JP5079463B2

JP5079463B2 - 液晶表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP5079463B2
Application number: JP2007300020A
Authority: JP
Inventors: 元中尾
Original assignee: 株式会社ジャパンディスプレイウェスト
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: JP2009128397A

Description

本発明は、平坦化膜上に絶縁膜を介して画素電極及び共通電極を対向配置したＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード等の横方向電界方式の液晶表示装置、及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、表面に電極等が形成された一対の透明基板と、この一対の基板間に挟持された液晶層とを有し、両基板上の電極に電圧を印加することによって液晶を再配列させて種々の情報を表示する縦方向電界方式のものが多く使用されている。このような縦方向電界方式の液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードのものが一般的であるが、視野角が狭いという問題点が存在するため、ＶＡ（Vertical Alignment）モードやＭＶＡ（Multidomain Vertical Alignment）モード等、種々の改良された縦方向電界方式の液晶表示装置が開発されている。

一方、上述の縦方向電界方式の液晶表示装置とは異なり、一方の基板にのみ画素電極及び共通電極からなる一対の電極を備えたＩＰＳ（In-Plane Switching）モードないしＦＦＳモードの液晶表示装置も知られている。

このうちＩＰＳモードの液晶表示装置は、一対の電極を同一層に配置し、液晶に印加する電界の方向を基板にほぼ平行な方向として液晶分子を基板に平行な方向に再配列するものである。そのため、このＩＰＳモードの液晶表示装置は、横方向電界方式の液晶表示装置ともいわれ、前述の縦方向電界方式の液晶表示装置と比すると非常に広視野角であるという利点を有している。しかしながら、ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶に電界を印加するため一対の電極が同一層に設けられているため、画素電極の上側に位置する液晶分子は十分に駆動されず、透過率等の低下を招いてしまうといった問題点が存在している。

このようなＩＰＳモードの液晶表示装置の問題点を解決するために、いわゆる斜め電界方式ともいうべきＦＦＳモードの液晶表示装置が開発されている（下記特許文献１及び２参照）。このＦＦＳモードの液晶表示装置は液晶層に電界を印加するための画素電極と共通電極をそれぞれ絶縁膜を介して異なる層に配置したものである。

このＦＦＳモードの液晶表示装置は、ＩＰＳモードの液晶表示装置よりも広視野角かつ高コントラストであり、更に低電圧駆動ができると共により高透過率であるため明るい表示が可能となるという特徴を備えている。加えて、ＦＦＳモードの液晶表示装置は、ＩＰＳモードの液晶表示装置よりも平面視で画素電極と共通電極との重複面積が大きいために、より大きな補助容量が副次的に生じ、別途補助容量線を設ける必要がなくなるという長所も存在している。

しかしながら、下記特許文献１及び２に開示されたＦＦＳモードの液晶表示装置では、ＴＦＴ素子や共通電極ラインと重なる画素電極の部分は凹凸状、即ち段差形状を有しているため、その段差部分において液晶分子の配向乱れが生じ、その段差部分は実質的に表示に寄与しない領域となるので、開口率が低下してしまうといった問題がある。このような問題点に対して、スイッチング素子やコモン配線と重なる画素電極の表面には段差が形成されないようにするため、上述のＶＡ方式ないしＭＶＡ方式の液晶表示装置で使用されているような平坦化膜を用い、この平坦化膜上に画素電極や共通電極を配置することも行われている（下記特許文献３及び４参照）。
特開２００１−２３５７６３号公報特開２００２−１８２２３０号公報特開２００１−２８３５４０号公報特開２００７−２２６１７５号公報

しかしながら、上記特許文献３及び４に開示されているＦＦＳモードの液晶表示装置では、通常のＴＦＴ素子や共通電極ラインを形成した後に平坦化のための感光性材料からなる平坦化膜を形成し、この平坦化膜の表面に第１電極、電極間絶縁膜及び第２電極を形成している。そのため、従来の平坦化膜を用いないＦＦＳモードの液晶表示装置の製造工程と比すると、フォトリソグラフィー工程、成膜工程及びドライエッチング工程が増えてしまい、加工に必要な工程が多くなるために生産性が低下してしまうという問題が生じる。

加えて、従来の平坦化膜は感光性材料によって形成されており、化学的、物理的に安定な絶縁膜として使用するには、フォトリソグラフィー工程後に焼成工程が必要となるのが一般的である。しかしながら、該感光性材料は透明性が悪く、しかも耐熱性に劣るため、その焼成工程の熱により平坦化膜のコンタクトホールの開口部の周辺部が熱変形してしまい、コンタクトホールのテーパがなだらかになってフォトリソグラフィー後より開口部の傾斜側壁部分が大きくなってしまう。このコンタクトホール部分の形状は、液晶分子の異常配向を引き起こすため、ブラックマトリクス等の遮光部材で遮光する必要がある。従って、平坦化膜を感光性材料で形成すると、コンタクトホール部分の面積が広くなって開口度が低下してしまう。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、平坦化膜形成材料として非感光性の、透明度が高く、しかも高耐熱性の材料を使用することによって、従来例よりも製造工程を少なくできるとともに、明るく、しかも、開口度が大きいＦＦＳモード等の横方向電界方式の液晶表示装置、その製造方法及びその液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟持した一対の透明基板を備え、一対の透明基板のうちの一方の液晶層側には、表示領域にマトリクス状に配置された複数の走査線及び信号線と、複数の走査線及び信号線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子と、表示領域の周縁部に沿って形成されたコモン配線と、スイッチング素子及びコモン配線の表面を被覆する第１絶縁膜と、表示領域の全体に亘って形成された平坦化膜と、平坦化膜の表面に形成された透明導電性材料からなる第１電極と、第１電極上に形成された第２絶縁膜と、第２絶縁膜上に形成され、複数のスリットが形成された透明導電性材料からなる第２電極と、を有する液晶表示装置において、表示領域の周縁部に沿って形成されたコモン配線が第２絶縁膜で被覆されておらず、第１電極は第２電極と同材質の導電路によってスイッチング素子又はコモン配線に電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置においては、表示領域は、それぞれマトリクス状に形成された複数の走査線及び信号線と、平坦化膜上に形成され、走査線及び信号線で囲まれた領域毎に第２絶縁膜を介して対向配置されたそれぞれ透明導電性材料からなる下側の第１電極と複数のスリットを有する上側の第２電極とを備えている。かかる構成によって、本発明の液晶表示装置をＦＦＳモードの液晶表示装置として作動させることができる。なお、透明導電性材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）を使用することができる。

