TWI585497B - 液晶顯示面板及其製造方法 - Google Patents

液晶顯示面板及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI585497B
TWI585497B TW104112247A TW104112247A TWI585497B TW I585497 B TWI585497 B TW I585497B TW 104112247 A TW104112247 A TW 104112247A TW 104112247 A TW104112247 A TW 104112247A TW I585497 B TWI585497 B TW I585497B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
layer
liquid crystal
insulating layer
interlayer insulating
display panel
Prior art date
Application number
TW104112247A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201546530A (zh
Inventor
高丸泰
金子誠二
齊藤貴翁
神崎庸輔
井手啓介
松木園廣志
Original Assignee
夏普股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 夏普股份有限公司 filed Critical 夏普股份有限公司
Publication of TW201546530A publication Critical patent/TW201546530A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI585497B publication Critical patent/TWI585497B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136227—Through-hole connection of the pixel electrode to the active element through an insulation layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133345—Insulating layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134363—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for applying an electric field parallel to the substrate, i.e. in-plane switching [IPS]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/13439—Electrodes characterised by their electrical, optical, physical properties; materials therefor; method of making
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

液晶顯示面板及其製造方法
本發明係關於一種液晶顯示面板及其製造方法。
已知有為提昇液晶顯示面板之開口率，於薄膜電晶體(以下，稱為TFT)、閘極匯流排線及源極匯流排線上形成有機層間絕緣層，並於有機層間絕緣層上形成有像素電極之液晶顯示面板(例如專利文獻1及2)。
近年來之液晶顯示面板就具有廣視角特性之方面而言，廣泛使用垂直配向模式(VA模式)及邊緣場切換模式(以下，稱為FFS模式)所代表之橫向電場模式(有時亦稱為「IPS模式」)。於專利文獻3中揭示有於有機層間絕緣層上具備第1透明導電層、形成於第1透明導電層上之無機介電層、及形成於無機介電層上之第2透明導電層之液晶顯示面板。第2透明導電層例如為具有相互平行地延伸之複數個直線部之像素電極。第2透明導電層典型為具有複數個狹縫。第1透明導電層例如為無狹縫等開口部之實心之共通電極(有時亦稱為「對向電極」)。第1透明導電層、無機介電層及第2透明導電層形成輔助電容。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平9-152625號公報
[專利文獻2]日本專利特開2001-345023號公報
[專利文獻3]國際公開第2013/073143號
本發明者製作上述具有第2透明導電層/無機介電層/第1透明導電層/有機層間絕緣層之積層構造(關於該記法，第2透明導電層為最上層，依記載順序表示下側之層，有機層間絕緣層為最下層)之液晶顯示面板，結果存在若長時間使用液晶顯示面板，則會產生於液晶層生成氣泡之問題之情況。根據本發明者之研究，如下所述，該問題係因於有機層間絕緣層上形成無機介電層而產生之新問題。
本發明係為解決上述問題而完成者，係為了抑制於有機層間絕緣層上具有無機介電層之液晶顯示面板中之氣泡之產生而完成者。
