JP2005062278A

JP2005062278A - 反射型液晶表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP2005062278A
Application number: JP2003207992A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Okawa; 善郎大川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】液晶ギャップ寸法を高精度に調整することが可能な反射型液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数の画素電極がマトリクス状に配置されたＴＦＴ基板３と、このＴＦＴ基板と所定の間隙を介して対面配置された対向基板４と、ＴＦＴ基板及び対向基板の間隙内に保持された液晶５とを備える反射型液晶表示装置１において、ＴＦＴ基板に表示領域と表示領域を囲む非表示領域を設けるとともに、非表示領域に対向基板の最表面に当接してＴＦＴ基板と対向基板との間に所定の間隙を設けるスペーサ６を形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型液晶表示装置及びその製造方法に関する。詳しくは、相対向する一対の基板間に液晶物質を保持した構造を有する反射型液晶表示装置及びその製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置による画像表示は、所定の間隙を介して対面配置された一対の基板間に電圧を印加し、基板の間隙内に保持された液晶物質の複屈折特性に基づいて光透過率を制御することによって行っており、対面配置された基板の間隔が画面内で均一でない場合には対向する電極間にかかる電界強度が画面内で相違し、画質上大きな問題となってしまうために、従来は間隔保持材として微細なガラスビーズを一方の基板上に散布し、液晶物質内にガラスが分散した状態とすることにより基板の間隔の調整を行っていた。
【０００３】
しかし、ガラスビーズを一方の基板上に均一に散布することは非常に困難であり、場合によりガラスビーズが画面内において偏在し、画質の劣化を招くという問題があった。
【０００４】
そこで、透過型液晶表示装置に関しては、相対的に良好な位置精度、寸法精度及び形状精度が実現できるフォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて、基板の間隔が高精度かつ均一に調整された表示品質の良好な液晶表示装置を低コストで生産性良く製造できる様に、図６で示す様に、ＴＦＴ基板１０１の平坦化膜１０２表面でかつブラックマトリクス１０３の位置に、平坦化膜と同じ有機材料から成り、ＴＦＴ基板と対向基板１０４の間に所定間隔（以下、液晶ギャップと言う）を形成する突起部１０５が形成された液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２０６５４１号公報（第２−９頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年はデータプロジェクターやリアプロジェクション型テレビ等の小型液晶表示パネルを用いた表示装置が順調に市場が拡大し成長を続けており、当初は透過型液晶表示装置が主流であった市場にも、反射型液晶を用いた液晶表示装置が参入し徐々にシェアを広げている。
【０００７】
ここで、透過型液晶表示装置では、画素毎の駆動に用いるトランジスタやキャパシタ等の素子及びこれらの配線が光を透過しない遮光体となってしまうのに対して、反射型液晶表示装置では、反射層の下層にトランジスタやキャパシタ等の素子及びこれらの配線を配置することができる。即ち、反射型液晶表示装置の利点の１つとして、透過型液晶表示装置ではその構造上の宿命であった画素毎の区切りを小さくできることが挙げられる。
【０００８】
しかし、反射型液晶表示装置に関しては、上記した反射型液晶表示装置では有効であった液晶ギャップの制御方法が採用できないという不都合がある。
即ち、透過型液晶表示装置の場合には、ブラックマトリクスの位置に突起部を配置していたのであるが、反射型液晶表示装置ではブラックマトリクスが無いために突起部が有効表示部にはみ出してしまい、画質上の欠陥として認識され得るという不具合がある。
【０００９】
なお、この様な不具合に対して、（１）突起部を小さくする、（２）突起部の数を削減するといった対策が考えられるものの、これらの対策は液晶ギャップを維持するための強度も同時に低下してしまうために採用が困難である。
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、液晶ギャップ寸法を高精度に調整することが可能な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ものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る反射型液晶表示装置は、複数の画素電極がマトリクス状に配置された第１の基板と、該第１の基板と所定の間隙を介して対面配置された第２の基板と、前記第１の基板及び第２の基板の間隙内に保持された液晶とを備える反射型液晶表示装置において、前記第１の基板に表示領域と該表示領域を囲む非表示領域を設けるとともに、該非表示領域に前記第２の基板に当接する突起部を設ける。
