JP2004205663A - 表示パネル用基板製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得る。
【解決手段】表示パネル用基板製造方法は光透過性基板上に有機絶縁膜を形成する成膜工程と、第１開口および第１開口よりも小さい第２開口が有機絶縁膜を貫通して形成されるように有機絶縁膜をパターニングするパターニング工程とを備える。特に、このパターニング工程は平均光透過率が第１開口用の光透過領域ＬＴ１において第２開口用の光透過領域ＬＴ２よりも低く設定されるフォトマスクＭＫを用いて有機絶縁膜を選択的に露光しこの露光部分を除去するフォトリソグラフィ処理を含む。
【選択図】 図４
【解決手段】表示パネル用基板製造方法は光透過性基板上に有機絶縁膜を形成する成膜工程と、第１開口および第１開口よりも小さい第２開口が有機絶縁膜を貫通して形成されるように有機絶縁膜をパターニングするパターニング工程とを備える。特に、このパターニング工程は平均光透過率が第１開口用の光透過領域ＬＴ１において第２開口用の光透過領域ＬＴ２よりも低く設定されるフォトマスクＭＫを用いて有機絶縁膜を選択的に露光しこの露光部分を除去するフォトリソグラフィ処理を含む。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示パネルの製造に用いられる表示パネル用基板製造方法に関し、特に複数の開口が異なる大きさで形成される有機絶縁膜を積層した光透過性基板に適用される表示パネル用基板製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、テレビ，ワードプロセッサ、携帯電話ような機器に応用されている。一方、このような機器に対しては小型化、省電力化、低コスト化等、更なる高機能化に対する要望が高まっている。これらの要望を満たすべく、周囲光を光源として用いる反射型液晶表示装置や、バックライト光および周囲光を光源として併用する半透過型液晶表示装置の開発が進んでいる。
【０００３】
例えば半透過型液晶表示装置は、透過型と同様に液晶層がアレイ基板および対向基板間に挟持された構造の表示パネルを有する。一般に、アレイ基板はマトリクス状に配置される複数の画素電極およびこれら画素電極に接続される複数のスイッチ素子を含み、対向基板は複数の画素電極に対向する単一の対向電極を含む。ここで、各画素電極は例えば反射電極部およびこの反射電極部に囲まれた光透過窓として形成される透過電極部を有する。反射電極部は対向基板側から液晶層を介して入射する周囲光を反射光として反射し、透過電極部はアレイ基板側から入射するバックライト光を透過光として透過する。このような方式では、液晶層の厚さを透過電極部上において反射電極部上の厚さの約２倍にするような高低差を反射電極部および透過電極部間に設けることより反射光および透過光に対する光学条件を最適化し、反射率および透過率の損失を共に低減可能である。
【０００４】
アレイ基板の製造では、薄膜トランジスタがスイッチ素子としてガラス基板等の透明絶縁基板上に形成された後、有機絶縁膜がスイッチ素子を覆って形成され、さらに透過電極部を収容する第１開口およびスイッチ素子のコンタクトホールとなる第２開口を得るために選択的にパターニングされる。第１および第２開口は図２２に示すような平面パターンのフォトマスクを用いて有機絶縁膜を露光しこの露光部分を選択的に除去するフォトリソグラフィ処理により形成される。この処理後、例えばＩＴＯからなる透明導電膜が有機絶縁膜、第１および第２開口を覆うようにスパッタリングされ、さらに画素電極形状にパターニングされる。これにより、透明導電膜が第２開口内でスイッチ素子に接合する。この後、金属からなる反射導電膜が透明導電膜を覆うようにスパッタリングされ、第１開口内において透明導電膜を露出させる反射電極形状にパターニングされる。反射電極部は第１開口の周囲において透明導電膜を覆う反射導電膜により得られ、透過電極部は第１開口内で露出した透明導電膜により得られる。従って、透過電極部と反射電極部との高低差は概ね有機絶縁膜の厚さに依存して設定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コンタクトホールとなる第２開口は透過電極部を収容する第１開口に比べて小さい。このため、図２２に示すフォトマスクを用いた有機絶縁膜の露光において第２開口用の露光部分の露光量が不足し易い。有機絶縁膜を確実に貫通するコンタクトホールを得るために光源光の光量を増大すると、第１開口用の露光部分に入射する光の光量が必要以上に増大し、有機絶縁膜で透明絶縁基板上のスイッチ素子を覆った段階のアレイ基板を載置する露光機ステージの表面状態による影響を無視できなくなる。すなわち、露光機ステージには、アレイ基板を持ち上げるためのピン挿入穴やアレイ基板の吸着用のバキューム穴等が多数設けられている。こうしたピン挿入穴やバキューム穴が存在しない場所では、有機絶縁膜が図２３に示すようにアレイ基板を透過し露光機ステージ表面で反射する光により二重に露光される。この結果、第１開口が図２４に示す大きさＬ１で形成される。これに対して、ピン挿入穴やバキューム穴が存在する場所では、図２５に示すようにアレイ基板を透過した光が露光機ステージ表面で反射することがないため、図２６に示すように第１開口が大きさＬ１よりも小さい大きさＬ２で形成される。このような第１開口の大きさのバラツキは反射光による表示画像にステージ痕跡ムラとして反映され、表示品位を著しく低下させてしまう。
【０００６】
このステージ痕跡ムラはフォトマスクを透過する透過光の光量の増大を抑えることにより軽減できるが、高い信頼性でコンタクトホールを形成することが困難になり、コンタクトホール不良による表示画面内の点欠陥を増加させてしまうという問題が発生する。仮に、コンタクトホールを予め大きく設定すれば、光源光の光量を著しく増大させる必要をなくせるが、これに伴って反射電極部の有効面積も減少するので高い反射率を維持することができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような不具合を改善するものであり、点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得ることができる表示パネル用基板製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、光透過性基板上に有機絶縁膜を形成する成膜工程と、第１開口および第１開口よりも小さい第２開口が有機絶縁膜を貫通して形成されるように有機絶縁膜をパターニングするパターニング工程とを備え、パターニング工程は平均光透過率が第１開口用の光透過領域において第２開口用の光透過領域よりも低く設定されるフォトマスクを用いて有機絶縁膜を選択的に露光しこの露光部分を除去するフォトリソグラフィ処理を含む表示パネル用基板製造方法が提供される。
【０００９】
この製造方法では、光透過性基板上の有機絶縁膜が第１開口およびこの第１開口よりも小さい第２開口を形成するために選択的に露光される。これは、平均光透過率が第１開口用の光透過領域において第２開口用の光透過領域よりも低く設定されるフォトマスクを用いて行われるため、平均光透過率の差を利用して第１開口用の露光量と第２開口用の露光量とをそれぞれ最適化できる。この場合、第２開口が有機絶縁膜を確実に貫通して形成されるように光源の光量を増大させても、この光源からの光は第１開口用の光透過領域において第２開口用の光透過領域よりも弱められてから有機絶縁膜に照射される。従って、この照射光が光透過性基板を透過してこれを載置する露光機ステージに到達しても、露光機ステージの表面状態に依存した反射の有無によって第１開口の大きさが著しくばらつくことがない。これにより、点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る半透過型液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１はこの半透過型液晶表示装置の概略的な回路構造を示し、図２は図１に示す表示画素付近の平面構造を示し、図３は図２に示す表示画素付近の断面構造を示す。この液晶表示装置は、図１に示すように液晶表示パネル１およびこの液晶表示パネル１を制御する液晶コントローラ２を備える。液晶表示パネル１は、例えば液晶層ＬＱがアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間に保持される構造を有し、液晶コントローラ２は液晶表示パネル１から独立した駆動回路基板上に配置される。
【００１２】
アレイ基板ＡＲは、マトリクス状に配置されるｍ×ｎ個の画素電極ＰＥ、これら画素電極ＰＥの行に沿って形成されるｍ本の走査線Ｙ（Ｙ1〜Ｙm）、それぞれの画素電極ＰＥの列に沿って形成されるｎ本の信号線Ｘ（Ｘ1〜Ｘn）、信号線Ｘ1〜Ｘnおよび走査線Ｙ1〜Ｙmの交差位置近傍にそれぞれ配置されるｍ×ｎ個の画素スイッチ素子３、走査線Ｙ1〜Ｙmを駆動する走査線駆動回路４、並びに信号線Ｘ1〜Ｘnを駆動する信号線駆動回路５を含む。各画素電極ＰＥは例えば１１０μｍ×３３０μの大きさに設定される。
【００１３】
対向基板ＣＴは、ｍ×ｎ個の画素電極ＰＥに対向して配置されコモン電位Ｖcomに設定される単一の対向電極ＣＥを含む。
【００１４】
液晶コントローラ２は、外部から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受取り、デジタル映像信号ＤＡＴＡ、垂直走査制御信号ＹＣＴおよび水平走査制御信号ＸＣＴを発生する。垂直走査制御信号ＹＣＴは走査線駆動回路４に供給され、水平走査制御信号ＸＣＴはデジタル映像信号ＤＡＴＡと共に信号線駆動回路５に供給される。走査線駆動回路４は走査信号を１垂直走査（フレーム）期間毎に走査線Ｙ1〜Ｙmに順次供給するよう垂直走査制御信号ＹＣＴによって制御される。信号線駆動回路５は各走査線Ｙが走査信号により駆動される１水平走査期間（１Ｈ）において入力されるデジタル映像信号ＤＡＴＡを直並列変換し、さらにデジタル・アナログ変換したアナログ映像信号を信号線Ｘ1〜Ｘnにそれぞれ供給するように水平走査制御信号ＸＣＴによって制御される。
【００１５】
この液晶表示装置では、液晶層ＬＱがｍ×ｎ個の画素電極ＰＥにそれぞれ対応してｍ×ｎ個の表示画素ＰＸに区画される。図１に示す表示画面ＤＳはこれらｍ×ｎ個の表示画素ＰＸにより構成される。各画素スイッチ素子３は対応信号線Ｘからのアナログ映像信号をサンプリングして対応画素電極ＰＥに印加し、この画素電極ＰＥの電位と対向電極ＣＥの電位との電位差に基づいて対応表示画素ＰＸの光透過率を制御する。
【００１６】
アレイ基板ＡＲでは、各画素スイッチ素子３が例えば図２に示すように配置されるＮチャネル薄膜トランジスタで構成され、図３に示すようにガラス基板等の透明絶縁基板６上に形成されるポリシリコン半導体層３Ｐと、この半導体層３Ｐの上方にゲート絶縁膜７を介して形成されるゲート電極３Ｇと、ゲート電極３Ｇの両側において半導体層３Ｐに接続されるソースおよびドレイン電極３Ｓ，３Ｄとを有する。ゲート電極３Ｇはゲート絶縁膜７上で走査線Ｙと一体的に形成される。ゲート電極３Ｇ、および走査線Ｙはゲート絶縁膜７と一緒に層間絶縁膜９により覆われる。ソース電極３Ｓおよびドレイン電極３Ｄはこの層間絶縁膜９上に形成され、層間絶縁膜９およびゲート絶縁膜７を貫通するコンタクトホールを介して半導体層３Ｐにコンタクトする。ドレイン電極３Ｄは層間絶縁膜９上で対応信号線Ｘと一体的に形成される。ソース電極３Ｓ、ドレイン電極３Ｄ、および信号線Ｘは層間絶縁膜９と一緒に保護用無機絶縁膜１０により覆われ、この保護用無機絶縁膜１０はポジ型感光性樹脂膜等からなる有機絶縁膜１１により覆われる。
【００１７】
画素電極ＰＥは反射電極部ＲＦおよびこの反射電極部ＲＦに囲まれた光透過窓として形成される透過電極部ＴＲを有する。反射電極部ＲＦは対向基板ＣＴ側から液晶層ＬＱを介して入射する周囲光を反射光として反射し、透過電極部ＲＦはアレイ基板ＡＲ側から入射するバックライト光を透過光として透過する。詳しくは、有機絶縁膜１１が透過電極部ＲＦを収容する５０μｍ×１３０μｍの第１開口ＨＴおよび画素スイッチ素子３のソース電極３Ｓと反射電極部ＲＦとの間のコンタクトホールとなる１１μｍ×１１μｍの第２開口ＨＣを有する。第１開口ＨＴおよび第２開口ＨＣは例えば図４に示す平面パターンのフォトマスクＭＫを用いて有機絶縁膜１１を露光しその露光部分を選択的に除去するフォトリソグラフィ処理を経て有機絶縁膜１１を貫通するように形成される。第１開口ＨＴ内で露出した無機絶縁膜１０、第２開口ＨＣ内で露出したスイッチ素子３のソース電極３Ｓ、および有機絶縁膜１１は例えばＩＴＯからなる透明導電膜ＥＦ１により覆われる。透明導電膜ＥＦ１は第１開口ＨＴ内を除き金属からなる反射導電膜ＥＦ２により覆われる。反射電極部ＲＦは第１開口ＨＴの周囲において透明導電膜ＥＦ１を覆う反射導電膜ＥＦ２により得られ、透過電極部ＴＲは第１開口ＨＴ内で露出した透明導電膜ＥＦ１により得られる。
【００１８】
また、反射電極部ＲＦの下方となる有機絶縁膜１１の表面には、複数の半球状凸部がランダムに配置され、反射電極部ＲＦがこれら半球状凸部に対応して形成される起伏により反射光を様々な方角に散乱させる。画素電極ＰＥは配向膜１２により覆われる。
【００１９】
対向基板ＣＴでは、赤、緑、および青のストライプ状カラーフィルタＣＦが各々対応列の画素電極ＰＥに対向して行方向に順番に並ぶようにしてガラス基板板等の透明絶縁基板２０上に形成され、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極ＣＥがカラーフィルタＣＦ上に形成され、さらに配向膜２１が対向電極ＣＥを覆って形成される。
【００２０】
配向膜１２および２１の配向軸は、ラビング処理により例えば７０度互いにずれるように設定される。アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴは、配向膜１２および２１を内側にして外縁シール部材により貼り合わされる。液晶層ＬＱはアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの貼合わせ後に外縁シール部材の開口部である液晶注入口からネマチック液晶材料を注入し、この注入後に封止部材により封止することにより得られる。ネマチック液晶材料は例えば正の誘電率異方性を有し、アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間でねじれて配向される。透過電極部ＴＲおよび反射電極部ＲＦ間の高低差は有機絶縁膜１１の厚さに依存し、液晶層ＬＱの厚さを透過電極部ＴＲ上において反射電極部ＲＦ上の厚さの約２倍にするように決定される。偏光板ＰＬ１が配向膜１２とは反対側においてアレイ基板ＡＲに貼り付けられ、偏光板ＰＬ２が配向膜２１とは反対側において対向基板ＣＴに貼り付けられる。
【００２１】
ここで、上述した液晶表示パネル１のアレイ基板製造方法についてさらに詳細に説明する。
【００２２】
図５〜図１３は、液晶表示パネル１で使用するアレイ基板の製造工程を示す。図５に示す製造工程では、透明絶縁基板６上にポリシリコン半導体膜３Ｐ、ゲート絶縁膜７、ゲート電極３Ｇを形成する。そして、ソース領域３ＳＰおよびドレイン領域３ＤＰに不純物ドーピングを行い、スイッチ素子３として薄膜トランジスタを形成する。
【００２３】
次に、図６に示す製造工程で、層間絶縁膜９を形成し、エッチングによりコンタクトホール８Ａ,８Ｂを形成する。次に金属膜をスパッタ等で成膜してエッチングすることにより、コンタクトホール８Ａを介してドレイン領域３ＤＰにコンタクトするドレイン電極３Ｄ、コンタクトホール８Ｂを介してソース領域３ＳＰにコンタクトするソース電極３Ｓ、およびこのソース電極３Ｓと一体的な信号線Ｘを形成する。
【００２４】
次に、図７に示す製造工程で、透明な保護用無機絶縁膜１０を形成し、画素スイッチ素子３のソース電極３Ｓを部分的に露出するように開口Ｈを形成した後、有機絶縁膜１１としてポジ型感光性樹脂を保護用無機絶縁膜１０の全面にスピンコート法などによって１μｍから４μｍ程度、例えば３．６μｍ塗布する。
【００２５】
次に、透明絶縁基板６、ゲート絶縁膜７、層間絶縁膜８、保護用無機絶縁膜１０を含む光透過性基板をこれに積層される有機絶縁膜１１と一緒にプリベークし、この後有機絶縁膜１１を図８から図１１に示す工程においてパターニングする。このパターニングでは、図４および図８に示すフォトマスクＭＫを用いたフォトリソグラフィ処理が行われ、この結果として図３に示すように有機絶縁膜１１を貫通する第１開口ＨＴおよび第２開口ＨＣを形成する。
【００２６】
図８に示す製造工程では、有機絶縁膜１１を選択的に露光する露光処理がフォトマスクＭＫを用いて行われる。このフォトマスクＭＫはクロム（Ｃｒ）等からなる遮光膜ＬＭを透明な支持板ＦＭ上にプリントし、さらに開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１および開口ＨＣ用の光透過領域ＬＴ２を遮光膜ＬＭに設けたものである。平均光透過率は光透過領域ＬＴ１において光透過領域ＬＴ２よりも低く設定されている。具体的には、光透過領域ＬＴ１は遮光膜ＬＭを貫通する第１の光透過孔に収容される着色樹脂等の減光膜ＮＤにより得られ、透過領域ＬＴ２は遮光膜ＬＭを貫通する第２の光透過孔により得られる。第２の光透過孔は透明支持板ＦＭ側から入射する光を１００％の割合で一様に透過するのに対して、減光膜ＮＤは透明支持板ＦＭ側から入射する光を１００％未満の割合で一様に透過する。この露光処理では、有機絶縁膜１１を確実に貫通する開口ＨＴおよび開口ＨＣを得るために、光源光がフォトマスクＭＫを１００％の光透過率で透過した場合での露光量が３００〜５００ｍＪ／ｃｍ２に設定される。
【００２７】
次に、図９に示す製造工程で、有機絶縁膜１１を選択的にハーフ露光する露光処理がフォトマスクＭＫ２を用いて行われる。このフォトマスクＭＫ２はクロム（Ｃｒ）等からなる遮光膜ＬＭを複数の円形ドットとして透明な支持板ＦＭ上にプリントしこれら円形ドットの周囲に１００％の光透過率となる光透過領域を設けたものである。この露光処理では有機絶縁膜１１の表面付近だけを露光するために、光源光がフォトマスクＭＫを１００％の光透過率で透過した場合での露光量が１０〜２００ｍＪ／ｃｍ２に設定される。
【００２８】
次に、図１０に示す製造工程で、露光部の現像を行うことにより、有機絶縁膜１１を貫通する開口ＨＴおよび開口ＨＣ、並びに有機絶縁膜１１の表面の起伏となる凸部１６および凹部１７を形成する。凸部１６は円形ドットである遮光膜ＬＭに対応して形成され、凹部１７は円形ドットの周囲の光透過領域に対応して形成される。フォトマスクＭＫ２を用いた露光処理では、露光量が１０〜２００ｍＪ／ｃｍ２程度に設定されるため、凹部１７の底が有機絶縁膜１１を貫通して保護用無機絶縁膜１０の表面まで到達することはない。
【００２９】
この後、図１１に示す製造工程で、光透過性基板を有機絶縁膜１１と一緒に加熱処理すると、凸部１６および凹部１７の角がとれ、滑らかな半球状凸部１８および半球状凸部１８を取り囲む凹部１９に変化する。こうしてフォトリソグラフィ処理が完了すると、塗布時に３．６μｍであった有機絶縁膜１１の厚さが２．０μｍ程度に低下している。
【００３０】
次に、図１２に示す製造工程で、１００ｎｍ程度の厚さで有機絶縁膜１１を覆うように例えばＩＴＯをスパッタ法で堆積し、さらにこれをフォトエッチング法で画素電極形状にパターニングすることにより、開口ＨＴ内で露出した保護用無機絶縁膜１０、開口ＨＣ内で露出したソース電極３Ｓ、および有機絶縁膜１１上に透明導電膜ＥＦ１を形成する。この透明導電膜ＥＦ１は開口ＨＴおよび開口ＨＣの周囲において有機絶縁膜１１の表面の起伏に対応した起伏を有する。
【００３１】
次に、図１３に示す製造工程で、１００ｎｍ程度の厚さで透明導電膜ＥＦ１を覆うようにＡｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ等の金属をスパッタ法で堆積し、さらにこれをフォトエッチング法で開口ＨＴ内において透明導電膜ＥＦ１を露出させる反射電極形状にパターニングすることにより、開口ＨＴ内を除いて透明導電膜ＥＦ１を覆う反射導電膜ＥＦ２を形成する。このようにして反射電極部ＲＦが開口ＨＴの周囲において透明導電膜ＥＦ１を覆う反射導電膜ＥＦ２により得られ、透過電極部ＴＲが開口ＨＴ内で露出した透明導電膜ＥＦ１により得られる。反射導電膜ＥＦ２は開口ＨＴおよび開口ＨＣの周囲において有機絶縁膜１１および透過導電膜ＥＦ１の表面の起伏に対応した起伏を有する。配向膜１２はこれら反射電極部ＲＦおよび透過電極部ＴＲからなる画素電極ＰＥを覆って形成される。アレイ基板ＡＲは上述のようにして形成される。
【００３２】
本実施形態では、透明絶縁基板６、ゲート絶縁膜７、層間絶縁膜８、保護用無機絶縁膜１０を含む光透過性基板上の有機絶縁膜１１が開口ＨＴおよび開口ＨＴよりも小さい開口ＨＣを形成するために選択的に露光される。これは、平均光透過率が開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１において開口ＨＣ用の光透過領域ＬＴ２よりも低く設定されるフォトマスクＭＫを用いて行われるため、平均光透過率の差を利用して開口ＨＴ用の露光量と開口ＨＣ用の露光量とをそれぞれ最適化できる。この場合、開口ＨＣが有機絶縁膜１１を確実に貫通して形成されるように光源の光量を増大させても、この光源からの光は光透過領域ＬＴ１において光透過領域ＬＴ２よりも弱められてから有機絶縁膜１１に照射される。従って、この照射光が光透過性基板を透過してこれを載置する露光機ステージに到達しても、露光機ステージの表面状態に依存した反射の有無によって開口ＨＴの大きさが著しくばらつくことがない。これにより、点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得ることができる。
【００３３】
図１４は図４に示すフォトマスクＭＫの第１変形例を示す。この変形例では、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。具体的には、これら光透過孔が図１４に示すように互いに平行な複数の直線スリットＳＬとして遮光膜ＬＭに形成される。これら直線スリットＳＬは各々３μｍの幅を有し、画素電極ＰＥの長手方向において６μｍの間隔で並べられる。
【００３４】
第１変形例のフォトマスクＭＫによれば、図４に示す減光膜ＮＤが必要とされないため、図１４に示すフォトマスクＭＫを従来と同様のプロセスで形成することができる。従って、図４に示すフォトマスクＭＫを利用する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【００３５】
図１５は図４に示すフォトマスクＭＫの第２変形例を示す。この変形例では、第１変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。しかしながら、これら光透過孔は図１５に示すように互いに平行な複数の直線スリットＳＬ１およびこれら直線スリットＳＬ１を取り囲む単一の矩形スリットＳＬ２として遮光膜ＬＭに形成される。これら直線スリットＳＬ１は各々３μｍの幅を有し、画素電極ＰＥの長手方向において６μｍの間隔で並べられる。矩形スリットＳＬ２は３μｍの幅を有し、これら直線スリットＳＬ１から６μｍだけ離される。
【００３６】
ちなみに、第１変形例では、開口ＨＴがこれらスリットＳＬの両端付近で外側にせり出しこれらスリット間の遮光膜ＬＭからなる遮光部の両端付近で内側に引込まれたような状態で形成され易いために、液晶配向が乱れるおそれがある。
【００３７】
第２変形例のフォトマスクＭＫによれば、単一の矩形スリットＳＬ２がこれら直線スリットＳＬ１を取り囲んで遮光膜ＬＭに形成されるため、開口ＨＴの外縁を直線状にして液晶の配向不良を低減することができる。
【００３８】
図１６は図４に示すフォトマスクＭＫの第３変形例を示す。この変形例では、第１変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。また、これら光透過孔が互いに平行な複数の直線スリットＳＬとして遮光膜ＬＭに形成されることも第１変形例と同様である。これら直線スリットＳＬは各々３μｍの幅を有するが、画素電極ＰＥの短手方向において６μｍの間隔で並べられる。
【００３９】
第３変形例のフォトマスクＭＫによれば、第１変形例と同様の効果に加えて、開口ＨＴの外縁が直線状にならない範囲を若干少なくできる。
【００４０】
図１７は図４に示すフォトマスクＭＫの第４変形例を示す。この変形例では、第１変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。これら光透過孔は第１変形例のような直線スリットＳＬではなく、矩形孔ＳＨとして遮光膜ＬＭに形成される。これら矩形孔ＳＨは各々３μｍ×３μｍの大きさであり、互いに６μｍの間隔でマトリクス状に配置される。
【００４１】
第４変形例のフォトマスクＭＫによれば、第１変形例と同様に図４に示す減光膜ＮＤが必要とされないため、図１７に示すフォトマスクＭＫを従来と同様のプロセスで形成することができる。従って、図４に示すフォトマスクＭＫを利用する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【００４２】
図１８は図４に示すフォトマスクＭＫの第５変形例を示す。この変形例では、第４変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。これら光透過孔は第４変形例のような矩形孔ＳＨではなく、真円または楕円である円形孔ＲＨとして遮光膜ＬＭに形成され、マトリクス状に配置される。
【００４３】
第５変形例のフォトマスクＭＫによれば、第４変形例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
図１９は図４に示すフォトマスクＭＫの第６変形例を示す。この変形例では、第４変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。しかしながら、これら光透過孔は図１９に示すように複数の円形孔ＲＨおよびこれら円形孔ＲＨを取り囲む複数の最外郭円形孔ＲＨ’として遮光膜ＬＭに形成され、マトリクス状に配置される。これら最外郭円形孔ＲＨ’はこれらの内側にある円形孔ＲＨよりも大きく形成される。
【００４５】
第４および第５変形例では、開口ＨＴが最外郭の光透過孔付近で外側にせり出しこれら最外郭の光透過孔間の遮光膜ＬＭからなる遮光部付近で内側に引込まれたような状態で形成され易いために、液晶配向が乱れるおそれがある。
【００４６】
第６変形例のフォトマスクＭＫによれば、最外郭に位置する光透過孔、ここでは最外郭円形孔ＲＨ’が内側に位置する円形孔ＲＨよりも大きいため、開口ＨＴの外縁を直線状に近づけて、液晶の配向不良を低減することができる。これは、光透過孔が矩形であっても同様である。
【００４７】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
【００４８】
例えば図１４から図１９に示す変形例は、いずれも図２に示すように単一の透過電極部ＴＲが画素電極ＰＥに設けられる場合の例として説明されているが、これは図２０に示すように複数の透過電極部ＴＲが画素電極ＰＥに設けられる場合にも適用できる。この場合には、例えば図２１に示すようなフォトマスクＭＫがこれら透過電極部ＴＲを収容する複数の開口ＨＴを形成するために用いられる。このフォトマスクＭＫは、各開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に均等に配置されこの光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する複数の光透過孔を含む。これら光透過孔は図２１において遮光膜ＬＭに形成される互いに平行な複数の直線スリットＳＬで構成されているが、上述の変形例で説明したような他の形状であってもよい。また、図８に示すような減光膜ＮＤを各光透過領域ＬＴ１に配置してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得ることができる表示パネル用基板製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る半透過型液晶表示装置の概略的な回路構造を示す図である。
【図２】図１に示す表示画素付近の平面構造を示す図である。
【図３】図２に示す表示画素付近の断面構造を示す図である。
【図４】図３に示す有機絶縁膜を貫通する第１および第２開口を形成するフォトリソグラフィ処理で用いられるフォトマスクの平面パターンを示す図である。
【図５】図１に示す液晶表示パネルで使用するアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図６】図５に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図７】図６に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図８】図７に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図９】図８に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１０】図９に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１４】図４に示すフォトマスクの第１変形例を示す図である。
【図１５】図４に示すフォトマスクの第２変形例を示す図である。
【図１６】図４に示すフォトマスクの第３変形例を示す図である。
【図１７】図４に示すフォトマスクの第４変形例を示す図である。
【図１８】図４に示すフォトマスクの第５変形例を示す図である。
【図１９】図４に示すフォトマスクの第６変形例を示す図である。
【図２０】図２に示す表示画素付近の平面構造の変形例を示す図である。
【図２１】図２０の変形例に適合するフォトマスクの平面パターンの例を示す図である。
【図２２】大きさの異なる複数の開口を有機絶縁膜に形成するための露光処理で用いられるフォトマスクの平面パターンを示す図である。
【図２３】図２２に示すフォトマスクを用いた露光処理で照射される光がピン挿入穴やバキューム穴の存在する場所の露光機ステージ表面で反射する様子を示す図である。
【図２４】図２３に示す露光機ステージ表面での光反射の結果として得られる開口の大きさを示す図である。
【図２５】図２２に示すフォトマスクを用いた露光処理で照射される光がピン挿入穴やバキューム穴の存在しない場所の露光機ステージ表面で反射せずに透過する様子を示す図である。
【図２６】図２５に示す露光機ステージ表面での光透過の結果として得られる開口の大きさを示す図である。
【符号の説明】
ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＰＸ…表示画素、ＰＥ…画素電極、ＴＲ…透過電極部、ＲＦ…反射電極部、ＥＦ１…透明導電膜、ＥＦ２…反射導電膜、３…画素スイッチ素子、３Ｓ…ソース電極、６…透明絶縁基板、７…ゲート絶縁膜、９…層間絶縁膜、１０…保護用無機絶縁膜、１１…有機絶縁膜、ＨＴ…第１開口、ＨＣ…第２開口、ＭＫ…フォトマスク、ＬＭ…遮光膜、ＬＴ１…第１開口用光透過領域、ＬＴ２…第２開口用光透過領域、ＮＤ…減光膜、ＳＬ…直線スリット、ＳＬ１…直線スリット、ＳＬ２…矩形スリット、ＳＨ…矩形孔、ＲＨ…円形孔。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示パネルの製造に用いられる表示パネル用基板製造方法に関し、特に複数の開口が異なる大きさで形成される有機絶縁膜を積層した光透過性基板に適用される表示パネル用基板製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、テレビ，ワードプロセッサ、携帯電話ような機器に応用されている。一方、このような機器に対しては小型化、省電力化、低コスト化等、更なる高機能化に対する要望が高まっている。これらの要望を満たすべく、周囲光を光源として用いる反射型液晶表示装置や、バックライト光および周囲光を光源として併用する半透過型液晶表示装置の開発が進んでいる。
【０００３】
例えば半透過型液晶表示装置は、透過型と同様に液晶層がアレイ基板および対向基板間に挟持された構造の表示パネルを有する。一般に、アレイ基板はマトリクス状に配置される複数の画素電極およびこれら画素電極に接続される複数のスイッチ素子を含み、対向基板は複数の画素電極に対向する単一の対向電極を含む。ここで、各画素電極は例えば反射電極部およびこの反射電極部に囲まれた光透過窓として形成される透過電極部を有する。反射電極部は対向基板側から液晶層を介して入射する周囲光を反射光として反射し、透過電極部はアレイ基板側から入射するバックライト光を透過光として透過する。このような方式では、液晶層の厚さを透過電極部上において反射電極部上の厚さの約２倍にするような高低差を反射電極部および透過電極部間に設けることより反射光および透過光に対する光学条件を最適化し、反射率および透過率の損失を共に低減可能である。
【０００４】
アレイ基板の製造では、薄膜トランジスタがスイッチ素子としてガラス基板等の透明絶縁基板上に形成された後、有機絶縁膜がスイッチ素子を覆って形成され、さらに透過電極部を収容する第１開口およびスイッチ素子のコンタクトホールとなる第２開口を得るために選択的にパターニングされる。第１および第２開口は図２２に示すような平面パターンのフォトマスクを用いて有機絶縁膜を露光しこの露光部分を選択的に除去するフォトリソグラフィ処理により形成される。この処理後、例えばＩＴＯからなる透明導電膜が有機絶縁膜、第１および第２開口を覆うようにスパッタリングされ、さらに画素電極形状にパターニングされる。これにより、透明導電膜が第２開口内でスイッチ素子に接合する。この後、金属からなる反射導電膜が透明導電膜を覆うようにスパッタリングされ、第１開口内において透明導電膜を露出させる反射電極形状にパターニングされる。反射電極部は第１開口の周囲において透明導電膜を覆う反射導電膜により得られ、透過電極部は第１開口内で露出した透明導電膜により得られる。従って、透過電極部と反射電極部との高低差は概ね有機絶縁膜の厚さに依存して設定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、コンタクトホールとなる第２開口は透過電極部を収容する第１開口に比べて小さい。このため、図２２に示すフォトマスクを用いた有機絶縁膜の露光において第２開口用の露光部分の露光量が不足し易い。有機絶縁膜を確実に貫通するコンタクトホールを得るために光源光の光量を増大すると、第１開口用の露光部分に入射する光の光量が必要以上に増大し、有機絶縁膜で透明絶縁基板上のスイッチ素子を覆った段階のアレイ基板を載置する露光機ステージの表面状態による影響を無視できなくなる。すなわち、露光機ステージには、アレイ基板を持ち上げるためのピン挿入穴やアレイ基板の吸着用のバキューム穴等が多数設けられている。こうしたピン挿入穴やバキューム穴が存在しない場所では、有機絶縁膜が図２３に示すようにアレイ基板を透過し露光機ステージ表面で反射する光により二重に露光される。この結果、第１開口が図２４に示す大きさＬ１で形成される。これに対して、ピン挿入穴やバキューム穴が存在する場所では、図２５に示すようにアレイ基板を透過した光が露光機ステージ表面で反射することがないため、図２６に示すように第１開口が大きさＬ１よりも小さい大きさＬ２で形成される。このような第１開口の大きさのバラツキは反射光による表示画像にステージ痕跡ムラとして反映され、表示品位を著しく低下させてしまう。
【０００６】
このステージ痕跡ムラはフォトマスクを透過する透過光の光量の増大を抑えることにより軽減できるが、高い信頼性でコンタクトホールを形成することが困難になり、コンタクトホール不良による表示画面内の点欠陥を増加させてしまうという問題が発生する。仮に、コンタクトホールを予め大きく設定すれば、光源光の光量を著しく増大させる必要をなくせるが、これに伴って反射電極部の有効面積も減少するので高い反射率を維持することができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような不具合を改善するものであり、点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得ることができる表示パネル用基板製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、光透過性基板上に有機絶縁膜を形成する成膜工程と、第１開口および第１開口よりも小さい第２開口が有機絶縁膜を貫通して形成されるように有機絶縁膜をパターニングするパターニング工程とを備え、パターニング工程は平均光透過率が第１開口用の光透過領域において第２開口用の光透過領域よりも低く設定されるフォトマスクを用いて有機絶縁膜を選択的に露光しこの露光部分を除去するフォトリソグラフィ処理を含む表示パネル用基板製造方法が提供される。
【０００９】
この製造方法では、光透過性基板上の有機絶縁膜が第１開口およびこの第１開口よりも小さい第２開口を形成するために選択的に露光される。これは、平均光透過率が第１開口用の光透過領域において第２開口用の光透過領域よりも低く設定されるフォトマスクを用いて行われるため、平均光透過率の差を利用して第１開口用の露光量と第２開口用の露光量とをそれぞれ最適化できる。この場合、第２開口が有機絶縁膜を確実に貫通して形成されるように光源の光量を増大させても、この光源からの光は第１開口用の光透過領域において第２開口用の光透過領域よりも弱められてから有機絶縁膜に照射される。従って、この照射光が光透過性基板を透過してこれを載置する露光機ステージに到達しても、露光機ステージの表面状態に依存した反射の有無によって第１開口の大きさが著しくばらつくことがない。これにより、点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る半透過型液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１はこの半透過型液晶表示装置の概略的な回路構造を示し、図２は図１に示す表示画素付近の平面構造を示し、図３は図２に示す表示画素付近の断面構造を示す。この液晶表示装置は、図１に示すように液晶表示パネル１およびこの液晶表示パネル１を制御する液晶コントローラ２を備える。液晶表示パネル１は、例えば液晶層ＬＱがアレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間に保持される構造を有し、液晶コントローラ２は液晶表示パネル１から独立した駆動回路基板上に配置される。
【００１２】
アレイ基板ＡＲは、マトリクス状に配置されるｍ×ｎ個の画素電極ＰＥ、これら画素電極ＰＥの行に沿って形成されるｍ本の走査線Ｙ（Ｙ1〜Ｙm）、それぞれの画素電極ＰＥの列に沿って形成されるｎ本の信号線Ｘ（Ｘ1〜Ｘn）、信号線Ｘ1〜Ｘnおよび走査線Ｙ1〜Ｙmの交差位置近傍にそれぞれ配置されるｍ×ｎ個の画素スイッチ素子３、走査線Ｙ1〜Ｙmを駆動する走査線駆動回路４、並びに信号線Ｘ1〜Ｘnを駆動する信号線駆動回路５を含む。各画素電極ＰＥは例えば１１０μｍ×３３０μの大きさに設定される。
【００１３】
対向基板ＣＴは、ｍ×ｎ個の画素電極ＰＥに対向して配置されコモン電位Ｖcomに設定される単一の対向電極ＣＥを含む。
【００１４】
液晶コントローラ２は、外部から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受取り、デジタル映像信号ＤＡＴＡ、垂直走査制御信号ＹＣＴおよび水平走査制御信号ＸＣＴを発生する。垂直走査制御信号ＹＣＴは走査線駆動回路４に供給され、水平走査制御信号ＸＣＴはデジタル映像信号ＤＡＴＡと共に信号線駆動回路５に供給される。走査線駆動回路４は走査信号を１垂直走査（フレーム）期間毎に走査線Ｙ1〜Ｙmに順次供給するよう垂直走査制御信号ＹＣＴによって制御される。信号線駆動回路５は各走査線Ｙが走査信号により駆動される１水平走査期間（１Ｈ）において入力されるデジタル映像信号ＤＡＴＡを直並列変換し、さらにデジタル・アナログ変換したアナログ映像信号を信号線Ｘ1〜Ｘnにそれぞれ供給するように水平走査制御信号ＸＣＴによって制御される。
【００１５】
この液晶表示装置では、液晶層ＬＱがｍ×ｎ個の画素電極ＰＥにそれぞれ対応してｍ×ｎ個の表示画素ＰＸに区画される。図１に示す表示画面ＤＳはこれらｍ×ｎ個の表示画素ＰＸにより構成される。各画素スイッチ素子３は対応信号線Ｘからのアナログ映像信号をサンプリングして対応画素電極ＰＥに印加し、この画素電極ＰＥの電位と対向電極ＣＥの電位との電位差に基づいて対応表示画素ＰＸの光透過率を制御する。
【００１６】
アレイ基板ＡＲでは、各画素スイッチ素子３が例えば図２に示すように配置されるＮチャネル薄膜トランジスタで構成され、図３に示すようにガラス基板等の透明絶縁基板６上に形成されるポリシリコン半導体層３Ｐと、この半導体層３Ｐの上方にゲート絶縁膜７を介して形成されるゲート電極３Ｇと、ゲート電極３Ｇの両側において半導体層３Ｐに接続されるソースおよびドレイン電極３Ｓ，３Ｄとを有する。ゲート電極３Ｇはゲート絶縁膜７上で走査線Ｙと一体的に形成される。ゲート電極３Ｇ、および走査線Ｙはゲート絶縁膜７と一緒に層間絶縁膜９により覆われる。ソース電極３Ｓおよびドレイン電極３Ｄはこの層間絶縁膜９上に形成され、層間絶縁膜９およびゲート絶縁膜７を貫通するコンタクトホールを介して半導体層３Ｐにコンタクトする。ドレイン電極３Ｄは層間絶縁膜９上で対応信号線Ｘと一体的に形成される。ソース電極３Ｓ、ドレイン電極３Ｄ、および信号線Ｘは層間絶縁膜９と一緒に保護用無機絶縁膜１０により覆われ、この保護用無機絶縁膜１０はポジ型感光性樹脂膜等からなる有機絶縁膜１１により覆われる。
【００１７】
画素電極ＰＥは反射電極部ＲＦおよびこの反射電極部ＲＦに囲まれた光透過窓として形成される透過電極部ＴＲを有する。反射電極部ＲＦは対向基板ＣＴ側から液晶層ＬＱを介して入射する周囲光を反射光として反射し、透過電極部ＲＦはアレイ基板ＡＲ側から入射するバックライト光を透過光として透過する。詳しくは、有機絶縁膜１１が透過電極部ＲＦを収容する５０μｍ×１３０μｍの第１開口ＨＴおよび画素スイッチ素子３のソース電極３Ｓと反射電極部ＲＦとの間のコンタクトホールとなる１１μｍ×１１μｍの第２開口ＨＣを有する。第１開口ＨＴおよび第２開口ＨＣは例えば図４に示す平面パターンのフォトマスクＭＫを用いて有機絶縁膜１１を露光しその露光部分を選択的に除去するフォトリソグラフィ処理を経て有機絶縁膜１１を貫通するように形成される。第１開口ＨＴ内で露出した無機絶縁膜１０、第２開口ＨＣ内で露出したスイッチ素子３のソース電極３Ｓ、および有機絶縁膜１１は例えばＩＴＯからなる透明導電膜ＥＦ１により覆われる。透明導電膜ＥＦ１は第１開口ＨＴ内を除き金属からなる反射導電膜ＥＦ２により覆われる。反射電極部ＲＦは第１開口ＨＴの周囲において透明導電膜ＥＦ１を覆う反射導電膜ＥＦ２により得られ、透過電極部ＴＲは第１開口ＨＴ内で露出した透明導電膜ＥＦ１により得られる。
【００１８】
また、反射電極部ＲＦの下方となる有機絶縁膜１１の表面には、複数の半球状凸部がランダムに配置され、反射電極部ＲＦがこれら半球状凸部に対応して形成される起伏により反射光を様々な方角に散乱させる。画素電極ＰＥは配向膜１２により覆われる。
【００１９】
対向基板ＣＴでは、赤、緑、および青のストライプ状カラーフィルタＣＦが各々対応列の画素電極ＰＥに対向して行方向に順番に並ぶようにしてガラス基板板等の透明絶縁基板２０上に形成され、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極ＣＥがカラーフィルタＣＦ上に形成され、さらに配向膜２１が対向電極ＣＥを覆って形成される。
【００２０】
配向膜１２および２１の配向軸は、ラビング処理により例えば７０度互いにずれるように設定される。アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴは、配向膜１２および２１を内側にして外縁シール部材により貼り合わされる。液晶層ＬＱはアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの貼合わせ後に外縁シール部材の開口部である液晶注入口からネマチック液晶材料を注入し、この注入後に封止部材により封止することにより得られる。ネマチック液晶材料は例えば正の誘電率異方性を有し、アレイ基板ＡＲおよび対向基板ＣＴ間でねじれて配向される。透過電極部ＴＲおよび反射電極部ＲＦ間の高低差は有機絶縁膜１１の厚さに依存し、液晶層ＬＱの厚さを透過電極部ＴＲ上において反射電極部ＲＦ上の厚さの約２倍にするように決定される。偏光板ＰＬ１が配向膜１２とは反対側においてアレイ基板ＡＲに貼り付けられ、偏光板ＰＬ２が配向膜２１とは反対側において対向基板ＣＴに貼り付けられる。
【００２１】
ここで、上述した液晶表示パネル１のアレイ基板製造方法についてさらに詳細に説明する。
【００２２】
図５〜図１３は、液晶表示パネル１で使用するアレイ基板の製造工程を示す。図５に示す製造工程では、透明絶縁基板６上にポリシリコン半導体膜３Ｐ、ゲート絶縁膜７、ゲート電極３Ｇを形成する。そして、ソース領域３ＳＰおよびドレイン領域３ＤＰに不純物ドーピングを行い、スイッチ素子３として薄膜トランジスタを形成する。
【００２３】
次に、図６に示す製造工程で、層間絶縁膜９を形成し、エッチングによりコンタクトホール８Ａ,８Ｂを形成する。次に金属膜をスパッタ等で成膜してエッチングすることにより、コンタクトホール８Ａを介してドレイン領域３ＤＰにコンタクトするドレイン電極３Ｄ、コンタクトホール８Ｂを介してソース領域３ＳＰにコンタクトするソース電極３Ｓ、およびこのソース電極３Ｓと一体的な信号線Ｘを形成する。
【００２４】
次に、図７に示す製造工程で、透明な保護用無機絶縁膜１０を形成し、画素スイッチ素子３のソース電極３Ｓを部分的に露出するように開口Ｈを形成した後、有機絶縁膜１１としてポジ型感光性樹脂を保護用無機絶縁膜１０の全面にスピンコート法などによって１μｍから４μｍ程度、例えば３．６μｍ塗布する。
【００２５】
次に、透明絶縁基板６、ゲート絶縁膜７、層間絶縁膜８、保護用無機絶縁膜１０を含む光透過性基板をこれに積層される有機絶縁膜１１と一緒にプリベークし、この後有機絶縁膜１１を図８から図１１に示す工程においてパターニングする。このパターニングでは、図４および図８に示すフォトマスクＭＫを用いたフォトリソグラフィ処理が行われ、この結果として図３に示すように有機絶縁膜１１を貫通する第１開口ＨＴおよび第２開口ＨＣを形成する。
【００２６】
図８に示す製造工程では、有機絶縁膜１１を選択的に露光する露光処理がフォトマスクＭＫを用いて行われる。このフォトマスクＭＫはクロム（Ｃｒ）等からなる遮光膜ＬＭを透明な支持板ＦＭ上にプリントし、さらに開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１および開口ＨＣ用の光透過領域ＬＴ２を遮光膜ＬＭに設けたものである。平均光透過率は光透過領域ＬＴ１において光透過領域ＬＴ２よりも低く設定されている。具体的には、光透過領域ＬＴ１は遮光膜ＬＭを貫通する第１の光透過孔に収容される着色樹脂等の減光膜ＮＤにより得られ、透過領域ＬＴ２は遮光膜ＬＭを貫通する第２の光透過孔により得られる。第２の光透過孔は透明支持板ＦＭ側から入射する光を１００％の割合で一様に透過するのに対して、減光膜ＮＤは透明支持板ＦＭ側から入射する光を１００％未満の割合で一様に透過する。この露光処理では、有機絶縁膜１１を確実に貫通する開口ＨＴおよび開口ＨＣを得るために、光源光がフォトマスクＭＫを１００％の光透過率で透過した場合での露光量が３００〜５００ｍＪ／ｃｍ２に設定される。
【００２７】
次に、図９に示す製造工程で、有機絶縁膜１１を選択的にハーフ露光する露光処理がフォトマスクＭＫ２を用いて行われる。このフォトマスクＭＫ２はクロム（Ｃｒ）等からなる遮光膜ＬＭを複数の円形ドットとして透明な支持板ＦＭ上にプリントしこれら円形ドットの周囲に１００％の光透過率となる光透過領域を設けたものである。この露光処理では有機絶縁膜１１の表面付近だけを露光するために、光源光がフォトマスクＭＫを１００％の光透過率で透過した場合での露光量が１０〜２００ｍＪ／ｃｍ２に設定される。
【００２８】
次に、図１０に示す製造工程で、露光部の現像を行うことにより、有機絶縁膜１１を貫通する開口ＨＴおよび開口ＨＣ、並びに有機絶縁膜１１の表面の起伏となる凸部１６および凹部１７を形成する。凸部１６は円形ドットである遮光膜ＬＭに対応して形成され、凹部１７は円形ドットの周囲の光透過領域に対応して形成される。フォトマスクＭＫ２を用いた露光処理では、露光量が１０〜２００ｍＪ／ｃｍ２程度に設定されるため、凹部１７の底が有機絶縁膜１１を貫通して保護用無機絶縁膜１０の表面まで到達することはない。
【００２９】
この後、図１１に示す製造工程で、光透過性基板を有機絶縁膜１１と一緒に加熱処理すると、凸部１６および凹部１７の角がとれ、滑らかな半球状凸部１８および半球状凸部１８を取り囲む凹部１９に変化する。こうしてフォトリソグラフィ処理が完了すると、塗布時に３．６μｍであった有機絶縁膜１１の厚さが２．０μｍ程度に低下している。
【００３０】
次に、図１２に示す製造工程で、１００ｎｍ程度の厚さで有機絶縁膜１１を覆うように例えばＩＴＯをスパッタ法で堆積し、さらにこれをフォトエッチング法で画素電極形状にパターニングすることにより、開口ＨＴ内で露出した保護用無機絶縁膜１０、開口ＨＣ内で露出したソース電極３Ｓ、および有機絶縁膜１１上に透明導電膜ＥＦ１を形成する。この透明導電膜ＥＦ１は開口ＨＴおよび開口ＨＣの周囲において有機絶縁膜１１の表面の起伏に対応した起伏を有する。
【００３１】
次に、図１３に示す製造工程で、１００ｎｍ程度の厚さで透明導電膜ＥＦ１を覆うようにＡｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇ等の金属をスパッタ法で堆積し、さらにこれをフォトエッチング法で開口ＨＴ内において透明導電膜ＥＦ１を露出させる反射電極形状にパターニングすることにより、開口ＨＴ内を除いて透明導電膜ＥＦ１を覆う反射導電膜ＥＦ２を形成する。このようにして反射電極部ＲＦが開口ＨＴの周囲において透明導電膜ＥＦ１を覆う反射導電膜ＥＦ２により得られ、透過電極部ＴＲが開口ＨＴ内で露出した透明導電膜ＥＦ１により得られる。反射導電膜ＥＦ２は開口ＨＴおよび開口ＨＣの周囲において有機絶縁膜１１および透過導電膜ＥＦ１の表面の起伏に対応した起伏を有する。配向膜１２はこれら反射電極部ＲＦおよび透過電極部ＴＲからなる画素電極ＰＥを覆って形成される。アレイ基板ＡＲは上述のようにして形成される。
【００３２】
本実施形態では、透明絶縁基板６、ゲート絶縁膜７、層間絶縁膜８、保護用無機絶縁膜１０を含む光透過性基板上の有機絶縁膜１１が開口ＨＴおよび開口ＨＴよりも小さい開口ＨＣを形成するために選択的に露光される。これは、平均光透過率が開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１において開口ＨＣ用の光透過領域ＬＴ２よりも低く設定されるフォトマスクＭＫを用いて行われるため、平均光透過率の差を利用して開口ＨＴ用の露光量と開口ＨＣ用の露光量とをそれぞれ最適化できる。この場合、開口ＨＣが有機絶縁膜１１を確実に貫通して形成されるように光源の光量を増大させても、この光源からの光は光透過領域ＬＴ１において光透過領域ＬＴ２よりも弱められてから有機絶縁膜１１に照射される。従って、この照射光が光透過性基板を透過してこれを載置する露光機ステージに到達しても、露光機ステージの表面状態に依存した反射の有無によって開口ＨＴの大きさが著しくばらつくことがない。これにより、点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得ることができる。
【００３３】
図１４は図４に示すフォトマスクＭＫの第１変形例を示す。この変形例では、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。具体的には、これら光透過孔が図１４に示すように互いに平行な複数の直線スリットＳＬとして遮光膜ＬＭに形成される。これら直線スリットＳＬは各々３μｍの幅を有し、画素電極ＰＥの長手方向において６μｍの間隔で並べられる。
【００３４】
第１変形例のフォトマスクＭＫによれば、図４に示す減光膜ＮＤが必要とされないため、図１４に示すフォトマスクＭＫを従来と同様のプロセスで形成することができる。従って、図４に示すフォトマスクＭＫを利用する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【００３５】
図１５は図４に示すフォトマスクＭＫの第２変形例を示す。この変形例では、第１変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。しかしながら、これら光透過孔は図１５に示すように互いに平行な複数の直線スリットＳＬ１およびこれら直線スリットＳＬ１を取り囲む単一の矩形スリットＳＬ２として遮光膜ＬＭに形成される。これら直線スリットＳＬ１は各々３μｍの幅を有し、画素電極ＰＥの長手方向において６μｍの間隔で並べられる。矩形スリットＳＬ２は３μｍの幅を有し、これら直線スリットＳＬ１から６μｍだけ離される。
【００３６】
ちなみに、第１変形例では、開口ＨＴがこれらスリットＳＬの両端付近で外側にせり出しこれらスリット間の遮光膜ＬＭからなる遮光部の両端付近で内側に引込まれたような状態で形成され易いために、液晶配向が乱れるおそれがある。
【００３７】
第２変形例のフォトマスクＭＫによれば、単一の矩形スリットＳＬ２がこれら直線スリットＳＬ１を取り囲んで遮光膜ＬＭに形成されるため、開口ＨＴの外縁を直線状にして液晶の配向不良を低減することができる。
【００３８】
図１６は図４に示すフォトマスクＭＫの第３変形例を示す。この変形例では、第１変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。また、これら光透過孔が互いに平行な複数の直線スリットＳＬとして遮光膜ＬＭに形成されることも第１変形例と同様である。これら直線スリットＳＬは各々３μｍの幅を有するが、画素電極ＰＥの短手方向において６μｍの間隔で並べられる。
【００３９】
第３変形例のフォトマスクＭＫによれば、第１変形例と同様の効果に加えて、開口ＨＴの外縁が直線状にならない範囲を若干少なくできる。
【００４０】
図１７は図４に示すフォトマスクＭＫの第４変形例を示す。この変形例では、第１変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。これら光透過孔は第１変形例のような直線スリットＳＬではなく、矩形孔ＳＨとして遮光膜ＬＭに形成される。これら矩形孔ＳＨは各々３μｍ×３μｍの大きさであり、互いに６μｍの間隔でマトリクス状に配置される。
【００４１】
第４変形例のフォトマスクＭＫによれば、第１変形例と同様に図４に示す減光膜ＮＤが必要とされないため、図１７に示すフォトマスクＭＫを従来と同様のプロセスで形成することができる。従って、図４に示すフォトマスクＭＫを利用する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【００４２】
図１８は図４に示すフォトマスクＭＫの第５変形例を示す。この変形例では、第４変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。これら光透過孔は第４変形例のような矩形孔ＳＨではなく、真円または楕円である円形孔ＲＨとして遮光膜ＬＭに形成され、マトリクス状に配置される。
【００４３】
第５変形例のフォトマスクＭＫによれば、第４変形例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
図１９は図４に示すフォトマスクＭＫの第６変形例を示す。この変形例では、第４変形例と同様に、複数の光透過孔が均等に開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に配置され、これより光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する。しかしながら、これら光透過孔は図１９に示すように複数の円形孔ＲＨおよびこれら円形孔ＲＨを取り囲む複数の最外郭円形孔ＲＨ’として遮光膜ＬＭに形成され、マトリクス状に配置される。これら最外郭円形孔ＲＨ’はこれらの内側にある円形孔ＲＨよりも大きく形成される。
【００４５】
第４および第５変形例では、開口ＨＴが最外郭の光透過孔付近で外側にせり出しこれら最外郭の光透過孔間の遮光膜ＬＭからなる遮光部付近で内側に引込まれたような状態で形成され易いために、液晶配向が乱れるおそれがある。
【００４６】
第６変形例のフォトマスクＭＫによれば、最外郭に位置する光透過孔、ここでは最外郭円形孔ＲＨ’が内側に位置する円形孔ＲＨよりも大きいため、開口ＨＴの外縁を直線状に近づけて、液晶の配向不良を低減することができる。これは、光透過孔が矩形であっても同様である。
【００４７】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
【００４８】
例えば図１４から図１９に示す変形例は、いずれも図２に示すように単一の透過電極部ＴＲが画素電極ＰＥに設けられる場合の例として説明されているが、これは図２０に示すように複数の透過電極部ＴＲが画素電極ＰＥに設けられる場合にも適用できる。この場合には、例えば図２１に示すようなフォトマスクＭＫがこれら透過電極部ＴＲを収容する複数の開口ＨＴを形成するために用いられる。このフォトマスクＭＫは、各開口ＨＴ用の光透過領域ＬＴ１に均等に配置されこの光透過領域ＬＴ１を部分的に異なる光透過率に設定する複数の光透過孔を含む。これら光透過孔は図２１において遮光膜ＬＭに形成される互いに平行な複数の直線スリットＳＬで構成されているが、上述の変形例で説明したような他の形状であってもよい。また、図８に示すような減光膜ＮＤを各光透過領域ＬＴ１に配置してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、点欠陥を増加させずにムラのない良好な表示品位を得ることができる表示パネル用基板製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る半透過型液晶表示装置の概略的な回路構造を示す図である。
【図２】図１に示す表示画素付近の平面構造を示す図である。
【図３】図２に示す表示画素付近の断面構造を示す図である。
【図４】図３に示す有機絶縁膜を貫通する第１および第２開口を形成するフォトリソグラフィ処理で用いられるフォトマスクの平面パターンを示す図である。
【図５】図１に示す液晶表示パネルで使用するアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図６】図５に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図７】図６に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図８】図７に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図９】図８に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１０】図９に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に示す製造工程の次に行われるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図１４】図４に示すフォトマスクの第１変形例を示す図である。
【図１５】図４に示すフォトマスクの第２変形例を示す図である。
【図１６】図４に示すフォトマスクの第３変形例を示す図である。
【図１７】図４に示すフォトマスクの第４変形例を示す図である。
【図１８】図４に示すフォトマスクの第５変形例を示す図である。
【図１９】図４に示すフォトマスクの第６変形例を示す図である。
【図２０】図２に示す表示画素付近の平面構造の変形例を示す図である。
【図２１】図２０の変形例に適合するフォトマスクの平面パターンの例を示す図である。
【図２２】大きさの異なる複数の開口を有機絶縁膜に形成するための露光処理で用いられるフォトマスクの平面パターンを示す図である。
【図２３】図２２に示すフォトマスクを用いた露光処理で照射される光がピン挿入穴やバキューム穴の存在する場所の露光機ステージ表面で反射する様子を示す図である。
【図２４】図２３に示す露光機ステージ表面での光反射の結果として得られる開口の大きさを示す図である。
【図２５】図２２に示すフォトマスクを用いた露光処理で照射される光がピン挿入穴やバキューム穴の存在しない場所の露光機ステージ表面で反射せずに透過する様子を示す図である。
【図２６】図２５に示す露光機ステージ表面での光透過の結果として得られる開口の大きさを示す図である。
【符号の説明】
ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＰＸ…表示画素、ＰＥ…画素電極、ＴＲ…透過電極部、ＲＦ…反射電極部、ＥＦ１…透明導電膜、ＥＦ２…反射導電膜、３…画素スイッチ素子、３Ｓ…ソース電極、６…透明絶縁基板、７…ゲート絶縁膜、９…層間絶縁膜、１０…保護用無機絶縁膜、１１…有機絶縁膜、ＨＴ…第１開口、ＨＣ…第２開口、ＭＫ…フォトマスク、ＬＭ…遮光膜、ＬＴ１…第１開口用光透過領域、ＬＴ２…第２開口用光透過領域、ＮＤ…減光膜、ＳＬ…直線スリット、ＳＬ１…直線スリット、ＳＬ２…矩形スリット、ＳＨ…矩形孔、ＲＨ…円形孔。
Claims (16)
- 光透過性基板上に有機絶縁膜を形成する成膜工程と、第１開口および前記第１開口よりも小さい第２開口が前記有機絶縁膜を貫通して形成されるように前記有機絶縁膜をパターニングするパターニング工程とを備え、前記パターニング工程は平均光透過率が前記第１開口用の光透過領域において前記第２開口用の光透過領域よりも低く設定されるフォトマスクを用いて前記有機絶縁膜を選択的に露光しこの露光部分を除去するフォトリソグラフィ処理を含むことを特徴とする表示パネル用基板製造方法。
- 前記第１開口用の光透過領域は一様な光透過率にあることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記第１開口用の光透過領域は部分的に異なる光透過率にあることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記フォトマスクは前記第１開口用の光透過領域に複数の光透過孔を均等に配置し前記第２開口用の透過領域に単一の光透過孔を配置した遮光膜を含むことを特徴とする請求項３に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記複数の光透過孔は互いに平行な複数の直線スリットを含むことを特徴とする請求項４に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記複数の光透過孔は前記複数の直線スリットを取り囲む単一の矩形スリットを含むことを特徴とする請求項５に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記複数の光透過孔は円形および矩形のうちのいずれかの形状であることを特徴とする請求項４に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記複数の光透過孔は最外郭において内側よりも大きく形成されることを特徴とする請求項７に記載の表示パネル用基板製造方法。
- さらに前記第２開口内で露出されるスイッチ素子を前記光透過性基板に形成する素子形成工程と、前記第１開口内で露出した前記光透過性基板および前記有機絶縁膜上に画素電極を形成する電極形成工程とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記電極形成工程は前記第１開口内で露出した前記光透過性基板、前記第２開口内で露出した前記スイッチ素子、および前記有機絶縁膜上に透明導電膜を形成する工程、および前記第１開口内を除いて前記透明導電膜を覆う反射導電膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記パターニング工程は前記有機絶縁膜の表面に起伏を形成する処理を含み、この起伏に対応して得られる前記反射導電膜の起伏により反射光を散乱させることを特徴とする請求項１０に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記電極形成工程は前記第２開口内で露出したスイッチ素子および前記有機絶縁膜上に反射導電膜を形成する工程、および前記第１開口内で露出した前記光透過性基板を覆い前記反射導電膜に重なる透明導電膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記パターニング工程は前記有機絶縁膜の表面に起伏を形成する処理を含み、この起伏に対応して得られる前記反射導電膜の起伏により反射光を散乱させることを特徴とする請求項１２に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記素子形成工程は前記第２開口に対応する部分を除いて前記スイッチ素子を覆い前記有機絶縁膜の下地となる無機絶縁膜を前記光透過性基板の一部として形成する工程を含む請求項９に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記有機絶縁膜はポジ型感光性樹脂膜であることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル用基板製造方法。
- 前記有機絶縁膜は０．５μｍ以上の厚さを有することを特徴とする請求項１５に記載の表示パネル用基板製造方法。
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