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JP5170985B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、シリコン窒化膜を有する液晶表示装置に適用して有効な技術に関する。
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置では、画素に書き込まれた映像信号を比較的長く保持するために、画素内に保持容量を有している。
この保持容量を形成する一つの方式として、本願の出願人は特許文献１を出願している。
図７は、特許文献１に記載された保持容量の一例を示す要部断面図である。
図７に示すように、特許文献１に記載のＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の液晶表示装置では、薄膜トランジスタのソース電極ＳＤ２を覆って下から順に層間絶縁膜ＩＮ２と有機絶縁膜ＰＡＳとが形成されている。そして、層間絶縁膜ＩＮ２と有機絶縁膜ＰＡＳとを貫通するコンタクトホールＣＨ３Ａが形成されている。有機絶縁膜ＰＡＳの上には、下から順に対向電極ＣＴと反射膜ＲＡＬとが形成されている。そして、有機絶縁膜ＰＡＳ、対向電極ＣＴ、反射膜ＲＡＬを覆って、層間絶縁膜ＩＮ３Ａが形成されている。この層間絶縁膜ＩＮ３Ａは、塗布型絶縁膜またはＣＶＤ法によって形成された絶縁膜であり、コンタクトホールＣＨ３Ａの内部にも形成されている。そして、層間絶縁膜ＩＮ３Ａには、コンタクトホールＣＨ３Ａよりも内側に、コンタクトホールＣＨ３Ｂが形成されている。層間絶縁膜ＩＮ３Ａの上には、画素電極ＰＸが形成されている。そして、画素電極ＰＸは、コンタクトホールＣＨ３Ｂを介して薄膜トランジスタのソース電極ＳＤ２と接続されており、薄膜トランジスタを介して映像信号が印加される。この画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に発生する電界で、図示しない液晶を駆動し、表示を行う。
ここで、対向電極ＣＴ（反射膜ＲＡＬも含む）と、層間絶縁膜ＩＮ３Ａと、画素電極ＰＸとで、保持容量を形成している。
特願２００５−３１２１６５号
しかしながら、図７に記載の液晶表示装置では、層間絶縁膜ＩＮ３Ａとして塗布型絶縁膜を用いた場合、誘電率が高くないため、保持容量を大きくできないという問題がある。
また、特許文献１には、層間絶縁膜ＩＮ３Ａを塗布型絶縁膜に代えてＣＶＤ法によって形成することが記載されているが、その膜の材質については記載がない。
さらに、図７では、反射膜ＲＡＬをパターニングするときには、コンタクトホールＣＨ３Ａによってソース電極ＳＤ２が露出する構造となっている。したがって、反射膜ＲＡＬのパターニングに用いるエッチング液またはエッチングガスによって、ソース電極ＳＤ２もエッチングされてダメージが及んでしまう可能性がある。
尚、上記した課題以外のその他の課題は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
本発明では、有機絶縁膜よりも上層の層間絶縁膜として、低温で形成したシリコン窒化膜を用いる。そして、このシリコン窒化膜で形成された層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する際に、その下に存在する他の層間絶縁膜とともに一括でエッチングすることが望ましい。
本発明の構成は、例えば、以下のようなものとすることができる。
（１）、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶とを有する液晶表示装置であって、
前記第１の基板は、映像信号線と、画素電極と、第１の電極が前記映像信号線に接続され第２の電極が前記画素電極と接続された薄膜トランジスタと、前記第２の電極よりも上層に形成された第１のシリコン窒化膜と、前記第１のシリコン窒化膜よりも上層に形成された有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜よりも上層に形成された容量電極と、前記容量電極よりも上層で前記画素電極よりも下層に形成された第２のシリコン窒化膜とを有し、
前記第２のシリコン窒化膜は、前記第１のシリコン窒化膜の成膜温度よりも低温で成膜された膜であり、
前記第１のシリコン窒化膜と前記第２のシリコン窒化膜は、両者を一括でドライエッチして形成したコンタクトホールを有し、
