JP2004318073A - 反射透過型液晶表示装置、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マスクを使用せず、ネガティブ型の有機絶縁膜にスタンプ工程を通じて凸凹パターンを形成することで工程を簡略化した、６マスクで実現可能な反射透過型液晶表示装置、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 画素領域を定義するために互いに垂直に配列される複数個のゲートライン、及び複数個のデータラインと、前記ゲートラインの間にゲートラインと平行に形成された複数個のストレージラインと、前記各ゲートライン及びデータラインが交差する部分にソース／ドレイン電極を備え、“Ｕ”字形のチャンネルを有して形成される複数個の薄膜トランジスターと、表面がラウンディングされた凸凹を有し、透過部を除いた前記画素領域に形成されるネガティブ型有機絶縁膜と、前記透過部を除いた画素領域の前記ネガティブ型有機絶縁膜上に形成される反射電極と、前記ドレイン電極と電気的にコンタクトし、前記画素領域に形成される透明電極とを含めてなることを特徴とする。
【選択図】 図７ｊ

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特にマスクを使用せず、ネガティブ型の有機絶縁膜にスタンプ工程を通じて凸凹パターンを形成することで工程を簡略化した、６マスクで実現可能な反射透過型液晶表示装置、及びその製造方法に関する。

情報化社会の発展に伴い、表示装置に対する要求も多様な形態で増加しており、これに応じて、最近はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）など様々な平板表示装置が研究され、その一部は既に様々な装備で表示装置として活用されている。

そのうち、現在は優秀な画質、軽薄型、低消費電力などの長所のため、移動型画像表示装置の用途としてＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）に代わってＬＣＤが最も多く使われており、ノートパソコンのモニターのような移動型の用途の他にも、放送信号を受信してディスプレイするＴＶ及びコンピュータのモニターなどに多用途に開発されている。

このような液晶表示素子が一般的な画面表示装置として多用途に使用されるためには、軽薄型、低消費電力という特徴を維持しながらも、高精細、高輝度、大面積など、高品位の画像をどれだけ実現できるかが重要な問題とされている。

前記液晶表示装置の駆動原理は、液晶の光学的な異方性と分極性質を用いる。液晶は、その構造が細くて長いため、分子配列において方向性を有しており、人為的に液晶に電気場を印加して分子配列の方向を制御できる。したがって、前記液晶の分子配列方向を任意に調節すると、液晶の分子配列が変わり、光学的な異方性によって前記液晶の分子配列方向に光が屈折して画像情報を表現できる。
現在には薄膜トランジスターと、前記薄膜トランジスターに連結された透明電極が行列方式に配列された能動行列液晶表示装置（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤ）が解像度、及び動映像実現能力に優れて最も注目を浴びている。

一方、液晶表示装置を、光源によって透過型と反射型とに区分している。透過型は、液晶表示装置の下部にバックライトを備え、バックライトで発光した光が液晶パネルを透過して表示を行い、反射型は、外部の自然光、またはフロント光を液晶パネル内に備えられた反射板を介して反射させ、表示を行う。

一般に、反射透過型液晶表示装置は、反射型と透過型を選択的に使用可能な機能を有するもので、バックライトの光と外部の自然光源、または人造光源を全て用いられる。したがって、周辺環境に制約を受けず、電力消費を減らせるという長所がある。

図１は一般的な反射透過型液晶表示装置を示す分解斜視図である。
図１に示すように、一般的な反射透過型液晶表示装置は、互いに向き合う上下部基板１０，２０、及び両基板１０，２０の間に充眞されている液晶層３０からなる。ここで、前記上部基板１０上には、画素以外の部分を遮る遮光層１１と、各画素領域に色相を実現するためのカラーフィルター層１２と、前記遮光層１１及びカラーフィルター層１２の全面に共通電極１３が形成される。

そして、下部基板２０上には、垂直に交差して画素領域Ｐを定義するゲートライン２１及びデータライン２２と、前記画素領域Ｐに所定の透過部Ａを有するように形成される画素電極２３と、前記ゲートライン２１及びデータライン２２の交差部に形成されるスイッチング素子Ｔとからなる。
前記下部基板２０はアレイ基板とも云い、スイッチング素子Ｔの薄膜トランジスターがマトリックス形態で位置し、このような多数の薄膜トランジスターを交差して通るようにゲートライン２１とデータライン２２とが形成される。

一方、前記画素領域Ｐは、反射電極（図示せず）がオープンされる透過部Ａと、その外の部位の反射部Ｒとに区分される。

かかる構成を有する一般的な反射透過型液晶表示装置の動作を図２に基づいて光源と共に説明する。
図２は一般的な反射透過型液晶表示装置を示す断面図である。
図２に示すように、一般的な反射透過型液晶表示装置は、共通電極１３が形成された上部基板１０と、透過部Ａ及び反射部Ｒに共に形成される透明電極２３ａと、透過部Ａでオープンされる反射電極２３ｂとで構成された画素電極２３が形成された下部基板２０と、前記上部基板１０と下部基板２０の間に充眞された液晶３０と、前記下部基板２０の下部に位置し、透過モード時に光を照射するバックライト４１とで構成されている。

