JP4925061B2 - 反射透過型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射透過型液晶表示装置に関し、より詳細には、マスク数を減らすことで製造工程を単純化して生産効率を向上させると共に、ウェーブノイズ（wavy noise）の発生を防止して高画質を実現する反射透過型液晶表示装置に関する。

近年、情報ディスプレイへの関心が高まり、携帯可能な情報媒体を利用しようとする要求が高まるにつれて、既存の表示装置であるブラウン管（ＣＲＴ）を代替する軽量、薄型のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に対する研究及び商業化が重点的に行われている。特に、このようなフラットパネルディスプレイのうち、液晶表示装置（ＬＣＤ）は、液晶の光学的異方性を利用して画像を表現する装置であり、解像度、カラー表示、及び画質などに優れており、ノートブックパソコンやデスクトップパソコンのモニタなどに盛んに利用されている。

液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と、アレイ基板と、カラーフィルタ基板とアレイ基板の間に形成された液晶層とを含む。液晶表示装置に主として用いられる駆動方式であるアクティブマトリクス（ＡＭ）方式は、スイッチング素子として非晶質シリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ ＴＦＴ）を使用して画素部の液晶を駆動する方式である。

液晶表示装置の製造工程においては、基本的に、薄膜トランジスタを含むアレイ基板の製造に複数のマスク工程（すなわち、フォトリソグラフィ工程）が必要であるため、生産性の面でマスク数を減らすことが要求されている。以下、一般的な液晶表示装置の構造について図５を参照して詳細に説明する。

図５は、一般的な液晶表示装置の一部を概略的に示す斜視図である。図５に示すように、一般的な液晶表示装置は、カラーフィルタ基板５と、アレイ基板１０と、カラーフィルタ基板５とアレイ基板１０の間に形成された液晶層３０とを含む。

カラーフィルタ基板５は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーを表現する複数のサブカラーフィルタ７から構成されるカラーフィルタＣと、サブカラーフィルタ７を区分して液晶層３０を透過する光を遮断するブラックマトリクス６と、液晶層３０に電圧を印加する透明な共通電極８とからなる。

また、アレイ基板１０は、縦横に配列され、複数の画素領域Ｐを定義する複数のゲートライン１６及びデータライン１７と、ゲートライン１６とデータライン１７の交差領域に形成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタＴと、画素領域Ｐ上に形成された画素電極１８とからなる。

このように構成されたカラーフィルタ基板５とアレイ基板１０は、画像表示領域の外郭に形成されたシーラント（図示せず）により対向して貼り合わせられて液晶表示パネルを構成する。このようなカラーフィルタ基板５とアレイ基板１０の貼り合わせは、カラーフィルタ基板５又はアレイ基板１０に形成された、貼り合わせキー（attachment key、図示せず）を用いて行う。

一般的な液晶表示装置においては、液晶表示パネルの下部に位置するバックライトという光源から放出された光により画像を表現する。しかし、実際に液晶表示パネルを透過した光の量はバックライトで生成された光の約７％に過ぎないので、光の損失が大きく、その結果、バックライトによる電力消費が大きいという問題があった。

最近、このような電力消費の問題を解決するために、バックライトを使用しない反射型液晶表示装置が研究されている。この反射型液晶表示装置は、画像を表現する手段として自然光を利用するので、バックライトが消費していた電力量を減少させる効果があり、携帯した状態で長時間使用が可能である。

この反射型液晶表示装置は、既存の透過型液晶表示装置とは異なり、画素領域に反射特性を有する不透明な物質を使用することにより、外部から入射した光を反射させて画像を表現する。

しかし、自然光又は人工光源が常に存在するわけではないため、反射型液晶表示装置は、自然光が存在する日中、又は外部の人工光源が存在する事務室及び建物の内部でのみ使用が可能であり、自然光が存在しない暗い環境では使用できないという欠点があった。

そこで、上記問題を解決するために、自然光を使用する反射型液晶表示装置の利点とバックライトを使用する透過型液晶表示装置の利点を組み合わせた反射透過型液晶表示装置が活発に研究されている。この反射透過型液晶表示装置は、使用者の意志によって反射型モードと透過型モードの切り替えが自由であり、バックライトと外部の自然光源又は人工光源を全て利用できるので、周辺環境の制約を受けずに電力消費を低減できるという利点がある。

図６Ａ〜図６Ｆは、一般的な反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を順次示す断面図である。

図６Ａに示すように、フォトリソグラフィ工程（第１マスク工程）により、アレイ基板１０上に導電性金属物質からなるゲート電極２１を形成する。

次に、図６Ｂに示すように、ゲート電極２１が形成されたアレイ基板１０の全面に、第１絶縁膜１５ａ、非晶質シリコン薄膜、及びｎ＋（ｎ^＋は、本明細書ではｎ＋と表記する）非晶質シリコン薄膜を順次蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第２マスク工程）で非晶質シリコン薄膜とｎ＋非晶質シリコン薄膜を選択的にパターニングすることにより、ゲート電極２１上に非晶質シリコン薄膜からなるアクティブパターン２４を形成する。ここで、アクティブパターン２４上には、アクティブパターン２４と同一の形状にパターニングされたｎ＋非晶質シリコン薄膜パターン２５が形成される。