本發明之實施形態之液晶顯示面板具有：液晶層；第1及第2基板，其等以隔著上述液晶層而相互對向之方式配置；薄膜電晶體，其被上述第1基板所支持；有機層間絕緣層，其覆蓋上述薄膜電晶體；第1透明導電層，其形成於上述有機層間絕緣層之表面之第1區域；及無機介電層，其覆蓋上述第1透明導電層，且形成於上述有機層間絕緣層之上述表面之不同於上述第1區域之第2區域並且包含SiN；上述有機層間絕緣層之上述表面之上述第1區域及上述第2區域之算術平均粗糙度Ra為3.45nm以上且5.20nm以下。
於某一實施形態中，上述第1透明導電層之表面之算術平均粗糙度Ra為3.75nm以上且6.30nm以下。
於某一實施形態中，上述液晶顯示面板於上述無機介電層上具有第2透明導電層。
於某一實施形態中，上述第2透明導電層係於包含上述有機層間 絕緣層所具有之第1接觸孔、及上述無機介電層所具有之第2接觸孔之接觸孔內連接於上述薄膜電晶體之汲極電極，上述第1接觸孔之內周面經上述無機介電層覆蓋。
於某一實施形態中，上述第2透明導電層係於包含上述有機層間絕緣層所具有之第1接觸孔、及上述無機介電層所具有之第2接觸孔之接觸孔內連接於上述薄膜電晶體之汲極電極，上述第1接觸孔與上述第2接觸孔自上述第1基板之法線方向觀察時相互交叉。
本發明之實施形態之液晶顯示面板之製造方法係具有液晶層、及以隔著上述液晶層而相互對向之方式配置之第1及第2基板之液晶顯示面板的製造方法，且包含如下步驟：準備第1基板；於上述第1基板上形成薄膜電晶體；形成覆蓋上述薄膜電晶體之有機層間絕緣層；藉由使上述有機層間絕緣層之表面灰化，形成算術平均粗糙度Ra為3.45nm以上且5.20nm以下之第1區域及第2區域；於上述有機層間絕緣層之上述第1區域形成第1透明導電層；及覆蓋上述第1透明導電層，且於上述有機層間絕緣層之上述表面之不同於上述第1區域之上述第2區域藉由CVD(chemical vapor deposition，化學氣相沈積)法形成包含SiN之無機介電層。
於某一實施形態中，上述灰化係於包含氧之氣體氛圍下進行。
根據本發明之實施形態，提供一種液晶層中之氣泡之產生得以抑制之液晶顯示面板及此種液晶顯示面板之製造方法。
11‧‧‧基板
12‧‧‧無機保護層
13‧‧‧閘極電極、閘極匯流排線
14‧‧‧閘極絕緣層
16‧‧‧半導體層
18‧‧‧源極匯流排線
18d‧‧‧汲極電極
18s‧‧‧源極電極
22‧‧‧無機絕緣層
22a‧‧‧接觸孔
24‧‧‧有機層間絕緣層
24a‧‧‧接觸孔
25‧‧‧輔助電容電極(第1透明導電層)
26‧‧‧無機介電層
26a‧‧‧接觸孔
27‧‧‧像素電極(第2透明導電層)
28‧‧‧接觸孔
100A、100B‧‧‧TFT基板
圖1(a)係本發明之實施形態之液晶顯示面板所具有之TFT基板100A的模式性俯視圖，表示對應於1個像素(點)之構造，(b)係沿(a)中之1B-1B'線之模式性剖視圖，(c)係沿(a)中之1C-1C'線之模式性剖視圖。
圖2(a)~(d)係表示藉由原子力顯微鏡觀察有機層間絕緣層24之表面所獲得之圖像之圖，(a)表示無灰化之有機層間絕緣層24之表面之AFM圖像，(b)~(d)分別表示灰化時間為30秒、60秒、90秒之有機層間絕緣層24之表面之AFM圖像。
圖3(a)~(d)係表示藉由原子力顯微鏡觀察輔助電容電極25之表面所獲得之圖像之圖，(a)表示無灰化之輔助電容電極25之表面之AFM圖像，(b)~(d)分別表示灰化時間為30秒、60秒、90秒之輔助電容電極25之表面之AFM圖像，(e)表示TFT基板之剖面之SEM圖像。
圖4(a)係本發明之實施形態之液晶顯示面板所具有之另一TFT基板100B的模式性俯視圖，表示對應於1個像素(點)之構造，(b)係沿(a)中之4B-4B'線之模式性剖視圖，(c)係沿(a)中之4C-4C'線之模式性剖視圖。
以下，參照圖式，說明本發明之實施形態之液晶顯示面板及其製造方法。但是，本發明之實施形態之液晶顯示面板及其製造方法並不限於例示者。
於圖1(a)~(c)中表示本發明之實施形態之液晶顯示面板所具有之TFT基板100A的模式性構造。再者，比較例之液晶顯示面板所具有之TFT基板除有機層間絕緣層之表面粗糙度不處於特定之範圍內以外，具有與TFT基板100A相同之構造，故而說明比較例之液晶顯示面板時亦參照圖1(a)~(c)。
圖1(a)係本發明之實施形態之液晶顯示面板所具有之TFT基板100A的模式性俯視圖，表示對應於1個像素(點)之構造。圖1(b)係沿圖1(a)中之1B-1B'線之模式性剖視圖，圖1(c)係沿圖1(a)中之1C-1C'線之模式性剖視圖。
本發明之實施形態之液晶顯示面板進而具有以與TFT基板100A對 向之方式配置之對向基板、及設置於TFT基板100A與對向基板之間之液晶層，但為簡便起見而省略圖示。對向基板例如具有玻璃基板、形成於玻璃基板之液晶層側之彩色濾光片層及黑矩陣(遮光層)。典型為於TFT基板100A及對向基板之與液晶層接觸之表面形成配向膜。除該等以外，於TFT基板100A及對向基板之外側配置偏光板或相位差板。本發明之實施形態之液晶顯示面板例如為VA模式或FFS模式之液晶顯示面板，TFT基板100A以外之構成要素可與公知之液晶顯示面板相同，該等構成要素為業者所周知，故而省略說明。公知之VA模式及FFS模式之液晶顯示面板例如記載於專利文獻3中。將專利文獻3之所有揭示內容引用於本說明書中以供參考。以下，說明VA模式之液晶顯示面板中使用之TFT基板100A。
