JPH09152597A

JPH09152597A - 反射型液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number: JPH09152597A
Application number: JP30961295A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Shimada; 康憲島田; Hisakazu Nakamura; 久和中村; Koji Taniguchi; 幸治谷口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-06-10
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: JP3215618B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板全体にわたって、良好な電気的接続を有
するコンタクトホール及び良好な散乱特性を有する反射
板を形成し、かつ液晶層の厚みの安定した測定が可能な
反射型液晶表示装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】スイッチング素子に接続し反射電極下方
に延びる引き回し電極と、該スイッチング素子及び該引
き回し電極と該反射電極との間に設られ、該引き回し電
極上にコンタクトホールを有する絶縁樹脂層と、該絶縁
樹脂層上に設けられ、該コンタクトホールの底部で該引
き回し電極に電気的に接続する反射電極と、を有してお
り、該引き回し電極は、該コンタクトホールの底部を含
み該コンタクトホールの底部より広い領域において、２
種類以上の異なる金属が積層されており、該コンタクト
ホールの底部において、該引き回し電極の最上層の金属
は一部あるいはその下の金属層に達するまで除去されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光を反射する
ことによって表示をおこなう反射型液晶表示装置及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサ、ラップトップ
型パーソナルコンピュータ、ポケットテレビなどへの液
晶表示装置の応用が急速に進展している。特に、液晶表
示装置の中でも外部から入射した光を反射させて表示を
おこなう反射型液晶表示装置は、バックライトが不要で
あるため消費電力が低く、薄型であり、軽量化が可能で
あるため注目されている。

【０００３】従来から、反射型液晶表示装置にはＴＮ
（ツイステッドネマティック）方式、並びにＳＴＮ（ス
ーパーツイステッドネマティック）方式が用いられてい
るが、これらの方式では偏光板によって必然的に自然光
の光強度の１／２が表示に利用されないことになり、表
示が暗くなるという問題がある。

【０００４】このような問題に対して、偏光板を用い
ず、自然光のすべての光線を有効に利用しようとする表
示モードが提案されている。このような表示モードの例
として、相転移型ゲスト・ホスト方式が挙げられる
（Ｄ．Ｌ．ＷｈｉｔｅａｎｄＧ．Ｎ．Ｔａｙｌｏ
ｒ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４５，ｐｐ．４
７１８，１９７４、以下文献Ｗｈｉｔｅとする）。この
表示モードでは、電界によるコレステリック・ネマティ
ック相転移現象が利用されている。この相転移型ゲスト
・ホスト方式に、さらにマイクロカラーフィルターを組
み合わせた反射型マルチカラーディスプレイも提案され
ている（例えば、ＴｏｈｒｕＫｏｉｚｕｍｉａｎｄ
ＴａｔｓｕｏＵｃｈｉｄａ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆｔｈｅＳＩＤ．ＶｏＬ．２９／２，ｐｐ．１５
７．１９８８）。

【０００５】このような偏光板を必要としない表示モー
ドでさらに明るい表示を得るためには、あらゆる角度か
らの入射光に対し、表示画面に垂直な方向へ散乱する光
の強度を増加させる必要がある。そのためには、最適な
反射特性を有する反射板を作成することが必要となる。
上述の文献Ｗｈｉｔｅには、ガラスなどからなる基板の
表面を研磨剤で粗面化し、フッ化水素酸でエッチングす
る時間を変えることによって表面の凹凸を制御し、その
凹凸上に銀の薄膜を形成した反射板について記載されて
いる。

【０００６】しかし、この方法は、研磨剤を用いてガラ
ス基板に傷をつけることによって凹凸を形成しているた
め、均一な形状の凹凸を形成することが困難である。ま
た、凹凸形状の再現性が悪いという問題もある。

【０００７】図１１（ａ）は、アクティブマトリクス方
式に用いられるスイッチング素子である薄膜トランジス
タ（以下、ＴＦＴと記す）１を有するマトリクス基板２
の平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す
マトリクス基板２を切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図であ
る。マトリクス基板２においては、ガラスなどの絶縁性
の基板２ａ上に、クロム、タンタルなどから成る複数の
ゲートバス配線３が互いに平行に設けられ、ゲートバス
配線３からはゲート電極４が分岐して設けられている。
ゲートバス配線３は、走査線として機能している。

【０００８】図１１（ｂ）に示すように、ゲート電極４
を覆って基板２ａ上の全面に窒化シリコン（ＳｉＮ
ｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などから成るゲート絶
縁膜５が形成されている。ゲート電極４の上方のゲート
絶縁膜５上には、非晶質シリコン（以下、ａ−Ｓｉと記
す）、多結晶シリコン、ＣｄＳｅなどから成る半導体層
６が形成されている。半導体層６の両端部には、ａ−Ｓ
ｉ、多結晶シリコン、ＣｄＳｅなどからなるｎ⁺あるい
はｐ⁺のコンタクト層１１が各々形成されている。ま
た、図１２に示すように、基板２ａ全面に形成されたゲ
ート絶縁膜５は、ゲートバス配線３の入力端子３ａ上の
部分が除かれている。

【０００９】図１１（ｂ）に示すように、半導体層６の
一方の端部には、チタン、モリブデン、アルミなどから
成るソース電極７が重畳形成されている。また、半導体
６の他方の端部には、ソース電極７と同様にチタン、モ
リブデン、アルミなどから成るドレイン電極８が重畳形
成されている。ドレイン電極８の半導体層６と反対側の
端部には、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄ
ｅ）などの透明導電膜から成る画素電極９が重畳形成さ
れている。

【００１０】図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ソ
ース電極７には、ゲートパス配線３に前述のゲート絶縁
膜５を挟んで交差するソースバス配線１０が接続されて
いる。ソースバス配線１０は、信号線として機能してい
る。ソースバス配線１０もソース電極７と同様な金属で
形成されている。ゲート電極４、ゲート絶縁膜５、半導
体層６、ソース電極７、およびドレイン電極８はＴＦＴ
１を構成し、このようにして構成されたＴＦＴ１は、ス
イッチング素子の機能を有している。

【００１１】図１１（ａ）及び（ｂ）、及び図１２に示
すような構成のＴＦＴ１を有するマトリクス基板２を反
射型液晶表示装置に適用する場合、画素電極９をアル
ミ、銀などの光反射性を有する金属で形成するばかりで
なく、ゲート絶縁膜５上に凹凸を形成する必要がある。
一般に、ゲート絶縁膜５に凹凸を形成することは素子を
形成するプロセスに影響を及ぼすので好ましくなく、
又、無機物から成る絶縁膜５にテーパーのついた凹凸を
均一に形成することは困難である。

【００１２】特開昭５６−９４３８６号公報において、
矢沢悟らは、表示画面に垂直な方向へ散乱する光の強度
を増加させる方法として、液晶表示装置の反射板として
表面が凹凸形状を有する金属薄膜層を用いることを開示
し、下記（１）〜（３）に示す金属薄膜層の製造方法を
述べている。

【００１３】（１）ある条件下において蒸着法又はスパ
ッタ法を用いることにより金属薄膜層を基板上に形成
し、表面が凹凸形状を呈する金属薄膜を得る方法。

【００１４】（２）基板上に蒸着法又はスパッタ法によ
って形成した金属薄膜層を加熱処理し、再結晶させるこ
とによって表面上に凹凸形状を呈する金属薄膜層を得る
方法。例えば、金属薄膜層の材料としてアルミ又はアル
ミ合金を用いる場合、これらの材料の融点が６６０℃で
あるために、１００℃〜６００℃の加熱範囲において再
結晶化する。この再結晶化により金属薄膜内には原子の
再配列がおこり、その結果、凹凸形状を有する金属薄膜
層を得ることがてきる。

【００１５】（３）図１３に示すように、基板上に蒸着
法またはスパッタ法によって形成した合金薄膜層６３を
加熱処理することにより、折出物６４を折出させた後、
合金薄膜層６３の表面近傍をエッチング除去する方法。
例えば、アルミニウムに２重量％のシリコンを含有させ
た合金薄膜層６３を、４００℃のＮ₂雰囲気中にて２０
分間加熱すると、粒子径が約０．２〜１．０μｍのアル
ミニウムとシリコンとの金属間化合物が析出物６４とし
て折出する。例えば、層厚が１．０μｍの合金薄膜層６
４を折出処理した後、表層部の０．２μｍをエッチング
により除去すると、この表面は白色を呈する。

