(57)【要約】【課題】開口率を高めた薄膜トランジスター基板、その製造方法及びこれを備える液晶表示装置を提供する。【解決手段】基板上を一方向に伸びて形成された複数のゲート線１２０と、ゲート線と交差して形成された複数のデータ線１４０と、データ線の間に位置する画素領域Ａに形成された複数の画素電極１５０とを備え、各画素領域は、ゲート線を含む領域に形成された反射領域Ｂと、反射領域を挟んで両側に形成された透過領域Ｃ１、Ｃ２とを備える。【選択図】図１
2008122904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上を一方向に伸びて形成された複数のゲート線と、
前記ゲート線と交差して形成された複数のデータ線と、
前記データ線の間に位置する画素領域に形成された複数の画素電極と、を備え、
各画素領域は、前記ゲート線を含む領域に形成された反射領域と、前記反射領域を挟んで両側に形成された透過領域と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスター基板。
【請求項２】
前記基板上の任意の領域に形成された第１の電極パターンと、
前記第１の電極パターンに接続され、前記ゲート線の下を通って前記データ線に接続された活性層と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスター基板。
【請求項３】
前記活性層は、
前記データ線に接続されたソース領域と、
前記画素電極に接続されたドレイン領域と、
前記ソース領域及びドレイン領域の間であって、上部に前記ゲート線を有するチャンネル領域と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の薄膜トランジスター基板。
【請求項４】
前記ゲート線と所定の間隔を隔てて形成された前記ストレジキャパシタの上部電極をなす第２の電極パターンをさらに備えることを特徴とする請求項２および請求項３に記載の薄膜トランジスター基板。
【請求項５】
前記第２の電極パターンは、前記活性層と接続される部分を除き、前記第１の電極パターンと重なり合うように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスター基板。
【請求項６】
前記画素電極は、それぞれ角部が丸く面取りされた矩形形状を有し、前記反射領域および前記透過領域にそれぞれ形成されるとともに、接合部により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスター基板。
【請求項７】
前記透過領域の前記画素電極には切欠部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスター基板。
【請求項８】
前記反射領域の前記画素電極の上部または下部に反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスター基板。
【請求項９】
基板の上部に半導体層を形成した後、パターニングにより活性層および第１の電極パターンを形成する段階と、
前記基板の上部全体にゲート絶縁膜及び第１の導電層を形成した後、前記第１の導電層をパターニングしてゲート線および第２の電極パターンを形成する段階と、
前記基板の上部全体に第１の保護膜を形成した後、パターニングにより前記活性層の一部を露出させる第１のコンタクトホールを形成する段階と、
前記基板の上部全体に第２の導電層を形成した後、パターニングにより、前記第１のコンタクトホールを通して前記活性層の一部に接続されるデータ線を形成する段階と、
前記基板の上部全体に第２の保護膜を形成した後、パターニングにより前記活性層の一部を露出させる第２のコンタクトホールを形成する段階と、
前記基板の上部全体に第３の導電層を形成した後、パターニングにより前記第２のコンタクトホールを介して前記活性層領域の他の一部に接続される画素電極を形成する段階と、
前記画素電極の上部の所定の領域に反射膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする薄膜トランジスター基板の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の保護膜を湾曲させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスター基板の製造方法。
【請求項１１】
前記画素電極を形成する段階は、前記画素電極に切欠部を形成することを含むことを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスター基板の製造方法。
【請求項１２】
第１の基板上の一方向に伸びて形成された複数のゲート線と、前記ゲート線と交差する方向に伸びて形成された複数のデータ線と、前記データ線の間に画定される画素領域に形成された画素電極と、を備え、前記画素領域は、前記ゲート線を含む領域に設けられた反射領域と、前記反射領域を挟み、前記反射領域を中心として対称となる位置に形成された透過領域と、を備える薄膜トランジスター基板と、