TFT基板100A具有：TFT，其被基板(例如玻璃基板)11所支持；有機層間絕緣層24，其覆蓋TFT；第1透明導電層25，其形成於有機層間絕緣層24之表面之第1區域；及無機介電層26，其覆蓋第1透明導電層25，且形成於有機層間絕緣層24之表面之不同於第1區域之第2區域並且包含SiN；有機層間絕緣層24之表面之第1區域及第2區域之算術平均粗糙度Ra為3.45nm以上且5.20nm以下。於TFT基板100A中，將有機層間絕緣層24之表面內第1透明導電層25直接接觸之區域稱為第1區域，將包含SiN之無機介電層26直接接觸之區域稱為第2區域，將有機層間絕緣層24之表面之第1及第2區域之算術平均粗糙度Ra控制為3.45nm以上且5.20nm以下。典型為於形成有機層間絕緣層24後且形成第1透明導電層25之前，將有機層間絕緣層24之整個表面於包含氧之氛圍下灰化，藉此將有機層間絕緣層24之整個表面之算術平均粗糙度Ra控制為上述範圍。藉由使有機層間絕緣層24之表面之算術平均粗糙度Ra處於上述範圍，抑制於液晶層產生氣泡之情況。該情況對具有圖4所示之TFT基板100B之本發明之實施形態之其他液晶顯示面板 而言亦共通。
參照圖1(a)~(c)，說明TFT基板100A之構造及其所帶來之上述優點。
TFT基板100A具有被基板11所支持之底閘極型TFT。於基板11上形成有可省略之無機保護層12，於其上形成有閘極電極13及閘極匯流排線13。此處，閘極電極13形成為閘極匯流排線13之一部分，故而為簡便起見而標註相同之參照符號。於閘極電極13上形成有覆蓋基板11之大致整面之閘極絕緣層14，以隔著閘極絕緣層14，與閘極電極13對向之方式形成有半導體層16。於半導體層16上形成有源極電極18s及汲極電極18d，源極電極18s及汲極電極18d與半導體層16接觸之區域分別成為源極區域及汲極區域，從而構成TFT。即，TFT具備閘極電極13、閘極絕緣層14、半導體層16、源極電極18s及汲極電極18d。源極匯流排線18係由與源極電極18s相同之導電膜(源極金屬層)一體地形成。再者，TFT之構成並不限於此，可廣泛使用公知之TFT。
形成有覆蓋TFT、閘極金屬層(與閘極匯流排線13相同之導電膜)及源極金屬層之無機絕緣層22。於無機絕緣層22上形成有有機層間絕緣層24。有機層間絕緣層24亦作為平坦化膜發揮作用。有機層間絕緣層24之表面之算術平均粗糙度Ra為3.45nm以上且5.20nm以下。於有機層間絕緣層24之表面形成有第1透明導電層25。此處例示之TFT基板100A係VA模式之液晶顯示面板中使用之TFT基板100A，第1透明導電層25為輔助電容電極。輔助電容電極25典型為共通於所有像素地設置，故而設置於TFT基板100A之大致整面。於輔助電容電極25視需要設置開口部。
將覆蓋輔助電容電極25之無機介電層26形成於基板11之大致整面。無機介電層26係於有機層間絕緣層24之表面內不同於形成有輔助電容電極25之區域(第1區域)之區域(第2區域)，與有機層間絕緣層24 直接接觸。
於無機介電層26上之特定之區域形成有第2透明導電層27。以下，說明第2透明導電層27為像素電極之情形。像素電極27、輔助電容電極25、及位於像素電極27與輔助電容電極25之間之無機介電層26形成輔助電容。對輔助電容電極25供給向設置於對向基板(以隔著液晶層與TFT基板100A對向之方式配置之基板)之對向電極供給之共通電壓。輔助電容電極25由於為透明，故而即便存在於像素區域內，對液晶顯示面板之像素開口率之影響亦有所限定。根據液晶顯示面板所要求之輔助電容值，調整輔助電容電極25內形成輔助電容(即，隔著無機介電層26與像素電極27對向)之部分之面積。
像素電極27係於接觸孔28內與汲極電極18d接觸。接觸孔28包含形成於無機絕緣層22之接觸孔22a、形成於有機層間絕緣層24之接觸孔24a及形成於無機介電層26之接觸孔26a。有機層間絕緣層24之接觸孔24a之內周面經無機介電層26覆蓋。形成於無機介電層26上之像素電極27亦形成於覆蓋接觸孔24a之內周面之無機介電層26上，於無機介電層26所具有之接觸孔26a內與汲極電極18d接觸。
再者，於將TFT基板100A用於FFS模式之液晶顯示面板之情形時，例如，第1透明導電層25係作為共通電極(對向電極)25發揮作用，於共通電極25與具有相互平行地延伸之複數個直線部之像素電極27之間產生橫向電場(邊緣電場)。又，反之，亦可將第1透明導電層25作為像素電極25，將第2透明導電層27作為共通電極(對向電極)27。
此處，例示之TFT基板100A可使用公知之材料藉由公知之方法而製造。
視需要形成之無機保護層12可與下述閘極絕緣層14或無機絕緣層22同樣地形成。無機保護層12例如具有防止離子自基板11擴散之功 能。無機保護層12之厚度例如為50nm以上且200nm以下。
作為閘極金屬層之材料，可使用鋁(Al)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、銅(Cu)等金屬或其合金、或其氮化物。閘極金屬層例如藉由濺鍍法形成。藉由利用光微影製程將閘極金屬層圖案化，可形成閘極電極13及閘極匯流排線13。閘極金屬層之厚度例如為100nm以上且400nm以下。