しかも、本発明の液晶表示装置においては、第２絶縁膜を介して対向配置されたそれぞれ透明導電性材料からなる第１電極と複数のスリットを有する第２電極とが平坦化膜上に形成されているので、第１電極や第２電極にはスイッチング素子やコモン配線等による段差が生じなくなる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、他方側の基板と上側の第２電極との間隔、すなわちセルギャップが均一となり、更に、表示領域内においてブラックマトリクスで遮光しなければならない領域の面積が減少するために開口率が大きくなる。なお、本発明の液晶表示装置においては、第１電極及び第２電極のいずれも画素電極ないし共通電極として作用させることができる。すなわち、第１電極及び第２電極のうち、複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に形成されてスイッチング素子に接続された方が画素電極となり、ベタ状に形成されてコモン配線に電気的に接続されている方が共通電極となる。なお、第１絶縁膜及び第２絶縁膜としては、酸化ケイ素又は窒化ケイ素からなるものを使用することができ、単層であっても複層であってもよい。また、本発明の液晶表示装置に使用し得るスイッチング素子としては、例えばＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）やアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）型のＴＦＴ素子などに代表される３端子型素子、或いは、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子などに代表される２端子型非線形素子などを使用することができる。

加えて、本発明の液晶表示装置においては、平坦化膜が非感光性材料から形成されており、更に、第１電極及び第２電極のうちベタ状に形成された共通電極となる方が表示領域の周縁部でコモン配線に電気的に接続されている。平坦化膜を非感光性材料で形成し、第１電極および第２絶縁膜をマスクとして平坦化膜を加工すると、従来例のような感光性材料を使用した場合と比すると露光工程及び現像工程が不要となるために製造工数の低減化に繋がる。しかも、この非感光性材料からなる平坦化膜形成材料は、材料中に光を吸収し化学反応を生じさせたり、更に材料中の他の骨格部分と比較して熱的に不安定な感光性の官能基が不要である。従って、本発明では感光性がなくとも耐熱性が良好で透明度が高い樹脂を使用することができる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、第２絶縁膜を低温で形成させる必要がなくなるために絶縁性が良好な第２絶縁膜とすることができると共に、明るい液晶表示装置が得られる。

また、上述した従来例のように平坦化膜として感光性樹脂を使用した場合、第２絶縁膜形成時に平坦化膜のコンタクトホール部分周辺部が熱変形してテーパがなだらかになるため、その分だけ表示に有効に使用することができる部分の面積が減少してしまう。加えて、感光性樹脂の露光及び現像によって第１絶縁膜に形成された第１及び第２のコンタクトホール内の平坦化膜は除去されているから、第２絶縁膜形成時に第１及び第２のコンタクトホール内も第２絶縁膜で被覆されてしまう。そのため、従来例の場合、第１電極を画素電極として作動させる場合には、第１のコンタクトホール内の第１電極は第２絶縁膜で被覆されていると共に、第２のコンタクトホール内の第２絶縁膜には開口が形成されて第２電極とコモン配線との電気的導通がとられている。同じく、第２電極を画素電極として作動させる場合には、第１のコンタクトホール内の第２絶縁膜には開口が形成されて第２電極とスイッチング素子との間の電気的導通がとられていると共に、第２のコンタクトホール内の第１電極の表面は第２絶縁膜によって被覆されている。

これに対し、本発明のように平坦化膜が非感光性材料であると、平坦化膜形成時に第１及び第２のコンタクトホールは平坦化膜で被覆されてしまうので、第１及び第２のコンタクトホール内の平坦化膜をエッチングして除去する工程が必要である。しかし、この平坦化膜のエッチング工程は、平坦化膜の表面に第２絶縁膜を形成した後、第２絶縁膜のドライエッチングに引き続いて平坦化膜のドライエッチングにより行なうことで除去することができ、特に第１のコンタクトホールはテーパ角度が従来よりも垂直に近くなる。そのため、本発明の液晶表示装置は、従来例よりも少ない工数で作製できるようになると共に、表示に有効に使用できる面積が増えるため、開口度が向上する。なお、本発明の液晶表示装置では、第１及び第２のコンタクトホール内には共に第２絶縁膜は存在していないので、従来例のような平坦化膜として感光性材料を使用した液晶表示装置とは構成が明確に相違している。また、本発明における第１絶縁膜は、いわゆるゲート絶縁膜及びパッシベーション膜の複層構造の場合あるいはパッシベーション膜の単層構造の場合の何れをも含む。

そして、本発明の液晶表示装置においては、第１電極は第２電極と同材質の導電路によってスイッチング素子又はコモン配線に電気的に接続されている。本発明の液晶表示装置によれば、平坦化膜として非感光性材料からなるものを用いたため、上述のように第１及び第２コンタクトホール内には第２絶縁膜が形成されていないので、第２電極形成時に同時に第１電極をスイッチング素子又はコモン配線に接続することができるようになる。なお、このような構成は、平坦化膜の表面に第１電極の端部を部分的に露出させておけば、容易に形成することができる。

