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技術 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法

出願人 シャープ株式会社
発明者 原義仁菊池哲郎北川英樹今井元今出光則嶋田純也
出願日 2007年9月7日 (14年3ヶ月経過) 出願番号 2008-539697
公開日 2010年2月18日 (11年10ヶ月経過) 公開番号 WO2008-047517
状態 拒絶査定
技術分野 レンズ以外の光学要素 液晶4(光学部材との組合せ) 液晶5(電極、アクティブマトリックス) 液晶4(光学部材との組合せ)
主要キーワード パターン整形 規則的配置 角度θ毎 段差付き 層間樹脂層 面傾斜角 通過距離 凹部内面
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (17)

課題・解決手段

反射効率が高く高画質半透過型および反射型液晶表示装置を提供する。 本発明による液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凹部が形成されており、前記反射領域における反射層には、前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成されており、前記複数の凹部における少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離aが4μm以下である。

概要

背景

液晶表示装置には、表示用光源として画面背面のバックライトを利用する透過型液晶表示装置外光反射光を利用する反射型液晶表示装置、および外光とバックライトの両方を光源として利用する半透過型液晶表示装置がある。反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置に比べて消費電力が小さく、明るい場所で画面が見やすいという特徴があり、半透過型液晶表示装置は反射型液晶表示装置に比べて、暗い場所でも表示が見やすいという特徴がある。

図15は、従来の反射型液晶表示装置(例えば、特許文献1)におけるアクティブマトリックス基板100の断面図である。

図15に示すように、アクティブマトリックス基板100は、絶縁性基板101と、絶縁性基板101の上に積層されたゲート層102、ゲート絶縁層104、半導体層106、金属層108、および反射層110を備えている。ゲート層102、ゲート絶縁層104、半導体層106、および金属層108は、絶縁性基板101の上に積層された後、1つのマスクを用いてエッチングが施されて、島状の積層構造を有するように形成される。その後、この積層構造の上に反射層110が形成されることにより、凹凸を有する反射層112が形成されている。なお、アクティブマトリックス基板100の上部には、図示していないが、透明電極液晶層カラーフィルタ基板CF基板)等が形成されている。
特開平9−54318号公報

概要

反射効率が高く高画質半透過型および反射型の液晶表示装置を提供する。 本発明による液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凹部が形成されており、前記反射領域における反射層には、前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成されており、前記複数の凹部における少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離aが4μm以下である。

目的

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高い反射率を有する反射領域を備えた高画質の反射型液晶表示装置、及び半透過型液晶表示装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凹部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成されており、前記複数の凹部における少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が4μm以下である液晶表示装置。

請求項2

前記少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が1μm以上である、請求項1に記載の液晶表示装置。

請求項3

前記複数の凹部における少なくとも1つの凹部の最大幅が15μm以下である、請求項1または2に記載の液晶表示装置。

請求項4

前記少なくとも1つの凹部の最大幅が2μm以上である、請求項3に記載の液晶表示装置。

請求項5

前記複数の凹部における任意の1つの凹部の端部と、前記任意の1つの凹部に最も近い位置にある他の凹部の端部との間の最短距離が4μm以下である、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項6

入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凸部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記複数の凸部に応じた複数の隆起部が形成されており、前記複数の凸部における少なくとも1つの凸部の最大幅が5μm以下である液晶表示装置。

請求項7

前記少なくとも1つの凸部の最大幅が2μm以上である、請求項6に記載の液晶表示装置。

請求項8

前記複数の凸部における少なくとも2つの凸部の端部間の最短距離が15μm以下である、請求項6または7に記載の液晶表示装置。

請求項9

前記少なくとも2つの凸部の端部間の最短距離が3μm以上である、請求項8に記載の液晶表示装置。

請求項10

前記複数の凸部における任意の1つの凸部の端部と、前記任意の1つの凸部に最も近い位置にある他の凸部の端部との間の最短距離が15μm以下である、請求項6から9のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項11

入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、基板の上に金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に半導体層を形成するステップと、前記半導体層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凹部が形成され、前記反射層を形成するステップにおいて、前記反射領域における前記反射層に前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成され、前記複数の凹部の少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が4μm以下である液晶表示装置の製造方法。

請求項12

前記少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が1μm以上である、請求項11に記載の製造方法。

請求項13

前記複数の凹部のうちの少なくとも1つの凹部の最大幅が15μm以下である、請求項11または12に記載の製造方法。

請求項14

前記少なくとも1つの凹部の最大幅が2μm以上である請求項13に記載の製造方法。

請求項15

前記複数の凹部における任意の1つの凹部の端部と、前記任意の1つの凹部に最も近い位置にある他の凹部の端部との間の最短距離が4μm以下である、請求項11から14のいずれかに記載の製造方法。

請求項16

前記金属層を形成するステップでは、フォトリソグラフ法を用いて、前記金属層に前記複数の凹部が形成されると共に、ゲートバスライン及び補助容量線の少なくとも一方が形成され、前記複数の凹部の形成に用いられるレジスト膜膜厚が、前記ゲートバスライン及び前記補助容量線の少なくとも一方の形成に用いられるレジスト膜の膜厚よりも薄い、請求項11から15のいずれかに記載の製造方法。

請求項17

入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、基板の上に金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に半導体層を形成するステップと、前記半導体層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凸部が形成され、前記反射層を形成するステップにおいて、前記反射領域における前記反射層に前記複数の凸部に応じた複数の隆起部が形成され、前記複数の凸部における少なくとも1つの凸部の最大幅が5μm以下である液晶表示装置の製造方法。

請求項18

前記少なくとも1つの凸部の最大幅が2μm以上である請求項17に記載の製造方法。

請求項19

前記複数の凸部における少なくとも2つの凸部の端部間の最短距離が15μm以下である、請求項17または18に記載の製造方法。

請求項20

前記少なくとも2つの凸部の端部間の最短距離が3μm以上である、請求項19に記載の製造方法。

請求項21

前記複数の凸部における任意の1つの凸部の端部と、前記任意の1つの凸部に最も近い位置にある他の凸部の端部との間の最短距離が15μm以下である、請求項17から20のいずれかに記載の製造方法。

請求項22

前記金属層を形成するステップでは、フォトリソグラフ法によって前記金属層に前記複数の凸部が形成されると共に、ゲートバスライン及び補助容量線の少なくとも一方が形成され、前記複数の凸部の形成に用いられるレジスト膜の膜厚が、前記ゲートバスライン及び前記補助容量線の少なくとも一方の形成に用いられるレジスト膜の膜厚よりも薄い、請求項17から21のいずれかに記載の製造方法。

