有源矩阵基板及其制造方法

文档序号:1736448 发布日期:2019-12-20 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 有源矩阵基板及其制造方法 (Active matrix substrate and method for manufacturing the same ) 是由 木本英伸 于 2019-06-05 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种有源矩阵基板及其制造方法。FFS模式的液晶面板的有源矩阵基板具备:多个栅极线;多个数据线;多个像素电路,其包含开关元件和像素电极;保护绝缘膜,其与这些要素相比形成于上层;以及共用电极,其形成在保护绝缘膜的上层。数据线包含:下层导体部,其与像素电极一起使用氧化铟锡形成;以及上层导体部,其使用钼铌和铝合金形成。下层导体部形成为在开关元件的位置被切断的形状,上层导体部以与下层导体部重叠的方式形成为连续的形状。从而,提供能够防止数据线的断线不良、取向不良的有源矩阵基板。(The present invention relates to an active matrix substrate and a method for manufacturing the same. An active matrix substrate of an FFS mode liquid crystal panel is provided with: a plurality of gate lines; a plurality of data lines; a plurality of pixel circuits including a switching element and a pixel electrode; a protective insulating film formed on an upper layer than these elements; and a common electrode formed on an upper layer of the protective insulating film. The data line includes: a lower conductor portion formed using indium tin oxide together with the pixel electrode; and an upper conductor portion formed using molybdenum niobium and an aluminum alloy. The lower conductor portion is formed in a cut-off shape at the position of the switching element, and the upper conductor portion is formed in a continuous shape so as to overlap the lower conductor portion. Thus, an active matrix substrate capable of preventing disconnection failure and alignment failure of data lines is provided.)

有源矩阵基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及显示装置,特别涉及具有共用电极的有源矩阵基板及其制造方法。

背景技术

液晶显示装置作为薄型、轻量、低功耗的显示装置得到广泛利用。液晶显示装置中包含的液晶面板具有将有源矩阵基板与相对基板贴合且在2个基板之间设置有液晶层的结构。在有源矩阵基板上形成有多个栅极线、多个数据线以及包含薄膜晶体管(Thin FilmTransistor:以下称为TFT)和像素电极的多个像素电路。

作为对液晶面板的液晶层施加电场的方式,已知纵电场方式和横电场方式。在纵电场方式的液晶面板中,使用像素电极和形成在相对基板的共用电极来对液晶层施加大体纵向的电场。在横电场方式的液晶面板中,共用电极与像素电极一起形成于有源矩阵基板,使用像素电极和共用电极来对液晶层施加大体横向的电场。横电场方式的液晶面板与纵电场方式的液晶面板相比,具有视角广的优点。

作为横电场方式,已知IPS(In-Plane Switching;面内开关)模式和FFS(FringeField Switching;边缘场开关)模式。在IPS模式的液晶面板中,像素电极和共用电极分别形成为梳齿状,以在俯视时不重叠的方式配置。在FFS模式的液晶面板中,在共用电极和像素电极中的任意一方形成有狭缝,像素电极和共用电极以隔着保护绝缘膜在俯视时重叠的方式配置。FFS模式的液晶面板相比于IPS模式的液晶面板具有开口率高的优点。

FFS模式的液晶面板的有源矩阵基板使用5个或者6个光掩模来制造。在国际公开第2016/21319号中记载了使用6个光掩模的有源矩阵基板的制造方法。在该文献中,在第3工序中使用MoNb(钼铌)形成了源极层图案之后,在第4工序中使用IZO(氧化铟锌)来形成像素电极。通过该方法制造的有源矩阵基板的数据线具有包括由MoNb形成的下层和由IZO形成的上层的2层结构。

2层结构的数据线也记载于日本特开平4-276723号公报、日本特开平11-295760号公报以及日本特开平11-326950号公报中。在日本特开平4-276723号公报中记载有包括由ITO(氧化铟锡)形成的下层和使用Mo(钼)形成且比下层的宽度大的上层的数据线。在日本特开平11-295760号公报中记载有包括由ITO形成的下层和使用Al(铝)形成且在与扫描线交叉部的端处比下层的宽度大的上层的数据线。在日本特开平11-326950号中记载有将透明导电层和金属层蚀刻为同一图案而形成的数据线。

