專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置,特別涉及被稱為IPS(In-Plane-Switching)方式的液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
被稱為IPS方式的液晶顯示裝置構(gòu)成為在隔著液晶而對置配置的一對透明基板之中的一個透明基板的液晶側(cè)的各像素區(qū)域形成像素電極、和在與該像素電極之間產(chǎn)生平行于透明基板的電場(橫向電場)的共用電極。并且，構(gòu)成為通過電場來控制液晶的驅(qū)動，以便對透過像素電極與共用電極之間的區(qū)域的光的量進(jìn)行調(diào)整。這種液晶顯示裝置作為即便從相對于顯示面而傾斜的方向觀察，顯示也沒有變化，即所謂的在寬視角特性方面優(yōu)異的顯示裝置而被周知。以往，在這種液晶顯示裝置中，像素電極和共用電極由不使光透過的導(dǎo)電層形成，但是，已知近年來出現(xiàn)了在除像素區(qū)域的周邊以外的整個區(qū)域形成由透明電極構(gòu)成的共用電極，并且在該共用電極上隔著絕緣膜形成了帶狀的像素電極的結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)的液晶顯示裝置在像素電極與共用電極之間產(chǎn)生橫向電場，因此具有在寬視角特性方面優(yōu)異并且開口率得到提高的特征(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另一方面，開發(fā)出了傾斜電場方式的液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置構(gòu)成為將用于向液晶層施加電場的像素電極和共用電極分別隔著絕緣膜而配置在不同的層。該液晶顯示裝置與IPS方式的液晶顯示裝置相比，由于具有寬視角、高對比度，還能夠進(jìn)行更低的低電壓驅(qū)動并且具有更高的高透過率，因此具有能夠進(jìn)行明亮顯示的這一特征。但是，由于因漏極信號線與像素電極的電位差而產(chǎn)生取向異常，因此信號線附近成為無助于顯示的區(qū)域，從而開口率下降，此外因在信號線與像素電極所產(chǎn)生的耦合電容，還存在容易引起串?dāng)_等的顯示品質(zhì)下降的這一問題。因此，為了減少這種信號線電位的影響，提出了使用層間樹脂膜并在該層間樹脂膜上配置了像素電極或共用電極的液晶顯示裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)2、3)。但是，卻進(jìn)一步要求提供開口率(透過率)高且能夠廉價制造的液晶顯示裝置及其制造方法。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開平11-202356號公報專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-122299號公報專利文獻(xiàn)3 :日本特開2010-145449號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的液晶顯示裝置具備一對透明基板、柵極絕緣膜、開關(guān)元件、第I電極和第2電極。一對透明基板隔著液晶層彼此對置配置。柵極絕緣膜按照覆蓋柵電極的方式形成，該柵電極形成在一對透明基板之中的一個透明基板的液晶層側(cè)的像素區(qū)域。開關(guān)元件設(shè)置在柵極絕緣膜上、且由薄膜晶體管構(gòu)成。第I電極在開關(guān)元件上隔著絕緣膜而設(shè)置。第2電極在第I電極上隔著絕緣膜而設(shè)置。液晶顯示裝置在第I電極與第2電極之間產(chǎn)生與一對透明基板平行的電場。設(shè)置在開關(guān)元件上的絕緣膜由具有S1-O鍵的SOG(Spin on Glass ；旋涂玻璃)材料構(gòu)成。此外，本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法是具備一對透明基板、柵極絕緣膜、開關(guān)元件、第I電極和第2電極，并在第I電極與第2電極之間產(chǎn)生與一對透明基板平行的電場的液晶顯示裝置的制造方法。液晶顯示裝置的一對透明基板隔著液晶層彼此對置配置。