JP4224975B2 - 液晶表示装置の画素電極形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の画素電極形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、マルチメディア情報化時代の必需品として、携帯電話、携帯端末、ノート型パーソナルコンピュータ、カメラ一体型ビデオテープレコーダ等の多くの製品に使用されている。
特に、低温ポリシリコンＴＦＴ液晶表示装置 (Low-Temperature Poly-Silicon Thin-Film-Transistor liquid-Crystal-Display) は、駆動回路であるＴＦＴ素子をガラス基板上に集積することができるため、高精細化、低消費電力化が可能となり、将来、様々な回路を集積できることで応用も広がることが期待されている。また、低温ポリシリコンＴＦＴ型の高精細液晶パネルを量産化するうえで、一層の低コスト化への要求が高まっている。
【０００３】
液晶表示装置を光の利用方法で分類すると、液晶表示装置はバックライトを利用する透過型、外光を利用する反射型、および、両方の機能を持った反射／透過型に分類される。
反射／透過型は、暗所ではバックライトを利用し、明所では外光を画素電極で反射させることにより、高輝度、省消費電力を実現している。
【０００４】
図１３は、反射／透過型の液晶表示装置の駆動基板の構造の一例を示す平面図である。この液晶表示装置は、いわゆるボトムゲート型の低温ポリシリコンＴＦＴ−ＬＣＤである。
図１３において、表示画素部１０１は、マトリクス状に配置されており、この表示画素部１０１は、反射用画素電極１０２とこの反射用画素電極１０２の下に形成された透過用画素電極１０３を有する。各表示画素部１０１は、透過部Ｗを備えており、また、各表示画素部１０１の一隅部には、ＴＦＴ素子１０４が形成されている。
ＴＦＴ素子１０４は、ゲート線１０６、信号線１０５、反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３にそれぞれ電気的に接続されている。
【０００５】
図１４は、液晶表示装置のＴＦＴ素子１０４の断面構造を示す断面図であって、図１３におけるＡ−Ａ線方向の断面図である。また、図１５は液晶表示装置の透過部Ｗの周辺の構造を示す断面図であって、図１３におけるＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１４に示すＴＦＴ素子１０４において、ガラス板等からなる絶縁性で透明な基板１１０上には、たとえば、ＣｒやＭｏ等の導電材料からなるゲート電極１０７が所定のパターンで形成されている。このゲート電極１０７は、上記したゲート線１０６に電気的に接続および図示しない蓄積容量配線に電気的に接続されている。
【０００６】
ゲート電極１０７上には、当該ゲート電極１０７を被覆するように窒化シリコンからなるバリア絶縁膜１１２が形成され、このバリア膜１１２上には酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１１３が形成されている。
このゲート絶縁膜１１３上には、所定パターンのポリシリコン層１０８が形成されている。このポリシリコン層１０８は、図示しないコンタクトホールを通じて上記の信号線１０５および反射用画素電極１０２、透過用画素電極１０３に電気的に接続される。
ポリシリコン層１０８上には、当該ポリシリコン層１０８のゲート電極１０７上に位置する部分を被覆し、被覆された部分のポリシリコン層１０８へのイオン注入を阻止するためのストッパ層１１５が形成されている。ポリシリコン層１０８は、周知の方法により、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain ）領域およびＮ+ 領域が形成され、活性化されている。
ゲート絶縁膜１１３上には、ポリシリコン層１０８およびストッパ層１１５を被覆するように、酸化シリコンからなる層間絶縁膜１１６が形成され、層間絶縁膜１１６上には窒化シリコンからなる層間絶縁膜１１７が形成されている。
【０００７】
層間絶縁膜１１７上には、表面に凹凸を有する拡散板１１８が形成されている。この拡散板１１８は、上層に形成される反射用画素電極１０２に凹凸を発生させて、当該反射用画素電極１０２に入射する光を拡散させて輝度を向上させるために設けられている。
拡散板１１８上には、平坦化層１１９が形成されている。この平坦化層１１９は、反射用画素電極１０２を形成しやすい程度に拡散板１１８の凹凸を滑らかにするために設けられている。
【０００８】
平坦化層１１９上には、透過用画素電極１０３が形成され、透過用画素電極１０３上には反射用画素電極１０２が形成されている。透過用画素電極１０３は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜等の透明膜で形成され、反射用画素電極１０２はＡｌ等の反射膜で形成されている。
【０００９】
基板１１０から反射用画素電極１０２までは、一連のプロセスで形成され、液晶表示装置を駆動する駆動基板を構成する。図１４に示すように、この駆動基板の表面側にＩＴＯ膜等の透明膜からなる対向電極１３４、カラーフィルタ１３５、位相差板１３６および偏光板１３７が設けられており、反射用画素電極１０２と対向電極１３４との間に液晶１３０が封入され、駆動基板の裏面側に位相差板１３３、偏光板１３２および面状光源１３１が設けられている。
図１４に示すように、外部から偏光板１３７に向かって入射する外光ＯＬは、液晶１３０を通じて反射用画素電極１０２で反射し、液晶１３０を通じて再び外部に出力可能となっている。
一方、面状光源１３１からの光ＢＬは、反射用画素電極１０２が存在するため、偏光板１３７側に出力されない。
【００１０】
一方、図１５に示すように、基板１１０上に積層されたバリア膜１１２、ゲート絶縁膜１１３、層間絶縁膜１１６，１１７、拡散板１１８および平坦化層１１９には、基板１１０にまで達する穴Ｈが形成されている。透過用画素電極１０３は、平坦化層１１９上に形成されているとともに、穴Ｈの底部である基板１１０の表面および穴Ｈの内周面を覆うように形成されている。
さらに、この透過用画素電極１０３上に形成された反射用画素電極１０２は、穴Ｈの底部において窓１０２ｗが形成されている。
このため、図１５に示すように、面状光源１３１からの光ＢＬは窓１０２ｗを通じて偏光板１３７側に出力可能となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の液晶表示装置の反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３を形成するには、まず、平坦化層１１９上に透明導電膜を真空雰囲気において成膜したのち、フォトリソグラフィー工程によって図１３に示した所定パターンにパターニングし透過用画素電極１０３を形成する。次いで、透過用画素電極１０３上に反射導電膜を真空雰囲気において成膜したのち、フォトリソグラフィー工程によってパターニングし反射用画素電極１０２を形成する。
フォトリソグラフィー工程は、処理前洗浄・レジスト塗布・プリベーク・露光・現像・ポストベーク等の多くの工程からなりたっている。このため、反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３を形成するのに２つのフォトリソグラフィー工程が必要であると、量産工場においては工程数が多く、大型のコーターディベロッパーが多数必要となり設備コストが嵩み、製品の低コスト化を妨げる要因となっていた。このため、反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３を形成するための工程数の削減が望まれていた。
また、フォトリソグラフィー工程では、多量の薬液を使用するため、省資源化や環境汚染の防止の観点から、反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３の形成をいわゆるドライプロセスによって行うことが望まれていた。
【００１２】
一方、薄膜をフォトリソグラフィーによらずにパターニングする方法として、たとえば、レーザを用いた加工が提案されている。レーザ加工は、マスクを通じた所定パターンのレーザ光を被加工面に照射することにより被加工面を構成する材料を選択的に除去する。一般に、エキシマレーザは、アブレーションと呼ばれる、光化学的に直接結合を解離する熱的な影響を受けにくい加工を行うため、被加工面のエッジの仕上がりが非常にシャープとなるとともに、ビーム整形器によりレーザ光の断面積を拡大することにより比較的広い面積を一括して加工できる。 このレーザ加工方法を反射用画素電極１０２や透過用画素電極１０３のパターニングに用いれば、フォトリソグラフィーを省略することが可能である。
【００１３】
