより、液晶の配向制御をより確実にすることができる。
【００３１】
アレイ基板側の画素電極１３と対向基板側の共通電極８との間に電圧を印加しないときには液晶２０の液晶分子の長軸方向はガラス基板１面にほぼ垂直になり、また突起１５近傍の液晶分子の長軸方向は突起１５の傾斜面ｔ１〜ｔ４にほぼ垂直（実際には液晶の連続体性により、傾斜面に垂直な方向よりも基板面に垂直な方向に傾いている）になっている。両電極８、１３間に電圧が印加されると傾斜面ｔ１〜ｔ４付近の液晶の電圧無印加時の配向方向に沿って周囲の液晶の配向方向が決定される。
このようなＭＶＡモードによる液晶配向制御を行うことにより、広い視野角で表示品質の優れた画像を得ることができるようになる。
なお、図１乃至図３に示した本実施の形態による液晶表示装置の構成は概略であり、ガラス基板１、２に張り付けられた偏光板や所定のセルギャップを維持するためのスペーサの図示等は省略している。
【００３２】
次に、図１乃至図３に示した本実施の形態による液晶表示装置の製造方法について図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、図１のＡ−Ａ線で切断したアレイ基板のＴＦＴを含む断面を示している。まず図４（ａ）に示すように、透明ガラス基板１上に例えば厚さ１５０ｎｍにＡｌを全面に成膜し、次いでＴｉを厚さ５０ｎｍ程度成膜して金属層を形成した後パターニングし、幅８μｍ程度のゲート線３（図４及び図５には表れない）及びゲート電極４を形成する。次に、プラズマＣＶＤ法により例えば厚さ３００ｎｍ程度のシリコン窒化膜を基板全面に成膜してゲート絶縁膜２３を形成する。次に、動作半導体層６を形成するための例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層２５をプラズマＣＶＤ法により厚さ３０ｎｍ程度で基板全面に成膜する。さらに、チャネル保護膜５を形成するための例えば厚さ１００ｎｍ程度のシリコン窒化膜２７をプラズマＣＶＤ法により全面に形成する。
【００３３】
次に、全面にレジストを塗布した後、ゲート線３及びゲート電極４をマスクとして、透明ガラス基板１に対して背面露光を行い、ゲート線３、ゲート電極４上に自己整合的にレジストパターン（図示せず）を形成する。形成されたレジストパターンをマスクとしてシリコン窒化膜２７をエッチングして、ゲート線３及びゲート電極４上にシリコン窒化膜２７を残存させる。さらにゲート線３及びゲート電極４上のシリコン窒化膜２７をパターニングしてＴＦＴ形成領域のゲート電極４上にチャネル保護膜５を形成する（図４（ｂ）参照）。
【００３４】
次に、図４（ｃ）に示すように、オーミックコンタクト層を形成するためのｎ⁺ａ−Ｓｉ層２９をプラズマＣＶＤ法により厚さ３０ｎｍ程度で全面に形成する。次いで、ドレイン電極１７、ソース電極１９、及びデータ線１１を形成するために、厚さ５０ｎｍ程度のＴｉ、厚さ１５０ｎｍ程度のＡｌ、厚さ５０ｎｍ程度のＴｉをこの順にスパッタリングにより成膜して金属層３１を形成する。
【００３５】
次に、図４（ｄ）に示すように、金属層３１、ｎ⁺ａ−Ｓｉ層２９、アモルファスシリコン層２５をパターニングし、データ線１１、ドレイン電極１７、ソース電極１９、及び動作半導体層６を形成する。このパターニングにおけるエッチング処理でゲート電極４上方の金属層３１をドレイン電極１７とソース電極１９とに分離する際、チャネル保護膜５はエッチングストッパとして機能し、その下層の動作半導体層６はエッチングされずに残存する。
【００３６】
次に、図５（ａ）に示すように、例えば絶縁性を有する熱硬化性樹脂であるノボラック樹脂系のレジスト３３を全面に厚さ約１．５μｍ程度形成する。次いで、レジスト３３をパターニングして、２００°Ｃ程度でアニールを行い硬化させることによりＴＦＴのソース電極１９（一部領域を除く）、ドレイン電極１７、及びデータ線１１を覆う保護膜３４を形成すると共に、同時に横断面中央部が凸状の細長い丘状の突起１５を形成する（図５（ｂ）参照）。突起１５は画素領域内で頂角がほぼ９０°の三角波状に蛇行するように形成し、１画素内で方向が異なる４つの傾斜面を形成する。突起１５の幅は約５μｍであり高さは約１．５μｍである。図５（ｂ）に示した突起１５も、突起形状を強調するため図２で説明したのと同様に断面形状の縦横比は変更して表示している。また、突起１５の三角波状の各辺部は、図１に示した導通部１８が形成されるようにパターニングされる。
【００３７】
次に、図５（ｂ）に示すように、透明ガラス基板１全面に例えばＩＴＯからなる画素電極材を厚さ約７０ｎｍに成膜してからパターニングして画素電極１３を形成する。画素電極１３はソース電極１９の一部領域に直接接続され、また、突起１５上には形成しないようにパターニングする。図１、図２及び図５（ｂ）では、画素電極１３が突起１５側壁下方に接触しているように表示しているが、マスクパターンの露光における位置決め精度に応じて必要な位置合わせマージンを取って、画素電極１３端部が突起１５側壁部に接触しないように形成してももちろんよい。図５（ｂ）には示されていないが、突起１５の各辺部に設けられた導通部１８上にも画素電極材が形成されるので、画素領域内で突起１５により分断される複数の画素電極１３は電気的に接続される。
以上説明した工程を経て、図５（ｂ）に示したような、負の誘電異方性を有する液晶分子の配向状態を異ならせた４分割配向のＭＶＡモードを実現できる液晶表示装置のアレイ基板が完成する。
【００３８】
図示を省略したが対向基板側にも突起１５と同様の突起を設け、アレイ基板と対向基板に垂直配向処理を施して誘電異方性が負の液晶を封止して、図２に示したような液晶表示パネルが完成する。このようなＭＶＡモードによる液晶配向制御では突起１５の形状だけで液晶の配向状態が決まるため、製造工程において、ラビング処理が不要となりいわゆるラビングレス・プロセスを実現することができる。
【００３９】
本実施の形態による製造方法では、ドレイン電極１７及びドレイン電極１９を形成した後に突起１５の形成材料で保護膜３４と突起１５とを同時に形成している点に特徴を有している。すなわち、図７及び図８に示した従来のＭＶＡモードの液晶表示装置のような、ドレイン電極１１７及びドレイン電極１１９を形成した後に保護膜１３３を形成し、その上に画素電極１１３を形成する工程とは全く異なる。本実施の形態による製造方法では保護膜１３３の成膜工程とコンタクトホール１０７のパターニングが不要になり、このための工程数を減らしてスループットを向上させることが可能になる。また、本実施の形態での保護膜３４は、従来の保護膜１３３と同様にドレイン電極１７と画素電極１３との層間短絡等の発生を防止する機能を有している。
従って、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法によれば、製造歩留まりを低下させずにスループットを向上させて製造コストの低減を図ることができるようになる。
【００４０】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、ノボラック樹脂系のレジスト３３を約１．５μｍの厚さに形成して保護膜３４を形成したが、保護膜３４の膜厚はそれより薄くても問題ない。例えば、約０．５μｍ以上の厚さに保護膜３４を形成すれば、画素電極１３を形成する際に塵等によるパターン不良があっても、保護膜３４端部で画素電極１３の電極材の段切れが生じるため、他の導電材との間での短絡が発生するのを防止することができる。
また、上記実施の形態では、チャネル保護膜を備えた逆スタガ型のＴＦＴを有するアレイ基板を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、チャネル保護膜を有さない逆スタガ型のＴＦＴを有する液晶表示装置にももちろん適用可能である。
【００４１】
以上説明した実施形態に基づき、本発明は以下のようにまとめられる。
