JP4558752B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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液晶表示装置の駆動方法としては、高品質表示の観点から薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス型のTFTアレイが主として用いられている。
また、ディスプレイの構成としては、透過型と反射型のものがある。反射型のディスプレイは、透過型のディスプレイに用いられるバックライト光源が不要であることから低消費電力が実現でき、携帯端末等の用途として極めて適した構成である。
従来の反射型液晶表示装置は、透明絶縁性基板上にマトリクス状に配列形成された走査電極、信号電極、半導体層等からなるTFTと反射型の画素電極、および画素電極の周りに形成された電極配線を有する第一の基板(TFTアレイ基板)と、他の透明絶縁性基板上にカラーフィルタ、ブラックマトリクス(以下、BMと称する)、対向電極を有する第二の基板(対向基板)を対向させ接着すると共に、第一の基板と第二の基板の間に液晶材料を注入することにより構成されている。
また、光の利用効率を一層高めるための方法として、入射光側に散乱フィルムを施す前方散乱板方式を採用せず、TFTアレイ基板に良好な指向性を有する散乱光を得るための反射膜兼画素電極を具備した反射型液晶表示装置が提案されている。このような反射型液晶表示装置では、反射膜兼画素電極の表面に凹凸形状を設けることにより良好な散乱光を得ている。
以下、この発明の一実施の形態である液晶表示装置およびその製造方法を図について説明する。図1は本発明の実施の形態1によるスイッチング素子としてTFTを搭載した液晶表示装置のTFTアレイ基板を示す概略平面図、図2は図1に示すTFTアレイ基板のA−A線に沿った部分の製造工程の一部を示す断面図である。なお以下の説明では、液晶表示装置として反射型液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
図において、1は絶縁性基板で、ガラス基板等の透明絶縁性基板1a上にUV光を透過させないUV吸収膜1bおよび絶縁層1cを形成することにより構成されている。2は絶縁性基板1上に形成された走査線(ゲート電極配線)、2aはゲート電極配線2の一部で形成された走査電極(ゲート電極)、3は絶縁性基板1上に形成された共通電極配線、4はゲート電極配線2、ゲート電極2aおよび共通電極配線3上に形成されたゲート絶縁膜、5はゲート絶縁膜4を介してゲート電極2a上に形成されたアモルファスシリコン膜からなる半導体層、6は半導体層5上に形成された低抵抗アモルファスシリコン膜からなるオーミックコンタクト層、7は信号線(ソース電極配線)、7a、8はオーミックコンタクト層6上に形成された対を成す第一の電極(ソース電極)と第二の電極(ドレイン電極)で、第一の電極(ソース電極)7aは信号線(ソース電極配線)7と接続されている。9はチャネル部、10はTFTを保護するためのパッシベーション膜、11はパッシベーション膜10上に形成された層間絶縁膜、12はパッシベーション膜10および層間絶縁膜11に形成されたコンタクトホール、13は層間絶縁膜11上に形成された反射画素電極で、コンタクトホール12を介してドレイン電極8と電気的に接続される。
まず、図2(a)に示すように、ガラス基板等の透明絶縁性基板1aの表面にCVD法等を用いてUV吸収膜1bおよび絶縁層1cを構成するSiN膜(300nm)を基板全面に連続して形成し、UV光に対してフィルタ機能を有する絶縁性基板1を形成する。なお、UV吸収膜1bとしては、膜厚50nmのアモルファスシリコン膜(a−Si膜)を用いた。
図3はa−Si膜の膜厚と紫外線透過率の関係(計算値)を示す図で、膜厚50nmのa−Si膜は、UV光(h線露光波長:405nm)に対して97.5%のカットフィルタとなる。
次に、プラズマCVD法等を用いてゲート絶縁膜4となるシリコン窒化膜、アモルファスシリコン膜、不純物がドープされた低抵抗アモルファスシリコン膜を順次成膜した後、フォトリソグラフィ法により形成したレジストを用いてアモルファスシリコン膜および低抵抗アモルファスシリコン膜をパターニングし、半導体層5およびオーミックコンタクト層6を形成する。
次に、スパッタ法による成膜およびフォトリソグラフィ法によるパターニングを行い、オーミックコンタクト層6上にソース電極配線7、ソース電極7aおよびドレイン電極8を形成すると共に、ソース電極7aとドレイン電極8に覆われていない部分の低抵抗アモルファスシリコン膜(オーミックコンタクト層6)をエッチングし、チャネル部9を形成してTFTを構成する。
