JP2008026435A - 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】
各画素領域に設けられた透過電極と反射電極の間にバリアメタル膜が配置されている半透過型液晶表示装置において、AlまたはAl合金膜からなる反射電極とITO膜からなる透過電極の間で生じる電池反応を抑制して、透過電極の断線を防止する。
【解決手段】
反射電極16は、感光性層間絶縁膜15及びバリアメタル膜を介してガラス基板上に配置されていると共に、バリアメタル膜23を介して透過電極14に電気的に接続される。各画素領域Pにおいて、透過電極14とそれに対応する走査線11とが離れて配置されていると共に、透過電極14とそれに対応する走査線11との距離が2μm以上、好ましくは3μm以上に設定される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半透過型液晶表示装置及びその製造方法に関し、さらに言えば、複数の画素領域の各々に設けられた透過電極と反射電極の間にバリアメタル膜が配置されている半透過型液晶表示装置及びその製造方法に関する。
近年、携帯情報機器の普及に伴って、外光が弱い場所(暗い場所)ではバックライトを発光させて得られる光を液晶層に透過させることによって画像を表示し、外光が強い場所(明るい場所)では外光を内部の反射電極で反射させて液晶層に透過させることによって画像を表示する半透過型液晶表示装置が開発され、実用化されている。このような構成を持つ半透過型液晶表示装置は、暗い場所ではバックライトを点灯して透過モードで画像を表示することにより視認性を向上させることができると共に、明るい場所ではバックライトを消灯して反射モードで画像を表示することにより消費電力を低減することができる、という利点があり、動作時間の延長と軽量化という相反する携帯情報機器への要請を満たすものである。近年、このような特徴を持つ半透過型液晶表示装置は、中小型(10.4インチ以下)の表示画面を持つ携帯情報機器に多用されている。
半透過型液晶表示装置には、複数の画素領域の各々が透過領域と反射領域に分割された構造を持つものがある。この種の半透過型液晶表示装置では、透過領域には透過電極が配置され、反射領域には反射電極が配置される。換言すれば、各画素電極が透過電極と反射電極から構成される。透過電極と反射電極は、相互に電気的接続されている。
この種の半透過型液晶表示装置では、特許文献1(特開2004−144826号公報)に開示されているように、各画素電極が透過電極と反射電極とから構成されることにより、「電池腐食反応によるITO膜の腐食」という問題が生じることが知られている(段落0004〜0020を参照)。
すなわち、一般に、透過電極はパターン化されたITO(Indium Tin Oxide)膜により形成され、反射電極はパターン化されたアルミニウム(Al)膜により形成される。これは、ITOは可視光透過率が高いためであり、Al膜は可視光反射率が高いためである。なお、反射電極には、Al膜に代えてAl合金膜も使用されるが、その場合もAl膜と同じであるので、以下の説明ではAl膜について述べることにする。
ところで、半透過型液晶表示装置のスイッチング素子として使用される薄膜トランジスタ(Thin-Film Transistor,TFT)が複数個、絶縁性基板上にマトリックス状に配置されてなるTFTアレイ基板の製造工程では、ネガ型よりも高い解像度が得られるという理由で、ポジ型のフォトレジストが使用されるのが通常である。ポジ型のフォトレジストの現像工程では、強アルカリ性の現像液が使用されるので、酸・アルカリに可溶であるAl膜は、当該現像工程で3価のAlイオンとなって当該現像液中に溶解する。
他方、ITO膜は、前記現像掖には不溶であるが、ITOの酸化還元電位がAlのそれよりも貴側(正側)である、換言すれば、Alの酸化還元電位がITOのそれよりも卑側(負側)であり、しかもITOとAlの酸化還元電位差が大きい。このため、前記現像液(これは電解液である)の中にITO膜とAl膜が存在すると、前記現像液を介してITO膜とAl膜の間に電流回路が形成され、その結果、Al膜の溶解に伴って放出される電子がITO膜に流れ込んで当該ITO膜を還元・腐食してしまう。
ITO膜の全面がAl膜またはフォトレジスト膜に覆われていて、前記現像工程でITO膜が前記現像液に触れない構造になっていても、Al膜の溶解によって局所的に生じた、あるいはAl膜それ自体に内在するピンホール等を通じて、前記現像液がITO膜まで到達することがある。すると、前記現像液を介してAl膜を局部アノードとし、ITO膜を局部カソードとする電流回路が形成されてしまい、AlとITOの酸化還元電位差を駆動力としたAl膜の溶解反応とITO膜の還元反応とが進行する。このようにしてITO膜が腐食されてしまうのである。この反応は「電池腐食反応」または「電池反応」と呼ばれる。
また、ITO膜とAl膜については、一般に両者の間で安定した電気的接触を得ることが難しい、という問題もある。これは、Alの酸化物生成エネルギーが、In(インジウム)のそれよりも大きいことから、ITO膜上にAl膜を堆積した後に、あるいは表面酸化物を除去したAl膜上にITO膜を堆積した後に、150℃以上の熱履歴を経験してしまうと、両者の接触界面に、電気抵抗率の小さいIn酸化物よりも電気抵抗率の大きいAl酸化物の方が先に形成されてしまい、その結果、両者が電気的に絶縁された状態になってしまうからである。
これら二つの問題を解消するためには、Al膜とITO膜の間に、上記電池腐食反応を抑制できると共に両膜の間で安定した電気的接触が得られる中間膜(バリアメタル膜)を配置すればよいことが知られている。中間膜(バリアメタル膜)としては、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)等が好適に使用される。
上述した特許文献1では、Al膜とITO膜の間に中間膜(バリアメタル膜)を配置しても上記電池腐食反応を抑制できない場合があることから、次のような対処法を提案している。
すなわち、層間絶縁膜上にAl膜を形成した後、その膜をパターン化して反射電極を形成する。次に、その上に透過電極用のフォトレジスト膜を形成してから、それをパターン化し、その上に透過電極用のITO膜を形成する。その後、「リフトオフ」によって前記フォトレジスト膜を剥離すると同時に、ITO膜のパターン化を行い、透過電極(または反射電極)を得るのである。この方法によれば、パターン化後にもAl膜の大部分が前記透過電極用フォトレジスト膜で覆われると共に、そのAl膜の残りの部分がITO膜で覆われるため、前記透過電極用フォトレジスト膜のパターン化の際に使用される現像液にAl膜が接触することがない。このため、Al膜とITO膜が同時に前記現像液に曝されず、したがって、電池腐食反応によるAl膜の消失やITO膜の黒化を防止することができる、とされている(図1〜図7、段落0049〜0076参照)。
特許文献2(特開2005−266761号公報)には、他の対処法として、現像液中のAlの電位を引き上げる金属膜を反射電極(Al膜)の上層に用いることにより、上記電池腐食反応を防止する方法が開示されている(図1〜図3、段落0027〜0051を参照)。
特許文献2の方法では、半透過型液晶表示装置の画素領域(つまり透過領域と反射領域の双方)にITO膜よりなる透過電極を配置する一方、反射領域では前記透過電極(ITO膜)上に反射膜(少なくともAlを含む)を形成し、その反射膜上に現像液中のAlの電位を引き上げる金属膜をさらに形成する。透過領域では、前記反射膜と前記金属膜が存在せず、前記透過電極が露出している。前記金属膜としては、Ni、Fe、Pd、Pt、Rh、Re、Ru、Co、In、Nb、V、Mo、W、Zrのうち少なくともいずれか一つを含む金属膜が使用される。
前記反射膜と前記金属膜をパターニングする工程では、前記金属膜上に形成されたフォトレジスト膜が選択的に露光され、その後、現像液を使って現像される際に、前記金属膜が前記反射膜の上に存在するので、Alが現像液中に溶出しても、現像液中のAlの電位はITOの腐食電位より高い電位に維持され、その結果、現像液がITO膜に到達してもITO膜は腐食しないことになる。こうして、Alが現像液に溶出することに起因するITO膜の還元・腐食を防止するものである(図1〜図3、段落0027〜0042を参照)。
特許文献2の半透過型液晶表示装置では、前記反射膜をNi、Fe、Pd、Pt、Rh、Ru、Coのうち少なくともいずれか一つを含むAl合金とすることができ、その場合は、前記金属膜を省略できる、とされている(段落0050を参照)。そして、前記反射膜の下にCr、Ti、Ta、Moのうちの少なくともいずれか一つを含む第2の金属膜を形成することもできる、とされている(段落0051を参照)。
特許文献3(特開平10−173191号公報)には、透過電極と反射電極についてではなく、ソース電極及びドレイン電極についてであるが、上記電池腐食反応を防止する方法が開示されている(図1、段落0018〜0022を参照)。
特許文献3の方法では、ソース電極及びドレイン電極が、現像液中での還元電位がITOよりも高い材料を最上位のバリア層に用いた三層構造とされる。このため、これら三層構造の膜をパターン化するためのフォトレジスト膜の現像に使用される現像液に、画素電極となるITO膜(これは三層構造の膜の下位にある)が曝されることがなくなり、したがって上記電池腐食反応が防止される、とされている。
次に、図32〜図42を参照しながら、従来のこの種の半透過型液晶表示装置に使用されているTFT(Thin-Film Transistor、薄膜トランジスタ)アレイ基板の製造方法の一例について説明する。この半透過型液晶表示装置は、上記電池腐食反応を抑制するために上述した中間膜(バリアメタル膜)(特許文献1を参照)をAl膜とITO膜の間に配置したものである。
図32〜図38は、当該半透過型液晶表示装置の一画素とその近傍の要部平面図である。図39は、図38のA−A線に沿った要部断面図である。図40〜図42は、それぞれ、ITO膜(透過電極)が断線する様子を示す図39と同様の要部断面図である。図38に示すように、一画素に対応する画素領域Pは、透過領域Tと反射領域Rとに分割されている。
最初に、図32に示すように、絶縁性透明基板としてガラス基板110(図39を参照)を使用し、そのガラス基板110上に、ゲート電極111aと走査線(ゲート線)111となる金属膜を形成する。例えば、クロム(Cr)、Al、Mo、チタン(Ti)もしくは銅(Cu)またはその合金の膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて当該金属膜をパターニングすることにより、相互に一体化されたゲート電極111aと走査線111を得る。図32の左右方向に延在する走査線111は、図32の上下方向に等間隔で配置されている。
続いて、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、ガラス基板110の全面にわたってゲート絶縁膜121(図39を参照)としての窒化シリコン(SiNx)膜を形成して、ゲート電極111aと走査線111を覆う。その後、ノンドープのアモルファスシリコン(以下、a−Siとも言う)膜と、燐ドープのn型a−Si膜をこの順に形成し、これら二つのa−Si膜をフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターン化して、図33に示すように複数の島状の半導体膜112及び112aを形成する。当該画素領域Pにおいて、ゲート電極111aと重なった半導体膜112は、TFTの活性層として使用される。走査線111と重なった半導体膜112aは、後に形成される信号線(データ線)113と重なる位置にある。半導体膜112aは、走査線111と信号線113の間の寄生容量を抑制するために設けられている。
次に、半導体膜112及び112aの上に、走査線111と同様の金属膜を形成した後、それをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターン化して、図34に示すように、信号線113、ソース電極113s及びドレイン電極113dを形成する。ソース電極113sとドレイン電極113dは、半導体膜112と部分的に重なっており、ゲート電極111a及びゲート絶縁膜121と共にTFT125を構成する。ドレイン電極113dは、当該画素領域Pに対応する信号線113と一体化されている。図34の上下方向に延在する信号線113は、図34の左右方向に等間隔で配置されており、走査線111と共にマトリックスを構成している。
次に、ガラス基板110の全面にわたって、ゲート絶縁膜121上にパッシベーション膜122(図39を参照)を形成し、TFT125と信号線113を覆う。その後、図35に示すように、ソース電極113sと重なる位置において、エッチング法によりパッシベーション膜122にコンタクトホール122aを形成する。パッシベーション膜122としては、例えばSiNx膜が好適に使用される。
