JP4141781B2 - Method for manufacturing reflective liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細な凹凸が設けられた有機樹脂膜の上に反射電極が形成された反射型液晶表示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置は、CRT(Cathode Ray Tube)に比べて薄く、軽量であり、低電圧で駆動できて消費電力が小さいという利点があり、テレビ、ノート型PC(パーソナルコンピュータ)、ディスクトップ型PC、PDA(携帯端末)及び携帯電話など、種々の電子機器に使用されている。特に、各画素毎にスイッチング素子としてTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、その駆動能力の高さからCRTにも匹敵する優れた表示特性を示し、ディスクトップ型PCやテレビなど従来CRTが使用されていた分野にも広く使用されるようになった。
【0003】
一般的に、液晶表示装置は、2枚の透明基板の間に液晶を封入した構造を有している。2枚の透明基板のうちの一方の基板には各画素毎に画素電極及びTFTが形成され、他方の基板には画素電極に対向するカラーフィルタと、各画素共通のコモン(共通)電極とが形成されている。以下、画素電極及びTFTが形成された基板をTFT基板と呼び、カラーフィルタ及びコモン電極が形成された基板をCF基板と呼ぶ。また、TFT基板、CF基板及びそれらの間に封入された液晶からなる構造体を液晶パネルと呼ぶ。
【0004】
液晶表示装置には、画素毎に透過光の光量を制御して画像を表示する透過型液晶表示装置と、画素毎に反射光の光量を制御して画像を表示する反射型液晶表示装置とがある。透過型液晶表示装置にはバックライトと呼ばれる専用の光源が必要であるのに対し、反射型液晶表示装置では光源として周囲の光(自然光又は電灯光)を使用するので、透過型液晶表示装置に比べて消費電力がより一層少ないという長所がある。また、屋外では、透過型液晶表示装置よりも反射型液晶表示装置のほうが視認性が優れていることもある。このため、反射型液晶表示装置は、主に屋外で使用されることが多いノート型PC、PDA及び携帯電話に搭載されている。
【0005】
反射型液晶表示装置では、画素電極(反射電極ともいう)として光の反射率が高い金属薄膜を使用する。金属薄膜の表面には微細な凹凸を設け、光を乱反射させることによって液晶パネルを見る位置(液晶パネルに対する角度)が変化しても視認性が大きく変化しないようにしている。
【0006】
本願出願人は、フォトレジストを使用して画素電極の表面に微細なしわ状の凹凸を形成する方法を既に提案している(特開2002−221716号公報等)。以下、図1〜図7を参照してその方法について説明する。
【0007】
まず、図1(a)に示すように、スパッタ法により、ガラス基板10の上に金属膜11を形成し、その上に、フォトレジストを使用して所定のパターンのレジスト膜12を形成する。
【0008】
次に、図1(b)に示すように、レジスト膜12をマスクとして金属膜11をエッチングし、ゲートバスライン11a及び蓄積容量バスライン11bを形成する。その後、レジスト膜12を除去する。
【0009】
次に、図2(a)に示すように、プラズマCVD法により、基板10の上側全面にゲート絶縁膜13を形成し、更にその上にTFTの動作層となるアモルファスシリコン膜14及びチャネル保護膜となるSiN(窒化シリコン)膜15を順次形成する。
【0010】
その後、SiN膜15の上にポジ型フォトレジスト膜を形成する。そして、基板10の裏面側からフォトレジスト膜を露光し、更に基板10の上側から所定の露光マスクを介して露光した後に現像処理を施して、ゲートバスライン11aの上方のチャネル保護膜形成領域を覆うレジスト膜16を自己整合的に形成する。
【0011】
次に、図2(b)に示すように、レジスト膜16をマスクとしてSiN膜15をエッチングし、チャネル保護膜15aを形成する。その後、レジスト膜16を除去する。
【0012】
次に、図3(a)に示すように、基板10の上側全面に、オーミックコンタクト層となるn+ 型アモルファスシリコン膜17を形成する。その後、PVD(Physical Vapor Deposition )法により、n+ 型アモルファスシリコン膜17上に金属膜18を形成する。そして、フォトレジストを使用して、金属膜18の上に所定のパターンのレジスト膜19を形成する。
【0013】
次に、図3(b)に示すように、レジスト膜19をマスクとして金属膜18、n+ 型アモルファス膜17及びアモルファスシリコン膜14をエッチングして、TFTの動作層となるアモルファスシリコン膜14の形状を確定するとともに、データバスライン18a、ソース電極18b、ドレイン電極18c及び蓄積容量電極18dを形成する。このとき、アモルファスシリコン膜14のうちTFTのチャネルとなる部分は、チャネル保護膜15aにより保護される。その後、レジスト膜19を除去する。
【0014】
次に、図4(a)に示すように、基板10の上側全面に、透明絶縁膜からなる最終保護膜20を形成する。最終保護膜20は、例えばSiNにより形成する。そして、この最終保護膜20の上に、コンタクトホール形成部が開口されたレジスト膜21を形成する。
【0015】
次に、図4(b)に示すように、レジスト膜21をマスクとして最終保護膜20をエッチングし、ソース電極18b及び蓄積容量電極18dに到達するコンタクトホール20a,20bをそれぞれ形成する。その後、レジスト膜21を除去する。
【0016】
次に、図5(a)に示すように、基板10の上側全面にポジ型フォトレジスト膜22を形成し、露光及び現像処理を施して、コンタクトホール20a,20bが露出する開口部を形成する。その後、130〜145℃の温度でポストベークした後、更にレジスト膜22の表層に紫外線(UV)を照射して、表層のポリマーを架橋させる。このときの紫外線の照射量は、1000〜6000mJ/cm2 程度である。次に、200℃以上の温度で熱焼成すると、レジスト膜22の表層(架橋した部分)と深部(架橋していない部分)との熱的変形特性(熱膨張率又は熱収縮率)が異なるため、図5(b)に示すように、レジスト膜22の表面に微細なしわ状の凹凸が生成される。
【0017】
次に、図6(a)に示すように、基板10の上側にAlをスパッタリングして、レジスト膜22の上にAlからなる金属膜23を形成する。レジスト膜22の表面には微細な凹凸が設けられているので、金属膜23の表面にも凹凸が形成される。この金属膜23は、コンタクトホール20a,20bを介してソース電極18b及び蓄積容量電極18dに電気的に接続される。その後、金属膜23の上に、画素電極を確定するためのレジスト膜24を所定のパターンで形成する。
【0018】
次いで、図6(b)に示すように、レジスト膜24をマスクとして金属膜23をエッチングし、各画素毎に分離された画素電極23aを形成する。その後、図7に示すようにレジスト膜24を除去する。このようにして、表面に微細な凹凸を有する画素電極23aが形成される。
【0019】
【特許文献1】
特開2002−221716号公報
【0020】
【発明が解決しようとする問題点】
上述した反射型液晶表示装置の製造方法では、フォトレジスト膜にUVを照射して表層のみを架橋させた後、熱処理を施すことによってフォトレジスト膜にしわ状の凹凸を形成している。この場合、UV光の照度及び照度分布が重要であり、これらのパラメータが変化すると凹凸のむらが発生する。しかし、大型の基板全体にUVを均一に、かつ再現性よく照射することは難しい。
【0021】
また、上述の方法では、フォトレジスト膜22にコンタクトホール20a,20bに通じる開口部を形成した後、130〜145℃の温度でポストベークを行っている。ポストベークの温度は凹凸の傾斜角及びピッチに関係することが判明しているが、上述したUV光を使用する方法では、ホストベークの温度を150℃以上にするとフォトレジスト膜に凹凸を形成することができなくなることが確認されている。
【0022】
例えば、PDAに使用される小型の液晶表示装置の場合は比較的粗い凹凸を形成することが好ましく、ノート型PCに使用される中型の液晶表示装置の場合は比較的細かい凹凸を形成することが好ましい。しかし、上述した方法では、このような要望に対応することができない。
【0023】
なお、ポストベークの温度が130℃よりも低いと、レジスト膜中のN2 を十分に除去することができず、UV照射時に露光破裂が発生することがある。
【0024】
以上から、本発明の目的は、レジスト膜の凹凸の傾斜角及びピッチを精度よく制御することができて、凹凸のむらのない反射電極を有する反射型液晶表示装置の製造方法を提供することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、基板上に有機樹脂を塗布して有機樹脂膜を形成する工程と、前記有機樹脂膜をベークするベーク工程と、前記有機樹脂膜に荷電粒子を照射して表層のみを硬化させる荷電粒子照射工程と、前記有機樹脂膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する熱処理工程と、前記有機樹脂膜の上に反射電極を形成する反射電極形成工程とを有し、前記荷電粒子照射工程においては、イオン注入法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、誘導結合型IPC法及びTCP法のうちのいずれかの方法により前記有機樹脂膜に荷電粒子を照射することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法により解決する。
【0026】
上記した課題は、第1の基板上に、走査信号が供給されるゲートバスラインと、表示信号が供給されるデータバスラインと、ゲート電極が前記ゲートバスラインに接続されドレイン電極が前記データバスラインに接続された薄膜トランジスタとを形成する工程と、前記ゲートバスライン、前記データバスライン及び前記薄膜トランジスタの上方に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に第1のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト膜の前記薄膜トランジスタのソース電極に対応する位置に開口部を形成する第1の露光/現像工程と、前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、前記薄膜トランジスタのソース電極に通じるコンタクトホールを形成する工程と、前記第1のフォトレジスト膜を除去する工程と、前記絶縁膜上に第2のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト膜の前記コンタクトホールに対応する位置に開口部を形成する第2の露光/現像工程と、前記第2のフォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程と、前記第2のフォトレジスト膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト膜の上側全面に導電性の反射膜を形成する工程と、前記反射膜をパターニングして第1の電極を形成する工程と、導電体膜からなる第2の電極が設けられた第2の基板と前記第1の基板とを対向させて配置し、両者の間に液晶を封入する工程とを有し、前記第2のフォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程においては、イオン注入法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、誘導結合型IPC法及びTCP法のうちのいずれかの方法を用いることを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法により解決する。
【0027】
上記した課題は、第1の基板上に、走査信号が供給されるゲートバスラインと、表示信号が供給されるデータバスラインと、ゲート電極が前記ゲートバスラインに接続されドレイン電極が前記データバスラインに接続された薄膜トランジスタとを形成する工程と、前記ゲートバスライン、前記データバスライン及び前記薄膜トランジスタの上方に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜の前記薄膜トランジスタのソース電極に対応する位置に開口部を形成する露光/現像工程と、前記フォトレジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、前記薄膜トランジスタのソース電極に通じるコンタクトホールを形成する工程と、前記フォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程と、前記フォトレジスト膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する工程と、前記フォトレジスト膜の上側全面に導電性の反射膜を形成する工程と、前記反射膜をパターニングして第1の電極を形成する工程と、導電体膜からなる第2の電極が設けられた第2の基板と前記第1の基板とを対向させて配置し、両者の間に液晶を封入する工程とを有し、前記フォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程においては、イオン注入法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、誘導結合型IPC法及びTCP法のうちのいずれかの方法を用いることを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法により解決する。
