本發(fā)明涉及液晶顯示裝置及其制造方法,特別是涉及具有用于對液晶層進(jìn)行調(diào)制的像素電極以及對置電極的液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術(shù):
平面轉(zhuǎn)換(In-Plane Switching:IPS)(注冊商標(biāo))模式是通過向在對置的基板之間夾持的液晶層施加橫向電場來進(jìn)行顯示的方式。IPS模式相比于TN(Twisted Nematic,扭曲向列)模式,視場角特性更優(yōu)良,所以認(rèn)為是可進(jìn)一步提高畫質(zhì)的顯示方式。另一方面,IPS模式的液晶顯示裝置相比于通常的TN模式的裝置,難以增大像素開口率,所以存在光利用效率低這樣的缺點。這是由IPS模式的液晶顯示裝置的一般的結(jié)構(gòu)、即作為不透明的金屬膜的像素電極以及對置電極配置于同一基板的同一分層的結(jié)構(gòu)所引起的。
作為能夠改善上述光利用效率的問題的技術(shù),提出了邊緣場切換(Fringe Field Switching:FFS)模式。在FFS模式的液晶顯示裝置中,與IPS模式的液晶顯示裝置同樣地在同一基板配置有像素電極和對置電極,但由于利用透明導(dǎo)電膜來形成像素電極和對置電極,所以光利用效率得到改善。另外,由于在透明導(dǎo)電膜之間存在高的電容而能夠省略保持電容形成部。在該情況下,光的透射率提高,所以光利用效率進(jìn)一步得到改善。
一般,在TN模式中使用的像素電極以及對置電極具有單純的層構(gòu)造。相對于此,在IPS模式中使用的像素電極以及對置電極是以隔開間隙而相互嚙合的方式配置在同一分層上的一對梳齒電極。另外,F(xiàn)FS模式的液晶顯示裝置具有下部電極和設(shè)置有與其對置的多個狹縫的上部電極。由于存在這些梳齒構(gòu)造或者狹縫構(gòu)造,在液晶顯示裝置的陣列基板的表面可能產(chǎn)生凹凸。由于該凹凸,在陣列基板的表面上設(shè)置的取向膜的摩擦處理容易變得不均勻。其結(jié)果,液晶分子的取向紊亂,從而可能產(chǎn)生對比度的降低或者漏光等液晶顯示裝置的顯示不良。
因此,提出了用于對表面的凹凸進(jìn)行抑制的技術(shù)。例如,根據(jù)專利文獻(xiàn)1(日本特開2003-131248號公報),使用化學(xué)性機(jī)械研磨來形成埋入電極指之間的絕緣膜。另外,例如根據(jù)專利文獻(xiàn)2(日本特開2010-2594號公報),在層間絕緣膜的凹部中使用剝離法來形成梳齒狀的像素電極。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-131248號公報
專利文獻(xiàn)2:日本特開2010-2594號公報
技術(shù)實現(xiàn)要素:
根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1的技術(shù),需要進(jìn)行在制造工序上負(fù)擔(dān)大的化學(xué)性機(jī)械研磨。另外,由于化學(xué)性械研磨而在電極中產(chǎn)生損傷或者斷線,從而可能產(chǎn)生顯示不良。
在上述專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中,難以完全消除層間絕緣膜的凹部的深度與像素電極的厚度的偏差,可能殘留凹凸形狀。另外,由于應(yīng)用剝離法,而有可能在像素電極的端部產(chǎn)生突起(張力)或者凹陷等形狀異常。該形狀異常引起電場的局部集中或者不均勻化,從而可能降低顯示品質(zhì)。
本發(fā)明是為了解決以上那樣的課題而完成的,其目的在于提供一種能夠通過簡便的方法來制造、并且具有高的顯示品質(zhì)的液晶顯示裝置。
本發(fā)明的液晶顯示裝置具有用于對液晶層進(jìn)行調(diào)制的像素電極以及對置電極,具有支撐基板以及電極構(gòu)成層。電極構(gòu)成層設(shè)置于支撐基板之上,用一種材料來制作。電極構(gòu)成層包括具有交替地配置的多個電極區(qū)域和多個絕緣體區(qū)域的條狀區(qū)域。電極區(qū)域包含于像素電極以及對置電極中的至少任意電極。
本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法是具有用于對液晶層進(jìn)行調(diào)制的像素電極以及對置電極的液晶顯示裝置的制造方法,具有接下來的工序。通過在支撐基板之上堆積一種氧化物材料來形成電極構(gòu)成層。在電極構(gòu)成層之上形成具有圖案的掩模層。通過對設(shè)置有掩模層的電極構(gòu)成層進(jìn)行氧化以及還原中的任意處理,從而在電極構(gòu)成層中形成具有交替地配置的多個電極區(qū)域和多個絕緣體區(qū)域的條狀區(qū)域。電極區(qū)域包含于像素電極以及對置電極中的至少任意電極。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置,設(shè)置包括具有高的導(dǎo)電性的電極區(qū)域以及具有絕緣性的絕緣體區(qū)域的電極構(gòu)成層。因此,如FFS或者IPS那樣可按照能夠提高顯示品質(zhì)的方式來設(shè)置所需的電極構(gòu)造。另外,電極構(gòu)成層并非是將用不同的材料所制作的多個膜進(jìn)行組合而成的層,而是用一種材料來制作的層。因此,能夠通過一種材料的堆積而容易地得到具有凹凸少的表面的電極構(gòu)成層。這樣凹凸少的表面與液晶層對置,從而避免由液晶分子的取向的紊亂所引起的顯示品質(zhì)的降低。通過以上,可得到能夠通過簡便的方法來制造、并且具有高的顯示品質(zhì)的液晶顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法,通過使用了掩模層的選擇性的氧化或者還原,能夠在電極構(gòu)成層中設(shè)置具有高的導(dǎo)電性的電極區(qū)域和具有絕緣性的絕緣體區(qū)域。因此,如FFS或者IPS那樣可按照能夠提高顯示品質(zhì)的方式來設(shè)置所需的電極構(gòu)造。另外,電極構(gòu)成層并非是將用不同的材料所制作的多個膜進(jìn)行組合而成的層,而是通過堆積一種氧化物材料而形成的層。因此,電極構(gòu)成層的表面無需特別的加工就能夠成為凹凸少的結(jié)構(gòu)。這樣凹凸少的表面與液晶層對置,從而避免由液晶分子的取向的紊亂所引起的顯示品質(zhì)的降低。通過以上,可得到能夠通過簡便的方法來制造、并且具有高的顯示品質(zhì)的液晶顯示裝置。
附圖說明
圖1是概要性地示出本發(fā)明的實施方式1中的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖2是示意性地示出圖1的TFT陣列基板的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖3是示出圖1的TFT陣列基板的結(jié)構(gòu)的概要性的部分平面圖。
圖4是將圖3的表面?zhèn)鹊囊徊糠謽?gòu)造進(jìn)行省略而示出的概要性的部分平面圖。
圖5是示出沿著圖3以及圖4的線VA-VA、線VB-VB以及線VC-VC的各個線的剖面A、B以及C的概要性的部分剖面圖。
圖6是示意性地示出比較例的液晶顯示裝置中的液晶層的調(diào)制的情形的部分平面圖(A)以及沿著其線VIB-VIB的部分剖面圖。
圖7是示意性地示出本發(fā)明的實施方式1中的液晶層的調(diào)制的情形的部分平面圖(A)以及沿著其線VIIB-VIIB的部分剖面圖。
圖8是以與圖5同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式1中的液晶顯示的制造方法的第1工序的部分剖面圖。
圖9是以與圖5同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式1中的液晶顯示的制造方法的第2工序的部分剖面圖。
圖10是以與圖5同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式1中的液晶顯示的制造方法的第3工序的部分剖面圖。
圖11是以與圖5同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式1中的液晶顯示的制造方法的第4工序的部分剖面圖。
