特開 2022-190211 表示装置、及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190211

(43)【公開日】2022-12-26

(54)【発明の名称】表示装置、及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1368 20060101AFI20221219BHJP

   G02F 1/1343 20060101ALI20221219BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20221219BHJP

   G02F 1/167 20190101ALI20221219BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1368

G02F1/1343

G02F1/1333 505

G02F1/167

G09F9/30 349D

G09F9/30 338

G09F9/30 330

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021098425

(22)【出願日】2021-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】保苅 一志

【テーマコード（参考）】

2H092

2H190

2H192

2K101

5C094

【Ｆターム（参考）】

2H092GA29

2H092HA04

2H092JA26

2H092JA46

2H092JA47

2H092JB69

2H092KA24

2H092KB04

2H092MA18

2H092MA19

2H092MA20

2H092NA27

2H092QA07

2H092QA09

2H092QA10

2H092QA15

2H190HA03

2H190HA04

2H190HB03

2H190HB04

2H190HB06

2H190HC12

2H190KA05

2H190KA07

2H190KA08

2H190KA11

2H190LA08

2H190LA09

2H190LA22

2H192AA24

2H192BC35

2H192BC74

2H192CB05

2H192CC73

2H192DA23

2H192DA82

2H192EA22

2H192EA32

2H192EA66

2H192HA47

2H192HA64

2H192HA66

2H192JA06

2H192JA07

2H192JA13

2H192JA53

2K101AA04

2K101BB11

2K101BC02

2K101BD61

2K101BE32

2K101EA11

2K101EE02

5C094AA21

5C094AA44

5C094BA03

5C094BA43

5C094BA52

5C094DB01

5C094EA10

5C094ED11

5C094FB12

5C094JA08

(57)【要約】

【課題】 電気的特性を向上させつつ、製造コストを低減することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】 表示装置は、第１基板１０上に設けられ、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有するスイッチング素子１３と、スイッチング素子１３上に設けられた第１絶縁層２１と、第１絶縁層２１上に設けられ、表示領域を覆う面積を有する接続電極２２と、接続電極２２上に設けられ、接続電極２２との外形が略同じである反射層２３と、反射層２３上に設けられた第２絶縁層２４と、第２絶縁層２４上に設けられ、画素に対応して設けられた画素電極２５と、ドレイン電極と画素電極２５とを電気的に接続する第１コンタクト２６と、表示領域に隣接する周辺領域における第２絶縁層２４上に設けられた端子３３と、接続電極２２と端子３３とを電気的に接続する第２コンタクト３４とを含む。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板上に設けられ、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子上に設けられた第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に設けられ、表示領域を覆う面積を有する接続電極と、
前記接続電極上に設けられ、前記接続電極との外形が略同じである反射層と、
前記反射層上に設けられた第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に設けられ、画素に対応して設けられた画素電極と、
前記ドレイン電極と前記画素電極とを電気的に接続する第１コンタクトと、
前記表示領域に隣接する周辺領域における前記２絶縁層上に設けられた端子と、
前記接続電極と前記端子とを電気的に接続する第２コンタクトと、
を具備する表示装置。

【請求項2】

前記反射層は、アルミニウムを含む
請求項１に記載の表示装置。

【請求項3】

前記反射層の膜厚は、１０ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下である
請求項１又は２に記載の表示装置。

【請求項4】

前記反射層の膜厚は、３０ｎｍ以上である
請求項３に記載の表示装置。

【請求項5】

前記ドレイン電極は、アルミニウムを含まない
請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示装置。

【請求項6】

前記接続電極は、モリブデンを含む
請求項１乃至５の何れか１項に記載の表示装置。

【請求項7】

前記端子は、前記画素電極と同じ材料で構成される
請求項１乃至６の何れか１項に記載の表示装置。

【請求項8】

前記第１及び第２コンタクトは、前記画素電極と同じ材料で構成される
請求項７に記載の表示装置。

【請求項9】

第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板間に設けられた光変調層と、
をさらに具備する
請求項１乃至８の何れか１項に記載の表示装置。

【請求項10】

前記光変調層は、液晶層で構成される
請求項９に記載の表示装置。

【請求項11】

前記光変調層は、電気泳動型である
請求項９に記載の表示装置。

【請求項12】

基板上に、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有するスイッチング素子を形成する工程と、
前記スイッチング素子上に、第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層上に、接続電極を形成する工程と、
前記接続電極上に、反射層を形成する工程と、
前記反射層上に、前記ドレイン電極に電気的に接続される第１コンタクトを通す第１開口部の形成予定領域を露出する第１マスク層を形成する工程と、
前記第１マスク層を用いて、前記反射層及び前記接続電極を加工する工程と、
前記反射層上に、第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層上に、前記第１コンタクトの形成予定領域と、前記接続電極に電気的に接続される第２コンタクトの形成予定領域とを露出する第２マスク層を形成する工程と、
前記第２マスク層を用いてエッチングを行い、前記ドレイン電極の一部を露出する第２開口部と、前記反射層の一部を露出する第３開口部とを形成する工程と、
前記第２マスク層を用いて、前記反射層を部分的にエッチングする工程と、
前記第２絶縁層上かつ前記第２及び第３開口部内に、導電層を形成する工程と、
前記導電層を加工し、画素電極と、前記ドレイン電極と前記画素電極とを電気的に接続する前記第１コンタクトと、端子と、前記接続電極と前記端子とを電気的に接続する第２コンタクトとを形成する工程と、
を具備する表示装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示装置、及びその製造方法に係り、特に反射型表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