また、本発明の液晶表示装置においては、第１電極は、複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に形成され、平坦化膜及び第１絶縁膜に形成された第１のコンタクトホールを介して導電路によってスイッチング素子に電気的に接続され、第２電極は、表示領域の周縁部で第１絶縁膜に形成された第２のコンタクトホールを介してコモン配線に電気的に接続されているものとすることができる。

かかる態様の液晶表示装置は、第１電極が画素電極を形成し、第２電極が共通電極を形成する。そして、第２電極の形成時に同時に容易に第１電極をスイッチング素子に接続させることができる。

また、本発明の液晶表示装置においては、第２電極は、複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に形成され、第２絶縁膜、平坦化膜及び第１絶縁膜に形成された第１のコンタクトホールを介してスイッチング素子に電気的に接続され、第１電極は、表示領域の周縁部で第１絶縁膜に形成された第２のコンタクトホールを介して導電路によってコモン配線に電気的に接続されているものとすることができる。

かかる態様の液晶表示装置は、第２電極が画素電極を形成し、第１電極が共通電極を形成する。そして、第２電極の形成時に同時に容易に第１電極をコモン配線に接続させることができる。

また、本発明の液晶表示装置においては、平坦化膜は、非感光性樹脂、例えば、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、エポキシ樹脂、又はアクリル樹脂等からなることが好ましい。

これらの樹脂は透明度が高いので、明るい表示の液晶表示装置が得られる。また、特にポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂は耐熱性が高いため、第２絶縁膜として絶縁性が良好な、例えば窒化ケイ素膜を、スイッチング素子の保護用のパッシベーション膜形成時と同様の高温で形成することができるようになる。

更に、本発明の液晶表示装置の製造方法は、以下の（１）〜（８）の工程を有することを特徴とする。
（１）表示領域にマトリクス状に形成された複数の走査線及び信号線と、複数の走査線及び信号線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子と、表示領域の周縁部に沿って形成されたコモン配線と、少なくとも走査線、信号線、スイッチング素子及びコモン配線の表面を被覆する第１絶縁膜を備える第１の透明基板を用意する工程、
（２）第１絶縁膜の表面をスイッチング素子及びコモン配線の一部が露出するようにエッチングしてそれぞれ第１及び第２のコンタクトホールを形成する工程、
（３）（２）の工程を経た第１の透明基板の少なくとも表示領域の全体に亘って非感光性樹脂からなる平坦化膜を形成する工程、
（４）平坦化膜の表面に所定のパターンで透明導電性材料からなる第１電極を形成した後、第１の透明基板の表面全体に亘って第２絶縁膜を形成する工程、
（５）第２絶縁膜の表面にフォトレジスト層を、平面視で、第１電極の一部及び第１のコンタクトホール及びその周囲を被覆する第２絶縁膜が露出すると共に、第２のコンタクトホール及びその周囲の被覆する第２絶縁膜が露出するように、形成する工程、
（６）第１のエッチングガスを用いて露出している第２絶縁膜をエッチングした後、第２のエッチングガスを用いてフォトレジスト層を除去すると共に第１及び第２のコンタクトホール及びその周囲を被覆する平坦化膜を除去する工程、
（７）（６）の工程で得られた透明基板の表面全体に亘って透明導電性材料からなる膜を形成した後、所定パターンにエッチングすることによって、第１電極及び第２電極のいずれか一方側を複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に第１のコンタクトホールを経てスイッチング素子に電気的に接続すると共に、第１電極及び第２電極のうちの他方側を表示領域の周縁部で第１絶縁膜の表面を経てコモン配線に電気的に接続する工程、
（８）（７）の工程で得られた第１の透明基板の表面に第２の透明基板を所定距離隔てて対向配置させて貼り合わせ、第１及び第２の透明基板間に液晶を封入する工程。

本発明の液晶表示装置の製造方法においては、平坦化膜を非感光性樹脂を用いて形成している。そのため、第１絶縁膜に形成された第１及び第２のコンタクトホールは平坦化膜で被覆されてしまう。そこで、平坦化膜の表面に所定のパターンで透明導電性材料からなる第１電極を形成した後、表面全体に第２絶縁膜を形成し、次いで、フォトレジスト層を所定パターンに形成して、このフォトレジスト層をマスクとしてプラズマエッチング法等のドライエッチング法により露出している第２絶縁膜を除去する。その後にエッチングガスの組成を変え、第２絶縁膜及び露出している第１電極をマスクとしてフォトレジスト層をアッシングして除去すると共にコンタクトホール部分の平坦化膜を除去する。この工程によってコンタクトホール部分の平坦化膜はテーパ角が従来よりも垂直に近い角度でエッチングされるため、表示に有効な領域を広く残すことができる。なお、前者のエッチング用ガスとしては、ＳＦ_６、ＣＦ_４に代表されるフッ素系のガスを使用することができ、後者のエッチング用ガスとしては酸素ベースのガスを使用することができる。

その後に所定のパターンで透明導電性材料からなる第２の電極を形成することにより、第１電極及び第２電極のいずれか一方側を複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に第１のコンタクトホールを経てスイッチング素子に電気的に接続すると共に、第１電極及び第２電極のうちの他方側を表示領域の周縁部で第１絶縁膜の表面を経てコモン配線に電気的に接続している。このような本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、平坦化膜を感光性樹脂で形成した従来例の液晶表示装置の製造方法と比較すると、少なくとも平坦化膜の露光、現像、ブリーチング工程を無くすことができる他、平坦化膜にコンタクトホール形成時のフォトレジスト層の剥離工程を無くすことができるため、製造工程が少なくなり、液晶表示装置の製造効率が向上する。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を実施例及び比較例を用いて説明する。但し、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置としてＦＦＳモードの液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこのＦＦＳモードの液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。また、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

