專利名稱：半透過型液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有反射膜的半透過型液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置具有薄型且低功耗這樣的特長，被廣泛地應(yīng)用于個人計(jì)算機(jī)(personal computer)等OA設(shè)備、電子筆記本和移動電話等便攜式信息設(shè)備、或者配備了液晶顯示監(jiān)視器(monitor)的照相機(jī)(camera)及其它的電氣產(chǎn)品等之中。
裝載于現(xiàn)有的液晶顯示裝置上的液晶顯示面板與CRT(陰極射線(cathode-ray)管)或EL(電致發(fā)光(electroluminescence))顯示不同，自身并不發(fā)光。因此，一直主要采用將稱之為背光源(backlight)的由熒光管構(gòu)成的照明裝置設(shè)置在其背面或側(cè)面并用液晶顯示面板(panel)來控制該背光源的光透過量以進(jìn)行圖像顯示的所謂透過型的液晶顯示裝置。
然而，在這樣的透過型液晶顯示面板中，由于通常背光源占全部功耗之中的50％以上，所以就成為使功耗增大的原因。
另外，透過型液晶顯示面板在背景光非常明亮的室外環(huán)境下，與背景光相比，背光源光看上去較暗，難以識別顯示圖像。
從以上所述可知，在室外或始終攜帶來使用的機(jī)會較多的便攜式信息設(shè)備中，一直采用反射型的液晶顯示裝置。這是一種將反射片設(shè)置于液晶顯示面板的圖像顯示部以替代背光源光并通過使背景光在該反射片表面上反射以進(jìn)行顯示的液晶顯示裝置。這樣的結(jié)構(gòu)例如在專利文獻(xiàn)1的圖1、圖2中予以公開。
然而，利用背景光的反射光的反射型液晶顯示裝置與上述透過型液晶顯示裝置相反，在背景光暗淡的情況下，有可視性極差的缺點(diǎn)。
為了解決以上那樣的透過型以及反射型液晶顯示裝置的問題，采用了以一塊液晶顯示面板來實(shí)現(xiàn)透過型顯示和反射型顯示雙方這樣的半透過型液晶顯示裝置。這形成了使光透過像素部分的由ITO膜等構(gòu)成的透過電極和使光反射的由Al膜等構(gòu)成的反射電極這兩種像素電極。于是，進(jìn)行在使背光源光的一部分透過的同時(shí)還使背景光的一部分反射那樣的顯示。這樣的結(jié)構(gòu)例如在專利文獻(xiàn)2的圖1、圖2中予以公開。
在一個圖像顯示區(qū)域具有由透過光和反射光產(chǎn)生的圖像顯示功能的液晶顯示面板的情況下，有顯示品質(zhì)降低的問題。這起因于利用從圖像顯示面的背面的背光源光透過液晶面板的光、以及從圖像顯示面入射并在光反射部反射來的光以進(jìn)行顯示的情況。由此，即使對液晶層施加相同的電壓，在夾持液晶而相對的對置電極與透過電極之間、以及在對置電極與反射電極之間，圖像的亮度或?qū)Ρ榷?contrast)也有顯著的差異。透過光與反射光的光程長度的不同是其原因之一。作為解決這一問題的方法，在上述專利文獻(xiàn)2中，在透過電極部和反射電極部，改變了相對的電極間的距離(盒隙(cell gap)長度)。具體地說，在反射電極的下層形成有機(jī)樹脂膜，設(shè)置與透過電極的臺階差(Δ隙(gap))。通過調(diào)整該臺階差的高度，使反射光與透過光的光程差最佳化而得到恰當(dāng)?shù)娘@示特性。這樣，公開了通過改變電極間的液晶層的厚度而使兩者的光程長度大體一致的方法。
特開平6-175126號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開平11-101992號公報(bào)然而，如上所述，即使在透過電極部與反射電極部使光程長度一致的結(jié)構(gòu)中，也難以使顯示品質(zhì)最佳。此外，往往發(fā)生以前的圖像形成殘像而使顯示品質(zhì)降低的稱之為所謂圖像殘留的現(xiàn)象。
在半透過型液晶顯示裝置中的TFT陣列(array)基板的像素電極處，混合存在反射電極和透過電極。另外，與TFT陣列基板相對配置的對置基板的對置電極用透過電極形成。在此處，反射電極例如是Al，透過電極和對置電極例如是ITO。因此，在夾有液晶的ITO-ITO電極和ITO-Al電極處，由于出現(xiàn)因局部電池效應(yīng)造成的電位差異，所以顯示特性退化。
這樣，據(jù)認(rèn)為，夾持液晶層而相對的對置電極和透過電極及反射電極因所用材料的差異造成的電位值的差異是圖像殘留的主要原因。因此，本發(fā)明人采用圖8的盒(cell)試樣測定了該電位值的差異。在像素電極23與對置電極28之間通過液晶取向膜30夾持液晶層29而制成盒試樣。在此處，對置電極28采用了一般使用的透過性導(dǎo)電材料即ITO膜。而且，另一電極即像素電極23采用了一般使用的數(shù)種導(dǎo)電材料作為半透過型液晶顯示裝置的像素電極23。像素電極23采用了金屬材料即Al、Ag、Cr、Mo、Ti和Ta、以及與對置電極28相同的ITO。而且，對各種像素電極23的每一種材料測定了在像素電極23與對置電極28之間作為電池效應(yīng)而出現(xiàn)的電位差。再有，電位差被作為使對置電極28側(cè)接地即＝0V時(shí)的失調(diào)(offset)電位值而進(jìn)行了測定。
表1表示由本發(fā)明人測得的電極間的失調(diào)電位值的結(jié)果。失調(diào)電位值示出了使對置電極28為0V時(shí)像素電極23與對置電極28的電位差。另外，表中還示出了各種像素電極23的材料的波長550nm處的反射率。