圖12是以與圖5同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式1中的液晶顯示的制造方法的第5工序的部分剖面圖。
圖13是示出圖12的變形例的部分剖面圖。
圖14是示出本發(fā)明的實施方式2中的液晶顯示裝置具有的TFT陣列基板的結(jié)構(gòu)的概要性的部分平面圖。
圖15是將圖14的表面?zhèn)鹊囊徊糠謽?gòu)造進(jìn)行省略而示出的概要性的部分平面圖。
圖16是示出沿著圖14以及圖15的線XVIA-XVIA、XVIB-XVIB以及XVIC-XVIC的各個線的剖面A、B以及C的概要性的部分剖面圖。
圖17是示意性地示出比較例的液晶顯示裝置中的液晶層的調(diào)制的情形的部分平面圖(A)以及沿著其線XVIIB-XVIIB的部分剖面圖。
圖18是示意性地示出本發(fā)明的實施方式2中的液晶層的調(diào)制的情形的部分平面圖(A)以及沿著其線XVIIIB-XVIIIB的部分剖面圖。
圖19是以與圖16同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式2中的液晶顯示的制造方法的第1工序的部分剖面圖。
圖20是以與圖16同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式2中的液晶顯示的制造方法的第2工序的部分剖面圖。
圖21是以與圖16同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式2中的液晶顯示的制造方法的第3工序的部分剖面圖。
圖22是以與圖5同樣的視野而示出本發(fā)明的實施方式3中的液晶顯示裝置具有的TFT陣列基板的結(jié)構(gòu)的概要性的部分剖面圖。
圖23是以與圖22同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式3中的液晶顯示的制造方法的第1工序的部分剖面圖。
圖24是以與圖22同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式3中的液晶顯示的制造方法的第2工序的部分剖面圖。
圖25是以與圖22同樣的視野而概要性地示出本發(fā)明的實施方式3中的液晶顯示的制造方法的第3工序的部分剖面圖。
圖26是以與圖16同樣的視野而示出本發(fā)明的實施方式4中的液晶顯示裝置具有的TFT陣列基板的結(jié)構(gòu)的概要性的部分剖面圖。
圖27是以與圖22同樣的視野而示出本發(fā)明的實施方式5中的液晶顯示裝置具有的TFT陣列基板的結(jié)構(gòu)的概要性的部分剖面圖。
圖28是以與圖27同樣的視野而示出本發(fā)明的實施方式6中的液晶顯示裝置具有的TFT陣列基板的結(jié)構(gòu)的概要性的部分剖面圖。
(符號說明)
7A、7B:電極構(gòu)成層;RE:電極區(qū)域;RI:絕緣體區(qū)域;SRA、SRB:條狀區(qū)域;REc:對置電極區(qū)域;REp:像素電極區(qū)域;4:源電極;5:漏電極;6、7:金屬氧化物膜;6c:共用端子中間部;6d:下部電極;6g:柵極端子中間部;6i、7i、7j:絕緣體部;6s:源極端子中間部;7c:對置電極;7g:柵極端子焊盤;7p:像素電極;7s:源極端子焊盤;7u:上部電極部;9:共用布線;10:透明基板(支撐基板);12:電極間絕緣膜;13、14:層間絕緣膜;43:柵極布線;44:源極布線;50:TFT;59a、59b:抗蝕圖案;101~106:TFT陣列基板;200:液晶顯示裝置。
具體實施方式
以下,根據(jù)附圖,說明本發(fā)明的實施方式。此外,在以下的附圖中,對同一或者相當(dāng)?shù)牟糠指郊油粎⒄站幪柖恢貜?fù)其說明。
<實施方式1>
參照圖1,本實施方式中的液晶顯示裝置200具有液晶面板100以及背光源部件90。液晶面板100具有對置基板60、液晶層70以及TFT陣列基板101。
對置基板60與TFT陣列基板101對置。對置基板60典型地是濾色器基板,配置于可視側(cè)(圖1中的跟前側(cè))。在濾色器基板中設(shè)置有濾色器以及黑矩陣(BM)。
液晶層70被夾持在TFT陣列基板101與對置基板60之間。即,在TFT陣列基板101與對置基板60之間導(dǎo)入了液晶。此外,在TFT陣列基板101以及對置基板60各自的面向液晶層70的面中,設(shè)置有取向膜(未圖示)。此外,在TFT陣列基板101以及對置基板60各自的與面向液晶層70的面相反的面中,設(shè)置有偏振片以及相位差板等(未圖示)。
TFT陣列基板101產(chǎn)生用于調(diào)制液晶層70的電場,具體而言是FFS模式的基板。即,TFT陣列基板101通過產(chǎn)生具有與顯示電壓對應(yīng)的強(qiáng)度的邊緣電場,使液晶分子的取向方向變化。與此相伴地,通過液晶層70的光的偏振狀態(tài)發(fā)生變化。即,通過液晶層70的光的偏振狀態(tài)根據(jù)顯示電壓而變化。
背光源部件90配置于液晶面板100的反可視側(cè)(圖1中的里側(cè))。來自背光源部件90的光通過TFT陣列基板101側(cè)的偏振片時成為直線偏振光。如果該光進(jìn)而通過液晶層70,則如上所述偏振狀態(tài)發(fā)生變化。通過了液晶層70的光之中的進(jìn)而通過對置基板60側(cè)的偏振片的光量取決于液晶層70中的偏振狀態(tài)的變化。即,根據(jù)顯示電壓來控制從背光源部件90透射液晶面板100的透射光之中的、通過可視側(cè)(對置基板60側(cè))的偏振片的光的光量。因此,通過針對每個像素來變更顯示電壓,能夠顯示期望的圖像。
參照圖2,TFT陣列基板101具有顯示區(qū)域41和包圍顯示區(qū)域41的框架區(qū)域42。對應(yīng)地,TFT基板101所具有的透明基板10(支撐基板)也具有顯示區(qū)域41和包圍顯示區(qū)域41的框架區(qū)域42。
在顯示區(qū)域41中,在透明基板10之上設(shè)置有多個柵極布線43(掃描信號線)和多個源極布線44(顯示信號線)。相互平行地配置柵極布線43。另外,相互平行地配置源極布線44。柵極布線43和源極布線44在以平面來觀察(圖2的視野)時相互交叉。但是,如后所述,它們在以剖面來觀察時由于柵極絕緣膜而被隔開。由鄰接的2個柵極布線43和鄰接的2個源極布線44所包圍的各個區(qū)域構(gòu)成了像素47。因此,在TFT陣列基板101中,像素47被排列為矩陣狀。
在框架區(qū)域42中,在透明基板10之上設(shè)置有掃描信號驅(qū)動回路45(電氣回路)以及顯示信號驅(qū)動回路46(電氣回路)。柵極布線43從顯示區(qū)域41延伸設(shè)置至框架區(qū)域42,在TFT陣列基板101的端部處與掃描信號驅(qū)動回路45連接。源極布線44也同樣地從顯示區(qū)域41延伸設(shè)置至框架區(qū)域42,在TFT陣列基板101的端部處與顯示信號驅(qū)動回路46連接。在TFT陣列基板101中,在掃描信號驅(qū)動回路45的附近區(qū)域設(shè)置有與掃描信號驅(qū)動回路45電連接的外部布線48。另外,在TFT陣列基板101中,在顯示信號驅(qū)動回路46的附近區(qū)域設(shè)置有與顯示信號驅(qū)動回路46電連接的外部布線49。外部布線48以及49分別是用于從外部向掃描信號驅(qū)動回路45以及顯示信號驅(qū)動回路46輸入信號的布線,從支撐基板10的所述框架區(qū)域42上延伸到支撐基板10外。在外部布線48以及49中,使用例如FPC(Flexible Printed Circuit,柔性印刷電路)等布線基板。外部布線48以及掃描信號驅(qū)動回路45在框架區(qū)域42內(nèi)的連接區(qū)域(圖2中的外部布線48以及掃描信號驅(qū)動回路45之間的區(qū)域)中相互連接。另外,外部布線49以及顯示信號驅(qū)動回路46在框架區(qū)域42內(nèi)的連接區(qū)域(圖2中的外部布線49以及顯示信號驅(qū)動回路46之間的區(qū)域)中相互連接。
分別經(jīng)由外部布線48以及49而對掃描信號驅(qū)動回路45以及顯示信號驅(qū)動回路46供給來自外部的各種信號。掃描信號驅(qū)動回路45根據(jù)來自外部的控制信號來依次選擇柵極布線43,向該選擇的柵極布線43供給柵極信號(掃描信號)。顯示信號驅(qū)動回路46根據(jù)來自外部的控制信號或者顯示數(shù)據(jù),將顯示信號供給到源極布線44。由此,將與顯示數(shù)據(jù)對應(yīng)的顯示電壓依次供給到各像素47。