次に、図６Ｃに示すように、アレイ基板１０の全面に導電性金属物質を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第３マスク工程）で選択的にパターニングすることにより、アクティブパターン２４の上部にソース電極２２とドレイン電極２３を形成する。ここで、アクティブパターン２４上に形成されたｎ＋非晶質シリコン薄膜パターンは、第３マスク工程により所定領域が除去されて、アクティブパターン２４とソース／ドレイン電極２２、２３の間でオーミックコンタクト層２５’を形成する。

次に、図６Ｄに示すように、ソース電極２２とドレイン電極２３が形成されたアレイ基板１０の全面にアクリルなどの有機絶縁膜である第２絶縁膜１５ｂを蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第４マスク工程）により第２絶縁膜１５ｂの一部領域を除去して、ドレイン電極２３の一部を露出させるコンタクトホール４０を形成する。ここで、反射モードでの反射効率を高めるために、第２絶縁膜１５ｂの表面は、屈曲形成される。

次に、図６Ｅに示すように、第２絶縁膜１５ｂが形成されたアレイ基板１０の全面に反射率に優れた導電性金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第５マスク工程）により、コンタクトホール４０を介してドレイン電極２３に電気的に接続する反射電極１８ｂを反射部に形成する。

最後に、図６Ｆに示すように、アレイ基板１０の全面に透明な導電性金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第６マスク工程）により、反射電極１８ｂが形成された反射部を含んで画素領域全体に画素電極１８ａを形成する。

前述したように、一般的な反射透過型液晶表示装置においては、薄膜トランジスタを含むアレイ基板の製造に計６回のフォトリソグラフィ工程を必要とするので、透過型液晶表示装置に比べて多くの回数のフォトリソグラフィ工程が必要である。このフォトリソグラフィ工程は、マスクに描かれたパターンを、薄膜が蒸着された基板上に転写して所望のパターンを形成する一連の工程であり、感光液塗布、露光、及び現像工程など複数の工程からなり、生産効率を低下させる。

特に、パターンを形成するためのマスクが非常に高価であり、工程に使用されるマスク数が増加すると液晶表示装置の製造コストがこれに比例して上昇する。そこで、回折マスクを利用してアクティブパターンとソース／ドレイン電極を１回のマスク工程で形成することにより、計５回のマスク工程でアレイ基板を製造できる技術が開発された。

しかし、上記構造の液晶表示装置は、回折マスクを利用することにより、２回のエッチング工程を経てアクティブパターンとソース／ドレイン電極をパターニングするため、ソース／ドレイン電極及びデータラインの下部周辺にアクティブパターンが突出して残る。

上記アクティブパターンが純粋な非晶質シリコン薄膜からなり、上記突出したアクティブパターンが下部のバックライト光に露出することによって、そのバックライト光により突出したアクティブパターンに光電流が発生する。ここで、バックライト光の微細なフリッカにより、非晶質シリコン薄膜からなるアクティブパターンは微細に反応してアクティブ化状態と非アクティブ化状態が繰り返され、これにより光電流に変化が発生する。このような光電流成分は、隣接する画素電極に流れる信号と共にカップリングされて当該画素電極に位置する液晶の動きを歪ませる。その結果、液晶表示装置の画面には波状の細い線が現れるウェーブノイズが発生するという問題点があった。

また、データラインの下部に位置するアクティブパターンは、データラインの両側に所定距離だけ突出して、その突出した距離だけ画素部の開口領域を侵犯することによって、液晶表示装置の開口率が減少するという問題点があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、５回のマスク工程でアレイ基板を製造することができる反射透過型液晶表示装置を得るものである。

