CN1213337C - 半透射反射式电光装置及其制造方法、电子设备 - Google Patents

半透射反射式电光装置及其制造方法、电子设备 Download PDF

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Abstract

提供在反射模式或透射模式的任何一者中都可以实现显示光量的增大的半透射反射式电光装置，具备该电光装置的电子设备和半透射反射式电光装置的制造方法。在反射式电光装置100的TFT阵列基板10中，在光反射膜8a的下层侧，用折射率为折射率为n1的第1感光性树脂形成要形成凹凸图形8g的凹凸形成层13a，在该凹凸形成层13a的上层，形成由折射率为折射率为n2(n1＞n2)的第2感光性树脂构成的上层绝缘膜7a，而且，在与凹凸图形8g的凸部8b重叠的位置上形成光透过窗口8d。因此，凹凸形成层13a与上层绝缘膜7a之间的界面，就起着使从背面侧入射进来的光向光透过窗口8d折射的聚光透镜的作用。

Description

半透射反射式电光装置及其制造方法、电子设备
技术领域
本发明涉及半透射反射式电光装置，使用该电光装置的电子设备和半透射反射式电光装置的制造方法。说得更详细点，涉及半透射反射式电光装置的象素构成。
背景技术
液晶装置等的电光装置，可以用做各种设备的直视式显示装置。在这种的电光装置中，例如，在作为象素切换用的非线性元件使用TFT的有源矩阵型的液晶装置中，如图16和图17所示，在把作为电光物质的液晶50挟持起来的TFT阵列基板10和对向基板20中，在TFT阵列基板10的一方上，形成有象素切换用的TFT(薄膜晶体管)30，和电连到该TFT30上的由ITO膜等的透明导电膜构成的象素电极9a。
此外，在液晶装置中，在反射式的装置中，用来向对向基板20的一方反射从对向基板20侧入射进来的外光的光反射膜8a在透光性的象素电极9a的下层侧形成，就如在图17和图18中用箭头LA所示的那样，在TFT阵列基板10侧反射从对向基板20侧入射进来的光，用从对向基板20侧出射的光显示图象(反射模式)。
但是，在反射式的液晶装置中，当在光反射膜8a处反射的光的方向性强时，就会显著地表现出因观看图象的角度而亮度不同等的视场角依赖性。于是，在制造液晶装置时，就要采用在层间绝缘膜4或在其表面上形成的表面保护膜(未画出来)的表面上，涂敷上800nm到1500nm厚度的聚丙烯酸类树脂等这样的感光性树脂之后，用光刻技术，在光反射膜8a的下层侧中，与光反射膜8a平面性地重叠的区域上，以规定的图形选择性地剩下由感光性树脂层构成的凹凸形成层13a的办法，把凹凸图形8g赋予光反射膜8a的表面。此外，如果保持原状，由于将在凹凸图形8g上照搬原样地出现凹凸形成层13a的边沿，故采用在凹凸形成层13a的上层上再涂敷、形成1层由流动性高的感光性树脂层构成的上层绝缘膜7a，把没有边沿的平缓的形状的凹凸图形赋予光反射膜8a的表面。
此外，在反射式的液晶装置中，也可进行在透射模式下的显示的半透射反射式的液晶装置中，对于光反射膜8a，在与象素电极9a平面性地重叠的区域上形成光透过窗口8d。该光透过窗口8d，以前，例如图16所示，每一个象素矩形形状地形成1个，在相当于该光透过窗口8d的区域，或者在整个面上都形成有凹凸形成层13a，或者由于完全未形成凹凸形成层13a，因而是平坦面。
在象这样地构成的半透射反射式的液晶装置中，在TFT阵列基板10侧配置背光源装置(未画出来)，若使从TFT阵列基板10侧入射从该背光源装置射出来的光，则如图18的箭头LB1、LB2所示，向光反射膜8a前进的光，尽管因被光反射膜8a遮住而不参与显示，但是如图17和图18的箭头LB0所示，向未形成光反射膜8a的光透过窗口8d前进的光，却通过光透过窗口8d，在对向基板20侧透过，参与显示(透射模式)。
但是，在现有的半透射反射式的液晶装置中，由于在反射模式下的显示光量和在透射模式下的显示光量，已完全由光反射膜8a和光透过窗口8d的面积加以限制，故存在着如果一方的模式下的显示的亮度提高，则就要牺牲另一方的显示的亮度，不可能在双方的模式中都提高显示的亮度的问题。
发明内容
有鉴于以上的问题，本发明的课题在于提供不论在反射模式和透射模式中都可以实现显示光量的增大的半透射反射式电光装置，和具备该电光装置的电子设备，以及半透射反射式电光装置的制造方法。
为了解决上述课题，在本发明中，在保持电光物质的基板上，具有：由已形成了规定的图形的第1透光性材料构成的凹凸形成层；在该凹凸形成层的上层侧形成的由第2透光性材料构成的上层绝缘膜；在该上层绝缘膜的上层侧形成的光反射膜；在上述上层绝缘膜的上层侧，在上述光反射膜的上层或下层上形成的透光性电极，在上述光反射膜上部分地形成了光透过窗口的半透射反射式电光装置中，其特征在于：在与构成上述凹凸形成层的多个凸部中的至少一部分的凸部，或多个凹部中的至少一部分的凹部重叠的位置上，形成多个上述光透过窗口，上述第1透光性材料和上述第2透光性材料，分别具有使上述凹凸形成层与上述上层绝缘膜之间的界面起到将从上述基板的背面侧入射进来的光向上述光透过窗口折射用的透镜作用的折射率。
