JPH10239704A

JPH10239704A - 反射型液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH10239704A
Application number: JP9043194A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Saito; 尚史斉藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】明るく高コントラストを有する反射型アクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置およびその製造方法を提
供する。【解決手段】ＴＦＴ２６等のスイッチング素子を有す
る反射型液晶表示装置において、ＴＦＴ２６に接続され
る反射電極１６が積層構造を有しており、上層がＡｇま
たはＡｌ等の金属膜１５、下層が黒色化されたＩＴＯ等
の透明導電性膜の黒色層１４で構成されている。そのこ
とにより、反射電極１６の裏面側での反射が効果的に抑
制される。黒色層１４は、酸素濃度の高いガスを用いて
成膜する。または、透明導電性膜に対して水素プラズマ
または水素イオンを照射することによって、その部分を
還元させて形成する。または、透明導電性膜が形成され
た基板を電解液中に浸漬し、電圧を印加して陰極還元さ
せて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴと称する）等のスイッチング素子を用い
たアクティブマトリクス型液晶表示装置に関し、特に画
素電極に金属膜等を用いた反射電極を有する反射型液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型で軽量、かつ低消費電力であ
る利点を有するディスプレイとして液晶表示装置が注目
を集めている。中でも、各画素毎にＴＦＴ等のアクティ
ブ素子を設け、各画素を制御するようにしたアクティブ
マトリクス型液晶表示装置は、解像度に優れ、鮮明な画
像が得られる等の理由から特に注目されている。

【０００３】上述のアクティブマトリクス型液晶表示装
置には、画素電極にＩＴＯ等の透明導電性薄膜を用いた
透過型液晶表示装置と、画素電極に金属膜等からなる反
射電極を用いた反射型液晶表示装置とが有る。

【０００４】本来、液晶表示装置は自発光型のディスプ
レイではないため、透過型液晶表示装置の場合には、液
晶表示装置の背後に照明装置、所謂バックライトまたは
プロジェクションランプ等を配置して、そこから入射さ
れる光によって表示を行っている。また、反射型液晶表
示装置の場合には、外部からの入射光を反射電極によっ
て反射させることで表示を行っている。

【０００５】反射型液晶表示装置は、バックライトを使
用しないため、消費電力は極めて小さいが、使用環境ま
たは使用条件、即ち周囲の明るさ等によって表示の明る
さおよびコントラストが左右されてしまうという問題を
有している。一方、透過型液晶表示装置の場合は、上述
のようにバックライトを用いて表示を行うため、消費電
力は大きくなるものの、周囲の明るさ等にさほど影響さ
れることなく、明るく、高いコントラストを有する表示
を行える利点がある。

【０００６】上述のように、見た目の明るさおよびコン
トラストは使用条件等によって異なるが、本質的にこの
ような液晶表示装置の表示の明るさを左右する最大の要
因は開口率である。開口率とは、液晶表示装置の表示領
域における直接表示に寄与する画素領域の面積の割合を
示したものである。例えば透過型液晶表示装置の場合、
開口率が小さいということは、即ち光の透過量が少ない
ということであり、従ってその表示は暗いものとなる。

【０００７】これまでの液晶表示装置においては、画素
電極とそれに隣接するゲート配線およびソース配線が短
絡することがないように、その間に一定の間隔が設けら
れており、その領域は表示に寄与することがないため、
開口率は低い水準であった。そこで、今日ではＴＦＴ、
ゲート配線およびソース配線上に、樹脂等によって表面
を平坦にした樹脂絶縁層を設け、その上に画素電極を形
成し、樹脂絶縁層に開口したコンタクトホールを介して
ＴＦＴと画素電極とを接続するようにした保護膜上画素
構造（以下、ピクセル・オン・パッシ構造と称する）が
採用されるようになっている。

【０００８】ピクセル・オン・パッシ構造によると、ゲ
ート配線およびソース配線と画素電極とが電気的に絶縁
された別層に形成されることになり、従来短絡を防止す
るために設けられていたゲート配線およびソース配線と
画素電極との間隔をなくすことができ、その結果、従来
に比べ開口率を大幅に拡大することが可能となってい
る。

【０００９】また、特開平６−１６０８７５号公報に示
されるように、さらに開口率を拡大するために、ピクセ
ル・オン・パッシ構造であり、かつ隣接する画素電極を
別層に形成することにより、画素電極間の間隙を限りな
く少なくするような構造が提案されている。

【００１０】このようなピクセル・オン・パッシ構造に
おいても、透過型液晶表示装置の場合は、ゲート配線、
ソース配線およびＴＦＴの部分は光を透過しないため、
その領域は表示に寄与しない。ところが、反射型液晶表
示装置の場合は、画素電極が主に金属膜からなる反射電
極であることから、ピクセル・オン・パッシ構造を採用
することにより、ゲート配線、ソース配線およびＴＦＴ
上であっても表示に寄与させることができる。以上のよ
うに、開口率を向上させる観点からは反射型液晶表示装
置の方が有利であると言える。

【００１１】次に、上述のアクティブマトリクス型液晶
表示装置に用いられるＴＦＴに関して簡単に説明する。

【００１２】現在、アクティブマトリクス型液晶表示装
置に用いられるＴＦＴとしては、非晶質シリコン薄膜を
用いたものが広く知られており、このＴＦＴを搭載した
アクティブマトリクス型液晶表示装置が数多く商品化さ
れている。

【００１３】この非晶質シリコン薄膜を用いたＴＦＴに
代わるアクティブ素子として、画素電極を駆動させるた
めの画素用ＴＦＴと、その画素用ＴＦＴを駆動させるた
めの駆動回路とを、一つの基板上に一体形成することが
できる可能性が有る多結晶シリコン薄膜を用いたＴＦＴ
を形成する技術に、大きな期待が寄せられている。

【００１４】多結晶シリコン薄膜は、従来のＴＦＴに用
いられている非晶質シリコン薄膜に比べて高移動度を有
しており、高性能なＴＦＴを形成することが可能であ
る。画素用ＴＦＴを駆動させるための駆動回路を一つの
安価なガラス基板上に一体形成することが実現される
と、従来に比べ、製造コストが大幅に低減されることに
なる。

