JP2000206561A - 液晶表示装置の製造方法および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画素電極とドレイン電極との間のコンタクト
不良による点欠陥の発生を抑制することができ、製品の
歩留まりを著しく向上することができるとともに、画素
電極とドレイン電極との接続部分での熱衝撃などにより
電気的接続が切れることを防止することができ、製品の
信頼性をも向上することができる液晶表示装置の製造方
法および液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 層間絶縁膜７に対して画素電極とドレイ
ン電極とを電気的に接続するための開口部９を形成する
際に、画素電極とドレイン電極との間で電気的に良好な
接続特性が確保できるような形状の開口部９を形成する
方法を確立して、その開口部９の形成方法により、画素
電極とドレイン電極との間で電気的に良好な接続特性を
確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスプレイモニ
タなどにおいて画像表示用の表示装置として用いられ、
液晶を電気信号により駆動して画像表示する液晶表示装
置の製造方法および液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノートパソコンや携帯端末などの
ディスプレイモニタにおいて画像表示用の表示装置とし
て、液晶を電気信号により駆動して画像表示する液晶表
示装置が多く用いられているが、なかでも動画表示が可
能なアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、その表
示性能の良さから大きな注目を集めている。このアクテ
ィブマトリクス型の液晶表示装置は、透明基板上に多数
の画素電極と各画素電極を駆動する多数の薄膜ダイオー
ドや薄膜トランジスタなどの非線形素子を２次元のマト
リクス状に配列した構成となっている。なお、以下の説
明では非線形素子として薄膜トランジスタを用いた場合
について説明を行う。

【０００３】これまでのアクティブマトリクス型の液晶
表示装置では、まず初めに画素電極を形成し、その後に
走査線電極、薄膜トランジスタおよび信号線電極を形成
している。このような構成では、画素電極と走査線電極
及び信号線電極との短絡を防止するために、図３に示し
たように、画素電極８をフォト工程の合わせ精度に対応
した距離Ｘだけ走査線（ゲート）電極２及び信号線（ソ
ース）電極５より離して形成する必要があり、画像表示
部分の開口率を大きくすることができなかった。

【０００４】このため最近では、走査線電極２、薄膜ト
ランジスタＴｒ及び信号線電極５と画素電極８との間に
厚さ数μｍの層間絶縁膜を形成して、走査線電極２及び
信号線電極５と画素電極８との距離Ｘを小さくしても、
それらの間の短絡を層間絶縁膜によって防ぎ、表示部分
の開口率を大きくすることが考えられている。

【０００５】図４はアクティブマトリクス型の液晶表示
装置の一部分を示す断面図である。この液晶表示装置
は、透明基板上に走査線電極、薄膜トランジスタおよび
信号線電極を形成し、その上に層間絶縁膜を形成し、さ
らにその上に画素電極を形成しており、ガラスや石英な
どからなる透明基板１と走査線（ゲート）電極２、ゲー
ト絶縁膜３、半導体層４、信号線（ソース）電極５、ド
レイン電極６、層間絶縁膜７及び画素電極８により構成
されている。

【０００６】このアクティブマトリクス型の液晶表示装
置は、透明基板１上に非線形素子である薄膜トランジス
タＴｒを形成した後に、層間絶縁膜７が形成されてい
る。層間絶縁膜７には、断面がＶ字状の勾配をもった開
口部９が設けられている。ここで開口部９の側面とドレ
イン電極６との間の角をテーパ角θとする。この後に、
画素電極８が形成され、開口部９を通じてドレイン電極
６と画素電極８とが電気的に接続される。

【０００７】上記の層間絶縁膜７としては、一般的に感
光性樹脂が用いられ、図５に示す工程により形成され
る。まず、ステップＳ１では、例えば感光性のアクリル
系樹脂が数μｍの膜厚で塗布される。ステップＳ２で
は、塗布された樹脂膜に熱処理を施して樹脂膜内の溶媒
を蒸発させるプリベーク工程が行われる。次に、ステッ
プＳ３では、露光・現像工程によりパターニングが行わ
れ樹脂膜内に開口部９が形成される。そして、ステップ
Ｓ５では、ポストＵＶ工程により紫外線を照射すること
によって脱色処理を行う。最後に、ステップＳ６では、
ポストベーク工程が行われ、再び熱処理を行い感光性の
アクリル系樹脂を硬化させて層間絶縁膜７を形成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の製造方法における工程で、液晶表示装置内の
層間絶縁膜７を形成した場合には、上記の開口部９のテ
ーパー角θが大きく、その開口部９において画素電極８
にクラックが生じ、画素電極８とドレイン電極６とが電
気的に接続できない場合や良好なコンタクトが得られな
い場合があり、点欠陥の発生原因となって製品の歩留ま
りが低下するという重大な問題点を有していた。

