JP5417383B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、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、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。
近年では、Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ）モードの液晶表示パネルが実用化されている。
本実施形態の目的は、歩留まりの低下を抑制することが可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の上に形成されたスイッチング素子と、前記絶縁基板及び前記スイッチング素子の上に配置され前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを有する有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜の上に形成され前記第１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た島状の中継電極と、前記有機絶縁膜の上に形成され前記中継電極から離間した共通電極と、前記中継電極及び前記共通電極の上に配置され前記第１コンタクトホールの直上の位置とは異なる位置で前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記第２コンタクトホールを介して前記中継電極に電気的に接続され前記共通電極と向かい合うスリットを有する画素電極と、を備えた第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
絶縁基板と、前記絶縁基板の上に形成されたスイッチング素子と、前記絶縁基板及び前記スイッチング素子の上に配置され前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを有する有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜の上に形成され前記第１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た島状の中継電極と、前記有機絶縁膜の上に形成され前記中継電極から離間した共通電極と、前記中継電極及び前記共通電極の上に配置され前記第１コンタクトホールの直上の位置とは異なる位置で前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記第２コンタクトホールを介して前記中継電極に電気的に接続され前記共通電極と向かい合うスリットを有する画素電極と、を備えた第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の上に形成されたスイッチング素子と、前記絶縁基板及び前記スイッチング素子の上に配置され第１上面及び前記第１上面から前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを有する有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜の前記第１上面及び前記第１コンタクトホールに形成され前記スイッチング素子に電気的に接続された島状の中継電極と、前記有機絶縁膜の前記第１上面に形成され前記中継電極から離間した共通電極と、前記中継電極及び前記共通電極の上に配置され第２上面及び前記第２上面から前記有機絶縁膜の前記第１上面に形成された前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の前記第２上面に形成されるとともに前記第２コンタクトホールで前記中継電極に積層され前記共通電極と向かい合うスリットを有する画素電極と、を備えた第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
絶縁基板と、前記絶縁基板の上に形成されたスイッチング素子と、前記絶縁基板及び前記スイッチング素子の上に配置され第１上面及び前記第１上面から前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを有する有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜の前記第１上面及び前記第１コンタクトホールに形成され前記スイッチング素子に電気的に接続された島状の中継電極と、前記有機絶縁膜の前記第１上面に形成され前記中継電極から離間した共通電極と、前記中継電極及び前記共通電極の上に配置され第２上面及び前記第２上面から前記有機絶縁膜の前記第１上面に形成された前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の前記第２上面に形成されるとともに前記第２コンタクトホールで前記中継電極に積層され前記共通電極と向かい合うスリットを有する画素電極と、を備えた第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