此外，在本发明中，在保持电光物质的基板上，具有：由已形成了规定的图形的第1透光性材料构成的凹凸形成层；在该凹凸形成层的上层侧形成的由第2透光性材料构成的上层绝缘膜；在该上层绝缘膜的上层侧形成的光反射膜；在上述上层绝缘膜的上层侧，在上述光反射膜的上层或下层上形成的透光性电极，在上述光反射膜上部分地形成了光透过窗口的半透射反射式电光装置的制造方法中，其特征在于：在与构成上述凹凸形成层的多个凸部中的至少一部分的凸部，或多个凹部中的至少一部分的凹部重叠的位置上，形成多个上述光透过窗口，而且，采用作为上述第1透光性材料和上述第2透光性材料，使用不同的折射率的透明材料的办法，使上述凹凸形成层与上述上层绝缘膜之间的界面起到将从上述基板的背面侧入射进来的光向上述光透过窗口折射用的透镜作用。
在使用本发明的半透射反射式电光装置中，由于已形成了光反射膜，故可以进行在反射模式下的显示，同时，由于已在光反射膜上部分地形成了光透过窗口，故也可以进行在透射模式下的显示。在这里，在光反射膜的下层侧上用第1透光性材料形成了用来把凹凸图形赋予其表面的凹凸形成层，在该凹凸形成层的上层上形成了由第2透光性材料构成的上层绝缘膜。于是，在本发明中，在作为这2种透光性材料使用折射率不同的材料的同时，采用在与构成凹凸形成层的凸部或凹部重叠的位置上形成光透过窗口，把使得从上述基板的背面侧入射进来的光向上述光透过窗口折射的透镜功能赋予上述凹凸形成层与上述上层绝缘膜之间的界面。因此，结果就变成为在从基板的背面侧入射进来的光中，那些以往由于向光反射膜前进而不参与在透射模式下的显示的光，一部分也穿过光透过窗口参与显示。为此，即便是不扩大光透过窗口的面积，也可以增大在透射模式下的显示光量，所以可以提高透射模式下的显示的亮度而不会牺牲在反射模式下的显示的亮度。
另外，在本发明中，上述光透过窗口，例如，有时候在与上述多个凸部中的至少一部分重叠的位置上形成，在该情况下，对于上述凸部来说，以具有圆形地向上方鼓起来的凸透镜形状形成，而且，作为上述第1透光性材料，使用与上述第2透光性材料比较具有大的折射率的透光性材料。
在本发明中，在使得具有圆形地向上方鼓起来的凸透镜形状那样地形成上述多个凸部时，例如，在用作为上述第1透光性材料的的透光性的感光性树脂以规定的图形形成了上述凹凸形成层之后，加热该感光性树脂，使之熔融。
此外，在本发明中，上述光透过窗口，有时候在与上述多个凹部中的至少一部分的凹部重叠的位置上形成，在该情况下，上述凹部具备具有圆形地向下方凹进去的凹透镜形状，而且，作为上述第1透光性材料，可以使用与上述第2透光性材料比较具有小的折射率的透光性材料。
在本发明中，在使得具有圆形地向下方凹进去的凹透镜形状那样地形成上述多个凹部时，例如，在用作为上述第1透光性材料的的透光性的感光性树脂以规定的图形形成了上述凹凸形成层之后，加热该感光性树脂，使之熔融。
在本发明中，作为上述第1透光性材料和上述第2透光性材料，例如可以使用透光性的感光性树脂。
在本发明中，上述透光性电极，理想的是在上述光反射膜的上层上形成。若这样地构成，则只要用同一透光性材料形成对向基板的对向电极和透明象素电极，就可以防止电光物质的极化取向。
在本发明中，上述电光物质，例如，是液晶。
此外，本发明的半透射反射式电光装置，在保持电光物质的基板上，具有已形成了规定的图形的由第1透光性材料构成的凹凸形成层，在该凹凸形成层的上层侧形成的由第2透光性材料构成的上层绝缘膜，在该上层绝缘膜的上层侧形成的光反射膜，在上述上层绝缘膜的上层侧在上述光反射膜的上层或下层上形成的透光性电极，在上述反射膜上局部地形成有光透过窗口的半透射反射式电光装置中，其特征在于：
上述光透过窗口，在与上述凹凸形成层所形成的多个凸部中的至少一部分的凸部，或多个凹部中的至少一部分的凹部重叠的位置上形成多个，
作为上述第1透光性材料和上述第2透光性材料，分别具有不同的折射率。因此，由于可以采用任意地选择该折射率的办法，任意地控制从上述基板的背面侧入射进来的光中，那些在现有技术中因向光反射膜前进而不参与在透射模式下的显示的光的折射角，故结果就变成为一部分穿过光透过窗口而参与显示。因此，即便是不扩大光透过窗口的面积，也可以增大在透射模式下的显示光量，所以可以提高透射模式下的显示的亮度而不会牺牲在反射模式下的显示的亮度。
使用本发明的电光装置可以作为便携计算机或移动电话机等的电子设备的显示装置使用。
附图说明
图1是从对向电极侧看使用本发明的电光装置时的平面图。
图2是图1的H-H’线处的剖面图。
图3是在电光装置中，在矩阵状的多个象素中形成的元件等的等效电路图。
图4的平面图示出了本发明的电光装置的TFT阵列基板的各个象素的构成。
图5是把本发明的电光装置在相当于图4的A-A’线的位置处剖开的剖面图。
图6是在本发明的电光装置中，TFT阵列基板的凹凸图形和光透过窗口的说明图。