在各個像素47中,作為開關(guān)元件而設(shè)置有至少一個薄膜晶體管(Thin Film Transistor:TFT)50。TFT50被設(shè)置為陣列狀。具體而言,TFT50配置于源極布線44以及柵極布線43的交叉點附近。TFT50根據(jù)來自柵極布線43的柵極信號而使TFT50成為導(dǎo)通或者截止。TFT50如果在導(dǎo)通的狀態(tài)下從源極布線44被供給顯示電壓,則對與漏電極連接的對置電極施加顯示電壓。
接下來,說明TFT陣列基板101為了產(chǎn)生邊緣電場而具有的電極構(gòu)造。圖3是示出TFT陣列基板101(圖1)的結(jié)構(gòu)的概要性的部分平面圖。在圖中,線VA-VA位于顯示區(qū)域41(圖2)內(nèi),橫切了陣列狀地排列的許多像素47之中的一個像素。另外,線VB-VB以及線VC-VC位于框架區(qū)域42。此外,圖3是平面圖,但為了易于觀察附圖而附加了陰影線。在圖4中省略圖3的表面?zhèn)鹊囊徊糠謽?gòu)造而示出。圖5示出沿著線VA-VA、線VB-VB以及線VC-VC(圖3以及圖4)的各個線的剖面A、B以及C。
在TFT陣列基板101中,為了產(chǎn)生邊緣電場,如圖5所示設(shè)置有經(jīng)由TFT50而與源極布線44連接的下部電極6d(本實施方式中的像素電極)和與共用布線9連接的上部電極部7u(本實施方式中的對置電極)。邊緣電場的大小對應(yīng)于向作為像素電極的下部電極6d施加的顯示電壓的大小。上部電極部7u由電極構(gòu)成層7A構(gòu)成。即,在本實施方式中,對置電極包含于電極構(gòu)成層7A。而且,電極構(gòu)成層7A還構(gòu)成了條狀地配置的多個絕緣體部7i。電極構(gòu)成層7A隔著下部電極6d以及電極間絕緣膜12而設(shè)置在透明基板10(支撐基板)之上。因此,電極構(gòu)成層7A隔著電極間絕緣膜12而設(shè)置在下部電極6d之上。換言之,在透明基板10與電極構(gòu)成層7A之間,像素電極被設(shè)置為下部電極6d。
電極構(gòu)成層7A具有條狀區(qū)域SRA。條狀區(qū)域SRA具有多個電極區(qū)域RE和多個絕緣體區(qū)域RI。在條狀區(qū)域SRA中,多個電極區(qū)域RE和多個絕緣體區(qū)域RI被交替地配置。電極區(qū)域RE包含于上部電極部7u,絕緣體區(qū)域RI包含于絕緣體部7i。下部電極6d包括與電極構(gòu)成層7A的絕緣體區(qū)域RI對置的部分。由此,能夠從電極區(qū)域RE和絕緣體區(qū)域RI的邊界產(chǎn)生邊緣電場。因此,能夠?qū)嵤〧FS模式那樣的使用了邊緣電場的液晶層70(圖1)的調(diào)制。此外,在本實施方式中,上部電極部7u并非是像素電極而是對置電極,所以電極區(qū)域RE并非包含于像素電極而是包含于對置電極。
電極構(gòu)成層7A包含于用金屬氧化物(一種材料)制作的金屬氧化物膜7。因此,電極構(gòu)成層7A也用上述金屬氧化物(一種材料)來制作。絕緣體部7i具有比上部電極部7u的氧缺陷濃度更低的氧缺陷濃度。由此,絕緣體部7i以及上部電極部7u用相同的材料來制作,同時能夠使絕緣體部7i具有絕緣性并且使上部電極部7u具有導(dǎo)電性。即,能夠在使用相同的金屬氧化物的同時,根據(jù)其氧缺陷濃度的差異而使電極區(qū)域RE與絕緣體區(qū)域RI的導(dǎo)電性不同。金屬氧化物優(yōu)選包含銦原子以及鎵原子。由此,能夠使金屬氧化物成為適合于根據(jù)氧缺陷濃度來調(diào)整導(dǎo)電性的材料。
作為上述金屬氧化物,例如能夠使用對氧化鋅(ZnO)添加氧化銦(In2O3)以及氧化錫(SnO2)而成的In-Zn-Sn-O系的材料、或者對氧化鋅(ZnO)添加氧化鎵(Ga2O3)以及氧化銦(In2O3)而成的In-Ga-Zn-O系的材料。
電極構(gòu)成層7A的條狀區(qū)域SRA的電極區(qū)域RE以及絕緣體區(qū)域RI如圖5所示,形成一個平坦的面。由此,能夠消除條狀區(qū)域SRA的凹凸。如上所述,電極區(qū)域RE以及絕緣體區(qū)域RI具有不同的氧缺陷濃度,但用相同的金屬氧化物來制作。因此,能夠通過形成具有平坦的表面的金屬氧化物膜而容易地得到具有平坦的表面的條狀區(qū)域SRA。此外,詳情在后面進(jìn)行敘述,能夠通過氧化或者還原來調(diào)整金屬氧化物膜7的氧缺陷濃度。
接下來,詳細(xì)說明TFT陣列基板101的結(jié)構(gòu)。TFT陣列基板101具有透明基板10、柵極布線43、共用布線9、柵極絕緣膜11、半導(dǎo)體層2、歐姆接觸膜3s及3d、源極布線44、下部電極6d、電極間絕緣膜12、以及金屬氧化物膜7。
在用玻璃等來制作的絕緣性的透明基板10之上,形成有其一部分構(gòu)成柵電極1的柵極布線43、以及共用布線9。柵極布線43被配置成在透明基板10之上在一個方向上直線地延伸。通過例如用Cr、Al、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Cu、Au、Ag的金屬元素中的任意元素來制作的金屬膜、以上述金屬元素中的一個或者其以上的元素為主成分的合金膜、或者包含這些膜的層疊膜,來形成柵電極1、柵極布線43以及共用布線9。
以覆蓋柵電極1、柵極布線43以及共用布線9的方式,設(shè)置有柵極絕緣膜11。柵極絕緣膜11由氮化硅、氧化硅等絕緣體來形成。
另外,在TFT50的形成區(qū)域中,隔著柵極絕緣膜11而在柵極布線43之上設(shè)置有半導(dǎo)體層2。在此,半導(dǎo)體層2以在平面觀察時與柵極布線43重疊的方式形成在柵極絕緣膜11的上方,與該半導(dǎo)體層2大致重疊的區(qū)域的柵極布線43成為柵電極1。半導(dǎo)體層2由例如非晶硅來形成。
另外,半導(dǎo)體層2在半導(dǎo)體層2的兩端各自的上部,包括摻雜了導(dǎo)電性雜質(zhì)的歐姆接觸膜3s以及3d。與歐姆接觸膜3s以及3d分別對應(yīng)的半導(dǎo)體層2的區(qū)域成為源極區(qū)域以及漏極區(qū)域。這樣,在半導(dǎo)體層2的兩端形成有源極/漏極區(qū)域。并且,在平面觀察時被半導(dǎo)體層2的源極/漏極區(qū)域夾持的區(qū)域成為溝道區(qū)域。在半導(dǎo)體層2的溝道區(qū)域之上未形成歐姆接觸膜3s以及3d。歐姆接觸膜3s以及3d例如由高濃度地?fù)诫s了磷(P)等雜質(zhì)的n型的非晶或者多晶硅來形成。
在歐姆接觸膜3s之上配置有源電極4的一部分。具體而言,形成有從歐姆接觸膜3s上向與溝道區(qū)域相反的一側(cè)延伸的源電極4。同樣地,在歐姆接觸膜3d之上配置有漏電極5的一部分。具體而言,形成有從歐姆接觸膜3d上向與溝道區(qū)域相反的一側(cè)延伸的漏電極5。即,源電極4以及漏電極5分別與歐姆接觸膜3s以及3d同樣地,未形成于半導(dǎo)體層2的溝道區(qū)域之上。
如以上那樣,在本實施方式1的TFT陣列基板101中,溝道蝕刻型的TFT50形成于透明基板10之上。
源電極4中的向與半導(dǎo)體層2的溝道區(qū)域相反的一側(cè)延伸的部分與源極布線44連接。在以剖面來觀察時源極布線44形成在柵極絕緣膜11之上。在以平面來觀察時,源極布線44具有在與柵極布線43交叉的方向上直線地延伸的主體部分以及在該交叉附近從主體部分分支而在與柵極布線43的延伸方向相同的方向上延伸的分支部分。該分支部分對應(yīng)于源電極4。
漏電極5具有向與半導(dǎo)體層2的溝道區(qū)域相反的一側(cè)延伸的延伸部分。該漏電極5的延伸部分與下部電極6d電連接。
源電極4、源極布線44以及漏電極5例如由用Cr、Al、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Cu、Au、Ag的金屬元素中的任意元素所制作的金屬膜、以上述金屬元素中的一個或者其以上的元素為主成分的合金膜、或者包含這些膜的層疊膜而形成。
下部電極6d與漏電極5電連接。由此,能夠通過TFT50來控制對下部電極6d施加的顯示電壓。下部電極6d例如由用ITO(銦錫氧化物)或者IZO(銦鋅氧化物)等金屬氧化物所制作的透明導(dǎo)電膜而形成。下部電極6d的材料既可以與電極構(gòu)成層7A的材料相同也可以不同。
以覆蓋源電極4、源極布線44、漏電極5、半導(dǎo)體層2、下部電極6d以及柵極絕緣膜11的方式,設(shè)置有電極間絕緣膜12。電極間絕緣膜12例如由氮化硅、氧化硅等絕緣膜形成。
