JP2002229016A

JP2002229016A - 液晶表示装置とその製造方法及び画像表示応用装置

Info

Publication number: JP2002229016A
Application number: JP2001030031A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Sakurai; 芳亘櫻井; Takashi Hirose; 貴司廣瀬; Nobuyuki Tsuboi; 伸行坪井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2002-08-14

Abstract

(57)【要約】【課題】歩留を悪化させることなく、反射層を画素電極
として用いず、透明電極を画素電極として用いること
で、透過と反射電極の電気的接続性、密着性の懸念及び
ドレイン電極とのコンタクト性を損なう懸念がなく、さ
らに反射部と透過部の画素内での割合をかえることで、
反射を主としたもしくは透過を主とした半透過型の液晶
表示装置とその製造方法及び画像表示応用装置を提供す
る。【解決手段】基板上(1)のアクティブ素子(2-7)上には平
坦面及び凹凸面を有する層間絶縁膜(8)が形成され、前
記層間絶縁膜(8)上には、少なくとも一部に反射と散乱
の機能を有する反射層(21)と、層間絶縁膜(8)および反
射層上(21)に透過の機能を有し液晶を駆動する前記画素
電極としての透明電極層(22)を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置である液
晶表示装置とその製造方法及び画像表示応用装置に関す
るものであり、更に詳しくは入射光および透過光の両方
を用いる半透過型の液晶表示装置およびその製造方法及
び画像表示応用装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、情報の個人化にともない携帯電話
の高性能化に見られるように携帯性を重視した情報端末
機器が急速に発達している。これら携帯性のキーポイン
トであるバッテリーでの長時間駆動や薄型軽量化に対
し、暗い環境（以下「暗環境」という）においてはバッ
クライトを用い、明るい環境（以下「明環境」という）
においては環境光を反射することによりバックライトな
しでの表示を可能とした半透過型液晶表示装置が注目さ
れている。半透過型の液晶表示装置およびその製造方法
としては、特開平１１−２８１９９２号公報に記載され
たものが提案されている。

【０００３】図４は従来の半透過型の液晶表示装置およ
びその製造方法における断面図である。図４において、
基板１の上に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transist
or；以下TFTと略す）を形成するゲート電極２と、ゲー
ト絶縁膜３と、チャネル層４と、コンタクト層５と、ソ
ース電極６と、ドレイン電極７と、コンタクトホール８
ａおよび凹凸部８ｂを有する層間絶縁膜８と、画素電極
を構成する透過電極９および反射電極１０とから構成さ
れている。まず基板１上にゲート電極２をパターン形成
後、全面を覆うゲート絶縁膜３と、ゲート電極２上のゲ
ート絶縁膜３近傍にチャネル層４を、さらにチャネル層
４の両端に低抵抗なコンタクト層５とソース電極６およ
びドレイン電極７とを重畳形成しＴＦＴアレイを形成す
る。次に、前記ドレイン電極７上のコンタクトホール８
ａと凹凸部８ｂとを有し有機樹脂膜からなる層間絶縁膜
８を形成する。次に、透過電極材料としてインジュウム
錫酸化物合金（Indium Tin Oxide 以下ITOと略す）を成
膜後、フォトリソグラフィにより透過電極９を形成す
る。次に、反射電極材料としてＡｌを成膜後、フォトリ
ソグラフィによりコンタクトホール８ａを介し前記ドレ
イン電極７と接続し、前記凹凸部８ｂ上での凹凸形状を
有し、前記透過電極９と接続した反射電極１０を形成す
ることによりアクティブ素子アレイ基板が得られる。さ
らに、上記のアクティブ素子アレイ基板に対向してカラ
ーフィルターと透明電極を有する基板を貼り合わせ、間
に液晶を封入して液晶表示装置が完成する。

