JP4625245B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）（以下、「ＬＣＤ」と称する）の製造方法に関し、特に、反射効率を増大させるのに適した液晶表示装置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で漸増しており、これに応じて、近来は、ＬＣＤ、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、ＥＬＤ(Electro Luminescent Display)、ＶＦＤ(Vacuum Fluorescent Display)など、種々の平板表示装置が研究されており、その一部は既に各種の装備で表示装置として活用されている。
そのうち、現在、画質が優れ且つ、軽量薄型、低消費電力などの特長によって、移動型画像表示装置の用途としてブラウン管(ＣＲＴ：Cathode Ray Tube)に代わるものとしてＬＣＤが最も多く使用されており、ノートブックコンピュータのモニターのような移動型の用途以外にも、テレビジョンモニターなどとして多様に開発されている。
このように液晶表示装置が多方面で画面表示装置としての役割を果たすために各種多様な技術的な発展が成されてきたにも拘わらず、画面表示装置として画像の品質を高める作業は、前記長所と背馳することが多かった。
従って、液晶表示装置が一般的な画面表示装置として多様な部分に用いられるためには、軽量薄型、低消費電力などの特徴を維持しつつ高精細、高輝度、大面積など高品位の画像をどの程度に実現できるかが発展のキーとなっていると言える。
尚、液晶表示装置は誘電率異方性を有する液晶物質に印加される電界を制御して光を透過又は遮断して画像又は映像を表示することになる。
尚、液晶表示装置は誘電率異方性を有する液晶物質に印加される電界を制御して光を透過又は遮断して画像又は映像を表示することになる。
また、液晶表示装置は、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などのように自体で光を発する表示素子とは異なり、自体で光を発せずに外部光を用いる。
前記のような液晶表示装置は、用いる光源によって透過型と反射型とに区分され、前記透過型の液晶表示装置は、液晶パネルの後面に付着されている背面光源（バックライト）から出てくる人為的な光を液晶に入射して、液晶の配列によって光量を調節して色を表示する形態である。
従って、前記透過型の液晶表示装置は、人為的な背面光源を用いるので電力消費が多いという短所がある反面、反射型の液晶表示装置は、光の大部分を外部の自然光や人造光源に依存する構造からなっているので、前記透過型の液晶表示装置に比べて電力消費が少ない。
しかしながら、前記反射型の液晶表示装置は暗い場所や、天気が曇っている場合には外部光を用いることができないという制約がある。
従って、前記透過型の液晶表示装置は、人為的な背面光源を用いるので電力消費が多いという短所がある反面、反射型の液晶表示装置は、光の大部分を外部の自然光や人造光源に依存する構造からなっているので、前記透過型の液晶表示装置に比べて電力消費が少ない。
しかしながら、前記反射型の液晶表示装置は暗い場所や、天気が曇っている場合には外部光を用いることができないという制約がある。
従って、前記二つのモードを必要によって適切に選択して用いる反射及び透過兼用の液晶表示装置が提案されている。
図１は一般の反射型カラー液晶表示装置を示す断面図である。
図１に示すように、カラーフィルター層（図示せず）及び共通電極１７が形成された上部基板１３と、薄膜トランジスタ（図示せず）及び反射電極１６が形成された下部基板１１と、前記上部基板１３と下部基板１１との間に介在する液晶１９からなる。
ここで、前記液晶１９は電界により所定の方向に配列されて光の流れを制御する光学的な異方性媒質である。
図１は一般の反射型カラー液晶表示装置を示す断面図である。
図１に示すように、カラーフィルター層（図示せず）及び共通電極１７が形成された上部基板１３と、薄膜トランジスタ（図示せず）及び反射電極１６が形成された下部基板１１と、前記上部基板１３と下部基板１１との間に介在する液晶１９からなる。
ここで、前記液晶１９は電界により所定の方向に配列されて光の流れを制御する光学的な異方性媒質である。
尚、前記液晶１９に代わって、これと類似した作用を行う光学的な異方性特性を有する任意の媒質を用いることも可能である。
前記上部基板１３と下部基板１１の外部面には光の偏光状態を人為的に制御できるように複数の光学媒質を配置する。
即ち、前記上部基板１３の上には散乱フィルム２１と位相差板２３及び偏光板２５が順次に積層されている。
ここで、前記散乱フィルム２１は、光を散乱させて観測者の立場でより広い範囲の視野角を提供するための装置であり、前記位相差板２３は、反射電極に進む光に影響を及ぼすλ/４プレートの特性を有する第１位相差フィルムと、λ/２プレートの特性を有する第２位相差フィルムとを張り合わせて構成する。
