JP2005292661A

JP2005292661A - 半透過型液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number: JP2005292661A
Application number: JP2004110300A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Masutani; 雄一升谷; Shingo Nagano; 慎吾永野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: JP4191642B2

Abstract

【課題】半透過型液晶表示装置において、材料コストの高い有機樹脂膜を用いず、かつ歩留まりを低下させずに大きな補助容量を得る。
【解決手段】本発明における半透過型液晶表示装置は、液晶駆動時の補助容量を第一の導電膜２からなる補助容量配線２４に、画素を囲む配線とは絶縁層を介して異なる層に設けられている反射画素電極１０を重畳することにより形成する。さらに、反射画素電極１０を絶縁層を介して第一の導電膜２からなる補助容量配線２４に重畳することにより、反射画素電極１０と透過画素電極との高低差（ギャップ）が小さくなり、ＴＦＴアレイ基板１００に材料コストの高い有機樹脂を用いない構成とした場合においても、対向基板側の反射領域に対応する位置に透明樹脂による凸部を形成することにより、反射画素電極部と透過画素電極部における光路長を等しくすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置の画素電極として１画素内に光を透過する透過画素電極と光を反射する反射画素電極を有する半透過型液晶表示装置、およびその製造方法に関するものである。

従来の一般的な液晶表示装置として、光源をその背面または側面に配設して画像表示を行う透過型液晶表示装置と、基板に反射板を設置し周囲光を反射板表面で反射させることにより画像表示を行う反射型液晶表示装置がある。透過型液晶表示装置は、周囲光が非常に明るい場合には、周囲光に比べて表示光が暗いため表示を観察できず、表示を観察できるようにするためには光源の強度を上げる必要があり、消費電力が増大するという問題がある。他方、反射型液晶表示装置は、周囲光が暗い場合には視認性が極端に低下するという欠点を有する。これらの問題点を解決するために、１画素内に光を透過する透過画素電極と光を反射する反射画素電極を有する液晶表示装置（以下、半透過型液晶表示装置と称す）が提案されている。

従来の半透過型液晶表示装置においては、１画素内に透過画素電極と反射画素電極を有するＴＦＴアレイ基板として、透明絶縁性基板上に設けられた第一の導電膜からなる複数本のゲート電極を備えたゲート配線、補助容量電極および補助容量配線と、ゲート配線と第一の絶縁膜を介して交差する第二の導電膜からなる複数本のソース電極を備えたソース配線と、ゲート電極上に第一の絶縁膜を介して設けられた半導体層とソース電極およびドレイン電極からなる薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）と、ＴＦＴとゲート配線およびソース配線の上部に設けられた第二の絶縁膜および有機樹脂膜からなる層間絶縁膜と、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのドレイン電極と電気的に接続された透過率の高い導電膜からなる透過画素電極と、透過画素電極と共に設けられた透過率の高い導電膜上に形成され、透過率の高い導電膜およびコンタクトホールを介してＴＦＴのドレイン電極と電気的に接続された反射率の高い導電膜からなる反射画素電極とを備えた構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２４８２３２号公報（第６−１１頁、第１図）

上記文献等に開示された従来の半透過型液晶表示装置においては、液晶駆動時の補助容量は、第二の導電膜からなるドレイン電極を第一の導電膜からなる補助容量電極および補助容量配線の形成領域にまで亘って形成し、第一の絶縁膜を介して補助容量電極および補助容量配線に重畳させることにより形成している。また、光を反射して表示を行う反射部と光を透過して表示を行う透過部の光路長を等しくする、すなわち、反射領域の液晶厚を透過領域の液晶厚の約半分にするために、反射画素電極を層間絶縁膜の上に配置し、透過画素電極を層間絶縁膜および第一の絶縁膜を除去した透明絶縁性基板上に直接配置している。

しかし、反射画素電極を層間絶縁膜の上に配置し、透過画素電極を層間絶縁膜等を除去した透明絶縁性基板上に直接配置する構造では、透過画素電極部の層間絶縁膜を除去することにより生じる層間絶縁膜のエッジ部分において、液晶の配向異常が発生して表示品位を低下させる恐れがある。これを防止するために、層間絶縁膜のエッジ部分を反射画素電極で覆う構造が提示されているが、このエッジ部分における反射光は表示に寄与しないため、開口率を低下させる原因となっていた。また、層間絶縁膜として用いられる有機樹脂は材料コストが高いという問題があった。

従来の半透過型液晶表示装置では、反射領域の液晶厚を透過領域の液晶厚の約半分にするための構成として、例えば非特許文献１に示すように、対向基板側において反射領域に対応する位置に透明樹脂により凸部を形成する構造が開示されている。本従来構造においては、有機樹脂からなる層間絶縁膜上に透過画素電極と反射画素電極が形成され、対向基板側には、透過領域の液晶厚の約半分の厚みの凸部が透明樹脂により形成されている。本従来構造においても、材料コストが高い有機樹脂を用いていることにより、製造コストを増大させるという問題があった。
藤森孝一著他二名「高透過アドバンストＴＦＴ−ＬＣＤ技術」シャープ技報第８５号・２００３年４月（第３５−３６頁、第４図）