前記コンタクトホールを介して前記第２の電極と前記画素電極とが接続されており、
前記容量電極には、前記画素電極とは異なる電位が印加されており、前記画素電極と前記第２のシリコン窒化膜と前記容量電極とによって保持容量を構成している。
（２）、（１）において、前記容量電極は、少なくとも一部に反射膜を有する構成としても良い。
（３）、（２）において、前記第２の電極は、前記反射膜をパターニングする際に用いるエッチング液またはエッチングガスによってエッチングされる材料を有している構成としても良い。
（４）、（２）または（３）において、前記第２の電極は、前記反射膜と同じ材料を有している構成としても良い。
（５）、（２）から（４）の何れかにおいて、前記有機絶縁膜は、前記反射膜に対応する箇所に凹凸を有し、
前記反射膜は、前記有機絶縁膜の前記凹凸を反映した凹凸を有する構成としても良い。
（６）、（５）において、前記有機絶縁膜の前記凹凸は、山と谷との間の高さが０．３μｍ以下である構成としても良い。
（７）、（１）から（６）の何れかにおいて、前記コンタクトホールにおいて、前記第２のシリコン窒化膜の下面が、前記第１のシリコン窒化膜の上面と、少なくとも一箇所で接触している構成としても良い。
（８）、（１）から（７）の何れかにおいて、前記コンタクトホールにおいて、前記第２のシリコン窒化膜の下面が、前記第１のシリコン窒化膜の上面と、全周にわたって接触している構成としても良い。
（９）、（１）から（８）の何れかにおいて、前記コンタクトホールにおいて、前記第２のシリコン窒化膜の下面の端部が、前記第１のシリコン窒化膜の上面の端部と、ほぼ一致している構成としても良い。
（１０）、（１）から（８）の何れかにおいて、前記コンタクトホールにおいて、前記第２のシリコン窒化膜の下面の端部が、前記第１のシリコン窒化膜の上面の端部よりも、後退している構成としても良い。
（１１）、（１）から（１０）の何れかにおいて、前記コンタクトホールにおいて、前記有機絶縁膜が、前記第２のシリコン窒化膜から露出していない構成としても良い。
（１２）、（１）から（１１）の何れかにおいて、前記容量電極は、少なくとも一部に透明導電膜を有する構成としても良い。
（１３）、（１）から（１２）の何れかにおいて、前記画素電極は、透明導電膜を有する構成としても良い。
（１４）、（１）から（１３）の何れかにおいて、前記第２のシリコン窒化膜は、表面近傍が、それ以外の部分よりもエッチレートが速い膜である構成としても良い。
（１５）、（１４）において、前記第２のシリコン窒化膜の前記表面近傍の前記エッチレートがそれ以外の部分よりも速い部分の膜厚は、前記第２のシリコン窒化膜の膜厚の５％以上、３０％以下である構成としても良い。
（１６）、（１）から（１５）の何れかにおいて、前記第２のシリコン窒化膜は、プラズマＣＶＤ法により成膜されている構成としても良い。
（１７）、（１）から（１６）の何れかにおいて、前記容量電極は、対向電極の役割を兼ね、前記画素電極と前記対向電極との間に発生する電界により前記液晶を駆動する構成としても良い。
（１８）、（１）から（１６）の何れかにおいて、前記第２の基板は、対向電極を有し、前記画素電極と前記対向電極との間に発生する電界により前記液晶を駆動する構成としても良い。
（１９）、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶とを有する液晶表示装置であって、
前記第１の基板は、映像信号線と、画素電極と、第１の電極が前記映像信号線に接続され第２の電極が前記画素電極と接続された薄膜トランジスタと、前記第２の電極よりも上層に形成された有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜よりも上層に形成された容量電極と、前記容量電極よりも上層で前記画素電極よりも下層に形成されたシリコン窒化膜とを有し、
前記シリコン窒化膜は、前記有機絶縁膜の形成より後に前記有機絶縁膜の耐熱温度以下で成膜された膜であり、
前記容量電極には、前記画素電極とは異なる電位が印加されており、前記画素電極と前記シリコン窒化膜と前記容量電極とによって保持容量を構成している。
（２０）、（１９）において、前記シリコン窒化膜は、プラズマＣＶＤ法により成膜されている構成としても良い。