図１は実施例及び比較例に共通する液晶表示装置のコモン配線と共通電極との接続位置を示す図である。図２は実施例１の液晶表示装置のアレイ基板の２画素分の模式平面図である。図３は図２のIII−III線に沿った模式断面図である。図４は図２のIV−IV線に沿った模式断面図である。図５は実施例１の各工程を経た後のＴＦＴ部分及びコモン配線部分の断面図である。図６は実施例２の液晶表示装置のアレイ基板の２画素分の模式平面図である。図７は実施例２の各工程を経た後のＴＦＴ部分及びコモン配線部分の断面図である。図８Ａは比較例の第７工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図であり、図８Ｂは同じくコモン配線部分の断面図である。

実施例１の液晶表示装置１０Ａを製造工程順に図１〜図５を用いて説明する。なお、以下に示す図４のＴＦＴ部分は実質的に図３に対応する部分断面図の一部に相当し、コモン配線部分は図１のＹ部分の模式断面図に相当する。

（第１工程）
この実施例１のＦＦＳモードの液晶表示装置１０Ａにおけるアレイ基板は、最初にガラス基板等の透明基板１１の表面全体に亘って、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の導電性層が形成される。その後、周知のフォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、表示領域Ｄ_ｉｓｐに複数の走査線１２を互いに平行になるように形成すると共に、表示領域Ｄ_ｉｓｐの周縁部（以下、「額縁領域Ｔ_ｒｉｍ」という。）にコモン配線１６及びゲート配線（図示せず）を形成する。なお、ゲート配線は、必ずしも走査線１２用の配線として使用されるものではなく、走査線１２と同じ材質の配線であるために「ゲート配線」と称されているものであり、適宜各種の配線用に使用されるものである。なお、コモン配線１６は、ドライバＩＣや各種端子が配置される周縁の一部を除いて、表示領域の外周部を囲むように、他の配線よりも太く形成されている。

次いで、この表面全体に窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなるゲート絶縁膜１３を被覆する。その後、ＣＶＤ法によりたとえばアモルファス・シリコン（以下「ａ−Ｓｉ」という。）層をゲート絶縁膜１３の表面全体に亘って被覆した後、同じくフォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、ＴＦＴ形成領域にａ−Ｓｉ層からなる半導体層１４を形成する。この半導体層１４が形成されている位置の走査線１２の領域がＴＦＴのゲート電極Ｇを形成する。

次いで、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる導電性層を半導体層１４を形成した透明基板１１の表面全体に亘って被覆する。更に、その導電性層を、フォトリソグラフィー法及びエッチング法により、表示領域Ｄ_ｉｓｐにおいては走査線１２に直交するようにソース電極Ｓを含む信号線１５を形成し、ＴＦＴ形成領域にはドレイン電極Ｄを形成し、更に、額縁領域Ｔ_ｒｉｍにはソース配線（図示せず）を形成する。なお、信号線１５のソース電極Ｓ部分及びドレイン電極Ｄ部分はいずれも半導体層１４の表面に部分的に重なっている。その後、上記工程で得られた透明基板１１の表面全体にパッシベーション膜１７を被覆する。このパッシベーション膜１７としては、窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなるものを使用することができるが、絶縁性の観点からは窒化ケイ素層の方が望ましい。この第１工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図５（ａ）にそれぞれ示す。

（第２工程）
次いで、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、ドレイン電極Ｄ上を被覆するパッシベーション膜１７を貫通する第１のコンタクトホール２１ａを形成すると共に、コモン配線１６上を被覆するゲート絶縁膜１３及びパッシベーション膜１７には、以下に示す共通電極として機能する第２電極２２との接続位置Ｙ（図１参照）部分に第２のコンタクトホール２１ｂを形成する。このコンタクトホール２１ａ及び２１ｂの形成には乾式エッチング法の１種であるプラズマエッチング法を採用し得る。この第２工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図５（ｂ）にそれぞれ示す。

(第３工程)
第２工程で得られた透明基板１１の表面に非感光性の平坦化膜１８を一定の厚さに形成する。この非感光性の平坦化膜１８としては、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、エポキシ樹脂、又はアクリル樹脂等の透明度が高い樹脂を使用することができる。これらの樹脂のうち、特にポリイミド及びエポキシ樹脂は耐熱性も高いために好ましい。また、透明性の観点からはアクリル樹脂が好ましい。この第３工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図５（ｃ）にそれぞれ示す。

(第４工程)
次いで、ＩＴＯないしＩＺＯからなる下側の透明導電性層を積層し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、表示領域Ｄ_ｉｓｐの画素領域毎に所定のパターンに第１電極１９を形成する。この第１電極１９は、全ての画素領域の第１のコンタクトホール２１ａに相当する位置には形成されておらず、穴が空いた状態となっている。そして、実施例１の液晶表示装置１０Ａにおいては、この第１電極１９が画素電極に対応する。更に、第１電極１９が形成された透明基板１１の表面全体に亘り窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなる電極間絶縁膜２０を所定の厚さに形成する。この電極間絶縁膜２０は、平坦化膜１８を透明度が高いが耐熱性が良好ではない非感光性樹脂で形成した場合には、電極間絶縁膜の成膜時にかかる温度による平坦化膜材料の熱分解を避けるため、ゲート絶縁膜１３やパッシベーション膜１７の形成条件よりも穏やかな条件、いわゆる低温成膜条件で形成する。しかしながら、平坦化膜１８をポリイミド及びエポキシ樹脂等の耐熱性が良好な樹脂で形成した場合には、電極間絶縁膜２０の成膜温度を高温化することができ、従来のゲート絶縁膜１３やパッシベーション膜１７と近い形成条件で形成することができる。なお、この電極間絶縁膜２０が本発明の液晶表示装置における第２絶縁膜に対応する。