在電極間絕緣膜12中,設(shè)置有使源極布線44部分性地露出的接觸孔CHs。另外,在柵極絕緣膜11以及電極間絕緣膜12中,設(shè)置有使共用布線9部分性地露出的接觸孔CHc以及使柵極布線43部分性地露出的接觸孔CHg。
金屬氧化物膜7是用形成電極構(gòu)成層7A的金屬氧化物來制作的,除了電極構(gòu)成層7A以外還包括柵極端子焊盤7g以及源極端子焊盤7s。柵極端子焊盤7g用于將柵極布線43連接到掃描信號驅(qū)動回路45。源極端子焊盤7s用于將源極布線44連接到顯示信號驅(qū)動回路46。柵極端子焊盤7g以及源極端子焊盤7s與上部電極部7u同樣地,通過具有比絕緣體部7i的氧缺陷濃度更高的氧缺陷濃度而具有導(dǎo)電性。源極端子焊盤7s在接觸孔CHs中與源極布線44連接。柵極端子焊盤7g在接觸孔CHg中與柵極布線43連接。上部電極部7u在接觸孔CHc中與共用布線9連接。上部電極部7u延伸至顯示區(qū)域41(圖2)的外側(cè),但不延伸至配置掃描信號驅(qū)動回路45以及顯示信號驅(qū)動回路46的區(qū)域。因此,在透明基板10之上,電極構(gòu)成層7A從顯示區(qū)域41向框架區(qū)域42內(nèi)延伸,但不延伸至配置掃描信號驅(qū)動回路45以及顯示信號驅(qū)動回路46的區(qū)域。因此,電極構(gòu)成層7A從上述連接區(qū)域(外部布線48及掃描信號驅(qū)動回路45之間的區(qū)域、以及外部布線49及顯示信號驅(qū)動回路46之間的區(qū)域)分離。
圖6(A)以及(B)示意性地示出比較例的液晶顯示裝置中的液晶層70(圖1)的調(diào)制的情形。在本比較例中,在電極間絕緣膜12之上設(shè)置有上部電極7uZ,由此在表面形成有凹凸。在圖中,“OFF”表示在下部電極6d及上部電極7uZ之間未產(chǎn)生邊緣電場EF的狀態(tài),“ON”表示在下部電極6d及上部電極7uZ之間產(chǎn)生邊緣電場EF的狀態(tài)。液晶分子LM具有棒狀形狀,在ON狀態(tài)的情況下以使其長度方向沿著邊緣電場EF的方式取向。在OFF狀態(tài)的情況下,液晶分子LM以使其長度方向沿著面內(nèi)的方向35a的方式取向。方向35a是通過取向膜的摩擦處理而決定的。
在OFF狀態(tài)下,優(yōu)選更多的液晶分子LM更精確地具有沿著方向35a的取向。然而,在本比較例中,如圖6(A)的虛線部所示,液晶分子LM的取向的不規(guī)則性在上部電極7uZ的邊緣處變大。其原因為,由于與上部電極7uZ的膜厚對應(yīng)的階梯而在取向膜中產(chǎn)生摩擦處理不充分的部位。該取向的不規(guī)則性、即偏轉(zhuǎn)軸的紊亂導(dǎo)致OFF狀態(tài)(黑顯示狀態(tài))下的透射率的增加。其結(jié)果,顯示的對比度降低,或者產(chǎn)生光的局部性的泄漏。即,液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量變低。這個現(xiàn)象是在垂直方向上施加電壓的TN模式、VA(Vertical Alignment,垂直對齊)模式以及強(qiáng)感應(yīng)液晶中不產(chǎn)生而在IPS以及FFS模式中特有的課題。
參照圖7(A)以及(B),對此,根據(jù)本實施方式,上部電極部7u與絕緣體部7i一起形成具有平坦的表面的條狀區(qū)域SRA(圖5)。由此,在上部電極部7u的邊緣、特別是條狀區(qū)域SRA(圖5)中的電極區(qū)域RE以及絕緣體區(qū)域RI的邊界附近部分中不形成階梯。因此,在該部分中也能夠充分地進(jìn)行摩擦處理。因此,OFF狀態(tài)下的液晶分子LM的取向的不規(guī)則性被抑制。其結(jié)果,能夠提高顯示的對比度、或者抑制發(fā)生光的局部性的泄漏。即,能夠提高液晶顯示裝置200(圖1)的顯示質(zhì)量。
如以上那樣,根據(jù)本實施方式的液晶顯示裝置200具有的TFT陣列基板101,電極構(gòu)成層7A并非是組合用不同的材料所制作的多個膜而成的層,而是用一種材料所制作的層。因此,能夠通過一種材料的堆積而容易地得到具有凹凸少的表面的電極構(gòu)成層7A。通過這樣使凹凸少的表面與液晶層70對置,從而避免由于液晶分子LM的取向的紊亂所引起的顯示品質(zhì)的降低。因此,液晶顯示裝置200具有高的顯示品質(zhì),并且能夠通過簡便的制造方法來制造。
以下,使用圖8~圖12,說明液晶顯示裝置200的TFT陣列基板101的制造方法。
參照圖8,首先,在透明基板10的上表面整體中形成用Cr、Al、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Cu、Au、Ag的金屬元素中的任意元素所制作的金屬膜、以上述金屬元素中的一個或者其以上的元素為主成分的合金膜、或者包含這些膜的層疊膜。作為成膜方法,例如能夠使用濺射法或者蒸鍍法。
之后,進(jìn)行抗蝕劑的涂敷、使用了光掩模的曝光、以及顯影。由此,形成光致抗蝕圖案。以后,將這些一連串的工序稱為照相制版。之后,將該光致抗蝕圖案作為掩模來蝕刻上述膜(此處是金屬膜),然后去除光致抗蝕圖案。以后,將這樣的工序稱為微細(xì)加工技術(shù)。由此,對柵電極1、柵極布線43以及共用布線9進(jìn)行構(gòu)圖。
接下來,以覆蓋設(shè)置有柵電極1、柵極布線43以及共用布線9等的透明基板10的上表面整體的方式,例如使用等離子體CVD(Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)、常壓CVD或者減壓CVD等,依次形成成為柵極絕緣膜11的絕緣體膜、成為半導(dǎo)體層2的半導(dǎo)體膜以及成為歐姆接觸膜3s、3d的半導(dǎo)體膜。在成為柵極絕緣膜11的材料中,能夠使用氮化硅或者氧化硅等。此外,為了防止在柵極絕緣膜11中形成針孔等成為短路原因的膜缺陷,關(guān)于上述絕緣體,優(yōu)選分多次來進(jìn)行成膜。之后,通過照相制版以及微細(xì)加工技術(shù),進(jìn)行針對成為半導(dǎo)體層2以及歐姆接觸膜3s、3d的上述半導(dǎo)體膜的第1構(gòu)圖。例如,在柵電極1之上,按照島狀來構(gòu)圖成為半導(dǎo)體層2以及歐姆接觸膜3s、3d的上述半導(dǎo)體膜。
接下來,以覆蓋上述半導(dǎo)體膜的方式,形成用Cr、Al、Ta、Ti、Mo、W、Ni、Cu、Au、Ag的金屬元素中的任意元素所制作的金屬膜、以上述金屬元素中的一個或者其以上的元素為主成分的合金膜、或者包含這些膜的層疊膜。作為成膜方法,能夠使用例如濺射法或者蒸鍍法。之后,通過照相制版以及微細(xì)加工技術(shù),形成源電極4、源極布線44以及漏電極5。
接下來,將源電極4以及漏電極5作為掩模,蝕刻成為歐姆接觸膜3s以及3d的膜。即,按照島狀被構(gòu)圖的成為歐姆接觸膜3s以及3d的膜之中的、未被源電極4或者漏電極5覆蓋而露出的部分通過蝕刻而被去除。由此,形成在源電極4與漏電極5之間設(shè)置有溝道區(qū)域的半導(dǎo)體層2、和歐姆接觸膜3s以及3d。通過以上,在透明基板10上形成TFT50。
此外,在上述說明中,進(jìn)行將源電極4以及漏電極5作為掩模的蝕刻,但也可以將在對源電極4以及漏電極5進(jìn)行構(gòu)圖時所使用的抗蝕圖案作為掩模,進(jìn)行成為歐姆接觸膜3s以及3d的半導(dǎo)體膜的蝕刻。在該情況下,在去除源電極4以及漏電極5上的抗蝕圖案之前,進(jìn)行成為歐姆接觸膜3s以及3d的半導(dǎo)體膜的蝕刻。
在通過上述工序來形成TFT50之后,以覆蓋設(shè)置有源電極4、漏電極5、源極布線44以及柵極絕緣膜11等的透明基板10的上表面整體的方式,通過例如濺射法等來形成ITO、IZO等的透明導(dǎo)電膜。然后,利用照相制版以及微細(xì)加工技術(shù)對該透明導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖,從而形成下部電極6d。
參照圖9,接下來以覆蓋設(shè)置有圖8所示的構(gòu)造(下部電極6d、源電極4、漏電極5源極布線44以及柵極絕緣膜11等)的透明基板10的上表面整體的方式,形成電極間絕緣膜12。例如,使用CVD法等,在透明基板10的上表面整體中形成氮化硅或者氧化硅等的無機(jī)絕緣膜。由此,半導(dǎo)體層2的溝道區(qū)域以及下部電極6d等被電極間絕緣膜12所覆蓋。另外,通過照相制版以及微細(xì)加工技術(shù),對該電極間絕緣膜12以及柵極絕緣膜11進(jìn)行構(gòu)圖,從而形成接觸孔CHg、CHs以及CHc。