また、他の目的は、ウェーブノイズの発生を防止して高画質を実現することができる反射透過型液晶表示装置を得るものである。

さらに、他の目的は、開口領域を拡大して高輝度を実現すると共に、透明導電膜からなる画素電極と有機膜間の付着の問題を解決した反射透過型液晶表示装置を得るものである。

本発明に係る反射透過型液晶表示装置は、画素部、第１パッド部、及び第２パッド部に区分される第１基板と、前記第１基板の画素部に形成されるゲート電極とゲートライン及び前記第１基板の第１パッド部に形成されたゲートパッドラインと、前記ゲート電極とゲートライン及びゲートパッドラインが形成された第１基板上に形成される第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に、前記ゲート電極よりも幅が狭く、島状に形成されるアクティブパターンと、前記アクティブパターンのソース領域及びドレイン領域上に順次形成されるオーミックコンタクト層及びバリアメタル層と、前記バリアメタル層上に透明な導電膜で形成され、前記オーミックコンタクト層及びバリアメタル層を介して、前記アクティブパターンのソース／ドレイン領域に電気的に接続するソース／ドレイン電極パターンと、前記ソース／ドレイン電極パターン上に不透明な導電膜で形成されるソース／ドレイン電極と、前記第１基板の画素部に形成され、前記ゲートラインと交差し、反射部及び透過部からなる画素領域を定義するデータラインと、前記画素領域の透過部に前記透明な導電膜で形成され、前記ドレイン電極パターンに連結される画素電極と、前記ソース／ドレイン電極と画素電極が形成された第１基板上に有機膜でなり、前記画素領域の画素電極及び前記第１、第２パッド部をオープンさせる第２絶縁膜と、前記画素領域の反射部に形成され、前記ドレイン電極と画素電極に電気的に接続する反射電極と、前記第１基板と対向して貼り合わせられる第２基板とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る反射透過型液晶表示装置及びその製造方法は、薄膜トランジスタの製造に使用されるマスク数を減らして製造工程及びコストを低減することができるという効果がある。

また、本発明に係る反射透過型液晶表示装置及びその製造方法は、アクティブパターンのテールが存在しないため、データラインの信号干渉が発生せず、アクティブパターンのテールの幅だけ開口率が増加することができるという効果がある。

さらに、本発明に係る反射透過型液晶表示装置及びその製造方法は、ウェーブノイズが発生しないため、高画質の液晶表示装置を製造することができるという効果がある。

さらに、本発明に係る反射透過型液晶表示装置及びその製造方法は、有機膜と透明導電膜間の付着の問題を根本的に解決することにより、プラズマ処理を必要としなくなり、工程が簡単になるという効果がある。

以下、添付した図面を参照して本発明に係る反射透過型液晶表示装置及びその製造方法の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図である。実際の液晶表示装置においては、Ｎ個のゲートラインとＭ個のデータラインが交差してＮ×Ｍ個の画素が存在するが、説明を簡単にするために、図にはゲートパッド部、データパッド部、及び画素部の薄膜トランジスタを含む１つの画素を示す。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置のアレイ基板１１０上には、縦横に配列され、画素領域を定義するゲートライン１１６とデータライン１１７が形成されている。また、ゲートライン１１６とデータライン１１７の交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスタが形成され、画素領域内には、薄膜トランジスタに接続され、カラーフィルタ基板(図示せず)の共通電極と共に液晶(図示せず)を駆動させる画素電極１１８ａと反射電極１１８ｂが形成されている。

画素領域は、ゲートライン１１６とデータライン１１７が交差して定義される領域であり、画像表示領域を意味し、反射モードを実現するための反射電極１１８ｂが形成されている反射部Ｒと、透過モードを実現するための画素電極１１８ａが形成されている透過部Ｔを含む。すなわち、画素領域内に反射部Ｒと透過部Ｔを共に形成して、反射モードでは、外部から入射した光を反射電極１１８ｂにより反射させて再び外部に放出することにより画像を実現し、透過モードでは、バックライトから放出された光を画素電極１１８ａを介して透過させることにより画像を実現する。

ここで、アレイ基板１１０の縁部領域には、ゲートライン１１６とデータライン１１７にそれぞれ電気的に接続するゲートパッド電極１２６ｐとデータパッド電極１２７ｐが形成されており、外部の駆動回路部(図示せず)から供給された走査信号とデータ信号をそれぞれゲートライン１１６とデータライン１１７に伝達する。

すなわち、ゲートライン１１６とデータライン１１７は、駆動回路部側に延び、それぞれ該当するゲートパッドライン１１６ｐとデータパッドライン１１７ｐに接続され、ゲートパッドライン１１６ｐとデータパッドライン１１７ｐには、これらにそれぞれ電気的に接続されたゲートパッド電極１２６ｐとデータパッド電極１２７ｐを介して、駆動回路部からそれぞれ走査信号とデータ信号が供給される。

ここで、ゲートパッド電極１２６ｐは、ゲートパッド部コンタクトホール１４０を介してゲートパッドライン１１６ｐに電気的に接続される。

薄膜トランジスタは、ゲートライン１１６に接続されたゲート電極１２１と、データライン１１７に接続されたソース電極１２２と、画素電極１１８ａ及び反射電極１１８ｂに接続されたドレイン電極１２３を含む。また、薄膜トランジスタは、ゲート電極１２１に供給されるゲート電圧によりソース電極１２２とドレイン電極１２３の間に伝導チャネルを形成するアクティブパターン１２４をさらに含む。

本発明の一実施の形態によるアクティブパターン１２４は、非晶質シリコン薄膜からなり、ゲート電極１２１の上部にのみ島状に形成されることによって、薄膜トランジスタのオフ電流を減少させることができる。