參照表1，在像素電極23采用了作為反射電極的Al膜的情況下，電極間的失調(diào)電位值的絕對值最大。由此可知，在ITO膜與Al膜之間產(chǎn)生最大的電位值差。也就是說，在半透過型液晶顯示裝置中，采用了ITO膜作為對置電極28、ITO膜作為像素電極23的透過電極、Al膜作為像素電極23的反射電極的結(jié)構(gòu)其顯示特性發(fā)生退化。此時(shí)，即使對一個像素顯示區(qū)的像素電極23施加相同的電位信號，在透過電極部和反射電極部，施加于液晶層上的電壓約有1V差異。因此，對于透過電極部的透過光和反射電極部的反射光，光特性的變化不同，招致顯示品質(zhì)的降低。
為了減小兩電極間的電位差，可采用失調(diào)電位值接近于ITO膜的Cr、Mo、Ti、Ta膜等作為反射電極材料。但是，如表1所示，這些材料與Al膜相比，光的反射率小。因此，存在背景光的反射效率低，得不到明亮的顯示特性的問題。
在采用Ag膜作為反射膜材料的情況下，由于失調(diào)電位值接近于ITO膜，所以針對顯示品質(zhì)降低所采取的措施是有效的。但是，由于Ag膜在制造(process)工序間的大氣中放置及水清洗，表面發(fā)生了氧化。從而，反射特性有很大變化，容易使反射率降低及色特性發(fā)生變化。因此，例如在上述專利文獻(xiàn)2所示的反射電極部被形成于基板的最上層面的結(jié)構(gòu)的情況下，存在難以進(jìn)行用于維持Ag膜所具有的優(yōu)越的反射特性的制造工序管理的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，其目的在于，得到一種可防止顯示特性的退化的半透過型液晶顯示裝置。
本發(fā)明的半透過型液晶顯示裝置具有第1基板、與上述第1基板相對配置并具有對置電極的第2基板、以及被上述第1基板和上述第2基板夾持的液晶，在像素內(nèi)設(shè)有光反射部和光透過部，其中，上述第1基板具有多條柵極布線、與上述柵極布線交叉的多條源極布線、以及開關(guān)元件，該半透過型液晶顯示裝置還具備第1層間絕緣膜，覆蓋上述柵極布線、上述源極布線和上述開關(guān)元件，至少在一部分上具有凹凸形狀；反射膜，設(shè)置在上述第1層間絕緣膜的凹凸形狀上；第2層間絕緣膜，以覆蓋上述反射膜的方式形成；以及透明像素電極，在上述第2層間絕緣膜的配置有上述反射膜的區(qū)域上形成，經(jīng)接觸孔與上述開關(guān)元件電連接，上述透明像素電極從配置有上述反射膜的區(qū)域露出而形成，上述透明像素電極從配置有上述反射膜的區(qū)域露出的部分成為光透過部。
通過本發(fā)明就可得到能夠防止顯示特性的退化的半透過型液晶顯示裝置。


圖1是表示實(shí)施方式1的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的俯視圖。
圖2是表示實(shí)施方式1的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的剖面圖。
圖3是表示實(shí)施方式1的半透過型液晶顯示面板的剖面圖。
圖4是表示實(shí)施方式1的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的制造工序的剖面圖。
圖5是表示實(shí)施方式1的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的另一例的剖面圖。
圖6是表示實(shí)施方式2的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的俯視圖。
圖7是表示實(shí)施方式2的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的剖面圖。
圖8是表示測定在夾持液晶層而相對的電極間所產(chǎn)生的失調(diào)(offset)電位的盒試樣的圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1用圖1～4說明本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)和制造工序。圖1是表示本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示裝置的作為第1基板的TFT陣列基板的像素結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2是表示圖1的A-A剖面加上柵極端子部和源極端子部的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
在圖中，1為透明絕緣性基板，2為柵極布線，3為柵電極，4為保持電容電極，5為柵極端子，6為柵絕緣膜，7為半導(dǎo)體膜，8為歐姆接觸(ohmic contact)膜，9為源電極，10為源極布線，11為源極端子，12為漏(drain)電極，13為TFT溝道(channel)部，14為保護(hù)絕緣膜，15為第1層間絕緣膜，16為凹凸形狀，17為反射膜，18為遮光膜，19為第2層間絕緣膜，20為第1接觸孔，21為第2接觸孔，22為第3接觸孔，23為像素電極，24為柵極端子焊盤(pad)，25為源極端子焊盤，26為透明絕緣性基板，27為濾色層，28為對置電極，29為液晶層，31為盒隙控制層。
