JP2002357844A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】反射型もしくは半透過型液晶表示装置におい
て、反射電極となる金属膜にAl−Nd合金を用いて成
膜を200℃程度の比較的高い温度で行うと、配向膜材
料によっては液晶表示装置の色味が黄変するという問題
が有った。 【解決手段】反射電極31を構成する金属膜の成膜温度
を170℃以下で行うことにより、反射電極31の微細
な表面凹凸の平均ピッチを1μm以下に制御し、波長域
200nm〜400nmでの反射率を波長400nmで
の反射率の90%以上とする。また、反射電極31上に
形成される配向膜34の波長域300nm〜600nm
の光透過率を95%以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置及び
その製造方法に関し、特に反射電極を有する反射型液晶
表示装置もしくは反射、透過型(以下半透過型と呼ぶ)
液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年携帯、PDA用途の小型の液晶表示
装置が広く普及している。これらに用いられる液晶表示
装置は軽量・薄型化、低消費電力化の要求から、反射型
もしくは半透過型の液晶表示装置が用いられている。
【0003】図24に特開2000−258787号公
報に示された、一般的な反射型液晶表示装置の断面図を
示す。
【0004】この反射型液晶表示装置は、石英ガラス、
無アルカリガラス等からなる絶縁性基板(TFT基板)
110上に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ
(TFT)を形成する。まず、絶縁性基板110上にク
ロム(Cr)、モリブデン(Mo)等の高融点金属から
なるゲート電極111、ゲート絶縁膜112、及び多結
晶シリコン膜からなる能動層113を順に形成する。そ
の能動層113には、ゲート電極111上方のチャネル
113cと、チャネル113c上に設けたストッパ絶縁
膜114をマスクにしてチャネル113cの両側にイオ
ン注入して形成されるソース113s及びドレイン11
3dとが設けられている。
【0005】次に、ゲート絶縁膜112、能動層113
及びストッパ絶縁膜114上の全面にSiO2膜、Si
Nx膜及びSiO2膜の順に積層された層間絶縁膜115
を形成し、ドレイン113dに対応して設けたコンタク
トホールにアルミニウム(Al)等の金属を充填してド
レイン電極116を形成する。さらに全面に例えば有機
樹脂からなり、表面を平坦にする平坦化絶縁膜117を
形成する。そして、この平坦化絶縁膜117のソース1
13sに対応した位置にコンタクトホールを形成し、こ
のコンタクトホールを介してソース113sと接続する
Alからなり、ソース電極を兼ねた反射電極119を平
坦化絶縁膜117上に形成する。次に、この反射電極1
19上にポリイミド等の有機樹脂からなる配向膜120
を形成する。
【0006】また、TFT基板110に対向し、絶縁性
基板からなる対向基板130には、TFT基板側に赤
(R)、緑(G)、青(B)の各色及び遮光機能を有す
るブラックマトリックス132を備えたカラーフィルタ
131、その上に形成された樹脂からなる保護膜13
3、その全面に形成された対向電極134及び配向膜1
35を備えており、その反対側の面には、位相差板14
3と偏光板144が配置されている。そして、TFT基
板110及び対向基板130の周辺をシール材(図示せ
ず)により接着し、それにより形成された空間にツイス
ティドネマティック(TN)液晶121が挟持される。
【0007】ここで、反射電極119はAlとネオジウ
ム(Nd)の合金からなっている。Nd濃度を1wt%
以上にすることにより、ヒロックが発生せず、平坦な表
面になり、基板温度200℃程度の温度で成膜しても、
室温(非加熱)で成膜した純Alと同様に高反射率の反
射電極を得ることができることが述べられている。
【0008】一方、特開平5−80327号公報には、
液晶表示用拡散反射板の製造方法として、有機膜上に反
射膜を形成する際、100℃〜250℃に加熱しながら
行い、有機膜と反射膜との熱膨張率の違いにより有機膜
にシワを発生させ、さらに、成膜時に反射膜を構成する
Al膜もしくは白金(Pt)膜をグレイン成長させて、
反射膜に微細な凹凸を形成し、散乱反射特性を向上させ
ることが述べられている。
【0009】また、特開2000−111906号公報
には、凹凸を有する反射層が形成されている電気光学装
置の製造方法として、反射層の下に凹凸を形成し、この
凹凸の上に反射層となる金属膜を80〜250オングス
トローム/min、成膜温度100℃〜300℃の条件
で形成し、さらに金属膜の形成後に加熱処理して、金属
膜表面に平均ピッチ1〜2μm、深さ0.2μmの微細
な凹凸を形成し、散乱反射特性を向上させることが述べ
られている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところが、反射型液晶
表示装置もしくは半透過型液晶表示装置の反射電極とな
る金属膜に特開2000−258787号公報に述べら
れているようなAl−Nd合金を用いても、本発明者の
実験により、成膜を200℃程度の比較的高い温度で行
うと、配向膜材料によっては液晶表示装置の色味が黄変
する(見栄えが黄色っぽくなる)という問題があること
が判明した(後述する)。
【0011】一方、反射電極となる金属膜の成膜を非加
熱または70℃未満の低い温度で行うと、スイッチング
素子と反射電極とを塗布系の層間絶縁膜を介して接続し
た反射型液晶表示装置もしくは半透過型液晶表示装置の
場合、反射電極となる金属膜とスイッチング素子の電極
となる下層金属膜との間のコンタクト抵抗が高くなり、
画素電極への書き込みが悪化するという問題がある。ま
た、反射電極となる金属膜の成膜を特に非加熱で行う
と、成膜時の凝縮熱による基板の温度上昇による有機層
間絶縁膜からの出ガスにより、金属膜が変質し、反射率
が低下するという問題がある。この現象は反射電極とな
る金属膜にAlまたはAlを主体とする合金を使用した
場合特に顕著で、この場合Alが白濁する(白く曇り、
反射率が低下する)という問題がある。
【0012】本発明の目的は、液晶表示装置の色味が黄
変することを防止し、高い反射率を得ることが可能で、
かつ書き込み不良のない反射型液晶表示装置もしくは半
透過型液晶表示装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、基板上にバス配線と、前記バス配線に接続されるス
イッチング素子と、前記スイッチング素子に接続される
反射電極を有する液晶表示装置において、前記反射電極
の表面凹凸が、平均ピッチ1μm以下であることを特徴
としている。
【0014】また、本発明の液晶表示装置は、前記液晶
表示装置において、前記反射電極の波長域200nm〜
400nmの反射率が波長400nmでの反射率の90
%以上であることを特徴としている。
【0015】また、本発明の液晶表示装置は、前記反射
電極がAlとNdの合金からなり、Ndの濃度が0.5
wt%以上10wt%以下であることを特徴としてい
る。
【0016】また、本発明の液晶表示装置は、前記液晶
表示装置において、前記反射電極上に形成される配向膜
の波長域300nm〜600nmの光透過率が95%以
上であることを特徴としている。
【0017】さらに、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、基板上にバス配線と、前記バス配線に接続されるス
イッチング素子と、前記スイッチング素子に接続される
反射電極を有する液晶表示装置の製造方法において、前
記反射電極の成膜時の基板温度を170℃以下とするこ
とを特徴としている。
【0018】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、前記液晶表示装置の製造方法において、前記反射電
極を塗布系の層間絶縁膜上に形成し、その成膜時の基板
温度を70℃以上170℃以下とすることを特徴として
いる。
【0019】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、前記反射電極の成膜時の基板加熱を少なくとも成膜
前に行うことを特徴としている。
【0020】以上のように、反射型液晶表示装置もしく
は半透過型液晶表示装置の反射電極にAlとNdの合金
を用い、成膜を170℃以下の温度で行うことにより、
微細な表面凹凸の平均ピッチが1μm以下、望ましくは
0.6μm以下の微細で凹凸の少ないモホロジーを有す
る反射電極を形成でき、これにより波長200nm〜4
00nmの紫外光領域での光吸収を低減し、液晶表示装
置の色味の黄変を防止することができる。なお、ここで
言うモホロジーとは、反射電極を構成する金属膜の結晶
組織による表面形態を指し、反射電極表面の微細な凹凸
のことである。従って、反射電極が下地膜の凹凸によっ
て反映される凹凸とは異なる。(以下同じ) 同時に、特に塗布系の層間絶縁膜上に反射電極を形成す
る反射型液晶表示装置もしくは半透過型液晶表示装置の
場合、反射電極にAlとNdの合金を用い、基板を事前
に70℃〜170℃の温度に加熱して成膜を行うことに
より、塗布系の層間絶縁膜からの出ガスの影響をなく
し、反射電極の白濁を防止して高反射率にし、かつ反射
電極となる金属膜とスイッチング素子の電極となる下層
金属膜との間のコンタクト抵抗の増大を防止できる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施形態について
図面を参照して説明する。第1の実施形態は凹凸を有す
る有機層間絶縁膜上に反射電極を形成する反射型表示装
置の例である。図1は、本発明の第1の実施形態の液晶
表示装置に使用する薄膜トランジスタアレイ基板(TF
T基板)の構成を示す概念図である。また、図2は本発
明の第1の実施形態の液晶表示装置のパネル平面図、図
3は図2のA−A線、C−C線及び一画素部分(後述す
る図4のB−B線部分の断面に対応)のパネル断面図で
ある。
【0022】図1、図3に示すように、TFT基板10
には、透明絶縁性基板10a上に複数の走査線11と複
数の信号線12がほぼ直交して配設され、その交点近傍
にこれらに接続されてスイッチング素子である薄膜トラ
ンジスタ(TFT)14が設けられ、これらがマトリク
ス状に配置されている。また走査線と平行に複数の共通
配線13が配設され、TFT14に接続される画素電極
(反射電極)31との間で保持容量が形成される。液晶
に電圧を印加するための反射電極31は走査線11、信
号線12、TFT14とは有機層間絶縁膜32を介して
分離され、この上に設けられている。有機層間絶縁膜3
2には凹凸が形成され、その形状を反映して反射電極3
1にも凹凸(反射電極の表面モホロジー凹凸とは異な
る)が形成される。
【0023】また、走査線11の端部にはアドレス信号
を入力する走査線端子15が、信号線12の端部にはデ
ータ信号を入力する信号線端子16がそれぞれ設けられ
ている。また、共通配線13は通常TFT基板の両側で
共通配線結束線17により相互に結束され、その端部に
共通配線端子18が設けられ、対向基板20上の対向電
極33と同電位が与えられる。ここでは、概念的に走査
線端子15と信号線端子16がTFT基板10のそれぞ
れ一辺ずつを占めるように示しているが、本発明の液晶
表示装置は小型携帯用途のため、双方がTFT基板10
の一辺にまとめて設けられる。(図2参照) 一方、図2、図3に示すように、対向基板20には、透
明絶縁性基板20a上に表示領域に対応してカラーフィ
ルタ21と液晶に電圧を印加するための対向電極33が
設けられ、周辺部にブラックマトリクス22が設けられ
ている。反射電極31が遮光層も兼ねるので、表示領域
にはブラックマトリクスは設けられていない。ブラック
マトリクス22は液晶表示装置の見栄えをよくする(黒
をより黒らしくし、見栄えを鮮明にさせる)ためのもの
である。
【0024】これらのTFT基板10と対向基板20の
対向面に液晶分子を配向させる配向膜34が設けられ、
両基板がシール材23と面内スペーサー35とを介して
所定間隔に重ね合わされ、その中に液晶36が挟持され
ている。液晶36を注入したシール材の空間は封孔材2
4で密閉されている。さらに、対向基板20のTFT基
板10との対向面とは反対側の面には1/4波長板37
と偏向板38が設けられ、液晶表示パネルとなる。図2
には図示していないが、この後、走査線端子15と信号
線端子16の部分に駆動回路であるICチップがCOG
(チップオングラス)実装され、液晶表示装置が完成さ
れる。
【0025】図3に示したように、対向基板20の裏面
側から入射した入射光39は対向基板20、液晶36層
を透過し、TFT基板10表面の所定の凹凸を有する反
射電極31上で反射され、再び液晶36層、対向基板2
0を透過して、出射光40として外部に出射される。
【0026】次に、本発明の第1の実施形態の液晶表示
装置のTFT基板の構成及びその製造方法について、図
4〜図8を参照して詳細に説明する。図4は本実施形態
の液晶表示装置のTFT基板の一画素部分の構成を示す
平面図であり、図5、図6、図7は図4のB−B線部分
に対応する工程断面図である。ここでは、スイッチング
素子として逆スタガード構造のTFTを用いた例を示
し、図1の一番左側の最外周画素部の図を示す。また、
図8は走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子
18の短辺方向(端子は平面的に見ると細長い矩形状に
配置されるので、その短辺方向という意味)の工程断面
図である。
【0027】図4、図7に示すように、本実施形態の液
晶表示装置のTFT基板の一画素部分は、互いに直交す
る走査線11及び信号線12と、これらの配線で囲まれ
る画素領域に各々設けられたスイッチング素子であるT
FT14と、各画素領域に入射する光を反射すると共
に、対向基板20との間に狭持された液晶36に電圧を
印加する反射電極31と、反射電極31に所定の凹凸を
形成するための第1の絶縁膜51及び第2の絶縁膜52
とを含み、ゲート電極41は走査線11に、ドレイン電
極42は信号線12に、ソース電極43は反射電極31
に各々接続されている。なお、この反射電極31は、液
晶に電圧を印加する画素電極としても機能するため、各
画素毎に分離する必要があり、走査線11及び信号線1
2上で画素毎に分離されている。
【0028】また、TFT側基板10は、透明絶縁性基
板10a上のTFT領域にゲート電極41が形成され、
その上にゲート絶縁膜53を介して半導体層44(a−
Si層44a及びn +型a−Si層44b)が形成さ
れ、n +型a−Si層44b上には、ドレイン電極42
及びソース電極43が形成されている。そして、各々の
画素領域には、反射電極31に所定の凹凸を形成するた
めの第1の絶縁膜51が不規則に配設され、その上には
第1の絶縁膜51の段差をなだらかにする第2の絶縁膜
52が形成されている。
【0029】ここで、第1の絶縁膜51は、表示領域全
面に渡って均一な反射光学特性を発揮するために、表示
領域内部に不規則に形成されるが、表示領域の外側(図
4の左側の領域)は、端子電極等を設ける領域であるた
めに、第1の絶縁膜51は形成されていない。一方、第
2の絶縁膜52は、コンタクトホール45部を除く表示
領域内部に連続して形成されると共に、第1の絶縁膜5
1を完全に覆うように表示領域の外側にも多少の広がり
をもって形成されている。そして、TFT14を保護す
るパッシベーション膜54、第1の絶縁膜51及び第2
の絶縁膜52の上に反射電極31が形成され、ソース電
極43上の第2の絶縁膜52、パッシベーション膜54
にそれぞれ設けたコンタクトホール45、55部におい
てソース電極43と接続されている。
【0030】この反射電極31表面は、第1の絶縁膜5
1及び第2の絶縁膜52による凹凸が反映され、反射電
極31表面の凹凸傾斜角度の構成が反射光の光学特性を
決定することとなる。それゆえ、凹凸の傾斜角度は所望
の反射光学特性が得られるように設計される。なお、こ
のとき凹凸は、凸ピッチ、凹ピッチ、凸高さ、凹深さの
いずれかについて、異なる2種以上の値で構成されてい
ればよい。
【0031】また、第1の絶縁膜51の膜厚の下限は、
上記反射光学特性により規定されると共に、寄生容量の
観点からも制限される。すなわち、第1の絶縁膜51が
薄く形成されると、入射光の反射方向を大きく変化させ
ることができなくなると共に、反射電極31と走査線1
1、信号線12との間隔が狭くなるため、これらの配線
との間の寄生容量が大きくなり、信号の遅延を引き起こ
して正しい信号の送信ができなくなったり、信号線と画
素との間の電界が強まるため、付近の液晶に影響を及ぼ
し液晶分子の配向方向に乱れが生じたり、応答が遅くな
る等、表示品位を損ねることになる。従って、第1の絶
縁膜51は1〜3μm程度の膜厚で形成される。一方、
第2の絶縁膜52は、第1の絶縁膜51の凹凸を適度に
緩和し、表面をなだらかな曲面とするために設けるもの
であるため、薄すぎると上記効果を発揮することができ
ず、また、厚すぎると第1の絶縁膜51の凹凸を相殺し
て平坦化してしまうことになる。従って、第2の絶縁膜
52の膜厚としては、0.3〜1.5μm程度の範囲が
好ましい。
【0032】次に、上記構成のTFT基板の製造方法に
ついて説明する。図5(a)〜図7及び図8に示すよう
に、この製造工程は、大別すると、(1)ゲート電極4
1の金属膜の成膜、パターンニング、(2)ゲート絶縁
膜53、a−Si層44a、n +型a−Si層44bの
成膜、パターンニング、(3)ドレイン電極42、ソー
ス電極43の金属膜の成膜、パターンニング、(4)パ
ッシベーション膜54の成膜、パターンニング、(5)
端子部接続電極63の透明導電膜の成膜、パターンニン
グ、(6)第1の絶縁膜51の成膜、パターンニング及
び表面形状変換処理、(7)第2の絶縁膜52の成膜、
パターンニング、(8)反射電極31の金属膜の成膜、
パターンニングの全部で8工程からなる。
【0033】まず、厚さ0.5mmの無アルカリガラス
からなる透明絶縁性基板10a上に、スパッタにより厚
さ100nm〜300nmのCr等の金属膜を成膜し、
公知のフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を
用いて、ゲート電極41、走査線11(図示せず)、共
通配線13(図示せず)、走査線端子15、信号線端子
16、共通配線端子18の端子部金属膜61を形成す
る。なお、配線材料としては、Crに限らず、MoやA
lもしくはAl合金上にCr、Mo、チタン(Ti)等
のバリアメタルを形成した積層構造の配線膜のように、
抵抗が低く、薄膜形成及びフォトリソグラフィー技術に
よるパターンニングが容易な材料であればよい。(図5
(a)、図8(a)) 次に、プラズマCVDにより厚さ300nm〜500n
mの窒化シリコン(SiNx)からなるゲート絶縁膜5
3を成膜し、引き続きプラズマCVDによりゲート絶縁
膜53上に厚さ150nm〜300nmのドーピングさ
れていないアモルファスシリコン(a−Si)と厚さ3
0nm〜50nmのn +型にドーピングされたアモルフ
ァスシリコン(n +型a−Si)を成膜し、フォトリソ
工程を通してパターンニングし、a−Si層44aとn
+型a−Si層44bからなる半導体層44を形成す
る。a−Si層44aはTFT14の能動層となるもの
であり、n +型a−Si層44bはドレイン電極42及
びソース電極43とa−Si層44aとのオーミックコ
ンタクトを確保するためのものである。(図5(b)、
図8(b)) 次に、スパッタにより厚さ100nm〜300nmのC
r等の金属膜を成膜、フォトリソ工程を通してパターン
ニングし、ドレイン電極42、ソース電極43、信号線
12を形成する。その後、ドレイン電極42、ソース電
極43をマスクにしてドライエッチングを行い、ドレイ
ン電極42とソース電極43の間のn +型a−Si層4
4bを除去する。これは、ドレイン電極42とソース電
極43との間をn +型a−Si層13bを介して直接電
流が流れるのを防止するためである。ここでも配線材料
としては、Crに限らず、MoやAlもしくはAl合金
の上下にCr、Mo、Ti等のバリアメタルを形成した
積層構造の配線膜のように、抵抗が低く、薄膜形成及び
フォトリソグラフィー技術によるパターンニングが容易
な材料であればよい。(図5(c)、図8(b)) 次に、プラズマCVDにより厚さ100nm〜300n
mの窒化シリコンを成膜してパッシベーション膜54を
形成し(図8(c))、ソース電極43上のパッシペー
ション膜54と、走査線端子15、信号線端子16、共
通配線端子18の端子部金属膜61上のパッシペーショ
ン膜54及びゲート絶縁膜53とをパターニングして、
それぞれコンタクトホール55および端子部コンタクト
ホール62を開口する。このとき、図示していないが、
共通配線13の端部上のパッシベーション膜54および
ゲート絶縁膜53と、信号線端子16の端子部金属膜6
1端部上のパッシベーション膜54及びゲート絶縁膜5
3と、信号線端子16側の信号線12端部上のパッシベ
ーション膜54とを同時にパターンニングして開口す
る。このパッシベーション膜54は、イオン等の不純物
がa−Si層44aに拡散し、TFT14が動作不良を
起こすのを防ぐためのものである。(図5(d)、図8
(d)) 次に、スパッタにより厚さ40nm〜100
nmのITO等の透明導電膜を成膜、フォトリソ工程を
通してパターンニングし、走査線端子15、信号線端子
16、共通配線端子18の端子部金属膜61上に接続電
極63と、共通配線13の端部上に共通配線結束線17
(図示せず)と、信号線端子16の端子部金属膜61と
信号線12とを接続するための接続電極(図示せず)と
を形成する。このとき、表示領域には透明導電膜のパタ
ーンは形成しない。従って、ソース電極43にMoやA
lもしくはAl合金の上下にMoを積層したような金属
膜を用いた場合、ITOのパターニングはシュウ酸等の
Moをエッチングしないエッチング液で行う必要があ
る。ソース電極43にCrやAlもしくはAl合金の上
下にCrやTiを積層したような金属膜を用いた場合
は、王水系や塩化第2鉄系のエッチング液を用いてもさ
しつかえない。ここで、表示領域には透明導電膜のパタ
ーンは形成しないのは、コンタクトホール55部におい
て、後述するITO−Al間の電池作用による透明導電
膜の剥がれの危険性をできるだけ回避するためである。
また、走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子
18の端子部金属膜61上に透明導電膜で接続電極63
を形成するのは、COG実装時の端子部での接続信頼性
を確保するためである。(図5(d)、図8(e))次
に、例えば、感光性ノボラック樹脂を厚さ1〜3μm塗
布し、フォトリソ工程を通しアルカリ現像液でパターニ
ングして、表示領域内部に不規則に第1の絶縁膜51を
形成する。第1の絶縁膜51としては、感光性を有さな
い樹脂又は感光性を有する樹脂のいずれを用いることも
でき、感光性を有さない樹脂を用いる場合の形成工程
は、基板上への(1)第1の絶縁膜51の塗布、(2)
第1の絶縁膜51のパターンニング用レジスト塗布、
(3)露光、(4)現像、(5)第1の絶縁膜51のエ
ッチング、(6)レジスト剥離の各工程処理からなる。
一方、感光性を有する樹脂を用いる場合の形成工程は、
基板上への(1)第1の絶縁膜51の塗布、(2)露
光、(3)現像の各工程処理からなり、パターンニング
用レジストの塗布、剥離の工程を省略することができ
る。(図6(a)、図8(e)) 次に、この第1の絶
縁膜51に所定の表面形状変換処理を施して、なだらか
な凸形状にする。これは、80℃〜200℃程度の温度
で熱処理を行うことで、パターン形成後の第1の絶縁膜
51表面をメルトさせ、滑らかな形状に変換するもので
ある。表面形状変換処理は熱処理に限定されず、例え
ば、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)のような薬
品による溶融処理等を用いてもよい。表面形状変換処理
後、200℃〜250℃程度の温度で再度焼成を行う。
(図6(b)、図8(e)) 次に、例えば、感光性ノボラック樹脂を厚さ0.3〜
1.5μm塗布し、フォトリソ工程を通しアルカリ現像
液でパターニングし、200℃〜250℃程度の温度で
焼成して、第2の絶縁膜52を形成すると共に、ソース
電極43上のパッシベーション膜54に開口されたコン
タクトホール55に対応して、画素部コンタクトホール
45を形成する。(図6(c)、図8(e)) ここでは、第1の絶縁膜51と第2の絶縁膜52はノボ
ラック系の有機樹脂材料を用いた例を示した。例えば、
JSR製のPC403等を用いることができる。しか
し、これらの材料は、同じ種類である必要はなく、異な
る種類であってもよい。また、ノボラック樹脂のみでは
なく、アクリル樹脂とポリイミド樹脂、シリコン窒化膜
とアクリル樹脂、シリコン酸化膜とポリイミド樹脂等の
無機系樹脂と有機系樹脂の組み合わせを用いても、ある
いはその逆の組み合わせを用いても、所望の凹凸を形成
することができる。
【0034】また、ここではフォトリソ法を用いて第1
の絶縁膜51と第2の絶縁膜52を形成する方法を述べ
たが、印刷法を用いてもよい。この場合は製造工程が簡
略化できる。さらに、液相成長法などの湿式処理、プラ
ズマ重合法などの乾式処理を用いて形成することもでき
る。即ち、本願でいう塗布系の絶縁膜(層間絶縁膜)と
は出ガスを生じる絶縁膜の総称である。
【0035】次に、スパッタにより厚さ50nm〜20
0nmのMo膜と厚さ100nm〜300nmのAl−
Nd合金膜を順次成膜し、フォトリソ工程を通してパタ
ーンニングし、高反射率の反射電極31を形成する。こ
のパターニングは、40℃〜60℃に加熱したリン酸、
酢酸及び硝酸からなる混酸によるウェットエッチングに
より行う。このとき、反射電極31は、各々の画素のソ
ース電極43と接続され、画素電極としても機能するた
めに、各々の画素領域の間(走査線11上、及び信号線
12上)で除去されると共に、表示領域の外側も合わせ
て除去される。従って、走査線端子15、信号線端子1
6、共通配線端子18の各端子部上にはMoとAl−N
d合金膜は残っていない。ここで、Mo膜は端子部の接
続電極63である透明導電膜(ITO膜)とAl−Nd
合金膜とのバリアメタルであり、フォトリソ工程の現像
時に現像液がしみ込んで発生するITO−Al間の電池
作用による透明導電膜の剥がれを防止する役割があり、
この電池作用を防止するために十分な膜厚が必要にな
る。(図6(d)、図8(e)) 次に、反射電極31となる金属膜の成膜方法について詳
細に述べる。スパッタ装置において、図6(c)、図8
(e)の状態のTFT基板10をまず加熱室に搬送し、
70℃〜170℃の温度に加熱して、1〜2分間程度第
1及び第2の絶縁膜に含まれる水分を十分放出させる。
次にTFT基板10を成膜室に搬送し、速やかにMo膜
とAl−Nd合金膜の成膜を連続して行う。ここで、加
熱室と成膜室は異なるチャンバーで独立に真空排気され
る方が望ましい。これはTFT基板10の塗布系の絶縁
膜(第1及び第2の絶縁膜)からの出ガスが、Mo膜や
Al−Nd合金膜の膜質や下層の金属膜との間のコンタ
クト抵抗に悪影響を与えないようにするためである。加
熱と成膜が同じチャンバーで行われる場合は、加熱時間
を2〜5分程度に長めにとり、基板加熱(保温)の最中
にチャンバーを十分排気することが大切である。これに
より、白濁のない高反射率のAl−Nd合金膜が得ら
れ、同時にソース電極43と反射電極31の間のコンタ
クト抵抗を低く安定化できる(後述する)。
【0036】なお、上記でMo膜成膜時の基板加熱とA
l−Nd合金膜成膜時の基板加熱は必ずしも同じ温度で
行う必要はなく、例えば、Mo膜成膜時を150℃、A
l−Nd合金膜成膜時を120℃のように、Mo膜成膜
時の基板加熱温度を高く制御してもよい。これはMo膜
成膜時の基板加熱温度が低いと、Mo膜の結晶性が悪く
なり、Al−Nd合金膜の膜質やAl−Nd合金/Mo
膜のエッチング性に悪影響を与えるためである。
【0037】また、Al−Nd合金膜のNd濃度は0.
5wt%以上とするのが望ましい。これにより、後工程
の配向膜焼成等の熱処理工程でのヒロックを抑制でき、
高反射率の反射電極31が得られる。さらに、成膜時の
基板温度を170℃以下にすることにより、反射電極3
1の表面モホロジー(微細な凹凸)を平均ピッチ1μm
以下に制御でき、波長域200nm〜400nmの反射
率を可視光領域の反射率の90%以上にすることでき
る。これにより、配向膜の種類にかかわらず、黄変のな
い反射電極31を得ることができる(後述する)。一
方、Nd濃度は10wt%以下とするのが望ましい。こ
れにより、高反射率のAl−Nd合金膜が得られる(後
述する)。
【0038】なお、ここでは、反射電極31の材料とし
て、反射率が高くTFTプロセスとの整合性がよいAl
−Nd合金を用いた例を示したが、これに限定されるも
のではなく、反射率の高い金属であれば良く、例えば、
Al−Ti合金やAl−Mo合金等の他のAl合金、あ
るいは、さらに高反射率の銀(Ag)もしくは銀合金を
用いてもよい。
【0039】次に、上記TFT基板10の上に、印刷に
より厚さ50nm〜100nmの配向膜34を形成し、
200℃〜230℃程度の温度で焼成し、配向処理を行
う。一方、透明絶縁性基板20a上に表示領域に対応し
て、カラーフィルタ21とその上にITO等の透明導電
膜からなる対向電極33が形成され、周辺部にブラック
マトリクス22が形成された対向基板20の上に、同様
に、印刷により厚さ50nm〜100nmの配向膜34
を形成し、200℃〜230℃程度の温度で焼成し、配
向処理を行う。ここで、配向膜は波長域300nm〜6
00nmの光透過率が95%以上であるものを用いるの
が望ましい。これにより、黄変のない反射電極31を得
ることができる(後述する)。
【0040】これらのTFT基板10と対向基板20と
を、エポキシ系樹脂接着剤からなるシール材23(図示
せず)及びプラスチック粒子等からなる面内スペーサー
35(図示せず)を介して、各々の膜面が対向するよう
にして所定間隔に重ね合わせる。その後、TFT基板1
0と対向基板20との間に液晶36を注入し、液晶36
を注入したシール材23(図示せず)の空間(注入口)
をUV硬化型アクリレート系樹脂からなる封孔材24
(図示せず)で密閉する。最後に、対向基板20の膜面
とは反対側の面に、1/4波長板37と偏向板38を貼
って、液晶表示パネルを完成する。(図7) この後、図示していないが、走査線端子15部、信号線
端子16部、共通配線端子18部に駆動回路となるIC
チップをCOG実装し、液晶表示装置を完成する。以上
のようにして、高反射率で黄変がなく、書き込み不良の
問題のない反射型液晶表示装置が得られる。
【0041】次に、本発明の第2の実施形態について図
面を参照して説明する。第2の実施形態も凹凸を有する
有機層間絶縁膜上に反射電極を形成する反射型表示装置
の例である。本実施形態は、TFT基板の製造工程の簡
略化を目的とするものであり、他の部分の構造、製造方
法については、前述した第1の実施形態と全く同様であ
る。
【0042】本発明の第2の実施形態の液晶表示装置の
TFT基板の構成及びその製造方法について、図4、図
5、図8〜図10を参照して詳細に説明する。図4は本
実施形態の液晶表示装置のTFT基板の一画素部分の構
成を示す平面図であり、図5、図9〜図10は図4のB
−B線部分に対応する工程断面図である。ここでは、ス
イッチング素子として逆スタガード構造のTFTを用い
た例を示し、図1の一番左側の最外周画素部の図を示
す。また、図8は走査線端子15、信号線端子16、共
通配線端子18の短辺方向の工程断面図である。
【0043】本実施形態では、図10(b)に示すよう
に、反射電極31に所定の凹凸を形成するため、絶縁膜
71が一体的に形成され、不規則にかつなだらかに配設
されている。即ち、第1の実施形態における第1の絶縁
膜と第2の絶縁膜の役割が、本実施形態の絶縁膜71に
持たされている。
【0044】上記構成のTFT基板の製造工程は、図5
(a)〜図5(c)、図9(a)〜図10(b)及び図
8に示すように、大別すると、(1)ゲート電極41の
金属膜の成膜・パターンニング、(2)ゲート絶縁膜5
3、a−Si層44a、n +型a−Si層44bの成
膜、パターンニング、(3)ドレイン電極42、ソース
電極43の金属膜の成膜、パターンニング、(4)パッ
シベーション膜54の成膜、パターンニング、(5)端
子部接続電極63の透明導電膜の成膜、パターンニン
グ、(6)絶縁膜71の成膜、パターンニング及び表面
形状変換処理、(7)反射電極31の金属膜の成膜、パ
ターンニングの全部で7工程からなる。
【0045】工程(1)〜(5)は、第1の実施形態と
全く同様であり、透明絶縁性基板10a上にTFT14
と、走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子1
8を形成する。(図9(a)、図8(e)) 次に、例えば、感光性ノボラック樹脂からなる絶縁膜7
1を厚さ2〜4.5μm塗布する。そして、この絶縁膜
71を露光、現像して凹凸を形成するが、本実施形態で
は、フォトマスクとして露光の光を透過する透過領域
と、所定の量だけ減衰して透過する半透過領域と、遮光
領域とが形成されたハーフトーンマスクを用いることを
特徴とする。即ち、凸部を形成する領域72aには遮光
領域が対応し、凹部を形成する領域72bには半透過領
域が対応し、絶縁膜71を完全に除去する領域72cに
は透過領域が対応するように位置合わせをして露光を行
う。(図9(b)) 次に、現像を行い、遮光領域では絶縁膜71はそのまま
残り、半透過領域ではある程度絶縁膜71がエッチング
されるために、絶縁膜71に所定の凹凸が形成される。
なお、絶縁膜71を完全に除去する領域(透過領域72
c)の隣には、必ずある程度の膜が残る領域(半透過領
域72b)を配置するようにし、絶縁膜71によって急
峻な段差が生じないようにしている。このように、露光
の際に、ハーフトーンマスクを用いて、長い時間露光す
るか強い光を当てて、絶縁膜71を完全に感光させて現
像にて絶縁膜71を完全に除去する領域、短い時間露光
するか弱い光を当てて、絶縁膜71をある程度残す領
域、光を当てずに膜を除去しない領域をつくることによ
り、第1の実施形態の第1の絶縁膜51と第2の絶縁膜
52の形成工程を一つの工程で行うことができる。(図
9(c)) 次に、第1の実形態と同様に、表面形状変換処理を行
う。これは、80℃〜200℃程度の温度で熱処理を行
うことにより、パターン形成後の絶縁膜71の表面をメ
ルトさせ、滑らかな形状に変換させる。なお、表面形状
変換処理では熱処理に限定されず、例えば、薬品による
溶融処理等を用いてもよい。表面形状変換処理後、20
0℃〜250℃程度の温度で再度焼成を行う。(図10
(a)) 次に、第1の実形態と同様に、スパッタにより厚さ50
nm〜200nmのMo膜と厚さ100nm〜300n
mのAl−Nd合金膜を順次成膜し、フォトリソ工程を
通してパターンニングし、高反射率の反射電極31を形
成し、TFT基板を完成させる。高反射率の反射電極3
1の形成方法は第1の実施形態と全く同様である。(図
10(b)、図8(e)) このように、ハーフトーンマスクを用いることにより、
凹凸を有する絶縁膜71を一工程で形成することがで
き、第1の実施形態に比べて工程の削減を図ることがで
きる。
【0046】なお、本実施形態では、ハーフトーンマス
クを用いて凹凸を形成する方法について述べたが、ハー
フトーンマスクを用いる方法の他にも、半残し領域と全
残し領域用に別々のマスクを用い、露光量を変えること
によって同様の凹凸を形成する方法や、露光の解像能力
の限界よりも微細にパターンを配置することで、擬似的
に半透過とする方法で、絶縁膜71に照射する露光量を
場所によって変える方法を適用することもできる。
【0047】次に、本発明の第3の実施形態について図
面を参照して説明する。第3の実施形態は凹凸を有する
有機層間絶縁膜上に反射電極を形成し、かつ透明導電膜
からなる画素電極も形成する半透過型液晶表示装置の例
である。本実施形態は、TFT基板の製造工程に透明導
電膜からなる画素電極の形成工程が追加されるだけで、
他の部分の構造、製造方法については、前述した第1の
実施形態と全く同様である。
【0048】本発明の第3の実施形態の液晶表示装置の
TFT基板の構成及びその製造方法について、図11〜
図15及び図8を参照して詳細に説明する。図11は本
実施形態の液晶表示装置のTFT基板の一画素部分の構
成を示す平面図であり、図12〜図15は図11のB−
B線部分に対応する工程断面図である。ここでは、スイ
ッチング素子として逆スタガード構造のTFTを用いた
例を示し、図1の一番左側の最外周画素部の図を示す。
また、図8は走査線端子15、信号線端子16、共通配
線端子18の短辺方向の工程断面図である。
【0049】本実施形態では、図11、図15に示すよ
うに、本実施形態の液晶表示装置のTFT基板の一画素
部分は、互いに直交する走査線11及び信号線12と、
これらの配線で囲まれる画素領域に各々設けられたスイ
ッチング素子であるTFT14と、各画素領域に入射す
る光を反射、透過すると共に、対向基板20との間に狭
持された液晶36に電圧を印加する反射電極31、透明
導電膜からなる画素電極81と、反射電極31に所定の
凹凸を形成するための第1の絶縁膜51及び第2の絶縁
膜52とを含み、ゲート電極41は走査線11に、ドレ
イン電極42は信号線12に、ソース電極43は反射電
極31に、反射電極31は透明導電膜からなる画素電極
81に各々接続されている。
【0050】ここで、反射電極31は画素電極81の周
囲を囲むようにして形成され、画素電極81を構成する
透明導電膜の周囲が反射電極31を構成する金属膜で被
覆され、この部分で電気的接続がとられるようになって
いる。
【0051】上記構成のTFT基板の製造工程は、図1
2(a)〜図15及び図8に示すように、大別すると、
(1)ゲート電極41の金属膜の成膜・パターンニン
グ、(2)ゲート絶縁膜53、a−Si層44a、n +
型a−Si層44bの成膜、パターンニング、(3)ド
レイン電極42、ソース電極43の金属膜の成膜、パタ
ーンニング及びパッシベーション膜54の成膜、(4)
第1の絶縁膜51の成膜、パターンニング及び表面形状
変換処理、(5)第2の絶縁膜52の成膜、パターンニ
ング、(6)パッシベーション膜54のパターンニン
グ、(7)画素電極81及び端子部接続電極63の透明
導電膜の成膜、パターンニング、(8)反射電極31の
金属膜の成膜、パターンニングの全部で8工程からな
る。
【0052】工程(1)〜(3)は、第1の実施形態の
パッシベーション膜54成膜までの工程と全く同様であ
り、透明絶縁性基板10a上にTFT14を形成する。
パッシベーション膜54の開口はこの時点では行わな
い。(図12(d)、図8(c))工程(4)〜(5)
は、第1の実施形態の工程(6)〜(7)と全く同様で
ある。但し、本実施形態は半透過型液晶表示装置のた
め、第1の絶縁膜51と第2の絶縁膜52の色つきを防
止するため、現像後に全面露光を行うことが、第1の実
施形態と異なる。(図13(c)、図8(c)) 次に、ソース電極43上のパッシべーション膜54と、
走査線端子15、信号線端子16、共通配線端子18の
端子部金属膜61上のパッシベーション膜54及びゲー
ト絶縁膜53とをパターンニングして、それぞれコンタ
クトホール55、端子部コンタクトホール62を開口す
る。このとき、図示していないが、共通配線13の端部
上のパッシベーション膜54及びゲート絶縁膜53と、
信号線端子16の端子部金属膜61端部上のパッシペー
ション膜54及びゲート絶縁膜53と、信号線端子16
側の信号線12端部上のパッシペーション膜54とを、
同時にパターンニングして開口する。(図14(a)、
図8(d)) 次に、スパッタにより厚さ40nm〜100nmのIT
O等の透明導電膜を成膜、フォトリソ工程を通してパタ
ーンニングし、画素電極81と、走査線端子15、信号
線端子16、共通配線端子18の端子部金属膜61上に
接続電極63と、共通配線13の端部上に共通配線結束
線17(図示せず)と、信号線端子16の端子部金属膜
61と信号線12とを接続するための接続電極(図示せ
ず)とを形成する。このとき、透明導電膜の成膜も、第
1の実施形態で述べた反射電極31となる金属膜の成膜
と同様な方法で行ない、出ガスの影響を避けることが望
ましい。また、ソース電極43上の画素部コンタクトホ
ール45上には透明導電膜のパターンは形成しないのも
第1の実施形態で述べた通りである。(図14(b)、
図8(e)) 次に、第1の実施形態と同様に、スパッタにより厚さ5
0nm〜200nmのMo膜と厚さ100nm〜300
nmのAl−Nd合金膜を順次成膜し、フォトリソ工程
を通してパターンニングし、高反射率の反射電極31を
形成し、TFT基板を完成させる。高反射率の反射電極
31の形成方法は第1の実形態と全く同様である。この
とき、反射電極31は、各々の画素のソース電極43及
び画素電極81と接続され、各々の画素領域の間(走査
線11上、及び信号線12上)で除去されると共に、表
示領域の外側も合わせて除去される。従って、走査線端
子15、信号線端子16、共通配線端子18の各端子部
上にはMoとAl−Nd合金膜は残っていない。この事
情も、第1の実施形態と全く同様である。また、画素電
極81を構成する透明導電膜(ITO膜)の周囲を反射
電極31を構成する金属膜(Al−Nd合金/Mo膜)
で被覆するようにしているので、フォトリソ工程の現像
時に現像液が金属膜を通して透明導電膜の端部からしみ
込む危険性がなく(透明導電膜の端部上はフォトレジス
トが現像されず、金属膜が現像液にさらされることがな
いため)、ITO−Al間の電池作用による透明導電膜
の剥がれを防止することができ、液晶表示装置の点欠陥
不良を大幅に低減できる。(図14(c)、図8
(e)) 以降、第1の実施形態と全く同様にして、液晶表示パネ
ルを製造し(図15)、液晶表示装置を完成する。以上
のようにして、高反射率で黄変がなく、書き込み不良の
問題のない半透過型液晶表示装置が得られる。
【0053】次に、本発明の第4の実施形態について図
面を参照して説明する。第4の実施形態は、第1から第
3までの実施形態のように、出射光の散乱を凹凸を有す
る反射電極で行うのではなく、対向基板20側のカラー
フィルタ21上につけた散乱膜91で行う反射型液晶表
示装置の例である。本実施形態では、TFT基板10に
凹凸を有する絶縁膜を形成する工程がない。即ち、反射
電極31は、パッシベーション膜54上に直接形成され
る。
【0054】本発明の第4の実施形態の液晶表示装置の
構成及びその製造方法について、図16を参照して簡単
に説明する。図16は本実施形態の液晶表示装置のパネ
ル断面図であり、図2のA−A線、C−C線及び一画素
部分の断面図である(B−B線部分は図4に示される断
面に対応している)。
【0055】上記構成の液晶表示装置のTFT基板の製
造工程は、大別すると、(1)ゲート電極41の金属膜
の成膜・パターンニング、(2)ゲート絶縁膜53、a
−Si層44a、n +型a−Si層44bの成膜、パタ
ーンニング、(3)ドレイン電極42、ソース電極43
の金属膜の成膜、パターンニング、(4)パッシベーシ
ョン膜54の成膜、パターンニング、(5)端子部接続
電極63の透明導電膜の成膜、パターンニング、(6)
反射電極31の金属膜の成膜、パターンニングの全部で
6工程からなる。これは、第1の実施形態から工程
(6)〜工程(7)を削除したものであるので、説明は
省略する。
【0056】但し、反射電極31が、塗布系の絶縁膜で
なく、プラズマCVDにより形成された窒化シリコンか
らなるパッシベーション膜54上に形成されるため、反
射電極となる金属膜の成膜方法が第1の実施形態と少し
異なる。つまり、本実施形態では、スパッタ装置におい
て、図5(d)、図8(e)の状態のTFT基板10を
まず加熱室に搬送し、室温のまま、または170℃以下
の温度に加熱した後、TFT基板10を成膜室に搬送
し、速やかにMo膜とAl−Nd合金膜の成膜を連続し
て行う。ここで、加熱室と成膜室は同じチャンバーであ
っても、異なるチャンバーであってもよい。これは第1
の実施形態と異なり、TFT基板10には塗布系の絶縁
膜が存在せず、出ガスの影響がほとんどないためであ
る。これにより、白濁のない高反射率のAl−Nd合金
膜が得られる(後述する)。本実施形態では、パッシベ
ーション膜54の膜厚を300nm〜800nm程度に
厚くするのが望ましい。なお、パッシベーション膜54
上を塗布系の絶縁膜で平坦化する場合は、第1の実施形
態で工程(6)(第1の絶縁膜51による凹凸形成工
程)が削除されるだけであり、反射電極となる金属膜の
成膜方法は第1の実施形態と同じになるので、出ガスの
影響をほとんどなくすという目的を有する本実施形態に
はそぐわない。
【0057】また、Al−Nd合金膜のNd濃度につい
ては、第1の実施形態と全く同様に、0.5wt%以上
10wt%以下とするのが望ましい。さらに、成膜時の
基板温度を170℃以下にすることにより、反射電極の
表面モホロジー(微細な凹凸)を平均ピッチ1μm以下
に制御でき、波長域200nm〜400nmの反射率を
波長400nmでの反射率の90%以上にすることでき
る。これにより、後工程の配向膜焼成等の熱処理工程で
のヒロックを抑制でき、高反射率の反射電極31が得ら
れると同時に、配向膜の種類にかかわらず、黄変のない
反射電極31を得ることができる(後述する)。
【0058】以降、第1の実施形態と同様にして、液晶
表示パネルを製造し、液晶表示装置を完成するが、第1
の実施形態と異なるのは、対向基板20のカラーフィル
タ21上に散乱膜91を設けていることである。この散
乱膜91は、例えば、ノボラック系樹脂の中にプラスチ
ック粒子等からなるビーズを混入したものから構成され
ている。プラスチック粒子の径や配合割合を最適化する
ことにより、凹凸を形成した反射電極と同様な散乱効果
が得られる。以上のようにして、高反射率で黄変がな
く、書き込み不良の問題のない反射型液晶表示装置が得
られる。
【0059】なお、以上の実施形態では、スイッチング
素子として逆スタガードチャネルエッチ型のTFTを用
いた例を述べたが、チャネル保護型のTFTや順スタガ
ード型のTFTを用いてもよい。また、これらスタガー
ド型のTFTのみならずコプレナー型のTFTを用いて
もよく、さらに、ポリシリコン(p−Si)TFTを用
いてもよい。また、スイッチング素子として、TFTで
なく、MIMダイオードを用いてもよい。また、スイッ
チング素子を有する基板と対向基板は、ガラス基板でな
く、これ以外の基板、例えばプラスチック基板、セラミ
ックス基板、半導体基板(半透過型液晶表示装置の場合
は除く)等を用いてもよい。
【0060】さらに、本発明は、アクティブマトリック
ス型液晶表示装置のみならず、STN液晶表示装置等に
も適用できる。また、第4の実施形態の反射電極となる
金属膜の成膜方法は、下地に塗布系の絶縁膜を用いな
い、例えば、反射電極の凹凸を粗面化したガラス基板で
形成するような、反射型もしくは半透過型液晶表示装置
全般に広く応用できることは言うまでもない。
【0061】次に、本発明の数値限定の根拠について、
図17〜図23を参照して以下に説明する。
【0062】図17は、Al−Nd合金成膜時の基板温
度とAl−Nd合金膜の微細な表面凹凸の平均ピッチと
の関係を示すグラフの一例である。ここで、Al−Nd
合金の組成はNd4.5wt%のものを用い、これをガ
ラス基板上にスパッタにより基板温度を変えて成膜し、
サンプルとした。表面凹凸は5万倍の真上からのSEM
写真を撮り、定規で計測して求めた。サンプルの斜め方
向からのSEM写真から、Alの表面モホロジーは基板
温度が下がるにつれて微細になり、凹凸の大きさ、深さ
共小さくなることを確認した。基板温度が200℃のと
きは、凹凸の平均ピッチは1.5μm程度だが、150
℃で0.9μm程度、100℃以下で0.5μm以下と
なることがわかった。一方、凹凸の深さは、正確ではな
いが、基板温度が200℃のとき0.5μm程度、15
0℃のとき0.3μm程度、100℃以下で0.1μm
〜0.2μm程度になっている。
【0063】図18は、図17の成膜により得られたA
l−Nd合金膜の反射率を示すグラフの一例である。こ
こで、反射率は測定装置に付属しているAl蒸着膜の反
射率を100%として規格化している。成膜時の基板温
度が120℃のときは、短波長側になるにつれて、反射
率が徐々に上がっていることがわかる。一方、成膜時の
基板温度が200℃のときは、400nm程度までは、
同じ傾向を示すが、200nm〜400nmの波長域で
急激に反射率が低下することがわかった。
【0064】図19、図20は、Al−Nd合金膜の膜
厚がそれぞれ150nm、300nmのときの、成膜時
の基板温度による反射率を示すグラフの一例である。こ
の反射率は図18で成膜時の基板温度が120℃のとき
のサンプルの反射率を100%として規格化した相対的
な反射率である。グラフ中でRTは室温で成膜したデー
タである。成膜時の基板温度が150℃以上では、20
0nm〜400nmの波長域で反射率が低下する傾向が
見られ、特に、200℃のときは急激に低下することが
わかる。また、Al膜厚が厚いほど、この傾向が大きい
ことがわかる。
【0065】図21は配向膜の透過率を示すグラフの一
例である。ここでは、日産化学製の配向膜とJSR製の
一般的な配向膜を用いた。配向膜によっては、600n
mより短波長側の透過率が低下するものがあることがわ
かった。成分であるポリイミド等に色がつきやすい材料
を用いた場合、このような透過率特性になると推定され
る。
【0066】図22はAl−Nd合金のNd濃度と熱処
理によるヒロック及び反射率との関係を示す表である。
ここで、ヒロックは、配向膜焼成と同等の230℃、1
時間の熱処理行い、光学顕微鏡により観察した。Nd濃
度が0.1wt%のときはヒロックが発生した(×印)
が、0.5wt%以上では発生しなかった(○印)。ま
た、反射率は、Nd濃度が0.1wt%〜5wt%で
は、室温で成膜した純Alと同等の反射率を維持できた
が、10wt%では波長400nmで約6〜8%低下
し、さらに、20wt%では、波長400nmで10%
以上低下した。
【0067】図23はAl−Nd合金(Nd濃度4.5
wt%)の成膜時の基板温度と製造した液晶表示装置の
色見、反射率及び下層金属膜と反射電極となる金属膜と
のコンタクト抵抗との関係を示す表である。色見につい
ては、Al−Nd合金の成膜時の基板温度が200℃の
ときで、かつ、配向膜を図21に示した配向膜Bのよう
な透過率特性を持つものを用いたときのみ、黄変が観察
された(×印)。また、反射率については、基板温度が
170℃、200℃では、波長400nmで約1〜5%
低下した(△印)(図19、図20参照)。基板温度が
20℃(室温)では、ガラス上では全く問題ないが、有
機絶縁膜上では、出ガスの影響で白濁を生じ、波長40
0nmで5%程度低下した(△印)。また、コンタクト
抵抗については、基板温度が70℃以上の場合は問題な
かったが、基板温度が20℃(室温)では、出ガスの影
響でコンタクト抵抗の増大が確認された(×印)。
【0068】以上の実験結果を総合すると、液晶表示装
置の反射電極を構成するAl−Nd合金膜に関し、下地
がプラズマCVD法で形成された窒化シリコンのような
絶縁膜の場合は、その成膜温度は170℃以下であるこ
とが望ましい。一方、下地が樹脂のような塗布系の絶縁
膜の場合は、70℃以上170℃以下であることが望ま
しい。これにより、配向膜に図21の配向膜Bのような
透過率特性のものを用いた場合でも、液晶表示装置の色
見の黄変を防止し、高反射率にすることができる。同時
に、下層金属膜と反射電極となる金属膜とのコンタクト
不良を防止することができる。このとき、図17から、
反射電極を構成するAl−Nd合金膜の表面モホロジー
は、その微細な凹凸の平均ピッチが1μm以下であるこ
とが望ましく、さらに望ましくは、0.6μm以下であ
ればよい。即ち、このような表面モホロジーに制御する
必要がある。また、図19、図20から、反射電極を構
成するAl−Nd合金膜の反射率は、波長域200nm
〜400nmの反射率が波長400nmでの反射率の9
5%以上であることが望ましい。すなわち、このような
反射率特性を有する膜質に制御する必要がある。
【0069】一方、反射電極を構成するAl−Nd合金
膜のNd組成は0.5wt%以上10wt%以下である
ことが望ましく、さらに望ましくは、0.5wt%以上
5wt%以下であればよい。これにより、後工程での熱
処理による反射電極へのヒロックの発生を防止でき(従
って、配向処理時のラビングロールの汚染等を防止で
き)、同時に、高反射率の液晶表示装置にすることがで
きる。
【0070】また、液晶表示装置の反射電極上に形成さ
れる配向膜は、波長域300nm〜600nmの光透過
率が95%以上であることが望ましい。これにより、液
晶表示装置の色見の黄変を防止することができる。
【0071】反射電極の表面モホロジーと配向膜との組
合せで、反射型もしくは半透過型液晶表示装置の色見の
黄変が発生するのは、いまだ明確ではないが、次のよう
なメカニズムが推定される。即ち、反射電極表面の凹凸
が大きいと、この中に配向膜が入りこみ、配向膜を通過
する光路が実効的に長くなり、その分、図21の配向膜
Bのような吸収を受けやすくなるためと考えられる。特
に、反射型液晶表示装置では、配向膜を光が計4回通過
するため、透過型液晶表示装置よりも配向膜による光吸
収が多くなる。紫外光領域での光吸収が増えた結果、液
晶表示装置の色見が黄変すると考えられる。
【0072】ここで述べた事情は、反射電極がAl−N
d合金や他のAl合金の場合のみならず、他の反射電極
材料、例えば、Alよりも反射率の高い銀、銀合金の場
合も全く同じように当てはまると考えられる。
【0073】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高反射率で色見に黄変がなく、ソース電極と反射電極間
のコンタクト抵抗に起因する書き込み不良のない反射型
もしくは半透過型液晶表示装置を高歩留で提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の液晶表示装置に使用
する薄膜トランジスタアレイ基板(TFT基板)の構成
を示す概念図である。(第2、第3及び第4の実施形態
と共通)
【図2】本発明の第1の実施形態の液晶表示装置のパネ
ル平面図である。(第2、第3及び第4の実施形態と共
通)
【図3】図2のA−A線、C−C線及び一画素部分(図
4のB−B線部分の断面に対応)のパネル断面図であ
る。
【図4】本発明の第1の実施形態の液晶表示装置のTF
T基板の一画素部分の構成を示す平面図である。(第2
の実施形態と共通)
【図5】図4のB−B線部分に対応する工程断面図であ
る。(第2の実施形態と共通)
【図6】図5に続く製造工程を示す工程断面図である。
(第2の実施形態と共通)
【図7】図6に続く製造工程を示す工程断面図であり、
パネル断面図である。
【図8】本発明の第1の実施形態の液晶表示装置の走査
線端子15、信号線端子16、共通配線端子18の短辺
方向の工程断面図である。(第2及び第3の実施形態と
共通)
【図9】本発明の第2の実施形態の液晶表示装置のTF
T基板の製造工程を示す工程断面図であり、図4のB−
B線部分に対応し、図5の工程(c)に続く工程断面図
である。
【図10】図9に続く製造工程を示す工程断面図であ
る。
【図11】本発明の第3の実施形態の液晶表示装置のT
FT基板の一画素部分の構成を示す平面図である。
【図12】図11のB−B線部分に対応する工程断面図
である。
【図13】図12に続く製造工程を示す工程断面図であ
る。
【図14】図13に続く製造工程を示す工程断面図であ
る。
【図15】図14に続く製造工程を示す工程断面図であ
り、パネル断面図である。
【図16】本発明の第4の実施形態の液晶表示装置のパ
ネル断面図であり、図2のA−A線、C−C線及び一画
素部分(図4のB−B線部分の断面に対応)の断面図で
ある。
【図17】Al−Nd合金成膜時の基板温度とAl−N
d合金膜の表面凹凸の平均ピッチとの関係を示すグラフ
の一例である。
【図18】図17の成膜により得られたAl−Nd合金
膜の反射率を示すグラフの一例である。
【図19】Al−Nd合金膜の膜厚が150nmのとき
の、成膜時の基板温度による反射率を示すグラフの一例
である。
【図20】Al−Nd合金膜の膜厚が300nmのとき
の、成膜時の基板温度による反射率を示すグラフの一例
である。
【図21】配向膜の透過率を示すグラフの一例である。
【図22】Al−Nd合金のNd濃度と熱処理によるヒ
ロック及び反射率との関係を示す表である。
【図23】Al−Nd合金(Nd濃度4.5wt%)の
成膜時の基板温度と製造した液晶表示装置の色見、反射
率及び下層金属膜と反射電極となる金属膜とのコンタク
ト抵抗との関係を示す表である。
【図24】従来の一般的な反射型液晶表示装置の断面図
である。
【符号の説明】
10 TFT基板 11 走査線 12 信号線 13 共通配線 14 TFT 15 走査線端子 16 信号線端子 17 共通配線結束線 18 共通配線端子 20 対向基板 21 カラーフィルタ 22 ブラックマトリクス 23 シール材 24 封孔材 31 反射電極 32 有機層間絶縁膜 33 対向電極 34 配向膜 35 面内スペーサー 36 液晶 37 1/4波長板 38 偏向板 41 ゲート電極 42 ドレイン電極 43 ソース電極 44 半導体層 45 画素部コンタクトホール 51 第1の絶縁膜 52 第2の絶縁膜 53 ゲート絶縁膜 54 パッシベーション膜 55 コンタクトホール 61 端子部金属膜 62 端子部コンタクトホール 63 接続電極 71 絶縁膜 81 画素電極 91 散乱膜
フロントページの続き (72)発明者 山本 篤 秋田県秋田市御所野下堤三丁目1番1号 秋田日本電気株式会社内 (72)発明者 進藤 知英 秋田県秋田市御所野下堤三丁目1番1号 秋田日本電気株式会社内 Fターム(参考) 2H090 LA01 LA04 LA20 2H091 FA16Y FB08 GA02 GA07 GA13 LA20 2H092 HA05 JA24 JB07 KB14 PA02 PA06 PA12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にバス配線と、前記バス配線に接
    続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に
    接続される反射電極を有する液晶表示装置において、前
    記反射電極の表面凹凸が、平均ピッチ1μm以下である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 基板上にバス配線と、前記バス配線に接
    続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に
    接続される反射電極を有する液晶表示装置において、前
    記反射電極の波長域200nm〜400nmの反射率が
    波長400nmでの反射率の90%以上であることを特
    徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記反射電極がアルミニウム(Al)と
    ネオジウム(Nd)の合金からなり、ネオジウムの濃度
    が0.5wt%以上10wt%以下であることを特徴と
    する請求項1及び請求項2記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 基板上にバス配線と、前記バス配線に接
    続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に
    接続される反射電極を有する液晶表示装置において、前
    記反射電極上に形成される配向膜の波長域300nm〜
    600nmの光透過率が95%以上であることを特徴と
    する液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 基板上にバス配線と、前記バス配線に接
    続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に
    接続される反射電極を有する液晶表示装置の製造方法に
    おいて、前記反射電極の成膜時の基板温度を170℃以
    下とすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 基板上にバス配線と、前記バス配線に接
    続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に
    接続される反射電極を有する液晶表示装置の製造方法に
    おいて、前記反射電極を塗布系の層間絶縁膜上に形成
    し、その成膜時の基板温度を70℃以上170℃以下と
    することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記反射電極の成膜時の基板加熱を少な
    くとも成膜前に行うことを特徴とする請求項6記載の液
    晶表示装置の製造方法。
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