JP2006259745A - 半透過型液晶表示装置パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二重セルギャップの形成に有利で、反射電極及び透明電極を同時に蒸着する従来の液晶表示装置の製造方法による問題点を改善した、新たな構造のトランジスタアレイ基板の構造を提供すること。
【解決手段】本発明は、半透過型液晶表示装置で、既存の７〜８枚のマスク工程より単純な５枚のマスク工程によって、画素部の透過領域に位置し、ゲート電極と同一層に形成された透明電極を含む透過領域、及び凹凸が形成されている感光膜上に反射電極が形成された反射領域を形成することを特徴とする、半透過型トランジスタアレイ基板、その製造方法、及びこのトランジスタアレイ基板を利用した液晶表示装置を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半透過型トランジスタアレイ基板、その製造方法、及びこのトランジスタアレイ基板を適用した液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、トランジスタアレイ基板及びカラーフィルター基板の間に液晶が注入されている液晶表示パネルを含む。液晶表示装置は、受光（ｎｏｎ−ｅｍｉｓｓｉｖｅ）素子であるため、液晶表示パネルの後面には、光を供給するためのバックライトユニットが配置されなければならない。バックライトから照射された光は、液晶の配列状態によって透光量が調整される。

液晶表示装置は、バックライトのような光源を利用して画像を表示する透過型液晶表示装置、自然光を利用して画像を表示する反射型液晶表示装置、そして室内や外部光源が存在しない暗い所では表示素子そのものの内部光源を利用して画像を表示する透過表示モードで作動し、室外の外部光源が存在する高照度環境では外部からの入射光を反射させて画像を表示する反射表示モードで作動する半透過型液晶表示装置に区分することができる。

従来は、液晶パネルの後面にバックライトを配置して、バックライトからの光が液晶パネルを透過するようにした透過型が一般的であった。しかし、透過型の場合、電力消費が多く、液晶表示装置が重く厚くなる問題点がある。特に、携帯用通信機器の発達に伴って、電力消費が少なく、軽く薄い反射型液晶表示装置が注目されるようになった。反射型液晶表示装置を使用すると、消費電力の約７０％を占めるバックライトの使用を極力抑えることができて、消費電力を低減することができる。

しかし、反射型液晶表示装置は、外部光を利用することができる環境下においてでしかその特徴を最大限に発揮できないので、夜間に光がない屋外では、その機能をうまく発揮することができないといった短所がある。これに反して、半透過型液晶表示装置は、前記のような透過型及び反射型の二種類それぞれの長所を生かしたものであるので、周辺照度の変化に関係なく、使用環境に合わせて適切な輝度を確保することができる形態であるため、その重要性が高くなっている。

図１は従来の方法による半透過型液晶表示装置の断面図である。

図１を参照すれば、このような半透過型液晶表示装置のトランジスタアレイ基板を製造するために、通常は７枚乃至８枚のマスクが使用される。つまり、ゲート電極の形成、半導体層の形成、ソース電極及びドレイン電極の形成、保護膜にコンタクトホールの形成、有機膜にコンタクトホール及び凹凸の形成、透明電極の形成、反射電極の形成などに各々マスクが使用されるのである。

そして、半透過型液晶表示装置で、画素部の反射領域及び透過領域の間で光の移動経路差によって輝度が不均一になるのを防止するために、二重セルギャップ（ｃｅｌｌ ｇａｐ）構造を一般に形成する。

このとき、二重セルギャップ構造の形成のための有機膜の段差によって、透明電極及び反射電極が画素部の透過領域で断線する現象が頻繁に発生する。また、透明電極の形成後に反射電極形成のためのエッチング工程が行われるため、透明電極パターンに損傷が発生することがあり、工程管理も困難である。そして、透明電極が段差部分に形成される場合、反射電極のエッチング液（ｅｔｃｈａｎｔ）が透明電極の段差部分に浸透して、腐蝕が発生する問題がある。

したがって、本発明の第１技術的課題は、二重セルギャップの形成に有利で、反射電極及び透明電極を同時に蒸着する従来の液晶表示装置の製造方法による問題点を改善した、新たな構造のトランジスタアレイ基板の構造を提供することにある。

また、本発明の第２技術的課題は、このような特徴を有するトランジスタアレイ基板の製造方法を提供することにある。

また、本発明の第３技術的課題は、このような特徴を有するトランジスタアレイ基板を用いた液晶表示装置を提供することにある。

本発明の第１技術的課題を解決したトランジスタアレイ基板の構造は、以下の通りである。

本発明によるトランジスタアレイ基板は、画素部及びパッド部に大きく区分される。前記画素部は、実際に液晶に電界を印加する役割を果たし、前記パッド部は、前記画素部に印加される電圧の入力を外部から受ける役割を果たす。

前記画素部は、薄膜トランジスタのスイッチの役割を果たすゲート電極、１フレーム（ｆｒａｍｅ）の間は前記印加された電圧を維持する補助容量電極、前記ゲート電極及び補助容量電極上に位置したゲート絶縁膜、チャネルが形成される半導体層及びｎ＋非晶質シリコン層、実際の画像信号が印加されるデータ線、ソース電極及びドレイン電極、前記ソース電極及びドレイン電極上に形成されて、外部電極との短絡を防止する保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）、前記保護膜上に形成された凹凸がある有機膜、及び前記有機膜上に形成された反射電極を含む。