第１の発明として、複数の画素毎に薄膜トランジスタがスイッチング素子として形成されたアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタのソース電極の一部領域以外の前記薄膜トランジスタ上に形成された絶縁性の保護膜と、前記保護膜と同一の材料からなり、液晶の配向制御用に画素領域内に形成された突起部と、前記突起部の形成領域外の前記画素領域内に形成され、前記ソース電極の前記一部領域に直接接続された画素電極とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【００４２】
第２の発明として、上記第１の発明の液晶表示装置において、前記突起部は、断面中央部が凸状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００４３】
第３の発明として、上記第２の発明の液晶表示装置において、前記突起部は、前記画素領域内で頂角がほぼ９０°の三角波状に蛇行するように形成され、前記画素領域内で方向が異なる４つの傾斜面を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【００４４】
第４の発明として、上記第２または第３の発明の液晶表示装置において、前記突起部は、前記画素領域内で当該突起部により分断された複数の前記画素電極を電気的に接続するための導通部を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【００４５】
第５の発明として、複数の画素毎に薄膜トランジスタをスイッチング素子として備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の製造方法において、前記薄膜トランジスタのソース電極の一部領域以外の前記薄膜トランジスタ上に絶縁性の保護膜を形成し、前記保護膜の形成と同時に画素領域内に液晶の配向制御用の突起部を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００４６】
第６の発明として、上記第５の発明の液晶表示装置の製造方法において、前記突起部は、断面中央に向かって凸状に形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００４７】
第７の発明として、上記第６の発明の液晶表示装置の製造方法において、前記突起部は、前記画素領域内で頂角がほぼ９０°の三角波状に蛇行するように形成し、前記画素領域内で方向が異なる４つの傾斜面を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００４８】
第８の発明として、上記第５乃至第７の発明のいずれかの液晶表示装置の製造方法において、前記突起部の形成領域外の前記画素領域内に前記ソース電極と直接接続される画素電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【００４９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、製造歩留まりを低下させずにスループットを向上させて製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による液晶表示装置のアレイ基板上の概略の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の概略の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の概略の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図６】従来の液晶表示装置の概略の構成を示す平面図である。
【図７】従来の液晶表示装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図８】従来液晶表示装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【符号の説明】
１、２、１００ガラス基板
３、１０３ゲート線
４、１０４ゲート電極
５、１０５チャネル保護膜
６、１０６動作半導体層
７カラーフィルタ
８共通電極
１１、１０１データ線
１３、１１３画素電極
１５、１６、１１５突起
１７、１１７ドレイン電極
１９、１１９ソース電極
２０液晶
２３、１２３ゲート絶縁膜
２５、１２５アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層
２７、１２７シリコン窒化膜
２９、１２９ｎ⁺ａ−Ｓｉ層
３１、１３１金属層
３３レジスト
３４、１３３保護膜
１０７コンタクトホール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device (Liquid Crystal Display) and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an active matrix liquid crystal display device including a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) as a switching element and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Active matrix type liquid crystal display devices are widely used in computers, office automation equipment, and the like as flat panel displays capable of obtaining excellent image quality. This active matrix type liquid crystal display device applies a voltage from both electrodes to a liquid crystal layer sealed between an array substrate on which TFTs and pixel electrodes are formed and a counter substrate on which a common electrode is formed. Is supposed to drive.
[0003]
FIG. 6 shows a substrate surface of an array substrate of a conventional liquid crystal display device as viewed from the liquid crystal layer side. As shown in FIG. 6, a plurality of data lines 101 (only one is shown in the figure) 101 extending in the vertical direction in the figure are formed on the glass substrate 100. A plurality of gate lines 103 extending in the left-right direction in the figure are formed on the glass substrate 100. Pixels are formed in regions defined by the data lines 101 and the gate lines 103. A TFT is formed in the vicinity of the intersection of each data line 101 and the gate line 103. The gate electrode 104 of the TFT is formed by being drawn out from the gate line 103. The drain electrode 117 of the TFT is formed so as to be drawn from the data line 101 and to have its end located on one end side on the channel protective film 105 formed above the gate electrode 104.