【００１５】このような多結晶シリコンＴＦＴの活性層
となる多結晶シリコン薄膜をガラス基板上に作成する技
術としては、ガラス基板上に非晶質シリコン薄膜を堆積
した後、６００℃程度の温度で数時間〜数十時間熱処理
して結晶化させる固相成長法、エキシマレーザー等のパ
ルスレーザー光を照射して、その部分の非晶質シリコン
薄膜を瞬時に熔融させて再結晶化させるレーザー結晶化
法等の方法が提案されている。

【００１６】ところで、上述のようにＴＦＴの活性層と
なる半導体薄膜には、非晶質シリコン薄膜または多結晶
シリコン薄膜が用いられるが、これらの半導体薄膜に強
い光が照射されると光電流が発生することにより、ＴＦ
Ｔのオフ時のリーク電流が増加し、表示のコントラスト
等を劣化させるという問題点がある。

【００１７】透過型のアクティブマトリクス型液晶表示
装置に用いられるＴＦＴは、常にバックライトからの強
い光に晒されることは言うまでもなく、バックライト以
外の外部からの入射光もＴＦＴに到達することがある。
そこで、従来はＴＦＴの下方に光を透過しない金属等か
らなる遮光膜を設けることが一般的となっている。

【００１８】尚、この例はゲート電極が半導体膜の上方
に配置されたコプラナー型ＴＦＴまたはトップゲート型
ＴＦＴの場合であり、ゲート電極が半導体膜の下方に配
置される逆スタガ型ＴＦＴ等の場合は、ＴＦＴの上方に
設けられる。また、何れのＴＦＴの場合であっても、Ｔ
ＦＴの形成された基板に対向する基板、即ちカラーフィ
ルターおよび対向電極が形成された基板側に、赤、青、
緑の各カラーフィルター層の境を形成するために遮光膜
が設けられる。これは、所謂ブラックマトリクスであ
る。

【００１９】一方、反射型液晶表示装置の場合は、ピク
セル・オン・パッシ構造によってＴＦＴに接続される主
に金属膜等からなる反射電極が、ＴＦＴ上を覆うように
配置されるため、外部からの入射光が直接ＴＦＴに到達
する可能性が小さく、透過型液晶表示装置に比べ、リー
ク電流が増大する等、ＴＦＴの特性が劣化することが少
ない。

【００２０】しかしながら、隣接する反射電極の間隙か
ら入射する光がＴＦＴに到達することも考えられるた
め、例えば特公昭６１−４３７１２号公報、または特開
昭５８−２８７１号公報に示されるように、ＴＦＴと反
射電極との間に遮光層を設けることが提案されている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、反射
型液晶表示装置の場合は、ピクセル・オン・パッシ構造
とすることによってＴＦＴに接続される主に金属膜等か
らなる反射電極がＴＦＴ上を覆うように配置されるた
め、外部からの入射光が直接ＴＦＴに到達する可能性が
小さい。

【００２２】しかし、図９に示すように、隣接する反射
電極１６の間隙からの入射光２５が、反射電極１６と同
じように金属材料からなるバスライン２２によって反射
し、さらに反射電極１６の裏面側で再反射することによ
って、ＴＦＴ２６に到達するような場合も考えられる。

【００２３】このような例は、特公昭６１−４３７１２
号公報、または特開昭５８−２８７１号公報に示される
ように、ＴＦＴと反射電極との間に遮光層を設けること
で解決することが可能である。これらの公報に開示され
ている方法は、具体的にはポリイミド樹脂等による絶縁
層の中に、金属等からなる遮光層を埋め込むように形成
するものである。

【００２４】但し、このように遮光層を樹脂による絶縁
層の中に埋め込むように形成するためには、一旦ＴＦＴ
上に樹脂を塗布して表面の平坦な絶縁層を形成した後、
その上に遮光層を形成し、再度樹脂を塗布する工程が必
要となる。ポリイミド樹脂等は、塗布した後に熱を加え
て硬化させる必要が有り、こうした工程が必然的に増加
することになる。

【００２５】また、遮光層として主に金属が用いられる
ため、ＴＦＴおよび反射電極との絶縁性を確保し、か
つ、遮光層によって生じた段差を平坦にするために、樹
脂による絶縁層の膜厚を従来よりも厚くする必要が生じ
ることが考えられる。

【００２６】さらに、より一層の開口率の向上を目指
し、上述の特開平６−１６０８７５号公報に示されるよ
うな構造を反射型液晶表示装置に応用した場合は、隣接
する反射電極が各々別層に形成されることになるため、
各反射電極間には間隙が殆ど生じない。従ってＴＦＴと
反射電極との間に遮光層を設ける必要性はないし、構造
上、反射電極とＴＦＴとの間に遮光層を設けること自体
が困難である。

【００２７】しかしながら、この場合、一旦液晶表示装
置に入射した光が、隣接する反射電極で反射を繰り返し
てＴＦＴに到達する場合がある。このことを図１０を用
いて説明する。

【００２８】図１０に示すように、（イ）および（ロ）
で示す光は反射電極１６によって反射され、ＴＦＴ２６
には到達していない。しかし、（ハ）で示す光は、一旦
ＴＦＴ２６ａに接続された反射電極１６によって反射さ
れ、次にＴＦＴ２６ｂに接続された反射電極１６の裏面
側で反射されてＴＦＴ２６ｂに到達する。（ニ）で示す
光に至っては、一旦ＴＦＴ２６ａに接続された反射電極
１６によって反射され、次にＴＦＴ２６ｂに接続された
反射電極１６の裏面側で反射され、次にバスライン２２
で反射され、さらにＴＦＴ２６ｃに接続された反射電極
１６の裏面側で反射されてＴＦＴ２６ｃに到達する。ま
た、（ホ）で示す光は、反射電極１６およびバスライン
２２で反射されることなく直接ＴＦＴ２６に到達してい
る。