次に、パッシベーション膜122上にITO膜を形成してからこれをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターニングし、図36に示すように、透過電極114を形成する。この時、透過電極114は、パッシベーション膜122のコンタクトホール122aを介してソース電極113sに接触せしめられる。こうして、透過電極114はソース電極113sに電気的に接続される。なお、透過電極114の端部は、当該画素領域Pに隣接する走査線111(TFT125と反対側(図36では上方)にある)に重なっているが、当該画素領域Pに対応する信号線113(図36の右側にある)及びこれに隣接する信号線113(図36の左側にある)からは離れており、重なっていない。
次に、ガラス基板110の全面にわたって、パッシベーション膜122上に感光性有機樹脂膜を形成した後、これを選択的に露光・現像して、図37に示すように、表面に凹凸を有する感光性層間絶縁膜115を形成する。感光性層間絶縁膜115は、略矩形の平面パターンを有しており、当該画素領域Pの内部で、TFT125の全体と、透過電極114のTFT125の近傍にある部分とを覆っている。感光性層間絶縁膜115は、当該画素領域Pに対応する走査線111(図37では下方にある)の一部も覆っている。
次に、ガラス基板110の全面にわたって、パッシベーション膜122上に、バリアメタル膜123用のMoあるいはMo合金等の金属膜を形成し、その上に続いて反射電極116用のAlあるいはAl合金等の金属膜を形成する。その後、反射電極116用の金属膜上に所定パターンを持つフォトレジスト膜124を形成し、それをマスクとしてこれら二つの金属膜をエッチングして、図38及び図39に示すように、感光性層間絶縁膜115上にバリアメタル膜123及び反射電極116を選択的に形成する。
バリアメタル膜123及び反射電極116は、感光性層間絶縁膜115と略同一の形状で、それより少し小さい平面パターンを有している。バリアメタル膜123は、当該画素領域Pの内部において、透過電極114側の端部で透過電極114と接触しており、この接触により、バリアメタル膜123と透過電極114とは電気的に相互接続されている。バリアメタル膜123上に形成された反射電極116は、両者の接触により電気的に相互接続されているので、反射電極116はバリアメタル膜123を介して透過電極114に電気的に接続されていることになる。
以上のようにして、従来のこの種半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板が完成する。このTFTアレイ基板は、所定間隔で対向基板(図示せず)と接合され、さらに両基板間の間隙に液晶層を配置して密封することにより、液晶パネルが得られる。そして、この液晶パネルにバックライトを組み込めば、上記半透過型液晶表示装置が得られる。
特開2004−144826号公報(図1〜図7、段落0004〜0020、0049〜0076) 特開2005−266761号公報(図1〜図3、段落0027〜0051) 特開平10−173191号公報(図1、段落0018〜0022)
本発明者の研究によると、上述したTFTアレイ基板の製造方法では、次のような問題があることが判明した。
すなわち、バリアメタル膜123と反射電極116を形成する工程は、図40〜図42のようにして実施されるが、バリアメタル膜123の厚さはかなり大きく、通常は0.2μm〜0.4μm程度に設定される。これは、Al、Al合金等の金属膜からなる反射電極116と、ITO膜からなる透過電極114との距離をできるだけ大きくして、電池反応が発生する確率を低下させるためである。このため、パッシベーション膜122上に、バリアメタル膜123用のMo、Mo合金等の金属膜123aと、反射電極116用のAl、Al合金等の金属膜116aを連続して積層形成した時には、図40に示すように、走査線111の近傍において金属膜123aにクラック130が生じやすい。このクラック130は、金属膜123aだけでなく、その上位にある金属膜116aや、その下位にある透過電極114、パッシベーション膜122、そしてゲート絶縁膜121にも生じ得る。
金属膜123aと金属膜116aをパターニングする際には、図41に示すように、金属膜116a上にフォトレジスト膜124を形成し、それを適当なマスクを用いて選択的に露光してから強アルカリの現像液中に浸漬し、あるいはフォトレジスト膜124上に同現像液をシャワー状に落下させることにより、フォトレジスト膜124の感光部を除去して、図41に示す状態を得る。この時、AlまたはAl合金からなる金属膜116aは現像液に接触するが、ITO膜よりなる透過電極116は当該現像液には接触しないはずである。しかし、実際には、クラック130の存在により、当該現像液はクラック130を介して透過電極114にも到達するため、当該現像液と金属膜116aと透過電極114によって電池回路が形成される。その結果、透過電極114が還元されて腐食し、図42に示すように、走査線111の近傍において透過電極114に消失箇所140が形成される。
そこで、フォトレジスト膜124をマスクとして金属膜123aと金属膜116aを選択的にエッチングして、反射電極123とバリアメタル膜123を形成した時に、透過電極114には消失箇所140が存在する。消失箇所140が大きくなると、透過電極116はバリアメタル膜123と離間してしまうので、「点欠陥」と呼ばれる画素不良につながる。消失箇所140によって透過電極116がバリアメタル膜123と離間しなくても、透過電極116の光透過特性が低下する。クラック130の発生は、現状では避けられないことであるから、透過電極114の消失箇所140の発生を何らかの方法で防止する必要がある。
なお、ここでは走査線111について説明したが、画素領域P内で透過電極114は信号線113にも近接して配置されているので、信号線113ついても同様の問題が生じる。
上述した特許文献1〜3の対処法によれば、電池腐食反応を防止することはできるが、いずれも製造工程を大幅に変更する必要がある、という難点がある。
本発明はこれらの点を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することができる、反射電極と透過電極の間にバリアメタル膜を配置してなる半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかであろう。
(1) 本発明の第1の観点による半透過型液晶表示装置は、
基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置において、
前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm以上に設定されていることを特徴とするものである。
本発明の第1の観点による半透過型液晶表示装置では、上述したように、前記反射電極が、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されていて、しかも、前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm以上に設定されている。このため、前記反射電極と前記バリアメタル膜をパターン化する工程において、前記バリアメタル膜に生じたクラックを介して現像液が前記透過電極の近傍に浸出してきても、前記透過電極までは到達しない。これは、本発明者の研究によって、前記バリアメタル膜のクラックが前記走査線によって生じる段差部の近傍に生じやすいことが分かったことから、その段差部から前記透過電極を離間すると共に一定の距離をおくようにしたためである。
よって、前記透過電極の形状(パターン)を変更するだけで電池腐食反応を防止することが可能となり、製造工程を大幅に変更する必要がない。その結果、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することが可能となる。
本発明の第1の観点による半透過型液晶表示装置の好ましい例では、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が3μm以上に設定される。この例では、電池腐食反応の防止の確実性がいっそう増すという利点がある。
本発明の第1の観点による半透過型液晶表示装置の他の好ましい例では、前記透過電極とそれに対応する前記信号線との距離も2μm以上(より好ましくは3μm以上)に設定される。前記バリアメタル膜のクラックは、前記信号線によって生じる段差部の近傍にも生じるが、この例では、そのような場合にも電池腐食反応が防止できるという利点がある。
本発明の第1の観点による半透過型液晶表示装置のさらに他の好ましい例では、前記層間絶縁膜が前記走査線を覆うように形成されていて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記層間絶縁膜で覆われる。この例では、前記走査線によって生じる段差部の近傍が前記層間絶縁膜で覆われているので、現像液の前記透過電極への到達が前記層間絶縁膜によって防止される。その結果、電池腐食反応の防止の確実性がいっそう増すという利点がある。
この例では、好ましくは、前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させる透過領域に相当する幅を有すると共に前記走査線に沿って延在する帯状の透孔を有する。
(2) 本発明の第2の観点による半透過型液晶表示装置は、
基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置において、
前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが部分的に重なって配置されているか、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm未満に設定されており、
前記層間絶縁膜が、前記走査線を覆うように形成されていて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記層間絶縁膜で覆われていることを特徴とするものである。
本発明の第2の観点による半透過型液晶表示装置では、上述したように、前記層間絶縁膜が、前記走査線を覆うように形成されていて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記層間絶縁膜で覆われているため、前記反射電極と前記バリアメタル膜をパターン化する工程において、前記バリアメタル膜に生じたクラックを介して現像液が前記透過電極の近傍に浸出してきても、前記層間絶縁膜によって遮られ、前記透過電極までは到達しない。
よって、前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが部分的に重なって配置されていたり、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていて両者の距離が2μm未満に設定されていたりしても、前記層間絶縁膜の形状(パターン)を変更するだけで電池腐食反応を防止することが可能となり、製造工程を大幅に変更する必要がない。その結果、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することが可能となる。
本発明の第2の観点による半透過型液晶表示装置の好ましい例では、前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて、前記基板の全面を覆うようにする。この例では、前記層間絶縁膜用のマスクパターンが容易に作製できるという利点がある。
(3) 本発明の第3の観点による半透過型液晶表示装置は、
基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置において、
前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が半導体膜で覆われており、その半導体膜は、前記走査線と重ねられていると共に当該走査線に沿って延在していることを特徴とするものである。
本発明の第3の観点による半透過型液晶表示装置では、上述したように、前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が半導体膜で覆われており、その半導体膜は、前記走査線と重ねられていると共に当該走査線に沿って延在しているため、前記反射電極と前記バリアメタル膜をパターン化する工程において、前記バリアメタル膜に生じたクラックを介して現像液が前記透過電極の近傍に浸出してきても、前記半導体膜によって遮られ、前記透過電極までは到達しない。また、前記半導体膜は、TFT用の半導体膜を利用して形成することができる。