【００１６】また、上記特開昭５６−９４３８６号公報
（以下、文献矢沢１とする）には、サンドブラスト法に
よって金属薄膜層表面を処理しても良いことが述べられ
ている。更に、これらの金属薄膜層表面の凹凸及び段差
は、液晶の配向処理膜の形成に際してやや悪影響を及ぼ
すため、液晶駆動電極（画素電極）の表面に、シリコン
樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂のような有機薄膜
や無機樹脂などの透明な薄膜を形成して、表面を平坦化
することにより配向処理の効果を増大することができる
と述べられている。

【００１７】しかし、上記文献矢沢に開示される反射板
の形成方法は、偶然性に大きく依存しており、先に述べ
た文献Ｗｈｉｔｅに記載されている、ガラスなどからな
る基板の表面を研磨剤で粗面化し、フッ化水素酸でエッ
チングする時間を変えることによって表面の凹凸を制御
し、その凹凸上に銀の薄膜を形成する反射板と同様、テ
ーパーのついた凹凸を均一に形成することは困難であ
る。

【００１８】又、反射板が白色を呈するということは、
反射板からの光が全方位に分散散乱している状態である
ことを意味している。反射板が液晶表示装置の液晶駆動
電極を兼ねており、基板の液晶に接する面に形成されて
いる場合、反射板からの光は液晶層及び対向基板を透過
して大気中に出る。液晶層及び基板の屈折率を１．５と
し、空気の屈折率を１と仮定した場合、反射板からの散
乱光が大気と基板との界面に対して約４８゜以上水平に
傾いて入射すると、その散乱光は界面で反射され、液晶
表示装置の外部に出ることができない。従って、このよ
うな反射板を用いた場合、表示用の光として利用できる
散乱光の範囲が限られるため、表示画面が暗くなる。従
って、より明るい表示画面を得るためには、反射板が指
向性を有し、反射光の散乱角度を制御できることが必要
である。

【００１９】しかしながら、上述の文献矢沢及び文献Ｗ
ｈｉｔｅに述べられている方法によって反射板の反射光
を制御することは、反射板形成における偶然性が大きい
ために非常に困難であり、再現性にも乏しい。又、矢沢
悟らは、特開昭５６−１５６８６４号公報（以下、文献
矢沢２とする）において、アルミニウムあるいはアルミ
ニウム合金を加熱して形成した反射板の反射特性に関し
て、アルミニウムを４００℃〜４５０℃の不活性雰囲気
中あるいは水素雰囲気中で加熱処理して形成した反射板
を用いても、鏡面部分の割合が大きいために、表示パネ
ル全体が暗く見えることを述べている。従って、更なる
散乱度を得るためには、より高い温度で加熱処理をする
ことが必要であるが、そのような加熱処理は、スイッチ
ング素子として用いられるＴＦＴ素子やＭＩＭ素子を破
壊するため好ましくない（例えば、ａ−Ｓｉ・ＴＦＴの
場合、３５０℃以上で半導体層中の水素の離脱が生じ
る）。

【００２０】ａ−Ｓｉ・ＴＦＴ素子やＭＩＭ素子をスイ
ッチング素子として用いたアクティブマトリクス型の液
晶表示装置に用いることができるように、反射光の散乱
角度を制御する指向性を有する反射板を低温で形成する
方法が、上記文献矢沢２に開示されている。この方法に
よれば、まず、基板表面にＣＶＤ法によりＳｉＯ₂を三
角波形状に形成し、その上にアルミニウムを蒸着するこ
とにより、図１４に示すような反射板６５が形成され
る。反射板６５は、正弦波形状に近い断面を持ち、平均
傾き角度θ＝５゜〜３０゜を有している。

【００２１】又、矢沢悟らは、特開昭５６−１５６８６
５号公報（以下、文献矢沢３とする）において、アルミ
ニウムやアルミニウム合金を加熱処理し、あるいはその
後さらにエッチング処理して得られる反射板は、液晶表
示装置に用いた場合にその表示特性が劣ることを述べて
おり、上記文献矢沢３において、ＣＶＤ法により形成し
たＳｉＯ₂を三角波形状にテーパーエッチングした後に
アルミニウムを蒸着することにより、図１５に示すよう
な凹凸を有する反射板６６を形成することを開示してい
る。

【００２２】また、凹凸を有する絶縁樹脂樹脂層の上に
金属薄膜を形成することによって反射板を形成する方法
として、下記のようなものがある。

【００２３】コマツバラらは、ＵＳＰＮｏ．４，５１
９，６７８（以下、文献コマツバラとする）において、
以下のような方法を開示している。まず、素子が形成さ
れた基板の上に、ポリマー系やポリイミド系の樹脂を塗
布し、熱硬化させて樹脂層を形成する。その上にフォト
リソ工程によってレジストパターンを形成し、このレジ
ストパターンをマスクとしてウエットエッチングあるい
はドライエッチング（ＲＩＥ等）することにより、樹脂
層にくぼみを作る。そして、レジストを除去してから樹
脂層を１５０℃〜５００℃で加熱することにより、くぼ
みの縁をなだらかにする。このようにして、樹脂層に、
断面がなだらかな凹凸を形成し、更にフォトリソ工程に
よってコンタクトホールを形成した後、樹脂層の上にア
ルミニウム膜を真空蒸着させ、反射板を形成する。

【００２４】文献コマツバラには、更に、もう１つの方
法として、基板上に多数の円柱状凸部を形成した後、そ
の上に樹脂層を塗布して硬化させることにより、断面が
なだらかな凹凸を有する樹脂層を形成している。この樹
脂層の上にアルミニウム、銀、あるいはこれらの合金等
からなる反射板を形成している。上記の円柱状凸部は、
基板上に、絶縁体、半導体、あるいは金属からなる単層
または複数の層を形成し、この層をマスクパターン（レ
ジスト）を用いて選択的にエッチングすることにより形
成される。いずれの場合も、樹脂層の上に形成された金
属薄膜は、樹脂層に形成されたコンタクトホールを介し
て、基板上の電極に電気的に接している。

【００２５】又、特開平６−７５２３８号公報におい
て、中村久和等は、基板上に感光性樹脂を塗布し、円形
の遮光領域が配列された遮光手段を介して感光性樹脂を
露光及び現像した後に熱処理を行うことにより複数の凸
部を形成している。この複数の凸部の上に凸部の形状に
沿って絶縁膜を形成し、絶縁膜上に金属薄膜からなる反
射板を形成している。

【００２６】このように、基板上に形成された素子に影
響を及ぼさないように、反射板は、素子から遠い（液晶
との界面に近い）絶縁膜を操作して望ましい凹凸形状を
得ることにより形成するのが好ましい。また、反射板と
して用いられる金属薄膜それ自体の表面を荒らす（加熱
処理、エッチングなど）よりも、金属薄膜の下に凹凸形
状を有する絶縁層を形成し、その凹凸形状に沿って鏡面
状態の金属薄膜を形成することによって得るのが好まし
い。さらには、無機物からなる絶縁層は、なだらかな断
面を有する凹凸を均一に形成することが困難であるた
め、凹凸形状の制御がしやすい樹脂を用いて絶縁層を形
成するのが好ましい。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、望まし
い反射特性（指向性）を有する反射板を形成するため
に、樹脂層を用いる場合、樹脂層の上に形成された反射
板（反射電極）を、樹脂層の下に形成された素子（スイ
ッチング素子など）に接続するためのコンタクトホール
をに形成する必要がある。反射電極は、コンタクトホー
ルを介して基板上に形成された素子からのびる引き回し
電極に接続される。ここで、引き回し電極とは、各反射
電極に表示のための電圧を印加するための電極である。

【００２８】コンタクトホールは、非感光性樹脂を用い
る場合は樹脂層を熱硬化させた後にフォトリソ工程によ
って形成され、感光性樹脂を用いる場合は、樹脂層を露
光及び現像して形成する際に形成される。感光性樹脂を
用いるほうが工程数が少なく有利である。

【００２９】感光性樹脂を用いて樹脂層を形成する場
合、露光及び現像によって選択的に残される部分であっ
ても、現像によって樹脂層の膜減りが生じる。従って、
現像時間が樹脂層のなだらかな断面の凹凸部の形成に与
える影響は大きい。