本実施形態によれば、
画素電極及び共通電極を備えた第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した液晶表示装置の製造方法であって、絶縁基板の上にスイッチング素子を形成し、前記スイッチング素子を有機絶縁膜で覆った後に、前記有機絶縁膜に前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを形成し、前記有機絶縁膜の上に第１導電材料を成膜し、前記第１導電材料をパターニングして、前記第１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した島状の中継電極、及び、前記中継電極から離間した共通電極を形成し、前記中継電極及び前記共通電極を層間絶縁膜で覆った後に、前記層間絶縁膜のうち、前記第１コンタクトホールの直上の位置とは異なる位置に前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを形成し、前記層間絶縁膜の上に第２導電材料を成膜し、前記第２導電材料をパターニングして、前記第２コンタクトホールを介して前記中継電極に電気的に接続し前記共通電極と向かい合うスリットを有す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が提供される。
画素電極及び共通電極を備えた第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した液晶表示装置の製造方法であって、絶縁基板の上にスイッチング素子を形成し、前記スイッチング素子を有機絶縁膜で覆った後に、前記有機絶縁膜に前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを形成し、前記有機絶縁膜の上に第１導電材料を成膜し、前記第１導電材料をパターニングして、前記第１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した島状の中継電極、及び、前記中継電極から離間した共通電極を形成し、前記中継電極及び前記共通電極を層間絶縁膜で覆った後に、前記層間絶縁膜のうち、前記第１コンタクトホールの直上の位置とは異なる位置に前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを形成し、前記層間絶縁膜の上に第２導電材料を成膜し、前記第２導電材料をパターニングして、前記第２コンタクトホールを介して前記中継電極に電気的に接続し前記共通電極と向かい合うスリットを有す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が提供される。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、本実施形態における液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。
すなわち、液晶表示装置１は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示パネルＬＰＮ、液晶表示パネルＬＰＮを照明するバックライト４などを備えている。図示した例では、液晶表示装置１は、液晶表示パネルＬＰＮを駆動するのに必要な信号源として、駆動ＩＣチップ２及びフレキシブル配線基板３を備えている。
液晶表示パネルＬＰＮは、アレイ基板（第１基板）ＡＲと、アレイ基板ＡＲに対向配置された対向基板（第２基板）ＣＴと、これらのアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された図示しない液晶層と、を備えて構成されている。このような液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示するアクティブエリア（画面部）ＡＣＴを備えている。このアクティブエリアＡＣＴは、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている（但し、ｍ及びｎは正の整数）。
バックライト４は、アレイ基板ＡＲの背面側に配置されている。このようなバックライト４としては、種々の形態が適用可能であり、また、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用したものや冷陰極管（ＣＣＦＬ）を利用したものなどのいずれでも適用可能であり、詳細な構造については説明を省略する。
図２は、図１に示した液晶表示パネルＬＰＮの構成及び等価回路を概略的に示す図である。