請求項23

入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層及び前記絶縁層の少なくとも1つに複数の凹部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成されており、前記複数の凹部における少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が4μm以下である液晶表示装置。

請求項24

入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層及び前記絶縁層の少なくとも1つに複数の凸部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記複数の凸部に応じた複数の隆起部が形成されており、前記複数の凸部における少なくとも1つの凸部の最大幅が5μm以下である液晶表示装置。

請求項25

入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、基板の上に金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層及び前記絶縁層の少なくとも1つに複数の凹部が形成され、前記反射層を形成するステップにおいて、前記反射領域における前記反射層に前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成され、前記複数の凹部の少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が4μm以下である液晶表示装置の製造方法。

請求項26

入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、基板の上に金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層及び前記絶縁層の少なくとも1つに複数の凸部が形成され、前記反射層を形成するステップにおいて、前記反射領域における前記反射層に前記複数の凸部に応じた複数の隆起部が形成され、前記複数の凸部における少なくとも1つの凸部の最大幅が5μm以下である液晶表示装置の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、反射光を利用して表示を行うことができる、反射型または半透過型液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

液晶表示装置には、表示用光源として画面背面のバックライトを利用する透過型液晶表示装置外光の反射光を利用する反射型液晶表示装置、および外光とバックライトの両方を光源として利用する半透過型液晶表示装置がある。反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置に比べて消費電力が小さく、明るい場所で画面が見やすいという特徴があり、半透過型液晶表示装置は反射型液晶表示装置に比べて、暗い場所でも表示が見やすいという特徴がある。

0003

図15は、従来の反射型液晶表示装置(例えば、特許文献1)におけるアクティブマトリックス基板100の断面図である。

0004

図15に示すように、アクティブマトリックス基板100は、絶縁性基板101と、絶縁性基板101の上に積層されたゲート層102、ゲート絶縁層104、半導体層106、金属層108、および反射層110を備えている。ゲート層102、ゲート絶縁層104、半導体層106、および金属層108は、絶縁性基板101の上に積層された後、1つのマスクを用いてエッチングが施されて、島状の積層構造を有するように形成される。その後、この積層構造の上に反射層110が形成されることにより、凹凸を有する反射層112が形成されている。なお、アクティブマトリックス基板100の上部には、図示していないが、透明電極液晶層カラーフィルタ基板CF基板)等が形成されている。
特開平9−54318号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上述したアクティブマトリックス基板100では、ゲート層102等が形成されていない部分(島の間の部分、以下、「間隙部」と呼ぶ)において、反射層110の一部が、絶縁性基板101に到達するように形成されている。したがって、間隙部では、反射面112の表面は絶縁性基板101の方向に陥没し、深い窪み(あるいは凹部)を形成する。

0006

反射型または半透過型の液晶表示装置において、反射光を利用して明るい表示を行うためには、さまざまな方位から入射する光を、反射面によって、表示面全体に渡って、より均等に、効率的に反射させる必要がある。そのためには、反射面は完全な平面ではなく、適度な凹凸を有しているほうが良い。

0007

しかし、上述のアクティブマトリックス基板100の反射面112は深い窪みを有しているため、窪みの下部に位置する反射面には光が到達しにくく、また、光が到達したとしても、その反射光は液晶パネル側に反射されにくい。したがって、上述した従来の液晶表示装置には、反射光が表示に有効に用いられないという問題があった。さらに、反射面110の多くの部分が、液晶表示装置の表示面に対して大きな角度を有しているため、その部分からの反射光が表示に有効に利用されないという問題もあった。

0008

図16は、反射面112の傾きと反射光との関係を示す図である。図16(a)は、光が屈折率Naを有する媒質aから屈折率Nbを有する媒質bに入射したときの入射角α出射角βとの関係を表している。この場合、スネルの法則により、次の関係が成り立つ。
Na×sinα = Nb×sinβ

0009

図16(b)は、LCDの表示面に垂直に入射した入射光が、表示面(あるいは基板)に対してθだけ傾いた反射面によって反射された場合の、入射光と反射光の関係を表した図である。図に示すように、表示面に垂直に入射した入射光は、表示面に対して角度θだけ傾いた反射面によって反射され、出射角φの方向に出射される。

0010

スネルの法則に基づいて、反射面の角度θ毎に出射角φを計算した結果を表1に示す。

0011

0012

この表の値は、空気(air)の屈折率を1.0、ガラス基板および液晶層の屈折率を1.5として計算したものである。表1に示すように、反射面の角度θが20度を超えると、出射角φが非常に大きくなり(90−φが非常に小さくなり)、出射光のほとんどが利用者に届かなくなってしまう。したがって、反射層の反射面に凹凸をつけたとしても、反射光を有効に用いるためには、反射面のより多くの部分において角度θを20度以下にする必要がある。

0013

上述のアクティブマトリックス基板100の反射面112には、表示面に対する角度が20度より大きい部分が多いため、反射光が表示にあまり有効には利用されてはいない。この問題を解決するために、反射層110の下に、金属層108を覆うように絶縁層を形成して、反射面を滑らかにすることが考えられる。しかし、この場合、絶縁層を形成する工程、および絶縁層に反射層110とTFTのドレインとを接続するためのコンタクトホールを形成する工程等が必要となり、材料および工程数が増えるという問題が発生する。

0014

また、従来のアクティブマトリックス基板100を製造する場合、ゲート層102、ゲート絶縁層104、半導体層106、及び金属層108は、TFTのゲート、絶縁層、半導体層、及びソースドレイン電極と、それぞれ同時に同じ条件で形成された後、一括してエッチングされるため、各層の斜面の傾斜等を制御することは困難であった。そのため、反射層表面に所望の傾斜を与えて反射効率を向上させることが困難であった。さらに、島状の積層構造の幅を比較的広くした場合、積層構造の上に凹凸を有しない平坦な反射層110が形成され、これによって、反射光の利用効率が低くなるという問題もあった。

0015

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高い反射率を有する反射領域を備えた高画質の反射型液晶表示装置、及び半透過型液晶表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0016

本発明による液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凹部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成されており、前記複数の凹部における少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が4μm以下である。