【００３０】また、現像時間が長いほど、コンタクトホ
ールの導通性は良好になる。

【００３１】基板内における樹脂層の現像速度は、基板
周辺部のほうが中央部分に比べて速い。従って、例え
ば、３００×３００ｍｍ以上の大基板を用いて反射板を
形成する場合、基板中央部におけるコンタクトホールの
良好な導通を得るために十分な時間、現像を行うと、基
板周辺部分では現像過多となり反射板は鏡面状態に近づ
く。そのため、基板周辺部分で形成された反射板を用い
た液晶表示装置の表示は暗くなる。

【００３２】上記文献コマツバラで述べられているよう
な非感光性樹脂を用いて、例えば、ＲＩＥ等のドライエ
ッチングによってコンタクトホールを形成する場合、ド
ライエッチングにおけるプラズマは基板中央部で高密度
であるため、基板中央部からエッチングが進む。マスク
パターンとして用いられるレジストと樹脂とは共に有機
膜であるため、その選択比を１０より大きくすることは
困難である。従って、基板周辺部分でコンタクトホール
の十分な導通が得られるようにエッチングを続けると、
基板中央部ではレジストの退行が大きく、コンタクトホ
ールの巨大化と樹脂の膜減りを起こす。そのため、基板
中央部分で形成された反射板を用いた液晶表示装置に表
示は暗くなる。

【００３３】また、液晶表示装置における液晶層の厚
み、あるいは液晶を注入する前の一対の基板間の間隔
（以下、セル間隔とする）は、液晶表示装置の応答速度
やコントラストに影響を与える重要なパラメーターであ
る。従って、液晶層の厚さやセル間隔を測定すること
は、液晶表示装置の生産管理上重要である。

【００３４】従来、透過型液晶表示装置、あるいは反射
板が一対の基板の外側に形成されている反射型液晶表示
装置の場合は、液晶セルが透過型の状態において、一方
の基板の配向膜と液晶層あるいは空気層との界面による
反射光と、液晶層あるいは空気層と他方の基板の配向膜
との界面による反射光とによる干渉を用いてセル間隔を
測定していた。しかし、反射板が画素電極として一対の
基板間の内側に形成された反射型液晶表示装置において
は、反射電極からの散乱反射光の強度が強すぎるため
に、干渉光の波長を計測することが困難であり、従来の
光干渉を利用する測定方法は使用できない。

【００３５】他方、レーザー光を用いたセル間隔の測定
方法がある。この方法は、概略を図１６に示すように、
半導体レーザー１９からのレーザー光を平行光にコリメ
ートする第１のレンズ１７ａと、測定する試料１８によ
って反射されるレーザー光を集光する第２のレンズ１７
ｂを備えた光学系を用いる。第２のレンズ１７ｂの焦点
が、試料１８の反射面（例えば、配向膜と液晶層と界面
や反射電極表面など）に一致したときに、フィードバッ
クされる反射光がピークを持つことを利用している。２
つの反射光のピークにおける第２のレンズ１７ｂの位置
（移動した距離）から、２つの反射面の間隔を求めるこ
とができる。

【００３６】図１７は、この方法を用いて、散乱光を得
るために凹凸を形成した反射電極表面を測定した結果を
示している。図１７からわかるように、凹凸形状を有す
る反射電極表面においてレーザー光が散乱してしまうた
め、反射光のピークが得られない。従って、レーザー光
による測定では反射板の位置を測定できず、セル間隔の
測定が不可能である。

【００３７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、第１に、３００×３
００ｍｍ以上の大基板を用いて液晶表示装置の反射板を
作成する場合でも、反射板の反射特性が基板全体にわた
って良好（例えば１００以上）であり、かつ導通状態の
良好なコンタクトホールが形成された液晶表示装置及び
その製造方法、及び基板中央部と周辺部とで形成される
反射板の反射特性のばらつきが約１０％の許容範囲内に
抑えられ、かつ基板全体にわたって導通状態の良好なコ
ンタクトホールが形成された液晶表示装置及びその製造
方法を提供し、第２に、液晶層の厚みあるいは基板間隔
の安定した測定を可能とする反射型液晶表示装置及びそ
の製造方法を提供することにある。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明による反射型液晶
表示装置は、複数の反射電極を有する第１の基板と、透
光性のある電極を有する第２の基板と、該第１及び第２
の基板間に配置された液晶層と、を備えており、該第１
の基板は、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けられ、
表示用の電圧信号を該反射電極に供給するスイッチング
素子と、該スイッチング素子に接続し、該反射電極下方
に延びる引き回し電極と、該スイッチング素子及び該引
き回し電極と該反射電極との間に設られ、該引き回し電
極上にコンタクトホールを有する絶縁樹脂層と、該コン
タクトホールを覆うように、該絶縁樹脂層上に各画素に
対応して設けられた反射電極と、を有している。該反射
電極は、該コンタクトホールの底部で該引き回し電極に
電気的に接続し、該引き回し電極は、該コンタクトホー
ルの底部を含み該コンタクトホールの底部より広い領域
において、２種類以上の異なる金属が積層されており、
該コンタクトホールの底部において、該引き回し電極の
最上層の金属は一部あるいはその下の金属層に達するま
で除去されており、このことにより上記目的が達成され
る。

【００３９】前記絶縁樹脂層に形成された前記コンタク
トホールの開口面積は、好ましくは、４００μｍ²以上
であり、かつ、前記反射電極の面積の８％以下である。

【００４０】１つの実施の形態において、前記スイッチ
ング素子は薄膜トランジスタであり、前記引き回し電極
の前記コンタクトホール部に形成される下層金属層は、
該薄膜トランジスタのゲート電極と同一の材料から形成
され、該引き回し電極の上層金属層は、該薄膜トランジ
スタのソース電極と同一の材料から形成されている。前
記引き回し電極の前記コンタクトホール部に形成される
下層金属層は、タンタル、５０原子％以下の窒素を合有
するタンタル、及びモリブデンを含有するタンタルから
なる群から選ばれ、上層金属層はチタンであってもよ
い。

【００４１】もう１つの実施の形態において、前記スイ
ッチング素子はＭＩＭ（金属−絶縁層−金属）素子であ
り、前記引き回し電極の前記コンタクトホール部に形成
される下層金属は、該ＭＩＭ素子の第１電極と同一材料
から形成され、該引き回し電極の上層金属層は、該ＭＩ
Ｍ素子の第２電極と同一の材料から形成されている。前
記引き回し電極の前記コンタクトホール部に形成される
下層金属層は、タンタル、５０原子％以下の窒素を合有
するタンタル、１０原子％以下のシリコン及びタングス
テンを含有するタンタル、及び１０原子％以下の４価以
下の元素と６価以上の元素とを各々１種類以上含有して
いるタンタルからなる群から選ばれ、該引き回し電極の
上層金属層はチタンであってもよい。

【００４２】前記絶縁樹脂層は、前記反射電極が形成さ
れる領域に凹凸部を有している場合がある。

【００４３】前記凹凸部は、好ましくは、前記コンタク
トホール部を除いて形成されている。

【００４４】前記コンタクトホールの底部において、前
記反射電極は、好ましくは、鏡面状態に形成されてい
る。

【００４５】本発明による反射型液晶表示装置の製造方
法は、複数の反射電極を有する第１の基板と、透光性の
ある電極を有する第２の基板と、該第１及び第２の基板
間に配置された液晶層と、を備えた反射型液晶表示装置
の製造方法である。該方法は、絶縁性基板上に、表示用
の電圧信号を該反射電極に供給するスイッチング素子を
形成するステップと、該スイッチング素子に接続し該反
射電極下方に延びる引き回し電極であって、少なくとも
１部の領域において２種類以上の異なる金属が積層され
た引き回し電極を形成するステップと、該スイッチング
素子及び該引き回し電極上に絶縁樹脂層を形成するステ
ップと、該引き回し電極の該２種類以上の異なる金属が
積層された領域上の該絶縁樹脂層に、コンタクトホール
を形成するステップと、該引き回し電極の最上層の金属
のエッチング液を用いてエッチングを行い、該コンタク
トホール底部における該最上層の金属層を、一部あるい
はその下の金属層に達すまで除去するステップと、該コ
ンタクトホールを覆うように、該絶縁樹脂層上に各画素
に対応して反射電極を形成するステップと、を含んでお
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００４６】前記コンタクトホールを形成するステップ
において、好ましくは、該コンタクトホールは、開口面
積が４００μｍ²以上であり、かつ、前記反射電極の面
積の８％以下であるように形成される。

【００４７】１つの実施の形態において、前記スイッチ
ング素子は薄膜トランジスタであり、前記引き回し電極
の下層金属層は、該薄膜トランジスタのゲート電極と同
一の材料から形成され、該引き回し電極の上層金属層
は、該薄膜トランジスタのソース電極と同一の材料から
形成される。