アレイ基板ＡＲは、アクティブエリアＡＣＴにおいて、ｎ本のゲート配線Ｇ（Ｇ１〜Ｇｎ）及びｎ本の容量線Ｃ（Ｃ１〜Ｃｎ）、ｍ本のソース配線Ｓ（Ｓ１〜Ｓｍ）、各画素ＰＸにおいてゲート配線Ｇ及びソース配線Ｓと電気的に接続されたｍ×ｎ個のスイッチング素子ＳＷ、各画素ＰＸにおいてスイッチング素子ＳＷに各々電気的に接続されたｍ×ｎ個の画素電極ＰＥ、容量線Ｃの一部であり画素電極ＰＥと向かい合う共通電極ＣＥなどを備えている。保持容量Ｃｓは、容量線Ｃと画素電極ＰＥとの間に形成される。
各ゲート配線Ｇは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、第１駆動回路ＧＤに接続されている。各ソース配線Ｓは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、第２駆動回路ＳＤに接続されている。各容量線Ｃは、アクティブエリアＡＣＴの外側に引き出され、第３駆動回路ＣＤに接続されている。これらの第１駆動回路ＧＤ、第２駆動回路ＳＤ、及び、第３駆動回路ＣＤは、アレイ基板ＡＲに形成され、駆動ＩＣチップ２と接続されている。図示した例では、駆動ＩＣチップ２は、液晶表示パネルＬＰＮのアクティブエリアＡＣＴの外側において、アレイ基板ＡＲに実装されている。
また、図示した例の液晶表示パネルＬＰＮは、アレイ基板ＡＲに画素電極ＰＥ及び共通電極ＣＥを備え、これらの間に形成される横電界（特に、フリンジ電界のうちの基板の主面にほぼ平行な電界）を主に利用して液晶層ＬＱを構成する液晶分子をスイッチングするＦｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ）モードを適用している。
図３は、図２に示したアレイ基板ＡＲにおける画素ＰＸの構造を対向基板ＣＴの側から見た概略平面図である。なお、ここに示した平面図は画素レイアウトの一例であって、本実施形態はこの画素レイアウトに限定されるものではない。
ゲート配線Ｇは、第１方向Ｘに沿って延出している。ソース配線Ｓは、第２方向Ｙに沿って延出している。スイッチング素子ＳＷは、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとの交差部近傍に配置され、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成されている。このスイッチング素子ＳＷは、ポリシリコン半導体層ＳＣを備えている。
スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＷＧは、ポリシリコン半導体層ＳＣの直上に位置し、ゲート配線Ｇに電気的に接続されている（図示した例では、ゲート電極ＷＧは、ゲート配線Ｇと一体的に形成されている）。スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳは、ソース配線Ｓに電気的に接続されている（図示した例では、ソース電極ＷＳは、ソース配線Ｓと一体的に形成されている）。
中継電極ＲＥは、島状に形成されている。この中継電極ＲＥは、第１コンタクトホールＣＨ１を介してスイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＷＤに電気的に接続されている。
共通電極ＣＥは、例えば、略長方形状に形成されている。この共通電極ＣＥは、中継電極ＲＥから離間している。また、この共通電極ＣＥは、図示しない容量線と電気的に接続されており、コモン電位に設定される。
画素電極ＰＥは、例えば、略長方形状に形成されている。この画素電極ＰＥは、共通電極ＣＥの上方に配置されている。また、この画素電極ＰＥには、共通電極ＣＥと向かい合う複数のスリットＰＳＬが形成されている。このような画素電極ＰＥは、第１コンタクトホールＣＨ１とは異なる位置に形成された第２コンタクトホールＣＨ２を介して、中継電極ＲＥと電気的に接続されている。これにより、画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷと電気的に接続される。
図４は、図３に示した画素ＰＸをＡ−Ｂ線で切断した液晶表示パネルＬＰＮの断面構造を概略的に示す図である。
すなわち、アレイ基板ＡＲは、ガラス基板などの光透過性を有する第１絶縁基板２０を用いて形成されている。このアレイ基板ＡＲは、第１絶縁基板２０の内面（すなわち対向基板ＣＴに対向する面）にスイッチング素子ＳＷを備えている。ここに示したスイッチング素子ＳＷは、トップゲート型の薄膜トランジスタである。ポリシリコン半導体層ＳＣは、第１絶縁基板２０の上に形成されている。このようなポリシリコン半導体層ＳＣは、ゲート絶縁膜２１によって覆われている。また、ゲート絶縁膜２１は、第１絶縁基板２０の上にも配置されている。
スイッチング素子ＳＷのゲート電極ＷＧは、ゲート絶縁膜２１の上に形成され、ポリシリコン半導体層ＳＣの直上に位置している。このようなゲート電極ＷＧは、第１層間絶縁膜２２によって覆われている。また、第１層間絶縁膜２２は、ゲート絶縁膜２１の上にも配置されている。