なお、ドレイン電極8の一端は、無機絶縁膜からなるゲート絶縁膜4を挟み低抵抗金属からなる共通電極配線3と対向し、反射画素電極13の形成領域内で容量(コンデンサ)を形成している。
次に、TFTを保護するためのパッシベーション膜10をCVD法等により成膜する(図2(b))。
本実施の形態では、層間絶縁膜11としてポジ型のアクリル樹脂(JSR製PC−355:i線、h線感光品)を約4μm塗布し、h線のステッパー露光機を用い、コンタクトホール部は400mj/cm2 、画素領域内の凹凸形成部は160mj/cm2 で露光処理を施し、感光剤の分解率を変えて溶解速度に差を持たせる分割露光のフォトリソグラフィ法を用いた。現像液は弱アルカリ現像液(TMAH0.4wt%)を用い、コンタクトホール部および端子コンタクト部では下層のパッシベーション膜10を露出させ、凹凸形状は表面層にのみ形成した後、200〜230゜Cで約1時間焼成を行い層間絶縁膜11を形成した。
なお、層間絶縁膜11を構成する感光性樹脂の露光時、感光性樹脂等が形成されている絶縁性基板1はUV光に対して不透過な状態に処理されているため、絶縁性基板1裏面の基板ホルダーからの反射光が抑制され、感光性樹脂に反射光等の不適当な光による感光が生じない。
次に、図2(c)に示すように、層間絶縁膜11上およびコンタクトホール12内にAl等の高反射金属膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法により形成したレジストを用いてパターニングし、各画素部に対応した反射画素電極13を形成する。このとき、反射画素電極13はコンタクトホール12を介してドレイン電極8と電気的に接続される。なお、反射画素電極13はゲート電極配線2やソース電極配線7とオーバーラップさせて形成することにより高開口率化が図られる。
また、反射画素電極13は、銀膜等の他の高反射膜を用いて形成してもよい。
また、本実施の形態では、絶縁性基板1として、通常透過型液晶表示素子に用いられる透明絶縁性基板の表面にUV吸収膜1bおよび絶縁層1cを形成したが、透明もしくは着色されたUVカットガラスを用いて絶縁性基板としてもよい。また、図4(a)に示すように、UV吸収膜1bおよび絶縁層1cを透明絶縁性基板1aの裏面側(TFT等が形成されない面側)に形成、または図4(b)に示すように、UV吸収膜1bおよび絶縁層1cを透明絶縁性基板1aの両面に形成、または図4(c)に示すように、UV吸収膜1bを二枚の透明絶縁性基板1aに挟む形で形成することにより絶縁性基板1を構成してもよい。さらにまた、UV吸収膜の代わりに金属膜等のUV光不透過膜を用いて絶縁性基板を構成してもよい。
また、絶縁層1cとして、SiOx等の無機絶縁材料や耐熱性の硬質有機膜を用いてもよい。
また、本実施の形態ではパッシベーション膜10を設けたが、パッシベーション膜10を有しない構造の液晶表示装置においても同様の効果が得られる。
また、レジストパターンで非感光性の樹脂をエッチングし凹凸形成の場合、及びレジストパターンそのものを残し凹凸形成する場合においても、露光工程を使用する限り有効である。
図5はこの発明の実施の形態2による液晶表示装置のTFTアレイ基板の製造方法を説明するための平面図である。なお以下の説明では、液晶表示装置として反射型液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
図において、1aはガラス基板等の透明絶縁性基板、1bはUV吸収膜、1cは絶縁層、14は液晶パネルにおける表示部、15は表示部の周縁に設けられた端子部である。なお、一個の液晶パネルを構成するTFTアレイは、図5に示すように、一枚の透明絶縁性基板1aに一個または複数個取りで形成される。
まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板1aの表面にUV吸収膜を成膜し、フォトリソグラフィ法により液晶パネルの表示部14にのみUV吸収膜1bを形成する。次に絶縁層1cを基板全面に形成して絶縁性基板を構成する。
その後、実施の形態1と同様の方法によりTFTアレイ基板および反射型液晶表示素子を形成する。
図6はこの発明の実施の形態3による液晶表示装置のTFTアレイ基板の製造工程の一部を示す断面図である。なお以下の説明では、液晶表示装置として反射型液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
図において、16は層間絶縁膜11を構成する感光性樹脂を露光する際に用いられるマスク、17はUVカットフィルムである。なお、図2と同一部分には同符号を付し説明を省略する。
