(57)【要約】【課題】  半透過型液晶表示装置では反射電極の形成工程が発生して製造工程数の増加が避けられず、製造コストが上昇する。【解決手段】  透明導電層（と緩衝層）と反射金属層を積層した後、ハーフトーン露光技術により反射電極形成領域上の膜厚が透過電極形成領域上の膜厚よりも厚い感光性樹脂パターンを形成し、前記感光性樹脂パターンを用いて透過電極と反射電極を合わせた大きさの反射電極を形成した後に前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じ、透過電極上の反射金属層（と緩衝層）を除去して透過電極を形成することで透過電極と反射電極の形成を１枚のフォトマスクで処理することを可能ならしめ、写真食刻工程の増加を回避する。【選択図】  図２
2005215277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に絶縁ゲート型トランジスタと走査線と信号線が形成され、
少なくともドレイン電極上に開口部を有し、一部の領域でその表面に凹凸を有する透明絶縁層が前記第１の透明性絶縁基板上に形成され、
前記凹凸領域上では１層以上の反射金属層と透明導電層との積層よりなる反射電極と、その他の領域では前記開口部を含んで前記透明導電層と連続した透明導電性の透過電極が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に絶縁ゲート型トランジスタと走査線と信号線を形成する工程と、
少なくともドレイン電極上に開口部を有し、一部の領域でその表面に凹凸を有する透明絶縁層を前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、
透明導電層と１層以上の金属層を被着後、前記開口部を含んで前記凹凸領域の反射電極と凹凸領域外の透明導電性の透過電極に対応し、前記反射電極上の膜厚が前記透過電極上の膜厚よりも厚い感光性樹脂パターンを形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記金属層を選択的に除去して前記透明導電層を露出する工程と、
前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じて前記透過電極形成領域の金属層を露出し、前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンと前記透過電極形成領域の金属層をマスクとして前記透明導電層を選択的に除去して前記透明絶縁層を露出する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記透過電極形成領域の金属層を除去して透明導電性の透過電極を露出する工程を有する液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー画像表示機能を有する液晶表示装置、とりわけ半透過型の液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の微細加工技術、液晶材料技術および高密度実装技術等の進歩により、５〜５０ｃｍ対角の液晶表示装置でテレビジョン画像や各種の画像表示機器が商用ベースで大量に提供されている。また、液晶パネルを構成する２枚のガラス基板の一方にＲＧＢの着色層を形成しておくことによりカラー表示も容易に実現している。特にスイッチング素子を絵素毎に内蔵させた、いわゆるアクティブ型の液晶パネルではクロストークも少なく、応答速度も早く高いコントラスト比を有する画像が保証されている。
【０００３】
これらの液晶表示装置（液晶パネル）は走査線としては２００〜１２００本、信号線としては３００〜１６００本程度のマトリクス編成が一般的であるが、最近は表示容量の増大に対応すべく大画面化と高精細化とが同時に進行している。
【０００４】
図７は液晶パネルへの実装状態を示し、液晶パネル１を構成する一方の透明性絶縁基板、例えばガラス基板２上に形成された走査線の電極端子群５に駆動信号を供給する半導体集積回路チップ３を導電性の接着剤を用いて接続するＣＯＧ（Ｃｈｉｐ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）方式や、例えばポリイミド系樹脂薄膜をベースとし、金または半田メッキされた銅箔の端子を有するＴＣＰフィルム４を信号線の電極端子群６に導電性媒体を含む適当な接着剤で圧接して固定するＴＣＰ（Ｔａｐｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｐａｃｋａｇｅ）方式などの実装手段によって電気信号が画像表示部に供給される。ここでは便宜上二つの実装方式を同時に図示しているが実際には何れかの方式が適宜選択される。
【０００５】
液晶パネル１のほぼ中央部に位置する画像表示部内の画素と走査線及び信号線の電極端子５，６との間を接続する配線路が７、８で、必ずしも電極端子群５，６と同一の導電材で構成される必要はない。９は全ての液晶セルに共通する透明導電性の対向電極を対向面上に有するもう１枚の透明性絶縁基板である対向ガラス基板又はカラーフィルタである。
【０００６】