また、反射領域の液晶厚を透過領域の液晶厚の約半分にするために、対向基板側の反射領域に対応する位置に透明樹脂により凸部を形成する構成においては、ＴＦＴアレイ基板に層間絶縁膜を用いない構造も考えられるが、この場合、対向基板側に形成する凸部の厚みは、透過領域の液晶厚の約半分の厚みから、ＴＦＴアレイ基板側の反射画素電極と透過画素電極との高低差分を差し引いた厚みとする必要がある。従来構造においては、画素の開口率を向上させるために、反射画素電極は補助容量を形成する補助容量配線とドレイン電極の形成領域に重ねて設けられるため、反射画素電極と透過画素電極の高低差としては、補助容量配線とドレイン電極および反射画素電極の膜厚をあわせた値となり、その値を透過領域の液晶厚の約半分から差し引いた厚みを有する凸部を対向基板側に形成しなければならないが、透明樹脂からなる凸部は薄く形成することが難しいという問題があった。

また、従来の半透過型液晶表示装置において、液晶駆動時の補助容量を形成するためのドレイン電極は、画素を囲む配線（ソース配線）と同一層に形成されるため、隣接するソース配線との間隙が狭くなり短絡が生じやすくなるという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、１画素内に光を透過する透過画素電極と光を反射する反射画素電極を有する半透過型液晶表示装置において、材料コストの高い有機樹脂膜を用いず、かつ歩留まりを低下させずに大きな補助容量を得ることを目的とする。

本発明に係わる半透過型液晶表示装置は、１画素内に光を透過する透過画素電極と光を反射する反射画素電極を有するＴＦＴアレイ基板と、対向透明電極を有する対向基板との間に液晶が配置されてなる半透過型液晶表示装置であって、
ＴＦＴアレイ基板は、
透明絶縁性基板上に形成された第一の導電膜からなるゲート電極を有する複数本のゲート配線と補助容量電極および補助容量配線と、
第一の導電膜の上に形成された第一の絶縁膜と、
第一の絶縁膜上に形成された第二の導電膜からなり、ゲート配線と交差する複数本のソース電極を備えたソース配線およびドレイン電極と、
ゲート電極と、ゲート電極上に第一の絶縁膜を介して形成された半導体層と、ソース電極およびドレイン電極からなる薄膜トランジスタと、
薄膜トランジスタおよび第二の導電膜の上に形成された第二の絶縁膜と、
第二の絶縁膜上に形成され、第二の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極と電気的に接続された透過率の高い導電膜からなる透過画素電極と、
透過画素電極とともに透過率の高い導電膜で形成された透明導電膜部上に形成され、透明導電膜部およびコンタクトホールを介してドレイン電極に電気的に接続された反射率の高い導電膜からなる反射画素電極を備えており、
反射画素電極は、第一の絶縁膜および第二の絶縁膜を介して補助容量電極および補助容量配線に重畳されて補助容量を形成しているものである。

本発明によれば、液晶駆動時の補助容量は、第一の導電膜からなる補助容量配線に、画素を囲む配線とは絶縁層を介して異なる層に設けられている反射画素電極を重畳することにより形成されており、反射画素電極と配線との短絡を考慮する必要が無いため、反射画素電極の形成面積を大きくして大きな補助容量を得ることができる。また、ＴＦＴアレイ基板に材料コストの高い有機樹脂からなる層間絶縁膜を用いない構成とする場合においても、反射画素電極と透過画素電極との高低差は補助容量配線の膜厚分のみであり、その値を透過領域の液晶厚の約半分から差し引いた厚みを有する凸部を、対向基板側の反射領域に対応する位置に透明樹脂により形成することは可能であり、反射部と透過部の光路長を等しくすることができる。以上ことから、表示品質に優れ、高歩留まりおよび低コストの半透過型液晶表示装置が得られる。

実施の形態１．
以下に、本発明を実施するための最良の形態である実施の形態１について述べる。図１は、本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板の一画素を示す平面図、図２（ａ）〜（ｆ）は、図１と同様に本実施の形態１における半透過型液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板の製造プロセスフローを示す断面図である。図中、同一、相当部分には同一符号を付している。

なお、図２（ａ）〜（ｆ）では、半透過型液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板の主要部分、すなわち図中左から順にゲート端子部、ソース端子部、ゲート／ソース交差部、ＴＦＴ部、画素／ドレインコンタクト部、反射画素電極部、透過画素電極部の断面を連続的に示しているが、各部分の実際の寸法や位置関係を正確に示すものではない。例えば、図２に示すゲート端子部およびソース端子部は表示領域以外の基板端部に形成されており、これらの端子を介して駆動回路から信号が入力されるものである。

本実施の形態における半透過型液晶表示装置は、図２（ｆ）に示すように、１画素内に光を透過する透過画素電極と光を反射する反射画素電極を有するＴＦＴアレイ基板に、対向透明電極を有する対向基板を対向して配置し、それらの間に液晶を配置したものである。まず、本実施の形態１におけるＴＦＴアレイ基板の構造について、図１および図２（ｅ）を用いて説明する。