【００２９】このように、液晶表示装置の内部で反射し
た光が、反射電極の裏面側で反射を繰り返してＴＦＴに
到達してしまう場合も十分に考えられるのである。

【００３０】上述したように、ＴＦＴの活性層である半
導体薄膜に外部からの強い光が照射されると、ＴＦＴ特
性が劣化して液晶表示装置としての表示品位を著しく損
なうことになる。

【００３１】従来の反射型液晶表示装置では、ＴＦＴの
上方に光を透過しない金属膜等からなる反射電極が設け
られているため、この反射電極によって外部から入射さ
れる光の大部分は反射され、ＴＦＴの活性層である半導
体薄膜に到達しない。しかしながら、上述のように隣接
する反射電極を別層に形成する構造では、一旦液晶表示
装置内に入射した光が、反射電極の裏面側等で反射を繰
り返してＴＦＴに到達する場合がある。このような僅か
な光であっても、ＴＦＴの特性に悪影響を及ぼすため無
視することはできない。

【００３２】本発明は、以上のような従来の問題点に鑑
みなされたものであって、明るく高コントラストを有す
る反射型アクティブマトリクス型液晶表示装置およびそ
の製造方法を提供することを目的としている。

【００３３】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１記載の反射型液晶表示装置
は、絶縁性基板上にマトリクス状に形成されたスイッチ
ング素子と、前記スイッチング素子を被覆する絶縁性の
平坦化膜と、前記平坦化膜に開口されたコンタクトホー
ルを介して前記スイッチング素子に電気的に接続される
反射電極とを具備するアクティブマトリクス基板、およ
びこれに対向する対向基板を有し、これらの基板間に液
晶を封入してなる反射型液晶表示装置において、前記反
射電極は、上層が金属膜からなり、下層が一部または全
体が黒色化された透明導電性膜からなることを特徴とし
ている。

【００３４】そのことにより、反射型液晶表示装置に入
射された光が、バスラインおよび反射電極の裏面側で反
射を繰り返し、スイッチング素子に到達することを抑制
することができる。即ち、本請求項の反射電極は、上層
が金属膜、下層が透明導電性膜から構成されており、透
明導電性膜の表面または全体が黒色化されていることに
よって、反射型液晶表示装置に入射してバスライン等で
反射された光が黒色化された透明導電性膜に吸収され、
再反射されることがない。その結果、ＴＦＴ特性の変動
が極めて少ない安定した表示特性を得ることができる。

【００３５】請求項２記載の反射型液晶表示装置は、請
求項１記載の反射型液晶表示装置において、前記反射電
極は、第１の平坦化膜上に形成される第１の反射電極
と、前記第１の反射電極を被覆する第２の平坦化膜上に
形成される第２の反射電極とからなり、前記第１の反射
電極と前記第２の反射電極とは、上面から見たときに隣
接するように形成されていることを特徴としている。

【００３６】そのことにより、第１の反射電極と第２の
反射電極との間隙を狭くすることができるため、反射型
液晶表示装置に入射される光を低減し、入射光がスイッ
チング素子に到達することを抑制することができるとと
もに、開口率を向上させることができる。即ち、本請求
項の反射電極は、隣接する反射電極が互いに異なる平坦
化膜上に形成されていることにより、反射電極間の間隙
を狭くしても反射電極同士が短絡することがないため、
開口率を向上させるとともに、ＴＦＴ特性の変動が極め
て少ない安定した表示特性を得ることができる。

【００３７】請求項３記載の反射型液晶表示装置は、請
求項２記載の反射型液晶表示装置において、前記第１の
反射電極と前記第２の反射電極とは、前記第２の平坦化
膜を介して、一部が重畳するように形成されていること
を特徴としている。

【００３８】そのことにより、第１の反射電極と第２の
反射電極との間隙をなくすことができるため、反射型液
晶表示装置に入射される光をさらに低減し、入射光がス
イッチング素子に到達することをさらに抑制することが
できるとともに、開口率をさらに向上させることができ
る。即ち、本請求項の反射電極は、隣接する反射電極が
第２の平坦化膜を介して一部が重畳するように形成され
ていることにより、反射電極間の間隙をなくしても反射
電極同士が短絡することがないため、開口率をさらに向
上させるとともに、ＴＦＴ特性の変動が極めて少ない安
定した表示特性を得ることができる。

【００３９】請求項４記載の反射型液晶表示装置は、請
求項２または請求項３記載の反射型液晶表示装置におい
て、前記第１の反射電極は、前記透明導電性膜が前記金
属膜の端部よりも延在されていることを特徴としてい
る。

【００４０】そのことにより、反射型液晶表示装置に入
射された光が、バスラインおよび反射電極の裏面側で反
射を繰り返し、スイッチング素子に到達することを抑制
することができる。即ち、本請求項の反射電極は、隣接
する他の反射電極に比べて下方位置に形成された第１の
反射電極において、一部または全体が黒色化された透明
導電性膜が、上層の金属膜の端部よりも延在されている
ことにより、外部からの入射光が直接ＴＦＴの近傍に到
達することを防止でき、また、上方位置に形成された第
２の反射電極の裏面側で再反射された光を、延在して設
けられた黒色化された透明導電性膜によって吸収するこ
とで再反射を防止するため、ＴＦＴ特性の変動がない、
安定した表示特性を得ることができる。

【００４１】請求項５記載の反射型液晶表示装置は、請
求項１乃至請求項４記載の反射型液晶表示装置におい
て、前記透明導電性膜は、還元することによって黒色化
されていることを特徴としている。

【００４２】そのことにより、光透過率を効果的に低減
することができ、この膜と金属膜とを重ねることによっ
て、表面の反射率を大幅に低減することを実現したもの
である。

【００４３】請求項６記載の反射型液晶表示装置の製造
方法は、絶縁性基板上にマトリクス状にスイッチング素
子を形成する工程と、前記スイッチング素子を被覆する
絶縁性の平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜上に
酸素濃度の高いガスを用いてスパッタリング法により透
明導電性膜を形成する工程と、前記透明導電性膜上に金
属膜を積層して反射電極を形成する工程とを有すること
を特徴としている。