また、前記画素部は、上面に凹凸が形成されている有機膜上に位置した反射電極を用いて外部光を反射させる反射領域、及び前記ゲート電極及び補助容量電極と同一層に形成されて、液晶表示パネルの後面に位置した光源部から出射される光を透過させる透明電極を含む透過領域に区分される。本発明の一実施例によると、前記画素部は、反射電極及び透明電極が前記透過領域付近で互いに接触していることを特徴とする。前記透明電極は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなることができ、前記ゲート電極は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム合金（例：ＡｌＮｄ）、及びモリブデン（Ｍｏ）のうちのいずれか一つ以上の金属からなるようにしてもよい。例えば、クロム、クロム及びアルミニウム合金の複合層、及びモリブデン及びアルミニウム合金の複合層が可能である。また、ソース電極及びドレイン電極は、クロム、アルミニウム合金、及びモリブデンのうちのいずれか一つ以上の金属からなるようにしてもよい。例えば、クロム／アルミニウム、またはモリブデン／アルミニウム／モリブデンの複合層を用いることが可能である。

前記パッド部は、ゲート線に接続されて、外部から多様な制御信号の入力を受けるゲートファンアウトを含むゲートパッド部、及びデータ線に接続されて、外部から画像信号の入力を受けるデータファンアウトを含むデータパッド部に区分される。

前記ゲートパッド部及びデータパッド部は、第１実施例に示したように、前記画素部のゲート電極と同一層に形成されて、画素部の透過領域の透明電極パターンの形成時に同時にパターニングされるパッド部の透明電極が前記ゲートパッド部及びデータパッド部の基板上面に位置する。

前記第１実施例によるゲートパッド部は、前記パッド部の透明電極が前記電極の上面に形成されたゲートファンアウトと接触していて、前記パッド部の透明電極及びゲートファンアウトの上面には、絶縁膜、保護膜、上面に凹凸が形成されている有機膜、及び前記有機膜の上面に前記ゲートパッド部の透明電極及びゲートファンアウトと接触する反射電極が形成される。また、前記第１実施例によるデータパッド部は、前記パッド部の透明電極の上面にゲート絶縁膜、データファンアウト、上面に凹凸が形成されている有機膜、及び前記有機膜の上面に前記データパッド部の透明電極及びデータファンアウトと接触する反射電極が形成される。このとき、前記ゲートパッド部及びデータパッド部の透明電極と反射電極との間にバッファー層（図示せず）が形成されるようにしてもよい。バッファー層は、絶縁膜または金属膜からなるようにしてもよい。前記バッファー層は、電子親和度の影響による透明電極及び反射電極との腐蝕を防止する役割を果たす。

前記第２実施例によるゲートパッド部は、前記画素部のゲート電極と同一層に位置して同時にパターニングされるゲートファンアウト、前記ゲートファンアウトの上面に形成されたゲート絶縁膜、保護膜、前記保護膜の上面に形成されて、上部に凹凸が形成されている有機膜、及び前記有機膜の上面に前記ゲートファンアウトと接触する反射電極が形成される。また、前記第２実施例によるデータパッド部は、ゲート絶縁膜上にデータファンアウト、保護膜、上面に凹凸が形成されている有機膜、及び前記有機膜上に位置して、前記データファンアウトと接触する反射電極が形成される。

本発明の第２技術的課題を解決する前記トランジスタアレイ基板の製造方法は、以下の通りである。

まず、画素部及びパッド部に区分される基板上に画素部の透過領域の透明電極を形成した後、前記ゲートパッド、ゲート電極、及び補助容量電極を形成する。その後、ソース電極、ドレイン電極、及び半導体層パターンを含む薄膜トランジスタを形成する。次に、前記画素部の基板上に前記薄膜トランジスタのドレイン電極を露出させるコンタクトホール及び前記画素部の透過領域の透明電極とのコンタクトホールを有し、その上面に凹凸が形成されている有機膜パターンを形成する。次に、前記基板の画素部及びパッド部上に各々存在して、前記画素部及びパッド部の間で分離された反射電極パターンを形成することによって、前記有機膜パターンの上部から供給された光を反射させ、前記有機膜パターンの下部から供給された光を透過させる透過電極を形成して、半透過型液晶表示装置を完成する。

また、本発明の技術的課題を達成するための、より具体的な実施例による半透過型液晶表示装置の製造方法においては、第１マスクエッチング工程を適用して、基板上に画素部の透過領域に透明電極を形成する。このとき、透明電極は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなる。次に、第２マスクエッチング工程を適用して、画素部のゲート電極及び補助容量電極が形成される基板上にゲート金属を蒸着してパターニングする。このとき、ゲート電極は、クロム、アルミニウム合金、及びモリブデンのうちのいずれか一つ以上の金属からなるようにしてもよい。例えば、クロム、クロム及びアルミニウムの複合層、並びにモリブデン及びアルミニウム合金の複合層が可能である。その後、ゲート絶縁膜を蒸着した後、第３マスクを使用して半導体層パターン、ソース電極、及びドレイン電極を順次に形成することによって、薄膜トランジスタを形成する。半導体層パターンは、非晶質シリコン膜及びｎ＋非晶質シリコン膜の二重層を含む。