その後、この電極間絶縁膜２０が形成された透明基板１１の表面全体に亘ってフォトレジスト層を塗布し、コンタクトホールを形成する位置が露出するようにパターン化されたマスクを用いて露光及び現像を行う。なお、現像後のフォトレジスト層３０は、平面視で第１のコンタクトホール２１ａに対応する位置の第１電極１９の端部が露出するように、また、第２のコンタクトホール２１ｂ側では第一電極１９の端部が被覆されるように、形成する。この第４工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図５（ｄ）にそれぞれ示す。

（第５工程）
次いで、このフォトレジスト層３０をマスクとして、エッチングガスとして、ＳＦ_６、ＣＦ_４に代表されるフッ素系のガスを使用してプラズマエッチングを行って、露出している電極間絶縁膜２０をエッチングして除去する。このフッ素系のエッチングガスを使用し、窒化ケイ素ないし酸化ケイ素等のケイ素系の化合物は選択的にエッチングされるが、ＩＴＯないしＩＺＯからなる第１電極１９及び平坦化膜１８はエッチングされないエッチング条件を選択する。この第５工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図５（ｅ）にそれぞれ示す。

(第６工程)
次いで、エッチングガスを酸素ベースのガスに代えて同様にプラズマエッチングを行うと、電極間絶縁膜２０はエッチングされず、平坦化膜１８がエッチングされると共にフォトレジスト層３０はアッシングされて除去される。このプラズマエッチングにより、ドレイン電極Ｄの表面及びコモン配線１６の表面に形成されていた平坦化膜１８は除去され、ドレイン電極Ｄの表面及びコモン配線１６の表面が露出する。このプラズマエッチングに際しては、第１電極１９及び電極間絶縁膜２０は平坦化膜１８のエッチング用のマスクとして作用するため、平坦化膜１８のエッチング面はテーパ角度が従来よりも垂直に近くなる。この第６工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図５（ｆ）にそれぞれ示す。

(第７工程)
次いで、第６工程を経た透明基板１１の表面全体にＩＴＯないしＩＺＯからなる透明導電性材料を被覆する。そうすると、透明導電性材料は、第１のコンタクトホール２１ａ側では第１電極１９及びドレイン電極Ｄの表面を被覆し、第２コンタクトホール２１ｂ側ではコモン配線１６の表面を被覆した状態となる。次いで、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、複数の走査線１２及び信号線１５で区画された領域に対応する位置毎に、図２及び図３に示したように、フリンジフィールド効果を発生させるための複数のスリット２４を形成する。また、第２コンタクトホール２１ｂ側では第２電極２２が平坦化膜１８の側面及びパッシベーション膜１７の表面を延在してコモン配線１６の表面を被覆するようにパターン化する。更に、第１のコンタクトホール２１ａ側では、第２電極２２に第１のコンタクトホール２１ａの周囲を囲むようにスリット２４ａを形成する。そうすると、第1電極１９は、第２電極２２と電気的に絶縁された状態となると共に、第２電極２２から切り離された透明導電性層からなる導電路２２ａによってドレイン電極Ｄと電気的に接続された状態となる。この後、第２電極２２側の表面全体に配向膜（図示せず）を設けることにより実施例１の液晶表示装置１０Ａのアレイ基板が完成される。この第７工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図５（ｇ）にそれぞれ示す。

上記のアレイ基板に対向するカラーフィルタ基板は、図示省略したが、従来のＦＦＳモードの液晶表示装置用のカラーフィルタ基板と実質的に同様のものを使用できる。すなわち、このカラーフィルタ基板は、それぞれの画素電極として機能する第１電極１９に対向する位置には各色のカラーフィルタ層が形成され、そして、カラーフィルタ層の表面には配向膜が設けられている。そして、カラーフィルタ層と透明基板との間の走査線１２及び信号線１５に対向する位置、ＴＦＴに対向する位置にはそれぞれブラックマトリクスが設けられている。次いで、上述のアレイ基板及びカラーフィルタ基板をそれぞれ対向させて貼り合わせ、内部に液晶を封入することにより実施例１の液晶表示装置１０Ａが得られる。

このようにして製造された実施例１の液晶表示装置１０Ａによれば、非感光性樹脂からなる平坦化膜１８の表面に電極間絶縁膜２０を形成した後、電極間絶縁膜２０のドライエッチングに引き続いて平坦化膜１８のドライエッチングを行うことによりコンタクトホール２１ａ及び２１ｂを形成することができる。そのため、実施例１の液晶表示装置１０Ａは、従来例よりも少ない工数で作製できるようになると共に、第１のコンタクトホール２１ａはテーパ角度が従来よりも垂直に近くなるので、表示に有効に使用できる面積が増え、開口度が向上する。なお、実施例１の液晶表示装置１０Ａでは、第１及び第２のコンタクトホール２１ａ及び２１ｂ内には共に電極間絶縁膜２０は存在していないので、従来例のような平坦化膜として感光性材料を使用した液晶表示装置とは構成が明確に相違している。また、実施例１の液晶表示装置１０Ａによれば、上述のように第１及び第２コンタクトホール２１ａ及び２１ｂ内には電極間絶縁膜２０が形成されていないので、第２電極２２の形成時に同時に導電路２２ａを形成することによって第１電極１９をドレイン電極Ｄ又はコモン配線１６に接続することができるようになる。なお、このような構成は、平坦化膜１８の表面に第１電極１９の端部を部分的に露出させておけば、容易に形成することができる。