ガラス基板等の透明絶縁性基板１上には、第一の導電膜２からなるゲート電極２１を備えたゲート配線２２、ゲート端子２３、補助容量電極および補助容量配線２４が形成されている。ゲート電極２１はＴＦＴ部に、ゲート配線２２はゲート／ソース交差部に、ゲート端子２３はゲート端子部に、補助容量電極および補助容量配線２４は反射画素電極部に、それぞれ形成される。

第一の導電膜２は第一の絶縁膜（ゲート絶縁膜）３により覆われ、さらに、ＴＦＴ部では、ゲート電極２１上に、第一の絶縁膜３を介して半導体層である半導体能動膜４およびオーミックコンタクト膜５が形成されている。このオーミックコンタクト膜５は中央部が除去されて二つの領域に分割され、一方には第二の導電膜６からなるソース電極６１、他方には同様に第二の導電膜６からなるドレイン電極６２が積層されている。これらのゲート電極２１と半導体能動膜４とソース電極６１およびドレイン電極６２によりスイッチング素子であるＴＦＴが構成されている。

図２（ｆ）において、ソース電極６１から左側にソース配線６３およびソース端子６４が延び、またドレイン電極６２から右側に第二の導電膜部分６５が延びている。ソース配線６３はゲート／ソース交差部に、またソース端子６４はソース端子部にそれぞれ形成される。第二の導電膜部分６５は、ゲート電極２１と、補助容量電極および補助容量配線２４との間の第一の絶縁膜３上に延びている。この導電膜部分６５は、画素／ドレインコンタクト部に形成されている。
なお、ゲート配線２２とソース配線６３との交差部には、交差部の耐電圧を向上させるために半導体能動膜４およびオーミックコンタクト膜５を残存させている。

上記構成要素を覆うように第二の絶縁膜７が形成されている。また、ドレイン電極６１上の第二の絶縁膜７、ゲート端子２３上の第一の絶縁膜３および第二の絶縁膜７、ソース端子６４上の第二の絶縁膜７にはそれぞれコンタクトホール８１、８２、８３が形成されている。コンタクトホール８１は、画素／ドレインコンタクト部に形成され、具体的には、補助容量電極および補助容量配線２４と、ゲート電極２１との間にあって、ドレイン電極６２から延びた第二の導電膜部分６５の上に開口される。コンタクトホール８２、８３は、ゲート端子部およびソース端子部に形成され、それぞれゲート端子２３およびソース端子６４の上に開口する。

透過率の高い導電膜である透明導電性膜９が第二の絶縁膜７上に形成され、この透明導電性膜９は、コンタクトホール８１、８２、８３の底部および側壁部を覆うと共に、ドレイン電極６１とコンタクトホール８１を介して電気的に接続された電極パターン９１、ゲート端子２３とコンタクトホール８２を介して電気的に接続された端子パターン９２、ソース端子６４とコンタクトホール８３を介して電気的に接続された端子パターン９３を第二の絶縁膜７上に形成する。ドレイン電極６１と電気的に接続された電極パターン９１は、透過画素電極９１ａと、透明導電膜部分９１ｂを有する。透明画素電極９１ａは、透明画素電極部に形成され、第一の絶縁膜３と第二の絶縁膜７の上にあって、透明画素電極の機能を果たす。透明導電膜部分９１ｂは、反射画素電極部に形成され、第一の絶縁膜３および第二の絶縁膜７を介して補助容量電極および補助容量配線２４に重なり、補助容量を形成する。透明導電膜部分９１ｂは、下層に補助容量電極および補助容量配線２４等が形成され透過部として用いることのできない。また、端子パターン９２、９３介して駆動回路からゲート配線２２もしくはソース配線６３に信号が入力される。

透明導電膜部９１ｂ上には、反射率の高い導電膜からなる反射画素電極１０が形成されている。このように、反射画素電極１０を、下層に補助容量電極および補助容量配線２４が形成されている領域である透明導電膜部分９１ｂに重ねて形成することは、透過領域として利用できない部分を反射領域として利用できるため、開口率を向上させる上で好ましい。この反射画素電極１０は反射画素電極部に形成され、絶縁膜（第一の絶縁膜３および第二の絶縁膜７）を介して補助容量電極および補助容量配線２４に重畳されるため、液晶駆動時の補助容量が形成されて良好な表示を行うことができる。

また、従来構造の半透過型液晶表示装置では、ドレイン電極を補助容量電極および補助容量配線の形成領域にまで亘って形成し、ドレイン電極と補助容量電極および補助容量配線により補助容量を形成していたため、ドレイン電極は同一層に形成されるソース配線との短絡が生じないようにソース配線と間隔を有して形成する必要があったが、本実施の形態では、補助容量を形成するための反射画素電極１０は、ソース配線６３とは異なる層に形成されるため、ソース配線６３との短絡を考慮することなく反射画素電極１０を形成することができ、大きな補助容量を形成することができる。

