JP2003075826A - 反射型液晶表示装置およびその製造方法。 - Google Patents

反射型液晶表示装置およびその製造方法。

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な反射性能を有する反射型液晶表示装
置、及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 絶縁膜を、レーザー光を照射して頂部お
よび底部の高さが多段階に設定された凹凸形状として反
射型液晶表示装置を形成する。具体的には、透過率を適
宜変更したマスクを介してレーザ光をレーザ光の照射で
表面がアブレーション加工される材質（絶縁膜）の表面
に照射する。マスクによってレーザ光の照射強度が異な
るため、マスクに従って絶縁膜の表面に凹凸が形成され
る。このようにレーザ光を用いて絶縁膜（有機膜）の表
面をアブレーション加工させたことにより、反射膜の凹
凸の頂部や底部が多段階に任意に設定でき、不規則な凹
凸構造の反射膜とすることが可能となり、良好な表示特
性を備えた反射型液晶表示装置を得ることができる。ま
た、多段階の有機膜の堆積および露光を行うこと無しに
滑らかな曲面を得ることができるため、反射面の凹凸構
造を少ない作成工程で形成できる。

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
置に関し、特に表示特性に優れた反射性能の高い反射膜
を有する反射型液晶表示装置、及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置の低消費電力化、薄型化、
軽量化を目的とした反射型液晶表示装置の開発が盛んに
行われている。反射型液晶表示装置は通常、有機膜で凹
凸構造を形成し、その上部に反射電極を形成し、この反
射電極が表側の透明基板から入射した外光を反射し液晶
を表示させる。反射型液晶表示装置の表示性能は、この
反射電極の凹凸形状に依存することが多い。つまり、反
射光に干渉があると明るくかつ白い表示にならないた
め、凹凸形状に規則性が無く、かつ直線部や平面を有せ
ず、表面を滑らかな曲面から形成して反射光の干渉を抑
制する必要がある。
【０００３】一般に凹凸構造は、図６に示すように形成
されている。図６（ａ）に示すようにＴＦＴ４を形成し
た絶縁基板２上に、第１の感光性有機膜１０６を塗布・
焼成する。次に露光・現像を行い、図６（ｂ）に示すよ
うにベース凹凸を作成する。次に、アニールを行うこと
により感光性有機膜１０６の表面をメルトさせ、図６
（ｃ）に示すようにベース凹凸を曲面化する。次に図６
（ｄ）に示すように、ベース凹凸上に第二の有機膜１０
８を塗布・焼成することにより、最終的な凹凸構造を得
る。その後、コンタクトホールを形成し、金属薄膜から
なる反射電極１１０を形成して、反射型のＴＦＴ基板１
１１が形成される。
【０００４】また特開２０００−２５００２５号公報に
は、異なるマスクを用いた反射型液晶表示装置の製造方
法について記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来の反
射型液晶表示装置では、感光性有機膜１０６から凹凸を
形成するため、凹凸の頂部および底部は概略一定の高さ
になっていた。そのため、ＴＦＴ基板１１１の凹凸の形
状が単調になり、良好な表示特性を得ることが困難であ
った。この問題を解決するために、第１の感光性樹脂膜
の露光時にハーフトーンマスクを用いる方法も開発され
ているが、この方法でも凹凸の高さが概略３個の値を取
るのみで、任意で多段階の高さを有する凹凸を形成する
ことはできなかった。
【０００６】また凹凸構造の作成においては、２回に及
ぶ有機膜の堆積工程と、露光・現像工程、表面メルト用
アニール工程等が必要であり、ＴＦＴ基板製造工程の工
程数の増加をもたらしていた。
【０００７】以上のように、従来の反射型液晶表示装置
では、制限された凹凸形状による制限された表示特性
と、多い工程数という問題があった。
【０００８】本発明は、上記課題を解決し、良好な反射