考虑如国际公开第2016/21319号所记载的那样,在第3工序中使用MoNb形成源极层图案,在第4工序中使用IZO形成像素电极的情况。在这种情况下,在第3工序和第4工序中,使用磷酸-硝酸-乙酸作为蚀刻液。但是,如果在第3工序中使用磷酸-硝酸-乙酸进行蚀刻之后,在第4工序中使用相同的药液进行蚀刻,则蚀刻会过度。因此,如果数据线有图案不良,则数据线容易发生断线。

另外,在记载于国际公开第2016/21319号的有源矩阵基板中,与数据线同样,TFT的漏极电极和源极电极具有2层结构。因此,在形成有TFT的位置,膜厚变厚,在形成有TFT的位置与周边部之间产生高低差。如果在具有高低差的有源矩阵基板上进行摩擦处理,则有时会产生取向不良,产生被称为条纹的显示不良。

发明内容

因此,作为技术问题提出的是,提供能够防止数据线的断线不良、取向不良的有源矩阵基板。

(1)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板具备:

多个栅极线;

多个数据线;

多个像素电路,其与上述栅极线和上述数据线的交点对应地配置,各自包含开关元件和像素电极;

保护绝缘膜,其与上述栅极线、上述数据线、上述开关元件以及上述像素电极相比,形成于上层;以及

共用电极,其形成在上述保护绝缘膜的上层,

上述数据线包含:下层导体部,其与上述像素电极一起使用氧化铟锡形成;以及上层导体部,其使用氧化铟锡以外的金属材料形成,

上述下层导体部形成为在上述开关元件的位置处被切断的形状,

上述上层导体部以与下层导体部重叠的方式形成为连续的形状。

根据上述的有源矩阵基板,通过适当地选择用于形成像素电极等的蚀刻液和用于形成源极层图案的蚀刻液,能够防止数据线的下层导体部被过度蚀刻。另外,数据线具有包括下层导体部和上层导体部的冗长结构。因此,能够防止数据线的断线不良。另外,在开关元件的位置没有形成下层导体部,因此,能够使形成有开关元件的位置与周边部之间的高低差变小,防止进行了摩擦处理时的取向不良,防止条纹。

(2)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板具有上述(1)的构成,

上述下层导体部形成为在上述栅极线的配置位置处被切断的形状。

(3)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板具有上述(1)的构成,

上述上层导体部使用钼铌和铝合金形成。

(4)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板具有上述(3)的构成,

上述上层导体部具有包括钼铌、铝合金以及钼铌的3层结构。

(5)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板具有上述(1)的构成,

上述上层导体部形成为比上述下层导体部窄的线宽。

(6)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板具有上述(1)的构成,

上述共用电极对应于上述像素电极而具有多个狭缝。

(7)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板的制造方法具备:

在第1配线层形成多个栅极线和多个开关元件的栅极电极的步骤;

形成栅极绝缘膜和半导体膜的步骤;

像素电极层形成步骤,在像素电极层使用氧化铟锡形成像素电极和多个数据线的下层导体部;

源极层形成步骤,在第2配线层使用氧化铟锡以外的金属材料形成上述数据线的上层导体部和上述开关元件的导通电极,并且将上述半导体膜图案化;