前記画素領域以外の領域に対応する第２の基板上の領域に形成されたブラックマトリックスと、前記画素領域に対応する前記第２の基板上の領域に形成されたカラーフィルターと、前記第２の基板上に形成された共通電極と、を備えるカラーフィルター基板と、
前記薄膜トランジスター基板と前記カラーフィルター基板との間に形成された液晶層と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に係り、より詳しくは、画素領域の中央に反射領域を形成し、これを中心として対称をなすように透過領域を形成することにより透過領域の開口損失を低減することのできる半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）は、画素電極が形成された薄膜トランジスター基板と、共通電極が形成されたカラーフィルター基板と、これらの間に設けられた液晶層により構成され、画素電極及び共通電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列することで液晶層に透過する光の量を調節することにより画像を表示する。
【０００３】
この種の液晶表示装置は、自発光による画像の表示を行うことができず、外部から光が入射されて画像を形成するが、光源によって透過型の液晶表示装置、反射型の液晶表示装置及び半透過型の液晶表示装置に大別される。
【０００４】
透過型の液晶表示装置は、液晶パネルの背面に位置するバックライトを用いて画像を表示するのに対し、反射型の液晶表示装置は、外部光を用いて画像を表示する。また、半透過型の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と反射型の液晶表示装置の構造を併せ持つものであり、屋内や外部光源が存在しない暗所においては表示素子自体のバックライトユニットを用いて画像を表示する透過モードにて作動し、屋外の外部光の照度が高い環境下においては、外部光を反射させて画像を表示する反射モードにて作動する。中型もしくは小型の液晶表示装置においては、透過型と反射型の長所を併せ持つ半透過型の液晶表示装置を採用しているが、半透過型の液晶表示装置は、画素領域の一部は透過領域をなすと共に、残りの領域は反射領域をなすものである。
【０００５】
一方、液晶表示装置のうち、電界が印加されていない状態で、液晶分子の長軸を薄膜トランジスター基板及びカラーフィルター基板に対して垂直に配列した垂直配向モードの液晶表示装置は、コントラスト比が大きくて広視野角の実現が容易であることから、注目を浴びている。垂直配向モードの液晶表示装置において広視野角を実現するための手段としては、電極に切欠パターンを形成する方法と、電極に突起を形成する方法などがある。これらの方法は両方とも、フリンジフィールドを形成して液晶の傾き方向を均一に分散させることにより広視野角を確保している。これらのうち、電極に切欠パターンを形成するパターンド垂直配向（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：以下、「ＰＶＡ」と称する。）モードは、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードに代わりうる広視野角技術として認識されている。
【０００６】
上記の半透過型とＰＶＡモードを組み合わせた半透過ＰＶＡ液晶表示装置は、例えば、モバイルなどの中型小型製品に採用される場合、ゲート線とデータ線が交差する領域の画素領域の一部に透過領域が画定され、残りの画素領域に反射領域が画定されるが、透過領域には切欠パターンが形成される。このような中型小型表示装置に用いられる半透過ＰＶＡ液晶表示装置は、薄膜トランジスターが形成されるゲート線に近い画素領域に反射領域が限定され、残りの画素領域が透過領域として画定される。ところが、透過領域が反射領域よりも大きく画定される場合、中小型の半透過ＰＶＡ液晶表示装置の特性から、単一のドメインにより透過領域を限定することができず、透過領域を分離することになる。透過領域を分離してＰＶＡモードにて動作させるためには、分離されたドメイン間を離隔する必要がある。このため、ドメイン間の離隔距離に見合う分だけ開口率が失われるという問題が発生する。また、互いに離隔されているドメインはブリッジにより接続させなければならないが、このようにしてブリッジされた領域の液晶はランダムに配列されるため、画像を表示することができなくなる。