（２１）、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶とを有する液晶表示装置であって、
前記第１の基板は、映像信号線と、画素電極と、第１の電極が前記映像信号線に接続され第２の電極が前記画素電極と接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタよりも上層に形成された有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜よりも上層に形成された反射膜と、前記反射膜よりも上層で前記画素電極よりも下層に形成されたシリコン窒化膜とを有し、
前記有機絶縁膜は、前記反射膜に対応する箇所に凹凸を有し、
前記反射膜は、前記有機絶縁膜の前記凹凸を反映した凹凸を有し、
前記シリコン窒化膜は、前記有機絶縁膜の形成より後に前記有機絶縁膜の耐熱温度以下で成膜された膜であり、
前記有機絶縁膜の前記凹凸は、山と谷との間の高さが０．３μｍ以下である。
（２２）、（２１）において、前記シリコン窒化膜は、プラズマＣＶＤ法により成膜されている構成としても良い。
尚、上記した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。また、上記した構成以外の本発明の構成の例は、本願明細書全体の記載または図面から明らかにされる。
本発明による代表的な効果は、次の通りである。
本発明により、容量の大きな保持容量を形成することができる。
また、本発明により、ソース電極にダメージが及ぶことを防止できる。
また、本発明により、プロセスを簡略化することができる。
また、本発明により、コンタクトホールにおける電気的接続を確実にできる。
本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
実施例１では、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に本発明を適用した一例を説明する。
図１は、本発明の実施例１を説明する図であり、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図２は、本発明の実施例１を説明する平面図である。図３は、本発明の実施例１を説明する図であり、図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
図１から図３に示すように、ガラス等の透明な絶縁性の基板（第１の基板）ＳＵＢ１と、ガラス等の透明な絶縁性の対向基板（第２の基板）ＳＵＢ２との間に、液晶ＬＣが挟持されている。
本実施例の液晶表示装置は、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置であり、複数の画素がマトリクス状に配置されている。基板ＳＵＢ１は、複数の走査信号線ＧＬと、複数の走査信号線ＧＬに交差する複数の映像信号線ＤＬとを有している。各交点近傍には、画素のスイッチング素子として薄膜トランジスタを有している。尚、図２では、マトリクス状に配置された複数の画素のうちの１画素分を図示した。
基板ＳＵＢ１の上には、下から順に下地膜ＵＣ、ポリシリコン等の半導体膜ＰＳ、ゲート絶縁膜ＧＩ、薄膜トランジスタのゲート電極ＧＴ、層間絶縁膜ＩＮ１が形成されている。層間絶縁膜ＩＮ１の上には、薄膜トランジスタのドレイン電極（第１の電極）ＳＤ１と薄膜トランジスタのソース電極（第２の電極）ＳＤ２とが形成されている。尚、ＳＤ１の方をソース電極と呼ぶ場合もあるが、その場合は、ＳＤ２がドレイン電極と呼ばれる。本明細書では、ＳＤ１をドレイン電極と呼ぶこととする。
ゲート電極ＧＴは、走査信号線ＧＬと一体に形成されている。映像信号線ＤＬの一部は、ドレイン電極ＳＤ１を兼ねており、両者が接続された構造となっている。ドレイン電極ＳＤ１は、ゲート絶縁膜ＧＩ及び層間絶縁膜ＩＮ１に形成されたコンタクトホールＣＨ１を介して薄膜トランジスタのドレイン領域に接続されている。ソース電極ＳＤ２は、ゲート絶縁膜ＧＩ及び層間絶縁膜ＩＮ１に形成されたコンタクトホールＣＨ２を介して薄膜トランジスタのソース領域に接続されている。
ドレイン電極ＳＤ１及びソース電極ＳＤ２の上には、層間絶縁膜ＩＮ２が形成されている。層間絶縁膜ＩＮ２の上には、有機絶縁膜ＰＡＳが形成されている。有機絶縁膜ＰＡＳの上には、対向電極ＣＴ及び反射膜ＲＡＬが形成されている。対向電極ＣＴ及び反射膜ＲＡＬの上には、層間絶縁膜ＩＮ３が形成されている。層間絶縁膜ＩＮ３の上には、画素電極ＰＸが形成されている。この画素電極は、層間絶縁膜ＩＮ２及び層間絶縁膜ＩＮ３に形成されたコンタクトホールＣＨ３を介して薄膜トランジスタのソース電極ＳＤ２と接続されている。