よって、前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが部分的に重なって配置されていたり、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていて両者の距離が2μm未満に設定されていたりしても、TFT用の半導体膜の形状(パターン)を変更するだけで電池腐食反応を防止することが可能となり、製造工程を大幅に変更する必要がない。その結果、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することが可能となる。
本発明の第3の観点による半透過型液晶表示装置の好ましい例では、前記層間絶縁膜が、前記走査線を覆うように形成されていて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記層間絶縁膜で覆われる。この例では、前記半導体膜に加えて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が、前記層間絶縁膜によって覆われるので、電池腐食反応の防止の確実性がいっそう増すという利点がある。
(4) 本発明の第4の観点による半透過型液晶表示装置は、
基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
前記基板上で複数の前記走査線の各々に隣接して当該走査線に沿って延在する複数の共通電極線と、
前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極と、
前記共通電極線に沿って延在する第1部分と、前記信号線と重ねて配置されると共に当該信号線に沿って延在する第2部分とを持つ共通電極と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置において、
前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて、前記基板の全面を覆っており、
前記層間絶縁膜の前記共通電極の前記第2部分と重なる領域の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、且つ前記第2部分の幅に等しいかそれよりも小さく設定されており、
前記共通電極の前記第2部分の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、それらの幅の差は前記第2部分の両側においてそれぞれ2μm以上に設定されていることを特徴とするものである。
本発明の第4の観点による半透過型液晶表示装置では、上述したように、前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて、前記基板の全面を覆っている。そして、前記層間絶縁膜の前記共通電極の前記第2部分と重なる領域の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、且つ前記第2部分の幅に等しいかそれよりも小さく設定されており、前記共通電極の前記第2部分の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、それらの幅の差は前記第2部分の両側においてそれぞれ2μm以上に設定されている。このため、前記反射電極と前記バリアメタル膜をパターン化する工程において、前記バリアメタル膜に生じたクラックを介して現像液が前記共通電極の近傍に浸出してきても、前記層間絶縁膜によって遮られ、前記共通電極までは到達しない。
よって、前記信号線と前記共通電極と前記層間絶縁膜の形状(パターン)を変更するだけで電池腐食反応を防止することが可能となり、製造工程を大幅に変更する必要がない。その結果、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することが可能となる。
(5) 本発明の第5の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法は、
基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置を製造する方法において、
前記基板上に前記透過電極用の導電膜を形成する工程と、
前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm以上に設定されるように、前記導電膜をパターン化する工程と
を備えたことを特徴とするものである。
本発明の第5の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法では、上述したように、前記基板上に前記透過電極用の導電膜を形成してから、前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm以上に設定されるように、前記導電膜をパターン化する。よって、本発明の第1の観点による半透過型液晶表示装置を製造することが可能である。
また、前記透過電極の形状(パターン)を変更するだけで電池腐食反応を防止することが可能となり、製造工程を大幅に変更する必要がないから、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することが可能となる。
本発明の第5の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法の好ましい例では、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が3μm以上に設定される。この例では、電池腐食反応の防止の確実性がいっそう増すという利点がある。
本発明の第5の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法の他の好ましい例では、前記透過電極とそれに対応する前記信号線との距離も2μm以上(より好ましくは3μm以上)に設定される。前記バリアメタル膜のクラックは、前記信号線によって生じる段差部の近傍にも生じるが、この例では、そのような場合にも電池腐食反応が防止できるという利点がある。
本発明の第5の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記走査線を覆うように前記層間絶縁膜を形成し、もって前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う工程をさらに含む。この例では、前記走査線によって生じる段差部の近傍が前記層間絶縁膜で覆われるので、現像液の前記透過電極への到達が前記層間絶縁膜によって防止される。その結果、電池腐食反応の防止の確実性がいっそう増すという利点がある。
この例では、好ましくは、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う工程において、前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させる透過領域に相当する幅を有すると共に前記走査線に沿って延在する帯状の透孔を有するようにパターン化される。
(6) 本発明の第6の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法は、
基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置を製造する方法において、
前記基板上に前記透過電極用の導電膜を形成する工程と、
前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが部分的に重なって配置されているか、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm未満に設定されるように、前記導電膜をパターン化する工程と、
前記走査線を覆うように前記層間絶縁膜を形成し、もって前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う工程と
を備えたことを特徴とするものである。
本発明の第6の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法では、上述したように、前記基板上に前記透過電極用の導電膜を形成してから、前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが部分的に重なって配置されているか、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm未満に設定されるように、前記導電膜をパターン化する。さらに、前記走査線を覆うように前記層間絶縁膜を形成し、もって前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う。よって、本発明の第2の観点による半透過型液晶表示装置を製造することが可能である。
また、前記透過電極と前記層間絶縁膜の形状(パターン)を変更するだけで電池腐食反応を防止することが可能となり、製造工程を大幅に変更する必要がないから、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することが可能となる。
本発明の第6の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法の好ましい例では、前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて、前記基板の全面を覆うようにパターン化される。この例では、前記層間絶縁膜用のマスクパターンが容易に作製できるという利点がある。
(7) 本発明の第7の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法は、
基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置の製造方法において、
前記基板上に半導体膜を形成する工程と、
前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記半導体膜で覆われ、且つその半導体膜が前記走査線と重なると共に当該走査線に沿って延在するように、前記半導体膜をパターン化する工程とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の第7の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法では、上述したように、前記基板上に半導体膜を形成してから、前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記半導体膜で覆われ、且つその半導体膜が前記走査線と重なると共に当該走査線に沿って延在するように、前記半導体膜をパターン化する。よって、本発明の第3の観点による半透過型液晶表示装置を製造することが可能である。
また、前記半導体膜は、TFT用の半導体膜を利用して形成することができるから、TFT用半導体膜の形状(パターン)を変更するだけで電池腐食反応を防止することが可能となり、製造工程を大幅に変更する必要がないから、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することが可能となる。
本発明の第7の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法の好ましい例では、前記走査線を覆うように前記層間絶縁膜を形成し、もって前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う工程をさらに含む。この例では、前記半導体膜に加えて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が、前記層間絶縁膜によって覆われるので、電池腐食反応の防止の確実性がいっそう増すという利点がある。
(8) 本発明の第8の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法は、
基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
前記基板上で複数の前記走査線の各々に隣接して当該走査線に沿って延在する複数の共通電極線と、
前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極と、
前記共通電極線に沿って延在する第1部分と、前記信号線と重ねて配置されると共に当該信号線に沿って延在する第2部分とを持つ共通電極と、
前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置の製造方法において、
前記基板上に前記共通電極用の導電膜を形成する工程と、
前記共通電極線に沿って延在する第1部分と、前記信号線と重ねて配置されると共に当該信号線に沿って延在する第2部分とを持つように、前記共通電極用の導電膜をパターン化する工程と、
前記基板上に前記層間絶縁膜用の絶縁膜を形成する工程と、