【0029】
本発明においては、荷電粒子を照射して有機樹脂膜の表層のみを硬化させ、その後熱処理を施して有機樹脂膜の表面にしわ状の凹凸を形成する。荷電粒子を有機樹脂に照射する方法には、例えばイオン注入(Ion Doping)法、反応性イオンプラズマエッチング(Reactive Ion Etching)法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(Electron Cyclotron Resonance Plasm)法、誘導結合型IPC(Inductively Coupled Plasma)法及びTCP(Transformer Coupled Plasm )法などがある。
【0030】
有機樹脂膜に照射された荷電粒子は、有機樹脂膜の表層で熱エネルギーに変換され、熱架橋反応を引き起こす。これにより、有機樹脂膜の表層のみが硬化する。その後、熱処理を施すと、有機樹脂膜の表層(架橋した部分)と深部(架橋していない部分)との熱的変形特性(熱膨張率又は熱収縮率)が異なるため、有機樹脂膜の表面に凹凸が形成される。
【0031】
イオン注入法又はRIE法等により荷電粒子を有機樹脂膜に照射して有機樹脂膜の表層を硬化させる方法は、大型の基板を使用した場合であっても基板上の有機樹脂膜全体にわたって均一に荷電粒子を照射することが可能である。また、照射量(ドーズ量)の再現性も、UV照射に比べて優れている。これにより、レジスト膜の表面に微細なしわ状の凹凸を均一にかつ再現性よく形成することができる。
【0032】
また、本願発明者等の実験から、荷電粒子により有機樹脂膜の表層のみを硬化させた場合は、ベーク温度を165℃にしても凹凸が形成されることが確認されている。これは、UVに比べて荷電粒子のエネルギーが高いため、硬化した部分と硬化していない部分との熱変形特性(熱膨張率又は熱収縮率)の差が大きくなるためと考えられる。つまり、本発明によれば、適用可能なベーク温度の範囲が広いので、凹凸の傾斜角及びピッチを大きく変化させることができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【0034】
(反射型液晶表示装置)
図8は本発明の実施の形態の反射型液晶表示装置を示すブロック図である。
【0035】
この液晶表示装置は、制御回路101、データドライバ102、ゲートドライバ103及び表示部104により構成されている。この液晶表示装置には、コンピュータ等の外部装置(図示せず)から表示信号(R(赤)信号、G(緑)信号及びB(青)信号)、水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsync等の信号が供給され、電源(図示せず)から高電圧(例えば、18V)VH 、低電圧VL (例えば、3.3V又は5V)及び接地電位Vgnd が供給される。
【0036】
表示部104には、水平方向及び垂直方向に多数の画素(サブピクセル)が配列されている。一つの画素は、TFT105と、このTFT105のソース電極に接続された表示セル106及び蓄積容量107とにより構成される。表示セル106は、一対の電極(画素電極及びコモン電極)と、それらの電極間の液晶と、偏光板とにより構成される。
【0037】
また、表示部104には、水平方向に延びる複数のゲートバスライン108aと、垂直方向に延びる複数のデータバスライン109aとが設けられている。水平方向に並ぶ画素の各TFT105のゲート電極は同一のゲートバスライン108aに接続され、垂直方向に並ぶ画素の各TFT105のドレイン電極は同一のデータバスライン109aに接続されている。
【0038】
制御回路101は、水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsyncを入力し、1水平同期期間の開始時にアクティブになるデータスタート信号DSI と、1水平同期期間を一定の間隔に分割するデータクロックDCLKと、1垂直同期期間の開始時にアクティブになるゲートスタート信号GSI と、1垂直同期期間を一定の間隔に分割するゲートクロックGCLKとを出力する。
【0039】
データドライバ102は、シフトレジスタ102a、レベルシフタ102b及びアナログスイッチ102cにより構成されている。
【0040】
シフトレジスタ102aは複数の出力端子を有している。このシフトレジスタ102aはデータスタート信号DSI により初期化され、データクロックDCLKに同期したタイミングで各出力端子から順番に低電圧のアクティブ信号を出力する。
【0041】
レベルシフタ102bは複数の入力端子と複数の出力端子とを備えている。そして、シフトレジスタ102aから出力された低電圧のアクティブ信号を、高電圧に変換して出力する。
【0042】
アナログスイッチ102cも、複数の入力端子と複数の出力端子とを有している。アナログスイッチ102cの各出力端子は、それぞれ対応するデータバスライン109aに接続されている。アナログスイッチ102cは、レベルシフタ102bからアクティブ信号を入力すると、アクティブ信号を入力した入力端子に対応する出力端子に表示信号(R信号、G信号及びB信号のいずれか1つ)を出力する。
【0043】
すなわち、データドライバ102は、1水平同期期間内にデータクロックDCLKに同期したタイミングで、表示部104のデータバスライン109aに表示信号(R信号、G信号及びB信号)を順番に出力する。
【0044】
ゲートドライバ103は、シフトレジスタ103a、レベルシフタ103b及び出力バッファ103cにより構成されている。
【0045】
シフトレジスタ103aは複数の出力端子を有している。このシフトレジスタ103aはゲートスタート信号GSI により初期化され、ゲートクロックGCLKに同期したタイミングで各出力端子から順番に低電圧の走査信号を出力する。
【0046】
レベルシフタ103bは、複数の入力端子と複数の出力端子とを備えている。そして、シフトレジスタ103aから入力された低電圧の走査信号を、高電圧に変換して出力する。
【0047】
出力バッファ103cも、複数の入力端子と複数の出力端子とを有している。出力バッファ103cの各出力端子は、それぞれ対応するゲートバスライン108aに接続されている。出力バッファ103cは、レベルシフタ103bから入力された走査信号を、入力端子に対応する出力端子を介してゲートバスライン108aに供給する。
【0048】
すなわち、ゲートドライバ103からは、1垂直同期期間内にゲートクロックGCLKに同期したタイミングで、表示部104のゲートバスライン108aに走査信号を順番に供給する。
【0049】
表示部104のTFT105は、ゲートバスライン108aに走査信号が供給されるとオンとなる。このとき、データバスライン109aに表示信号(R信号、G信号及びB信号のいずれか1つ)が供給されると、表示セル106及び蓄積容量107に表示信号が書き込まれる。表示セル106では、書き込まれた表示信号により液晶分子の傾きが変化し、その結果表示セル106の光反射率が変化する。各画素毎に表示セル106の光反射率を制御することによって、所望の画像が表示される。
【0050】
図9は、上述した反射型液晶表示装置の1画素を示す平面図、図10は図9のI−I線による断面図である。
【0051】
本実施の形態の液晶表示装置は、図10に示すように、相互に対向して配置されたTFT基板120及びCF基板150と、これらのTFT基板120及びCF基板150の間に封入された液晶180と、CF基板150の上に配置された偏光板156とにより構成されている。
【0052】
TFT基板120は、図9,図10に示すように、ガラス基板121と、ガラス基板121上に形成されたゲートバスライン108a、蓄積容量バスライン108b、データバスライン109a、TFT105、蓄積容量電極129c及び画素電極(反射電極)134等により構成されている。
【0053】
図10に示すように、画素電極134の下のレジスト膜133には微細なしわ状の凹凸が設けられており、画素電極134の表面にはレジスト膜133の凹凸に倣った凹凸が設けられている。
【0054】
蓄積容量バスライン108bは、ゲートバスライン108aと同じ配線層に形成され、ゲートバスライン108aと平行に配置されている。また、蓄積容量電極129cは、ゲート絶縁膜124を介して蓄積容量バスライン108b上に形成されており、これらの蓄積容量電極129c、蓄積容量バスライン108b及びそれらの間の絶縁膜124により、図8に示す蓄積容量107を構成している。蓄積容量電極129cは、コンタクトホール131bを介して画素電極134と電気的に接続されている。
【0055】
更に、本実施の形態では、図9に示すように、ゲートバスライン108aの一部がTFT105のゲート電極となっており、TFT105のソース電極129aはコンタクトホール131aを介して画素電極134に接続され、ドレイン電極129bはデータバスライン109aに接続されている。更にまた、画素電極134の上には、電界が印加されていないときの液晶分子の配向方向を決める配向膜135がポリイミド等により形成されている。
【0056】
一方、CF基板150は、ガラス基板(透明絶縁性基板)151と、このガラス基板151の一方の面側(図10では下側)に形成されたブラックマトリクス152、カラーフィルタ153及びコモン電極154とにより構成されている。ブラックマトリクス152は画素電極135間の領域を覆うように形成されている。また、ガラス基板151の下には、各画素毎に、赤色、緑色及び青色のいずれか1色のカラーフィルタ153が形成されている。更に、カラーフィルタ153の下にコモン電極154が形成されており、このコモン電極154の下には配向膜155が形成されている。
【0057】
これらのTFT基板120及びCF基板150は、配向膜135,155が形成された面を相互に対向させて配置されており、両者の間に封入された液晶180とともに液晶パネルを構成する。なお、制御回路101、データドライバ102及びゲートドライバ103は、液晶パネルと一体的に形成してもよいし、他の基板上にこれらの回路を形成し、フレキシブル基板等を介して液晶パネルに電気的に接続してもよい。
【0058】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態の反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。
【0059】
まず、TFT基板の製造方法について説明する。図11〜図16は、本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置のTFT基板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【0060】
まず、図11(a)に示すように、PVD法により、ガラス基板121の上に金属膜122を形成し、その上に、フォトレジストを使用して所定のパターンのレジスト膜123を形成する。金属膜122は、例えば厚さが150nmのAl(アルミニウム)膜と、厚さが90nmのMoN(窒化モリブデン)膜と、厚さが10nmのMo(モリブデン)膜とを基板側からこの順に積層して形成する。なお、金属膜122は、Cr(クロム)、Al合金、又はAlとTi(チタン)との積層膜などにより形成してもよい。
【0061】
次に、図11(b)に示すように、レジスト膜123をマスクとして金属膜122をエッチングし、ゲートバスライン108a及び蓄積容量バスライン108bを形成する。金属膜122がAl/MoN/Moからなるときは、エッチャントとして例えば燐酸、硝酸及び酢酸の混酸を使用してウェットエッチングを行う。金属膜122がCrからなるときは、Crエッチャントによるウェットエッチングを行う。金属膜122がAl合金又はAlとTiとの積層膜からなるときは、塩素系ガスを使用したドライエッチングを行う。
【0062】
このようにしてゲートバスライン108a及び蓄積容量バスライン108bを形成した後、レジスト膜123を除去する。
【0063】
次に、図12(a)に示すように、プラズマCVD法により、ガラス基板121の上側全面にSiNからなるゲート絶縁膜124を形成し、更にその上にTFT105の動作層となるアモルファスシリコン膜125及びチャネル保護膜となるSiN(窒化シリコン)膜126を順次形成する。ゲート絶縁膜124の厚さは、例えば350nmとする。また、アモルファスシリコン膜125の厚さは例えば30nm、SiN膜126の厚さは例えば120nmとする。