具体的には、平坦化層１１９上にＩＴＯ等の透過導電膜を形成したのち、レーザ加工により透過用画素電極１０３を加工する。その後、この透過用画素電極１０３を覆うように、Ａｌ等の反射導電膜を成膜し、レーザ加工によりこの反射導電膜を選択的に除去して反射用画素電極１０２を形成する。このとき、反射用画素電極１０２を加工するには、隣接する反射用画素電極１０２間および開口１０２ｗの加工が必要である。
しかしながら、反射用画素電極１０２の開口１０２ｗを加工する際に、透過用画素電極１０３上に反射導電膜が形成されているため、反射導電膜は、透明導電膜よりも加工に要するレーザ光のエネルギー密度が高く、また、線膨張係数が大きいため、反射導電膜が除去されるとともに透過用画素電極１０３がレーザ光によってダメージを受け、反射導電膜のみを選択的に除去することができないという問題が存在した。すなわち、反射導電膜の線膨張係数が透明導電膜の線膨張係数よりも大きいと、反射導電膜の熱膨張によって当該反射導電膜の下層の透明導電膜まで破壊されやすい。
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、反射／透過型の液晶表示装置の画素電極をレーザ光を用いて形成可能な液晶表示装置の画素電極形成方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に係る液晶表示装置の画素電極形成方法では、光を透過する基板と、前記基板上に所定形状でパターニングされた導電性透過膜からなる光を透過する透過用画素電極と、前記透過用画素電極上に形成され当該透過用画素電極を透過した光を通過させる開口をもつ導電性反射膜からなる所定パターンの反射用画素電極とを有する液晶表示装置における前記反射用画素電極の形成方法であって、前記透過用画素電極を被覆するよう前記基板上に導電性材料からなるストッパ層を成膜する工程と、前記ストッパ層の表面に導電性反射膜を成膜する工程と、前記導電性反射膜に所定パターンのレーザ光を照射し、当該導電性反射膜および前記ストッパ層を選択的に除去し、前記反射用画素電極を形成する工程とを有し、前記導電性透過膜にアニール処理されたＩＴＯ (Indium Tin Oxide) 膜を用い、前記ストッパ層にアニール処理されていないＩＴＯ (Indium Tin Oxide) 膜を用いる。
【００１９】
本発明の観点によれば、基板上に形成された透過用画素電極は、導電性材料によって被覆される。このため、透過用画素電極とストッパ層とは電気的に接続される。このストッパ層の表面に導電性反射膜を成膜すると、ストッパ層と導電性反射膜とは電気的に接続される。
この状態において、導電性反射膜に所定パターンのレーザ光を照射すると導電性透過膜は選択的に除去され、反射用画素電極が形成される。
このとき、レーザ光の照射による導電性反射膜の選択的除去と同時にストッパ層も同時に選択的に除去される。したがって、レーザ光の加工エネルギーは、ストッパ層で吸収消費され、ストッパ層の下層の透過用画素電極がレーザ光によりダメージを受けない。
また、ストッパ層の形成材料に可視光を透過する材料を用いれば、ストッパ層の一部がレーザ加工により除去されずに透過用画素電極上に残存したとしても、透過用画素電極の可視光の透過を妨げることがない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施形態
図１は、本発明が適用される液晶表示装置における駆動基板の構成の一例を示す平面図である。
図１に示すように、駆動基板１は、マトリクス状に配列された画素電極部２と、各画素電極部２に対して設けられたＴＦＴ(Thin Film Transistor)素子３０とを有する。各画素電極部２の間には、信号線５およびゲート線６が設けられている。
【００２２】
画素電極部２は、透過用画素電極１０と、この透過用画素電極１０上に形成されたストッパ層１５と、このストッパ層１５上に形成された反射用画素電極１２とを有する。また、反射用画素電極１２には、開口１２ｗが形成されている。
【００２３】
ＴＦＴ素子３０は、ゲート電極７とこのゲート電極７に交差するように配置されたポリシリコン層８とを有している。ゲート電極７は、ゲート線６に電気的に接続されている。ポリシリコン層８の一端部は信号線５に電気的に接続され、他端部は透過用画素電極１０に電気的に接続されている。
なお、ゲート線６はＴＦＴ素子３０に走査信号を供給するための配線であり、信号線５はＴＦＴ素子３０に信号電圧を印加するための配線である。
【００２４】
図２は、駆動基板１のＴＦＴ素子３０の周辺の断面構造を示す断面図であって、図１におけるＡ−Ａ線方向の断面を示している。また、図３は、駆動基板１の開口１２ｗの周辺の断面構造を示す断面図であって、図１におけるＢ−Ｂ線方向の断面図である。
また、図２および図３に示すように、駆動基板１の電極形成面側に対向して配置された対向電極６２、カラーフィルタ６４、位相差板６６および偏光板６８と、駆動基板１の裏面側に配置された位相差板７０、偏光板７２および面状光源７４とによって液晶表示装置は構成される。
【００２５】
駆動基板１は、基板４０と、ゲート電極７と、バリア膜４４と、ゲート絶縁膜４６と、ポリシリコン層８と、ストッパ層５０と、層間絶縁膜４８，５２と、拡散板５４と、平坦化層５６と、透過用画素電極１０と、ストッパ層１５と、反射用画素電極１２とを有する。
【００２６】
基板４０は、たとえば、ガラス材料等の光を透過する材料で形成されている。
ゲート電極７は、基板４０上に上記したゲート線６とともにパターニングされている。このゲート電極７は、たとえば、ＣｒやＭｏ（モリブデン）等の導電材料を基板４０上にスパッタリングにより成膜し、このＣｒやＭｏ等の薄膜を、たとえば、フォトリソグラフィーによってパターニングすることにより得られる。
【００２７】
バリア膜４４は、ゲート電極７を被覆するように基板４０上に成膜されている。このバリア膜４４は、たとえば、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコンを基板４０上に成膜したものである。
ゲート絶縁膜４６は、バリア膜４４上に形成されており、たとえば、酸化シリコンをプラズマＣＶＤ法により成膜したものである。
【００２８】
ポリシリコン層８は、ゲート絶縁膜４６上にパターニングされている。このポリシリコン層８は、たとえば、非晶質シリコンをゲート絶縁膜４６上にプラズマＣＶＤ法により成膜したのち、アニール処理を施して非晶質シリコンに含まれる水素を除去し、結晶化させることでポリシリコンに転換させ、このポリシリコンを、たとえば、フォトリソグラフィーによりパターニングすることにより得られる。
また、ポリシリコン層８のストッパ層５０の両側には、たとえば、リン（Ｐ）等の不純物が所定の濃度で注入され、活性化されることによりＬＤＤ（LightlyDoped Drain ）領域およびＮ+ 領域が形成されている。
【００２９】
ストッパ層５０は、たとえば、酸化シリコンで形成されている。このストッパ層５０は、たとえば、ＣＶＤ法によりポリシリコン層８を覆うようにゲート絶縁膜４６上に酸化シリコンを成膜したのち、この酸化シリコンをゲート電極７をマスクとしてセルフアライメントによりパターニングすることにより得られる。このため、ストッパ層５０は、ポリシリコン層８のゲート電極７上に位置する部分を被覆している。
なお、上記のＬＤＤ領域は、このストッパ層５０をマスクとして不純物がイオン注入されることにより形成される。また、このストッパ層５０および当該ストッパ層５０の周辺をフォトレジストによりマスクしたのち、不純物をポリシリコン層８にイオン注入することにより、Ｎ+ 領域が形成される。その後、アニール処理により、不純物の活性化を図る。
【００３０】
層間絶縁膜４８は、ストッパ層５０およびポリシリコン層８を覆うようにゲート絶縁膜４６上に形成されている。この層間絶縁膜４８は、たとえば、酸化シリコンがＣＶＤ法により成膜されている。
層間絶縁膜５２は、層間絶縁膜４８上に形成されている。この層間絶縁膜４８は、たとえば、窒化シリコンがＣＶＤ法により成膜されている。
【００３１】
拡散板５４は、層間絶縁膜５２上に形成されている。この拡散板５４は、表面に凹凸を有している。この凹凸により、当該拡散板５４上層に形成される反射用電極１２に凹凸を形成し、当該反射用電極１２に入射する光を拡散させて画面の輝度を向上させるために設けられている。
拡散板５４は、層間絶縁膜５２上にアクリル樹脂等からなるレジストをスピンコートにより塗布し、ポストベーク処理によりレジストを下地層に定着させ溶媒を除去し、このレジストの表面に凹凸を形成することにより得られる。レジスト表面への凹凸の加工は、たとえば、フォトリソグラフィーあるいはレーザ加工によって行われる。
【００３２】
平坦化層５６は、拡散板５４上に形成されており、拡散板５４の表面の凹凸を滑らかにし、透過用電極１０および反射用画素電極１２が定着しやすいようにするために設けられている。このため、平坦化層５６の表面は拡散板５４の表面よりも滑らかになっている。
【００３３】