图7(A)到(D)的工序剖面图示出了本发明的TFT阵列基板的制造方法。
图8(E)到(G)的工序剖面图示出了本发明的TFT阵列基板的制造方法。
图9(H)到(J)的工序剖面图示出了本发明的TFT阵列基板的制造方法。
图10(K)到(M)的工序剖面图示出了本发明的TFT阵列基板的制造方法。
图11(N)、(O)的工序剖面图示出了本发明的TFT阵列基板的制造方法。
图12是在本发明的另外的电光装置中，TFT阵列基板的凹凸图形和光透过窗口的说明图。
图13的框图示出了把本发明的电光装置用做显示装置的电子设备的电路构成。
图14的说明图示出了使用本发明的电光装置的便携式个人计算机。
图15是使用本发明的电光装置的移动电话机的说明图。
图16的平面图示出了在现有的电光装置的TFT阵列基板上形成的各个象素的构成。
图17是现有的电光装置的剖面图。
图18是在现有的电光装置的TFT阵列基板上形成的凹凸图形和光透过窗口的说明图。
具体实施方式
参看附图说明本发明的实施方案。
(电光装置的基本构成)
图1是与各个构成要素一起从对向基板侧看使用本发明的电光装置时的平面图，图2是图1的H-H’线处的剖面图，图3是在电光装置的图象显示区域中，在矩阵状形成的多个象素中的各种元件、布线等的等效电路图。另外，在本方案的说明中使用的各个图中，为了把各层或各个构件作成为在图面上可以识别的那种程度的大小使各层或各个构件中的每一者以不同的比例。
在图1和图2中，本方案的电光装置100，在用密封剂52粘贴起来的TFT阵列基板10和对向基板20之间，挟持有作为电光物质的液晶50，在密封剂52的形成区域的内侧区域上，形成有由遮光性材料构成的周边分型53。在密封剂52的外侧的区域上，沿着TFT阵列基板10的一边形成有数据线驱动电路101和安装端子102，沿着与该一边相邻的2边形成有扫描线驱动电路104。在TFT阵列基板10的剩下的一边上，设置有多条布线105，用来把在图象显示区域的两侧设置的扫描线驱动电路104之间连接起来，此外，利用周边分型53的下边等，有时候也设置预充电电路或检查电路。此外，在对向基板20的拐角部分的至少一处，形成有上下导通构件106，用来在TFT阵列基板10与对向基板20之间形成电导通。此外，数据线驱动电路101和扫描线驱动电路104等，既可以与密封剂52重叠，也可以在密封剂52的内侧区域上形成。
此外，也可以不在TFT阵列基板10的上边形成数据线驱动电路101和扫描线驱动电路104，而代之以例如通过各向异性导电膜使已装配上驱动用LSI的TAB(带载自动键合)基板，对于在TFT阵列基板10的周边部分上形成的端子群进行电气及机械性连接。另外，在电光装置100中，虽然可以根据要使用的液晶50的种类，就是说，根据TN(扭曲向列)模式、STN(超TN)模式等等的动作模式，或常态白色模式/常态黑色模式的分类，把偏振薄膜、相位差薄膜、偏振光板等配置在规定的方向上，但是在这里都未画出来。此外，在把电光装置100构成为彩色显示用的显示装置的情况下，在对向基板20中，在与TFT阵列基板10的各个象素电极(将在后边讲述)对向的区域上，要与其保护膜一起形成RGB的滤色片。
在具有这样的构造的电光装置100的画面显示区域中，如图3所示，多个象素100a被构成为矩阵状，同时，在这些象素100a中的每一个象素上都形成有象素电极9a和用来驱动该象素电极9a的开关用的TFT30，供给象素信号S1、S2、...、Sn的数据线6a已被电连到相应的TFT30的源极上。要向数据线6a写入的象素信号S1、S2、...、Sn既可以按照该顺序依线供给，也可以作成为使得对相邻的多条数据线6a彼此向每一组供给。此外，还可以构成为使得扫描线3a被电连到TFT30的栅极上，并以规定的定时脉冲式地把扫描信号G1、G2、...、Gm，按照该顺序依线加到扫描线3a上。象素电极9a已电连到TFT30的漏极上，采用仅仅在一定期间内使TFT30变成为ON状态，以规定的定时向各个象素写入由数据线6a供给的象素信号S1、S2、...、Sn。象这样地通过象素电极9a写入到液晶内的规定电平的象素信号S1、S2、...、Sn，在与图2所示的对向基板20的对向电极21之间可以保持一个期间。
在这里，液晶50，借助于所要施加的电压电平使分子集合的取向或秩序变化，对光进行调制，使灰度等级显示成为可能。若是常态白色模式，则入射光将根据所施加的电压降低通过该液晶50的部分的光量，若是常态黑色模式，则入射光将根据所施加的电压增大通过该液晶50的部分的光量。其结果是，作为全体从电光装置100射出具有与象素信号S1、S2、...、Sn对应的对比度的光。
另外，为了防止所保持的象素信号S1、S2、...、Sn发生漏泄，有时候要与在象素电极9a和对向电极之间形成的液晶电容并联地附加上存储电容60。例如，象素电极9a的电压可以用存储电容60保持比施加源极电压的时间恰好长3个数量级之长的时间。借助于此，可以改善电荷的保持特性，可以实现对比度高的电光装置100。另外，作为形成存储电容60的方法，如图3所示，在与本身为用来形成存储电容60的布线的电容线3b之间形成，或在与前级的扫描线3a之间形成，哪种情况都可以。