前記上部基板１３と下部基板１１の外部面には光の偏光状態を人為的に制御できるように複数の光学媒質を配置する。
即ち、前記上部基板１３の上には散乱フィルム２１と位相差板２３及び偏光板２５が順次に積層されている。
ここで、前記散乱フィルム２１は、光を散乱させて観測者の立場でより広い範囲の視野角を提供するための装置であり、前記位相差板２３は、反射電極に進む光に影響を及ぼすλ/４プレートの特性を有する第１位相差フィルムと、λ/２プレートの特性を有する第２位相差フィルムとを張り合わせて構成する。
前記位相差板２３は、電圧が印加されないオフ状態で進む光の位相を反転させて位相差を与える方法で、更に多量の光を外部に出射させて、高輝度の特性を有する液晶パネルを構成する。
また、前記偏光板２５は、透過軸の方向に振動する光を透過させて余分な成分を吸収する機能をする。
図２は一般的な反射型の液晶表示装置用アレイ基板を示す一部平面図である。
図２に示すように、下部基板１１上に画素領域を定義するために、一定間隔を隔てて一方に複数のゲート配線３３が配列され、前記ゲート配線３３に垂直な方向に一定間隔を隔てて複数のデータ配線３６が配列される。
図２は一般的な反射型の液晶表示装置用アレイ基板を示す一部平面図である。
図２に示すように、下部基板１１上に画素領域を定義するために、一定間隔を隔てて一方に複数のゲート配線３３が配列され、前記ゲート配線３３に垂直な方向に一定間隔を隔てて複数のデータ配線３６が配列される。
また、前記ゲート配線３３とデータ配線３６とが交差して定義された各画素領域（Ｐ）には、マトリクス状に形成される画素電極（反射電極）１６と、前記ゲート配線３３の信号によりスイッチングされて、前記データ配線３６の信号を前記各画素電極（反射電極）１６に伝える複数の薄膜トランジスタＴとが形成される。
ここで、前記薄膜トランジスタＴは、前記ゲート配線３３から突出して形成されるゲート電極２７と、全面に形成されたゲート絶縁膜（図示せず）と、前記ゲート電極２７の上側のゲート絶縁膜に形成される半導体層３０と、前記データ配線３６から突出して形成されるソース電極２９と、前記ソース電極に対向するドレイン電極３１とを備えている。
ここで、前記ドレイン電極３１は、前記画素電極１６とコンタクトホール３５を介して電気的に連結される。
なお、前記のように構成された下部基板１１は、一定空間を有して上部基板（図示せず）と貼り合せる。
なお、前記のように構成された下部基板１１は、一定空間を有して上部基板（図示せず）と貼り合せる。
ここで、前記上部基板１３には、下部基板１１に形成された画素領域Ｐと各々対応する開口部を有し、光遮断の役割を行うブラックマトリクス層と、カラー色を実現するための赤（Ｒ）/緑（Ｇ）/青(Ｂ)カラーフィルター層及び前記画素電極（反射電極）１６と共に、液晶を駆動する共通電極を含めてある。
このような下部基板１１と上部基板は、スペーサにより一定空間を設け注入口を有するシール剤により貼り合わされたうえ、両基板間に液晶が注入される。
この時、液晶注入方法は、前記シール剤で貼り合わされた両基板の間を真空状態に維持して液晶容器に前記液晶注入口を浸すようにすると、浸透圧現象により液晶が両基板の間に注入される。このように液晶を注入した後に前記液晶注入口を密封剤で密封する。
この時、液晶注入方法は、前記シール剤で貼り合わされた両基板の間を真空状態に維持して液晶容器に前記液晶注入口を浸すようにすると、浸透圧現象により液晶が両基板の間に注入される。このように液晶を注入した後に前記液晶注入口を密封剤で密封する。
図３は図２のII-II線に沿って切断した部分の断面図である。
図３に示すように、基板１１に、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）などの導電性の金属物質を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記導電性金属物質を選択的にパターニングして、ゲート配線３３（図２）と、前記ゲート配線３３から片側方向に突出延長されるゲート電極２７を形成する。
図３に示すように、基板１１に、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）などの導電性の金属物質を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記導電性金属物質を選択的にパターニングして、ゲート配線３３（図２）と、前記ゲート配線３３から片側方向に突出延長されるゲート電極２７を形成する。
また、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）とシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物質、又は、場合によってはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）とアクリルなどの有機絶縁物質を塗布してゲート絶縁膜２８を形成する。