外光の反射を利用して表示を行う反射型液晶表示装置が知られている。反射型液晶表示装置は、バックライトを必要としないため、低消費電力化、薄型化が可能である。最も単純には、公知である透過型液晶表示装置の画素電極を、透明な材料から反射率の高い材料に変更することで、反射表示を行えるようにすることができる。しかしこの構成を採ると、液晶層を挟んで対向する電極の材料が互いに異なるので、液晶層との接触電位差も夫々異なることとなり、液晶の焼き付き、フリッカの増大、電極の腐食などを引き起こしやすい。

【0003】

そこで特許文献１では、外光の反射を担う反射電極と、液晶層に電圧を印加する画素電極とを、層間絶縁膜を介して別層とし、画素電極と対向電極との材料を従来通りＩＴＯ同士に揃えることができる構成が例示されている。

【0004】

例えば、反射電極、層間絶縁膜、及び画素電極がこの順に積層されて平行平板コンデンサが形成され、この平行平板コンデンサを保持容量として機能させる。この構成の場合、反射電極には、所定の電圧が印加される。

【0005】

反射電極の材料候補としては、アルミニウム、銀など光の反射率が高い金属が好適なことは自明であり、現実的には、耐ヒロック性、耐マイグレーション性等から、アルミニウムを主成分とした合金が好適に用いられる。

【0006】

反射電極に電圧を印加するための端子を形成する場合、反射電極の一部を露出する開口部が形成される。反射電極をアルミニウム系薄膜で構成した場合、開口部の底部に露出するアルミニウム系薄膜は、その表面に絶縁性の酸化膜が形成されやすい。この場合、開口部内のコンタクト材料と反射電極（アルミニウム系薄膜）との間で接触不良が起こりやすい。

【0007】

特許文献２では、開口部の底部に露出される部材を、アルミニウム系薄膜ではなく、表面に絶縁性の酸化膜が形成されにくい材料からなる層間接続用電極とすることで、電気的に安定な接続が得られる。ただし、層間接続用電極と反射電極とを、異なるフォトマスクパターンで加工する必要があるため、フォトリソグラフィ工程などが増えてしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００９－１１６２１５号公報

【特許文献2】特開２０１７－１２５８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、電気的特性を向上させつつ、製造コストを低減することが可能な表示装置、及びその製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の第１態様によると、第１基板上に設けられ、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子上に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に設けられ、表示領域を覆う面積を有する接続電極と、前記接続電極上に設けられ、前記接続電極との外形が略同じである反射層と、前記反射層上に設けられた第２絶縁層と、前記第２絶縁層上に設けられ、画素に対応して設けられた画素電極と、前記ドレイン電極と前記画素電極とを電気的に接続する第１コンタクトと、前記表示領域に隣接する周辺領域における前記２絶縁層上に設けられた端子と、前記接続電極と前記端子とを電気的に接続する第２コンタクトとを具備する表示装置が提供される。

【0011】

本発明の第２態様によると、前記反射層は、アルミニウムを含む、第１態様に係る表示装置が提供される。

【0012】

本発明の第３態様によると、前記反射層の膜厚は、１０ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下である、第１又は第２態様に係る表示装置が提供される。

【0013】

本発明の第４態様によると、前記反射層の膜厚は、３０ｎｍ以上である、第３態様に係る表示装置が提供される。

【0014】

本発明の第５態様によると、前記ドレイン電極は、アルミニウムを含まない、第１乃至第４態様の何れかに係る表示装置が提供される。

【0015】

本発明の第６態様によると、前記接続電極は、モリブデンを含む、第１乃至第５態様の何れかに係る表示装置が提供される。

【0016】

本発明の第７態様によると、前記端子は、前記画素電極と同じ材料で構成される、第１乃至第６態様の何れかに係る表示装置が提供される。

【0017】

本発明の第８態様によると、前記第１及び第２コンタクトは、前記画素電極と同じ材料で構成される、第７態様に係る表示装置が提供される。

【0018】

本発明の第９態様によると、第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板間に設けられた光変調層とをさらに具備する、第１乃至第８態様の何れかに係る表示装置が提供される。