前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて前記基板の全面を覆うように、前記層間絶縁膜用の絶縁膜をパターン化する工程とを備え、
前記共通電極用の導電膜をパターン化する工程では、前記層間絶縁膜の前記共通電極の前記第2部分と重なる領域の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、且つ前記第2部分の幅に等しいかそれよりも小さく設定され、
前記層間絶縁膜用の絶縁膜をパターン化する工程では、前記共通電極の前記第2部分の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、それらの幅の差は前記第2部分の両側においてそれぞれ2μm以上に設定されることを特徴とするものである。
本発明の第8の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法では、上述したように、前記基板上に前記共通電極用の導電膜を形成してから、前記共通電極線に沿って延在する第1部分と、前記信号線と重ねて配置されると共に当該信号線に沿って延在する第2部分とを持つように、前記共通電極用の導電膜がパターン化する。また、前記基板上に前記層間絶縁膜用の絶縁膜を形成してから、前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて前記基板の全面を覆うように、前記層間絶縁膜用の絶縁膜をパターン化する。そして、前記共通電極用の導電膜をパターン化する工程では、前記層間絶縁膜の前記共通電極の前記第2部分と重なる領域の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、且つ前記第2部分の幅に等しいかそれよりも小さく設定され、前記層間絶縁膜用の絶縁膜をパターン化する工程では、前記共通電極の前記第2部分の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、それらの幅の差は前記第2部分の両側においてそれぞれ2μm以上に設定される。よって、本発明の第4の観点による半透過型液晶表示装置を製造することが可能である。
また、前記共通電極と前記層間絶縁膜の形状(パターン)を変更するだけで電池腐食反応を防止することが可能となり、製造工程を大幅に変更する必要がないから、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することが可能となる。
本発明の第1〜第4の観点による半透過型液晶表示装置によれば、電池腐食反応による透過電極の還元・腐食を簡単な方法で効果的に抑制することができる、という効果が得られる。
本発明の第5〜第8の観点による半透過型液晶表示装置の製造方法によれば、それぞれ、本発明の第1〜第4の観点による半透過型液晶表示装置を容易に製造することができる、という効果が得られる。
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の概略構成を示す部分平面図であり、図2はそのA1−A1線に沿った部分断面図である。図3〜図9は、それぞれ、当該TFTアレイ基板の製造工程を示す、図1と同様の部分平面図である。図10は、バリアメタル膜と反射電極を形成する工程を示すA1−A1線に沿った部分断面図である。図11〜図12は、それぞれ、バリアメタル膜と反射電極を形成する工程を示すA1−A1線に沿った部分断面図である。これらの図はいずれも、一つの画素領域Pについてのみ示している。
図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板は、透明絶縁性基板としてのガラス基板10を有しており、その上に複数の走査線11と複数の信号線13が形成されている。走査線11は、図1の左右方向に延在していると共に、図1の上下方向に等間隔で配置されている。走査線11及びゲート電極は、ゲート絶縁膜21によって覆われている。信号線13は、図1の上下方向に延在していると共に、図1の左右方向に等間隔で配置されている。信号線13は、ゲート絶縁膜21の上に形成されたパッシベーション膜22によって覆われている。
一画素に対応する画素領域Pは、走査線11と信号線13によって画定された略矩形の領域である。画素領域Pは、透過領域Tと反射領域Rに分割されており、透過領域Tには略矩形にパターン化された透過電極14が配置(露出)され、反射領域Rには略矩形にパターン化された反射電極16が配置されている。したがって、透過電極13と反射電極14とが、画素領域Pの画素電極を構成している。
反射領域Rでは、パッシベーション膜22上に略矩形にパターン化された感光性層間絶縁膜15が形成され、感光性層間絶縁膜15の上に略矩形にパターン化された導電性のバリアメタル膜23形成されている。略矩形にパターン化された反射電極14は、バリアメタル膜23上に形成されている。
バリアメタル膜23は、その透過電極14側の下端部で透過電極14に接触しており、その上面で反射電極14に接触しているので、透過電極14と反射電極16はバリアメタル膜23を介して電気的に相互接続されている。
反射領域Rには、反射電極16の下方にTFTが形成されている。(TFTについては、後述の製造方法の説明の際に説明する。)走査線11と信号線13の交差部の各々に配置されている島状の半導体膜12aは、ゲート絶縁膜21を介して対向する走査線11と信号線13の間に生じる寄生容量を低減するためのものである。半導体膜12aは、後述するように、TFTの活性層として機能する島状の半導体膜と同じ半導体材料で形成されている。
図1に明瞭に示すように、反射電極16から露出している透過電極14は、当該画素領域Pを画定する2本の走査線11と2本の信号線13のうち透過電極14の端縁に沿って延在するもの(すなわち図1の上方にある走査線11と左右の信号線13)から、距離Bだけ離れて形成されている。透過電極14はまた、半導体膜12aからも距離Bだけ離れている。距離Bは、ここでは2μm以上に設定されているが、より好ましくは3μm以上に設定される。
次に、図3〜図12を参照しながら、以上の構成を持つ本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置のTFTアレイ基板の製造方法について説明する。
最初に、図3に示すように、ガラス基板10上に直接、または適当な絶縁膜を介して、ゲート電極11aと走査線(ゲート線)11を形成する。例えば、Cr、Al、Mo、TiもしくはCuまたはその合金の膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて当該金属膜をパターニングすることにより、相互に一体化されたゲート電極11aと走査線11を得る。図3の左右方向に延在するこれらの走査線11は、図3の上下方向に等間隔で配置されている。
続いて、CVD法により、ガラス基板10の全面にわたってゲート絶縁膜21(図2を参照)としてのSiNx膜を形成して、ゲート電極11aと走査線11を覆う。その後、ノンドープのa−Si膜と、燐(P)ドープのn型a−Si膜をこの順に形成し、これら二つのa−Si膜をフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターン化して、図4に示すように複数の島状の半導体膜12及び12aを形成する。
当該画素領域Pにおいて、ゲート電極11aと重なった半導体膜12は、TFTの活性層として使用される。走査線11と重なった半導体膜12aは、後に形成される信号線(データ線)13と重なる位置にある。半導体膜12aは、走査線11と信号線13の間の寄生容量を抑制するために設けられているものであるから、省略してもよい。
次に、半導体膜12及び12aの上に、走査線11と同様の金属膜を形成した後、それをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターン化して、図5に示すように、信号線13、ソース電極13s及びドレイン電極13dを形成する。ソース電極13sとドレイン電極13dは、半導体膜12と部分的に重なっており、ゲート電極11a及びゲート絶縁膜21と共にTFT25を構成する。ドレイン電極13dは、当該画素領域Pに対応する信号線13と一体化されている。図5の上下方向に延在するこれらの信号線13は、図5の左右方向に等間隔で配置されており、走査線11と共にマトリックスを構成している。
次に、ガラス基板10の全面にわたって、ゲート絶縁膜21上にパッシベーション膜22(図2を参照)を形成し、TFT25と信号線13を覆う。その後、図6に示すように、ソース電極13sと重なる位置において、エッチング法によりパッシベーション膜22にコンタクトホール22aを形成する。パッシベーション膜22としては、例えばSiNx膜が好適に使用される。
次に、パッシベーション膜22上にITO膜を形成してからこれをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターニングし、図7に示すように、透過電極14を形成する。この時、透過電極14は、パッシベーション膜22のコンタクトホール22aを介してソース電極13sに接触せしめられる。こうして、透過電極14はソース電極13sに電気的に接続される。この時、透過電極14の端部は、当該画素領域Pに隣接する走査線11(TFT25と反対側(図7では上方)にある)と、当該端部に隣接する二つの半導体膜12aとから、距離Bだけ離れており、その走査線11及び半導体膜12aとは重なっていない。この点は、図36に示した従来の半透過型液晶表示装置の場合とは異なっている。また、透過電極14の端部は、当該画素領域Pに対応する信号線13(図7の右側にある)及びこれに隣接する信号線13(図7の左側にある)からも距離Bだけ離れており、両信号線13とも重なっていない。この点は、図36に示した従来の半透過型液晶表示装置の場合と同じである。
次に、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に感光性有機樹脂膜(例えば感光性アクリル樹脂膜)を形成した後、これを選択的に露光・現像して、図8に示すように、表面に凹凸を有する感光性層間絶縁膜15を形成する。感光性層間絶縁膜15は、略矩形の平面パターンを有しており、当該画素領域Pの内部で、TFT25の全体と、透過電極14のTFT25の近傍にある部分とを覆っている。感光性層間絶縁膜15は、当該画素領域Pに対応する走査線11(図8では下方にある)の一部も覆っている。
次に、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に、バリアメタル膜23用のMoあるいはMo合金等の金属膜を形成し、その上に続いて反射電極16用のAlあるいはAl合金等の金属膜を形成する。その後、反射電極16用の金属膜上に所定パターンを持つフォトレジスト膜を形成し、それをマスクとしてこれら二つの金属膜をエッチングして、図9及び図10に示すように、感光性層間絶縁膜15上にバリアメタル膜23及び反射電極16を選択的に形成する。
バリアメタル膜23及び反射電極16は、感光性層間絶縁膜15と略同一の形状で、それより少し小さい平面パターンを有している。バリアメタル膜23は、当該画素領域Pの内部において、透過電極14側の下端部で透過電極14と接触しており、この接触により、バリアメタル膜23と透過電極14とは電気的に相互接続されている。バリアメタル膜23上に形成された反射電極16は、両者の接触により電気的に相互接続されているので、反射電極16はバリアメタル膜23を介して透過電極14に電気的に接続されていることになる。
感光性層間絶縁膜15の表面には、凹凸が形成されている(図2参照)ので、それを反映して反射電極16にも凹凸が形成されている。反射電極16の凹凸は、入射光の反射効果を高めるためのものである。
以上のようにして、本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板が完成する。このTFTアレイ基板は、所定間隔で対向基板(図示せず)と接合され、さらに両基板間の間隙に液晶層を配置して密封することにより、液晶パネルが得られる。そして、この液晶パネルにバックライトを組み込めば、本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置が得られる。
この半透過型液晶表示装置は、画素電極(すなわち透過電極14及び反射電極16)と対向電極との間に信号電圧を印加し、液晶層中の液晶分子の配向状態を変化させることによって所望の画像を表示する。透過モードでは、バックライトから放射された光を透過電極14を介して液晶層に透過させて画像を表示する。反射モードでは、反射電極16で反射した外光を液晶層に透過させて画像を表示する。したがって、透過モードと反射モードでは、液晶層を透過して伝播する光の距離に差が生じてしまう。しかし、この半透過型液晶表示装置では、透過電極14と反射電極16の間に段差(ガラス基板10からの高さの差)が形成されており、それによって両モードでの光路長を等しくすることができる。
