JP5259163B2 - 半透過型液晶表示装置、及びその製造方法 - Google Patents

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するものである。

液晶表示装置には、バックライトをその背面に配置して画像表示を行う透過型液晶表示装置と、基板に反射板を配置して周囲の光を反射板表面で反射させることにより画像表示を行う反射型液晶表示装置とがある。この透過型液晶表示装置は、周囲光が直射日光などの非常に明るい光の場合には、周囲光に比べて表示光が暗いため表示を確認しにくいという欠点がある。また、反射型液晶表示装置は、周囲光が暗い場合には視認性が極端に低下するという欠点がある。

これらの欠点を補うため、光の一部を透過する透過モードと、光の一部を反射する反射モードを併せ持つ半透過型液晶表示装置が提案されている。半透過型液晶表示装置では、良好な散乱特性を得るために、表面に凹凸パターンを有する有機膜が絶縁膜の上に設けられている。例えば、スピンコートにより絶縁膜の上に有機膜を塗布した後、フォトリソグラフィープロセスで有機膜の表面に凹部をパターニングして、有機膜の表面に凹凸パターンを形成している。

この有機膜は、表示領域内では所定の形状にパターニングされるが、従来、表示領域の外側ではパターニングされずに全面に形成されている。すなわち、有機膜は、表示領域からシール部より外側の額縁領域まで形成されている。そのため、有機膜は、シール部より外側において外気と接触し、時間の経過とともに吸湿する。そして、有機膜を介してパネル内へと水分が浸入してしまう。これが原因となり、液晶表示装置では、長期間使用した際に液晶配向が乱れ、表示不良が発生し易くなるため、信頼性が低下してしまう。

このような問題の解決策としては、シール部下に有機膜を設けない方法が有効である。例えば特許文献１に、シール部下に有機膜を設けない構成の液晶表示装置が開示されている。特許文献１では、ＴＦＴを覆う無機絶縁膜と、無機絶縁膜の上に積層された有機膜とを貫通し、ソース配線とゲート配線の間に設けられた層間絶縁膜に到達する開口部を、シール材の形成領域に形成している。そして、この開口部内にシール材を形成して、対向する基板を貼り合わせる。この構成により、シール材を、有機膜ではなく層間絶縁膜と接着させることができるので、接着強度が向上する。

また、特許文献１では、ソース配線を、シール部より表示領域側でゲート配線と同じ層で構成した配線へ繋ぎ変えてから、シール部より外側へ引き出している。このように、ソース配線をゲート配線と同層へ一旦層変換することで、シール部下の引き出し配線はその上部を層間絶縁膜で保護される。この構成により、ソース配線の引き出し配線がシール材と直接接触することを防止できるので、腐食に対する耐性が保たれる。
特開２００３−１６７２５８号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、ソース配線をゲート配線と同層の引き出し配線へ層変換させるための変換部が必要となる。変換部では、ソース配線をゲート配線と同層の引き出し配線に接続するため、層間絶縁膜にコンタクトホールが形成される。すなわち、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成するための工程が新たに必要となり、製造工程数が増加してしまう。また、変換部を設けるスペースが新たに必要となり、額縁領域の幅が増加してしまう。

また、特許文献１では、ドレイン電極と画素電極とを接続するためのコンタクトホール形成する工程において、同時に、無機絶縁膜及び有機膜を貫通する開口部をシール部に形成している。具体的には、ＴＦＴを覆う無機絶縁膜の成膜後、この上に有機膜のパターンを形成する。そして、この有機膜のパターンをマスクとして無機絶縁膜のドライエッチングを行っている。このとき、無機絶縁膜の下の層間絶縁膜は、開口部において、エッチングガスに曝されることになる。そのため、層間絶縁膜はダメージを受けることがあり、引き出し配線間の絶縁低下が懸念される。層間絶縁膜がさらにダメージを受けると、引き出し配線は露出してシール材と直接接触してしまい、腐食による断線が懸念される。すなわち、信頼性の低下が懸念される。

なお、シール部に無機絶縁膜及び有機膜を貫通する開口部を形成する際、層間絶縁膜のダメージを低減するために、無機絶縁膜のパターニングを行ってからこの上に有機膜のパターンを形成する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、無機絶縁膜のパターニングを別途行うので、写真製版工程が１回増加する。従って、製造コストの増加、製造期間の長期化につながるという問題があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、写真製版工程数を増加させることなく、信頼性を向上でき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を目的とする。