なお、上記実施例１では、走査線１２、信号線１５、コモン配線１６、ゲート配線及びソース配線（図示せず）としてアルミニウム又はアルミニウム合金を用いた例を示したが、表面にモリブデン層を形成した複層構造としてもよい。また、上記実施例１では、コモン配線１６を透明基板１１の表面に形成した例を示したが、ゲート絶縁膜１３の表面に形成したものであってもよい。

実施例１の液晶表示装置１０Ａは、平坦化膜１８の表面に形成された第１電極１９が画素電極として機能し、電極間絶縁膜２０の表面に形成された第２電極２２が共通電極として機能するものであったが、本発明は、画素電極と共通電極との配置関係が実施例１に示したものと逆の場合にも適用可能である。そこで、平坦化膜１８の表面に形成された第１電極１９が共通電極として機能し、電極間絶縁膜２０の表面に形成された第２電極２２が画素電極として機能する実施例２の液晶表示装置１０Ｂを図６及び図７を用いて説明する。なお、図６及び図７においては、図１〜図５に記載されている実施例１の液晶表示装置１０Ａと同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。また、以下に示す図７のＴＦＴ部分は実質的に図６における実施例１の図３に対応する部分断面図の一部に相当し、図７のコモン配線部分は図１のＹ部分の模式断面図に相当する。

(第４工程)
実施例２の液晶表示装置１０Ｂの製造工程は、第３工程までは図５（ａ）〜図５（ｃ）に示した実施例１の液晶表示装置１０Ａの場合と同様である。第４工程においては、ＩＴＯないしＩＺＯからなる下側の透明導電性層を積層し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、表示領域Ｄ_ｉｓｐの全面に亘って第１電極１９'を形成する。この第１電極１９'は、全ての画素領域の第１のコンタクトホール２１ａに相当する位置には形成されておらず、穴が空いた状態となっている。そして、実施例２の液晶表示装置１０Ｂにおいては、この第１電極１９'が共通電極に対応する。更に、第１電極１９'が形成された透明基板１１の表面全体に亘り窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなる電極間絶縁膜２０を所定の厚さに形成する。この電極間絶縁膜２０は、実施例１の場合と同様に、平坦化膜１８を透明度が高いが耐熱性が良好ではない非感光性樹脂で形成した場合には、電極間絶縁膜の成膜時にかかる温度による平坦化膜材料の熱分解を避けるため、ゲート絶縁膜１３やパッシベーション膜１７の形成条件よりも穏やかな条件、いわゆる低温成膜条件で形成する。しかしながら、平坦化膜１８をポリイミド及びエポキシ樹脂等の耐熱性が良好な樹脂で形成した場合には、電極間絶縁膜２０の成膜温度を高温化することができ、従来のゲート絶縁膜１３やパッシベーション膜１７と近い形成条件で形成することができる。なお、この電極間絶縁膜２０が本発明の液晶表示装置における第２絶縁膜に対応する。

その後、この電極間絶縁膜２０が形成された透明基板１１の表面全体に亘ってフォトレジスト層を塗布し、コンタクトホールを形成する位置が露出するようにパターン化されたマスクを用いて露光及び現像を行う。なお、現像後のフォトレジスト層３０は、実施例１の場合とは逆に、平面視で第１のコンタクトホール２１ａに対応する位置の第１電極１９'の端部が被覆されるように、また、第２のコンタクトホール２１ｂ側では第一電極１９'の端部が露出するように、形成する。この第４工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図７（ａ）にそれぞれ示す。

（第５工程）
次いで、このフォトレジスト層３０をマスクとして、エッチングガスとして、ＳＦ_６、ＣＦ_４に代表されるフッ素系のガスを使用してプラズマエッチングを行って、露出している電極間絶縁膜２０をエッチングして除去する。このフッ素系のエッチングガスを使用し、窒化ケイ素ないし酸化ケイ素等のケイ素系の化合物は選択的にエッチングされ、ＩＴＯないしＩＺＯからなる第１電極１９'及び平坦化膜１８はエッチングされないエッチング条件を選択する。この第５工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図７（ｂ）にそれぞれ示す。

(第６工程)
次いで、エッチングガスを酸素ベースのガスに代えて同様にプラズマエッチングを行うと、電極間絶縁膜２０はエッチングされず、平坦化膜１８がエッチングされると共にフォトレジスト層３０はアッシングされて除去される。このプラズマエッチングにより、ドレイン電極Ｄの表面及びコモン配線１６の表面に形成されていた平坦化膜１８は除去され、ドレイン電極Ｄの表面及びコモン配線１６の表面が露出する。このプラズマエッチングに際しては、第１電極１９及び電極間絶縁膜２０は平坦化膜１８のエッチング用のマスクとして作用するため。平坦化膜１８のエッチング面はテーパ角度が従来よりも垂直に近くなる。この第６工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図７（ｃ）にそれぞれ示す。

(第７工程)
次いで、第６工程を経た透明基板１１の表面全体にＩＴＯないしＩＺＯからなる透明導電性材料を被覆する。そうすると、透明導電性材料は、第１のコンタクトホール２１ａ側ではドレイン電極Ｄの表面を被覆し、第２コンタクトホール２１ｂ側では第１電極１９及びコモン配線１６の表面を被覆した状態となる。次いで、フォトリソフラフィー法及びエッチング法によって、図１２に示したように、複数の走査線１２及び信号線１５で区画された領域に対応する位置毎に第２電極２２'を形成すると共に、この第２電極２２'にフリンジフィールド効果を発生させるための複数のスリット２４を形成する。また、第２コンタクトホール２１ｂ側では第２電極２２'が平坦化膜１８の側面及びパッシベーション膜１７の表面を延在してコモン配線１６の表面を被覆するようにパターン化すると共に、電極間絶縁膜２０の表面において、第１電極１９'と第２電極２２'との間を電気的に切り離すためのスリット２４ａを形成する。そうすると、第１電極１９'は、第２電極２２'と電気的に絶縁された状態となると共に、透明導電性層からなる導電路２２'ａによってコモン配線１６と電気的に接続された状態となる。この後、第２電極２２'側の表面全体に配向膜（図示せず）を設けることにより実施例２の液晶表示装置１０Ｂのアレイ基板が完成される。この第７工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図を図７（ｄ）にそれぞれ示す。