ところで、バリアメタル膜23と反射電極16を形成する工程は、図11〜図12のようにして実施されるが、バリアメタル膜23の厚さは通常、0.2μm〜0.4μm程度と大きく設定される。これは、Al膜またはAl合金膜からなる反射電極116と、ITO膜からなる透過電極114との距離をできるだけ大きくして、電池腐食反応が発生する確率を低下させるためであるが、そのバリアメタル膜23の厚さに起因して、バリアメタル膜23用のMo、Mo合金等の金属膜23aと、反射電極16用のAl、Al合金等の金属膜16aを、パッシベーション膜22上に重ねて形成した時には、図11に示すように、走査線11の近傍(換言すれば、走査線11に起因してガラス基板10上に生じる段差の近傍)において金属膜23aにクラック30が生じやすい。同様のクラック30は、金属膜23aだけでなく、その上位にある金属膜16aや、その下位にある透過電極14、パッシベーション膜22、そしてゲート絶縁膜21にも生じ得る。
続いて、金属膜23aと金属膜16aをパターニングしてバリアメタル膜23と反射電極16を形成する際には、図12に示すように、金属膜16a上にフォトレジスト膜24を形成し、それを適当なマスクを用いて選択的に露光してから強アルカリの現像液中に浸漬し、あるいはフォトレジスト膜24上に同現像液をシャワー状に落下させることにより、フォトレジスト膜24の感光部を除去する。こうして図12に示す状態が得られる。この時、AlまたはAl合金からなる金属膜16aは当該現像液に接触するが、ITO膜よりなる透過電極16は当該現像液には接触しないはずであるが、従来の半透過型液晶表示装置の場合には、クラック130の存在により、当該現像液はクラック30を介して透過電極14まで到達していた。しかし、本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、透過電極14の端部が走査線11及び信号線13から距離Bだけ離されているため、クラック30を通じて当該現像液がパッシベーション膜22まで到達したとしても、そこには透過電極14は存在せず、したがって当該現像液と金属膜16aと透過電極14によって電池回路が形成されることがない。その結果、透過電極14の還元・腐食が防止され、「点欠陥」と呼ばれる画素不良も防止される。
図13は、透過電極14と、それに隣接・対向する走査線11(または信号線13)との距離Bの測定法について示す説明図である。図13(b)のように、透過電極14がそれに隣接・対向する走査線11(または信号線13)と重なっていない場合、両者の距離Bは正(+)の値を持つとする。これに対し、図13(a)のように、透過電極14がそれに隣接・対向する走査線11(または信号線13)と重なっている場合、両者の距離Bは負(−)の値を持つとする。本発明者の研究によれば、図13(c)のように、距離Bが−2μm〜+1μmでは、透過電極14の還元反応が見られたが、距離Bが+2μmと+3μmでは、透過電極14の還元反応が見られなかった。したがって、距離Bは+2μm以上であればよいことが分かった。
上述したように、本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板では、透過電極14の端部が走査線11及び信号線13から距離B(=+2μm以上)だけ離されているため、クラック30を通じて当該現像液がパッシベーション膜22まで到達したとしても、そこには透過電極14は存在せず、したがって当該現像液と金属膜16a(反射電極16)と透過電極14によって電池回路が形成されることがない。その結果、透過電極14の還元・腐食が確実に防止され、「点欠陥」と呼ばれる画素不良も確実に防止される。
なお、この第1実施形態では、透過電極14をITO膜より形成した場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、透過電極を電池反応が生じるITO以外の材料、例えばIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明導電性材料によって形成した場合にも適用が可能である。これは以下の他の実施形態及び変形例についても同様である。
(第2実施形態)
図14〜図17は、それぞれ、本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図であり、図18は、図17のA2−A2線に沿った部分断面図である。これらの図も、一つの画素領域Pについてのみ示している。
本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、上述したように、透過電極14の端部が走査線11及び信号線13から距離B(=+2μm以上)だけ離されているが、そのような構成にできない場合、つまり、透過電極14の端部と走査線11との距離Bを2μm未満にしなければならない場合や、透過電極14の端部を走査線11に重ねなければならない場合がある。本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置は、これらの場合に対応できるものである。
まず、第1実施形態の製造方法と同様にして、ガラス基板10上に相互に一体化されたゲート電極11aと走査線11を形成した後、ガラス基板10の全面にわたってゲート絶縁膜21を形成して、ゲート電極11aと走査線11を覆う。その後、ゲート絶縁膜21上に、複数の島状の半導体膜12及び12aを形成する。次に、半導体膜12及び12aの上に、ソース電極13s及びドレイン電極13dと、ドレイン電極13dと一体化された信号線13を形成する。次に、ガラス基板10の全面にわたってゲート絶縁膜21上にパッシベーション膜22を形成して、TFT25と信号線13を覆う。そして、ソース電極13sと重なる位置においてパッシベーション膜22にコンタクトホール22aを形成する。この時の状態は図14(これは図6と同じである)に示すようになる。
次に、パッシベーション膜22上にITO膜を形成してからこれをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターニングし、図15に示すように、透過電極14Aを形成する。透過電極14Aは、パッシベーション膜22のコンタクトホール22aを介してソース電極13sに接触せしめられ、それによって透過電極14Aはソース電極13sに電気的に接続される。この時、透過電極14Aの端部は、第1実施形態における透過電極14とは異なり、当該画素領域Pに隣接する走査線11(TFT25と反対側(図7では上方)にある)に部分的に重なっている。この構成は、従来の半透過型液晶表示装置における図36の構成と同じである。
透過電極14Aの端部は、当該画素領域Pに対応する信号線13(図7の右側にある)及びこれに隣接する信号線13(図7の左側にある)からも離れており、両信号線13とは重なっていない。信号線13との距離は、この点も、図36に示した従来の半透過型液晶表示装置の場合と同じである。
続いて、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に感光性有機樹脂膜を形成した後、これを選択的に露光・現像して、図16に示すように、表面に凹凸を有する感光性層間絶縁膜15Aを形成する。感光性層間絶縁膜15Aは、第1実施形態における感光性層間絶縁膜15とは異なり、透過電極14Aを露出させて透過領域Tを形成するための略矩形の窓15Aaの部分を除いて、ガラス基板10の全面(走査線11、半導体膜12a、信号線13、TFT25を含む)を覆っている。換言すれば、感光性層間絶縁膜15Aは、感光性有機樹脂膜に各透過領域Tに対応する窓15Aaを形成したものに等しい。
その後は第1実施形態の場合と同じである。すなわち、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に、バリアメタル膜23用のMoあるいはMo合金等の金属膜23aを形成し、その上に続いて反射電極16用のAlあるいはAl合金等の金属膜16aを形成する。その後、反射電極16用の金属膜16a上に所定パターンを持つフォトレジスト膜24を形成し、それをマスクとしてこれら二つの金属膜16a及び23aをエッチングして、図17及び図18に示すように、感光性層間絶縁膜15A上にバリアメタル膜23及び反射電極16を選択的に形成する。
第1実施形態では、バリアメタル膜23及び反射電極16の形状は略矩形であり、感光性層間絶縁膜15Aも略矩形であったが、図17及び図18から分かるように、第2実施形態では、バリアメタル膜23及び反射電極16の形状は感光性層間絶縁膜15Aの形状とは大きく異なっている。しかし、それ以外の構成は同じである。すなわち、バリアメタル膜23は、当該画素領域Pの内部において、透過電極14側の下端部で透過電極14と接触しており、この接触により、バリアメタル膜23と透過電極14とは電気的に相互接続されている。バリアメタル膜23上に形成された反射電極16は、両者の接触により電気的に相互接続されているので、反射電極16はバリアメタル膜23を介して透過電極14に電気的に接続されていることになる。感光性層間絶縁膜15Aの表面に形成された凹凸を反映して、バリアメタル膜23と反射電極16には、入射光の反射効果を高めるための凹凸が形成されている。
以上のようにして、本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板が完成する。このTFTアレイ基板は、所定間隔で対向基板(図示せず)と接合され、さらに両基板間の間隙に液晶層を配置して密封することにより、液晶パネルが得られる。そして、この液晶パネルにバックライトを組み込めば、本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置が得られる。
本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、第1実施形態とは異なり、感光性層間絶縁膜15Aが、透過電極14Aを露出させて透過領域Tを形成するための略矩形の窓15Aaの部分を除いて、ガラス基板10の全面を覆っている。つまり、感光性層間絶縁膜15Aが、反射領域Rだけでなく透過電極14Aの走査線11の近傍をも覆っている。このため、走査線11の近傍においてバリアメタル膜23にクラック30が生じても、その下方に厚い(通常1μm〜3μmとされる)感光性層間絶縁膜15Aが存在する(図18参照)ため、バリアメタル膜23のクラック30を通じて透過電極14A側に浸み出してきた現像液は、感光性層間絶縁膜15Aによって確実に阻止される。したがって、走査線11の近傍の段差部に透過電極14Aが存在していても、前記現像液を介して電池反応が生じる恐れがない。
このように、本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、透過電極14Aの端部を走査線11及び信号線13に起因する段差部から2μm以上離すことができない(図18のように距離Bの値が負である)場合であっても、現像液を介して反射電極16と透過電極14Aによって電池回路が形成されることがない。その結果、透過電極14Aの還元・腐食が確実に防止され、「点欠陥」と呼ばれる画素不良も確実に防止される。
なお、本第2実施形態で使用した感光性層間絶縁膜15Aは、第1実施形態のように、透過電極14Aの端部を走査線11及び信号線13に起因する段差部から2μm以上離すことができる場合にも、適用可能である。
(第3実施形態)
図19〜図20は、それぞれ、本発明の第3実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図である。これらの図も、一つの画素領域Pについてのみ示している。この第3実施形態は、第2実施形態の変形例に相当するものであるが、第1実施形態の変形例ということもできる。
まず、第1実施形態の製造方法と同様にして、図19の構造(これは図7と同じである)を得る。その後、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に感光性有機樹脂膜を形成した後、これを選択的に露光・現像して、図20に示すように、表面に凹凸を有する感光性層間絶縁膜15Bを形成する。
感光性層間絶縁膜15Bは、第2実施形態での感光性層間絶縁膜15Aとは異なり、透過電極14Aを露出させるための略矩形の窓15Aaと同じ幅を持つと共に、図20の左右方向に(つまり走査線11に沿って)延在する複数の帯状の透孔15Baを設けたものである。したがって、感光性層間絶縁膜15Bからは、透過電極14だけでなく信号線13も露出している。
その後は第1実施形態の場合と同様にして、感光性層間絶縁膜15A上にバリアメタル膜23及び反射電極16を形成する。この時の状態は図20に示すとおりである。なお、図20のA3−A3線に沿った断面は、透過電極14が図10のように走査線11から離れて形成されている点を除いて、図18と同じであるので、ここでは省略している。