本発明にかかる半透過型液晶表示装置の製造方法は、第１の基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、前記薄膜トランジスタを覆う無機絶縁膜（本実施の形態にかかるパッシベーション膜１７）を形成する工程と、前記無機絶縁膜上に、膜厚差を有する有機膜を形成する工程と、前記有機膜から露出した前記無機絶縁膜をエッチングして、コンタクトホールを形成する工程と、前記有機膜の上に、透過電極と反射電極とを順次成膜する工程と、前記反射電極の上に、膜厚差を有するレジストパターンを形成し、前記反射電極及び前記透過電極をエッチングする工程と、アッシングにより、前記レジストパターンの薄膜部を除去するとともに、前記透過電極から露出した前記有機膜の薄膜部を除去して開口部を形成する工程と、前記薄膜部が除去されたレジストパターンを用いて、前記反射電極をエッチングして、前記コンタクトホールを介して前記薄膜トランジスタと接続する画素電極を形成する工程と、前記第１の基板と、前記第１の基板と対向配置された第２の基板とを、表示領域を囲む枠状のシール材が前記有機膜の前記開口部内に配置されるように貼り合わせる工程と、を備えるものである。

本発明によれば、写真製版工程数を増加させることなく、信頼性を向上でき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ができる。

始めに、図１を用いて、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置について説明する。図１は、液晶表示装置の構成を示す正面図である。

本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネル１００を備えている。液晶表示パネル１００は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistors：ＴＦＴ）アレイ基板１と対向基板２とが互いに対向して配置されている。

ＴＦＴアレイ基板１には、表示領域４１と表示領域４１を囲むように設けられた額縁領域４２とが設けられている。この表示領域４１には、複数のゲート配線（走査信号線）６と複数のソース配線（表示信号線）５とが形成されている。複数のゲート配線６は平行に設けられている。同様に、複数のソース配線５は平行に設けられている。ゲート配線６とソース配線５とは、互いに交差するように形成されている。ゲート配線６とソース配線５とは直交している。隣接するゲート配線６とソース配線５とで囲まれた領域が画素４９となる。従って、ＴＦＴアレイ基板１では、画素４９がマトリクス状に配列される。

更に、ＴＦＴアレイ基板１の額縁領域４２に、制御回路４５が搭載されたフレキシブル基板４７、及び制御回路４６が搭載されたフレキシブル基板４８が接続されている。ゲート配線６は、表示領域４１から額縁領域４２まで延設されている。そして、ゲート配線６は、ＴＦＴアレイ基板１の端部で、ゲート配線端子４４を介して制御回路４６と接続される。ソース配線５も同様に、表示領域４１から額縁領域４２まで延設されている。そして、ソース配線５は、ＴＦＴアレイ基板１の端部で、ソース配線端子４３を介して制御回路４５と接続される。

制御回路４５、４６に外部からの各種信号が供給される。制御回路４６は外部からの制御信号に基づいて、ゲート信号（走査信号）をゲート配線６に供給する。このゲート信号によって、ゲート配線６が順次選択されていく。制御回路４５は外部からの制御信号や、表示データに基づいて表示信号（ソース信号）をソース配線５に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素４９に供給することができる。なお、制御回路４５は、液晶表示パネル１００、フレキシブル基板４７、及びＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）（図示せず）の上に分割されて搭載されてもよい。同様に、制御回路４６は、液晶表示パネル１００、フレキシブル基板４８、及びＦＰＣの上に分割されて搭載されてもよい。さらに、制御回路４５、４６の一部は、ＴＦＴアレイ基板１の上に形成されてもよい。

画素４９内には、少なくとも１つのＴＦＴ５０が形成されている。ＴＦＴ５０はソース配線５とゲート配線６の交差点近傍に配置される。例えば、このＴＦＴ５０が画素電極に表示電圧を供給する。即ち、ゲート配線６からのゲート信号によって、スイッチング素子であるＴＦＴ５０がオンする。これにより、ソース配線５から、ＴＦＴ５０のドレイン電極に接続された画素電極に表示電圧が印加される。そして、画素電極と対向電極との間に、表示電圧に応じた電界が生じる。なお、ＴＦＴアレイ基板１の表面には、配向膜（図示せず）が形成されている。画素４９内の詳細な構成については後述する。

一方、対向基板２は、例えば、カラーフィルタ基板であり、視認側に配置される。対向基板２には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス（ＢＭ）、対向電極、及び配向膜等が形成されている。なお、対向電極は、ＴＦＴアレイ基板１側に配置される場合もある。ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２とは、シール材３１を介して貼り合わされている。シール材３１は、表示領域４１を囲むよう枠状に設けられている。そして、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間に液晶層が狭持される。即ち、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間には液晶が導入されている。更に、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との外側の面には、偏光板、及び位相差板等が設けられる。また、液晶表示パネルの反視認側には、バックライトユニット等が配設される。

画素電極と対向電極との間の電界によって、液晶が駆動される。即ち、基板間の液晶の配向方向が変化する。これにより、液晶層を通過する光の偏光状態が変化する。即ち、偏光板を通過して直線偏光となった光は液晶層によって、偏光状態が変化する。具体的には、透過領域では、ＴＦＴアレイ基板側に設けられた偏光板によって、バックライトユニットからの光が直線偏光になる。そして、この直線偏光がＴＦＴアレイ基板１側の位相差板、液晶層、及び対向基板２側の位相差板を通過することによって、偏光状態が変化する。一方、反射領域では、液晶表示パネルの視認側から入射した外光が、対向基板２側の偏光板によって直線偏光になる。そして、この光が、対向基板２側の位相差板、及び液晶層を往復することによって、偏光状態が変化する。

