(57)【要約】【課題】ＦＦＳ方式の液晶表示装置において、共通電位線のコンタクト部において、画素電極と共通電極とのショートを防止し、画素の開口率を向上する。【解決手段】ゲート絶縁膜１３上に共通電位線ＣＯＭを形成する。共通電位線ＣＯＭを覆って層間絶縁膜１４を形成する。次に、共通電位線ＣＯＭ上の層間絶縁膜１４を選択的にエッチングしてコンタクトホールＣＨ３を形成する。このとき、コンタクトホールＣＨ３のテーパー角度θは６０度以上とするようにエッチングが行われる。コンタクトホールＣＨ３を通して共通電位線ＣＯＭに接続されたパッド電極１６をスパッタ法で形成する。そして、全面に感光性樹脂からなる平坦化膜５９を形成し、これに所定のフォトマスクを用いて露光し、その後現像する。【選択図】図１
2008064954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された共通電位線と、
前記共通電位線上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に開口された第１のコンタクトホールを通して前記共通電位線に接続された金属配線と、
前記金属配線上に形成された感光性樹脂からなる平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成された画素電極と、
前記平坦化膜に形成され、前記第１のコンタクトホールにオーバーラップした第２のコンタクトホールと、
前記画素電極上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成された第３のコンタクトホールと、
前記第２及び第３のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた共通電極と、を備え、前記第１のコンタクトホールのテーパー角度が６０度以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
基板上に形成され能動層と、
前記能動層上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に開口された第１のコンタクトホールを通して前記能動層に接続された金属配線と、
前記金属配線上に形成された感光性樹脂からなる平坦化膜と、
前記平坦化膜上に形成された共通電極と、
前記平坦化膜に形成され、前記第１のコンタクトホールにオーバーラップした第２のコンタクトホールと、
前記共通電極上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に形成された第３のコンタクトホールと、
前記第２及び第３のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた画素電極と、を備え、前記第１のコンタクトホールのテーパー角度が６０度以上であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
基板上に共通電位線を形成する工程と、
前記共通電位線上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を選択的にエッチングして、テーパー角度が６０度以上の第１のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第１のコンタクトホールを通して、前記共通電位線に接続された金属配線を形成する工程と、
前記金属配線上に感光性樹脂からなる平坦化膜を塗布し、これに露光及び現像を施すことにより、前記第１のコンタクトホールにオーバーラップした第２のコンタクトホールを形成する工程と、
前記平坦化膜上に透明電極材料からなる画素電極を形成する工程と、
前記画素電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に第３のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第２及び第３のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた透明電極材料からなる共通電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
基板上に能動層を形成する工程と、
前記能動層上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜を選択的にエッチングして、テーパー角度が６０度以上の第１のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第１のコンタクトホールを通して、前記能動層に接続された金属配線を形成する工程と、
前記金属配線上に感光性樹脂からなる平坦化膜を塗布し、これに露光及び現像を施すことにより、前記第１のコンタクトホールにオーバーラップした第２のコンタクトホールを形成する工程と、
前記平坦化膜上に共通電極を形成する工程と、