0017

ある実施形態では、前記少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が1μm以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凹部における少なくとも1つの凹部の最大幅が15μm以下である。また、ある実施形態では、前記少なくとも1つの凹部の最大幅が2μm以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凹部における任意の1つの凹部の端部と、前記任意の1つの凹部に最も近い位置にある他の凹部の端部との間の最短距離が4μm以下である。

0018

本発明による他の液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凸部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記複数の凸部に応じた複数の隆起部が形成されており、前記複数の凸部における少なくとも1つの凸部の最大幅が5μm以下である。

0019

ある実施形態では、前記少なくとも1つの凸部の最大幅が2μm以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凸部における少なくとも2つの凸部の端部間の最短距離が15μm以下である。また、ある実施形態では、前記少なくとも2つの凸部の端部間の最短距離が3μm以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凸部における任意の1つの凸部の端部と、前記任意の1つの凸部に最も近い位置にある他の凸部の端部との間の最短距離が15μm以下である。

0020

本発明による液晶表示装置の製造方法は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、基板の上に金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に半導体層を形成するステップと、前記半導体層の上に反射層を形成するステップとを含み、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凹部が形成され、前記反射層を形成するステップにおいて、前記反射領域における前記反射層に前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成され、前記複数の凹部の少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が4μm以下である。

0021

ある実施形態では、前記少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が1μm以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凹部のうちの少なくとも1つの凹部の最大幅が15μm以下である。また、ある実施形態では、前記少なくとも1つの凹部の最大幅が2μm以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凹部における任意の1つの凹部の端部と、前記任意の1つの凹部に最も近い位置にある他の凹部の端部との間の最短距離が4μm以下である。

0022

ある実施形態において、前記金属層を形成するステップでは、フォトリソグラフ法を用いて、前記金属層に前記複数の凹部が形成されると共に、ゲートバスライン及び補助容量線の少なくとも一方が形成され、前記複数の凹部の形成に用いられるレジスト膜膜厚が、前記ゲートバスライン及び前記補助容量線の少なくとも一方の形成に用いられるレジスト膜の膜厚よりも薄い。

0023

本発明による液晶表示装置の他の製造方法は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、基板の上に金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に半導体層を形成するステップと、前記半導体層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層、前記絶縁層、及び前記半導体層の少なくとも1つに複数の凸部が形成され、前記反射層を形成するステップにおいて、前記反射領域における前記反射層に前記複数の凸部に応じた複数の隆起部が形成され、前記複数の凸部における少なくとも1つの凸部の最大幅が5μm以下である。

0024

ある実施形態では、前記少なくとも1つの凸部の最大幅が2μm以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凸部における少なくとも2つの凸部の端部間の最短距離が15μm以下である。また、ある実施形態では、前記少なくとも2つの凸部の端部間の最短距離が3μm以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凸部における任意の1つの凸部の端部と、前記任意の1つの凸部に最も近い位置にある他の凸部の端部との間の最短距離が15μm以下である。

0025

ある実施形態において、前記金属層を形成するステップでは、フォトリソグラフ法によって前記金属層に前記複数の凸部が形成されると共に、ゲートバスライン及び補助容量線の少なくとも一方が形成され、前記複数の凸部の形成に用いられるレジスト膜の膜厚が、前記ゲートバスライン及び前記補助容量線の少なくとも一方の形成に用いられるレジスト膜の膜厚よりも薄い。

0026

本発明による他の液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層及び前記絶縁層の少なくとも1つに複数の凹部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成されており、前記複数の凹部における少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が4μm以下である。

0027

本発明による他の液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、金属層と、前記金属層の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された反射層とを備え、前記金属層及び前記絶縁層の少なくとも1つに複数の凸部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記複数の凸部に応じた複数の隆起部が形成されており、前記複数の凸部における少なくとも1つの凸部の最大幅が5μm以下である。

0028

本発明による液晶表示装置の他の製造方法は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、基板の上に金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層及び前記絶縁層の少なくとも1つに複数の凹部が形成され、前記反射層を形成するステップにおいて、前記反射領域における前記反射層に前記複数の凹部に応じた複数の窪みが形成され、前記複数の凹部の少なくとも2つの凹部の端部間の最短距離が4μm以下である。

0029

本発明による液晶表示装置の他の製造方法は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、基板の上に金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層及び前記絶縁層の少なくとも1つに複数の凸部が形成され、前記反射層を形成するステップにおいて、前記反射領域における前記反射層に前記複数の凸部に応じた複数の隆起部が形成され、前記複数の凸部における少なくとも1つの凸部の最大幅が5μm以下である。

発明の効果

0030

本発明によれば、高い反射率を有する反射領域を備えた高画質の反射型液晶表示装置、及び半透過型液晶表示装置を提供することが可能になる。

図面の簡単な説明

0031

本発明による実施形態1の液晶表示装置の断面形状を模式的に示す図である。
実施形態1の画素領域と反射部の構成を具体的に説明するための図であり、(a)は画素領域の一部を表示面の上から見た場合の平面図、(b)は液晶表示装置の反射部の構成を模式的に示す平面図である。
実施形態1の反射部およびTFT部の構成を表す断面図であり、(a)は反射部の構成を、(b)はTFT部の構成をそれぞれ表している。
実施形態1のTFT部の製造方法を示す平面図である。
実施形態1のTFT部の製造方法を示す断面図である。
実施形態1の反射部の製造方法を示す平面図である。
実施形態1の反射部の製造方法を示す断面図である。
実施形態1におけるゲートラインゲート電極、Csライン、及びCsメタル層整形方法を示す断面図である。
実施形態1の凹部57の形状及び配置の例を表した図である。
実施形態2の反射部の構成を表した断面図である。
実施形態2の凸部169の形状及び配置の例を表した図である。
実施形態3の反射部の構成を表した断面図である。
実施形態3の反射部と、従来の液晶表示装置の反射部との構成を比較するための模式図であり、(a)は反射部の断面を、(b)は従来の液晶表示装置の反射部の断面を、(c)は反射部の角部における表面の角度を表した図である。
実施形態4の液晶表示装置を示す断面図である。
従来の反射型LCDにおけるアクティブマトリックス基板を示す断面図である。
液晶表示装置における反射面の傾きと反射光との関係を示す図であり、(a)は光が屈折率Naを有する媒質aから屈折率Nbを有する媒質bに入射したときの入射角αと出射角βとの関係を示しており、(b)はLCDの表示面の角度と入射光および反射光の関係を表している。