在上述像素电极的上层形成保护绝缘膜的步骤;以及

在上述保护绝缘膜的上层形成共用电极的步骤,

在上述像素电极层形成步骤中,使上述下层导体部形成为在上述开关元件的位置被切断的形状,

在上述源极层形成步骤中,使上述上层导体部以与上述下层导体部重叠的方式形成为连续的形状。

根据上述的有源矩阵基板的制造方法,能够制造起到上述的效果的有源矩阵基板。

(8)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板的制造方法具有上述(7)的构成,

在上述像素电极层形成步骤中,使上述下层导体部形成为在上述栅极线的配置位置被切断的形状。

(9)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板的制造方法具有上述(7)的构成,

在上述源极层形成步骤中,使用钼铌和铝合金形成上述上层导体部和上述导通电极。

(10)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板的制造方法具有上述(9)的构成,

在上述源极层形成步骤中,以具有包括钼铌、铝合金以及钼铌的3层结构的方式,形成上述上层导体部和上述导通电极。

(11)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板的制造方法具有上述(7)的构成,

在上述像素电极层形成步骤中,使用氯化铁或者草酸进行蚀刻,

在上述源极层形成步骤中,使用不蚀刻氧化铟锡的蚀刻液来进行蚀刻。

(12)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板的制造方法具有上述(11)的构成,

在上述源极层形成步骤中,使用磷酸-硝酸-乙酸进行蚀刻。

(13)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板的制造方法具有上述(7)的构成,

在上述源极层形成步骤中,使上述上层导体部形成为比上述下层导体部窄的线宽。

(14)本发明的若干实施方式的有源矩阵基板的制造方法具有上述(7)的构成,

在形成上述共用电极的步骤中,以对应于上述像素电极而具有多个狭缝的方式形成上述共用电极。

本发明的上述内容以及其它目的、特征、方式以及效果会参照附图由以下的详细说明进一步明确。

附图说明

图1是示出具备实施方式的有源矩阵基板的液晶显示装置的构成的框图。

图2是图1所示的有源矩阵基板的俯视图。

图3是图1所示的有源矩阵基板的布局图。

图4是示出图1所示的有源矩阵基板的共用电极以外的图案的图。

图5是示出图1所示的有源矩阵基板的共用电极的图案的图。

图6A是示出图1所示的有源矩阵基板的制造方法的图。

图6B是图6A的续图。

图6C是图6B的续图。

图6D是图6C的续图。

图6E是图6D的续图。

图6F是图6E的续图。

图7是图1所示的有源矩阵基板的数据线的示意图。

图8是示出在实施方式的制造方法中使用的蚀刻液的特性的图。

图9是示出比较例的制造方法的第3和第4工序的图。

图10是示出实施方式的制造方法的第3和第4工序的图。

图11是比较例的有源矩阵基板的TFT的截面图。

图12是图1所示的有源矩阵基板的TFT的截面图。

图13是示出有源矩阵基板的不良率的例子的图。

图14是示出变形例的制造方法的第3和第4工序的图。

具体实施方式

图1是示出具备实施方式的有源矩阵基板的液晶显示装置的构成的框图。图1所示的液晶显示装置1具备液晶面板2、显示控制电路3、栅极线驱动电路4、数据线驱动电路5以及背光源6。以下,设为m和n为2以上的整数,i为1以上m以下的整数,j为1以上n以下的整数。

液晶面板2是FFS模式的液晶面板。液晶面板2具有将有源矩阵基板10和相对基板40贴合并在2个基板之间设置有液晶层的结构。在相对基板40形成有黑矩阵(未图示)等。在有源矩阵基板10形成有m条栅极线G1~Gm、n条数据线S1~Sn、(m×n)个像素电路20以及共用电极30(点状花纹部)等。在有源矩阵基板10安装有作为栅极线驱动电路4发挥功能的半导体芯片和作为数据线驱动电路5发挥功能的半导体芯片。此外,图1是示意性地示出液晶显示装置1的构成的图,记载于图1中的要素的形状是不准确的。

以下,将栅极线的延伸方向(在附图中为水平方向)称为行方向,将数据线的延伸方向(在附图中为垂直方向)称为列方向。栅极线G1~Gm沿行方向延伸,相互平行地配置。数据线S1~Sn沿列方向延伸,相互平行地配置。栅极线G1~Gm和数据线S1~Sn在(m×n)个部位交叉。(m×n)个像素电路20对应于栅极线G1~Gm与数据线S1~Sn的交点而配置为二维状。

像素电路20包含N沟道型的TFT21和像素电极22。第i行j列的像素电路20中包含的TFT21的栅极电极连接到栅极线Gi,源极电极连接到数据线Sj,漏极电极连接到像素电极22。在比栅极线G1~Gm、数据线S1~Sn、TFT21以及像素电极22靠上层处形成有保护绝缘膜(未图示)。共用电极30形成在保护绝缘膜的上层。像素电极22与共用电极30隔着保护绝缘膜相对。背光源6配置在液晶面板2的背面侧,对液晶面板2的背面照射光。

显示控制电路3对栅极线驱动电路4输出控制信号C1,对数据线驱动电路5输出控制信号C2和数据信号D1。栅极线驱动电路4基于控制信号C1来驱动栅极线G1~Gm。数据线驱动电路5基于控制信号C2和数据信号D1来控制数据线S1~Sn。更详细地,栅极线驱动电路4在各水平期间(行期间),从栅极线G1~Gm中选择1条栅极线,并对所选择的栅极线施加高电平电压。数据线驱动电路5在各水平期间,分别对数据线S1~Sn施加与数据信号D1相应的n个数据电压。从而,在1水平期间内选择n个像素电路20,n个数据电压分别写入到被选择的n个像素电路20。