性能を有する反射型液晶表示装置、及びその製造方法を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】透明性電極を備えた透明
基板と、表面に凹凸構造が形成された絶縁膜及び該絶縁
膜上に前記凹凸構造に沿って形成された反射部材とを備
えた反射基板との間に液晶層を挟み込んだ反射型液晶表
示装置において、前記絶縁膜を、レーザー光を照射して
頂部および底部の高さが多段階に設定された凹凸形状と
して反射型液晶表示装置を形成した。具体的には、透過
率を適宜変更したマスクを介してレーザ光をレーザ光の
照射で表面が焼失されやすい材質（絶縁膜）の表面に照
射する。マスクによってレーザ光の照射強度が異なるた
め、マスクに従って絶縁膜の表面に凹凸が形成される。
【００１０】また、レーザ光の照射強度を変更しながら
表面を走査したり、一ヶ所に照射される回数を増減させ
ながら絶縁膜の表面を走査する。このようにしても表面
に所定の凹凸を形成できる。
【００１１】このようにレーザ光を用いて絶縁膜（有機
膜）の表面を焼失、昇華させたことにより、反射膜の凹
凸の頂部や底部が多段階に任意に設定でき、不規則な凹
凸構造の反射膜とすることが可能となり、良好な表示特
性を備えた反射型液晶表示装置を得ることができる。ま
た、多段階の有機膜の堆積および露光を行うこと無しに
滑らかな曲面を得ることができるため、反射面の凹凸構
造を少ない作成工程で形成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１および図２を用いて本発明に
かかる反射型液晶表示装置、及びその製造方法の一実施
形態を説明する。
【００１３】図１（ａ）に示すようにガラス基板２にア
クティブ素子としてのa-SiＴＦＴ４を形成後、ポリイミ
ド樹脂を膜厚が３μｍとなるように塗布、焼成した。こ
こで焼成条件は、温度９０℃、時間は１０分である。
尚、a-SiＴＦＴ４は通常の形成方法で形成し、説明は省
略する。
【００１４】次に図１（ｂ）に示すように、ポリイミド
膜６に波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光２４を
照射した。レーザ光２４のエネルギー密度プロファイル
は、ＴＦＴコンタクト部１２に相当するところは３００
ｍＪ/ｃｍ２、画素領域に相当するところは誘電体マス
クを用い、６０〜２００ｍＪ/ｃｍ２の範囲の所定の波
形を有するエネルギー密度となるように整形されてい
る。
【００１５】図２に、ビームプロファイルを実現するレ
ーザ照射装置２０を示す。光源２２より発振されたパル
スレーザ光２４は、フライアイレンズや折り返しミラー
２５等を有する光学系２６により一旦、定エネルギー領
域を有するフラットトップ型のプロファイルとなるよう
に整形される。
【００１６】次にフラットトップ型に整形されたレーザ
光２４を、誘電体マスク２８に透過させる。誘電体マス
ク２８は、例えば、誘電体膜を島状化することにより、
所定の形状に透過率を設定してある。すなわち、誘電体
マスク２８は、石英基板に種々の誘電体膜を任意に堆積
し、堆積させる誘電体膜の材質や膜厚等を適宜変えるこ
とにより透過率の分布を任意に設定できる。したがっ
て、レーザ光２４を、誘電体マスク２８に透過させるこ
とにより任意のビーム形状３０に整形され、所定の強度
分布のレーザ光がガラス基板２に照射される。
【００１７】レーザ光２４のエネルギー密度プロファイ
ルに依存して、ポリイミド膜６はアブレーション（焼
失、昇華等）により除去される。上記のレーザ光を１２
パルス照射した後のポリイミド膜６は、図１（ｃ）に示
すように、頂部および底部いずれも４段階以上となる多
段階の頂部および底部を有する滑らかな凹凸構造に整形
される。ここで、エネルギー密度が６０〜２００ｍＪ/
ｃｍ２、照射パルス数が１０のとき、アブレーションの
膜厚は０.０４〜２.１μｍの範囲内であった。また、エ
ネルギー密度３００ｍＪ/ｃｍ２では、１０パルスでポ
リイミド膜６が全て除去され、コンタクトホール１２が
形成された。
【００１８】その後、必要に応じて温度２５０℃で１時
間のアニールを施す。アニールによりポリイミド膜６の