【０００９】また、さらには熱衝撃などによって画素電
極８とドレイン電極６との間の電気的接続が切れてしま
い、製品としての液晶表示装置の信頼性が低下するとい
った問題点をも有していた。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、画素電極とドレイン電極との間のコンタクト不良
による点欠陥の発生を抑制することができ、製品の歩留
まりを著しく向上することができるとともに、画素電極
とドレイン電極との接続部分での熱衝撃などにより電気
的接続が切れることを防止することができ、製品の信頼
性をも向上することができる液晶表示装置の製造方法お
よび液晶表示装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の液晶表示装置の製造方法および液晶表示装
置は、層間絶縁膜に対して画素電極とドレイン電極とを
電気的に接続するための開口部を形成する際に、画素電
極とドレイン電極との間で電気的に良好な接続特性が確
保できるような形状の開口部を形成する方法を確立し
て、その開口部の形成方法により、画素電極とドレイン
電極との間で電気的に良好な接続特性を確保することを
特徴とする。

【００１２】以上により、画素電極とドレイン電極との
間のコンタクト不良による点欠陥の発生を抑制すること
ができ、製品の歩留まりを著しく向上することができる
とともに、画素電極とドレイン電極との接続部分での熱
衝撃などにより電気的接続が切れることを防止すること
ができ、製品の信頼性をも向上することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の液晶表
示装置の製造方法は、透明基板の上に遮光性物質からな
る走査線電極と信号線電極およびそれらの交点に非線形
素子をマトリクス状に形成し、その上に樹脂により薄膜
を形成しその樹脂膜中に断面がＶ字状の勾配をもった開
口部を設けて層間絶縁膜を形成し、さらにその上に前記
非線形素子の一つの電極と前記層間絶縁膜に設けた開口
部を通じて電気的に接続されるように画素電極を形成す
る液晶表示装置の製造方法であって、前記層間絶縁膜の
形成工程が、少なくとも、前記層間絶縁膜を形成するた
めの樹脂を前記透明基板の上面側に塗布する工程と、前
記塗布された樹脂に熱処理を施してその溶媒を蒸発させ
前記樹脂膜を形成するためのプリベーク工程と、前記樹
脂膜に対してパターニングにより前記開口部を形成する
ための露光および現像工程と、前記樹脂膜に対して脱色
処理を行うための紫外線を照射するポストＵＶ工程と、
前記脱色処理された樹脂膜を硬化させて前記層間絶縁膜
とするための熱処理を行うポストベーク工程とからな
り、前記ポストＵＶ工程の前に、前記プリベーク工程お
よびポストベーク工程とは別の熱処理を行なうためのベ
ーク工程を有する方法とする。

【００１４】請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法
は、請求項１に記載のポストＵＶ工程の前に行うベーク
工程でのベーク温度ｔ２が、プリベーク工程のベーク温
度ｔ１以下である方法とする。

【００１５】請求項３に記載の液晶表示装置は、請求項
１または請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法にて
製造された液晶表示装置であって、層間絶縁膜に設けた
開口部の側面と非線型素子の１つの電極との間の角をテ
ーパー角θとするとθ≦５０°であって、前記層間絶縁
膜を、その開口部の側面と前記層間絶縁膜の上面との交
点が曲線状となるように形成した構成とする。

【００１６】上記の方法および構成によると、層間絶縁
膜に対して画素電極とドレイン電極とを電気的に接続す
るための開口部を形成する際に、画素電極とドレイン電
極との間で電気的に良好な接続特性が確保できるような
形状の開口部を形成する方法を確立して、その開口部の
形成方法により、画素電極とドレイン電極との間で電気
的に良好な接続特性を確保する。

【００１７】以下、本発明の実施の形態を示す液晶表示
装置の製造方法および液晶表示装置について、図面を参
照しながら具体的に説明する。

【００１８】図４は一般的な液晶表示装置の概略構成を
示す部分断面図である。図４に示すように、ガラスや石
英などからなる透明基板１上に、例えばＡｌをスパッタ
リング、フォトリソグラフィー、エッチングにより走査
線（ゲート）電極２を形成する。次に、ゲート絶縁膜３
として、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮｘ、次い
で、半導体層４として、ａ−Ｓｉを連続的に堆積する。
次に、スパッタ法により例えばＴｉを堆積し、フォトリ
ソグラフィー、エッチングにより信号線（ソース）電極
５およびドレイン電極６を形成する。その上には層間絶
縁膜７を数μｍの膜厚で形成する。

