JP4543530B2

JP4543530B2 - 半透過型液晶表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP4543530B2
Application number: JP2000289389A
Authority: JP
Inventors: 隆之藤岡; 信行重野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2002098951A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一画素内に反射部と透過部を有する半透過型液晶表示装置において、反射部と透過部の境界部の拡散反射電極からの強い反射を抑制し、コントラストの低下を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型と透過型の双方の液晶表示機能を備えた半透過型液晶表示装置としては、透過機能を有する反射シートを利用したものや、一画素内に反射部と透過部を設け、反射部に表面凹凸を有する拡散反射電極を使用し、透過部に、その拡散反射電極に開けた開口パターンを使用する方式（特開平１１−２４２２２６号公報等）がある。
【０００３】
前者の場合、反射シートを液晶パネルの外側に配置する関係上、視差の発生と開口部の影響や吸収のため、反射率の低下が起こる。一方、後者の場合には、前者よりも光学特性が向上する。
【０００４】
図５は、後者の半透過型液晶表示装置で使用する駆動側ＴＦＴ基板の一般的な製造工程図である。この工程では、まず、図５（ａ）に示すように、透明基板１上にゲートＧ及び補助容量電極Ｃｓを形成し、ゲート絶縁膜２を積層し、さらにポリシリコン膜３を形成する。そして、チャンネル部となるポリシリコン膜３の上にストッパ４をゲートＧに対して自己整合的に形成し、ソース領域及びドレイン領域に不純物ドーピングを行う。その後、ポリシリコン膜３をアイランド状に分離し、ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する。
【０００５】
次に、層間絶縁膜５を形成する（図５（ｂ））。層間絶縁膜５にはエッチングによりコンタクトホールＨ_1S、Ｈ_1Dと画素の透過部Ｔの開口部を形成し、さらに、金属薄膜をスパッタ等で成膜し、エッチングすることにより、コンタクトホールＨ_1Sを介してＴＦＴのソースＳと通じるソース電極Ｓ₁と信号配線、及びコンタクトホールＨ_1Dを介してＴＦＴのドレインＤと通じるドレイン電極Ｄ₁を形成する（図５（ｃ））。
【０００６】
次に、拡散反射電極に与える表面凹凸形状を次のように形成する。まず、層間絶縁膜５上に第１のフォトレジスト層７を成膜し（図５（ｄ））、この第１のフォトレジスト層７をフォトリソグラフィでパターニングすることにより、複数の柱状体７ａと、ソース電極Ｓ₁又はドレイン電極Ｄ₁と導通をとるための第２のコンタクトホールＨ_2S、Ｈ_2Dと、画素の透過部Ｔに対応した開口パターンとを形成する（図５（ｅ））。図７に示すように、このときのフォトマスク２０としては、反射型液晶表示装置の拡散反射電極の形成に使用されるような、画素全体に柱状体をランダムに形成するための複数の円形パターン２１を有するマスク２２（図６）と、画素の透過部Ｔに対応した矩形パターンのマスクとを合成したものが用いられる。次に、必要に応じて加熱処理することにより、第１のフォトレジスト層７のパターニングにより得られた柱状体７ａをなだらかに変形する。その後、反射特性を改善する第２のフォトレジスト層８を、第１のフォトレジスト層７と同様なフォトレジスト材料を用いて成膜し、フォトリソグラフィでパターニングする（図５（ｆ））。
【０００７】
次に、画素の透過部Ｔの透明電極を形成する透明導電膜９をスパッタ法等を用いて成膜する。この透明導電膜９はドレイン電極Ｄ₁とコンタクトホールＨ₃によって接続する（図５（ｇ））。そして、画素の反射部ＲにＡｌ、Ａｇ等の反射率の高い金属膜を成膜し、フォトリソグラフフィを用いてパターニングすることにより拡散反射電極１０を形成する（図５（ｈ））。
【０００８】