スイッチング素子ＳＷのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、第１層間絶縁膜２２の上に形成されている。これらのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、それぞれゲート絶縁膜２１及び第１層間絶縁膜２２を貫通するコンタクトホールを介してポリシリコン半導体層ＳＣにコンタクトしている。ソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、第２層間絶縁膜２３によって覆われている。また、この第２層間絶縁膜２３は、第１層間絶縁膜２２の上にも配置されている。
このような第２層間絶縁膜２３は、スイッチング素子ＳＷの上に配置された有機絶縁膜に相当し、透明な有機材料によって形成されている。また、この第２層間絶縁膜２３は、略平坦な上面２３Ｔ、及び、この上面２３Ｔからスイッチング素子ＳＷのドレイン電極ＷＤまで貫通した第１コンタクトホールＣＨ１を有している。
中継電極ＲＥは、第２層間絶縁膜２３の上面２３Ｔに形成されている。また、この中継電極ＲＥは、第１コンタクトホールＣＨ１にも形成され、スイッチング素子ＳＷに電気的に接続されている。
共通電極ＣＥは、第２層間絶縁膜２３の上面２３Ｔに形成され、中継電極ＲＥから離間している。
これらの中継電極ＲＥ及び共通電極ＣＥは、第３層間絶縁膜２４によって覆われている。また、この第３層間絶縁膜２４は、第２層間絶縁膜２３の上にも配置されている。このような第３層間絶縁膜２４は、中継電極ＲＥ及び共通電極ＣＥの上に配置された層間絶縁膜に相当し、シリコン（Ｓｉ）を含む無機材料、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）などによって形成されている。
また、この第３層間絶縁膜２４は、上面２４Ｔ、及び、この上面２４Ｔから中継電極ＲＥまで貫通した第２コンタクトホールＣＨ２を有している。この第２コンタクトホールＣＨ２は、第１コンタクトホールＣＨ１の直上の位置とは異なる位置で中継電極ＲＥまで貫通している。つまり、第２コンタクトホールＣＨ２は、その上面２４Ｔから、第２層間絶縁膜２３の上面２３Ｔに形成された中継電極ＲＥまで貫通している。
画素電極ＰＥは、第３層間絶縁膜２４の上面２４Ｔに形成されている。また、この画素電極ＰＥは、第２コンタクトホールＣＨ２にも形成され、第１コンタクトホールＣＨ２において、中継電極ＲＥに積層されている。これにより、画素電極ＰＥは、中継電極ＲＥに電気的に接続されている。また、この画素電極ＰＥは、スリットＰＳＬを有している。スリットＰＳＬは、共通電極ＣＥの直上に形成されている。
これらの中継電極ＲＥ及び共通電極ＣＥと、画素電極ＰＥとは、ともに透明な導電材料、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）やインジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などによって形成されている。画素電極ＰＥは、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。この第１配向膜ＡＬ１は、アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。
なお、ソース配線Ｓは、第１層間絶縁膜２２の上に形成され、第２層間絶縁膜２３によって覆われている。
このような構成のアレイ基板ＡＲでは、第１コンタクトホールＣＨ１においては、露出したドレイン電極ＷＤの上に中継電極ＲＥが積層され、この中継電極ＲＥは第３層間絶縁膜２４によって覆われている。また、第２コンタクトホールＣＨ２においては、露出した中継電極ＲＥの上に画素電極ＰＥが積層されている。
一方、対向基板ＣＴは、ガラス基板などの光透過性を有する第２絶縁基板３０を用いて形成されている。この対向基板ＣＴは、第２絶縁基板３０の内面（すなわちアレイ基板ＡＲに対向する面）に、各画素ＰＸを区画するブラックマトリクス３１、カラーフィルタ３２、オーバーコート層３３などを備えている。
ブラックマトリクス３１は、第２絶縁基板３０の内面において、アレイ基板ＡＲに設けられたゲート配線Ｇやソース配線Ｓ、さらにはスイッチング素子ＳＷなどの配線部に対向するように形成されている。カラーフィルタ３２は、第２絶縁基板３０の内面に形成され、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった３原色にそれぞれ着色された樹脂材料によって形成されている。赤色に着色された樹脂材料は赤色画素に対応して配置され、同様に、青色に着色された樹脂材料は青色画素に対応して配置され、緑色に着色された樹脂材料は緑色画素に対応して配置されている。
オーバーコート層３３は、ブラックマトリクス３１及びカラーフィルタ３２の上に形成されている。このオーバーコート層３３は、ブラックマトリクス３１及びカラーフィルタ３２の表面の凹凸を平坦化する。オーバーコート層３３は、第２配向膜ＡＬ２によって覆われている。この第２配向膜ＡＬ２は、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。