画素電極ＰＸの上には、配向膜ＯＲＩ１が形成されている。また、基板ＳＵＢ１の液晶ＬＣと反対側には、偏光板ＰＯＬ１が配置されている。尚、配向膜ＯＲＩ１と偏光板ＰＯＬ１は図１では図示省略している。
対向基板ＳＵＢ２には、ブラックマトリクスＢＭと、カラーフィルタＣＦと、オーバーコート膜ＯＣと、配向膜ＯＲＩ２が形成されている。また、対向基板ＳＵＢ２の液晶ＬＣと反対側には、偏光板ＰＯＬ２が配置されている。
必要に応じて、基板ＳＵＢ１、対向基板ＳＵＢ２のうち少なくとも一方に、位相差板、または、塗布型位相差層を配置しても良い。
本実施例では、画素電極ＰＸは線状の部分を有し、櫛歯状に形成されている。対向電極ＣＴは、面状に形成されている。そして、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に発生する電界により、液晶ＬＣを駆動して表示を行う。
画素電極ＰＸと対向電極ＣＴは、例えばＩＴＯなどの透明導電膜で形成されている。反射膜ＲＡＬは１つの画素の中の一部の領域に形成されており、これによって１つの画素の中に透過領域と反射領域を有する半透過型（部分透過型）の表示が可能となっている。これにより、暗い環境では図示しないバックライトからの光を利用して透過型の表示を行うことができ、明るい環境では外光を反射して反射型の表示を行うことができる。反射膜ＲＡＬは、例えば、下層がモリブデンタングステン合金（ＭｏＷ）、上層がＳｉを１％含有したアルミニウムシリコン合金（ＡｌＳｉ）の２層構造となっており、対向電極ＣＴと接続されている。尚、透過領域と反射領域とで液晶ＬＣの厚みを変える必要がある場合は、例えば対向基板ＳＵＢ２に図示しない段差形成層を設けることが望ましい。
対向電極ＣＴ（および反射膜ＲＡＬ）には、画素電極ＰＸに印加される電位とは異なるコモン電位が供給されている。したがって、対向電極ＣＴ（および反射膜ＲＡＬ）と画素電極ＰＸと層間絶縁膜ＩＮ３とによって保持容量を構成している。すなわち、対向電極ＣＴ（および反射膜ＲＡＬ）は、容量電極を兼ねている。ここで、層間絶縁膜ＩＮ３として、シリコン窒化膜を用いれば、図７で説明した塗布型絶縁膜ＩＮ３Ａを用いる場合や、シリコン酸化膜を用いる場合に比べて、誘電率が高い。これにより、保持容量を大きくすることができる。また、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴを透明導電膜で形成すれば、透明な保持容量を形成できるので、透過表示時の開口率を大きくできる。
層間絶縁膜ＩＮ２としては、プラズマＣＶＤ法により成膜したシリコン窒化膜が好適である。層間絶縁膜ＩＮ２は、高温で成膜することにより、緻密な膜とすることが望ましい。有機絶縁膜ＰＡＳとしては、例えば感光性のアクリル樹脂等を用いることが好適である。有機絶縁膜ＰＡＳを用いることで、無機絶縁膜を用いる場合に比べてより平坦性を増すことができる。また、厚く形成することが容易であるため、寄生容量を小さくすることが可能である。さらに、必要に応じてハーフトーン露光を用いれば、部分的に凹凸を形成することも容易である。
層間絶縁膜ＩＮ３は、有機絶縁膜ＰＡＳよりも上層に形成されている。有機絶縁膜ＰＡＳは、一般的に耐熱性があまり高くないため、本実施例では、層間絶縁膜ＩＮ３を、プラズマＣＶＤ法により、層間絶縁膜ＩＮ２の成膜温度よりも低温で成膜している。誘電率を高くするために、層間絶縁膜ＩＮ３としてシリコン窒化膜を採用した。層間絶縁膜ＩＮ３は、低温で成膜しているため、層間絶縁膜ＩＮ２ほどは緻密な膜ではないが、薄膜トランジスタの保護のためには緻密な層間絶縁膜ＩＮ２があるため実用上は問題ない。
また、層間絶縁膜ＩＮ２と層間絶縁膜ＩＮ３として、両方ともシリコン窒化膜を採用しているため、両者を一括でドライエッチしてコンタクトホールＣＨ３を形成することができる。これにより、プロセスの簡略化を図ることが可能である。
ソース電極ＳＤ２は、反射膜ＲＡＬと同じ材料（例えばアルミニウムシリコン合金やモリブデンタングステン合金）を有している。この場合、図７で説明した構造の場合、反射膜ＲＡＬの加工時にソース電極ＳＤ２が露出しているため、反射膜ＲＡＬの加工（パターニング）に用いるエッチング液またはエッチングガスによりソース電極ＳＤ２がダメージを受ける可能性があるという問題がある。これに対して、本実施例のように層間絶縁膜ＩＮ２と層間絶縁膜ＩＮ３とを一括でエッチングすれば、反射膜ＲＡＬの加工時にソース電極ＳＤ２は層間絶縁膜ＩＮ２で覆われているため、この問題を回避できる。