かかる構成を有する反射透過型液晶表示装置を反射モードに使用する場合には、外部の自然光源、または任意に設置したフロント光源を使用する。反射モードの場合、上部基板１０に入射した光Ｂは前記反射電極２３ｂに反射され、前記反射電極２３ｂと、前記共通電極１３の電界によって配列された液晶３０を通過し、前記液晶３０の配列にしたがって液晶を通過する光Ｂの量が調節され、イメージを実現する。

逆に、透過モードに動作する場合には、光源として前記下部基板２０の下部に位置したバックライト４１の光Ｆを使用する。前記バックライト４１から出射した光は、前記透明電極２３ａを介して前記液晶３０に入射し、前記透過ホールの下部の透明電極２３ａと、前記共通電極１３の電界により配列された液晶３０によって前記下部バックライト４１から入射した光の量を調節し、イメージを実現する。

図３は従来の反射透過型液晶表示装置の画素を示す拡大平面図である。
図３に示すように、反射透過型液晶表示装置用の各画素には、互いに縦横に交差して画素領域を形成するゲートライン２１及びデータライン２２と、前記画素領域に形成される透明電極２３ａ及び反射電極２３ｂからなる画素電極２３と、前記ゲートライン２１とデータライン２２との交差部に形成された薄膜トランジスターＴとからなる。

ここで、前記薄膜トランジスターＴは、注射信号が印加されるゲート電極２１ａと、前記データライン２２に一部が突出して、データライン２２から画像信号を受けるソース電極２２ａと、これと所定の間隔離隔して、画像信号を前記画素電極２３に印加するドレイン電極２２ｂとからなる。
そして、前記ゲートライン２１とデータライン２２が延長された先端には、それぞれの駆動ＩＣ（図示せず）に連結されるゲートパッド３１と、ソースパッド３２とが構成されている。

一方、前記画素電極２３は、透過部Ａと反射部Ｒに共に形成される透明電極２３ａと、透過部Ａを除いた反射部Ｒにのみ形成される反射電極２３ｂとからなり、前記透明電極２３ａは、前記ドレイン電極２２ｂと、コンタクト部Ｃ１を介して連結され、画像信号が印加され、前記反射電極２３ｂは、前記コンタクト部Ｃ１内の透明電極２３ａと接触して形成され、同一の画像信号が印加される。

以下、図４ａ乃至図４ｈを参照にして、図３の構成を含む液晶表示装置用アレイ基板の製造工程を簡略に説明する。
図４ａ乃至図４ｈは、図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図である。ここで、前記Ｉ−Ｉ’は、一画素の薄膜トランジスターから画素領域線上の断面であり、ＩＩ−ＩＩ’は、ゲートパッドの断面であり、ＩＩＩ−ＩＩＩ’は、ソースパッドの断面である。

まず、図４ａに示すように、透明な基板２０上に導電性金属を装着し、第１マスク（図示せず）を用いて前記導電性金属を選択的に除去して、一方の先端が所定の面積で広く構成されるゲートパッド３１が形成された多数のゲートライン２１と、前記各ゲートライン２１から一方向に突出して形成されたゲート電極２１ａとを形成する。

次いで、前記ゲート電極２１ａが形成された基板２０の全面に第１絶縁膜２４、非晶質シリコン層２５ａ、不純物層（ｎ^＋層）２５ｂを順次に蒸着する。

図４ｂに示すように、第２マスク（図示せず）を用いて前記不純物層２５ｂ、及び非晶質シリコン層２５ａを選択的に除去して、島状に半導体活性層２５を形成する。

図４ｃに示すように、前記半導体活性層２５が形成された基板２０の全面に導電性金属を蒸着し、第３マスク（図示せず）を用いて前記導電性金属を選択的に除去して、前記各ゲートライン２１と交差して一方向に形成され、先端にソースパッド３２が形成された多数のデータライン２２と、前記各データライン２２から前記半導体活性層２５の方向に突出して延長されたソース電極２２ａと、前記ソース電極２２ａと所定の間隔離隔して、前記半導体発生層２５の他側に位置するドレイン電極２２ｂとを形成する。
次いで、前記ソース電極２２ａ、及びドレイン電極２２ｂをマスクに用いて、前記ソース電極２２ａと、ドレイン電極２２ｂの間に露出される前記半導体活性層２５の不純物層２５ｂを除去して、半導体層３５を形成する。