參照圖10,接下來通過在設(shè)置有圖9所示的構(gòu)造(形成了接觸孔CHg、CHs以及CHc的電極間絕緣膜12等)的透明基板10之上堆積金屬氧化物材料(一種氧化物材料),從而形成包括成為電極構(gòu)成層7A的部分的金屬氧化物膜7。作為金屬氧化物材料,可以舉出例如在氧化鋅(ZnO)中添加了氧化銦(In2O3)以及氧化錫(SnO2)的In-Zn-Sn-O系的金屬氧化物、或者在氧化鋅(ZnO)中添加了氧化鎵(Ga2O3)以及氧化銦(In2O3)的In-Ga-Zn-O系的金屬氧化物。接下來,通過照相制版以及微細(xì)加工技術(shù),對金屬氧化物膜7進(jìn)行構(gòu)圖。
參照圖11,通過上述構(gòu)圖,從金屬氧化物膜7(圖10)形成電極構(gòu)成層7A、源極端子焊盤7s以及柵極端子焊盤7g。
參照圖12,使用照相制版技術(shù),在電極構(gòu)成層7A之上形成具有條狀的圖案的抗蝕圖案59a(掩模層)。接下來,針對設(shè)置有抗蝕圖案59a的電極構(gòu)成層7A、柵極端子焊盤7g以及源極端子焊盤7s,進(jìn)行還原處理。由此,電極構(gòu)成層7A之中的未被抗蝕圖案59a所包覆的部分被還原。具體而言,電極構(gòu)成層7A之中的成為上部電極部7u的部分、柵極端子焊盤7g以及源極端子焊盤7s被還原。關(guān)于被還原的部分,薄層電阻減少,作為電極具有充分的導(dǎo)電性。此外,如果還原處理變得過剩,則金屬氧化物膜7的透射率降低(黑化(blackened)),所以需要考慮最終的薄層電阻來設(shè)定處理條件。
還原處理能夠通過例如氫等離子體處理來進(jìn)行。此外,為了抑制對金屬氧化物膜7造成損傷,優(yōu)選使用氫和氦的混合氣體,并以比較低的功率來進(jìn)行氫等離子體處理。
接下來,去除抗蝕圖案59a。然后,進(jìn)行退火處理。優(yōu)選在含有氧的環(huán)境下進(jìn)行退火處理。
通過以上,得到TFT陣列基板101(圖5)。在TFT陣列基板101的電極構(gòu)成層7A(圖3)中,進(jìn)行了還原處理的上部電極部7u通過其導(dǎo)電性而作為電極發(fā)揮功能,絕緣體部7i所形成的絕緣體區(qū)域RI作為設(shè)置于上部電極部7u的狹縫而發(fā)揮功能。
再次參照圖1,接下來進(jìn)行單元工序。具體而言,在TFT陣列基板101和另行制作的對置基板60各自上形成取向膜。然后,對取向膜的表面,實施在一個方向上附加微小的損傷的取向處理(摩擦處理)。接下來,進(jìn)行TFT陣列基板101和對置基板60的貼合。以除去液晶注入口而在這些基板之間形成封閉的空間的方式進(jìn)行貼合。具體而言,在TFT陣列基板101與對置基板60之間涂敷密封材料,兩者通過密封材料而相互固定。在該貼合之后,使用真空注入法等而從液晶注入口向上述空間注入液晶。然后,對液晶注入口進(jìn)行密封。由此,得到液晶面板100。接下來,對液晶面板100的兩面粘貼偏振片。接下來,對液晶面板100連接驅(qū)動回路。接下來,安裝背光源部件90。通過以上,完成液晶顯示裝置200。
本發(fā)明人等針對金屬氧化物膜7的形成及其導(dǎo)電性的控制進(jìn)行了實驗。以下說明其結(jié)果的一個例子。
作為金屬氧化物的組成,使用了In-Ga-Zn-O(組成比例1:1:1:4)。作為成膜裝置,使用了能夠?qū)暹M(jìn)行加熱的DC磁控濺射裝置。將透明基板10加熱到150℃,并且將混合了20%氧的Ar氣體用作工藝氣體(Process gas),形成了厚度為40nm的金屬氧化物膜7。剛剛成膜之后的金屬氧化物膜7的薄層電阻是1×1010Ω/sq。
接下來,在金屬氧化物膜7之上形成抗蝕圖案59a(圖12)。接下來,進(jìn)行還原處理。具體而言,使用將氦以及氫一對一地混合而成的氣體,以40W進(jìn)行120秒的氫等離子體處理。接下來,去除抗蝕圖案59a。接下來,在20%氧、80%氮的環(huán)境下以240℃來進(jìn)行60分鐘的退火處理。通過以上,得到上部電極部7u、柵極端子焊盤7g、源極端子焊盤7s以及絕緣體部7i。上部電極部7u、柵極端子焊盤7g以及源極端子焊盤7s的薄層電阻是0.01Ω/sq,絕緣體部7i的薄層電阻是1×1012Ω/sq。
在此,說明絕緣體部7i的薄層電阻。絕緣體部7i需要使各上部電極部7u電氣地絕緣,保持顯示電壓。雖然還取決于像素尺寸以及保持電容等的設(shè)計,但在使用TFT的有源矩陣型的LCD中大致上顯示電壓保持率為95%以上,在像素電極以及對置電極之間的間隔為5μm的情況下,絕緣體部7i的薄層電阻優(yōu)選為1×108Ω/sq以上、更優(yōu)選為5×108Ω/sq以上。在上述實施例中,能夠?qū)⑸喜侩姌O部7u的薄層電阻抑制為0.01Ω/sq,并且使絕緣體部7i的薄層電阻高到1×1012Ω/sq。因此,能夠得到顯示電壓保持率高且鄰接像素?zé)o串?dāng)_的良好的顯示特性。
如以上那樣,驗證了能夠通過還原處理來實現(xiàn)金屬氧化物膜7所需的導(dǎo)電性的控制。還能夠代替還原處理而通過氧化處理來實現(xiàn)該導(dǎo)電性的控制。首先,使用具有更低的氧濃度的工藝氣體,通過濺射法來進(jìn)行金屬氧化物膜7的成膜。由此,金屬氧化物膜7從剛剛成膜之后就作為導(dǎo)體發(fā)揮功能。參照圖13,接下來形成抗蝕圖案59b(掩模層)。抗蝕圖案59b的圖案相當(dāng)于將抗蝕圖案59a的圖案反轉(zhuǎn)得到的圖案。接下來,針對設(shè)置有抗蝕圖案59b的、包括成為電極構(gòu)成層7A的部分的金屬氧化物膜7進(jìn)行氧化處理。由此,在電極構(gòu)成層7A中形成具有交替地配置的多個電極區(qū)域RE和多個絕緣體區(qū)域RI的條狀區(qū)域SRA。作為氧化處理,可以舉出例如氧等離子體處理、N2O等離子體處理、水蒸氣環(huán)境中退火、氧化溶液中處理、紫外線-臭氧處理、或者氧環(huán)境中的激光退火等。
根據(jù)本實施方式的制造方法,通過使用了抗蝕圖案59a(圖12)或者抗蝕圖案59b(圖13)的選擇性的氧化或者還原處理,能夠在電極構(gòu)成層7A中設(shè)置具有高的導(dǎo)電性的電極區(qū)域RE和具有絕緣性的絕緣體區(qū)域RI。因此,如FFS那樣能夠按照可提高顯示品質(zhì)的方式來設(shè)置所需的電極構(gòu)造。另外,電極構(gòu)成層7A并非是組合用不同的材料所制作的多個膜而得到的層,而是通過堆積一種氧化物材料而形成的層。因此,關(guān)于電極構(gòu)成層7A的表面,無需特別的加工就能夠得到凹凸少的結(jié)構(gòu)。這樣凹凸少的表面與液晶層70對置,從而避免液晶分子的取向的紊亂所引起的顯示品質(zhì)的降低。通過以上,可得到能夠通過簡便的方法來制造、并且具有高的顯示品質(zhì)的液晶顯示裝置200。
在使用還原處理的情況下,在電極區(qū)域RE和絕緣體區(qū)域RI的邊界,薄層電阻由于還原氣體(氫)的擴(kuò)散而在導(dǎo)體與絕緣體之間發(fā)生變化。即,成為導(dǎo)體部和絕緣體部的邊界無法正確地分離的狀態(tài)。由此,邊緣電場的電場集中被緩和,所以減少粘附現(xiàn)象(sticking phenomenon)。此外,在使用氧化處理的情況下,也與上述同樣地成為導(dǎo)體部和絕緣體部的邊界無法正確地分離的狀態(tài),從而邊緣電場的電場集中被緩和,所以減少粘附現(xiàn)象。
另外,作為與本實施方式中的電極構(gòu)成層7A的絕緣體區(qū)域RI相當(dāng)?shù)膮^(qū)域,在以往的制造方法中,通常通過蝕刻而在電極層中形成狹縫區(qū)域。在該情況下,由于蝕刻殘渣(銦殘渣),有時產(chǎn)生由狹縫區(qū)域中的電氣性短路等所引起的顯示不良。這個問題在作為蝕刻方法而使用濕式法的情況下特別嚴(yán)重。根據(jù)本實施方式,能夠無蝕刻地形成與狹縫區(qū)域相當(dāng)?shù)慕^緣體區(qū)域RI,所以能夠避免這個問題。
<實施方式2>
本實施方式的液晶顯示裝置在實施方式1的液晶顯示裝置200(圖1)中代替FFS模式用的TFT陣列基板101,而具有IPS模式用的TFT陣列基板102(圖14~圖16)。圖14是示出本實施方式的TFT陣列基板102的結(jié)構(gòu)的概要性的部分平面圖。在圖中,線XVIA-XVIA位于顯示區(qū)域41(圖2)內(nèi),將陣列狀地排列的許多像素47之中的一個像素進(jìn)行橫切。另外,線XVIB-XVIB以及線XVIC-XVIC位于框架區(qū)域42。此外,圖14是平面圖,但為了易于觀察附圖而附加了陰影線。在圖15中,將圖14的表面?zhèn)鹊囊徊糠謽?gòu)造進(jìn)行省略而示出。圖16示出沿著線VA-VA、線VB-VB以及線VC-VC(圖3以及圖4)的各個線的剖面A、B以及C。