表面が溶解し、ポリイミド膜６の表面がさらに不規則で
滑らかな凹凸構造となる。その後、図１（ｄ）に示すよ
うにＡｌ薄膜をポリイミド膜６の表面にほぼ均等な厚さ
に堆積、島状化して反射電極８を作成する。これによ
り、ＴＦＴ基板１が完成する。
【００１９】このＴＦＴ基板１にスペーサ等を介して透
明基板（図示せず）を重ね、その間に液晶を注入して反
射型液晶表示装置を形成する。尚、上記例ではポリイミ
ド膜６を用いたが、本発明は、レーザ光を照射すること
により、レーザ光の照射強度、回数等に応じて焼失、昇
華する材質であればよい。またレーザ光もエキシマレー
ザでなく、ＹＡＧレーザなど他の紫外線レーザ、その他
でよい。
【００２０】（第２の実施形態）図３および図４を用い
て本発明の第２の実施形態を説明する。図３（ａ）に示
すように、第１の実施形態と同様にＴＦＴ４を形成した
ガラス基板２上に、アクリル樹脂膜７を膜厚３μｍとな
るように塗布・焼成した。焼成条件は１５０℃で１時間
とした。
【００２１】次に図３（ｂ）に示すようなスポット状の
ＸｅＣｌエキシマレーザ光（波長３０８ｎｍ）３４をア
クリル樹脂膜７に照射した。図４に示すように、スポッ
トレーザ光のビームプロファイルはガウス分布を示し、
その半値幅における口径は５μｍφであった。レーザ光
３４の頂部におけるエネルギー密度が４０〜１９０ｍＪ
/ｃｍ２となるようにレーザの発振電圧を制御し、ガラ
ス基板２を移動させながらアクリル樹脂膜７に任意のエ
ネルギー密度および照射パルス数でもってレーザ照射す
ることにより、画素領域内の凹凸形状を形成した。その
結果、図３（ｃ）に示すように多段階の頂部および底部
を有する凹凸が形成された。また、コンタクト部はスポ
ットレーザ光３４の頂部を３００ｍＪ/ｃｍ２として８
パルス照射して、コンタクトホール１２を得た。その
後、第一の実施例と同様に反射電極８を形成して、ＴＦ
Ｔ基板１が完成する。
【００２２】（第３の実施形態）図５を用いて本発明の
第３の実施形態を説明する。図５（ａ）に示すように、
第一の実施例同様にＴＦＴ４を形成したガラス基板２上
に、レジスト膜９を膜厚２μｍとなるように塗布・焼成
した。焼成条件は１１０℃、１０分とした。
【００２３】次に図５（ｂ）に示すように、レジスト膜
９上に誘電体マスク２８により整形されたＫｒＦエキシ
マレーザ光３６を照射した。エネルギー密度は３０〜２
５０ｍＪ/ｃｍ２の範囲とし、照射パルス数は１０とし
た。ここで、画素内において一部定エネルギー領域を設
けた。その結果、図５（ｃ）に示すように画素内で平坦
な領域１１と凹凸を有する領域１３とが形成された。
【００２４】次にＣｒ薄膜を堆積し、島状化して反射電
極８を形成した。但し、レジスト膜９が平坦な領域１１
のＣｒは全て除去した。次にＩＴＯ薄膜を堆積し、レジ
スト膜９が平坦な領域１１を覆い、かつ周辺のＣｒ電極
と接触する様に島状化し、透明電極１５を形成した。な
お、反射電極８と透明電極１５との間に絶縁膜を設け、
コンタクトホールを介して両者を接続させてもよい。
【００２５】以上により、レジスト膜９が平坦な領域１
１は透過型の表示領域となり、レジスト膜９が凹凸構造
の領域１３は反射型の表示領域となり、反射光でも、バ
ックライトによる照明でも画面を見ることができる、い
わゆる半透過型液晶表示装置用のＴＦＴ基板３が完成す
る。この場合には、半透過型液晶表示装置の裏面側に発
光体を設置する。
【００２６】
【発明の効果】本発明の反射型液晶表示装置、及びその
製造方法によれば、規則性のない複雑な凹凸形状の反射
膜を形成できるので、高い表示性能を有する反射型液晶
表示装置を提供することができる。
【００２７】規則性のない複雑な凹凸形状の反射膜を、
少ない工程数で形成でき、反射型液晶表示装置の製造コ
スト、手間等を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる製造方法を示す図である。
【図２】本発明にかかる製造装置を示す図である。
【図３】本発明にかかる製造方法の他の例を示す図であ
る。
【図４】レーザ光を示す図である。
【図５】本発明にかかる製造方法の他の例を示す図であ
る。