【００４４】本請求項の発明は、黒色化または光透過率
の低い透明導電性膜を容易に成膜する方法を提供するも
のである。

【００４５】請求項７記載の反射型液晶表示装置の製造
方法は、絶縁性基板上にマトリクス状にスイッチング素
子を形成する工程と、前記スイッチング素子を被覆する
絶縁性の平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜上に
透明導電性膜を形成する工程と、前記透明導電性膜に水
素プラズマまたは水素イオンを照射して前記透明導電性
膜の表面または全体を還元する工程と、前記透明導電性
膜上に金属膜を積層して反射電極を形成する工程とを有
することを特徴としている。

【００４６】本請求項の発明は、透明導電性膜に対して
水素プラズマまたは水素イオンを照射して、任意の箇所
を還元し、黒色化する方法に関するものであり、短時間
かつ簡便に透明導電性膜を還元する方法を提供するもの
である。

【００４７】請求項８記載の反射型液晶表示装置の製造
方法は、絶縁性基板上にマトリクス状にスイッチング素
子を形成する工程と、前記スイッチング素子を被覆する
絶縁性の平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化膜上に
透明導電性膜を形成する工程と、前記絶縁性基板を電解
液に浸漬して電圧を印加し、前記透明導電性膜の表面ま
たは全体を陰極還元する工程と、前記透明導電性膜上に
金属膜を積層して反射電極を形成する工程とを有するこ
とを特徴としている。

【００４８】本請求項の発明は、透明導電性膜が形成さ
れた基板を電解液に浸漬して電圧を印加し、透明導電性
膜の表面または全体を陰極還元する方法に関するもので
あり、短時間かつ簡便に透明導電性膜を還元する方法を
提供するものである。特に、本請求項の方法によると、
新たに特別な製造装置を必要としない利点がある。

【００４９】

【発明の実施の形態】図１乃至図８を用いて、本発明の
実施の形態について説明する。尚、本発明の各図面にお
いて、共通する部分は同一の数字で示している。また、
同一の数字で示される箇所であっても、特に区別して示
す場合には末尾にａ、ｂ等を付して示している。

【００５０】図１は本発明の反射型液晶表示装置を示す
断面図である。アクティブ素子としてのＴＦＴは概ね次
のような構成である。

【００５１】図１に示すように、ガラス等の絶縁性基板
１上に、ＳｉＯ₂膜等からなるベースコート膜２が形成
される。その上に、シリコン薄膜からなるＴＦＴ２６の
活性層３が所定の形状に形成され、活性層３上にはＳｉ
Ｏ₂膜等の絶縁膜が堆積されてゲート絶縁膜４が形成さ
れる。

【００５２】ゲート絶縁膜４を介して、活性層３上には
Ａｌ等の金属材料からなるゲート電極５が所定の形状に
形成される。活性層３には、不純物イオンが注入された
ソース領域およびドレイン領域６と、ゲート電極５の下
方の領域に不純物イオンが注入されていないチャネル領
域７とが形成される。その後、全面に絶縁膜が堆積され
層間絶縁膜８が形成される。

【００５３】ソース領域およびドレイン領域６の上方の
層間絶縁膜８並びにゲート絶縁膜４にはコンタクトホー
ルが開口され、Ａｌ等の金属材料からなるドレイン電極
９およびソース電極１０が形成されてソース領域および
ドレイン領域６に接続される。

【００５４】この後、全面にポリイミドまたはアクリル
等の樹脂による第１の平坦化膜１２が塗布形成され、第
１の平坦化膜１２に開口されたコンタクトホール１３を
介して反射電極１６がドレイン電極９に接続される。反
射電極１６は、下層が黒色化された透明導電性膜による
黒色層１４、上層がＡｇまたはＡｌ等の金属膜１５から
構成されている。このようにしてＴＦＴ２６が形成され
る。

【００５５】本発明によると、ＴＦＴ２６に接続される
反射電極１６を下層が黒色化された透明導電性膜からな
る黒色層１４、上層がＡｇまたはＡｌ等の金属膜１５か
ら構成することにより、反射電極１６の裏面側での反射
を黒色層１４によって効果的に抑制することができる。

【００５６】図２は本発明の反射型液晶表示装置の他の
例を示す断面図である。尚、図１と同様の部分について
は、説明を省略する。

【００５７】図２に示すように、ドレイン電極９および
ソース電極１０が形成された後に、全面にポリイミドま
たはアクリル等の樹脂による第１の平坦化膜１２が塗布
形成され、第１の平坦化膜１２に開口されたコンタクト
ホール１３を介して第１の反射電極１６ａがＴＦＴ２６
ａのドレイン電極９に接続される。反射電極１６ａは、
下層が黒色化された透明導電性膜による黒色層１４ａ、
上層がＡｇまたはＡｌ等の金属膜１５ａから構成されて
いる。このようにしてＴＦＴ２６ａが形成される。

【００５８】次に、全面にポリイミドまたはアクリル等
の樹脂による第２の平坦化膜１７が塗布形成され、第２
の平坦化膜１７および第１の平坦化膜１２に開口された
コンタクトホール１８を介して、反射電極１６ｂがＴＦ
Ｔ２６ｂのドレイン電極９に接続される。反射電極１６
ｂは反射電極１６ａと同様、下層が黒色化された透明導
電性膜による黒色層１４ｂ、上層がＡｇまたはＡｌ等の
金属膜１５ｂから構成されている。このように、隣接す
る反射電極１６ａと反射電極１６ｂとは各々別層に形成
される。

【００５９】本発明によると、反射電極１６の開口率が
一段と向上すると共に、ＴＦＴ２６に接続される反射電
極１６を下層が黒色化された透明導電性膜からなる黒色
層１４、上層がＡｇまたはＡｌ等の金属膜１５から構成
されることにより、反射電極１６の裏面側での反射を黒
色層１４によって効果的に抑制することができる。