作為閘極絕緣層14之材料，例如可使用二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、氧氮化矽(SiOxNy，x>y)、氮氧化矽(SiNxOy，x>y)等。閘極絕緣層14可為單層膜，亦可為積層膜。閘極絕緣層14例如藉由CVD法及/或濺鍍法形成。閘極絕緣層14之厚度例如為100nm以上且500nm以下。
半導體層16例如為氧化物半導體層。氧化物半導體層例如包含In-Ga-Zn-O系半導體(以下，簡稱為「In-Ga-Zn-O系半導體」)。此處，In-Ga-Zn-O系半導體為In(銦)、Ga(鎵)、Zn(鋅)之三元系氧化物，In、Ga及Zn之比率(組成比)並無特別限定，例如包含In：Ga：Zn=2：2：1、In：Ga：Zn=1：1：1、In：Ga：Zn=1：1：2等。於本實施形態中，氧化物半導體層可為例如以In：Ga：Zn=1：1：1之比率包含In、Ga、Zn之In-Ga-Zn-O系半導體層。
具有In-Ga-Zn-O系半導體層之TFT具有較高之遷移率(與a-SiTFT(amorphous-silicon TFT，非晶矽薄膜電晶體)相比超過20倍)及較低之漏電流(與a-SiTFT相比未達100分之1)，故而較佳地用作驅動TFT及像素TFT。若使用具有In-Ga-Zn-O系半導體層之TFT，則可大幅地降低液晶顯示面板之消耗電力。
In-Ga-Zn-O系半導體可為非晶質，亦可包含結晶質部分。作為結晶質In-Ga-Zn-O系半導體，較佳為c軸與層面大致垂直地配向之結晶質In-Ga-Zn-O系半導體。此種In-Ga-Zn-O系半導體之結晶構造例如揭 示於日本專利特開2012-134475號公報中。將日本專利特開2012-134475號公報之所有揭示內容引用於本說明書中以供參考。
氧化物半導體層可包含其他氧化物半導體代替In-Ga-Zn-O系半導體。例如可包含Zn-O系半導體(ZnO)、In-Zn-O系半導體(IZO(註冊商標))、Zn-Ti-O系半導體(ZTO)、Cd-Ge-O系半導體、Cd-Pb-O系半導體、CdO(氧化鎘)、Mg-Zn-O系半導體、In-Sn-Zn-O系半導體(例如In2O3-SnO2-ZnO)、In-Ga-Sn-O系半導體等。
半導體層16並不限於氧化物半導體層，可使用非晶矽、多晶矽、微晶矽、連續晶界結晶矽等矽系材料。半導體層16之厚度例如為10nm以上且100nm以下。
作為源極金屬層之材料，可使用鋁(Al)、鉬(Mo)、銅(Cu)、鈦(Ti)等金屬或其合金、或其氮化物。源極金屬層不僅可為由上述材料形成之單層膜，亦可為由上述材料形成之積層膜。源極金屬層可為透明，例如可使用銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO(註冊商標)，以下稱為InZnO系透明導電材料)、包含氧化矽之銦錫氧化物(ITSO)、氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈦等光透過性導電材料而形成源極金屬層。又，亦可適當組合該等而使用。源極金屬層例如藉由濺鍍法形成。藉由將源極金屬層圖案化，形成包含源極電極18s及汲極電極18d等之源極金屬層。源極金屬層之厚度例如為100nm以上且400nm以下。
作為無機絕緣層22之材料，例如可使用二氧化矽(SiO2)、氮化矽(SiNx)、氧氮化矽(SiOxNy，x>y)、氮氧化矽(SiNxOy，x>y)等。無機絕緣層22可為單層膜，亦可為2層以上之積層膜。無機絕緣層22例如藉由CVD法形成。無機絕緣層22之厚度例如為150nm以上且700nm以下。
作為有機層間絕緣層24之材料，例如可使用感光性樹脂材料。 感光性樹脂材料例如為正型感光性樹脂材料(例如丙烯酸系樹脂材料)。亦可使用負型感光性樹脂材料。藉由塗佈法或印刷法對無機絕緣層22上賦予感光性樹脂材料後，使用光微影製程進行感光性樹脂材料之膜之圖案化，藉此形成具有接觸孔24a之有機層間絕緣層24。於接觸孔24a內露出無機絕緣層22。有機層間絕緣層24之厚度例如為2μm以上且4μm以下。之後，藉由以有機層間絕緣層24作為掩膜對無機絕緣層22進行乾式蝕刻，於無機絕緣層22形成接觸孔22a。於接觸孔22a、24a內露出汲極電極18d。
之後，於形成輔助電容電極25之前，使有機層間絕緣層24之表面灰化。藉由灰化，使有機層間絕緣層24之表面之算術平均粗糙度Ra為3.45nm以上且5.20nm以下。灰化較佳為於包含氧之氣體氛圍下進行。例如，如之後示出實驗例而具體地說明般，藉由於RF(radio frequency，射頻)功率2000W、壓力30mTorr、氧流量50sccm、施加時間60s之條件下進行灰化，可形成具有上述特定之粗糙度之表面。若於包含氧之氣體氛圍下進行，則經灰化之有機層間絕緣層24之表面被氧化，成為親水性，與輔助電容電極25或無機介電層26之密接性優異。
輔助電容電極25使用透明導電材料而形成。作為透明導電材料，可使用InZnO系透明導電材料、銦錫氧化物(ITO)等。輔助電容電極25例如藉由使用光微影製程將利用濺鍍法形成之透明導電材料之層圖案化而形成。輔助電容電極25之厚度例如為50nm以上且150nm以下。