上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２が向かい合うように配置されている。このとき、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間には、図示しないスペーサ（例えば、樹脂材料によって一方の基板に一体的に形成された柱状スペーサ）が配置され、これにより、所定のギャップが形成される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、所定のギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、これらのアレイ基板ＡＲの第１配向膜ＡＬ１と対向基板ＣＴの第２配向膜ＡＬ２との間に形成されたギャップに封入された液晶分子を含む液晶組成物によって構成されている。
このような構成の液晶表示パネルＬＰＮに対して、その背面側にはバックライトＢＬが配置されている。液晶表示パネルＬＰＮの一方の外面、すなわちアレイ基板ＡＲを構成する第１絶縁基板２０の外面には、第１偏光板ＰＬ１を含む第１光学素子ＯＤ１が配置されている。また、液晶表示パネルＬＰＮの他方の外面、すなわち対向基板ＣＴを構成する第２絶縁基板３０の外面には、第２偏光板ＰＬ２を含む第２光学素子ＯＤ２が配置されている。
第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、Ｘ−Ｙ平面内において、同一方位に配向処理されている。このため、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていない状態では、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子は、Ｘ−Ｙ平面内において、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向に初期配向する。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間にフリンジ電界が形成された状態では、液晶分子は、Ｘ−Ｙ平面内において、初期配向方向とは異なる方位に配向する。
次に、上述した構成の液晶表示装置の製造方法について簡単に説明する。
まず、アレイ基板ＡＲを製造するための第１絶縁基板２０の上に、半導体材料、導電材料、絶縁膜材料などを成膜し、所望形状にパターニングすることにより、ゲート絶縁膜２１、第１層間絶縁膜２２、ゲート配線Ｇ、ソース配線Ｓ、スイッチング素子ＳＷなどを形成する。
その後、透明な有機材料からなる第２層間絶縁膜２３でスイッチング素子ＳＷなどを覆った後に、この第２層間絶縁膜２３にスイッチング素子ＳＷまで貫通した第１コンタクトホールＣＨ１を形成する。
その後、第２層間絶縁膜２３の上に第１導電材料（例えば、ＩＴＯ）を成膜し、この第１導電材料をパターニングすることによって、第１コンタクトホールＣＨ１を介してスイッチング素子ＳＷに電気的に接続した島状の中継電極ＲＥ、及び、中継電極ＲＥから離間した共通電極ＣＥを形成する。
その後、透明な無機材料（例えば、ＳｉＯ）からなる第３層間絶縁膜２４で中継電極ＲＥ及び共通電極ＣＥを覆った後に、この第３層間絶縁膜２４のうち、第１コンタクトホールＣＨ１の直上の位置とは異なる位置に中継電極ＲＥまで貫通した第２コンタクトホールＣＨ２形成する。
その後、第３層間絶縁膜２４の上に第２導電材料（例えば、ＩＴＯ）を成膜し、この第２導電材料をパターニングすることによって、第２コンタクトホールＣＨ２を介して中継電極ＲＥに電気的に接続するとともに共通電極ＣＥと向かい合うスリットＰＳＬを有する画素電極ＰＥを形成する。
そして、このようにして製造したアレイ基板ＡＲの表面を第１配向膜ＡＬ１で覆い、ラビング処理や光配向処理などの配向処理を施す。
一方で、対向基板ＣＴを用意し、シール材を用いてアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとを貼り合わせる。液晶層ＬＱは、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとを貼り合わせる前に適量を滴下することで封入されても良いし、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとを貼り合わせた後に、シール材によって形成された液晶注入口から注入され、封止されてもよい。
その後、アレイ基板ＡＲの外面に第１光学素子ＯＤ１を貼付し、対向基板ＣＴの外面に第２光学素子ＯＤ２を貼付し、液晶表示パネルＬＰＮに信号源を実装する。
以上のような工程を経て液晶表示装置が製造される。
上記の製造過程では、第２層間絶縁膜２３を形成した後の洗浄工程やパターニングの際のウエット工程で、有機材料からなる第２層間絶縁膜２３が水分を吸収しやすい。あるいは、第２層間絶縁膜２３は、大気中の水分を吸収する場合もある。