TFT陣列基板102(圖16)與TFT陣列基板101(圖5)同樣地具有在透明基板10之上設(shè)置TFT50的構(gòu)造。在TFT陣列基板102中,以覆蓋該構(gòu)造的方式設(shè)置有層間絕緣膜13。層間絕緣膜13用例如氮化硅、氧化硅等絕緣體來制作。在層間絕緣膜13中設(shè)置有使漏電極5部分性地露出的接觸孔CHp以及使源極布線44部分性地露出的接觸孔CHs。另外,在柵極絕緣膜11以及層間絕緣膜13中,設(shè)置有使共用布線9部分性地露出的接觸孔CHc以及使柵極布線43部分性地露出的接觸孔CHg。
在設(shè)置層間絕緣膜13的透明基板10中設(shè)置有金屬氧化物膜7。金屬氧化物膜7的材料與實施方式1的情況相同。金屬氧化物膜7在本實施方式中包括電極構(gòu)成層7B。
電極構(gòu)成層7B具有像素電極7p、對置電極7c以及絕緣體部7j。絕緣體部7j相比于像素電極7p以及對置電極7c的氧缺陷濃度,具有更低的氧缺陷濃度。由此,雖然使用相同的材料,但能夠使絕緣體部7j具有絕緣性,并且使像素電極7p以及對置電極7c具有導(dǎo)電性。關(guān)于絕緣體部7j的薄層電阻,由于與絕緣體部7i(實施方式1)的薄層電阻大致同樣的理由,優(yōu)選為1×108Ω/sq以上,更優(yōu)選為5×108Ω/sq以上。
像素電極7p以及對置電極7c都由電極構(gòu)成層7B構(gòu)成,所以配置于同一層之上。像素電極7p以及對置電極7c(圖14)是隔著絕緣體部7j而相互嚙合的梳齒電極。像素電極7p在接觸孔CHp中與漏電極5連接。由此,能夠通過TFT50來控制對像素電極7p施加的顯示電壓。對置電極7c在接觸孔CHc中與共用布線9連接。由此,能夠產(chǎn)生透明基板10的面內(nèi)方向電場。因此,能夠?qū)崿F(xiàn)IPS模式那樣的使用面內(nèi)方向電場的液晶層70(圖1)的調(diào)制。
電極構(gòu)成層7B包括條狀區(qū)域SRB(圖14)。條狀區(qū)域SRB具有多個絕緣體區(qū)域RI、包含于像素電極7p的多個像素電極區(qū)域REp以及包含于對置電極7c的多個對置電極區(qū)域REc。還將像素電極區(qū)域REp以及對置電極區(qū)域REc總稱為電極區(qū)域RE。條狀區(qū)域SRB具有交替地配置的多個電極區(qū)域RE和多個絕緣體區(qū)域RI。電極區(qū)域RE具有包含于像素電極7p的部分和包含于對置電極7c的部分。在電極區(qū)域RE中,交替地配置有像素電極7p以及對置電極7c。換言之,在電極區(qū)域RE中,交替地配置有像素電極區(qū)域REp以及對置電極區(qū)域REc。
電極構(gòu)成層7B的條狀區(qū)域SRB的電極區(qū)域RE以及絕緣體區(qū)域RI如圖16所示形成一個平坦的面。由此,能夠消除條狀區(qū)域SRB的凹凸。如在實施方式1中所說明那樣,電極區(qū)域RE以及絕緣體區(qū)域RI具有不同的氧缺陷濃度,但用相同的金屬氧化物來制作。因此,能夠通過形成具有平坦的表面的金屬氧化物膜而容易地得到具有平坦的表面的條狀區(qū)域SRB。
電極構(gòu)成層7B的絕緣體部7j延伸至顯示區(qū)域41(圖2)的外側(cè),但未延伸至配置掃描信號驅(qū)動回路45以及顯示信號驅(qū)動回路46的區(qū)域。因此,電極構(gòu)成層7B在透明基板10之上從顯示區(qū)域41向框架區(qū)域42內(nèi)延伸,但未延伸至配置掃描信號驅(qū)動回路45以及顯示信號驅(qū)動回路46的區(qū)域。因此,電極構(gòu)成層7B從上述連接區(qū)域(外部布線48及掃描信號驅(qū)動回路45之間的區(qū)域、以及外部布線49及顯示信號驅(qū)動回路46之間的區(qū)域)分離。
此外,關(guān)于上述以外的結(jié)構(gòu),與上述實施方式1的結(jié)構(gòu)大致相同,所以對同一或者對應(yīng)的要素附加同一符號,不重復(fù)其說明。
圖17(A)以及(B)示意性地示出比較例的液晶顯示裝置中的液晶層70(圖1)的調(diào)制的情形。在本比較例中,在層間絕緣膜13之上設(shè)置有像素電極7p以及對置電極7c,由此在表面形成有凹凸。在圖中,“OFF”表示在像素電極7p以及對置電極7c之間未產(chǎn)生橫向電場EL的狀態(tài),“ON”表示在像素電極7p以及對置電極7c之間產(chǎn)生橫向電場EL的狀態(tài)。液晶分子LM具有棒狀形狀,在ON狀態(tài)的情況下以使其長度方向沿著橫向電場EL的方式取向。在OFF狀態(tài)的情況下,液晶分子LM以使其長度方向沿著面內(nèi)的方向35a的方式取向。通過取向膜的摩擦處理來決定方向35a。
在OFF狀態(tài)下,優(yōu)選更多的液晶分子LM更精確地具有沿著方向35a的取向。然而,在本比較例中,如圖17(A)的虛線部所示,液晶分子LM的取向的不規(guī)則性在像素電極7p以及對置電極7c各自的邊緣處變大。其原因為,由于與像素電極7p以及對置電極7c的膜厚對應(yīng)的階梯而在取向膜中產(chǎn)生摩擦處理不充分的部位。該取向的不規(guī)則性、即偏轉(zhuǎn)軸的紊亂導(dǎo)致OFF狀態(tài)(黑顯示狀態(tài))下的透射率的增加。其結(jié)果,顯示的對比度降低,或者產(chǎn)生光的局部性的泄漏。即,液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量變低。
參照圖18(A)以及(B),對此,根據(jù)本實施方式,像素電極7p以及對置電極7c與絕緣體部7j一起形成具有平坦的表面的條狀區(qū)域SRB(圖16)。由此,在像素電極7p以及對置電極7c各自的邊緣、特別是條狀區(qū)域SRB(圖16)中的電極區(qū)域RE以及絕緣體區(qū)域RI的邊界附近部分中不形成階梯。因此,在該部分中也能夠充分地進(jìn)行摩擦處理。因此,OFF狀態(tài)下的液晶分子LM的取向的不規(guī)則性被抑制。其結(jié)果,能夠提高顯示的對比度,或者抑制產(chǎn)生光的局部性的泄漏。即,能夠提高液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。
如以上那樣,根據(jù)本實施方式的液晶顯示裝置所具有的TFT陣列基板102,電極構(gòu)成層7B并非是組合用不同的材料來制作的多個膜而成的層,而是用一種材料來制作的層。因此,能夠通過一種材料的堆積而容易地得到具有凹凸少的表面的電極構(gòu)成層7B。這樣凹凸少的表面與液晶層70對置,從而避免由液晶分子LM的取向的紊亂所引起的顯示品質(zhì)的降低。因此,液晶顯示裝置具有高的顯示品質(zhì),并且能夠通過簡便的制造方法來制造。
以下,使用圖19~圖21,說明液晶顯示裝置的TFT陣列基板102的制造方法。此外,直至TFT50的形成為止的工序與實施方式1相同,所以省略其說明。
參照圖19,以覆蓋設(shè)置有源電極4、漏電極5、源極布線44、以及柵極絕緣膜11等的透明基板10的上表面整體的方式,形成層間絕緣膜13。例如,使用CVD法,在透明基板10的上表面整體中堆積氮化硅或者氧化硅等無機(jī)絕緣體。由此,半導(dǎo)體層2的溝道區(qū)域等被層間絕緣膜13所覆蓋。
參照圖20,使用照相制版和微細(xì)加工技術(shù),對柵極絕緣膜11和層間絕緣膜13進(jìn)行構(gòu)圖,從而形成接觸孔CHg、CHs以及CHc。
參照圖21,接下來,在設(shè)置有圖20所示的構(gòu)造(形成有接觸孔CHg、CHs以及CHc的層間絕緣膜13等)的透明基板10之上堆積金屬氧化物材料(一種氧化物材料),從而形成包括成為電極構(gòu)成層7B的部分的金屬氧化物膜7。作為金屬氧化物膜7的成膜條件,能夠使用與實施方式1同樣的條件。
之后,通過照相制版以及微細(xì)加工技術(shù),對金屬氧化物膜7進(jìn)行構(gòu)圖。由此,形成電極構(gòu)成層7B、源極端子焊盤7s以及柵極端子焊盤7g。