次に、本実施例の製造方法の一例について説明する。図４は、本発明の実施例１の製造方法を説明する図である。図４は、図１のうち、コンタクトホールＣＨ３付近を拡大して示している。
図４（ａ）に示すように、通常の方法で薄膜トランジスタを形成した後、ソース電極ＳＤ２の上に、層間絶縁膜ＩＮ２としてシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法にて成膜する。この時の成膜条件は、成膜温度（基板温度）が３９０℃であり、膜厚は３００ｎｍとした。
その後、有機絶縁膜ＰＡＳとして、例えば、感光性アクリル樹脂を塗布、露光、パターニングする。厚さは、２．２μmとした。
次に、図４（ｂ）に示すように、有機絶縁膜ＰＡＳの上に、ＩＴＯにより対向電極ＣＴを厚さ７７ｎｍで成膜し、パターニングする。その上に、上層がＳｉを１％含有した厚さ１５０ｎｍのアルミニウムシリコン合金（ＡｌＳｉ）、下層が厚さ５０ｎｍのモリブデンタングステン合金（ＭｏＷ）の２層構造の反射膜ＲＡＬを成膜し、パターニングした。ＲＡＬのパターニングには、エッチング液としてリン酸、硝酸、酢酸、フッ化アンモニウムを混合した混酸を用いた。ここで、ソース電極ＳＤ２は、上層が厚さ７５nmのモリブデンタングステン合金（ＭｏＷ），中間層がＳｉを１％含有した厚さ５００ｎｍのアルミニウムシリコン合金（ＡｌＳｉ）、下層が厚さ４０ｎｍのモリブデンタングステン合金（ＭｏＷ）の３層構造であり、反射膜ＲＡＬと同じ材料を有しているが、この時点ではソース電極ＳＤ２は層間絶縁膜ＩＮ２によって覆われているため、ダメージが及ぶことはない。
尚、ソース電極ＳＤ２と反射膜ＲＡＬが同じ材料を有していない場合であっても、ソース電極ＳＤ２が、反射膜ＲＡＬをパターニングする際に用いるエッチング液またはエッチングガスによってエッチングされる材料であった場合は、同様の問題が生じるため、反射膜ＲＡＬの加工時にソース電極ＳＤ２を露出させないことが望ましい。例えば、ソース電極ＳＤ２の上層がチタニウム（Ｔｉ）等の場合である。
次に、図４（ｃ）に示すように、対向電極ＣＴおよび反射膜ＲＡＬの上に、層間絶縁膜３としてシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法にて成膜する。この時の成膜条件は、これよりも下層にある有機絶縁膜ＰＡＳへの影響を考慮して有機絶縁膜ＰＡＳの耐熱温度以下の低温で行い、成膜温度（基板温度）が１８０℃から２５０℃（２２０℃が望ましい）であり、膜厚は１００ｎｍから５００ｎｍ（３００ｎｍが望ましい）とした。
また、このときにプラズマＣＶＤによる成膜時の材料ガスであるモノシラン（ＳｉＨ４）とアンモニア（ＮＨ３）のガス流量比を、層間絶縁膜ＩＮ３の通常のバルク層形成の場合には１：６とし、途中から、アンモニア（ＮＨ３）のガス流量を増やして例えば１：１６とすることにより、層間絶縁膜ＩＮ３の表面近傍が、それ以外の部分（バルク層）よりもエッチレートが速い膜とすることが望ましい。層間絶縁膜ＩＮ３の表面近傍のエッチレートがそれ以外の部分よりも速い部分の膜厚は、層間絶縁膜ＩＮ３の膜厚の５％以上、３０％以下（望ましくは８％から１２％程度）であることが望ましい。このように、表面近傍にエッチレートの速い膜（後退層）を形成することによって、コンタクトホールＣＨ３を形成する時に順テーパ形状とすることができる。
次に、図４（ｄ）に示すように、レジストＰＲを形成する。
次に、図４（ｅ）に示すように、レジストＰＲをマスクとして、層間絶縁膜ＩＮ２と層間絶縁膜ＩＮ３とを一括でエッチングし、コンタクトホールＣＨ３を形成する。エッチングガスとして六弗化硫黄（ＳＦ６）と酸素（Ｏ２）の混合ガスを用い、ドライエッチした。両者を一括でエッチングすることで、プロセスの簡略化が可能である。
その後、レジストＰＲを除去する。
次に、図４（ｆ）に示すように、層間絶縁膜ＩＮ３の上に、ＩＴＯにより画素電極ＰＸを形成した。膜厚は７７ｎｍとした。