第3実施形態においても、バリアメタル膜23及び反射電極16の形状は、感光性層間絶縁膜15Bの形状とは大きく異なっている。しかし、それ以外の構成は、第1実施形態の場合と同じである。すなわち、バリアメタル膜23は、当該画素領域Pの内部において、透過電極14側の端部で透過電極14と接触しており、この接触により、バリアメタル膜23と透過電極14とは電気的に相互接続されている。バリアメタル膜23上に形成された反射電極16は、両者の接触により電気的に相互接続されているので、反射電極16はバリアメタル膜23を介して透過電極14に電気的に接続されていることになる。感光性層間絶縁膜15Aの表面に形成された凹凸を反映して、バリアメタル膜23と反射電極16には、入射光の反射効果を高めるための凹凸が形成されている。
以上のようにして、本発明の第3実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板が完成する。その後の工程は、第1実施形態の場合と同じである。こうして、本発明の第3実施形態に係る半透過型液晶表示装置が得られる。
以上説明したように、本発明の第3実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、透過電極14の端部が、当該画素領域Pを画定する2本の走査線11と2本の信号線13のうち透過電極14の端縁に沿って延在するもの(すなわち図19の上方にある走査線11と左右の信号線13)から、距離B(=2μm以上)だけ離れて形成されているだけでなく、透過電極14の劣化や消失が起こりやすい走査線11の近傍が感光性層間絶縁膜15Bで覆われているので、第1実施形態の場合よりも電池反応がいっそう生じにくい、という利点がある。
なお、第3実施形態で使用した感光性層間絶縁膜15Bからも分かるように、感光性層間絶縁膜の平面形状(パターン)は、第1実施形態で使用した感光性層間絶縁膜15のように島状である必要はなく、必要に応じて変更が可能である。
(第4実施形態)
図21〜図22は、本発明の第4実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図であり、図23は図22のA4−A4線に沿った部分断面図である。これらの図も、一つの画素領域Pについてのみ示している。
本発明の第4実施形態に係る半透過型液晶表示装置の構成は、第1実施形態において走査線11と信号線13の交差部に配置された島状の半導体膜12aを利用して、クラック30が生じやすい走査線11の近傍を半導体膜12cで覆っている点を除き、第2実施形態と同じである。よって、ここでは主として相違点について述べる。
まず、第1実施形態の製造方法と同様にして、ガラス基板10上に相互に一体化されたゲート電極11aと走査線11を形成した後、ガラス基板10の全面にわたってゲート絶縁膜21を形成して、ゲート電極11aと走査線11を覆う。その後、複数の島状の半導体膜12と、略帯状の半導体膜12bを形成する。半導体膜12bは、図21に示すように、第2実施形態において走査線11と信号線13の交差部に配置された当該画素領域Pに対応する二つの島状の半導体膜12aを相互接続して帯状としたものに相当する。
次に、半導体膜12及び12bの上に、ソース電極13s及びドレイン電極13dと、ドレイン電極13dと一体化された信号線13を形成する。次に、ガラス基板10の全面にわたって、ゲート絶縁膜21上にパッシベーション膜22を形成してTFT25と信号線13を覆ってから、ソース電極13sと重なる位置においてパッシベーション膜22にコンタクトホール22aを形成する。
画素領域Pにおいて、半導体膜12bは、隣接する二つの信号線13の間で各走査線11をその全長にわたって覆っている。半導体膜12bの走査線11と信号線13の交差部にある部分は、第1実施形態における半導体膜12aに相当する。半導体膜12aに相当する部分以外では、半導体膜12bの幅は走査線11のそれより小さく、そこでは走査線11が露出している。
次に、パッシベーション膜22上にITO膜を形成してからこれをパターニングし、透過電極14Aを形成する。この時、透過電極14Aは、パッシベーション膜22のコンタクトホール22aを介してソース電極13sに接触せしめられる。こうして、透過電極14Aはソース電極13sに電気的に接続される。この時、透過電極14Aの端部は、第1実施形態の場合とは異なり、当該画素領域Pに隣接する走査線11に重なっている。したがって、この構成は、従来の半透過型液晶表示装置における図36の構成と同じである。
透過電極14Aの端部は、当該画素領域Pに対応する信号線13(図22の右側にある)及びこれに隣接する信号線13(図22の左側にある)からも離れており、両信号線13とは重なっていない。信号線13との距離は、この点は、図36に示した従来の半透過型液晶表示装置の場合と同じである。
続いて、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に感光性有機樹脂膜を形成した後、これを選択的に露光・現像して、図22及び図23に示すように、表面に凹凸を有する感光性層間絶縁膜15Cを形成する。感光性層間絶縁膜15Cは、第1実施形態での感光性層間絶縁膜15と同様に島状であるが、その一端が半導体膜12bと透過電極14Aの上に重なっている。
その後は第1実施形態の場合と同じである。すなわち、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に、バリアメタル膜23用のMoあるいはMo合金等の金属膜23aを形成し、その上に続いて反射電極16用のAlあるいはAl合金等の金属膜16aを形成する。その後、反射電極16用の金属膜16a上に所定パターンを持つフォトレジスト膜24を形成し、それをマスクとしてこれら二つの金属膜16a及び23aをエッチングして、感光性層間絶縁膜15C上にバリアメタル膜23及び反射電極16を選択的に形成する。
本第4実施形態においても、第2実施形態と同様に、バリアメタル膜23及び反射電極16の形状は、感光性層間絶縁膜15Cの形状とは大きく異なっている。しかし、それ以外の構成は同じである。すなわち、バリアメタル膜23は、当該画素領域Pの内部において、透過電極14側の端部で透過電極14と接触しており、この接触により、バリアメタル膜23と透過電極14とは電気的に相互接続されている。バリアメタル膜23上に形成された反射電極16は、両者の接触により電気的に相互接続されているので、反射電極16はバリアメタル膜23を介して透過電極14に電気的に接続されていることになる。感光性層間絶縁膜15Cの表面に形成された凹凸を反映して、バリアメタル膜23と反射電極16には、入射光の反射効果を高めるための凹凸が形成されている。
以上のようにして、本発明の第4実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板が完成する。このTFTアレイ基板は、所定間隔で対向基板(図示せず)と接合され、さらに両基板間の間隙に液晶層を配置して密封することにより、液晶パネルが得られる。そして、この液晶パネルにバックライトを組み込めば、本発明の第4実施形態に係る半透過型液晶表示装置が得られる。
本発明の第4実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、第2実施形態と同様に、感光性層間絶縁膜15Cが、反射領域Rだけでなく、隣接する透過電極14Aの走査線11側の端部をも覆っているため、走査線11の近傍においてバリアメタル膜23にクラック30が生じても、その下方に厚い(通常1μm〜3μmとされる)感光性層間絶縁膜15Cが存在するため、クラック30を通じて浸み出してきた現像液は感光性層間絶縁膜15Cによって阻止される。したがって、走査線11の近傍の段差部に透過電極14Aが存在していても、前記現像液を介して電池反応が生じる恐れがない。
このように、本発明の第4実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、透過電極14Aの端部が走査線11及び信号線13に起因する段差部から2μm以上離すことができない(図18のように距離Bの値が負である)場合であっても、現像液を介して反射電極16と透過電極14Aによって電池回路が形成されることがない。その結果、透過電極14Aの還元・腐食が確実に防止され、「点欠陥」と呼ばれる画素不良も確実に防止される。
また、走査線11上にそれに重なるように半導体膜12bが配置され、その上に透過電極14Aと感光性層間絶縁膜15Cが配置されているため、本第4実施形態は、走査線11のテーパー角が悪い場合に有効である。
なお、本第4実施形態で使用した感光性層間絶縁膜15Cは、第1実施形態のように、透過電極14Aの端部を走査線11及び信号線13に起因する段差部から2μm以上離すことができる場合にも、適用可能である。
(第5実施形態)
図24〜図30は、本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図であり、図31は図30のC−C線に沿った部分断面図である。これらの図はいずれも、一つの画素領域Pについてのみ示している。この半透過型液晶表示装置は、いわゆるIPS(In-Plane Switching)型(横電界型ともいう)である点で、上述した第1〜第4実施形態とは異なる。
最初に、図24に示すように、ガラス基板10上に、ゲート電極11aと走査線(ゲート線)11と共通電極線17を形成する。例えば、Cr、Al、Mo、TiもしくはCuまたはその合金の膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて当該金属膜をパターニングすることにより、相互に一体化されたゲート電極11a及び走査線11と、共通電極線17が得られる。図24の左右方向に延在する走査線11と共通電極線17は、いずれも、図24の上下方向に等間隔で配置されている。
続いて、CVD法により、ガラス基板10の全面にわたってゲート絶縁膜21としてのSiNx膜を形成して、ゲート電極11aと走査線11と共通電極線17を覆う。その後、ノンドープのa−Si膜と、燐ドープのn型a−Si膜をこの順に形成し、これら二つのa−Si膜をフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターン化して、図25に示すように複数の島状の半導体膜12及び12cを形成する。当該画素領域Pにおいて、ゲート電極11aと重なった半導体膜12は、TFTの活性層として使用される。走査線11と重なった半導体膜12cは、後に形成される信号線(データ線)13と重なる位置にあり、走査線11と共通電極線17の双方と重なっている。半導体膜12cは、走査線11及び共通電極線17と信号線13との間の寄生容量を抑制するために設けられているものであるから、省略してもよい。
次に、半導体膜12及び12cの上に、走査線11と同様の金属膜を形成した後、それをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターン化して、図26に示すように、信号線13、ソース電極13s及びドレイン電極13dを形成する。ソース電極13sとドレイン電極13dは、半導体膜12と部分的に重なっており、ゲート電極11a及びゲート絶縁膜21と共にTFT25を構成する。ドレイン電極13dは、当該画素領域Pに対応する信号線13と一体化されている。図26の上下方向に延在する信号線13は、図26の左右方向に等間隔で配置されており、走査線11と共にマトリックスを構成している。
次に、ガラス基板10の全面にわたって、ゲート絶縁膜21上にパッシベーション膜22を形成し、TFT25と信号線13を覆う。その後、図27に示すように、ソース電極13s及び共通電極線17と重なる位置において、エッチング法によりパッシベーション膜22にコンタクトホール22a及び22bをそれぞれ形成する。コンタクトホール22aはソース電極13sと重なる位置にあり、コンタクトホール22bは共通電極線17と重なる位置にある。パッシベーション膜22としては、例えばSiNx膜が好適に使用される。
次に、パッシベーション膜22上にITO膜を形成してからこれをフォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターニングし、図28に示すように、透過電極14B及び共通電極18を形成する。この時、透過電極14Bは、パッシベーション膜22のコンタクトホール22aを介してソース電極13sに接触せしめられ、共通電極18は、パッシベーション膜22のコンタクトホール22cを介して共通電極線17に接触せしめられる。こうして、透過電極14と共通電極18は、ソース電極13sと共通電極線17にそれぞれ電気的に接続される。この時、透過電極14Bの端部は、当該画素領域Pに隣接する走査線11(TFT25と反対側(図28では上方)にある)から、共通電極線17の幅に相当する距離だけ離れており、その走査線11とは重なっていない。また、透過電極14Bの端部は、当該画素領域Pに対応する信号線13(図28の右側にある)及びこれに隣接する信号線13(図28の左側にある)からも十分な距離だけ離れており、両信号線13とは重なっていない。