【図６】従来方法を示す図である。
【符号の説明】
２ 基板 ４ ＴＦＴ ６ ポリイミド膜 ７ アクリル樹脂膜 ８ 反射電極 ９ レジスト膜 １１、１３ 領域 １２ コンタクト部 １５ 透明電極 ２４ レーザ光 ２８ 誘電体マスク ３０ ビーム形状 ３４ スポットレーザ光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５０５ // Ｂ２３Ｋ 101:38 Ｂ２３Ｋ 101:38 Ｆターム(参考） 2H042 BA04 BA13 BA15 BA20 DA02 DA11 DB08 DC01 DC08 DE00 2H090 HA04 HB07X HC11 HC13 HD06 2H091 FA16Y FA31Y FC23 LA16 4E068 AF01 DA09

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明性電極を備えた透明基板と、表面
    に凹凸構造が形成された絶縁膜及び該絶縁膜上に前記凹
    凸構造に沿って形成された反射部材とを備えた反射基板
    との間に液晶層を挟み込んだ反射型液晶表示装置におい
    て、 前記絶縁膜は、レーザ光を照射して頂部および底部の高
    さが多段階に設定された凹凸形状に形成されていること
    を特徴とする反射型液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 透明性電極を備えた透明基板と、基板上
    に表面が凹凸に形成された絶縁膜及び該絶縁膜上に前記
    凹凸に沿って形成された反射膜とを備えた反射基板との
    間に液晶層を挟み込んだ反射型液晶表示装置の製造方法
    において、 前記基板上に絶縁膜をほぼ平坦に形成し、前記ほぼ平坦
    な絶縁膜に所定強度のレーザ光を照射し、前記絶縁膜を
    頂部および底部の少なくともいずれか一方の高さが多段
    階である凹凸構造に形成し、該絶縁膜上に前記反射膜を
    前記凹凸構造に沿って形成することを特徴とする反射型
    液晶表示装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記レーザ光を所定の透過率に形成され
    た誘電体マスクに通過させることにより、前記絶縁膜上
    で所定の強度分布にし、前記絶縁膜を前記凹凸構造に形
    成することを特徴とする請求項２に記載の反射型液晶表
    示装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 レーザ光のエネルギー密度および照射回
    数の少なくともいずれか一方を変更して前記絶縁膜に照
    射することを特徴とする請求項２に記載の反射型液晶表
    示装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記レーザ光を照射した後、アニールを
    行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記
    載の反射型液晶表示装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記絶縁膜にコンタクトホールを前記凹
    凸構造の形成とともに形成することを特徴とする請求項
    ２〜５のいずれか１項に記載の反射型液晶表示装置の製
    造方法。
  7. 【請求項７】 前記絶縁膜を透明樹脂とし、該絶縁膜の
    一部を平坦とし、該平坦部分は前記反射膜に代えて透明
    部材を形成することを特徴とする請求項２〜６のいずれ
    か１項に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記レーザ光は、エキシマレーザ光であ
    ることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載
    の反射型液晶表示装置の製造方法。
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