图2是有源矩阵基板10的俯视图。在图2中记载了形成于有源矩阵基板10的要素的一部分。如图2所示,有源矩阵基板10被分为与相对基板40相对的相对区域11和不与相对基板40相对的非相对区域12。在图2中,非相对区域12位于相对区域11的右侧和下侧。在相对区域11设定有用于配置像素电路20的显示区域13(由虚线所示的区域)。将从相对区域11中除去了显示区域13的部分称为边框区域14。

在显示区域13中形成有(m×n)个像素电路20、m条栅极线23、以及n条数据线24。(m×n)个像素电路20在显示区域13内以二维状配置。在非相对区域12中设置有用于输入共用电极信号的外部端子15。为了将从外部端子15输入的共用电极信号施加到共用电极30,在边框区域14中形成有:第1共用干配线16,其形成在与栅极线23相同的配线层;以及第2共用干配线17,其形成在与数据线24相同的配线层。在图2中,第1共用干配线16形成在显示区域13的上侧、左侧以及下侧,第2共用干配线17形成在显示区域13的右侧。另外,在图2的A1部和A2部形成有连接共用电极30、第1共用干配线16以及第2共用干配线17的转接电路(未图示)。在非相对区域12设定有用于安装栅极线驱动电路4的安装区域18和用于安装数据线驱动电路5的安装区域19。

有源矩阵基板10通过在玻璃基板上从下层按顺序形成栅极层、栅极绝缘膜、第1半导体层、第2半导体层、像素电极层、源极层、保护绝缘膜以及共用电极层而形成(详细内容后述)。栅极线23和第1共用干配线16形成在栅极层。数据线24和第2共用干配线17是形成在像素电极层和源极层的2层结构的配线。

图3是有源矩阵基板10的布局图。将图3分为2个图进行说明。图4是示出有源矩阵基板10的共用电极30以外的图案的图。图5是示出有源矩阵基板10的共用电极30的图案的图。此外,为了容易理解附图,在图3中,用细线记载图4所示的图案,用平常粗细的线记载图5所示的图案。

在图3中,由细虚线记载的区域OP表示形成于相对基板40的开口的位置。由细虚线记载的区域SP表示设置在有源矩阵基板10与相对基板40之间的柱间隔物的位置(未图示)。柱间隔物是为了将有源矩阵基板10与相对基板40的间隔保持为固定而设置的。

如图4所示,栅极线23(左下斜线部)在中途弯曲并在行方向上延伸。数据线24(右下斜线部)在与栅极线23的交点附近具有突出部并且在列方向上延伸。栅极线23和数据线24形成于不同的配线层。在栅极线23和数据线24的交点附近形成有TFT21。在由栅极线23和数据线24分隔开的区域,形成有像素电极22。TFT21的栅极电极连接到栅极线23,源极电极连接到数据线24,漏极电极连接到像素电极22。这样,液晶面板2具备与栅极线23和数据线24的交点对应地配置的多个像素电路20。

共用电极30形成在保护绝缘膜的进一步上层,上述保护绝缘膜与TFT21、像素电极22、栅极线23以及数据线24相比形成于上层(即,靠近液晶层的一侧)。如图5所示,共用电极30形成为覆盖除了狭缝31和切口32的位置以外的显示区域13的整个面。共用电极30为了与像素电极22一起产生向液晶层施加的横电场,而与像素电极22对应地具有多个狭缝31。在图5中,对应于1个像素电极22而形成有在中央附近弯曲的4个狭缝31。通过在共用电极30形成弯曲的狭缝31,能够使液晶面板2的视角变广。另外,共用电极30具有形成在与TFT21相同的位置的切口32。通过在共用电极30设置切口32,能够防止形成在TFT21的上部的共用电极30给TFT21的动作带来影响。

下面,参照图6A~图6F来说明有源矩阵基板10的制造方法。在图6A~图6F的(a)~(e)中分别记载有形成栅极线23、数据线24、像素开口部(与相对基板40的开口相对的部分)、TFT21以及转接电路的过程。

(第1工序)栅极层图案的形成(图6A)

在玻璃基板101上通过溅射法使Ti(钛)、Al(铝)以及Ti依次成膜。接下来,使用光刻法和蚀刻将栅极层图案化,形成栅极线23、TFT21的栅极电极111、第1共用干配线16等。在此,使用光刻法和蚀刻的图案化,是指以下的处理。首先,在基板上涂敷光致抗蚀剂。接着,盖上具有所希望的图案的光掩模而对基板进行曝光,从而在基板上残留与光掩模为相同图案的光致抗蚀剂。接着,将残留的光致抗蚀剂作为掩模来对基板进行蚀刻,从而在基板的表面形成图案。最后,将光致抗蚀剂剥离。