次に、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に感光性有機樹脂膜を形成した後、これを選択的に露光・現像して、図29に示すように、表面に凹凸を有する感光性層間絶縁膜15Dを形成する。感光性層間絶縁膜15Dは、透過領域Tに対応する箇所に略矩形の窓15Daを有しており、それ以外の部分全体を覆っている。この点は、上述した第2実施形態の場合と同様である(図16を参照)。窓15Daの両側では、感光性層間絶縁膜15Dが帯状となって共通電極18及び信号線13と重なっている。この部分における寸法関係については、後述する。
次に、ガラス基板10の全面にわたって、パッシベーション膜22上に、バリアメタル膜23用のMoあるいはMo合金等の金属膜を形成し、その上に続いて反射電極16用のAlあるいはAl合金等の金属膜を形成する。その後、反射電極16用の金属膜上に所定パターンを持つフォトレジスト膜を形成し、それをマスクとしてこれら二つの金属膜をエッチングして、図30及び図31に示すように、感光性層間絶縁膜15D上にバリアメタル膜23及び反射電極16を選択的に形成する。
バリアメタル膜23及び反射電極16は、略矩形状のパターンを有していて、感光性層間絶縁膜15Dのそれとは大きく異なっている。バリアメタル膜23は、当該画素領域Pの内部において、透過電極14側の端部で透過電極14Bと接触しており、この接触により、バリアメタル膜23と透過電極14Bとは電気的に相互接続されている。バリアメタル膜23上に形成された反射電極16は、両者の接触により電気的に相互接続されているので、反射電極16はバリアメタル膜23を介して透過電極14Bに電気的に接続されていることになる。
感光性層間絶縁膜15Dの表面には、凹凸が形成されているので、それを反映して反射電極16にも凹凸が形成されている。
以上のようにして、本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板が完成する。このTFTアレイ基板は、所定間隔で対向基板(図示せず)と接合され、さらに両基板間の間隙に液晶層を配置して密封することにより、液晶パネルが得られる。そして、この液晶パネルにバックライトを組み込めば、本発明の第5実施形態に係るIPS型の半透過型液晶表示装置が得られる。
この半透過型液晶表示装置は、画素電極(透過電極14B及び反射電極16)と共通電極18との間に信号電圧を印加し、液晶層中の液晶分子の配向状態をTFTアレイ基板に平行な面内で変化させることによって所望の画像を表示する。透過モードでは、バックライトから放射された光を透過電極14Bを介して液晶層に透過させて画像を表示する。反射モードでは、反射電極16で反射した外光を液晶層に透過させて画像を表示する。
図31は、図30のC−C線に沿った断面図である。本発明者の研究によれば、図31における距離E、すなわち、共通電極18(これはITOよりなる)の信号線13に沿って延在する部分の幅と、共通電極18と重なった信号線13の幅との差の(1/2)は、その両側において、距離Bと同様に、2μm以上であることが必要であることが分かった。
また、図31の距離D、すなわち感光性層間絶縁膜15Dの信号線13と重なっている帯状領域の幅と、信号線13の幅との差の(1/2)は、0μm以上であり、且つ共通電極18から外側(図31では左右)にはみ出さないことが必要であることが分かった。つまり、感光性層間絶縁膜15Dの帯状部分の幅が信号線13の幅に等しいか、それよりも大きく、且つ共通電極18の幅から外側にはみ出さないことが必要であることが判明した。
バリアメタル膜23と反射電極16を形成する工程は、第1実施形態で述べたのと同様にして実施される(図11〜図12参照)が、バリアメタル膜23の厚さに起因して、バリアメタル膜23用の金属膜23aにクラック30が生じやすい。このクラック30によって第1〜第4の実施形態の場合と同様の電池腐食反応が生じやすい箇所は、第1〜第4の実施形態の場合とは異なり、信号線13(すなわち、信号線13に起因する段差部)の近傍であることが分かった。そこで、共通電極18と信号線13とが重なり合っている箇所における距離D及びEを、上記のように設定したものである。
本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置では、このように、共通電極18と信号線13とが重なり合っている箇所において、感光性層間絶縁膜15Dと信号線13の端縁間の距離Eが2μm以上とされ、しかも、共通電極18と信号線13の端縁間の距離Dが0μm以上とされ、且つ共通電極18よりはみ出さないように設定されているため、クラック30を通じて当該現像液が共通電極18まで到達することがない。したがって当該現像液と反射電極16と共通電極18によって電池回路が形成されることがない。その結果、共通電極18の還元・腐食が防止され、「点欠陥」と呼ばれる画素不良も防止される。
(変形例)
上述した第1〜第5の実施形態は本発明を具体化した例を示すものである。したがって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、透過電極または共通電極をITO膜より形成した場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電池反応が生じ得るものであれば、透過電極または共通電極をIZO等の他の透明導電膜によって形成した場合にも適用が可能である。
本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の概略構成を示す部分平面図である。 図1のA1−A1線に沿った部分断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図である。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図3の続きである。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図4の続きである。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図5の続きである。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図6の続きである。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図7の続きである。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図8の続きである。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す、図1のA1−A1線に沿った部分断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法において、バリアメタル膜と反射電極を形成する工程を示す、図1のA1−A1線に沿った部分断面図である。 本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法において、バリアメタル膜と反射電極を形成する工程を示す、図1のA1−A1線に沿った部分断面図で、図11の続きである。 (a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法において、走査線の端縁と、透過電極の走査線側の端縁との距離Bの算出方法を示す説明図であり、(c)は、距離Bと還元反応の発生の有無との関係を示す表である。 本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図である。 本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図14の続きである。 本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図15の続きである。 本発明の第2実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図16の続きである。 図17のA2−A2線に沿った部分断面図である。 本発明の第3実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図である。 本発明の第3実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図19の続きである。 本発明の第4実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図である。 本発明の第4実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図21の続きである。 図22のA4−A4線に沿った部分断面図である。 本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図である。 本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図24の続きである。 本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図25の続きである。 本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図26の続きである。 本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図27の続きである。 本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図28の続きである。 本発明の第5実施形態に係る半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図29の続きである。 図30のC−C線に沿った部分断面図である。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図である。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図32の続きである。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図33の続きである。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図34の続きである。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図35の続きである。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図36の続きである。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法を示す部分平面図で、図37の続きである。 図38のA−A線に沿った部分断面図である。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法において、ITO膜(透過電極)が断線する様子を示す部分断面図である。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法において、ITO膜(透過電極)が断線する様子を示す部分断面図で、図40の続きである。 従来の半透過型液晶表示装置に使用されるTFTアレイ基板の製造方法において、ITO膜(透過電極)が断線する様子を示す部分断面図で、図41の続きである。
符号の説明
10 ガラス基板
11 走査線
11a ゲート電極
12、12a、12b、12c 半導体膜
13 信号線
13s ソース電極
13d ドレイン電極
14、14A 透過電極
15、15A、15B、15C、15D 感光性層間絶縁膜
15Aa、15Da 感光性層間絶縁膜の窓
15Ba 感光性層間絶縁膜の透孔
16 反射電極
16a 反射電極用金属膜
17 共通電極線
18 共通電極
21 ゲート絶縁膜
22 パッシベーション膜
22a、22b パッシベーション膜のコンタクトホール
23 バリアメタル膜
23a バリアメタル膜用金属膜
24 フォトレジスト膜
25 TFT
30 クラック
110 ガラス基板
111 走査線
111a ゲート電極
112、112a 半導体膜
113 信号線
113s ソース電極
113d ドレイン電極
114 透過電極
115 感光性層間絶縁膜
116 反射電極
116a 反射電極用金属膜
121 ゲート絶縁膜
122 パッシベーション膜
122a パッシベーション膜のコンタクトホール
123 バリアメタル膜
123a バリアメタル膜用金属膜
124 フォトレジスト膜
125 TFT
130 クラック
140 透過電極の消失箇所
T 透過領域
R 反射領域
P 画素領域

Claims (20)

  1. 基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