【００１９】この層間絶縁膜７は図１に示す工程フロー
にて形成する。詳しくは、ステップＳ１の塗布工程で、
信号線（ソース）電極５およびドレイン電極６を形成し
た上に、層間絶縁膜７を形成するための樹脂として例え
ば感光性のアクリル系樹脂を塗布する。次に、ステップ
Ｓ２のプリベーク工程で、加熱手段として例えばホット
プレートを用いて９０℃の熱処理を施し、塗布されたア
クリル系樹脂内の溶媒を蒸発させる。次に、ステップＳ
３の露光・現像工程で、溶媒が蒸発したアクリル系樹脂
からなる樹脂膜に対してパターニングを行い、その樹脂
膜の断面にＶ字状の勾配をもった開口部９を形成する。
このステップＳ３の露光・現像工程終了後の開口部９に
おいては、そのテーパー角θは非常に大きく、典型的な
値としてはθ＝７０°程度である。

【００２０】この後に、従来の液晶表示装置の製造方法
では、図５の工程フローに示したように、ステップＳ５
のポストＵＶ工程で、紫外線を照射することにより樹脂
膜の脱色処理を行い、最後に、ステップＳ６のポストベ
ーク工程で、例えば２２０℃で９０分間の熱処理行い、
感光性のアクリル系樹脂を硬化させる。

【００２１】このような従来の液晶表示装置の製造方法
では、最終的な開口部９のテーパー角は、ステップＳ３
終了後のテーパー角とほぼ等しく、θ＝７０°程度であ
り非常に大きな角度となっている。このため、この後に
画素電極８として例えばＩＴＯをスパッタリングにより
形成すると、開口部９においてＩＴＯにクラックが生
じ、画素電極８とドレイン電極６との間が電気的に接続
できない場合や良好なコンタクトが得られない場合があ
り、点欠陥の発生原因となり歩留まりが低下するという
重大な問題点があった。

【００２２】つまり、従来の液晶表示装置の製造方法で
は、ステップＳ５のポストＵＶ工程で紫外線を照射して
いる間に基板表面温度が徐々に上昇するため、ステップ
Ｓ６のポストベーク工程で層間絶縁膜７がメルトせず、
開口部９のテーパー角θはステップＳ３終了後の状態で
保持されてしまう。

【００２３】そこで、本実施の形態の製造方法において
は、図１に示すように、ステップＳ５のポストＵＶ工程
の前に、ステップＳ４の工程としてベーク工程を行う。
詳しくは、ステップＳ３の露光・現像工程の後に、ステ
ップＳ４のベーク工程で、加熱手段として例えばホット
プレートを用いて１３５℃の熱処理を施す。

【００２４】図２に従来と本実施の形態の各製造方法に
おける開口部９のテーパー形状の概略図を示す。本実施
の形態の製造方法における層間絶縁膜の形成方法によれ
ば、従来の形成方法に比べ開口部９のテーパー角θが小
さくなるとともに、層間絶縁膜７がメルトすることによ
って、図中点線の○印で囲んだ部分が丸みを帯び、ＩＴ
Ｏのカバレッジが著しく向上し、開口部９におけるＩＴ
Ｏのクラックを抑制することができる。

【００２５】このように、ステップＳ４としてステップ
Ｓ５のポストＵＶ工程の前にベーク工程を行うことによ
り、層間絶縁膜７に対して、画素電極８とドレイン電極
６との間に電気的に良好な接続特性が確保できるような
形状で、開口部９を形成することができる。

【００２６】したがって、画素電極８とドレイン電極６
のコンタクト不良による点欠陥の発生がなく、製品の歩
留まりを著しく向上することができる。

【００２７】また、ステップＳ２のプリベーク工程のベ
ーク温度をｔ１、ステップＳ４のポストＵＶ工程前のベ
ーク工程のベーク温度をｔ２とすると、ｔ２＞ｔ１であ
る場合にはステップＳ５のポストＵＶ工程での脱色の効
果が小さくなり、透過率が低下する。

【００２８】このため、ポストＵＶ工程前のベーク工程
のベーク温度ｔ２を、プリベーク工程のベーク温度ｔ１
以下とした方が、層間絶縁膜７の透過率が向上し、高透
過率の液晶表示装置が得られ好ましい。