ここで、不透明な導電物質からなるソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７の下部には、透明な導電物質からなり、それぞれソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７と同一の形状にパターニングされたソース電極パターン（図示せず）、ドレイン電極パターン（図示せず）、及びデータラインパターン（図示せず）が形成されている。図には詳細に示していないが、不透明導電膜からなる反射電極１１８ｂは、有機膜からなり、凹凸を有する第２絶縁膜上に形成される。

このように、本発明の一実施の形態においては、透明導電膜からなる画素電極１１８ａ、ソース電極パターン、ドレイン電極パターン、及びデータラインパターンが、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７の下部に形成され、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７の上部に第２絶縁膜が形成されるため、この第２絶縁膜と透明導電膜間の付着の問題が発生しない。

すなわち、有機膜からなる第２絶縁膜とＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）からなる透明導電膜間には付着の問題があり、第２絶縁膜の凹凸形成時にプラズマ処理が必須であるが、本発明の一実施の形態においては、透明導電膜からなる画素電極１１８ａ、ソース電極パターン、ドレイン電極パターン、及びデータラインパターンが、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７の下部に形成されるため、第２絶縁膜と透明導電膜間の付着の問題を根本的に解決できる。ソース電極１２２の一部が一方向に延びてデータライン１１７の一部を構成し、ドレイン電極パターンの一部が画素領域側に延びて画素電極１１８ａを構成する。

ここで、前段のゲートライン１１６’の一部は、第１絶縁膜（図示せず）を介してその上部の画素電極１１８ａの一部と重なってストレージキャパシタＣｓｔを形成する。ストレージキャパシタＣｓｔは、液晶キャパシタに印加された電圧を次の信号が入力されるまで一定に維持する役割を果たす。すなわち、アレイ基板１１０の画素電極１１８ａはカラーフィルタ基板の共通電極と共に液晶キャパシタを構成するが、一般的に、液晶キャパシタに印加された電圧は次の信号が入力されるまで維持されずに漏洩して消滅してしまう。従って、印加された電圧を維持するためには、ストレージキャパシタＣｓｔを液晶キャパシタに接続して使用しなければならない。

このようなストレージキャパシタＣｓｔは、信号の保持以外にも、階調表示の安定、並びにフリッカ及び残像の減少などの効果を有する。

ここで、本発明の一実施の形態によるソース／ドレイン電極１２２、１２３、画素電極１１８ａ、及びゲート／データパッド電極１２６ｐ、１２７ｐは、１回のマスク工程でパターニングし、画素領域とパッド部を同時にオープンすることにより、計５回のマスク工程によりアレイ基板１１０を製造できる。以下、これについて本発明の一実施の形態に係る反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。

図２Ａ〜図２Ｈは、図１のアレイ基板の製造工程を順次示す、図１のIIIａ−IIIａ’、IIIｂ−IIIｂ、IIIｃ−IIIｃ、及びIIIｄ−IIIｄ線の断面図であり、左側には画素部のアレイ基板を製造する工程を示し、右側には順にデータライン部、データパッド部及びゲートパッド部のアレイ基板を製造する工程を示す。また、図３Ａ〜図３Ｅは、図１のアレイ基板の製造工程を順次示す平面図である。

図２Ａ及び図３Ａに示すように、ガラスなどの透明な絶縁物質からなるアレイ基板１１０の画素部に、ゲート電極１２１とゲートライン１１６、１１６’を形成し、ゲートパッド部にゲートパッドライン１１６ｐを形成する。

ここで、ゲートライン１１６’は、該当画素における前段のゲートラインであり、該当画素のゲートライン１１６と前段のゲートライン１１６’とは同一の方式で形成される。

ゲート電極１２１、ゲートライン１１６、１１６’、及びゲートパッドライン１１６ｐは、アレイ基板１１０の全面に第１導電膜を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第１マスク工程）により選択的にパターニングして形成する。

ここで、第１導電膜としては、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの低抵抗の不透明導電物質を使用することができる。また、第１導電膜は、低抵抗の不透明導電物質が２種以上積層された多層構造で形成することもできる。

次に、図２Ｂ及び図３Ｂに示すように、ゲート電極１２１、ゲートライン１１６、１１６’、及びゲートパッドライン１１６ｐが形成されたアレイ基板１１０の全面に、第１絶縁膜１１５ａ、非晶質シリコン薄膜１２０、ｎ＋非晶質シリコン薄膜１２５、及び第２導電膜１３０を形成した後、フォトリソグラフィ工程（第２マスク工程）で選択的に除去することにより、ゲート電極１２１の上部に非晶質シリコン薄膜からなるアクティブパターン１２４を形成すると共に、ゲートパッドライン１１６ｐの一部を露出させるゲートパッド部コンタクトホール１４０を形成する。