【0019】

本発明の第１０態様によると、前記光変調層は、液晶層で構成される、第９態様に係る表示装置が提供される。

【0020】

本発明の第１１態様によると、前記光変調層は、電気泳動型である、第９態様に係る表示装置が提供される。

【0021】

本発明の第１２態様によると、基板上に、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有するスイッチング素子を形成する工程と、前記スイッチング素子上に、第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層上に、接続電極を形成する工程と、前記接続電極上に、反射層を形成する工程と、前記反射層上に、前記ドレイン電極に電気的に接続される第１コンタクトを通す第１開口部の形成予定領域を露出する第１マスク層を形成する工程と、前記第１マスク層を用いて、前記反射層及び前記接続電極を加工する工程と、前記反射層上に、第２絶縁層を形成する工程と、前記第２絶縁層上に、前記第１コンタクトの形成予定領域と、前記接続電極に電気的に接続される第２コンタクトの形成予定領域とを露出する第２マスク層を形成する工程と、前記第２マスク層を用いてエッチングを行い、前記ドレイン電極の一部を露出する第２開口部と、前記反射層の一部を露出する第３開口部とを形成する工程と、前記第２マスク層を用いて、前記反射層を部分的にエッチングする工程と、前記第２絶縁層上かつ前記第２及び第３開口部内に、導電層を形成する工程と、前記導電層を加工し、画素電極と、前記ドレイン電極と前記画素電極とを電気的に接続する前記第１コンタクトと、端子と、前記接続電極と前記端子とを電気的に接続する第２コンタクトとを形成する工程とを具備する表示装置の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、電気的特性を向上させつつ、製造コストを低減することが可能な表示装置、及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の平面図である。

【図2】図２は、図１に示したＡ－Ａ´線に沿った液晶表示装置の断面図である。

【図3】図３は、図１に示したＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示装置の断面図である。

【図4】図４は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図5】図５は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図6】図６は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図7】図７は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図8】図８は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図9】図９は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図10】図１０は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図11】図１１は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図12】図１２は、ＴＭＡＨ溶液によるアルミニウム系薄膜のエッチング量を説明するグラフである。

【図13】図１３は、液晶表示装置における製造方法の一工程を説明する図である。

【図14】図１４は、アルミニウム系薄膜の膜厚と反射率との関係を説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0025】

本発明の実施形態に係る表示装置は、外光を反射した反射光を用いて表示を行う反射型表示装置である。本実施形態では、表示装置として液晶表示装置を例に挙げて説明する。

【0026】

［１］ 液晶表示装置１の構成
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１の平面図である。図１のＸ方向は、走査線ＧＬが延びるロウ方向であり、Ｘ方向に直交するＹ方向は、信号線ＳＬが延びるカラム方向である。図２は、図１に示したＡ－Ａ´線に沿った液晶表示装置１の断面図である。図３は、図１に示したＢ－Ｂ´線に沿った液晶表示装置１の断面図である。図３の断面図では、領域ごとの積層膜の対応関係が明確になるように、Ａ－Ａ´線に沿った断面図の一部も図示している。

【0027】

液晶表示装置１は、表示領域ＤＡと、表示領域ＤＡの周囲の周辺領域ＰＡとを有する。表示領域ＤＡは、画像が表示される領域である。周辺領域ＰＡは、画素を駆動するための周辺回路が配置される領域である。周辺領域ＰＡは、黒の遮光層を用いて遮光される。表示領域ＤＡには、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸが設けられる。図１では、表示領域ＤＡに含まれる６個の画素ＰＸと、これら画素ＰＸに隣接する周辺領域ＰＡの一部とを抽出して示している。

【0028】

液晶表示装置１は、スイッチング素子（ＴＦＴ）及び画素電極などが形成されるＴＦＴ基板１０と、ＴＦＴ基板１０に対向配置されかつカラーフィルタなどが形成されるカラーフィルタ基板（ＣＦ基板という）１１とを備える。画像表示に利用される外光は、ＣＦ基板１１側から液晶表示装置１に入射する。

【0029】

ＴＦＴ基板１０は、透明な材料であってもよいし、不透明な材料であってもよい。透明な材料としては、ガラス、超薄（曲げられる）ガラス、クォーツ、サファイア、又は樹脂などが挙げられる。本実施形態の液晶表示装置１は反射型であるので、ＴＦＴ基板１０の透明性は要求されない。不透明な材料としては、着色されたポリイミドを含む不透明な樹脂などが挙げられる。ＴＦＴ基板１０は、表面に絶縁膜を有するシリコン基板であってもよい。加えて、これらの材料にガスバリア性の付与などを目的としたコーティングを施したものであってもよい。

【0030】

ＣＦ基板１１は、透明かつ絶縁性を有する基板（例えば、ガラス基板、又はプラスチック基板）から構成される。ＣＦ基板１１は、外光を透過することが可能である。

【0031】

液晶層１２は、ＴＦＴ基板１０及びＣＦ基板１１間に挟持及び充填される。具体的には、液晶層１２は、ＴＦＴ基板１０、ＣＦ基板１１、及びシール材（図示せず）によって包囲された表示領域内に封入される。シール材は、例えば、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、又は紫外線・熱併用型硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてＴＦＴ基板１０又はＣＦ基板１１に塗布された後、紫外線照射、又は加熱等により硬化させられる。