前記ソース電極及びドレイン電極は、クロム、アルミニウム合金、及びモリブデンのうちのいずれか一つ以上の金属からなるようにしてもよい。例えば、クロム−アルミニウム、またはモリブデン−アルミニウム−モリブデンの複合層が可能である。

より詳細には、半導体層と、ソース電極及びドレイン電極用金属層を連続して蒸着した後、フォトレジスト（Ｐｈｏｔｏ−ｒｅｓｉｓｔ）を前記層上に塗布する。前記フォトレジストは、現象後に露光された部分が除去されるポジ型フォトレジスト（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ＰＲ）及び露光されない部分が除去されるネガ型フォトレジスト（ｎｅｇａｔｉｖｅ ＰＲ）の二種類があるが、本発明では、ポジ型フォトレジストを利用する。フォトレジストの塗布後、スリットマスク（ｓｌｉｔ ｍａｓｋ）や半透過マスク（ｔｗｏ−ｔｏｎｅ ｍａｓｋ）を用いてフォトレジストに照射される露光量を調節することによって、半導体層パターン、ソース電極、及びドレイン電極が形成される第１部分及び前記第１部分より厚さが薄いチャネル形成領域上の第２部分を含むフォトレジストパターンを前記金属層上に形成する。

その後、前記感光膜パターンをエッチングマスクとみなして前記半導体層パターン、ソース電極、及びドレイン電極を形成する。次に、前記フォトレジストパターンのエッチバック（ｅｔｃｈ ｂａｃｋ）工程を行って、第１部分だけが存在するエッチングされたフォトレジストパターンを形成した後、チャネル部を形成する。次に、前記薄膜トランジスタが形成された基板上に保護膜及び有機膜を連続的に積層する。この場合、前記ソース電極及びドレイン電極上に保護膜なく直接有機膜を蒸着することもできる。

一般に、前記チャネル部に有機膜が直接接触する場合、非晶質ケイ素のダングリングボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇ ｂｏｎｄ）による影響で、薄膜トランジスタのオフ（ｏｆｆ）特性が低下する傾向があるが、これはベーク（ｂａｋｅ）工程によって安定化させることができる。また、液晶工程を行う際に２００度以上の熱を受ける工程があるため、自然に薄膜トランジスタが安定化されるので、前記保護膜を省略することができるのである。

次に、第４マスクエッチング工程を適用して、前記有機膜において、前記基板の画素部上に存在し、前記薄膜トランジスタのドレイン電極を露出させるコンタクトホールと、画素部の透過領域の透明電極とのコンタクトホールとを形成し、前記有機膜の上面に凹凸を形成する。この第４マスクエッチング工程も、前記第３マスクエッチング工程と同様に、感光性有機膜を塗布し、スリットマスクや半透過マスクを使用して露光量を調節することによってパターニングして、一つのマスクだけで前記二つのコンタクトホール及び上面凹凸を形成することができる。前記凹凸はマスクのスリットが形成された部分に対応し、ドレイン電極を露出するコンタクトホール及び透明画素電極上に位置するコンタクトホールはマスクの開口部に対応する。その後、前記有機膜をマスクとみなして乾式エッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程によって透明電極上に残っているゲート絶縁膜を除去する。

その後、前記有機膜パターンが形成された基板上に反射金属層を形成した後、第５マスクエッチング工程を適用して、画素部の反射領域には反射金属層が反射電極として残存して外部からの入射光を反射させ、透過領域には基板上の透明電極が露出されるように反射金属層が除去される。また、ゲートパッド部及びデータパッド部にも反射電極パターンを形成する。

このようにすることによって、半透過型液晶表示装置用トランジスタアレイパネルが完成する。このとき、画素部上の反射電極は、前記透明電極及びドレイン電極と接触することが特徴である。このとき、前記画素部の透明領域で反射膜及び透明電極の間の電子親和度の影響による金属の腐蝕を防止するためのバッファー層を形成するようにしてもよい。

このような半透過型液晶表示装置用トランジスタアレイパネルの製造方法によれば、５枚のマスクのみを適用して半透過型液晶表示装置を製造することができるため、マスクの製造費用及び前記半透過型液晶表示装置の製造費用を低減することができ、基板上に形成された透過領域の透明電極及び有機膜上に形成された反射電極の自然な段差を利用した二重セルギャップの形成を実現することができる。

本発明によるトランジスタアレイ基板の構造は、有機膜上に形成された画素部の反射領域の反射電極及び基板上に形成された画素部の透過領域の透明電極の間に形成された自然な段差によって二重セルギャップの形成に有利であり、透明電極パターンの形成後の反射電極の形成時に発生する多様な工程上の問題を解決することができる半透過型トランジスタアレイ基板を提供することができる。