図８はスイッチング素子として絶縁ゲート型トランジスタ１０を絵素毎に配置したアクティブ型液晶表示装置の等価回路図を示し、１１（図７では７）は走査線、１２（図７では８）は信号線、１３は液晶セルであって、液晶セル１３は電気的には容量素子として扱われる。実線で描かれた素子類は液晶パネルを構成する一方のガラス基板２上に形成され、点線で描かれた全ての液晶セル１３に共通な対向電極１４はもう一方のガラス基板９の対向する主面上に形成されている。絶縁ゲート型トランジスタ１０のＯＦＦ抵抗あるいは液晶セル１３の抵抗が低い場合や表示画像の階調性を重視する場合には、負荷としての液晶セル１３の時定数を大きくするための補助の蓄積容量１５を液晶セル１３に並列に加える等の回路的工夫が加味される。なお１６は蓄積容量１５の共通母線となる蓄積容量線である。
【０００７】
図９は液晶表示装置の画像表示部の要部断面図を示し、液晶パネル１を構成する２枚のガラス基板２，９は樹脂性のファイバ、ビーズあるいはカラーフィルタ９上に形成された柱状スペーサ等のスペーサ材（図示せず）によって数μｍ程度の所定の距離を隔てて形成され、その間隙（ギャップ）はガラス基板９の周縁部において有機性樹脂よりなるシール材と封口材（何れも図示せず）とで封止された閉空間になっており、この閉空間に液晶１７が充填されている。
【０００８】
カラー表示を実現する場合には、ガラス基板９の閉空間側に着色層１８と称する染料または顔料のいずれか一方もしくは両方を含む厚さ１〜２μｍ程度の有機薄膜が被着されて色表示機能が与えられるので、その場合にはガラス基板９は別名カラーフィルタ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ  略語はＣＦ）と呼称される。そして液晶材料１７の性質によってはガラス基板９の上面またはガラス基板２の下面の何れかもしくは両面上に偏光板１９が貼付され、液晶パネル１は電気光学素子として機能する。現在、市販されている大部分の液晶パネルでは液晶材料にＴＮ（ツイスト・ネマチック）系の物を用いており、偏光板１９は通常２枚必要である。図示はしないが、透過型液晶パネルでは光源として裏面光源が配置され、下方より白色光が照射される。
【０００９】
液晶１７に接して２枚のガラス基板２，９上に形成された例えば厚さ０．１μｍ程度のポリイミド系樹脂薄膜２０は液晶分子を決められた方向に配向させるための配向膜である。２１は絶縁ゲート型トランジスタ１０のドレインと透明導電性の絵素電極２２とを接続するドレイン電極（配線）であり、信号線（ソース線）１２と同時に形成されることが多い。信号線１２とドレイン電極２１との間に位置するのは半導体層２３であり詳細は後述する。カラーフィルタ９上で隣り合った着色層１８の境界に形成された厚さ０．１μｍ程度のＣｒ薄膜層２４は半導体層２３と走査線１１及び信号線１２に外部光が入射するのを防止するための光遮蔽部材で、いわゆるブラックマトリクス（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒｉｘ 略語はＢＭ）として定着化した技術である。
【００１０】
ここでスイッチング素子として絶縁ゲート型トランジスタの構造と製造方法に関して説明する。現在絶縁ゲート型トランジスタには２種類のものが多用されており、そのうちの一つのエッチストップ型と呼称されるものを従来例として紹介する。図１０は従来の液晶パネルを構成するアクティブ基板（表示装置用半導体装置）の単位絵素の平面図であり、図１０（ｅ）のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’およびＣ−Ｃ’線上の断面図を図１１に示し、その製造工程を以下に簡単に説明する。
【００１１】
先ず図１０（ａ）と図１１（ａ）に示したように耐熱性と耐薬品性と透明性が高い絶縁性基板として厚さ０．５〜１．１ｍｍ程度のガラス基板２、例えばコーニング社製の商品名１７３７の一主面上にＳＰＴ（スパッタ）等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．３μｍ程度の第１の金属層を被着し、微細加工技術によりゲート電極１１Ａも兼ねる走査線１１と蓄積容量線１６を選択的に形成する。走査線の材質は耐熱性と耐薬品性と耐弗酸性と導電性とを総合的に勘案して選択するが一般的にはＣｒ，Ｔａ，ＭｏＷ合金等の耐熱性の高い金属または合金が使用される。
【００１２】
液晶パネルの大画面化や高精細化に対応して走査線の抵抗値を下げるためには走査線の材料としてＡＬ（アルミニウム）を用いるのが合理的であるが、ＡＬは単体では耐熱性が低いので上記した耐熱金属であるＣｒ，Ｔａ，Ｍｏまたはそれらのシリサイドと積層化する、あるいはＡＬの表面に陽極酸化で酸化層（Ａｌ２Ｏ３）を付加することも現在では一般的な技術である。すなわち走査線１１は１層以上の金属層で構成される。
【００１３】
次にガラス基板２の全面にＰＣＶＤ（プラズマ・シーブイディ）装置を用いてゲート絶縁層となる第１のＳｉＮｘ（シリコン窒化）層３０、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層３１、及びチャネルを保護する絶縁層となる第２のＳｉＮｘ層３２と３種類の薄膜層を例えば、０．３−０．０５−０．１μｍ程度の膜厚で順次被着し、図１０（ｂ）と図１１（ｂ）に示したように微細加工技術によりゲート電極１１Ａ上の第２のＳｉＮｘ層をゲート電極１１Ａよりも幅細く選択的に残して保護絶縁層（エッチストップ層またはチャネル保護層）３２Ｄとし、第１の非晶質シリコン層３１を露出する。