【０００４】上記のように画素電極として、環境光を反
射する反射板としての機能を有する反射電極１０とバッ
クライトからの光を透過する透過板としての機能を有す
る透過電極９との２種類の電極からなる画素電極とする
ことにより、それぞれ反射特性ならびに透過特性をとも
に最適化した半透過型液晶表示装置が得られる。もっ
て、暗環境ならびに明環境のどちらにおいても視認性の
優れた液晶表示装置を得ることが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の液晶表示装置およびその製造方法では、画素電極と
してＴＦＴと層間絶縁膜上コンタクトホール８ａを介し
て、透過電極９、その上に反射電極１０の双方を形成す
る必要がある。このことは、画素電極として透過電極９
を形成後、その上に反射電極１０をフォトリソグラフィ
により形成するため、透過電極９をフォトリソグラフィ
により形成する際にコンタクトホール８ａ部でのドレイ
ン電極７がダメージを受け、次工程で形成する反射電極
１０とドレイン電極７とのコンタクト性を損なう問題を
生じることとなる。また、透過電極９と反射電極１０を
画素電極として用いるため、双方を電気的に接続しなけ
ればならず、双方電極材料の抵抗、密着性が損なわれる
と歩留が悪化する問題が生じる。

【０００６】本発明は上記課題に鑑み、歩留を悪化させ
ることなく、反射層を画素電極として用いず、透明電極
を画素電極として用いることで、透過層と反射層の電気
的接続性、密着性の懸念及びドレイン電極とのコンタク
ト性を損なう問題がなく、さらに反射部と透過部の画素
内での面積割合を変えることで、反射を主としたもしく
は透過を主とした半透過型の液晶表示装置とその製造方
法及び画像表示応用装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の液晶表示装置は、第１の基板と第２の基板
の対向内面に挟持された液晶層と、前記第１の基板上に
アクティブ素子を備え、前記アクティブ素子上には平坦
面及び凹凸面を有する層間絶縁膜が形成され、前記層間
絶縁膜は、前記アクティブ素子の電極上にコンタクトホ
ールを備え、前記コンタクトホールを介して電気的に各
々画素電極と接続され、第２の基板の１主面上には少な
くとも透明電極からなる対向電極が形成されている液晶
表示装置において、前記層間絶縁膜上には、少なくとも
一部に反射と散乱の機能を有する反射層と、前記層間絶
縁膜および前記反射層上に透過の機能を有し、液晶を駆
動する前記画素電極として透明電極層を含むことを特徴
とする。

【０００８】次に本発明の液晶表示装置の製造方法は、
第１の基板と第２の基板の対向内面に挟持された液晶層
と、前記第一の基板上にアクティブ素子を備え、前記ア
クティブ素子上には平坦面及び凹凸面を有する層間絶縁
膜が形成され、前記層間絶縁膜は、前記アクティブ素子
の電極上にコンタクトホールを備え、前記コンタクトホ
ールを介して電気的に各々画素電極と接続され、第２の
基板の１主面上には少なくとも透明電極からなる対向電
極を形成する液晶表示装置の製造方法において、基板上
にアクティブ素子をマトリックス状に配置形成し、平坦
面及び凹凸面と前記アクティブ素子の電極上にコンタク
トホールとを有する層間絶縁膜を形成し、少なくとも一
部に反射と散乱の機能を有する反射層を形成し、全面に
感光性レジストを塗布し露光現像によりレジストマスク
を形成し、前記レジストマスクを用い前記反射層をエッ
チングして、透明な画素電極層を形成し、全面に感光性
レジストを塗布し露光現像によりレジストマスクを形成
し、前記レジストマスクを用い、前記透明な画素電極層
をエッチングし、前記レジストマスクを除去し、前記透
明な画素電極層を形成し、前記コンタクトホールを介し
て前記アクティブ素子の電極と電気的に接続された画素
電極を形成することを特徴とする。

【０００９】次に本発明の画像表示応用装置は、前記本
発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、反射と散乱の機能を有
する反射層を形成後、画素電極としては透過電極層を形
成するものである。この本発明によれば、歩留を悪化さ
せることなく、反射層を画素電極として用いず、透明電
極を画素電極として用いることで、透過と反射電極の電
気的接続性、密着性の懸念、画素電極とドレイン電極と
のコンタクト性を損なう問題がなく、さらに反射部と透
過部の画素内での面積比率をかえることで、反射を主と
したもしくは、透過を主とした半透過型の液晶表示装置
およびその製造方法を容易に得ることができる。

【００１１】本発明の液晶表示装置によれば、歩留を悪
化させることなく、透過と反射電極の電気的接続性、密
着性の懸念、画素電極とドレイン電極とのコンタクト性
を損なう問題のない半透過型の液晶表示装置が得られ
る。

【００１２】また、前記層間絶縁膜上の少なくとも一部
に形成されている反射と散乱の機能を有する前記反射層
は、１画素あたりの面積比率Ｄの上限値を０．８とする
ことにより、反射部の画素内での割合を高くすること
で、反射を主とした半透過型の液晶表示装置が得られ
る。