【0032】

液晶層１２を構成する液晶材料は、印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。本実施形態の液晶表示装置１は、例えば、垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）型液晶を用いたＶＡモードである。液晶層１２としては、負の誘電率異方性を有するネガ型（Ｎ型）のネマティック液晶が用いられる。液晶層１２は、初期状態において、垂直配向となる。液晶分子は、無電圧（無電界）時には基板の主面に対してほぼ垂直に配向する。電圧印加（電界印加）時には、液晶分子のダイレクタが水平方向（基板の主面に平行な方向）に向かって傾く。

【0033】

まず、ＴＦＴ基板１０側の構成について説明する。ＴＦＴ基板１０上には、スイッチング素子１３が設けられる。スイッチング素子１３は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成される。ＴＦＴ１３は、ゲート電極がソース電極及びドレイン電極よりも下方（基板側）に設けられた逆スタガ型（ボトムゲート型ともいう）である。ＴＦＴ１３は、例えば、ソース電極及びドレイン電極を加工する際に、半導体層も多少エッチングするような製法で製造されたチャネルエッチ型である。ＴＦＴ１３は、半導体層上に形成されたエッチングストッパー層を用いてソース電極及びドレイン電極を加工するような製法で製造されたエッチングストッパー型であってもよい。ＴＦＴ１３は、ゲート電極１４、ゲート絶縁膜（絶縁層ともいう）１５、半導体層１６、オーミックコンタクト層１７、１８、ソース電極１９、及びドレイン電極２０を備える。

【0034】

ＴＦＴ基板１０上には、ゲート電極１４が設けられる。ゲート電極１４は、Ｘ方向に延びる。ゲート電極１４は、走査線ＧＬとして機能する。Ｘ方向に並んだ１行分の複数の画素は、１本の走査線ＧＬに共通接続される。ゲート電極１４としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、又はこれらの１つを含む合金が用いられ、加工性向上等の都合から、これらのうち２層以上を積層して用いてもよい。

【0035】

ゲート電極１４上かつＴＦＴ基板１０上には、ゲート絶縁膜１５が設けられる。ゲート絶縁膜１５としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、又は酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）が用いられ、これらのうち２層以上を積層して用いてもよい。

【0036】

ゲート絶縁膜１５上には、半導体層１６が設けられる。半導体層１６としては、例えばアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）が用いられる。半導体層１６は、水素化アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ：Ｈ）であってもよい。

【0037】

半導体層１６上及びゲート絶縁膜１５上には、半導体層１６に部分的に重なりかつ互いに離間して配置されたオーミックコンタクト層１７、１８が設けられる。オーミックコンタクト層１７、１８は、例えば、ｎ型不純物が導入されたアモルファスシリコンで構成される。なお、オーミックコンタクト層１７、１８は、省略してもよい。

【0038】

オーミックコンタクト層１７上には、ソース電極１９が設けられる。ソース電極１９は、半導体層１６に部分的に重なるように配置される。ソース電極１９は、Ｙ方向に延びる信号線ＳＬに接続される。信号線ＳＬは、Ｘ方向に隣接する２個の画素の境界部分に配置される。Ｙ方向に並んだ１列分の複数の画素は、１本の信号線ＳＬに共通接続される。

【0039】

オーミックコンタクト層１８上には、ドレイン電極２０が設けられる。ドレイン電極２０は、半導体層１６に部分的に重なるように配置される。ドレイン電極２０は、Ｙ方向に延びる延在部を有する。

【0040】

なお、トランジスタのソース及びドレインは、トランジスタに流れる電流の向きによって変化するが、本実施形態では、トランジスタの接続状態の一例を説明する。しかし、ソース及びドレインが名称通りに固定されるものでないことは勿論である。

【0041】

ソース電極１９及びドレイン電極２０としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、又はこれらの１つを含む合金が用いられ、加工性向上等の都合から、これらのうち２層以上を積層して用いてもよい。ソース電極１９及びドレイン電極２０は、アルミニウムを含まない材料で構成される。ソース電極１９及びドレイン電極２０は、その一部に、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金からなる層を含んでいてもよい。ただし、ソース電極１９及びドレイン電極２０としてアルミニウム、又はアルミニウムを含む合金を用いる場合は、最上層には使用しないものとする。電気的接触を向上させる観点から、ソース電極１９及びドレイン電極２０は、アルミニウムを含まない材料で構成してもよい。

【0042】

ＴＦＴ１３上及びゲート絶縁膜１５上には、層間絶縁層２１が設けられる。層間絶縁層２１としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、又は酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）が用いられ、また、これらのうち２層以上を積層して用いてもよい。

【0043】

層間絶縁層２１上には、接続電極２２が設けられる。接続電極２２は、表示領域ＤＡ及び周辺領域ＰＡを覆う面積を有する。接続電極２２は、反射層２３と、保持容量端子３３とを電気的に接続する機能を有する。接続電極２２としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、これらの少なくとも１つを含む合金、又は透明導電材料などが用いられる。透明導電材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ：indium tin oxide）、ＩＺＯ（インジウム（Ｉｎ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ））、ＡＺＯ（アルミニウム（Ａｌ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ））、又はＧＺＯ（ガリウム（Ｇａ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ））などが挙げられる。後述するように、反射層２３が薄く形成されるので、反射層２３が透けないように、接続電極２２は、不透明な材料であることが望ましく、さらには、ＴＦＴアレイ製造に一般的に用いられるモリブデン、又はモリブデンを含む合金が好ましい。