【００２９】次に、このような製造方法で作製したアレ
イ基板にポリイミド系配向膜を塗布し、ナイロン布など
を用いてラビングを行い配向処理を施した。この基板と
同様な配向処理を施したカラーフィルターおよび透明電
極付き基板を貼り合わせ、その間に例えばチッソ石油化
学製カイラル材ＣＮを微量添加したメルク社製ネマティ
ック液晶ＺＬＩ−４７９２を充填し液晶表示装置を作製
した。

【００３０】このようにして得られた液晶表示装置で
は、画素電極８とドレイン電極６の良好なコンタクトが
得られており、画素電極８とドレイン電極６のコンタク
ト不良によって歩留まりが低下することがない。また、
例えば−３０℃と＋７０℃の熱衝撃試験を行っても画素
電極８とドレイン電極６間の断線は生じず、接続抵抗値
の変化も見られなかった。このように本実施の形態の液
晶表示装置の製造方法によれば、熱衝撃などによって電
気的接続が切れることのない信頼性の高い液晶表示装置
を実現することができた。

【００３１】なお、上記の実施の形態では、非線形素子
として薄膜トランジスタを用いたが、薄膜ダイオードや
ＭＩＭを用いても構わない。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、層間絶縁
膜に対して画素電極とドレイン電極とを電気的に接続す
るための開口部を形成する際に、画素電極とドレイン電
極との間で電気的に良好な接続特性が確保できるような
形状の開口部を形成する方法を確立することができ、そ
の開口部の形成方法により、画素電極とドレイン電極と
の間で電気的に良好な接続特性を確保することができ
る。

【００３３】そのため、画素電極とドレイン電極との間
のコンタクト不良による点欠陥の発生を抑制することが
でき、製品の歩留まりを著しく向上することができると
ともに、画素電極とドレイン電極との接続部分での熱衝
撃などにより電気的接続が切れることを防止することが
でき、製品の信頼性をも向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の液晶表示装置の製造方法
における層間絶縁膜の形成工程を示すフローチャート

【図２】同実施の形態の製造方法による液晶表示装置に
おける層間絶縁膜の開口部形状の従来との比較説明図

【図３】一般的な製造方法による液晶表示装置の概略構
成を示す平面図およびその部分拡大図

【図４】一般的な製造方法による液晶表示装置の概略構
成を示す部分断面図

【図５】従来の液晶表示装置の製造方法における層間絶
縁膜の形成工程を示すフローチャート

【符号の説明】

１ 透明基板 ２ 走査線（ゲート）電極 ３ ゲート絶縁膜 ４ 半導体層 ５ 信号線（ソース）電極 ６ ドレイン電極 ７ 層間絶縁膜 ８ 画素電極 ９ （層間絶縁膜の）開口部 Ｘ （画素電極と走査線電極または信号線電極との）
距離 Ｔｒ 薄膜トランジスタ θ （開口部の）テーパー角

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板の上に遮光性物質からなる走査
   線電極と信号線電極およびそれらの交点に非線形素子を
   マトリクス状に形成し、その上に樹脂により薄膜を形成
   しその樹脂膜中に断面がＶ字状の勾配をもった開口部を
   設けて層間絶縁膜を形成し、さらにその上に前記非線形
   素子の一つの電極と前記層間絶縁膜に設けた開口部を通
   じて電気的に接続されるように画素電極を形成する液晶
   表示装置の製造方法であって、前記層間絶縁膜の形成工
   程が、少なくとも、前記層間絶縁膜を形成するための樹
   脂を前記透明基板の上面側に塗布する工程と、前記塗布
   された樹脂に熱処理を施してその溶媒を蒸発させ前記樹
   脂膜を形成するためのプリベーク工程と、前記樹脂膜に
   対してパターニングにより前記開口部を形成するための
   露光および現像工程と、前記樹脂膜に対して脱色処理を
   行うための紫外線を照射するポストＵＶ工程と、前記脱
   色処理された樹脂膜を硬化させて前記層間絶縁膜とする
   ための熱処理を行うポストベーク工程とからなり、前記
   ポストＵＶ工程の前に、前記プリベーク工程およびポス
   トベーク工程とは別の熱処理を行なうためのベーク工程
   を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 ポストＵＶ工程の前に行うベーク工程で
   のベーク温度ｔ２が、プリベーク工程のベーク温度ｔ１
   以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
   装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の液晶表
   示装置の製造方法にて製造された液晶表示装置であっ
   て、層間絶縁膜に設けた開口部の側面と非線型素子の１
   つの電極との間の角をテーパー角θとするとθ≦５０°
   であって、前記層間絶縁膜を、その開口部の側面と前記
   層間絶縁膜の上面との交点が曲線状となるように形成し
   たことを特徴とする液晶表示装置。