JP6336765B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
第3層間絶縁膜の第2コンタクトホールは、第1コンタクトホールの直上の位置に形成されている。すなわち、第1コンタクトホールにおいては、露出したドレイン電極の上に中継電極が積層され、さらに、この中継電極は、第3層間絶縁膜によって覆われている。この第3層間絶縁膜は、第1コンタクトホール内の中継電極を露出する第2コンタクトホールを有している。この第2コンタクトホールにおいては、露出した中継電極の上に画素電極が積層されている。このように、中継電極と画素電極との積層体は、第1コンタクトホールの内側に形成されており、第2層間絶縁膜の上面には形成されていない。第2層間絶縁膜の上面を覆う中継電極及び画素電極は、さらに第3層間絶縁膜によって覆われており、第1コンタクトホールに形成された中継電極は、そのほぼ中央まで第3層間絶縁膜によって覆われている。第2層間絶縁膜は透明な有機材料によって形成されている。
なお、画素電極と電気的に接続される薄膜トランジスタの電極をソース電極と呼ぶ場合もあるが、以下、本明細書では、特許文献1と同様にドレイン電極と呼ぶこととする。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
すなわち、表示装置はアレイ基板と対向基板とを備える。前記アレイ基板は薄膜トランジスタの電極と前記薄膜トランジスタの電極を覆う第1層間膜と前記第1層間膜の上に設けられる共通電極と前記共通電極と同層で前記共通電極から孤立する第1電極と前記共通電極を覆う第2層間膜と前記第2層間膜の上に設けられる画素電極とを備える。前記第1層間膜は前記薄膜トランジスタの電極上を開口する第1のコンタクトホールを有する。前記第2層間膜は前記薄膜トランジスタの電極上および前記第1層間膜上を開口する第2のコンタクトホールを有する。前記第1電極は前記第2のコンタクトホールの端と前記第1のコンタクトホールの側壁とが重なる部分を被覆するようにされる。前記画素電極は前記薄膜トランジスタの電極に接するようにされる。
図1Aは比較例1に係る表示装置の構成を示す平面図である。図1Bは図1AのA−A’線における断面図である。図1Cは比較例1に係る表示装置の課題を説明するための断面図である。
比較例1に係る表示装置1r1は、薄膜トランジスタ(以下、TFTという。)のソース電極4およびドレイン電極5の上に第1層間膜7が形成される。第1層間膜7を開孔してTFTのドレイン電極5の上に第1のコンタクトホール11aが形成される。第1層間膜7および第1のコンタクトホール11aの上に透明導電膜を成膜およびパターニングして共通電極(対向電極)8および電極8aが形成される。電極8aは第1電極、中継電極、接続用電極または台座電極ともいう。共通電極8は第1層間膜7上に形成される。電極8aは第1のコンタクトホール11aの底面および少なくとも一つの側面に形成される。共通電極8や電極8a、第1層間膜7の上および側壁に第2層間膜9が形成され、第2層間膜9を開孔して電極8aの上に第2のコンタクトホール11bが形成される。なお、電極8aは第2層間膜9のエッチングのストッパになっている。第2層間膜9および第2のコンタクトホール11bの上に透明導電膜を成膜およびパターニングして画素電極10が形成される。第1のコンタクトホール11aと第2のコンタクトホール11bは平面視でずれて配置されている。言い換えると第1のコンタクトホール11aと第2のコンタクトホール11bは平面視で一部が重なっている。第1層間膜7はドレイン電極5の一部を被覆している。電極8aはドレイン電極5の上および第1層間膜7の上に接している。第2層間膜9はドレイン電極5の上に接している。第2層間膜9は電極8aの一部を被覆している。画素電極10は電極8aに接している。
第1層間膜7が感光性有機材料で構成される場合は、パターニングの際に露光および現像を行うがエッチングを行わない。したがって、感光性有機材料の塗布膜厚ばらつき、露光装置照射均一性ばらつき、マスク汚れなどによって、図1Cに示すように、ドレイン電極5の上に第1層間膜7が残り、電極8aがドレイン電極5に接することができず、画素電極コンタクト不良が発生する可能性がある。
図2Aは比較例2に係る表示装置の構成を示す平面図である。図2Bは比較例2に係る表示装置の課題を説明するための断面図である。
比較例2に係る表示装置1r2は比較例1に係る表示装置1r1から電極8aを取り除いているが、その他は同じ構成である。