【００６０】（実施の形態１）次に、本発明の製造方法
の詳細を説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は図２で示され
る本発明の反射型液晶表示装置の製造方法を示す工程図
である。

【００６１】図３（ａ）に示すように、ガラス等の絶縁
性基板１の表面にＳｉＯ₂膜等からなるベースコート膜
２が堆積され、その後ＴＦＴ２６が形成される。ＴＦＴ
２６は周知の方法によって作製される。作製方法は概ね
以下の通りである。

【００６２】先ず、非晶質シリコン膜等からなるシリコ
ン薄膜が例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚に堆積
され、上方からレーザー光が照射されてシリコン薄膜は
多結晶化される。多結晶化されたシリコン薄膜を所定の
形状にパターニングして、ＴＦＴ２６の活性層３を形成
する。

【００６３】次いで、活性層３上にＳｉＯ₂膜等の絶縁
膜が堆積されゲート絶縁膜４が形成され、活性層３上に
はゲート絶縁膜４を介してＡｌ等の金属材料からなるゲ
ート電極５が所定の形状に形成される。

【００６４】次いで、活性層３にはゲート電極５をマス
クとして不純物イオンが注入され、その後注入した不純
物イオンを活性化するための加熱処理を施され、ソース
領域およびドレイン領域６が形成される。ゲート電極５
の下方の領域には、不純物イオンが注入されていないチ
ャネル領域７が形成される。その後、全面に絶縁膜が堆
積され層間絶縁膜８が形成される。

【００６５】ソース領域およびドレイン領域６の上方の
層間絶縁膜８並びにゲート絶縁膜４にはコンタクトホー
ルが開口され、Ａｌ等の金属材料からなるドレイン電極
９およびソース電極１０が形成され、ソース領域および
ドレイン領域６に接続され、ＴＦＴ２６ａおよびＴＦＴ
２６ｂが完成する。

【００６６】次に、ＴＦＴ２６ａおよびＴＦＴ２６ｂが
形成された絶縁性基板１の全面に、第１の平坦化膜１２
が形成される。第１の平坦化膜１２は、ポリイミド樹脂
またはアクリル樹脂等の有機絶縁膜からなり、スピンコ
ートによって基板上に１μｍ〜２μｍの膜厚で形成され
る。

【００６７】次に、図３（ｂ）に示すように、全面にス
パッタリング法によりＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ
Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性膜を１００ｎｍ〜２００ｎ
ｍ、例えば１５０ｎｍ程度の膜厚に堆積させる。この
際、成膜装置内に導入するガスの内、酸素の濃度を高く
するようにすることで、透明導電性膜を黒色化して黒色
層１４とすることができる。ここではターゲットとして
Ｉｎ−Ｓｎ合金を用い、Ａｒ流量３０ｓｃｃｍ、Ｏ₂流
量１０ｓｃｃｍの条件で成膜を行った。成膜条件は上述
に限定されるものではなく、一例を示したものであり、
ガス流量等の諸条件は適宜決定すればよい。

【００６８】次に、図３（ｃ）に示すように、黒色層１
４を反射電極１６ａと同様の形状にパターニングし、黒
色層１４ａとする。透明導電性膜がＩＴＯの場合は、Ｈ
Ｆ（フッ化水素）とＨＮＯ₃（硝酸）との混合液（混合
比１：１０）等でエッチングすることができる。

【００６９】尚、本実施の形態でいう黒色層とは、必ず
しも黒色である必要はなく、液晶表示装置等に用いられ
る透明導電性膜の光透過率（可視光領域で９０％〜８０
％）よりも低い光透過率を有する膜であれば、一定の効
果を奏することができる。従って、本明細書中では、低
い光透過率の透明導電性膜も含めて黒色層と呼ぶことに
する。

【００７０】次に、ＴＦＴ２６ａのドレイン電極９上の
黒色層１４ａおよび第１の平坦化膜１２にコンタクトホ
ール１３を開口する。コンタクトホール１３は、酸素プ
ラズマを用いたドライエッチングによって開口すること
ができる。

【００７１】次いで、ＡｇまたはＡｌ等の金属膜１５を
成膜して反射電極１６ａの形状にパターニングし、金属
膜１５ａとする。金属膜１５は、ＡｇまたはＡｌに限定
されるものではないが、良好な反射率を有するＡｇまた
はＡｌを用いることが好ましい。

【００７２】次に、図３（ｄ）に示すように、ＴＦＴ２
６ａに接続される反射電極１６ａを含む全面に、第１の
平坦化膜１２と同様に有機絶縁膜からなる第２の平坦化
膜１７を１μｍ〜２μｍの膜厚に塗布形成する。以下、
ＴＦＴ２６ａの場合と同様に、黒色化した透明導電性膜
を堆積させ、所定の形状にパターニングして黒色層１４
ｂとし、黒色層１４ｂ、第１の平坦化膜１２および第２
の平坦化膜１７にコンタクトホール１８を開口し、黒色
層１４ｂおよび金属膜１５ｂからなる反射電極１６ｂを
形成する。このようにして、反射電極１６ａおよび反射
電極１６ｂを有するアクティブマトリクス基板が製造さ
れる。

【００７３】図示していないが、この後全面に配向膜を
形成し、配向処理を施した後、カラーフィルターおよび
対向電極等を形成した対向側基板を貼り合わせ、基板間
に液晶を注入して液晶表示装置を完成させる。

【００７４】本実施の形態におけるＴＦＴ部分の製造方
法は、既に周知である製造方法の一例を示したものであ
り、これに限定されるものではない。また、ＴＦＴの活
性層に多結晶シリコン薄膜を用いて説明したが、微結晶
シリコン薄膜または非晶質シリコン薄膜であっても差し
支えない。また、本実施の形態において、平坦化膜にコ
ンタクトホールを開口する前に透明導電性膜からなる黒
色層を形成する例を示したが、平坦化膜にコンタクトホ
ールを開口した後に透明導電性膜からなる黒色層を形成
しても差し支えない。