なお、本実施例では、ドレイン電極ＳＤ１及びソース電極ＳＤ２の上に層間絶縁膜ＩＮ２を形成した場合について説明したが、信頼性の要求度等によりこの層間絶縁膜ＩＮ２は必ずしも必要な層ではなく、ドレイン電極ＳＤ１及びソース電極ＳＤ２の上に直接有機絶縁膜ＰＡＳを形成した構成でも、本発明により保持容量を大きくする効果は奏することができる。なお、この場合、層間絶縁膜ＩＮ２を削除した代わりに、層間絶縁膜ＩＮ１にシリコン窒化膜を使用するか、または、層間絶縁膜ＩＮ１をシリコン窒化膜を含む積層膜（例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の２層構造）とすることが望ましい。
また、層間絶縁膜ＩＮ２を設ける場合でも、本実施例ではシリコン窒化膜を形成する場合について説明しているが、これに限られず、シリコン酸化膜としても良い。なお、この場合も、層間絶縁膜ＩＮ１にシリコン窒化膜を使用するか、または、層間絶縁膜ＩＮ１をシリコン窒化膜を含む積層膜（例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の２層構造）とすることが望ましい。
実施例２では、実施例１に対して、拡散反射を行うための凹凸を形成した一例を説明する。図５は、本発明の実施例２を説明する図であり、図１に対応する図である。尚、本実施例以降の実施例では、実施例１との相違点を中心に説明し、実施例１と共通する内容は説明を省略する。
実施例１と異なる点は、有機絶縁膜ＰＡＳの反射膜ＲＡＬに対応する部分に、例えばハーフトーン露光などを利用して凹凸（凸部ＰＪ）が形成されており、反射膜ＲＡＬが有機絶縁膜ＰＡＳの凹凸を反映して凹凸形状を有している。これによって、反射表示の時に拡散反射が可能になり、表示品質が向上する。
凹凸の形成のために、有機絶縁膜ＰＡＳを用いているため、無機絶縁膜を用いる場合に比べて形成が容易である。
但し、層間絶縁膜ＩＮ３として、プラズマＣＶＤ法により形成した膜を用いている場合、凹凸を平坦化しきれず、画素電極ＰＸにも凹凸が反映されてしまう。表示品質に影響が小さいようにするためには、有機絶縁膜ＰＡＳの凹凸は、山と谷との間の高さが０．３μｍ以下（より好ましくは、０．２μｍ以下）であることが望ましい。尚、拡散反射の機能を得るためには、山と谷との間の高さが０．１μｍ以上であることが望ましい。
実施例３では、本発明のコンタクトホールＣＨ３の形状の変形例を説明する。
図６は、本発明の実施例３を説明する図であり、コンタクトホール部を拡大して示した断面図である。
図６（ａ）（ｂ）に示すように、コンタクトホールＣＨ３において、有機絶縁膜ＰＡＳが、層間絶縁膜ＩＮ３から露出していないことが望ましい。言い換えれば、コンタクトホールＣＨ３において、層間絶縁膜ＩＮ３の下面が、層間絶縁膜ＩＮ２の上面と、全周にわたって接触していることが望ましい。
図６（ｃ）に示すように、有機絶縁膜ＰＡＳが、層間絶縁膜ＩＮ３から露出している露出部ＥＸでは、その上に形成された画素電極ＰＸが高抵抗になったりあるいは断線に至りやすくなっている。このような形状になる理由は、次の通りである。
層間絶縁膜ＩＮ３をドライエッチする前の段階において、層間絶縁膜ＩＮ３は、有機絶縁膜ＰＡＳの斜面の部分では、自身も基板ＳＵＢ１に対して傾いた斜面となっている。ドライエッチを行うと、所定のテーパ角でエッチングがなされるが、この角度は、層間絶縁膜ＩＮ３の上面に対してある決まった角度になるため、図６（ｃ）のように斜面の位置にある層間絶縁膜ＩＮ３のエッチングされた端面は、図６（ａ）（ｂ）に示すように水平な面の上に形成された場合に比べて、基板ＳＵＢ１の主面を基準にして測った角度が大きくなる。場合によっては、図６（ｃ）に示すように逆テーパ状態となる場合もある。以上の理由により、露出部ＥＸにおける形状が生じる。
尚、図６（ｃ）では、コンタクトホールＣＨ３の断面図の左側は露出部ＥＸを有しているが、右側は露出していない。これは、図４（ｄ）で説明したレジストＰＲの位置合わせずれによって生じる。このように、露出部ＥＸが存在していない接続経路が少なくとも１つ確保されていれば、抵抗は大きくなるものの、電気的接続は可能であるため、表示に問題がなければこのような形状を採用しても良い。このような形状は、コンタクトホールＣＨ３において、層間絶縁膜ＩＮ３の下面が、層間絶縁膜ＩＮ２の上面と、少なくとも一箇所で接触していることで実現が可能である。
図６（ａ）では、層間絶縁膜ＩＮ３の下面の端部が、層間絶縁膜ＩＮ２の上面の端部と、ほぼ一致している。すなわち、層間絶縁膜ＩＮ３のテーパと層間絶縁膜ＩＮ２のテーパとが連続した形状となっている。