【0064】
その後、SiN膜126の上にポジ型フォトレジスト膜を形成する。そして、基板121の裏面側からフォトレジスト膜を露光し、更に基板121の上側から所定の露光マスクを介して露光した後に現像処理を施して、ゲートバスライン108aの上方のチャネル保護膜形成領域を覆うレジスト膜127を自己整合的に形成する。
【0065】
次に、図12(b)に示すように、レジスト膜127をマスクとしてSiN膜126をエッチングし、チャネル保護膜126aを形成する。その後、レジスト膜127を除去する。
【0066】
次に、図13(a)に示すように、PVD法により、基板121の上側全面に、オーミックコンタクト層となるn+ 型アモルファスシリコン膜128を形成しする。その後、PVD法により、n+ 型アモルファスシリコン膜128上に金属膜129を形成する。n+ 型アモルファスシリコン膜128の厚さは、例えば30nmとする。また、金属膜129は、例えば厚さが20nmTi膜と、厚さが75nmのAl膜と、厚さが80nmのTi膜との3層の積層構造とする。
【0067】
その後、フォトレジストを使用して、金属膜129の上に所定のパターンのレジスト膜130を形成する。
【0068】
次に、図13(b)に示すように、レジスト膜130をマスクとし、金属膜129、n+ 型アモルファス膜128及びアモルファスシリコン膜125を塩素系ガスを使用したRIE法によりエッチングする。これにより、TFT105の動作層となるアモルファスシリコン膜125の形状が確定するとともに、データバスライン109a、ソース電極129a、ドレイン電極129b及び蓄積容量電極129cが形成される。このとき、アモルファスシリコン膜125のうちTFT105のチャネルとなる部分は、チャネル保護膜126aにより保護される。その後、レジスト膜130を除去する。
【0069】
次に、図14(a)に示すように、ガラス基板121の上側全面に、透明絶縁膜からなる最終保護膜131を形成する。最終保護膜131は、例えばプラズマCVD法によりSiNを330nmの厚さに堆積して形成する。そして、この最終保護膜131の上に、コンタクトホール形成部が開口されたレジスト膜132を形成する。
【0070】
次に、図14(b)に示すように、レジスト膜132をマスクとして最終保護膜131をフッ素(F)系ガスを用いたRIE法によりエッチングし、ソース電極129a及び蓄積容量電極129cに到達するコンタクトホール131a,131bをそれぞれ形成する。その後、レジスト膜132を除去する。
【0071】
次に、図15(a)に示すように、基板121の上側全面にポジ型フォトレジストを約3.5μmの厚さに塗布してレジスト膜133を形成する。その後、このレジスト膜133に対し露光及び現像処理を施して、コンタクトホール131a,131bが露出する開口部を形成する。これにより、レジスト膜133の厚さは約3μmになる。その後、レジスト膜133を130〜165℃の温度でポストベークする。なお,レジスト膜の好ましい厚さ(現像処理後の厚さ)はレジストの種類によって異なるが、例えば1〜4μmの範囲とする。
【0072】
次に、H2 で希釈したジボラン(B2 H6 )ガスを用いてレジスト膜133の表層にB(ホウ素)をイオン注入することで、レジスト膜133の表層のみを硬化させる。ここで、PDA等に使用する小型の反射型液晶表示装置を製造する場合、例えばB2 H6 ガスの流量を35sccm、加速電圧を30kV、ドーズ量を3×1014/cm2 とする。好ましいドーズ量及び加速電圧はフォトレジスト膜の種類及び荷電粒子の種類により異なるが、例えばドーズ量は1×1013〜2×1015/cm2 の範囲とし、加速電圧は1〜100kVの範囲とする。凹凸のむらを回避するためには、ドーズ量は5×1013〜1×1015/cm2 、加速電圧は5〜60kVとすることが好ましい。
【0073】
なお、レジスト膜133に注入するイオンは、H(水素)、He(ヘリウム)、B(ホウ素)、P(リン)、Ar(アルゴン)及びAs(ヒ素)からなる群から選択された少なくとも1種であることが好ましい。例えば、レジスト膜133にPをイオン注入する場合は、H2 で希釈したホスフィン(PH3 )ガスを使用し、ガス流量を40sccm、加速電圧を5〜60kV、ドーズ量を5×1013〜1×1015/cm2 とすることが好ましい。
【0074】
更に、レジスト膜133にこれらのイオンを注入する方法としては、上述したイオン注入法の他にも、RIE法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、誘導結合型ICP法又はTCP法等がある。
【0075】
次に、200〜230℃の温度でレジスト膜133を熱処理(焼成)する。そうすると、イオン注入により硬化した層(表層)と、硬化していない層(深部)との熱変形特性(熱膨張率又は熱収縮率)が異なるため、図15(b)に示すように、レジスト膜133の表面に微細なしわ状の凹凸が形成される。
【0076】
次に、PVD法により、ガラス基板121の上側全面にAlからなる金属膜を約150nmの厚さに形成する。この金属膜は、表面に凹凸を有するレジスト膜133の上に形成されるので、金属膜の表面にも微細な凹凸が形成される。また、金属膜はコンタクトホール131a,131bを介してソース電極129a及び蓄積容量電極129cにそれぞれ電気的に接続される。
【0077】
その後、金属膜の上に画素電極の形状を確定するためのレジスト膜を形成し、燐酸、硝酸及び酢酸の混酸等で金属膜をウェットエッチングして、図16に示すように、画素電極134を形成する。その後、レジスト膜を除去した後、基板121の上側全面にポリイミドからなる配向膜135を形成する。これにより、TFT基板が完成する。
【0078】
以下、CF基板150の製造方法について説明する。
【0079】
まず、ガラス基板151の面上(図10では下側の面)にCr膜を形成し、このCr膜をフォトリソグラフィによりパターニングして、ブラックマトリクス152を形成する。その後、赤色感光性樹脂、緑色感光性樹脂及び青色感光性樹脂を使用して、ガラス基板151の一方の面上に赤色、緑色及び青色のカラーフィルタ153を形成する。
【0080】
次に、それらのカラーフィルタ153の上にITO(Indium-Tin Oxide)をスパッタして透明のコモン電極154を形成する。そして、コモン電極154の上に、ポリイミドからなる配向膜155を形成する。このようにしてCF基板150が完成する。
【0081】
次いで、TFT基板120とCF基板150との間に両者の間隔を一定に維持するためのスペーサ(図示せず)を配置し、真空注入法又は滴下注入法によりTFT基板120とCF基板150との間に液晶180を封入する。このようにして、図9,図10に示すような反射型液晶表示装置が完成する。
【0082】
本実施の形態では、イオン注入法によりフォトレジスト膜133にBイオンを照射してフォトレジスト膜133の表層のみを硬化させるので、UV照射によりフォトレジスト膜の表層を硬化させる方法に比べて、ガラス基板の面積が大きい場合であっても、ガラス基板上のレジスト膜全体にわたって均一な条件でBイオンを照射することが可能である。これにより、レジスト膜133に凹凸を均一に、かつ再現性よく形成することができる。
【0083】
また、本実施の形態では、Bイオンによりフォトレジスト膜133の表層のみを硬化させるので、ポストベーク温度を165℃まで上昇させることができる。これにより、凹凸の傾斜角やピッチの制御性が向上する。
【0084】
更に、ポストベーク温度を高く設定することにより、レジスト膜133中のN2 を十分に除去することができるため、Bイオン照射時にレジスト膜133に露光破裂が発生することが防止される。
【0085】
(第2の実施の形態)
以下、第2の実施の形態の反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。第2の実施の形態では、最終保護膜のコンタクトホールの形成に使用したレジスト膜を残し、そのレジスト膜の表面に凹凸を形成する。
【0086】
第1の実施の形態の図14(a),(b)に示す工程において、最終保護膜131にコンタクトホール131a,131bを形成する際には、一般的に、ゲートバスライン108aの端部に設けられた端子の上にも開口部を形成して、端子の表面を露出させる。従って、図14(b)に示すように、コンタクトホール形成部ではオーバーエッチングになり、レジスト膜132の開口部の径よりもコンタクトホール131a,131bの径のほうが大きくなる。仮に、レジスト膜132の上に画素電極となる金属膜を形成すると、レジスト膜132の開口部の径よりもコンタクトホール131a,131bの径のほうが大きいため、レジスト膜132上の金属膜とソース電極129a及び蓄積容量電極129cとが電気的に接続されないことが起こる。そのため、第1の実施の形態では、コンタクトホール131a,131bの形成に使用したレジスト膜132を剥離し、最終保護膜131の上に新たにレジスト膜133を形成して、レジスト膜133の表面に凹凸を形成している。
【0087】
一方、第2の実施の形態では、エッチング条件を制御することにより、レジスト膜の開口部の径よりも小さな径のコンタクトホールを形成する。
【0088】
即ち、図17(a)に示すように、第1の実施の形態と同様にしてガラス基板121上にSiNからなる最終保護膜131まで形成した後、最終保護膜131の上にポジ型フォトレジスト膜141を塗布する。そして、露光及び現像処理を施して、レジスト膜141にコンタクトホール形成用の開口部を形成する。その後、このレジスト膜141をマスクとし、SF6 /O2 ガスを使用して最終保護膜131をRIE法によりエッチングする。
【0089】
このとき、SF6 ガスの流量を少なくし、O2 ガスの流量を多くすると、最終保護膜131のエッチング速度が遅くなり、レジスト膜141のエッチング速度が速くなって、最終保護膜131に形成されるコンタクトホール131a,131bの径が、レジスト膜141の開口部の径よりも小さくなる。例えば、SF6 ガスの流量を130sccm、O2 ガスの流量を270sccm、圧力を8.0Pa、パワーを600Wとする。
【0090】
また、SiN中のSiの含有量を増やし緻密な膜を形成することにより最終保護膜131の膜質を硬くして、最終保護膜131をエッチングされにくくしてもよい。例えば、通常の窒化膜の成膜条件は、SiH4 ガスの流量が240sccm、N2 ガスの流量が2100sccm、圧力が213.3Pa、温度が230℃、パワーが2000Wである。これに対し、緻密で硬い窒化膜を成膜するときには、SiH4 ガスの流量を180sccm、NH3 ガスの流量を600sccm、N2 ガスの流量を4000sccm、圧力を160Pa、温度を230℃、パワーを1400Wとする。また、例えば、SiH4 ガスの流量を240sccm、NH3 ガスの流量を600sccm、N2 ガスの流量を4000sccm、圧力を160Pa、温度を230℃、パワーを1400Wとする。このようにして形成した窒化膜をエッチングするときには、例えば、SF6 ガスの流量を130sccm、O2 ガスの流量を270sccm、圧力を8.0Pa、パワーを600Wとする。
【0091】
次に、図17(b)に示すように、コンタクトホール131a,131bの形成に使用したレジスト膜141にBをイオン注入して、レジスト膜141の表層のみを硬化させる。
【0092】
次いで、200〜230℃の温度でレジスト膜141を熱処理(焼成)する。これにより、図18に示すように、レジスト膜141の表面に微細な凹凸が形成される。その後、レジスト膜141の上に画素電極142を形成する。このようにして、表面にしわ状の微細な凹凸が設けられた画素電極(反射電極)を有する反射型液晶表示装置が製造される。
【0093】
本実施の形態においては、コンタクトホール131a,131bに形成に使用したレジスト膜141に荷電粒子を注入し、その後熱処理を施すことによりレジスト膜141の表面に微細なしわ状の凹凸を形成する。従って、第1の実施の形態に比べて工程数が減少し、製造コストが削減されるという効果が得られる。
【0094】
(その他の実施の形態)
第1の実施の形態では、イオン注入法によりレジスト膜133に荷電粒子を注入していたが、RIE法によりレジスト膜133に荷電粒子を注入してもよい。例えば、レジスト膜133をポストベークした後、RIE法により、圧力が6.0Pa、Heガス流量が300sccm、パワーが1000W、処理時間が30秒間の条件で、レジスト膜133に対しHeプラズマ処理を施す。
【0095】
RIE法によりレジスト膜133に荷電粒子を注入する場合、レジスト膜に覆われていない部分の最終保護膜がエッチングされにくいガスを使用することが必要である。最終保護膜がSiNにより形成されている場合、レジスト膜133には上述したようにHeを注入することが好ましい。RIE法によるレジスト膜133への荷電粒子の注入に使用可能なガスとしては、Heガスの他にも例えばCHF3 ガス及びHClガスがある。最終保護膜が窒化シリコンからなるときはCHF3 ガスを使用することが好ましく、最終保護膜が酸化シリコンからなるときはHClガスを使用することが好ましい。