[0004]
On the other hand, the source electrode 119 is formed on the other end side of the channel protective film 105 so as to face the drain electrode 117. Although illustration is omitted, a gate insulating film is formed on the gate electrode 104, and an operation semiconductor layer constituting a channel is formed thereon. A pixel electrode 113 made of a transparent electrode is formed on the source electrode 119 via a protective film (not shown). The pixel electrode 113 is electrically connected to the source electrode 119 through a contact hole 107 provided in the protective film.
[0005]
On the pixel electrode 113, an elongated hill-like insulating protrusion 115 having a convex cross section at the center is formed. The protrusion 115 is formed to meander in a triangular wave shape linearly in the pixel region. Accordingly, at least four inclined planes having different directions in one pixel are formed, and thereby, the alignment state of the liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is changed, so that the MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode is obtained. The liquid crystal orientation can be controlled by this.
[0006]
Next, a method for manufacturing the conventional liquid crystal display device shown in FIG. 6 will be described with reference to FIGS. 7 and 8 show a cross section including the TFT of the array substrate cut along the line AA in FIG. First, as shown in FIG. 7A, for example, Al (aluminum) is formed on the entire surface of the transparent glass substrate 100 to form a metal layer, and then patterned, and then the gate line 103 (shown in FIG. 7 and FIG. 8 is shown). And the gate electrode 104 is formed. Next, for example, a silicon nitride film (SiN) is formed on the entire surface of the substrate by a plasma CVD method to form a gate insulating film 123. Next, for example, an amorphous silicon (a-Si) layer 125 for forming an operating semiconductor layer is formed on the entire surface of the substrate by plasma CVD. Further, for example, a silicon nitride film 127 for forming a channel protective film is formed on the entire surface by plasma CVD.
[0007]
Next, after applying a resist on the entire surface, back exposure is performed on the transparent glass substrate 100 using the gate line 103 and the gate electrode 104 as a mask, and a resist pattern (self-aligned on the gate line 103 and the gate electrode 104). (Not shown). The silicon nitride film 127 is etched using the formed resist pattern as a mask to leave the silicon nitride film 127 on the gate line 103 and the gate electrode 104. Further, the silicon nitride film 127 on the gate line 103 and the gate electrode 104 is patterned to form a channel protective film 105 on the gate electrode 104 in the TFT formation region (see FIG. 7B).
[0008]
Next, as shown in FIG. 7C, n for forming an ohmic contact layer is formed. ⁺ An a-Si layer 129 is formed on the entire surface by plasma CVD. Next, a metal (for example, Cr) layer 131 for forming the drain electrode 117, the source electrode 119, and the data line 101 is formed by sputtering.