そして、偏光状態によって、対向基板２側の偏光板を通過する光量が変化する。即ち、バックライトユニットから液晶表示パネル１００を透過する透過光、及び液晶表示パネル１００で反射される反射光のうち、視認側の偏光板を通過する光の光量が変化する。液晶の配向方向は、印加される表示電圧によって変化する。従って、表示電圧を制御することによって、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。即ち、画素ごとに表示電圧を変えることによって、所望の画像を表示することができる。

次に、液晶表示パネル１００の画素構成について、図２及び図３を用いて詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る液晶表示パネル１００の画素構成を示す平面図である。図３は、図２のIII−III断面図である。図２は、液晶表示パネル１００の画素４９の１つを示す平面図である。液晶表示パネル１００には、このような画素４９がマトリクス状に複数配置されている。なお、図２では、液晶表示パネル１００のうち、対向基板２側は省略して記載しており、ＴＦＴアレイ基板１側のみを記載している。

図２及び図３において、ＴＦＴアレイ基板１は、ガラスやプラスチック等の透明な絶縁性の基板３上に、ゲート配線６及びゲート電極７が形成されている。ゲート電極７は、それぞれの画素４９においてゲート配線６から分岐して配設されている。また、基板３上には、共通配線１２がゲート配線６と同じ層によって形成されている。共通配線１２は、ゲート配線６と離間して設けられ、ゲート配線６と平行して延在している。すなわち、隣接するゲート配線６の間に共通配線１２が配設されている。共通配線１２は、画素４９内で幅広に形成されており、安定した表示を可能とするための保持容量を構成する保持容量電極となる。図３では、反射領域において、共通配線１２と後述するドレイン電極９との間、そしてこのドレイン電極９と後述する画素電極１０との間に、それぞれ保持容量が構成されている。保持容量は、各画素４９に接続されるＴＦＴ５０がオフになった後もＴＦＴ５０からの駆動電圧を保持する。

ゲート配線６、ゲート電極７、及び共通配線１２は、ここでは例えばＡｌ合金によって形成されている。あるいは、Ｃｕ合金、Ｍｏ合金、Ａｇ合金、Ｃｒ合金、又はこれら合金膜の下層に下地との密着力を強化する膜が積層された積層膜、上層に透明導電膜とのコンタクト特性が良好な導電膜が積層された積層膜等によって、ゲート配線６、ゲート電極７、及び共通配線１２が形成されていてもよい。

これらゲート配線６、ゲート電極７、及び共通配線１２を覆うようにゲート絶縁膜１５が設けられている。ゲート絶縁膜１５は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）により形成されている。ゲート絶縁膜１５を介してゲート電極７の対面には、半導体層１４が設けられている。半導体層１４は、例えばアモルファスシリコンにより形成されている。

半導体層１４の上には、ソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９が形成されている。ソース電極８は、それぞれの画素４９においてソース配線５から分岐して配設されている。ドレイン電極９は、半導体層１４上においてソース電極８と離間して設けられている。すなわち、ソース電極８とドレイン電極９とは、半導体層１４上において互いに対向するように配置されている。なお、ソース電極８と半導体層１４との間、ドレイン電極９と半導体層１４との間には、オーミックコンタクト層１６が形成されている。オーミックコンタクト層１６は、ソース電極８と半導体層１４とが重複する領域に設けられている。同様に、ドレイン電極９と半導体層１４とが重複する領域に、オーミックコンタクト層１６が設けられる。半導体層１４のうち、ソース電極８またはドレイン電極９に覆われていない領域が、ＴＦＴ５０のチャネル４となる。

ソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９は、ここでは例えばＣｒによって形成されている。あるいは、Ｍｏ合金、Ａｌ合金、Ａｇ合金等の低抵抗金属、又はこれら低抵抗金属の下層にオーミックコンタクト層１６とのコンタクト特性が良好な導電膜が積層された積層膜、上層に透明導電膜とのコンタクト特性が良好な導電膜が積層された積層膜等によって、ソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９が形成されていてもよい。

これらソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９を覆うようにパッシベーション膜１７が設けられている。すなわち、パッシベーション膜１７は、ＴＦＴ５０を覆っている。パッシベーション膜１７は、ＳｉＮ等の無機絶縁膜により形成されている。さらに、パッシベーション膜１７の上に、有機膜１８が積層されている。ＴＦＴ５０のドレイン電極９上には、有機膜１８及びパッシベーション膜１７にコンタクトホール１３が設けられている。コンタクトホール１３は、有機膜１８及びパッシベーション膜１７を貫通し、ＴＦＴ５０のドレイン電極９に到達する。