結果として、ドメインがブリッジされた領域に見合う分だけ開口率が失われるという問題が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、開口率を高めることのできる薄膜トランジスター基板、その製造方法及びこれを備える液晶表示装置を提供するところにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、画素領域の中央部に反射領域を画定し、反射領域を中心として対称をなすように透過領域を画定することにより、透過領域間のブリッジを除去し、開口率を高めることのできる薄膜トランジスター基板、その製造方法及びこれを備える液晶表示装置を提供するところにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、画素領域の中央部に画定された反射領域にゲート線及びストレジキャパシタを配置することにより開口率を高めることのできる薄膜トランジスター基板、その製造方法及びこれを備える液晶表示装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る薄膜トランジスター基板は、基板上を一方向に伸びて形成された複数のゲート線と、前記ゲート線と交差して形成された複数のデータ線と、前記データ線の間に位置する画素領域に形成された複数の画素電極と、を備え、各画素領域は、前記ゲート線を含む領域に形成された反射領域と、前記反射領域を挟んで両側に形成された透過領域と、を備える。
【００１１】
また、前記基板上の任意の領域に形成された第１の電極パターンと、前記第１の電極パターンに接続され、前記ゲート線の下を通って前記データ線に接続された活性層と、をさらに備え得る。
【００１２】
前記活性層は、前記データ線に接続されたソース領域と、前記画素電極に接続されたドレイン領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の間であって、上部に前記ゲート線を有するチャンネル領域と、を備え得る。
【００１３】
前記ゲート線と所定の間隔を隔てて形成された前記ストレジキャパシタの上部電極をなす第２の電極パターンをさらに備え得る。
【００１４】
前記第２の電極パターンは、前記活性層と接続される部分を除き、前記第１の電極パターンと重なり合うように形成され得る。
【００１５】
前記画素電極は、それぞれ角部が丸く面取りされた矩形形状を有し、前記反射領域および前記透過領域にそれぞれ形成されるとともに、接合部により電気的に接続され得る。
【００１６】
前記透過領域の前記画素電極には切欠部をさらに備え得る。
【００１７】
前記反射領域の前記画素電極の上部または下部に反射膜が形成され得る。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る薄膜トランジスター基板の製造方法は、基板の上部に半導体層を形成した後、パターニングにより活性層および第１の電極パターンを形成する段階と、前記基板の上部全体にゲート絶縁膜及び第１の導電層を形成した後、前記第１の導電層をパターニングしてゲート線および第２の電極パターンを形成する段階と、前記基板の上部全体に第１の保護膜を形成した後、パターニングにより前記活性層の一部を露出させる第１のコンタクトホールを形成する段階と、前記基板の上部全体に第２の導電層を形成した後、パターニングにより、前記第１のコンタクトホールを通して前記活性層の一部に接続されるデータ線を形成する段階と、前記基板の上部全体に第２の保護膜を形成した後、パターニングにより前記活性層の一部を露出させる第２のコンタクトホールを形成する段階と、前記基板の上部全体に第３の導電層を形成した後、パターニングにより前記第２のコンタクトホールを介して前記活性層領域の他の一部に接続される画素電極を形成する段階と、前記画素電極の上部の所定の領域に反射膜を形成する段階と、を含む。
【００１９】
さらに、前記第２の保護膜を湾曲させる段階をさらに含み得る。
【００２０】
そして、前記画素電極を形成する段階は、前記画素電極に切欠部を形成することを含み得る。
【００２１】
また、本発明の一態様に係る液晶表示装置は、第１の基板上の一方向に伸びて形成された複数のゲート線と、前記ゲート線と交差する方向に伸びて形成された複数のデータ線と、前記データ線の間に画定される画素領域に形成された画素電極と、を備え、前記画素領域は、前記ゲート線を含む領域に設けられた反射領域と、前記反射領域を挟み、前記反射領域を中心として対称となる位置に形成された透過領域と、を備える薄膜トランジスター基板と、前記画素領域の以外の領域に対応する第２の基板上の領域に形成されたブラックマトリックスと、前記画素領域に対応する前記第２の基板上の領域に形成されたカラーフィルターと、前記第２の基板上に形成された共通電極と、を備えるカラーフィルター基板と、前記薄膜トランジスター基板と前記カラーフィルター基板との間に形成された液晶層と、を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、画素領域を１つの反射領域と反射領域により画定された２つの透過領域により構成し、反射領域をゲート線及びストレジキャパシタが設けられた領域に形成する。
【００２３】
これにより、２つの透過領域が隣接していた従来の薄膜トランジスター基板と比較すると、２つの透過領域が隣接していないため、２つの透過領域上に形成される画素電極を所定の間隔をもって離隔しなくてもよいので、離隔距離に相当する分だけ開口率を高めることができる。