前記共通電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に第３のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第２及び第３のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた画素電極を形成する工程と、を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一基板上に形成された画素電極、共通電極の間の電界によって液晶分子の配向方向が制御される液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の広視野角化を図る手段の一つとして、同一基板上の電極間に横方向の電界を発生させ、この電界により液晶分子を基板に平行な面内で回転させることで光スイッチング機能を持たせる方式が開発されている。この技術の例としては、インプレイン・スイッチング（In-plane Switching「ＩＰＳ」と略称する）方式や、ＩＰＳ方式を改良したフリンジフィールド・スイッチング（Fringe-Field Switching，「ＦＦＳ」と略称する）方式が知られている。
【０００３】
以下、ＦＦＳ方式の液晶表示装置について図面を参照して説明する。図５は、ＦＦＳ方式の液晶表示装置を示す平面図であり、図６はそのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。この液晶表示装置において、複数の表示画素がマトリクス状に配置されているが、図５及び図６では、その中から１つの表示画素１Ｐのみを示している。
【０００４】
光源ＢＬと対向して、ガラス基板等からなるＴＦＴ基板１０が配置されている。ＴＦＴ基板１０の光源ＢＬと対向する側には、光源ＢＬの光を直線偏光する第１の偏光板１１が形成されている。ＴＦＴ基板１０の光源ＢＬと対向しない側には、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜等からなるバッファ膜１２が形成されている。
【０００５】
そして、画素選択トランジスタＴＲの形成領域のバッファ膜１２上に、ポリシリコン等からなる能動層ＰＳが形成されている。また、バッファ膜１２上には、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜等からなり能動層ＰＳを覆うゲート絶縁膜１３が形成されている。また、ゲート絶縁膜１３上には、能動層ＰＳと対向するように、ゲート電極を構成するゲート線ＧＬが形成されている。ゲート線ＧＬは、クロムもしくはモリブデンを含む金属等からなる。
【０００６】
また、ゲート絶縁膜１３上には、クロムもしくはモリブデンを含む金属等からなり共通電位を供給する共通電位線ＣＯＭが形成されている。ゲート線ＧＬ、共通電位線ＣＯＭ、及びゲート絶縁膜１３は層間絶縁膜１４に覆われている。
【０００７】
層間絶縁膜１４には、能動層ＰＳのソース領域を露出するコンタクトホールＣＨ１、及びドレイン領域を露出するコンタクトホールＣＨ２が設けられている。また、層間絶縁膜１４には、共通電位線ＣＯＭを露出するコンタクトホールＣＨ３が設けられている。
【０００８】
そして、層間絶縁膜１４の表面には、コンタクトホールＣＨ１を通して能動層ＰＳのソース領域と接続された表示信号線ＤＬが形成されている。また、層間絶縁膜１４の表面には、コンタクトホールＣＨ２を通して能動層ＰＳのドレイン領域と接続されたドレイン電極１５が形成されている。また、層間絶縁膜１４の表面には、共通電位線ＣＯＭと接続されたパッド電極１６が形成されている。これらの表示信号線ＤＬ、ドレイン電極１５、及びパッド電極１６は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を含む金属等からなる。さらに、ドレイン電極１５、パッド電極１６及び層間絶縁膜１４上に感光性樹脂からなる平坦化膜５９が形成されている。平坦化膜５９には、ドレイン電極１５を露出するコンタクトホールＣＨ４、及びパッド電極１６を露出するコンタクトホールＣＨ５が設けられている。
【０００９】
平坦化膜５９上には、コンタクトホールＣＨ４を通してドレイン電極１５と接続された画素電極６０が形成されている。画素電極６０は、ＩＴＯ等の透明電極材料からなる。画素電極６０には表示信号に応じた電圧が印加される。また、画素電極６０上には、これを覆う絶縁膜６１が形成されている。絶縁膜６１上には、平行に延びる複数のスリット部Ｓを有した共通電極６２が形成されている。共通電極６２は、ＩＴＯ等の透明電極材料からなる。共通電極６２はコンタクトホールＣＨ５を通してパッド電極１６に接続される。また、絶縁膜６１上には、共通電極６２を覆う不図示の配向膜が形成されている。
【００１０】
また、ＴＦＴ基板１０と対向して、ガラス基板等からなるカラーフィルタ基板（以降、「ＣＦ基板」と略称する）２０が配置されている。ＴＦＴ基板１０と対向する側のＣＦ基板２０には、不図示のカラーフィルタ及び配向膜が形成されている。ＴＦＴ基板１０と対向しない側のＣＦ基板２０には、第２の偏光板２１が形成されている。第１及び第２の偏光板１１，２１は、各偏光板の偏光軸が互いに直交する関係を以って配置されている。また、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板２０との間には、液晶層３０が封止されている。
【００１１】