図６（ｂ）では、層間絶縁膜ＩＮ３の下面の端部が、層間絶縁膜ＩＮ２の上面の端部よりも、距離ｄだけ後退している。こうすることで、段差を小さくできるので、画素電極ＰＸの断線の可能性をより低減でき、また画素電極ＰＸのより薄膜化が可能となる。層間絶縁膜ＩＮ３のエッチレートを図６（ａ）の場合に比べて大きくすることで、このような形状を実現可能である。
実施例４では、透過型の液晶表示装置に本発明を適用する場合について説明する。
この場合、実施例１において、反射膜ＲＡＬの形成を省略すればよい。
また、この場合、コンタクトホールＣＨ３の部分の構造は、図１で説明した構造に代えて、図７で説明したように、層間絶縁膜ＩＮ２に先にコンタクトホールＣＨ３Ａを形成した後に層間絶縁膜ＩＮ３ＡにコンタクトホールＣＨ３Ｂを形成するようにしてもよい。その場合でも、層間絶縁膜ＩＮ３としてシリコン窒化膜を用いることによって保持容量を大きくする効果は奏することができる。
尚、実施例３のようなコンタクトホールの形状としても良い。
実施例５では、実施例１で説明したＩＰＳ方式の液晶表示装置ではなく、縦電界方式の液晶表示装置に本発明を適用する場合について説明する。
縦電界方式の場合、対向基板ＳＵＢ２側に図示しない対向電極を形成すればよい。こうすることで、基板ＳＵＢ１側の画素電極ＰＸと対向基板ＳＵＢ２側の図示しない対向電極との間に発生する電界により液晶ＬＣを駆動して表示を行うことができる。尚、画素電極ＰＸは、図２に示した櫛歯状のものに変え、面状のものにする。
本実施例のように縦電界方式の場合、図１に示した対向電極ＣＴ（および反射膜ＲＡＬ）は、対向電極としてではなく、容量電極として働くことになる。
尚、実施例２と組み合わせて、拡散反射を行うようにしても良い。
また、実施例３のようなコンタクトホールの形状としても良い。
さらに、実施例４と組み合わせて、透過型の液晶表示装置としても良い。
尚、これまでの各実施例で説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
本発明の実施例１を説明する図であり、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 本発明の実施例１を説明する平面図である。 本発明の実施例１を説明する図であり、図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 本発明の実施例１の製造方法を説明する図である。 本発明の実施例２を説明する図であり、図１に対応する図である。 本発明の実施例３を説明する図であり、コンタクトホール部を拡大して示した断面図である。 特許文献１に記載された保持容量の一例を示す要部断面図である。
符号の説明
ＳＵＢ１…基板、ＳＵＢ２…対向基板、ＧＬ…走査信号線、ＤＬ…映像信号線、ＬＣ…液晶、ＰＳ…半導体膜、ＧＴ…ゲート電極、ＳＤ１…ドレイン電極、ＳＤ２…ソース電極、ＵＣ…下地膜、ＧＩ…ゲート絶縁膜、ＩＮ１，ＩＮ２，ＩＮ３，ＩＮ３Ａ…層間絶縁膜、ＰＡＳ…有機絶縁膜、ＰＸ…画素電極、ＣＴ…対向電極、ＲＡＬ…反射膜、ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３，ＣＨ３Ａ，ＣＨ３Ｂ…コンタクトホール、ＢＭ…ブラックマトリクス、ＣＦ…カラーフィルタ、ＯＣ…オーバーコート膜、ＯＲＩ１，ＯＲＩ２…配向膜、ＰＯＬ１，ＰＯＬ２…偏光板、ＰＲ…レジスト、ＰＪ…凸部、ｄ…距離、ＥＸ…露出部。

Claims (18)

  1. 第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される液晶とを有する液晶表示装置であって、
    前記第１の基板は、映像信号線と、画素電極と、第１の電極が前記映像信号線に接続され第２の電極が前記画素電極と接続された薄膜トランジスタと、前記第２の電極よりも上層に形成された第１のシリコン窒化膜と、前記第１のシリコン窒化膜よりも上層に形成された有機絶縁膜と、前記有機絶縁膜よりも上層に形成された容量電極と、前記容量電極よりも上層で前記画素電極よりも下層に形成された第２のシリコン窒化膜とを有し、
    前記第１のシリコン窒化膜は、前記第２のシリコン窒化膜よりも緻密な膜であり、
    前記第１のシリコン窒化膜と前記第２のシリコン窒化膜は、両者を一括で貫通するコンタクトホールを有し、
    前記コンタクトホールを介して前記第２の電極と前記画素電極とが接続されており、