接下來,針對金屬氧化物膜7進(jìn)行使用了抗蝕圖案(參照圖12:抗蝕圖案59a)的還原處理。還原處理的方法自身與實施方式1大致相同,但抗蝕圖案具有如下圖案形狀:覆蓋絕緣體部7j,使像素電極7p、對置電極7c、柵極端子焊盤7g以及源極端子焊盤7s露出。
通過以上,得到TFT陣列基板102(圖16)。在TFT陣列基板102的電極構(gòu)成層7B(圖14)中,進(jìn)行了還原處理的像素電極7p以及對置電極7c通過其導(dǎo)電性而作為電極發(fā)揮功能,絕緣體部7j所形成的絕緣體區(qū)域RI作為使像素電極7p以及對置電極7c之間絕緣的空間發(fā)揮功能。
此外,使用TFT陣列基板102來得到液晶顯示裝置的方法與實施方式1中的方法相同。
通過本實施方式的制造方法,也與實施方式1中的方法同樣地,可得到能夠通過簡便的方法來制造、并且具有高的顯示品質(zhì)的液晶顯示裝置。
另外,作為與本實施方式中的電極構(gòu)成層7B的絕緣體區(qū)域RI相當(dāng)?shù)膮^(qū)域,在以往的制造方法中,通常通過蝕刻而在電極層形成狹縫區(qū)域。在該情況下,由于蝕刻殘渣(銦殘渣),有時發(fā)生由狹縫區(qū)域中的電氣性短路等所引起的顯示不良。這個問題在作為蝕刻方法而使用濕式法的情況下特別嚴(yán)重。根據(jù)本實施方式,能夠無蝕刻地形成與狹縫區(qū)域相當(dāng)?shù)慕^緣體區(qū)域RI,所以能夠避免這個問題。
<實施方式3>
在圖22中,以與示出TFT陣列基板101的圖5同樣的視野,示出本實施方式中的液晶顯示裝置所具有的TFT陣列基板103的結(jié)構(gòu)。本實施方式的液晶顯示裝置在實施方式1的液晶顯示裝置200(圖1)中代替TFT陣列基板101(圖5)而具有TFT陣列基板103(圖22)。
TFT陣列基板103具有將設(shè)置有TFT50的透明基板10進(jìn)行覆蓋的層間絕緣膜13(第1層間絕緣膜)以及層間絕緣膜14(第2層間絕緣膜)。在透明基板10之上依次層疊層間絕緣膜13以及14。詳情在后面進(jìn)行敘述,層間絕緣膜14是涂敷型的絕緣膜。通過被層間絕緣膜14覆蓋,從而由于TFT50的存在所引起的透明基板10之上的凸起向TFT陣列基板103的表面(在圖中是上表面)的形狀造成的影響被緩和。即,TFT陣列基板103的表面被平坦化。
在層間絕緣膜13、14中,除了與實施方式1同樣的目的的接觸孔CHc、CHs以及CHg以外,還設(shè)置有接觸孔CHp。接觸孔CHp使漏電極5部分性地露出。在接觸孔CHp中下部電極6d與漏電極5連接。另外,下部電極6d之中的與電極構(gòu)成層7A的條狀區(qū)域SRA對置的部分配置于下部電極6d之上。
另外,TFT陣列基板103具有柵極端子中間部6g、源極端子中間部6s以及共用端子中間部6c。柵極端子中間部6g在接觸孔CHg中與柵極布線43連接。源極端子中間部6s在接觸孔CHs中與源極布線44連接。共用端子中間部6c在接觸孔CHc中與共用布線9連接。在本實施方式中,柵極端子焊盤7g、源極端子焊盤7s以及上部電極部7u各自連接于柵極端子中間部6g、源極端子中間部6s以及共用端子中間部6c之上。
在電極間絕緣膜12中,在與接觸孔CHg、CHs以及CHc分別對應(yīng)的位置處,設(shè)置有接觸孔CS(第2接觸孔)。在本實施方式中,柵極端子焊盤7g、源極端子焊盤7s以及上部電極部7u分別經(jīng)由接觸孔CS而進(jìn)入到接觸孔CHg、CHs以及CHc。
以下,使用圖23~圖25,說明液晶顯示裝置的TFT陣列基板103的制造方法。此外,直至TFT50的形成為止的工序與實施方式1相同,所以省略其說明。
參照圖23,以覆蓋設(shè)置有源電極4、漏電極5、源極布線44以及柵極絕緣膜11等的透明基板10的上表面整體的方式,形成層間絕緣膜13。例如,使用CVD法,在透明基板10的上表面整體中堆積氮化硅或者氧化硅等無機(jī)絕緣體。由此,半導(dǎo)體層2的溝道區(qū)域等被層間絕緣膜13所覆蓋。
接下來,以覆蓋層間絕緣膜13的方式,形成成為層間絕緣膜14的樹脂層。例如,使用旋涂法或者狹縫涂敷法等,在透明基板10的上表面整體中涂敷丙烯酸、環(huán)氧、聚酰亞胺或者聚烯烴等樹脂。例如,以在層間絕緣膜14的膜厚最薄的部分(即TFT50之上的部分)處使厚度成為2.0μm以上的方式,設(shè)定涂敷條件。在本實施方式中,涂敷的樹脂為感光性的樹脂,例如使用正型的感光性樹脂。
之后,通過上述感光性樹脂層的曝光以及顯影(即照相制版技術(shù)),形成具有接觸孔CHp、CHc、CHs以及CHg的層間絕緣膜14。曝光量充分達(dá)到能夠使接觸孔CHp、CHc、CHs以及CHg貫通層間絕緣膜14的程度。
之后,對層間絕緣膜14的整個面照射紫外線。接下來,進(jìn)行層間絕緣膜14的熱處理。優(yōu)選通過例如相對低溫的熱處理和之后的相對高溫的熱處理(燒成)的組合,來進(jìn)行熱處理。例如,前者是100℃左右,后者是230℃左右。
接下來,利用將層間絕緣膜14用作掩模的微細(xì)加工技術(shù)將層間絕緣膜14的圖案轉(zhuǎn)印到層間絕緣膜13,從而對層間絕緣膜13進(jìn)行構(gòu)圖。由此,接觸孔CHp、CHc、CHs以及CHg各自除了層間絕緣膜14以外還貫通層間絕緣膜13。通過以上,形成圖23所示的構(gòu)造。
參照圖24,在設(shè)置有層間絕緣膜13、14的透明基板10的上表面整體之上,例如通過濺射法等而形成ITO或者IZO等透明導(dǎo)電膜。透明電極膜形成于層間絕緣膜14之上以及接觸孔CHp、CHc、CHs以及CHg內(nèi)。
之后,通過照相制版以及微細(xì)加工技術(shù),對該透明導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖。由此,從該透明導(dǎo)電膜形成下部電極6d、柵極端子中間部6g、源極端子中間部6s以及共用端子中間部6c。
參照圖25,在設(shè)置有下部電極6d、柵極端子中間部6g、源極端子中間部6s以及共用端子中間部6c等的透明基板10的上表面整體之上,形成電極間絕緣膜12。電極間絕緣膜12的成膜方法能夠使用與實施方式1同樣的方法。
此外,在電極間絕緣膜12的成膜溫度超過層間絕緣膜14的燒成溫度的情況下,易于從層間絕緣膜14脫離更多的氣體,該氣體被取入到電極間絕緣膜12的膜中,其結(jié)果,會降低電極間絕緣膜12的絕緣性或者包覆性。因此,電極間絕緣膜12的成膜溫度優(yōu)選為是層間絕緣膜14的燒成溫度以下。例如,層間絕緣膜14如上所述在230℃下燒成,之后,在成膜溫度220℃下形成厚度為300nm的氮化硅膜作為電極間絕緣膜12。
接下來,通過照相制版以及微細(xì)加工技術(shù),在電極間絕緣膜12中形成接觸孔CS。由此,形成具有接觸孔CS并且具有與下部電極6d的凹凸對應(yīng)的凹凸的電極間絕緣膜12。
通過以上,得到圖25所示的構(gòu)造。之后的工序與實施方式1大致相同(參照圖10~圖12),所以省略其說明。
根據(jù)本實施方式,如上所述,通過設(shè)置層間絕緣膜14,從而由于TFT50的存在所引起的透明基板10之上的凸起向TFT陣列基板103的表面(在圖22中是上表面)的形狀造成的影響被緩和。即,TFT陣列基板103的表面被平坦化。由此,在各像素47(圖2)內(nèi)由于TFT50的存在而產(chǎn)生的表面階梯被減輕。因此,在對設(shè)置于其表面之上的取向膜進(jìn)行摩擦處理時,能夠進(jìn)一步減少由于表面階梯而使摩擦處理變得不充分的部位。因此,能夠進(jìn)一步提高液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。
另外,用感光性樹脂來制作層間絕緣膜14,從而通過使用照相制版技術(shù)而在短時間內(nèi)容易地進(jìn)行層間絕緣膜14的構(gòu)圖。此外,層間絕緣膜14的材料也無需一定具有感光性。一般,相比于感光性樹脂,非感光性樹脂的透射率更高,染色更少,平坦性更優(yōu)良。因此,通過使用非感光性樹脂,能夠進(jìn)一步提高液晶顯示裝置的顯示時質(zhì)量。另外,只要是平坦化性高的材料,則涂敷材料未必是液狀,也可以例如是聚硅氮烷等。
<實施方式4>
在圖26中,以與示出TFT陣列基板102的圖16同樣的視野,示出本實施方式中的液晶顯示裝置所具有的TFT陣列基板104的結(jié)構(gòu)。本實施方式的液晶顯示裝置在實施方式1的液晶顯示裝置200(圖1)中代替TFT陣列基板101(圖5)而具有TFT陣列基板104(圖26)。