図４ｄに示すように、前記データライン２２などを含む基板２０の全面に有機絶縁物質をコーティングした後、所定の部位がオープンされた第４マスク（図示せず）を用いて前記有機絶縁物質を露光及び現像して、前記第４マスクのオープン領域に対応する有機絶縁物質の所定の厚さを除去する。
次いで、表面熱処理で除去された部位に比べて相対的に突出した表面が膨らんでラウンディングされた第１有機絶縁膜２６ａを形成する。ここで、前記有機絶縁膜は、ＢＣＢ（ＢｅｎｚｏＣｙｃｌｏＢｕｔｅｎｅ）、ポジティブ型フォトアクリル（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｙｐｅ ｐｈｏｔｏａｃｒｙｌ）などのポジティブ型有機絶縁膜を用いる。

図４ｅに示すように、前記第１有機絶縁膜２６上に、全面に同一の厚さを維持しかつ前記第１有機絶縁膜２６ａと同一の成分の第２有機絶縁膜２６ｂをコーティングする。
前記第１有機絶縁膜２６ａ上に同一の厚さでコーティングされるため、前記第２有機絶縁膜２６ｂのコーティング後にもその表面は画素領域に相応する部位のラウンディングされたパターンを維持できる。

図４ｆに示すように、所定の部位がオープンされる第５マスク（図示せず）を用いて前記第１、第２有機絶縁膜２６ａ、２６ｂを選択的に除去することで、コンタクト部Ｃ１と、透過部Ａを定義する。
前記コンタクト部Ｃ１は、前記ドレイン電極２２ｂが所定の部分露出される部位である。
ここで、選択的な除去工程の後に残っている第１、第２有機絶縁膜２６ａ，２６ｂを第１保護膜２６と称する。
一方、前記第１、第２有機絶縁膜２６ａ、２６ｂの選択的な除去工程では、ゲート及びソースパッド部の第１、第２有機絶縁膜２６ａ、２６ｂを除去して、それぞれゲート絶縁膜２４、及びソースパッド３２を露出させるようにする。

図４ｇに示すように、前記第１保護膜２６の全面に反射性金属を蒸着した後、これを第６マスク（図示せず）を用いて選択的に除去し、透過部Ａ及び第１コンタクト部Ｃ１を除いた画素領域に反射電極２３ｂを形成する。
次いで、前記反射電極２３ｂを含む下部基板２０の全面にＳｉＮｘなどの無機絶縁膜２７を蒸着する。この場合、前記無機絶縁膜２７の蒸着は３００℃以上の高温で行われ、前記第１保護膜２６の凸凹が崩れるサーマルフロー（ｔｈｅｒａｍａｌ ｆｌｏｗ）現象が発生して問題とされている。

図４ｈに示すように、前記無機絶縁膜２７を、第７マスク（図示せず）を用いて第１コンタクト部Ｃ１、第２コンタクト部Ｃ２、第３コンタクト部Ｃ３から選択的に除去された第２保護膜２７ａを形成する。
次いで、前記第２保護膜２７ａを含む基板の全面に透明な金属を蒸着した後、第８マスク（図示せず）を用いて前記透明な金属を選択的に除去して、透過部Ａ及び第１コンタクト部を含む画素領域に透明電極２３ａを形成し、第２コンタクト部Ｃ２では前記ゲートパッド３１に連結されるゲートパッド端子３３ａを、第３コンタクト部Ｃ３では前記ソースパッド３２に連結されるソースパッド端子４３ａを形成する。

上述したように、有機絶縁膜を用いて、エンボシングパターン、或いは凹パターンを形成する理由は、その上部に形成される反射電極に凸凹を形成し、反射率を向上させるためである。

図５は、従来の反射透過型液晶表示装置の反射電極形成後、無機絶縁膜の蒸着時に反射電極ピーリング現象を示すＳＥＭである。
図５に示すように、このような凸凹を有する有機絶縁膜パターンを形成した後には、反射電極を形成し、次いで、ＳｉＮｘなどの無機絶縁膜を形成するが、この際、３００℃内外の温度で無機絶縁膜の蒸着が行われるため、ストレスが発生して前記反射電極と有機絶縁膜との凝着が良くなくなり、ピーリング現象が発生する。

しかしながら、上記のような従来の反射透過型液晶表示装置は次のような問題点がある。

第一に、反射透過型液晶表示装置は、反射率の向上のためにエンボシング、或いは凹パターンを形成するが、従来はＢＣＢ、ポジティブフォトアクリルなどのポジティブ型有機絶縁膜を使用した。しかし、このようなポジティブ型有機絶縁膜を形成するには、有機絶縁膜の表面に凸凹を形成するためのマスク工程と、透過部を除去するためのまた他のマスク工程が要求されるし、このような有機絶縁膜形成工程中に２重コーティングが要求されるなど、複雑な工程で制約を受けるという問題がある。
特に、ＢＣＢは、エンボシングパターンや、凹パターンの形成が工程上難しく、凸凹構造の形成に限界があるので、光反射率を高め難いし、ポジティブフォトアクリルは、ガラス転移温度を有しており、高温でサーマルフローが生じるので、高温進行過程で生成されたパターンが崩れる傾向がある。

