(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に透明導電層及び第１の金属層を順次形成する工程と、
ハーフトーンフォトマスクにより前記第１の金属層及び前記透明導電層を画定し、前記第１の金属層をゲート電極、第１の導線、容量線及び画素透過領域の相補パターンに形成し、前記透明導電層を画素電極に形成する工程と、
前記基板上に第１の保護層及び背面露光により画定する第２の金属層を順次形成する工程と、
前記ゲート電極、前記第１の導線及び前記容量線を形成し、前記容量線と、該容量線下にある前記第１の保護層及び前記透明導電層とにより蓄積容量を構成する工程と、
前記基板上に誘電体層を形成する工程と、
ハーフトーンフォトマスクにより前記誘電体層、前記第２の金属層及び前記第１の保護層を画定し、前記画素透過領域の上方にある前記誘電体層及び前記第２の金属層と、横にある前記第１の保護層の一部を除去し、前記第１の導線の末端部分の周囲にある前記誘電体層及び前記第１の保護層を同時に除去する工程と、
前記ゲート電極の真上にある前記誘電体層上にチャネル領域を形成する工程と、
前記基板上に第３の金属層を形成する工程と、
前記第３の金属層を画定して第２の導線、ソース電極、ドレイン電極及び拡張ゲートパッドを形成し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を前記チャネル領域の両側に配置し、前記ドレイン電極を前記透明導電層と電気的に接続し、前記第１の導線の末端部分に前記拡張ゲートパッドを配置する工程と、
前記基板上に第２の保護層を形成する工程と、
背面露光を行って前記第２の保護層及び前記第１の保護層を画定し、前記画素透過領域の上方にある前記第２の保護層及び前記第１の保護層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする、半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法。
【請求項２】
前記誘電体層を形成する工程は、
前記蓄積容量の横上方にある前記誘電体層及び前記第１の保護層を除去し、コンタクト窓を形成するステップをさらに含み、
前記第３の金属層を画定する工程は、
前記容量線の上方にある前記誘電体層上に、前記コンタクト窓を介して前記透明導電層と電気的に接続された拡張容量線を形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法。
【請求項３】
基板上に透明導電層及び第１の金属層を順次形成する工程と、
ハーフトーンフォトマスクにより前記第１の金属層及び前記透明導電層を画定し、前記第１の金属層にゲート電極、第１の導線、容量線及び画素透過領域の相補パターンを形成し、前記透明導電層に画素電極を形成する工程と、
前記基板上に第１の保護層及び背面露光により画定する第２の金属層を順次形成する工程と、
前記ゲート電極、前記第１の導線及び前記容量線を形成し、前記容量線と、該容量線下にある前記第１の保護層及び前記透明導電層とにより蓄積容量を構成する工程と、
前記基板上に誘電体層及び半導体層を順次形成する工程と、
ハーフトーンフォトマスクにより前記半導体層、前記誘電体層、前記第２の金属層及び前記第１の保護層を画定し、前記画素透過領域の上方にある前記半導体層、前記誘電体層及び前記第２の金属層と、横にある前記第１の保護層の一部を除去し、前記第１の導線の末端部分の周囲にある前記半導体層、前記誘電体層及び前記第１の保護層を同時に除去し、前記ゲート電極の真上にある前記誘電体層上にチャネル領域を同時に形成する工程と、
前記基板上に第３の金属層を形成する工程と、
前記第３の金属層を画定して第２の導線、ソース電極、ドレイン電極及び拡張ゲートパッドを形成し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を前記チャネル領域の両側へ配置し、前記ドレイン電極を前記透明導電層と電気的に接続し、前記第１の導線の末端部分に前記拡張ゲートパッドを配置する工程と、
前記基板上に第２の保護層を形成する工程と、
背面露光を行って前記第２の保護層及び前記第１の保護層を画定し、前記画素透過領域の上方にある前記第２の保護層及び前記第１の保護層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする、半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法。
【請求項４】
前記誘電体層及び前記半導体層を形成する工程は、
前記蓄積容量の横上方にある前記誘電体層及び前記第１の保護層を除去し、コンタクト窓を形成するステップをさらに含み、
前記第３の金属層を画定する工程は、