図３に示すように、上記のバリア膜４２、ゲート絶縁膜４６、層間絶縁膜４８，５２、拡散板５４および平坦化層５６には、基板４０にまで達するテーパ状の穴Ｈが形成されている。
透過用画素電極１０は、図２に示すように、平坦化層５６上に形成されているとともに、図３に示すように、上記のテーパ状の穴Ｈの内周面および穴Ｈの底部である基板４０の表面を覆うように形成されている。
この透過用画素電極１０は、たとえば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の導電性の透過膜によって形成されている。
また、透過用画素電極１０は、図１に示したように、矩形状にパターニングされている。
【００３４】
ストッパ層１５は、図３に示すように、反射用画素電極１２の開口１２ｗの下部に形成された開口１５ｗを除いて透過用画素電極１０の表面に全面的に形成されている。このストッパ層１５は、たとえば、アニール処理を施していないＩＴＯ(Indium Tin Oxide)や窒化チタン（ＴｉＯ2 ）等の導電性の透過膜で形成されている。このため、ストッパ層１５と透過用画素電極１０とは電気的に接続されている。
【００３５】
反射用画素電極１２は、ストッパ層１５の表面に全面的に形成されている。この反射用画素電極１２は、図３に示すように、開口１２ｗが形成されている。反射用画素電極１２は、たとえば、Ａｌ等で形成された導電性の反射膜で形成されている。このため、反射用画素電極１２は、ストッパ層１５を介して透過用画素電極１０と電気的に接続されている。
なお、反射用画素電極１２は、後述するように、レーザ光によるアブレーション加工によりパターニングされる。
【００３６】
対向電極６２、カラーフィルタ６４、位相差板６６および偏光板６８は、一体化されて駆動基板１の画素電極形成側に対向配置される。
また、位相板７０、偏光板７２および面状光源７４は、一体化されて駆動基板１の非画素電極形成側に対向配置される。
対向電極６２は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の導電性の透過膜によって形成されており、透過用画素電極１０および反射用画素電極１２との間で電界を形成する。
【００３７】
偏光板６８および７２は、入射する光を直線偏光にする。
位相差板６６，７０は、液晶表示装置のコントラストの向上、色変化の低減、防止のために、偏光板６８または７２を通じて入射する直線偏光を円偏光にする光学補償を行う。
カラーフィルタ６４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の微細な着色層とブラックマトリックスと呼ばれる遮光層とが所定パターンに形成されたものである。
面状光源７４は、たとえば、冷陰極蛍光管等の光源を内蔵しており、面状の光ＢＬを基板４０側に向けて出力する。
【００３８】
対向電極６２と透過用画素電極１０および反射用画素電極１２との間に封入される液晶６０には、たとえば、ツイスティッドネマティック（ＴＮ）液晶が使用される。
【００３９】
上記構成の液晶表示装置では、偏光板６８側から入射した外光ＯＬは、偏光板６８、位相差板６６、カラーフィルタ６４および対向電極６２を通過して透過用画素電極１０に入射し、この反射用画素電極１２で反射されて偏光板６８から外部に再び出力される。反射用画素電極１２の表面は、拡散板５４の凹凸により凹凸を有しているので、反射用画素電極１２に入射された外光ＯＬは、散乱し画面の輝度が向上する。
【００４０】
一方、面状光源７４から出力された光ＢＬは、図２に示すように、反射用画素電極１２が存在する領域では、反射用画素電極１２によって遮断され、偏光板６８から外部へ出力されないが、図３に示すように、透過用画素電極１０に入射した光ＢＬの一部は反射用画素電極１２の開口１２ｗを通過し、対向電極６２、カラーフィルタ６４、位相差板６６および偏光板６８を通じて外部に出力される。
この結果、暗所では面状光源７４を利用し、明所では外光を反射用画素電極１２で反射させることにより、高輝度で省消費電力化された液晶表示装置が得られる。
【００４１】
次に、上述した反射用画素電極１２の形成方法について説明する。
図４は、反射用画素電極１２のパターニングに用いるレーザ加工装置の概略構成の一例を示す図である。
図４に示すレーザ加工装置２００は、レーザ光源２０１と、複数のミラー２０２，２０３，２０４と、ビーム整形器２０５と、マスク２０６と、縮小投影レンズ２０７と、ステージ２０８とを有する。
【００４２】
レーザ光源２０１は、レーザビームＬＢを出力する。このレーザ光源２０１から出力されるレーザビームＬＢによって加工対象物２１０の被加工面２１０ｆが加工される。
レーザ光源２０１には、たとえば、エキシマレーザや、ＹＡＧレーザが用いられる。エキシマレーザには、レーザ媒質の異なる複数の種類が存在する。レーザ媒質としては、波長の長いほうからＸｅＦ（３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、Ｆ2 （１５７ｎｍ）が存在する。エキシマレーザは、熱エネルギーを利用した加工を行うＹＡＧレーザ（１．０６μｍ）、ＣＯ2 レーザ（１０．６μｍ）と大きく異なる点は、発振波長が紫外線の領域にあることである。エキシマレーザは、本質的にパルスでのみ発振し、パルス幅は数ｎｓ〜数十ｎｓでありレーザビームの形は長方形である。
一般に、エキシマレーザは、アブレーションと呼ばれる、光化学的に直接結合を解離する熱的な影響を受けにくい加工を行うため、被加工面のエッジの仕上がりが非常にシャープとなる。これに対して、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2 レーザでは加工部分が溶融後蒸発するため、熱の影響で周辺部が丸くなりきれいな端面とならない。
さらに、エキシマレーザは、初期のビームの断面が約１０×１０mmの寸法を有し、このレーザビームを後述するビーム整形器により長面積化、大面積化することにより比較的広い面積を一括して加工できる。したがって、大面積の領域を同時に加工するのにエキシマレーザは適している。
【００４３】
ビーム整形器２０５は、ミラー２０２および２０３によって反射されたレーザ光源２０１からのレーザビームＬＢを拡大整形し、ミラー２０４に向けて出力する。
【００４４】
マスク２０６は、ビーム整形器２０５で整形されミラー２０４で反射されたレーザビームＬＢを通過させる所定パターンを有している。このマスク２０６は、たとえば、金属材料で形成されたマスク、透明なガラス材料や透明な樹脂で形成されたマスク、誘電体材料で形成されたマスク等が用いられる。
【００４５】
縮小投影レンズ２０７は、マスク２０６のパターンを通過したレーザビームＬＢを所定倍率で縮小してステージ２０８上の加工対象物２１０の被加工面２１０ｆに投影する。
【００４６】
ステージ２０８は、縮小投影レンズ２０７から投影されるレーザビームＬＢが加工対象物２１０の被加工面２１０ｆに合焦するように縮小投影レンズ２０７に対して配置されている。このステージ２０８は、加工対象物を固定する、たとえば、真空チャック等の固定手段を備えており、レーザビームＬＢを加工対象物２１０の被加工面２１０ｆ上の所望の位置に照射し、かつ、レーザビームＬＢを被加工面２１０ｆ上で合焦させることが可能なように、ｘ、ｙ，ｚ方向およびθ方向に移動位置決めが可能となっている。
【００４７】
上記構成のレーザ加工装置２００では、加工対象物２１０の被加工面２１０ｆにマスク２０６で規定される所定パターンのレーザビームＬＢが照射され、被加工面２１０ｆがレーザ加工される。
【００４８】
次に、上記レーザ加工装置２００を用いた反射用画素電極１２について説明する。
図５に示すように、駆動基板１の基板４０上に積層されたバリア膜４２、ゲート絶縁膜４６、層間絶縁膜４８，５２、拡散板５４および平坦化層５６にエッチングによって穴Ｈを形成したのち、平坦化層５６上に導電性透過膜を形成し、この導電性透過膜をパターニングして透過用画素電極１０を形成する。
この透過用画素電極１０のパターニングには、上記したレーザ加工装置２００を用いることができる。
また、透過用画素電極１０を構成する導電性透過膜には、たとえば、アニール処理をしたＩＴＯが用いられる。この導電性透過膜の形成には、たとえば、スパッタリング法が用いられる。
【００４９】
次いで、図６に示すように、透過用画素電極１０を覆うように、ストッパ層１５を形成する。
このストッパ層１５は、たとえば、ＩＴＯや窒化チタン等の導電性を有する透過膜が用いられる。また、ストッパ層１５にＩＴＯを用いる場合には、アニール処理が施されていないものが用いられる。また、ストッパ層１５の膜厚はできるだけ薄くする。
ストッパ層１５の形成には、たとえば、スパッタリング法が用いられる。
ストッパ層１５を形成すると、当該ストッパ層１５と透過用画素電極１０とは電気的に接続された状態となる。
【００５０】
次いで、図７に示すように、ストッパ層１５の表面に全面的に導電性反射膜１１を形成する。
この導電性反射膜１１は、たとえば、Ａｌ等の導電性を有する反射膜が用いられる。
導電性反射膜１１の形成には、たとえば、スパッタリング法が用いられる。