符号の説明

0032

10液晶表示装置
12TFT基板
14対向基板
16液晶
18液晶層
22 透明基板
26層間絶縁層
28画素電極
30反射部
31 層
32 TFT部
34対向電極
36CF層
38 透明基板
40 表示面
42 反射領域
44TFT領域
46 透過領域
48 凹部
48’ 凸部
50画素
52ソースライン
54ゲートライン
56 Csライン
57 凹部
58コンタクトホール
61ゲート絶縁層
62半導体層
63反射層
67 斜面
69 凸部
69’ 上部
70 下部
85 上部斜面
86平坦部
87 下部斜面
90 斜面
91、92 凹部
99フォトレジスト
148、157 凹部
169 凸部

発明を実施するための最良の形態

0033

(実施形態1)
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の第1の実施形態を説明する。

0034

図1は、本実施形態の液晶表示装置10の断面構造を模式的に表している。本実施形態の液晶表示装置10は、アクティブマトリックス方式による反射透過型の液晶表示装置である。液晶表示装置10は、図1に示すように、TFT(Thin Film Transistor)基板12、対向基板14、およびTFT基板12と対向基板14との間に封入された液晶16を含む液晶層18を備えている。

0035

TFT基板12は、透明基板22、層間絶縁層26、画素電極28を備えており、反射部30とTFT部32とを含んでいる。TFT基板12には、後述する、ゲートライン(走査線)、ソースライン(信号線)、およびCsライン(補助容量電極線)等が形成されている。

0036

対向基板14は、例えばカラーフィルタ基板(CF基板)であって、対向電極34、カラーフィルタ層(CF層)36、および透明基板38を備えている。透明基板38の上部の面は、液晶表示装置の表示面40となる。なお、TFT基板12および対向基板14は、それぞれ、配向膜および偏光板を備えているが、ここでは図示を省略している。

0037

液晶表示装置10において、反射部30が形成されている領域を反射領域42と呼び、TFT部32が形成されている領域をTFT領域44と呼ぶ。反射領域42では、表示面40から入射した光が、反射部30によって反射され、液晶層18および対向基板14を通って表示面40から出射される。液晶表示装置10は、さらに、反射領域42およびTFT領域44以外の領域に形成された透過領域46を有している。透過領域46では、表示装置10の光源から発せられた光が、TFT基板12、液晶層18、および対向基板14を通って表示面40から出射される。

0038

なお、図1に示すように、反射部30の上部の対向基板14の側には透過性樹脂等からなる層31が設けられており、反射領域42における液晶層18の厚さは、透過領域46における液晶層18の厚さの半分になっている。これにより、反射領域42と透過領域46における光路長(液晶層18内の光の通過距離)とが等しくなっている。なお、図1には、層31が対向電極34とCF層36との間に形成されるように示しているが、層31は対向電極34の液晶層18側の面に形成してもよい。

0039

図2は、液晶表示装置10における画素領域と反射部30の構成を、より具体的に示す平面図である。

0040

図2(a)は、液晶表示装置10の画素領域の一部を、表示面40の上から見た場合の図である。この図に示すように、液晶表示装置10には、複数の画素50(長方形の太い線で示した部分)がマトリックス状に配置されている。それぞれの画素50には、上述した反射部30とTFT部32が形成されている。

0041

画素50の境界部分には、列方向(図の上下方向)にソースライン52が延びており、行方向(図の左右方向)にゲートライン(ゲートメタル層)54が延びている。また、画素50の中央部分には、行方向にCsライン(Csメタル層)56が延びている。反射部30の層間絶縁層26には、画素電極28とTFTのドレイン電極とを接続するためのコンタクトホール58が形成されている。Csライン56は画素電極と対となって補助容量を形成する。

0042

図2(b)は、Csライン56の上部における反射部30の構成を模式的に示す平面図である。この図では、図2(a)にて示したコンタクトホール58は、図示を省略している。図に示すように、反射部30には、円形の凹部(窪み)48が複数形成されている。後述するように、反射部30の上部には反射層が形成されており、凹部48の表面はこの反射層の面として形成される。この反射層はTFT部32におけるTFTのドレイン電極に接続される。このように、反射部30に多くの凹部48を形成することにより、反射面のより多くの部分において角度θを20度以下にすることができる。したがって、反射部における反射効率を向上させることができる。

0043

なお、ここでは構成を分かりやすく示すために、凹部48は8つのみを図示しているが、凹部48の数は8つに限定されることはなく、さらに多くの凹部48が形成され得る。また、凹部48は、図示するように縦横均等に配列される必要はなく、ランダムに、あるいは不規則な間隔を置いて配置されてもよい。本実施形態によれば、後述する方法によって、多くの凹部48が可能な限り密に形成され得る。

0044

次に、図3を参照して、反射部30およびTFT部32の構成をより詳細に説明する。

0045

図3(a)は、反射部30の断面(図2(b)において矢印Cで示した部分の断面)を表している。図に示すように、反射部30には、Csメタル層(金属層)56、ゲート絶縁層61、半導体層62、および反射層63が積層されている。半導体層62は、真性アモルファスシリコン層(Si(i)層)と、リンがドープされたn+アモルファスシリコン層(Si(n+)層)とにより構成される。

0046

反射部30におけるCsメタル層56には図に示すように凹部(または開口)57が形成されており、凹部57の間にはCsメタル層56の凸部69が形成されている。反射層63の凹部48は、Csメタル層56の凹部57の形状に応じて形成されている。なお、反射部30には半導体層62を形成しないこともあり得る。

0047

図3(b)は、TFT部32におけるゲートメタル層(金属層)54、ゲート絶縁層61、半導体層62、および反射層63の構成を示す断面図である。TFT部32のゲートメタル層54は、反射部30のCsメタル層56と同時に、同じ部材によって形成される。同様に、TFT部32のゲート絶縁層61、半導体層62、および反射層63は、それぞれ、反射部30のゲート絶縁層61、半導体層62、および反射層63と同時に、同じ部材によって形成される。

0048

図3(a)におけるaは、Csメタル層56の2つの凹部57の間隔を表している。本実施形態では、凹部57の間隔aとは、隣り合う2つの凹部57の端部(Csメタル層56の上面における凹部の淵)の間の最短距離を意味している。反射部30における反射効率を高めるためには、反射層63の表面により多くの凹部48を設けたほうが良い。そうすることにより、反射層63の表面に傾斜が20度以下の面をより多く形成することができるからである。それには、Csメタル層56にもより多くの凹部57を設ける必要がある。よって、本実施形態では間隔aを4μm以下に、また、凹部57の最大幅b(Csメタル層56の上面における開口の最大幅)を15μm以下に設定している。間隔aの下限は、製造上の限界を考えて1μmとし、同じ理由により、幅bの下限は2μmとしている。すなわち、好ましい間隔aの設定範囲は1μm以上4μm以下であり、幅bの設定範囲は2μm以上15μm以下である。