【００１３】また、前記層間絶縁膜上の少なくとも一部
に形成されている反射と散乱の機能を有する前記反射層
は、１画素あたりの面積比率Ｄの下限値を０．１とする
ことにより、透過部の画素内での割合を高くすること
で、透過を主とした半透過型の液晶表示装置が得られ
る。

【００１４】また、透明電極層がインジュウム錫酸化物
合金（ＩＴＯ）とすることにより、低抵抗で透明な透明
電極層が得られる。ＩＴＯ膜の好ましい厚さは、５０〜
２００ｎｍの範囲である。

【００１５】また、前記反射層がＡｌ、Ａｌ合金、Ａｇ
及びＡｇ合金から選ばれる少なくとも一つの金属である
ことが好ましい。高反射率でありかつ反射と散乱の機能
を有する反射部が得られるからである。なお、Ａｌ合金
とはＡｌを９０atomic%以上含む合金をいい、Ａｇ合金
とはＡｇを９０atomic%以上含む合金をいう。また反射
層の膜厚は、１００〜３００ｎｍの範囲であることが好
ましい。高反射率でありかつ反射と散乱の機能を発揮さ
せるためである。

【００１６】次に本発明の液晶表示装置の製造方法によ
れば、歩留を悪化させることなく、透過と反射電極の電
気的接続性、密着性の問題、画素電極とドレイン電極と
のコンタクト性を損なう問題のない半透過型の液晶表示
装置が得られる。

【００１７】本発明の液晶表示装置は、様々な画像表示
応用装置に有用である。たとえば、携帯情報末端機、携
帯通信機器等の様々な環境下で使用される機器に応用で
きる。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。

【００１９】（実施の形態１）図１は半透過型の液晶表
示装置のアクティブ素子アレイにおける画素部の断面構
造を示し、図２はその製造工程での断面構造を工程ごと
に示したものである。

【００２０】図１および図２（ａ）〜（ｅ）において、
２０は開口部２０ａを有する保護膜であり、前記層間絶
縁膜８上の少なくとも一部に形成した反射層２１と前記
層間絶縁膜８および前記反射層２１上に透明な電極層２
２で形成した画素電極であり、その他の構成において、
従来例として図４に示した液晶表示装置およびその製造
方法と同一構成部分については同一番号および同一名称
を付して詳細な説明を省略する。

【００２１】まず、ガラスからなる基板１上に、Ａｒガ
スを用いたスパッタリング法によりＴｉ/Ａｌ/Ｔｉをそ
れぞれ膜厚100nm/200nm/100nmで積層成膜後、ゲート電
極２に加工形成した。次に、プラズマ化学気相蒸着法
（以下p-CVD法と略す）により、ＳｉＮｘ、ａ-Ｓｉ、低
抵抗ａ-Ｓｉの３層を成膜後、ＴＦＴ領域以外のａ-Ｓ
ｉ、低抵抗ａ-Ｓｉをエッチング除去し、島状のそれぞ
れチャネル層４とコンタクト層５ならびに全面にわたる
ゲート絶縁膜３を形成した。次に、再度Ａｒガスを用い
たスパッタリング法によりＴｉ/Ａｌ/Ｔｉをそれぞれ膜
厚100nm/200nm/100nm積層成膜後、ＴＦＴのソース電極
６ならびにドレイン電極７のパターンに加工した。ここ
で同時にコンタクト層５は、ソースならびにドレインの
領域に分離形成された。次に、全面にp-CVD法によりチ
ャネル層４の保護膜としてＳｉＮｘからなる保護膜２０
を形成し、ＴＦＴアレイが得られた（図２(a)）。次に
レジストをマスクとして保護膜２０をエッチング加工
し、前記ドレイン電極７上に開口部２０ａを形成した
（図２(b)）。次に全面に感光性アクリル系樹脂（ＪＳ
Ｒ社製ＰＣ３０５）を膜厚約３μm塗布後、露光現像に
より前記開口部２０ａにおけるコンタクトホール８ａと
凹凸部８ｂと平面部８ｃを有する層間絶縁膜８を形成し
た（図２(c)）。次に反射層２１としてAlを膜厚200nmに
成膜し、レジストマスクを用い反射層が１画素あたりの
面積比率Ｄ＝０．８となるようパターニングした（図２
(d)）。次に画素電極層としてＩＴＯを膜厚100nmに成膜
した。次に画素電極パターンを有するレジストマスクを
形成後、前記レジストマスクを用い前記透明な画素電極
層２２をリン酸系のエッチャントで加工し、形成した。
次に前記レジストマスクを除去し、アクティブ素子アレ
イを得た（図２(e)）。さらに、従来例と同様に上記の
アクティブ素子アレイを有する基板に対向してカラーフ
ィルターと透明電極を有する基板を貼り合わせ、間に液
晶を封入して液晶表示装置が完成した。