また、前記ゲート絶縁膜２８が形成された下部基板１１の全面に純粋な非晶質シリコンと不純物が含まれた非晶質シリコンを蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記非晶質シリコンを選択的に除去して、前記ゲート電極２７上部のゲート絶縁膜２８上に島状の半導体層３０を形成する。
次に、前記半導体層３０が形成された下部基板１１の全面に、前述した導電性の金属を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記導電性金属を選択的に除去して、前記ゲート配線３３と垂直な方向を有するデータ配線３６と、前記ゲート電極２７の上部に突出延長したソース電極２９と、これとは所定の間隔離隔したドレイン電極３１とを形成する。
また、ベンゾサイクロブテンとアクリル樹脂のような有機絶縁物質を塗布して保護膜３４を形成し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記ドレイン電極３１の表面が所定部分露出されるように前記保護膜３４を選択的に除去してコンタクトホール３５を形成する。
次に、前記コンタクトホール３５が形成された基板１１の全面にアルミニウムのような反射特性に優れた不透明金属を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記不透明金属を選択的に除去して前記コンタクトホール３５を介して前記ドレイン電極３１と接触させ、前記画素領域Ｐ上に画素電極（反射電極）１６を形成する。
以下、添付図面を参照して背景技術の液晶表示装置の製造方法を説明する。
図４は凹凸が形成された反射電極を有するこれまでの液晶表示装置を示す平面図である。図５は図４のIV-IV線に沿って切断した部分の断面図である。
図４は凹凸が形成された反射電極を有するこれまでの液晶表示装置を示す平面図である。図５は図４のIV-IV線に沿って切断した部分の断面図である。
図４及び図５に示すように、下部基板１１の上部の所定部分には公知の技術で形成された薄膜トランジスタＴが形成され、前記薄膜トランジスタＴが形成された下部基板１１上に保護膜３４が形成されている。
また、凹凸３７ａが光の反射角度を改善するために薄膜トランジスタＴが形成された全体表面に所定間隔で形成される。
また、前記凹凸３７ａが形成された保護膜３４上に薄膜トランジスタのドレイン電極３１と電気的に連結した反射電極１６が形成されている。
また、前記凹凸３７ａが形成された保護膜３４上に薄膜トランジスタのドレイン電極３１と電気的に連結した反射電極１６が形成されている。
この時、前記反射電極１６は下部の保護膜３４上に形成された凹凸３７ａによって表面に凹凸を有することになり、外部から入射する光が更に反射して出射する場合に、前記凹凸３７ａに多角度で入射した光を一定の角度で結集して出射させることができる。
尚、前記凹凸３７ａを含んだ下部基板１１の全面に有機絶縁膜３８が形成されており、前記有機絶縁膜３８上に反射電極１６が形成されている。
図６Ａないし図６Ｅは図４のIV-IV線に沿って切断した背景技術の液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
先ず、図６Ａに示すように、薄膜トランジスタ（ゲート電極２７）、ゲート絶縁膜２８、ソース電極２９及びドレイン電極３１、及び半導体層３０が形成された下部基板１１の全面に保護膜３４を形成し、前記保護膜３４上にフォトアクリル樹脂３７を塗布する。
図６Ａないし図６Ｅは図４のIV-IV線に沿って切断した背景技術の液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
先ず、図６Ａに示すように、薄膜トランジスタ（ゲート電極２７）、ゲート絶縁膜２８、ソース電極２９及びドレイン電極３１、及び半導体層３０が形成された下部基板１１の全面に保護膜３４を形成し、前記保護膜３４上にフォトアクリル樹脂３７を塗布する。
次に、図６Ｂに示すように、露光及び現像工程で前記フォトアクリル樹脂３７をパターニングして一定間隔で複数のフォトアクリル樹脂パターン３７ｂを形成する。
次に、図６Ｃに示すように、前記フォトアクリル樹脂パターン３７ｂを熱処理によりリフロー（reflow）して半球型の凹凸３７ａを形成する。
続いて、図６Ｄに示すように、前記半球型の凹凸３７ａを含んだ下部基板１１の全面に有機絶縁膜３８を形成し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して薄膜トランジスタのドレイン電極３１の表面が所定部分露出されるように、前記有機絶縁膜３８及び保護膜３４を選択的に除去してコンタクトホール３５を形成する。