0049

反射効率を向上させるためには、隣り合う任意の2つの凹部57の間隔aを上述の設定範囲内に収めることが好ましい。しかし、これに限られることなく、任意の凹部57と、それに最も近い位置にある他の凹部57との間の間隔aを設定範囲内の値とすることによっても、反射効率を向上させることができる。また、反射部30に形成される凹部57の50%以上に対して、その凹部と、それに最も近い位置にある他の凹部との間の間隔aを設定範囲内の値とすることによっても、反射効率を向上させることができる。また、反射部30における少なくとも2つの凹部57の間隔aを設定範囲内の値にしても、反射効率を向上させ得る。

0050

また、反射効率を向上させるためには、全ての凹部57の幅bを上述の設定範囲内に収めることが好ましい。しかし、これに限られることなく、反射部30に形成される凹部57の50%以上の幅bを設定範囲内に収めることによっても、反射効率を向上させることができる。また、反射部30における少なくとも1つの凹部57の幅bを設定範囲内の値にしても、反射効率を向上させ得る。

0051

図15に示した従来の液晶表示装置では、凹部がゲート層102、ゲート絶縁層104、および半導体層106を除去した部分に形成されるので、凹部の底面は深い位置に形成される。よって、凹部内面傾斜角が大きくなり、凹部内に傾斜20度以下の有効反射面を多く形成することが困難であった。また、凹部が、ゲート層102、ゲート絶縁層104、半導体層106を形成した後で、これらの層を一括して除去することにより形成されるため、凹部内面の形状や斜面の傾斜角をコントロールすることができず、有効反射面を増やすことは困難であった。

0052

本実施形態によれば、反射層63の凹部48(窪み)がCsメタル層56の整形形状に応じて形成されるので、反射層に比較的浅い窪みを容易に形成することができる。これにより、反射層表面における反射効率が向上する。また、凹部48の形状、深さ、斜面傾斜角等を容易に調節することができるので、反射層63の凹部48の斜面の傾斜角度を20度以下に形成することも容易である。したがって、製造コストを上げることなく有効反射面の面積を増やすことができる。

0053

また、本実施形態によれば、Csメタル層56における凹部57の間隔を実用的範囲において可能な限り狭く設定することができる。また、凹部57自身の幅も可能な限り小さく形成することができる。これにより、反射部30にCsメタル層56の凹部57をより多く配置することができるため、反射層63により多くの凹部48を形成することが可能となる。よって、反射層63の表面における傾斜20度以下の面の面積が増え、反射効率が向上する。さらに、反射層63の表面における平坦部の面積を少なくすることができるので、反射効率をより向上させることができる。

0054

次に、本実施形態におけるTFT基板12の製造方法を説明する。

0055

図4は、TFT部32におけるTFT基板12の製造方法を示す平面図である。また図5は、TFT部32におけるTFT基板12の製造方法を示す断面図であり、図2(a)の矢印Aで示した部分の断面を表している。

0056

図4(a)および図5(a)に示すように、まず、洗浄した透明基板22の上にAl(アルミニウム)による金属薄膜スパッタリング等の方法により成膜する。なお、この金属薄膜は、Alの他、Ti(チタン)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、あるいはこれらの合金等を用いて形成することもでき、これらの材料による層と窒化膜との積層物によって形成することもできる。

0057

その後、金属薄膜の上にレジスト膜を形成し、露光現像工程によりレジストパターンを作成した後、ドライまたはウェットエッチングを施して、ゲートメタル層54(ゲート電極およびゲートラインを含む)を作成する。ゲートメタル層54の厚さは、例えば200〜500nmである。

0058

このようにフォトリソグラフ法によって形成されたゲートメタル層54は、TFTのゲート電極となる。なお、この工程では、図2(a)で示したゲートライン(ゲートメタル層)54、および図3(a)で示した反射部30のCsメタル層56も同一金属で同時に形成される。

0059

次に、図4(b)および図5(b)に示すように、P−CVD法により、SiH4、NH3、N2の混合ガスを使用して、SiN(窒化シリコン)からなるゲート絶縁層61を、基板全面に作成する。ゲート絶縁層61は、SiO2(酸化シリコン)、Ta2O5(酸化タンタル)、Al2O3(酸化アルミニウム)等によって形成されても良い。ゲート絶縁層61の厚さは、例えば300〜500nmである。なお、この工程では、図3(a)で示した反射部30のゲート絶縁層61も同時に形成される。

0060

次に、ゲート絶縁層61の上に、真性アモルファスシリコン(a−Si)膜(Si(i)膜)、およびアモルファスシリコンにリン(P)をドーピングしたn+a−Si膜(Si(n+)膜)を形成する。a−Si膜の厚さは、例えば30〜300nmであり、n+a−Si膜の厚さは、例えば20〜100nmである。その後、これらの膜をフォトリソグラフ法により整形することにより、半導体層62が形成される。なお、この工程では、図3(a)で示した反射部30の半導体層62も同時に形成される。

0061

次に、図4(c)および図5(c)に示すように、スパッタリング法等によりAl等による金属薄膜を基板全面に形成し、フォトリソグラフ法を施して、反射層63を形成する。なお、金属薄膜には、ゲートメタル層54の材料として上に列挙した材料が用いられ得る。反射層63の厚さは、例えば30〜1000nmである。TFT部32において、反射層63はTFTのソース電極およびドレイン電極を形成する。このとき、図2(a)におけるソースライン52も反射層63の一部として形成され、図3(a)で示した反射部30の反射層63も同時に形成される。

0062

次に、図4(d)および図5(d)に示すように、感光性アクリル樹脂スピンコートにより塗布して、層間絶縁層(層間樹脂層)26が形成される。層間絶縁層26の厚さは、例えば0.3〜5μmである。なお、反射層63と層間絶縁層26との間には、P−CVD法によってSiNx、SiO2等の薄膜が保護膜として形成され得るが、ここでは図示を省略している。保護膜の厚さは、例えば50〜1000nmである。層間絶縁層26および保護膜は、TFT部32だけでなく、反射部30も含めた透明基板22の上部全面に形成される。