第二に、このようなエンボシングパターンや凹パターンの有機絶縁膜を形成した後には、前記有機絶縁膜の表面に反射電極を形成し、ＳｉＮｘなどの無機絶縁膜成分の保護膜を蒸着した後、透明電極を形成することが一般的である。
ところが、ＳｉＮｘ成分の保護膜は高温で蒸着が行われ、この際、ストレスが発生して反射電極と、有機絶縁膜との間の凝着が良くなくなり、ピーリング現象が発生する。

そこで、本発明の目的は、マスクを使用せず、ネガティブ型の有機絶縁膜にスタンプ工程を通じて凸凹パターンを形成することで工程を簡略化した、６マスクで実現可能な反射透過型液晶表示装置、及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の反射透過型液晶表示装置は、画素領域を定義するために互いに垂直に配列される複数個のゲートライン、及び複数個のデータラインと、前記ゲートラインの間にゲートラインと平行に形成された複数個のストレージラインと、前記各ゲートライン及びデータラインが交差する部分にソース／ドレイン電極を備え、“Ｕ”字形のチャンネルを有して形成される複数個の薄膜トランジスターと、表面がラウンディングされた凸凹を有し、透過部を除いた前記画素領域に形成されるネガティブ型有機絶縁膜と、前記透過部を除いた画素領域の前記ネガティブ型有機絶縁膜上に形成される反射電極と、前記ドレイン電極と電気的にコンタクトし、前記画素領域に形成される透明電極とを含めてなることを特徴とする。

一方、上記目的を達成するための本発明による反射透過型液晶表示装置の製造方法は、基板上に第１マスクを用いてゲートライン及びストレージラインを形成する工程と、画素領域を定義するために、前記ゲートライン及びストレージラインを含む基板上に半導体層及び金属層を蒸着し、第２マクスを用いて前記ゲートラインの垂直方向にデータライン及びソース／ドレイン電極を備えた薄膜トランジスターを形成する工程と、第３マスクを用いて、透過部を除いた前記画素領域に表面がラウンディングされた凸凹を有するネガティブ型有機絶縁膜を形成する工程と、前記透過部を除いた画素領域の前記ネガティブ型有機絶縁膜上に第４マスクを用いて反射電極を形成する工程と、第５マスクを用いて前記ドレイン電極にコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールを介してドレイン電極に連結されるように、第６マスクを用いて画素領域に透明電極を形成する工程とを含めてなることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明による反射透過型液晶表示装置の製造方法は、基板上にゲート電極が突出したゲートライン、及び前記ゲートラインの間にゲートラインと平行にストレージラインを形成する工程と、前記ゲートラインを含む基板上の所定の領域に半導体層、及び前記半導体層上に前記ゲートラインと垂直に交差して画素領域を定義し、ソース電極が突出するデータラインと、ドレイン電極を形成する工程と、前記データラインを含む基板の全面の表面にラウンディングされた凸凹を形成し、コンタクト部及び透過部が形成されたネガティブ型有機絶縁膜を形成する工程と、前記コンタクト部及び透過部を除いた画素領域に対応して、反射電極を形成する工程と、前記コンタクト部で前記ドレイン電極に連結され、前記透過部を含む画素領域に対応して透明電極を形成する工程とを含めてなることを特徴とする。

本発明の反射透過型液晶表示装置、及びその製造方法は次のような効果がある。

第一、半導体層、及びソース／ドレイン電極を回折マスクを用いて形成し、ネガティブ型有機絶縁膜の凸凹パターンをスタンピング工程を通じて形成することで、マスクの数を２回減らし、６個のマスクのみで工程が行われるので、従来の８マスク工程に比べて露光、及び現像工程を減らせる。

第二、ネガティブ型有機絶縁膜を用いることで、マスクを用いた露光、及び現像工程ではない、スタンピング工程を通じてパターンの崩れのないラウンディングされた凸凹パターンを形成できる。

第三、ネガティブ型有機絶縁膜をスタンピングした後、１次にＵＶ硬化し、次いで、透過部などのエッチング工程後、リキュアリング工程を進行し、また、第２保護膜を２００℃内外の低温工程で進行するので、前記ネガティブ型有機絶縁膜のラウンディングされた凸凹パターン、及びその上部の反射電極、透明電極などのパターンの崩れやピーリング現象が発生せず、安定的に維持させえる。

第四、スタンピング工程によってマスクなしに１回に凸凹パターンが形成可能となり、別途の有機絶縁膜の２次コーティングが要求されず、工程の単純化が図れる。

第五、このように節減されたマスク工程で露光及び現像、エッチングの回数を減らして液晶表示装置の収率を向上させえる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図６は本発明の反射透過型液晶表示装置の画素を示す拡大平面図である。図６に示すように、本発明の反射透過型液晶表示装置用の各画素には、互いに横縦に交差して画層領域を定義するゲートライン１０１とデータライン１０５と、前記ゲートライン１０１とデータライン１０５との交差部に形成された薄膜トランジスターと、前記画素領域に形成される透明な透明電極１１０、及び前記透明電極の下部に所定の透過部Ｄを有する反射電極１０８とからなる。そして、前記ゲートライン１０１と平行した方向にストレージライン１１１が形成され、ストレージキャパシターの一方の電極に用いられる。