【0096】
また、第1の実施の形態では、スイッチング素子としてチャネル保護型のTFTを使用した場合について説明したが、チャネルエッチング型のTFTを使用してもよい。チャネルエッチング型のTFTは、次のようにして形成する。
【0097】
即ち、図19(a)に示すように、ゲート絶縁膜124上に動作層となるアモルファスシリコン膜151を厚く(例えば1200Å)形成した後、その上にオーミックコンタクト層となるn+ 型アモルファスシリコン膜152を形成する。
【0098】
次に、図19(b)に示すように、フォトリソグラフィ法により、アモルファスシリコン膜151及びn+ 型アモルファスシリコン膜152を島状にパターニングする。
【0099】
次いで、図19(c)に示すように、ガラス基板121の上側全面に金属膜を形成し、フォトリソグラフィ法により金属膜をパターニングして、ソース電極153a及びドレイン電極153bを形成する。このとき、ソース電極153aとドレイン電極153bとの間を、アモルファスシリコン膜151の厚さ方向の途中までエッチングして、ソース電極153aとドレイン電極153bとの間を電気的に分離する。このようにして、チャネルエッチング型のTFTが完成する。
【0100】
更に、画素電極134に、図20に示すような中央部が若干屈曲した水平方向に延在するパターン161を設けてもよい。例えば、図11(a),(b)に示す工程で、金属膜122をエッチングしてゲートバスライン108a及び蓄積容量バスライン108bを形成する際に、中央部が若干屈曲した水平方向に延在する金属パターンを設けておく。これにより、この金属パターンに倣って画素電極134にも同様のパターン(凸部)161が形成される。
【0101】
その後、レジスト膜133を熱処理すると、レジスト膜133の表面のしわ状の凹凸は画素電極134のパターン161に規制されてパターン161と同じ方向に延出し、所望の方向に選択的に光が反射されるようになる。PDA等の小型の装置の場合、液晶表示装置とユーザの視線とのなす角度がほぼ一定であるので、反射光の方向を一方向に揃えることが好ましい。本実施の形態は、そのような場合に適用できる。
【0102】
(イオン注入条件及びベーク条件)
以下、最適なイオン注入条件及びベーク条件を調べた結果について説明する。
【0103】
本願発明者等は、まず、ガラス基板上の全面にポジ型の第1のノボラックフォトレジスト(以下、レジストAという)を1.3μmの厚さに塗布し、所定のパターンで露光及び現像処理した後、ホットプレートで150℃のポストベークを行った。その後、B2 H6 ガスを用い、加速電圧が30kV、ドーズ量が3×1015/cm2 、注入時間が216秒の条件で、レジスト膜の表層にBイオン注入した。そして,このレジスト膜を、更にレジストの硬化温度である220℃で熱焼成した。その結果、レジスト膜の表面に部分的にしわ状の凹凸が形成された。このときのレジスト膜の表面の光学顕微鏡像及びレジスト膜の断面の電子顕微鏡像を図23(a),(b)に示す。
【0104】
上記の条件では、レジスト膜の表面に凹凸が形成されない部分が多く存在するとともに、露光破裂やひび割れも多く発生した。本願発明者等は、露光破裂及びひび割れが多いことから、荷電粒子のドーズ量が多すぎるものと判断した。
【0105】
そこで、加速電圧を10kV、ドーズ量を1×1014/cm2 にさげて、同様の実験を行った。その結果、基板上のレジスト膜の全体にわたって、むらのない凹凸を形成することができた。
【0106】
その後、ガス種、加速電圧、ドーズ量及び時間を種々変化させて同様の実験を行った。また、フォトレジストをポジ型の第2のノボラックフォトレジスト(以下、レジストBという)に替えて同様の実験を行った。なお、レジスト膜の特性の違いを考慮して、レジストAの場合は膜厚を1.3μmとし、レジストBでは膜厚を3.0μmとした。そして、生成されたしわ状の凹凸のピッチや深さを調べた。それらの結果を図21,図22にまとめて示す。
【0107】
サンプルNo.2,3,6,7,8,9のサンプルについては、レジスト膜上に金属膜を形成して反射電極とし、その反射率を測定した。その結果も、図22に併せて示す。また、サンプルNo.2,3,6,7,8,10,11,12のサンプルの光学顕微鏡写真像を図24に示す。
【0108】
なお、図21において、HPは現像装置に付属するホットプレートを使用してベークを行ったことを示し、COはクリーンオーブン(タバイ製)を使用してベークを行ったことを示す。更に、反射率は反射電極の法線に対して30°の角度から平行光を照射し、法線方向での輝度を測定した。但し、凹凸のない標準白色板に同条件で入射させた場合の法線方向での反射強度を100%として相対値を示している。更にまた、低ドーズモードとは、電極の絞りでドーズ量を低減するモードである。
【0109】
これらの図21,図22に示すように、低ドーズモードで加速電圧を10kV、ドーズ量を3×1013/cm2 としたときにはレジスト膜に凹凸が全くできなかった。また、ベーク温度を170℃としたときも、レジスト膜に凹凸ができなかった。
【0110】
加速電圧が5kV〜60kV、ドーズ量が5×1013〜1×1015/cm2 のときは、レジスト膜にむらのない凹凸を再現性よく形成できることが確認された。また、PH3 ガスを用いてレジスト膜にPをイオン注入した場合も、レジスト膜にむらのない凹凸を再現性よく形成できることが確認された。
【0111】
入射角30°の平行光に対して反射率が最大となるのは、サンプルNo.8の60kVのときであり、このときのしわ状の凹凸のピッチは粗く、反射率は95.8%と高い値であった。
【0112】
また、現像装置のホットプレートでポストベークを行ったサンプルNo.1〜9では、プレートのピン跡や溝跡によるむらが目視で観察されたのに対して、クリーンオーブンでポストベーク温度を変化させたサンプルNo.10〜13では全くむらが見られなかった。
【0113】
更に、クリーンオーブンでポストベーク温度を変化させたサンプルNo.10〜13では、高温側でしわの深さが浅く制御できることも確認できた。
【0114】
このように、荷電粒子の照射条件やベーク時の温度を制御することにより、凹凸の傾斜角やピッチを大きく変化させることができる。従って、本発明によれば、例えば2〜5インチの小型の液晶表示装置に適した散乱度の低い鏡面に近い反射電極から、6〜15インチの中型の液晶表示装置に適した散乱度の高い反射電極まで、均一かつ再現性よく製造することが可能となる。これにより、反射型液晶表示装置の表示特性が向上するという効果を奏する。
【0115】
なお、本発明は、反射電極の一部に開口部を設け、暗いところではバックライトの光を液晶パネルに透過させて画像を表示する透過・反射型液晶表示装置にも適用することができる。
【0116】
(付記1)基板上に有機樹脂を塗布して有機樹脂膜を形成する工程と、前記有機樹脂膜をベークするベーク工程と、前記有機樹脂膜に荷電粒子を照射して表層のみを硬化させる荷電粒子照射工程と、前記有機樹脂膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する熱処理工程と、前記有機樹脂膜の上に反射電極を形成する反射電極形成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。
【0117】
(付記2)前記有機樹脂としてポジ型フォトレジストを使用することを特徴とする付記1に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【0118】
(付記3)前記ベーク工程では、130乃至165℃の温度でベークすることを特徴とする付記1に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【0119】
(付記4)前記熱処理工程では、200乃至230℃の温度で熱処理することを特徴とする付記1に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【0120】
(付記5)前記荷電粒子照射工程では、前記フォトレジスト膜に、H、He、B、P、Ar及びAsからなる群から選択された少なくとも1種のイオンを照射することを特徴とする付記1に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【0121】
(付記6)前記荷電粒子照射工程では、1kV乃至100kVの加速電圧で前記荷電粒子を加速することを特徴とする付記1に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【0122】
(付記7)前記荷電粒子照射工程では、前記荷電粒子の注入量を、1×1013乃至2×1015/cm2 とすることを特徴とする付記1に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【0123】
(付記8)前記荷電粒子照射工程では、イオン注入法、反応性イオンプラズマエッチング法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、誘導結合型ICP法及びTCP法のいずれかの方法により前記荷電粒子を前記フォトレジスト膜に照射することを特徴とする付記1に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
【0124】
(付記9)第1の基板上に、走査信号が供給されるゲートバスラインと、表示信号が供給されるデータバスラインと、ゲート電極が前記ゲートバスラインに接続されドレイン電極が前記データバスラインに接続された薄膜トランジスタとを形成する工程と、前記ゲートバスライン、前記データバスライン及び前記薄膜トランジスタの上方に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に第1のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト膜の前記薄膜トランジスタのソース電極に対応する位置に開口部を形成する第1の露光/現像工程と、前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、前記薄膜トランジスタのソース電極に通じるコンタクトホールを形成する工程と、前記第1のフォトレジスト膜を除去する工程と、前記絶縁膜上に第2のフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト膜の前記コンタクトホールに対応する位置に開口部を形成する第2の露光/現像工程と、前記第2のフォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程と、前記第2のフォトレジスト膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト膜の上側全面に導電性の反射膜を形成する工程と、前記反射膜をパターニングして第1の電極を形成する工程と、導電体膜からなる第2の電極が設けられた第2の基板と前記第1の基板とを対向させて配置し、両者の間に液晶を封入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。
【0125】
(付記10)第1の基板上に、走査信号が供給されるゲートバスラインと、表示信号が供給されるデータバスラインと、ゲート電極が前記ゲートバスラインに接続されドレイン電極が前記データバスラインに接続された薄膜トランジスタとを形成する工程と、前記ゲートバスライン、前記データバスライン及び前記薄膜トランジスタの上方に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記第フォトレジスト膜の前記薄膜トランジスタのソース電極に対応する位置に開口部を形成する露光/現像工程と、前記フォトレジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、前記薄膜トランジスタのソース電極に通じるコンタクトホールを形成する工程と、前記第フォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程と、前記フォトレジスト膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する工程と、前記フォトレジスト膜の上側全面に導電性の反射膜を形成する工程と、前記反射膜をパターニングして第1の電極を形成する工程と、導電体膜からなる第2の電極が設けられた第2の基板と前記第1の基板とを対向させて配置し、両者の間に液晶を封入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。
【0126】