上記液晶表示装置においては、画素電極６０に電圧が印加されない状態では、液晶層３０の液晶分子の長軸の平均的な配向方向（以降、単に「配向方向」と略称する）が第１の偏光板１１の偏光軸と直交する傾きとなる。このとき、液晶層３０を透過する直線偏光は、その偏光軸が第２の偏光板２１の偏光軸と直行するため、第２の偏光板２１から出射されない。即ち表示状態は黒表示となる。
【００１２】
一方、画素電極６０に電圧が印加され、画素電極６０と共通電極６２との間に電界が生じると、液晶分子の配向方向がその電界の電気力線に沿うようにして回転する。このとき、液晶層３０に入射した直線偏光は複屈折により楕円偏光となるが、第２の偏光板２１を透過する直線偏光成分を有することになり、この場合の表示状態は白表示となる。
【特許文献１】特開２００５−２４４２０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６６１１号公報
【特許文献３】特開２００１−１０２３６２号公報
【特許文献４】特開平１１−０４５８７９号公報
【特許文献５】特開平１０−２００１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記液晶表示装置においては、共通電位線ＣＯＭ上の層間絶縁膜１４に形成されたコンタクトホールＣＨ３を通してパッド電極１６が形成され、パッド電極１６上の平坦化膜５９、絶縁膜６１に形成されたコンタクトホールＣＨ５を通してパッド電極１６に接続された共通電極６２が形成されている。
【００１４】
コンタクトホールＣＨ３，ＣＨ５は画素の開口率を上げるためにオーバーラップさせて平面的なコンタクト面積を小さくすることが好ましい。しかし、そのようなレイアウトにおいては、感光性樹脂からなる平坦化膜５９を露光してコンタクトホールＣＨ５を形成する際に下層からの乱反射が生じてコンタクトホールＣＨ５の端部の平坦化膜５９に「くぼみ」が生じ、これが原因で共通電極６２と画素電極６０とのショートが生じるという問題があった。
【００１５】
この問題について、図４を参照して詳しく説明する。図４（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１３上に共通電位線ＣＯＭを形成する。そして、共通電位線ＣＯＭを覆って層間絶縁膜１４を形成する。ゲート絶縁膜１３の下層の構造については省略するが図６と同じである。
【００１６】
次に、共通電位線ＣＯＭ上の層間絶縁膜１４を選択的にエッチングしてコンタクトホールＣＨ３を形成する。そして、コンタクトホールＣＨ３を通して共通電位線ＣＯＭに接続されたパッド電極１６をスパッタ法で形成する。パッド電極１６はアルミニウム等の金属で形成される。その後、全面に感光性樹脂からなる平坦化膜５９を形成し、これに所定のフォトマスクを用いて露光する。
【００１７】
このとき、コンタクトホールＣＨ３のテーパー角度θが小さいと、コンタクトホールＣＨ３のテーパー面のパッド電極１６による乱反射が生じて、本来は露光されてはならないコンタクトホールＣＨ５の端部の平坦化膜５９が露光を受けてしまう。すると、平坦化膜がポジ型感光性樹脂の場合、その後の現像処理により、その露光部分が除去され、図４（Ｃ）の右側へ後退する結果、長さｘの「くぼみ」が生じてしまう。
【００１８】
その後、図４（Ｄ）に示すように、平坦化膜５９上に画素電極６０を形成し、その上に絶縁膜６１を形成し、さらにその上方に共通電極６２を形成する。このとき、平坦化膜５９に「くぼみ」があり、絶縁膜６１のステップカバレッジも悪化しているために、共通電極６２と画素電極６０とのショートが生じる。
【００１９】
尚、図４及び後述の図１における乱反射の光の矢印は模式的に表したものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、基板上に形成された共通電位線と、前記共通電位線上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に開口された第１のコンタクトホールを通して前記共通電位線に接続された金属配線と、前記金属配線上に形成された感光性樹脂からなる平坦化膜と、前記平坦化膜上に形成された画素電極と、前記平坦化膜に形成され、前記第１のコンタクトホールにオーバーラップした第２のコンタクトホールと、前記画素電極上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜に形成された第３のコンタクトホールと、前記第２及び第３のコンタクトホールを通して、前記金属配線に接続され、前記絶縁膜上に延びた共通電極と、を備え、前記第１のコンタクトホールのテーパー角度が６０度以上であることを特徴とする。
【００２１】
これにより、平坦化膜５９の露光時において、コンタクトホールＣＨ３のテーパー面のパッド電極１６による乱反射による過剰露光が防止されることから、コンタクトホールＣＨ３，ＣＨ５をオーバーラップさせたレイアウトにおいて、共通電極６２と画素電極６０とのショートを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ＦＦＳ方式の液晶表示装置において、共通電位線のコンタクト部において、画素電極と共通電極とのショートを防止することができる。これにより、共通電位線の２つのコンタクト部をオーバーラップさせ、画素の開口率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態による液晶表示装置及びその製造方法について説明する。本実施の形態については、液晶表示装置の共通電位線ＣＯＭのコンタクト部分について説明するが、他の構成部分については、背景技術の欄で説明した内容と同じである。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１３上に共通電位線ＣＯＭを形成する。そして、共通電位線ＣＯＭを覆って層間絶縁膜１４を形成する。ゲート絶縁膜１３の下層の構造については省略するが図６と同じである。