電極8aをエッチングで取り除いているので、第2層間膜9をエッチングして第2のコンタクトホール11bを形成するときに、ドレイン電極5の上に第1層間膜7が残っていたとしてもエッチングで取り除くことができ、第1のコンタクトホール11aを開口することができる。したがって、比較例1のような画素電極コンタクト不良は回避することができる。
比較例1では電極8aは第2層間膜9のエッチングのストッパになっている。しかし、比較例2では電極8aを取り除いているため、第2層間膜9をエッチングして第2のコンタクトホール11bを形成するときに、第2のコンタクトホール11b端の第1層間膜7が削れることがある。したがって、図2Bに示すように、画素電極10を形成する透明導電膜被覆の不十分による段切れが発生し、コンタクト抵抗が上昇する可能性がある。
図3Aは実施の形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。図3Bは図3AのA−A’線における断面図である。図3Cは実施の形態に係る表示装置の効果を説明するための断面図である。
実施の形態に係る表示装置1は比較例1に係る表示装置1r1と台座電極の形成パターンが異なる。すなわち、表示装置1では第2のコンタクトホール11bの端と第1のコンタクトホール11a側壁(第1層間膜7の側壁)が重なる部分を電極8bで被覆し、第1のコンタクトホール11aの底の一部のみを電極8bで被覆し、大部分を電極8bで被覆しない(開口した)構造である。電極8bは第1電極、中継電極、接続用電極または台座電極ともいう。
第1層間膜7を開孔してTFTの電極(ドレイン電極)5の上に第1のコンタクトホール11aが形成される。第1層間膜7の上に透明導電膜を成膜およびパターニングして共通電極8および電極8bが形成される。なお、電極8bは共通電極8から孤立しており、後述する第2層間膜9によって共通電極8とは絶縁されている。共通電極8や電極8b、第1層間膜7の上および側壁に第2層間膜9が成膜される。第2層間膜9を開孔して電極8bの上に第2のコンタクトホール11bが形成される。第2層間膜9および第2のコンタクトホール11bの上に透明導電膜を成膜およびパターニングして画素電極10が形成される。第1のコンタクトホール11aと第2のコンタクトホール11bは平面視でずれて配置されている。言い換えると第1のコンタクトホール11aと第2のコンタクトホール11bは平面視で一部が重なっている。第1層間膜7はドレイン電極5の一部を被覆している。電極8bはドレイン電極5の上および第1層間膜7の上の一部を被覆するようにされる。ただし、第1のコンタクトホール11aの底面であるドレイン電極5上に第1層間膜7が残っている場合は、電極8bはドレイン電極5の上の一部を覆っているが、接してはない。なお、電極8bは第1層間膜7に接している。第2層間膜9はドレイン電極5の上の一部を被覆するようにされる。ただし、第1のコンタクトホール11aの底面であるドレイン電極5上に第1層間膜7が残っている場合は、第2層間膜9はドレイン電極5の上の一部を覆っているが、接してはいない。第2層間膜9は電極8bの一部を被覆している。画素電極10は電極8bに接している。なお、図3Bは第1のコンタクトホール11aの底面であるドレイン電極5上に第1層間膜7が残っている場合を示している。
第2層間膜9をエッチングして第2のコンタクトホール11bを形成するときに、ドレイン電極5の上に第1層間膜7が残っていたとしてもエッチングで取り除くことができ、第1のコンタクトホール11aを開口することができるので、画素電極10とドレイン電極5のコンタクトを確保することができる。したがって、コンタクト不良による滅点を解消することができる。
第2のコンタクトホール11bの端の第1層間膜7を電極8bで被覆し、第2層間膜9のエッチングの際、第1層間膜7の削れによる差し込みを防ぎ、電極8bの段切れを解消することができる。
電極8bの被覆が第1のコンタクトホール11aの底面にかかっていないと、図3Cに示すように、電極8bの端部で第1層間膜7が削れて画素電極10の段切れが発生する可能性がある。第1のコンタクトホール11aの底面の一部に電極8bの被覆をかけることにより、電極8bの端部の第1層間膜7の削れを防止し、画素電極10の段切れを解消することができる。画素コンタクト抵抗を低減することができる。
図4は実施の形態に係る表示装置の製造方法を示すフロー図である。なお、実施の形態、比較例1および比較例2の製造フローは同じで、後述するステップS3におけるフォトリソグラフィに用いるマスクパターンが異なるのみである。