また、既存の７〜８枚のマスクを用いた工程に比べて、使用するマスクが少ないので、原価低減及び生産性向上に役立ち、原価が低減されて生産性が向上したトランジスタアレイ基板の製造方法を提供することができる。

また、トランジスタアレイ基板を利用した液晶表示パネルを提供することができる。

以下、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、本発明の実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されない。

図面では、各層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示した。明細書全体を通して類似した部分については、同一な図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとするとき、これは他の部分の“直上”にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も意味する。一方、ある部分が他の部分の“直上”にあるとするとき、これは中間に他の部分がない場合を意味する。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施例による半透過型トランジスタアレイ基板について詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例による半透過型トランジスタアレイ基板の配置図であり、図２は図１に示したトランジスタアレイ基板をＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。

図１及び図２を参照すれば、透明なガラスなどの絶縁基板１０上に複数の透明電極２１、複数のゲートパッド２２及び複数のデータパッド２３、そして複数のゲート線３１及び複数の補助容量電極線３４が形成されている。

透明電極２１は、ほぼ四角形で、主に基板１０の中心部に一定の間隔で配置されている。

ゲートパッド２２及びデータパッド２３は、各々基板１０の左側及び上側に一定の間隔で配置されている。

透明電極２１及びパッド２２、２３は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）などの透明な導電物質からなる。

ゲート線３１は、ゲート信号を伝達して、主に横方向にのびていて、互いに分離されている。ゲート線３１は、上部に突出した複数のゲート電極３２を含み、ゲート線３１の一側端部は、ゲートパッド２２上に位置して、ゲートパッド２２と接触している。

補助容量電極線３４は、主に横方向にのびていて、隣接する二つのゲート線３１のうちの下側のゲート線３１により近い。各補助容量電極線３４は、上部に拡張された複数の拡張部を含み、共通電圧など所定の電圧の印加を受ける。

ゲート線３１及び補助容量電極線３４は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などのアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金などの銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金などの銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、及びチタニウム（Ｔｉ）などからなるようにしてもよい。しかし、これらは物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多層膜構造からなるようにしてもよい。このうちの一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減少させることができるように、低抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）金属、例えばアルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などからなる。これとは異なって、もう一つの導電膜は、他の物質、特にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）との物理的、化学的、電気的接触特性が優れている物質、例えばモリブデン系金属、クロム、チタニウム、タンタルなどからなる。このような組み合わせの好ましい例としては、クロムまたはモリブデン（合金）の下部膜及びアルミニウム（合金）の上部膜がある。しかし、これらは、この他にも多様な金属及び導電体からなるようにしてもよい。

透明電極２１、ゲートパッド２２、データパッド２３、ゲート線３１、及び補助容量電極線３４上には、窒化ケイ素または酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜４１が形成されている。

ゲート絶縁膜４１上には、複数の線状半導体５１が形成されている。線状半導体５１は、主に縦方向にのびていて、水素化非晶質シリコン（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）または多結晶シリコンなどからなるようにしてもよい。線状半導体５１は、ゲート電極３２、補助容量電極線３４の拡張部、及び透明電極２１側にのびた複数の突出部（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）５４を含む。

半導体５１上には、シリサイド（ｓｉｌｉｃｉｄｅ）またはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどからなる複数の線状及び島型オーミックコンタクト部材（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）５２、５３が形成されている。線状オーミックコンタクト部材５２は、複数の突出部を含み、この突出部及び島型オーミックコンタクト部材５３は対をなして半導体５１の突出部５４上に位置する。

オーミックコンタクト部材５２、５３及びゲート絶縁膜４１上には、複数のデータ線（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）６１及び複数のドレイン電極（ｄｒａｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）６３が形成されている。

データ線６１は、主に縦方向にのびていて、ゲート線３１及び補助容量電極線３４と交差して、データ電圧（ｄａｔａ ｖｏｌｔａｇｅ）を伝達する。各データ線６１は、ゲート電極３２がのびて形成される複数のソース電極（ｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）６２を含み、データパッド２３と重畳する。

ドレイン電極６３は、ゲート電極３２を中心にソース電極６２と対向して補助容量電極線３４及び透明電極２１側にのびて、補助容量電極線３４の拡張部及び透明電極２１と重畳する。

データ線６１及びドレイン電極６３は、モリブデン系金属、クロム、タンタル、及びチタニウムなど耐火性金属、またはこれらの合金からなるのが好ましく、耐火性金属などの導電膜（図示せず）及び低抵抗物質の導電膜（図示せず）からなる多層膜構造からなるようにしてもよい。多層膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）の下部膜及びアルミニウム（合金）の上部膜の二重膜、モリブデン（合金）の下部膜、アルミニウム（合金）の中間膜、及びモリブデン（合金）の上部膜の三重膜がある。しかし、これらは、この他にも多様な金属及び導電体からなるようにしてもよい。