(TFT阵列基板的构成)
图4是在本发明的电光装置中使用的TFT阵列基板的相邻的多个象素群的平面图，图5是在相当于图4的A-A’线的位置处剖开电光装置的象素的一部分时的剖面图。
在图4中，在TFT阵列基板10上，矩阵状地形成多个透明的由ITO(氧化铟锡)膜构成的象素电极9a，对这些各个象素电极9a分别连接上象素切换用的TFT30。此外，沿着象素电极9a的纵横边界形成数据线6a、扫描线3a和电容线3b，TFT30连接到数据线6a和扫描线3a上。就是说，数据线6a通过接触孔电连到TFT30的高浓度源极区1d上，扫描线3a的突出部分则构成TFT30的栅极电极。另外，存储电容60的构造为：把用来形成象素切换用的TFT30的半导体膜1的延长部分1f导电化的膜当作下电极，把电容线3b作为上电极重叠到该下电极41上。
这样地构成的象素区的A-A’线的剖面，如图5所示，在作为TFT阵列基板10的基体的透明的基板10’的表面上，形成由厚度300nm到500nm的硅氧化膜(绝缘膜)构成的基底保护膜11，在该基底保护膜11的表面上，形成厚度30nm到100nm的岛状的半导体膜1a。在半导体膜1a的表面上，形成厚度约50到150nm的由硅氧化膜构成的栅极绝缘膜2，在该栅极绝缘膜2的表面上形成厚度300nm到800nm的扫描线3a。在半导体膜1a中通过栅极绝缘膜2与扫描线3a对峙的区域变成为沟道区1a’。对于该沟道区1a’在一方侧形成具备低浓度源极区1b和高浓度源极区1d的源极区，在另一方侧形成具备低浓度漏极区1c和高浓度漏极区1e的漏极区。
在象素切换用的TFT30的表面侧，形成厚度300nm到800nm的由硅氧化膜构成的层间绝缘膜4，在该层间绝缘膜4的表面上，形成厚度100nm到300nm的硅氮化膜构成的表面保护膜(图中未示)。在层间绝缘膜4的表面上，形成厚度300nm到800nm的数据线6a，该数据线6a通过在层间绝缘膜4上形成的接触孔电连到高浓度源极区1d上。在层间绝缘膜4的表面上形成与数据线6a同时形成的漏极电极6b，该漏极电极6b通过在层间绝缘膜4上形成的接触孔电连到高浓度漏极区1e上。
在层间绝缘膜4的上层上，以规定的图形形成由第1感光性树脂构成的凹凸形成层13a，在该凹凸形成层13a的表面上，形成由第2感光性树脂构成的上层绝缘膜7a。此外，在上层绝缘膜7a的表面上，形成由铝膜等构成的光反射膜8a。因此，在光反射膜8a的表面上，通过上层绝缘膜7a反映凹凸形成层13a的凹凸地形成凹凸图形8g。
在光反射膜8a的上层上，形成由ITO膜构成的象素电极9a。象素电极9a直接叠层到光反射膜8a的表面上，象素电极9a和光反射膜8a已电连起来。此外，象素电极9a，还通过在感光性树脂层7a和层间绝缘膜4上形成的接触孔电连接到漏极电极6b上。
在象素电极9a的表面上形成由聚酰亚胺膜构成的取向膜12。该取向膜12是已对聚酰亚胺膜施行了摩擦处理的膜。
另外，对于从高浓度漏极区1e延伸出来的延伸部分1f(下电极)来说，可以把电容线3b当作上电极，通过与栅极绝缘膜2同时形成的绝缘膜(电介质膜)而与上电极对向，构成存储电容60。
另外，TFT30理想的是如上所述具有LDD构造，但是也可以具有对相当于低浓度源极区1b和低浓度漏极区1c的区域上不进行杂质离子注入的偏移(offset)构造。此外，TFT30，也可以是把栅极电极(扫描线3a的一部分)为掩模，以高浓度注入杂质离子，自我匹配地形成了高浓度的源极区和漏极区的单元自对准型的TFT。
此外，在本方案中，虽然作成为在源极区-漏极区间只配置1个TFT30的栅极电极(扫描线3a)的单栅极构造，但也可以在它们之间配置2个以上的栅极电极。这时，要作成为对每一个栅极电极都加上同一信号。如果采用象这样地用双栅极(两个栅极)或三栅极以上来构成TFT30，则可以防止在沟道与源-漏区的接合部分处产生泄漏电流，因而可以降低OFF时的电流。如果把这些栅极电极中的至少一个作成为LDD构造或偏移构造，则可以进一步减小OFF电流，可以得到稳定的开关元件。
(凹凸图形的构成)
图6的说明图扩大示出了在图5所示的电光装置中，在TFT阵列基板上形成的凹凸图形和光透过窗口的周边。
在这样地构成的TFT阵列基板10中，在光反射膜8a的表面上形成有具备凸部8b和凹部8c的凹凸图形8g，在本方案中，如图4所示，把凸部8b和构成该凸部8b的凹凸形成层13a表示为具有圆形的平面形状。但是对于凸部8b和凹凸形成层13a的平面形状来说，并不限于圆形，也可以采用椭圆型或六角形或矩形等的多角形等种种的形状。
在构成这样的凹凸图形8g时，在本方案的TFT阵列基板10的情况下，如图5所示，在光反射膜8a的下层侧中，在相当于凹凸图形8g的凸部8b的区域上，以规定的图形有选择地剩下由透光性的第1感光性树脂(第1透光性材料)构成的凹凸形成层13a，把凹凸图形8b赋予要在其上层侧形成的光反射膜8a的表面。在本方案中，凹凸形成层13a具有以圆形向上方鼓起来的凸透镜形状。