例如，如之後示出實驗例而具體地說明般，若於算術平均粗糙度Ra為3.45nm以上且5.20nm以下之有機層間絕緣層24之表面，使用InZnO系透明導電材料，於DC(direct current，直流)功率1W/cm2、氧分壓5%、0.6Pa、沈積時間200s之條件下，使成為輔助電容電極25之 透明導電層沈積，則可獲得具有算術平均粗糙度Ra為3.75nm以上且6.30nm以下之表面之透明導電層。該透明導電層為具有柱狀構造之非晶質層，與有機層間絕緣層24之密接性優異。
無機介電層26包含SiN，例如可使用氮化矽(SiNx)、氧氮化矽(SiOxNy，x>y)、氮氧化矽(SiNxOy，x>y)而形成。又，可將該等包含SiN之層與二氧化矽(SiO2)之層積層。無機介電層26之厚度例如為50nm以上且400nm以下。
形成包含SiN之無機介電層26之步驟包含使用SiH4及NH3作為反應氣體之CVD法之步驟。根據本發明者之研究，可知此時SiH4及/或H2之氣體被引入至有機層間絕緣層24中，其係於液晶層產生之氣泡之原因。
於本發明之實施形態之TFT100A之製造方法中，將有機層間絕緣層24之與輔助電容電極25或無機介電層26接觸之區域之表面之算術平均粗糙度Ra控制為3.45nm以上且5.20nm以下，故而抑制引入至有機層間絕緣層24中之SiH4或H2之氣體於使用液晶顯示面板時自有機層間絕緣層24釋出。
此處例示之TFT基板100A於無機介電層26上具有像素電極27。像素電極27與輔助電容電極25同樣地使用透明導電材料而形成。像素電極27係以與露出於接觸孔28(22a、24a、26a)內之汲極電極18d接觸之方式形成，並且以具有特定之形狀之方式而圖案化。
之後，視需要以覆蓋TFT基板100A之液晶層側之表面之方式，於大致整面形成配向膜(未圖示)，供液晶顯示面板之組裝步驟使用。
本發明者於上述TFT基板100A之製造方法中，省略使有機層間絕緣層24之表面灰化之步驟，或使灰化時間(30秒、60秒、90秒)不同而製作TFT基板。使用所製作之TFT基板，製作液晶顯示面板。根據灰化時間(秒)，將所製作之TFT基板稱為TFT基板(0)、TFT基板(30)、 TFT基板(60)、TFT基板(90)，將使用該等之液晶顯示面板稱為LCD(liquid crystal display，液晶顯示器)(0)、LCD(30)、LCD(60)、LCD(90)。
具體而言，上述TFT基板具有以下之構成。再者，省略無機保護層12。
基板11：玻璃基板，厚度0.7mm
閘極金屬層：W層/TaN層，厚度400nm(350nm/50nm)，濺鍍法
閘極絕緣層14：SiO2層，厚度400nm，濺鍍法
半導體層16：In-Ga-Zn-O系半導體層，厚度50nm，濺鍍法
源極金屬層：Ti/Al/Ti層，厚度400nm(100nm/200nm/100nm)，濺鍍法
無機絕緣層22：SiO2層，厚度250nm，濺鍍法
有機層間絕緣層24：正型丙烯酸系樹脂層，厚度2μm，後烘烤220℃、60分鐘
灰化條件：RF功率2000W，壓力30mTorr(4Pa)，氧流量50sccm，施加時間60s
輔助電容電極25：InZnO系透明導電層，厚度100nm，濺鍍法
無機介電層26：氮化矽(SiNx)層，厚度200nm，CVD法
於圖2(a)~(d)中表示藉由原子力顯微鏡(AFM，Bruker AXS公司製造，「NanoscopeV」)觀察TFT基板(0)、TFT基板(30)、TFT基板(60)、TFT基板(90)之製造過程中之有機層間絕緣層24之表面所獲得的圖像。各圖像之1邊為1μm。又，藉由AFM求出有機層間絕緣層24之表面之算術平均粗糙度Ra及均方根粗糙度Rq。將結果示於表1。
根據圖2(a)~(d)及表1之結果可知，隨著灰化時間變長，表面粗糙度增加。
又，於圖3(a)~(d)中表示藉由原子力顯微鏡觀察TFT基板(0)、TFT基板(30)、TFT基板(60)、TFT基板(90)之製造過程中之輔助電容電極(第1透明導電層)25之表面所獲得的圖像。各圖像之1邊為1μm。又，藉由AFM求出輔助電容電極25之表面之算術平均粗糙度Ra及均方根粗糙度Rq。將結果示於表2。
根據圖3(a)~(d)及表2之結果可知，越是形成於灰化時間較長之有機層間絕緣層24上之輔助電容電極25，表面粗糙度越增加。即，可知輔助電容電極25之表面粗糙度反映其基底之有機層間絕緣層24之表面粗糙度。
又，根據圖3(e)所示之TFT基板(60)之剖面之SEM(scanning electron microscope，掃描式電子顯微鏡)圖像(圖像中之滿刻度為500nm)可知，構成輔助電容電極25之InZnO系透明導電層具有柱狀構造。可認為，該InZnO系透明導電層藉由為非晶質且具有柱狀構造而 緻密化，從而有助於抑制引入至有機層間絕緣層24中之SiH4及/或H2之氣體漏出至液晶層。
與上述同樣地，改變有機層間絕緣層24之灰化時間，製作TFT基板，針對各灰化時間各製作5片。對使用該等TFT基板所製作之液晶顯示面板(各5片)調查於85℃、85RH%之高溫高濕環境中保存時的氣泡之產生時間。其結果為，於灰化時間為30秒以下之LCD中，於136小時以內5片均產生氣泡，相對於此，於灰化時間為60秒以上之LCD中，5片均產生氣泡需要159小時。即，可知藉由將灰化時間設為60秒以上，可抑制氣泡之產生。再者，若灰化時間超過90秒，則有機層間絕緣層24之膜減少變大，又，表面之粗糙度變大。其結果為，存在第1透明導電層25之良率降低之情況，故而灰化時間較佳為90秒以下。