反射画素電極１０は透明導電膜部９１ｂおよびコンタクトホール８１を介してドレイン電極６２と電気的に接続され、また、透過画素電極９１ａは連続して形成されている透明導電膜部９１ｂおよびコンタクトホール８１を介してドレイン電極６２と電気的に接続されている。これらの反射画素電極１０と透過画素電極９１ａは、ＴＦＴアレイ基板と対向配置される対向基板に形成された対向透明電極との間に印加された電圧により液晶の配向を制御するものである。

次に、本実施の形態１における半透過型液晶表示装置の製造工程について、図２を用いて説明する。

まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板１を洗浄して表面を浄化した後、この透明絶縁性基板１上にスパッタリング法等により第一の導電膜２を成膜する。第一の導電膜２としては、例えばクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）またはこれらを主成分とする合金等が用いられる。本実施の形態では、第一の導電膜２として膜厚４００ｎｍのクロム膜を成膜する。

なお、第一の導電膜２上には、後述の工程でエッチングによりコンタクトホール８２が形成され、コンタクトホール８２内には電気的接続を得るための導電性薄膜（透明導電性膜９）が形成されるため、表面酸化が生じにくい金属薄膜や酸化されても導電性を有する金属薄膜を第一の金属膜２として用いることが好ましい。

次に、第一の写真製版工程にて第一の導電膜２をパターニングし、図２（ａ）に示すように、ゲート端子２３、ゲート配線２２、ゲート電極２１、補助容量電極および補助容量配線２４を形成する。写真製版工程では、基板を洗浄後、感光性レジストを塗布、乾燥したのちに、所定のパターンが形成されたマスクを通して露光し、現像することにより基板上にマスクパターンを転写したレジストを形成し、感光性レジストを加熱硬化させたのちに第一の金属膜のエッチングを行い、その後感光性レジストを剥離する。

なお、第一の導電膜２のエッチングは、公知のエッチャントを用いてウエットエッチング法で行うことができる。例えば、第一の導電膜２がクロムで構成されている場合には、第二硝酸セリウムアンモニウムおよび硝酸が混合された水溶液が用いられる。また、第一の金属膜２のエッチングにおいては、パターンエッジの段差部における絶縁膜のカバレッジを向上させて他の配線との段差部での短絡を防止するために、パターンエッジ断面が台形状のテーパー形状となるようにテーパーエッチングすることが好ましい。

次に、プラズマＣＶＤ法等により第一の絶縁膜３、半導体能動膜４、オーミックコンタクト膜５を連続して成膜する。ゲート絶縁膜となる第一の絶縁膜３としては、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｙ膜、ＳｉＯｚＮｗ膜のいずれかの単層膜もしくはこれらを積層した多層膜が用いられる（なお、ｘ、ｙ、ｚ、ｗはそれぞれ化学量論組成を表す正数である）。第一の絶縁膜３の膜厚は、薄い場合にはゲート配線２２とソース配線６３の交差部で短絡を生じやすく、厚い場合にはＴＦＴのＯＮ電流が小さくなり表示特性が低下することから、第一の導電膜２の厚さ程度以上で、かつなるべく薄くすることが好ましい。また、絶縁膜はピンホール等の発生による層間ショートを防止するために、複数回に分けて成膜することが好ましい。本実施の形態では、膜厚３００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜した後、さらに膜厚１００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜することにより、膜厚４００ｎｍのＳｉＮ膜を第一の絶縁膜３として形成する。

半導体能動膜４としては、アモルファスシリコン（ａ―Ｓｉ）膜、ポリシリコン（ｐ―Ｓｉ）膜等が用いられる。半導体能動膜４の膜厚は、薄い場合には後述するオーミックコンタクト膜５のドライエッチング時に膜の消失が発生し、厚い場合にはＴＦＴのＯＮ電流が小さくなることから、オーミックコンタクト膜５のドライエッチング時におけるエッチング量の制御性と、必要とするＴＦＴのＯＮ電流値を考慮して選択する。本実施の形態では、半導体能動膜４として膜厚１５０ｎｍのａ―Ｓｉ膜を成膜する。

オーミックコンタクト膜５としては、ａ―Ｓｉにリン（Ｐ）を微量にドーピングしたｎ型ａ―Ｓｉ膜、あるいはｎ型ｐ―Ｓｉ膜が用いられる。本実施の形態では、オーミックコンタクト膜５として膜厚３０ｎｍのｎ型ａ―Ｓｉ膜を成膜する。

次に、第２の写真製版工程にて、図２（ｂ）に示すように、半導体能動膜４およびオーミックコンタクト膜５を少なくともＴＦＴ部が形成される部分に残存するようにパターニングする。なお、半導体能動膜４およびオーミックコンタクト膜５はＴＦＴ部が形成される部分の他に、ゲート配線２２とソース配線６３が交差する部分にも残存させることにより、交差部での耐電圧が大きくなり好ましい。なお、半導体能動膜４およびオーミックコンタクト膜５のエッチングは、公知のガス組成（例えば、ＳＦ_６とＯ_２の混合ガスまたはＣＦ_４とＯ_２の混合ガス）を用いてドライエッチング法で行うことができる。