在本方案中，采用在凹凸形成层13a的上层上再涂敷、形成1层由流动性高的透光性的第2感光性树脂(第2透光性材料)构成的上层绝缘膜7a，把平缓的形状的凹凸图形8g赋予光反射膜8a的表面。
在这里，要把构成凹凸形成层13a的第1感光性树脂的折射率n1和构成上层绝缘膜7a的第2感光性树脂的折射率n2作成为不同的值。因此，结果就变成为从外部入射进来的光，在凹凸形成层13a和上层绝缘膜7a之间的界面中其行进路径弯向不论什么方向而不直线前进。
(实施方案1)
首先，对构成凹凸形成层13a的第1感光性树脂的折射率n1比构成上层绝缘膜7a的第2感光性树脂的折射率n2大的情况下的实施例进行说明。在本方案中，凹凸形成层13a具有圆形向上方鼓起来的凸透镜形状。因此，凹凸形成层13a和上层绝缘膜7a之间的界面，起着聚光透镜的作用。
此外，在本方案中，在光反射膜8a中，在与象素电极9a重叠的区域内，在凹凸图形8g的多个凸部8b(凹凸形成层13a被形成得厚的区域)中，对与一部分的凸部8b的中央部分重叠的区域，形成有由比凹凸形成层13a稍小一点的开口构成的圆形的光透过窗口8d。因此，在相当于光透过窗口8d的部分上，虽然存在由ITO构成的的象素电极9a，但是却不存在光反射膜8a。
(对向基板的构成)
在图5中，在对向基板20中，在与在TFT阵列基板10上形成的象素电极9a的纵横的边界区域对向的区域内，形成被称之为黑色矩阵，或者黑色条带等的遮光膜23，在其上层侧形成由ITO构成的对向电极21。此外，在对向电极21的上层侧，形成由聚酰亚胺构成的取向膜22，该取向膜22是已对聚酰亚胺膜施行了摩擦处理的膜。
(本方案的作用效果)
在这样地构成的半透射反射式的电光装置100中，由于在象素电极9a的下层侧形成有光反射膜8a，故如在图5中用箭头LA所示，在TFT阵列基板10侧反射从对向基板20侧出射的光，并用从对向基板20侧入射的光显示图象(反射模式)。
此外，在从配置在TFT阵列基板10的背面侧的背光源装置(未画出来)出射的光中，那些向未形成光反射膜8a的光透过窗口8d前进的光，就如用箭头LB0所示的那样，通过光透过窗口8d在对向基板20侧透过，参与显示(透射模式)。
此外，在本方案中，在光反射膜8a的下层侧，用折射率为n1的第1感光性树脂形成用来把凹凸图形8g赋予其表面的凹凸形成层13a，在该凹凸形成层13a的上层上，形成由折射率为nx(n1＞n2)的第2感光性树脂构成的上层绝缘膜7a，而且，在与凹凸图形8g凸部8b重叠的位置上，形成光透过窗口8d，为此，凹凸形成层13a与上层绝缘膜7a之间的界面，就具备使从TFT阵列基板10的背面侧入射进来的光向光透过窗口8d折射的透镜功能。
因此，结果就变成为：在从TFT阵列基板10入射进来的光中，那些若在以前由于向光反射膜8a前进而根本不会参与在透射模式下进行显示的光，，就如图6的箭头LB1、LB2所示，也穿过光透过窗口8d参与显示。
为此，由于即便是不扩大光透过窗口的面积，也可以增大在透射模式下的显示光量，所以可以提高透射模式下的显示的亮度而不会牺牲在反射模式下的显示的亮度。
(TFT的制造方法)
在这样的构成的电光装置100的制造工序中，参看图7到图11说明TFT阵列基板10的制造工序。图7、图8、图9、图10和图11不论哪一个图，都是本方案的TFT阵列基板10的制造方法的工序剖面图，不论在哪一个图中，都相当于图4的A-A’线处的剖面。
首先，如图7(A)所示，在准备好用超声波清洗等清洗后的玻璃制等的基板10’之后，在基板温度为150到450℃的温度条件下，借助于CVD法，在基板10’的整个面上，形成厚度300到500nm的由硅氧化膜构成的基底保护膜11。作为这时的原料气体，例如，可以使用单硅烷与笑气的混合气体或TESO与氧气或乙硅烷与氨的混合气体。
其次，在基底保护膜11的表面上形成岛状的半导体膜1a(有源层)。为此，在基板温度为150到450℃的温度条件下，在基板10’的整个表面上，用等离子体CVD法形成了由无定形的硅膜构成的30到100nm的厚度的的半导体膜之后，对半导体膜照射激光施行激光退火，在使无定形的半导体膜暂时熔融后，经由冷却固化过程使之结晶。在这时，由于激光对各个区域的照射时间非常短，而且，照射区域对于整个基板也是局部的，故基板整体不会同时地被加热到高温。为此，作为基板10’即便是使用玻璃基板等，也不会因热而产生变形或裂痕。其次，用光刻技术在半导体膜的表面上形成光刻胶掩模，采用中间存在着该光刻胶掩模地刻蚀半导体膜的办法，形成岛状的半导体膜1a。另外，作为形成半导体膜1a时的原料气体，例如，可以使用乙硅烷或单硅烷。上述结晶化，也可以用固相生长法或使用闪光灯或钨灯泡的RTA(快速热退火)法等进行。此外，也可以在形成了上述无定形半导体膜后，在岛状地图形化之后，用上述方法使岛状的无定形半导体膜结晶化。