(付記11)一対の基板間に液晶を封入して構成され、前記一対の基板の一方に、走査信号が供給されるゲートバスラインと、表示信号が供給されるデータバスラインと、ゲート電極が前記ゲートバスラインに接続され、ドレイン電極が前記データバスラインに接続された薄膜トランジスタと、前記ゲートバスライン、前記データバスライン及び前記薄膜トランジスタの上方に形成されて表面にしわ状の凹凸が設けられた有機樹脂膜と、前記有機樹脂膜の上に形成されて前記有機樹脂膜の凹凸に倣う凹凸が設けられた反射電極とを有する反射型液晶表示装置において、前記有機樹脂膜の凹凸が、荷電粒子を表層に注入した後、熱処理を施すことによって形成されたものであることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【0127】
(付記12)前記薄膜トランジスタが、チャネル保護型薄膜トランジスタであることを特徴とする付記11に記載の反射型液晶表示装置。
【0128】
(付記13)前記薄膜トランジスタが、チャネルエッチング型薄膜トランジスタであることを特徴とする付記11に記載の反射型液晶表示装置。
【0129】
(付記14)前記反射電極の下方に、前記ゲート電極と同じ層に形成されて前記しわ状の凹凸の延出方向を規制するパターンが設けられていることを特徴とする付記11に記載の反射型液晶表示装置。
【0130】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、荷電粒子を有機樹脂膜に照射して表層のみを硬化させ、その後熱処理を施して有機樹脂膜の表面にしわ状の凹凸を形成し、その上に反射電極を形成するので、凹凸の傾斜角及びピッチを精度よく制御することができる。これにより、反射型液晶表示装置の表示特性が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を示す断面図(その1)である。
【図2】図2は、従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を示す断面図(その2)である。
【図3】図3は、従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を示す断面図(その3)である。
【図4】図4は、従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を示す断面図(その4)である。
【図5】図5は、従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を示す断面図(その5)である。
【図6】図6は、従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を示す断面図(その6)である。
【図7】図7は、従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を示す断面図(その7)である。
【図8】図8は、本発明の実施の形態の反射型液晶表示装置を示すブロック図である。
【図9】図9は、本発明の実施の形態の反射型液晶表示装置の1画素を示す平面図である。
【図10】図10は図9のI−I線による断面図である。
【図11】図11は、本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その1)である。
【図12】図12は、本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その2)である。
【図13】図13は、本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その3)である。
【図14】図14は、本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その4)である。
【図15】図15は、本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その5)である。
【図16】図16は、本発明の第1の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その6)である。
【図17】図17は、本発明の第2の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その1)である。
【図18】図18は、本発明の第2の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図(その2)である。
【図19】図19は、チャネルエッチング型TFTの製造方法を示す断面図である。
【図20】図20は、画素電極134にしわ上の凹凸の延出方向を規制するパターンを設けた例を示す平面図である。
【図21】図21は、ガス種、加速電圧、ドーズ量及び時間を種々変化させてしわ状の凹凸の形成状態を調べた結果を示す図(その1)である。
【図22】図22は、ガス種、加速電圧、ドーズ量及び時間を種々変化させてしわ状の凹凸の形成状態を調べた結果を示す図(その2)である。
【図23】図23(a)はレジスト膜の表面に形成されたしわ状の凹凸の一例を示す光学顕微鏡像、図23(b)は同じくそのレジスト膜の断面の電子顕微鏡像である。
【図24】図24(a)〜(h)は、いずれもレジスト膜の表面に形成されたしわ状の凹凸の例を示す光学顕微鏡像である。
【符号の説明】
10,121,151…ガラス基板、
11a,108a…ゲートバスライン、
11b,108b…蓄積容量バスライン、
12,16,19,21,22,123,127,130,132,133,141…レジスト膜、
13,124…ゲート絶縁膜
14,125,151…アモルファスシリコン膜、
15,126…SiN膜、
15a,126a…チャネル保護膜、
17,128,152…n+ 型アモルファスシリコン膜、
18,23,24,122,129…金属膜、
18a…データバスライン、
18b,129a,153a…ソース電極、
18c,129b,153b…ドレイン電極、
18d,129c…蓄積容量電極、
20,131…最終保護膜、
20a,20b,131a,131b…コンタクトホール、
23a,134,142…画素電極(反射電極)、
101…制御回路、
102…データドライバ、
103…ゲートドライバ、
104…表示部、
105…TFT、
106…表示セル、
107…蓄積容量、
109a…データバスライン、
120…TFT基板、
135,155…配向膜、
150…CF基板、
152…ブラックマトリクス、
153…カラーフィルタ、
154…コモン電極、
161…画素電極に設けられたパターン
180…液晶。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a reflective liquid crystal display device in which a reflective electrode is formed on an organic resin film provided with fine irregularities. To the law Related.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device is advantageous in that it is thinner and lighter than a CRT (Cathode Ray Tube), can be driven at a low voltage and consumes less power, and can be used in televisions, notebook PCs (personal computers), desktop PCs, It is used in various electronic devices such as PDAs (mobile terminals) and mobile phones. In particular, an active matrix type liquid crystal display device provided with a TFT (Thin Film Transistor) as a switching element for each pixel exhibits excellent display characteristics comparable to a CRT due to its high driving capability, and is a desktop type. It has come to be widely used in fields where CRTs have been used, such as PCs and televisions.
[0003]
In general, a liquid crystal display device has a structure in which liquid crystal is sealed between two transparent substrates. A pixel electrode and a TFT are formed for each pixel on one of the two transparent substrates, and a color filter facing the pixel electrode and a common electrode common to each pixel are formed on the other substrate. Is formed. Hereinafter, the substrate on which the pixel electrode and the TFT are formed is called a TFT substrate, and the substrate on which the color filter and the common electrode are formed is called a CF substrate. A structure made of a TFT substrate, a CF substrate, and liquid crystal sealed between them is called a liquid crystal panel.
[0004]
The liquid crystal display device includes a transmissive liquid crystal display device that displays an image by controlling the amount of transmitted light for each pixel, and a reflective liquid crystal display device that displays an image by controlling the amount of reflected light for each pixel. is there. A transmissive liquid crystal display device requires a dedicated light source called a backlight, whereas a reflective liquid crystal display device uses ambient light (natural light or electric light) as a light source. There is an advantage that the power consumption is much smaller than that. In addition, outdoors, a reflective liquid crystal display device may have better visibility than a transmissive liquid crystal display device. For this reason, reflective liquid crystal display devices are mounted on notebook PCs, PDAs, and mobile phones that are often used mainly outdoors.
[0005]
In a reflective liquid crystal display device, a metal thin film having a high light reflectance is used as a pixel electrode (also referred to as a reflective electrode). Fine irregularities are provided on the surface of the metal thin film so that the visibility does not change greatly even if the position of viewing the liquid crystal panel (angle with respect to the liquid crystal panel) changes by irregularly reflecting light.