【００１２】
ここで、第１の基板に表示領域と表示領域を囲む非表示領域を設けるとともに、非表示領域に第２の基板に当接する突起部を設けたことによって、突起部が画質上の欠陥として認識さることは無い。
【００１３】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る反射型液晶表示装置の製造方法は、複数の画素電極がマトリクス状に配置された第１の基板と、該第１の基板と所定の間隙を介して対面配置された第２の基板と、前記第１の基板及び第２の基板の間隙内に保持された液晶とを備え、前記第１の基板に表示領域と該表示領域を囲む非表示領域が設けられた反射型液晶表示装置の製造方法において、前記第１の基板に前記第１の基板と第２の基板の間隙に等しい膜厚の突起部形成層を形成する工程と、該突起部形成層にフォトレジストを塗布する工程と、フォトリソグラフィー技術を用いて、前記非表示領域における所定領域が残存したレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンが形成されたフォトレジストで被覆された突起部形成層のエッチングを行う工程と、前記第１の基板及び第２の基板とを貼り合わせた際に少なくとも１つの開口部が形成される様に前記第１の基板及び第２の基板の周辺部にシールパターンを形成する工程と、前記第１の基板と第２の基板とを貼り合わせる工程と、前記第１の基板と第２の基板との間隙に液晶を注入封止する工程とを備える。
【００１４】
ここで、第１の基板に第１の基板と第２の基板の間隙に等しい膜厚の突起部形成層を形成することによって、突起部形成層のエッチングを行った際に第１の基板と第２の基板の間隙に等しい高さを有する突起部を形成することができる。
また、非表示領域における所定領域が残存したレジストパターンが形成されたフォトレジストで被覆された突起部形成層のエッチングを行うことによって、非表示領域に第２の基板と当接する突起部を形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した反射型液晶表示装置の一例を説明するための模式的な断面図であり、ここで示す反射型液晶表示装置１はシール材２によって約２．０μｍの間隙を介して重ね合わせられたＴＦＴ基板３及び対向基板４と、これらＴＦＴ基板及び対向基板の間隙内に保持された液晶５とを備えている。
【００１６】
上記したＴＦＴ基板は、画素開口部、ＴＦＴ、配線等を形成する図１中符号Ａで示す有効表示部と、有効表示部外の全ての領域であり、ダミー画素領域７、周辺回路領域８、シール領域９及びその外側領域１０に対応する図１中符号Ｂで示す周辺領域とを有し、有効表示部におけるＴＦＴ基板の液晶側表面にはアルミニウム膜等からなる反射膜が形成され、反射膜の上層にはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等のパッシベーション膜１２が形成され、パッシベーション膜の上層には配向膜（１）１３が形成されて配向処理されている。また、ダミー画素領域及び周辺回路領域にＳｉＯ_２系材料からなり、その厚みが約２．０μｍであるスペーサ６がフォトリソグラフィー技術及びエッチング技術によって形成されている。
【００１７】
また、対向基板の液晶側表面にＩＴＯ（インジウム−錫系透明導電膜）やＩＺＯ（インジウム−酸化亜鉛系透明導電膜）等から成る透明電極１４が形成され、この透明電極の上層全面に配向膜（２）１５が形成されて配向処理されている。
【００１８】
ここで、スペーサは画質上の欠陥として認識されること無く液晶ギャップ寸法を調整することができれば充分であり、必ずしもＳｉＯ_２系材料によって形成される必要は無くいかなる材料を用いてスペーサが形成されても構わないが、無機材料であるために劣化が少なく寿命が長いという点を考慮すると、ＳｉＯ_２やＳｉＮといったシリコン系絶縁材料で形成された方が好ましい。
【００１９】
また、スペーサの形成位置は、周辺領域であれば基本的に構わないが、図２で示す様に遮光帯１１の位置を考慮して実際の使用において問題の無い位置に形成する必要がある。
即ち、ダミー画素領域に所定の電圧を印加して対向基板に形成された透明電極との電位差をつけ、あるいは同電位とすることで黒表示を行う反射型液晶表示装置の場合には図２中符号Ｃで示す遮光帯による遮光領域の中にスペーサが隠れる様に配置する必要がある。なお、ダミー画素領域が白表示の反射型液晶表示装置であっても、白表示の画質に影響がある場合には遮光帯の遮光領域中にスペーサが隠れる様に配置する必要がある。
【００２０】