次に、図６Ｃに示すように、前記フォトアクリル樹脂パターン３７ｂを熱処理によりリフロー（reflow）して半球型の凹凸３７ａを形成する。
続いて、図６Ｄに示すように、前記半球型の凹凸３７ａを含んだ下部基板１１の全面に有機絶縁膜３８を形成し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して薄膜トランジスタのドレイン電極３１の表面が所定部分露出されるように、前記有機絶縁膜３８及び保護膜３４を選択的に除去してコンタクトホール３５を形成する。
そして、図６Ｅに示すように、前記コンタクトホール３５を含む下部基板１１の全面にアルミニウムのような反射特性に優れた導電性不透明金属を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記導電性金属を選択的に除去して、ドレイン電極３１と接続させて前記画素領域に画素電極の反射電極１６を形成する。
この時、前記反射電極１６は前記複数の凹凸３７ａにより凹凸形態を有する。
この時、前記反射電極１６は前記複数の凹凸３７ａにより凹凸形態を有する。
しかしながら、前記のような背景技術の液晶表示装置の製造方法において、反射電極１６の表面が凹凸を有するために別途のフォトアクリルを使用するか、追加的な熱処理工程を実施しなければならないので、工程が複雑、かつ製造費用が増加するという問題があった。
本発明は、上記背景技術の問題点を解決するためのもので、単なる工程を介して凹凸構造を有する反射電極を効果的に構成し、反射効率を極大化した液晶表示装置の製造方法を提供することが目的である。
上記目的を達成するための本発明による液晶表示装置の製造方法は、基板上に第１絶縁膜を形成する段階と、前記第１絶縁膜上に複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層を形成する段階と、前記基板の全面に全面エッチングを介して前記フォトレジスト層を除去すると共に、前記第１絶縁膜を表面から所定の厚さだけエッチングして前記第１絶縁膜の表面に複数の凹部及び凸部を形成する段階と、前記第１絶縁膜上に反射電極を形成する段階とを含んでなることを特徴とする。
また、本発明の他の実施例による液晶表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタが形成された基板の全面に第１絶縁膜を形成する段階と、前記第１絶縁膜上に複数の凹部及び凸部を有する複数のフォトレジスト層を形成する段階と、前記基板の全面に全面エッチングを介して前記フォトレジスト層を除去すると共に前記第１絶縁膜を表面から所定の厚さだけエッチングして、前記第１絶縁膜の表面に複数の凹部及び凸部を形成する段階と、前記凹部及び凸部が形成された第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する段階と、前記第２絶縁膜上に反射電極を形成する段階と、 前記反射電極を含む基板の全面に第３絶縁膜を形成する段階と、前記薄膜トランジスタの所定部分が露出されるように前記第３絶縁膜、第２絶縁膜、第１絶縁膜を選択的に除去してコンタクトホールを形成する段階と、前記コンタクトホールを介してドレイン電極と電気的に連結される透明電極を形成する段階とを含んでなることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置の製造方法によると、次のような効果がある。
第一に、絶縁膜上に複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層を形成した後、全面エッチングを介してフォトレジスト層と絶縁膜を同時にエッチングすることにより、絶縁膜の表面に複数の凹部及び凸部を形成し、その上に反射電極を形成して反射効率を向上させることができる。
第一に、絶縁膜上に複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層を形成した後、全面エッチングを介してフォトレジスト層と絶縁膜を同時にエッチングすることにより、絶縁膜の表面に複数の凹部及び凸部を形成し、その上に反射電極を形成して反射効率を向上させることができる。
第二に、一般的なフォトレジストを用いて凹凸構造の反射電極を形成することで費用低減を図ることができる。
第三に、単純な工程を介して凹凸構造の反射電極を形成することで、高品質の反射型、及び半透過型の液晶表示装置が得られる。
本発明は、絶縁膜上に複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層を形成した後、全面エッチングを介してフォトレジスト層と絶縁膜を同時にエッチングすることにより絶縁膜の表面に複数の凹部又は凸部を形成し、その上に反射電極を形成することで、簡単かつ安価に極めて反射効率の高い液晶表示装置が得られる製造方法を実現した。