ここで、前記薄膜トランジスターは、前記ゲートライン１０１を介して注射信号が印加されるゲート電極１０１ａと、前記ゲート電極１０１ａ及びストレージライン１１１の所定の部分にかけて形成された半導体層１１３と、前記データライン１０５に一部が突出して、データライン１０５から画像信号を受けるソース電極１０５ａと、前記ソース電極１０５ａと所定の間隔離隔して、画像信号を前記透明電極１１０に印加するドレイン電極１０５ｂとからなる。

前記半導体層１１３は、上述したように、薄膜トランジスター部位ではゲート電極１０１ａ、及びストレージライン１１１の一部分とオーバーラップされるように形成され、また、前記データライン１０５、ソース電極１０５ａ及びドレイン電極１０５ｂの下部に形成される。そして、前記ソース電極１０５ａは、前記データライン１０５から突出して形成され、前記ゲート電極１０１ａの方に延長された形状は前記ゲート電極１０１ａ内に一方をオープンして、前記ゲート電極の３面を囲むように“Ｕ”字形からなる。

前記ドレイン電極１０５ｂは、前記ストレージライン１１１とオーバーラップされ、一方からソース電極１０５ａ側に延長形成され、その延長された部分が前記ソース電極１０５ａと所定の間隔離隔している。このように、前記ソース電極１０５ａがドレイン電極１０５ｂを包むように形成されると、チャンネル部位の面積が広がるという効果が生じる。
前記ドレイン電極１０５ｂは、前記透明電極１１０と、第１コンタクト部ＣＴ_１で電気的に連結される。

前記ゲートライン１０１とデータライン１０５が延長された先端には、それぞれ駆動ＩＣ（図示せず）に連結されるゲートパッド１２１と、ソースパッド１１５とが構成される。
ここで、前記ゲートパッド１２１は、透明電極成分のゲートパッド端子１１０ｂと、第３コンタクト部ＣＴ_３を介して電気的に連結され、前記ソースパッド１１５は、透明電極成分のソースパッド端子１１０ａと、第２コンタクト部ＣＴ_２を介して電気的に連結される。

ゲートパッド１２１は、前記ゲートライン１０１から延長された一方の端部にゲートライン１０１より広い面積で形成され、同様に、ソースパッド１１５は、前記データライン１０５から延長された一方の端部にデータライン１０５より広い面積で形成される。

前記透明電極１１０は、画素領域を含めて画素領域の両側のゲートライン１０１、及びデータライン１０５とその一部がオーバーラップして形成される。そして、反射電極１０８は、前記透明電極１１０の下部に平面的に重なり、透過部Ｄでオープンされるように形成される。

以下、図７ａ乃至図７ｉを参照にして、図６の構成を含む液晶表示装置用アレイ基板の製造工程を簡略に説明する。

図７ａ乃至図７ｊは、図６のＶＩ−ＶＩ’ＶＩＩ−ＶＩＩ’ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図である。
ここで、前記ＩＶ−ＩＶ’は、ソースパッド（Ｄ−Ｐａｄ）の断面であり、Ｖ−Ｖ’は、一画素のデータライン（Ｄ−Ｌｉｎｅ）から薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、ストレージキャパシター部（Ｃｓｔ）を経てゲートライン（Ｇ−Ｌｉｎｅ）まで繋がる線上の断面であり、ＶＩ−ＶＩ’は、ゲートパッド（Ｇ−Ｐａｄ）の断面である。

まず、図７ａに示すように、透明な基板１００上にアルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、またはモリブデンタングステン（ＭｏＷ）などの導電性金属を蒸着し、第１マスク（図示せず）を用いてこれをパターニングして、一方の先端が所定の面積に広く構成されるゲートパッド１２１と、前記ゲートパッド１２１から一方向に延長されたゲートライン１０１と、前記ゲートライン１０１から一方向に突出して形成されたゲート電極１０１ａとを形成する。同時に、前記ゲートライン１０１の間に前記ゲートライン１０１と平行した方向にストレージライン１１１を形成する。

図７ｂに示すように、前記ゲート電極１０１ａが形成された基板１００の全面にゲート絶縁膜１０２、非晶質シリコン層１０３、不純物層（ｎ^＋層）１０４、ソース／ドレイン金属層１０５ｓを順次に蒸着する。ここで、前記ゲート絶縁膜１０２は、ＳｉＯｘ、又はＳｉＮｘなどの無機絶縁膜で形成する。
そして、前記ソース／ドレイン金属層１０５ｓは、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、又はモリブデンタングステン（ＭｏＷ）などの導電性金属である。