【００７５】（実施の形態２）次に、本発明の他の製造
方法の詳細を説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は本発明の
反射型液晶表示装置の他の製造方法を示す工程図であ
る。

【００７６】図４（ａ）に示すように、ガラス等の絶縁
性基板１の表面に、ＳｉＯ₂膜等からなるベースコート
膜２が堆積され、その後ＴＦＴ２６が形成される。ＴＦ
Ｔ２６は周知の方法によって作製される。作製方法は概
ね以下の通りである。

【００７７】先ず、非晶質シリコン膜等からなるシリコ
ン薄膜が例えば５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚に堆積
され、上方からレーザー光が照射されてシリコン薄膜は
多結晶化される。多結晶化されたシリコン薄膜を所定の
形状にパターニングしてＴＦＴ２６の活性層３を形成す
る。

【００７８】次いで、活性層３上にＳｉＯ₂膜等の絶縁
膜が堆積されてゲート絶縁膜４が形成され、活性層３上
にはゲート絶縁膜４を介してＡｌ等の金属材料からなる
ゲート電極５が所定の形状に形成される。

【００７９】次いで、活性層３にはゲート電極５をマス
クとして不純物イオンが注入され、その後注入した不純
物イオンを活性化するための加熱処理を施されてソース
領域およびドレイン領域６が形成される。ゲート電極５
の下方の領域には、不純物イオンが注入されていないチ
ャネル領域７が形成される。その後、全面に絶縁膜が堆
積されて層間絶縁膜８が形成される。

【００８０】ソース領域およびドレイン領域６の上方の
層間絶縁膜８並びにゲート絶縁膜４にはコンタクトホー
ルが開口され、Ａｌ等の金属材料からなるドレイン電極
９およびソース電極１０が形成されて、ソース領域およ
びドレイン領域６に接続される。

【００８１】次に、第１の平坦化膜１２が全面に形成さ
れる。第１の平坦化膜１２は、ポリイミド樹脂またはア
クリル樹脂等の有機絶縁膜からなり、スピンコートされ
て基板上に１μｍ〜２μｍの膜厚に形成される。

【００８２】次に、図４（ｂ）に示すように、全面にス
パッタリング法によりＩＴＯ等の透明導電性膜１９を１
００ｎｍ〜２００ｎｍ、例えば１５０ｎｍ程度の膜厚に
堆積させる。次いで、透明導電性膜１９の表面または全
体を還元させて黒色層１４を形成する。例えば、透明導
電性膜１９がＩＴＯの場合は、ＩｎおよびＳｎの酸化物
が還元されることによって、ＩｎおよびＳｎの金属微粒
子が析出して黒色化する。

【００８３】透明導電性膜１９を還元するためには、Ｎ
₂ガス雰囲気中で２５０℃〜３００℃に加熱する方法が
ある。但し、この方法によると１時間程度の加熱を要す
るため、本発明では水素（Ｈ⁺）プラズマまたは水素
（Ｈ⁺）イオンを照射して透明導電性膜１９を還元させ
た。条件としては、水素プラズマを用いる場合は、水素
プラズマ濃度は１０⁷／ｃｍ³〜１０¹²／ｃｍ³、照射時
間は１０秒〜１５分程度が好ましい。水素イオンを用い
る場合は、水素イオンのドーズ量が１０¹²ｃｍ²〜１０
¹⁸ｃｍ²が好ましい。本実施の形態では、基板温度２０
０℃で水素プラズマ照射を１０分間行うことにより、透
明導電性膜１９を還元させた。

【００８４】図５に、比較のために還元前と還元後のＩ
ＴＯの可視光領域（３９０ｎｍ〜７７０ｎｍ）の波長に
おける光透過率を示す。このときのＩＴＯの膜厚は１０
０ｎｍである。これによると、還元後のＩＴＯの光透過
率は全波長領域において概ね５０％以下の値を示してい
る。

【００８５】尚、水素プラズマの場合は、濃度、照射時
間または基板温度を変えることにより、還元される部分
の膜厚を制御することが可能である。また、水素イオン
の場合は、ドーズ量を変えることにより、同様に還元さ
れる部分の膜厚を制御することが可能である。即ち、還
元される部分の膜厚を制御することにより、光透過率を
さらに低くすることが容易にできるのである。

【００８６】次に、図４（ｃ）に示すように、反射電極
１６ａと同様の形状に黒色層１４をパターニングし、黒
色層１４ａとする。透明導電性膜がＩＴＯの場合は、Ｈ
ＦとＨＮＯ₃の混合液（混合比１：１０）等でエッチン
グすることができる。その後、ＴＦＴ２６ａのドレイン
電極９上の黒色層１４ａおよび第１の平坦化膜１２にコ
ンタクトホール１３を開口する。次いで、ＡｇまたはＡ
ｌ等の金属膜１５を成膜して所定の形状にパターニング
し、金属膜１５ａとして反射電極１６ａを形成する。

【００８７】次に、図４（ｄ）に示すように、全面に第
１の平坦化膜１２と同様に、有機絶縁膜からなる第２の
平坦化膜１７を１μｍ〜２μｍの膜厚に塗布形成する。
ＴＦＴ２６ａの場合と同様に、全面にスパッタリング法
により透明導電性膜を１００ｎｍ〜２００ｎｍ、例えば
１５０ｎｍ程度の膜厚に堆積させ、水素プラズマ照射を
行うことによって透明導電性膜を還元させて黒色層１４
を形成する。

【００８８】次に、ＴＦＴ２６ａの場合と同様に、黒色
層１４を所定の形状にパターニングし、黒色層１４ｂと
した後、金属膜１５を堆積させてパターニングし、金属
膜１５ｂとして反射電極１６ｂを形成する。このように
して反射電極１６ａおよび反射電極１６ｂを有するアク
ティブマトリクス基板が製造される。