以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
図７Ａないし図７Ｆは本発明による液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
図７Ａに示すように、薄膜トランジスタが形成された絶縁基板４１の全面に第１絶縁膜４２を形成する。
図７Ａないし図７Ｆは本発明による液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
図７Ａに示すように、薄膜トランジスタが形成された絶縁基板４１の全面に第１絶縁膜４２を形成する。
ここで、前記第１絶縁膜４２は有機絶縁膜であって、アクリル樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ、酸化膜、窒化膜のうち何れか一つを用いることができ、その厚さは１〜５μｍに形成する。
次に前記第１絶縁膜４２上にフォトレジスト４３を塗布する。
また、前記絶縁基板４１の全面に塗布されたフォトレジスト４３の中の有機溶剤を揮発させるために、８０℃前後の比較的低温で約２分間ソフトベークを行う。
次に前記第１絶縁膜４２上にフォトレジスト４３を塗布する。
また、前記絶縁基板４１の全面に塗布されたフォトレジスト４３の中の有機溶剤を揮発させるために、８０℃前後の比較的低温で約２分間ソフトベークを行う。
尚、ベーク方式はホットプレート式、加熱窒素方式、赤外加熱、マイクロウェーブ加熱、恒温槽などを利用でき、インライン化との関係で赤外加熱、ホットプレート、マイクロウェーブ加熱方式などが汎用される。
ここで、前記薄膜トランジスタは、通常の工程により絶縁基板４１の所定領域に形成されるゲート電極４４と、前記ゲート電極４４を含んだ絶縁基板４１の全面に形成されるゲート絶縁層４５と、前記ゲート電極４４の上部のゲート絶縁層４５上に形成される半導体層４６と、前記半導体層４６の一部分にオーバーラップしながら所定の間隔で形成されるソース電極４７とドレイン電極４８からなっている。
ここで、前記薄膜トランジスタは、通常の工程により絶縁基板４１の所定領域に形成されるゲート電極４４と、前記ゲート電極４４を含んだ絶縁基板４１の全面に形成されるゲート絶縁層４５と、前記ゲート電極４４の上部のゲート絶縁層４５上に形成される半導体層４６と、前記半導体層４６の一部分にオーバーラップしながら所定の間隔で形成されるソース電極４７とドレイン電極４８からなっている。
図７Ｂに示すように、露光及び現像工程で前記フォトレジスト４３をパターニングして表面に複数の凹凸を有するフォトレジスト層４３ａを形成し、前記フォトレジスト層４３ａを１００〜２００℃の程度の高温で２〜３分間ハードベークを行う。
ここで、前記フォトレジスト層４３ａは小型の円形マスクパターン（直径５μｍ）を使用することで、一般のフォト工程時にフォトレジストの表面に凹凸形成が可能となる。
ここで、前記フォトレジスト層４３ａは小型の円形マスクパターン（直径５μｍ）を使用することで、一般のフォト工程時にフォトレジストの表面に凹凸形成が可能となる。
尚、前記ハードベークは、現像によってフォトレジスト層４３ａを固めるための工程であって、露光及び現像後のフォトレジスト層４３ａには、まだ蒸発しない有機成分や硬化しない部分が残っているので、熱処理してボトムとの密着性も向上させ、耐エッチング性も増大させる。
次に、図７Ｃに示すように、前記フォトレジスト層４３ａを含む絶縁基板４１の全面エッチングを介して前記フォトレジスト層４３ａを除去すると共に、前記第１絶縁膜４２を表面から所定の厚さだけ除去して前記第１絶縁膜４２の表面に複数の凹部及び凸部を有する凹凸４２ａを形成する。
ここで、前記全面エッチングはＳＦ６＋Ｏ２＋Ｈｅの混合ガスを用いて行う。
尚、前記凹凸４２ａはドライエッチングを介して形成され、前記全面エッチングによってフォトレジスト層４３ａが除去されつつ、フォトレジスト層４３ａが形成されていた凹凸下部の第１絶縁膜４２が突出した形状に形成される。
一般的に、フォトレジストにより形成された凹凸は耐熱及び耐化学性に劣るので素子への直接採用は困難である。
尚、前記凹凸４２ａはドライエッチングを介して形成され、前記全面エッチングによってフォトレジスト層４３ａが除去されつつ、フォトレジスト層４３ａが形成されていた凹凸下部の第１絶縁膜４２が突出した形状に形成される。
一般的に、フォトレジストにより形成された凹凸は耐熱及び耐化学性に劣るので素子への直接採用は困難である。
従って、図７Ｄに示すように、前記凹凸４２ａが形成された第１絶縁膜４２を含む絶縁基板４１の全面に前記第１絶縁膜４２と同一物質を用いて第２絶縁膜４９を所定の厚さで形成する。
ここで、前記第２絶縁膜４９は、第１絶縁膜４２の表面に凹凸４２ａを形成した後、前記凹凸４２ａの間の平坦な領域を最小化するために前記第１絶縁膜４２と同一物質又は類似物質でオーバーコーティングを行う。