在由玻璃等構(gòu)成的透明絕緣性基板1上形成柵極布線(掃描信號布線)2、柵電極3、保持電容電極4和柵極端子5。柵極布線2有柵電極3，在柵極布線2的端部有柵極端子5。柵電極3構(gòu)成成為開關(guān)元件的TFT(薄膜晶體管(transistor))。保持電容電極4與柵極布線2平行地配置，并處于像素區(qū)域的中央附近。保持電容電極4構(gòu)成用于將施加于像素電極23上的電壓保持一定時(shí)間的保持電容。在TFT陣列基板上配置有供給來自外部的各種信號的驅(qū)動器(driver)IC。而且，設(shè)置在驅(qū)動器IC上的焊盤與柵極端子5電連接。由此，通過柵極端子5將來自外部的圖像掃描信號輸入到柵極布線2。而且，柵極布線2將圖像掃描信號傳送給柵電極3。
而且，形成由透明性無機(jī)絕緣材料構(gòu)成的柵絕緣膜6，使之覆蓋柵極布線2、柵電極3、保持電容電極4和柵極端子5。半導(dǎo)體膜7隔著柵絕緣膜6在柵極布線2和柵電極3上形成，構(gòu)成TFT。歐姆接觸膜8在半導(dǎo)體膜7上形成。另外，除去柵電極3上的一部分的歐姆接觸膜8。從而，歐姆接觸膜8被配置在半導(dǎo)體膜7的兩端。
源電極9從源極布線(顯示信號布線)10延伸，構(gòu)成TFT。另外，源電極9被設(shè)置在與保持電容電極4相反一側(cè)的歐姆接觸膜8上。源極端子11位于源極布線10的端部。另外，在TFT陣列基板上，配置有供給來自外部的各種信號的驅(qū)動器IC。而且，設(shè)置在驅(qū)動器IC上的焊盤與源極端子11電連接。由此，通過源極端子11將來自外部的圖像信號輸入到源極布線10。而且，源極布線10將圖像信號傳送給源電極9。在TFT陣列基板上平行地設(shè)置有多條源極布線10。同樣也平行地設(shè)置多條柵極布線2。而且，以隔著柵絕緣膜6相互交叉的方式形成柵極布線2和源極布線10。再有，在柵極布線2與源極布線10的交叉點(diǎn)附近形成TFT。另外，由鄰接的柵極布線2和源極布線10包圍的區(qū)域成為像素，在TFT陣列基板上像素被排列成矩陣(matrix)狀。
在保持電容電極4一側(cè)的歐姆接觸膜8上形成漏電極12，構(gòu)成TFT。另外，漏電極12的至少一部分隔著柵絕緣膜6與下層的保持電容電極4重疊。由此，可在保持電容電極4與漏電極12之間蓄積電荷，形成保持電容。TFT的溝道部13是半導(dǎo)體膜7之中被源電極9與漏電極12夾持的區(qū)域。
保護(hù)絕緣膜14由透明性無機(jī)絕緣材料構(gòu)成，以覆蓋TFT、柵極布線2和源極布線10的方式形成。也就是說，在源電極9和漏電極12上形成保護(hù)絕緣膜14。第1層間絕緣膜15由透明性有機(jī)樹脂材料構(gòu)成，以覆蓋保護(hù)絕緣膜14的方式形成。
另外，在第1層間絕緣膜15的一部分上，形成多個用于使反射光散射的凹凸形狀16。在從各像素區(qū)內(nèi)的柵極布線2附近至保持電容電極4之中除了TFT的區(qū)域形成凹凸形狀16。由此，第1層間絕緣膜15的表面變粗糙。
而且，反射膜17在第1層間絕緣膜15的凹凸形狀16上形成。即，反射膜17被設(shè)置在與凹凸形狀16大致相同的區(qū)域上，被形成為除了TFT外約占各像素區(qū)的一半。形成了反射膜17的區(qū)域成為光反射部。由此，從觀察側(cè)入射來的光被反射膜17反射，射出到觀察側(cè)。另外，遮光膜18在第1層間絕緣膜15的TFT部上形成。由此，可防止電荷對TFT所造成的影響，遮擋背景光向TFT的入射。反射膜17和遮光膜18用相同的材料形成。
第2層間絕緣膜19由透明性有機(jī)樹脂材料構(gòu)成，在覆蓋反射膜17和遮光膜18的同時(shí)，使整個基板平坦化。也就是說，第2層間絕緣膜19在反射膜17上形成。從而，反射膜17在第1層間絕緣膜15的凹凸形狀16的圖形(pattern)上成膜，被第2層間絕緣膜19覆蓋。因此，反射膜17不與漏電極12及后述的像素電極23連接，為電浮置(floating)狀態(tài)。也就是說，不具有作為電極的功能。
像素電極23被設(shè)置在除了TFT的各像素區(qū)的大致整個區(qū)域。另外，在反射膜17上配置像素電極23。在像素電極23的下層形成反射膜17的區(qū)域是光反射部，在像素電極23的下層不形成反射膜17的區(qū)域是光透過部。具體地說，像素電極23的一部分從配置有反射膜17的區(qū)域露出而形成。而且，從配置有反射膜17的區(qū)域露出的像素電極23的部分成為光透過部。另外，像素電極23是由透明性導(dǎo)電材料構(gòu)成的透明像素電極，給予液晶層以信號電位。
而且，在漏電極12上形成第1接觸孔(像素漏極接觸孔)20。第1接觸孔20以貫通保護(hù)絕緣膜14、第1層間絕緣膜15和第2層間絕緣膜19的方式形成。而且，像素電極23經(jīng)第1接觸孔20與下層的漏電極12連接。形成第1接觸孔20的區(qū)域成為像素/漏極接觸部。
而且，在柵極端子5上形成第2接觸孔(柵極端子部接觸孔)21。第2接觸孔21以貫通柵絕緣膜6、保護(hù)絕緣膜14、第1層間絕緣膜15和第2層間絕緣膜19的方式形成。柵極端子焊盤24由透明性導(dǎo)電材料構(gòu)成，經(jīng)第2接觸孔21與下層的柵極端子5連接。形成有第2接觸孔21的區(qū)域成為柵極端子部。
進(jìn)而，在源極端子11上形成第3接觸孔(源極端子部接觸孔)22。第3接觸孔22以貫通保護(hù)絕緣膜14、第1層間絕緣膜15和第2層間絕緣膜19的方式形成。源極端子焊盤25由透明性導(dǎo)電材料構(gòu)成，經(jīng)第3接觸孔22與下層的源極端子11連接。形成有第3接觸孔22的區(qū)域成為源極端子部。按照以上的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成TFT陣列基板。