ここで、アクティブパターン１２４の上部には、それぞれｎ＋非晶質シリコン薄膜１２５及び第２導電膜１３０からなり、アクティブパターン１２４と同一の形状にパターニングされたｎ＋非晶質シリコン薄膜パターン１２５’及び第２導電膜パターン１３０’が形成される。

図においては、ゲートパッド部コンタクトホール１４０がゲートパッドライン１１６ｐと平行な方向に長く形成された場合を例に示しているが、本発明の一実施の形態は、これに限定されるものではなく、ゲートパッド部コンタクトホール１４０の形状に関係なく適用可能である。

ここで、本発明の一実施の形態によるアクティブパターン１２４は、第１絶縁膜１１５ａを介してゲート電極１２１の上部にのみ島状に形成され、アクティブパターン１２４及びゲートパッド部コンタクトホール１４０は、ハーフトーンマスク又は回折マスク（以下、ハーフトーンマスクは回折マスクを含むものとする）を利用して１回のマスク工程（第２マスク工程）で同時に形成される。以下、第２マスク工程について図４Ａ〜図４Ｆを参照して詳細に説明する。

図４Ａ〜図４Ｆは、図２Ｂ及び図３Ｂの第２マスク工程を具体的に示す断面図である。図４Ａに示すように、ゲート電極１２１、ゲートライン１１６、１１６’、及びゲートパッドライン１１６ｐが形成されたアレイ基板１１０の全面に、第１絶縁膜１１５ａ、非晶質シリコン薄膜１２０、ｎ＋非晶質シリコン薄膜１２５、及び第２導電膜１３０を形成する。

ここで、第２導電膜１３０は、後述するｎ＋非晶質シリコン薄膜からなるオーミックコンタクト層１２５’’と透明導電膜からなるソース／ドレイン電極パターン間の接触抵抗を減少させるバリアメタル層として使用され、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの導電物質を利用して５０〜１００Åの厚さで形成する。

次に、図４Ｂに示すように、アレイ基板１１０の全面にフォトレジストなどの感光性物質からなる第１感光膜１７０を形成した後、本実施の形態のハーフトーンマスク１８０を利用して第１感光膜１７０に選択的に光を照射する。

ここで、本実施の形態のハーフトーンマスク１８０には、照射された光を全て透過させる第１透過領域Ｉ、光の一部だけ透過させて一部は遮断する第２透過領域II、及び照射された光を全て遮断する遮断領域IIIが設けられており、ハーフトーンマスク１８０を透過した光だけ第１感光膜１７０に照射される。

次に、図４Ｃに示すように、ハーフトーンマスク１８０を利用して露光された第１感光膜１７０を現像すると、遮断領域IIIにより光が全て遮断された領域には所定の厚さの第１感光膜パターン１７０ａが残り、第２透過領域IIにより光の一部だけ遮断された領域には所定の厚さの第２感光膜パターン１７０ｂが残り、光が全て透過した第１透過領域Ｉに該当する領域には、第１感光膜１７０が完全に除去されて第２導電膜１３０の表面が露出する。

ここで、遮断領域IIIに形成された第１感光膜パターン１７０ａは、第２透過領域IIに形成された第２感光膜パターン１７０ｂよりも厚く形成される。また、第１透過領域Ｉにより光が全て透過した領域は第１感光膜１７０が完全に除去されるが、これはポジ型フォトレジストを使用したためであり、本発明の一実施の形態はこれに限定されるものではなく、ネガ型フォトレジストを使用してもよい。

次に、図４Ｄに示すように、このように形成された第１感光膜パターン１７０ａ及び第２感光膜パターン１７０ｂをマスクにして、その下部に形成された第１絶縁膜１１５ａ、非晶質シリコン薄膜１２０、ｎ＋非晶質シリコン薄膜１２５、及び第２導電膜１３０を選択的に除去すると、アレイ基板１１０のゲートパッド部に、ゲートパッドライン１１６ｐの一部を露出させるゲートパッド部コンタクトホール１４０が形成される。

次に、図４Ｅに示すように、第１感光膜パターン１７０ａ及び第２感光膜パターン１７０ｂの一部を除去するアッシング工程を行うと、第２透過領域IIの第２感光膜パターン１７０ｂが完全に除去される。

ここで、第１感光膜パターン１７０ａは、第２感光膜パターン１７０ｂの厚さだけ除去された第３感光膜パターン１７０ａ’となり、遮断領域IIIに対応するアクティブパターン領域の上部にのみ残る。

次に、図４Ｆに示すように、残っている第３感光膜パターン１７０ａ’をマスクにして、非晶質シリコン薄膜１２０、ｎ＋非晶質シリコン薄膜１２５’、及び第２導電膜１３０の一部を除去すると、ゲート電極１２１の上部に非晶質シリコン薄膜からなる島状のアクティブパターン１２４が形成される。

ここで、アクティブパターン１２４の上部には、それぞれｎ＋非晶質シリコン薄膜１２５及び第２導電膜１３０からなり、アクティブパターン１２４と同一の形状にパターニングされたｎ＋非晶質シリコン薄膜パターン１２５’及び第２導電膜パターン１３０’が残る。