ここで、前記第２絶縁膜４９は、第１絶縁膜４２の表面に凹凸４２ａを形成した後、前記凹凸４２ａの間の平坦な領域を最小化するために前記第１絶縁膜４２と同一物質又は類似物質でオーバーコーティングを行う。
尚、前記凹凸４２ａが形成された第１絶縁膜４２上に第２絶縁膜４９を必ずしも形成する必要はない。
また、本発明で光効率を増大するために、前記形成された凹凸４２ａの高さＨは０．５〜１μｍで形成することが望ましく、前記凹凸４２ａの高さ（Ｈ）対隣り合う凹凸４２ａの中心間の距離（Ｗ）は１：１０〜１：３０で形成することが望ましい。
また、本発明で光効率を増大するために、前記形成された凹凸４２ａの高さＨは０．５〜１μｍで形成することが望ましく、前記凹凸４２ａの高さ（Ｈ）対隣り合う凹凸４２ａの中心間の距離（Ｗ）は１：１０〜１：３０で形成することが望ましい。
次に、図７Ｅに示すように、薄膜トランジスタのドレイン電極の所定部分が露出されるように、前記第２絶縁膜４９及び第１絶縁膜４２を選択的に除去してコンタクトホール５０を形成する。
そして、図７Ｆに示すように、前記コンタクトホール５０を含む絶縁基板４１の全面にアルミニウムのような反射特性に優れた導電性の不透明金属を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記導電性の不透明金属を選択的に除去して、ドレイン電極に接続させて、前記画素領域上に画素電極の反射電極５１を形成する。
そして、図７Ｆに示すように、前記コンタクトホール５０を含む絶縁基板４１の全面にアルミニウムのような反射特性に優れた導電性の不透明金属を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記導電性の不透明金属を選択的に除去して、ドレイン電極に接続させて、前記画素領域上に画素電極の反射電極５１を形成する。
この時、前記反射電極５１は、前記第１絶縁膜４２の表面に凹凸４２ａが形成されているので凹凸形態を有する。ここで、前記不透明金属膜として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜、銀（Ａｇ）膜、モリブデン（Ｍｏ）膜、タングステン（Ｗ）膜、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）合金膜、クロム（Ｃｒ）膜のうちの何れか一つの膜を選択して形成できる。
前記のように形成された本発明の液晶表示装置は、反射電極５１が凹凸形状を有することによって反射電極の反射率を高める。
前記のように形成された本発明の液晶表示装置は、反射電極５１が凹凸形状を有することによって反射電極の反射率を高める。
図８は図７Ｂのフォトレジスト層を示す写真である。
図８に示すように、画素領域上に複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層４３ａが形成されていることがわかる。
図９は、図７Ｆの反射電極を完成した後の状態を示す断面写真である。
図９に示すように、反射電極５１の表面が凹凸構造で形成されていることがわかる。
図８に示すように、画素領域上に複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層４３ａが形成されていることがわかる。
図９は、図７Ｆの反射電極を完成した後の状態を示す断面写真である。
図９に示すように、反射電極５１の表面が凹凸構造で形成されていることがわかる。
前記のように、本発明では反射型の液晶表示装置の製造方法について述べているが、前記のような方法を介して反射部の表面が凹凸形態に形成された半透過型の液晶表示装置を製作できる。
また、本発明では反射電極が画素電極の役割を果たしているが、実質的に凹凸構造を有する反射電極を形成し、それ以降に画素電極を別途の工程によって形成することもできる。
また、本発明では反射電極が画素電極の役割を果たしているが、実質的に凹凸構造を有する反射電極を形成し、それ以降に画素電極を別途の工程によって形成することもできる。
即ち、図１０Ａないし図１０Ｇは、本発明の他の実施例による液晶表示装置の製造方法を示す工程断面図である。
図１０Ａに示すように、薄膜トランジスタが形成された絶縁基板１０１の全面に第１絶縁膜１０２を形成する。
ここで、前記第１絶縁膜１０２は有機絶縁膜であって、アクリル樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ、酸化膜、窒化膜のうち何れか一つを用い、その厚さは１〜５μｍで形成する。
図１０Ａに示すように、薄膜トランジスタが形成された絶縁基板１０１の全面に第１絶縁膜１０２を形成する。
ここで、前記第１絶縁膜１０２は有機絶縁膜であって、アクリル樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ、酸化膜、窒化膜のうち何れか一つを用い、その厚さは１〜５μｍで形成する。
次に、前記第１絶縁膜１０２上にフォトレジスト１０３を塗布する。