オーミックコンタクト部材５２、５３は、その下部の半導体５１とその上部のデータ線６１及びドレイン電極６３との間にだけ存在して、接触抵抗を低くする役割を果たす。線状半導体５１は、データ線６１及びドレイン電極６３と実質的に同一な平面形状であるが、ソース電極６２及びドレイン電極６３の間など、データ線６１及びドレイン電極６３に覆われずに露出された部分を含む。

ゲート電極３２、ソース電極６２、及びドレイン電極６３は、半導体５１の突出部５４と共に薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）を構成し、薄膜トランジスタのチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）は、ソース電極６２及びドレイン電極６３の間の突出部５４に形成される。

データ線６１及びドレイン電極６３、そしてゲート絶縁膜４１上には、保護膜７１及び有機膜７５が順次に形成されている。保護膜７１は、窒化ケイ素、酸化ケイ素などの無機物からなるのが好ましく、有機膜７５は、感光性のある有機物からなるのが好ましい。有機膜７５の表面の高さは概略一定で、表面には凹凸が形成されている。

有機膜７５、保護膜７１、及びゲート絶縁膜４１には、ゲートパッド２２、及びデータパッド２３を各々露出する複数のコンタクトホール９１、９２と、透明電極２１を露出する複数の開口部９３とが形成されている。開口部９３は、ドレイン電極６３も露出し、コンタクトホール９２は、データ線６１の端部も露出する。

有機膜７５上には、複数の反射電極８３及び複数のコンタクト補助部材８１、８２が形成されている。

反射電極８３は、開口部９３を通してドレイン電極６３及び透明電極２１に接続されていて、透明電極２１を露出する透過窓９４が形成されている。反射電極８３は、有機膜７５の凹凸に沿って凹凸が形成されている。

コンタクト補助部材８１は、コンタクトホール９１を通してゲートパッド２２に接続され、コンタクト補助部材８２は、コンタクトホール９２を通じてデータ線６１の端部及びデータパッド２３に接続されている。

反射電極８３及びコンタクト補助部材８１、８２は、アルミニウム、アルミニウム合金（例：ＡｌＮｄ）、ＡＰＣ（Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ）、そして銀などの反射性金属からなる。

パッド２２、２３及びコンタクト補助部材８１、８２の間にバッファー層（図示せず）が形成されるようにしてもよい。バッファー層は、絶縁体または金属からなるようにしてもよく、パッド２２、２３及びコンタクト補助部材８１、８２の電子親和度の影響による腐蝕を防止する。

このような液晶表示装置で、薄膜トランジスタは、コンタクト補助部材８１及びゲートパッド２２を通して印加されたゲート線３１からのゲート信号によって、コンタクト補助部材８２及びデータパッド２３を通して印加されたデータ線６１からのデータ電圧を反射電極８３及び透明電極２１に伝達し、反射電極８３及び透明電極２１は、他の基板（図示せず）の共通電極（図示せず）と共に電場を形成する。このような電場は、電極の間に挿入されている液晶層（図示せず）の液晶分子の配列方向を決定し、これによって液晶層を通過する光の偏光が変化する。

このとき、基板１０の上側から入射されて液晶層を通過して反射電極８３とぶつかる光は、反射電極８３によって反射されて再び液晶層を通過して外側に出る。一方、基板１０の下側から入射されて透過窓９４を通過した光は、液晶層を通過して外側に出る。前者の光は液晶表示装置の周辺に存在する周辺光であり、後者の光は液晶表示装置の下側（または後面）に設置されている光源からの光である。

このとき、透明電極２１、反射電極８３、及び共通電極は、その間の液晶層と共に液晶キャパシタを構成して、薄膜トランジスタがターンオフされた後にも電圧を維持し続ける。このような電圧維持能力を補強するために、液晶キャパシタと並列にストレージキャパシタが形成され、ストレージキャパシタは、補助容量電極線３４、電極８３、２１、及びドレイン電極６３が重畳して形成される。

次に、図１及び図２に示した薄膜トランジスタアレイ基板を本発明の一実施例によって製造する方法について、図３乃至図８を参照して詳細に説明する。

図３乃至図８は図１及び図２に示した薄膜トランジスタアレイ基板を本発明の一実施例によって製造する方法を段階的に示した断面図である。

図３を参照する。ガラス基板１０上に、複数の透明電極２１、複数のゲートパッド２２、及び複数のデータパッド２３を形成する。

図４を参照する。ゲート電極３２を含む複数のゲート線３１を形成する。

図５を参照する。所定の厚さにゲート絶縁膜４１を形成する。

図６を参照する。ゲート絶縁膜４１上には、真性非晶質シリコン層、ｎ型不純物で高濃度にドーピングされた不純物非晶質シリコン層、及びデータ金属層を連続して積層する。

次に透過領域、遮光領域、及び半透過領域を含むマスク（図示せず）を使用して、位置によって厚さが異なる感光膜を形成した後、これを使用してソース電極６２を含む複数のデータ線６１、複数のドレイン電極６３、複数のオーミックコンタクト部材５２、５３、及び突出部５４を含む複数の線状半導体５１を形成する。このときに用いるマスクは、スリット（ｓｌｉｔ）マスクまたは半透過マスク（ｔｗｏ−ｔｏｎｅ）であり、スリットマスクは半透過領域にスリットが形成されており、半透過マスクは半透過領域に半透過膜が形成されている。