柵極絕緣膜按照覆蓋柵電極的方式形成，該柵電極形成在一對透明基板之中的一個透明基板的液晶層側(cè)的像素區(qū)域。開關(guān)元件設(shè)置在柵極絕緣膜上、且由薄膜晶體管構(gòu)成。第I電極在開關(guān)元件上隔著絕緣膜而設(shè)置。第2電極在第I電極上隔著絕緣膜而設(shè)置。液晶顯示裝置在第I電極與第2電極之間產(chǎn)生與一對透明基板平行的電場。液晶顯示裝置的制造方法在開關(guān)元件上形成了由具有S1-O鍵的SOG材料構(gòu)成的絕緣膜之后，在絕緣膜上以圖案化的方式形成第I電極，然后在第I電極上形成了絕緣膜之后，在多個絕緣膜中一并形成接觸孔而使開關(guān)元件的電極的一部分露出在外部，將開關(guān)元件的電極與第2電極相連接。如上述，根據(jù)本發(fā)明，能夠以低成本提供開口率(透過率)高的液晶顯示裝置。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的一像素份的主要部分構(gòu)造的俯視圖。圖2是在圖1中在開關(guān)元件部分的2-2剖面處的示意剖面圖。圖3是在圖1中在液晶層部分的3-3剖面處的示意剖面圖。圖4A是表示本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖4B是表示本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖4C是表示本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖4D是表示本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。圖4E是表示本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。
具體實施例方式(實施方式)以下，利用圖1 圖4E的附圖來說明本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置及其制造方法。
圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的一像素份的主要部分構(gòu)造的俯視圖。圖2是在圖1中在開關(guān)元件部分的2-2剖面處的示意剖面圖。圖3是在圖1中在液晶層部分的3-3剖面處的示意剖面圖。圖示的液晶顯示裝置是有源矩陣方式的液晶顯示裝置，多個像素被配置成矩陣狀。如圖1、圖2、圖3所示，一對透明基板1、12隔著液晶層13彼此對置配置。并且，在玻璃基板等絕緣性的透明基板I的液晶層13側(cè)的像素區(qū)域，多個柵電極2直接或者隔著基底層而由規(guī)定的圖案形成，柵極絕緣膜3以覆蓋柵電極2的方式形成在透明基板I上。在柵極絕緣膜3上形成半導(dǎo)體膜4，之后在半導(dǎo)體膜4上形成源/漏電極5，由此構(gòu)成作為開關(guān)元件的薄膜晶體管。在此，作為半導(dǎo)體膜4，優(yōu)選由包含In-Ga-Zn-O的InGaZnOx的非晶氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成。作為該包含In-Ga-Zn-O的InGaZnOx的非晶氧化物半導(dǎo)體膜的成膜方法，例如將具有InGaO3(ZnO)4組成的多結(jié)晶燒結(jié)體作為對象(target)，通過濺射法或激光蒸鍍法等氣相成膜法能夠形成。柵電極2和源/漏電極5分別連接于信號線2a、5a，各個信號線在被柵極絕緣膜3絕緣的狀態(tài)下交叉地形成。柵電極2與成為掃描信號線的信號線2a—體地形成。源/漏電極5的信號線5a的一部分兼用于影像信號線，成為兩者相連接的構(gòu)造。在此，柵電極2、源/漏電極5以及各個信號線2a、5a由Al、Mo、Cr、W、T1、Pb、Cu、Si的單體金屬、或它們的復(fù)合層(Ti/Al等)或者金屬化合物層(MoW、AlCu等)形成。在本實施方式中，都是由Cr構(gòu)成，但是柵電極2和源/漏電極5也可以由不同的材料構(gòu)成。此外，在源/漏電極5即開關(guān)元件之上，依次疊層形成了第I絕緣膜6、第2絕緣膜7、作為共用電極的第I電極8、第3絕緣膜9及作為像素電極的第2電極10。即、第I電極8在開關(guān)元件上隔著作為絕緣膜的第I絕緣膜6、第2絕緣膜7而設(shè)置。