圖3是表示包含圖2的TFT陣列基板的半透過型液晶顯示面板的剖面圖。如圖3所示，在上述的TFT陣列基板上配置作為第2基板的對置基板。對置基板與TFT陣列基板相對配置。在此處，對置基板具有透明絕緣性基板26、濾色層27、對置電極28和盒隙控制層31。濾色層27例如具有黑矩陣(black matrix)(BM)和紅(H)、綠(G)、藍(lán)(B)著色層。濾色層27在由玻璃(glass)等構(gòu)成的透明絕緣性基板26的下表面的像素區(qū)上形成，進(jìn)行彩色顯示。對置電極28被配置在對置基板的液晶層29側(cè)，對液晶層29給予用于供給信號電位的共用電位。盒隙控制層31在與光反射部相對的區(qū)域的對置電極28的上層形成。由此，與TFT陣列基板側(cè)的光反射部相對的液晶層29的厚度為與光透過部相對的液晶層29的厚度的約1/2。最好預(yù)先設(shè)置這樣的臺階差。由此，可使透過光與反射光的光程長度大體一致，由于透過光與反射光的相位差一致，所以不管反射模式(mode)也好透過模式也好，均能得到最佳的顯示特性。而且，用密封(seal)材料使TFT陣列基板與對置基板相對地貼合，其間填入液晶層29并加以密封。
另外，在TFT陣列基板和對置基板的表面上，涂敷形成用于使液晶取向的液晶取向膜(未圖示)。本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示面板用以上的方式構(gòu)成。
在本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示面板上，由于要驅(qū)動由透過電極構(gòu)成的像素電極23，所以在各個像素上配置作為開關(guān)元件的TFT。而且，TFT的柵電極3與柵極布線2連接，借助于從柵極端子5輸入的信號來控制TFT的導(dǎo)通和關(guān)斷。TFT的源電極9與源極布線10連接。如將電壓施加在柵電極3上，則從源極布線10對與TFT的漏電極12連接的像素電極23施加顯示電壓。
由此，在像素電極23與對置電極28之間，產(chǎn)生與顯示電壓對應(yīng)的電場。利用在基板間所產(chǎn)生的電場來驅(qū)動液晶。即，基板間的液晶的取向方向發(fā)生變化，通過液晶層29的光的偏振狀態(tài)也發(fā)生變化。另外，通過任意地控制施加于源電極9上的顯示電壓，可實(shí)際上改變施加于液晶上的電壓(驅(qū)動電壓)。施加于液晶上的電壓由于可用源電極9控制，所以就液晶驅(qū)動狀態(tài)而言，液晶的中間部分的透過率也可自由地設(shè)定。
進(jìn)而，在TFT陣列基板和對置基板的外表面，設(shè)置偏振片和延遲片等。另外，在液晶顯示面板的反觀察側(cè)，配置背光單元(backlightunit)等。偏振片吸收在一個方向上振動的光，僅使在另一方向上振動的光通過，得到線偏振光。所謂延遲片，主要是指產(chǎn)生λ/2或λ/4這樣特定相位差的片材。它們分別被稱為λ/2片、λ/4片。這樣的延遲片供光學(xué)補(bǔ)償之用，也供擴(kuò)大視角之用。
在光透過部，從背光單元入射的光透過TFT陣列基板側(cè)的偏振片，成為線偏振光，通過延遲片產(chǎn)生特定的相位差。進(jìn)而，通過透明絕緣性基板1，入射到液晶層29上。在通過液晶層29后，光的偏振狀態(tài)發(fā)生變化。其后，通過透明絕緣性基板26、延遲片和偏振片，成為線偏振光，向觀察側(cè)射出。
在光反射部，從觀察側(cè)入射的光通過對置基板側(cè)的偏振片，成為線偏振光，通過延遲片，產(chǎn)生特定的相位差。進(jìn)而，通過透明絕緣性基板26，入射到液晶層29。在通過液晶層29后，光的偏振狀態(tài)發(fā)生變化。而且，入射到液晶層29的光被反射膜17反射。由此，再次通過液晶層29，光的偏振狀態(tài)發(fā)生變化。其后，通過透明絕緣性基板26、延遲片和偏振片，成為線偏振光，向觀察側(cè)射出。
另外，隨著偏振狀態(tài)的不同，通過對置基板側(cè)的偏振片的光量發(fā)生變化。即，在從背光單元透過液晶顯示面板的透過光和從外部入射的光的反射光之中，通過觀察側(cè)的偏振片的光的光量發(fā)生變化。液晶的取向方向隨所施加的顯示電壓而變化。從而，通過控制顯示電壓，可使通過觀察側(cè)的偏振片的光量發(fā)生變化。即，通過對每個像素改變顯示電壓，可顯示所希望的圖像。
以下，用圖4詳細(xì)地說明本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示裝置的制造工序。圖4是表示本實(shí)施方式的TFT陣列基板的制造工序的工序剖面圖。
最初，形成柵極布線2、柵電極3、保持電容電極4和柵極端子5。首先，用濺射(sputter)等方法在玻璃等透明絕緣性基板1上形成第1金屬薄膜。在本實(shí)施方式中，采用Cr(鉻(chromium))膜作為第1金屬薄膜。而且，用采取了公知的Ar氣(gas)的濺射(sputtering)法使Cr以200nm的厚度成膜。接著，在第1金屬薄膜上用轉(zhuǎn)涂(spincoating)法涂敷作為感光性樹脂的抗蝕劑(resist)，并將所涂敷的抗蝕劑曝光、顯影，以此進(jìn)行第1次照相制版工序。由此，將光致(photo)抗蝕劑構(gòu)圖(patterning)成所希望的形狀。其后，通過刻蝕(etching)Cr膜，除去光致抗蝕劑圖形，形成柵極布線2、柵電極3、保持電容電極4和柵極端子5。再有，在柵極/源極交叉部形成柵極布線2，在TFT部形成柵電極3，在輔助電容布線部形成保持電容電極4，在柵極端子部形成柵極端子5。在本實(shí)施方式中，刻蝕采用公知的含硝酸鈰銨(cericammonium)+過氯酸的溶液。如圖4(a)所示，利用此工序在透明絕緣性基板1上形成第1金屬薄膜的圖形。