【００２５】
次に、共通電位線ＣＯＭ上の層間絶縁膜１４を選択的にエッチングしてコンタクトホールＣＨ３を形成する。このとき、コンタクトホールＣＨ３のテーパー角度θは６０度以上とするようにエッチングが行われる。エッチング方法としてはドライエッチングが好ましいが、ウエットエッチングでもよい。
【００２６】
そして、コンタクトホールＣＨ３を通して共通電位線ＣＯＭに接続されたパッド電極１６をスパッタ法で形成する。パッド電極１６はアルミニウム等の金属で形成される。そして、全面に感光性樹脂からなる平坦化膜５９を形成し、これに所定のフォトマスクを用いて露光し、その後現像する。
【００２７】
これにより、平坦化膜５９にパッド電極１６を露出するコンタクトホールＣＨ５Ａが形成される。コンタクトホールＣＨ５ＡはコンタクトホールＣＨ３にオーバーラップしている。これにより、画素の開口率を向上することができる。
【００２８】
その後、図１（Ｃ）に示すように、平坦化膜５９上に画素電極６０を形成し、その上に低温プラズマ窒化シリコン膜からなる絶縁膜６１を形成する。そして、絶縁膜６１
をエッチングしてパッド電極１６を露出するコンタクトホールＣＨ５Ｂを形成する。そして、コンタクトホールＣＨ５Ａ，ＣＨ５Ｂを通してパッド電極１６と接続され、絶縁膜６１を介して画素電極６０上に延びる共通電極６２を形成する。
【００２９】
ここで、図３に示すように、コンタクトホールＣＨ３のテーパー角度θを大きくするほど、コンタクトホールＣＨ３のパッド電極１６による乱反射による過剰露光が抑制され、平坦化膜５９の「くぼみ」の長さｘが小さくなる。本発明者の実験によれば、「くぼみ」の長さｘが１μｍ以下に制御でき、共通電極６２と画素電極６０とのショートは生じない。したがって、図３から、コンタクトホールＣＨ３のテーパー角度θは６０度以上であれば、「くぼみ」の長さｘが１μｍ以下であり、共通電極６２と画素電極６０とのショートは生じないことがわかる。
【００３０】
本実施の形態では、共通電極６２を絶縁膜６１上に形成した例を示したが、第２の実施の形態として、共通電極６２と画素電極６０を入れ替えた構成、すなわち、図７に示すように、共通電極６２上に絶縁膜６１を形成し、画素電極６０を絶縁膜６１上に形成してもよい。
【００３１】
その場合、能動層ＰＳのドレイン領域上に開口されるコンタクトホールＣＨ２を通してドレイン電極１５がドレイン領域に接続され、さらにドレイン電極１５上のコンタクトホールＣＨ４を通して画素電極６０がドレイン電極１５に接続されるが、そのコンタクトホールＣＨ２の形成方法、そのテーパー角度θにも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の製造方法を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の共通電位線上のコンタクトホールの断面図である。
【図３】平坦化膜の「くぼみ」と共通電位線上のコンタクトホールのテーパー角度の関係を示す図である。
【図４】従来例による液晶表示装置の製造方法を示す図である。
【図５】ＦＦＳ方式の液晶表示装置を示す平面図である。
【図６】図６はそのＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置のコンタクトホールの断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１Ｐ  表示画素          １０  ＴＦＴ基板        １１  第１の偏光板
１２  バッファ膜        １３  ゲート絶縁膜      １４  層間絶縁膜
１５  ドレイン電極      １６  パッド電極        ２０  ＣＦ基板
２１  第２の偏光板      ３０  液晶層            ５９  平坦化膜
６０  画素電極          ６１  絶縁膜            ６２  共通電極
ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ４，ＣＨ５  コンタクトホール
ＣＨ５Ａ，ＣＨ５Ｂ  コンタクトホール
ＣＯＭ  共通電位線      ＧＬ  ゲート線          ＰＳ  能動層
Ｓ  スリット部          θ  テーパー角度
【図１】
2008064954.tif 000003
【図２】
2008064954.tif 000004
【図３】
2008064954.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008064954.tif 000007
【図６】
2008064954.tif 000008
【図７】
2008064954.tif 000009