[0006]
The applicant of the present application has already proposed a method of forming fine wrinkle-like irregularities on the surface of the pixel electrode using a photoresist (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-221716). The method will be described below with reference to FIGS.
[0007]
First, as shown in FIG. 1A, a
[0008]
Next, as shown in FIG. 1B, the
[0009]
Next, as shown in FIG. 2A, a gate
[0010]
Thereafter, a positive photoresist film is formed on the SiN
[0011]
Next, as shown in FIG. 2B, the SiN
[0012]
Next, as shown in FIG. 3A, n serving as an ohmic contact layer is formed on the entire upper surface of the
[0013]
Next, as shown in FIG. 3B, the
[0014]
Next, as shown in FIG. 4A, a final
[0015]
Next, as shown in FIG. 4B, the final
[0016]
Next, as shown in FIG. 5A, a
[0017]
Next, as shown in FIG. 6A, Al is sputtered on the upper side of the
[0018]
Next, as shown in FIG. 6B, the
[0019]
[Patent Document 1]
JP 2002-221716A
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing method of the reflection type liquid crystal display device described above, the photoresist film is irradiated with UV to crosslink only the surface layer, and then subjected to heat treatment to form wrinkled irregularities on the photoresist film. In this case, the illuminance and illuminance distribution of the UV light are important, and unevenness occurs when these parameters change. However, it is difficult to irradiate the entire large substrate with UV uniformly and with good reproducibility.
[0021]
Further, in the above-described method, after the openings that lead to the
[0022]
For example, in the case of a small-sized liquid crystal display device used for a PDA, it is preferable to form relatively rough unevenness, and in the case of a medium-sized liquid crystal display device used for a notebook PC, relatively fine unevenness may be formed. preferable. However, the above-described method cannot meet such a demand.
[0023]
If the post-bake temperature is lower than 130 ° C., N in the resist film 2 May not be sufficiently removed, and exposure burst may occur during UV irradiation.
[0024]
From the above, an object of the present invention is to manufacture a reflective liquid crystal display device having a reflective electrode that can accurately control the inclination angle and pitch of the unevenness of the resist film and has no unevenness in the unevenness. Provide law It is to be.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problems include a step of applying an organic resin on a substrate to form an organic resin film, a baking step of baking the organic resin film, and irradiating the organic resin film with charged particles to cure only the surface layer. A charged particle irradiation step, a heat treatment step of heat-treating the organic resin film to form wrinkled irregularities on the surface, and a reflective electrode formation step of forming a reflective electrode on the organic resin film, In particle irradiation process, ion implantation method , Electric The problem is solved by a manufacturing method of a reflective liquid crystal display device, wherein the organic resin film is irradiated with charged particles by any one of a child cyclotron resonance plasma method, an inductively coupled IPC method, and a TCP method.
[0026]
The above-described problems include a gate bus line to which a scanning signal is supplied, a data bus line to which a display signal is supplied, a gate electrode connected to the gate bus line, and a drain electrode to the data bus on the first substrate. Forming a thin film transistor connected to a line; forming an insulating film over the gate bus line, the data bus line, and the thin film transistor; and forming a first photoresist film on the insulating film. A first exposure / development step of forming an opening in a position corresponding to the source electrode of the thin film transistor in the first photoresist film, and etching the insulating film using the first photoresist film as a mask Forming a contact hole leading to a source electrode of the thin film transistor; and the first photoresist A step of removing the film, a step of forming a second photoresist film on the insulating film, and a second exposure / formation for forming an opening at a position corresponding to the contact hole of the second photoresist film. A developing step, a step of injecting charged particles into the surface layer of the second photoresist film, a step of heat-treating the second photoresist film to form wrinkled irregularities on the surface, and the second photo Forming a conductive reflective film on the entire upper surface of the resist film; patterning the reflective film to form a first electrode; and a second electrode provided with a second electrode made of a conductive film. A step of placing the substrate and the first substrate facing each other and enclosing a liquid crystal therebetween, and in the step of injecting charged particles into the surface layer of the second photoresist film, ion implantation is performed. Law , Electric The problem is solved by a manufacturing method of a reflective liquid crystal display device using any one of a child cyclotron resonance plasma method, an inductively coupled IPC method, and a TCP method.
[0027]
The above-described problems include a gate bus line to which a scanning signal is supplied, a data bus line to which a display signal is supplied, a gate electrode connected to the gate bus line, and a drain electrode to the data bus on the first substrate. Forming a thin film transistor connected to a line; forming an insulating film over the gate bus line, the data bus line, and the thin film transistor; forming a photoresist film on the insulating film; An exposure / development process for forming an opening in the photoresist film at a position corresponding to the source electrode of the thin film transistor, and etching the insulating film using the photoresist film as a mask to form a contact hole leading to the source electrode of the thin film transistor Forming and injecting charged particles into the surface layer of the photoresist film A step of heat-treating the photoresist film to form wrinkled irregularities on the surface; a step of forming a conductive reflective film on the entire upper surface of the photoresist film; and patterning the reflective film A step of forming one electrode, a step of disposing a second substrate provided with a second electrode made of a conductor film and the first substrate, and enclosing a liquid crystal therebetween. In the step of injecting charged particles into the surface layer of the photoresist film, an ion implantation method , Electric The problem is solved by a manufacturing method of a reflective liquid crystal display device using any one of a child cyclotron resonance plasma method, an inductively coupled IPC method, and a TCP method.
[0029]
In the present invention, the charged particles are irradiated to cure only the surface layer of the organic resin film, and then heat treatment is performed to form wrinkled irregularities on the surface of the organic resin film. Examples of methods for irradiating an organic resin with charged particles include ion implantation (Ion Doping), reactive ion plasma etching (Reactive Ion Etching), electron cyclotron resonance plasma (Electron Cyclotron Resonance Plasm), and inductively coupled IPC ( Inductively Coupled Plasma (TCP) method and TCP (Transformer Coupled Plasm) method.
[0030]
The charged particles irradiated to the organic resin film are converted into thermal energy at the surface layer of the organic resin film, causing a thermal crosslinking reaction. Thereby, only the surface layer of the organic resin film is cured. After that, when heat treatment is applied, the surface of the organic resin film has different thermal deformation characteristics (thermal expansion coefficient or thermal shrinkage ratio) between the surface layer (crosslinked portion) and the deep portion (non-crosslinked portion) of the organic resin film. Unevenness is formed on the surface.
[0031]
The method of curing the surface layer of the organic resin film by irradiating the organic resin film with charged particles by ion implantation or RIE is uniform over the entire organic resin film on the substrate even when a large substrate is used. It is possible to irradiate charged particles. In addition, the reproducibility of the irradiation amount (dose amount) is also superior to the UV irradiation. As a result, fine wrinkle-like irregularities can be formed uniformly and with good reproducibility on the surface of the resist film.
[0032]
Further, it has been confirmed from experiments by the inventors of the present application that when only the surface layer of the organic resin film is cured by charged particles, irregularities are formed even when the baking temperature is 165 ° C. This is presumably because the energy of charged particles is higher than that of UV, and thus the difference in thermal deformation characteristics (thermal expansion coefficient or thermal contraction ratio) between the cured part and the uncured part becomes large. That is, according to the present invention, since the range of applicable bake temperatures is wide, the inclination angle and pitch of the unevenness can be greatly changed.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0034]
(Reflective liquid crystal display)
FIG. 8 is a block diagram showing a reflective liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
[0035]
The liquid crystal display device includes a
[0036]
The display unit 104 has a large number of pixels (sub-pixels) arranged in the horizontal direction and the vertical direction. One pixel includes a
[0037]
Further, the display unit 104 is provided with a plurality of
[0038]
The
[0039]
The data driver 102 includes a
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
That is, the data driver 102 sequentially outputs display signals (R signal, G signal, and B signal) to the
[0044]
The gate driver 103 includes a
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
That is, the gate driver 103 sequentially supplies scanning signals to the
[0049]
The
[0050]
FIG. 9 is a plan view showing one pixel of the reflective liquid crystal display device described above, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
[0051]
As shown in FIG. 10, the liquid crystal display device of the present embodiment includes a
[0052]
As shown in FIGS. 9 and 10, the
[0053]
As shown in FIG. 10, the resist
[0054]
The storage
[0055]
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 9, a part of the
[0056]
On the other hand, the
[0057]
The
[0058]
(First embodiment)
A method for manufacturing the reflective liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention will be described below.
[0059]
First, a method for manufacturing a TFT substrate will be described. 11 to 16 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the TFT substrate of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
[0060]
First, as shown in FIG. 11A, a
[0061]
Next, as shown in FIG. 11B, the
[0062]
After the
[0063]
Next, as shown in FIG. 12A, a
[0064]
Thereafter, a positive photoresist film is formed on the
[0065]
Next, as shown in FIG. 12B, the
[0066]
Next, as shown in FIG. 13A, an n-type contact layer is formed on the entire upper surface of the
[0067]
Thereafter, a resist
[0068]
Next, as shown in FIG. 13B, using the resist
[0069]
Next, as shown in FIG. 14A, a final
[0070]
Next, as shown in FIG. 14B, the final
[0071]
Next, as shown in FIG. 15A, a positive photoresist is applied to the entire upper surface of the
[0072]
Next, H 2 Diborane diluted with B (B 2 H 6 ) B (boron) is ion-implanted into the surface layer of the resist
[0073]
The ions implanted into the resist
[0074]
Further, as a method of implanting these ions into the resist
[0075]
Next, the resist
[0076]
Next, a metal film made of Al is formed to a thickness of about 150 nm on the entire upper surface of the
[0077]
Thereafter, a resist film for determining the shape of the pixel electrode is formed on the metal film, and the metal film is wet-etched with a mixed acid of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid, and the
[0078]
Hereinafter, a method for manufacturing the
[0079]
First, a Cr film is formed on the surface of the glass substrate 151 (the lower surface in FIG. 10), and this Cr film is patterned by photolithography to form a
[0080]
Next, ITO (Indium-Tin Oxide) is sputtered on the
[0081]
Next, a spacer (not shown) is disposed between the
[0082]
In the present embodiment, since the
[0083]
In this embodiment, since only the surface layer of the
[0084]
Further, by setting the post-bake temperature high, N in the resist
[0085]
(Second Embodiment)
A method for manufacturing the reflective liquid crystal display device according to the second embodiment will be described below. In the second embodiment, the resist film used for forming the contact hole of the final protective film is left, and irregularities are formed on the surface of the resist film.