【0044】

接続電極２２上には、反射層２３が設けられる。反射層２３は、表示領域ＤＡ及び周辺領域ＰＡを覆う面積を有するとともに、接続電極２２と略同じ面積を有する。すなわち、接続電極２２及び反射層２３の外形は略同じである。反射層２３は、高い反射率を有する材料で構成される。反射層２３としては、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金が用いられる。

【0045】

接続電極２２及び反射層２３には、後述するコンタクト２６を通すための開口部が設けられる。接続電極２２及び反射層２３の開口部の平面形状は、例えば円である。この開口部の面積は、コンタクト２６の面積より若干大きく設定される。

【0046】

反射層２３上及び層間絶縁層２１上には、層間絶縁層２４が設けられる。層間絶縁層２４としては、例えば、窒化シリコン、酸化シリコン、又は酸化窒化シリコンが用いられ、また、これらのうち２層以上を積層して用いてもよい。層間絶縁層２４は、保持容量を構成する絶縁層としても機能する。保持容量は、２個の電極（反射層２３及び画素電極２５）と、これらに挟まれた絶縁層（層間絶縁層２４）とで構成される。保持容量を増加させたい場合には、層間絶縁層２４として、酸化ハフニウムなどに代表される高誘電率材料を用いてもよく、高誘電率材料と低誘電率材料（窒化シリコン、酸化シリコン、又は酸化窒化シリコン）とを積層して用いてもよい。

【0047】

層間絶縁層２４上には、画素電極２５が設けられる。画素電極２５は、画素の面積と略同じ面積を有する。画素電極２５は、透明導電材料で構成される。透明導電材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、及びＧＺＯなどが用いられる。

【0048】

画素電極２５は、コンタクト２６を用いて、ドレイン電極２０（具体的には、前述したドレイン電極２０の延在部）に電気的に接続される。層間絶縁層２１及び層間絶縁層２４内には、ドレイン電極２０の一部を露出する開口部２７が設けられる。開口部２７の平面形状は、例えば円である。開口部２７の平面形状は、四角形などであってもよい。コンタクト２６は、画素電極２５と同じ透明導電材料が開口部２７の側部及び底部を覆うようにして構成される。

【0049】

画素電極２５上には、液晶層１２の配向を制御する配向膜（図示せず）が設けられる。配向膜は、液晶層１２の初期状態（電界が印加されていない状態）において、液晶分子を垂直配向させる。

【0050】

次に、ＣＦ基板１１側の構成について説明する。ＣＦ基板１１の液晶層１２側には、遮光層（ブラックマトリクス、ブラックマスクともいう）２８が設けられる。ブラックマトリクス２８は、光を遮光可能な材料で構成される。ブラックマトリクス２８は、表示領域ＤＡを囲むようにして周辺領域ＰＡに配置される。ブラックマトリクス２８は、Ｘ方向に隣接する画素の境界部分かつ信号線ＳＬに沿ってさらに配置してもよい。

【0051】

ＣＦ基板１１及びブラックマトリクス２８上には、カラーフィルタ２９が設けられる。カラーフィルタ２９は、赤色フィルタ、緑色フィルタ、及び青色フィルタを含む。カラーフィルタ２９は、例えばストライプ配列を有する。カラーフィルタの配列方式は任意に設計可能である。

【0052】

カラーフィルタ２９上には、オーバーコート層３０が設けられる。オーバーコート層３０は、透明な絶縁材料で構成される。オーバーコート層３０は、カラーフィルタ２９の上面を平坦化する機能を有する。

【0053】

オーバーコート層３０上には、共通電極３１が設けられる。共通電極３１は、表示領域ＤＡ全体に平面状に形成される。共通電極３１は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯが用いられる。

【0054】

共通電極３１上には、液晶層１２の配向を制御する配向膜（図示せず）が設けられる。配向膜は、液晶層１２の初期状態において、液晶分子を垂直配向させる。

【0055】

ＣＦ基板１１の液晶層１２と反対側には、円偏光板３２が設けられる。円偏光板３２は、位相差板及び偏光板（直線偏光子）が積層されて構成される。位相差板は、１／４波長板（λ／４板）から構成される。λは、光の波長である。

【0056】

（周辺領域ＰＡ）
図３に示すように、周辺領域ＰＡにおいて、ゲート絶縁膜１５上には、例えばＸ方向に延びる保持容量線ＣＳが設けられる。保持容量線ＣＳには、図示せぬ制御回路により保持容量電圧が印加される。保持容量電圧は、共通電極３１に印加される共通電圧と同じ電圧であってもよいし、共通電圧と異なる電圧であってもよい。