このように、本発明の一実施の形態によるアクティブパターン１２４は、ゲート電極１２１の上部にのみ島状に形成されることによって、薄膜トランジスタのオフ電流を減少させるという利点がある。

そして、図２Ｃに示すように、アクティブパターン１２４が形成されたアレイ基板１１０の全面に、第３導電膜１５０及び第４導電膜１６０を蒸着する。

次に、図２Ｄに示すように、アレイ基板１１０上に所定の形状にパターニングされた第２感光膜２７０を形成する（第３マスク工程）。

次に、図２Ｅ及び図３Ｃに示すように、第２感光膜２７０をマスクにして第３導電膜１５０及び第４導電膜１６０の一部領域を除去することにより、アレイ基板１１０の画素部に、第３導電膜１５０からなる画素電極１１８ａを形成すると共に、第４導電膜１６０からなるソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７を形成する。

また、第３マスク工程により、アレイ基板１１０のデータパッド部及びゲートパッド部に、それぞれ第３導電膜１５０からなるデータパッド電極１２７ｐ及びゲートパッド電極１２６ｐを形成する。

ここで、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７の下部には、第３導電膜１５０からなり、それぞれソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７と同一の形状にパターニングされたソース電極パターン１２２’、ドレイン電極パターン１２３’、及びデータラインパターン１１７’が形成されている。

また、画素電極１１８ａ、データパッド電極１２７ｐ、及びゲートパッド電極１２６ｐの上部には、第４導電膜１６０からなり、それぞれ画素電極１１８ａ、データパッド電極１２７ｐ、及びゲートパッド電極１２６ｐと同一の形状にパターニングされた画素電極パターン１６０’、データパッド電極パターン１６０’’、及びゲートパッド電極パターン１６０’’’が残る。

また、アクティブパターン１２４上に形成されているｎ＋非晶質シリコン薄膜パターンは、第３マスク工程により所定領域が除去されて、アクティブパターン１２４とソース／ドレイン電極１２２、１２３をオーミックコンタクトするオーミックコンタクト層１２５’’を形成し、オーミックコンタクト層１２５’’の上部には、第２導電膜１３０からなり、オーミックコンタクト層１２５’’と同一の形状にパターニングされたバリアメタル層１３０’’が形成される。

ここで、ゲートパッド電極１２６ｐは、ゲートパッド部コンタクトホール１４０を介して下部のゲートパッドライン１１６ｐに電気的に接続され、画素電極１１８ａは、ドレイン電極パターン１２３’に接続され、上部のドレイン電極１２３に電気的に接続される。

ここで、第３導電膜１５０は、画素電極１１８ａ、データパッド電極１２７ｐ、及びゲートパッド電極１２６ｐを構成するために、ＩＴＯやＩＺＯなどの透過率に優れた透明な導電物質を含む。

また、第４導電膜は、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７を構成するために、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの低抵抗の不透明導電物質を含む。

本発明の一実施の形態によるデータライン１１７は、その下部に非晶質シリコン薄膜からなるアクティブパターンのテールが存在しないため、そのアクティブパターンのテールによるデータライン１１７の信号干渉がなく、そのアクティブパターンのテールの幅だけ開口率が増加する。また、アクティブパターンのテールが存在しないため、ウェーブノイズが発生せず、高画質の液晶表示装置を製造できる。

ここで、アクティブパターンのテールは、回折マスクを利用してアクティブパターン１２４、ソース／ドレイン電極１２２、１２３、及びデータライン１１７を１回のマスク工程で形成する過程でデータライン１１７の下部に形成されるもので、データライン１１７の幅よりも広い幅を有することによって、データライン１１７の信号干渉及び開口率の低下を誘発する。

次に、図２Ｆ、図２Ｇ、及び図３Ｄに示すように、アレイ基板１１０の全面に、第２絶縁膜１１５ｂと所定の形状にパターニングされた第３感光膜３７０を形成した後、フォトリソグラフィ工程（第４マスク工程）で第２絶縁膜１１５ｂを選択的に除去することにより、画素領域とパッド部をオープンさせる。ここで、第２絶縁膜１１５ｂは、反射部Ｒに凹凸を形成するために、フォトアクリルなどの有機膜で形成でき、凹凸は反射部Ｒの反射率を増加させる役割を果たす。

前述したように、透明導電膜からなる画素電極１１８ａ、ソース電極パターン１２２’、ドレイン電極パターン１２３’、及びデータラインパターン１１７’がソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７の下部に形成され、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、及びデータライン１１７の上部に第２絶縁膜１１５ｂが形成されるため、前述した第２絶縁膜１１５ｂと透明導電膜（すなわち、画素電極１１８ａ、ソース電極パターン１２２’、ドレイン電極パターン１２３’、及びデータラインパターン１１７’）間の付着の問題が発生しない。