図７ｃに示すように、前記ソース／ドレイン金属層１０５ｓを含む基板１００上に減光膜１２３をコーティングした後、透過部、半透過部、遮断部に領域が区分された第２マスク（図示せず）を用いて露光、及び現像工程を進行する。
上記のように露光、及び現像工程を進行すると、第２マスクは回折マスクで、前記透過部に当たる前記減光膜１２３が全部除去され、前記半透過部に当たる前記減光膜１２３は所定の厚さが除去される。この際、前記遮断部に当たる前記減光膜１２３は、初期のコーティング厚さをそのまま維持する。ここで、前記遮断部は、以後に形成されるソース／ドレイン電極部位と、データライン形成部位とを定義し、前記半透過部は、前記ソース電極とドレイン電極の間のチャンネル部位を定義し、前記透過部は残りの部分を定義する。

したがって、前記第２マスクによってパターニングされた前記減光膜１２３を用いて、１次に前記透過部に対応するソース／ドレイン金属層１０５ｓ、不純物層１０４、非晶質シリコン層１０３を除去する。これにより、非晶質シリコン層１０３ａ、不純物層１０４と一体型にソースパッド１１５、及びデータライン１０５が形成される。この際、ゲートパッド部では前記ソース／ドレイン金属層１０５、不純物層１０４、及び非晶質シリコン層１０３が完全に除去される。ここで、前記ソースパッド１１５は、前記データライン１０５を延長した一方の先に所定の面積で広く形成する。

図７ｄに示すように、前記第２マスクによってパターニングされた前記減光膜１２３をアシングして、前記半透過部に当たる前記減光膜１２３の厚さだけ前記遮断部と半透過部の前記減光膜１２３を除去すると、半透過部の減光膜１２３は完全に除去され、遮断部にのみ減光膜１２３が残る。
このように、パターニングされた感光膜１２３をマスクに用いて、前記半透過部に対応するソース／ドレイン金属層１０５ｓを湿式エッチングし、ソース／ドレイン電極１０５ａ、１０５ｂを形成する。

前記減光膜１２３を用いて前記不純物層１０４を乾式エッチングすることで、前記非晶質シリコン層１０３ａ、及び不純物層１０４ａからなる半導体層１１３を形成する。これによって前記ソース電極１０５ａとドレイン電極１０５ｂの間のチャンネル領域が定義される。次いで、前記減光膜を全て除去する。

図７ｅに示すように、前記ソース／ドレイン電極１０５ａ、１０５ｂを含む基板１００の全面にＳｉＮｘ、またはＳｉＯｘなどの無機絶縁膜成分の第１保護膜１０６を蒸着する。
次いで、ネガティブ型有機絶縁膜１０７を所定の厚さでコーティングする。
そして、前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７の表面にスタンプ工程を通じて表面にラウンディング型に所定の厚さ窪んだ凹部を形成する。図面には示されていないが、凸パターンも可能である。

ここで、スタンプ工程は、前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７に実現しようとするラウンディングされた凹パターンの逆相パターンが形成されたスタンパーという装備を用いて進行する。前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７は、前記スタンパーの突出した部分に対応しては入るようにパターニングされ、入った部分に対応しては突出するようにパターニングされる。前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７としては、ネガティブフォトアクリルなどがある。

次いで、前記パターニングされたネガティブ型有機絶縁膜１０７をＵＶ硬化して、表面の凸凹パターンを維持させる。

図７ｆに示すように、第３マスク（図示せず）を用いて、前記透過部Ｄ、前記ストレージライン１１１の上側（ＣＴ４）、ゲートパッド部１２１の上側、及びソースパッド部１１５の上側の前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７を、乾式エッチング工程を通じて選択的に除去する。

次いで、前記パターニングされたネガティブ型有機絶縁膜１０７を、１６０℃乃至２４０℃の温度で４０分乃至８０分間（最も好ましくは２００℃、６０分）再硬化（re-curing）処理して、上部に蒸着する反射電極１０８との凝着を良くする。

図７ｇに示すように、前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７を含む基板の全面にアルミニウム（Ａｌ）、又はアルミニウム合金、金、金合などからなる反射性金属を全面蒸着した後、これを第４マスク（図示せず）を用いた湿式エッチング工程を通じて選択的に除去して、前記透過部Ｄ及びストレージライン１１１の上側（ＣＴ４）を除いた画素領域に反射電極１０８を形成する。

図７ｈに示すように、前記反射電極１０８を含む基板１００の全面にＳｉＮｘ、またはＳｉＯｘなどの無機絶縁膜の第２保護膜１０９を蒸着する。これは、前記反射電極１０８と、次いで形成される透明電極とが直接出会い、界面で酸化反応が起こる現象を避けるためである。ここで、前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７の熱安定温度は２４０℃であるので、前記第２保護膜１０９は、前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７のパターンが崩れないように、１８０℃乃至２２０℃の温度で蒸着される。