【００２２】以上の実施の形態１によれば、反射層を画
素電極として用いず、さらに所定の面積比率で形成し、
画素電極２３としてはＩＴＯからなる透明電極層で形成
するため、画素電極として反射電極および透明電極双方
を形成する必要がないことから、双方の電気的接続性、
密着性を懸念する必要がなく、もって生産効率の低下を
最小限に押さえるとともに、さらに反射層の面積比率を
変えることで、反射を重視したおよび透過を重視した半
透過型の液晶表示装置が得られる。上記実施の形態１で
は反射層を上限値である面積比率Ｄ＝０．８で形成する
ことで、バックライトを１０００ｃｄ/ｃｍ²、拡散光源
下でのパネル反射率を測定したところ、反射率１１％、
透過率１％の反射を重視した構成の半透過型の液晶表示
装置が得られた。

【００２３】なお以上の説明では、反射層の面積比率Ｄ
を上限値である０．８としたが、下限値である０．１に
することにより上記同様の条件下でパネル反射率を測定
したところ、反射率１０％、透過率２％の透過を重視し
た半透過型の液晶表示装置を得ることができた。また、
反射層の面積比率Ｄが０．４のときは、反射率５．５％
と透過率５．４％でほぼ値が同じである折衷のパネルを
得ることができ、反射、透過をどちらも重視した構成の
半透過型の液晶表示装置を得ることができた。

【００２４】また、層間絶縁膜８は画素全面に形成した
が、反射層２１下およびTFT配線上を除いて部分を開口
してもよく(図３)、反射時と透過時のΔnd（光路差）が
同じになるため、より明るく、表示品位が高い半透過型
液晶表示装置を得ることができる。さらに、アクティブ
素子をＴＦＴ（薄膜トランジスタ）からなるものとした
が、ＭＩＭ（Metal insulator metal、アクティブマト
リクス液晶のスイッチに用いられる素子のこと）等の非
線形２端子素子としてもよいことは明らかである。

【００２５】また、画素電極としてＡｌまたはＡｌ合金
またはＡｇまたはＡｇ合金を用いた場合、対向電極はイ
ンジュウム錫酸化物合金である透明電極を用いるため、
ヘテロ電極形成するので、光照射による焼付け、フリッ
カなど表示不良を生じる可能性がある。よって画素電極
としてインジュウム錫酸化物である透明電極を用いるこ
とで、挟持された液晶層の対向内面の電極構成が同じに
なるため、上記表示不良の懸念がなくなる効果も有す
る。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、歩留を悪
化させることなく、反射層を画素電極として用いず、透
明電極を画素電極として用いることで、透過と反射電極
の電気的接続性、密着性の懸念、画素電極とドレイン電
極とのコンタクト性を損なう懸念がなく、さらに反射部
と透過部の画素内での面積比率をかえることで、反射を
主としたもしくは、透過を主とした半透過型の液晶表示
装置を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における半透過型の液晶
表示装置のアクティブ素子アレイにおける画素部を示し
た断面図

【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施の形態にお
ける半透過型の液晶表示装置の製造方法をアクティブ素
子アレイの工程ごとに示した断面図