まず、透明絶縁性基板1a上に実施の形態1と同様の方法によりゲート電極配線2、ゲート電極2a、共通電極配線3、ゲート絶縁膜4、半導体層5、オーミックコンタクト層6、ソース電極配線7、ソース電極7a、ドレイン電極8、チャネル部9およびパッシベーション膜10を形成する(図6(a))。
なお、層間絶縁膜11を構成する感光性樹脂の露光時、感光性樹脂等が形成されている透明絶縁性基板1aの裏面側にはUVカットフィルムが貼り付けられUV光に対して不透過な状態に処理されているため、基板裏面側の基板ホルダーからの反射光が抑制され、感光性樹脂に反射光等の不適当な光による感光が生じない。
本実施の形態によれば、実施の形態1と同様の効果が得られる。
図7は本発明の実施の形態4によるスイッチング素子としてTFTを搭載した液晶表示装置のTFTアレイ基板を示す概略平面図、図8は図7のB−B線に沿った断面図である。なお以下の説明では、液晶表示装置として反射型液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
図において、5aは半導体層5形成と同時に形成された島状の半導体膜(アモルファスシリコン膜)、6aはオーミックコンタクト層6形成と同時に形成された島状の低抵抗アモルファスシリコン膜である。なお、図1および図2と同一部分には同符号を付し説明を省略する。
まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板1aの表面に実施の形態1と同様の方法によりゲート電極配線2、ゲート電極2aおよび共通電極配線3を形成する。
次に、プラズマCVD法等を用いてゲート絶縁膜4となるシリコン窒化膜、アモルファスシリコン膜、不純物がドープされた低抵抗アモルファスシリコン膜を順次成膜した後、フォトリソグラフィ法により形成したレジストを用いてアモルファスシリコン膜および低抵抗アモルファスシリコン膜をパターニングし、半導体層5およびオーミックコンタクト層6を形成する。このとき、コンタクトホール12およびゲート電極配線2、ソース電極配線7の形成領域以外の画素領域内にもアモルファスシリコン膜5aおよび低抵抗アモルファスシリコン膜6aが島状に残される。
なお、島状に形成されるアモルファスシリコン膜5aおよび低抵抗アモルファスシリコン膜6aは、図9に示すように、ドレイン電極8等不透明な金属膜が形成されていない透明な領域のみに形成してもよい。
なお、層間絶縁膜11を構成する感光性樹脂の露光時、感光性樹脂の表面に凹凸形状を形成する画素領域内には、前工程においてアモルファスシリコン膜5aが形成されてUV光に対して不透過となっているため、基板裏面の基板ホルダーからの反射光が抑制され、感光性樹脂に反射光等の不適当な光による感光が生じない。
本実施の形態によっても、従来プロセスを変更することなく実施の形態1と同様の効果が得られる。
1c 絶縁層、2 ゲート電極配線、2a ゲート電極、3 共通電極配線、
4 ゲート絶縁膜、5 半導体層、5a アモルファスシリコン膜、
6 オーミックコンタクト層、6a 低抵抗アモルファスシリコン膜、
7 ソース電極配線、7a ソース電極、8 ドレイン電極、
9 チャネル部、10 パッシベーション膜、11 層間絶縁膜、
12 コンタクトホール、13 反射画素電極、14 表示部、
15 端子部、17 マスク、18 UVカットフィルム。
Claims (1)
- 少なくともいずれか一方には電極が形成されている二枚の透明絶縁性基板を対向させて接着すると共に、上記二枚の透明絶縁性基板の間には液晶材料が挟持されている液晶表示装置の製造方法において、
上記二枚の透明絶縁性基板の一方に走査線、走査電極および共通電極配線を形成する工程と、
上記走査線、走査電極および共通電極配線上に絶縁膜を形成する工程と、
上記走査電極上に上記絶縁膜を介して半導体層を形成する工程と、
上記半導体層と共に半導体素子を構成する第一の電極と第二の電極、および信号線を形成する工程と、
上記第一の電極、第二の電極および信号線上に感光性を有する樹脂を塗布する工程と、
上記感光性を有する樹脂が塗布された透明絶縁性基板の裏面側にUVカットフィルムを貼り付ける工程と、
上記感光性を有する樹脂に露光処理を施す工程と、
上記UVカットフィルムを剥離した後、現像処理を施しコンタクトホールと表面に凹凸を有する層間絶縁膜を形成する工程と、
上記層間絶縁膜上および上記コンタクトホール内に反射金属膜を成膜し、パターニングして上記層間絶縁膜表面に形成された凹凸が転写された形状を有すると共に、上記第二の電極と上記コンタクトホールを介して電気的に接続された反射画素電極を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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