[0086]
In the steps shown in FIGS. 14A and 14B of the first embodiment, when the
[0087]
On the other hand, in the second embodiment, a contact hole having a diameter smaller than the diameter of the opening of the resist film is formed by controlling the etching conditions.
[0088]
That is, as shown in FIG. 17A, after forming a final
[0089]
At this time, SF 6 Reduce the gas flow rate, O 2 When the gas flow rate is increased, the etching rate of the final
[0090]
Alternatively, the final
[0091]
Next, as shown in FIG. 17B, B is ion-implanted into the resist
[0092]
Next, the resist
[0093]
In this embodiment, fine wrinkle-like irregularities are formed on the surface of the resist
[0094]
(Other embodiments)
In the first embodiment, charged particles are injected into the resist
[0095]
When the charged particles are injected into the resist
[0096]
In the first embodiment, the case where a channel protection type TFT is used as the switching element has been described. However, a channel etching type TFT may be used. The channel etching type TFT is formed as follows.
[0097]
That is, as shown in FIG. 19A, an
[0098]
Next, as shown in FIG. 19B, the
[0099]
Next, as shown in FIG. 19C, a metal film is formed on the entire upper surface of the
[0100]
Further, the
[0101]
Thereafter, when the resist
[0102]
(Ion implantation conditions and baking conditions)
Hereinafter, the results of examining the optimum ion implantation conditions and baking conditions will be described.
[0103]
The inventors of the present application first applied a positive first novolak photoresist (hereinafter referred to as “resist A”) to a thickness of 1.3 μm on the entire surface of the glass substrate, and then exposed and developed with a predetermined pattern. Then, 150 degreeC post-baking was performed with the hotplate. Then B 2 H 6 Gas is used, acceleration voltage is 30 kV, and dose is 3 × 10 15 / Cm 2 B ions were implanted into the surface layer of the resist film under the condition that the implantation time was 216 seconds. This resist film was further thermally baked at 220 ° C., which is the curing temperature of the resist. As a result, wrinkle-like irregularities were partially formed on the surface of the resist film. The optical microscope image of the surface of the resist film at this time and the electron microscope image of the cross section of the resist film are shown in FIGS.
[0104]
Under the above conditions, there were many portions where the unevenness was not formed on the surface of the resist film, and many exposure bursts and cracks occurred. The inventors of the present application determined that the dose amount of charged particles was too large because of many exposure bursts and cracks.
[0105]
Therefore, the acceleration voltage is 10 kV and the dose is 1 × 10. 14 / Cm 2 A similar experiment was conducted. As a result, unevenness with no unevenness could be formed over the entire resist film on the substrate.
[0106]
Thereafter, the same experiment was performed with various changes in gas type, acceleration voltage, dose, and time. A similar experiment was conducted by replacing the photoresist with a positive type second novolak photoresist (hereinafter referred to as resist B). In consideration of the difference in characteristics of the resist film, the film thickness of the resist A was 1.3 μm, and the film thickness of the resist B was 3.0 μm. Then, the pitch and depth of the generated wrinkled irregularities were examined. The results are collectively shown in FIGS.
[0107]
For samples Nos. 2, 3, 6, 7, 8, and 9, a metal film was formed on the resist film to form a reflective electrode, and the reflectance was measured. The results are also shown in FIG. Moreover, the optical microscope photograph image of the sample of sample No.2,3,6,7,8,10,11,12 is shown in FIG.
[0108]
In FIG. 21, HP indicates that baking is performed using a hot plate attached to the developing device, and CO indicates that baking is performed using a clean oven (manufactured by Tabai). Further, the reflectance was measured by measuring the luminance in the normal direction by irradiating parallel light from an angle of 30 ° with respect to the normal line of the reflective electrode. However, the relative value is shown assuming that the reflection intensity in the normal direction when the light is incident on a standard white plate without unevenness under the same conditions as 100%. Furthermore, the low dose mode is a mode in which the dose is reduced by the aperture of the electrode.
[0109]
As shown in FIGS. 21 and 22, in the low dose mode, the acceleration voltage is 10 kV and the dose is 3 × 10. 13 / Cm 2 As a result, the resist film was not uneven at all. Further, even when the baking temperature was 170 ° C., the resist film was not uneven.
[0110]
Acceleration voltage 5kV-60kV, dose amount 5x10 13 ~ 1x10 15 / Cm 2 In this case, it was confirmed that uniform unevenness could be formed on the resist film with good reproducibility. PH Three It was confirmed that even when P was ion-implanted into the resist film using a gas, the unevenness in the resist film could be formed with good reproducibility.
[0111]
The maximum reflectivity with respect to parallel light with an incident angle of 30 ° is that of sample no. 8 and 60 kV. At this time, the pitch of the wrinkled irregularities was rough, and the reflectance was as high as 95.8%.
[0112]
In addition, sample No. No. 1 was post-baked on the hot plate of the developing device. In Nos. 1 to 9, while unevenness due to pin marks and groove marks on the plate was visually observed, sample No. 1 was obtained by changing the post-baking temperature in a clean oven. No unevenness was seen at 10-13.
[0113]
Further, sample No. 1 was obtained by changing the post-baking temperature in a clean oven. In 10-13, it was also confirmed that the wrinkle depth was shallow and could be controlled on the high temperature side.
[0114]
In this way, by controlling the irradiation conditions of charged particles and the temperature during baking, the inclination angle and pitch of the unevenness can be greatly changed. Therefore, according to the present invention, for example, from a reflective electrode close to a mirror surface having a low scattering degree suitable for a small liquid crystal display device of 2 to 5 inches, a high scattering degree suitable for a medium liquid crystal display device of 6 to 15 inches is obtained. Even the reflective electrode can be manufactured uniformly and with good reproducibility. As a result, the display characteristics of the reflective liquid crystal display device are improved.
[0115]
The present invention can also be applied to a transmissive / reflective liquid crystal display device in which an opening is provided in a part of the reflective electrode and the light of the backlight is transmitted through the liquid crystal panel in a dark place to display an image.
[0116]
(Appendix 1) A step of forming an organic resin film by applying an organic resin on a substrate, a baking step of baking the organic resin film, and a charge for irradiating the organic resin film with charged particles to cure only the surface layer It comprises a particle irradiation step, a heat treatment step for heat-treating the organic resin film to form wrinkled irregularities on the surface, and a reflection electrode formation step for forming a reflection electrode on the organic resin film. A method of manufacturing a reflective liquid crystal display device.
[0117]
(Additional remark 2) The positive type photoresist is used as said organic resin, The manufacturing method of the reflection type liquid crystal display device of
[0118]
(Supplementary note 3) The method for manufacturing a reflective liquid crystal display device according to
[0119]
(Additional remark 4) In the said heat processing process, it heat-processes at the temperature of 200 thru | or 230 degreeC, The manufacturing method of the reflection type liquid crystal display device of
[0120]
(Appendix 5) In the charged particle irradiation step, the photoresist film is irradiated with at least one ion selected from the group consisting of H, He, B, P, Ar, and As. A manufacturing method of the reflective liquid crystal display device described in 1.
[0121]
(Additional remark 6) The said charged particle irradiation process WHEREIN: The said charged particle is accelerated with the acceleration voltage of 1 kV thru | or 100 kV, The manufacturing method of the reflection type liquid crystal display device of
[0122]
(Supplementary Note 7) In the charged particle irradiation step, the charged particle injection amount is 1 × 10 13 To 2 × 10 15 / Cm 2 The method for manufacturing a reflective liquid crystal display device according to
[0123]
(Appendix 8) In the charged particle irradiation step, the charged particles are removed from the photoresist film by any one of an ion implantation method, a reactive ion plasma etching method, an electron cyclotron resonance plasma method, an inductively coupled ICP method, and a TCP method. The manufacturing method of the reflection type liquid crystal display device according to
[0124]
(Supplementary Note 9) On the first substrate, a gate bus line to which a scanning signal is supplied, a data bus line to which a display signal is supplied, a gate electrode connected to the gate bus line, and a drain electrode to the data bus line Forming a thin film transistor connected to the gate bus line, forming the insulating film above the data bus line and the thin film transistor, and forming a first photoresist film on the insulating film. And a first exposure / development step of forming an opening at a position corresponding to the source electrode of the thin film transistor in the first photoresist film, and etching the insulating film using the first photoresist film as a mask. Forming a contact hole leading to the source electrode of the thin film transistor, and forming the first photoresist film And a second exposure / development step of forming an opening at a position corresponding to the contact hole of the second photoresist film. A step of injecting charged particles into the surface layer of the second photoresist film, a step of heat-treating the second photoresist film to form wrinkled irregularities on the surface, and the second photoresist film Forming a conductive reflective film on the entire upper surface of the substrate, patterning the reflective film to form a first electrode, and a second substrate provided with a second electrode made of a conductive film, A method of manufacturing a reflection type liquid crystal display device, comprising: a step of placing the first substrate facing each other and enclosing a liquid crystal therebetween.
[0125]
(Supplementary Note 10) On the first substrate, a gate bus line to which a scanning signal is supplied, a data bus line to which a display signal is supplied, a gate electrode connected to the gate bus line, and a drain electrode to the data bus line Forming a thin film transistor connected to the gate bus line, the data bus line and the thin film transistor; forming a photoresist film on the insulating film; and An exposure / development process for forming an opening at a position corresponding to the source electrode of the thin film transistor in the first photoresist film, and etching the insulating film using the photoresist film as a mask to form a contact hole leading to the source electrode of the thin film transistor And forming charged particles into the surface layer of the first photoresist film. A step of heat-treating the photoresist film to form wrinkled irregularities on the surface; a step of forming a conductive reflective film on the entire upper surface of the photoresist film; and patterning the reflective film A step of forming one electrode, a step of disposing a second substrate provided with a second electrode made of a conductor film and the first substrate, and enclosing a liquid crystal therebetween. A method for producing a reflective liquid crystal display device, comprising:
[0126]
(Supplementary Note 11) A liquid crystal is sealed between a pair of substrates, and a gate bus line to which a scanning signal is supplied, a data bus line to which a display signal is supplied, and a gate electrode are provided on one of the pair of substrates. A thin film transistor connected to the gate bus line and having a drain electrode connected to the data bus line, and formed on the surface of the gate bus line, the data bus line, and the thin film transistor, and provided with wrinkled irregularities on the surface. In a reflective liquid crystal display device having an organic resin film and a reflective electrode formed on the organic resin film and provided with irregularities following the irregularities of the organic resin film, the irregularities of the organic resin film are charged particles. A reflection type liquid crystal display device, which is formed by performing heat treatment after injecting into the surface layer.