【００２４】
また、ゲート線及びストレジキャパシタが形成された領域に反射領域を限定することにより反射領域の面積を大きくすることができ、かつ、画素領域の面積を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は以下述べる実施形態に限定されるものではなく、それと異なる形態においても実施可能であり、以下述べる実施形態は、単に本発明の開示を十分なものとし、かつ、この技術分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を十分に知らせるために提供されるものである。
【００２６】
図面中、種々の層及び各領域を明確に示すために膜厚を拡大して示した。また、図面中の同じ符号は同じ構成要素を示すものである。なお、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上部に」または「その上」にあると表現される場合には、各部が他の部分の「直ぐ上部」または「真上」にある場合のみならず、各部と他の部分との間にさらに他の部分が介在される場合も含まれるものとする。
【００２７】
図１は、本発明による半透過ＰＶＡモードの液晶表示装置の一画素領域を示す平面図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ´線における断面図であり、図３は、図１のＩＩ−ＩＩ´線における断面図である。
【００２８】
液晶表示パネル３００は、互いに対向する薄膜トランジスター基板１００およびカラーフィルター基板２００と、これらの間に位置する液晶層（図示せず）を備えてなる。
【００２９】
薄膜トランジスター基板１００は、透過性絶縁基板である第１の絶縁基板１１１の上部に形成された活性層１１０と、活性層１１０の一部に連なって形成される第１の電極パターン１１５と、一方向に伸びる複数のゲート線１２０と、ゲート線１２０と平行して形成され、かつ、第１の電極パターン１１５と重なり合う第２の電極パターン１３０と、ゲート線１２０と直交する方向に伸びる複数のデータ線１４０と、データ線１４０の間に位置する画素領域Ａに形成された画素電極１５０を備えてなる。ここで、画素領域Ａは３領域、すなわち、画素領域Ａの中央部の反射領域Ｂと、反射領域Ｂの両側の透過領域Ｃ１、Ｃ２により構成されている。すなわち、画素領域Ａの中央部に、ゲート線１２０及び第２の電極パターン１３０が形成された反射領域Ｂが画定され、反射領域Ｂを除く残りの領域が画素領域Ａとして画定される。反射領域Ｂを中心として透過領域Ｃは対称をなしている。また、反射領域Ｂに形成された画素電極１５０の上部または下部には、好ましくは、画素電極１５０よりも大面積の反射膜１７０をさらに備え、透過領域Ｃの画素電極１５０の好ましくは中央部には、円形の切欠部１８０をさらに備える。ここで、反射領域Ｂに形成された反射膜１７０は湾曲して形成することにより反射面をより広げることが好ましい。反射領域Ｂ及び２つの透過領域Ｃ１、Ｃ２により構成された単位画素領域Ａは、それぞれの画素電極１５０が所定の間隔をおいて形成されることにより画定される。
【００３０】
活性層１１０は、データ線１４０と一部が重なったデータ線１４０の下部の任意の領域から第１の電極パターン１１５の任意の領域まで拡がって形成される。活性層１１０はゲート線１２０の下部に位置する。また、活性層１１０はデータ線１４０と第１のコンタクトホール１９０を通して接続され、画素電極１５０と第２のコンタクトホール１９５を通して接続される。そして、活性層１１０は、低温ポリシリコン薄膜により形成され、データ線１４０と第１のコンタクトホール１９０を通して接続される領域がソース領域１１０ｓとなり、画素電極１５０と第２のコンタクトホール１９５を通して接続される領域がドレイン領域となり、ソース領域１１０ｓおよびドレイン領域１１０ｄを除く残りの領域がチャンネル領域１１０ｃとなる。すなわち、低温ポリシリコン膜のソース領域１１０ｓおよびドレイン領域１１０ｄとなる領域には不純物によるイオン注入され、チャンネル領域１１０ｃの上部を通るゲート線１２０がゲート電極として機能することにより薄膜トランジスターが構成される。
【００３１】
第１の電極パターン１１５は、ストレジキャパシタの下部電極として機能するものであり、反射領域Ｂに、例えば、矩形に形成され、活性層１１０と同時に低温ポリシリコン膜により形成される。さらに、第１の電極パターン１１５は、活性層１１０のドレイン領域１１０ｄに連なって形成される。
【００３２】
ゲート線１２０は、所定の間隔をおいて複数横方向に伸びて形成される。また、ゲート線１２０は、ゲート絶縁膜１１７によって下部に形成された活性層１１０と絶縁される。
【００３３】
第２の電極パターン１３０は、ストレジキャパシタの上部電極として機能するものであり、ゲート線１２０と同時に形成される。このとき、第２の電極パターン１３０は、第２のコンタクトホール１９５が形成される領域を除いては、第１の電極パターン１１５と重なって形成することが好ましい。第２の電極パターン１３０は、ゲート絶縁膜１１７を挟んで第１の電極パターン１１５とストレジキャパシタをなす。