【００１４】
続いて同じくＰＣＶＤ装置を用いて全面に不純物として例えば燐を含む第２の非晶質シリコン層３３を例えば０．０５μｍ程度の膜厚で被着した後、図１０（ｃ）と図１１（ｃ）に示したようにＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１μｍ程度の耐熱金属層として例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等の薄膜層３４と、低抵抗配線層として膜厚０．３μｍ程度のＡＬ薄膜層３５と、さらに膜厚０．１μｍ程度の中間導電層として例えばＴｉ薄膜層３６を順次被着し、微細加工技術によりソース・ドレイン配線材であるこれら３種の薄膜層３４Ａ，３５Ａ及び３６Ａの積層よりなる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極２１とソース電極も兼ねる信号線１２を選択的に形成する。この選択的パターン形成は、ソース・ドレイン配線の形成に用いられる感光性樹脂パターンをマスクとしてＴｉ薄膜層３６、ＡＬ薄膜層３５、Ｔｉ薄膜層３４を順次食刻した後、ソース・ドレイン電極１２，２１間の第２の非晶質シリコン層３３を除去して保護絶縁層３２Ｄを露出するとともに、その他の領域では第１の非晶質シリコン層３１をも除去してゲート絶縁層３０を露出することによってなされる。このようにチャネルの保護層である第２のＳｉＮｘ層３２Ｄが存在して第２の非晶質シリコン層３３の食刻が自動的に終了することからこの製法はエッチストップと呼称される。
【００１５】
絶縁ゲート型トランジスタがオフセット構造とならぬようソース・ドレイン電極１２，２１は保護絶縁層３２Ｄと一部（数μｍ）平面的に重なって形成される。この重なりは寄生容量として電気的に作用するので小さいほど良いが、露光機の合わせ精度とフォトマスクの精度とガラス基板の膨張係数及び露光時のガラス基板温度で決定され、実用的な数値は精々２μｍ程度である。
【００１６】
さらに上記感光性樹脂パターンを除去した後、ガラス基板２の全面に透明性の絶縁層としてゲート絶縁層と同様にＰＣＶＤ装置を用いて０．３μｍ程度の膜厚のＳｉＮｘ層を被着してパシベーション絶縁層３７とし、図１０（ｄ）と図１１（ｄ）に示したようにパシベーション絶縁層３７とし、ドレイン電極２１上と、画像表示部外の領域で走査線１１と信号線１２の電極端子が形成される領域にそれぞれ開口部６２，６３，６４を形成し、開口部６３内のパシベーション絶縁層３７とゲート絶縁層３０を除去して開口部６３内に走査線の一部を露出するとともに、開口部６２，６４内のパシベーション絶縁層３７を除去してドレイン電極２１の一部と信号線の一部を露出する。走査線１１と同様に蓄積容量線１６（を平行に束ねた電極パターン）上には開口部６５を形成して蓄積容量線１６の一部を露出する。
【００１７】
最後にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．２μｍ程度の透明導電層として例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）あるいはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）を被着し、図１０（ｅ）と図１１（ｅ）に示したように微細加工技術により開口部６２を含んでパシベーション絶縁層３７上に絵素電極２２を選択的に形成してアクティブ基板２として完成する。開口部６３内の露出している走査線１１の一部を電極端子５とし、開口部６４内の露出している信号線１２の一部を電極端子６としても良く、図示したように開口部６３，６４を含んでパシベーション絶縁層３７上にＩＴＯよりなる電極端子５Ａ，６Ａを選択的に形成しても良いが、通常は電極端子５Ａ，６Ａ間を接続する透明導電性の短絡線４０も同時に形成される。その理由は、図示はしないが電極端子５Ａ，６Ａと短絡線４０との間を細長いストライプ状に形成することにより高抵抗化して静電気対策用の高抵抗とすることが出来るからである。同様に番号は付与しないが開口部６５を含んで蓄積容量線１６への電極端子が形成される。
【００１８】
信号線１２の配線抵抗が問題とならない場合にはＡＬよりなる低抵抗配線層３５は必ずしも必要ではなく、その場合にはＣｒ，Ｔａ，ＭｏＷ等の耐熱金属材料を選択すればソース・ドレイン配線１２，２１を単層化して簡素化することが可能である。このようにソース・ドレイン配線は耐熱金属層を用いて第２の非晶質シリコン層と電気的な接続を確保することが重要であり、絶縁ゲート型トランジスタの耐熱性については先行例である特開平７−７４３６８号公報に詳細が記載されている。なお、図１０（ｃ）において蓄積容量線１６とドレイン電極２１とがゲート絶縁層３０を介して平面的に重なっている領域５０（右下がり斜線部）が蓄積容量１５を形成しているがここではその詳細な説明は省略する。
【特許文献１】特開平７−７４３６８号公報
【００１９】
以上述べた５枚マスク・プロセスは詳細な経緯は省略するが、半導体層の島化工程の合理化とコンタクト形成工程が削減された結果得られたもので、当初は７〜８枚程度必要であったフォトマスクもドライエッチ技術の導入により、現時点では５枚に減少してプロセスコストの削減に大きく寄与している。液晶表示装置の生産コストを下げるためにはアクティブ基板の作製工程ではプロセスコストを、またパネル組立工程とモジュール実装工程では部材コストを下げることが有効であることは周知の開発目標である。