また、前記絶縁基板１０１の全面に塗布されたフォトレジスト１０３中の有機溶剤を揮発させるために、８０℃前後の低温で約２分間ソフトベークを行う。
また、前記絶縁基板１０１の全面に塗布されたフォトレジスト１０３中の有機溶剤を揮発させるために、８０℃前後の低温で約２分間ソフトベークを行う。
尚、ベーク方式はホットプレート式、加熱窒素方式、赤外加熱、マイクロウェーブ加熱、恒温槽などを利用でき、インライン化との関係で赤外加熱、ホットプレート、マイクロウェーブ加熱方式などが汎用される。
ここで、前記薄膜トランジスタは、通常の工程により絶縁基板１０１の所定領域に形成されるゲート電極１０４と、前記ゲート電極１０４を含んだ絶縁基板１０１の全面に形成されるゲート絶縁層１０５と、前記ゲート電極１０４の上部のゲート絶縁層１０５上に形成される半導体層１０６と、前記半導体層１０６の一部分にオーバーラップしながら所定の間隔で形成されるソース電極１０７とドレイン電極１０８からなっている。
図１０Ｂに示すように、露光及び現像工程で前記フォトレジスト１０３をパターニングして表面に複数の凹凸を有するフォトレジスト層１０３ａを形成し、前記フォトレジスト層１０３ａを１００〜２００℃の高温で２〜３分間ハードベークを行う。
ここで、前記フォトレジスト層１０３ａは、小型の円形マスクパターン（直径５μｍ）を使用することで、一般のフォト工程時にフォトレジストの表面に凹凸形成が可能となる。
ここで、前記フォトレジスト層１０３ａは、小型の円形マスクパターン（直径５μｍ）を使用することで、一般のフォト工程時にフォトレジストの表面に凹凸形成が可能となる。
尚、前記ハードベークは現像によってフォトレジスト層１０３ａを固めるための工程であって、露光及び現像後のフォトレジスト層１０３ａには、まだ蒸発しない有機成分や硬化しない部分が残っているので、熱処理してボトムとの密着性も向上させ、耐エッチング性も増大させる。
次に、図１０Ｃに示すように、前記フォトレジスト層１０３ａを含む絶縁基板１０１の全面エッチングを介して前記フォトレジスト層１０３ａを除去すると共に、前記第１絶縁膜１０２を表面から所定の厚さだけ除去して前記第１絶縁膜１０２の表面に複数の凹部及び凸部を有する凹凸１０２ａを形成する。
ここで、前記全面エッチングはＳＦ６＋Ｏ２＋Ｈｅの混合ガスを用いて行う。
尚、前記凹凸１０２ａはドライエッチングを介して形成され、前記全面エッチングによってフォトレジスト層１０３ａが除去されつつ、フォトレジスト層１０３ａが形成されていた領域下部の第１絶縁膜１０２が突出した形状に形成される。
一般的に、フォトレジストにより形成された凹凸は耐熱及び耐化学性に劣るので素子への直接採用は困難である。
尚、前記凹凸１０２ａはドライエッチングを介して形成され、前記全面エッチングによってフォトレジスト層１０３ａが除去されつつ、フォトレジスト層１０３ａが形成されていた領域下部の第１絶縁膜１０２が突出した形状に形成される。
一般的に、フォトレジストにより形成された凹凸は耐熱及び耐化学性に劣るので素子への直接採用は困難である。
従って、図１０Ｄに示すように、前記凹凸１０２ａが形成された第１絶縁膜１０２を含む絶縁基板１０１の全面に前記第１絶縁膜１０２と同一の物質を用いて第２絶縁膜１０９を所定の厚さで形成する。
ここで、前記第２絶縁膜１０９は、第１絶縁膜１０２の表面に凹凸１０２ａを形成した後、前記凹凸１０２ａの間の平坦な領域を最小化するために前記第１絶縁膜１０２と同一物質又は類似物質でオーバーコーティングを行う。
ここで、前記第２絶縁膜１０９は、第１絶縁膜１０２の表面に凹凸１０２ａを形成した後、前記凹凸１０２ａの間の平坦な領域を最小化するために前記第１絶縁膜１０２と同一物質又は類似物質でオーバーコーティングを行う。
尚、前記凹凸１０２ａが形成された第１絶縁膜１０２上に、第２絶縁膜１０９を必ずしも形成する必要はない。
また、本発明で光効率を増大するために、前記形成された凹凸１０２ａの高さ（Ｈ）は０．５〜１μｍで形成することが望ましく、前記凹凸１０２ａの高さ（Ｈ）対隣り合う凹凸１０２ａの中心間の距離（Ｗ）は１：１０〜１：３０で形成することが望ましい。
また、本発明で光効率を増大するために、前記形成された凹凸１０２ａの高さ（Ｈ）は０．５〜１μｍで形成することが望ましく、前記凹凸１０２ａの高さ（Ｈ）対隣り合う凹凸１０２ａの中心間の距離（Ｗ）は１：１０〜１：３０で形成することが望ましい。
次に、図１０Ｅに示すように、前記絶縁基板の全面に不透明金属膜を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記不透明金属膜を選択的に除去して反射電極１１０を形成する。
この時、前記反射電極１１０は、前記第１絶縁膜１０２の表面に凹凸１０２ａが形成されているので凹凸形態を有する。