其次，如图7(B)所示，在350℃以下的温度条件下，在基板10’的整个面上形成厚度50到150nm的由硅氧化膜构成的栅极绝缘膜2。这时的原料气体，例如，可以使用TEOS和氧气的混合气体。在这里要形成的栅极绝缘膜2，也可以是硅氮化膜而不是硅氧化膜。
其次，图示虽然省略了，但是用中间存在着规定的光刻胶掩模地向半导体膜1a的延伸部分1f中注入杂质离子，在与电容线3b之间形成用来构成存储电容60的下电极。
其次，如图7(C)所示，形成扫描线3a(栅极电极)和电容线3b。然后，在用溅射法等在基板10’的整个面上形成了厚度为300到800nm的铝膜、钛膜、钼膜或以这些金属中的某种为主要成分的合金膜构成的导电膜之后，用光刻技术形成光刻胶掩模，中间存在着该光刻胶掩模地干法刻蚀导电膜。
其次，在象素TFT部分和驱动电路的N沟TFT部分(未画出来)的侧，以扫描线3a(栅极电极)为掩模，以大约0.1×1013/cm2到大约10×1013/cm2的剂量注入低浓度的杂质离子(磷离子)，对于扫描线3a自我匹配地形成低浓度源极区1b和低浓度的漏极区1c。在这里，由于位于扫描线3a的正下边，故那些未导入杂质离子的部分就变成为保持半导体膜1a的原状的沟道区1a’。
其次，如图7(D)所示，形成比扫描线3a(栅极电极)的宽度还宽的光刻胶掩模555，以大约0.5×1015/cm2到大约10×1015/cm2的剂量注入高浓度的杂质离子(磷离子)，形成高浓度源极区1d和高浓度漏极区1e。
也可以不用这些杂质导入工序，不进行低浓度的杂质注入，而代之以在形成了宽度比栅极电极的宽度还宽的光刻胶掩模的状态下注入高浓度的杂质(磷离子)，形成偏移构造的源极区和漏极区。此外，当然也可以以扫描线3a为掩模进行高浓度的杂质注入，形成自对准构造的源极区和漏极区。
另外，虽然未画出来，但是，要用这样的工序形成周边驱动电路部分的N沟TFT部分。此外，在形成周边驱动电路部分的P沟TFT部分时，也可以采用用光刻胶被覆保护象素部分和N沟TFT部分，以栅极电极为掩模，以大约0.1×1015/cm2到大约10×1015/cm2的剂量注入硼离子的办法，自我匹配地形成P沟的源极、漏极区。这时，也可以与N沟TFT部分的形成时同样，以栅极电极为掩模，以大约0.1×1013/cm2到大约10×1013/cm2的剂量注入低浓度的杂质(硼离子)，在多晶硅膜上形成低浓度区后，在形成比栅极电极宽度还宽的掩膜并通过以大约0.1×1015/cm2到大约0.1×1015/cm2的剂量注入高浓度的杂质(硼离子)，形成LDD构造(轻掺杂漏极构造)的源极区和漏极区。此外，也可以比进行低浓度的杂质注入，在形成了宽度比栅极电极还宽的掩模的状态下注入高浓度的杂质(磷离子)，形成偏移构造的源极区和漏极区。借助于这些离子注入工序，CMOS化就成为可能，周边驱动电路向同一基板内的内置就成为可能。
其次，如图8(E)所示，在借助于CVD法等在扫描线3a表面侧形成了厚度300到800nm的由硅氧化膜构成的层间绝缘膜4之后，用光刻技术形成光刻胶掩模，中间存在着该光刻胶掩模地对层间绝缘膜4进行刻蚀以形成接触孔。形成层间绝缘膜4时的原料气体，例如，可以使用例如TEOS和氧气的混合气体。
其次，如8(F)所示，在层间绝缘膜4的表面侧形成数据线6a和漏极电极6b。为此，在用溅射法等形成了厚度为300到800nm的铝膜、钛膜、钼膜或以这些金属中的某种为主要成分的合金膜构成的导电膜之后，用光刻技术形成光刻胶掩模，中间存在着该光刻胶掩模地对导电膜进行干法刻蚀。
其次，如图8(G)所示，在数据线6a和漏极电极6b的表面侧或在其表面上形成了表面保护膜之后。用旋转涂敷法等，涂敷正型的第1感光性树脂13。
其次，如图9(H)所示，中间存在着曝光掩模200地使第1感光性树脂13曝光。在这里，在曝光掩模200中，相当于参看图5说明的凹凸图形8g的凹部8c的区域，就变成为透光部分210。
其次，如图9(I)所示，对第1感光性树脂13进行显影，除去第1感光性树脂13中那些未曝光的部分。结果是在相当于凹凸图形8g的凸部8b的区域内剩下第1感光性树脂13。
在象这样地显影之后，对第1感光性树脂13进行加热处理，使第1感光性树脂13熔融。其结果是如图9(J)所示，第1感光性树脂13变成为以圆形向上方鼓起来的感光性树脂层13a。另外，凹凸形成层13a，由于在TFT30的形成区域内也剩了下来，故在凹凸形成层13a上，形成用来把象素电极9a和漏极电极6b电连起来的接触孔。
其次，如图10(K)所示，形成由第2感光性树脂构成的上层绝缘膜7a。这时，要在上层绝缘膜7a上形成用来把象素电极9a和漏极电极6b电连起来的接触孔。
其次，如图10(L)所示，在上层绝缘膜7a的表面上形成了铝等的金属膜8之后，在其表面上，用光刻技术形成光刻胶掩模556，中间存在着该光刻胶掩模556地使金属膜8图形化，如图10(M)所示，形成光反射膜8a。这时，在与剩下有凹凸形成层13a的多个凸部中的一部分的凸部重叠的区域上形成光透过窗口8d。在象这样地形成的光反射膜8a中，由于可以通过上层绝缘膜7a反映下层侧的凹凸形成层13a的表面形状，故可以在光反射膜8a的表面上形成没有边沿的平缓的凹凸图形8a。