【００２０】
ここ数年の携帯電話の急激な普及により当初は相手先の電話番号を表示するだけの機能で、当然白黒表示のセグメント型で事が足りた液晶表示パネルもカラー化、高精細化、動画対応とその機能と性能は飛躍的に進化している。携帯電話においては電池の寿命の課題もあり、使用する環境は明るい所と制約はあるものの裏面光源による電力消費が無い反射型の液晶表示パネルの要望は根強いものがある。液晶表示パネルを反射型として機能させるためには当然反射電極が必要であり、透過型と反射型の二つの機能を有する半透過型の液晶パネルについて以下にその製法について簡単に説明する。ただし、ここでは絶縁ゲート型トランジスタについてはチャネルエッチ型のものを採用して説明する。
【００２１】
先ず５枚マスク・プロセスと同様にガラス基板２の一主面上にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．３μｍ程度の第１の金属層を被着し、図１２（ａ）と図１３（ａ）に示したように微細加工技術によりゲート電極１１Ａも兼ねる走査線１１と蓄積容量線１６を選択的に形成する。
【００２２】
次にガラス基板２の全面にＰＣＶＤ装置を用いてゲート絶縁層となるＳｉＮｘ層３０、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン層３１、及び不純物を含み絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレインとなる第２の非晶質シリコン層３３と３種類の薄膜層を例えば０．３−０．２−０．０５μｍ程度の膜厚で順次被着する。
【００２３】
続いて図１２（ｂ）と図１３（ｂ）に示したように微細加工技術によりゲート電極１１Ａ上に第２の非晶質シリコン層３３Ａと第１の非晶質シリコン層３１Ａとの積層よりなる島状の半導体層を形成してゲート絶縁層３０を露出する。
【００２４】
そしてＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１μｍ程度の耐熱金属層として例えばＴｉ薄膜層３４と、膜厚０．３μｍ程度の低抵抗配線層としてＡＬ薄膜層３５と、さらに膜厚０．１μｍ程度の中間導電層として例えばＴｉ薄膜層３６を、すなわちソース・ドレイン配線材を順次被着し、そしてこれら３層の薄膜よりなるソース・ドレイン配線材と第２の非晶質シリコン層３３Ａと第１の非晶質シリコン層３１Ａを微細加工技術により感光性樹脂パターンを用いて順次食刻してゲート絶縁層３０を露出し、図１２（ｃ）と図１３（ｃ）に示したようにゲート電極１１Ａと一部重なるように３４Ａ，３５Ａ及び３６Ａの積層よりなる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極２１と、ソース電極も兼ねる信号線１２を選択的に形成する。ソース・ドレイン配線１２，２１の形成に当り感光性樹脂パターンをマスクとして、Ｔｉ薄膜層３４ＡＬ、薄膜層３５及びＴｉ薄膜層３６の食刻に引き続いてソース・ドレイン配線１２，２１間（チャネル形成領域）の第２の非晶質シリコン層３３Ａ及び第１の非晶質シリコン層３１Ａを順次食刻し、第１の非晶質シリコン層３１Ａは０．０５〜０．１μｍ程度残して食刻する。ソース・ドレイン配線１２，２１が金属層をエッチングした後に第１の非晶質シリコン層３１Ａを０．０５〜０．１μｍ程度残して食刻することによりなされるので、このような製法で得られる絶縁ゲート型トランジスタはチャネル・エッチと呼称されている。なおソース・ドレイン配線１２，２１の構成としては抵抗値の制約が緩いのであれば簡素化してＴａ，Ｃｒ，ＭｏＷ等の単層とすることも可能である。
【００２５】
ソース・ドレイン配線１２，２１の形成後、ガラス基板２の全面に透明性の絶縁層として０．３μｍ程度の膜厚の第２のＳｉＮｘ層を被着してパシベーション絶縁層３７とし、さらに透明性の絶縁層として３μｍ程度の膜厚の透明性と耐熱性の高い感光性アクリル樹脂を塗布して凹凸層３９とし、図１２（ｄ）と図１３（ｄ）に示したようにフォトマスクを用いた選択的紫外線照射によりドレイン電極２１上、走査線の一部５上及び信号線の一部６上に夫々開口部６２，６３及び６４を形成して現像処理の後、凹凸層３９を熱硬化する。そして開口部６２，６４内のパシベーション絶縁層３７を除去するとともに開口部６３内ではパシベーション絶縁層３７に加えてゲート絶縁層３０をも除去して開口部６２，６３及び６４内に夫々ドレイン電極２１の一部、走査線の一部５及び信号線の一部６を露出する。同様に蓄積容量線１６上には開口部６５を形成して蓄積容量線１６の一部を露出する。
【００２６】
凹凸層３９は文字通りその表面に高さ１μｍ以下の凹凸を有しているので、凹凸層３９上に形成された金属電極は散乱電極として機能させることが可能である。図１２（ｄ）ではその凹凸に対応したパターンの一つを７０として均一に分布させて記載している。パターン７０の大きさは通常数μｍで、また固定パターンによる光干渉が生じないようにパターン７０の中心位置はランダムに分布させるのが一般的である。感光性アクリル樹脂３９の表面に波長の短い紫外線を照射して表面層の硬化を強めて熱硬化時に表面層で凹凸を形成する、同じく強アルカリ液に浸透させて表面層を柔らかくして熱硬化時に表面層で凹凸を形成する、あるいは感光性アクリル樹脂３９を２層で形成して一方の感光性アクリル樹脂に流動性を持たせて熱硬化である程度丸みを帯びさせてから流動性の無い感光性アクリル樹脂を積層させて凹凸を形成する等の技術が先行例に開示されているが、本発明の目的は凹凸を形成する技術ではないのでここではその詳細は省略する。