【００３４】
第１の保護膜１３５は、ゲート線１２０が形成された絶縁基板１１１上全体に形成される。ここで、第１の保護膜１３５は、窒化シリコンまたは酸化シリコンなどの無機物質から形成されてもよく、低誘電率の有機絶縁膜から形成されてもよい。もちろん、無機絶縁膜と有機絶縁膜との２重膜に形成されてもよい。
【００３５】
第１のコンタクトホール１９０は、活性層１１０のソース領域１１０ｓを露出させるために、第１の保護膜１３５及びゲート絶縁膜１１７の一部分を除去することによって形成される。
【００３６】
データ線１４０は、ゲート線１２０と直交するように一方向に伸びて形成され、その一部が第１のコンタクト１９０を通ってソース領域１１０ｓに接続される。これにより、データ線１４０は、ソース電極としての機能も兼ねる。
【００３７】
第２の保護膜１４５は、データ線１４０が形成された絶縁基板１１１上全体に形成される。ここでも、第２の保護膜１４５は、第１の保護膜１３５と同様に、窒化シリコンまたは酸化シリコンなどの無機物質から形成されてもよく、低誘電率の有機絶縁膜から形成されてもよい。もちろん、無機絶縁膜と有機絶縁膜との２重膜に形成されてもよい。また、第２の保護膜１４５は、反射領域Ｂにおいて湾曲させて形成することが好ましく、透過領域Ｃ１、Ｃ２においても湾曲させて形成してもよい。
【００３８】
第２のコンタクトホール１９５は、活性層１１０のドレイン領域１１０ｄを露出させるために、第２の保護膜１４５、第１の保護膜１３５及びゲート絶縁膜１１７の一部を除去することによって形成される。
【００３９】
画素電極１５０はデータ線１４０の間に位置する画素領域Ａに形成される。具体的には、反射領域Ｂと透過領域Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ矩形の角部が丸く面取りされた形状に形成される。また、画素電極１５０は、第２のコンタクトホール１９５を通してドレイン領域１１０ｄに接続される。これにより、画素電極１５０は、ドレイン電極としての機能も兼ねる。なお、画素電極１５０は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電体から形成され、画素電極１５０と同時に形成された透明導電体製の接続部１６０により反射領域Ｂおよび透過領域Ｃ１、Ｃ２に形成された画素電極１５０Ｂ、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２が互いに接続される。このように反射領域Ｂを挟んで透過領域Ｃ１、Ｃ２が画定され、各領域にそれぞれ画素電極１５０Ｂ、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２が形成されるため、結果として、透過領域Ｃ１、Ｃ２の画素電極１５０Ｃ１、１５０Ｃ２が互いに隔離して形成されることとなる。よって、従来のように２つの透過領域が隣接していないため、２つの透過領域を隔離させるために２つの透過領域間に一定の距離を別途設ける必要がなく、結果として、その離隔に必要であった距離に対応する分だけ開口率の損失を抑えることができる。
【００４０】
反射膜１７０は、反射領域Ｂにおける画素電極１５０の上部または下部に形成されるが、反射領域Ｂに形成された画素電極１５０Ｂよりも大きい面積にて形成されることが好ましい。また、反射膜１７０は、湾曲させて形成された第２の保護膜１４５に沿って湾曲させて形成されることが好ましい。
【００４１】
また、透過領域Ｃ１、Ｃ２の画素電極１５０Ｃ１、１５０Ｃ２には、液晶の配列方向を整えるためのドメインコントロール手段として、切欠部１８０がそれぞれ形成される。切欠部１８０は、透過領域Ｃ１、Ｃ２の画素電極１５０Ｃ１、１５０Ｃ２の中央部に円形に形成されることが好ましい。これは、角部が丸く面取りされた矩形の画素電極１５０Ｃ１、１５０Ｃ２の液晶の配列方向を揃えるためである。さらに、画素電極１５０Ｃ１、１５０Ｃ２は、切欠部１８０の代わりに突起を備えてもよい。
【００４２】
一方、カラーフィルター基板２００は、第２の絶縁基板２１１の上にブラックマトリックス２２０と、カラーフィルター２３０と、オーバーコート膜２４０と、共通電極２５０とを備える。
【００４３】
ブラックマトリックス２２０は、薄膜トランジスター基板１００の画素領域Ａ以外の領域への光の漏れ、および隣り合う画素領域間の光干渉を防ぐために形成される。従って、ブラックマトリックス２２０は、薄膜トランジスター基板１００の画素領域Ａ以外の領域に対応する位置に形成される。すなわち、ブラックマトリックス２２０は、薄膜トランジスター基板１００の画素領域Ａを囲むように形成される。これにより、ブラックマトリックス２２０は、薄膜トランジスター基板１００のデータ線１４０に対応する領域と、各画素電極１５０間の隙間に対応する領域に形成される。
【００４４】
