(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上にＴＦＴ素子が形成され、画素電極として透明電極が設けられている透過エリアと、画素電極として反射電極が設けられている反射エリアとを有する半透過型液晶表示装置において、
前記透過エリアは、前記透明基板上に形成された全ての層及び膜が取り除かれ、
前記透過エリア及び前記反射エリアにまたがって形成されたＩＴＯ膜のうち、前記透過エリアにおいて前記透明基板上に直接設けられたＩＴＯ膜によって構成される透過エリアの透明電極と、
Ａｇ膜によって構成され、前記反射エリアにおける前記ＩＴＯ膜上に直接形成される反射エリアの反射電極と、
を備え、隣り合う反射電極間の間隙が、ゲート線若しくは信号線の形成と同時にゲート線若しくは信号線と同一材料で形成された遮光層で遮光されている
半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記遮光層は、その幅が隣り合う前記反射電極同士の間隙の幅よりも大きいゲート線及び信号線が兼ねる請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
透明基板上にＴＦＴ素子が形成され、画素電極として透明電極が設けられている透過エリアと、画素電極として反射電極が設けられている反射エリアとを有する半透過型液晶表示装置の製造方法において、
前記透明基板上に形成されたゲート絶縁膜、層間絶縁膜及びスキャタリング層を、前記透過エリアにおいて除去した後に、前記透過エリア及び前記反射エリアにまたがってＩＴＯ膜を形成し、かつ前記透過エリアでは前記透明基板上に直接前記ＩＴＯ膜を形成することにより、透明電極を形成する工程と、
前記反射エリアにおける前記ＩＴＯ膜上に直接Ａｇ膜を形成し、Ａｇ膜をパターニングすることにより反射エリアの反射電極を形成する工程と、
ゲート線若しくは信号線の形成と同時にゲート線若しくは信号線と同一材料で、隣り合う反射電極間の間隙を遮光する遮光層を形成する工程と、
を含む
半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
その幅が隣り合う前記反射電極同士の間隙の幅よりも大きいゲート線及び信号線を形成することで、前記ゲート線及び信号線が前記遮光層を兼ねる請求項３に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半透過型液晶表示装置の液晶パネル構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置の表示形態は、外光を利用して反射像を表示する反射型とバックライトの光を利用して透過像を表示する透過型とに大別されるが、近年では双方の特徴を兼ね備えた半透過型液晶表示装置が開発されている。半透過型液晶表示装置では、画素内を反射エリアと透過エリアに分け、明るい所では外光を利用して反射エリアで反射像を表示し、暗い所では、バックライトの光を利用して透過エリアで透過像を表示する。
【０００３】
図５は、このような半透過型液晶表示装置であって、透過エリアＴにおいて、電界ＯＮ時とＯＦＦ時の位相差が約λ／２となり、反射エリアＲにおいて電界ＯＮ時とＯＦＦ時の位相差が約λ／４となるように液晶層の厚さをギャップコントロールしたＥＣＢ(Electrically Controlled Birefringence)半透過型液晶表示装置に使用するＴＦＴ基板１のゲート線、信号線及び反射電極（画素電極）の位置関係を示す平面図であり、図４はこのＴＦＴ基板１のｘ−ｘ断面図である。
【０００４】
ＴＦＴ基板１はガラス基板２上にＴＦＴ素子３と、ＴＦＴ素子３でスイッチング駆動され、透過エリアＴの画素電極となるＩＴＯ膜４ｘからなる透明電極４と、反射エリアＲの画素電極となるＡｌ膜１７からなる反射電極５を有しており、例えば、次のように製造される。
【０００５】
まず、ガラス基板２へＭｏ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ等の金属膜を成膜し、フォトリソグラフ法を用いてドライエッチングすることによりゲート線６、ゲート電極Ｇ及び補助容量電極Ｃｓを形成する。