ガラス等の透明基板上にTFTおよびTFTを制御する制御配線(ゲート電極やソース電極4、ドレイン電極5)等を形成する(ステップS1)。
感光性樹脂等の有機材料を全面に成膜し、フォトリソグラフィおよびベークを行い、第1層間膜7に第1のコンタクトホール(CH)11aを形成する(ステップS2)。ここで、フォトリソグラフィとはフォトレジスト等の感光性材料にマスクパターンを用いて露光・現像し、感光性材料にパターンを形成することをいう。
透明導電膜を全面に成膜し、フォトリソグラフィ、ウェットエッチングおよびレジスト除去を行い、共通電極8および電極8bを形成する(ステップS3)。
無機材料を全面に成膜し、フォトソグラフィ、ドライエッチングおよびレジスト除去を行い、第2層間膜9に第2のコンタクトホール11bを形成する(ステップS4)。
透明導電膜を全面に成膜し、フォトリソグラフィ、ウェットエッチングおよびレジスト除去を行い、画素電極10を形成する(ステップS5)。
セルプロセスでは、配向膜を成膜しラビングまたはUV照射し配向処理したり、TFT基板と対向基板をシール材で貼り合わせて液晶を封入したり、偏光板を取り付けたりする(ステップS6)。モジュール化では、ドライバICやフラットケーブル、バックライト等を取り付ける(ステップS7)。
図5は実施例に係る表示装置の平面図である。図6は実施例に係る表示装置の表示領域の画素部の構造を示す平面図である。図7は図6のA−A’線に沿った断面図である。図8は図6のB−B’線に沿った断面図である。
図5に示すように、表示装置1aは、アレイ基板(TFT基板)100と、対向基板(CF基板)200と、アレイ基板100と対向基板200との間に挟持されている液晶層300とを備える。アレイ基板100にシール材150を介して対向基板200が接着している。アレイ基板100の表示領域160においては走査信号線や映像信号線、マトリクス状に形成される画素を有する。画素はTFTや画素電極を有する。対向基板200はカラーフィルタ等を有する。
アレイ基板100は対向基板200よりも大きく形成されており、アレイ基板100が1枚となっている部分は、ドライバIC等を接続するIC用端子120、外部回路と接続するフレキシブル配線基板端子130等が形成される端子領域となっている。
表示装置1aは、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置であり、複数の画素がマトリクス状に配置されている。アレイ基板100は、複数の走査信号線GLと、複数の走査信号線GLに交差する複数の映像信号線SLとを有している。各交点近傍には、画素のスイッチング素子としてTFTを有している。
ゲート電極101は、走査信号線GLと一体に形成されている。映像信号線SLの一部は、ソース電極104を兼ねており、両者が接続された構造となっている。ソース電極104は、ゲート絶縁膜102および層間絶縁膜IN1に形成されたコンタクトホールCH1を介してTFTのソース領域(半導体膜103)に接続されている。ドレイン電極105は、ゲート絶縁膜102および層間絶縁膜IN1に形成されたコンタクトホールCH2を介してTFTのドレイン領域(半導体膜103)に接続されている。
有機絶縁膜107の上には、共通電極(対向電極)108および電極108bが形成されている。電極108bは第1電極、中継電極、接続用電極または台座電極ともいう。共通電極108および電極108bの上には、層間絶縁膜(第2層間膜)109が形成されている。なお、電極108bは共通電極108から孤立しており、層間絶縁膜109によって共通電極108とは絶縁されている。共通電極108や電極108b、有機絶縁膜107の上および側壁に層間絶縁膜109が成膜される。層間絶縁膜109を開孔して電極108bの上に第2のコンタクトホール111bが形成される。第1のコンタクトホール111aと第2のコンタクトホール111bは平面視でずれて配置されている。言い換えると第1のコンタクトホール111aと第2のコンタクトホール111bは平面視で一部が重なっている。有機絶縁膜107はドレイン電極105の一部を被覆している。電極108bはドレイン電極105の上および有機絶縁膜107の上の一部を被覆するようにされる。ただし、第1のコンタクトホール111aの底面であるドレイン電極105上に有機絶縁膜107が残っている場合は、電極108bはドレイン電極105の上の一部を覆っているが、接してはない。なお、電極108bは有機絶縁膜107に接している。層間絶縁膜109はドレイン電極105の上の一部を被覆するようにされる。ただし、第1のコンタクトホール111aの底面であるドレイン電極105上に有機絶縁膜107が残っている場合は、層間絶縁膜109はドレイン電極105の上の一部を覆っているが、接してはいない。層間絶縁膜109は電極108bの一部を被覆している。