【0057】

層間絶縁層２４上には、Ｘ方向に延びる保持容量端子３３が設けられる。保持容量端子３３は、画素電極２５と同じ材料で構成され、画素電極２５と同じレベルの配線層で構成される。保持容量端子３３は、コンタクト３４を用いて、接続電極２２に電気的に接続される。層間絶縁層２４及び反射層２３内には、接続電極２２の一部を露出する開口部３５が設けられる。開口部３５の平面形状は、例えば円である。開口部３５の平面形状は、四角形などであってもよい。コンタクト３４は、画素電極２５と同じ透明導電材料が開口部３５の側部及び底部を覆うようにして構成される。

【0058】

反射層２３より外側の領域において、保持容量端子３３は、コンタクト３６を介して、保持容量線ＣＳに電気的に接続される。

【0059】

［２］ 製造方法
次に、液晶表示装置１の製造方法について説明する。以下の製造方法では、図３の断面図で示した領域の構成を図示しながら説明する。製造方法を説明する図面において、Ａ－Ａ´線の部分が表示領域ＤＡの構成であり、Ｂ－Ｂ´線の部分が周辺領域ＰＡの構成である。

【0060】

まず、ＴＦＴ基板１０を用意する。続いて、図４に示すように、ＴＦＴ基板１０上に、ＴＦＴ１３を形成する。ＴＦＴ１３は、ゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、半導体層１６、オーミックコンタクト層１７、１８、ソース電極１９、及びドレイン電極２０を備える。ＴＦＴ１３の製造方法は、公知の製造方法を用いることができる。また、周辺領域ＰＡにおいて、ゲート絶縁膜１５上に、保持容量線ＣＳを形成する。

【0061】

続いて、図５に示すように、ＴＦＴ１３、保持容量線ＣＳ、及びゲート絶縁膜１５上に、層間絶縁層２１を形成する。

【0062】

続いて、図６に示すように、層間絶縁層２１上に、接続電極２２を成膜する。接続電極２２は、表示領域ＤＡ及び周辺領域ＰＡに形成される。接続電極２２は、不透明な材料であることが望ましく、さらには、ＴＦＴアレイ製造に一般的に使用されるモリブデン、又はモリブデンを含む合金が好ましい。接続電極２２は、アルミニウムを含まない材料で構成される。

【0063】

続いて、接続電極２２上に、反射層２３を成膜する。反射層２３は、高い反射率を有する材料で構成され、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金が用いられる。反射層２３の膜厚は、より薄く設定され、１０以上１００ｎｍ以下の範囲に設定される。また、反射層２３の膜厚は、３０ｎｍを下限として、できる限り薄いことが好ましい。本実施形態では、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金で構成される膜をアルミニウム系膜（Ａｌ系膜）と呼ぶ。また、膜厚がより薄いアルミニウム系膜をアルミニウム系薄膜（Ａｌ系薄膜）と呼ぶ。

【0064】

続いて、フォトリソグラフィ工程を用いて、反射層２３上にマスク層４０を形成する。マスク層４０は、反射層２３の形成予定面積を有し、かつコンタクト２６を通すための開口部の形成予定領域を露出する。マスク層４０は、フォトレジストで構成される。

【0065】

続いて、図７に示すように、マスク層４０を用いて、例えばウェットエッチングにより、反射層２３及び接続電極２２を同時にエッチングする。これにより、接続電極２２及び反射層２３の外形は略同じになる。また、接続電極２２及び反射層２３には、コンタクト２６を通すための開口部４１が形成される。その後、マスク層４０を除去する。

【0066】

なお、接続電極２２及び反射層２３は材料が異なるため、互いのエッチング速度が異なる。よって、エッチング速度の差に起因して、接続電極２２及び反射層２３の外形が完全に同じになるとは限らない。前述した「外形が略同じ」とは、２層を同一のマスク層を用いて同時にウェットエッチングした場合に、２層のエッチング速度が異なることに起因して互いの外形に多少の差が生じる場合も含む意味である。

【0067】

続いて、図８に示すように、反射層２３上に、層間絶縁層２４を形成する。

【0068】

続いて、図９に示すように、フォトリソグラフィ工程を用いて、層間絶縁層２４上にマスク層４２を形成する。マスク層４２は、コンタクト２６及びコンタクト３４の形成予定領域以外を覆う。マスク層４２は、フォトレジストで構成される。

【0069】

続いて、図１０に示すように、マスク層４２を用いて、ドレイン電極２０を露出する開口部２７を形成するエッチング工程と、反射層２３を露出する開口部３５を形成するエッチング工程とを同時に行う。図１０のエッチング工程は、ドライエッチングが用いられる。開口部２７用のエッチング工程では、層間絶縁層２４及び層間絶縁層２１が部分的にエッチングされる。開口部３５用のエッチング工程では、層間絶縁層２４が部分的にエッチングされる。

【0070】

続いて、図１１に示すように、開口部３５の底部に露出している反射層２３をウェットエッチングする。これにより、開口部３５は、接続電極２２を部分的に露出する。その後、マスク層４２を除去する。