【０００６】
次に、ゲート絶縁膜として、窒化シリコン（ＳｉＮx）膜７、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜８を順次積層し、さらにアモルファスシリコンをＣＶＤにより成膜し、そのアモルファスシリコンを脱水素アニールにより結晶化してポリシリコン膜９にする。
【０００７】
次に、酸化シリコンからなる保護絶縁膜を成膜し、その上にレジストを形成し、ゲート電極Ｇをマスクとして裏面露光することにより、ゲート電極Ｇと自己整合的にチャンネル形成部分にレジストをパターニングし、さらにこのレジストをマスクとして保護絶縁膜をエッチングし、ゲート電極上のチャンネル形成部分に保護絶縁膜１０を残す。そして、保護絶縁膜１０をマスクとしてドーパントを注入し、ＬＤＤ領域を形成する。
【０００８】
次に、Ｎチャンネルソース・ドレイン注入用レジストマスクをフォトレジストから形成し、Ｎチャンネルソース・ドレイン領域及び補助容量領域にドーパントを注入する。Ｃ−ＭＯＳ回路を形成する場合には、さらにＰチャンネルソース・ドレイン注入用レジストマスクをフォトレジストから形成し、Ｐチャンネル形成領域にドーパントを注入する。そして、ＲＴＡ等の熱アニールでドーパントを活性化する。
【０００９】
次に、ＴＦＴ形成部分以外の不要部分の保護絶縁膜やポリシリコン膜をフォトリソグラフ法でウェットエッチング又はドライエッチングにより除去する。
【００１０】
次に、層間絶縁膜として、窒化シリコン膜１１及び酸化シリコン膜１２を順次ＣＶＤにより成膜する。そしてＴＦＴ素子３の性能を向上させるため、水素化アニーリングを行い、水素をポリシリコン膜に拡散させる。
【００１１】
次に、コンタクトホールを開孔し、Ｔｉをスパッタリングで成膜し、さらにＡｌをスパッタリングで成膜し、これらＴｉ膜及びＡｌ膜をフォトリソグラフ法を用いてドライエッチングでパターニングすることにより、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄに接続した信号線１３を形成する。
【００１２】
次に、フォトレジストからなるスキャタリング層（ＳＣＰ）１４を成膜し、フォトリソグラフ法でパターニングし、さらにアクリル樹脂等からなる平坦化層（ＰＬＮ）１５を成膜し、フォトリソグラフ法でパターニングする。
【００１３】
次に、透過エリアＴの画素電極となる透明電極（ＩＴＯ電極）４を形成するために、ＩＴＯ膜４ｘをスパッタリングで成膜し、フォトリソグラフ法でウェットエッチングする。
【００１４】
次に、反射エリアＲの画素電極となる反射電極５を形成するために、まず、ＩＴＯ膜４ｘ上にＴｉをスパッタリングにより成膜し、その上にＡｌ膜１７をスパッタリングにより成膜し、これらＴｉ膜１６とＡｌ膜１７とをフォトリソグラフ法を用いてをウェットエッチングすることにより、透過エリアＴのＴｉ膜１６及びＡｌ膜１７を除去し、透過窓部２０を開口する。
【００１５】
こうして製造されるＴＦＴ基板１と対向電極（図示せず）との間に液晶が保持され、液晶パネルが構成される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の半透過型液晶表示装置に使用するＴＦＴ基板１では、反射電極５がＡｌ膜１７から形成されるが、その下面にはＴｉ膜１６が設けられている。これは、ＩＴＯとＡｌとがオーミックなコンタクトを形成しないので、両者の間にＴｉを介在させて、オーミックなコンタクトを可能とするためである。しかしながら、そのためにＴｉ膜１６を形成することは、反射電極５の製造工程が煩雑になる。
【００１７】
Ｔｉ膜１６を形成することなく、Ａｌ膜１７からなる反射電極５と透明電極４とをオーミックにコンタクトさせるためには、透明電極４の形成材料としてＩＴＯに代えてＩｎ2Ｏ3（出光興産社製ＩＸＯ等）を使用することが考えられる。しかしながら、透明電極４をＩｎ2Ｏ3から形成すると、透過窓部２０を開口するためにＡｌ膜１７をエッチング除去する際に、ＡｌのエッチャントでＩｎ2Ｏ3がダメージを受け、表示品位が低下する。このため、ＩＴＯに代えてＩｎ2Ｏ3を使用しても、Ａｌ膜１７のエッチング除去時のダメージから透明電極４を保護するためには、Ｉｎ2Ｏ3とＡｌ膜１７と間にＳｉＮx等のパッシベーション膜を設けなくてはならず、結局、ＳｉＮxの成膜工程や、フォトリソグラフ法を用いたエッチング工程が必要となり、製造工程を簡略化することができない。