[0009]
Next, as shown in FIG. 7D, the metal layers 131, n ⁺ The a-Si layer 129 and the amorphous silicon layer 125 are patterned to form the data line 101, the drain electrode 117, the source electrode 119, and the operating semiconductor layer 106. In the etching process in this patterning, the channel protective film 105 functions as an etching stopper, and the underlying operation semiconductor layer 106 remains without being etched.
[0010]
Next, as shown in FIG. 8A, a protective film 133 made of, for example, a silicon nitride film (or silicon oxide film) is formed by plasma CVD, followed by patterning, and the protective film 133 on the source electrode 119 is opened. Then, a contact hole 107 is formed on the source electrode 119.
[0011]
Next, as shown in FIG. 8B, a pixel electrode material made of, for example, ITO (indium tin oxide) is formed on the entire surface of the transparent glass substrate 100 and then patterned to form the pixel electrode 113. The pixel electrode 113 is electrically connected to the source electrode 119 through the contact hole 107.
[0012]
Next, an insulating novolac resin-based resist is formed on the entire surface, followed by patterning to form a long and narrow hill-shaped projection 115 having a convex central section in cross section on the pixel electrode 113. The protrusion 115 is formed to meander in a triangular wave shape linearly in the pixel region, and four inclined surfaces having different directions are formed in one pixel. Through the steps described above, an array substrate of a liquid crystal display device capable of realizing a four-part alignment MVA mode in which the alignment state of liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is changed as shown in FIG. Is completed.
[0013]
Although not shown, a projection similar to the projection 115 is provided on the counter substrate side, and a vertical alignment process is performed on the array substrate and the counter substrate to seal liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, thereby completing a liquid crystal display panel. . When no voltage is applied between the pixel electrode on the array substrate side and the common electrode on the counter substrate side, the major axis direction of the liquid crystal molecules is substantially perpendicular to the substrate surface, and the major axis direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the projection 115 is the projection. Inclined with respect to the substrate surface in a direction near to the inclined surface 115. When a voltage is applied between both electrodes, the alignment direction of the surrounding liquid crystal is determined along the alignment direction when no voltage is applied to the liquid crystal near the inclined surface.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the widespread use of active matrix liquid crystal display devices, it is important to reduce manufacturing costs as much as possible in order to supply high performance and low cost liquid crystal display devices to the market. In order to reduce the manufacturing cost, first, it is required to improve the manufacturing yield of the liquid crystal display device. Secondly, it is necessary to improve the throughput in manufacturing the liquid crystal display device.
[0015]
In this regard, in the conventional MVA mode liquid crystal display device described above, after forming the drain electrode 117 and the drain electrode 119, a protective film 133 of a silicon nitride film (or silicon oxide film) is formed, and the pixel electrode 113 is formed thereon. Is forming. The protective film 133 functions as an interlayer insulating film, for example, to prevent the occurrence of an interlayer short circuit between the drain electrode 117 and the pixel electrode 13 and improve the manufacturing yield. However, the formation of the protective film 133 has a problem that the film forming process and the patterning of the contact hole 107 are indispensable, which is one of the factors that reduce the throughput.
[0016]
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof that can improve the throughput without reducing the manufacturing yield and reduce the manufacturing cost.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide an active matrix liquid crystal display device in which a thin film transistor is formed as a switching element for each of a plurality of pixels, and an insulating protective film formed on the thin film transistor other than a partial region of the source electrode of the thin film transistor. And a protrusion made of the same material as that of the protective film and formed in the pixel region for controlling the alignment of liquid crystal, and formed in the pixel region outside the formation region of the protrusion, and the one of the source electrodes This is achieved by a liquid crystal display device having a pixel electrode directly connected to the partial region.
[0018]
In the liquid crystal display device of the present invention, the protrusion has a conduction portion for electrically connecting the plurality of pixel electrodes divided by the protrusion in the pixel region. Features.
[0019]
Another object of the present invention is to provide an active matrix type liquid crystal display device having a thin film transistor as a switching element for each of a plurality of pixels, in an insulating protective film on the thin film transistor other than a partial region of the source electrode of the thin film transistor. And a protrusion for controlling the alignment of the liquid crystal is formed in the pixel region simultaneously with the formation of the protective film. This is achieved by a method for manufacturing a liquid crystal display device.