0063

次に、図4(e)および図5(e)に示すように、層間絶縁層26の上に、ITOやIZO等の透明電極膜がスパッタリング法等により形成される。この透明電極膜を、フォトリソグラフ法によりパターン整形して、画素電極28が形成される。画素電極28は、TFT部32だけでなく、反射部30も含め、画素の上部全面に形成される。

0064

次に、図6および図7を用いて、反射部30におけるTFT基板12の製造方法について説明する。

0065

図6は、反射部30におけるTFT基板12の製造方法を示す平面図である。図7は、反射部30におけるTFT基板12の製造方法を示す断面図であり、図2(b)における矢印Cで示した部分の断面を表している。図6および図7における(a)〜(e)の工程は、それぞれ図4および図5における(a)〜(e)の工程に対応している。

0066

図6(a)および図7(a)に示すように、TFT部32のゲートメタル層54と同一金属で同時に、同様の方法によって、反射部30のCsメタル層56が形成される。ここで、フォトリソグラフ法によって金属薄膜を整形するとき、Csメタル層56には複数の凹部57が、フォトレジストの開口に応じて、2つの凹部57の間隔a及び各凹部57の幅bが上述した設定範囲内となるように形成される。凹部57のより具体的な形成方法については、後に説明する。

0067

次に、図6(b)および図7(b)に示すように、TFT部32と同様の方法によって、Csメタル層56の上にゲート絶縁層61が形成され、その後、半導体層62が形成される。ここで、TFT部32には半導体層62を形成するが、パターニング時に半導体材料を除去するなどして、反射部30には半導体層62を形成しないこともあり得る。

0068

次に、図6(c)および図7(c)に示すように、TFT部32と同様の方法によって、半導体層62の上に(半導体層62を形成しない場合にはゲート絶縁層61の上に)反射層63が形成される。反射層63の表面には、Csメタル層56の凹部57及び凸部69を反映して凹部48が形成される。

0069

次に、図6(d)および図7(d)に示すように、感光性アクリル樹脂によって層間絶縁層26が形成される。その後、露光装置を用いた現像処理により、反射部30の中心付近にコンタクトホール58が形成される。

0070

次に、図6(e)および図7(e)に示すように、画素電極28が形成される。反射部30では、画素電極28は、層間絶縁層26およびコンタクトホール58の上に形成され、画素電極28の金属部材はコンタクトホール58を介して反射層63に接する。したがって、TFT部32におけるTFTのドレイン電極は、コンタクトホール58を介して画素電極28と電気的に接続される。

0071

次に、図8を用いて、本実施形態のCsメタル層56、及びゲートライン(ゲートバスライン)54、及びTFT部におけるゲート電極の製造方法をより詳細に説明する。

0072

図8(a)は、ゲートライン54を形成するときに用いるフォトレジスト99の形状を表した図であり、図2(a)の矢印Bで示す位置における断面形状を表している。また、図8(b)は、反射部30においてCsメタル層56を形成するときに用いるフォトレジスト99の形状を表した図であり、図2(c)の矢印Dで示す位置における断面形状を表している。

0073

上述したように、Csメタル層56の形成時には、TFT部32におけるゲート電極及びゲートライン54も同時に同じ金属でフォトリソグラフ法によって形成される。ゲートライン(及びゲート電極)54の整形においては、図8(a)に示すように高さxのフォトレジストが用いられるが、反射部30におけるCsメタル層56の整形にはxよりも薄い高さyのフォトレジストが用いられる。フォトレジストは、TFT部32及び反射部30を含めて基板面上にxの高さで一様に成膜された後、反射部30において、例えば露光条件ベーク条件を適切に設定することにより、その上部がyの高さを有する膜となる。

0074

このように、凹部57の形成に用いられるレジスト膜の膜厚が、ゲートライン54の形成に用いられるレジスト膜の膜厚よりも薄くなるため、エッチングによる膜整形時に、凹部57の端部には緩やかな斜面が形成され、ゲートライン54の端部には急峻な切り立った斜面が形成される。なお、図8(b)に示すように、反射部30の外側のCsメタル層56に対しては、高さxのフォトレジスト99が用いられるため、Csライン56の端部の斜面も急峻な斜面となる。

0075

このような方法を用いることにより、同一のフォトリソグラフ工程によって、凹部57の斜面を例えば20°以下に緩やかに形成すると共に、ゲートライン54及びCsライン56を高い加工精度で整形することが容易に可能となる。また、凹部57の大きさや形状、斜面の傾斜、及び凹部57相互の間隔が容易に制御可能となるため、工程を増やすことなく、所望の凹部57を得ることができる。よって、反射層63に傾斜20°以下の面が多く形成された、高反射率を有する液晶表示装置を効率よく製造することが可能となる。

0076

次に、図9を用いて凹部57の形状及び配置方法の変形例について説明する。

0077

図9の(a)〜(e)は、それぞれ凹部57を基板面に垂直に見た場合の、凹部57の端部形状及び配置の例を表している。図9の(a)〜(c)及び(e)に示すように、凹部57は円形に形成してもよく、また、図9(d)に示すように、6角形に形成してもよい。なお、凹部57の形状は、ここに示すものに限られることはなく、楕円形多角形、あるいはそれ以外の形状で形成してもよい。また、凹部57の配置も、図9(a)〜(d)に示すような規則的配置としてもよく、図9(e)に示すような不規則あるいはランダムな配置としても良い。いずれの場合においても、凹部57の間隔aは、図示するように、隣り合った2つの凹部57の端部の最短距離として定義され、凹部57の幅bは、凹部57の端部の最大幅として定義される。

0078

なお、上述した実施形態では、凹部57はCsメタル層(金属層)56に形成されるとしたが、凹部57は反射部30におけるゲート絶縁層61あるいは半導体層62に形成されてもよく、また、これらの層の2つあるいは全ての層に形成されてもよい。さらに、これらの層の1つ又は2つに凹部57を設け、その他の1つまたは2つの層に実施形態2で述べるような凸部を形成してもよい。また、反射部30において半導体層62は形成しなくてもよい。凹部57は、各層の形成時に、上述したフォトリソグラフ法などによって形成され得る。本発明の実施形態にはこれらの例も含まれるものとする。

0079

(実施形態2)
次に、図10及び11を用いて、本発明による液晶表示装置の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態は、図1に示した液晶表示装置10における反射部30を、図3(a)に示したものから図10に示すものに置き換えた液晶表示装置である。それ以外の構成は実施形態1と同じであるので、以下、異なる点についてのみを説明する。実施形態1の構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。