此外，第2電極10在第I電極8上隔著作為絕緣膜的第3絕緣膜9而設(shè)置。第2電極10經(jīng)由在3層、即第I絕緣膜6、第2絕緣膜7及第3絕緣膜9 一并形成的接觸孔11而與薄膜晶體管的源/漏電極5連接。接觸孔11的壁面被第2電極10覆蓋。第2電極10和第I電極8由例如ITOdndium Tin Oxide)等透明導(dǎo)電膜形成，向第I電極8供給與施加于第2電極10的電位不同的公共電位。因此，由第I電極8、第2電極10和第3絕緣膜9構(gòu)成保持電容，并且能夠形成透明的保持電容，因此能夠增大透過顯不時的開口率。在此,作為第3絕緣膜9,通過等離子體CVD (Chemical Vapor Deposition)法所成膜的氮化硅膜是合適的。如果使用氮化硅膜，則與使用涂敷型的有機(jī)或者無機(jī)材料的絕緣膜的情況、或使用氧化硅膜的情況相比，介電常數(shù)變高，因此能夠提高保持電容。優(yōu)選第3絕緣膜9通過高溫而成膜，由此形成致密的膜。第2絕緣膜7是由涂敷型的有機(jī)或者無機(jī)材料構(gòu)成的絕緣膜，由具有S1-O鍵的SOG材料構(gòu)成。通過在第2絕緣膜7中使用SOG材料，從而如后述那樣，能夠?qū)Φ贗絕緣膜6及第3絕緣膜9 一并地進(jìn)行干法蝕刻，可簡化制造工序。再有，由于能夠通過一般涂敷機(jī)的涂敷工序來進(jìn)行成膜，因此與使用真空裝置所成膜的第I絕緣膜6及第3絕緣膜9這種的無機(jī)絕緣膜相比，膜形成成本本身也低。此外，與使用無機(jī)絕緣膜的情況相比，容易形成得較厚，因此能夠提高平坦性以及減小寄生電容。此外，第2絕緣膜7由具有S1-O鍵的SOG材料構(gòu)成，耐熱性高，能夠在240°C以上進(jìn)行第3絕緣膜9的高溫成膜，可形成可靠性更高的第3絕緣膜。如圖3所示，在圖像的顯示側(cè)，按照與透明基板I相對置的方式，配置作為由玻璃基板等構(gòu)成的共同基板的絕緣性的透明基板12，在這些的透明基板I與透明基板12之間配置了液晶層13。在透明基板I的成為與液晶層13接觸的面的第2電極10上，形成了取向膜14，此外在透明基板12的與液晶層13接觸的面?zhèn)纫才渲昧巳∠蚰?4。此外，在透明基板12的形成有取向膜14的內(nèi)面，形成了濾色器15、黑色矩陣16，以覆蓋它們的方式形成了保護(hù)層(overcoat) 17,在該保護(hù)層17上形成了取向膜14。此外，在透明基板I及透明基板12的外面配置了偏振板18。再者，在圖1中沒有圖示偏振板18。此外，也可以根據(jù)需要在透明基板1、12之中的至少一方配置相位差板等。在此，在本實施方式的液晶顯示裝置中，第2電極10具有線狀的部分，形成為梳齒狀。此外，第I電極8形成為面狀。并且，液晶顯示裝置通過在第2電極10與第I電極8之間產(chǎn)生的平行于一對透明基板1、12的電場對液晶層13進(jìn)行驅(qū)動來進(jìn)行顯示。接下來，利用圖4A 4E來說明本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的制造方法的一例。圖4A 4E是表示本發(fā)明的一實施方式的液晶顯示裝置的制造方法中的制造工序的一例的剖面圖。 首先，如圖4A所示，準(zhǔn)備透明基板I，在其整個表面例如通過濺射來形成由Cr等構(gòu)成的金屬膜。然后，利用光刻技術(shù)對金屬膜進(jìn)行選擇蝕刻，與信號線一起形成柵電極2。接下來，如圖4B所示 ，在包含柵電極2的透明基板I的整個表面，例如利用等離子體CVD法或者濺射法等，形成由SiN膜構(gòu)成的柵極絕緣膜3。此時的成膜條件設(shè)定成膜溫度(基板溫度)為380°C，膜厚為300nm。進(jìn)而，在柵極絕緣膜3的整個表面，通過例如CVD法依次形成a-Si層、或者摻雜了 η型雜質(zhì)的a-Si層。然后，在該a_Si層的整個表面，例如通過濺射法形成Cr膜等的金屬膜，采用光刻技術(shù)對該a-Si層及金屬膜同時進(jìn)行選擇蝕刻，分別形成薄膜晶體管(Thin Film Transistor,以下簡記為“TFT”)的半導(dǎo)體膜4、源/漏電極(包含信號線)5。接下來，如圖4C所示，在包含源/漏電極5(溝道區(qū)域)的透明基板I的整個表面，利用等離子體CVD法或者濺射法等形成由SiN構(gòu)成的第I絕緣膜6。