本実施形態においては、第２層間絶縁膜２３は、中継電極ＲＥ、共通電極ＣＥ、及び、第３層間絶縁膜２４によって覆われている。第３層間絶縁膜２４を形成する材料は比較的緻密な膜を形成する一方で、中継電極ＲＥ及び共通電極ＣＥを形成する材料は、第３層間絶縁膜２４を形成する材料と比較して粗い膜を形成する。また、第２コンタクトホールＣＨ２で中継電極ＲＥに積層された画素電極ＰＥを形成する材料についても、中継電極ＲＥ及び共通電極ＣＥを形成する材料と同様に、比較して粗い膜を形成する。
第２層間絶縁膜２３に吸収された水分は、高温プロセスを経て蒸気となって外部に放出されることがある。第２層間絶縁膜２３を中継電極ＲＥ、共通電極ＣＥ、及び、第３層間絶縁膜２４によって覆った後に高温プロセスに導入すると、第２層間絶縁膜２３から放出された蒸気は、膜の密度の高い緻密な第３層間絶縁膜２４を透過しにくい一方で、第３層間絶縁膜２４と比較して膜の密度の低い、すなわち第３層間絶縁膜２４と比較して膜構造が粗い中継電極ＲＥ及び共通電極ＣＥに浸入する。
但し、共通電極ＣＥは第３層間絶縁膜２４によって覆われているため、共通電極ＣＥに浸入した蒸気の放出経路はほとんどない。中継電極ＲＥについても第３層間絶縁膜２４によって覆われているが、第２コンタクトホールＣＨ２において第３層間絶縁膜２４から露出し、露出した中継電極ＲＥの上に画素電極ＰＥが積層されている。つまり、第２コンタクトホールＣＨ２においては、第２層間絶縁膜２３の上面２３Ｔから上方に向かって中継電極ＲＥ及び画素電極ＰＥが積層されており、これらの積層体が緻密な第３層間絶縁膜２４から露出している。このため、中継電極ＲＥ及び画素電極ＰＥの積層体は、蒸気の放出経路を形成する。すなわち、第２層間絶縁膜２３から中継電極ＲＥに浸入した蒸気は、第２コンタクトホールＣＨ２において画素電極ＰＥを経由して外部に放出される。
なお、中継電極ＲＥの膜厚は３０〜７０ｎｍ程度であり、また、画素電極ＰＥの膜厚は３０〜７０ｎｍ程度であるため、中継電極ＲＥ及び画素電極ＰＥの積層体としての厚さは６０〜１４０ｎｍ程度である。また、第２層間絶縁膜２３は２μｍ〜５μｍ程度であり、第３層間絶縁膜は２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。したがって、中継電極ＲＥ及び画素電極ＰＥの積層体の厚さと第３層間絶縁膜の厚さは略同程度である。上述のとおり、有機材料からなる第２層間絶縁膜２３上に積層された電極を設け、更にこの電極上に積層された無機材料からなる第３層間絶縁膜２４の構造において、第３層間絶縁膜２４の膜の密度より低い膜の密度をもつ電極上に第２コンタクトホールＣＨ２を設ける構造にする。これにより、第２層間絶縁膜２３内の水分は第２コンタクトホールＣＨ２を介して外部に放出される。
また、このような第２コンタクトホールＣＨ２は、各画素ＰＸに形成されているため、アクティブエリアＡＣＴの全体に亘り、略均一に分布している。このため、アクティブエリアＡＣＴの略全体において第２コンタクトホールＣＨ２から第２層間絶縁膜２３の水分を放出することが可能となる。
したがって、第２層間絶縁膜２３と第３層間絶縁膜２４との密着性の低下、あるいは、蒸気の放出に伴った第３層間絶縁膜２４の浮き上がり、あるいは、剥がれの発生を抑制することが可能となる。これにより、第３層間絶縁膜２４の浮き、剥がれに起因した不良パネルの発生を抑制することができ、歩留まりの低下を抑制することが可能となる。
なお、このような第２層間絶縁膜２３からの蒸気の放出は、アレイ基板ＡＲの製造過程におけるベークなどの高温プロセスで発生するものであり、アレイ基板ＡＲを対向基板ＣＴに貼り合わせる前にほぼ完了する。このため、アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとを貼り合わせた後に、蒸気の放出に伴った不具合（例えば、液晶層ＬＱにおける気泡の発生などの不具合）はほとんど発生しない。
次に、比較例について説明する。
図５は、比較例に相当するアレイ基板ＡＲの断面構造を概略的に示す図である。
この比較例においては、第３層間絶縁膜２４の第２コンタクトホールＣＨ２は、第１コンタクトホールＣＨ１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ＣＨ１においては、露出したドレイン電極ＷＤの上に中継電極ＲＥが積層され、さらに、この中継電極ＲＥは、第３層間絶縁膜２４によって覆われている。この第３層間絶縁膜２４は、第１コンタクトホールＣＨ１内の中継電極ＲＥを露出する第２コンタクトホールＣＨ２を有している。この第２コンタクトホールＣＨ２においては、露出した中継電極ＲＥの上に画素電極ＰＥが積層されている。このように、中継電極ＲＥと画素電極ＰＥとの積層体は、第１コンタクトホールＣＨ１の内側に形成されており、第２層間絶縁膜２３の上面２３Ｔには形成されていない。