【００８９】本実施の形態も実施の形態１と同様、図示
していないが、この後全面に配向膜を形成し、配向処理
を施した後、カラーフィルターおよび対向電極等を形成
した対向側基板を貼り合わせ、基板間に液晶を注入して
液晶表示装置を完成させる。

【００９０】本実施の形態におけるＴＦＴ部分の製造方
法も実施の形態１と同様、既に周知である製造方法の一
例を示したものであり、ＴＦＴの活性層には多結晶シリ
コン薄膜、微結晶シリコン薄膜または非晶質シリコン薄
膜を用いることができることも同じである。

【００９１】また、本実施の形態において、平坦化膜に
コンタクトホールを開口する前に透明導電性膜を堆積
し、水素プラズマ照射を行って黒色層を形成する例を示
したが、平坦化膜にコンタクトホールを開口した後に透
明導電性膜を堆積し、水素プラズマ照射を行って黒色層
を形成しても差し支えない。

【００９２】（実施の形態３）次に、本発明の他の製造
方法の詳細を説明する。但し、完成図は実施の形態１お
よび実施の形態２と同様であるため省略し、黒色層を形
成する工程を説明するための図のみを示す。

【００９３】先ず、上述の実施の形態１および実施の形
態２と同様の方法で、ガラス等の絶縁性基板にＴＦＴを
形成する。そして、第１の平坦化膜を形成した後、全面
にスパッタリング法等によりＩＴＯ等の透明導電性膜を
１００ｎｍ〜２００ｎｍ、例えば１５０ｎｍ程度の膜厚
に堆積させる。尚、透明導電性膜の膜厚は上述の範囲に
限定されるものではく、適宜決定すれば良い。

【００９４】次に、図６に示すように、透明導電性膜を
堆積した基板を水素イオンを含む電解液２０に浸漬し、
陰極還元させて黒色層を形成した。ここでは、塩酸水溶
液（濃度４％）中に基板を浸漬し、陽極にステンレス板
２１を用い、２５Ｖの電圧を５秒〜１０秒間印加した。
尚、上述の例は一例を示したもので、水溶液の種類およ
び濃度はこれに限定されるものではない。水溶液の種類
および濃度が変われば、印加する電圧および電圧印加時
間も当然変化する。

【００９５】このようにしてできた黒色層を所定の形状
にパターニングした後、第１の平坦化膜にコンタクトホ
ールを開口し、次いでＡｇまたはＡｌ等からなる金属膜
を堆積して、パターニングすることによって反射電極を
構成した。

【００９６】以下、同様に第２の平坦化膜を形成した
後、上述の方法と同様に透明導電性膜を堆積した基板を
水素イオンを含む電解液２０に浸漬し、陰極還元させて
黒色層を形成した。次いで、黒色層、第１の平坦化膜お
よび第２の平坦化膜にコンタクトホールを開口し、Ａｇ
またはＡｌ等からなる金属膜を堆積して、パターニング
によって反射電極を構成した。

【００９７】（実施の形態４）次に、本発明の反射型液
晶表示装置の他の例を説明する。本実施の形態で示され
るＴＦＴの製造方法は、上述の実施の形態１に示されて
いる製造方法を用いて製造することができるため、その
工程に関しては図示および説明は省略する。

【００９８】図７に示すように、黒色層１４ａおよび金
属膜１５ａから構成される反射電極１６ａを隣接する反
射電極１６ｂとは別層に形成する。その際、反射電極１
６ａと隣接する反射電極１６ｂとが、上面から見たとき
にその一部が重畳するように配置させる。

【００９９】このようにすることで、これまで説明した
ように反射電極１６ａと隣接する反射電極１６ｂとの裏
面側間での反射を抑制する以外にも、従来のように外部
から直接ＴＦＴ２６の近傍に到達するような光、例えば
図中の入射光２３で示されるような光であっても、この
ように反射電極１６ａの端部が隣接する反射電極１６ｂ
の端部と重畳するように配置させることによって、効果
的に遮光することができる。

【０１００】尚、本実施の形態における黒色層１４の製
造方法は、上述の実施の形態１、実施の形態２または実
施の形態３に示されている方法の何れかを用いて製造す
ることができる。

【０１０１】（実施の形態５）次に、本発明の反射型液
晶表示装置の他の例を説明する。本実施の形態で示され
るＴＦＴの製造方法は、上述の実施の形態１に示されて
いる製造方法を用いて製造することができるため、その
工程に関しては図示および説明は省略する。

【０１０２】図８に示すように、黒色層１４ａおよび金
属膜１５ａから構成される反射電極１６ａを隣接する反
射電極１６ｂとは別層に形成する。その際、下方位置に
形成される反射電極１６ａを構成する黒色層１４ａを、
上層に形成される金属膜１５ａの端部よりも延在させて
形成する。

【０１０３】このようにすることで、これまで説明した
ように反射電極１６ａと隣接する反射電極１６ｂとの裏
面側間での反射を抑制する以外にも、例えば図中の入射
光２４で示されるような光であっても、延在させて形成
した黒色層１４ａによって遮光することができる。従っ
て、外部からの光が直接ＴＦＴ２６の近傍に到達するよ
うなことを効果的に防止することができる。

【０１０４】尚、本実施の形態における黒色層１４の製
造方法は、上述の実施の形態１、実施の形態２または実
施の形態３に示されている方法の何れかを用いて製造す
ることができる。

【０１０５】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の反射型液
晶表示装置によれば、反射電極は、上層が金属膜、下層
が透明導電性膜から構成されており、透明導電性膜の表
面または全体が黒色化されていることによって、反射型
液晶表示装置に入射してバスライン等で反射された光が
黒色化された透明導電性膜に吸収され、再反射されるこ
とがない。その結果、ＴＦＴ特性の変動が極めて少ない
安定した表示特性を得ることができる。

【０１０６】また、反射電極は、隣接する反射電極が互
いに異なる平坦化膜上に形成されていることにより、反
射電極間の間隙を狭くしても反射電極同士が短絡するこ
とがないため、開口率を向上させるとともに、反射型液
晶表示装置に入射される光を低減し、入射光がスイッチ
ング素子に到達することを抑制して、ＴＦＴ特性の変動
が極めて少ない安定した表示特性を得ることができる。