こうして、駆動側ＴＦＴ基板が完成する。このＴＦＴ基板と、カラーフィルタと透明電極が形成された対向基板とに配向膜を塗布し、配向処理を行い、双方の基板が適当なギャップを保つようにギャップ材を使用して双方の基板をシール材で貼り合わせ、液晶を注入し、封止することにより液晶表示パネルが得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示したようなパターンのフォトマスク２０を使用して第１のフォトレジスト層７をパターニングすると、図８に示すように複数の柱状体７ａが形成されるが、このうち、反射部Ｒと透過部Ｔの境界部にかかる柱状体７ｂは、ステッパーの解像度の点から柱状体の高さがつぶれた形状になり、このつぶれた柱状体７ｂ上に形成された拡散反射電極１０は、図９に示すように、広い範囲で平坦な傾斜構造となる。したがって、つぶれていない柱状体７ａ上に形成された拡散反射電極１０が、そこに入射した外光Ｌを十分に拡散させるのに対し、反射部Ｒと透過部Ｔの境界部の平坦な拡散反射電極１０は、外光Ｌを十分に拡散させることなく強く反射する。また、この反射部Ｒと透過部Ｔの境界部では、拡散反射電極１０が平坦につぶれているので液晶セルのセルギャップが本来の大きさからずれ、リタデーションが不適切なものとなる。このため、画像のコントラストが低下し、特に、黒表示時にコントラストの低下が著しいという問題が生じている。
【００１０】
通常、半透過型液晶表示装置では、図１１に示すように、長方形の液晶表示パネル３０の有効画面枠内に長方形の画素３１が縦横に配列され、各画素内に反射部Ｒとして拡散反射電極１０が設けられ、拡散反射電極１０内に透過部Ｔとして長方形の開口パターンが開口しており、この開口パターンを構成する各辺が液晶表示パネル３０の有効画面枠又は画素パターンを構成する辺と平行になっている。一方、図１０に示すように、液晶表示パネル３０に形成された反射画像を観察する時には、観察者の斜め上方から液晶表示パネル３０に入射する外光Ｌが多く利用される。この場合、拡散反射電極の開口パターンの下辺は水平方向をとる。
また、拡散反射電極の開口パターンの開口部の下辺は前述のように平坦な傾斜構造をなしている。このため、この拡散反射電極の水平方向に延びた平坦部分で、観察者の斜め上方からの外光は、極めて強く反射されることとなる。よって、従来の半透過型液晶表示装置では、観察者の斜め上方から液晶表示パネルに入射する外光に対して、特に、コントラストの低下が著しくなっている。
【００１１】
このような問題に対し、本発明は、画素の反射部に表面凹凸が形成された拡散反射電極を有し、画素の透過部に透明電極を有する半透過型液晶表示装置において、反射部と透過部の境界部の反射特性に起因するコントラストの低下、特に、特定方向から入射する外光に対するコントラストの低下を低減させることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、画素の反射部に表面凹凸が形成された拡散反射電極を有し、画素の透過部に透明電極を有する半透過型液晶表示装置において、画素の透過部に対応した拡散反射電極の開口パターンの構成辺として、液晶パネルの有効画面枠又は画素パターンを形成するいずれの辺とも非平行となる辺を形成すること、特に、図１０のように液晶表示パネルの画像を観察したときに、観察者の斜め上方からの外光が観察者に向けて直接的に反射されないように、拡散反射電極の開口パターンの下辺が水平方向と非平行になるように形成することにより、反射部と透過部の境界部の反射特性に起因するコントラストを改善できることを見出した。
【００１４】
また、本発明は、基板上のゲート絶縁膜上に透明電極が形成された透過部と、表面凹凸を有する拡散反射電極が前記ゲート絶縁膜上に形成された層間絶縁膜上に配置された反射部と、を有する半透過型液晶表示装置の製造方法であって、前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、画素の前記透過部に対応する開口部を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上及び前記層間絶縁膜上にフォトレジスト層を形成し、そのフォトレジスト層をフォトリソグラフィでパターニングすることにより、前記層間絶縁膜上の前記フォトレジストによる複数の柱状体と、画素の前記開口部に対応した開口パターンとを形成する工程と、パターニングした前記フォトレジスト層及び前記開口パターンの形成されたゲート絶縁膜上に透明電極を介して金属膜を形成し、その金属膜に画素の透過部に対応した開口パターンを形成することにより拡散反射電極を形成する工程と、を含み、フォトレジストの開口パターン及び金属膜の開口パターンの全周を、前記柱状体の間隙を通る曲線から形成する方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一例を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一又は同等の構成要素を表している。