TFT陣列基板104具有設(shè)置于層間絕緣膜13(第1層間絕緣膜)之上的層間絕緣膜14(第2層間絕緣膜)。在層間絕緣膜13、14中,設(shè)置有與實施方式2同樣的目的的接觸孔CHc、CHs、CHg以及CHp。在本實施方式中,金屬氧化物膜7設(shè)置于層間絕緣膜14之上。
層間絕緣膜14是在實施方式3中說明那樣的涂敷型的絕緣膜。通過被層間絕緣膜14所覆蓋,從而由于TFT50的存在所引起的透明基板10之上的凸起向TFT陣列基板104的表面(在圖中是上表面)的形狀造成的影響被緩和。即,TFT陣列基板104的表面被平坦化。
此外,關(guān)于上述以外的結(jié)構(gòu),與上述實施方式2的結(jié)構(gòu)大致相同,所以對同一或者對應(yīng)的要素附加同一符號,不重復(fù)其說明。
在TFT陣列基板104的制造方法中,直至圖23所示的工序為止可使用與實施方式3同樣的工序。之后,能夠通過與實施方式2同樣的工序來形成具有電極構(gòu)成層7B的金屬氧化物膜7。
根據(jù)本實施方式,能夠以與實施方式2以及3同樣的理由,提高在液晶層70(圖1)的調(diào)制中使用橫向電場的液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。
<實施方式5>
在圖27中,以與示出TFT陣列基板101的圖5同樣的視野,示出本實施方式中的液晶顯示裝置所具有的TFT陣列基板105的結(jié)構(gòu)。本實施方式的液晶顯示裝置在實施方式1的液晶顯示裝置200(圖1)中代替TFT陣列基板101(圖5)而具有TFT陣列基板105(圖27)。
TFT陣列基板105具有用一種金屬氧化物材料所制作的金屬氧化物膜6。作為該材料,能夠使用在實施方式1中例示的與用于金屬氧化物膜7的材料同樣的材料。但是,在TFT陣列基板105中,也可以在金屬氧化物膜6和金屬氧化物膜7中使用不同的材料。
金屬氧化物膜6除了上述的下部電極6d、柵極端子中間部6g、源極端子中間部6s以及共用端子中間部6c以外,還具有將它們設(shè)為一體的層的絕緣體部6i。在金屬氧化物膜6的表面(在圖中是上表面)中,下部電極6d、柵極端子中間部6g、源極端子中間部6s以及共用端子中間部6c各自與絕緣體部6i無階梯地連接。
在金屬氧化物膜6中,下部電極6d、柵極端子中間部6g、源極端子中間部6s以及共用端子中間部6c具有足夠用作電氣性路徑的導(dǎo)電性,絕緣體部6i具有絕緣性。能夠通過在實施方式1中說明的與針對金屬氧化物膜7的導(dǎo)電性的控制同樣的方法,進(jìn)行金屬氧化物膜6中的這樣的導(dǎo)電性的控制。
此外,關(guān)于上述以外的結(jié)構(gòu),與上述實施方式3的結(jié)構(gòu)大致相同,所以對同一或者對應(yīng)的要素附加同一符號,不重復(fù)其說明。
作為TFT陣列基板105的制造方法,在TFT陣列基板103(實施方式3)的制造方法中的下部電極6d的形成工序中,代替微細(xì)加工而能夠進(jìn)行上述導(dǎo)電性的控制即可。
根據(jù)本實施方式5,下部電極6d、柵極端子中間部6g、源極端子中間部6s以及共用端子中間部6c各自與絕緣體部6i無階梯地連接。由此,能夠進(jìn)一步減少由于表面階梯而使摩擦處理變得不充分的部位。因此,能夠進(jìn)一步提高液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。
<實施方式6>
在圖28中,以與示出TFT陣列基板101的圖5同樣的視野,示出本實施方式中的液晶顯示裝置所具有的TFT陣列基板106的結(jié)構(gòu)。本實施方式的液晶顯示裝置在實施方式1的液晶顯示裝置200(圖1)中代替TFT陣列基板101(圖5)而具有TFT陣列基板106(圖28)。
在本實施方式中,柵極端子焊盤7g、源極端子焊盤7s以及電極構(gòu)成層7A通過絕緣體部7i,構(gòu)成一體的金屬氧化物膜7。由此,在柵極端子焊盤7g、源極端子焊盤7s以及電極構(gòu)成層7A各自的端部,不會構(gòu)成對表面形狀造成影響的階梯。由此,能夠進(jìn)一步減少由于表面階梯而使摩擦處理變得不充分的部位。因此,能夠進(jìn)一步提高液晶顯示裝置的顯示質(zhì)量。
此外,關(guān)于上述以外的結(jié)構(gòu),與上述實施方式5的結(jié)構(gòu)大致相同,所以對同一或者對應(yīng)的要素附加同一符號,不重復(fù)其說明。
作為TFT陣列基板106的制造方法,在TFT陣列基板103(實施方式3)的制造方法中的電極構(gòu)成層7A的形成工序中,代替微細(xì)加工而能夠進(jìn)行導(dǎo)電性的控制即可。即,關(guān)于柵極端子焊盤7g、源極端子焊盤7s以及電極構(gòu)成層7A的電氣性的分離,并非通過微細(xì)加工而是能夠通過設(shè)置絕緣體部7i來進(jìn)行即可。
<實施方式1~6的變形例>
在通過還原處理來進(jìn)行包括電極構(gòu)成層7A或者7B的金屬氧化物膜7的導(dǎo)電性的控制的情況下,其具體的方法不限于上述氫等離子體處理。例如,也可以進(jìn)行氫環(huán)境或者其他還原氣體環(huán)境中的熱處理?;蛘撸部梢栽谘趸锇雽?dǎo)體中的要被還原的區(qū)域之上選擇性地形成含氫量多的氮化硅膜,之后進(jìn)行退火處理?;蛘撸部梢赃M(jìn)行還原溶液中的浸漬。
另外,關(guān)于電極構(gòu)成層7A或者7B中的其導(dǎo)電性相對高的部分的薄層電阻,例示了0.01Ω/sq,但該薄層電阻是為了用于電極而足夠低、并且高到透射率的降低不會成為問題的程度的電阻即可。另外,關(guān)于包括電極構(gòu)成層7A或者7B的金屬氧化物膜7的材料,例示了In-Ga-Zn-O(1:1:1:4),但該材料不限于此,例如也可以是In-Zn-Sn-O或者In-Ga-Zn-Hf-O等。
另外,下部電極6d是經(jīng)由TFT50而與源極布線44連接的像素電極,上部電極部7u是與共用布線連接的對置電極,但也可以通過將電連接設(shè)為相反,從而將上部電極部7u作為像素電極,并且將下部電極6d作為對置電極。在該情況下,對置電極成為在透明基板10與電極構(gòu)成層7A之間作為下部電極6d而設(shè)置的電極。另外,在該情況下,電極區(qū)域RE不包含于對置電極而包含于像素電極。換言之,在本實施方式中,電極構(gòu)成層7A是包含像素電極以及對置電極之中的對置電極的結(jié)構(gòu),但也可以相反地是包括像素電極的結(jié)構(gòu)。
另外,柵極端子焊盤7g以及源極端子焊盤7s無需一定由金屬氧化物膜7構(gòu)成,例如也可以由金屬膜構(gòu)成。
另外,在TFT陣列基板103~106(圖22以及圖26~圖28)中,層間絕緣膜14(第2層間絕緣膜)無需一定設(shè)置于層間絕緣膜13(第1層間絕緣膜)之上,也可以省略層間絕緣膜13。
另外,作為TFT50的半導(dǎo)體層2的材料,例示了非晶硅,但也可以使用多晶硅或者金屬氧化物。另外,作為成為各像素的開關(guān)元件的TFT,例示了溝道蝕刻型的TFT50,但也可以形成頂柵型等的其他TFT。
另外,關(guān)于條狀區(qū)域SRA或者SRB,圖示了絕緣體區(qū)域RI的延伸方向與源極布線44的延伸方向垂直的情況,但兩個方向的關(guān)系不限于此。例如,也可以是絕緣體區(qū)域RI的延伸方向相對于源極布線44的延伸方向平行或者傾斜。另外,也可以將絕緣體區(qū)域RI的延伸方向與源極布線44的延伸方向的角度不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合。
另外,例示了在條狀區(qū)域SRA或者SRB中條狀形狀的間距是恒定的情況,但也可以在條狀區(qū)域SRA或者SRB內(nèi)使條狀形狀的間距不同。
另外,圖示了具有透明基板10(支撐基板)的TFT陣列基板101(陣列基板)配置于液晶層70的反可視側(cè)(圖1中的里側(cè))的情況,但陣列基板也可以配置于液晶層的可視側(cè)。此時,優(yōu)選在陣列基板中同時設(shè)置黑矩陣以及RGB等顏色材料(所謂的濾色器)的構(gòu)造。
此外,本發(fā)明能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)自由地組合各實施方式,或者將各實施方式適當(dāng)?shù)刈冃?、省略。雖然詳細(xì)說明了本發(fā)明,但上述說明在所有方面僅為例示,本發(fā)明不限于此??衫斫鉃椴幻撾x本發(fā)明的范圍而能夠設(shè)想未例示的無數(shù)的變形例。