其次，用等離子體(plasma)CVD等各種CVD法依次形成柵絕緣膜6、半導(dǎo)體膜7、歐姆接觸膜8，通過第2次照相制版工序、刻蝕工序進(jìn)行半導(dǎo)體膜7和歐姆接觸膜8的圖形形成。理想情況是，半導(dǎo)體膜7和歐姆接觸膜8的圖形不僅在成為開關(guān)元件的TFT的形成區(qū)域，而且還在柵極布線2與源極布線10交叉的區(qū)域預(yù)先形成。由此，柵極布線2圖形的臺階差因半導(dǎo)體膜7和歐姆接觸膜8的圖形而得到緩和，在臺階差部分可防止源極布線10斷線。
另外，柵絕緣膜6采用SiNx或SiOy等。作為半導(dǎo)體膜7，例如采用a-Si(無定形硅(amorphous silicon))、p-Si(多晶硅(polycrystallinesilicon))。歐姆接觸膜8是n型半導(dǎo)體、采用了對a-Si或p-Si摻入(doping)了微量P(磷(Phosphorus))等的n+a-Si膜、n+p-Si膜等。
在本實(shí)施方式中，應(yīng)用公知的CVD(化學(xué)氣相淀積)法依次使SiNx(x為整數(shù))成膜400nm的厚度作為柵絕緣膜6，使a-Si成膜200nm的厚度作為半導(dǎo)體膜7，使以P(磷)為雜質(zhì)摻入(dope)了a-Si中的n+a-Si成膜50nm的厚度作為歐姆接觸膜8。而且，用采取了氟類氣體的公知的干法(dry)刻蝕法形成半導(dǎo)體膜7和歐姆接觸膜8的圖形。由此，形成圖4(b)所示的結(jié)構(gòu)。
其后，用濺射等方法形成成為源極布線材料的第2金屬薄膜，以實(shí)施第3次照相制版工序、刻蝕工序。由此，形成源電極9、源極布線10、源極端子11和漏電極12。而且，以源電極9、源極布線10和漏電極12的圖形為掩模(mask)，用刻蝕等除去歐姆接觸膜8。利用此處理，除去歐姆接觸膜8的中央部，以露出半導(dǎo)體膜7，形成溝道部13。其后，除去光致抗蝕劑圖形，形成源電極9、源極布線10、源極端子11、漏電極12和TFT的溝道部13的圖形。
在本實(shí)施方式中，用Cr膜作為第2金屬薄膜。首先，用采取了公知的Ar氣的濺射法使Cr成膜200nm的厚度。其次，在第3次照相制版工序中將光致抗蝕劑構(gòu)圖為所希望的形狀。其后，采用含公知的硝酸鈰銨+過氯酸的溶液來刻蝕Cr膜。利用此工序，在基板上形成源電極9、源極布線10、源極端子11和漏電極12的圖形。接著，用采取了氟類氣體的公知的干法刻蝕法來刻蝕被源電極9和漏電極12夾持的區(qū)域的歐姆接觸膜8。利用此工序，形成TFT的溝道部13的圖形。利用以上的工序，在基板上形成圖4(c)的結(jié)構(gòu)。
其后，用等離子體CVD等各種CVD法形成用由SiNx、SiOy(x、y為整數(shù))等或它們的混合物和淀積物構(gòu)成的絕緣膜所形成的保護(hù)絕緣膜14。其后，涂敷形成由感光性有機(jī)樹脂膜構(gòu)成的第1層間絕緣膜15，在第4次照相制版工序中在第1層間絕緣膜15的一部分上形成凹凸形狀16。另外，形成有凹凸形狀16的區(qū)域是光反射部。
在本實(shí)施方式中，首先用公知的CVD法，使SiNx(x為正數(shù))成膜100nm的厚度作為保護(hù)絕緣膜14。其后，用轉(zhuǎn)涂法涂敷形成膜厚為1μm～3.5μm的感光性有機(jī)樹脂膜作為第1層間絕緣膜15。在此處，感光性有機(jī)樹脂膜是作為光透過性的丙烯酸(acryl)類有機(jī)樹脂的JSR制PC335。另外，作為第1層間絕緣膜15，也可含吸水性粒子。而且，用第4次照相制版工序形成用于在光反射部使反射光向任意的角度方向散射的凹凸形狀16的圖形。這樣的凹凸形狀16采用凹凸圖形形成用的光掩模(photomask)。例如，在以通過顯影完全除去感光性有機(jī)樹脂膜所需的光電曝光量為100％的情況下，對光反射部以約為其20～40％的曝光量進(jìn)行曝光。其后，例如通過用TMAH(四甲基氫氧化銨(tetramethylammonium hydroxide))濃度約為0.4重量％的有機(jī)堿(alkali)顯影液進(jìn)行顯影可形成凹凸形狀16。進(jìn)而，通過改變凹凸形狀16，來改變從周圍入射的外部光的散射角度方向。從而，理想情況是，使上述曝光量和顯影液的TMAH濃度最佳化，以便得到為顯示裝置所需的所希望的散射角度特性。另外，在顯影后，通過在200℃左右的溫度下進(jìn)行后烘焙(post bake)，利用回流(reflow)效應(yīng)使凹凸成為平滑的形狀也是有可能的。利用以上的工序，在基板上形成圖4(d)所示的結(jié)構(gòu)。
接著，形成具有高反射特性的第3金屬薄膜，進(jìn)行第5次照相制版工序、刻蝕工序。由此，形成用于形成光反射部的反射膜17和覆蓋TFT的至少一部分區(qū)域或全部區(qū)域的遮光膜18。另外，反射膜17在形成于第1層間絕緣膜15上的凹凸形狀16上形成。再有，反射膜17和遮光膜18不與像素電極23連接，為電浮置狀態(tài)。通過形成遮光膜18，可防止TFT的溝道部13的帶電，防止特性的退化。