其次，如图11(N)所示，在用溅射法等在光反射膜8a的表面侧形成了厚度40到200nm的ITO膜9后，用光刻技术形成光刻胶掩模557，中间存在着该光刻胶掩模557地对ITO膜9进行刻蚀，如图11(O)所示，形成象象素电极9a。
然后，如图5所示，在象素电极9a的表面侧形成聚酰亚胺膜(取向膜12)。为此，在苯胺印刷后向乙二醇二丁醚(butyl cellusolve)或N-甲基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone)等的溶媒中溶解了5到10重量％的聚酰亚胺或聚酰胺酸的聚酰亚胺清漆后，进行加热、硬化(烧结)。然后，用由人造丝系纤维构成的抛光布向一定方向摩擦已形成了聚酰亚胺膜的基板，使聚酰亚胺分子在表面附近排列在一定方向上。其结果是，借助于与之后填充进来的液晶分子和聚酰亚胺分子之间的相互作用液晶分子排列在一定方向上。
[实施方案2]
另外，在上述实施方案中，虽然在与凹凸图形8g的凸部8b重叠的位置上形成光透过窗口8d的同时，用折射率为n1的第1感光性树脂形成凹凸形成层13a，在该凹凸形成层13a的上层上，形成折射率为n2(n1＞n2)的第2感光性树脂构成的上层绝缘膜7a，但是，如图12所示，也可以在与凹凸图形8g的凹部8c重叠的位置上形成光透过窗口8d的同时，用折射率为n1的第1感光性树脂形成凹凸形成层13a，在该凹凸形成层13a的上层上，形成折射率为n2(n1＜n2)的第2感光性树脂构成的上层绝缘膜7a。
在象这样地构成的情况下，结果也变成为凹凸形成层13a和上层绝缘膜7a之间的界面，具有使从TFT阵列基板10的背面侧入射进来的光向光透过窗口8d折射的透镜功能。因此，结果就变成为在从TFT阵列基板10的背面侧入射进来的光中，那些在以前由于向光反射膜8a前进而根本不参与在透射模式下的显示的光，如图12中的箭头LB1所示，也穿过光透过窗口8d参与显示。为此，即便是不扩大光透过窗口8d的面积，也可以增大在透射模式下的显示光量，所以可以提高透射模式下的显示的亮度而不会牺牲在反射模式下的显示的亮度。另外，其它的构成，由于与上边所说的实施方案是共通的，故采用对于那些具有共通的功能的部分赋予同一标号在图12中示出的办法，省略对它们的说明。
此外，在上述形态中，作为象素切换用的有源元件虽然说明的是使用TFT的例子，但是，在作为有源元件使用MIM(金属-绝缘体-金属)元件等的薄膜二极管元件(TFD元件)的情况下，也是同样的。
[电光装置在电子设备中的应用]
这样地构成的半透射反射式的电光装置100，可以用做各种的电子设备的显示部分，参看图13、图14和图15说明其一个例子。
图13的框图示出了把本发明的电光装置用做显示装置的电子设备的电路构成。
在图13中，电子设备具有显示信息输出源70，显示信息处理电路71，电源电路72，定时产生器73，和液晶装置74。此外，液晶装置74具有液晶显示面板75和驱动电路76。作为液晶装置74，可以使用上边所说的电光装置100。
显示信息输出源70具备ROM(唯读存储器)、RAM(读写存储器)等的存储器，各种盘等的存储单元、同步输出数字图象信号的同步电路等，根据定时产生器73产生的各种时钟信号，向显示信息处理电路71供给规定格式的图象信号等的显示信息。
显示信息处理电路71，具备串-并变换电路及放大、反转电路、旋转电路、灰度系数修正电路、箝位电路等众所周知的各种电路，执行所输入的显示信息的处理后，与时钟信号CLK一起把该图象信号供往驱动电路76。电源电路72向各个构成要素供给规定的电压。
图14示出了作为本发明的电子设备的一个实施方案的便携式个人计算机。这里所示的个人计算机80，具有具备键盘81的本体部分82和液晶显示单元83。液晶显示单元83的构成为含有上边所说的电光装置100。
图15示出了作为本发明的电子设备的另一个例子的移动电话机。这里所示的移动电话机90具有由多个操作按键91和上边所说的电光装置100构成的显示部分。
如上所述，若采用本发明，由于已形成了光反射膜，故在可以进行反射模式下的显示的同时，由于在光反射膜上部分地形成了光透过窗口，故还可以进行在透射模式下的显示。在这里，作为在光反射膜的上层侧形成凹凸形成层的第1感光性材料，和在上层侧构成时常绝缘膜的第2感光性材料，在使用折射率不同的材料的同时，采用在与构成凹凸形成层的凸部或凹部重叠的位置上形成光透过窗口的办法，在凹凸形成层和上层绝缘膜折射的界面处入射进来的光的进路就可以借助于折射而拐弯。因此，可以采用任意地选择上述第1感光性材料和第2感光性材料的折射率的办法，赋予凹凸形成层和上层绝缘膜之间的界面透镜功能。因此，在从基板的背面侧入射进来的光中，那些在以前由于向光反射膜前进而不参与在透射模式下的显示的光，一部分也穿过光透过窗口参与显示。为此，即便是不扩大光透过窗口的面积，也可以增大在透射模式下的显示光量，所以可以提高透射模式下的显示的亮度而不会牺牲在反射模式下的显示的亮度。