0080

図10は、実施形態2の反射部30における断面(図2(b)において矢印Cで示した部分の断面)を表している。図10に示す反射部30において、図2(b)に示した凹部48は、凸部(隆起部)48’に対応している。つまり、実施形態1と実施形態2では反射部30の表面の凹凸パターン反転しており、図3(a)で円形の凹部として示された凹部48が、実施形態2では凸部48’となる。

0081

反射部30におけるCsメタル層56には図に示すように複数の凸部169が形成されており、2つの凸部169の間にはCsメタル層56の凹部157が形成されている。反射層63の凸部48’は、Csメタル層56の凸部169の形状に応じて形成されている。

0082

図10におけるcは、凸部169の幅を表している。この最大幅cとは、Csメタル層56の底面における凸部169の最大幅を意味する。また、dは、Csメタル層56の2つの凸部169の間隔を表している。この間隔dとは、隣り合う2つの凸部169の端部(Csメタル層56の下面における凸部169の淵)の間の最短距離を意味している。反射部30における反射効率を高めるためには、反射層63の表面により多くの凸部48’及び凹部148を設けたほうが良い。そうすることにより、反射層63の表面に傾斜が20度以下の面をより多く形成することができるからである。それには、Csメタル層56にもより多くの凸部169及び凹部157を設ける必要がある。よって、本実施形態では凸部169の幅cを5μm以下に、また、間隔dを15μm以下に設定している。幅cの下限は、製造上の限界を考えて2μmとし、同じ理由により、間隔dの下限は2μmとしている。すなわち、好ましい幅cの設定範囲は2μm以上5μm以下であり、間隔dの設定範囲は2μm以上15μm以下である。

0083

反射効率を向上させるためには、隣り合う任意の2つの凸部169の間隔dを上述の設定範囲内に収めることが好ましい。しかし、これに限られることなく、任意の凸部169と、それに最も近い位置にある他の凸部169との間の間隔dを設定範囲内の値とすることによっても、反射効率を向上させることができる。また、反射部30に形成される凸部169の50%以上に対して、その凸部と、それに最も近い位置にある他の凸部との間の間隔dを上述の設定範囲内の値とすることによっても反射効率を向上させることができる。また、反射部30における少なくとも2つの凸部169の間隔dを設定範囲内の値にしても、反射効率を向上させ得る。

0084

また、反射効率を向上させるためには、全ての凸部169の幅cを上述の設定範囲内に収めることが好ましい。しかし、これに限られることなく、反射部30に形成される凸部169の50%以上の幅cを上述の設定範囲内に収めることによっても、反射効率を向上させることができる。また、反射部30における少なくとも1つの凸部169の幅cを設定範囲内の値にしても、反射効率を向上させ得る。

0085

上述のCsメタル層56は、実施形態1で説明した方法と同様の方法によって形成され得る。ただし、Csメタル層56の整形時には、レジストマスクとして、実施形態1で用いたパターンを反転させたパターンを有するマスクが用いられる。これにより、実施形態1では、いわゆる「抜きパターン」によって形成された凹部57が、実施形態2では「残しパターン」によって凸部169として形成される。

0086

次に、図11を用いて凸部169の形状及び配置方法の変形例について説明する。

0087

図11の(a)〜(f)は、それぞれ凸部169を基板面に垂直に見た場合の端部形状及び配置の例を表している。図11の(a)及び(c)に示すように、凸部169は円形に形成してもよく、また、(b)に示すように6角形に形成してもよい。また、(d)及び(e)に示すように、内側に凹部を有する円形あるいは6角形の凸部169であってもよく、(f)に示すように十字型であってもよい。なお、凸部169の形状は、ここに示すものに限られることはなく、楕円形、多角形、あるいはそれ以外の形状で形成してもよい。また、凸部169の配置は、(a)及び(b)に示すような規則的配置としてもよく、(c)に示すように、不規則あるいはランダムな配置としても良い。いずれの場合においても、凸部169の幅cは凸部169の最大幅として定義され、間隔dは、隣り合った2つの凸部169の端部の最短距離として定義される。なお、(d)〜(f)に示すような、凸部169が線状に延びる形状を有する場合、その幅cは、その線状部分の最大幅と定義される。

0088

本実施形態によれば、反射層63の凸部48’(隆起部)がCsメタル層56の整形形状に応じて形成されるので、反射層に比較的低い隆起部を容易に形成することができる。これにより、反射層表面における反射効率が向上する。また、凸部48’の形状、高さ、斜面傾斜角等を容易に調節することができるので、反射層63の表面に傾斜角度を20度以下の斜面を多く形成することも容易である。したがって、製造コストを上げることなく有効反射面の面積を増やすことができる。

0089

また、本実施形態によれば、Csメタル層56における凸部169の幅及び間隔を実用的範囲において可能な限り狭く設定することができる。これにより、反射部30にCsメタル層56の凸部169をより多く配置することができるため、反射層63にもより多くの凸部48’を形成することが可能となる。よって、反射層63の表面における傾斜20度以下の面の面積が増え、反射効率が向上する。さらに、反射層63の表面における平坦部の面積を少なくすることもできるので、反射効率をより向上させることができる。

0090

なお、上述した実施形態では、凸部169はCsメタル層(金属層)56に形成されるとしたが、そのような凸部は反射部30におけるゲート絶縁層61あるいは半導体層62に形成されてもよく、また、これらの層の2つあるいは全ての層に形成されてもよい。

0091

さらに、これらの層の1つ又は2つに凸部169を設け、その他の1つまたは2つの層に実施形態1で述べるような凹部を形成してもよい。また、反射部30において半導体層62は形成しなくてもよい。凸部169は、各層の形成時に、上述したフォトリソグラフ法などによって形成され得る。本発明の実施形態にはこれらの例も含まれるものとする。

0092

(実施形態3)
次に、本発明による液晶表示装置の第3の実施形態を説明する。第3の実施形態は、図1に示した液晶表示装置10における反射部30を、図3(a)に示したものから図12に示すものに置き換えた液晶表示装置である。それ以外の構成は実施形態1と同じであるので、以下、反射部30の異なる点についてのみを説明する。実施形態1及び2の構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。

