JP2005140938A - 反射型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

反射型液晶表示装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 反射型液晶表示装置の配線層の厚みの均一化を図り、液晶応答速度を高速化かつ均一化させること。
【解決手段】 本発明では、液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層し、この配線層に所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁にダミーパターンを形成した反射型液晶表示装置において、前記配線層を複数の領域に区画するとともに、前記配線層に形成するダミーパターンの密度を予め設定しておき、このダミーパターンの密度と前記配線層に形成する所定の回路パターンの密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度とし、各区画ごとに前記区画密度とその周囲の区画密度とから求めた平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行い、この区画密度の最大値と最小値とを求め、これらの相対差が所定値よりも小さくなったときの前記予め設定したダミーパターンの密度に基づいて前記配線層にダミーパターンを形成した。
【選択図】 図3

Description

本発明は、液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層し、この配線層に所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁にダミーパターンを形成した反射型液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。
近年、表示画面の大型化の要求に伴ってフロントプロジェクターやリアプロジェクション型テレビなどといった液晶表示装置を用いた表示装置が広く使用されるようになってきた。
この液晶表示装置には、画質を向上させるために表示領域全般にわたって液晶応答速度を高速かつ均一にすることが要求されている。
この液晶応答速度の高速化かつ均一化の要求を満足するためには、液晶を挟んで対向配置した基板の表面を平坦化するとともに、2枚の基板の間隔を狭くする必要があった。
特に、反射型液晶表示装置の場合には、液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層しているため、基板と反射層との間に位置する配線層の厚みを均一にすることで基板表面(反射層)の平坦化を図る必要があった。
そのため、従来の反射型液晶表示装置では、配線層に表示回路や駆動回路や入出力回路を構成する所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁に回路パターンと同様の化学的性質を有するダミーパターンを形成することによって、回路パターンを形成した領域とダミーパターンを形成した領域の化学的性質を略同等とし、これらの回路パターン及びダミーパターンにCMP(Chemical Mechanical Polishing;化学的機械的研磨)を施すことで配線層の厚みの均一化を図っていた(たとえば、特許文献1参照)。
特開2000−231113号公報
ところが、上記した従来の反射型液晶表示装置にあっては、回路パターンを形成した領域とダミーパターンを形成した領域の化学的性質を略同等としただけであったために、配線層の厚みを全面にわたって良好に均一化することができないおそれがあった。
これは、CMPを用いて回路パターン及びダミーパターンを研磨する場合には、回路パターンやダミーパターンの化学的性質だけでなく、その回路パターンやダミーパターンの密度によっても研磨される量が異なり、同一の化学的性質を有する場合であっても、密度が高い部分よりも密度の低い部分の方がより多く研磨されるといったCMPに特有の性質に依存するものである。
そのため、ただ単に回路パターンと同様の化学的性質を有するダミーパターンを配線層に形成しただけでは、ダミーパターンの密度に起因して配線層の厚みを全面にわたって均一化することができないおそれがあった。
そして、配線層の厚みを全面にわたって均一化できるようなダミーパターンを形成するには、たび重なる試行錯誤が必要となり、開発者の熟練を要するものであり、開発に多大な労力や時間を要するおそれがあった。
そこで、本発明者は、配線層の厚みを全面にわたって均一化させることができるようなダミーパターンの密度を得る簡便な手法を確立するために鋭意研究を重ね、その手法を採りいれた反射型液晶表示装置及びその製造方法に関する本発明をなすに至った。
すなわち、請求項1に係る本発明では、液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層し、この配線層に所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁にダミーパターンを形成した反射型液晶表示装置の製造方法において、前記配線層を複数の領域に区画するとともに、前記複数の領域内の前記配線層に形成するダミーパターンの密度を予め設定しておき、このダミーパターンの密度と前記配線層に形成する所定の回路パターンの密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度とする初期設定ステップと、各区画ごとに前記区画密度とその周囲の区画密度とから求めた平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行う平均算出ステップと、前記平均算出ステップで最終的に得られた区画密度の最大値と最小値とを求め、これらの相対差を求める相対差算出ステップと、前記相対差算出ステップで求めた相対差が所定値よりも小さくなった場合に、前記初期設定ステップにおいて予め設定したダミーパターンの密度に基づいて前記配線層にダミーパターンを形成するダミーパターン形成ステップと、を有することを特徴とする。