Claims (15)

1.一种半透射反射式电光装置，在保持电光物质的基板上，具有已形成了规定的图形的由第1透光性材料构成的凹凸形成层，在该凹凸形成层的上层侧形成的由第2透光性材料构成的上层绝缘膜，在该上层绝缘膜的上层侧形成的光反射膜，和在上述上层绝缘膜的上层侧在上述光反射膜的上层或下层上形成的透光性电极，在上述反射膜上局部地形成有光透过窗口，其特征在于：
上述光透过窗口，在与上述凹凸形成层所形成的多个凸部中的至少一部分的凸部，或多个凹部中的至少一部分的凹部重叠的位置上形成多个，
上述第1透光性材料和上述第2透光性材料，分别具有使上述凹凸形成层与上述上层绝缘膜之间的界面起到将从上述基板的背面侧入射的光向上述光透过窗口进行折射用的透镜作用的折射率。
2.根据权利要求1所述的半透射反射式电光装置，其特征在于：
上述光透过窗口，在与上述多个凸部中的至少一部分凸部重叠的位置上形成，同时
上述凸部具备以圆形向上方鼓起来的凸透镜形状，
上述第1透光性材料，与上述第2透光性材料相比具有大的折射率。
3.根据权利要求1所述的半透射反射式电光装置，其特征在于：
上述光透过窗口，在与上述多个凹部中的至少一部分凹部重叠的位置上形成，同时
上述凹部具备以圆形向下方凹进去的凹透镜形状，
上述第1透光性材料，与上述第2透光性材料相比具有小的折射率。
4.根据权利要求1所述的半透射反射式电光装置，其特征在于：上述第1透光性材料和上述第2透光性材料中的任何一者，都由透光性的感光性树脂构成。
5.根据权利要求1所述的半透射反射式电光装置，其特征在于：上述透光性电极在上述光反射膜的上层上形成。
6.根据权利要求1所述的半透射反射式电光装置，其特征在于：上述电光物质是液晶。
7.一种电子设备，其特征在于：把在权利要求1中规定的半透射反射式电光装置用做显示装置。
8.一种半透射反射式电光装置的制造方法，该电光装置在保持电光物质的基板上，具有已形成了规定的图形的由第1透光性材料构成的凹凸形成层，在该凹凸形成层的上层侧形成的由第2透光性材料构成的上层绝缘膜，在该上层绝缘膜的上层侧形成的光反射膜，和在上述上层绝缘膜的上层侧在上述光反射膜的上层或下层上形成的透光性电极，在上述反射膜上局部地形成有光透过窗口，其特征在于：
上述光透过窗口，在与上述凹凸形成层所形成的多个凸部中的至少一部分的凸部，或多个凹部中的至少一部分的凹部重叠的位置上形成多个，而且，
作为上述第1透光性材料和上述第2透光性材料，采用使用不同的折射率的透明材料，使上述凹凸形成层与上述上层绝缘膜之间的界面起到将从上述基板的背面侧入射的光向上述光透过窗口进行折射用的透镜作用。
9.根据权利要求8所述的半透射反射式电光装置的制造方法，其特征在于：把上述多个凸部形成为具备以圆形向上方鼓起来的凸透镜形状，同时，作为上述第1透光性材料，使用与上述第2透光性材料相比折射率大的透光性材料，
在上述光反射膜上，在与上述多个凸部中的至少一部分的凸部重叠的位置上形成上述光透过窗口。
10.根据权利要求9所述的半透射反射式电光装置的制造方法，其特征在于：在把上述多个凸部形成为具备以圆形向上方鼓起来的凸透镜形状时，用作为上述第1透光性材料的透光性的感光性树脂，以规定的图形形成了上述凹凸形成层之后，加热该感光性树脂，使之熔融。
11.根据权利要求8所述的半透射反射式电光装置的制造方法，其特征在于：把上述多个凹部形成为具备以圆形向下方凹进去的凹透镜形状，同时，作为上述第1透光性材料，使用与上述第2透光性材料相比折射率小的透光性材料，
在上述光反射膜上，在与上述多个凹部中的至少一部分的凹部重叠的位置上形成上述光透过窗口。
12.根据权利要求11所述的半透射反射式电光装置的制造方法，其特征在于：在把上述多个凹部形成为具备以圆形向下方凹进去的凹透镜形状时，用作为上述第1透光性材料的透光性的感光性树脂，以规定的形状形成了上述凹凸形成层之后，加热该感光性树脂，使之熔融。
13.根据权利要求8所述的半透射反射式电光装置的制造方法，其特征在于：上述第2透光性材料使用感光性树脂。
14.根据权利要求8所述的半透射反射式电光装置的制造方法，其特征在于：在上述光反射膜的上层上形成上述透光性电极。
15.一种半透射反射式电光装置，在保持电光物质的基板上，具有已形成了规定的图形的由第1透光性材料构成的凹凸形成层，在该凹凸形成层的上层侧形成的由第2透光性材料构成的上层绝缘膜，在该上层绝缘膜的上层侧形成的光反射膜，和在上述上层绝缘膜的上层侧在上述光反射膜的上层或下层上形成的透光性电极，在上述光反射膜上局部地形成有光透过窗口的半透射反射式电光装置，其特征在于：
上述光透过窗口，在与上述凹凸形成层所形成的多个凸部中的至少一部分的凸部，或多个凹部部中的至少一部分的凹部重叠的位置上形成多个，
上述第1透光性材料和上述第2透光性材料，分别具有不同的折射率。
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