導電性反射膜１１を形成すると、当該導電性反射膜１１と透過用画素電極１０とはストッパ層１５を介して電気的に接続された状態となる。
【００５１】
次いで、導電性反射膜１１が形成された駆動基板１を上記のレーザ加工装置２００にセットし、図８に示すように、導電性反射膜１１の表面に向けて、所定パターンのレーザビームＬＢを照射する。レーザビームＬＢは、パルス状に断続的に導電性反射膜１１に照射される。
このとき、レーザビームＬＢのエネルギー密度は、導電性反射膜１１の被照射領域Ｒが一回の照射によりすべて除去されずに、導電性反射膜１１の一部のみがアブレーションにより除去される程度に設定する。
【００５２】
レーザビームＬＢが導電性反射膜１１の被照射領域Ｒに繰り返し照射されると、被照射領域Ｒが徐々に除去され、導電性反射膜１１の被照射領域Ｒが完全に除去されると、導電性反射膜１１に形成された開口からストッパ層１５が露出する。
【００５３】
ストッパ層１５が露出すると、ストッパ層１５もアブレーションにより除去されたところで、レーザビームＬＢの照射を停止する。
なお、レーザビームＬＢの照射は、下層の透過用画素電極１０がレーザビームＬＢによりダメージを受ける前に停止する。
このため、レーザビームＬＢの被照射領域Ｒにおける透過用画素電極１０上にストッパ層１５の一部が残存する可能性がある。しかしながら、ストッパ層１５は透過膜であるので、開口における透過用画素電極１０の可視光の透過を妨げることはない。
【００５４】
また、透過用画素電極１０の形成材料にアニール処理を施されたＩＴＯを用い、ストッパ層１５の形成材料にアニール処理を施されていないＩＴＯを用いると、透過用画素電極１０のレーザビームＬＢによるダメージを一層避けることができる。すなわち、アニール処理を施されていないＩＴＯは、アニール処理を施したＩＴＯよりも加工に必要なレーザのエネルギーが大きいため、ストッパ層１５で多くのエネルギーが消費され、透過用画素電極１０がダメージを受けにくくなる。
【００５５】
以上の工程により、図１に示した開口１２ｗをもつ矩形状の反射用画素電極１２がパターニングされる。
本実施形態によれば、ストッパ層１５を反射用画素電極１２のための導電性反射膜と透過用画素電極１０との間に形成したことにより、反射用画素電極１２をレーザビームＬＢによりパターニングしたときに、透過用画素電極１０が除去されたり、あるいは、基板４０から剥離する等のダメージを防止することが可能となる。この結果、レーザビームＬＢによる反射用画素電極１２の形成が可能となる。
【００５６】
参考形態
上述した実施形態では、ＩＴＯ等の導電性の透過膜からなるストッパ層１５を透過用画素電極１０の表面に全面的に形成し、透過用画素電極１０と反射用画素電極１２とを導通させるとともに、透過用画素電極１０のレーザビームＬＢによるダメージを防ぐ構成とした。
本参考形態では、ストッパ層が導電性のない場合でも、透過用画素電極１０と反射用画素電極１２とを導通させるとともに、透過用画素電極１０のレーザビームＬＢによるダメージを防ぐことができる電極形成方法について図９〜図１２を参照して説明する。なお、図９〜図１２において、上述した実施形態と同一構成部分については同一の符号を使用している。
【００５７】
図９は、上記した穴Ｈを形成したのち、平坦化層５６上に導電性透過膜を形成し、この導電性透過膜をパターニングして透過用画素電極１０を形成したのち、穴Ｈ内の透過用画素電極１０表面にストッパ層１５０を形成した状態を示している。
ストッパ層１５０は、可視光を透過する材料で形成されている。たとえば、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）や透明な樹脂材料である。また、樹脂材料を用いる場合には、レーザ加工装置２００のレーザビームＬＢの波長付近でできるだけ吸収率の高いものが好ましい。たとえば、ＫｒＦエキシマレーザーの場合は波長２４８ｎｍであるが、この波長２４８ｎｍ付近で吸収率が高いものである。
また、ストッパ層１５０は、たとえば、上記したレーザ加工装置２００を用いてレーザ加工やフォトリソグラフィ工程によって形成することができる。
【００５８】
ストッパ層１５０を形成後、図１０に示すように、ストッパ層１５０および矩形状にパターニングされた透過用画素電極１０を覆うように、導電性透過膜１１を形成する。
これにより、導電性透過膜１１と透過用画素電極１０とは電気的に接続される。
【００５９】
次いで、導電性反射膜１１が形成された駆動基板を上記のレーザ加工装置２００にセットし、図１１に示すように、導電性反射膜１１の表面に向けて、所定パターンのレーザビームＬＢを照射する。レーザビームＬＢは、パルス状に断続的に導電性反射膜１１に照射される。
このとき、レーザビームＬＢのパワーは、導電性反射膜１１の被照射領域Ｒが一回の照射によりすべて除去されずに、導電性反射膜１１の一部のみがアブレーションにより除去される程度に設定する。
【００６０】
導電性反射膜１１への所定パターンのレーザビームＬＢの照射により、上述した実施形態と同様の作用で導電性反射膜１１がパターニングされ、図１２に示すように、開口１２ｗをもつ反射用画素電極１２が形成される。
このとき、ストッパ層１５０の一部１５０ｐは、反射用画素電極１２と透過用画素電極１０との間に残存する。
【００６１】
以上のように、本参考形態によれば、ストッパ層１５０が導電性を有していなくても、透過用画素電極１０と反射用画素電極１２とを電気的に接続できるとともに、透過用画素電極１０にレーザビームＬＢによるダメージを与えることなく反射用画素電極１２を加工することができる。
なお、ストッパ層１５０の材料は、レーザ加工装置２００に用いるレーザの波長により任意に選択することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、反射／透過型の液晶表示装置の画素電極をレーザ光を用いて形成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電極形成方法が適用される液晶表示装置における駆動基板の構成の一例を示す平面図である。
【図２】 図１のＴＦＴ素子３０の周辺の断面構造を示す断面図である。
【図３】 図１における駆動基板１の開口１２ｗの周辺の断面構造を示す断面図である。
【図４】 反射用画素電極１２のパターニングに用いるレーザ加工装置の概略構成の一例を示す図である。
【図５】 本発明の一実施形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図６】 図５に続く本発明の一実施形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図７】 図６に続く本発明の一実施形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図８】 図７に続く本発明の一実施形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図９】 本発明の参考形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図１０】 図９に続く本発明の参考形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図１１】 図１０に続く本発明の参考形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図１２】 反射用画素電極がパターニングされた状態を示す断面図である。
【図１３】 反射／透過型の液晶表示装置の駆動基板の構造の一例を示す平面図である。
【図１４】 液晶表示装置のＴＦＴ素子１０４の断面構造を示す断面図であって、図１３におけるＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１５】 液晶表示装置における反射用画素電極の開口の周辺の構造を示す断面図であって、図１３におけるＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【符号の説明】
１…駆動基板、２…画素電極部、５…信号線、６…ゲート線、７…ゲート電極、８…ポリシリコン層、１０…透過用画素電極、１２…反射用画素電極、１５…ストッパ層、３０…ＴＦＴ素子、４０…基板、４２…バリア膜、４６…ゲート絶縁膜、４８，５２…層間絶縁膜、５４…拡散板、５６…平坦化層、６０…液晶、６２…対向電極、６４…カラーフィルタ、６６，７０…位相差板、６８，７２…偏光板、７４…面状光源。
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の画素電極形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、マルチメディア情報化時代の必需品として、携帯電話、携帯端末、ノート型パーソナルコンピュータ、カメラ一体型ビデオテープレコーダ等の多くの製品に使用されている。