カラーフィルター２３０には、ブラックマトリックス２２０を境界として赤色、緑色および青色フィルターが繰り返して形成される。カラーフィルター２３０は、液晶層（図示せず）を通過した光源からの光に色を付加する機能を有する。カラーフィルター２３０は、感光性の有機物質により形成される。
【００４５】
オーバーコート膜２４０は、カラーフィルター２３０とカラーフィルター２３０に覆われていないブラックマトリックス２２０の上部に形成される。オーバーコート膜２４０は、アクリル系のエポキシ材料により形成され、カラーフィルター２３０を平坦化させるとともに、カラーフィルター２３０を保護する。
【００４６】
オーバーコート膜２４０の上部には共通電極２５０が形成される。共通電極２５０はＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質により形成される。共通電極２５０には切欠パターン（図示せず）を形成してもよい。共通電極２５０の切欠パターン（図示せず）は、画素電極１５０の切欠部１８０とともに液晶層（図示せず）を多数の領域に分割する役割を果たす。
【００４７】
以下、図４Ａから図８Ｃに基づき、本発明に係る液晶表示装置のうち薄膜トランジスター基板の製造方法を説明する。
【００４８】
図４Ａ、図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａは、本発明に係る薄膜トランジスター基板の製造工程を示す平面図であり、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂは、本発明に係る薄膜トランジスター基板の製造工程のＩ−Ｉ´線における断面図であり、図４Ｃ、図５Ｃ、図６Ｃ、図７Ｃ、図８Ｃは、本発明による薄膜トランジスター基板の製造工程のＩＩ−ＩＩ´線における断面図である。
【００４９】
図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、まず、第１の絶縁基板１１１の上部に半導体層を形成する。半導体層は、低温ポリシリコン薄膜により形成するが、低温ポリシリコン薄膜は、非晶質シリコン薄膜を形成した後、低温下でポリシリコン薄膜に結晶化させることによって得る。ここで、非晶質シリコン薄膜を低温ポリシリコン薄膜に結晶化させるために汎用される方法としては、固相結晶化法（Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；ＳＰＣ）、エキシマレーザー結晶化法（Ｅｘｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；ＥＬＣ）及び金属誘導結晶化法（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ；ＭＩＣ）などがある。次いで、第１のマスクを用いたフォト工程およびエッチング工程により半導体層をパターニングする。半導体層は所定の領域において矩形にパターニングされる。ここから所定の幅をもって伸長すなわち、半導体層は、矩形にパターニングされた領域から、後にデータ線１４０が形成される領域まで伸長され、このとき、後にゲート線１２０が形成される領域を通る。ここで、矩形にパターニングされた半導体層は第１の電極パターン１１５となり、ここから所定の幅をもって伸長された半導体層は薄膜トランジスターのソース領域、ドレイン領域及びチャンネル領域が形成される活性層１１０となる。そして、活性層１１０の所定の領域、すなわち、データ線１４０が形成される領域と重なる領域及び第１の電極パターン１１５と連なる領域に不純物によるイオン注入がなされる。不純物によるイオン注入がされた後、エキシマレーザーなどを用いてイオン注入された不純物を活性化させる。ここで、不純物がイオン注入された活性層１１０の領域はそれぞれソース領域１１０ｓ及びドレイン領域１１０ｄとなり、それ以外の領域はチャンネル領域１１０ｃとなる。前記工程により薄膜トランジスター１１０及び第１の電極パターン１１５が形成される。なお、第１の電極パターン１１５にも不純物によるイオン注入がされ得る。
【００５０】
図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、ソース領域１１０ｓ、ドレイン領域１１０ｄおよびチャンネル領域１１０ｃが形成された活性層１１０および第１の電極パターン１１５が形成された第１の絶縁基板１１１の上部全体にゲート絶縁膜１１７を形成する。ゲート絶縁膜１１７は、例えば、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどのシリコン系の絶縁体により形成する。次いで、第１の絶縁基板１１１の上部全体に第１の導電層を形成する。ここで、第１の導電層は、アルミニウム（Ａｌ）、ネオジム（Ｎｄ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）およびモリブデン（Ｍｏ）よりなる群から選ばれた少なくとも１種の金属またはこれらの合金により形成することが好ましい。また、第１の導電層は、単一層に形成されても、複数の金属層よりなる多重層に形成されてもよい。