層間絶縁膜109および第2のコンタクトホール111bの上に透明導電膜を成膜およびパターニングして画素電極110が形成されている。画素電極110は、層間絶縁膜109に形成されたコンタクトホール(第2のコンタクトホール)111bを介してTFTのドレイン電極105と接続されている。画素電極110と共通電極108と電極108bは、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電膜で形成されている。
共通電極108には、画素電極110に印加される電位とは異なるコモン電位が供給されている。したがって、共通電極108と画素電極110と層間絶縁膜109とによって保持容量を構成している。すなわち、共通電極108は、容量電極を兼ねている。ここで、層間絶縁膜109として、シリコン窒化膜(SiN)を用いれば、シリコン酸化膜(SiO2)を用いる場合に比べて、誘電率が高い。これにより、保持容量を大きくすることができる。また、画素電極110と共通電極108を透明導電膜で形成すれば、透明な保持容量を形成できるので、開口率を大きくできる。
層間絶縁膜109は、有機絶縁膜107よりも上層に形成されている。有機絶縁膜107は一般的に耐熱性があまり高くないため、層間絶縁膜109をプラズマCVD法により成膜している。誘電率を高くするために、層間絶縁膜109としてシリコン窒化膜を採用している。
通常の方法でTFTを形成した後、ソース電極104およびドレイン電極105の上に、例えば、感光性アクリル樹脂を塗布、露光、パターニングして有機絶縁膜107およびコンタクトホール111aを形成している。厚さは、2.2μmとする。
次に、有機絶縁膜107の上に、ITOを厚さ77nmで成膜し、パターニングして共通電極108および電極108bを形成する。ここで、ドレイン電極105は、上層が厚さ75nmのモリブデンタングステン合金(MoW)、中間層がSiを1%含有した厚さ500nmのアルミニウムシリコン合金(AlSi)、下層が厚さ40nmのモリブデンタングステン合金(MoW)の3層構造である。
次に、共通電極108および電極108bの上に、層間絶縁膜109としてシリコン窒化膜(SiN)をプラズマCVD法にて成膜する。この時の成膜条件は、これよりも下層にある有機絶縁膜107への影響を考慮して有機絶縁膜107の耐熱温度以下の低温で行い、成膜温度(基板温度)が180℃から250℃(220℃が望ましい)であり、膜厚は100nmから500nm(300nmが望ましい)とした。また、このときにプラズマCVDによる成膜時の材料ガスであるモノシラン(SiH4)とアンモニア(NH3)のガス流量比を、1:6とする。
次に、フォトレジストを形成する。フォトレジストをマスクとして、層間絶縁膜109をエッチングし、コンタクトホール111bを形成する。エッチングガスとして六弗化硫黄(SF6)と酸素(O2)の混合ガスを用い、ドライエッチした。その後、フォトレジストを除去する。
次に、層間絶縁膜109の上に、ITOにより画素電極110を形成した。膜厚は77nmとする。
4・・・ソース電極
5・・・電極(ドレイン電極)
7・・・有機絶縁膜(第1層間膜)
8・・・共通電極
8a、8b・・・電極(第1電極、中継電極、接続用電極、台座電極)
9・・・層間絶縁膜(第2層間膜)
10・・・画素電極
11a・・・第1のコンタクトホール
11b・・・第2のコンタクトホール
13・・・配向膜
100・・・アレイ基板(TFT基板)
101・・・ゲート電極
102・・・ゲート絶縁膜
103・・・半導体層
104・・・ソース電極
105・・・ドレイン電極
107・・・有機絶縁膜(第1層間膜、有機平坦化膜)
108・・・共通電極(対向電極)
108b・・・電極(第1電極、中継電極、接続用電極、台座電極)
109・・・層間絶縁膜(第2層間膜)
110・・・画素電極
111a・・・コンタクトホール(第1のコンタクトホール)
111b・・・コンタクトホール(第2のコンタクトホール)
113・・・配向膜
120・・・IC用端子
130・・・フレキシブル配線基板用端子