0093

図12は、実施形態3の反射部30における凹部48の断面(図2(b)において矢印Cで示した部分の断面)を表している。図に示すように、反射部30には、Csメタル層(金属層)56、ゲート絶縁層61、半導体層62、及び反射層63が積層されている。

0094

反射部30におけるCsメタル層56には、図に示すように凹部(または開口)57’が複数形成されており、凹部57’の間にCsメタル層56の凸状部分89が形成されている。凸状部分89の斜面67には段差が形成されており、斜面67は上部斜面85と平坦部86と下部斜面87とからなっている。平坦部86は、基板面に略平行に形成されている。凸状部分89の、平坦部86が含まれる面よりも上の部分を上部69’と呼び、下の部分を下部70と呼ぶ。反射層63の凹部48は、Csメタル層56の凹部57’の形状に応じて形成されている。

0095

反射部30’は、図6〜8を用いて説明したものと同様の方法で製造され得る。ここでは、実施形態1で示した間隔aは、2つの凹部57’の最上部の端部間の最短距離であり、幅bは凹部57’の最上部の端部の最大幅である。なお、間隔aを、平坦部86を含む面における凹部57’の端部間の最短距離とし、幅bを同面における凹部57’の端部の最大幅と考えてもよい。また、実施形態3の凹凸パターンを反転させた形状のCsメタル層56を用いても良い。実施形態1及び2のCsメタル層56の凹部及び凸部に、本実施形態で示したような段差を形成したものも本発明の実施形態に含まれる。さらに、Csメタル層56、ゲート絶縁層61、及び半導体層62の1つあるいは2つに凹部を設け、他の1つまたは2つの層に凸部を設ける構成、および、これらの層の1つあるいは2つに凸部を設け、他の1つまたは2つの層に凹部を設ける構成も本発明の実施形態に含まれる。また、反射部30’に半導体層を設けない構成も本発明の実施形態に含まれる。

0096

本実施形態によれば、実施形態1及び2で述べた利点に加えて、次のような利点も得られる。

0097

図13は、本実施形態の反射部30と、図15に示した従来の液晶表示装置における反射部の構造を比較するための図である。図13(a)は、本実施形態の反射部30の断面構造を、図13(b)は、従来の液晶表示装置の反射部の断面構造を、それぞれ、模式的に表している。これらの図に示すように、本実施形態における反射層63の表面には、Csメタル層56の凸状部分89の斜面を反映させた、段差付きの斜面90が形成される。これにより、反射層63には凹部91、および凹部91の内側に位置する凹部92が形成される。ここでは、図2(b)に示した凹部48は、凹部91及び凹部92によって構成される。

0098

断面形状で見た場合、1つの凹部48には8つの角部(図中、点線で示した部分)が形成される。一方、従来の液晶表示装置では、図13(b)に示すように、1つの凹部には4つの角部しか形成されない。反射層の角部には、図13(c)に示すように、基板に平行な面から基板に対して20度よりも大きい角度(この図では、例として30度として表している)を有する面が連続的に形成される。したがって、反射部により多くの凹部を形成すれば、反射層63の表面に、より多くの有効反射面(基板に対する角度が20度以下である面)を形成することができる。

0099

図13(a)および(b)からわかるように、本実施形態の反射層63には段差を有する2重の凹部が形成されるので、反射層63の表面は、従来の反射部に比べて、より多くの角部を有することになる。したがって、反射層63の表面に、より多くの有効反射面が形成されるため、反射部30の反射効率を向上させることができる。また、凹部91および凹部92が、Csメタル層56の整形形状に応じて形成されるので、凹部の形状、深さ、および斜面傾斜角を容易に調節することができる。

0100

本実施形態では、Csメタル層56の凸状部分89を、上部69’と下部70とからなる2重構造としたが、凸状部分89を3重以上の段差をつけて形成することもできる。この場合、反射層63に形成された凹部92の内側にさらに凹部が形成されることになり、さらに高い反射効率を得ることが可能となる。

0101

上述の実施形態では、反射層63の表面に形成される凹部91および凹部92は、基板に垂直に見た場合、同心円状に形成されるとした。しかし、これに限られることはなく、凹部91と凹部92との中心を異なるように配置することも可能である。また、凹部91と凹部92の周囲の一部が重なっていてもよい。これらの場合も、反射層63の表面には段差を有する凹凸が多数形成され、これによって有効反射面を広げることが可能となる。

0102

(実施形態4)
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の第4の実施形態を説明する。なお、実施形態1〜3における構成要素と同じ要素には同一の参照番号を付け、その説明を省略する。

0103

図14は、本実施形態の液晶表示装置の断面形状を模式的に示す図である。この液晶表示装置は、実施形態1〜3の液晶表示装置から層間絶縁層26を除いたものであり、以下に述べる点以外は実施形態1〜3の表示装置と同じである。なお、図14では、対向基板14の詳細な構造、およびTFT部32については図示を省略している。

0104

図に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、層間絶縁層が形成されないため、画素電極28が図示しない絶縁膜を介して反射部30およびTFT部32の反射層63の上に形成される。反射部30及びTFT部32の構造および製造方法は、層間絶縁層26が除かれる点以外は、実施形態1の液晶表示装置と同様である。また、液晶表示装置における画素配置配線構造も、図2(a)に示したものと同様である。

0105

この構成によっても、実施形態1〜3と同様、反射層63の有効反射面の面積が広がり、より多くの光を表示面40に反射させることができる。

0106

上述の実施形態では、Csメタル層56の凹部57が円形に形成されるものとしたが、凹部57は、楕円形、三角形四角形等の多角形、凹部の淵が鋸歯状であるもの、あるいは、それらを組み合わせたものなど、様々な形状に形成してもよい。

0107

本発明による液晶表示装置には、液晶パネルを利用したディスプレイ装置テレビ携帯電話等も含まれる。また、本実施形態は半透過型の液晶表示装置を例として用いたが、上述した反射部と同様の形態を有する反射型液晶表示装置等も本願発明の一形態に含まれる。

0108

本願発明の液晶表示装置は、上述した製造方法で形成されるため、透過型の液晶表示装置と同じ材料および工程で製造することができる。したがって、低コストで、反射効率の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。

0109

本発明によれば、低コストで高画質の半透過型および反射型の液晶表示装置が提供される。本発明による液晶表示装置は、例えば、携帯電話、カーナビ等の車載表示装置ATM販売機等の表示装置、携帯型表示装置ノート型PCなど、反射光を利用して表示を行う半透過型および反射型の液晶表示装置に好適に用いられる。

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