図７を参照する。保護膜７１及び有機膜７５を積層するが、このときに、保護膜７１は省略してもよい。次に、スリットマスクや半透過マスクを使用して有機膜７５をパターニングして、複数のコンタクトホール９１、９２及び複数の開口部９３を形成する。このとき、マスクのスリットや半透過膜部分は、有機膜７５の表面に凹凸を形成したり、パッド２２、２３の周辺の有機膜７５の高さを低くしたりするのに使用される。

最後に、図８を参照する。有機膜７５上に、複数の反射電極８３及び複数のコンタクト補助部材８１、８２を形成する。反射電極８３は、開口部９３を通してドレイン電極６３及び透明電極２１と接触し、コンタクト補助部材８１は、コンタクトホール９１を通してゲートパッド２２と接触し、コンタクト補助部材８２は、コンタクトホール９２を通してデータ線６１及びデータパッド２３と接触している。

図９は図１及び図２に示したトランジスタアレイ基板を含む液晶表示パネル１６０を示す図面である。

トランジスタアレイ基板１６１及びカラーフィルター基板１６２の間には液晶（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）層１６５が存在し、この液晶層によって透光量が調節されて、所望の画像を実現するのである。液晶表示パネルは、シール材（ｓｅａｌａｎｔ）１６３によって液晶が漏れないように頑丈に封がされ、短絡点１６４を通じて外部駆動回路から印加される電気的信号がカラーフィルター基板１６２上の透明電極２１に印加されて、透明電極２１及び反射電極８３に印加された電気的信号と電位差を発生させて、液晶１６５の配列方向を調節する。

図１０は図９に示した液晶表示パネルを含む液晶表示装置１００を示した図面である。

液晶表示装置は、液晶表示パネル１６０、発光源になるバックライト光源部１１０、及び外部回路から印加される電気的信号を光源部１１０及び液晶表示パネル１６０に伝達する役割を果たす駆動回路部１２０を含む。

駆動回路部１２０は、通常はフレキシブル回路フィルム（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）１２０を用いて、これは外部から印加される電気的信号を光源部１１０及び液晶表示パネルのチップ（ｃｈｉｐ）に伝達する役割を果たす。

液晶表示パネル１６０は受光素子であるため、所定の画像を表示するためには、液晶表示パネルに所定の輝度以上の光を供給する光源が必要である。

光源としては、高輝度の発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）１１０を用い、これは携帯電話機などの中小型液晶表示装置に有用である。このような発光ダイオード１１０は、フレキシブル回路フィルム１２０上に実装されている。

フレキシブル回路フィルム１２０上の発光ダイオード１１０から出射された横軸方向の光は、導光板１４０及び反射板１３０によって液晶表示パネルの縦軸方向の光の経路が変化する。

反射板１３０は、導光板１４０の下部に配置されて、導光板１４０から出射された光のうちの下部に漏れた光を反射して、これを再び導光板１４０に供給することによって、導光板１４０から出射される光の伝達効率を向上させる。

導光板１４０は、収納容器１７０の内部空間に収納される。導光板１４０は、一側面または両側面に配置された点形または線形光源１１０から入射される光を面光源から出る光のように変えて出射する。

光学シート１５０は、拡散シート１５１、第１プリズムシート１５２、第２プリズムシート１５３、及び反射偏光シート１５４を含む。

拡散シート１５１は、導光板１４０から出射される光を拡散シート１５１の領域全体に拡散する。拡散シート１５１で全領域に拡散された光が液晶表示パネルに入射される場合の光効率は、光が液晶表示パネルに垂直に入射するときの光効率が最も大きい。このために、拡散シート１５１を経由した光の進行角度を液晶表示パネルと垂直に形成するために、プリズムシート１５２、１５３が積層される。

導光板１４０及び反射板１３０による垂直方向の光は、第１プリズムシート１５２及び第２プリズムシート１５３の上部に配置された三角柱形状のプリズムによって集光される。一方、第１プリズムシート１５２上に配置される第１プリズム及び第２プリズムシート１５３に配置される第２プリズムは、直角に形成されるように配置される。プリズムシート１５２、１５３を通じて集光された光は、再び上部の反射偏光シート（ＤＢＥＦ）１５４に出射される。

反射偏光シート１５４は、第１プリズムシート１５２及び第２プリズムシート１５３を通過した光のうちの限定された光学特性を有する光だけが液晶表示パネルに入射されて光効率が低下するのを防止するために用いられる。また、液晶表示パネル１６０の上部から入射された光を反射させ、反射された光を再び液晶表示パネル１６０に伝達するために用いられる。

図１１は第２実施例による半透過型トランジスタアレイ基板の配置図であり、図１２は図１１のＢ−Ｂ’線による断面図である。

第２実施例によるトランジスタアレイ基板の製造方法は、第１実施例と同一に５枚のマスク工程によって行われる。第２実施例によるトランジスタアレイ基板の構造及び製造方法は、以下の通りである。