次に、スパッタリング法等により第二の導電膜６を成膜する。第二の導電膜６としては、例えばクロム、モリブデン、タンタル、チタンまたはこれらを主成分とする合金などが用いられる。本実施の形態では、膜厚４００ｎｍのクロム膜を成膜する。なお、第二の導電膜６上には、後述の工程でエッチングによりコンタクトホールが形成され、コンタクトホール内には電気的接続を得るための導電性薄膜（透明導電性膜９）が形成されるため、表面酸化が生じにくい金属薄膜や酸化されても導電性を有する金属薄膜を第二の導電膜６として用いることが好ましい。

次に、第三の写真製版工程にて第二の導電膜６をパターニングし、ソース端子６４、ソース配線６３、ソース電極６１、ドレイン電極６２および第二の導電膜部分６５を形成する。ソース電極６１は、ソース配線６３とゲート配線２２が交差する部分にまで亘って形成される。なお、第二の導電膜６のエッチングは、公知のエッチャントを用いてウエットエッチング法で行うことができる。

続いて、ＴＦＴ部のオーミックコンタクト膜５の中央部をエッチング除去し、図２（ｃ）に示すように半導体能動膜４を露出させる。なお、オーミックコンタクト膜５のエッチングは、公知のガス組成（例えば、ＳＦ_６とＯ_２の混合ガスまたはＣＦ_４とＯ_２の混合ガス）を用いてドライエッチング法で行うことができる。

次に、プラズマＣＶＤ法等により第二の絶縁膜７を成膜する。第二の絶縁膜７としては、第一の絶縁膜３と同様の材質により形成することができ、膜厚は下層パターンのカバレッジを考慮して決めることが好ましい。本実施の形態では、第二の絶縁膜７として膜厚４００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜する。

次に、第四の写真製版工程にて第二の絶縁膜７および第一の絶縁膜３をパターニングし、図２（ｄ）に示すように、第二の導電膜部分６５上にコンタクトホール８１、ゲート端子２３上にコンタクトホール８２、ソース端子６４上にコンタクトホール８３を形成する。なお、ゲート端子２３上の第一の絶縁膜３および第二の絶縁膜７は、一度にエッチングされてコンタクトホール８２が形成される。第一の絶縁膜３および第二の絶縁膜７のエッチングは、公知のエッチャントを用いてウエットエッチング法、もしくは公知のガス組成を用いてドライエッチング法で行うことができる。また、第二の絶縁膜７および第一の絶縁膜３のエッチングにおいては、コンタクトホール内での導電性薄膜のカバレッジを向上させるために、テーパーエッチングすることが好ましい。

なお、この時点においては、図２（ｄ）に示すように、ＴＦＴ部と反射画素電極部の間の画素／ドレインコンタクト部に位置するコンタクトホール８１により第二の導電膜６からなる第二の導電膜部分６５が露出し、コンタクトホール８２により第一の導電膜２からなるゲート端子２３が露出し、コンタクトホール８３により第二の導電膜６からなるソース端子６４が露出している。

次に、スパッタリング法等により透明導電性膜９を成膜する。透明導電性膜９としてはＩＴＯ、ＳｎＯ_２などを用いることができ、特に化学的安定性の観点からＩＴＯを用いることが好ましい。なお、ＩＴＯは、結晶化ＩＴＯまたはアモルファスＩＴＯ（ａ−ＩＴＯ）のいずれでもよいが、ａ−ＩＴＯを用いた場合は、パターニング後、結晶化温度１８０℃以上に加熱して結晶化させる必要がある。本実施の形態では、透明導電性膜として膜厚８０ｎｍのａ−ＩＴＯを成膜する。

次に、第五の写真製版工程にて透明導電性膜９をパターニングし、図２（ｅ）に示すように、電極パターン９１（透過画素電極９１aと透明導電膜部９１ｂ）、および端子パターン９２、９３を形成する。このとき、コンタクトホール８１、８２、８３の底部および側壁部は透明絶縁性膜９により被覆される。なお、コンタクトホール８１、８２、８３の底部に露出しているゲート端子２３を構成する第一の導電膜２、およびドレイン電極６２、ソース端子６４および第二の導電膜部分６５を構成する第二の導電膜６は、表面酸化が生じにくい金属（クロム）により構成されているため、ドレイン電極６２、ゲート端子２３、ソース端子６４および第二の導電膜部分６５は透明導電性膜９と良好なコンタクト抵抗を得ることができ、ドレイン電極６２はコンタクトホール８１を介して電極パターン９１と、ゲート端子２３はコンタクトホール８２を介して端子パターン９２と、ソース端子６４はコンタクトホール８３を介して端子パターン９３と電気的に接続されている。

なお、透明導電性膜９のエッチングは、使用する材料によって公知のエッチャントもしくは公知のガス組成を用いて行うことができる。また、透明導電性膜９のエッチングおよび感光性レジストの剥離後、ａ−ＩＴＯを結晶化させるために大気中で１８０℃以上に加熱する。