(第2工序)半导体层的形成(图6B)

在图6A所示的基板上,通过CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)法,连续形成作为栅极绝缘膜的SiNx(氮化硅)膜121、非晶Si(非晶硅)膜122以及掺杂了磷的n+非晶Si膜123。接下来,使用光刻法和蚀刻将半导体层图案化,在TFT21的栅极电极111上将包括非晶Si膜122和n+非晶Si膜123的半导体层形成为岛状。

(第3工序)像素电极的形成(图6C)

在图6B所示的基板上,通过溅射法形成作为像素电极22的ITO膜。接下来,使用光刻法和蚀刻将像素电极层图案化,形成数据线24的下层导体部131、像素电极22以及第2共用干配线17的下层导体部132等。在第3工序中,在TFT21的位置不形成ITO膜,使数据线24的下层导体部131形成为在TFT21的位置被切断的形状(穿孔形状)(参照后述的图7)。在使用聚ITO形成ITO膜的情况下,使用氯化铁来进行湿式蚀刻。在使用非晶质ITO形成ITO膜的情况下,使用草酸来进行湿式蚀刻。

(第4工序)源极层图案的形成(图6D)

在图6C所示的基板上,通过溅射法按顺序使MoNb、Al合金以及MoNb成膜。接下来,使用光刻法和蚀刻将源极层图案化,形成数据线24的上层导体部141、TFT21的源极电极142和漏极电极143、第2共用干配线17的上层导体部144等。在第4工序中,将数据线24的上层导体部141以与数据线24的下层导体部131重叠的方式形成为连续的形状(参照后述的图7)。在第4工序中,使用使光致抗蚀剂残留在像素电极层图案的位置和源极层图案的位置的光掩模。因此,在曝光后,光致抗蚀剂残留在像素电极层图案的位置和源极层图案的位置。将光致抗蚀剂作为掩模,首先通过湿式蚀刻对3层结构的金属膜进行蚀刻,接下来通过干式蚀刻对存在于TFT21的沟道区域的位置的n+非晶Si膜123进行蚀刻。最后剥离光致抗蚀剂,从而得到图6D所示的基板。

在图6D所示的基板上,源极电极142和漏极电极143隔着TFT21的沟道区域而形成。在数据线24的上层导体部141的下层存在数据线24的下层导体部131,在第2共用干配线17的上层导体部144的下层存在第2共用干配线17的下层导体部132。通过上层导体部141和下层导体部131形成数据线24,通过上层导体部144和下层导体部132形成第2共用干配线17。上层导体部141、144具有包括MoNb、Al合金以及MoNb的3层结构。

图7是数据线24的示意图。此外,与其它附图不同,在图7中,数据线24记载为在附图的水平方向上延伸。在图7中,附图标记GL表示栅极线23的配置位置。在第3工序中,数据线24的下层导体部131形成为在TFT21的位置被切断的形状(图7的(a))。更详细地,下层导体部131形成为在与数据线24交叉的栅极线的配置位置GL处切断的形状。在图7的(a)中,下层导体部131的一部分以与构成TFT21的n+非晶Si膜123重叠的方式形成。此外,也可以使下层导体部131形成为不与n+非晶Si膜123重叠。在第4工序中,数据线24的上层导体部141以与数据线24的下层导体部131重叠的方式形成为连续的形状(图7的(b))。数据线24具有包括下层导体部131和上层导体部141的2层结构。

(第5工序)保护绝缘膜的形成(图6E)

在图6D所示的基板上通过CVD法依次形成作为保护绝缘膜的2层的SiNx膜151、152。下层SiNx膜151的成膜条件与上层SiNx膜152的成膜条件不同。例如,在下层SiNx膜151使用在高温条件下成膜的膜密度高的薄膜,在上层SiNx膜152使用在低温条件下成膜的膜密度低的厚膜。接下来,使用光刻法和蚀刻,将在第5工序中形成的2层的SiNx膜151、152和在第2工序中形成的SiNx膜121图案化。如图6E的(e)所示,在形成转接电路的位置,形成有贯通2层的SiNx膜151、152和SiNx膜121的接触孔153以及贯通2层的SiNx膜151、152的接触孔154。

(第6工序)共用电极的形成(图6F)