第１マスクで画素部の透過領域の透明電極２１を形成する。

第２マスクでゲート電極３２及び端部３３を含む複数のゲート線３１、及び複数の補助容量電極線３４をゲート導電層を用いてパターニングする。ゲート導電層は、ＩＴＯまたはＩＺＯによって形成可能である。その後、ゲート絶縁膜４１、非晶質シリコンを含む半導体層５１、及びｎ＋ドーピングされた非晶質シリコン層を積層して、データ金属層を蒸着し、第３マスク工程によって突出部５４を含む複数の線状半導体５１、複数のオーミックコンタクト部材５２、５３、ソース電極６２及び端部６４を含む複数のデータ線６１、及び複数のドレイン電極６３を形成する。このときも、第１実施例と同一に、スリットマスクや半透過マスクを用いて同一マスクで工程を行うことができる。その後、データ線６１及びドレイン電極６３上に保護膜７１及び有機膜７５を積層する。第１実施例と同一に、スリットマスクや半透過マスクを利用した第４マスク工程によって、ゲート線３１の端部３３を露出する複数のコンタクトホール９１、データ線６１の端部６４を露出する複数のコンタクトホール９２、またドレイン電極６３及び透明電極２１を露出する複数の開口部９３を有機膜７５に形成すると共に、有機膜７５の表面に凹凸を形成する。このときも第１実施例と同一に保護膜７１を省略することができる。

その後、有機膜パターン７５上に反射金属層を形成して、第５マスク工程によって反射電極８３及びコンタクト補助部材８１、８２を形成する。このとき、反射電極８３は、ドレイン電極６３及び透明電極２１と接触し、コンタクト補助部材８１、８２はゲート線３１の端部３３及びデータ線６１の端部６４と接触する。

前記では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更することができる。

本発明の第１実施例によるトランジスタアレイ基板の配置図である。 図１のＡ−Ａ’部分の断面図である。 本発明の第１実施例によるトランジスタアレイ基板の製造方法を示した断面図である。 本発明の第１実施例によるトランジスタアレイ基板の製造方法を示した断面図である。 本発明の第１実施例によるトランジスタアレイ基板の製造方法を示した断面図である。 本発明の第１実施例によるトランジスタアレイ基板の製造方法を示した断面図である。 本発明の第１実施例によるトランジスタアレイ基板の製造方法を示した断面図である。 本発明の第１実施例によるトランジスタアレイ基板の製造方法を示した断面図である。 本発明の実施例によるトランジスタアレイ基板で含む液晶表示パネルの断面図である。 本発明の第２実施例による液晶表示パネルを利用した液晶表示装置を示した斜視図である。 本発明の第２実施例によるトランジスタアレイ基板の配置図である。 図１１のＢ−Ｂ’部分の断面図である。

符号の説明

１０ 基板
２１ 透明電極
２２ データパッド
２３ ゲートパッド
３１ ゲート線
３２ ゲート電極
３３ ゲート線の端部
３４ 補助容量電極線
４１ ゲート絶縁膜
５１ 半導体（半導体層）
５２、５３ オーミックコンタクト部材
５４ 突出部
６１ データ線
６２ ソース電極
６３ ドレイン電極
６４ データ線の端部
７１ 保護膜
７５ 有機膜
８１、８２ コンタクト補助部材
８３ 画素部の反射電極
９１、９２ コンタクトホール
９３ 開口部
９４ 透過領域
１００ 液晶表示装置
１１０ 光源部
１２０ フレキシブル回路フィルム（ＦＰＣ）
１３０ 反射板
１４０ 導光板
１５０ 光学シート
１５１ 拡散シート
１５２、１５３ プリズムシート
１５４ 反射偏光シート
１６０ 液晶表示パネル
１６１ トランジスタアレイ基板
１６２ カラーフィルター基板
１６３ シール材
１６５ 液晶層
１７０ 収納容器

Claims (21)