    前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
    前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置において、
    前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm以上に設定されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
  2. 前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が3μm以上に設定されている請求項1に記載の半透過型液晶表示装置。
  3. 前記透過電極とそれに対応する前記信号線との距離も2μm以上に設定されている請求項1または2に記載の半透過型液晶表示装置。
  4. 前記層間絶縁膜が前記走査線を覆うように形成されていて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記層間絶縁膜で覆われている請求項1〜3のいずれか1項に記載の半透過型液晶表示装置。
  5. 前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させる透過領域に相当する幅を有していると共に、前記走査線に沿って延在する帯状の透孔を有している請求項4に記載の半透過型液晶表示装置。
  6. 基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
    前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
    前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置において、
    前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが部分的に重なって配置されているか、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm未満に設定されており、
    前記層間絶縁膜が、前記走査線を覆うように形成されていて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記層間絶縁膜で覆われていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
  7. 前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて、前記基板の全面を覆っている請求項6に記載の半透過型液晶表示装置。
  8. 基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
    前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
    前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置において、
    前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が半導体膜で覆われており、その半導体膜は、前記走査線と重ねられていると共に当該走査線に沿って延在していることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
  9. 前記層間絶縁膜が前記走査線を覆うように形成されていて、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記層間絶縁膜で覆われている請求項8に記載の半透過型液晶表示装置。
  10. 基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
    前記基板上で複数の前記走査線の各々に隣接して当該走査線に沿って延在する複数の共通電極線と、
    前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極と、
    前記共通電極線に沿って延在する第1部分と、前記信号線と重ねて配置されると共に当該信号線に沿って延在する第2部分とを持つ共通電極と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
    前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置において、
    前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて、前記基板の全面を覆っており、
    前記層間絶縁膜の前記共通電極の前記第2部分と重なる領域の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、且つ前記第2部分の幅に等しいかそれよりも小さく設定されており、
    前記共通電極の前記第2部分の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、それらの幅の差は前記第2部分の両側においてそれぞれ2μm以上に設定されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
  11. 基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
    前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
    前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置を製造する方法において、
    前記基板上に前記透過電極用の導電膜を形成する工程と、
    前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm以上に設定されるように、前記導電膜をパターン化する工程と
    を備えたことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
  12. 前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が3μm以上に設定される請求項11に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
  13. 前記透過電極とそれに対応する前記信号線との距離が2μm以上に設定される請求項11または12に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
  14. 前記走査線を覆うように前記層間絶縁膜を形成し、もって前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う工程をさらに含む請求項11〜13のいずれか1項に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
  15. 前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う工程において、前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させる透過領域に相当する幅を有すると共に前記走査線に沿って延在する帯状の透孔を有するようにパターン化される請求項14に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
  16. 基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
    前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
    前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置を製造する方法において、
    前記基板上に前記透過電極用の導電膜を形成する工程と、
    前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが部分的に重なって配置されているか、前記透過電極とそれに対応する前記走査線とが離れて配置されていると共に、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との距離が2μm未満に設定されるように、前記導電膜をパターン化する工程と、
    前記走査線を覆うように前記層間絶縁膜を形成し、もって前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う工程と
    を備えたことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
  17. 前記層間絶縁膜が、前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて、前記基板の全面を覆うようにパターン化される請求項16に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
  18. 基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
    前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
    前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置の製造方法において、
    前記基板上に半導体膜を形成する工程と、
    前記画素領域の各々において、前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間が前記半導体膜で覆われ、且つその半導体膜が前記走査線と重なると共に当該走査線に沿って延在するように、前記半導体膜をパターン化する工程とを備えたことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
  19. 前記走査線を覆うように前記層間絶縁膜を形成し、もって前記透過電極とそれに対応する前記走査線との間の隙間を前記層間絶縁膜で覆う工程をさらに含む請求項18に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
  20. 基板上に第1方向に沿って形成され且つ前記第1方向に直交する第2方向に所定間隔で配置された複数の走査線と、
    前記基板上で複数の前記走査線の各々に隣接して当該走査線に沿って延在する複数の共通電極線と、
    前記基板上に前記第2方向に沿って形成され且つ前記第1方向に所定間隔で配置された複数の信号線と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極と、
    前記共通電極線に沿って延在する第1部分と、前記信号線と重ねて配置されると共に当該信号線に沿って延在する第2部分とを持つ共通電極と、
    前記走査線と前記信号線によって前記基板上に画定された複数の画素領域の各々に配置された透過電極及び反射電極とを備え、
    前記反射電極は、層間絶縁膜及びバリアメタル膜を介して前記基板上に配置されていると共に、前記バリアメタル膜を介して前記透過電極に電気的に接続されている半透過型液晶表示装置の製造方法において、
    前記基板上に前記共通電極用の導電膜を形成する工程と、
    前記共通電極線に沿って延在する第1部分と、前記信号線と重ねて配置されると共に当該信号線に沿って延在する第2部分とを持つように、前記共通電極用の導電膜をパターン化する工程と、
    前記基板上に前記層間絶縁膜用の絶縁膜を形成する工程と、
    前記透過電極を露出させて透過領域を画定する窓を除いて前記基板の全面を覆うように、前記層間絶縁膜用の絶縁膜をパターン化する工程とを備え、
    前記共通電極用の導電膜をパターン化する工程では、前記層間絶縁膜の前記共通電極の前記第2部分と重なる領域の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、且つ前記第2部分の幅に等しいかそれよりも小さく設定され、
    前記層間絶縁膜用の絶縁膜をパターン化する工程では、前記共通電極の前記第2部分の幅が、それと重なった前記信号線の幅よりも大きく、それらの幅の差は前記第2部分の両側においてそれぞれ2μm以上に設定されることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
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