従来は、３００℃内外の無機絶縁膜蒸着工程によって、前記有機絶縁膜パターンの喪失と共に、ストレスが発生して反射電極のピーリング現象が起こったりしたが、このような２００℃内外の低温蒸着工程によって安定化したネガティブ型有機絶縁膜１０７と、反射電極１０８のパターンを維持できる。

図７ｉに示すように、第５マスク（図示せず）を用いて前記第２保護膜１０９を選択的に除去し、前記ストレージライン１１１の上側の第１コンタクト部ＣＴ_１と、それぞれゲートパッド、及びソースパッドのコンタクト部の第２、第３コンタクト部ＣＴ_２、ＣＴ_３を形成する。
この際、前記ソースパッド１１５の上部の所定の部位では、前記第２保護膜１０９と同一の材質の第１保護膜１０６まで同一の幅で除去され第２コンタクト部ＣＴ_２が形成され、前記ゲートパッド１２１の上部の所定の部位では、前記第２保護幕１０９と同一の材質のゲート絶縁膜１０２、第１保護膜１０６まで同一の幅で除去され第３コンタクト部ＣＴ_３が形成される。同様に、前記第１コンタクト部ＣＴ_１でも第１保護膜１０６がエッチングされ、ドレイン電極１０５ｂが露出される。

図７ｊに示すように、前記第２保護膜１０９を含む基板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ−Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などの透明性金属を全面蒸着し、これを第６マスク（図示せず）を用いて選択的に除去して、画素領域に透明電極１１０を形成すると同時に、前記ゲートパッド部１２１と、ソースパッド部１１５にそれぞれゲートパッド端子１１０ｂと、ソースパッド端子１１０ａとを形成する。ここで、前記透明電極１１０は、第１コンタクト部ＣＴ_１を介して前記ドレイン電極１０５ｂとコンタクトされ、透過部Ｄを含む画素領域に形成される。そして、前記ゲートパッド端子１１０ｂは、前記第３コンタクト部ＣＴ_３を介して前記ゲートパッド１２１にコンタクトされ、前記ソースパッド端子１１０ａは、前記第２コンタクト部ＣＴ_２を介して前記ソースパッド１１５にコンタクトされる。

図８は本発明の反射透過型液晶表示装置の反射電極形成後、第２保護膜の蒸着時における正常パターンを示すＳＥＭである。
図８に示すように、本発明の反射透過型液晶表示装置は、反射電極形成後、第２保護膜１０９の蒸着時に、凸凹を有する前記ネガティブ型有機絶縁膜１０７のパターンが２４０℃の温度でサーマルフロー現象が生じることに鑑みて、１８０℃乃至２２０℃の温度で工程を進行するので、前記第２保護膜１０９形成以後のパターンの安定化が得られ、ピーリング現象が発生せず、画素領域で正常に透過ホールのみが露出されることが分かる。

上述した本発明の反射透過型液晶表示装置の製造方法は、ゲート電極パターン用、半導体層、及びソース／ドレイン電極パターン用、ネガティブ型無機絶縁膜パターン用、反射電極パターン用、コンタクトホールパターン用、透明電極パターン用などの６つのマスクのみで工程が行われるので、従来の８マスク工程に比べて露光、及び現像工程を減らせる。

また、上述した本発明の実施例では、半導体層が非晶質シリコンで形成されているが、ポリシリコンで形成することもできる。

一般的な反射透過型液晶表示装置を示す分解斜視図。 一般的な反射透過型液晶表示装置を示す断面図。 従来の反射透過型液晶表示装置の画素を示す拡大平面図。 図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図３のＩ−Ｉ’、ＩＩ−ＩＩ’、ＩＩＩ−ＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 従来の反射透過型液晶表示装置の反射電極形成後、無機絶縁膜の蒸着時における反射電極ピーリング現象を示すＳＥＭ。 本発明による反射透過型液晶表示装置の画素を示す拡大平面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 図６のＶＩ−ＶＩ’、ＶＩＩ−ＶＩＩ’、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ’線上による反射透過型液晶表示装置のアレイ基板の工程断面図。 本発明の反射透過型液晶表示装置の反射電極形成後、無機絶縁膜の蒸着時における正常パターンを示すＳＥＭ。

符号の説明

１００：下部基板
１０１：ゲートライン
１０１ａ：ゲート電極
１０２：ゲート絶縁膜
１０３：非晶質シリコン層
１０４：ｎ^＋層
１０５：データライン
１０５ａ／１０５ｂ：ソース／ドレイン電極
１０６：第１層間絶縁膜
１０７：有機絶縁膜
１０８：反射電極
１０９：第２層間絶縁膜
１１０：透明電極
１１１：ストレージライン
１１０ａ：ソースパッド端子
１１０ｂ：ゲートパッド端子
１１３：半導体層
１１５：ソースパッド
１２１：ゲートパッド

Claims (20)