再者，若改變灰化之條件，則當然最佳之灰化時間發生變化。如參照上述表1及表2所說明般，只要以有機層間絕緣層24之表面之算術平均粗糙度Ra成為3.45nm以上且5.20nm以下之方式適當調節灰化條件及/或時間即可。又，形成於有機層間絕緣層24之表面上之透明導電層25較佳為以其表面之算術平均粗糙度Ra成為3.75nm以上且6.30nm以下之方式成膜。
再者，此處，使用算術平均粗糙度Ra(nm)作為對有機層間絕緣層24及形成於有機層間絕緣層24之表面上之透明導電層25之表面粗糙度賦予特徵的參數，亦可使用均方根粗糙度Rq(nm)代替算術平均粗糙度Ra(nm)。即，有機層間絕緣層24之表面之均方根粗糙度Rq為4.35nm以上且6.67nm以下，透明導電層25之表面之均方根粗糙度Rq為4.69nm以上且7.85nm以下。
於圖4(a)~(c)中表示本發明之實施形態之液晶顯示面板所具有之另一TFT基板100B的模式性構造。圖4(a)係本發明之實施形態之液晶顯示面板所具有之另一TFT基板100B的模式性俯視圖，表示對應於1 個像素(點)之構造。圖4(b)係沿圖4(a)中之4B-4B'線之模式性剖視圖，圖4(c)係沿圖4(a)中之4C-4C'線之模式性剖視圖。
於TFT基板100B中，像素電極27係於包含無機絕緣層22所具有之接觸孔22a、有機層間絕緣層24所具有之第1接觸孔24a及無機介電層26所具有之第2接觸孔26a之接觸孔28內連接於薄膜電晶體之汲極電極18d，第1接觸孔24a與第2接觸孔26a自基板11之法線方向觀察時相互交叉。TFT基板100B除接觸孔28之構造不同以外，可為與TFT基板100A實質上相同之構造，故而省略說明。
如TFT基板100B般，若將長方形(正方形除外)之第1接觸孔24a與第2接觸孔26a以相互交叉之方式配置，則可使汲極電極18d以與像素電極27重疊之方式配置之部分之面積較小，故而可提昇像素開口率。再者，接觸孔22a與第1接觸孔24a係平行地配置。
上述，作為VA模式之液晶顯示面板中使用之TFT基板，例示於液晶層側具有像素電極27，像素電極27具有複數個狹縫之TFT基板，但本發明之實施形態之液晶顯示面板及其所使用之TFT基板並不限於此，可用於FFS模式之液晶顯示面板。又，本發明之實施形態之液晶顯示面板亦可應用於VA模式以外之縱向電場模式、FFS模式以外之橫向電場模式之液晶顯示面板。
[產業上之可利用性]
本發明可廣泛地應用於液晶顯示面板。
11‧‧‧基板
12‧‧‧無機保護層
13‧‧‧閘極電極、閘極匯流排線
14‧‧‧閘極絕緣層
16‧‧‧半導體層
18‧‧‧源極匯流排線
18d‧‧‧汲極電極
18s‧‧‧源極電極
22‧‧‧無機絕緣層
22a‧‧‧接觸孔
24‧‧‧有機層間絕緣層
24a‧‧‧接觸孔
25‧‧‧輔助電容電極(第1透明導電層)
26‧‧‧無機介電層
26a‧‧‧接觸孔
27‧‧‧像素電極(第2透明導電層)
28‧‧‧接觸孔
100A‧‧‧TFT基板

Claims (7)

  1. 一種液晶顯示面板，其具有：液晶層；第1及第2基板，其以隔著上述液晶層而相互對向之方式配置；薄膜電晶體，其被上述第1基板所支持；有機層間絕緣層，其覆蓋上述薄膜電晶體；第1透明導電層，其形成於上述有機層間絕緣層之表面之第1區域；及無機介電層，其覆蓋上述第1透明導電層，且形成於上述有機層間絕緣層之上述表面之不同於上述第1區域之第2區域並且包含SiN；上述有機層間絕緣層之上述表面之上述第1區域及上述第2區域之算術平均粗糙度Ra為3.45nm以上且5.20nm以下。
  2. 如請求項1之液晶顯示面板，其中上述第1透明導電層之表面之算術平均粗糙度Ra為3.75nm以上且6.30nm以下。
  3. 如請求項1或2之液晶顯示面板，其於上述無機介電層上具有第2透明導電層。
  4. 如請求項3之液晶顯示面板，其中上述第2透明導電層係於包含上述有機層間絕緣層所具有之第1接觸孔、及上述無機介電層所具有之第2接觸孔之接觸孔內連接於上述薄膜電晶體之汲極電極，上述第1接觸孔之內周面經上述無機介電層覆蓋。
  5. 如請求項3之液晶顯示面板，其中上述第2透明導電層係於包含上述有機層間絕緣層所具有之第1接觸孔、及上述無機介電層所具有之第2接觸孔之接觸孔內連接於上述薄膜電晶體之汲極電 極，上述第1接觸孔與上述第2接觸孔自上述第1基板之法線方向觀察時相互交叉。
  6. 一種液晶顯示面板之製造方法，其係具有液晶層、以隔著上述液晶層而相互對向之方式配置之第1及第2基板之液晶顯示面板之製造方法，且包含如下步驟：準備第1基板；於上述第1基板上形成薄膜電晶體；形成覆蓋上述薄膜電晶體之有機層間絕緣層；藉由使上述有機層間絕緣層之表面灰化，形成算術平均粗糙度Ra為3.45nm以上且5.20nm以下之第1區域及第2區域；於上述有機層間絕緣層之上述第1區域形成第1透明導電層；及覆蓋上述第1透明導電層，且於上述有機層間絕緣層之上述表面之不同於上述第1區域之上述第2區域藉由CVD法形成包含SiN之無機介電層。
  7. 如請求項6之液晶顯示面板之製造方法，其中上述灰化係於包含氧之氣體氛圍下進行。
TW104112247A 2014-04-16 2015-04-16 液晶顯示面板及其製造方法 TWI585497B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014084862 2014-04-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201546530A TW201546530A (zh) 2015-12-16