次に、スパッタリング法等により反射画素電極１０を構成する第三の導電膜１０ａ、１０ｂを成膜する。第三の導電膜１０ａ、１０ｂとしては、例えばクロム、モリブデン、タンタル、チタンまたはこれらを主成分とする合金を下層とし、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）またはこれらを主成分とする合金を上層とする二層構造を有した薄膜を用いることができる。なお、上層の第三の導電膜１０ｂは、反射画素電極として用いられるため、反射率の高い導電膜により構成する。本実施の形態では、下層の第三の金属膜１０ａとして膜厚１００ｎｍのクロム膜、上層の第三の導電膜１０ｂとして膜厚３００ｎｍのアルミニウムと銅（Ｃｕ）の合金膜を成膜する。

次に、第六の写真製版工程にて第三の導電膜１０ａ、１０ｂをパターニングし、図２（ｆ）に示すように、反射画素電極１０を形成する。反射画素電極１０はドレイン電極６２と電気的に接続された透明導電膜部９１ｂ上に形成される。なお、第三の導電膜１０ａ、１０ｂのエッチングは、公知のエッチャントを用いてウエットエッチング法で行うことができる。以上の工程を経て、図２（ｆ）に示すように、１画素内に透過画素電極９１ａと反射画素電極１０とを有するＴＦＴアレイ基板が完成する。

このようにして形成されたＴＦＴアレイ基板は、その後のパネル組み立て工程において配向膜が塗布され、一定の方向にラビング処理が施される。同様に、他の透明絶縁性基板上にブラックマトリクス、カラーフィルタ、カラーフィルタの保護膜、対向透明電極等が形成された対向基板にも配向膜が塗布されラビング処理が施される。これらのＴＦＴアレイ基板と対向基板とを互いの配向膜が向き合うようにスペーサを介して重ね合わせ、基板周縁部をシール材にて接着し、両基板間に液晶を封止する。このようにして形成された液晶パネルの背面にバックライトユニットに取り付けることにより、本実施の形態１における半透過型液晶表示装置が完成する。

一般に、半透過型液晶表示装置では、光を反射して表示を行う反射画素電極部と光を透過して表示を行う透過画素電極部における光路長を等しくして光学特性の整合性を向上させるために、反射領域の液晶厚を透過領域の液晶厚の約半分にすることが好ましい。反射領域の液晶厚を透過領域の液晶厚の約半分にするための方法の一つとして、対向基板側の反射領域に対応する位置に透明樹脂により凸部を形成する構成が提示されており、本実施の形態１によるＴＦＴアレイ基板を該構成に適用することにより、反射画素電極部と透過画素電極部の光学特性の整合性が良好な表示品質に優れた半透過型液晶表示装置を形成することができる。

図３に本実施の形態１によるＴＦＴアレイ基板と反射領域に凸部を有する対向基板からなる半透過型液晶パネルの断面図を示す。対向基板１０１は、透明絶縁性基板１０２上にブラックマトリクス１０３、カラーフイルタ１０４、対向透明電極１０５、および反射領域に対応する位置には透明樹脂による凸部１０６が形成されている。なお、図３においては、ＴＦＴアレイ基板１００および対向基板１０１に塗布される配向膜の記載は省略されている。

反射領域の液晶厚ｄrを透過領域の液晶厚ｄtの半分にするためには、透明樹脂による凸部１０６の厚みΔｄ_ＣＦは、透過領域の液晶厚ｄtの１／２から反射画素電極１０と透過画素電極９１ａの高低差（ギャップ）Δｄ_ＴＦＴを差し引いた厚みとすることが必要である。本実施の形態において、反射画素電極１０と透過画素電極９１ａの高低差Δｄ_ＴＦＴは、反射画素電極１０形成部と透過画素電極９１ａの形成部の層構成より、補助容量配線２４と反射画素電極１０に起因するものであり、その厚みは補助容量配線２４を構成する第一の導電膜２の膜厚４００ｎｍと、反射画素電極１０を構成する第三の導電膜１０ａ、１０ｂの膜厚４００ｎｍを合わせたものである。透過領域の液晶厚ｄtを４μｍとした場合、凸部の厚みΔｄ_ＣＦは、２μｍからΔｄ_ＴＦＴの８００ｎｍを差し引いた１．２μｍとなり、透明樹脂による凸部の形成は可能である。

なお、上記実施の形態１では、反射領域の液晶厚と透過領域の液晶厚に差を設けて反射画素電極部と透過画素電極部における光学特性の整合性を向上させる方法として、対向基板側の反射領域に対応する位置に透明樹脂により凸部を形成する構造を示したが、本実施の形態１によるＴＦＴアレイ基板を他の光学特性の整合性を向上させ得る方法に適用することは可能である。