次いで、実施例１の場合と同様にして、上述のアレイ基板及びカラーフィルタ基板をそれぞれ対向させて貼り合わせ、内部に液晶を封入することにより実施例２の液晶表示装置１０Ｂが得られる。この実施例２の液晶表示装置１０Ｂも、平坦化膜１８として透明度が高く耐熱性も高い非感光性樹脂を使用したので、実施例１の液晶表示装置１０Ａと同様の効果を奏する。

［比較例］
以下において、本発明の液晶表示装置の効果の確認及び独自の構成を示すために、従来例の平坦化膜として感光性樹脂からなるものを使用した液晶表示装置１０Ｃの構成を図８Ａ及び図８Ｂを用いて製造工程順に説明する。なお、図８Ａ及び図８Ｂに示した比較例の液晶表示装置１０Ｃは、第１電極を画素電極として使用し、第２電極を共通電極として使用したものであって、本発明の実施例１の液晶表示装置１０Ａに対応するものである。そして、比較例の図８Ａ及び図８Ｂはそれぞれ実施例１の図５（ｇ）のＴＦＴ部分及びコモン配線部分に対応する部分の構成を示す。また、図８Ａ及び図８Ｂにおいては、図１〜図５に示した構成と同一の部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。

比較例の液晶表示装置１０Ｃの製造工程は、第３工程までは図５（ａ）〜図５（ｃ）に示した実施例１の液晶表示装置１０Ａの場合と同様である。この後、比較例の液晶表示装置１０Ｃを製造するには、平坦化膜１８'を感光性樹脂を用いて形成する。このように平坦化膜１８'を感光性樹脂で形成する場合、製造工数を減らすために、フォトリソグラフィー法を適用して平坦化膜１８'のパターニングを行う際にコンタクトホール２１ａ及び２１ｂの部分の感光性樹脂を予め除去している。

次に基板に残存している平坦化膜の透明性を向上させる目的で、ＵＶ光を照射して平坦化膜材料中の感光性官能基を光反応させる処理（ブリーチング処理）を実施する。更に、加熱処理を行うことにより、パターン形成された感光性樹脂は焼成され、樹脂内の化学反応（主には架橋反応）によって化学的、物理的に安定な絶縁膜として基板上に形成される。しかしながら、この焼成工程において既にパターン形成したコンタクトホール２１ａの開口部の周辺部および側壁が熱変形してしまい、コンタクトホールのテーパがなだらかになって開口径が大きくなってしまう。このコンタクトホール部分は、液晶分子の異常配向部分となるため、カラーフィルタ基板にブラックマトリクス等の遮光部材を設けることにより遮光する必要がある。そのため、比較例のように、平坦化膜１８'を感光性材料で形成すると、コンタクトホール部分の面積が広くなって開口度が低下してしまう。

次いで、この平坦化膜１８'の表面全体に亘ってＩＴＯないしＩＺＯからなる下側の透明導電性層を積層した後、表示領域Ｄ_ｉｓｐの画素領域毎に所定のパターンで第１電極１９"を形成する。この第１電極１９"は、全ての画素領域の第１のコンタクトホール２１ａに相当する位置でドレイン電極Ｄと電気的に導通される。そして、比較例の液晶表示装置１０Ｃにおいては、この第１電極１９"が画素電極に対応する。更に、第１電極１９"が形成された透明基板１１の表面全体に亘り窒化ケイ素層ないし酸化ケイ素層からなる電極間絶縁膜２０を所定の厚さに形成する。この電極間絶縁膜２０は、平坦化膜１８'が耐熱性が良好ではない平坦化膜材料で形成されているため、電極間絶縁膜の成膜時にかかる温度による平坦化膜材料の熱分解をさけるため、ゲート絶縁膜１３やパッシベーション膜１７の形成条件よりも穏やかな条件、いわゆる低温成膜条件で形成される。

その後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、コモン配線１６上のゲート絶縁膜１３及びパッシベーション膜１７に第２コンタクトホール２１ｂを形成する。次いで、ＩＴＯないしＩＺＯからなる透明導電性材料を被覆した後、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、複数の走査線１２及び信号線１５で区画された領域に対応する位置毎に、フリンジフィールド効果を発生させるための複数のスリット２４を形成する。それと同時に、第２コンタクトホール２１ｂ側では第２電極２２が電極間絶縁膜２０の表面及び側面を延在してコモン配線１６の表面を被覆するようにパターン化する。この工程を経た後の比較例のＴＦＴ部分の断面図及びコモン配線部分の断面図は図１７Ａ及び図１７Ｂにそれぞれ示されたとおりとなる。

このように、平坦化膜１８'として感光性樹脂を使用すると、図１７Ａ及び図１７Ｂの記載から明らかなように、第１コンタクトホール２１ａ内の第１電極１９"の表面は電極間絶縁膜２０によって被覆され、第２コンタクトホール２１ｂの周囲にも電極間絶縁膜２０が存在している。更に、第１のコンタクトホール２１ａのテーパ角度はなだらかになるので、テーパ角度が従来よりも垂直に近い実施例１及び２の場合と比較すると、表示に有効に使用し得る領域の面積が減少してしまう。しかも、実施例１及び２の液晶表示装置１０Ａ及び１０Ｂの製造工程と比すると、平坦化膜のフォトリソグラフィー工程、ブリーチング工程成膜工程及びコンタクトホール形成時のレジスト剥離工程が増えてしまい、加工に必要な工程が多くなるために生産性が低下してしまっている。