同様に、スペーサの形成位置は、必ずしもダミー画素領域及び周辺回路領域である必要は無く、シール領域やその外側領域であっても構わないが、より有効表示部の近くにスペーサを設けることによって、より一層高精度に液晶ギャップの制御を行うことができると考えられるために、スペーサは有効表示部の近傍であるダミー画素領域や周辺回路領域に形成された方が好ましい。
【００２１】
なお、ＳｉＯ_２やＳｉＮといったシリコン系絶縁材料を用いるスペーサは透過型液晶表示装置ではその採用が困難であった。即ち、シリコン系絶縁材料を用いたスペーサを形成する際には３００℃以上の温度で処理を施したり、プラズマ雰囲気中で処理を施したりする必要があるが、この様な環境下においては透過型液晶表示装置の透明画素電極として一般に用いられるＩＴＯやＩＺＯの膜質を変化させてしまう恐れがあったために透過型液晶表示装置ではその採用が困難であった。
これに対して、反射型液晶表示装置では画素電極として一般にアルミニウム等の金属電極を用いているために、３００℃以上の温度で処理を施したり、プラズマ雰囲気中で処理を施したりしたとしても、画素電極の膜質変化の心配は無い。
【００２２】
また、パッシベーション膜は、水分の透過等による反射膜やＴＦＴ、周辺回路等の劣化を抑制するために形成されており、配向膜（１）によって水分の透過等による反射膜やＴＦＴ、周辺回路の劣化を充分に抑制することができるのであれば、パッシベーション膜は必ずしも形成される必要は無い。
【００２３】
以下、上記した反射型液晶表示装置の製造方法について説明する。即ち、本発明を適用した反射型液晶表示装置の製造方法の一例について説明する。
本発明を適用した反射型液晶表示装置の製造方法の一例では、先ず、ＴＦＴ基板表面にＴｉ等の高融点金属の窒化物またはシリコン等との化合物を介してアルミニウムまたはシリコンや銅等を含有したアルミニウムを所定の膜厚で成膜し、汎用のフォトリソグラフィー技術及び塩素系のガスを用いたドライエッチングを行った後に、エッチングマスクとして使用したフォトレジストを除去することによって、図３（ａ）で示す様に、ＴＦＴ基板表面に反射膜パターンを形成する。
【００２４】
次に、図３（ｂ）で示す様に、ＴＥＯＳ系の材料またはＳｉＨ_４やＳｉＨ_２Ｃｌ_２等のシラン系の材料と酸素を用いて、スペーサとなる膜厚が約２．０μｍのシリコン酸化膜１６をＣＶＤ法（化学的気相成長法）によって形成する。
【００２５】
次に、ＴＦＴ基板のダミー画素領域及び周辺回路領域にスペーサが形成される様に、汎用のフォトリソグラフィー技術によってフォトレジストパターンを形成し、ＣＦ_４やＣ_２Ｆ_６等のフッ素系のドライエッチングガスを用いてＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置等によってシリコン酸化膜をスペーサ形状に加工を行った後に、フォトレジストの除去を行って、図３（ｃ）で示す様に、ＴＦＴ基板のダミー画素領域及び周辺回路領域に高さが約２．０μｍのスペーサを形成する。
【００２６】
ここで、フッ素系のガスを用いてシリコン酸化膜の加工を行っているために、エッチングの際に反射膜の材料であるアルミニウムがエッチングされることなく、反射膜の上にスペーサが形成されることとなる。
【００２７】
次に、図３（ｄ）で示す様に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等のパッシベーション膜を全面に形成した後に、図４（ａ）で示す様に、ポリイミド等の配向膜（１）をパッシベーション膜の上層にコーティング等によって形成する。
【００２８】
次に、図４（ｂ）で示す様に、液晶側表面にＩＴＯやＩＺＯ等から成る透明電極が形成され、この透明電極の上層に配向膜（２）が形成された対向基板と上記したＴＦＴ基板とをシール材を用いて対向基板の最表面がスペーサと当接する様に貼り合わせる。なお、貼り合わせの際には必要に応じてガラスビーズ等をシール材に混入することによって、液晶ギャップをより高精度に制御することができる。
【００２９】
その後、シール材で囲まれた領域に液晶の注入封止を行うことによって、図４（ｃ）で示す様な反射型液晶表示装置を得ることができる。
【００３０】
上記した本発明を適用した反射型液晶表示装置では、スペーサが有効表示部外に形成されているために、スペーサが画質上の欠陥となることが無く、また、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて突起部が形成されており、相対的に良好な位置精度、寸法精度及び形状精度が実現できるために、ＴＦＴ基板と対向基板との液晶ギャップの均一性の向上を図ることが可能となり、高品位の維持が可能となる。
【００３１】
また、ガラスビーズ等をシール材に混入することによって液晶ギャップの制御を行っていた従来の反射型液晶表示装置と比較すると、シール領域より有効表示部に近いダミー画素領域及び周辺回路領域で液晶ギャップの制御を行うことができるために、液晶ギャップの均一性の向上を図ることができる。
なお、有効表示部の近くで液晶ギャップの制御を行うということに関しては、図５で示す様に、シール領域を可能な限り有効表示部に近づけ、シール材に混入されたガラスビーズによって液晶ギャップを制御するという方法も考えられるものの、シール材はその組成にアルカリイオンが含まれており、液晶を劣化させるために、シール領域を有効表示部に近づけるという方法は有効手段とは言い難い。