以上のように、本実施の形態１では、液晶駆動時の補助容量は、第一の導電膜２からなる補助容量配線２４に、画素を囲む配線（ゲート配線２２、ソース配線６３等）とは絶縁層を介して異なる層に設けられている反射画素電極１０を重畳することにより形成されており、反射画素電極１０と配線との短絡を考慮する必要が無いため、反射画素電極１０の形成面積を大きくでき、大きな補助容量を得ることができる。また、ＴＦＴアレイ基板に材料コストの高い有機樹脂からなる層間絶縁膜を用いない構成とする場合においても、対向基板側の反射領域に対応する位置に透明樹脂による凸部を形成することにより、反射画素電極部と透過画素電極部における光路長を等しくして光学特性の整合性を向上させることができる。以上ことから、表示品質に優れ、高歩留まりおよび低コストの半透過型液晶表示装置が得られる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２における半透過型液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板を示す断面図である。図中、同一、相当部分には同一符号を付している。

本実施の形態２における半透過型液晶表示装置の構造および製造工程については、ＴＦＴアレイ基板に形成される反射画素電極１０が第三の絶縁膜１１により被覆される部分を除いては上記実施の形態一と同様であるので説明を省略する。

本実施の形態におけるＴＦＴアレイ基板は、上記実施の形態１と同様に、透明絶縁性基板１上に第一の導電膜２からなるゲート電極２１とゲート配線２２とゲート端子２３と補助容量電極および補助容量配線２４、第一の絶縁膜３、半導体能動膜４、オーミックコンタクト膜５、第二の導電膜６からなるソース電極６１とドレイン電極６２とソース配線６３とソース端子６４、第二の導電膜部分６５、第二の絶縁膜７、ドレイン電極６２上のコンタクトホール８１、ゲート端子２３上のコンタクトホール８２、ソース端子６４上のコンタクトホール８３、透明導電性膜９からなる電極パターン９１（透過画素電極９１ａ、透明導電膜部９１ｂ）と端子パターン９２、９３、および反射画素電極１０が形成されている。さらに、本実施の形態では、図４に示すように、反射画素電極１０上に第三の絶縁膜１１が形成され、反射画素電極１０は第三の絶縁膜１１によりその全面が覆われている。

次に、本実施の形態２における半透過型液晶表示装置の製造工程について説明する。なお、透明導電性膜９からなる電極パターン９１（透過画素電極９１ａ、透明導電膜部９１ｂ）および端子パターン９２、９３を形成する工程までは上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

上記実施の形態１と同様の工程により、透明絶縁性基板１上には第一の導電膜２からなるゲート電極２１とゲート配線２２とゲート端子２３と補助容量電極および補助容量配線２４、第一の絶縁膜３、半導体能動膜４、オーミックコンタクト膜５、第二の導電膜６からなるソース電極６１とドレイン電極６２とソース配線６３とソース端子６４と第二の導電膜部分６５、第二の絶縁膜７、第二の導電膜６５上のコンタクトホール８１、ゲート端子２３上のコンタクトホール８２、ソース端子６４上のコンタクトホール８３、透明導電性膜９からなる電極パターン９１（透過画素電極９１ａ、透明導電膜部９１ｂ）と端子パターン９２、９３が形成されている。

次に、スパッタリング法等により反射画素電極１０を構成する第三の導電膜１０ａ、１０ｂを成膜する。第三の導電膜１０ａ、１０ｂとしては、例えばクロム、モリブデン、タンタル、チタンまたはこれらを主成分とする合金を下層とし、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）またはこれらを主成分とする合金を上層とする二層構造を有した薄膜を用いることができる。本実施の形態では、下層の第三の金属膜１０ａとして膜厚１００ｎｍのクロム膜、上層の第三の導電膜１０ｂとして膜厚３００ｎｍのアルミニウムと銅（Ｃｕ）の合金膜を成膜する。

続けて、プラズマＣＶＤ法等により第三の絶縁膜１１を成膜する。第三の絶縁膜１１としては、第一の絶縁膜３と同様の材質による膜厚１００ｎｍから５００ｎｍの薄膜を用いることができる。本実施の形態では、第三の絶縁膜１１として膜厚１００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜する。

次に、第六の写真製版工程にて第三の絶縁膜１１および第三の導電膜１０ａ、１０ｂをパターニングし、図４に示すように、反射画素電極１０および反射画素電極１０を被覆する第三の絶縁膜１１を形成する。反射画素電極１０はドレイン電極６２と電気的に接続された透明導電膜部９１ｂ上に形成される。なお、この写真製版工程においては、同一レジストパターンを用いて第三の絶縁膜１１および第三の導電膜１０ａ、１０ｂのパターニングを行う。以上の工程を経て、図４に示すように、１画素内に透過画素電極９１ａと反射画素電極１０とを有するＴＦＴアレイ基板が完成する。以降、上記実施の形態１と同様の工程により半透過型液晶表示装置を形成する。