TWI585497B true TWI585497B (zh) 2017-06-01

Family

ID=54324009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104112247A TWI585497B (zh) 2014-04-16 2015-04-16 液晶顯示面板及其製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9690155B2 (zh)
JP (1) JP6186077B2 (zh)
CN (1) CN106233196B (zh)
TW (1) TWI585497B (zh)
WO (1) WO2015159800A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017168806A (ja) * 2015-12-21 2017-09-21 ソニー株式会社 撮像素子、固体撮像装置及び電子デバイス
JP2017126014A (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
DE112018000567T5 (de) 2017-01-27 2019-10-17 Sharp Kabushiki Kaisha Aktivmatrixsubstrat und anzeigevorrichtung, die dieses verwendet
JP2019074684A (ja) 2017-10-18 2019-05-16 シャープ株式会社 表示パネル用基板の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200407642A (en) * 2002-07-05 2004-05-16 Alps Electric Co Ltd Active matrix type substrate and its manufacturing method, and display apparatus using the same
WO2014046025A1 (ja) * 2012-09-21 2014-03-27 シャープ株式会社 液晶ディスプレイ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2933879B2 (ja) 1995-08-11 1999-08-16 シャープ株式会社 透過型液晶表示装置およびその製造方法
JP3634702B2 (ja) * 1999-02-25 2005-03-30 キヤノン株式会社 電子源基板及び画像形成装置
JP3724787B2 (ja) 2000-03-31 2005-12-07 シャープ株式会社 電極基板およびその作製方法、ならびに、電極基板を備える液晶表示装置
US8629960B2 (en) * 2008-10-02 2014-01-14 Sharp Kabushiki Kaisha Display device substrate, display device substrate manufacturing method, display device, liquid crystal display device, liquid crystal display device manufacturing method and organic electroluminescent display device
CN102576735B (zh) * 2009-09-30 2016-01-20 大日本印刷株式会社 挠性装置用基板、挠性装置用薄膜晶体管基板、挠性装置、薄膜元件用基板、薄膜元件、薄膜晶体管、薄膜元件用基板的制造方法、薄膜元件的制造方法及薄膜晶体管的制造方法
JP5280988B2 (ja) * 2009-11-09 2013-09-04 株式会社ジャパンディスプレイ 液晶表示装置の製造方法
JP4978817B2 (ja) * 2010-04-26 2012-07-18 ソニー株式会社 液晶表示素子および表示装置
KR101457833B1 (ko) 2010-12-03 2014-11-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치
JP2013025256A (ja) * 2011-07-25 2013-02-04 Japan Display Central Co Ltd 液晶表示装置及びその製造方法
WO2013073143A1 (ja) 2011-11-15 2013-05-23 シャープ株式会社 アクティブマトリクス基板及びそれを備えた液晶表示パネル

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200407642A (en) * 2002-07-05 2004-05-16 Alps Electric Co Ltd Active matrix type substrate and its manufacturing method, and display apparatus using the same