1. 基板、
   前記基板上に形成されている透明電極、
   前記基板上に形成されているゲート線、
   前記透明電極及び前記ゲート線上に形成されているゲート絶縁膜、
   前記ゲート絶縁膜上に形成されている半導体層、
   前記半導体層上に形成されているデータ線及びドレイン電極、
   前記データ線及び前記ドレイン電極上に形成されていて、表面に凹凸が形成されている第１絶縁膜、及び
   前記第１絶縁膜上に形成されていて、前記透明電極及び前記ドレイン電極に接続されて、前記透明電極の少なくとも一部は露出されている反射電極を含む、トランジスタアレイ基板。
2. 前記透明電極の一部は前記反射電極に形成されている透過窓を通して露出されている、請求項１に記載のトランジスタアレイ基板
3. 前記第１絶縁膜と前記データ線との間に形成されている第２絶縁膜をさらに含む、請求項１に記載のトランジスタアレイ基板。
4. 前記第１絶縁膜は有機膜であり、前記第２絶縁膜は無機膜である、請求項３に記載のトランジスタアレイ基板。
5. 前記第１絶縁膜は感光性を有する膜によって形成する、請求項４に記載のトランジスタアレイ基板。
6. 前記第１絶縁膜は、前記透明電極及び前記ドレイン電極を同時に露出する開口部を有し、前記反射電極は、前記開口部を通して前記透明電極及び前記ドレイン電極と接触している、請求項１に記載のトランジスタアレイ基板。
7. 前記基板上に形成されていて、前記ゲート電極と分離されて、前記画素電極または前記ドレイン電極と重畳する補助容量電極をさらに含む、請求項１に記載のトランジスタアレイ基板。
8. 前記基板上に前記透明電極と同一層に形成されていて、前記ゲート線と接触するゲートパッドをさらに含む、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のトランジスタアレイ基板。
9. 前記第１絶縁膜上に形成されているコンタクト補助部材をさらに含み、
   前記第１絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜は、前記ゲートパッドを露出するコンタクトホールを有し、前記コンタクト補助部材は、前記コンタクトホールを通じて前記ゲートパッドに接続されている、請求項８に記載のトランジスタアレイ基板。
10. 前記基板上に前記透明電極と同一層に形成されていて、前記データ線と接触するデータパッドをさらに含む、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のトランジスタアレイ基板。
11. 前記第１絶縁膜上に形成されているコンタクト補助部材をさらに含み、
    前記第１絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜は、前記データパッド及び前記データ線を同時に露出するコンタクトホールを有し、前記コンタクト補助部材は、前記コンタクトホールを通じて前記データ線及び前記データパッドに接続されている、請求項１０に記載のトランジスタアレイ基板。
12. 前記第１絶縁膜上に形成されているコンタクト補助部材をさらに含み、
    前記第１絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜は、前記ゲート線の一部を露出するコンタクトホールを有し、前記コンタクト補助部材は、前記コンタクトホールを通じて前記ゲート線に接続されている、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のトランジスタアレイ基板。
13. 前記第１絶縁膜上に形成されているコンタクト補助部材をさらに含み、
    前記第１絶縁膜は、前記データ線の一部を露出するコンタクトホールを有し、前記コンタクト補助部材は、前記コンタクトホールを通じて前記データ線に接続されている、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のトランジスタアレイ基板。
14. 基板上に透明電極を形成し、
    前記基板上にゲート線を形成し、
    前記ゲート線上にゲート絶縁膜、半導体層、データ線、及びドレイン電極を形成し、
    前記ドレイン電極及び前記透明電極を同時に露出する開口部を有し、表面に凹凸が形成されている第１絶縁膜を形成し、
    前記第１絶縁膜上に前記開口部を通して前記ドレイン電極及び前記透明電極と接触する反射電極を形成することを含む、トランジスタアレイ基板の製造方法。
15. 前記ゲート線下に前記ゲート線及び前記データ線と各々接触するゲートパッド及びデータパッドを形成し、
    前記第１絶縁膜に前記ゲートパッドを露出する第１コンタクトホール並びに前記データパッド及び前記データ線の一部を露出する第２コンタクトホールを形成し、
    前記第１絶縁膜上に前記第１コンタクトホールを通して前記ゲートパッドと接触する第１コンタクト補助部材、及び前記第２コンタクトホールを通して前記データパッド及び前記データ線と接触する第２コンタクト補助部材を形成することをさらに含む、請求項１４に記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。
16. 前記第１絶縁膜に前記ゲート線の一部を露出する第１コンタクトホール及び前記データ線の一部を露出する第２コンタクトホールを形成し、
    前記第１絶縁膜上に前記第１コンタクトホールを通して前記ゲート線と接触する第１コンタクト補助部材、及び前記第２コンタクトホールを通じて前記データ線と接触する第２コンタクト補助部材を形成することをさらに含む、請求項１４に記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。
17. 前記ゲート絶縁膜、半導体層、データ線、及びドレイン電極を形成することは、スリットマスクまたは半透過マスクを用いて行われる、請求項１３乃至１６のうちのいずれか一項に記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。
18. 前記第１絶縁膜表面の凹凸は、スリットマスクまたは半透過マスクを用いて形成される、請求項１３乃至１６のうちのいずれか一項に記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。
19. 前記データ線及び前記ドレイン電極と前記第１絶縁膜との間に第２絶縁膜を形成することをさらに含む、請求項１３に乃至１６のうちのいずれか一項に記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。
20. 前記第１絶縁膜は感光性のある膜で形成する、請求項１３乃至１６のうちのいずれか一項に記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。
21. 基板、前記基板上に形成されている透明電極、前記基板上に形成されているゲート線及びデータ線、前記ゲート線及び前記データ線に接続されている薄膜トランジスタ、前記ゲート線、前記データ線、及び前記薄膜トランジスタ上に形成されていて、表面に凹凸が形成されている第１絶縁膜、及び前記第１絶縁膜上に形成されていて、前記透明電極及び前記薄膜トランジスタに接続されて、前記透明電極の少なくとも一部を露出する透過窓が形成されている反射電極からなるトランジスタアレイ基板を含む液晶表示パネル、
    前記液晶表示パネルに光を供給する光源部、及び
    前記液晶表示パネルに所望の電気的信号を印加するのに必要な駆動回路部を含む、液晶表示装置。
    
    

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