【００３２】
また、ガラスビーズ等をシール材に混入することによって液晶ギャップの制御を行っていた従来の反射型液晶表示装置の場合には、上記した様に液晶を劣化させてしまうシール材を、ガラスビーズ等によって液晶ギャップを制御するという目的からある程度有効表示部の近傍に塗布せざるをえなかったが、本発明を適用した反射型液晶表示装置では、スペーサによって液晶ギャップの制御を行っているために、シール材を有効表示部の近傍に塗布する必要が無く、有効表示部の液晶の劣化を抑制することが可能である。
【００３３】
更に、スペーサがシリコン系の絶縁材料によって形成されており、劣化が少ないと共に寿命が長いために安定して液晶ギャップを制御することが可能である。
【００３４】
また、スペーサが有効表示部外に形成されているために、配向処理が容易となる。
即ち、有効表示部内のブラックマトリクスの位置に突起部を形成した透過型液晶表示装置の場合には、配向処理の際におけるラビングバフ材の密度や長さ、ラビング時の押圧の微調整が困難であり、スペーサが倒れて傾きを生じ、スジ発生等の画質不良が発生し、歩留まりの低下を招くという事態が生じていたが、スペーサが有効表示部外に形成されている本発明を適用した液晶表示装置の場合には、スペーサが倒れて傾きを生じたとしても有効表示部外であるために画質不良が発生することは少ないと考えられるために、配向処理が容易となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明の反射型液晶表示装置及びその製造方法では、液晶ギャップ寸法が高精度に調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した反射型液晶表示装置の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図２】スペーサの形成位置を説明するための図である。
【図３】本発明を適用した反射型液晶表示装置の製造方法の一例を説明するための図（１）である。
【図４】本発明を適用した反射型液晶表示装置の製造方法の一例を説明するための図（２）である。
【図５】シール領域を有効表示部に近づけた反射型液晶表示装置を説明するための模式的な断面図である。
【図６】従来の透過型液晶表示装置を説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
１反射型液晶表示装置
２シール材
３ＴＦＴ基板
４対向基板
５液晶
６スペーサ
７ダミー画素領域
８周辺回路領域
９シール領域
１０外側領域
１１遮光帯
１２パッシベーション膜
１３配向膜（１）
１４透明電極
１５配向膜（２）
１６シリコン酸化膜

Claims

複数の画素電極がマトリクス状に配置された第１の基板と、
該第１の基板と所定の間隙を介して対面配置された第２の基板と、
前記第１の基板及び第２の基板の間隙内に保持された液晶とを備える反射型液晶表示装置において、
前記第１の基板に表示領域と該表示領域を囲む非表示領域を設けるとともに、該非表示領域に前記第２の基板に当接する突起部を設けた
ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
少なくともシール領域の内側領域に前記突起部が形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
前記突起部は、シリコン系の絶縁材料からなる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型液晶表示装置。
複数の画素電極がマトリクス状に配置された第１の基板と、該第１の基板と所定の間隙を介して対面配置された第２の基板と、前記第１の基板及び第２の基板の間隙内に保持された液晶とを備え、前記第１の基板に表示領域と該表示領域を囲む非表示領域が設けられた反射型液晶表示装置の製造方法において、
前記第１の基板に前記第１の基板と第２の基板の間隙に等しい膜厚の突起部形成層を形成する工程と、
該突起部形成層にフォトレジストを塗布する工程と、
フォトリソグラフィー技術を用いて、前記非表示領域における所定領域が残存したレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンが形成されたフォトレジストで被覆された突起部形成層のエッチングを行う工程と、
前記第１の基板及び第２の基板とを貼り合わせた際に少なくとも１つの開口部が形成される様に前記第１の基板及び第２の基板の周辺部にシールパターンを形成する工程と、
前記第１の基板と第２の基板とを貼り合わせる工程と、
前記第１の基板と第２の基板との間隙に液晶を注入封止する工程とを備える
ことを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
前記突起部形成層のエッチングは、フッ素系のガスを用いてエッチングを行う
ことを特徴とする請求項４に記載の反射型液晶表示装置の製造方法。