【００１８】
また、従来のＴＦＴ基板１では、透過窓部２０に層間絶縁膜として窒化シリコン膜１１と酸化シリコン膜１２が存在し、これらの干渉等により透過像表示時の透過率が低下し、画面が暗くなるという問題がある。
【００１９】
さらに、半透過型液晶表示装置のＴＦＴ基板では、透過像表示時のコントラストを上げるため、隣り合う反射電極５同士の間を遮光する必要がある。このため、従来の液晶ＴＦＴ基板１では、対向電極にカーボンブラック、Ｃｒ等から形成される遮光領域が設けられている。しかしながら、対向電極に遮光領域を形成すると、この遮光領域で、反射像表示時に斜め方向から入射した光や、斜め方向へ射出する光が吸収される。このため、反射率が大幅に低下し、画面が暗くなるという問題がある。
【００２０】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解決しようとするものであり、半透過型液晶表示装置において、製造工程を簡略化し、かつ、明るく高品位の表示を行うことを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、第１に本発明は、透明基板上にＴＦＴ素子が形成され、画素電極として透明電極が設けられている透過エリアと、画素電極として反射電極が設けられている反射エリアとを有する半透過型液晶表示装置において、透過エリアは、透明基板上に形成された全ての層及び膜が取り除かれ、透過エリア及び反射エリアにまたがって形成されたＩＴＯ膜のうち、透過エリアにおいて透明基板上に直接設けられたＩＴＯ膜によって構成される透過エリアの透明電極と、Ａｇ膜によって構成され、反射エリアにおけるＩＴＯ膜上に直接形成される反射エリアの反射電極と、を備えるものとする。
また、隣り合う反射電極間の間隙が、ゲート線若しくは信号線の形成と同時にゲート線若しくは信号線と同一材料で形成された遮光層で遮光されていることを特徴とする。
また、その製造方法として、透明基板上に形成されたゲート絶縁膜、層間絶縁膜及びスキャタリング層を、透過エリアにおいて除去した後に、透過エリア及び反射エリアにまたがってＩＴＯ膜を形成し、かつ透過エリアでは透明基板上に直接前記ＩＴＯ膜を形成することにより、透明電極を形成する工程と、反射エリアにおけるＩＴＯ膜上に直接Ａｇ膜を形成し、Ａｇ膜をパターニングすることにより反射エリアの反射電極を形成する工程と、ゲート線若しくは信号線の形成と同時にゲート線若しくは信号線と同一材料で、隣り合う反射電極間の間隙を遮光する遮光層を形成する工程と、を含む半透過型液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００２４】
本発明において、反射電極を構成するＡｇ膜は、ＩＴＯ膜とオーミックなコンタクトを形成するので、Ｔｉ膜を介在させることなく、ＩＴＯ膜上に直接形成することができる。したがって、反射電極の製造工程を簡略化することができる。また、透過窓部を開口する際のＡｇ膜のエッチング条件において、ＡｇとＩＴＯとのエッチレートに十分な差をつけることができるので、ＩＴＯ膜にダメージを与えることなくＡｇ膜をエッチング除去し、透過窓部を開口することが可能となり、透過像表示時の画像品位を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明によれば、透明エリアの透明電極が、透明基板上に直接設けられているので、透明電極が層間絶縁膜（窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜）上に形成されている従来の半透過型液晶表示装置のように透過像が層間絶縁膜の干渉の影響を受けることがなく、また、透明エリアのギャップコントロールを向上させることができるので、透過像を明るく表示することができる。
【００２６】