在本實(shí)施方式中，用公知的濺射法使Al(鋁(Aluminium))成膜100nm的厚度作為該第3金屬薄膜。而且，在第5次照相制版工序中形成光致抗蝕劑圖形。接著，采用含公知的磷酸(phosphoric acid)+硝酸+醋酸的溶液，進(jìn)行刻蝕。其后，除去光致抗蝕劑圖形，形成用于形成光反射部的反射膜17。另外，理想情況是，同時(shí)預(yù)先形成遮光膜18圖形，使之覆蓋TFT上的至少一部分區(qū)域或全部區(qū)域。通過形成遮光膜18，可抑制因外部光向半導(dǎo)體膜7入射而造成的光漏泄(leak)的起因。進(jìn)而，可抑制在形成第1層間絕緣膜15的感光性有機(jī)樹脂膜中所含的水分或其它可動離子(ion)造成的TFT的特性變動。利用以上的工序，在基板上形成圖4(e)所示的結(jié)構(gòu)。
接著，涂敷形成由感光性有機(jī)樹脂膜構(gòu)成的第2層間絕緣膜19。在本實(shí)施方式中，用轉(zhuǎn)涂法涂敷形成膜厚為0.5μm～2.5μm的感光性有機(jī)樹脂膜作為第2層間絕緣膜19。在此處，感光性有機(jī)樹脂膜是作為光透過性的丙烯酸類有機(jī)樹脂的JSR制PC335。而且，進(jìn)行第6次照相制版工序、刻蝕工序。利用此工序，除去接觸(contact)部的第1層間絕緣膜15和第2層間絕緣膜19。也就是說，在像素/漏極接觸部、柵極端子部和源極端子部露出保護(hù)絕緣膜14。利用以上的工序，在基板上形成圖4(f)所示的結(jié)構(gòu)。
而且，形成第1、第2、第3接觸孔20、21、22。在本實(shí)施方式中，以第2層間絕緣膜19為掩模，用采取了氟類氣體的公知的干法刻蝕法除去由SiNx構(gòu)成的柵絕緣膜6和保護(hù)絕緣膜14。利用此工序，在像素/漏極接觸部除去保護(hù)絕緣膜14，露出由第2金屬薄膜構(gòu)成的漏電極12。由此，形成第1接觸孔20。另外，利用該工序，在柵極端子部除去保護(hù)絕緣膜14和柵絕緣膜6，露出由第1金屬薄膜構(gòu)成的柵極端子5。由此，形成第2接觸孔21。進(jìn)而，利用該工序，在源極端子部除去保護(hù)絕緣膜14，露出由第2金屬薄膜構(gòu)成的源極端子11。由此，形成第3接觸孔22。從而，能取得形成以后將要成膜的像素電極23等的透明導(dǎo)電膜與TFT的漏電極12、柵極端子5和源極端子11的導(dǎo)通。利用以上的工序，在基板上形成圖4(g)所示的結(jié)構(gòu)。
其后，用濺射、蒸鍍、涂敷、CVD、印刷法、溶膠凝膠(sol-gel)法等方法形成ITO(Indium Tin Oxide氧化銦錫)、SnO2、InZnO等透明導(dǎo)電膜。該透明導(dǎo)電膜也可以是由ITO、SnO2、InZnO等的疊層或混合層構(gòu)成的透明導(dǎo)電層。而且，進(jìn)行第7次照相制版工序、刻蝕工序。利用此工序，形成像素電極23、柵極端子焊盤24和源極端子焊盤25的圖形。
像素電極23在各像素區(qū)的除了TFT外大體整個像素區(qū)上形成。另外，像素電極23經(jīng)像素/漏極接觸部的第1接觸孔20，與下層的漏電極12連接。柵極端子焊盤24在柵極端子部的第2接觸孔21處形成。另外，柵極端子焊盤24經(jīng)柵極端子部的第2接觸孔21，與下層的柵極端子5連接。源極端子焊盤25在源極端子部的第3接觸孔22處形成。另外，源極端子焊盤25經(jīng)源極端子部的第3接觸孔22，與下層的源極端子11連接。這樣，透明導(dǎo)電膜借助于第1、第2、第3接觸孔20、21、22能分別與漏電極12、柵極端子5、源極端子11取得導(dǎo)通。
在本實(shí)施方式中，用公知的濺射法使ITO成膜100nm的厚度作為透明導(dǎo)電膜，用第7次照相制版工序形成光致抗蝕劑圖形。而且，采用含公知的鹽酸+硝酸的溶液，進(jìn)行刻蝕。其后，除去光致抗蝕劑圖形，形成像素電極23、柵極端子焊盤24和源極端子焊盤25。利用以上的工序，形成圖4(h)所示的結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過這一系列的工序，可形成用于驅(qū)動液晶的TFT陣列基板。
再有，在本實(shí)施方式中，用Al膜作為反射膜17，但不限于此。也可以用向Al中添加了雜質(zhì)的Al合金。優(yōu)選例是向Al中添加了0.1～0.5重量％的Cu(銅)的AlCu合金?；蛘撸部梢杂孟駻l中至少添加了在0.3～1.0重量％的范圍內(nèi)的從Y(釔(Yttrium))、La(鑭(Lanthanum))、Nd(釹(Neodymium))、Sm(釤(Samarium))、Gd(釓(Gadolinium))和其它稀土類金屬中選取的1種以上的Al合金。在這些情況下，由于在用濺射法成膜時(shí)抑制晶粒的生長以得到質(zhì)地致密的膜，所以可得到高反射率，從而是理想的。另外，也可以用向Al中至少添加了在1～10重量％的范圍內(nèi)的從Fe(鐵)、Co(鈷(Cobalt))、Ni(鎳(Nickel))、Ru(釕(Ruthenium))、Pd(鈀(Palladium))、Pt(鉑)中選取的1種以上的元素的Al合金。此時(shí)，比起純Al合金，提高了400nm以下的短波長的光的透過率，在看見光區(qū)域的350nm～750nm的范圍內(nèi)可使反射率特性均勻。因此，由于可得到反射光的紙張白(paper white)的色特性，從而是理想的。