第２層間絶縁膜２３の上面２３Ｔを覆う中継電極ＲＥ及び画素電極ＰＥは、さらに第３層間絶縁膜２４によって覆われており、第１コンタクトホールＣＨ１に形成された中継電極ＲＥは、そのほぼ中央まで第３層間絶縁膜２４によって覆われている。
このような比較例においては、第２層間絶縁膜２３に吸収された水分を外部に放出するための放出経路がほとんどない。すなわち、共通電極ＣＥは第３層間絶縁膜２４によって覆われているため、共通電極ＣＥに浸入した蒸気の放出経路はほとんどない。また、第２層間絶縁膜２３の上面２３Ｔに形成された中継電極ＲＥについても第３層間絶縁膜２４によって覆われているため、中継電極ＲＥに浸入した蒸気の放出経路はほとんどない。なお、第１コンタクトホールＣＨ１に形成された中継電極ＲＥは、第２コンタクトホールＣＨ２において第３層間絶縁膜２４から露出している。
しかしながら、第２コンタクトホールＣＨ２に形成された中継電極ＲＥと画素電極ＰＥとの積層体の位置は、第２層間絶縁膜２３から離れている。また、第２層間絶縁膜２３から中継電極ＲＥと画素電極ＰＥとの積層体に至る中継電極ＲＥ内の水平方向の経路長は、本実施形態のような積層体の厚さ方向の経路長と比較して極めて長い。このため、中継電極ＲＥ内の水平方向の経路は、蒸気の放出経路としてほとんど機能しない。
したがって、第２層間絶縁膜２３からの蒸気の放出経路が少なく、第２層間絶縁膜２３に重なる第３層間絶縁膜２４との間、中継電極ＲＥと第３層間絶縁膜２４との間、あるいは、共通電極ＣＥと第３層間絶縁膜２４との間に蒸気が溜り、気泡、あるいは、第３層間絶縁膜２４の浮きが発生してしまう。このため、歩留まりの低下を招くおそれがある。
このように、水分を吸収しやすい有機材料からなる第２層間絶縁膜２３の上に、中継電極ＲＥ及び共通電極ＣＥを形成するとともに、これらを比較的緻密な無機材料からなる第３層間絶縁膜２４で覆い、この第３層間絶縁膜２４を画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの層間絶縁膜とする構成においては、第２層間絶縁膜２３の水分が閉じ込められやすい。このため、第２層間絶縁膜２３から水分を外部に放出する放出経路を形成することが極めて有効である。本実施形態においては、第２層間絶縁膜２３の上面２３Ｔに比較的粗い膜である中継電極ＲＥ及び画素電極ＰＥの積層体を形成し、第２層間絶縁膜２３から水分を放出するための放出経路を形成する。これにより、第３層間絶縁膜２４の浮きを抑制することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態によれば、歩留まりの低下を抑制することが可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、絶縁基板と、絶縁基板の上に形成された有機絶縁膜と、有機絶縁膜の上に形成された第１電極と、第１電極の上に配置され前記第１電極まで貫通したコンタクトホールを有する無機絶縁膜と、無機絶縁膜の上に形成され前記コンタクトホールを介して第１電極に電気的に接続された第２電極と、を備えた第１基板であって、前記第１電極及び第２電極の膜構造は、前記無機絶縁膜より粗い膜の構造、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明電極である場合には、有機絶縁膜中の水分は、透明電極を接続するコンタクトホールを通って放出される。したがって、画素部分の構造に限らず、アクティブエリアの周辺部分においても、有機絶縁膜上に第１透明電極、無機絶縁膜、第２透明電極の順に設ける積層構造であって、第１透明電極と第２透明電極を無機絶縁膜のコンタクトホールを介して接続する構造の場合には、上述の効果と同様の効果が生じる。また、これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
ＬＰＮ…液晶表示パネル ＡＲ…アレイ基板 ＣＴ…対向基板
ＡＣＴ…アクティブエリア ＰＸ…画素
ＳＷ…スイッチング素子
ＲＥ…中継電極 ＰＥ…画素電極 ＣＥ…共通電極
ＬＱ…液晶層
ＣＨ１…第１コンタクトホール ＣＨ２…第２コンタクトホール
２３…第２層間絶縁膜（有機絶縁膜）
２４…第３層間絶縁膜
ＡＣＴ…アクティブエリア ＰＸ…画素
ＳＷ…スイッチング素子
ＲＥ…中継電極 ＰＥ…画素電極 ＣＥ…共通電極
ＬＱ…液晶層
ＣＨ１…第１コンタクトホール ＣＨ２…第２コンタクトホール
２３…第２層間絶縁膜（有機絶縁膜）
２４…第３層間絶縁膜
Claims (10)
- 絶縁基板と、前記絶縁基板の上に形成されたスイッチング素子と、前記絶縁基板及び前記スイッチング素子の上に配置され前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを有する有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜の上に形成され前記第１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た島状の中継電極と、前記有機絶縁膜の上に形成され前記中継電極から離間した共通電極と、前記中継電極及び前記共通電極の上に配置され前記第１コンタクトホールの直上の位置とは異なる位置で前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記第２コンタクトホールを介して前記中継電極に電気的に接続され前記共通電極と向かい合うスリットを有する画素電極と、を備えた第１基板と、