【００４８】前記引き回し電極を形成するステップにお
いて、下層金属層は、タンタル、５０原子％以下の窒素
を合有するタンタル、及びモリブデンを含有するタンタ
ルからなる群から選ばれた材料で形成され、上層金属層
はチタンであってもよい。

【００４９】もう１つの実施の形態において、前記スイ
ッチング素子はＭＩＭ（金属−絶縁層−金属）素子であ
り、前記引き回し電極の下層金属は、該ＭＩＭ素子の第
１電極と同一材料から形成され、該引き回し電極の上層
金属層は、該ＭＩＭ素子の第２電極と同一の材料から形
成される。

【００５０】前記引き回し電極を形成するステップにお
いて、下層金属層は、タンタル、５０原子％以下の窒素
を合有するタンタル、１０原子％以下のシリコン及びタ
ングステンを含有するタンタル、及び１０原子％以下の
４価以下の元素と６価以上の元素とを各々１種類以上含
有しているタンタルからなる群から選ばれた材料で形成
され、上層金属層はチタンであってもよい。

【００５１】前記絶縁樹脂層を形成するステップは、前
記反射電極が形成される領域であって、かつ前記コンタ
クトホールが形成される領域を除いた領域に、絶縁樹脂
からなる円形状凸部パターンを形成するステップと、該
円形状凸部パターン上に、同じ絶縁樹脂を塗布して第２
の絶縁樹脂層を形成するステップと、を含み、前記コン
タクトホールを形成するステップにおいて、該コンタク
トホールは、該第２の絶縁樹脂層に形成される場合があ
る。

【００５２】前記エッチングするステップで用いるエッ
チング液は、濃度０．２５％〜１．００％のフッ酸を含
む混合液である場合がある。

【００５３】前記反射電極を形成するステップにおい
て、前記絶縁樹脂層上に形成される該反射電極は散乱性
を有し、前記コンタクトホール底部において該反射電極
は鏡面状態に形成される場合がある。

【００５４】前記方法は、前記コンタクトホール底部に
おける鏡面状態の前記反射電極によって反射される光を
用いることにより、前記液晶層の厚みを測定するステッ
プを含む場合がある。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。

【００５６】（実施の形態１）図１は、本発明の１つの
実施の形態である反射型液晶表示装置３０の一部の断面
を示している。液晶表示装置３０は、スイッチング素子
（ＴＦＴ）が形成された下側基板（アクティブマトリク
ス基板）３０ａ、上側基板（対向基板）３０ｂ、及び両
基板間に挟持された液晶層４９を有している。図２は、
図１に示される下側基板３０ａの平面図である。

【００５７】まず、下側基板３０ａの構成を述べる。図
１及び２に示されるように、ガラス等の絶縁性の基板３
１上には、クロム、タンタルなどから成る複数のゲート
バス配線３２が互いに平行に設けられ、ゲートバス配線
３２からはゲート電極３３が分岐して設けられている。
ゲートバス配線３２及びゲート電極３３の材料として
は、このほかに、５０原子％以下の窒素を合有するタン
タル、やモリブデンを含有するタンタルを用いても良
い。ゲートバス配線３２は、走査線として機能してい
る。

【００５８】図２に示されるように、ゲートバス配線３
２を覆うように、基板３１上の全面に、窒化シリコン
（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などから成る
ゲート絶縁膜３４が形成されている。ゲート電極３３の
上方には、ゲート絶縁膜３４を介して、非晶質シリコン
（以下、ａ−Ｓｉと記す）、多結晶シリコン、ＣｄＳｅ
などから成る半導体層３５が形成されている。半導体層
３５の両端部には、ａ−Ｓｉ、多結晶シリコン、ＣｄＳ
ｅなどからなるｎ⁺あるいはｐ⁺のコンタクト層４１が各
々形成されている。

【００５９】また、コンタクト層４１が重畳された半導
体層３５の一方の端部には、チタン、モリブデン、アル
ミニウムなどから成るソース電極３６が重畳形成されて
いる。また、コンタクト層４１が重畳された半導体層３
５の他方の端部には、ソース電極３６と同様にチタン、
モリブデン、アルミニウムなどから成るドレイン電極３
７及び引き回し電極３７ａが重畳形成されている。ドレ
イン電極３７及び引き回し電極３７ａは、一体的に形成
されていても良い。引き回し電極３７ａの他方の端部
は、基板３１上に形成されたパッド５０上に重畳してい
る。パッド５０は、コンタクトホール４３部分における
引き回し電極３７ａの下層金属層であり、少なくともコ
ンタクトホール４３よりも広い面積を有する。本実施例
においては、パッド５０をゲート電極３３と同じ材料で
形成している。

【００６０】また、ゲート絶縁膜３４は、従来例（図１
２）で説明したのと同様に、ゲートバス配線３２の入力
端子上の部分が除かれている。この工程において、図２
に示すように、パッド５０上のゲート絶縁膜３４も同時
に除かれる。

【００６１】ゲート電極３３、半導体層３５、ソース電
極３６、及びドレイン電極３７によって、スイッチング
素子４０としてのａ−ＳｉＴＦＴが形成される。

【００６２】スイッチング素子が形成された基板３１上
全面には、有機絶縁膜４２が形成されている。有機絶縁
膜４２の引き回し電極３７ａ部分にはコンタクトホール
４３が形成されている。また、有機絶縁膜４２の反射電
極（画素電極）３８が形成される領域には、先細状で先
端部の断面形状が円形の凸部４２ａが高さＨで形成され
ている。高さＨは、後述する有機絶縁膜４２の形成方法
や、コンタクトホール４３を形成する工程上の問題、お
よび液晶表示装置３０を作成する際のセル厚のばらつき
を小さくするため、約１０μｍ以下が好ましい。

【００６３】有機絶縁膜４２上には、円形の凸部４２ａ
が形成された領域及びコンタクトホール４３を覆うよう
に、アルミニウムからなる反射電極３８が形成されてい
る。反射電極３８は、コンタクトホール４３においてパ
ッド５０を介して引き回し電極３７ａに接続される。

【００６４】次に、反射型液晶表示装置３０の製造方法
を、アクティブマトリクス基板３０ａの形成方法中心に
図面を参照しながら説明する。

【００６５】まず、ガラス等からなる絶縁性の基板３１
の上に、通常の方法によって、スイッチング素子４０等
の素子を形成する。本実施例では、基板３１としては、
例えばコーニング社製の商品名が７０５９である厚さ
１．１ｍｍのガラス基板を用いている。スイッチング素
子４０を形成する際に、コンタクトホール４３が形成さ
れることになる部分には、少なくともコンタクトホール
より広い面積を有する金属層であるパッド５０を形成す
る。更に、その上には、引き回し電極３７ａを積層す
る。

【００６６】パッド５０は、コンタクトホール部におけ
る下層金属層となり、本実施例においては、ＴＦＴのゲ
ートバス配線３２と同じ材料、好ましくはタンタルをを
用いて形成している。このことにより、ゲートバス配線
３２、ゲート電極３３、及びパッド５０を同時にパター
ニングして形成することができる。また、引き回し電極
３７ａは、コンタクトホール部における上層金属層とな
り、ＴＦＴのソース電極３６及びドレイン電極３７と同
じ材料を用い、好ましくはチタンを用いている。ソース
電極３６、ドレイン電極３７、及び引き回し電極３７ａ
は同時にパターニングしても良い。このようにして、図
４（ａ）に示されるように、コンタクトホールが形成さ
れる部分は、異なる金属からなる少なくとも２つの層が
積層される。

【００６７】上記のように各素子が形成された基板３１
の上に、図３（ａ）に示すように、感光性樹脂をスピン
コート方式により塗布し、有機絶縁樹脂層１２を形成す
る。尚、図３（ａ）〜（ｆ）においては、各素子の記載
を省略している。有機絶縁膜１２としては、アクリル系
の感光性樹脂を用い、スピンコート方式により、好まし
くは５００ｒｐｍから３０００ｒｐｍで形成している。
本実施例では１３００ｒｐｍで３０秒間回転させ、有機
絶縁層１２の厚さが約２．５μｍになるように塗布して
いる。