有機膜１８は、画素電極１０を形成するための下地層となる有機樹脂膜であり、ソース配線５、ゲート配線６、共通配線１２や、ＴＦＴ５０などによって生じた基板３上の凹凸を平坦化する。本実施の形態にかかる液晶表示装置は半透過型であり、画素４９は透過領域及び反射領域を有している。反射領域では、反射光を適切な散乱分布とするため、有機膜１８の表面に凹凸パターンが形成されている。

有機膜１８の上には、コンタクトホール１３を介してドレイン電極９と接続する画素電極１０が設けられている。画素電極１０は、透過領域では透過電極１０ａの単層構造であり、反射領域では透過電極１０ａの上に反射電極１０ｂが積層された積層構造となっている。すなわち、透過電極１０ａは、透過領域と反射領域の両方に設けられている。透過電極１０ａは、ここでは、例えばＩＴＯ等の透明導電膜によって形成されている。透過電極１０ａは、ＩＴＯに限定されることなく、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ等の他の透明導電膜でもよい。一方、反射電極１０ｂは、反射領域のみに設けられている。反射電極１０ｂは、ここでは例えば、Ａｌ合金等の反射導電膜によって形成されている。あるいは、Ａｇ合金等の高反射金属、又はこれらの下層にコンタクトメタルが積層された積層膜等の反射導電膜によって、反射電極１０ｂが形成されていてもよい。また、焼きつき防止のため、反射電極１０ｂの上に、透明導電膜を積層した構成としてもよい。

なお、本実施の形態では、図３に示すように画素電極１０に覆われた領域の有機膜１８は、画素電極１０に覆われていない領域より膜厚が厚くなっている。すなわち、有機膜１８には、画素電極１０に覆われた領域に厚膜部１８ａ、画素電極１０に覆われていない領域に薄膜部１８ｃが形成されている。理由については後述する。画素電極１０上には、液晶３０を配向させるための配向膜１９が積層されている。

対向基板２は、基板２１のＴＦＴアレイ基板１と対向する面に、顔料あるいはクロム等の金属から成り光を遮光するブラックマトリクス２２が形成されている。ブラックマトリクス２２は、ソース配線５及びゲート配線６の対面に設けられており、その形状は格子状になっている。そして、ブラックマトリクス２２間を埋めるように顔料あるいは染料からなる色材２３が形成されている。色材２３は例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタである。

さらにブラックマトリクス２２及び色材２３を覆うように、オーバーコート２４が形成されている。オーバーコート２４は、反射領域では透過領域よりも厚膜に形成されている。これにより、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間の間隔（ギャップ）を、反射領域よりも透過領域で広くすることができる。オーバーコート２４の上には、対向電極２５と配向膜２９がこの順で積層されている。対向電極２５は、ＴＦＴアレイ基板１の画素電極１０との間に電界を生じさせ、液晶３０を駆動する。

続いて、シール部の構成について図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、本実施の形態に係る液晶表示パネル１００のシール部周辺の構成を示す断面図である。図４は、図１のIV−IV断面図であり、ゲート配線端子４４側のシール部周辺を示している。また、図５は、図１のV−V断面図であり、ソース配線端子４３側のシール部周辺を示している。

図４において、ＴＦＴアレイ基板１の基板３上には、ゲート配線６が形成されている。ゲート配線６を覆うように、ゲート絶縁膜１５及びパッシベーション膜１７が順次積層されている。また、図５において、基板３上に設けられたゲート絶縁膜１５の上には、ソース配線５が形成されている。ソース配線５を覆うように、パッシベーション膜１７が形成されている。

そして、図４及び図５において、パッシベーション膜１７の上には、有機膜１８が形成されている。本実施の形態では、シール材３１の下及びその周辺の有機膜１８は除去されており、開口部１８ｄが設けられている。開口部１８ｄは、シール材３１よりも幅広に形成されている。従って、シール材３１よりも幅の広い開口部１８ｄが、表示領域４１を囲むよう枠状に設けられる。また、本実施の形態では、開口部１８ｄの下に設けられたパッシベーション膜１７は、エッチング等による膜減りの影響を受けておらず、薄膜部１８ｃの下と、厚膜部１８ａの下とに設けられたパッシベーション膜１７と略同じ膜厚となっている。

なお、図４及び図５では、シール材３１より表示領域４１側に、有機膜１８の上に画素電極１０が設けられていない領域の断面構成が示されている。従って、ここでは、図３に示した画素４９内の構成と同様、シール材３１より表示領域４１側には薄膜部１８ｃが配設されている。また、シール材３１より額縁領域４２側にも、薄膜部１８ｃが配設されている。