【0071】

図１１のエッチング工程におけるエッチング液では、ＴＦＴアレイ製造のフォトレジスト現像液、一般的にはＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム：tetramethylammonium hydroxide）２．３８％水溶液（以下、ＴＭＡＨ溶液という）が用いられる。よって、このエッチング工程では、新たな種類のエッチング液を用意する必要がない。

【0072】

ＴＭＡＨ溶液は、緩やかではあるがアルミニウム系薄膜をエッチングすることが分かっている。図１２は、ＴＭＡＨ溶液によるアルミニウム系薄膜（Ａｌ系薄膜）のエッチング量を説明するグラフである。図１２の横軸が時間（秒）、縦軸が平均エッチング量（ｎｍ）である。図１２には、２種類の装置（装置Ａ、装置Ｂ）、及び２種類の液温（２３℃、３０℃）に関する実験結果を載せている。図１２から理解できるように、液温や装置の違いにもよるが、おおよそ３０～５０ｎｍ／分でのエッチングが可能である。反射層２３の膜厚が厚すぎると、所定時間内にＴＭＡＨ溶液を用いて反射層２３をエッチングするのが難しくなる。よって、反射層２３の膜厚は、１００ｎｍ以下であることが望ましい。

【0073】

図１１に示すように、ＴＭＡＨ溶液でのエッチングにより、開口部３５底部のアルミニウム系薄膜（反射層２３）は除去されるが、開口部２７底部（すなわちドレイン電極２０）はアルミニウム系膜ではないのでＴＭＡＨ溶液に浸されてもエッチングされない。

【0074】

アルミニウム膜のエッチングには、一般的に、ＰＡＮ（リン硝酢酸＝ＰＡＮ：Phosphoric Acetic and Nitric acid）エッチャントが用いられる。ＰＡＮエッチャントは、リン酸、硝酸、及び酢酸を含む混合エッチャントである。反射層２３のエッチングにＰＡＮエッチャントを用いた場合、ドレイン電極２０もＰＡＮエッチャントに浸される。よって、ドレイン電極２０の材料として、ＰＡＮエッチャントによってエッチングされない材料を選択する必要がある。接続電極２２についても、同様の制約がある。これにより、プロセスの制約が増えてしまう。本実施形態では、反射層２３のエッチングに、アルミニウム膜をエッチング可能であり、かつアルミニウムを含まない膜のエッチングが促進されないエッチング液、例えばＴＭＡＨ溶液を用いている。これにより、反射層２３のエッチング工程において、ドレイン電極２０及び接続電極２２への影響を低減できる。

【0075】

続いて、図１３に示すように、開口部２７及び開口部３５内かつ層間絶縁層２４上に、透明導電材料（ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、及びＧＺＯなど）を成膜する。続いて、この透明導電材料をパターニングして、画素電極２５、コンタクト２６、保持容量端子３３、及びコンタクト３４を形成する。すなわち、画素電極２５、コンタクト２６、保持容量端子３３、及びコンタクト３４は、同一の透明導電材料で構成される。コンタクト２６は、開口部２７の側部及び底部に形成され、画素電極２５に電気的に接続される。コンタクト３４は、開口部３５の側部及び底部に形成され、保持容量端子３３に電気的に接続される。

【0076】

ここで、アルミニウムを含む膜は、その表面に絶縁性の酸化膜が形成されやすいので、接触不良が起こりやすい。しかし、本実施形態では、図１１に示すように、開口部３５の底部は、反射層２３（アルミニウム系薄膜）が除去されて接続電極２２が露出している。このため、開口部３５の底部において、接続電極２２とコンタクト３４との安定な電気的接触が得られる。

【0077】

また、開口部２７の底部においても、露出したドレイン電極２０は、その最上層にアルミニウム、又はアルミニウムを含む合金を用いていない。よって、ドレイン電極２０とコンタクト２６との安定な電気的接触が得られる。

【0078】

以上で、ＴＦＴ基板１０の積層構造が製造される。その後、公知の製造方法を用いて、ＣＦ基板１１の積層構造を形成する。そして、ＴＦＴ基板１０とＣＦ基板１１とが液晶層１２及びシール材を介して貼り合わされる。このようにして、図１乃至図３に示す液晶表示装置１が製造される。

【0079】

［３］ 反射層２３の膜厚について
次に、反射層２３の膜厚の条件について説明する。反射層２３は、アルミニウム系薄膜で構成される。

【0080】

図１４は、アルミニウム系薄膜の膜厚と反射率との関係を説明するグラフである。図１４の横軸がアルミニウム系薄膜の膜厚（ｎｍ）、縦軸が反射率（％）である。この実験では、絶縁性の基材上に、モリブデン系膜、アルミニウム系薄膜をこの順に積層した積層膜を含む装置を用いた。モリブデン系膜は、モリブデン、又はモリブデンを含む合金を含む膜を意味する。モリブデン系膜は、接続電極２２に対応する。アルミニウム系薄膜は、反射層２３に対応する。