在图6E所示的基板上通过溅射法形成作为共用电极30的IZO膜。接下来,使用光刻法和蚀刻将共用电极层图案化,形成共用电极30和转接电极161。如图6F的(c)所示,在像素开口部形成有具有狭缝31的共用电极30。如图6F(e)所示,转接电极161在接触孔153的位置与第1共用干配线16直接接触,在接触孔154的位置电连接到第2共用干配线17的上层导体部144。转接电极161与共用电极30形成为一体。因此,能使用转接电极161将共用电极30、第1共用干配线16以及第2共用干配线17电连接。通过执行以上所述的第1~第6工序,能够制造具有图6F所示的截面结构的有源矩阵基板10。

在本实施方式的制造方法中,在第1~第6工序中,使用不同的光掩模执行光刻法。在本实施方式的制造方法中使用的光掩模共6个。此外,在第1工序中形成栅极线23时和在第4工序中形成数据线24的上层导体部141时,也可以代替上述的材料而使用Cu(铜)、Mo(钼)、Al、Ti或者这些金属的层叠膜。另外,在第5工序中形成保护绝缘膜时,也可以代替2层的SiNx膜而形成1层的SiNx膜。另外,也可以代替SiNx膜而使用SiOx(氧化硅)膜、SiON(氮氧化硅)膜或者它们的层叠膜。另外,在第6工序中形成共用电极30时,也可以代替IZO而使用ITO。

在本实施方式的制造方法中,形成在基板上的各种膜的厚度根据膜的材质、功能等适当地决定。膜的厚度例如是10nm~1μm的程度。下面示出膜厚的一个例子。例如,在第1工序中,按顺序形成厚度25~35nm的Ti膜、厚度180~220nm的Al膜以及厚度90~110nm的Ti膜。在第2工序中,连续地形成厚度360~450nm的SiNx膜121、厚度100~200nm的非晶Si膜122以及厚度30~80nm的n+非晶Si膜123。在第3工序中,形成厚度80~100nm的ITO膜。在第4工序中,按顺序形成厚度40~60nm的MoNb膜、厚度120~180nm的Al合金膜以及厚度30~40nm的MoNb膜。在第5工序中,形成厚度220~280nm的SiNx膜151和厚度450~550nm的SiNx膜152,在第6工序中,形成厚度110~140nm的IZO膜。

图8是示出第3和第4工序中使用的蚀刻液的特性的图。在图8中,○形标记表示能进行蚀刻,×形标记表示不能进行蚀刻。如图8所示,在第4工序中用于形成源极层图案的MoNb和Al合金能被磷酸-硝酸-乙酸蚀刻,但是利用氯化铁蚀刻速度过快,从而无法控制线宽、锥形尺寸。另一方面,在第3工序中用于形成像素电极的ITO能被氯化铁蚀刻,但不能被磷酸-硝酸-乙酸蚀刻。为此,在本实施方式的制造方法中,在第3工序中将氯化铁用作蚀刻液,在第4工序中将磷酸-硝酸-乙酸作为蚀刻液。此外,在第3工序中也可以代替氯化铁,而使用能够对ITO进行蚀刻的其它药液(例如,草酸)作为蚀刻液。

以下,将记载于国际公开第2016/21319号中的制造方法称为“比较例的制造方法”,将通过比较例的制造方法制造的有源矩阵基板称为“比较例的有源矩阵基板”。图9是示出比较例的制造方法的第3和第4工序的图。在比较例的制造方法中,在第3工序中使用MoNb形成了源极层图案之后,在第4工序中使用IZO来形成像素电极。因此,数据线具有包括由MoNb形成的下层和由IZO形成的上层的2层结构。

图10是示出本实施方式的制造方法的第3和第4工序的图。在本实施方式的制造方法中,在第3工序中使用ITO形成了像素电路20之后,在第4工序中使用MoNb/Al合金/MoNb来形成源极层图案。因此,数据线24具有包括由ITO形成的下层(下层导体部131)和由MoNb/Al合金/MoNb形成的上层(上层导体部141)的2层结构。

下面,与比较例对比来说明本实施方式的有源矩阵基板10及其制造方法的效果。在比较例的制造方法中,在第3工序中使用MoNb形成了源极层图案之后,在第4工序中使用IZO来形成像素电极的情况下,磷酸-硝酸-乙酸作为蚀刻液用于形成源极层图案和形成像素电极(参照图8)。但是,如果在第3工序中使用磷酸-硝酸-乙酸进行了蚀刻之后在第4工序中使用相同的药液来进行蚀刻,则蚀刻会过度。因此,如果数据线有图案不良,则数据线容易发生断线。