前記容量線の上方にある前記誘電体層上に、前記コンタクト窓を介して前記透明導電層と電気的に接続された拡張容量線を形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、特に半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電に関する技術が次々と現れている上、デジタル時代の到来により液晶表示装置の市場は急速に発展している。液晶表示装置は、高画質、小型、軽量、低駆動電圧及び低消費電力などの長所を備えているため、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）、携帯電話、ビデオカメラ、ノートブック型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、自動車用表示装置及びプロジェクションテレビなどの通信機器や電気製品に広く利用され、次第に陰極線管に取って代わり表示装置の主流となっている。
【０００３】
現在、液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ（ＴＦＴ  Ａｒｒａｙ）基板は、蒸着、リソグラフィ及びエッチングという三種類の異なる工程を組み合わせて製造されている。これら三種類の工程のうち、生産コストが一番高いのはリソグラフィ工程である。そのため、ＴＦＴアレイ基板全体の製造工程に必要なリソグラフィ工程数を減らしてそれに必要なフォトマスクの数を減らし、液晶表示装置の生産コストを下げることが、重要な課題であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、三つか四つだけのフォトマスクにより半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法を行うことにより、液晶表示装置の生産コストを大幅に減らしてその生産量を増やす半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法であって、基板上に透明導電層及び第１の金属層を順次形成する工程と、ハーフトーンフォトマスクにより前記第１の金属層及び前記透明導電層を画定し、前記第１の金属層にゲート電極、第１の導線、容量線及び画素透過領域の相補パターンに形成し、前記透明導電層を画素電極に形成する工程と、前記基板上に第１の保護層及び第２の金属層を順次形成する工程と、背面露光により前記第２の金属層を画定し、前記ゲート電極、前記第１の導線及び前記容量線を形成し、前記容量線と、該容量線下にある前記第１の保護層及び前記透明導電層とにより蓄積容量を構成する工程と、前記基板上に誘電体層を形成する工程と、ハーフトーンフォトマスクにより前記誘電体層、前記第２の金属層及び前記第１の保護層を画定し、前記画素透過領域の上方にある前記誘電体層及び前記第２の金属層と、横にある前記第１の保護層の一部を除去し、前記第１の導線の末端部分の周囲にある前記誘電体層及び前記第１の保護層を同時に除去する工程と、前記ゲート電極の真上にある前記誘電体層上にチャネル領域を形成する工程と、前記基板上に第３の金属層を形成する工程と、前記第３の金属層を画定して第２の導線、ソース電極、ドレイン電極及び拡張ゲートパッドを形成し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を前記チャネル領域の両側に配置し、前記ドレイン電極を前記透明導電層と電気的に接続し、前記第１の導線の末端部分に前記拡張ゲートパッドを配置する工程と、前記基板上に第２の保護層を形成する工程と、背面露光を行って前記第２の保護層及び前記第１の保護層を画定し、前記画素透過領域の上方にある前記第２の保護層及び前記第１の保護層を除去する工程と、を含むことを特徴とする、半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法としている。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法であって、前記誘電体層を形成する工程は、前記蓄積容量の横上方にある前記誘電体層及び前記第１の保護層を除去し、コンタクト窓を形成するステップをさらに含み、前記第３の金属層を画定する工程は、前記容量線の上方にある前記誘電体層上に、前記コンタクト窓を介して前記透明導電層と電気的に接続された拡張容量線を形成するステップをさらに含むことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法であって、基板上に透明導電層及び第１の金属層を順次形成する工程と、ハーフトーンフォトマスクにより前記第１の金属層及び前記透明導電層を画定し、前記第１の金属層にゲート電極、第１の導線、容量線及び画素透過領域の