特に、低温ポリシリコンＴＦＴ液晶表示装置 (Low-Temperature Poly-Silicon Thin-Film-Transistor liquid-Crystal-Display) は、駆動回路であるＴＦＴ素子をガラス基板上に集積することができるため、高精細化、低消費電力化が可能となり、将来、様々な回路を集積できることで応用も広がることが期待されている。また、低温ポリシリコンＴＦＴ型の高精細液晶パネルを量産化するうえで、一層の低コスト化への要求が高まっている。
【０００３】
液晶表示装置を光の利用方法で分類すると、液晶表示装置はバックライトを利用する透過型、外光を利用する反射型、および、両方の機能を持った反射／透過型に分類される。
反射／透過型は、暗所ではバックライトを利用し、明所では外光を画素電極で反射させることにより、高輝度、省消費電力を実現している。
【０００４】
図１３は、反射／透過型の液晶表示装置の駆動基板の構造の一例を示す平面図である。この液晶表示装置は、いわゆるボトムゲート型の低温ポリシリコンＴＦＴ−ＬＣＤである。
図１３において、表示画素部１０１は、マトリクス状に配置されており、この表示画素部１０１は、反射用画素電極１０２とこの反射用画素電極１０２の下に形成された透過用画素電極１０３を有する。各表示画素部１０１は、透過部Ｗを備えており、また、各表示画素部１０１の一隅部には、ＴＦＴ素子１０４が形成されている。
ＴＦＴ素子１０４は、ゲート線１０６、信号線１０５、反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３にそれぞれ電気的に接続されている。
【０００５】
図１４は、液晶表示装置のＴＦＴ素子１０４の断面構造を示す断面図であって、図１３におけるＡ−Ａ線方向の断面図である。また、図１５は液晶表示装置の透過部Ｗの周辺の構造を示す断面図であって、図１３におけるＢ−Ｂ線方向の断面図である。
図１４に示すＴＦＴ素子１０４において、ガラス板等からなる絶縁性で透明な基板１１０上には、たとえば、ＣｒやＭｏ等の導電材料からなるゲート電極１０７が所定のパターンで形成されている。このゲート電極１０７は、上記したゲート線１０６に電気的に接続および図示しない蓄積容量配線に電気的に接続されている。
【０００６】
ゲート電極１０７上には、当該ゲート電極１０７を被覆するように窒化シリコンからなるバリア絶縁膜１１２が形成され、このバリア膜１１２上には酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１１３が形成されている。
このゲート絶縁膜１１３上には、所定パターンのポリシリコン層１０８が形成されている。このポリシリコン層１０８は、図示しないコンタクトホールを通じて上記の信号線１０５および反射用画素電極１０２、透過用画素電極１０３に電気的に接続される。
ポリシリコン層１０８上には、当該ポリシリコン層１０８のゲート電極１０７上に位置する部分を被覆し、被覆された部分のポリシリコン層１０８へのイオン注入を阻止するためのストッパ層１１５が形成されている。ポリシリコン層１０８は、周知の方法により、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain ）領域およびＮ+ 領域が形成され、活性化されている。
ゲート絶縁膜１１３上には、ポリシリコン層１０８およびストッパ層１１５を被覆するように、酸化シリコンからなる層間絶縁膜１１６が形成され、層間絶縁膜１１６上には窒化シリコンからなる層間絶縁膜１１７が形成されている。
【０００７】
層間絶縁膜１１７上には、表面に凹凸を有する拡散板１１８が形成されている。この拡散板１１８は、上層に形成される反射用画素電極１０２に凹凸を発生させて、当該反射用画素電極１０２に入射する光を拡散させて輝度を向上させるために設けられている。
拡散板１１８上には、平坦化層１１９が形成されている。この平坦化層１１９は、反射用画素電極１０２を形成しやすい程度に拡散板１１８の凹凸を滑らかにするために設けられている。
【０００８】
平坦化層１１９上には、透過用画素電極１０３が形成され、透過用画素電極１０３上には反射用画素電極１０２が形成されている。透過用画素電極１０３は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜等の透明膜で形成され、反射用画素電極１０２はＡｌ等の反射膜で形成されている。
【０００９】
基板１１０から反射用画素電極１０２までは、一連のプロセスで形成され、液晶表示装置を駆動する駆動基板を構成する。図１４に示すように、この駆動基板の表面側にＩＴＯ膜等の透明膜からなる対向電極１３４、カラーフィルタ１３５、位相差板１３６および偏光板１３７が設けられており、反射用画素電極１０２と対向電極１３４との間に液晶１３０が封入され、駆動基板の裏面側に位相差板１３３、偏光板１３２および面状光源１３１が設けられている。
図１４に示すように、外部から偏光板１３７に向かって入射する外光ＯＬは、液晶１３０を通じて反射用画素電極１０２で反射し、液晶１３０を通じて再び外部に出力可能となっている。
一方、面状光源１３１からの光ＢＬは、反射用画素電極１０２が存在するため、偏光板１３７側に出力されない。
【００１０】
一方、図１５に示すように、基板１１０上に積層されたバリア膜１１２、ゲート絶縁膜１１３、層間絶縁膜１１６，１１７、拡散板１１８および平坦化層１１９には、基板１１０にまで達する穴Ｈが形成されている。透過用画素電極１０３は、平坦化層１１９上に形成されているとともに、穴Ｈの底部である基板１１０の表面および穴Ｈの内周面を覆うように形成されている。
さらに、この透過用画素電極１０３上に形成された反射用画素電極１０２は、穴Ｈの底部において窓１０２ｗが形成されている。
このため、図１５に示すように、面状光源１３１からの光ＢＬは窓１０２ｗを通じて偏光板１３７側に出力可能となっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の液晶表示装置の反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３を形成するには、まず、平坦化層１１９上に透明導電膜を真空雰囲気において成膜したのち、フォトリソグラフィー工程によって図１３に示した所定パターンにパターニングし透過用画素電極１０３を形成する。次いで、透過用画素電極１０３上に反射導電膜を真空雰囲気において成膜したのち、フォトリソグラフィー工程によってパターニングし反射用画素電極１０２を形成する。
フォトリソグラフィー工程は、処理前洗浄・レジスト塗布・プリベーク・露光・現像・ポストベーク等の多くの工程からなりたっている。このため、反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３を形成するのに２つのフォトリソグラフィー工程が必要であると、量産工場においては工程数が多く、大型のコーターディベロッパーが多数必要となり設備コストが嵩み、製品の低コスト化を妨げる要因となっていた。このため、反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３を形成するための工程数の削減が望まれていた。
また、フォトリソグラフィー工程では、多量の薬液を使用するため、省資源化や環境汚染の防止の観点から、反射用画素電極１０２および透過用画素電極１０３の形成をいわゆるドライプロセスによって行うことが望まれていた。
【００１２】
一方、薄膜をフォトリソグラフィーによらずにパターニングする方法として、たとえば、レーザを用いた加工が提案されている。レーザ加工は、マスクを通じた所定パターンのレーザ光を被加工面に照射することにより被加工面を構成する材料を選択的に除去する。一般に、エキシマレーザは、アブレーションと呼ばれる、光化学的に直接結合を解離する熱的な影響を受けにくい加工を行うため、被加工面のエッジの仕上がりが非常にシャープとなるとともに、ビーム整形器によりレーザ光の断面積を拡大することにより比較的広い面積を一括して加工できる。 このレーザ加工方法を反射用画素電極１０２や透過用画素電極１０３のパターニングに用いれば、フォトリソグラフィーを省略することが可能である。
【００１３】
具体的には、平坦化層１１９上にＩＴＯ等の透過導電膜を形成したのち、レーザ加工により透過用画素電極１０３を加工する。その後、この透過用画素電極１０３を覆うように、Ａｌ等の反射導電膜を成膜し、レーザ加工によりこの反射導電膜を選択的に除去して反射用画素電極１０２を形成する。このとき、反射用画素電極１０２を加工するには、隣接する反射用画素電極１０２間および開口１０２ｗの加工が必要である。
しかしながら、反射用画素電極１０２の開口１０２ｗを加工する際に、透過用画素電極１０３上に反射導電膜が形成されているため、反射導電膜は、透明導電膜よりも加工に要するレーザ光のエネルギー密度が高く、また、線膨張係数が大きいため、反射導電膜が除去されるとともに透過用画素電極１０３がレーザ光によってダメージを受け、反射導電膜のみを選択的に除去することができないという問題が存在した。すなわち、反射導電膜の線膨張係数が透明導電膜の線膨張係数よりも大きいと、反射導電膜の熱膨張によって当該反射導電膜の下層の透明導電膜まで破壊されやすい。