以上、本発明の実施例１及び２として平坦化膜形成材料として非感光性樹脂を使用した液晶表示装置の例を説明した。このような本発明の液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末、携帯音楽再生機、携帯テレビ等の各種電子機器に使用することができる。

実施例及び比較例に共通する液晶表示装置のコモン配線と共通電極との接続位置を示す図である。実施例１の液晶表示装置のアレイ基板の２画素分の模式平面図である。図２のIII−III線に沿った模式断面図である。図２のIV−IV線に沿った模式断面図である。実施例１の各工程を経た後のＴＦＴ部分及びコモン配線部分の断面図である。実施例２の液晶表示装置のアレイ基板の２画素分の模式平面図である。実施例２の各工程を経た後のＴＦＴ部分及びコモン配線部分の断面図である。図８Ａは比較例の第７工程を経た後のＴＦＴ部分の断面図であり、図８Ｂは同じくコモン配線部分の断面図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｃ：液晶表示装置１１：透明基板１２：走査線１３：ゲート絶縁膜１４：半導体層１５：信号線１６：コモン配線１７：パッシベーション膜１８、１８'：平坦化膜１９、１９'、１９"：第１電極２０：電極間絶縁膜２１ａ、２１ｂ：コンタクトホール２２、２２'：第２電極２２ａ、２２'ａ：導電路２４、２４ａ：スリット３０：フォトレジスト層

Claims

液晶層を挟持した一対の透明基板を備え、前記一対の透明基板のうちの一方の前記液晶層側には、表示領域にマトリクス状に配置された複数の走査線及び信号線と、前記複数の走査線及び信号線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子と、前記表示領域の周縁部に沿って形成されたコモン配線と、前記スイッチング素子及び前記コモン配線の表面を被覆する第１絶縁膜と、前記表示領域の全体に亘って形成された平坦化膜と、前記平坦化膜の表面に形成された透明導電性材料からなる第１電極と、前記第１電極上に形成された第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜上に形成され、複数のスリットが形成された透明導電性材料からなる第２電極と、を有する液晶表示装置において、
前記表示領域の周縁部に沿って形成された前記コモン配線が前記第２絶縁膜で被覆されておらず、前記第１電極は前記第２電極と同材質の導電路によって前記スイッチング素子又は前記コモン配線に電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記第１電極は、前記複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に形成され、前記平坦化膜及び前記第１絶縁膜に形成された第１のコンタクトホールを介して前記導電路によって前記スイッチング素子に電気的に接続され、
前記第２電極は、前記表示領域の周縁部で前記第１絶縁膜に形成された第２のコンタクトホールを介して前記コモン配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第２電極は、前記複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に形成され、前記第２絶縁膜、前記平坦化膜及び前記第１絶縁膜に形成された第１のコンタクトホールを介して前記スイッチング素子に電気的に接続され、
前記第１電極は、前記表示領域の周縁部で前記第１絶縁膜に形成された第２のコンタクトホールを介して前記導電路によって前記コモン配線に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記平坦化膜は、非感光性樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
液晶表示装置の製造方法であって、
（１）表示領域にマトリクス状に形成された複数の走査線及び信号線と、前記複数の走査線及び信号線の交差部近傍に設けられたスイッチング素子と、前記表示領域の周縁部に沿って形成されたコモン配線と、少なくとも前記走査線、前記信号線、前記スイッチング素子及び前記コモン配線の表面を被覆する第１絶縁膜を備える第１の透明基板を用意する工程、
（２）前記第１絶縁膜の表面を前記スイッチング素子及び前記コモン配線の一部が露出するようにエッチングしてそれぞれ第１及び第２のコンタクトホールを形成する工程、
（３）前記（２）の工程を経た前記第１の透明基板の少なくとも前記表示領域の全体に亘って非感光性樹脂からなる平坦化膜を形成する工程、
（４）前記平坦化膜の表面に所定のパターンで透明導電性材料からなる第１電極を形成した後、前記第１の透明基板の表面全体に亘って第２絶縁膜を形成する工程、
（５）前記第２絶縁膜の表面にフォトレジスト層を、平面視で、前記第１電極の一部及び前記第１のコンタクトホール及びその周囲を被覆する前記第２絶縁膜が露出すると共に、前記第２のコンタクトホール及びその周囲を被覆する前記第２絶縁膜が露出するように、形成する工程、
（６）第１のエッチングガスを用いて露出している前記第２絶縁膜をエッチングした後、第２のエッチングガスを用いて前記フォトレジスト層を除去すると共に前記第１及び第２のコンタクトホール及びその周囲を被覆する前記平坦化膜を除去する工程、
（７）前記（６）の工程で得られた透明基板の表面全体に亘って透明導電性材料からなる膜を形成した後、所定パターンにエッチングすることによって、前記第１電極及び第２電極のいずれか一方側を前記複数の走査線及び信号線で区画された領域毎に前記第１のコンタクトホールを経て前記スイッチング素子に電気的に接続すると共に、前記第１電極及び前記第２電極のうちの他方側を前記表示領域の周縁部で前記第１絶縁膜の表面を経て前記コモン配線に電気的に接続する工程、
（８）前記（７）の工程で得られた第１の透明基板の表面に第２の透明基板を所定距離隔てて対向配置させて貼り合わせ、前記第１及び第２の透明基板間に液晶を封入する工程、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。