またさらに、本発明によれば、対向基板に遮光領域を形成することなく、隣り合う反射電極間の間隙を遮光するので、反射像表示時に対向基板の遮光領域で光が不要に吸収されることがない。したがって、反射像を明るく表示することができる。さらに、隣り合う反射電極間の間隙を、ゲート線又は信号線を幅広に形成することにより遮光するか、あるいはゲート線若しくは信号線の形成と同時にこれらと同一材料で形成した遮光層によって遮光するので、遮光層の形成工程を別途設けなくても反射電極間の間隙を遮光することができる。よって、半透過型液晶表示装置の製造工程を簡略化し、透過像表示時のコントラストを高めることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
【００２８】
図２は、図４のＴＦＴ基板と同様に、反射エリアＲと透過エリアＴを有する半透過型液晶表示装置であって、透過エリアＴにおいて、電界ＯＮ時とＯＦＦ時の位相差が約λ／２となり、反射エリアＲにおいて電界ＯＮ時とＯＦＦ時の位相差が約λ／４となるように液晶層の厚さをギャップコントロールしたＥＣＢ(Electrically Controlled Birefringence)半透過型液晶表示装置に使用する、本発明の一態様のＴＦＴ基板１Ａのゲート線、信号線及び反射電極の位置関係を示す平面図であり、図１は、このＴＦＴ基板１Ａのｘ−ｘ断面図である。
【００２９】
このＴＦＴ基板１Ａでは、反射電極５’が、従来のＴＦＴ基板１のＡｌ膜１７からなる反射電極５に対して、Ａｇ膜１８から形成されており、かつ、反射電極５’がＩＴＯ膜４ｘ上にＴｉ膜を介さず、直接設けられている点が第１の特徴となっている。
【００３０】
また、透過エリアＴにおいて、透明電極４がガラス基板２上に直接形成されており、透明電極４とガラス基板２との間にゲート絶縁膜７、８や層間絶縁膜１１、１２が介在していない点が第２の特徴となっている。
【００３１】
さらに、ゲート線６の幅ｗ1と信号線１３の幅ｗ2が、隣り合う反射電極５’間の間隙の幅ｄ1、ｄ2よりも広く、隣り合う反射電極５’間の間隙がゲート線６と信号線１３で遮光されている点が第３の特徴となっている。
【００３２】
このＴＦＴ基板１Ａの第１の特徴となっている構造は、例えば、次のようにして得ることができる。まず、従来のＴＦＴ基板１と同様にＩＴＯ膜４ｘをスパッタリング等によって２０〜３００ｎｍ成膜し、フォトリソグラフ法で所定のパターンにウェットエッチングする。次に、そのＩＴＯ膜４ｘをアニーリングし、ＩＴＯ膜４ｘ上にＡｇ膜１８をスパッタリング等によって０．１〜１．０μｍ成膜し、フォトリソグラフ法を用いてウェットエッチングし、透過窓２０を開口する。
【００３３】
ここで、ＩＴＯ膜４ｘのアニーリングは、１００〜３００℃で０．５〜５時間行うことが好ましい。これによりＩＴＯの結晶化を十分に促進し、その後のＡｇ膜１８のウェットエッチングにおいてＩＴＯ膜４ｘがダメージを受けることを防止できる。
【００３４】
また、Ａｇ膜１８のウェットエッチングは、例えば、混酸（リン酸：硝酸：酢酸＝６０％：２．９％：１０．５％）を用いて２０〜４０℃で１分以下の時間で処理する。
【００３５】
このようにＡｇ膜１８をＩＴＯ膜４ｘ上に直接形成することにより、ＴＦＴ基板の製造工程を簡略化することができる。
【００３６】
一方、ＴＦＴ基板１Ａの第２の特徴の構造は、従来のＴＦＴ基板１の製造工程において、平坦化層（ＰＬＮ）１５を成膜した後、その平坦化層１５をパターニングする際に、透過エリアＴにおいて、ガラス基板２上に積層されているゲート絶縁膜７、８、層間絶縁膜１１、１２、スキャタリング層１４をすべてエッチング除去し、さらに必要に応じて基板２も所定量エッチングし、その後、ＩＴＯ膜４ｘを成膜することにより形成することができる。これにより、ＴＦＴ基板の製造工程数を増やすことなく、透過像表示がガラス基板２上の層間絶縁膜１１、１２の干渉によって暗くなることを防止でき、さらに透過エリアＴのギャップコントロールを向上させることができるので、よりいっそう透過像表示を明るくすることが可能となる。
【００３７】