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、反射／透過型の液晶表示装置の画素電極をレーザ光を用いて形成可能な液晶表示装置の画素電極形成方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に係る液晶表示装置の画素電極形成方法では、光を透過する基板と、前記基板上に所定形状でパターニングされた導電性透過膜からなる光を透過する透過用画素電極と、前記透過用画素電極上に形成され当該透過用画素電極を透過した光を通過させる開口をもつ導電性反射膜からなる所定パターンの反射用画素電極とを有する液晶表示装置における前記反射用画素電極の形成方法であって、前記透過用画素電極を被覆するよう前記基板上に導電性材料からなるストッパ層を成膜する工程と、前記ストッパ層の表面に導電性反射膜を成膜する工程と、前記導電性反射膜に所定パターンのレーザ光を照射し、当該導電性反射膜および前記ストッパ層を選択的に除去し、前記反射用画素電極を形成する工程とを有し、前記導電性透過膜にアニール処理されたＩＴＯ (Indium Tin Oxide) 膜を用い、前記ストッパ層にアニール処理されていないＩＴＯ (Indium Tin Oxide) 膜を用いる。
【００１９】
本発明の観点によれば、基板上に形成された透過用画素電極は、導電性材料によって被覆される。このため、透過用画素電極とストッパ層とは電気的に接続される。このストッパ層の表面に導電性反射膜を成膜すると、ストッパ層と導電性反射膜とは電気的に接続される。
この状態において、導電性反射膜に所定パターンのレーザ光を照射すると導電性透過膜は選択的に除去され、反射用画素電極が形成される。
このとき、レーザ光の照射による導電性反射膜の選択的除去と同時にストッパ層も同時に選択的に除去される。したがって、レーザ光の加工エネルギーは、ストッパ層で吸収消費され、ストッパ層の下層の透過用画素電極がレーザ光によりダメージを受けない。
また、ストッパ層の形成材料に可視光を透過する材料を用いれば、ストッパ層の一部がレーザ加工により除去されずに透過用画素電極上に残存したとしても、透過用画素電極の可視光の透過を妨げることがない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施形態
図１は、本発明が適用される液晶表示装置における駆動基板の構成の一例を示す平面図である。
図１に示すように、駆動基板１は、マトリクス状に配列された画素電極部２と、各画素電極部２に対して設けられたＴＦＴ(Thin Film Transistor)素子３０とを有する。各画素電極部２の間には、信号線５およびゲート線６が設けられている。
【００２２】
画素電極部２は、透過用画素電極１０と、この透過用画素電極１０上に形成されたストッパ層１５と、このストッパ層１５上に形成された反射用画素電極１２とを有する。また、反射用画素電極１２には、開口１２ｗが形成されている。
【００２３】
ＴＦＴ素子３０は、ゲート電極７とこのゲート電極７に交差するように配置されたポリシリコン層８とを有している。ゲート電極７は、ゲート線６に電気的に接続されている。ポリシリコン層８の一端部は信号線５に電気的に接続され、他端部は透過用画素電極１０に電気的に接続されている。
なお、ゲート線６はＴＦＴ素子３０に走査信号を供給するための配線であり、信号線５はＴＦＴ素子３０に信号電圧を印加するための配線である。
【００２４】
図２は、駆動基板１のＴＦＴ素子３０の周辺の断面構造を示す断面図であって、図１におけるＡ−Ａ線方向の断面を示している。また、図３は、駆動基板１の開口１２ｗの周辺の断面構造を示す断面図であって、図１におけるＢ−Ｂ線方向の断面図である。
また、図２および図３に示すように、駆動基板１の電極形成面側に対向して配置された対向電極６２、カラーフィルタ６４、位相差板６６および偏光板６８と、駆動基板１の裏面側に配置された位相差板７０、偏光板７２および面状光源７４とによって液晶表示装置は構成される。
【００２５】
駆動基板１は、基板４０と、ゲート電極７と、バリア膜４４と、ゲート絶縁膜４６と、ポリシリコン層８と、ストッパ層５０と、層間絶縁膜４８，５２と、拡散板５４と、平坦化層５６と、透過用画素電極１０と、ストッパ層１５と、反射用画素電極１２とを有する。
【００２６】
基板４０は、たとえば、ガラス材料等の光を透過する材料で形成されている。
ゲート電極７は、基板４０上に上記したゲート線６とともにパターニングされている。このゲート電極７は、たとえば、ＣｒやＭｏ（モリブデン）等の導電材料を基板４０上にスパッタリングにより成膜し、このＣｒやＭｏ等の薄膜を、たとえば、フォトリソグラフィーによってパターニングすることにより得られる。
【００２７】
バリア膜４４は、ゲート電極７を被覆するように基板４０上に成膜されている。このバリア膜４４は、たとえば、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコンを基板４０上に成膜したものである。
ゲート絶縁膜４６は、バリア膜４４上に形成されており、たとえば、酸化シリコンをプラズマＣＶＤ法により成膜したものである。
【００２８】
ポリシリコン層８は、ゲート絶縁膜４６上にパターニングされている。このポリシリコン層８は、たとえば、非晶質シリコンをゲート絶縁膜４６上にプラズマＣＶＤ法により成膜したのち、アニール処理を施して非晶質シリコンに含まれる水素を除去し、結晶化させることでポリシリコンに転換させ、このポリシリコンを、たとえば、フォトリソグラフィーによりパターニングすることにより得られる。
また、ポリシリコン層８のストッパ層５０の両側には、たとえば、リン（Ｐ）等の不純物が所定の濃度で注入され、活性化されることによりＬＤＤ（LightlyDoped Drain ）領域およびＮ+ 領域が形成されている。
【００２９】
ストッパ層５０は、たとえば、酸化シリコンで形成されている。このストッパ層５０は、たとえば、ＣＶＤ法によりポリシリコン層８を覆うようにゲート絶縁膜４６上に酸化シリコンを成膜したのち、この酸化シリコンをゲート電極７をマスクとしてセルフアライメントによりパターニングすることにより得られる。このため、ストッパ層５０は、ポリシリコン層８のゲート電極７上に位置する部分を被覆している。
なお、上記のＬＤＤ領域は、このストッパ層５０をマスクとして不純物がイオン注入されることにより形成される。また、このストッパ層５０および当該ストッパ層５０の周辺をフォトレジストによりマスクしたのち、不純物をポリシリコン層８にイオン注入することにより、Ｎ+ 領域が形成される。その後、アニール処理により、不純物の活性化を図る。
【００３０】
層間絶縁膜４８は、ストッパ層５０およびポリシリコン層８を覆うようにゲート絶縁膜４６上に形成されている。この層間絶縁膜４８は、たとえば、酸化シリコンがＣＶＤ法により成膜されている。
層間絶縁膜５２は、層間絶縁膜４８上に形成されている。この層間絶縁膜４８は、たとえば、窒化シリコンがＣＶＤ法により成膜されている。
【００３１】
拡散板５４は、層間絶縁膜５２上に形成されている。この拡散板５４は、表面に凹凸を有している。この凹凸により、当該拡散板５４上層に形成される反射用電極１２に凹凸を形成し、当該反射用電極１２に入射する光を拡散させて画面の輝度を向上させるために設けられている。
拡散板５４は、層間絶縁膜５２上にアクリル樹脂等からなるレジストをスピンコートにより塗布し、ポストベーク処理によりレジストを下地層に定着させ溶媒を除去し、このレジストの表面に凹凸を形成することにより得られる。レジスト表面への凹凸の加工は、たとえば、フォトリソグラフィーあるいはレーザ加工によって行われる。
【００３２】
平坦化層５６は、拡散板５４上に形成されており、拡散板５４の表面の凹凸を滑らかにし、透過用電極１０および反射用画素電極１２が定着しやすいようにするために設けられている。このため、平坦化層５６の表面は拡散板５４の表面よりも滑らかになっている。
【００３３】
図３に示すように、上記のバリア膜４２、ゲート絶縁膜４６、層間絶縁膜４８，５２、拡散板５４および平坦化層５６には、基板４０にまで達するテーパ状の穴Ｈが形成されている。
透過用画素電極１０は、図２に示すように、平坦化層５６上に形成されているとともに、図３に示すように、上記のテーパ状の穴Ｈの内周面および穴Ｈの底部である基板４０の表面を覆うように形成されている。
この透過用画素電極１０は、たとえば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の導電性の透過膜によって形成されている。
また、透過用画素電極１０は、図１に示したように、矩形状にパターニングされている。
【００３４】