ここで、前記不透明金属膜として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜、銀（Ａｇ）膜、モリブデン（Ｍｏ）膜、タングステン（Ｗ）膜、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）合金膜、クロム（Ｃｒ）膜のうちの何れか一つの膜を選択して形成できる。
この時、前記反射電極１１０は、前記第１絶縁膜１０２の表面に凹凸１０２ａが形成されているので凹凸形態を有する。
ここで、前記不透明金属膜として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）膜、銀（Ａｇ）膜、モリブデン（Ｍｏ）膜、タングステン（Ｗ）膜、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）合金膜、クロム（Ｃｒ）膜のうちの何れか一つの膜を選択して形成できる。
続いて、図１０Ｆに示すように、前記反射電極１１０を含む下部基板１１０の全面に第３絶縁膜１１１を形成し、前記ドレイン電極１０８表面の所定部分が露出されるようにフォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記第３絶縁膜１１１、第２絶縁膜１０９、第１絶縁膜１０２を選択的に除去してコンタクトホール１１２を形成する。
そして、図１０Ｇに示すように、前記コンタクトホール１１２を含む絶縁基板１０１の全面に透明金属膜を蒸着し、フォトリソグラフィー及びエッチング工程を介して前記透明金属膜を選択的に除去し、前記コンタクトホール１１２を介して前記ドレイン電極１０８と電気的に連結させて前記反射電極１１０を完全に覆う透明電極１１３を形成する。
ここで、前記透明金属膜は、ＩＴＯ、ＩＺＯ又はＩＴＺＯなどをＣＶＤ方法又はスパッタリング方法で蒸着する。
以上本発明の好適な一実施態様について説明したが、前記実施態様に限定されず、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。
４１ 下部基板
４２ 第１絶縁膜
４３ フォトレジスト
４９ 第２絶縁膜
５０ コンタクトホール
５１ 反射電極
４２ 第１絶縁膜
４３ フォトレジスト
４９ 第２絶縁膜
５０ コンタクトホール
５１ 反射電極
Claims (6)
- 薄膜トランジスタが形成された基板の全面に第１絶縁膜を形成する段階と、
前記第１絶縁膜上に複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層を形成する段階と、
前記基板の全面にＳＦ ６ ＋Ｏ ２ ＋Ｈｅの混合ガスを用いて全面エッチングを介して前記フォトレジスト層を除去すると共に、前記第１絶縁膜を表面から所定の厚さだけエッチングして前記第１絶縁膜の表面に複数の凹部及び凸部を形成する段階と、
前記凹部及び凸部が形成された第１絶縁膜上に前記第１絶縁膜と同一の物質からなる第２絶縁膜を形成する段階と、
前記第２絶縁膜上に反射電極を形成する段階と、
前記反射電極を含む基板の全面に第３絶縁膜を形成する段階と、
前記薄膜トランジスタのドレイン電極が露出されるように前記第３絶縁膜、第２絶縁膜、第１絶縁膜を選択的に除去してコンタクトホールを形成する段階と、
前記コンタクトホールを介してドレイン電極と電気的に連結される透明電極を形成する段階とを含んでなる液晶表示装置の製造方法。
- 前記第１絶縁膜、第２絶縁膜はアクリル樹脂、ポリイミド、ＢＣＢのうちのいずれか一つを用いる請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第１絶縁膜は１〜５μｍの厚さで形成する請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層を形成する段階は、
前記第１絶縁膜上にフォトレジストを塗布する段階と、
前記フォトレジストが塗布された基板を所定温度で所定時間の間ソフトベークする段階と、
前記フォトレジストを露光及び現像工程でパターニングして複数の凹部及び凸部を有するフォトレジスト層を形成する段階と、
前記フォトレジスト層を所定温度で所定時間の間ハードベークする段階とを含んでなる請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記反射電極はアルミニウム膜、銀膜、モリブデン膜、タングステン膜、アルミニウム−ネオジム合金膜、クロム膜のうちの何れか一つの膜を選択して用いる請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記透明電極はＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＺＯのうちの何れか一つの膜を選択して形成する請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
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