ここで、第４マスク工程により、画素電極パターン１６０’、データパッド電極パターン１６０’’、及びゲートパッド電極パターン１６０’’’を除去して、画素電極１１８ａ、データパッド電極１２７ｐ、及びゲートパッド電極１２６ｐを露出させる。

ここで、該当画素電極１１８ａの一部は、前段のゲートライン１１６’の一部とオーバーラップするように形成され、その下部の第１絶縁膜１１５ａを介して前段のゲートライン１１６’と共にストレージキャパシタＣｓｔを形成する。

次に、図２Ｈ及び図３Ｅに示すように、アレイ基板１１０の全面に第５導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程（第５マスク工程）で第５導電膜を選択的に除去することにより、反射部Ｒに反射電極１１８ｂを形成する。ここで、第５導電膜は、反射電極１１８ｂを構成するために、アルミニウムなどの反射率に優れた導電物質を含む。

このように構成された本発明の一実施の形態によるアレイ基板１１０は、画像表示領域の外郭に形成されたシーラントによりカラーフィルタ基板と対向して貼り合わせられる。ここで、カラーフィルタ基板には、薄膜トランジスタ、ゲートライン、及びデータラインからの光漏れを防止するブラックマトリクスと、赤、緑、青のカラーを実現するためのカラーフィルタが形成されている。

このようなアレイ基板１１０とカラーフィルタ基板の貼り合わせは、アレイ基板１１０又はカラーフィルタ基板に形成された、貼り合わせキーを用いて行う。

本発明の一実施の形態においては、アクティブパターンとして非晶質シリコン薄膜を利用した非晶質シリコン薄膜トランジスタを例に説明しているが、本発明の一実施の形態は、これに限定されるものではなく、アクティブパターンとして多結晶シリコン薄膜を利用した多結晶シリコン薄膜トランジスタにも適用される。

また、本発明の一実施の形態は、液晶表示装置だけでなく、薄膜トランジスタを利用して製造する他の表示装置、例えば、駆動トランジスタに有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diodes；ＯＬＥＤ）が接続された有機ＥＬディスプレイ装置にも利用される。

本発明の一実施の形態に係る反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図である。 図１のアレイ基板の製造工程を示す、図１のＩＩＩａ−ＩＩＩａ’、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ、及びＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線の断面図である。 図２Ａに続く工程の断面図である。 図２Ｂに続く工程の断面図である。 図２Ｃに続く工程の断面図である。 図２Ｄに続く工程の断面図である。 図２Ｅに続く工程の断面図である。 図２Ｆに続く工程の断面図である。 図２Ｇに続く工程の断面図である。 図１のアレイ基板の製造工程を示す平面図である。 図３Ａに続く工程の断面図である。 図３Ｂに続く工程の断面図である。 図３Ｃに続く工程の断面図である。 図３Ｄに続く工程の断面図である。 図２Ｂ及び図３Ｂの第２マスク工程を具体的に示す断面図である。 図４Ａに続く工程の断面図である。 図４Ｂに続く工程の断面図である。 図４Ｃに続く工程の断面図である。 図４Ｄに続く工程の断面図である。 図４Ｅに続く工程の断面図である。 一般的な液晶表示装置の一部を概略的に示す斜視図である。 一般的な反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す断面図である。 図６Ａに続く工程の断面図である。 図６Ｂに続く工程の断面図である。 図６Ｃに続く工程の断面図である。 図６Ｄに続く工程の断面図である。 図６Ｅに続く工程の断面図である。

符号の説明

１１０ アレイ基板、１１５ａ 第１絶縁膜、１１５ｂ 第２絶縁膜、１１６ ゲートライン、１１６ｐ ゲートパッドライン、１１７ データライン、１１７ｐ データパッドライン、１１８ａ 画素電極、１１８ｂ 反射電極、１２０ 非晶質シリコン薄膜、１２１ ゲート電極、１２２ ソース電極、１２３ ドレイン電極、１２４ アクティブパターン、１２５ ｎ＋非晶質シリコン薄膜、１２５’’ オーミックコンタクト層、１２６ｐ ゲートパッド電極、１２７ｐ データパッド電極、１３０ 第２導電膜、１４０ ゲートパッド部コンタクトホール、１５０ 第３導電膜、１６０ 第４導電膜、１７０ 第１感光膜、１７０ａ 第１感光膜パターン、１７０ｂ 第２感光膜パターン、１７０ａ’ 第３感光膜パターン、１８０ ハーフトーンマスク、２７０ 第２感光膜、３７０ 第３感光膜、Ｒ 反射部、Ｔ 透過部。

Claims (16)