然后，在第I絕緣膜6的全部表面涂敷具有S1-O鍵的SOG材料，通過烤爐內(nèi)的250°C的60分鐘烘烤來進(jìn)行熱硬化處理，由此形成第2絕緣膜7。再者，優(yōu)選在此所形成的第2絕緣膜7的厚度為1. 5 4. Oym0如果第2絕緣膜7的厚度低于1. 5 μ m，則在TFT等的存在位置產(chǎn)生高低差，進(jìn)而在以下的工序中所形成的第I電極8、第2電極10產(chǎn)生高低差，因此并不希望第2絕緣膜7的厚度低于1. 5 μ m。此外，如果第2絕緣膜7的厚度超過4. O μ m，則由第2絕緣膜7引起的光吸收率變大從而顯示區(qū)域的明亮度下降，因此不希望第2絕緣膜7的厚度超過4. O μ m。進(jìn)而，在第2絕緣膜7的整個表面，通過例如濺射法來形成ITO膜。然后，采用光刻技術(shù)對ITO膜進(jìn)行選擇蝕刻，形成厚度為55nm的第I電極8。再者，第I電極8與在液晶顯示裝置的邊緣區(qū)域布設(shè)的公共布線電連接。接著，如圖4D所示，在包含第I電極8的第2絕緣膜7的整個表面，利用等離子體CVD法或者濺射法等，形成例如由絕緣性良好的SiN構(gòu)成的第3絕緣膜9。由于處于第3絕緣膜9的下層的第2絕緣膜7是耐熱溫度高的SOG材料，因此此時的成膜條件可以將成膜溫度(基板溫度)設(shè)為230°C 300°C，與第2絕緣膜為現(xiàn)有的樹脂膜的情況相比，能夠形成更加致密且可靠性更高的第3絕緣膜9。此外，此時，在絕緣膜的通常的本體(bulk)層形成的情況下將基于等離子體CVD的成膜時的作為材料氣體的(SiH4)和氨(NH3)的氣體流量比設(shè)為1: 6，從中途開始增加氨(NH3)的氣體流量設(shè)定為例如1: 16，由此絕緣膜的表面附近形成蝕刻速率比其他部分(本體層)還快的膜。優(yōu)選絕緣膜的表面附近的蝕刻速率比其他部分還快的部分的膜厚為絕緣膜的膜厚的5%以上且30%以下(希望是從8%至12%的程度)。這樣，在表面附近形成蝕刻速率快的膜(后退層)，由此能夠在形成接觸孔11時構(gòu)成正錐形狀。為了確保TFT的溝道區(qū)域、源/漏電極的耐濕性及絕緣性，第3絕緣膜9的厚度可設(shè)定為IOOnm以上。再者，當(dāng)?shù)?絕緣膜9的厚度超過IOOOnm時，由于在第I電極8與第2電極10之間所產(chǎn)生的電容變小，因此無法向液晶施加足夠的寫入電壓，并且為了驅(qū)動液晶分子所需的電壓變高，因此不希望第3絕緣膜9的厚度超過lOOOnm。接下來，通過干法蝕刻處理，按照使覆蓋源/漏電極5的第I絕緣膜 第3絕緣膜的3層絕緣膜一并地貫通的方式，在各像素形成接觸孔11，使源/漏電極5的一部分再次露出在外部。作為蝕刻氣體使用SF6、CHF3、CF4等和O2的混合氣體，來進(jìn)行干法蝕刻。這樣，通過對3層一并進(jìn)行蝕刻，與作為第2絕緣膜使用感光性的樹脂材料并通過光刻技術(shù)來進(jìn)行圖案化(形成接觸孔)的現(xiàn)有的液晶顯示裝置相比，能夠減少光刻工序、曝光工序負(fù)荷(曝光、光反應(yīng)處理)等的制造工序，可實現(xiàn)低成本化。再有，由于被作為SiN等無機(jī)絕緣膜的第I絕緣膜及第3絕緣膜夾著的第2絕緣膜是具有S1-ο鍵的SOG材料，因此在干法蝕刻處理后各層不會產(chǎn)生高低差，由于與光致抗蝕劑的選擇比為2. 5以上，蝕刻速率為500nm/min以上，也不會產(chǎn)生對由等離子體形成的絕緣膜的損傷，因此能夠進(jìn)行穩(wěn)定的圖案化。如圖4E所示，在接觸孔11形成后，按照覆蓋第3絕緣膜9的整個表面以及接觸孔11的方式，由ITO包覆透明導(dǎo)電性材料，通過光刻法及蝕刻法形成第2電極(像素電極)10。膜厚設(shè)為75nm。此時，透明導(dǎo)電性材料的一部分在接觸孔11內(nèi)成膜，由此第2電極(像素電極)10與源/漏電極5即開關(guān)元件被電連接。再者，在本實施方式中，作為第3絕緣膜9使用了 SiN膜，但為了可靠地避免ITO上的白濁，至少與ITO接觸的第3絕緣膜9可以使用Si02、SiON等的包含氧的絕緣膜。此外，說明了在源/漏電極5之上形成了第I絕緣膜6的情況，但根據(jù)可靠性的請求度等，第I絕緣膜6也不一定為必需的層，即便是在源/漏電極5之上直接形成了第2絕緣膜7的結(jié)構(gòu)，通過本發(fā)明也能夠達(dá)到增大保持電容的效果。再者，在這種構(gòu)造的情況下，作為第2絕緣膜7通過使用SOG材料，能夠獲得比樹脂材料時還高的可靠性。再有，說明了作為絕緣膜形成SiN的情況，但并不限于此，還能夠形成包含Si02、SiO或SiN在內(nèi)的疊層膜、例如SiO2和SiN的雙層構(gòu)造。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)根據(jù)本發(fā)明，在以低成本提供開口率(透過率)高的液晶顯示裝置方面是有用的發(fā)明。符號說明1、12透明基板