【００１６】
本発明の半透過型液晶表示装置は、開口パターンを有する拡散反射電極を以下に説明するようにパターニングして形成する以外、画素の反射部に拡散反射電極を有し、画素の透過部に透明電極を有する従来の半透過型液晶表示装置と同様に製造することができる。例えば、本発明の半透過型液晶表示装置では、その駆動側ＴＦＴ基板の製造にあたり、透明基板１にＴＦＴを形成し、層間絶縁膜５を形成し、ソース電極Ｓ₁、信号配線及びドレイン電極Ｄ₁を形成する工程（図５（ａ）〜（ｃ））までは、図５に示した従来法と同様とすることができる。
【００１７】
その後、基板１上に第１のフォトレジスト層７を形成し、その第１のフォトレジスト層７をフォトリソグラフィでパターニングすることにより、第１のフォトレジスト層７に、複数の柱状体７ａと、画素の透過部Ｔに対応した開口パターンを形成することも、それらの形成自体は図５に示した従来法と同様である（図５（ｄ）、（ｅ））。
【００１８】
しかしながら、本発明においては、第１のフォトレジスト層７の開口パターンとして、液晶パネルの有効画面枠又は画素パターンを形成するいずれの辺とも非平行な辺を有するパターンを形成する。より具体的には、当該の液晶表示装置が、通常の使用状態で図１０に示すように、液晶表示パネル３０を鉛直に立てた状態で観察されるものである場合、液晶表示パネル３０の画像観察時に拡散反射電極の開口パターンの下辺が水平方向と非平行となるように、図４に示すように、拡散反射電極の開口パターンの下辺に対応する、第１のフォトレジスト層の開口パターンの下辺７ｘを折れ線にし、開口パターンを全体としてホームベース状にする。この他、下辺７ｘの形状は、任意の折れ線、曲線等とすることができる。このように開口パターンを折れ線、曲線等から形成しても、透過部Ｔと反射部Ｒの境界部にかかる柱状体７ｂはつぶれた形状となり、この上に形成される拡散反射電極は平坦な傾斜構造をとることになるが、その平坦面が液晶表示パネル３０の画像観察時に水平方向を向かないので、観察者の斜め上方からの外光が観察者に向かって強く反射することを防止できる。
【００１９】
なお、本発明において、第１のフォトレジスト層７の開口パターンを構成する辺のうち、折れ線、曲線等に形成する辺は、上述のように液晶表示パネル３０を鉛直に立てた場合に、下辺となるものに限られず、当該液晶表示パネルの使用態様に応じて適宜定めることができる。したがって、本発明は、第１のフォトレジスト層７の開口パターンを形成する辺の少なくとも一つが、液晶パネルの有効画面枠又は画素パターンを形成するいずれの辺とも非平行である場合を包含する。
【００２０】
また、開口パターンの下辺７ｘに、液晶パネルの有効画面枠又は画素パターンを形成する辺に対して非平行な辺を形成するにあたり、下辺７ｘの形状としては、図２に示すように、柱状体７ａの凸部間の間隙に沿った曲線とし、この柱状体７ａ上に形成される拡散反射電極１０の開口パターンの下辺が、拡散反射電極１０の表面凹凸の凸部間の間隙に沿った曲線となるようにすることが特に好ましい。これにより、この曲線に沿った部位では、つぶれた形状に形成される柱状体７ｂがなくなり、第１のフォトレジスト層７上に形成される拡散反射電極１０の開口パターンの境界部が平坦な傾斜構造となることを防止できる。したがって、図３に示すように、この境界部の反射電極１０に入射する外光を良好に拡散させ、液晶表示パネルの拡散反射率を向上させることができ、また、反射部における液晶表示セルのセルギャップも当初の設定通りに形成することができるので、コントラストを向上させることができる。
【００２１】
本発明において、第１のフォトレジスト層７の開口パターンに、液晶表示パネルの有効画面枠又は画素パターンを形成する辺に対して非平行な辺を形成するにあたり、図１に示すように、開口パターンの下辺７ｘに限らず、開口パターンの全周を非平行な辺とし、この上に形成する拡散反射電極の開口パターンも同様のパターンとすることが好ましい。こうして形成された液晶表示パネルでは、任意の方向から入射する外光に対して、開口パターンの境界部で強い反射が起こることを防止でき、コントラストを一層向上させることができる。
【００２２】
なお、本発明の半透過型液晶表示装置の製造方法において、第１のフォトレジスト層７を上述のようにパターニングした後は、図５の従来法と同様に必要に応じて柱状体をなだらかにするために、加熱処理を施しても良く、また、パターニングした第１のフォトレジスト層７上に第２のフォトレジスト層８をさらに積層してもよい（図５（ｆ））。
【００２３】