1. 画素部、第１パッド部、及び第２パッド部に区分される第１基板を提供する工程と、
   第１マスク工程を通じて前記第１基板の画素部にゲート電極及びゲートラインを形成し、前記第１基板のゲートパッド部にゲートパッドラインを形成する工程と、
   前記ゲート電極及びゲートライン及びゲートパッドラインが形成された第１基板上に第１絶縁膜を形成する工程と、
   第２マスク工程を通じて前記ゲートパッドラインを露出させるコンタクトホールを形成する工程と、
   前記第２マスク工程を通じて前記第１絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に島状のアクティブパターンを形成し、前記アクティブパターン上にｎ＋非晶質シリコン薄膜パターン及び導電膜パターンを形成する工程と、
   第３マスク工程を通じて前記ｎ＋非晶質シリコン薄膜パターン及び導電膜パターンを選択的に除去することにより、オーミックコンタクト層及びバリアメタル層を形成する工程と、
   前記第３マスク工程を通じて前記バリアメタル層上に透明な導電膜からなるソース電極パターン及びドレイン電極パターンを形成し、前記ソース電極パターン及びドレイン電極パターン上に不透明な導電膜からなるソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
   前記第３マスク工程を通じて前記ゲートラインと交差し、反射部及び透過部からなる画素領域を定義するデータラインを形成する工程と、
   前記第３マスク工程を通じて前記画素領域の透過部に前記透明導電膜からなり、前記ドレイン電極パターンと連結される画素電極を形成する工程と、
   前記ソース電極とドレイン電極及び画素電極が形成された第１基板上に第２絶縁膜を形成する工程と、
   第４マスク工程を通じて前記第２絶縁膜を選択的にパターニングして前記画素領域と第１、第２パッド部をオープンさせる工程と、
   前記画素領域の反射部に反射電極を形成する工程と、
   前記第１基板と第２基板とを貼り合わせる工程と
   を含むことを特徴とする反射透過型液晶表示装置の製造方法。
2. 前記第２マスク工程は、
   前記第１絶縁膜上に非晶質シリコン薄膜、ｎ＋非晶質シリコン薄膜及び第２導電膜を形成する工程と、
   ハーフトーンマスクを通じて前記第２導電膜上に第１感光膜パターン及び第２感光膜パターンを形成する工程と、
   前記第１感光膜パターン及び第２感光膜パターンをマスクとして第１絶縁膜、非晶質シリコン薄膜、ｎ＋非晶質シリコン薄膜及び第２導電膜を選択的に除去して、前記ゲートパッドラインを露出させるコンタクトホールを形成する工程と、
   アッシング工程を通じて前記第２感光膜パターンを除去すると共に、前記第２感光膜パターンの厚さだけ前記第１感光膜パターンを除去して第３感光膜パターンを形成する工程と、
   前記第３感光膜パターンをマスクとして前記非晶質シリコン薄膜、ｎ＋非晶質シリコン薄膜及び第２導電膜を選択的に除去して、前記ゲート電極上部にそれぞれ前記非晶質シリコン薄膜、ｎ＋非晶質シリコン薄膜及び第２導電膜からなるアクティブパターン、ｎ＋非晶質シリコン薄膜パターン及び導電膜パターンを形成する工程とを含む
   ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
3. 前記ｎ＋非晶質シリコン薄膜パターン及び導電膜パターンは、前記アクティブパターンと同一の形状に形成する
   ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
4. 前記導電膜パターンは、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン、銅、クロム、モリブデンのいずれかの低抵抗の導電物質で形成する
   ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
5. 前記導電膜パターンは、５０〜１００Åの厚さで形成する
   ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
6. 前記第３マスク工程を通じて前記画素電極上に前記不透明な導電膜からなる画素電極パターンを形成する
   ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
7. 前記第４マスク工程を通じて前記画素電極上部の画素電極パターンを除去して、前記画素電極を露出させる
   ことを特徴とする請求項６記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
8. 前記ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極パターンは、前記オーミックコンタクト層及びバリアメタル層を介して前記アクティブパターンのソース領域に電気的に接続し、前記ドレイン電極は、前記オーミックコンタクト層及びバリアメタル層を介して前記アクティブパターンのドレイン領域に電気的に接続する
   ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
9. 前記データラインの下部に、前記透明導電膜からなり、前記データラインと同一の形状にパターニングされたデータラインパターンを形成する工程をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
10. 前記第１基板の第２パッド部にデータパッドラインを形成する工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
11. 前記コンタクトホールを介して前記ゲートパッドラインに電気的に接続するゲートパッド電極を形成する工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
12. 前記第１基板の第２パッド部に、前記データパッドラインに電気的に接続するデータパッド電極を形成する工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１０記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
13. 前記第２絶縁膜の一部を除去して前記画素領域の画素電極を露出させる工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
14. 前記第２絶縁膜は、凹凸を有するように形成する
    ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
15. 前記第２絶縁膜は、有機膜で形成する
    ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
16. 前記反射電極は、前記ドレイン電極及び画素電極に電気的に接続する
    ことを特徴とする請求項１記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。

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