相对于此,在本实施方式的制造方法中,在第3工序中使用ITO形成了像素电极22和数据线24的下层导体部131之后,在第4工序中使用MoNb/Al合金/MoNb来形成源极层图案(数据线24的上层导体部141等)。将氯化铁作为蚀刻液用于形成像素电极22等,将磷酸-硝酸-乙酸作为蚀刻液用于形成源极层图案。ITO不能被磷酸-硝酸-乙酸蚀刻,因此,即使在形成数据线24的下层导体部131之后使用磷酸-硝酸-乙酸来对源极层图案进行蚀刻,数据线24的下层导体部131也不会被过度蚀刻。另外,数据线24具有包括下层导体部131和上层导体部141的冗长结构(2层结构)。因此,即使是在下层导体部131和上层导体部141中的一方在中途被切断的情况下,只要连接有另一方,则数据线24也不会发生断线。因此,根据本实施方式的有源矩阵基板10,能够防止数据线的断线不良。

图11是比较例的有源矩阵基板的TFT的截面图。图12是本实施方式的有源矩阵基板10的TFT21的截面图。此外,为了使两者的对比变得容易,图11中也标注与图12相同的附图标记。一般地,有源矩阵基板的膜厚在形成有TFT的位置变得最大。

在比较例的有源矩阵基板(图11)中,与数据线同样,TFT的漏极电极和源极电极也具有2层结构(包括MoNb和IZO的2层结构)。因此,在形成了TFT的位置处膜厚变厚,在形成有TFT的位置与周边部之间产生高低差。在图11所示的例子中,TFT的最高的位置与共用电极之间的高低差L1为1.55μm。如果在具有高低差的有源矩阵基板上进行摩擦处理,则有时会产生取向不良,产生被称为条纹的显示不良。

对此,在有源矩阵基板10(图12)中,在TFT21的源极电极142和漏极电极143的位置没有形成ITO膜。因此,与比较例的有源矩阵基板相比,形成有TFT21的位置的膜厚变薄,形成有TFT21的位置与周边部之间的高低差变小。在图12所示的例子中,TFT21的最高的位置与共用电极30之间的高低差L2为1.48μm。这样,根据本实施方式的有源矩阵基板10,能够使形成有TFT21的位置与周边部之间的高低差变小,防止进行摩擦处理时的取向不良,防止条纹。

图13是示出有源矩阵基板的不良率的例子的图。在图13中记载了试制品的有源矩阵基板的不良率。在比较例的有源矩阵基板中,源极配线不良的产生率为5.20%,条纹不良的产生率为2.20%。相对于此,在本实施方式的有源矩阵基板10中,源极配线不良的产生率为0.60%,条纹不良的产生率为1.50%。这样,根据本实施方式的有源矩阵基板10,能够防止由数据线的断线不良和取向不良而导致的条纹不良。

另外,在比较例的制造方法中,在形成像素电极时使用IZO和磷酸-硝酸-乙酸,而在本实施方式的制造方法中,在形成像素电极22时使用ITO和氯化铁。ITO比IZO廉价,氯化铁比磷酸-硝酸-乙酸廉价。因此,相比于比较例的有源矩阵基板,本实施方式的有源矩阵基板10能够以低成本制造。

此外,在图10中,数据线的上层导体部形成为与下层导体部相同的线宽,但也可以如图14所示,使上层导体部形成为比下层导体部窄的线宽。在使上层导体部和下层导体部形成为相同的线宽的情况下,如果产生图案偏移,则上层导体部和下层导体部变为在宽度方向上偏移的状态。因此,数据线24与像素电极22之间的距离产生偏差,数据线24与像素电极22之间产生的寄生电容产生偏差。在使上层导体部形成为比下层导体部窄的线宽的情况下,数据线24的截面为凸状,因此,数据线24与像素电极22之间的距离变为固定。因此,能够防止数据线24与像素电极22之间产生的寄生电容的偏差。另外,由于数据线24的截面为凸状并且为锥形形状,因此,形成在数据线24上的保护绝缘膜不容易产生裂纹。