【００６８】次に、有機絶縁層１２が形成されたガラス
基板３１を、例えば９０℃で３０秒間プリベークする。
続いて、図３（ｂ）に示すように、フォトマスク１３を
有機絶縁層１２の上方に配置し、フォトマスク１３の上
方から図３（ｂ）に矢印で示すように光線を照射する
（露光）。フォトマスク１３は、例えば、図５に示すよ
うに、板体１３ｃに２種類大きさの円形のパターン孔１
３ａ及び１３ｂが形成されているフォトマスク１３を使
用することができる。本実施例のフォトマスク１３にお
いては、直径５μｍのパターン孔１３ａ及び直径３μｍ
のパターン孔１３ｂがランダムに配置されており、相互
に近接するパターン孔の間隔は、少なくとも２μｍ以上
である。但し、パターン孔を離し過ぎると、有機絶縁層
１２の上に形成する有機絶縁膜１５の上表面が連続的な
波状となり難いため、パターン孔間隔は適切に設定する
ことが必要である。又、コンタクトホール底部に形成さ
れる金属層（反射電極３８）を鏡面状態にするため、コ
ンタクトホールに対応する部分には、フォトマスク１３
に円形パターン孔を配置しない。

【００６９】次に、例えば、東京応化社製のＴＭＤＨ濃
度２．３８％の現像液を使用して有機絶縁層１２の現像
を行う。これにより、図３（ｃ）に示すように、基板３
１の表面には、パターン孔１３ａ及び１３ｂに対応し
て、高さの異なる微細な凸部１４ａ’及び１４ｂ’が多
数形成される。現像されたままの状態で、凸部１４ａ’
及び１４ｂ’の上端部は角張っている。本実施例では、
直径５μｍのパターン孔１３ａによって高さ２．４８μ
ｍの凸部１４ａが形成され、直径３μｍのパターン孔１
３ｂによって高さ１．６４μｍの凸部１４ｂが形成され
た。

【００７０】次に、凸部１４ａ’及び１４ｂ’を形成し
た基板３１を、約２００℃で約６０秒間加熱して熱処理
を行う。これによって、凸部１４ａ’及び１４ｂ’の上
端部の角部を軟化させて丸くし、図３（ｄ）に示すよう
に、上端部の断面が略円形状の凸部１４ａ及び１４ｂを
形成する。

【００７１】次に、図３（ｅ）に示すように、熱処理さ
れた基板３１の上に、有機絶縁層１２と同じ感光性樹脂
をスピンコート方によって塗布し、有機絶縁膜１５を形
成する。好ましくは、１０００ｒｐｍから３０００ｒｐ
ｍでスピンコートする。本実施例では、２０００ｒｐｍ
で３０秒回転してスピンコー卜した。

【００７２】次に、有機絶縁膜１５が形成された基板３
１を、例えば９０℃で３０秒プリベークする。続いて、
図３（ｆ）に示すように、フォトマスク１６を有機絶縁
膜１５の上方に配置し、フォトマスク１６の上方から光
線を照射して露光を行う。フォトマスク１６は、例え
ば、図６に示すように、板体１６ｃにコンタクトホール
１６ａのパターンが形成されているものを用いる。凸部
１４ａ’及び１４ｂ’を形成する工程と同様にして、有
機絶縁膜１５にコンタクトホール４３が形成される。

【００７３】次に、コンタクトホール４３が形成された
基板３１を、２００℃で６０秒加熱処理し、凸部１４
ａ’及び１４ｂ’を軟化させて上端部が丸い凸部１４ａ
及び１４ｂを形成した工程と同様にして、コンタクトホ
ール４３の縁の角部を丸くする。

【００７４】以上の処理により、有機絶縁層１２から形
成された凸部１４ａ及び１４ｂと、これらの凸部の上に
形成された有機絶縁膜１５からなる有機絶縁膜４２が形
成される。

【００７５】次に、基板３１を、コンタクトホール部に
積層した少なくとも２層の金属層の最上層をエッチング
するエッチング液に浸積する。本実施例において最上層
（引き回し電極３７ａ）がチタンで形成されている場合
は、弗酸と硝酸とを１：１００から１：４００の比で混
合した液に、２５℃で３０秒浸漬した。コンタクトホー
ル部の上層金属層のエッチング工程おいて、コンタクト
ホール部における有機絶縁膜１５の現像残渣はエッチン
グ液が染み込むことによってリフトオフされる。

【００７６】ここで、比較のため、図１８に、上記のリ
フトオフ処理を行わない場合の反射板の反射特性とコン
タクト抵抗との現像時間依存性を、開口面積９００μｍ
²のコンタクトホールを形成する場合について示す。こ
こで、反射板の反射特性とは、反射板の法線に対して３
０°で入射した光を法線上で受光した場合の明るさであ
り、ＭｇＯ膜の明るさを１００として示している。ま
た、現像時間は、最良の反射特性が得られる現像時間を
１とした相対時間で示している。現像時間が短すぎて
も、また長すぎても良好な反射特性（例えば、明るさ１
００以上）は得られない。図１８からわかるように、リ
フトオフ処理を行わない場合、現像時間を１．３倍にし
ても、樹脂の現像残渣のため、コンタクト抵抗がそれ以
上減少せず、良好な導通状態が得られない。

【００７７】本発明によれば、リフトオフ処理を行うこ
とにより、コンタクトホールの良好な導通を得るために
現像時間を長くする必要がなく、現像過多及び膜減りを
防止することができる。このことにより、基板全般にわ
たって良好なコンタクトホールの導通及び良好な反射特
性を実現することが可能となる。

【００７８】その後、上層金属層のチタンのエッチング
が進み、下層金属層（パッド５０）のタンタルまで達す
る。このエッチング処理工程において、有機絶縁膜の現
像残渣がない部分の上層金属層は急速にエッチングされ
ることになるが、上層金属と下層金属とのエッチング選
択比により、下層金属表面においてエッチングを実質的
に停止させることができる。例えば、チタン／タンタル
の積層の場合、エッチングの選択比は５００：１以上で
あるため、タンタル表面でエッチングが停止する。この
ことにより、コンタクトホール底部を平滑な形状とする
ことができる。尚、ゲートバス配線３２（ゲート電極３
３及び引き回し電極３７ａ）の材料としては、上記の他
に、タンタル中にモリブデン、タングステン、ニオブ等
を不純物として添加した材料や、アルミをタンタルで被
覆した多層構造などを用いることができる。タンタルに
不純物を添加した場合は、チタンとのエッチング選択比
の変化は僅かであり、また、多層構造のゲート配線を用
いる場合は、バッド５０の表面がタンタルであればチタ
ンとの選択的エッチングを良好に行うことができる。

【００７９】また、コンタクトホールの開口部は、有機
絶縁樹脂の現像残渣を効果的に除去するために、１個当
たり４００μｍ²以上の面積を有する必要がある。表１
に、コンタクトホールの開口面積を変化させた場合の、
３００×３００ｍｍ基板内におけるコンタクトホールの
コンタクト抵抗のばらつきを示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】表１からわかるように、コンタクトホール
の面積が４００μｍ²以上でコンタクト抵抗のばらつき
が少なく、かつ、低い抵抗値が得られている。しかし、
コンタクトホール部分に形成される反射電極は鏡面状態
であるため、コンタクトホールの開口面積を大きくする
ことは、それだけ表示が暗くなり、反射型液晶表示装置
の表示品位を低下させることになる。

【００８２】図１９は、コンタクトホールの開口面積の
反射電極面積に対する割合を変化させた場合の反射板の
明るさの変化を示している。反射板の明るさは、３０゜
入射・垂直受光で測定し、ＭｇＯ膜の明るさを１００と
して示している。図１９からわかるように、コンタクト
ホールの開口面漬が反射電極面積の８％以上になると、
明るさ１００を下回る。従って、好ましくは、コンタク
トホールの開口面積は反射電極面積の８％以下にする必
要がある。例えば、反射電極の面積が約２４０×１２０
μｍ²の場合、コンタクトホールの開口面積は１４４０
μｍ²以下とする必要がある。

【００８３】上述のようにして、図４（ｂ）に示すよう
に、有機絶縁膜４２にコンタクトホール４３を形成し、
エッチング処理を行った後、図４（ｃ）に示すように有
機絶縁膜４２の上の所定の領域にアルミニウムからなる
反射電極３８を形成する。反射電極３８は、例えば本実
施例ではスパッタリング法により形成した。反射電極３
８に使用する材料は、光を反射する導電性材料であれば
良く、例えば、銀等を用いることができる。