[0127]
(Supplementary note 12) The reflective liquid crystal display device according to
[0128]
(Supplementary note 13) The reflective liquid crystal display device according to
[0129]
(Supplementary note 14) The reflection according to
[0130]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the organic resin film is irradiated with charged particles to cure only the surface layer, and then heat treatment is performed to form wrinkle-like irregularities on the surface of the organic resin film. Since the reflective electrode is formed, the inclination angle and pitch of the unevenness can be controlled with high accuracy. As a result, the display characteristics of the reflective liquid crystal display device are improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view (No. 1) showing an example of a manufacturing method of a conventional reflective liquid crystal display device.
FIG. 2 is a sectional view (No. 2) showing an example of a manufacturing method of a conventional reflective liquid crystal display device.
FIG. 3 is a sectional view (No. 3) showing an example of a manufacturing method of a conventional reflective liquid crystal display device.
FIG. 4 is a cross-sectional view (No. 4) showing an example of a manufacturing method of a conventional reflective liquid crystal display device.
FIG. 5 is a sectional view (No. 5) showing an example of the manufacturing method of the conventional reflection type liquid crystal display device.
FIG. 6 is a sectional view (No. 6) showing an example of a manufacturing method of a conventional reflective liquid crystal display device.
FIG. 7 is a sectional view (No. 7) showing an example of the manufacturing method of the conventional reflection type liquid crystal display device.
FIG. 8 is a block diagram showing a reflective liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing one pixel of a reflective liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 11 is a sectional view (No. 1) showing the method for manufacturing the liquid crystal display according to the first embodiment of the invention.
FIG. 12 is a sectional view (No. 2) showing the method for manufacturing the liquid crystal display according to the first embodiment of the invention.
FIG. 13 is a sectional view (No. 3) showing the method for manufacturing the liquid crystal display according to the first embodiment of the invention.
FIG. 14 is a sectional view (No. 4) showing the method for manufacturing the liquid crystal display according to the first embodiment of the invention.
15 is a sectional view (No. 5) showing the method for manufacturing the liquid crystal display according to the first embodiment of the invention. FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view (No. 6) illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display according to the first embodiment of the invention.
FIG. 17 is a cross-sectional view (No. 1) illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display according to the second embodiment of the invention.
FIG. 18 is a cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a channel etching type TFT.
FIG. 20 is a plan view showing an example in which a pattern for restricting the extending direction of the unevenness on the wrinkle is provided on the
FIG. 21 is a diagram (part 1) showing a result of examining the formation state of wrinkle-like unevenness by variously changing the gas type, acceleration voltage, dose amount, and time.
FIG. 22 is a diagram (part 2) showing the result of examining the formation state of wrinkled irregularities by variously changing the gas type, acceleration voltage, dose amount, and time;
FIG. 23A is an optical microscope image showing an example of wrinkle-like irregularities formed on the surface of the resist film, and FIG. 23B is an electron microscope image of the cross section of the resist film.
FIGS. 24A to 24H are optical microscope images showing examples of wrinkled irregularities formed on the surface of a resist film.
[Explanation of symbols]
10, 121, 151 ... glass substrate,
11a, 108a ... gate bus line,
11b, 108b... Storage capacitor bus line,
12, 16, 19, 21, 22, 123, 127, 130, 132, 133, 141... Resist film,
13,124 ... Gate insulating film
14, 125, 151 ... amorphous silicon film,
15, 126 ... SiN film,
15a, 126a ... channel protective film,
17, 128, 152 ... n + Type amorphous silicon film,
18, 23, 24, 122, 129 ... metal film,
18a ... data bus line,
18b, 129a, 153a ... source electrodes,
18c, 129b, 153b ... drain electrodes,
18d, 129c ... storage capacitor electrode,
20, 131 ... final protective film,
20a, 20b, 131a, 131b ... contact holes,
23a, 134, 142 ... pixel electrodes (reflection electrodes),
101 ... Control circuit,
102: Data driver,
103 ... Gate driver,
104 ... display part,
105 ... TFT,
106 ... display cell,
107: Storage capacity,
109a ... data bus line,
120 ... TFT substrate,
135, 155 ... alignment film,
150 ... CF substrate,
152 ... Black matrix,
153 ... Color filter,
154 ... Common electrode,
161... Pattern provided on the pixel electrode
180 ... Liquid crystal.
Claims (4)
前記有機樹脂膜をベークするベーク工程と、
前記有機樹脂膜に荷電粒子を照射して表層のみを硬化させる荷電粒子照射工程と、
前記有機樹脂膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する熱処理工程と、
前記有機樹脂膜の上に反射電極を形成する反射電極形成工程とを有し、
前記荷電粒子照射工程においては、イオン注入法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、誘導結合型IPC法及びTCP法のうちのいずれかの方法により前記有機樹脂膜に荷電粒子を照射することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。Applying an organic resin on the substrate to form an organic resin film;
A baking step of baking the organic resin film;
A charged particle irradiation step of irradiating the organic resin film with charged particles and curing only the surface layer;
A heat treatment step of heat-treating the organic resin film to form wrinkled irregularities on the surface;
A reflective electrode forming step of forming a reflective electrode on the organic resin film,
In the charged particle irradiation step, and irradiating the ion implantation method, electron cyclotron resonance plasma method, the charged particles in the organic resin film by any of the methods of inductively coupled IPC method and TCP method A method of manufacturing a reflective liquid crystal display device.
前記ゲートバスライン、前記データバスライン及び前記薄膜トランジスタの上方に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に第1のフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記第1のフォトレジスト膜の前記薄膜トランジスタのソース電極に対応する位置に開口部を形成する第1の露光/現像工程と、
前記第1のフォトレジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、前記薄膜トランジスタのソース電極に通じるコンタクトホールを形成する工程と、
前記第1のフォトレジスト膜を除去する工程と、
前記絶縁膜上に第2のフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記第2のフォトレジスト膜の前記コンタクトホールに対応する位置に開口部を形成する第2の露光/現像工程と、
前記第2のフォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程と、
前記第2のフォトレジスト膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する工程と、
前記第2のフォトレジスト膜の上側全面に導電性の反射膜を形成する工程と、
前記反射膜をパターニングして第1の電極を形成する工程と、
導電体膜からなる第2の電極が設けられた第2の基板と前記第1の基板とを対向させて配置し、両者の間に液晶を封入する工程とを有し、
前記第2のフォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程においては、イオン注入法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、誘導結合型IPC法及びTCP法のうちのいずれかの方法を用いることを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。A gate bus line to which a scanning signal is supplied, a data bus line to which a display signal is supplied, a gate electrode connected to the gate bus line, and a drain electrode connected to the data bus line on the first substrate. Forming a thin film transistor; and
Forming an insulating film above the gate bus line, the data bus line, and the thin film transistor;
Forming a first photoresist film on the insulating film;
A first exposure / development step of forming an opening at a position corresponding to the source electrode of the thin film transistor in the first photoresist film;
Etching the insulating film using the first photoresist film as a mask to form a contact hole leading to a source electrode of the thin film transistor;
Removing the first photoresist film;
Forming a second photoresist film on the insulating film;
A second exposure / development step of forming an opening at a position corresponding to the contact hole of the second photoresist film;
Injecting charged particles into the surface layer of the second photoresist film;
Heat treating the second photoresist film to form wrinkled irregularities on the surface;
Forming a conductive reflective film on the entire upper surface of the second photoresist film;
Patterning the reflective film to form a first electrode;
A step of disposing a second substrate provided with a second electrode made of a conductor film and the first substrate facing each other, and enclosing a liquid crystal between the two,
Wherein in the second photoresist film step of injecting charged particles into the surface layer of, characterized by using any of the methods of the ion implantation method, electron cyclotron resonance plasma method, an inductively coupled IPC method and TCP method A method of manufacturing a reflective liquid crystal display device.
前記ゲートバスライン、前記データバスライン及び前記薄膜トランジスタの上方に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜の前記薄膜トランジスタのソース電極に対応する位置に開口部を形成する露光/現像工程と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングし、前記薄膜トランジスタのソース電極に通じるコンタクトホールを形成する工程と、
前記フォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程と、
前記フォトレジスト膜を熱処理して表面にしわ状の凹凸を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜の上側全面に導電性の反射膜を形成する工程と、
前記反射膜をパターニングして第1の電極を形成する工程と、
導電体膜からなる第2の電極が設けられた第2の基板と前記第1の基板とを対向させて配置し、両者の間に液晶を封入する工程とを有し、
前記フォトレジスト膜の表層に荷電粒子を注入する工程においては、イオン注入法、電子サイクロトロン共鳴プラズマ法、誘導結合型IPC法及びTCP法のうちのいずれかの方法を用いることを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。A gate bus line to which a scanning signal is supplied, a data bus line to which a display signal is supplied, a gate electrode connected to the gate bus line, and a drain electrode connected to the data bus line on the first substrate. Forming a thin film transistor; and
Forming an insulating film above the gate bus line, the data bus line, and the thin film transistor;
Forming a photoresist film on the insulating film;
An exposure / development step of forming an opening at a position corresponding to the source electrode of the thin film transistor in the photoresist film;
Etching the insulating film using the photoresist film as a mask to form a contact hole leading to a source electrode of the thin film transistor;
Injecting charged particles into the surface layer of the photoresist film;
Heat treating the photoresist film to form wrinkled irregularities on the surface;
Forming a conductive reflective film on the entire upper surface of the photoresist film;
Patterning the reflective film to form a first electrode;
A step of disposing a second substrate provided with a second electrode made of a conductor film and the first substrate facing each other, and enclosing a liquid crystal between the two,
In the step of injecting charged particles into the surface layer of the photoresist film, the reflection characterized by using any of the methods of the ion implantation method, electron cyclotron resonance plasma method, an inductively coupled IPC method and TCP method Type liquid crystal display device manufacturing method.
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