[0020]
In the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the protrusion is formed in a convex shape toward the center of the cross section. The protrusions are formed to meander in a triangular wave shape having an apex angle of approximately 90 ° in the pixel region, and form four inclined surfaces having different directions in the pixel region. Further, a pixel electrode directly connected to the source electrode is formed in the pixel region outside the formation region of the protrusion.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A liquid crystal display device and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a schematic configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a substrate surface of the array substrate of the liquid crystal display device according to the present embodiment as viewed from the liquid crystal layer side. As shown in FIG. 1, a plurality of data lines (only one is shown in the figure) 11 extending in the vertical direction in the figure are formed on a glass substrate 1. A plurality of gate lines 3 extending in the left-right direction in the figure are formed on the glass substrate 1. A pixel is formed in a region defined by the data line 11 and the gate line 3. A TFT is formed in the vicinity of the intersection of each data line 11 and the gate line 3. The gate electrode 4 of the TFT is formed by being drawn out from the gate line 3. The drain electrode 17 of the TFT is formed so as to be drawn from the data line 11 and to have its end located on one end side on the channel protective film 5 formed above the gate electrode 4.
[0022]
On the other hand, the source electrode 19 is formed on the other end side of the channel protective film 5 so as to face the drain electrode 17. Although not shown, a gate insulating film is formed on the gate electrode 4, and an operating semiconductor layer constituting a channel is formed thereon. A pixel electrode 13 made of a transparent electrode such as ITO and connected directly to the source electrode 19 is formed in the pixel region. Further, in the pixel region, an elongated hill-like insulating protrusion 15 having a convex central section is formed. The protrusions 15 meander in a triangular wave shape having an apex angle of 90 ° in the pixel region. Accordingly, as shown in FIG. 1, at least four inclined surfaces t1, t2, t3, and t4 having different directions in one pixel are formed, and thereby the alignment state of liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is made different. It is possible to realize alignment control of the liquid crystal by the MVA mode of quadruple alignment.
[0023]
Here, the pixel electrode 13 is not formed in the region where the protrusion 15 is formed. On each side of the triangular wave-like shape of the protrusion 15, a conduction portion 18 is provided by removing a part of the side. A transparent electrode material is also formed in the conduction portion 18, and the plurality of pixel electrodes 13 separated by the protrusions 15 in the pixel region are thereby electrically connected.
[0024]
Further, the structure of the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a cross section of the liquid crystal display device in the region including the TFT cut along line AA in FIG. On the transparent glass substrate 1, a gate electrode 4 is formed by laminating, for example, 150 nm thick Al (aluminum) and 50 nm thick Ti (titanium) in this order. The width of the gate electrode 4 is formed to about 8 μm, for example. On the entire surface of the gate electrode 4 and the glass substrate 1, a gate insulating film 23 made of, for example, a silicon nitride film (SiN) having a thickness of 300 nm is formed. Above the gate insulating film 23 on the gate electrode 4, an amorphous silicon (a-Si) layer 6 having a thickness of about 30 nm that functions as an operating semiconductor layer is formed.
[0025]
On the amorphous silicon layer 6 on the gate electrode 4, a channel protective film 5 made of SiN having a thickness of, for example, about 100 nm is formed, which functions as a channel stopper. On the amorphous silicon layer 6 on both sides of the operating semiconductor layer on the gate electrode 4, n is an ohmic contact layer. ⁺ A drain electrode 17 in which an a-Si layer (thickness of about 30 nm) and Ti (thickness of about 50 nm) / Al (thickness of about 150 nm) / Ti (thickness of about 50 nm) are stacked in this order, and data line 11 And a source electrode 19 are formed. The ends of the drain electrode 17 and the source electrode 19 are formed on the channel protective film 5 so as to face each other.
[0026]
The width a of the source electrode 19 shown in FIG. 2 is about 5 μm, and the width b between the end portions of the drain electrode 17 and the source electrode 19 on the channel protective film 5 is about 3.5 μm. The width c of the drain electrode 17 is about 3 μm, and the width d of the data line 11 is about 10 μm.
[0027]
A protective film 34 is formed on the TFT source electrode 19 (excluding a part of the region), the drain electrode 17, and the data line 11 to cover them. The protective film 34 is formed of an insulating novolac resin-based resist having a thickness of about 1.5 μm. Further, an elongated hill-like projection 15 is formed which is made of the same material as that of the protective film 34 and has a convex central portion in the cross section. As shown in FIG. 1, the protrusion 15 is formed so as to meander in a triangular wave shape having an apex angle of approximately 90 ° in the pixel region, and has four inclined surfaces having different directions in one pixel. The protrusion 15 has a width e of about 5 μm and a height of about 1.5 μm. Note that the projection 15 shown in FIG. 2 emphasizes the projection shape, and the aspect ratio of the cross-sectional shape is displayed with the vertical direction emphasized from the actual.
[0028]
Further, for example, a pixel electrode 13 made of ITO is formed to a thickness of about 70 nm and is directly connected to a partial region of the source electrode 19. The pixel electrode 13 is not formed on the protrusion 15 in the display area. Although the pixel electrode 13 is shown in contact with the lower side of the side wall of the protrusion 15 in the drawing, the end of the pixel electrode 13 may naturally be formed so as not to contact the side wall of the protrusion 15. Although not shown in FIG. 2, a pixel electrode material is also formed on the conductive portion 18 provided on each side of the protrusion 15, and a plurality of pixel electrodes 13 that are divided by the protrusion 15 in the pixel region. Are electrically connected.