本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示裝置在各像素區(qū)具有光透過部和光反射部。在該光反射部上所形成的反射膜17預(yù)先被第2層間絕緣膜19覆蓋，從而不與漏電極連接。因此，不具有作為對液晶層29施加電位的電極的功能。也就是說，反射膜17不具有作為使液晶驅(qū)動的電極的功能，僅僅具有使從外部入射來的光反射的功能。因而，在TFT陣列基板上具有作為使液晶驅(qū)動的像素電極23的功能的，僅僅是由在反射膜17的上部成膜的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的透過電極。
這樣，對液晶施加電壓的是TFT陣列基板側(cè)的像素電極23和對置基板側(cè)的對置電極28，無論哪種電極均由相同材料的透明導(dǎo)電膜形成。也就是說，由TFT陣列基板側(cè)的像素電極23對液晶層29的信號電位的供給，僅由與夾持液晶層29而相對的對置電極28相同的材料即透明導(dǎo)電膜進(jìn)行。在此處，構(gòu)成像素電極23和對置電極28的透明導(dǎo)電膜例如是ITO膜。因此，在隔著液晶層29而相對的像素電極23與對置電極28之間，在原理上不發(fā)生因電池效應(yīng)而造成的失調(diào)電位。因而，在含光透過部和光反射部雙方的各像素區(qū)，均勻地施加信號電位。也就是說，不出現(xiàn)現(xiàn)有那樣的因ITO-ITO電極和ITO-Al電極的局部電池效應(yīng)所造成的電位的差異，光透過部的透過光和光反射部的反射光的光特性變得均勻。
因此，像本實(shí)施方式那樣，即使在采用Al膜作為反射膜17的情況下，在光透過部和光反射部中也不使顯示特性降低，可得到良好的顯示品質(zhì)。這樣，即使在光反射部采用Al膜的情況下，也可消除與光透過部的失調(diào)電位值之差，可防止圖像殘留等顯示特性的退化。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，由于反射膜17被第2層間絕緣膜19覆蓋，所以成為與外部大氣隔斷的結(jié)構(gòu)。因此，即使在采用了Ag或Ag類合金膜作為反射膜17的情況下，也不引起像現(xiàn)有那樣的在大氣中的表面氧化。因此，由于可防止反射率降低等反射特性的變化，所以可得到良好的顯示品質(zhì)。
另外，在TFT陣列基板的光反射部表面上所設(shè)置的凹凸形狀16用第2層間絕緣膜19進(jìn)行平坦化。因此，不會發(fā)生像現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)那樣因凹凸造成的液晶的取向紊亂。另外，在像素電極23形成時(shí)，刻蝕速度也做到均勻，可提高生產(chǎn)能力。從以上可知，按照本實(shí)施方式，可得到同時(shí)兼具高的反射率和良好的顯示品質(zhì)的半透過液晶顯示裝置。
再有，在本實(shí)施方式中，形成由光透過性的無機(jī)類絕緣膜SiNx構(gòu)成的保護(hù)絕緣膜14，但也可省略之。但是，像本實(shí)施方式那樣，通過設(shè)置由SiNx膜構(gòu)成的保護(hù)絕緣膜14，可防止有機(jī)樹脂類的第1層間絕緣膜15和第2層間絕緣膜19中所包含的水分或由電荷性雜質(zhì)造成的可動離子直接對TFT的溝道部13施加的影響。因此，由于可抑制由這些原因造成的TFT的特性變動，所以形成保護(hù)絕緣膜14是理想的。
像本實(shí)施方式那樣，通過包括在表面上具有凹凸形狀16的第1層間絕緣膜15、在凹凸上成膜的反射膜17、以及完全覆蓋反射膜17并且用于使表面平坦化的第2層間絕緣膜19，從而可得到具有優(yōu)越的顯示特性的半透過型液晶顯示裝置。
另外，將反射膜17與下層的保持電容電極4連接起來，使其處于共用電位，也可形成電荷保持電容。由此，電荷被蓄積在反射膜17與漏電極12之間，形成保持電容。通過形成這種結(jié)構(gòu)，可確保更多的保持電容，提高TFT的保持特性。
另外，圖5是表示本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的另一例的圖。在圖5的情況下，遮光膜18與像素電極23連接。再有，其它的結(jié)構(gòu)則與圖2相同。在圖2中，遮光膜18不與像素電極23連接，為電浮置狀態(tài)。但是，如圖5所示，也可形成遮光膜18與像素電極23電連接那樣的結(jié)構(gòu)。具體地說，在第2層間絕緣膜19涂敷形成后，除去遮光膜18上的第2層間絕緣膜19的一部分。由此，遮光膜18露出，與接著形成的像素電極23連接。而且，通過將遮光膜18與像素電極23連接，可使遮光膜18固定在像素電極23電位上。此時(shí)，與浮置狀態(tài)相比，可進(jìn)一步抑制TFT的特性變動，從而是理想的。
實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，在一個像素內(nèi)形成多個相互離開的反射膜17。即，在光反射部所形成的反射膜17不具有作為對液晶層29施加電位的電極的功能，僅具有使外部光反射的功能。因此，反射膜17圖形無需像現(xiàn)有結(jié)構(gòu)那樣是整個反射膜被電連接那樣的連續(xù)圖形。因而，可將反射膜17形成為多個孤立圖形的集合體。