このようなＴＦＴアレイ基板１は、対向基板２とシール材３１を介して貼り合わされている。対向基板２側では、シール材３１は、ブラックマトリクス２２のパターン内に配設され、対向電極２５と接着されている。一方、ＴＦＴアレイ基板１側では、シール材３１は、有機膜１８に設けられた開口部１８ｄ内に配設されている。すなわち、シール材３１は、開口部１８ｄ内においてパッシベーション膜１７と接着されている。そして、ＴＦＴアレイ基板１、対向基板２、及びシール材３１に囲まれた空間に液晶３０が導入されている。なお、ＴＦＴアレイ基板１の液晶３０と接する側の面には、配向膜１９が設けられている。また、対向基板２の液晶３０と接する側の面には、配向膜２９が設けられている。すなわち、配向膜１９、２９は、シール材３１より内側に配設される。

次に、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の製造方法について、図６〜図１３を用いて説明する。図６〜図１３は、本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。なお、図６〜図１３の各図において、（ａ）は、図２のIII−III断面に相当する、画素４９内の断面図を示している。また、（ｂ）は、図１のIV−IV断面に相当する、ゲート配線端子４４側のシール部周辺の断面図を示している。（ｃ）は、図１のV−V断面に相当する、ソース配線端子４３側のシール部周辺の断面図を示している。

初めに、図６を参照して、第１の写真製版工程に係る製造工程について述べる。まず、基板３上に、ゲート配線６、ゲート電極７、及び共通配線１２となる電極膜を成膜する。例えば、スパッタ法等を用いて、Ａｌ合金等の電極膜を基板３全面に成膜する。Ａｌ合金に限らず、Ｃｕ合金、Ｍｏ合金、Ａｇ合金、Ｃｒ合金、又はこれら合金膜の下層に下地との密着力を強化する膜が積層された積層膜、上層に透明導電膜とのコンタクト特性が良好な導電膜が積層された積層膜等を成膜してもよい。次に、第１の写真製版工程によって、電極膜の上にレジストパターンを形成する。そして、ウェットエッチング法等により、電極膜をパターニングする。その後、レジストパターンを除去すると、図６に示すように、ゲート配線６、ゲート電極７、及び共通配線１２が形成される。

次に、図７を参照して、ゲート絶縁膜１５の形成工程から第２の写真製版工程に係る製造工程について述べる。ゲート配線６、ゲート電極７、及び共通配線１２を覆うように、ゲート絶縁膜１５を成膜する。例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて、ゲート絶縁膜１５としてＳｉＮを基板３全面に成膜する。続いて、ゲート絶縁膜１５の上に、半導体層１４とオーミックコンタクト層１６とをこの順に成膜する。例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて、半導体層１４としてアモルファスシリコン膜を基板３全面に成膜した後、リン（Ｐ）等の不純物を添加したｎ型のアモルファスシリコン膜をオーミックコンタクト層１６として基板３全面に成膜する。

その後、第２の写真製版工程により、オーミックコンタクト層１６の上にレジストパターンを形成する。そして、ドライエッチング等により、オーミックコンタクト層１６及び半導体層１４を島状にパターニングする。レジストパターンを除去すると、図７（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１５を介してゲート電極７の対面に半導体層１４及びオーミックコンタクト層１６が形成される。このとき、ゲート配線端子４４側のシール部周辺では、図７（ｂ）のように、ゲート配線６がゲート絶縁膜に覆われた状態となる。ソース配線端子４３側のシール部周辺では、図７（ｃ）のように、基板３上にゲート絶縁膜１５が積層された状態となる。

次に、図８を参照して、第３の写真製版工程に係る製造工程について述べる。半導体層１４及びオーミックコンタクト層１６を覆うように、ソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９となる電極膜を成膜する。例えば、スパッタ法等を用いて、Ｃｒ等の電極膜を基板３全面に成膜する。Ｃｒに限らず、Ｍｏ合金、Ａｌ合金、Ａｇ合金等の低抵抗金属、又はこれら低抵抗金属の下層にオーミックコンタクト層１６とのコンタクト特性が良好な導電膜が積層された積層膜、上層に透明導電膜とのコンタクト特性が良好な導電膜が積層された積層膜等を成膜してもよい。次に、第３の写真製版工程によって、電極膜の上にレジストパターンを形成する。そして、ウェットエッチング法等により、電極膜をパターニングする。これにより、ソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９が形成される。続いて、ソース電極８又はドレイン電極９に覆われず表面に露出したオーミックコンタクト層１６を、ドライエッチング等により除去する。これにより、ソース電極８とドレイン電極９の間の半導体層１４が露出し、チャネル４が形成される。その後、レジストパターンを除去すると、図８に示すような構成となる。

次に、図９を参照して、パッシベーション膜１７形成工程から第４の写真製版工程に係る製造工程について述べる。ソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９を覆うように、パッシベーション膜１７を成膜する。例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて、パッシベーション膜１７としてＳｉＮを基板３全面に成膜する。続いて、パッシベーション膜１７の上に、感光性を有する有機膜１８を塗布する。その後、第４の写真製版工程を行い、有機膜１８をパターニングする。このとき、本実施の形態では、ハーフトーンやグレートーンなどの複数階調露光を用いて、厚膜部１８ａ、薄膜部１８ｂ、及びコンタクトホール１３を有する有機膜１８を形成する。