【0081】

モリブデン系膜の膜厚は一定とし、アルミニウム系薄膜の膜厚を変化させ、この積層膜の反射率を測定した。図１４から理解できるように、アルミニウム系薄膜の膜厚が３０ｎｍ以上２２０ｎｍ以下の範囲で可変しても、この積層膜の反射率は約８５％とほぼ一定であった。すなわち、アルミニウム系薄膜の膜厚を３０ｎｍまで薄くしても、反射率を低下させず、本実施形態の構成を実現できることが示される。

【0082】

また、アルミニウム系薄膜の膜厚を３０ｎｍ未満にすると、均一な膜厚を有する薄膜が形成されにくくなる。結果として、アルミニウム系薄膜の膜厚を３０ｎｍ未満にすると、積層膜の反射率が８５％付近から急激に低くなる。よって、反射層２３は、反射層２３の膜厚は、３０ｎｍを下限として、できる限り薄いことが好ましい。

【0083】

［４］ 実施形態の効果
本実施形態によれば、画素電極２５の下方に反射層２３を設けることで、画素電極２５に反射機能を担わせることなく、反射型液晶表示装置１を実現することができる。

【0084】

また、反射層２３として、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金を用いている。これにより、反射特性を向上させることができるため、より明るい表示を実現できる。

【0085】

また、接続電極２２、反射層２３、層間絶縁層２４、及び画素電極２５は、保持容量を構成することができる。

【0086】

また、保持容量端子３３に接続されたコンタクト３４は、開口部３５の底部において、接続電極２２と接触する。接続電極２２は、アルミニウムを含まない材料で構成される。これにより、接続電極２２とコンタクト３４との安定な電気的接触が得られる。結果として、液晶表示装置１の電気的特性を向上させることができる。

【0087】

また、画素電極２５に接続されたコンタクト２６は、開口部２７の底部において、ドレイン電極２０と接触する。ドレイン電極２０は、アルミニウムを含まない材料で構成される。これにより、ドレイン電極２０とコンタクト２６との安定な電気的接触が得られる。結果として、液晶表示装置１の電気的特性を向上させることができる。

【0088】

また、接続電極２２及び反射層２３は、同一のマスク層４０を用いて、同時に加工される。これにより、反射部材を接続電極２２及び反射層２３の２層で構成した場合でも、フォトリソグラフィ工程の回数を増加させずに、所望の形状を有する接続電極２２及び反射層２３を形成することができる。これにより、製造コストを低減することができる。

【0089】

また、コンタクト２６用の開口部２７と、コンタクト３４用の開口部３５とを同一のマスク層４２を用いて同時に形成するようにしている。これにより、フォトリソグラフィ工程の回数を増加させずに、保持容量端子３３を形成することができる。結果として、製造コストを低減することができる。

【0090】

また、反射層２３の膜厚を薄くしている。これにより、反射層２３に開口部３５を形成するためのエッチングが容易となる。すなわち、特別なエッチング液を使用する必要がなく、例えば、ＴＦＴアレイ製造のフォトレジスト現像液として一般的なＴＭＡＨ溶液をエッチング液として用いることができる。結果として、製造コストを低減することができる。

【0091】

また、液晶層１２を挟む画素電極２５及び共通電極３１を接触電位の近い材料同士に揃えることができるので、液晶の焼き付き、フリッカの増大、電極の腐食などを抑制することができる。

【0092】

なお、上記実施形態では、液晶モードとしてＶＡモードを例に挙げて説明している。液晶モードは、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、又はＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードなどでもよい。

【0093】

上記実施形態では、液晶層としては、高分子分散型液層を用いてもよい。

【0094】

上記実施形態では、反射型表示装置としては、液晶表示装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、電気泳動方式を用いた表示装置（電子ペーパーとも呼ばれる）などに適用してもよい。電気泳動方式では、溶媒中に分散された帯電粒子が、電界によって電極間を移動する。電子ペーパーは、例えば、透明樹脂のマイクロカプセル内に透明な絶縁性液体が満たされ、プラスに帯電した白色粒子と、マイナスに帯電した黒色粒子とが封入される。そして、２つの電極間に電圧を印加することで、耐電した粒子がそれぞれ逆の電圧の方向に移動して白黒表示を行う。

【0095】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0096】

１…液晶表示装置、１０…ＴＦＴ基板、１１…ＣＦ基板、１２…液晶層、１３…スイッチング素子、１４…ゲート電極、１５…ゲート絶縁膜、１６…半導体層、１７，１８…オーミックコンタクト層、１９…ソース電極、２０…ドレイン電極、２１…層間絶縁層、２２…接続電極、２３…反射層、２４…層間絶縁層、２５…画素電極、２６…コンタクト、２７…開口部、２８…ブラックマトリクス、２９…カラーフィルタ、３０…オーバーコート層、３１…共通電極、３２…円偏光板、３３…保持容量端子、３４…コンタクト、３５…開口部、３６…コンタクト、４０…マスク層、４１…開口部、４２…マスク層、ＧＬ…走査線、ＳＬ…信号線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】