ＴＦＴ基板１Ａの第３の特徴の構造は、従来のＴＦＴ基板の製造工程において、ゲート線６のパターニング時、あるいは信号線１３のパターニング時に、ゲート線６の幅ｗ1、信号線１３の幅ｗ2を、隣り合う反射電極５’同士の間隙の幅ｄ1、ｄ2より広くし、隣り合う反射電極５’同士の間隙を遮光できるようにすればよい。これによりＴＦＴ基板の製造工程数を増やすことなく、隣り合う反射電極５’同士の間隙を遮光し、透過像表示時のコントラストをあげることができる。
【００３８】
図３は、第３の本発明の変形例のＴＦＴ素子１Ｂの、ゲート線、信号線、反射電極の位置関係を示している。このＴＦＴ素子１Ｂでは、ゲート線６と信号線１３それ自体は幅広く形成されていないが、ゲート線６の形成と同時にゲート線と同一の形成材料で遮光層６ｘを形成し、この遮光層６ｘで隣り合う反射電極５’同士の間隙を遮光し、また、信号線１３の形成と同時に信号線１３と同一の形成材料で遮光層１３ｘを形成し、この遮光層１３ｘによっても隣り合う反射電極５’同士の間隙を遮光したものである。これら遮光層６ｘ、１３ｘは、フローティング電位に形成したゲート線若しくは信号線とみることもできる。
【００３９】
以上、図面を参照しつつ本発明を説明したが、さらに本発明は種々の態様をとることができる。例えば、図１、図２に示したＴＦＴ基板１Ａは、第１〜第３の本発明の特徴をすべて兼ね備えたものであるが、本発明の半透過型液晶表示装置としては、第１〜第３の特徴のいずれか一つを備えてもよく、任意の二つを組み合わせてもよい。また、本発明の半透過型液晶表示装置は、ＥＣＢモード以外の液晶表示装置にも適用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、ＩＴＯ膜上にＴｉ膜やパッシベーション膜を介することなく直接反射電極が形成されるので、製造工程を簡略化することができる。
【００４１】
また、本発明によれば、透過エリアにおいて、基板上に直接透明電極を設けるので、製造工程数を増やすことなく、透過像表示時における透過率を向上させることができ、透過エリアＴにおけるギャップコントロールも向上させることができる。
【００４２】
さらに、本発明によれば、隣り合う反射電極同士の間隙を、対向基板に遮光領域を設けることなく、かつ、ＴＦＴ基板の製造工程数を増やすことなく、遮光することができ、透過像表示時のコントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の半透過型液晶表示に使用するＴＦＴ基板（図２のＴＦＴ基板）の断面図である。
【図２】  本発明の半透過型液晶表示に使用するＴＦＴ基板のゲート線、信号線、反射電極の位置関係を示す平面図である。
【図３】  本発明の半透過型液晶表示に使用するＴＦＴ基板のゲート線、信号線、反射電極の位置関係を示す平面図である。
【図４】  従来の半透過型液晶表示に使用するＴＦＴ基板（図５のＴＦＴ基板）のｘ−ｘ断面図である。
【図５】  従来の半透過型液晶表示に使用するＴＦＴ基板のゲート線、信号線、反射電極の位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
１…従来のＴＦＴ基板、  １Ａ…本発明のＴＦＴ基板、  ２…ガラス基板、
３…ＴＦＴ素子、  ４…透明電極（ＩＴＯ電極）、  ４ｘ…ＩＴＯ膜、  ５…反射電極（Ａｌ電極）、  ５’…反射電極（Ａｇ電極）、  ６…ゲート線、  ６ｘ…遮光層、  ７…ゲート絶縁膜（窒化シリコン膜）、  ８…ゲート絶縁膜（酸化シリコン膜）、９…ポリシリコン膜、  １０…保護絶縁膜、  １１…層間絶縁膜（窒化シリコン膜）、  １２…層間絶縁膜（酸化シリコン膜）、  １３…信号線、１３ｘ…遮光層、  １４…スキャタリング層（ＳＣＰ）、  １５…平坦化層（ＰＬＮ）、  １６…Ｔｉ膜、  １７…Ａｌ膜、１８…Ａｇ膜、  ２０…透過窓部
【図１】
0004815659.tif 000002
【図２】
0004815659.tif 000003
【図３】
0004815659.tif 000004
【図４】
0004815659.tif 000005
【図５】
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