現(xiàn)用圖6、7來說明本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示裝置。圖6是表示本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的俯視圖。另外，圖7是表示本實(shí)施方式的半透過型液晶顯示裝置用TFT陣列基板的剖面圖。本實(shí)施方式由于除了反射膜17的形狀以外與實(shí)施方式1相同，故省略其說明。在本實(shí)施方式中，在第1層間絕緣膜15的凹凸形狀16上設(shè)置多個島狀的反射膜17。如本發(fā)明那樣，在不將反射膜17用作對液晶層29施加電位的像素電極23的情況下，如圖6和圖7所示，可形成不連續(xù)的多個反射膜17。
按照本實(shí)施方式，反射膜17的圖形僅在第1層間絕緣膜15上所形成的凹凸形狀16的凹部形成，不在第1層間絕緣膜15的平坦部上形成。因此，在光反射部中，可除去成為圖像的品質(zhì)降低的主要原因的來自平坦部的鏡面反射光成分，僅將來自凹凸的散射反射光用于圖像顯示。從而，可得到紙張白那樣的優(yōu)越的顯示品質(zhì)，進(jìn)而可提高顯示品質(zhì)，從而是理想的。這樣，只要是凹凸形狀16的凹部，均可使反射膜17在任意的位置上以任意的形狀成膜，可得到顯示特性優(yōu)越的半透過型液晶顯示裝置。
再有，上述實(shí)施方式1、2的半透過型液晶顯示裝置在各像素區(qū)具有光透過部和光反射部。在半透過型液晶顯示裝置以外，例如通過改變形成光反射部的面積，即可任意地改變光透過部與光反射部的比率。
在各像素區(qū)，理想情況是，形成光反射部的區(qū)域位于在下層形成保持電容電極4的區(qū)域上。由于保持電容電極4是金屬薄膜，所以使外部光反射。從而，通過在形成保持電容電極4的區(qū)域上形成反射膜17，可高效地利用光透過部的面積。在實(shí)施方式1中，這也是同樣的。另外，在光反射部上所形成的光散射用的凹凸形狀16的圖形不限于本實(shí)施方式中所示的形狀。例如，為使圖像顯示的視角具有方向性，既可形成細(xì)長圖形形狀的集合體，又可使凹凸圖形的排列具有規(guī)則性。另外，按照本實(shí)施方式，也可得到與實(shí)施方式1同樣的效果。也就是說，即使在將Al膜用于光反射部的情況下，也可消除與光透過部的失調(diào)電位值之差，能得到防止因圖像殘留造成的顯示特性的退化等效果。
權(quán)利要求
1.一種半透過型液晶顯示裝置，其具有第1基板、與上述第1基板相對配置并具有對置電極的第2基板、以及被上述第1基板和上述第2基板夾持的液晶，在像素內(nèi)設(shè)有光反射部和光透過部，其中，上述第1基板具有多條柵極布線、與上述柵極布線交叉的多條源極布線、以及開關(guān)元件，該半透過型液晶顯示裝置還具備第1層間絕緣膜，覆蓋上述柵極布線、上述源極布線和上述開關(guān)元件，至少在一部分上具有凹凸形狀；反射膜，設(shè)置在上述第1層間絕緣膜的凹凸形狀上；第2層間絕緣膜，以覆蓋上述反射膜的方式形成；以及透明像素電極，在上述第2層間絕緣膜的配置有上述反射膜的區(qū)域上形成，經(jīng)接觸孔與上述開關(guān)元件電連接，上述透明像素電極從配置有上述反射膜的區(qū)域露出而形成，上述透明像素電極從配置有上述反射膜的區(qū)域露出的部分成為光透過部。
2.如權(quán)利要求1所述的半透過型液晶顯示裝置，其中，上述第1層間絕緣膜和上述第2層間絕緣膜的任一方或者雙方是有機(jī)樹脂膜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半透過型液晶顯示裝置，其中，在上述第1層間絕緣膜之下設(shè)置有由無機(jī)材料構(gòu)成的保護(hù)絕緣膜。
4.如權(quán)利要求1或2所述的半透過型液晶顯示裝置，其中，上述反射膜在一個像素中設(shè)置有多個。
5.如權(quán)利要求1或2所述的半透過型液晶顯示裝置，其中，上述反射膜僅在上述第1層間絕緣膜上所形成的凹凸形狀上形成。
6.如權(quán)利要求1或2所述的半透過型液晶顯示裝置，其中，以覆蓋形成有上述開關(guān)元件的區(qū)域上的至少一部分的方式來形成遮光膜。
7.如權(quán)利要求6所述的半透過型液晶顯示裝置，其中，上述遮光膜與上述透明像素電極電連接。
8.如權(quán)利要求1或2所述的半透過型液晶顯示裝置，其中，在上述第2基板上形成有用于彩色顯示的濾色層。
9.如權(quán)利要求1或2所述的半透過型液晶顯示裝置，其中，在上述第2基板上，在與上述第1基板的設(shè)有上述反射膜的區(qū)域相對的區(qū)域、和與上述第1基板的未設(shè)有上述反射膜的區(qū)域相對的區(qū)域，設(shè)置有使不同的液晶層厚度產(chǎn)生的臺階差。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于得到一種可防止顯示特性的退化的半透過型液晶顯示裝置。本發(fā)明的半透過型液晶顯示裝置是一種由TFT陣列基板和具有對置電極(28)的對置基板夾持液晶層(29)的顯示裝置。TFT陣列基板具備柵極布線(2)、源極布線(10)和TFT。還具有覆蓋柵極布線(2)、源極布線(10)和TFT并至少在一部分上具有凹凸形狀(16)的第1層間絕緣膜(15)。還在第1層間絕緣膜(15)的凹凸形狀(16)上具備反射膜(17)和以覆蓋反射膜(17)的方式形成的第2層間絕緣膜(19)。而且，設(shè)置有像素電極(23)，該像素電極(23)形成在第2層間絕緣膜(19)的配置有反射膜(17)的區(qū)域上，并與TFT進(jìn)行電連接。
文檔編號G02F1/133GK101089710SQ20071011002
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者井上和式, 平川誠, 津田久美 申請人:三菱電機(jī)株式會社