相補パターンを形成し、前記透明導電層に画素電極を形成する工程と、前記基板上に第１の保護層及び第２の金属層を順次形成する工程と、背面露光により前記第２の金属層を画定し、前記ゲート電極、前記第１の導線及び前記容量線を形成し、前記容量線と、該容量線下にある前記第１の保護層及び前記透明導電層とにより蓄積容量を構成する工程と、前記基板上に誘電体層及び半導体層を順次形成する工程と、ハーフトーンフォトマスクにより前記半導体層、前記誘電体層、前記第２の金属層及び前記第１の保護層を画定し、前記画素透過領域の上方にある前記半導体層、前記誘電体層及び前記第２の金属層と、横にある前記第１の保護層の一部を除去し、前記第１の導線の末端部分の周囲にある前記半導体層、前記誘電体層及び前記第１の保護層を同時に除去し、前記ゲート電極の真上にある前記誘電体層上にチャネル領域を同時に形成する工程と、前記基板上に第３の金属層を形成する工程と、前記第３の金属層を画定して第２の導線、ソース電極、ドレイン電極及び拡張ゲートパッドを形成し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を前記チャネル領域の両側へ配置し、前記ドレイン電極を前記透明導電層と電気的に接続し、前記第１の導線の末端部分に前記拡張ゲートパッドを配置する工程と、前記基板上に第２の保護層を形成する工程と、背面露光を行って前記第２の保護層及び前記第１の保護層を画定し、前記画素透過領域の上方にある前記第２の保護層及び前記第１の保護層を除去する工程と、を含むことを特徴とする、半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法としている。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３に記載の半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法であって、前記誘電体層及び前記半導体層を形成する工程は、前記蓄積容量の横上方にある前記誘電体層及び前記第１の保護層を除去し、コンタクト窓を形成するステップをさらに含み、前記第３の金属層を画定する工程は、前記容量線の上方にある前記誘電体層上に、前記コンタクト窓を介して前記透明導電層と電気的に接続された拡張容量線を形成するステップをさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法は、背面露光及びハーフトーンフォトマスクにより、使用するフォトマスクの数を三つか四つに減らすことができる。また、蓄積容量を直列に接続することにより、単位面積当たりの容量値を増やした上で、基板上で蓄積容量が占める面積を減らし、透過領域の開口率及び表示装置の輝度を高めることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１Ａから図１Ｆは、本発明の第１実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。先ず図１Ａを参照する。図１Ａは、左から右へ薄膜トランジスタ領域Ａ、画素領域Ｂ、蓄積容量領域Ｃ及びゲートパッド領域Ｄを順次示す断面図である。先ず、基板１００上に透明導電層１１０及び第１の金属層１２０を順次形成してから、第１のハーフトーンフォトマスクにより第１の金属層１２０及び透明導電層１１０を同時に画定し、第１の金属層１２０をゲート電極、容量線、走査線（図示せず）及びゲートパッドのゲート相補パターン１２０ａ、１２０ｃ、１２０ｄに形成すると同時に、画素領域Ｂの反射部分に反射層１２０ｂを形成し、透明導電層１１０に画素電極を形成する。ゲート電極、容量線、走査線（図示せず）及びゲートパッドのゲート相補パターン１２０ａ、１２０ｃ、１２０ｄは、後続の背面露光工程のフォトマスクに用い、反射層１２０ｂは外部光線を反射させる。
【００１１】
図１Ｂに示すように、基板１００上に第１の保護層１３０及び第２の金属層１４０を順次形成する。第１の金属層１２０をフォトマスクにして背面露光を行って第２の金属層１４０を画定し、第１の金属層１２０上の相補パターンを第２の金属層１４０上へ転写することによりゲート電極１４０ａ、容量線１４０ｃ、走査線（図示せず）及びゲートパッド１４０ｄを形成すると同時に、画素領域Ｂの透過部分に犠牲金属層１４０ｂを形成する。そして、容量線１４０ｃと、容量線１４０ｃ下にある第１の保護層１３０及び透明導電層１１０とにより、第１の蓄積容量１４１を構成する。
【００１２】
図１Ｃを参照する。図１Ｃに示すように、基板１００上には誘電体層１５０が形成される。
【００１３】