具体的には、コンタクトホール１３となる領域では、有機膜１８を除去して、パッシベーション膜１７を露出させる。シール材３１の直下及びその周辺となる領域（シール部周辺領域３２）では、複数階調露光を行って、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、薄い膜厚を有する薄膜部１８ｂを形成する。このとき、薄膜部１８ｂの膜厚ｄ１が、後述するプラズマアッシングにて除去される膜厚ｄ２より薄くなるように、第４の写真製版工程の条件を調整しておく。そして、コンタクトホール１３及び薄膜部１８ｂを除く領域では、薄膜部１８ｂより膜厚の厚い厚膜部１８ａを形成する。なお、厚膜部１８ａのうち、反射領域となる部分には、部分的に露光を行うことでその表面に凹凸パターンを形成する。このように、第４の写真製版工程では、第１の複数階調露光を用いて、膜厚差を有する有機膜１８を形成する。

その後、この有機膜１８をマスクとして、ドライエッチング法等によりパッシベーション膜１７をパターニングする。これにより、図９（ａ）に示すように、コンタクトホール１３となる領域のパッシベーション膜１７が除去され、ドレイン電極９が露出する。

次に、図１０を参照して、透過電極１０ａ及び反射電極１０ｂの成膜工程から第５の写真製版工程に係る製造工程について述べる。有機膜１８上に、透過電極１０ａとなる透明導電膜を成膜し、さらにその上に反射電極１０ｂとなる反射導電膜を成膜する。例えば、スパッタ法を用いて、透明導電膜としてアモルファスＩＴＯ、反射導電膜としてＡｌ合金膜を基板３全面に順次成膜する。透過電極１０ａとなる透明導電膜には、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ等を用いてもよい。また、反射電極１０ｂとなる反射導電膜に、Ａｇ合金等の高反射金属、又はこれらの下層にコンタクトメタルが積層された積層膜等を用いることもできる。これにより、コンタクトホール１３は、透過電極１０ａ及び反射電極１０ｂに覆われる。

続いて、反射導電膜の上にレジスト（感光性樹脂）をスピンコート法などにより塗布した後、第５の写真製版工程によって、膜厚差を有するレジストパターン３５を形成する。レジストパターン３５は、反射領域に膜厚ｄ３の厚膜部３５ａ、透過領域に膜厚ｄ４の薄膜部３５ｂを有する。すなわち、複数階調露光を用いて、透過領域の膜厚ｄ４が反射領域の膜厚ｄ３より薄くなるようにレジストパターン３５を形成する。このように、第５の写真製版工程では、第２の複数階調露光を用いて、膜厚差を有するレジストパターン３５を形成する。これにより、図１０に示す構成となる。このとき、シール部周辺領域３２には、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）のように、レジストパターン３５は形成されない。

次に、図１１を参照して、透過電極１０ａ及び反射電極１０ｂのエッチング工程に係る製造工程について述べる。レジストパターン３５をマスクとして、公知のウェットエッチング法などを用いて、反射電極１０ｂ、透過電極１０ａの順でパターニングする。これにより、図１１に示すように、レジストパターン３５と重複しない透過電極１０ａ及び反射電極１０ｂが除去される。

次に、図１２を参照して、アッシング工程に係る製造工程について述べる。透過電極１０ａ及び反射電極１０ｂのエッチング後、プラズマアッシング法などのアッシングを行ってレジストパターン３５の薄膜部３５ｂを除去する。レジストパターン３５の厚膜部３５ａは、膜厚が薄くなり、レジストパターン３５ｃとして残存する。すなわち、図１２（ａ９に示すように、薄膜部３５ｂの除去されたレジストパターン３５は、レジストパターン３５ｃとなる。このとき、本実施の形態では、同時に、透過電極１０ａから露出した有機膜１８の薄膜部１８ｂを除去して、図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）のように開口部１８ｄを形成する。すなわち、レジストパターン３５のアッシングを利用して、透過電極１０ａから露出した領域の有機膜１８をアッシングする。透過電極１０ａから露出した有機膜１８の厚膜部１８ａは、膜厚がｄ２薄くなり、薄膜部１８ｃとして残存する。

このように、本実施の形態では、アッシングにより、レジストパターン３５の薄膜部３５ｂを除去するとともに、透過電極１０ａから露出した有機膜１８の薄膜部１８ｂを除去して開口部１８ｄを形成する。このアッシングで、シール部周辺領域３２では、薄膜部１８ｂが除去され開口部１８ｄが形成される。このような方法を用いてシール部周辺領域３２に開口部１８ｄを形成することにより、開口部１８ｄ内のパッシベーション膜１７は、エッチング等によるダメージを受けることがない。よって、開口部１８ｄ内のパッシベーション膜１７は、ダメージの影響により膜減りしておらず、有機膜１８に覆われた領域のパッシベーション膜１７と略同じ膜厚となっている。図１２（ｂ）に示すように、開口部１８ｄの下では、ゲート配線６の引き出し配線は、このパッシベーション膜１７とゲート絶縁膜１５とに覆われている。また、図１２（ｃ）に示すように、開口部１８ｄの下では、ソース配線５の引き出し配線は、このパッシベーション膜１７に覆われている。