2柵電極3柵極絕緣膜4半導(dǎo)體膜5源/漏電極6第I絕緣膜7第2絕緣膜(具有S1-O鍵的SOG材料)8第I電極9第3絕緣膜10第2電極11接觸孔13液晶層
權(quán)利要求
1.一種液晶顯不裝置，具備 一對的透明基板，隔著液晶層彼此對置配置； 柵極絕緣膜，按照覆蓋柵電極的方式形成，所述柵電極形成在所述一對的所述透明基板之中的一個所述透明基板的所述液晶層側(cè)的像素區(qū)域； 開關(guān)元件，設(shè)置在所述柵極絕緣膜上、且由薄膜晶體管構(gòu)成； 第I電極，在所述開關(guān)元件上隔著絕緣膜而設(shè)置；和 第2電極，在所述第I電極上隔著絕緣膜而設(shè)置， 所述液晶顯示裝置在所述第I電極與所述第2電極之間產(chǎn)生與所述一對的所述透明基板平行的電場， 設(shè)置在所述開關(guān)元件上的所述絕緣膜由具有S1-O鍵的旋涂玻璃材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中， 所述開關(guān)元件上的所述絕緣膜及所述第I電極上的所述絕緣膜具有在所述絕緣膜中一并形成的接觸孔， 所述第2電極經(jīng)由所述接觸孔而與所述開關(guān)元件電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中， 所述開關(guān)元件上的所述絕緣膜及所述第I電極上的所述絕緣膜具有在所述絕緣膜中一并通過干法蝕刻所形成的接觸孔， 所述接觸孔內(nèi)的壁面被所述第2電極覆蓋。
4.一種液晶顯示裝置的制造方法，該液晶顯示裝置具備 一對的透明基板，隔著液晶層彼此對置配置； 柵極絕緣膜，按照覆蓋柵電極的方式形成，所述柵電極形成在所述一對的所述透明基板之中的一個所述透明基板的所述液晶層側(cè)的像素區(qū)域； 開關(guān)元件，設(shè)置在所述柵極絕緣膜上、且由薄膜晶體管構(gòu)成； 第I電極，在所述開關(guān)元件上隔著絕緣膜而設(shè)置；和 第2電極，在所述第I電極上隔著絕緣膜而設(shè)置， 所述液晶顯示裝置在所述第I電極與所述第2電極之間產(chǎn)生與所述一對的所述透明基板平行的電場， 在所述液晶顯示裝置的制造方法中， 在所述開關(guān)元件上形成了由具有S1-O鍵的旋涂玻璃材料構(gòu)成的所述絕緣膜之后， 在所述絕緣膜上以圖案化的方式形成所述第I電極， 然后，在所述第I電極上形成了所述絕緣膜之后， 在多個所述絕緣膜中一并形成接觸孔而使所述開關(guān)元件的電極的一部分露出在外部， 將所述開關(guān)元件的電極與所述第2電極相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及的液晶顯示裝置，具備一對透明基板，隔著液晶層彼此對置配置；柵極絕緣膜(3)，按照覆蓋柵電極(2)的方式形成，該柵電極(2)形成在透明基板之中的一個透明基板(1)的液晶側(cè)的像素區(qū)域；開關(guān)元件，設(shè)置在柵極絕緣膜(3)上、且由薄膜晶體管構(gòu)成；第1電極(8)，在開關(guān)元件上隔著第1絕緣膜(6)以及第2絕緣膜(7)而設(shè)置；和第2電極(10)，在第1電極(8)上隔著第3絕緣膜(9)而設(shè)置，在第1電極(8)與第2電極(10)之間產(chǎn)生與一對透明基板平行的電場，第2絕緣膜(7)由具有Si-O鍵的SOG材料構(gòu)成。
文檔編號G02F1/1368GK103052908SQ20128000134
公開日2013年4月17日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者筱川泰治, 佐藤榮一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社