1. 画素領域を定義するために互いに垂直に配列される複数個のゲートライン、及び複数個のデータラインと、
   前記ゲートラインの間にゲートラインと平行に形成された複数個のストレージラインと、
   前記各ゲートライン及びデータラインが交差する部分にソース／ドレイン電極を備え、“Ｕ”字形のチャンネルを有して形成される複数個の薄膜トランジスターと、
   表面がラウンディングされた凸凹を有し、透過部を除いた前記画素領域に形成されるネガティブ型有機絶縁膜と、
   前記透過部を除いた画素領域の前記ネガティブ型有機絶縁膜上に形成される反射電極と、
   前記ドレイン電極と電気的にコンタクトし、前記画素領域に形成される透明電極とを含めてなる反透過型液晶表示装置。
2. 前記ゲートライン及びデータラインは、延長された一方にパッド部を有し、前記各パッド部には前記透明電極と同一の物質のパッド端子がさらに形成される請求項１記載の反射透過型液晶表示装置。
3. 前記薄膜トランジスターは活性層を備え、前記活性層は、前記データライン、ソース／ドレイン電極の下部にかけて形成される請求項１記載の反射透過型液晶表示装置。
4. 前記ソース電極は、前記各データラインから突出し、前記薄膜トランジスターのゲート電極とオーバーラップされ“Ｕ”字形に形成される請求項１記載の反射透過型液晶表示装置。
5. 前記ネガティブ型有機絶縁膜は、ネガティブフォトアクリルで形成される請求項１記載の反射透過型液晶表示装置。
6. 前記ネガティブ型有機絶縁膜の表面のラウンディングされた凸凹は、スタンピング工程によって形成される請求項１記載の反射透過型液晶表示装置。
7. 前記反射電極と、前記透明電極との間に形成される保護膜をさらに含む請求項１記載の反射透過型液晶表示装置。
8. 前記保護膜は、ＳｉＯｘ、またはＳｉＮｘで形成される請求項７記載の反射透過型液晶表示装置。
9. 基板上に第１マスクを用いてゲートライン及びストレージラインを形成する工程と、
   画素領域を定義するために、前記ゲートライン及びストレージラインを含む基板上に半導体層及び金属層を蒸着し、第２マクスを用いて前記ゲートラインの垂直方向にデータライン及びソース／ドレイン電極を備えた薄膜トランジスターを形成する工程と、
   第３マスクを用いて、透過部を除いた前記画素領域に表面がラウンディングされた凸凹を有するネガティブ型有機絶縁膜を形成する工程と、
   前記透過部を除いた画素領域の前記ネガティブ型有機絶縁膜上に第４マスクを用いて反射電極を形成する工程と、
   第５マスクを用いて前記ドレイン電極にコンタクトホールを形成する工程と、
   前記コンタクトホールを介してドレイン電極に連結されるように、第６マスクを用いて画素領域に透明電極を形成する工程とを含めてなる反射透過型液晶表示装置の製造方法。
10. 前記薄膜トランジスターは、“Ｕ”字形のチャンネルを有するように形成する請求項９記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
11. 前記ゲートライン形成時に、前記ゲートラインの一方にゲートパッド部を形成する工程と、
    前記データライン形成時に、前記データラインの一方にデータパッド部を形成する工程と、
    前記コンタクトホール形成時に、前記ゲートパッド部及びデータパッド部にコンタクトホールを形成する工程と、
    前記透明電極形成時に、前記ゲートパッド部及びデータパッド部にそれぞれ前記透明電極と同一の物質のパッド端子を形成する工程とをさらに含む請求項９記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
12. データライン及び薄膜トランジスター形成工程は、
    前記金属層上に感光膜を蒸着する工程と、
    前記第２マスクを用いた回折露光で薄膜トランジスターのチャンネル領域に当たる部分の減光膜の厚さが相対的に薄いように前記減光膜をパターニングする工程と、
    前記減光膜パターンをマスクに用いて、前記半導体層及び金属層を１次エッジングする工程と、
    前記チャンネル領域に当たる減光膜が除去されるようにエッチングする工程と、
    前記エッチングされた感光膜をマスクに用いて、前記金属層をエッチングする工程とを含む請求項９記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
13. 前記ネガティブ型有機絶縁膜は、ネガティブフォトアクリルで形成する請求項９記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
14. 前記ネガティブ型有機絶縁膜の表面のラウンディングされた凸凹は、スタンピング工程によって形成する請求項９記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
15. 前記ネガティブ型有機絶縁膜をＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）硬化させる工程をさらに含む請求項９記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
16. 前記ネガティブ型有機絶縁膜をリキュアリング処理する工程をさらに含む請求項９記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
17. 前記リキュアリング処理は、１６０℃〜２４０℃の温度で４０分〜８０分間行われる請求項１６記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
18. 前記反射電極と前記透明電極の間に保護膜を形成する工程をさらに含む請求項９記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
19. 前記保護膜は、ＳｉＯｘ、またはＳｉＮｘで形成する請求項１８記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
20. 前記保護膜は、１８０℃〜２２０℃の温度で形成する請求項１８記載の反射透過型液晶表示装置の製造方法。
    

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