すなわち、物理的、化学的な特性に優れたクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属層と、比抵抗の低いアルミニウム（Ａｌ）系または銀（Ａｇ）系の金属層とからなる２重層として形成することもできる。そして、第２のマスクを用いたフォト工程およびエッチング工程により第１の導電層をパターニングしてゲート線１２０および第２の電極パターン１３０を形成する。ここで、ゲート線１２０は、一方向に伸びて複数形成される。また、第２の電極パターン１３０は、ゲート線１２０と所定の間隔を隔てて、ドレイン領域１１０ｄを露出させるとともに、第１の電極パターン１１５と重なるように形成される。なお、第２の電極パターン１３０は、ゲート絶縁膜１１７を挟んで第１の電極パターン１１５とともにストレジキャパシタをなす。
【００５１】
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、ゲート線１２０及び第２の電極パターン１３０が形成された第１の絶縁基板１１１の上部全体に第１の保護膜１３５を形成する。ここで、第１の保護膜１３５は、窒化シリコンまたは酸化シリコンなどの無機物質から形成されてもよく、低誘電率の有機絶縁膜から形成されてもよく、さらには、無機絶縁膜と有機絶縁膜との２重膜から形成されてもよい。第３のマスクを用いたフォト工程およびエッチング工程により、第１の保護膜１３５およびその下部のゲート絶縁膜１１７をエッチングして、活性層１１０のソース領域１１０ｓを露出させることにより第１のコンタクトホール１９０を形成する。次に、第１の絶縁基板１１１の上部全体に第２の導電層を形成する。第２の導電層は、第１の導電層をなす物質と同じ物質により形成し得る。第４のマスクを用いたフォト工程およびエッチング工程により第２の導電層をパターニングして、データ線１４０を形成する。データ線１４０は、ゲート線１２０と垂直な方向に伸びて形成される。また、第２の導電層が第１のコンタクトホール１９０を通じてソース領域１１０ｓに接続される。これにより、データ線１４０は、ソース電極としての機能も兼ねる。
【００５２】
図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示すように、データ線１４０が形成された第１の絶縁基板１１１の上部全体に第２の保護膜１４５を形成する。第２の保護膜１４５は、第１の保護膜１３５と同様に、窒化シリコンまたは酸化シリコンなどの無機物質から形成されてもよく、低誘電率の有機絶縁膜から形成されてもよく、さらには、無機絶縁膜と有機絶縁膜との２重膜から形成されてもよい。また、反射領域Ｂの第２の保護膜１４５は湾曲して形成されることが好ましく、透過領域Ｃ１、Ｃ２の第２の保護膜１４５も湾曲して形成されることが好ましい。次いで、第５のマスクを用いたフォト工程およびエッチング工程により第２の保護膜１４５、第１の保護膜１３５およびゲート絶縁膜１１７をエッチングして、活性層１１０のドレイン領域１１０ｄを露出させることにより第２のコンタクトホール１９５を形成する。
【００５３】
図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃに示すように、第２のコンタクトホール１９５が形成された第１の絶縁基板１１１の上部全体に第３の導電層を形成する。そして、第６のマスクを用いたフォト工程およびエッチング工程により第３の導電層をパターニングして画素電極１５０を形成する。画素電極１５０は、データ線１４０の間に位置する画素領域Ａに形成し、また、隣り合う画素電極とは所定の間隔離して形成する。画素領域Ａは、ゲート線１２０および第２の電極パターン１３０が通る画素領域Ａの中央部の反射領域Ｂと、反射領域Ｂの両側の透過領域Ｃ１、Ｃ２により構成される。また、反射領域Ｂと透過領域Ｃ１、Ｃ２に形成された画素電極１５０Ｂ、１５０Ｃ１、１５０Ｃ２はそれぞれ矩形の角部が丸く面取りされた形状に形成される。反射領域Ｂと透過領域Ｃ１、Ｃ２に形成された画素電極１５０は接続部１６０により電気的に接続されるが、接続部１６０は、第４の導電層をパターニングして画素電極１５０を形成するときに同時に形成される。また、画素電極１５０は、第２のコンタクトホール１９５を介してドレイン領域１１０ｄに接続される。これにより、画素電極１５０は、ドレイン電極としての機能も兼ねる。なお、画素電極１５０および接続部１６０を形成するための第４の導電層は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電体により形成する。また、画素電極１５０をパターニングするとき、透過領域Ｃ１、Ｃ２における画素電極１５０Ｃ１１５０Ｃ２の中央部には円形の切欠部１８０を形成することが好ましい。次に、第１の絶縁基板１１１の上部全体に反射膜１７０を形成した後、第７のマスクを用いたフォト工程およびエッチング工程により反射領域Ｂにのみ反射膜１７０を残す。このとき、反射膜１７０は、反射領域Ｂに形成された画素電極１５０よりも大きな面積に形成することが好ましく、湾曲して形成された第２の保護膜１４５に沿って湾曲して形成されることが好ましい。ここで、反射膜１７０は、光反射率に優れた銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ネオジム（Ｎｄ）及び銅（Ｃｕ）よりなる群から選ばれた少なくとも１種の金属からなる単一層または多重層を用いて形成することができる。