ストッパ層１５は、図３に示すように、反射用画素電極１２の開口１２ｗの下部に形成された開口１５ｗを除いて透過用画素電極１０の表面に全面的に形成されている。このストッパ層１５は、たとえば、アニール処理を施していないＩＴＯ(Indium Tin Oxide)や窒化チタン（ＴｉＯ2 ）等の導電性の透過膜で形成されている。このため、ストッパ層１５と透過用画素電極１０とは電気的に接続されている。
【００３５】
反射用画素電極１２は、ストッパ層１５の表面に全面的に形成されている。この反射用画素電極１２は、図３に示すように、開口１２ｗが形成されている。反射用画素電極１２は、たとえば、Ａｌ等で形成された導電性の反射膜で形成されている。このため、反射用画素電極１２は、ストッパ層１５を介して透過用画素電極１０と電気的に接続されている。
なお、反射用画素電極１２は、後述するように、レーザ光によるアブレーション加工によりパターニングされる。
【００３６】
対向電極６２、カラーフィルタ６４、位相差板６６および偏光板６８は、一体化されて駆動基板１の画素電極形成側に対向配置される。
また、位相板７０、偏光板７２および面状光源７４は、一体化されて駆動基板１の非画素電極形成側に対向配置される。
対向電極６２は、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の導電性の透過膜によって形成されており、透過用画素電極１０および反射用画素電極１２との間で電界を形成する。
【００３７】
偏光板６８および７２は、入射する光を直線偏光にする。
位相差板６６，７０は、液晶表示装置のコントラストの向上、色変化の低減、防止のために、偏光板６８または７２を通じて入射する直線偏光を円偏光にする光学補償を行う。
カラーフィルタ６４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色の微細な着色層とブラックマトリックスと呼ばれる遮光層とが所定パターンに形成されたものである。
面状光源７４は、たとえば、冷陰極蛍光管等の光源を内蔵しており、面状の光ＢＬを基板４０側に向けて出力する。
【００３８】
対向電極６２と透過用画素電極１０および反射用画素電極１２との間に封入される液晶６０には、たとえば、ツイスティッドネマティック（ＴＮ）液晶が使用される。
【００３９】
上記構成の液晶表示装置では、偏光板６８側から入射した外光ＯＬは、偏光板６８、位相差板６６、カラーフィルタ６４および対向電極６２を通過して透過用画素電極１０に入射し、この反射用画素電極１２で反射されて偏光板６８から外部に再び出力される。反射用画素電極１２の表面は、拡散板５４の凹凸により凹凸を有しているので、反射用画素電極１２に入射された外光ＯＬは、散乱し画面の輝度が向上する。
【００４０】
一方、面状光源７４から出力された光ＢＬは、図２に示すように、反射用画素電極１２が存在する領域では、反射用画素電極１２によって遮断され、偏光板６８から外部へ出力されないが、図３に示すように、透過用画素電極１０に入射した光ＢＬの一部は反射用画素電極１２の開口１２ｗを通過し、対向電極６２、カラーフィルタ６４、位相差板６６および偏光板６８を通じて外部に出力される。
この結果、暗所では面状光源７４を利用し、明所では外光を反射用画素電極１２で反射させることにより、高輝度で省消費電力化された液晶表示装置が得られる。
【００４１】
次に、上述した反射用画素電極１２の形成方法について説明する。
図４は、反射用画素電極１２のパターニングに用いるレーザ加工装置の概略構成の一例を示す図である。
図４に示すレーザ加工装置２００は、レーザ光源２０１と、複数のミラー２０２，２０３，２０４と、ビーム整形器２０５と、マスク２０６と、縮小投影レンズ２０７と、ステージ２０８とを有する。
【００４２】
レーザ光源２０１は、レーザビームＬＢを出力する。このレーザ光源２０１から出力されるレーザビームＬＢによって加工対象物２１０の被加工面２１０ｆが加工される。
レーザ光源２０１には、たとえば、エキシマレーザや、ＹＡＧレーザが用いられる。エキシマレーザには、レーザ媒質の異なる複数の種類が存在する。レーザ媒質としては、波長の長いほうからＸｅＦ（３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、Ｆ2 （１５７ｎｍ）が存在する。エキシマレーザは、熱エネルギーを利用した加工を行うＹＡＧレーザ（１．０６μｍ）、ＣＯ2 レーザ（１０．６μｍ）と大きく異なる点は、発振波長が紫外線の領域にあることである。エキシマレーザは、本質的にパルスでのみ発振し、パルス幅は数ｎｓ〜数十ｎｓでありレーザビームの形は長方形である。
一般に、エキシマレーザは、アブレーションと呼ばれる、光化学的に直接結合を解離する熱的な影響を受けにくい加工を行うため、被加工面のエッジの仕上がりが非常にシャープとなる。これに対して、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2 レーザでは加工部分が溶融後蒸発するため、熱の影響で周辺部が丸くなりきれいな端面とならない。
さらに、エキシマレーザは、初期のビームの断面が約１０×１０mmの寸法を有し、このレーザビームを後述するビーム整形器により長面積化、大面積化することにより比較的広い面積を一括して加工できる。したがって、大面積の領域を同時に加工するのにエキシマレーザは適している。
【００４３】
ビーム整形器２０５は、ミラー２０２および２０３によって反射されたレーザ光源２０１からのレーザビームＬＢを拡大整形し、ミラー２０４に向けて出力する。
【００４４】
マスク２０６は、ビーム整形器２０５で整形されミラー２０４で反射されたレーザビームＬＢを通過させる所定パターンを有している。このマスク２０６は、たとえば、金属材料で形成されたマスク、透明なガラス材料や透明な樹脂で形成されたマスク、誘電体材料で形成されたマスク等が用いられる。
【００４５】
縮小投影レンズ２０７は、マスク２０６のパターンを通過したレーザビームＬＢを所定倍率で縮小してステージ２０８上の加工対象物２１０の被加工面２１０ｆに投影する。
【００４６】
ステージ２０８は、縮小投影レンズ２０７から投影されるレーザビームＬＢが加工対象物２１０の被加工面２１０ｆに合焦するように縮小投影レンズ２０７に対して配置されている。このステージ２０８は、加工対象物を固定する、たとえば、真空チャック等の固定手段を備えており、レーザビームＬＢを加工対象物２１０の被加工面２１０ｆ上の所望の位置に照射し、かつ、レーザビームＬＢを被加工面２１０ｆ上で合焦させることが可能なように、ｘ、ｙ，ｚ方向およびθ方向に移動位置決めが可能となっている。
【００４７】
上記構成のレーザ加工装置２００では、加工対象物２１０の被加工面２１０ｆにマスク２０６で規定される所定パターンのレーザビームＬＢが照射され、被加工面２１０ｆがレーザ加工される。
【００４８】
次に、上記レーザ加工装置２００を用いた反射用画素電極１２について説明する。
図５に示すように、駆動基板１の基板４０上に積層されたバリア膜４２、ゲート絶縁膜４６、層間絶縁膜４８，５２、拡散板５４および平坦化層５６にエッチングによって穴Ｈを形成したのち、平坦化層５６上に導電性透過膜を形成し、この導電性透過膜をパターニングして透過用画素電極１０を形成する。
この透過用画素電極１０のパターニングには、上記したレーザ加工装置２００を用いることができる。
また、透過用画素電極１０を構成する導電性透過膜には、たとえば、アニール処理をしたＩＴＯが用いられる。この導電性透過膜の形成には、たとえば、スパッタリング法が用いられる。
【００４９】
次いで、図６に示すように、透過用画素電極１０を覆うように、ストッパ層１５を形成する。
このストッパ層１５は、たとえば、ＩＴＯや窒化チタン等の導電性を有する透過膜が用いられる。また、ストッパ層１５にＩＴＯを用いる場合には、アニール処理が施されていないものが用いられる。また、ストッパ層１５の膜厚はできるだけ薄くする。
ストッパ層１５の形成には、たとえば、スパッタリング法が用いられる。
ストッパ層１５を形成すると、当該ストッパ層１５と透過用画素電極１０とは電気的に接続された状態となる。
【００５０】
次いで、図７に示すように、ストッパ層１５の表面に全面的に導電性反射膜１１を形成する。
この導電性反射膜１１は、たとえば、Ａｌ等の導電性を有する反射膜が用いられる。
導電性反射膜１１の形成には、たとえば、スパッタリング法が用いられる。
導電性反射膜１１を形成すると、当該導電性反射膜１１と透過用画素電極１０とはストッパ層１５を介して電気的に接続された状態となる。
【００５１】
次いで、導電性反射膜１１が形成された駆動基板１を上記のレーザ加工装置２００にセットし、図８に示すように、導電性反射膜１１の表面に向けて、所定パターンのレーザビームＬＢを照射する。レーザビームＬＢは、パルス状に断続的に導電性反射膜１１に照射される。
このとき、レーザビームＬＢのエネルギー密度は、導電性反射膜１１の被照射領域Ｒが一回の照射によりすべて除去されずに、導電性反射膜１１の一部のみがアブレーションにより除去される程度に設定する。