The above is the schematic configuration of the array substrate of the liquid crystal display device capable of realizing the four-part alignment MVA mode in which the alignment state of the liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is different in the present embodiment.
[0029]
A glass substrate 2 as a counter substrate is disposed opposite to the TFT formation side of the glass substrate 1 as an array substrate with a predetermined cell gap. A liquid crystal 20 having a negative dielectric anisotropy is sealed in the gap between the glass substrate 1 and the glass substrate 2.
A color filter 7 is formed on the side of the glass substrate 2 in contact with the liquid crystal. The color filter 7 is composed of, for example, a red (R), green (G), or blue (B) filter formed by dispersing a pigment in a resin, and is provided corresponding to each pixel region of the glass substrate 1. It has been. A black matrix (BM) 9 is formed between adjacent color filters 7 to block light incident on the TFT. As a material for forming the black matrix 9, for example, chromium (Cr) is used. The black matrix 9 is used to prevent light from entering the TFT to suppress generation of light leakage current, and to block unnecessary light leakage from each pixel to improve image contrast.
[0030]
On the color filter 7 and the black matrix 9, a common electrode 8 made of, for example, ITO is formed. A protrusion 16 similar to the protrusion 15 is formed on the common electrode 8 at a position corresponding to the display area in the pixel area. FIG. 3 shows a state in which the glass substrate 2 on the counter substrate side is superimposed on the glass substrate 1 on the array substrate side shown in FIG. As shown in FIG. 3, when viewed from the plane of the glass substrate, the plurality of protrusions 16 on the glass substrate 2 side are formed with a half-pitch deviation from the arrangement pitch of the plurality of protrusions 15 on the glass substrate 1 side. Thus, by providing the projections 15 and 16 that are shifted from each other by half a pitch on both the array substrate and the counter substrate, the alignment control of the liquid crystal can be made more reliable.
[0031]
When no voltage is applied between the pixel electrode 13 on the array substrate side and the common electrode 8 on the counter substrate side, the major axis direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal 20 is substantially perpendicular to the surface of the glass substrate 1, and the liquid crystal in the vicinity of the protrusions 15. The long axis direction of the molecule is substantially perpendicular to the inclined surfaces t1 to t4 of the protrusion 15 (in fact, it is inclined in the direction perpendicular to the substrate surface rather than the direction perpendicular to the inclined surface due to the continuity of the liquid crystal). Yes. When a voltage is applied between the electrodes 8 and 13, the alignment direction of the surrounding liquid crystal is determined along the alignment direction when no voltage is applied to the liquid crystal near the inclined surfaces t1 to t4.
By performing liquid crystal alignment control in such an MVA mode, an image with excellent display quality can be obtained with a wide viewing angle.
The structure of the liquid crystal display device according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 is schematic, such as a polarizing plate attached to the glass substrates 1 and 2 and a spacer for maintaining a predetermined cell gap. Is omitted.
[0032]
Next, a manufacturing method of the liquid crystal display device according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to FIGS. 4 and 5 show cross sections including TFTs of the array substrate cut along the line AA in FIG. First, as shown in FIG. 4A, an Al film having a thickness of, for example, 150 nm is formed on the entire surface of the transparent glass substrate 1, and then a metal layer is formed by forming a Ti film with a thickness of about 50 nm. A gate line 3 (not shown in FIGS. 4 and 5) having a width of about 8 μm and a gate electrode 4 are formed. Next, for example, a silicon nitride film having a thickness of about 300 nm is formed on the entire surface of the substrate by plasma CVD to form a gate insulating film 23. Next, for example, an amorphous silicon (a-Si) layer 25 for forming the active semiconductor layer 6 is formed on the entire surface of the substrate with a thickness of about 30 nm by plasma CVD. Further, a silicon nitride film 27 having a thickness of, for example, about 100 nm for forming the channel protective film 5 is formed on the entire surface by plasma CVD.
[0033]
Next, after applying a resist on the entire surface, back exposure is performed on the transparent glass substrate 1 using the gate line 3 and the gate electrode 4 as a mask, and a resist pattern (self-aligned on the gate line 3 and the gate electrode 4). (Not shown). The silicon nitride film 27 is etched using the formed resist pattern as a mask to leave the silicon nitride film 27 on the gate line 3 and the gate electrode 4. Further, the silicon nitride film 27 on the gate line 3 and the gate electrode 4 is patterned to form the channel protective film 5 on the gate electrode 4 in the TFT formation region (see FIG. 4B).