150・・・シール材
160・・・表示領域
200・・・対向基板(CF基板)
201・・・カラーフィルタ
202・・・ブラックマトリクス
203・・・オーバーコート膜
300・・・液晶層
SUB1・・・基板
SUB2・・・基板
GL・・・走査信号線
SL・・・映像信号線
UC・・・下地膜
IN1・・・層間絶縁膜
CH1、CH2・・・コンタクトホール
POL1、POL2・・・偏光板
Claims (20)
- 表示装置は、
アレイ基板と、
対向基板と、
を備え、
前記アレイ基板は、
薄膜トランジスタの電極と、
前記薄膜トランジスタの電極を覆う第1層間膜と、
前記第1層間膜の上に設けられる共通電極と、
前記共通電極と同層で前記共通電極から孤立する第1電極と、
前記共通電極を覆う第2層間膜と、
前記第2層間膜の上に設けられる画素電極と、
を備え、
前記第1層間膜は前記薄膜トランジスタの電極上を開口する第1のコンタクトホールを有し、
前記第2層間膜は前記薄膜トランジスタの電極上および前記第1層間膜上を開口する第2のコンタクトホールを有し、
前記第1のコンタクトホールと前記第2のコンタクトホールは平面視で互いに重ならない部分があり、
前記第1電極は前記第2のコンタクトホールの端と前記第1のコンタクトホールの側壁とが重なる部分を被覆するようにされ、
前記第1電極は前記第1のコンタクトホールの側壁の一部を被覆しないようにされ、
前記画素電極は前記薄膜トランジスタの電極に接するようにされる。 - 請求項1の表示装置において、
前記画素電極は前記第1電極に接するようにされる。 - 請求項1の表示装置において、
前記第1電極および前記第2層間膜は前記薄膜トランジスタの電極の一部を覆うようにされる。 - 請求項1の表示装置において、
前記第2層間膜は前記第1電極の一部を覆うようにされる。 - 請求項4の表示装置において、
前記第2層間膜が前記第1電極を覆う部分の上に前記画素電極が延在するようにされる。 - 請求項1の表示装置において、
前記第1層間膜は前記薄膜トランジスタの電極の一部を覆うようにされる。 - 請求項1の表示装置において、
前記第1層間膜は有機膜である。 - 請求項1の表示装置において、
前記第1層間膜は感光性樹脂で形成される。 - 請求項1の表示装置において、
前記第1層間膜は平坦化膜である。 - 請求項1の表示装置において、
前記第2層間膜はシリコン窒化膜(SiN)である。 - 請求項1の表示装置において、
前記第2層間膜は層間絶縁膜である。 - 請求項1の表示装置において、
前記アレイ基板と前記対向基板とに挟持される液晶層を有し、
前記アレイ基板は前記画素電極を覆う配向膜を有し、
前記対向基板は配向膜を有する。 - 表示装置は、
薄膜トランジスタのドレイン電極と、
前記薄膜トランジスタの電極を覆う有機平坦化膜と、
前記有機平坦化膜の上に設けられる共通電極と、
前記共通電極と同層で前記共通電極から孤立する台座電極と、
前記共通電極を覆う層間絶縁膜と、
前記有機平坦化膜の上に設けられる画素電極と、
を備え、
前記有機平坦化膜は前記ドレイン電極上を開口する第1のコンタクトホールを有し、
前記層間絶縁膜は前記ドレイン電極上および前記有機平坦化膜上を開口する第2のコンタクトホールを有し、
前記第1のコンタクトホールと前記第2のコンタクトホールは平面視で互いに重ならない部分があり、
前記台座電極は前記第2のコンタクトホールの端と前記第1のコンタクトホールの側壁とが重なる部分を被覆するようにされ、
前記台座電極は前記第1のコンタクトホールの側壁の一部を被覆しないようにされ、
前記画素電極は前記ドレイン電極に接するようにされる。 - 請求項13の表示装置において、
前記画素電極は前記台座電極に接するようにされる。 - 請求項13の表示装置において、
前記台座電極および前記層間絶縁膜は前記ドレイン電極の一部を覆うようにされる。 - 請求項13の表示装置において、
前記層間絶縁膜は前記台座電極の一部を覆うようにされる。 - 請求項16の表示装置において、
前記層間絶縁膜が前記台座電極を覆う部分の上に前記画素電極が延在するようにされる。 - 請求項13の表示装置において、
前記有機平坦化膜は前記ドレイン電極の一部を覆うようにされる。 - 請求項13の表示装置において、
前記有機平坦化膜は感光性樹脂で形成される。 - 請求項13の表示装置において、
前記層間絶縁膜はシリコン窒化膜(SiN)である。
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