【００５２】
レーザビームＬＢが導電性反射膜１１の被照射領域Ｒに繰り返し照射されると、被照射領域Ｒが徐々に除去され、導電性反射膜１１の被照射領域Ｒが完全に除去されると、導電性反射膜１１に形成された開口からストッパ層１５が露出する。
【００５３】
ストッパ層１５が露出すると、ストッパ層１５もアブレーションにより除去されたところで、レーザビームＬＢの照射を停止する。
なお、レーザビームＬＢの照射は、下層の透過用画素電極１０がレーザビームＬＢによりダメージを受ける前に停止する。
このため、レーザビームＬＢの被照射領域Ｒにおける透過用画素電極１０上にストッパ層１５の一部が残存する可能性がある。しかしながら、ストッパ層１５は透過膜であるので、開口における透過用画素電極１０の可視光の透過を妨げることはない。
【００５４】
また、透過用画素電極１０の形成材料にアニール処理を施されたＩＴＯを用い、ストッパ層１５の形成材料にアニール処理を施されていないＩＴＯを用いると、透過用画素電極１０のレーザビームＬＢによるダメージを一層避けることができる。すなわち、アニール処理を施されていないＩＴＯは、アニール処理を施したＩＴＯよりも加工に必要なレーザのエネルギーが大きいため、ストッパ層１５で多くのエネルギーが消費され、透過用画素電極１０がダメージを受けにくくなる。
【００５５】
以上の工程により、図１に示した開口１２ｗをもつ矩形状の反射用画素電極１２がパターニングされる。
本実施形態によれば、ストッパ層１５を反射用画素電極１２のための導電性反射膜と透過用画素電極１０との間に形成したことにより、反射用画素電極１２をレーザビームＬＢによりパターニングしたときに、透過用画素電極１０が除去されたり、あるいは、基板４０から剥離する等のダメージを防止することが可能となる。この結果、レーザビームＬＢによる反射用画素電極１２の形成が可能となる。
【００５６】
参考形態
上述した実施形態では、ＩＴＯ等の導電性の透過膜からなるストッパ層１５を透過用画素電極１０の表面に全面的に形成し、透過用画素電極１０と反射用画素電極１２とを導通させるとともに、透過用画素電極１０のレーザビームＬＢによるダメージを防ぐ構成とした。
本参考形態では、ストッパ層が導電性のない場合でも、透過用画素電極１０と反射用画素電極１２とを導通させるとともに、透過用画素電極１０のレーザビームＬＢによるダメージを防ぐことができる電極形成方法について図９〜図１２を参照して説明する。なお、図９〜図１２において、上述した実施形態と同一構成部分については同一の符号を使用している。
【００５７】
図９は、上記した穴Ｈを形成したのち、平坦化層５６上に導電性透過膜を形成し、この導電性透過膜をパターニングして透過用画素電極１０を形成したのち、穴Ｈ内の透過用画素電極１０表面にストッパ層１５０を形成した状態を示している。
ストッパ層１５０は、可視光を透過する材料で形成されている。たとえば、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）や透明な樹脂材料である。また、樹脂材料を用いる場合には、レーザ加工装置２００のレーザビームＬＢの波長付近でできるだけ吸収率の高いものが好ましい。たとえば、ＫｒＦエキシマレーザーの場合は波長２４８ｎｍであるが、この波長２４８ｎｍ付近で吸収率が高いものである。
また、ストッパ層１５０は、たとえば、上記したレーザ加工装置２００を用いてレーザ加工やフォトリソグラフィ工程によって形成することができる。
【００５８】
ストッパ層１５０を形成後、図１０に示すように、ストッパ層１５０および矩形状にパターニングされた透過用画素電極１０を覆うように、導電性透過膜１１を形成する。
これにより、導電性透過膜１１と透過用画素電極１０とは電気的に接続される。
【００５９】
次いで、導電性反射膜１１が形成された駆動基板を上記のレーザ加工装置２００にセットし、図１１に示すように、導電性反射膜１１の表面に向けて、所定パターンのレーザビームＬＢを照射する。レーザビームＬＢは、パルス状に断続的に導電性反射膜１１に照射される。
このとき、レーザビームＬＢのパワーは、導電性反射膜１１の被照射領域Ｒが一回の照射によりすべて除去されずに、導電性反射膜１１の一部のみがアブレーションにより除去される程度に設定する。
【００６０】
導電性反射膜１１への所定パターンのレーザビームＬＢの照射により、上述した実施形態と同様の作用で導電性反射膜１１がパターニングされ、図１２に示すように、開口１２ｗをもつ反射用画素電極１２が形成される。
このとき、ストッパ層１５０の一部１５０ｐは、反射用画素電極１２と透過用画素電極１０との間に残存する。
【００６１】
以上のように、本参考形態によれば、ストッパ層１５０が導電性を有していなくても、透過用画素電極１０と反射用画素電極１２とを電気的に接続できるとともに、透過用画素電極１０にレーザビームＬＢによるダメージを与えることなく反射用画素電極１２を加工することができる。
なお、ストッパ層１５０の材料は、レーザ加工装置２００に用いるレーザの波長により任意に選択することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、反射／透過型の液晶表示装置の画素電極をレーザ光を用いて形成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の電極形成方法が適用される液晶表示装置における駆動基板の構成の一例を示す平面図である。
【図２】 図１のＴＦＴ素子３０の周辺の断面構造を示す断面図である。
【図３】 図１における駆動基板１の開口１２ｗの周辺の断面構造を示す断面図である。
【図４】 反射用画素電極１２のパターニングに用いるレーザ加工装置の概略構成の一例を示す図である。
【図５】 本発明の一実施形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図６】 図５に続く本発明の一実施形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図７】 図６に続く本発明の一実施形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図８】 図７に続く本発明の一実施形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図９】 本発明の参考形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図１０】 図９に続く本発明の参考形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図１１】 図１０に続く本発明の参考形態に係る電極形成方法の手順を説明するための断面図である。
【図１２】 反射用画素電極がパターニングされた状態を示す断面図である。
【図１３】 反射／透過型の液晶表示装置の駆動基板の構造の一例を示す平面図である。
【図１４】 液晶表示装置のＴＦＴ素子１０４の断面構造を示す断面図であって、図１３におけるＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１５】 液晶表示装置における反射用画素電極の開口の周辺の構造を示す断面図であって、図１３におけるＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【符号の説明】
１…駆動基板、２…画素電極部、５…信号線、６…ゲート線、７…ゲート電極、８…ポリシリコン層、１０…透過用画素電極、１２…反射用画素電極、１５…ストッパ層、３０…ＴＦＴ素子、４０…基板、４２…バリア膜、４６…ゲート絶縁膜、４８，５２…層間絶縁膜、５４…拡散板、５６…平坦化層、６０…液晶、６２…対向電極、６４…カラーフィルタ、６６，７０…位相差板、６８，７２…偏光板、７４…面状光源。
Claims (1)
- 光を透過する基板と、前記基板上に所定形状でパターニングされた導電性透過膜からなる光を透過する透過用画素電極と、前記透過用画素電極上に形成され当該透過用画素電極を透過した光を通過させる開口をもつ導電性反射膜からなる所定パターンの反射用画素電極とを有する液晶表示装置における前記反射用画素電極の形成方法であって、
前記透過用画素電極を被覆するよう前記基板上に導電性材料からなるストッパ層を成膜する工程と、
前記ストッパ層の表面に導電性反射膜を成膜する工程と、
前記導電性反射膜に所定パターンのレーザ光を照射し、当該導電性反射膜および前記ストッパ層を選択的に除去し、前記反射用画素電極を形成する工程と
を有し、
前記導電性透過膜にアニール処理されたＩＴＯ (Indium Tin Oxide) 膜を用い、
前記ストッパ層にアニール処理されていないＩＴＯ (Indium Tin Oxide) 膜を用いる
液晶表示装置の画素電極形成方法。
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