[0034]
Next, as shown in FIG. 4C, n for forming an ohmic contact layer is formed. ⁺ An a-Si layer 29 is formed on the entire surface with a thickness of about 30 nm by plasma CVD. Next, in order to form the drain electrode 17, the source electrode 19, and the data line 11, a Ti film having a thickness of about 50 nm, an Al film having a thickness of about 150 nm, and a Ti film having a thickness of about 50 nm are formed by sputtering in this order. Layer 31 is formed.
[0035]
Next, as shown in FIG. 4D, the metal layers 31, n ⁺ The a-Si layer 29 and the amorphous silicon layer 25 are patterned to form the data line 11, the drain electrode 17, the source electrode 19, and the operating semiconductor layer 6. When the metal layer 31 above the gate electrode 4 is separated into the drain electrode 17 and the source electrode 19 by the etching process in this patterning, the channel protective film 5 functions as an etching stopper, and the underlying operation semiconductor layer 6 is not etched. Remain.
[0036]
Next, as shown in FIG. 5A, for example, a novolac resin-based resist 33, which is a thermosetting resin having an insulating property, is formed on the entire surface to a thickness of about 1.5 μm. Next, the resist 33 is patterned, and annealed at about 200 ° C. and cured to form a protective film 34 that covers the TFT source electrode 19 (excluding a part of the region), the drain electrode 17, and the data line 11. At the same time, an elongated hill-shaped projection 15 having a convex central section is formed (see FIG. 5B). The protrusion 15 is formed so as to meander in a triangular wave shape having an apex angle of approximately 90 ° within the pixel region, and forms four inclined surfaces having different directions within one pixel. The protrusion 15 has a width of about 5 μm and a height of about 1.5 μm. The protrusion 15 shown in FIG. 5B is also displayed by changing the aspect ratio of the cross-sectional shape in the same manner as described in FIG. 2 in order to emphasize the protrusion shape. Further, each triangular wave-like side portion of the protrusion 15 is patterned so that the conductive portion 18 shown in FIG. 1 is formed.
[0037]
Next, as shown in FIG. 5B, a pixel electrode material made of, for example, ITO is formed on the entire surface of the transparent glass substrate 1 to a thickness of about 70 nm, and then patterned to form the pixel electrode 13. The pixel electrode 13 is directly connected to a partial region of the source electrode 19 and is patterned so as not to be formed on the protrusion 15. In FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 5B, the pixel electrode 13 is displayed so as to be in contact with the lower side of the side wall of the protrusion 15, but a necessary alignment margin is provided according to the positioning accuracy in the exposure of the mask pattern. Of course, the end of the pixel electrode 13 may be formed so as not to contact the side wall of the protrusion 15. Although not shown in FIG. 5B, since the pixel electrode material is also formed on the conductive portion 18 provided on each side of the protrusion 15, a plurality of parts divided by the protrusion 15 in the pixel region are formed. The pixel electrode 13 is electrically connected.
Through the steps described above, an array substrate of a liquid crystal display device capable of realizing a four-part alignment MVA mode in which the alignment state of liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is changed as shown in FIG. Is completed.
[0038]
Although not shown, a projection similar to the projection 15 is provided on the counter substrate side, and the array substrate and the counter substrate are vertically aligned to seal the liquid crystal having negative dielectric anisotropy, as shown in FIG. Such a liquid crystal display panel is completed. In such liquid crystal alignment control by the MVA mode, since the alignment state of the liquid crystal is determined only by the shape of the protrusions 15, a rubbing process is not required in the manufacturing process, and a so-called rubbing-less process can be realized.
[0039]
The manufacturing method according to the present embodiment is characterized in that after the drain electrode 17 and the drain electrode 19 are formed, the protective film 34 and the protrusion 15 are formed at the same time using the material for forming the protrusion 15. That is, a process of forming the protective film 133 after forming the drain electrode 117 and the drain electrode 119, and forming the pixel electrode 113 thereon, as in the conventional MVA mode liquid crystal display device shown in FIGS. Is completely different. In the manufacturing method according to the present embodiment, the process of forming the protective film 133 and the patterning of the contact hole 107 become unnecessary, and the number of processes for this can be reduced and the throughput can be improved. Further, the protective film 34 in the present embodiment has a function of preventing the occurrence of an interlayer short-circuit between the drain electrode 17 and the pixel electrode 13 as in the case of the conventional protective film 133.
Therefore, according to the manufacturing method of the liquid crystal display device according to the present embodiment, the manufacturing cost can be reduced by improving the throughput without reducing the manufacturing yield.
[0040]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the above embodiment, the protective film 34 is formed by forming the novolac resin-based resist 33 to a thickness of about 1.5 μm. However, there is no problem even if the protective film 34 is thinner. For example, if the protective film 34 is formed to a thickness of about 0.5 μm or more, even if there is a pattern defect due to dust or the like when the pixel electrode 13 is formed, the electrode material of the pixel electrode 13 is formed at the end of the protective film 34. Since disconnection occurs, it is possible to prevent a short circuit from occurring with another conductive material.