図１Ｄを参照する。図１Ｄに示すように、第２のフォトマスクにより誘電体層１５０、第２の金属層１４０及び第１の保護層１３０を画定する。この第２のフォトマスクは、ハーフトーンフォトマスクである。フォトマスクの各領域は透過度が異なるため、フォトリソグラフィが行われた後の基板上の各領域のレジストは厚みが異なり、後続のエッチング工程において、レジスト下へ複数層の構造を同時に画定する。画素領域Ｂの反射部分と、ゲートパッド領域Ｄ以外の領域のレジストは一番厚く、ゲートパッド１４０ｄの上方にあるレジストは二番目に厚く、画素領域Ｂの透過部分と、ゲートパッド１４０ｄの外側領域にあるレジストは厚みが全く無い。そのため、エッチング工程により、画素領域Ｂの透過部分の犠牲金属層１４０ｂと、その上にある誘電体層１５０、及びその横にある第１の保護層１３０の一部とが除去され、ゲートパッド１４０ｄの周囲にある誘電体層１５０及び第１の保護層１３０を同時に除去し、ゲートパッド１４０ｄを露出させることができる。エッチングを行った後、ゲート電極上にある誘電体層１５０はゲート誘電体層１５０ａにすることができる。容量線１４０ｃ及び走査線（図示せず）上にある誘電体層１５０は導線を保護して絶縁することができる。
【００１４】
図１Ｅを参照する。図１Ｅに示すように、基板１００上に半導体層を形成し、第３のフォトマスクを用いて半導体層を画定し、ゲート電極１４０ａの真上にある誘電体層１５０上にチャネル領域１６０ａを形成する。半導体層は、非晶質シリコン層と、非晶質シリコン層上にあるｎ型ドープ非晶質シリコン層とを含む。
【００１５】
図１Ｄで用いる第２のフォトマスクと図１Ｅで用いる第３のフォトマスクとは、一つのハーフトーンフォトマスクに組み合わせてもよい。先ず、基板１００上に誘電体層１５０及び半導体層１６０を順次形成した後に、一つのハーフトーンフォトマスクにより半導体層１６０、誘電体層１５０、第２の金属層１４０及び第１の保護層１３０を同時に画定し、使用するフォトマスクの数を減らす。フォトリソグラフィ工程を行うと、チャネル領域１６０ａの上方にあるレジスト厚みは一番厚く、ゲートパッド１４０ｄの上方にあるレジストは二番目に厚く、ゲートパッド１４０ｄの周囲の領域と、画素領域Ｂの透過部分とにあるレジストは一番薄く、残りの領域のレジストの厚みは、チャネル領域１６０ａの上方にあるレジストの厚みと、ゲートパッド１４０ｄの上方にあるレジストの厚みとの間である。
【００１６】
図１Ｆを参照する。図１Ｆに示すように、基板上に第３の金属層１７０を形成し、第４のフォトマスクにより第３の金属層１７０を画定し、ソース電極１７０ａ、ドレイン電極１７１ａ、拡張ゲートパッド１７０ｄ、信号線（図示せず）及び信号パッド（図示せず）を同時に形成する。ソース電極１７０ａ及びドレイン電極１７１ａは、チャネル領域１６０ａの両側に配置され、ドレイン電極１７１ａは透明導電層１１０と電気的に接続される。拡張ゲートパッド１７０ｄは、ゲートパッド１４０ｄと直接に接続してゲートパッド１４０ｄのインピーダンスを下げることができる。拡張ゲートパッド１７０ｄの構造は、信号パッドの構造に類似しているため、信号パッドの部分も選択的に信号パッド上に、ゲートパッド１４０ｄの構造に近い拡張信号パッド（expanded signal pad）を形成して信号パッドのインピーダンスを下げてもよい。
【００１７】
図１Ｇを参照する。図１Ｇに示すように、基板１００上に第２の保護層１８０を形成し、背面露光により第２の保護層１８０を画定し、画素領域Ｂの透過部分の上方にある第２の保護層１８０及び第１の保護層１３０を同時に除去する。
【００１８】
（第２実施形態）
図２Ａから図２Ｄは、本発明の第２実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。第２実施形態の透明導電層の形成から誘電体層の形成までの工程は第１実施形態と略同じであるため、それらに関しては、図１Ａから図１Ｃ及びその説明を参考にすることができる。
【００１９】
図２Ａを参照する。図２Ａに示すように、誘電体層１５０を形成した後に、第２のフォトマスクを用いて誘電体層１５０、第２の金属層１４０及び第１の保護層１３０を同時に画定する。この工程では、画素領域Ｂの透過部分の犠牲金属層１４０ｂと、犠牲金属層１４０ｂ上にある誘電体層１５０の構造とを除去すると同時に、第１の蓄積容量１４１の横上方にある誘電体層１５０及び第１の保護層１３０を同時に除去してコンタクト窓１５１を形成する。また、ゲートパッド１４０ｄの周囲にある誘電体層１５０及び第１の保護層１３０を同時に除去してゲートパッド１４０ｄを露出させる。
【００２０】
図２Ｂを参照する。図２Ｂに示すように、コンタクト窓１５１を形成した後に、基板１００上に半導体層を形成し、ゲート電極１４０ａの真上にある誘電体層１５０上にチャネル領域１６０ａを形成する。第１実施形態と同様に、図２Ａで用いる第２のフォトマスクと図２Ｂで用いる第３のフォトマスクとは、一つのハーフトーンフォトマスクに組み合わせてもよい。このフォトマスクは、フォトマスク上にコンタクト窓のパターンがさらに形成されている以外は、第１実施形態と略同じである。
