JP2000002875A

JP2000002875A - 電気光学表示装置

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Publication number: JP2000002875A
Application number: JP10165723A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Yoshiharu Hirakata; 吉晴平形
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-01-07
Anticipated expiration: 2018-06-12
Also published as: US6384886B2; US20020041350A1; US6819378B2; JP4223094B2; US20010013912A1

Abstract

(57)【要約】【課題】従来と比較して入射光がより効率よく反射す
るような光反射膜を備えた新規な液晶表示装置の構成お
よびその作製方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、反射電極上に低屈折率材料か
らなるテクスチャ構造体を設け、その上に高屈折率材料
からなる光反射膜を形成することで、高い散乱と高い反
射率を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、主に反射型の表示
装置に関するもので、反射光を散乱させることにより高
いコントラストや、白色表示を実現する直視型の表示装
置に属する。特に、電気光学効果を有する液晶材料を使
用した反射型液晶表示装置およびこの表示装置を使用す
る応用製品（携帯情報装置、パソコン、ワープロ等）に
有効である。

【０００２】なお、本明細書において「電気光学表示装
置」とは、電気光学物質を利用することで機能する装置
全てを指している。従って、上記液晶表示装置も電気光
学表示装置の範疇に含まれる。ただし、明細書中では、
区別しやすいように液晶表示装置や電気光学表示装置と
いった言葉を使いわける。

【０００３】

【従来の技術】近年、携帯用パーソナルコンピュータ等
の情報端末において映像データや動画の表示が常識とな
ってきている。この対応として、カラーの映像表示装置
が透過型の表示装置において実現されている。ビデオカ
メラやデジタルカメラの表示にも、透過型の液晶表示装
置が広く使用されている。

【０００４】しかし、バックライトによる消費電力の問
題から、その使用時間に制限があり課題となっている。

【０００５】そこで、４０９６色以上の色を出せる映像
表示が可能な反射型カラーの表示装置が多数試作されて
いる。

【０００６】従来の反射型の表示装置としては、電卓や
腕時計を主とする各種の時計、電子手帳や携帯型のコン
ピュータ等の液晶表示装置が知られている。透過型の液
晶表示装置と比較すると、バックライトを使用しないた
め低消費電力である。そのため、長時間の使用が可能な
携帯用のコンピュータや情報端末等の直視型の表示装置
としての需要が高い。従って、現在、反射型のカラータ
イプの表示装置は、明るさやコントラストの面でさらに
改善が望まれている。

【０００７】また、従来の反射型の表示装置の表示は、
技術的、経済的な理由から白黒表示であった。この場
合、白黒表示といっても白は紙のような色ではなく、う
すい緑色または灰色となっている。これは、使用してい
る液晶の動作モードによるものであるが、文字情報や記
号の表示においては、特に実用性の面からは問題もな
く、経済性の面からも有利といえた。

【０００８】同様に、上記白黒タイプの表示装置におい
ても、より明るく、紙の白色に近いものが望まれてい
る。

【０００９】図１３は従来の構成の一例を示した模式図
である。図１３において、基板１０と対向基板１７の間
には、基板１０の上面から薄膜トランジスタ等のスイッ
チング素子１１、層間絶縁膜１２、画素電極１３、配向
膜１４、液晶層１５、配向膜１４、対向電極１６の順に
形成されている。また、入射光２０は、画素電極で反射
され、反射光２１が生じる。なお、図１３は模式図であ
るため、全体が示されていないが、基板１０の表面に
は、多数のスイッチング素子および多数の画素電極がマ
トリクス状に形成されている。

【００１０】反射型の液晶表示装置は、電気光学物質の
一つである液晶の光学変調作用を利用して、入射光が画
素の反射電極で反射して装置外部に出射される状態と、
出射されない状態とを実現して、明と暗の表示を行わせ
画像表示を行うものである。

【００１１】なお、画素部の反射電極材料としては銀を
用いることができる。しかし、銀は反射率が高いもの
の、微細加工が難しい事、酸化等し易く表面状態の維持
が大変なこともあり、一部を除いて製品への適用は遅れ
ている。

【００１２】このため、加工性に優れ、反射率も９２％
弱の特徴をもつアルミニウムやアルミニウム合金を使用
するのが一般的である。しかし、実際に使用される場合
は、この電極上に形成される材料（配向膜等）の屈折率
の影響を受けて、この部分の界面ロスだけ考慮しても８
５％前後まで低下する。

【００１３】液晶を使用する場合はディスクリネーショ
ンと呼ばれる反射率低下につながる領域が生じたり、入
射から出射までの経路に存在する界面でのロスや吸収が
ある。そのため、これらを考慮すると４０〜７０％程度
の反射率となってしまっていた。

【００１４】また、直視でこの反射の映像を見る場合、
電極はマクロに見て、鏡面となっていることから、この
ままでの表示は非常に見難くい。このため、従来では、
乱反射するように、金属材料からなる画素電極の表面に
ライトエッチングを施し、その表面に微妙な凹凸部を形
成していた。そして、この凹凸部により入射光を光学散
乱させて白表示を実現していた。なお、この散乱作用に
より観測される反射光の量は著しく低下していた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の反射層（画素電
極）は、光の反射及び乱反射（拡散、散乱を含む）が十
分でなく、液晶表示装置（特に、直視型の反射型液晶パ
ネル）としての明るさに問題があった。

【００１６】そこで、本明細書で開示する発明は、上記
問題を解決し、従来と比較して反射型表示装置の電極反
射率を改善し、より紙の白色に近い、コントラストの高
い、明るい表示を得られる直視型の表示装置の構成およ
びその作製方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本明細書中で開示する本
発明の第１の構成は、少なくとも一枚の基板と、電気光
学物質と、前記基板上に第１の電極と、前記電気光学物
質に電界を印加する第２の電極とを有する電気光学表示
装置であって、前記第１の電極上にテクスチャ構造体
と、前記テクスチャ構造体上に前記テクスチャ構造体よ
り高い屈折率を有する材料からなる光反射膜とを有する
ことを特徴とする電気光学表示装置である。

【００１８】上記各構成において、前記テクスチャ構造
体は、表面に光を散乱する凹凸部を有し、該凹凸部の高
さは、１μｍ以下であることを特徴としている。

【００１９】上記各構成において、前記光反射膜は、平
坦性を有し、前記光反射膜の凹凸部の高さが０．３μｍ
以下であることを特徴としている。する電気光学表示装
置。

【００２０】上記各構成において、前記テクスチャ構造
体の下層には、層間絶縁膜が存在し、前記層間絶縁膜
は、平坦性を有し、前記層間絶縁膜の凹凸部の高さが
０．３μｍ以下であることを特徴としている。

【００２１】上記各構成において、前記第１の電極は、
アルミニウム、アルミニウムを主成分とした材料、銀、
または銀を主成分とした材料からなることを特徴として
いる。

【００２２】上記各構成において、前記電気光学物質
は、ネマチック系、スメクチック系、コレステリック系
の液晶材料からなることを特徴としている。

【００２３】また、本明細書中で開示する他の発明の第
２の構成は、半導体基板もしくは絶縁基板からなる第１
の基板と、透明基板からなる第２の基板と、これら一対
の基板間に封入された液晶とを有する反射型の電気光学
表示装置であって、前記第１の基板上には、金属材料か
らなる第１の電極と、１．７以下の屈折率を有する材料
からなるテクスチャ構造体と、前記テクスチャ構造体よ
り高い屈折率を有する材料からなる光反射膜とが設けら
れ、且つ前記第２の基板上には、透明材料からなる第２
の電極が設けられていることを特徴とする電気光学表示
装置である。

【００２４】上記各構成において、前記テクスチャ構造
体の膜厚及び屈折率を各々ｄ₁、ｎ₁とする時、前記テ
クスチャ構造体の一部もしくは概略全体において、膜厚
ｄ₁は、３００ｎｍ≦λ≦８００ｎｍ（ただし、λ＝４
ｎ₁ｄ₁）を満たす様に調節されている。

【００２５】上記各構成において、前記光反射膜の膜厚
及び屈折率を各々ｄ₂、ｎ₂とする時、前記光反射膜の
一部もしくは概略全体において、膜厚ｄ₂は、３００ｎ
ｍ≦λ≦８００ｎｍ（ただし、λ＝４ｎ₂ｄ₂）を満た
す様に調節されている。

【００２６】上記各構成において、前記テクスチャ構造
体は、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃ＡｌＦ₆、アクリ
ル、ポリイミドからなることを特徴としている。

【００２７】上記各構成において、前記光反射膜は、Ｔ
ｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｚ
ｎＴｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、またはＩ
ＴＯからなることを特徴としている。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の反射型液晶表示装置は、
第一の基板上に形成された第一の電極と第二の基板上に
形成された対向電極間の電圧印加により液晶の配向状態
を変化させることで、光の偏光状況もしくは透過率を変
化させ０〜２枚（液晶の動作モード等により選択）の偏
光板との組み合わせで出射光量を制御するものである。

【００２９】図１は本願発明の構成の一例の簡略断面図
である。また、図２（Ａ）は、図１中の一画素を拡大し
た簡略図である。

【００３０】本発明の液晶表示パネルは、基板１１０と
対向基板１１９の間で、基板１１０の上に、スイッチン
グ素子１１１、層間絶縁膜１１２、画素電極１１３、テ
クスチャ構造体１１４、光反射膜１１５、配向膜１１
６、液晶層１１７、配向膜１１６、対向電極１１８がそ
れぞれ順次設けられている。

【００３１】上記画素電極１１３は、基板１１０上に層
間絶縁膜１１２を介してマトリクス状に配置され、且
つ、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子１１１に接
続されている。画素電極は、反射性を十分有する金属材
料、例えばアルミニウムまたは銀を主成分とする材料か
らなっており、この画素電極の表面およびその上に設け
られたテクスチャ構造体と光反射膜で入射光を反射す
る。

【００３２】本発明の第一の特徴は、上記画素電極上に
テクスチャ構造体１１４（表面に光を散乱する凹凸部を
有した形状）を設けた点である。本発明のテクスチャ構
造体の例としては、図５〜図８に示したような形状が挙
げられる。図５〜図８に示した形状は、規則的な配置を
有しているが、ランダムな配置としてもよい。

【００３３】本明細書中において、テクスチャ構造体と
は、その形状により反射角もしくは透過角を制御し、境
界部内外での散乱の度合いや散乱方向を決める３次元形
状の微小光学系である。なお、本発明のテクスチャ構造
体の凹凸部の形状は、平面的に見て、丸、ドーナツ形
状、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形、長方
形、楕円、あるいはこれらいずれか一つ以上を組み合わ
せたものである。

【００３４】本発明の液晶表示装置において、前記第一
の電極は反射電極である。本発明は、前記反射電極上に
設けられたテクスチャ構造体１１４の凸凹部によって入
射光１２０を散乱させる。従来では反射電極表面へ直
接、加工を施し、入射光を散乱させていた。

【００３５】上記テクスチャ構造体の凹凸部は、凹凸部
の高低差〔（凸部（山））の頂上と凹部（谷）の底の間
の鉛直方向の距離〕）が、数μｍまたは１μｍ以下のオ
ーダのものである。ただし、凹凸部の高低差が大きい
と、液晶パネル形成時の液晶の膜厚を一定に保つことが
できず、表示特性が低下する。そのため、テクスチャ構
造体の下層である層間絶縁膜の表面の凹凸部の高低差が
０．３μｍ以下となるように平坦化することが望まし
い。

【００３６】なお、本発明のテクスチャ構造体は、画素
電極を防腐から防ぐ保護膜としての機能をも果たしてい
る。

【００３７】本発明のテクスチャ構造体を形成する方法
としては、エッチングする方法、フォトリソグラフィー
法を用いて凹凸部を形成した後、加熱処理を行い凹凸部
を滑らかにする方法、耐熱性の高い材料からなる型を用
いてテクスチャ構造体を作製する方法等が挙げられる
が、特に限定されない。

【００３８】また、本発明の第二の特徴は、上記テクス
チャ構造体上に、テクスチャ構造体の屈折率よりも高い
屈折率を有する光反射膜１１５を設けた点である。この
ような構成とすることで、テクスチャ構造体１１４と光
反射膜１１５との界面での干渉により、増反射効果を得
ることができる。

【００３９】上記光反射膜に使用する材料としては、入
射光波長に対する屈折率が１．８〜６．０である高屈折
率材料のうち、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｚｎ
Ｓ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ
₂Ｏ₃等を用いる事ができる。また、それ以外の高屈折
率材料としてＩＴＯ（屈折率１．９８）等の透明導電体
膜を用いる事もできる。ただし、光反射膜として透明導
電体膜を用いる場合、パターニングする必要があり、ま
た、画素電極とコンタクトを取った場合には、誘電体損
失を無くすことができる。

【００４０】また、テクスチャ構造体に使用する材料と
して高屈折率材料を用いた場合は、光のロスが大きく、
所望の反射率を得ることが困難となる。従ってテクスチ
ャ構造体に使用する材料としては、上記光反射膜の屈折
率との比が０．７以下である低屈折率材料としてＳｉＯ
₂、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃ＡｌＦ₆等を用いることが好まし
い。なお、上記以外の材料として配向膜、アクリル、ポ
リイミド（屈折率１．５〜１．６）を用いることもでき
る。

【００４１】なお、本発明では、テクスチャ構造体及び
光反射膜を増反射膜として用いる目的と、反射電極とテ
クスチャ構造体の界面での反射・散乱を制御する目的の
ために、必要とする中心波長でλ／４膜となるような部
分を形成するよう、テクスチャ構造体および光反射膜の
形状または膜厚を調整する必要がある。本明細書中でλ
／４膜とは、屈折率をｎ、膜厚ｄ、中心波長をλとした
時、ｎｄ＝λ／４の関係を満たす膜のことを指してい
る。なお、テクスチャ構造体と光反射膜それぞれの中心
波長を同一の値（例えば５５０ｎｍ）としても良いが、
異なる値（例えばテクスチャ構造体を４５０ｎｍ、反射
膜を６５０ｎｍ）とした方が可視光の範囲でフラットな
分光特性が得やすい。

【００４２】なお、本発明者らの実験結果では、画素電
極上にテクスチャ構造体と光反射膜を設けた構成として
も２００ｎｍ以下の膜厚で形成したため誘電体損失等の
影響、液晶のしきい値特性、応答速度に実用面での影響
はほとんどなかった。

【００４３】また、本発明において、テクスチャ構造体
及び光反射膜の膜厚や材料を適宜変更して、選択的に反
射波長を設定する構成とすることは容易である。

【００４４】また、本発明の第三の特徴は、前記光反射
膜によって、テクスチャ構造体の凹凸部を平坦化する点
である。このような構成とすることで、平坦性が向上
し、液晶パネル形成時の液晶の膜厚を一定にすることが
可能となる。平坦化する方法としては、スピナー等で光
反射膜を塗布する方法やＣＭＰ等で平坦化処理を施す方
法等が挙げられる。また、複屈折で動作する液晶の光学
パラメータであるリタデーション値を均一化することが
できる。従って、色むら等の表示劣化を防げる。また、
ラビングへの影響が緩和されて液晶の均一配向が図れ、
これに伴うディスクリネーション等の発生を抑えること
ができる。

【００４５】また、上記光反射膜を形成する方法として
は、スパッタリング法、塗布法、または真空蒸着法等が
挙げられるが、特に限定されない。本発明においては、
テクスチャ構造体上に設ける光反射膜が平坦な表面を有
する塗布法を用いることが好ましい。真空蒸着法の場合
は、ＣＭＰ等の平坦化処理を施すことが好ましい。

【００４６】ただし、スピナー等で光反射膜を塗布する
場合、テクスチャ構造体と反射電極部での散乱の割合を
増す場合は光反射膜の膜厚はλ／４膜からλ／２膜に近
づける。本明細書中でλ／２膜とは、屈折率をｎ、膜厚
ｄ、中心波長をλとした時、ｎｄ＝λ／２の関係を満た
す膜のことを指している。

【００４７】本発明は、上記テクスチャ構造を画素電極
上に設けることにより、光の乱反射を向上させることが
でき、さらに、高屈折率性を有する光反射膜を積層して
反射膜を形成することにより、反射率を増加させた。ま
た、従来問題となっていた配向膜及び凸凹部による反射
率の低下を抑えることができる。本発明を用いると、空
気中にて９０％以上の反射率を得ることが容易に可能と
なった。

【００４８】

【実施例】〔実施例１〕本実施例では本発明を利用し
て反射型ＬＣＤの画素マトリクス回路を作製する工程例
を図３、４を用いて説明する。なお、本発明は画素電極
上に設けられたテクスチャ構造体及び光反射膜からなる
反射膜に関する技術であるため、スイッチング素子構
造、例えばＴＦＴ構造自体は本実施例に限定されるもの
ではない。勿論、パッシブ型のＬＣＤにも適用できる。

【００４９】まず、絶縁表面を有する基板３０１を用意
する。基板としては、ガラス基板、石英基板、セラミッ
クス基板、半導体基板を用いることができる。本実施例
においてはガラス基板を用いた。次に、基板上に下地膜
（図示しない）を設ける。下地膜は、酸化珪素膜、窒化
珪素膜、窒化酸化珪素膜を１００〜３００ｎｍの膜厚で
利用することができる。本実施例では、ＴＥＯＳを原料
に用い、酸化珪素膜を２００ｎｍの膜厚に形成した。な
お、石英基板のように十分平坦性を有しているなら、下
地膜は設けなくともよい。

【００５０】次に、基板または下地膜上に活性層を形成
する。活性層は２０〜１００ｎｍ（好ましくは２５〜７
０ｎｍ）の結晶性半導体膜（代表的には結晶性珪素膜）
で構成すればよい。結晶性珪素膜の形成方法は、公知の
如何なる手段、例えば、レ─ザー結晶化、熱結晶化等を
用いてもよいが、本実施例では結晶化の際に結晶化を助
長する触媒元素（ニッケル）を添加している。この技術
については特開平7-130652号公報、特願平8-335152号等
に詳細に記載されている。そして、その結晶性珪素膜を
通常のフォトリソ工程でパターニングして膜厚５０ｎｍ
の活性層３０２〜３０４を得た。なお、本実施例では３
つのＴＦＴのみ記載することになるが実際には１００万
個以上のＴＦＴが画素マトリクス回路内に形成される。

【００５１】次に、ゲイト絶縁膜３０５として150 nmの
厚さの酸化珪素膜を形成した。ゲート絶縁膜３０５とし
ては酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜またはこ
れらの積層膜を１００〜３００ｎｍの膜厚で用いること
ができる。その後、ゲイト絶縁膜上に0.2wt%のスカンジ
ウムを含有させたターゲットを用いてアルミニウムを主
成分とする膜（図示せず）を成膜し、パターニングによ
りゲイト電極の原型となる島状パターンを形成した。

【００５２】本実施例では、ここで特開平7-135318号公
報に記載された技術を利用した。なお、詳細は同公報を
参考にすると良い。

【００５３】まず、上記島状パターン上にパターニング
で使用したレジストマスクを残したまま、３％のシュウ
酸水溶液中で陽極酸化を行った。この時、白金電極を陰
極として２〜３ｍＶの化成電流を流し、到達電圧は８Ｖ
とする。こうして、多孔質状の陽極酸化膜３０６〜３０
８が形成された。

【００５４】その後、レジストマスクを除去した後に３
％の酒石酸のエチレングリコール溶液をアンモニア水で
中和した溶液中で陽極酸化を行った。この時、化成電流
は５〜６ｍＶとし、到達電圧は１００Ｖとすれば良い。
こうして、緻密な陽極酸化膜３０９〜３１１が形成され
た。

【００５５】そして、上記工程によってゲイト電極３１
２〜３１４が画定した。なお、画素マトリクス回路では
ゲイト電極の形成と同時に１ライン毎に各ゲイト電極を
接続するゲイト線も形成されている。（図３（Ａ））

【００５６】次に、陽極酸化膜３０６〜３１１及びゲイ
ト電極３１２〜３１４をマスクとしてゲイト絶縁膜３０
５をエッチングする。エッチングはＣＦ₄ガスを用いた
ドライエッチング法により行った。これにより３１５〜
３１７で示される様な形状のゲイト絶縁膜が形成され
た。

【００５７】そして、陽極酸化膜３０６〜３０８をエッ
チングにより除去し、この状態で一導電性を付与する不
純物イオンをイオン注入法またはプラズマドーピング法
により添加する。この場合、画素マトリクス回路をＮ型
ＴＦＴで構成するならばＰ（リン）イオンを、Ｐ型ＴＦ
Ｔで構成するならばＢ（ボロン）イオンを添加すれば良
い。

【００５８】なお、上記不純物イオンの添加工程は２度
に分けて行う。１度目は８０ｋｅＶ程度の高加速電圧で
行い、ゲイト絶縁膜３１５〜３１７の端部（突出部）の
下に不純物イオンのピークがくる様に調節する。そし
て、２度目は５ｋｅＶ程度の低加速電圧で行い、ゲイト
絶縁膜３１５〜３１７の端部（突出部）の下には不純物
イオンが添加されない様に調節する。

【００５９】こうしてＴＦＴのソース領域３１８〜３２
０、ドレイン領域３２１〜３２３、低濃度不純物領域
（ＬＤＤ領域とも呼ばれる）３２４〜３２６、チャネル
形成領域３２７〜３２９が形成された。（図３（Ｂ））

【００６０】この時、ソース／ドレイン領域は 300〜50
0 Ω／□のシート抵抗が得られる程度に不純物イオンを
添加することが好ましい。また、低濃度不純物領域はＴ
ＦＴの性能に合わせて最適化を行う必要がある。また、
不純物イオンの添加工程が終了したら熱処理を行い、不
純物イオンの活性化を行った。

【００６１】次に、第１の層間絶縁膜３３０として酸化
珪素膜を 400nmの厚さに形成し、その上にソース電極３
３１〜３３３、ドレイン電極３３４〜３３６を形成し
た。（図３（Ｃ））なお、第１の層間絶縁膜としては酸
化珪素膜の他に酸化窒化珪素膜あるいは他の絶縁材料を
使用することが可能である。

【００６２】なお、本明細書では、図３（Ｃ）におい
て、３４３で示される領域内に構成された素子をスイッ
チング素子（代表的にはＴＦＴ、ＭＩＭ素子でも良い）
と呼ぶ。なお、本明細書中では、この後で形成される層
間絶縁膜３３７や画素電極をスイッチング素子の構成に
は含まないものとする。

【００６３】次に、第２の層間絶縁膜３３７として酸化
珪素膜を 0.5〜1 μｍの厚さに形成する。また、第２の
層間絶縁膜３３７として、酸化窒化珪素膜、有機性樹脂
膜等を用いることも可能である。有機性樹脂膜として
は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アク
リル等を用いることができる。本実施例では、アクリル
膜を1 μｍの厚さに成膜した。（図３（Ｄ））

【００６４】次に、エッチング工程によりコンタクトホ
ールの形成を行う。

【００６５】次に、 1wt% のチタンを添加したタ─ゲッ
トを用いてアルミニウム膜を 100nmの厚さに成膜し、パ
ターニングにより画素電極３３８〜３４０を形成した。
こうして図４（Ａ）に示す状態が得られた。

【００６６】次に、画素電極上にテクスチャ構造体を形
成した。本実施例では、酸化珪素膜からなる膜に凹凸部
を形成し、テクスチャ構造体とした。凹凸部の形成方法
としては、フォトリソグラフィー法を用いた。マスクを
用いて凹凸部を形成するので、その形状、特に凹部の深
さは一定（数十ｎｍ〜１００ｎｍ程度）となる。（図４
（Ｂ））

【００６７】また、後の工程で形成される光反射膜と組
み合わせて光反射層とする場合は、膜厚をλ／４膜に調
節する必要がある。なお、加熱処理を加え、形状を調節
してもよい。

【００６８】次に、凹凸部を表面に有するテクスチャ構
造体を覆って、光反射膜を形成する。この光反射膜は、
層の厚さを調節する必要がある。なお、層の厚さは、必
要とする反射波長帯の中心波長でλ／４膜となるように
調節する。

【００６９】上記テクスチャ構造体に用いる材料は、低
屈折率材料としてＳｉＯ₂、ＭｇＦ ₂、Ｎａ₃ＡｌＦ₆
等を用いることができる。なお、それ以外の材料として
配向膜、アクリル、ポリイミド（屈折率１．５〜１．
６）を用いることもできる。

【００７０】また、光反射膜の材料である高屈折率材料
としてＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｎＳ、Ｚｎ
Ｓｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃等
を用いることができる。また、ＩＴＯ（屈折率１．９
８）等の透明導電体膜を用いることもできる。

【００７１】本実施例では、光反射膜としてＴｉＯ
₂（屈折率２．２）を用いた。なお、テクスチャ構造体
は、ＳｉＯ₂（屈折率１．４３）を用いた。

【００７２】可視光領域（４００ｎｍ＜λ＜７００ｎ
ｍ）でλ／４膜となるように、テクスチャ構造体および
光反射膜の膜厚を調節する。上記可視光領域でλ／４膜
となるようなテクスチャ構造体（ＳｉＯ₂）の膜厚の範
囲は、７０ｎｍ〜１２２ｎｍである。また、上記可視光
領域でλ／４膜となるような光反射膜（ＴｉＯ₂）の膜
厚の範囲は、４５．５ｎｍ〜７９．５ｎｍである。この
ような膜厚に調節すると、必要とする反射波長帯の光が
干渉効果によって強め合い効率よく反射させることがで
きる。本実施例では、テクスチャ構造体は、膜厚７０ｎ
ｍ程度とし、光反射膜は、膜厚５０ｎｍ程度の積層を形
成した。（図４（Ｃ））

【００７３】なお、上記各誘電体膜の材料や膜厚に限定
されないことは言うまでもなく、それぞれの膜厚や材料
を適宜変更して、選択的に反射波長を設定する構成とす
ることもできる。

【００７４】さらに、テクスチャ構造体（ＳｉＯ₂）の
反射波長帯の中心波長λ₁＝４００〜５００ｎｍに相当
する膜厚とし、光反射膜（ＴｉＯ₂）の反射波長帯の中
心波長λ₂＝４５０〜７００ｎｍに相当する膜厚とする
と、可視光領域において高い平均反射率を得ることがで
きるため、好ましい。

【００７５】このような膜厚に調節すると、必要とする
反射波長帯の光が干渉効果によって強め合い効率よく反
射させることができる。なお、本実施例における誘電体
多層膜は薄く、電圧損失は実用上問題ない程度であっ
た。

【００７６】なお、本実施例においては、テクスチャ構
造上に設ける光反射膜の平坦性が重要であるため、塗布
法を用いた。このため、光反射膜の膜厚がλ／４膜〜λ
／２膜となるようにテクスチャ構造体の形状を調整し、
散乱強度とその方向を決めた。誘電体多層膜を形成する
方法としては、本実施例に限定されることはなく、他の
方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法等が挙げ
られる。この時の画素電極の一部を拡大した斜視図を図
５に示した。また、テクスチャ構造体の形状としては、
図６〜図８の形状とすることが好ましい。

【００７７】次に、配向膜を公知の方法によって形成し
た。

【００７８】以上の様にして、画素マトリクス回路が完
成した。実際には画素ＴＦＴを駆動する駆動回路等も同
一基板上に同時形成される。この様な基板は通常ＴＦＴ
側基板またはアクティブマトリクス基板と呼ばれる。本
明細書中ではアクティブマトリクス基板のことを第１の
基板と呼ぶことにする。

【００７９】第１の基板が完成したら、透光性基板に対
向電極を形成した対向基板（本明細書中ではこの基板を
第２の基板と呼ぶことにする）を貼り合わせ、それらの
間に液晶層を挟持する。こうして、反射型ＬＣＤが完成
する。

【００８０】なお、このセル組み工程は公知の方法に従
って行えば良い。また、液晶層に二色性色素を分散させ
たり、対向基板にカラーフィルターを設けたりすること
も可能である。その様な液晶層の種類、カラーフィルタ
ーの有無等はどの様なモードで液晶を駆動するかによっ
て変化するので実施者が適宜決定すれば良い。

【００８１】上記作製工程によって得られた反射型ＬＣ
Ｄを図１に示す。図１は本実施例の簡略断面図である。

【００８２】本実施例で作製された液晶表示パネルは、
基板１１０と対向基板１１９の間で、基板１１０の上
に、スイッチング素子１１１、層間絶縁膜１１２、画素
電極１１３、テクスチャ構造体１１４、光反射膜１１
５、配向膜１１６、液晶層１１７、配向膜１１６、対向
電極１１８がそれぞれ順次設けられている。

【００８３】なお、本明細書で、スイッチング素子と
は、図３（Ｃ）の工程によって作製された素子を指す。
即ち、ソース電極３３１〜３３３、ドレイン電極３３４
〜３３６が設けられた段階での素子をスイッチング素子
と定義する。

【００８４】なお、図１は、図３及び図４と対応してお
り、図１中の層間絶縁膜１１２は図３中の第２の層間絶
縁膜３３７と対応し、図１中の画素電極１１３は図３中
の画素電極３３８〜３４０と対応し、図１中のテクスチ
ャ構造体１１４は図３中の３４１と対応し、図１中の光
反射膜１１５は図３中の３４２とそれぞれ対応してい
る。

【００８５】本実施例（画素電極＋表面に凸凹部を有す
るテクスチャ構造体＋光反射膜＋配向膜）における空気
中での反射率は、所定の方向で９０％以上〜１００％未
満とすることができ、凸凹部及び配向膜による反射率の
低下を防止することができた。また、従来（画素電極＋
配向膜）と比較して、より乱反射し、表示の明るさが向
上した。

【００８６】また、本実施例では示さなかったが、対向
基板と対向電極の間にカラーフィルターを配置した構成
としてもよい。

【００８７】〔実施例２〕本実施例では、アクティブ
マトリクス駆動を行うための半導体素子として、実施例
１で示したＴＦＴとは異なる構造のＴＦＴを利用する場
合の例について説明する。なお、本実施例で説明する構
造のＴＦＴは上記各実施例に対しても容易に適用するこ
とができる。

【００８８】実施例１では代表的なトップゲイト型ＴＦ
Ｔであるコプレナー型ＴＦＴを一例として記載したが、
ボトムゲイト型ＴＦＴであっても構わない。図１０に示
すのはボトムゲイト型ＴＦＴの代表例である逆スタガ型
ＴＦＴを用いた例である。

【００８９】図１０において、８０１はガラス基板、８
０２、８０３はゲイト電極、８０４はゲイト絶縁膜、８
０５、８０６は活性層である。活性層８０５、８０６は
意図的に不純物を添加しない珪素膜で構成される。

【００９０】また、８０７、８０８はソース電極、８０
９、８１０はドレイン電極であり、８１１、８１２はチ
ャネルストッパー（またはエッチングストッパー）とな
る窒化珪素膜である。即ち、活性層８０５、８０６のう
ち、チャネルストッパー８１１、６１２の下に位置する
領域が実質的にチャネル形成領域として機能する。

【００９１】以上までが逆スタガ型ＴＦＴの基本構造で
ある。

【００９２】本実施例では、この様な逆スタガ型を有機
性樹脂膜でなる層間絶縁膜８１３で覆って、その上に画
素電極８１４、８１５を形成し、テクスチャ構造体８１
７を形成する構成とする。勿論、テクスチャ構造体８１
７上に光反射膜８１８を形成した。

【００９３】また、次に本発明の半導体素子として絶縁
ゲイト型電界効果トランジスタ（ＩＧＦＥＴ）を形成し
た場合の例について説明する。なお、ＩＧＦＥＴはＭＯ
ＳＦＥＴとも呼ばれ、シリコンウェハー上に形成された
トランジスタを指す。

【００９４】図１０において、９０１はガラス基板、９
０２、９０３はソース領域、９０４、９０５はドレイン
領域である。ソース／ドレイン領域はイオン注入で不純
物を添加し、熱拡散させることで形成できる。なお、９
０６は素子分離用の酸化物であり、通常のＬＯＣＯＳ技
術を用いて形成できる。

【００９５】次に、９０７はゲイト絶縁膜、９０８、９
０９はゲイト電極、９１０は第１の層間絶縁膜、９１
１、９１２はソース電極、９１３、９１４はドレイン電
極である。その上を第２の層間絶縁膜９１５で平坦化
し、その平坦面上に画素電極９１６、９１７を形成す
る。画素電極の表面には実施例１を利用してテクスチャ
構造体９１８を形成し、光反射膜９１９によって覆われ
る。

【００９６】なお、本実施例で示したＩＧＦＥＴ、トッ
プゲイト型またはボトムゲイト型ＴＦＴ以外にも、薄膜
ダイオード、ＭＩＭ素子、バリスタ素子等を用いたアク
ティブマトリクスディスプレイに対しても本発明は適用
できる。

【００９７】以上、本実施例に示した様に、本発明はあ
らゆる構造の半導体素子を用いた反射型ＬＣＤに対して
適用可能である。

【００９８】〔実施例３〕実施例１、２に示した構成
を含む第１の基板（素子形成側基板）を用いてＡＭＬＣ
Ｄを構成した場合の例について説明する。ここで本実施
例のＡＭＬＣＤの外観を図９に示す。

【００９９】図９（Ａ）において、７０１はアクティブ
マトリクス基板であり、画素マトリクス回路７０２、ソ
ース側駆動回路７０３、ゲート側駆動回路７０４が形成
されている。駆動回路はＮ型ＴＦＴとＰ型ＴＦＴとを相
補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路で構成することが好ま
しい。また、７０５は対向基板である。

【０１００】図９（Ａ）に示すＡＭＬＣＤはアクティブ
マトリクス基板７０１と対向基板７０５とが端面を揃え
て貼り合わされている。ただし、ある一部だけは対向基
板７０５を取り除き、露出したアクティブマトリクス基
板に対してＦＰＣ（フレキシブル・プリント・サーキッ
ト）７０６を接続してある。このＦＰＣ７０６によって
外部信号を回路内部へと伝達する。

【０１０１】また、ＦＰＣ７０６を取り付ける面を利用
してＩＣチップ７０７、７０８が取り付けられている。
これらのＩＣチップはビデオ信号の処理回路、タイミン
グパルス発生回路、γ補正回路、メモリ回路、演算回路
など、様々な回路をシリコン基板上に形成して構成され
る。図９（Ａ）では２個取り付けられているが、１個で
も良いし、さらに複数個であっても良い。

【０１０２】また、図９（Ｂ）の様な構成もとりうる。
図９（Ｂ）において図９（Ａ）と同一の部分は同じ符号
を付してある。ここでは図９（Ａ）でＩＣチップが行っ
ていた信号処理を、同一基板上にＴＦＴでもって形成さ
れたロジック回路７０９によって行う例を示している。
この場合、ロジック回路７０９も駆動回路７０３、７０
４と同様にＣＭＯＳ回路を基本として構成される。

【０１０３】また、カラーフィルターを用いてカラー表
示を行っても良いし、ＥＣＢ（電界制御複屈折）モー
ド、ＧＨ（ゲストホスト）モード、分散型液晶（ＰＤＬ
Ｃ）などで液晶を駆動し、カラーフィルターを用いない
構成としても良い。

【０１０４】〔実施例４〕実施例３に示したＡＭＬＣ
Ｄは、様々な電子機器のディスプレイとして利用され
る。なお、本実施例に挙げる電子機器とは、アクティブ
マトリクス型液晶表示装置を搭載した製品と定義する。

【０１０５】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクション
ＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーショ
ン、パーソナルコンピュータ（ノート型を含む）、携帯
情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが
挙げられる。それらの一例を図１２に示す。

【０１０６】図１２（Ａ）はモバイルコンピュータ（モ
ービルコンピュータ）であり、本体２００１、カメラ部
２００２、受像部２００３、操作スイッチ２００４、表
示装置２００５で構成される。本願発明は受像部２００
３、表示装置２００５等に適用できる。

【０１０７】図１２（Ｂ）はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体２１０１、表示装置２１０２、バンド部
２１０３で構成される。本発明は表示装置２１０２に適
用することができる。

【０１０８】図１２（Ｃ）は携帯電話であり、本体２２
０１、音声出力部２２０２、音声入力部２２０３、表示
装置２２０４、操作スイッチ２２０５、アンテナ２２０
６で構成される。本願発明は音声出力部２２０２、音声
入力部２２０３、表示装置２２０４等に適用することが
できる。

【０１０９】図１２（Ｄ）はビデオカメラであり、本体
２３０１、表示装置２３０２、音声入力部２３０３、操
作スイッチ２３０４、バッテリー２３０５、受像部２３
０６で構成される。本願発明は表示装置２３０２、音声
入力部２３０３、受像部２３０６に適用することができ
る。

【０１１０】図１２（Ｅ）はリア型プロジェクターであ
り、本体２４０１、光源２４０２、表示装置２４０３、
ミラー（偏光ビームスプリッタ等）２４０４、２４０
５、スクリーン２４０６で構成される。本発明は表示装
置２４０３に適用することができる。

【０１１１】図１２（Ｆ）はフロント型プロジェクター
であり、本体２５０１、光源２５０２、表示装置２５０
３、光学系２５０４、スクリーン２５０５で構成され
る。本発明は表示装置２５０３に適用することができ
る。

【０１１２】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能であ
る。また、他にも電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ
などにも活用することができる。

【０１１３】上記各実施例の構成は、ＡＭＬＣＤ以外に
も他の様々な電気光学装置や半導体回路に適用すること
ができ、上記ＡＭＬＣＤ以外の電気光学装置として、単
純マトリクス型駆動方式の液晶表示装置等が挙げられ
る。

【０１１４】

【発明の効果】本発明は、画素電極上に、表面に凹凸部
を有するテクスチャ構造体と光反射膜を形成することに
よって、光の散乱を多くするとともに、所望の方向へ光
を反射することができるため、広い範囲の電子機器の液
晶表示パネルとして適用できる。

【０１１５】本発明により、従来にない明るく、視認性
の良い表示の液晶パネルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成の一例を示す図（実施例１）

【図２】本発明の構成の一例を示す拡大図（実施例
１）

【図３】本実施例の作製工程の一例を示す図（実施
例１）

【図４】本実施例の作製工程の一例を示す図（実施
例１）

【図５】本発明の画素の一部の一例を示す図（実施
例１）

【図６】本発明の画素の一部の一例を示す図（実施
例１）

【図７】本発明の画素の一部の一例を示す図（実施
例１）

【図８】本発明の画素の一部の一例を示す図（実施
例１）

【図９】本発明の構成の一例を示す図（実施例３）

【図１０】本発明の構成の一例を示す図（実施例
２）

【図１１】液晶パネルの外観図を示す図（実施例
２）

【図１２】本発明の応用製品の一例を説明するため
の図（実施例４）

【図１３】従来例を示す図

【符号の説明】

１１０基板１１１スイッチング素子（ＴＦＴ）１１２層間絶縁膜１１３画素電極１１４テクスチャ構造体１１５光反射膜１１６配向膜１１７液晶層１１８対向電極１１９対向基板１２０入射光１２１反射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA14Y FA16Y FB06 FB08 FC17 FC22 FC26 FD03 FD04 FD06 GA03 GA07 GA13 KA01 LA16 LA17 5C094 AA06 AA10 BA03 BA43 CA19 DA13 EA04 EB02 EB05 ED11 FA04 FB02 JA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一枚の基板と、電気光学物質
と、前記基板上に第１の電極と、前記電気光学物質に電
界を印加する第２の電極とを有する電気光学表示装置で
あって、前記第１の電極上にテクスチャ構造体と、前記
テクスチャ構造体上に前記テクスチャ構造体より高い屈
折率を有する材料からなる光反射膜とを有することを特
徴とする電気光学表示装置。
【請求項２】請求項１において、前記テクスチャ構造体
は、表面に光を散乱する凹凸部を有し、該凹凸部の高さ
は、１μｍ以下であることを特徴とする電気光学表示装
置。
【請求項３】請求項１または２において、前記光反射膜
は、平坦性を有し、前記光反射膜の凹凸部の高さが０．
３μｍ以下であることを特徴とする電気光学表示装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一において、前
記テクスチャ構造体の下層には、層間絶縁膜が存在し、
前記層間絶縁膜は、平坦性を有し、前記層間絶縁膜の凹
凸部の高さが０．３μｍ以下であることを特徴とする電
気光学表示装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一において、前
記第１の電極は、アルミニウム、アルミニウムを主成分
とした材料、銀、または銀を主成分とした材料からなる
ことを特徴とする電気光学表示装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一において、前
記電気光学物質は、ネマチック系、スメクチック系、コ
レステリック系の液晶材料からなることを特徴とする電
気光学表示装置。
【請求項７】半導体基板もしくは絶縁基板からなる第１
の基板と、透明基板からなる第２の基板と、これら一対
の基板間に封入された液晶とを有する反射型の電気光学
表示装置であって、前記第１の基板上には、金属材料か
らなる第１の電極と、１．７以下の屈折率を有する材料
からなるテクスチャ構造体と、前記テクスチャ構造体よ
り高い屈折率を有する材料からなる光反射膜とが設けら
れ、且つ前記第２の基板上には、透明材料からなる第２
の電極が設けられていることを特徴とする電気光学表示
装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか一において、前
記テクスチャ構造体の膜厚及び屈折率を各々ｄ₁、ｎ₁
とする時、前記テクスチャ構造体の一部もしくは概略全
体において、膜厚ｄ₁は、３００ｎｍ≦λ≦８００ｎｍ
（ただし、λ＝４ｎ₁ｄ₁）を満たす様に調節されてい
ることを特徴とする電気光学表示装置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか一において、前
記光反射膜の膜厚及び屈折率を各々ｄ ₂、ｎ₂とする
時、前記光反射膜の一部もしくは概略全体において、膜
厚ｄ₂は、３００ｎｍ≦λ≦８００ｎｍ（ただし、λ＝
４ｎ₂ｄ₂）を満たす様に調節されていることを特徴と
する電気光学表示装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか一において、
前記テクスチャ構造体は、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃
ＡｌＦ₆、アクリル、ポリイミドからなることを特徴と
する電気光学表示装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれか一におい
て、前記光反射膜は、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ
₂Ｏ₅、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ
₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ ₃、またはＩＴＯからなることを特徴
とする電気光学表示装置。