次に、図１３を参照して、反射電極１０ｂのエッチング工程からレジストパターン３５除去工程に係る製造工程について述べる。アッシング後、レジストパターン３５ｃをマスクとして、反射電極１０ｂを公知のウェットエッチング法などを用いて、反射電極１０ｂをパターニングする。これにより、透過領域の反射電極１０ｂが除去される。すなわち、図１３（ａ）のように、透過領域の透過電極１０ａが露出し、画素電極１０が形成される。このときのエッチングは、反射電極１０ｂの材料に適した方法を用いているので、開口部１８ｄ内に露出したパッシベーション膜１７にエッチングによるダメージを与えない。その後、レジストパターン３５ｃを除去し、アニールを行って反射電極１０ｂのアモルファスＩＴＯを結晶化させる。これにより、図１３に示す構成となる。以上の工程を経て本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板１が完成する。

このように作製したＴＦＴアレイ基板１の上に配向膜１９を形成する。また、別途作製された対向基板２の上に配向膜２９を同様に形成する。そして、この配向膜１９、２９に対して、液晶との接触面に一方向にミクロな傷をつける配向処理（ラビング処理）を施す。次に、シール材３１を塗布して、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２とを貼り合せる。このとき、ＴＦＴアレイ基板１側では、シール材３１が有機膜１８の開口部１８ｄ内に配置されるように、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２とを貼り合せる。すなわち、シール材３１を、開口部１８ｄ内のパッシベーション膜１７と接着させる。

表示領域４１から延在する有機膜１８がシール材３１の外側まで延在されないので、有機膜１８を介して水分が浸入することを抑止できる。また、このとき、シール材３１の下では、ゲート配線６の引き出し配線は、ゲート絶縁膜１５と、ダメージの受けていないパッシベーション膜１７とに覆われている。ソース配線５の引き出し配線は、ダメージの受けていないパッシベーション膜１７に覆われている。従って、ゲート配線６又はソース配線５の引き出し配線間の絶縁低下を抑止できる。また、引き出し配線がシール材３１との直接接触により腐食し、断線してしまうことを防止できる。以上のことから、液晶表示装置の信頼性を向上できる。

ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２とを貼り合わせた後、真空注入法等を用い、液晶注入口から液晶３０を注入する。そして、液晶注入口を封止する。このようにして、本実施の形態の液晶表示パネル１００が完成する。

以上のように、本実施の形態では、パッシベーション膜１７上に有機膜１８を塗布した後、第１の複数階調露光を用いて、ドレイン電極９上の有機膜１８にコンタクトホール１３と、シール部周辺領域３２に薄膜部１８ｂとを形成する。そして、この有機膜１８をマスクとして、パッシベーション膜１７をエッチングして、ドレイン電極９に到達するコンタクトホール１３を形成する。そして、有機膜１８の上に透過電極１０ａ及び反射電極１０ｂを順次成膜した後、第２の複数階調露光を用いて、膜厚差を有するレジストパターン３５を形成し、透過電極１０ａ及び反射電極１０ｂをエッチングする。その後、アッシングを行い、レジストパターン３５の薄膜部３５ｂを除去するとともに、透過電極１０ａから露出した有機膜１８の薄膜部１８ｂを除去して、開口部１８ｄを形成する。これにより、写真製版工程数を増加させずに、シール部周辺領域３２の有機膜１８に開口部１８ｄを形成できる。よって、有機膜１８を介して水分が浸入することを抑止できる。シール部周辺領域３２では、アッシングによって有機膜１８のみが除去され、パッシベーション膜１７はダメージを受けずに残存する。よって、シール部周辺領域３２において、ゲート配線６又はソース配線５の引き出し配線間の絶縁低下を抑止するとともに、引き出し配線の断線を防止できる。従って、写真製版工程数を増加させることなく、信頼性を向上でき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ができる。

上記の実施の形態では、シール材３１の下の有機膜１８を、シール材３１の幅より広い幅で除去して、シール材３１の外側の有機膜１８を残す場合について例示的に説明をしたが、それに限定されるものではない。シール材３１の外側（額縁領域４２側）の有機膜１８も除去してもよい。このとき、除去する領域の有機膜１８は、第１の複数階調露光でシール部周辺領域３２と同様にして薄膜部１８ｂを形成しておくと、第２の複数階調露光後のアッシングで除去できる。さらに、シール材３１を開口部１８ｄの内側に配置したが、開口部１８ｄの外側の有機膜１８を跨ぐように配置することも可能である。すなわち、表示領域４１から延在された有機膜１８の端部が、シール材３１の外形端より内側の位置にあれば、有機膜１８を介した水分の浸入を防止できる。