如以上所示,本实施方式的有源矩阵基板10具备:多个栅极线23;多个数据线24;多个像素电路20,其与栅极线23和数据线24的交点对应地配置,各自包含开关元件(TFT21)和像素电极22;保护绝缘膜(SiNx膜151、152),其与栅极线23、数据线24、开关元件以及像素电极22相比,形成于上层;以及共用电极30,其形成在保护绝缘膜的上层。数据线24包含与像素电极22一起使用ITO形成的下层导体部131和使用ITO以外的金属材料(MoNb/Al合金/MoNb)形成的上层导体部141。下层导体部131形成为在开关元件的位置处被切断的形状,上层导体部141以与下层导体部131重叠的方式形成为连续的形状。下层导体部131形成为在栅极线23的配置位置处被切断的形状。

根据本实施方式的有源矩阵基板10,通过适当地选择用于形成像素电极22等的蚀刻液和用于形成源极层图案的蚀刻液,能够防止数据线24的下层导体部131被过度蚀刻。另外,数据线24具有包括下层导体部131和上层导体部141的冗长结构。因此,能够防止数据线24的断线不良。另外,在开关元件的位置没有形成下层导体部131,因此,能够使形成有开关元件的位置与周边部之间的高低差变小,防止进行摩擦处理时的取向不良,防止条纹。

另外,上层导体部141使用MoNb和Al合金来形成。上层导体部141形成为具有包括MoNb、Al合金以及MoNb的3层结构。因此,对于像素电极22等的形成,使用氯化铁或者草酸作为蚀刻液,对于源极层图案的形成,使用磷酸-硝酸-乙酸作为蚀刻液,而能够起到上述的效果。另外,通过使上层导体部141形成为比下层导体部131窄的线宽,能够防止数据线24与像素电极22之间产生的寄生电容的偏差。另外,共用电极30对应于像素电极22而具有多个狭缝31。因此,能够使用共用电极30和像素电极22对液晶层施加横向的电场。

另外,本实施方式的有源矩阵基板10的制造方法具备:在第1配线层形成多个栅极线23和多个开关元件的栅极电极111的步骤(第1工序);形成栅极绝缘膜(SiNx膜121)和半导体膜(非晶Si膜122和n+非晶Si膜123)的步骤(第2工序);像素电极层形成步骤(第3工序),在像素电极层使用ITO形成像素电极22和多个数据线24的下层导体部131;源极层形成步骤(第4工序),在第2配线层使用ITO以外的金属材料形成数据线24的上层导体部141和开关元件的导通电极(源极电极142和漏极电极143),并且将半导体膜图案化;在像素电极22的上层形成保护绝缘膜的步骤(第5工序);以及在保护绝缘膜的上层形成共用电极30的步骤(第6工序)。在像素电极层形成步骤中,使下层导体部131形成为在开关元件的位置被切断的形状,在源极层形成步骤中,使上层导体部141以与下层导体部131重叠的方式形成为连续的形状。在像素电极层形成步骤中,使下层导体部131形成为在栅极线23的配置位置被切断的形状。另外,在源极层形成步骤中,使用MoNb和Al合金形成上层导体部141和导通电极。另外,在源极层形成步骤中,以具有包括MoNb、Al合金以及MoNb的3层结构的方式,形成上层导体部141和导通电极。在源极层形成步骤中,也可以使上层导体部141形成为比下层导体部131窄的线宽。另外,在形成共用电极30的步骤中,以对应于像素电极22而具有多个狭缝31的方式形成共用电极30。从而,能够制造起到上述的效果的有源矩阵基板10。

另外,在像素电极层形成步骤中,使用氯化铁或者草酸来进行蚀刻,在源极层形成步骤中,使用不蚀刻氧化铟锡的蚀刻液进行蚀刻。因此,在源极层形成步骤中,能够选择不蚀刻氧化铟锡的适当的蚀刻液。在源极层形成步骤中,优选使用磷酸-硝酸-乙酸进行蚀刻。从而,能够以低成本制造起到上述的效果的有源矩阵基板10。

此外,至此说明了横电场方式的液晶面板的有源矩阵基板,但能够以同样的方法构成纵电场方式的液晶面板的有源矩阵基板、有机EL(Electro Luminescence;电致发光)显示装置的有源矩阵基板。另外,能够以同样的方法构成包含使用了IGZO(铟镓锌氧化物)等氧化物半导体的TFT的有源矩阵基板。

以上虽然详细地说明了本发明,但以上的说明在所有方面只是例示,而不是限制性的内容。能理解的是,在不脱离本发明的范围的情况下,能想出许多的其它变更、变形。

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