前記第１基板に対向配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、
を備え、前記中継電極及び前記画素電極の膜構造が前記層間絶縁膜の膜構造よりも粗いことを特徴とする液晶表示装置。 - 絶縁基板と、前記絶縁基板の上に形成されたスイッチング素子と、前記絶縁基板及び前記スイッチング素子の上に配置され第１上面及び前記第１上面から前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを有する有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜の前記第１上面及び前記第１コンタクトホールに形成され前記スイッチング素子に電気的に接続された島状の中継電極と、前記有機絶縁膜の前記第１上面に形成され前記中継電極から離間した共通電極と、前記中継電極及び前記共通電極の上に配置され第２上面及び前記第２上面から前記有機絶縁膜の前記第１上面に形成された前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の前記第２上面に形成されるとともに前記第２コンタクトホールで前記中継電極に積層され前記共通電極と向かい合うスリットを有する画素電極と、を備えた第１基板と、
前記第１基板に対向配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶分子を含む液晶層と、
を備え、前記中継電極及び前記画素電極の膜構造が前記層間絶縁膜の膜構造よりも粗いことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記中継電極及び前記共通電極は、透明な導電材料によって形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
- 前記有機絶縁膜は、透明な有機材料によって形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
- 前記層間絶縁膜は、シリコン（Ｓｉ）を含む無機材料によって形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
- 前記スイッチング素子は、ポリシリコン半導体層を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
- 画素電極及び共通電極を備えた第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した液晶表示装置の製造方法であって、
絶縁基板の上にスイッチング素子を形成し、
前記スイッチング素子を有機絶縁膜で覆った後に、前記有機絶縁膜に前記スイッチング素子まで貫通した第１コンタクトホールを形成し、
前記有機絶縁膜の上に第１導電材料を成膜し、
前記第１導電材料をパターニングして、前記第１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した島状の中継電極、及び、前記中継電極から離間した共通電極を形成し、
前記中継電極及び前記共通電極を層間絶縁膜で覆った後に、前記層間絶縁膜のうち、前記第１コンタクトホールの直上の位置とは異なる位置に前記中継電極まで貫通した第２コンタクトホールを形成し、
前記層間絶縁膜の上に第２導電材料を成膜し、
前記第２導電材料をパターニングして、前記第２コンタクトホールを介して前記中継電極に電気的に接続し前記共通電極と向かい合うスリットを有する画素電極を形成する製造方法であって、前記中継電極及び前記画素電極の膜構造が前記層間絶縁膜の膜構造よりも粗いことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記第１導電材料及び前記第２導電材料は、透明であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記有機絶縁膜は、透明な有機材料によって形成することを特徴とする請求項７または８に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記層間絶縁膜は、シリコン（Ｓｉ）を含む無機材料によって形成することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
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