【００８４】次に、基板３１上に配向膜４４を形成する
（図１）。配向膜４４は、基板３１の少なくとも反射電
極３８が形成された領域を覆うように、配向膜材料を印
刷あるいはスピンコーターなどによって塗布し、１６０
〜１８０℃で焼成し硬化させて形成する。垂直配向膜を
形成する場合には、垂直配向膜材料を用い、水平配向膜
を形成するであれば、配向膜の焼成・硬化後にラビング
処理などを施す。このようにして、下側基板（アクティ
ブマトリクス基板）３０ａが完成する。

【００８５】図１に示すように、上側基板（対向基板）
３０ｂにおいては、基板４５上にカラーフィルタ４６が
形成される。カラーフィルタ４６においては、基板３０
ａの反射電極３８に対向する位置にはマゼンタまたは緑
のフィルタ４６ａが形成され、反射電極３８に対向しな
い位置にはプラックのフィルタ４６ｂが形成される。カ
ラーフィルタ４６上の全面にはＩＴＯ等から成る透明電
極４７が形成され、さらにその上には配向膜４８が形成
される。両基板３０ａ及び３０ｂは、反射電極３８とフ
ィルタ４６ａとが一致するように対向して貼り合わせら
れ、間に液晶４９が注入されて反射型液晶表示装置３０
が完成する。

【００８６】上述のようにして製造した液晶表示装置３
０は、画素毎に形成されたコンタクトホール４３は、そ
の底部に鏡面状態を有する。従って、この鏡面状態の底
部を利用することにより、先に述べたレーザー光を用い
る測定方法によって液晶表示装置３０の液晶層の厚さを
測定することができる。このようにしてレーザー光を用
いる測定を行った結果を図７に示す。図７から分かるよ
うに、コンタクトホール部においては安定した測定が可
能であり、対向基板に対する相対位置から液晶層の厚さ
を求めることができる。

【００８７】（実施の形態２）本実施の形態において
は、スイッチング素子がＭＩＭ素子であり、非感光性樹
脂を用いて絶縁樹脂膜を形成した液晶表示装置について
説明する。

【００８８】図８は、スイッチング素子（ＭＩＭ）８７
が形成された下側基板（アクティブマトリクス基板）８
０ａの平面図であり、図９は図８に示す切断面線ＸＩ−
ＸＩから見た基板８０ａの断面図である。

【００８９】まず、下側基板８０ａの構成を述べる。図
８及び９に示されるように、ガラス等の絶縁性の基板８
０上には、タンタルなどから成る複数の第１の配線８１
が互いに平行に設けられ、第１の配線８１からは第１の
電極３２が分岐して設けられている。第１の配線８１
は、走査線として機能している。また、実施の形態１と
同様に、コンタクトホール８８が形成される部分には基
板８０上に少なくともコンタクトホール８８より広い面
積を有するパッド８３が形成されている。パッド８３
は、第１の配線８１と同じ材料を用いて形成され、引き
回し電極８６の下層金属層となる。

【００９０】図９に示すように、第１の配線８１及び第
１の電極８２を被覆するように絶縁膜８４が形成されて
いる。本実施例では、絶縁膜８４は、第１の配線及び第
１の電極の材料であるタンタルを２５Ｖ〜４０Ｖの電圧
で陽極酸化することにより形成した。絶縁膜８４で被覆
された第１の電極８２には、チタン、モリブデン、アル
ミニウムなどから成る第２の電極８５が形成されてい
る。第１の電極８２、絶縁膜８５、及び第２の電極８５
によってＭＩＭ素子８７が形成される。

【００９１】また、基板８０上のコンタクトホール８８
が形成される部分には引き回し電極８６がパッド８３を
被覆するように形成されている。引き回し電極８６は第
２の電極８５に接続している。本実施例では、図８に示
されるように、第２の電極８５のパターニングと同時に
引き回し電極８６を形成しており、引き回し電極８６は
第２の電極８５と一体的に形成されている。

【００９２】絶縁膜８４で被覆された第１の配線８１及
び第１の電極８２、第２の電極８５、及び引き回し電極
９６を覆うように、基板８０上の全面に、ポリイミド系
の非感光性樹脂からなる有機絶縁膜８９が形成されてい
る。有機絶縁膜８９の引き回し電極８６部分にはコンタ
クトホール８８が形成されている。また、有機絶縁膜８
９の反射電極（画素電極）９０が形成される領域には、
凸部８９ａが形成されている。

【００９３】有機絶縁膜８９上には、凸部８９ａが形成
された領域及びコンタクトホール８８を覆うように、ア
ルミニウム等からなる反射電極９０が形成されている。
反射電極９０は、コンタクトホール８８において、パッ
ド８３によって引き回し電極８６に接続される。

【００９４】次に、実施の形態２による反射型液晶表示
装置の製造方法を、アクティブマトリクス基板８０ａの
形成方法を中心に図面を参照しながら説明する。

【００９５】まず、ガラス等からなる絶縁性の基板８０
の上に、通常の方法によって、ＭＩＭ素子８７、パッド
８３、引き回し電極８６等の素子を形成する。本実施例
では、基板８０としては、例えばコーニング社製の商品
名が７０５９である厚さ１．１ｍｍのガラス基板を用い
ている。

【００９６】ＭＩＭ素子８７を形成する際に、コンタク
トホール８８が形成されることになる部分には、少なく
ともコンタクトホールより広い面積を有する金属層であ
るパッド８３を形成する。更に、その上には、引き回し
電極８６を積層する。

【００９７】パッド８３は、コンタクトホール部におけ
る下層金属層となり、本実施例においては、ＭＩＭ素子
８７第１の電極８２と同じ材料、好ましくはタンタルを
を用いて形成している。このことにより、第１の配線８
１、第１の電極８２、及びパッド８３を同時にパターニ
ングして形成することができる。

【００９８】また、引き回し電極８６は、コンタクトホ
ール部における上層金属層となる。引き回し電極８６
は、ＭＩＭ素子８７の第２の電８５と同じ材料を用い、
好ましくはチタンを用いて形成している。第２の電極８
５及び引き回し電極８６は同時にパターニングしても良
い。このようにして、図１０（ａ）に示されるように、
コンタクトホールが形成される部分は、異なる金属から
なる少なくとも２つの層が積層される。

【００９９】上記のように各素子が形成された基板８０
の上に、図１０（ａ）に示すように、非感光性樹脂をス
ピンコート方式により塗布し、ポストベークを行って有
機絶縁層１０１を形成する。有機絶縁層１０１として
は、ポリイミド系の非感光性樹脂を用い、スピンコート
方式により、好ましくは５００ｒｐｍから３０００ｒｐ
ｍで形成している。本実施例では１３００ｒｐｍで３０
秒間回転させ、有機絶縁層１０１の厚さが約２．５μｍ
になるように塗布している。また、ポストべークは２３
０℃で９０秒行った。

【０１００】次に、有機絶縁層１０１が形成されたガラ
ス基板８０上に、ＭＩＭ素子８７を形成するときに用い
るフォトレジストと同じフォトレジスト１０２をスピン
コート方式により塗布し、例えば９０℃で６０秒プリベ
ークする。本実施例においては、フォトレジストとして
東京応化社製のＯＦＰＲ８００を用い、厚さは３．２μ
ｍとした。

【０１０１】続いて、実施の形態１において感光性樹脂
層を露光した場合と同様にして、フォトマスクを用いて
フォトレジスト１０２を露光する。例えば、図５に示す
ように、板体１３ｃに２種類大きさの円形のパターン孔
１３ａ及び１３ｂが形成されているフォトマスク１３を
使用することができる。又、コンタクトホール８８の底
部に形成される金属層（反射電極９０）を鏡面状態にす
るため、コンタクトホールに対応する部分には、フォト
マスク１３に円形パターン孔を配置しないことが必要で
ある。

【０１０２】次に、例えば、東京応化社製のＴＭＤＨ濃
度２．３８％の現像液を使用してフォトレジスト１０２
の現像を行う。これにより、図１０（ｂ）に示すよう
に、有機絶縁層１０１の上には、パターン孔１３ａ及び
１３ｂに対応して、フォトレジストの微細な凸部１０４
ａ’及び１０４ｂ’が多数形成される。