【００２７】
このようにチャネルエッチ型の絶縁ゲート型トランジスタでは通常ＳｉＮｘよりなるパシベーション絶縁層３７をアクティブ基板２上に被着した後、アクリル樹脂による凹凸層３９の形成が必要であるが、エッチストップ型の絶縁ゲート型トランジスタはチャネル上に保護絶縁層３２Ｄを有するのでアクティブ基板２のパシベーション層にアクリル樹脂を形成しても絶縁ゲート型トランジスタの電気的な特性が変動することは無い。
【００２８】
凹凸層３９の形成後、ガラス基板２の全面にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．２μｍ程度の透明導電層９１として例えばＩＴＯを被着し、図１２（ｅ）と図１３（ｅ）に示したように微細加工技術により開口部６２を含んで接続電極２２Ａと、透過電極としての絵素電極２２と、開口部６３を含んで走査線の電極端子５Ａと、開口部６４を含んで信号線の電極端子６Ａを形成する。透過電極と反射電極の配置によって接続電極２２Ａは絵素電極２２の一部として連続して形成される。接続電極２２Ａは必ずしも必要ではないが、ドレイン電極２１の一部がこれ以降の製造工程で損傷を受けてコンタクト不良等が生じないように後続の反射電極との間に介在させると良い。
【００２９】
最後にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１μｍ程度の緩衝層９２として例えばＭｏと膜厚０．１〜０．２μｍ程度の反射率の高い金属層９３として例えばアルミニウムを被着し、図１２（ｆ）と図１３（ｆ）に示したように透明導電性の絵素電極２２と一部重なるように緩衝層９２（４１）とアルミニウム層９３（４１）との積層よりなる反射電極４１を形成して半透過型液晶表示装置のアクティブ基板２として完成する。緩衝層９２（４１）はアルミニウムとＩＴＯとが直接接触することでアルカリ性の現像液とレジスト  剥離液においてＩＴＯが還元されてアルミニウムもろとも剥離してしまう電池効果を回避するために必要であるが、アルカリ液中での化学的な電位を下げるために数％のＮｄを含むアルミニウム合金ＡＬ（Ｎｄ）では緩衝層９２（４１）は不要となる。
【００３０】
なお図１２（ｃ）において蓄積容量線１６とドレイン電極２１とがゲート絶縁層３０を介して平面的に重なっている領域５０（右下がり斜線部）が蓄積容量１５を形成しているが、前段の走査線１１と走査線１１上に形成された蓄積電極とがゲート絶縁層３０を含む絶縁層を介して平面的に重なることで蓄積容量１５を形成することも可能である。この場合はドレイン電極２１に接続された透過電極２２または反射電極４１と蓄積電極との接続も必要であるがここでは詳細な説明は省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
このように半透過型液晶表示装置においは透過型液晶表示装置に反射電極の形成が追加されるのでフォトマスク数が５枚から６枚に増加し、その製造コストは必然的に上昇する。製造コストの上昇を抑えるためには大量生産によるコストダウンだけでなく、製造工程数を短くすることも重要である。
【００３２】
本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、半導体層の島化工程とソース・ドレイン配線形成工程を１枚のフォトマスクを用いて処理するために開発されたハーフトーン露光技術と同じ手法で反射電極と透過電極を１枚のフォトマスクを用いて処理する製造工程の削減を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明においては従来のように透過電極と反射電極を異なったフォトマスクを用いて別々の工程で作製するのではなく、透明導電層と反射金属層を積層した後、ハーフトーン露光技術により反射電極形成領域上の膜厚が透過電極形成領域上の膜厚よりも厚い感光性樹脂パターンを形成し、前記感光性樹脂パターンを用いて透過電極と反射電極を合わせた大きさの反射電極を形成した後に前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じ、透過電極上の反射金属層を除去することで透過電極を形成している。
【００３４】
請求項１に記載の液晶表示装置は、一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に絶縁ゲート型トランジスタと走査線と信号線が形成され、
少なくともドレイン電極上に開口部を有し、一部の領域でその表面に凹凸を有する透明絶縁層が前記第１の透明性絶縁基板上に形成され、
前記凹凸領域上では１層以上の反射金属層と透明導電層との積層よりなる反射電極と、その他の領域では前記開口部を含んで前記透明導電層と連続した透明導電性の透過電極が形成されていることを特徴とする。
【００３５】