【００２１】
図２Ｃを参照する。図２Ｃに示すように、先ず基板１００上に第３の金属層１７０を形成し、第４のフォトマスクを用いて第３の金属層１７０を画定し、ソース電極１７０ａ、ドレイン電極１７１ａ、拡張容量線（expanded capacitance line）１７０ｃ、拡張ゲートパッド１７０ｄ（expanded gate pad）、信号線（図示せず）及び信号パッド（図示せず）を同時に形成する。ソース電極１７０ａ及びドレイン電極１７１ａは、チャネル領域１６０ａの両側に形成され、ドレイン電極１７１ａは透明導電層１１０と電気的に接続される。拡張容量線１７０ｃは、容量線１４０ｃの上方にある誘電体層１５０上に配置され、拡張容量線１７０ｃは、コンタクト窓１５１を介して透明導電層１１０と電気的に接続される。拡張容量線１７０ｃと、拡張容量線１７０ｃの下にある誘電体層１５０及び容量線１４０ｃとは第２の蓄積容量１７１を構成する。第２の蓄積容量１７１と第１の蓄積容量１４１は直列に接続されているため、単位面積当たりの容量値を増やすことができるだけでなく、基板上で蓄積容量が占める面積を減らし、画素領域の透過部分の開口率及び表示装置の輝度を高めることもできる。
【００２２】
図２Ｄを参照する。図２Ｄに示すように、基板１００上に第２の保護層１８０を形成し、背面露光により第２の保護層１８０を画定し、画素領域Ｂの透過部分の上方にある第２の保護層１８０及び第１の保護層１３０を同時に除去する。
【００２３】
上述の説明から分かるように、本発明の実施形態は、以下の長所を備える。
（１）液晶表示装置の生産コストを大幅に減らし、その生産量を高めることができる。
（２）ゲートパッドと拡張ゲートパッドを直接直列に接続することにより、配線インピーダンスを下げることができる。
（３）蓄積容量を直列に接続することにより、単位面積当たりの容量値を増やして基板上で占める蓄積容量の面積を減らし、透過領域の開口率及び表示装置の輝度を高めることができる。
【００２４】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明の第１実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図１Ｄ】本発明の第１実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図１Ｅ】本発明の第１実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図１Ｆ】本発明の第１実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図１Ｇ】本発明の第１実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明の第２実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明の第２実施形態による半透過反射型液晶表示装置のアレイ基板の各製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ  薄膜トランジスタ領域
Ｂ  画素領域
Ｃ  蓄積容量領域
Ｄ  ゲートパッド領域
１００  基板
１１０  透明導電層
１２０  第１の金属層
１２０ａ  ゲート相補パターン
１２０ｂ  反射層
１２０ｃ  容量線相補パターン
１２０ｄ  ゲートパッド相補パターン
１３０  第１の保護層
１４０  第２の金属層
１４０ａ  ゲート電極
１４０ｂ  犠牲金属層
１４０ｃ  容量線
１４０ｄ  ゲートパッド
１４１  第１の蓄積容量
１５０  誘電体層
１５１  コンタクト窓
１５０ａ  ゲート誘電体層
１６０  半導体層
１６０ａ  チャネル領域
１７０  第３の金属層
１７０ａ  ソース電極
１７０ｃ  拡張容量線
１７０ｄ  拡張ゲートパッド
１７１  第２の蓄積容量
１７１ａ  ドレイン電極
１８０  第２の保護層
【図１Ａ】
0004463255.tif 000002
【図１Ｂ】
0004463255.tif 000003
【図１Ｃ】
0004463255.tif 000004
【図１Ｄ】
0004463255.tif 000005
【図１Ｅ】
0004463255.tif 000006
【図１Ｆ】
0004463255.tif 000007
【図１Ｇ】
0004463255.tif 000008
【図２Ａ】
0004463255.tif 000009
【図２Ｂ】
0004463255.tif 000010
【図２Ｃ】
0004463255.tif 000011
【図２Ｄ】
0004463255.tif 000012