In the above embodiment, the array substrate having an inverted staggered TFT provided with a channel protective film is described. However, the present invention is not limited to this, and an inverted staggered TFT having no channel protective film is used. Of course, the present invention can also be applied to a liquid crystal display device having the above.
[0041]
Based on the embodiment described above, the present invention is summarized as follows.
In an active matrix liquid crystal display device in which a thin film transistor is formed as a switching element for each of a plurality of pixels as a first invention, insulating protection formed on the thin film transistor other than a partial region of the source electrode of the thin film transistor A film and a protective film made of the same material, and formed in the pixel region outside the region where the protrusion is formed, and a protrusion formed in the pixel region for controlling the orientation of the liquid crystal; And a pixel electrode directly connected to the partial region.
[0042]
As a second invention, in the liquid crystal display device according to the first invention, the projection has a central section formed in a convex shape.
[0043]
As a third invention, in the liquid crystal display device according to the second invention, the protrusion is formed to meander in a triangular wave shape having an apex angle of approximately 90 ° in the pixel region, and the direction in the pixel region is A liquid crystal display device having four inclined surfaces different from each other.
[0044]
As a fourth invention, in the liquid crystal display device of the second or third invention, the protrusion is for electrically connecting the plurality of pixel electrodes divided by the protrusion in the pixel region. A liquid crystal display device having a conduction portion.
[0045]
As a fifth invention, in a method of manufacturing an active matrix type liquid crystal display device having a thin film transistor as a switching element for each of a plurality of pixels, an insulating protective film is formed on the thin film transistor other than a partial region of the source electrode of the thin film transistor. And a protrusion for controlling alignment of the liquid crystal is formed in the pixel region simultaneously with the formation of the protective film.
[0046]
As a sixth aspect of the invention, in the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the fifth aspect of the invention, the protrusion is formed in a convex shape toward the center of the cross section.
[0047]
As a seventh invention, in the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the sixth invention, the protrusion is formed to meander in a triangular wave shape having an apex angle of approximately 90 ° in the pixel region, and the pixel region A method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein four inclined surfaces having different directions are formed.
[0048]
As an eighth invention, in the method for manufacturing a liquid crystal display device according to any one of the fifth to seventh inventions, a pixel electrode directly connected to the source electrode in the pixel region outside the formation region of the protrusion is provided. A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: forming a liquid crystal display device.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the manufacturing cost can be reduced by improving the throughput without reducing the manufacturing yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration on an array substrate of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of a conventional liquid crystal display device.
FIG. 7 is a process cross-sectional view illustrating a conventional method for manufacturing a liquid crystal display device.
FIG. 8 is a process cross-sectional view illustrating a manufacturing method of a conventional liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
1, 2, 100 glass substrate
3, 103 Gate line
4, 104 Gate electrode
5, 105 channel protective film
6, 106 Operating semiconductor layer
7 Color filter
8 Common electrode
11, 101 Data line
13, 113 Pixel electrode
15, 16, 115 protrusion
17, 117 Drain electrode
19, 119 Source electrode
20 LCD
23, 123 Gate insulating film
25, 125 Amorphous silicon (a-Si) layer
27, 127 Silicon nitride film
29, 129 n ⁺ a-Si layer
31, 131 metal layer
33 resist
34, 133 Protective film
107 contact hole

Claims

In an active matrix liquid crystal display device in which a thin film transistor is formed as a switching element for each of a plurality of pixels,
An insulating protective film formed on the thin film transistor other than a partial region of the source electrode of the thin film transistor;
Protrusions made of the same material as the protective film and formed in the pixel region for liquid crystal orientation control,
A liquid crystal display device comprising: a pixel electrode formed in the pixel region excluding a region where the protrusion is formed, and directly connected to the partial region of the source electrode without a contact hole .

The liquid crystal display device according to claim 1.
The liquid crystal display device, wherein the protrusion has a conduction portion for electrically connecting the plurality of pixel electrodes divided by the protrusion in the pixel region.

In a manufacturing method of an active matrix type liquid crystal display device including a thin film transistor as a switching element for each of a plurality of pixels,
Forming an insulating protective film on the thin film transistor other than a partial region of the source electrode of the thin film transistor, forming a protrusion for controlling the alignment of liquid crystal in the pixel region simultaneously with the formation of the protective film ;
A method of manufacturing a liquid crystal display device , wherein a pixel electrode directly connected to the source electrode without a contact hole is formed in the pixel region excluding the region where the protrusion is formed .

In the manufacturing method of the liquid crystal display device of Claim 3,
The method of manufacturing a liquid crystal display device, wherein the protrusion is formed in a convex shape toward the center of the cross section.

In the manufacturing method of the liquid crystal display device of Claim 4,
The protrusion is formed so as to meander in a triangular wave shape having an apex angle of approximately 90 ° in the pixel region, and four inclined surfaces having different directions are formed in the pixel region. Manufacturing method.