この構成により透明導電層と反射金属層との積層よりなる絵素電極と透明導電層のみからなる絵素電極が得られ、夫々反射電極及び透過電極として機能する。しかも反射電極は凹凸を有する透明絶縁層上に形成されて散乱特性が付与されている。
【００３６】
請求項２は請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に絶縁ゲート型トランジスタと走査線と信号線を形成する工程と、
少なくともドレイン電極上に開口部を有し、一部の領域でその表面に凹凸を有する透明絶縁層を前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、
透明導電層と１層以上の金属層を被着後、前記開口部を含んで前記凹凸領域の反射電極と凹凸領域外の透明導電性の透過電極に対応し、前記反射電極上の膜厚が前記透過電極上の膜厚よりも厚い感光性樹脂パターンを形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記金属層を選択的に除去して前記透明導電層を露出する工程と、
前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じて前記透過電極形成領域の金属層を露出し、前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンと前記透過電極形成領域の金属層をマスクとして前記透明導電層を選択的に除去して前記透明絶縁層を露出する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記透過電極形成領域の金属層を除去して透明導電性の透過電極を露出する工程を有することを特徴とする。
【００３７】
この構成により１枚のフォトマスクを用いて反射電極と透過電極を処理することが可能となる。またハーフトーン露光技術により得られた異なった膜厚を有する感光性樹脂パターンの膜厚を減少せしめる工程において、有機性樹脂よりなりその表面に凹凸を有する透明絶縁層は透明導電層で被覆されているので透明絶縁層が膜減りすることは回避され、アクティブ基板上に不要な段差が生じて配向処理の障害となることも無く、また反射電極もその所定の断面形状を維持することができる。
【発明の効果】
【００３８】
以上述べたように本発明は半透過型の液晶表示装置の作製に当たり、透明導電層と（緩衝層と）反射金属層を積層した後、ハーフトーン露光技術により反射電極形成領域上の膜厚が透過電極形成領域上の膜厚よりも厚い感光性樹脂パターンを形成し、前記感光性樹脂パターンを用いて透過電極と反射電極を合わせた大きさの反射電極を形成した後に前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じ、透過電極上の反射金属層を除去することで透過電極を形成する合理化技術を核とし、この構成に基づいてさまざまなアクティブ基板を提案している。したがって従来の製造方法と比較すると写真食刻工程数の低減が可能となり低コスト化に大きく寄与する。
【００３９】
また透過電極と反射電極が同時に形成されるのでこれらの電極間のマスク合わせ精度は０となり、わずかではあるが画素電極を大きくすることができるので開口率も向上して明るい表示画像が得られる。しかもこれらの工程のパターン精度は高くないので歩留や品質に大きな影響を与えない事も生産管理を容易なものとしてくれる。
【００４０】
本発明の要件は上記の説明からも明らかなように半透過型の液晶表示装置の作製に当たり、透明導電層と（緩衝層と）反射金属層を積層した後、ハーフトーン露光技術により反射電極形成領域上の膜厚が透過電極形成領域上の膜厚よりも厚い感光性樹脂パターンを形成し、前記感光性樹脂パターンを用いて透過電極と反射電極を合わせた大きさの反射電極を形成した後に前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じ、透過電極上の反射金属層を除去して透過電極を形成することで透過電極と反射電極の形成を１枚のフォトマスクで処理することを可能ならしめた点にあり、それ以外の構成に関しては走査線、信号線、絵素電極、ゲート絶縁層等の材質や膜厚等が異なった液晶表示装置あるいはその製造方法の差異も本発明の範疇に属することは自明であり、また絶縁ゲート型トランジスタの半導体層も非晶質シリコンに限定されるものでないことも明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の実施例を図１〜図６に基づいて説明する。図１に本発明の実施例１に係る表示装置用半導体装置（アクティブ基板）の平面図を示し、図２に図１（ｈ）のＡ−Ａ’線上とＢ−Ｂ’線上及びＣ−Ｃ’線上の製造工程の断面図を示す。同様に液晶表示装置の一部を設計変更した参考例１は図３と図４、同じく参考例２は図５と図６とで夫々アクティブ基板の平面図と断面図を示す。なお従来例と同一の部位については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本発明では絶縁ゲート型トランジスタの構造や蓄積容量の形態は任意であり、反射電極に散乱性を与えるための凹凸層を有する透明樹脂層を形成した後の製造工程に発明性が存在する。そこで実施例１ではチャネルエッチ型の５枚マスク・プロセスを採用して詳細な説明を行うが、エッチストップ型の５枚・プロセスさらには合理化されたチャネルエッチ型の４枚マスク・プロセスを採用しても何ら支障は無い。
【実施例１】
【００４２】
実施例１では図１（ｄ）と図２（ｄ）に示したようにドレイン電極２１上、走査線の一部５上及び信号線の一部６上に夫々開口部６２，６３及び６４を有する凹凸層３９を形成し、これらの電極の一部を露出するまでは従来例と同一の製造工程を進行する。
【００４３】
続いてＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．２μｍ程度の透明導電層９１として例えばＩＴＯと、膜厚０．１μｍ程度の緩衝層９２として例えばＭｏと、さらに膜厚０．１〜０．２μｍ程度の高反射金属層９３として例えばアルミニウムを被着した後、ハーフトーン露光技術を用いて反射電極形成領域に対応した８１Ａ（４１）の膜厚が例えば３μｍと、透過電極形成領域に対応した８１Ｂ（２２）及び電極端子形成領域に対応した８１Ｂ（５Ａ）及び８１Ｂ（６Ａ）の膜厚の１．５μｍよりも厚い感光性樹脂パターン８１Ａ，８１Ｂを形成する。
【００４４】
このような感光性樹脂パターン８１Ａ，８１Ｂは、液晶表示装置用基板の作製には通常ポジ型の感光性樹脂を用いるので、反射電極形成領域８１Ａが黒、すなわちＣｒ薄膜が形成されており、透過電極形成領域及び電極端子形成領域８１Ｂは灰色、たとえば幅０．５〜１．５μｍ程度のラインアンドスペースのＣｒパターンが形成されており、その他の領域は白、すなわちＣｒ薄膜が除去されているようなフォトマスクを用いれば良い。灰色領域は露光機の解像力が不足しているためにラインアンドスペースが解像されることはなく、ランプ光源からのフオトマスク照射光を半分程度透過させることが可能であるので、ポジ型感光性樹脂の残膜特性に応じて図２（ｅ）に示したような断面形状を有する感光性樹脂パターン８１Ａ，８１Ｂを得ることができる。灰色領域では紫外線の透過光量をある程度確保すれば良いのであるからラインアンドスペースに限らず、膜厚の薄いＣｒその他の薄膜が形成されて光吸収機能が付与されていても良く、ハーフトーン用のフォトマスクは必要とされるパターン精度や透過光量に応じて今後逐次開発が進むものと思われる。
【００４５】
そして図１（ｅ）と図２（ｅ）に示したように感光性樹脂パターン８１Ａ，８１Ｂをマスクとして高反射金属層９３と緩衝層９２を順次もしくは同時に食刻して透明導電層９１を露出する。具体的には燐酸に数％以下の硝酸を添加した薬液処理では同時食刻が可能である。
【００４６】
引き続き酸素プラズマ処理により感光性樹脂パターン８１Ａ，８１Ｂの膜厚を１．５μｍ減少せしめると感光性樹脂パターン８１Ｂが消滅して透過電極及び電極端子に対応した高反射金属層９３（２２），９３（５Ａ），９３（６Ａ）が露出するとともに反射電極形成領域に膜減りした感光性樹脂パターン８１Ｃ（４１）をそのまま残すことができる。この酸素プラズマ処理時に透明導電層９１が有機絶縁層よりなる凹凸層３９を膜減りから保護している事を理解されたい。そこで図１（ｆ）と図２（ｆ）に示したように感光性樹脂パターン８１Ｃ（４１）と高反射金属層９３（２２），９３（５Ａ），９３（６Ａ）をマスクとして透明導電層９１を選択的に除去して凹凸層３９を露出する。
【００４７】
さらに図１（ｇ）と図２（ｇ）に示したように感光性樹脂パターン８１Ｃ（４１）をマスクとして露出している透過電極上の高反射金属層９３（２２）と電極端子上の高反射金属層９３（５Ａ），９３（６Ａ）を除去するとともに緩衝層９２（２２），９２（５Ａ），９２（６Ａ）も除去して夫々透過電極２２と電極端子５Ａ，６Ａを露出する。
【００４８】
最後に図１（ｈ）と図２（ｈ）に示したようにレジスト剥離液を用いて感光性樹脂パターン８１Ｃ（４１）除去し、緩衝層９２（４１）と高反射金属層９３（４１）との積層よりなる反射電極４１を露出してアクティブ基板２としての製造工程を終える。このレジスト剥離工程ではアクティブ基板２上に有機性樹脂よりなる凹凸層３９が露出しているので酸素プラズマを用いてはならない。従来例でも説明したように高反射金属層９３にアルミニウム合金ＡＬ（Ｎｄ）を選択した場合には緩衝層９２の導入は不要である。このようにして得られたアクティブ基板２とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例１が完了する。なお、図１（ｈ）では省略したが従来例のように透明導電性の走査線の電極端子５Ａ及び信号線１２の電極端子６Ａとアクティブ基板２の外周部に配置された短絡線４０とを接続する透明導電層パターンはその形状を細長い線状とすることで静電気対策における高抵抗配線とすることが可能である。
【００４９】
実施例１ではこのように走査線の電極端子と信号線の電極端子がともに透明導電層であるデバイス構成上の制約が生ずるが、その制約を解除するデバイス・プロセスも可能であり、それを参考例１として説明する。ただし製造工程は変わらないので最終的なアクティブ基板の平面図と断面図の記載のみに止める。
［参考例１］
【００５０】
参考例１では図１（ｅ）と図２（ｅ）に示したハーフトーン露光技術を用いた感光性樹脂パターンの形成にあたり、電極端子形成領域の膜厚も反射電極形成領域と同様に厚くすることによって金属性の電極端子が得られる。すなわちパターン設計の変更によって電極端子の構成を変更することが可能である。この結果、電極端子は反射電極と同一の構成となり図３（ｈ）と図４（ｈ）に示したように透明導電層９１（５Ａ），９１（６Ａ）と緩衝層９２（５Ａ），９２（６Ａ）と高反射金属層９３（５Ａ），９３（６Ａ）との積層よりなる電極端子が得られ、アクティブ基板２上には走査線の電極端子５として高反射金属層９３（５Ａ）と、信号線の電極端子６として高反射金属層９３（６Ａ）が露出する。
【００５１】
図示はしないが参考例１ではアクティブ基板２の外周部に短絡線４０を形成するには短絡線形成領域の感光性樹脂パターンの膜厚を透過電極形成領域と同様に薄くすることによってなされる。
【００５２】
反射型液晶表示装置においては反射電極からの反射光が観察者に届くことによって表示装置として機能する。したがって同一の液晶セル厚を有する液晶セル内を通過して生じる光学的な経路差は透過型液晶表示装置のほぼ２倍となり、半透過型液晶表示装置において最大の明るさ（反射率と透過率）が得られるΔｎｄ値が異なってしまう。それを回避するために従来例と実施例１では凹凸層３９に開口部３８を形成し、開口部内のパシベーション絶縁層とゲート絶縁層を除去して透過領域の液晶セル厚を大きくしている。凹凸層３９の膜厚を３μｍ程度に形成することは容易で、この結果反射部と透過部の液晶セル厚をほぼ２倍にできる（マルチギャップ）。この事項は光学設計の範疇である。
［参考例２］
【００５３】
しかしながら透過電極２２が深い開口部３８の底部に位置するため、ラビング布を用いた配向処理で開口部３８の周囲に非配向が生じ易く、カラーフィルタ側でのＢＭによる光シールドが必要となり、開口率もその分下がってしまう。
【００５４】
反射特性を重視した光学設計も可能であり、その場合には反射部と透過部では同一の液晶セル厚で良いので開口部３８は不要となって図５（ｈ）と図６（ｈ）に示したように凹凸層３９の平坦な領域上に透過電極２２が形成され、反射電極４１とほぼ同じ高さに位置させることが可能である（シングルギャップ）。
【００５５】
シングルギャップでは非配向が原理的に発生しにくいので、透過電極２２と反射電極４１の内周囲をカラーフィルタ側でのＢＭで光シールドする必要が無い分マルチギャップよりは開口率が向上し、透過特性の不十分さを補足することができる。
【００５６】
液晶セル厚はアクティブ基板２上の透過電極２２及び反射電極４１とカラーフィルタ９上に形成された対向電極１４との距離で決まる物理量であり、したがってカラーフィルタ９上の着色層１８の膜厚を変えることでΔｎｄ値を変えることも可能であり、今後はカラーフィルタの製造コストは上昇するが光学設計の自由度が増すので半透過型液晶表表示装置の光学特性向上に向けて様々な光学設計技術と部材技術が展開されると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１にかかるアクティブ基板の平面図
【図２】本発明の実施例１にかかるアクティブ基板の製造工程断面図
【図３】本発明の参考例１にかかるアクティブ基板の平面図
【図４】本発明の参考例１にかかるアクティブ基板の断面図
【図５】本発明の参考例２にかかるアクティブ基板の平面図
【図６】本発明の参考例２にかかるアクティブ基板の断面図
【図７】液晶パネルの実装状態を示す斜視図
【図８】液晶パネルの等価回路図
【図９】従来の液晶パネルの断面図
【図１０】従来のアクティブ基板の平面図
【図１１】従来のアクティブ基板の製造工程断面図
【図１２】半透過型液晶表示装置向けのアクティブ基板の平面図
【図１３】半透過型液晶表示装置向けのアクティブ基板の製造工程断面図
【符号の説明】
【００５８】
１：液晶パネル
２：アクティブ基板（ガラス基板）
３：半導体集積回路チップ
４：ＴＣＰフィルム
５：金属性の走査線の一部または電極端子
５Ａ：透明導電性の走査線の電極端子
６：金属性の信号線の一部または電極端子
６Ａ：透明導電性の信号線の電極端子
９：カラーフィルタ（対向するガラス基板）
１０：絶縁ゲート型トランジスタ
１１：走査線
１１Ａ：ゲート配線、ゲート電極
１２：信号線（ソース配線、ソース電極）
１４：（カラーフィルタ上の）対向電極
１６：蓄積容量線
１７：液晶  
１９：偏光板
２０：配向膜
２１：ドレイン電極（ドレイン配線、ドレイン電極）
２２：透明導電性の絵素電極、透過電極
３０：ゲート絶縁層
３１：不純物を含まない（第１の）非晶質シリコン層
３２Ｄ：保護絶縁層（エッチストップ層、チャネル保護層）
３３：不純物を含む（第２の）非晶質シリコン層
３４：耐熱金属層
３５：低抵抗金属層（ＡＬ）
３６：中間導電層
３７：パシベーション絶縁層
３８：凹凸層に形成された透過領域形成のための開口部
３９：（感光性アクリル樹脂よりなる）凹凸層
４１：（高反射性の金属）反射電極
５０，５２：蓄積容量形成領域
６２：（ドレイン電極上の）開口部
６３：（走査線上または走査線の電極端子上の）開口部
６４：（信号線上または信号線の電極端子上の）開口部
６５：（対向電極上の）開口部
７２：蓄積電極
８１Ａ ，８１Ｂ：（ハーフトーン露光で形成された）感光性樹脂パターン
９１：透明導電層
９２：緩衝層
９３：（高反射性の）金属層 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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