一般に、半透過型液晶表示装置においては、光を反射して表示を行う反射画素電極部と光を透過して表示を行う透過画素電極部との光路長を近づけ光学特性を一致させるために、反射画素電極部の液晶厚を小さくする必要がある。その結果、面間（ＴＦＴアレイ基板の反射画素電極と対向基板の対向透明電極間）でショートが発生し歩留まりが低下するという問題があった。本実施の形態２では、反射画素電極１０上に第三の絶縁膜１１を形成することにより、反射画素電極１０と対向透明電極間のショートの発生を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態２においては、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、反射画素電極１０上に同一写真製版工程により第三の絶縁膜１１を形成することにより、写真製版工程を追加することなく反射画素電極１０と対向透明電極間のショートの発生を抑制することができ、半透過型液晶表示装置の歩留まりを向上させることができる。

本発明は、液晶表示装置に利用され、特に低消費電力化が要求される中、小型の携帯情報機器のモニターとして利用することができる。

本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板の一画素を示す平面図である。本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板の製造プロセスフローを示す断面図である。本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置の一例を示す断面図である。本発明の実施の形態２における半透過型液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板を示す断面図である。

符号の説明

１透明絶縁性基板、２第一の導電膜、２１ゲート電極、２２ゲート配線、
２３ゲート端子、２４補助容量配線、３第一の絶縁膜（ゲート絶縁膜）、
４半導体能動膜、５オーミックコンタクト膜、６第二の導電膜、
６１ソース電極、６２ドレイン電極、６３ソース配線、６４ソース端子、
６５導電膜部分、
７第二の絶縁膜、８ａ、８ｂ、８ｃコンタクトホール、９透明導電性膜、
９１電極パターン、９１ａ透過画素電極、９１ｂ透明導電膜部、
９２、９３端子パターン、１０反射画素電極、１０ａ、１０ｂ第三の導電膜、
１１第三の絶縁膜、１００ＴＦＴアレイ基板、１０１対向基板、
１０２透明絶縁性基板、１０３ブラックマトリクス、１０４カラーフイルタ、１０５対向透明電極、１０６凸部。

Claims

１画素内に光を透過する透過画素電極と光を反射する反射画素電極を有するＴＦＴアレイ基板と、対向透明電極を有する対向基板との間に液晶が配置されてなる半透過型液晶表示装置において、
前記ＴＦＴアレイ基板は、
透明絶縁性基板上に形成された第一の導電膜からなる複数本のゲート電極を備えたゲート配線と補助容量電極および補助容量配線、
前記第一の導電膜の上に形成された第一の絶縁膜、
前記第一の絶縁膜上に形成された第二の導電膜からなり、前記ゲート配線と交差する複数本のソース電極を備えたソース配線およびドレイン電極、
前記ゲート電極と、前記ゲート電極上に前記第一の絶縁膜を介して形成された半導体層と前記ソース電極およびドレイン電極からなる薄膜トランジスタ、
前記薄膜トランジスタおよび前記第二の導電膜の上に形成された第二の絶縁膜、
前記第二の絶縁膜上に形成され、前記第二の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記ドレイン電極と電気的に接続された透過率の高い導電膜からなる透過画素電極、
前記透過画素電極とともに前記透過率の高い導電膜で形成された透明導電膜部上に形成され、前記透明導電膜部および前記コンタクトホールを介して前記ドレイン電極に電気的に接続された反射率の高い導電膜からなる反射画素電極を備え、
前記反射画素電極は、前記第一の絶縁膜および前記第二の絶縁膜を介して前記補助容量電極および補助容量配線に重畳されて補助容量を形成していることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
前記反射画素電極は、第三の絶縁膜により被覆されていることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示装置。
１画素内に光を透過する透過画素電極と光を反射する反射画素電極を有するＴＦＴアレイ基板と、対向透明電極を有する対向基板との間に液晶が配置されてなる半透過型液晶表示装置の製造方法において、
前記ＴＦＴアレイ基板の製造方法は、透明絶縁性基板上に第一の導電膜を成膜し、パターニングしてゲート電極とゲート配線と補助容量電極および補助容量配線を形成する工程と、
前記第一の導電膜の上に第一の絶縁膜、半導体能動膜、オーミックコンタクト膜を順次成膜する工程と、
前記半導体能動膜と前記オーミックコンタクト膜をパターニングして前記ゲート電極の上に前記第一の絶縁膜を介して半導体層を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜および前記半導体層の上に第二の導電膜を成膜し、パターニングしてソース電極とドレイン電極とソース配線を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜および前記第二の導電膜の上に第二の絶縁膜を成膜する工程と、
前記第二の絶縁膜をパターニングして前記ドレイン電極上の前記第二の絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
前記第二の絶縁膜上および前記コンタクトホール内に透過率の高い導電膜を成膜し、パターニングして前記ドレイン電極と電気的に接続された透明導電膜部および透過画素電極を形成する工程と、
前記透過率の高い導電膜の上方に反射率の高い導電膜および第三の絶縁膜を成膜し、前記反射率の高い導電膜および前記第三の絶縁膜を同一写真製版工程によりパターニングして、前記透明導電膜部上に前記透明導電膜部および前記コンタクトホールを介して前記ドレイン電極に電気的に接続された反射画素電極および前記反射画素電極を被覆する第三の絶縁膜を形成する工程を備えたことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。