【００５４】
上記のような薄膜トランジスター基板１００の製造とは別に、カラーフィルター基板２００を製造する。カラーフィルター基板２００を製造するために、第２の絶縁基板２１１の所定の領域、すなわち、薄膜トランジスター基板１００における画素電極１５０が形成されない領域に対応する領域にブラックマトリックス２２０を形成し、画素電極１５０が形成される領域に対応する領域にカラーフィルター２３０を形成する。そして、ブラックマトリックス２２０とカラーフィルター２３０との段差を無くすためにオーバーコート膜２４０を形成する。この後、カラーフィルター基板２００の全面に共通電極２５０を形成する。
【００５５】
このようにして製造された薄膜トランジスター基板１００とカラーフィルター基板２００を、それぞれの画素電極１５０と共通電極２５０を互いに対向するようにして封止する。このとき、２枚の基板の封止のために、所定のシール膜が塗布される。そして、２枚の基板間のセルギャップを維持するためにスペーサーが設けられることもできる。この後、組み合わせられた２枚の基板の間に液晶を封入して液晶表示パネル３００を製作する。
【００５６】
このようにして製作された液晶表示パネルによれば、薄膜トランジスター基板１００の薄膜トランジスター１１０を通して画素の形成に必要な電気的信号を画素電極１５０に印加し、カラーフィルター基板２００の共通電極２５０に共通電圧を印加することにより、画素電極１５０と共通電極２５０との間に電界が形成される。このような電界により液晶層の配列が変わり、変わった配列により光透過度が変更されて目的とする画像を表示することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、主に薄型テレビジョンや、パーソナルコンピュータのディスプレイ、携帯電話などの製造分野に利用されるが、他の分野においても本発明の技術的思想の範囲において適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による液晶表示装置の平面図、
【図２】図１のＩ−Ｉ´線における断面図、
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ´線における断面図、
【図４Ａ】本発明による薄膜トランジスター基板の製造方法を説明するための素子の工程手順別の断面図、
【図４Ｂ】図４ＡのＩ−Ｉ´線における断面図、
【図４Ｃ】図４ＡＩＩ−ＩＩ´線における断面図、
【図５Ａ】本発明による薄膜トランジスター基板の製造方法を説明するための素子の工程手順別の断面図、
【図５Ｂ】図５ＡのＩ−Ｉ´線における断面図、
【図５Ｃ】図５ＡのＩＩ−ＩＩ´線における断面図、
【図６Ａ】本発明による薄膜トランジスター基板の製造方法を説明するための素子の工程手順別の断面図、
【図６Ｂ】図６ＡのＩ−Ｉ´線における断面図、
【図６Ｃ】図６ＡのＩＩ−ＩＩ´線における断面図、
【図７Ａ】本発明による薄膜トランジスター基板の製造方法を説明するための素子の工程手順別の断面図、
【図７Ｂ】図７ＡのＩ−Ｉ´線における断面図、
【図７Ｃ】図７ＡのＩＩ−ＩＩ´線における断面図、
【図８Ａ】本発明による薄膜トランジスター基板の製造方法を説明するための素子の工程手順別の断面図、
【図８Ｂ】図８ＡのＩ−Ｉ´線における断面図、
【図８Ｃ】図８ＡのＩＩ−ＩＩ´線における断面図。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ    画素領域、
Ｂ    反射領域、
Ｃ１、Ｃ２    透過領域、
１００    薄膜トランジスター基板、
１１０    活性層、
１１０ｓ    ソース領域、
１１０ｃ    チャンネル、
１１０ｄ    ドレイン領域、
１１５    第１の電極パターン、
１１７    ゲート絶縁膜、
１２０    ゲート線、
１３０    第２の電極パターン、
１３５    第１の保護膜、
１４０    データ線、
１４５    第２の保護膜、
１５０    画素電極、
１６０    接続部、
１７０    反射膜、
１８０    切欠部、
２００    カラーフィルター基板、
２１１    第２の絶縁基板、
２２０    ブラックマトリックス、
２３０    カラーフィルター、
２４０    オーバーコート膜、
２５０    共通電極、
３００    液晶表示パネル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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