WO2014046025A1 (ja) * 2012-09-21 2014-03-27 シャープ株式会社 液晶ディスプレイ

Also Published As

Publication number Publication date
TW201546530A (zh) 2015-12-16
US20170038651A1 (en) 2017-02-09
JPWO2015159800A1 (ja) 2017-04-13
WO2015159800A1 (ja) 2015-10-22
JP6186077B2 (ja) 2017-08-23
CN106233196B (zh) 2019-05-07
CN106233196A (zh) 2016-12-14
US9690155B2 (en) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10276593B2 (en) Active matrix substrate and method for manufacturing same, display device using active matrix substrate
US10451946B2 (en) Semiconductor device, liquid crystal display device, and semiconductor device manufacturing method
US10096629B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
US8319217B2 (en) Oxide semiconductor thin film transistor, method of manufacturing the same, and organic electroluminescent device including the same
TWI542014B (zh) 薄膜電晶體及其製造方法、具備薄膜電晶體之影像顯示裝置
US9087907B2 (en) Thin film transistor and method of manufacturing the same
TWI585497B (zh) 液晶顯示面板及其製造方法
US10593809B2 (en) Semiconductor device including oxide semiconductor thin-film transistor having multilayer structure oxide semiconductor layer
US20120175607A1 (en) Thin film transistor structure and manufacturing method thereof
US20190243194A1 (en) Active matrix substrate and method for manufacturing same
JP6286453B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
TW201322456A (zh) 薄膜電晶體及其製造方法
JP5636304B2 (ja) 薄膜トランジスタ回路基板及びその製造方法
WO2013179837A1 (ja) 半導体装置およびその製造方法
WO2020066287A1 (ja) 薄膜トランジスタ、表示装置及び薄膜トランジスタの製造方法
US20150048360A1 (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US11488990B2 (en) Active matrix substrate and production method thereof
US10199396B2 (en) Display device having improved manufacturability and method for fabricating same
KR20160049172A (ko) 박막트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 표시장치
US10256346B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor device where a plurality of layers including a semiconductor layer made of an oxide semiconductor are stacked to form a thin film transistor
WO2018181296A1 (ja) チャネルエッチ型薄膜トランジスタの製造方法
TW201607050A (zh) 薄膜電晶體以及顯示面板
JP2015069984A (ja) 薄膜トランジスタ、及び薄膜トランジスタの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees