JP2000111899A - 反射型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型液晶表示装置では、画素周縁部におけ
る表示のにじみ、コントラストの低下を防止する。 【解決手段】 基板上に設けられた液晶駆動用回路と、
前記液晶駆動用回路上に形成された絶縁層と、前記絶縁
層上に形成された光を散乱反射する反射層と、を備えた
反射型液晶表示装置において、前記反射層は液晶に電圧
を与える画素電極を構成しており、前記画素電極の周縁
部の光反射特性は、前記画素電極の中央部方向へ偏って
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピューター、ワードプロ
セッサ、ＥＷＳ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｗｏｒｋ
Ｓｔａｔｉｏｎ）等のＯＡ用表示装置；電卓、電子ブッ
ク、電子手帳、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔ
ａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）用の表示装置；携帯テレ
ビ、携帯電話、携帯ＦＡＸ等の表示装置は携帯性が重視
されており、バッテリー駆動する必要があるので、消費
電力が低いことが望ましい。従来、薄型の表示装置とし
ては、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレ
イ、フラットＣＲＴ等が知られている。このうち、低消
費電力の要求に対しては液晶表示装置が最も適してお
り、実用化されている。

【０００３】液晶表示装置のうち、表示面を直接見るタ
イプを直視型という。直視型液晶表示装置には、背面に
蛍光ランプ等の光源を組み込む透過型と、周囲の光を利
用する反射型とがある。このうち、透過型液晶表示装置
はバックライトが必要であり、低消費電力化には不向き
である。これは、バックライトの消費電力が１Ｗ以上で
あり、バッテリー駆動で２〜３時間しか使用できないか
らである。したがって、携帯性を有する情報機器のディ
スプレイとしては、より消費電力が小さい反射型液晶表
示装置が最も普及している。

【０００４】反射型液晶表示装置の場合、表示性能は付
加する反射板がどのような反射特性をもつかに大きく左
右される。表示装置として十分な明るさを実現するため
には、周囲から入射する光を有効に反射して表示に利用
できるような反射板が望まれる。一般には、表面に微細
な凹凸を有し、入射光を散乱反射する反射板が使われて
いる。

【０００５】また、反射板の有効な面積をできるだけ大
きくするために、ＴＦＴなどのスイッチング素子や、電
圧供給用の引き回し配線などの液晶駆動用回路の上に、
絶縁層を介して反射板を形成し、反射板に画素電極の機
能も持たせた、いわゆる画素上置き構造が有利である。
このような反射電極は、絶縁層にスルーホールを形成
し、このスルーホールを介して、液晶駆動用回路と電気
的に接続される。

【０００６】画素上置き構造において、表面に微細な凹
凸を有する反射電極を形成する方法は、一般に以下の通
りである。まず、絶縁層に有機絶縁膜を用い、これをエ
ッチングや熱工程を通して凹凸に加工する。次に、この
有機絶縁膜の適当な箇所にスルーホールを形成する。そ
の後、有機絶縁膜上にＡｌなどの反射率の高い金属を形
成することで、下地の有機絶縁膜の形状を反映した、表
面に凹凸を有する反射層が形成できる。最後に、反射層
を画素形状にパターニングすることによって反射電極が
完成する。

【０００７】上に述べたような従来の方法で製造された
反射型液晶表示装置の断面図の一例を図２に示す。

【０００８】このような反射型液晶表示装置では、装置
に入射する外来光は、装置内の反射電極によって反射さ
れ、装置外部に出射する。その際に、表示モードによっ
て異なるが、液晶層で偏光状態を変えたり、吸収、着色
されることによって、表示をすることができる。

【０００９】しかしながら、図２に示すように、画素電
極と画素電極の隙間部分は、表示に寄与しないデッドス
ペースとなっている。光を散乱反射する反射電極を用い
た場合には、入射光のうち反射電極によって反射される
光の一部は、上記のデッドスペース及びデッドスペース
を越えて隣接する反射電極が駆動する液晶領域を通過し
た後、装置外部に出射される。そのような光は、デッド
スペース或いは隣接画素の影響を受けるため、にじんだ
表示になり、コントラストを低下させる。

【００１０】上記のような現象によるコントラスト低下
は、高精細な反射型液晶表示装置を製造するため、画素
電極のサイズを小さくするほど、表示に悪影響を及ぼす
ことになる。また、液晶セルの液晶層の厚みが大きい構
造や、液晶層を複数層積層して液晶セルを構成する場合
にも、コントラスト低下の影響を無視できない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
反射型液晶表示装置では、画素と画素の隙間のデッドス
ペースや隣接する画素の影響を受けるため、コントラス
トの低下をまねくという問題があった。

【００１２】本発明は、かかる点を鑑みてなされたもの
であり、入射光の利用効率が高く、コントラストの高い
表示を行える反射型液晶表示装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、基板上に設けられた液晶駆動用
回路と、前記液晶駆動用回路上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された光を散乱反射する反射層と、
を備えた反射型液晶表示装置において、前記反射層は液
晶に電圧を与える画素電極を構成しており、前記画素電
極は光反射特性が異なる２以上の領域により構成されて
いることを特徴とする反射型液晶表示装置を提供する。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１において、前
記画素電極の中央部と、前記画素電極の周縁部とで、光
反射特性が異なることを特徴とする反射型液晶表示装置
を提供する。

【００１５】請求項３の発明は、請求項２において、前
記画素電極の周縁部の光反射特性は、前記画素電極の中
央部方向へ偏っていることを特徴とする反射型液晶表示
装置を提供する。

【００１６】請求項４の発明は、請求項２において、前
記画素電極の周縁部の表面の平均傾斜は、前記画素電極
の中央部方向に偏っていることを特徴とする反射型液晶
表示装置を提供する。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１〜４におい
て、前記絶縁層は、前記基板上の前記液晶駆動用回路に
より形成された凹凸形状を、少なくとも反映した凹凸形
状を有しており、前記画素電極の周縁部は、前記凹凸形
状を反映した形状になっていることを特徴とする反射型
液晶表示装置を提供する。

【００１８】請求項６の発明は、請求項５において、前
記液晶駆動用回路は、スイッチング素子と、前記スイッ
チング素子に電気信号を与えるための信号線と、前記ス
イッチング素子を駆動するためのゲート線を少なくとも
構成要素として含んでおり、前記信号線と前記ゲート線
の少なくとも１つは、断面がテーパーを有した形状とな
っていることを特徴とする反射型液晶表示装置を提供す
る。

【００１９】請求項７の発明は、基板上に、液晶駆動用
回路を形成する工程と、前記液晶駆動用回路上に前記液
晶駆動用回路の凹凸を反映した１層以上の絶縁層を形成
する工程と、前記１層以上の絶縁層のうち少なくとも１
層の表面を不規則な凹凸形状に加工する工程と、前記絶
縁層上に反射層を形成する工程と、前記反射層を周縁部
が前記液晶駆動用回路の凹凸を反映した凹凸形状となる
ように画素形状に加工する工程と、を少なくとも含む反
射型液晶表示装置の製造方法を提供する。

【００２０】請求項８の発明は、基板上に、液晶駆動用
回路を形成する工程と、前記液晶駆動用回路上に１層以
上の絶縁層を形成する工程と、前記１層以上の絶縁層の
うち少なくとも１層を画素領域の周縁部が中央部に向か
ってゆるやかに傾斜する形状に加工する工程と、前記１
層以上の絶縁層のうち少なくとも１層の表面を凹凸形状
に加工する工程と、前記絶縁層上に反射層を形成する工
程と、前記反射層を画素形状に加工する工程と、を少な
くとも含む反射型液晶表示装置の製造方法を提供する。

【００２１】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は、本発明の反
射型液晶表示装置の一実施例を示す断面図である。図
中、１は対向ガラス基板、２は対向透明電極、３は画素
の周縁部、４は３層ＧＨ液晶層、５は画素電極、６はＴ
ＦＴに電気信号を送るための信号線、７はガラス基板、
８はスルーホール、９は絶縁層、１０はＴＦＴ部、１１
は画素領域、１２は画素間のデッドスペース、をそれぞ
れ示している。

【００２２】本実施例では、液晶モードは３層積層型の
ＧＨモードとしたが、本発明は液晶モードを限定するも
のではなく、例えばＴＮモード、ＳＴＮモード、ＥＣＢ
モード等でも構わないし、また、カラーフィルタを用い
たり、１層や２層のＧＨモード等、３層以外の積層液晶
セルのモードでも構わない。

【００２３】次に、本実施例の反射型液晶表示装置の製
造方法について説明する。

【００２４】図３に、本実施例の反射型液晶表示装置の
製造する手順の概念図を示す。

【００２５】まず、ＴＦＴ等のスイッチング素子アレイ
と、各素子に電圧を供給するための信号線６、スイッチ
ングのためのゲート信号を供給するゲート線等をガラス
基板７上に、通常の液晶表示装置製造プロセスで形成す
る。

【００２６】このとき、信号線６及びゲート線は、レジ
ストやその他の薄膜により形成したマスクによって、Ｃ
ＤＥ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｒｙ Ｅｔｃｈｉｎｇ）等
の等方性のドライエッチングや、酸を用いたウェットエ
ッチング等を用い、適当な条件を選ぶことにより断面が
テーパーをもった形状とした方が望ましい。テーパーの
角度は、基板表面に対して６０°以下とする。

【００２７】また、信号線６及びゲート線を形成する金
属層は、製造上著しくスループットや歩留まりが低下し
ない範囲で、膜厚が厚くなるように形成する方が望まし
く、０．２〜２μｍの厚さとする。

【００２８】上記で形成した液晶駆動用回路の上には、
絶縁層９を１〜１０μｍの厚さで形成する。この際、絶
縁層９は、下地の表面の凹凸形状の影響を受けた凹凸形
状となるようにする。特に、信号線６或いはゲート線上
では、前述のように形成したテーパー形状を反映して、
ゆるやかなテーパーを有するように形成する。テーパー
は、必ずしも下地の信号線６或いはゲート線と同一の角
度となる必要はなく、絶縁層９の材料や形成条件によっ
て変化するが、最終的に０〜１０°となるようにすれば
よい。

【００２９】絶縁層９は、例えばＳｉＮｘ等の無機絶縁
膜をＣＶＤ等によって成膜してもよいし、ポリイミドや
アクリル等の樹脂をスピンコートして焼成してもよい。
いずれにしても、液晶駆動用回路と反射電極５の間の電
気的絶縁が保てるだけの絶縁性があればよく、そのため
に、例えばＳｉＮｘとアクリル樹脂を２層積層するな
ど、複数層構造としてもよい。また、液晶駆動用回路と
反射電極５の間の静電容量を減らすために、望ましく
は、低誘電率の絶縁材料がよい。また、工程を減らす目
的で、感光性の樹脂を使用するのも効果的である。本実
施例では、感光性のアクリル樹脂を３μｍの厚さでスピ
ンコートによって形成した。

【００３０】次に、絶縁層９をパターニングしてスルー
ホール８と多数の微細な凹凸を形成する。パターニング
は、本実施例のように感光性の樹脂を用いた場合には、
直接マスク露光・現像により行う。マスクとしては、ス
ルーホール形成用のマスクと、多数の円形或いは多角形
が、大きさ及び位置が不規則になるように配列された遮
光部を有する、凹凸形成用のマスクを用いる。この場
合、マスクを変えて二重露光するか、もしくは、先に凹
凸形成用マスクを用いて凹凸を形成し、その後、さらに
スルーホール形成用マスクを用いてフォトリソグラフィ
によりスルーホールを形成してもよい。

【００３１】必要ならば、熱処理工程を加えることによ
り、絶縁層９を所望の滑らかな凹凸を有する形状に加工
する。

【００３２】以上によって加工された絶縁層９は、信号
線６及びゲート線上以外の領域の平均傾斜角と、信号線
６及びゲート線のテーパー形成部上の平均傾斜角が異な
った形状となる。尚、絶縁層９の平均傾斜角は、信号線
６及びゲート線の上以外の領域では４〜９°とし、信号
線６及びゲート線のテーパー形成部上では、それより０
〜１０°大きく、かつ下地のテーパーの方向に傾斜して
いるのが望ましい。

【００３３】次に、Ａｌ、Ａｇ等の光反射率の高い金属
や合金をスパッタリングによって０．０５〜２μｍの厚
さで形成する。その後、フォトリソグラフィにより、Ａ
ｌを画素形状にパターニングし、画素電極５を形成す
る。各画素形状は、ほぼ正方形か長方形等の略多角形と
し、信号線６及びゲート線の上の、絶縁層９がテーパー
を有している領域が画素の周縁部３となるように配置す
る。これによって、画素電極は、下地の絶縁膜９の凹凸
形状を反映した表面凹凸形状となる。

【００３４】このとき、ＴＦＴ１０等のスイッチング素
子の動作への影響を少なくするために、画素電極５と液
晶駆動用回路の特定部分、例としてＴＦＴのチャネル部
等が重なる領域が少なくなるように画素電極形状を形成
することもできる。

【００３５】また、画素電極５とゲート線との間に発生
する寄生容量を小さくするために、ゲート線と画素電極
５の重なりを小さくするか、重ならないように形成して
も構わない。

【００３６】尚、ここでいう画素電極の周縁部３とは、
画素電極５の端から画素内部に定められたある一定の領
域のことを指す。この一定の領域は、液晶セルの厚みや
液晶セルを構成する各層の屈折率により規定される。

【００３７】図４に、画素電極の周縁部について説明す
るための概念図を示す。この図に示すように、画素電極
で反射した光は、反射角度が各層の屈折率によって決ま
る全反射角度（Ｂのθ）より大きくなると、層境界で全
反射して、装置外部に出射されない（Ａ）。従って、画
素電極の表面凹凸は、入射光が全反射角よりも小さい角
度で反射するような傾斜角となるように形成される。し
かしながら、画素電極の端の付近では、上記全反射角よ
りも小さい角度で反射した光でも、画素電極の隙間で液
晶が駆動されないデッドスペース、或いは隣接する画素
により駆動される液晶領域を通過する光が存在する
（Ｃ）。このような反射光が存在する画素電極上の領
域、またはその領域近辺を画素電極の周縁部とする。

【００３８】例として、液晶層及び基板の屈折率が１。
５、液晶セルの厚みが３０μｍの場合には、画素電極の
周縁部は、画素電極の端から３３。５μｍ内側まで、或
いはその近辺の領域となる。

【００３９】以上で完成した基板にイエロー、シアン、
マゼンタの色素を含むＧＨ液晶を封入したマイクロカプ
セルから成る液晶層４を、順次積層する。各液晶層の間
には、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極を形成
し、基板に形成した電極と導電性の柱によって電気的に
接続する。最後にＩＴＯ等の透明対向電極２を形成した
対向基板１を貼りあわせ、必要な周辺回路を付加して、
反射型液晶表示装置が完成する。

【００４０】尚、本実施例では、上述のように３層積層
型のＧＨ液晶セルを形成したが、液晶セルの製造方法は
これに限定されない。液晶層はマイクロカプセルでな
く、通常の液体状の液晶でもよいし、そのために各液晶
層間に透明な基板を用いたり、各液晶層を隔離するため
の絶縁膜層を形成してもよい。また、各液晶層間の画素
電極は、各液晶層間に形成したスイッチング素子により
電圧を供給することもでき、その場合は導電性の柱は不
要である。いずれにしても、あらゆる液晶セル構造、液
晶セル製造方法に対して、本発明は適用できる。

【００４１】次に、本実施例の反射型液晶表示装置の反
射特性について述べる。

【００４２】図５は、反射特性を説明するための概念図
である。装置外部から入射した光は、画素電極によって
散乱反射され、装置の外部へ出射される。この際、反射
される前後で、液晶層を２回通過することによって、特
定の波長の光が吸収されて、カラー表示が実現する。

【００４３】画素の中央部付近では、散乱反射された光
は、ほとんどが同じ画素上の液晶層を通過するため、２
回の通過で同じ透過・吸収作用を受け、鮮明な色表示が
行われる（Ｄ）。また、画素の周縁部へ入射する光は、
Ｅに示すように画素電極の周縁部が傾斜をもって形成さ
れているため、画素の中央部方向へ主に散乱反射される
ことになり、やはりほとんどの光は同じ画素上の液晶層
を通過することができる。

【００４４】このように、本実施例の反射型液晶表示装
置では、画素電極の周縁部が画素電極の中央部に向かっ
て傾斜しているため、周縁部での隣接画素との色にじみ
等が起こりにくい。また、画素電極に入射した光はほと
んど表示に寄与できるため、外来光の利用効率が高く、
コントラストの高い、明るい鮮明な画像を表示すること
ができる。

【００４５】（実施例２）図６は、本発明の別の実施例
の反射型液晶表示装置の断面の概略図である。

【００４６】本実施例は、実施例１の反射型液晶表示装
置において、絶縁層９のうち、画素領域周縁部にあたる
領域を画素中央部方向に傾斜させるためのパターニング
を行ったものである。これは、信号線６及びゲート線の
テーパーよりも、さらに大きなテーパー或いは広い面積
にテーパーをを得たい場合や、信号線６及びゲート線と
異なる領域にテーパーを得たい場合に有効である。

【００４７】本実施例の反射型液晶表示装置を製造する
方法は以下の通りである。

【００４８】図７に、本実施例の反射型液晶表示装置の
製造する手順の概念図を示す。

【００４９】実施例１と同様の工程で絶縁層５の形成ま
で行った後、フォトリソグラフィ及び熱処理を行って、
絶縁層５の表面を、画素領域の周縁部が所望のテーパー
をもつように加工する。テーパーの角度は基板に対して
０〜２０°とする。その上には、さらに有機絶縁膜を塗
布してフォトリソグラフィ及び熱処理を行って、表面に
滑らかな凹凸を形成する。

【００５０】その後、実施例１と同様にして、画素電極
を形成し、さらに液晶セルを組み立てることにより、反
射型液晶表示装置が完成する。尚、絶縁層を加工する順
序は、本実施例の順序に限らない。周縁部のテーパ、ス
ルーホール、凹凸の形成順序は逆でも構わないし、可能
であれば同時に形成しても構わない。

【００５１】本実施例においても、実施例１に示したの
と同様の効果が期待でき、明るくコントラストの高い反
射型液晶表示装置を実現することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、光の利
用効率が高いため明るく、コントラストが高い鮮明な表
示を実現できる反射型液晶表示装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の反射型液晶表示装置の
断面を示す概略図。

【図２】従来の反射型液晶表示装置の一例を示す概略
図。

【図３】本発明の第１の実施例の反射型液晶表示装置を
製造する手順を示す概念図。

【図４】画素の周縁部を説明するための図。

【図５】本発明の第１の実施例の反射型液晶表示装置の
反射特性を示す概念図。

【図６】本発明の第２の実施例の反射型液晶表示装置を
製造する手順を示す概念図。

【図７】本発明の第２の実施例の反射型液晶表示装置を
示す概念図

【符号の説明】

１ 対向ガラス基板 ２ 対向透明電極 ３ 画素周縁部 ４ ３層ＧＨ液晶層 ５ 画素電極 ６ 信号線 ７ ガラス基板 ８ スルーホール ９ 絶縁層 １０ ＴＦＴ １１ 画素領域 １２ 画素間のデッドスペース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 政彦 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H091 FA16Y FB08 GA02 GA07 GA13 HA07 HA08 HA09 HA10 2H092 HA05 JA24 PA12 QA07 QA08 QA09 QA10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に設けられた液晶駆動用回路と、
   前記液晶駆動用回路上に形成された絶縁層と、前記絶縁
   層上に形成された光を散乱反射する反射層と、を備えた
   反射型液晶表示装置において、 前記反射層は液晶に電圧を与える画素電極を構成してお
   り、前記画素電極は光反射特性が異なる２以上の領域に
   より構成されていることを特徴とする反射型液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記画素電極の中央部と、前記画素電極
   の周縁部とで、光反射特性が異なることを特徴とする請
   求項１記載の反射型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記画素電極の周縁部の光反射特性は、
   前記画素電極の中央部方向へ偏っていることを特徴とす
   る、請求項２記載の反射型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記画素電極の周縁部の表面の平均傾斜
   は、前記画素電極の中央部方向に偏っていることを特徴
   とする、請求項２記載の反射型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記絶縁層は、前記基板上の前記液晶駆
   動用回路により形成された凹凸形状を、少なくとも反映
   した凹凸形状を有しており、前記画素電極の周縁部は、
   前記凹凸形状を反映した形状になっていることを特徴と
   する、請求項１〜４記載の反射型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶駆動用回路は、スイッチング素
   子と、前記スイッチング素子に電気信号を与えるための
   信号線と、前記スイッチング素子を駆動するためのゲー
   ト線を少なくとも構成要素として含んでおり、前記信号
   線と前記ゲート線の少なくとも１つは、断面がテーパー
   を有した形状となっていることを特徴とする、請求項５
   記載の反射型液晶表示装置。
7. 【請求項７】 基板上に、液晶駆動用回路を形成する工
   程と、前記液晶駆動用回路上に前記液晶駆動用回路の凹
   凸を反映した１層以上の絶縁層を形成する工程と、前記
   １層以上の絶縁層のうち少なくとも１層の表面を不規則
   な凹凸形状に加工する工程と、前記絶縁層上に反射層を
   形成する工程と、前記反射層を周縁部が前記液晶駆動用
   回路の凹凸を反映した凹凸形状となるように画素形状に
   加工する工程と、を少なくとも含む反射型液晶表示装置
   の製造方法。
8. 【請求項８】 基板上に、液晶駆動用回路を形成する工
   程と、前記液晶駆動用回路上に１層以上の絶縁層を形成
   する工程と、前記１層以上の絶縁層のうち少なくとも１
   層を画素領域の周縁部が中央部に向かってゆるやかに傾
   斜する形状に加工する工程と、前記１層以上の絶縁層の
   うち少なくとも１層の表面を凹凸形状に加工する工程
   と、前記絶縁層上に反射層を形成する工程と、前記反射
   層を画素形状に加工する工程と、を少なくとも含む反射
   型液晶表示装置の製造方法。