【０１０３】次に、フォトレジストの凸部１０４ａ’及
び１０４ｂ’をマスクとして有機絶縁層１０１のドライ
エッチングを行い、凸部１０４ａ’及び１０４ｂ’を有
機絶縁層ｌ０１に転写する。その後、アルカリ系の剥離
液を用いてフォトレジストの凸部１０４ａ’及び１０４
ｂ’を取り除く。このことにより、図１０（ｃ）に示さ
れるように、基板８０上には、有機絶縁層１０１からパ
ターニングされた凸部１０５ａ’及び１０５ｂ’が形成
される。本実施例においては、ドライエッチングにＯ₂
ガスを用いており、フォトレジスト１０２と非感光性樹
脂１０１の選択比は１：１である。エッチングが終了し
た状態で、凸部１０５ａ’及び１０５ｂ’の上端部は角
張っている。

【０１０４】次に、図１０（ｄ）に示すように、基板８
０の上に、有機絶縁層１０１と同じ非感光性樹脂をスピ
ンコート方によって塗布し、有機絶縁膜１０３を形成す
る。好ましくは、１０００ｒｐｍから３０００ｒｐｍで
スピンコートする。本実施例では、２０００ｒｐｍで３
０秒回転してスピンコー卜し、２３０℃で９０秒ポスト
ベークした。

【０１０５】次に、有機絶縁膜１０３が形成されたガラ
ス基板８０上に、フォトレジスト１０６をスピンコート
し、例えば９０℃で６０秒のプリベークを行う。

【０１０６】続いて、例えば、図６に示すフォトマスク
１６のような、コンタクトホールのパターンが形成され
たフォトマスクを用いて、フォトレジスト１０６を露光
・現像する。このことにより、有機絶縁膜１０３の上に
は、図１０（ｅ）に示すようなフォトレジストのコンタ
クトホールパターンが形成される。次に、このフォトレ
ジストのパターンをマスクとして、上述の凸部１０５
ａ’及び１０５ｂ’の形成と同様のドライエッチング工
程を行うことにより、有機絶縁膜１０３にコンタクトホ
ール８８を形成する。以上の処理により、図１０（ｆ）
に示すように、有機絶縁層１０１から形成された凸部１
０５ａ’及び１０５ｂ’と、これらの凸部の上に形成さ
れた有機絶縁膜１０３とからなる有機絶縁膜８９が形成
される。

【０１０７】ドライエッチング工程においては、エッチ
ング装置内のプラズマ密度の差のために、基板周辺部に
比べ、基板中央部においてドライエッチングが早く進行
する。特に、基板四隅と中央部とのエッチング速度の差
は大きい。表２に、本実施例によって作製した３２０ｍ
ｍ×４００ｍｍの基板内における反射板の反射特性のば
らつきを示す。

【０１０８】

【表２】

【０１０９】表２において、エッチング時間は、最良の
反射特性が得られるエッチング時間を１とした相対値で
示している。表２からわかるように、エッチング時間を
適切に選ぶことにより、反射特性のばらつきを１０％以
内に抑えることできる。

【０１１０】以下の工程は、実施の形態１の場合と同様
である。

【０１１１】基板８０を、コンタクトホール部に積層し
た少なくとも２層の金属層の最上層（本実施例において
は引き回し電極８６）をエッチングするエッチング液に
浸積する。上層金属と下層金属（本実施例においては、
バッド８３）とのエッチング選択比により、下層金属表
面においてエッチングが実質的に停止し、コンタクトホ
ール８８底部が平滑な形状に形成される。

【０１１２】ここで、コンタクトホール８８を形成する
ドライエッチング工程におけるプラズマ密度の差によ
り、基板周辺部におけるエッチングが多少不十分であっ
っても、エッチング残渣（有機絶縁膜１０３）は、その
次の上層金属層のウエットエッチング工程においてエッ
チング液の滲み込みによりリフトオフされる。従って、
基板周辺部のコンタクトホールの良好な導通を得るため
にドライエッチングの時間を長くする必要がないため、
基板中央部のレジストの退行によるコンタクトホールの
巨大化と樹脂層の膜減りを防止することができる。この
ことにより、基板全般にわたって良好なコンタクトホー
ルの導通及び良好な反射特性を実現することが可能とな
る。

【０１１３】例えば、上記の表２におけるエッチング時
間１のドライエッチング工程によって形成された４００
μｍ²のコンタクトホールを有する反射板において、リ
フトオフ処理を行わない場合、コンタクト抵抗は５〜３
５Ωである。本発明によるリフトオフ処理を行うことに
より、コンタクト抵抗は、基板全体にわたり３〜５Ωと
することができる。従って、基板内における反射特性の
ばらつきを１０％以内に抑え、かつ基板全体に導通状態
の良好なコンタクトホールを形成することが可能とな
る。

【０１１４】尚、コンタクトホール部における下層金属
層としては、上記のタンタルの他に、実施の形態１にお
いて既に説明したように、タンタルに不純物を添加した
ものを用いても良い。比例えば、特開平７−２０５００
号公報において、井上らは、ＭＩＭ素子の第１電極とし
て、シリコン、アルミなどの４価以下の元素のうちから
１種類、及びタングステン、クロム、鉄、マンガン、レ
ニウム等の６価以上の元素のうちから１種類の不純物を
添加したタンタルを用いている。又、特開平７−９２５
０２号公報において、居波は、ＭＩＭ素子の第１電極の
タンタルにジルコニウムを添加することを提案してい
る。このような、タンタルを主成分とした材料もチタン
とは十分大きな選択比を有しており、本発明の液晶表示
装置における第１の電極の材料に用いることができる。
例えば、５０原子％以下の窒素を合有するタンタル、１
０原子％以下のシリコン及びタングステンを含有するタ
ンタル、または１０原子％以下の４価以下の元素と６価
以上の元素とを各々１種類以上含有しているタンタルを
用いることができる。

【０１１５】次に、コンタクトホール８８が形成された
有機絶縁膜８９の上の所定の領域にアルミニウムからな
る反射電極９０を形成する。反射電極９０は、例えば本
実施例ではスパッタリングにより形成した。反射電極９
０に使用する材料は、光を反射する導電性材料であれば
良く、例えば、銀等を用いることができる。反射電極９
０は、コンタクトホール８８内において、パッド８３に
よって引き回し電極８６に接続される。

【０１１６】このようにして、図９に示されるアクティ
ブマトリクス基板８０ａが完成する。実施の形態２によ
る液晶表示装置においても、実施の形態１による液晶表
示装置３０と同様に、コンタクトホール８８の開口面積
を適切に選ぶことにより、明るい表示が実現される。更
に、画素毎に形成されたコンタクトホール８８の底部は
鏡面状態を有している。従って、この鏡面状態の底部を
利用することにより、先に述べたレーザー光を用いる測
定方法によって液晶層の厚さを測定することができる。

【０１１７】尚、本発明は上記実施の形態１及び２に限
られるものではなく、ＴＦＴ素子が形成されたアクティ
ブマトリクス基板上に非感光性樹脂を用いて反射板を形
成してもよく、また、ＭＩＭ素子が形成されたアクティ
ブマトリクス基板上に感光性樹脂を用いて反射板を形成
してもよい。

【０１１８】

【発明の効果】本発明によれば、３００×３００ｍｍ以
上の大基板においても基板全体にわたって良好な電気的
接続を有するコンタクトホールが形成され、かつ、基板
全体にわたって良好な散乱特性を有する反射板を形成す
ることができので、大型板を用いた良好な表示特性の反
射型液晶表示装置の製造が可能になる。又、散乱効果の
高い反射板を液晶セル基板内に有していても、液晶層の
厚みの測定が可能であり、反射型液晶表示装置の生産管
理を容易にし、安定した品質の反射型液晶表示装置の製
造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態による反射型液晶表
示装置の一部の断面を示す図である。

【図２】図１に示されるアクティブマトリクス基板の平
面図である。

【図３】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の１つの実施の形態
による反射型液晶表示装置の製造方法を示す図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の１つの実施の形態
による反射型液晶表示装置の製造方法を示す図である。

【図５】図３（ｂ）に示されるフォトマスクの一例を示
す平面図である。

【図６】図３（ｆ）に示されるフォトマスクの一例を示
す平面図である。

【図７】本発明の１つの実施の形態による反射型液晶表
示装置の液晶層厚を測定した結果を示す図である。

【図８】本発明のもう１つの実施の形態による反射型液
晶表示装置のアクティブマトリクス基板の一部を示す平
面図である。

【図９】図８に示されるアクティブマトリクス基板を、
切断面線ＸＩ−ＸＩから見た断面図である。

【図１０】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のもう１つの実施
の形態による反射型液晶表示装置の製造方法を示す図で
ある。