    前記第２のシリコン窒化膜は、前記第２の電極と接触する領域を持たず、
    前記容量電極には、前記画素電極とは異なる電位が印加されており、前記画素電極と前記第２のシリコン窒化膜と前記容量電極とによって保持容量を構成していることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記容量電極は、少なくとも一部に反射膜を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記第２の電極は、前記反射膜をパターニングする際に用いるエッチング液またはエッチングガスによってエッチングされる材料を有していることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記第２の電極は、前記反射膜と同じ材料を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示装置。
  5. 前記有機絶縁膜は、前記反射膜に対応する箇所に凹凸を有し、
    前記反射膜は、前記有機絶縁膜の前記凹凸を反映した凹凸を有することを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の液晶表示装置。
  6. 前記有機絶縁膜の前記凹凸は、山と谷との間の高さが０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 前記コンタクトホールにおいて、前記第２のシリコン窒化膜の下面が、前記第１のシリコン窒化膜の上面と、少なくとも一箇所で接触していることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置。
  8. 前記コンタクトホールにおいて、前記第２のシリコン窒化膜の下面が、前記第１のシリコン窒化膜の上面と、全周にわたって接触していることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の液晶表示装置。
  9. 前記コンタクトホールにおいて、前記第２のシリコン窒化膜の下面の端部が、前記第１のシリコン窒化膜の上面の端部と、ほぼ一致していることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の液晶表示装置。
  10. 前記コンタクトホールにおいて、前記第２のシリコン窒化膜の下面の端部が、前記第１のシリコン窒化膜の上面の端部よりも、後退していることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の液晶表示装置。
  11. 前記コンタクトホールにおいて、前記有機絶縁膜が、前記第２のシリコン窒化膜から露出していないことを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の液晶表示装置。
  12. 前記容量電極は、少なくとも一部に透明導電膜を有することを特徴とする請求項１から１１の何れかに記載の液晶表示装置。
  13. 前記画素電極は、透明導電膜を有することを特徴とする請求項１から１２の何れかに記載の液晶表示装置。
  14. 前記第２のシリコン窒化膜は、表面近傍が、それ以外の部分よりもエッチレートが速い膜であることを特徴とする請求項１から１３の何れかに記載の液晶表示装置。
  15. 前記第２のシリコン窒化膜の前記表面近傍の前記エッチレートがそれ以外の部分よりも速い部分の膜厚は、前記第２のシリコン窒化膜の膜厚の５％以上、３０％以下であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
  16. 前記第２のシリコン窒化膜は、プラズマＣＶＤ法により成膜されていることを特徴とする請求項１から１５の何れかに記載の液晶表示装置。
  17. 前記容量電極は、対向電極の役割を兼ね、前記画素電極と前記対向電極との間に発生する電界により前記液晶を駆動することを特徴とする請求項１から１６の何れかに記載の液晶表示装置。
  18. 前記第２の基板は、対向電極を有し、前記画素電極と前記対向電極との間に発生する電界により前記液晶を駆動することを特徴とする請求項１から１６の何れかに記載の液晶表示装置。
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