第１のフォトレジスト層７のパターニング後には、図５の従来法と同様に、透明導電膜９を成膜することにより、透過部に透明電極を形成し（図５（ｇ））、さらに金属膜を成膜し、その金属膜に画素の透過部に対応した開口パターンを形成する（図５（ｈ））。ただし、金属膜の開口パターンは、その下地になっている上述のフォトレジスト層７の開口パターンと同様の開口パターンとする。
【００２４】
液晶表示パネルは、こうして得られたＴＦＴ基板と、カラーフィルタと透明電極が形成された対向基板とに配向膜を塗布し、配向処理を行い、双方の基板が適当なギャップを保つようにギャップ材を使用して双方の基板をシール材で貼り合わせ、液晶を注入し、封止することにより得られる。
【００２５】
以上、本発明を、ボトムゲート構造のＴＦＴを画素構造に有する半透過型液晶表示装置について示したが、拡散反射電極の開口パターンを上述のように形成する限り、トップゲート構造のＴＦＴを画素構造に有する半透過型液晶表示装置にも同様に適用することができ、また、アクティブマトリクス型に限らずパッシブマトリクス型の半透過型液晶表示装置にも適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、画素の反射部に表面凹凸が形成された拡散反射電極を有し、画素の透過部に透明電極を有する半透過型液晶表示装置において、反射部と透過部の境界部の反射特性に起因するコントラストの低下、特に、特定方向から入射する外光に対するコントラストの低下を低減させることが可能となる。
【００２７】
特に、本発明において、拡散反射電極の開口パターンを、拡散反射電極の表面凹凸の凸部間の間隙に沿った曲線から形成する場合には、反射部と透過部の境界部において拡散反射電極に平坦な傾斜構造が形成されないので、コントラストの低下を顕著に防止することができ、さらに、拡散反射率も向上させることができる。また、このような効果は、液晶表示装置の画素の微小化が進むに連れてより効果的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によりパターニングした、第１のフォトレジスト層の平面図である。
【図２】本発明の製造方法によりパターニングした、第１のフォトレジスト層の平面図である。
【図３】本発明の製造方法により得られるＴＦＴ基板の断面図である。
【図４】本発明の製造方法によりパターニングした、第１のフォトレジスト層の平面図である。
【図５】従来のＴＦＴ基板の製造工程図である。
【図６】従来の反射型液晶表示装置の製造工程において、第１のフォトレジスト層のパターニングに使用するフォトマスクの平面図である。
【図７】従来の半透過型液晶表示装置の製造工程において、第１のフォトレジスト層のパターニングに使用するフォトマスクの平面図である。
【図８】従来の製造方法によりパターニングした、第１のフォトレジスト層の平面図である。
【図９】従来のＴＦＴ基板の断面図である。
【図１０】一般的な、液晶表示パネルの観察状態の説明図である。
【図１１】液晶パネルにおける画素の配列状態の説明図である。
【符号の説明】
１…透明基板、２…ゲート絶縁膜、３…ポリシリコン膜、４…ストッパ、５…層間絶縁膜、７…第１のフォトレジスト層（フォトレジスト層）、８…第２のフォトレジスト層、９…透明導電膜、１０…拡散反射電極、２０…フォトマスク、３０…液晶表示パネル、３１…画素、Ｄ…ドレイン、Ｄ₁…ドレイン電極、Ｇ…ゲート、Ｓ…ソース、Ｓ₁…ソース電極、Ｒ…画素の反射部、Ｔ…画素の透過部

Claims

基板上のゲート絶縁膜上に透明電極が形成された透過部と、表面凹凸を有する拡散反射電極が前記ゲート絶縁膜上に形成された層間絶縁膜上に配置された反射部と、を有する半透過型液晶表示装置の製造方法であって、
前記層間絶縁膜をエッチングすることにより、画素の前記透過部に対応する開口部を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上及び前記層間絶縁膜上にフォトレジスト層を形成し、そのフォトレジスト層をフォトリソグラフィでパターニングすることにより、前記層間絶縁膜上の前記フォトレジストによる複数の柱状体と、画素の前記開口部に対応した開口パターンとを形成する工程と、
パターニングした前記フォトレジスト層及び前記開口パターンの形成されたゲート絶縁膜上に透明電極を介して金属膜を形成し、その金属膜に画素の透過部に対応した開口パターンを形成することにより拡散反射電極を形成する工程と、
を含み、フォトレジストの開口パターン及び金属膜の開口パターンの全周を、前記柱状体の間隙を通る曲線から形成する方法。