【図１１】（ａ）は、従来の液晶表示装置のアクティブ
マトリクス基板の一部を示す平面図であり、（ｂ）は
（ａ）に示される従来のアクティブマトリクス基板を切
断面線Ｖ一Ｖから見た断面図である。

【図１２】図１１に示されるアクティブマトリクス基板
の全体を模式的に示す図である。

【図１３】従来の液晶表示装置における、アルミ合金を
加熱して折出物をエッチング除去して形成した反射板の
断面形状を示す図である。

【図１４】従来の液晶表示装置における反射板の一例を
示す断面図である。

【図１５】従来の液晶表示装置における反射板の他の例
を示す断面図である。

【図１６】液晶表示装置の液晶層の膜厚を測定する光学
システムの概略を示す図である。

【図１７】従来の反射型液晶表示装置における凹凸を有
する反射板を用いて液晶層厚を測定した結果を示す図で
ある。

【図１８】反射板の反射特性及びコンタクトホールのコ
ンタクト抵抗との現像時間依存性を示す図である。

【図１９】反射板（画素電極）面積とコンタクトホール
面積との比に対する反射板の反射特性を示す図である。

【符号の説明】

３１絶縁性基板３２ゲートバス配線３３ゲート電極３４ゲート絶縁膜３５半導体層３６ソース電極３７ドレイン電極３７ａ引き回し電極４０ＴＦＴ４１コンタクト層４２有機絶縁膜４２ａ凸部４３コンタクトホール３８反射電極５０パッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の反射電極を有する第１の基板と、
透光性のある電極を有する第２の基板と、該第１及び第
２の基板間に配置された液晶層と、を備えた反射型液晶
表示装置であって、該第１の基板は、絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けられ、表示用の電圧信号を該反射
電極に供給するスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続し、該反射電極下方に延びる
引き回し電極と、該スイッチング素子及び該引き回し電極と該反射電極と
の間に設られ、該引き回し電極上にコンタクトホールを
有する絶縁樹脂層と、該コンタクトホールを覆うように、該絶縁樹脂層上に各
画素に対応して設けられた反射電極と、を有しており、該反射電極は、該コンタクトホールの底部で該引き回し
電極に電気的に接続し、該引き回し電極は、該コンタクトホールの底部を含み該
コンタクトホールの底部より広い領域において、２種類
以上の異なる金属が積層されており、該コンタクトホールの底部において、該引き回し電極の
最上層の金属は一部あるいはその下の金属層に達するま
で除去されている、反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記絶縁樹脂層に形成された前記コンタ
クトホールの開口面積は４００μｍ²以上であり、か
つ、前記反射電極の面積の８％以下である、請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】前記スイッチング素子は薄膜トランジス
タであり、前記引き回し電極の前記コンタクトホール部に形成され
る下層金属層は、該薄膜トランジスタのゲート電極と同
一の材料から形成され、該引き回し電極の上層金属層は、該薄膜トランジスタの
ソース電極と同一の材料から形成されている、請求項１及び２のいずれかに記載の反射型液晶表示装
置。
【請求項４】前記引き回し電極の前記コンタクトホー
ル部に形成される下層金属層は、タンタル、５０原子％
以下の窒素を合有するタンタル、及びモリブデンを含有
するタンタルからなる群から選ばれ、上層金属層はチタ
ンである、請求項３に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項５】前記スイッチング素子はＭＩＭ（金属−
絶縁層−金属）素子であり、前記引き回し電極の前記コンタクトホール部に形成され
る下層金属は、該ＭＩＭ素子の第１電極と同一材料から
形成され、該引き回し電極の上層金属層は、該ＭＩＭ素子の第２電
極と同一の材料から形成されている、請求項１及び２のいずれかに記載の反射型液晶表示装
置。
【請求項６】前記引き回し電極の前記コンタクトホー
ル部に形成される下層金属層は、タンタル、５０原子％
以下の窒素を合有するタンタル、１０原子％以下のシリ
コン及びタングステンを含有するタンタル、及び１０原
子％以下の４価以下の元素と６価以上の元素とを各々１
種類以上含有しているタンタルからなる群から選ばれ、該引き回し電極の上層金属層はチタンである、請求項５
に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項７】前記絶縁樹脂層は、前記反射電極が形成
される領域に凹凸部を有する、請求項１〜６のいずれか
に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項８】前記凹凸部は、前記コンタクトホール部
を除いて形成されている、請求項７に記載の反射型液晶
表示装置。
【請求項９】前記コンタクトホールの底部において、
前記反射電極は、鏡面状態に形成されている、請求項８
に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１０】複数の反射電極を有する第１の基板
と、透光性のある電極を有する第２の基板と、該第１及
び第２の基板間に配置された液晶層と、を備えた反射型
液晶表示装置の製造方法であって、該方法は、絶縁性基板上に、表示用の電圧信号を該反射電極に供給
するスイッチング素子を形成するステップと、該スイッチング素子に接続し該反射電極下方に延びる引
き回し電極であって、少なくとも１部の領域において２
種類以上の異なる金属が積層された引き回し電極を形成
するステップと、該スイッチング素子及び該引き回し電極上に絶縁樹脂層
を形成するステップと、該引き回し電極の該２種類以
上の異なる金属が積層された領域上の該絶縁樹脂層に、
コンタクトホールを形成するステップと、該引き回し電極の最上層の金属のエッチング液を用いて
エッチングを行い、該コンタクトホール底部における該
最上層の金属層を、一部あるいはその下の金属層に達す
まで除去するステップと、該コンタクトホールを覆うように、該絶縁樹脂層上に各
画素に対応して反射電極を形成するステップと、を含んでいる、反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】前記コンタクトホールを形成するステ
ップにおいて、該コンタクトホールは、開口面積が４０
０μｍ²以上であり、かつ、前記反射電極の面積の８％
以下であるように形成される、請求項１０に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】前記スイッチング素子は薄膜トランジ
スタであり、前記引き回し電極の下層金属層は、該薄膜トランジスタ
のゲート電極と同一の材料から形成され、該引き回し電極の上層金属層は、該薄膜トランジスタの
ソース電極と同一の材料から形成される、請求項１０及び１１のいずれかに記載の反射型液晶表示
装置の製造方法。
【請求項１３】前記引き回し電極を形成するステップ
において、下層金属層は、タンタル、５０原子％以下の
窒素を合有するタンタル、及びモリブデンを含有するタ
ンタルからなる群から選ばれた材料で形成され、上層金
属層はチタンである、請求項１０〜１２のいずれかに記
載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】前記スイッチング素子はＭＩＭ（金属
−絶縁層−金属）素子であり、前記引き回し電極の下層金属は、該ＭＩＭ素子の第１電
極と同一材料から形成され、該引き回し電極の上層金属層は、該ＭＩＭ素子の第２電
極と同一の材料から形成される、請求項１０及び１１のいずれかに記載の反射型液晶表示
装置の製造方法。
【請求項１５】前記引き回し電極を形成するステップ
において、下層金属層は、タンタル、５０原子％以下の
窒素を合有するタンタル、１０原子％以下のシリコン及
びタングステンを含有するタンタル、及び１０原子％以
下の４価以下の元素と６価以上の元素とを各々１種類以
上含有しているタンタルからなる群から選ばれた材料で
形成され、上層金属層はチタンである、請求項１０、１
１、及び１４のいずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１６】前記絶縁樹脂層を形成するステップ
は、前記反射電極が形成される領域であって、かつ前記コン
タクトホールが形成される領域を除いた領域に、絶縁樹
脂からなる円形状凸部パターンを形成するステップと、該円形状凸部パターン上に、同じ絶縁樹脂を塗布して第
２の絶縁樹脂層を形成するステップと、を含み、前記コンタクトホールを形成するステップにおいて、該
コンタクトホールは、該第２の絶縁樹脂層に形成され
る、請求項１０〜１５に記載の反射型液晶表示装置の製造方
法。
【請求項１７】前記エッチングするステップで用いる
エッチング液は、濃度０．２５％〜１．００％のフッ酸
を含む混合液である、請求項１０〜１６のいずれかに記
載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１８】前記反射電極を形成するステップにお
いて、前記絶縁樹脂層上に形成される該反射電極は散乱
性を有し、前記コンタクトホール底部において該反射電
極は鏡面状態に形成される、請求項１６及び１７のいず
れかに記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】前記コンタクトホール底部における鏡
面状態の前記反射電極によって反射される光を用いるこ
とにより、前記液晶層の厚みを測定するステップを含
む、請求項１８に記載の反射型液晶表示装置の製造方
法。