【０１０７】さらに、反射電極は、隣接する反射電極が
第２の平坦化膜を介して一部が重畳するように形成され
ていることにより、反射電極間の間隙をなくしても反射
電極同士が短絡することがないため、開口率をさらに向
上させるとともに、反射型液晶表示装置に入射される光
をさらに低減し、入射光がスイッチング素子に到達する
ことをさらに抑制して、ＴＦＴ特性の変動が極めて少な
い安定した表示特性を得ることができる。

【０１０８】また、反射電極は、隣接する第２の反射電
極に比べて下方位置に形成された第１の反射電極におい
て、一部または全体が黒色化された透明導電性膜が、上
層の金属膜の端部よりも延在されていることにより、外
部からの入射光が直接ＴＦＴの近傍に到達することを防
止でき、また、上方位置に形成された第２の反射電極の
裏面側で再反射された光を、延在して設けられた黒色化
された透明導電性膜によって吸収することで再反射を防
止するため、ＴＦＴ特性の変動がない、安定した表示特
性を得ることができる。

【０１０９】また、透明導電性膜は、還元することによ
って黒色化されていることにより、光透過率を効果的に
低減することができ、この膜と金属膜とを重ねることに
よって、表面の反射率を大幅に低減することを実現した
ものである。

【０１１０】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法に
よれば、平坦化膜上に酸素濃度の高いガスを用いてスパ
ッタリング法によって透明導電性膜を形成することによ
り、黒色化または光透過率の低い透明導電性膜を容易に
形成することができる。

【０１１１】また、透明導電性膜に水素プラズマまたは
水素イオンを照射して透明導電性膜の表面または全体を
還元することにより、短時間かつ簡便に透明導電性膜を
黒色化することができる。

【０１１２】また、絶縁性基板を電解液に浸漬して電圧
を印加し、透明導電性膜の表面または全体を陰極還元す
ることにより、短時間かつ簡便に透明導電性膜を黒色化
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型液晶表示装置を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の反射型液晶表示装置の他の例を示す断
面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の反射型液晶表示装置
の製造方法を示す工程図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の反射型液晶表示装置
の他の製造方法を示す工程図である。

【図５】還元前後での透明導電性膜の光透過率を示す説
明図である。

【図６】本発明の反射型液晶表示装置の黒色層の製造方
法を示す説明図である。

【図７】本発明の反射型液晶表示装置の別の例を示す断
面図である。

【図８】本発明の反射型液晶表示装置のさらに別の例を
示す断面図である。

【図９】従来の反射型液晶表示装置の内部での入射光の
反射の様子を示した断面図である。

【図１０】従来の他の反射型液晶表示装置の内部での入
射光の反射の様子を示した断面図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２ベースコート膜３活性層４ゲート絶縁膜５ゲート電極６ソース領域およびドレイン領域７チャネル領域８層間絶縁膜９ドレイン電極１０ソース電極１２第１の平坦化膜１３、１８コンタクトホール１４、１４ａ、１４ｂ黒色層１５、１５ａ、１５ｂ金属膜１６、１６ａ、１６ｂ反射電極１７第２の平坦化膜１９透明導電性膜２０電解液２１ステンレス板２２バスライン２３、２４、２５入射光２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃＴＦＴ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上にマトリクス状に形成され
たスイッチング素子と、前記スイッチング素子を被覆す
る絶縁性の平坦化膜と、前記平坦化膜に開口されたコン
タクトホールを介して前記スイッチング素子に電気的に
接続される反射電極とを具備するアクティブマトリクス
基板、およびこれに対向する対向基板を有し、これらの
基板間に液晶を封入してなる反射型液晶表示装置におい
て、前記反射電極は、上層が金属膜からなり、下層が一
部または全体が黒色化された透明導電性膜からなること
を特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記反射電極は、第１の平坦化膜上に形
成される第１の反射電極と、前記第１の反射電極を被覆
する第２の平坦化膜上に形成される第２の反射電極とか
らなり、前記第１の反射電極と前記第２の反射電極と
は、上面から見たときに隣接するように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】前記第１の反射電極と前記第２の反射電
極とは、前記第２の平坦化膜を介して、一部が重畳する
ように形成されていることを特徴とする請求項２記載の
反射型液晶表示装置。
【請求項４】前記第１の反射電極は、前記透明導電性
膜が前記金属膜の端部よりも延在されていることを特徴
とする請求項２または請求項３記載の反射型液晶表示装
置。
【請求項５】前記透明導電性膜は、還元することによ
って黒色化されていることを特徴とする請求項１乃至請
求項４記載の反射型液晶表示装置。
【請求項６】絶縁性基板上にマトリクス状にスイッチ
ング素子を形成する工程と、前記スイッチング素子を被
覆する絶縁性の平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化
膜上に酸素濃度の高いガスを用いてスパッタリング法に
より透明導電性膜を形成する工程と、前記透明導電性膜
上に金属膜を積層して反射電極を形成する工程とを有す
ることを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】絶縁性基板上にマトリクス状にスイッチ
ング素子を形成する工程と、前記スイッチング素子を被
覆する絶縁性の平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化
膜上に透明導電性膜を形成する工程と、前記透明導電性
膜に水素プラズマまたは水素イオンを照射して前記透明
導電性膜の表面または全体を還元する工程と、前記透明
導電性膜上に金属膜を積層して反射電極を形成する工程
とを有することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造
方法。
【請求項８】絶縁性基板上にマトリクス状にスイッチ
ング素子を形成する工程と、前記スイッチング素子を被
覆する絶縁性の平坦化膜を形成する工程と、前記平坦化
膜上に透明導電性膜を形成する工程と、前記絶縁性基板
を電解液に浸漬して電圧を印加し、前記透明導電性膜の
表面または全体を陰極還元する工程と、前記透明導電性
膜上に金属膜を積層して反射電極を形成する工程とを有
することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。