また、透過領域と反射領域におけるギャップを異ならせるため、対向基板２のオーバーコート２４に段差を設けたが、対向基板２側ではなく、ＴＦＴアレイ基板１側に段差を設けてもよい。例えば、有機膜１８の膜厚を透過領域と反射領域とで異ならせてもよい。この場合、有機膜１８の形成時に、第１の複数階調露光で透過領域に薄膜部を形成しておく。透過領域に設けられた薄膜部は、シール部周辺領域３２の薄膜部１８ｂと同じ膜厚でもよく、また、異なる膜厚でもよい。すなわち、要求される段差に応じて、適宜、透過領域に形成する薄膜部の膜厚を設定できる。この薄膜部は、透過電極１０ａに覆われるので、アッシングにより除去されずに薄膜部として残存する。なお、第１の複数階調露光で、透過領域、反射領域、コンタクトホール１３、及びシール部周辺領域３２を除いた領域には、厚膜部１８ａを形成したが、シール部周辺領域３２と同様に薄膜部１８ｂを形成することも可能である。この薄膜部１８ｂは透過電極１０ａに覆われないので、アッシングにより除去され開口部１８ｄとなる。

さらに、ソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９のパターニングを半導体層１４のパターニングと別の写真製版工程で行ったが、複数階調露光を用いて、同じ写真製版工程で行ってもよい。この場合、オーミックコンタクト層１６及び半導体層１４は、ソース配線５、ソース電極８、及びドレイン電極９の下略全面に設けられる構成となる。
チャネル４の形成領域に複数階調露光を行う。

なお、上記の説明では、チャネルエッチ型のＴＦＴを形成する場合について例示的に説明をしたが、エッチストッパ型や、半導体層１４にポリシリコンを用いたトップゲート型などのＴＦＴでもよい。

以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。

本実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示す正面図である。 本実施の形態に係る液晶表示パネルの画素構成を示す平面図である。 図２のIII−III断面図である。 図１のIV−IV断面図である。 図１のV−V断面図である。 本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。 本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。 本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。 本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。 本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。 本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。 本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。 本実施の形態に係るＴＦＴアレイ基板の一製造工程を示した断面図である。

符号の説明

１ ＴＦＴアレイ基板、２ 対向基板、３ 基板、４ チャネル、５ ソース配線、
６ ゲート配線、７ ゲート電極、８ ソース電極、９ ドレイン電極、
１０ 画素電極、１０ａ 透過電極、１０ｂ 反射電極、１２ 共通配線、
１３ コンタクトホール、１４ 半導体層、１５ ゲート絶縁膜、
１６ オーミックコンタクト層、１７ パッシベーション膜、
１８ 有機膜、１８ａ 厚膜部、１８ｂ、１８ｃ 薄膜部、１８ｄ 開口部、
１９ 配向膜、２１ 基板、２２ ブラックマトリクス、２３ 色材、
２４ オーバーコート、２５ 対向電極、２９ 配向膜、３０ 液晶、
３１ シール材、３２ シール部周辺領域、３５ レジストパターン、
３５ａ 厚膜部、３５ｂ 薄膜部、３５ｃ レジストパターン、
４１ 表示領域、４２ 額縁領域、４３ ソース配線端子、４４ ゲート配線端子、
４５、４６ 制御回路、４７、４８ フレキシブル基板、４９ 画素、
５０ ＴＦＴ、１００ 液晶表示パネル

Claims (3)

1. 第１の基板上に薄膜トランジスタを形成する工程と、
   前記薄膜トランジスタを覆う無機絶縁膜を形成する工程と、
   前記無機絶縁膜上に、膜厚差を有する有機膜を形成する工程と、
   前記有機膜から露出した前記無機絶縁膜をエッチングして、コンタクトホールを形成する工程と、
   前記有機膜の上に、透過電極と反射電極とを順次成膜する工程と、
   前記反射電極の上に、膜厚差を有するレジストパターンを形成し、前記反射電極及び前記透過電極をエッチングする工程と、
   アッシングにより、前記レジストパターンの薄膜部を除去するとともに、前記透過電極から露出した前記有機膜の薄膜部を除去して開口部を形成する工程と、
   前記薄膜部が除去されたレジストパターンを用いて、前記反射電極をエッチングして、前記コンタクトホールを介して前記薄膜トランジスタと接続する画素電極を形成する工程と、
   前記第１の基板と、前記第１の基板と対向配置された第２の基板とを、表示領域を囲む枠状のシール材が前記有機膜の前記開口部内に配置されるように貼り合わせる工程と、を備える半透過型液晶表示装置の製造方法。
2. 前記第１の基板側では、前記開口部内の前記無機絶縁膜に前記シール材を接着する請求項１に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
3. 前記膜厚差を有する有機膜の形成工程、及び前記膜厚差を有するレジストパターンの形成工程では、複数階調露光を用いる請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

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