【図３】本発明の一実施の形態における半透過型の液晶
表示装置のアクティブ素子アレイにおける画素部を示す
断面図

【図４】従来の半透過型の液晶表示装置の断面図

【符号の説明】

１基板２ゲート電極３ゲート絶縁膜４チャネル層５コンタクト層６ソース電極７ドレイン電極８層間絶縁膜８ａコンタクトホール８ｂ凹凸部９透過電極１０反射電極２０保護膜２１反射層２２透明な画素電極層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坪井伸行大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H091 FA14Y FA41Z GA02 GA03 GA07 GA13 LA12 LA30 2H092 HA04 HA05 JA24 JA41 JA46 JB56 KB13 KB25 MA05 MA15 NA18 NA29 PA13 5C094 AA42 AA43 BA03 BA43 CA19 DA13 DB01 DB04 EA04 EA05 EA06 EB02 ED11 ED13 FA01 FA02 FB01 FB02 FB12 FB14 FB15 GB10 JA08 JA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板と第２の基板の対向内面に挟持
された液晶層と、前記第１の基板上にアクティブ素子を
備え、前記アクティブ素子上には平坦面及び凹凸面を有
する層間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜は、前記ア
クティブ素子の電極上にコンタクトホールを備え、前記
コンタクトホールを介して電気的に各々画素電極と接続
され、第２の基板の１主面上には少なくとも透明電極か
らなる対向電極が形成されている液晶表示装置におい
て、前記層間絶縁膜上には、少なくとも一部に反射と散乱の
機能を有する反射層と、前記層間絶縁膜および前記反射層上に透過の機能を有
し、液晶を駆動する前記画素電極として透明電極層を含
むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記層間絶縁膜上の少なくとも一部に形成
されている反射と散乱の機能を有する前記反射層は、１
画素あたりの面積比率Ｄの上限値を０．８とする請求項
１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】前記層間絶縁膜上の少なくとも一部に形成
されている反射と散乱の機能を有する前記反射層は、１
画素あたりの面積比率Ｄの下限値を０．１とする請求項
１または２に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】前記透明電極層がインジュウム錫酸化物合
金である請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装
置。
【請求項５】前記透明電極層の膜厚が５０〜２００ｎｍ
の範囲である請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示
装置。
【請求項６】前記反射層がＡｌ、Ａｌ合金、Ａｇ及びＡ
ｇ合金から選ばれる少なくとも一つの金属層である請求
項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記反射層の膜厚が１００〜３００ｎｍの
範囲である請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装
置。
【請求項８】第１の基板と第２の基板の対向内面に挟持
された液晶層と、前記第一の基板上にアクティブ素子を
備え、前記アクティブ素子上には平坦面及び凹凸面を有
する層間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜は、前記ア
クティブ素子の電極上にコンタクトホールを備え、前記
コンタクトホールを介して電気的に各々画素電極と接続
され、第２の基板の１主面上には少なくとも透明電極か
らなる対向電極を形成する液晶表示装置の製造方法にお
いて、基板上にアクティブ素子をマトリックス状に配置形成
し、平坦面及び凹凸面と前記アクティブ素子の電極上に
コンタクトホールとを有する層間絶縁膜を形成し、少なくとも一部に反射と散乱の機能を有する反射層を形
成し、全面に感光性レジストを塗布し露光現像によりレジスト
マスクを形成し、前記レジストマスクを用い前記反射層
をエッチングして、透明な画素電極層を形成し、全面に感光性レジストを塗布し露光現像によりレジスト
マスクを形成し、前記レジストマスクを用い、前記透明
な画素電極層をエッチングし、前記レジストマスクを除
去し、前記透明な画素電極層を形成し、前記コンタクト
ホールを介して前記アクティブ素子の電極と電気的に接
続された画素電極を形成することを特徴とする液晶表示
装置の製造方法。
【請求項９】前記反射層は、１画素あたりの面積比率Ｄ
の上限値を０．８とする請求項８に記載の反射型液晶表
示装置の製造方法。
【請求項１０】前記反射層は、１画素あたりの面積比率
Ｄの下限値を０．１とする請求項８または９に記載の反
射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】前記透明電極層がインジュウム錫酸化物
合金である請求項８〜１０のいずれかに記載の液晶表示
装置の製造方法。
【請求項１２】前記透明電極層の膜厚が５０〜２００ｎ
ｍの範囲である請求項８〜１１のいずれかに記載の液晶
表示装置の製造方法。
【請求項１３】前記反射層がＡｌ、Ａｌ合金、Ａｇ及び
Ａｇ合金から選ばれる少なくとも一つの金属層である請
求項８〜１２のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方
法。
【請求項１４】前記反射層の膜厚が１００〜３００ｎｍ
の範囲である請求項８〜１３のいずれかに記載の液晶表
示装置の製造方法。
【請求項１５】請求項１〜７のいずれかに記載の液晶表
示装置を備えたことを特徴とする画像表示応用装置。