また、請求項2に係る本発明では、前記請求項1に係る本発明において、前記平均算出ステップは、前記配線層の端縁部に位置する区画の平均密度を求める際に、前記配線層よりも外側の区画密度として、前記配線層の外側に同一の配線層を隣接配置させたと仮定した場合の区画密度の値を用いることを特徴とする。
また、請求項3に係る本発明では、液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層し、この配線層に所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁にダミーパターンを形成した反射型液晶表示装置において、前記配線層を複数の領域に区画するとともに、前記複数の領域内の前記配線層に形成するダミーパターンの密度を予め設定しておき、このダミーパターンの密度と前記配線層に形成する所定の回路パターンの密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度とし、各区画ごとに前記区画密度とその周囲の区画密度とから求めた平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行い、この区画密度の最大値と最小値とを求め、これらの相対差が所定値よりも小さくなったときの前記予め設定したダミーパターンの密度に基づいて前記配線層にダミーパターンを形成したことを特徴とする。
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
すなわち、請求項1に係る本発明では、液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層し、この配線層に所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁にダミーパターンを形成した反射型液晶表示装置の製造方法において、配線層を複数の領域に区画するとともに、複数の領域内の配線層に形成するダミーパターンの密度を予め設定しておき、このダミーパターンの密度と配線層に形成する所定の回路パターンの密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度とする初期設定ステップと、各区画ごとに区画密度とその周囲の区画密度とから求めた平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行う平均算出ステップと、平均算出ステップで最終的に得られた区画密度の最大値と最小値とを求め、これらの相対差を求める相対差算出ステップと、相対差算出ステップで求めた相対差が所定値よりも小さくなった場合に、初期設定ステップにおいて予め設定したダミーパターンの密度に基づいて配線層にダミーパターンを形成するダミーパターン形成ステップとを有しているために、簡便な方法でありながら開発者の熟練に依存することなく配線層の厚みの均一化を図ることができ、液晶応答速度の高速化かつ均一化を図った反射型液晶表示装置を製造することができる。
また、請求項2に係る本発明では、平均算出ステップにおいて、配線層の端縁部に位置する区画の平均密度を求める際に、配線層よりも外側の区画密度として、配線層の外側に同一の配線層を隣接配置させたと仮定した場合の区画密度の値を用いているため、配線層の端縁部においても厚みの均一化を図ることができる。
また、請求項3に係る本発明では、液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層し、この配線層に所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁にダミーパターンを形成した反射型液晶表示装置において、配線層を複数の領域に区画するとともに、複数の領域内の配線層に形成するダミーパターンの密度を予め設定しておき、このダミーパターンの密度と配線層に形成する所定の回路パターンの密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度とし、各区画ごとに区画密度とその周囲の区画密度とから求めた平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行い、この区画密度の最大値と最小値とを求め、これらの相対差が所定値よりも小さくなったときの予め設定したダミーパターンの密度に基づいて配線層にダミーパターンを形成しているため、反射型液晶表示装置の配線層の厚みの均一化を図ることができ、反射型液晶表示装置の液晶応答速度を高速化かつ均一化させることができる。
本発明に係る反射型液晶表示装置は、対向配置した駆動基板と対向基板との間に液晶を封止し、駆動基板には、表面に回路素子を形成し、その上面にメタル配線を施した複数の配線層を積層し、さらにその上面にメタル層からなる反射層を積層し、一方、対向基板には、メタル層からなる電極層を形成したものである。
しかも、駆動基板は、配線層に表示回路や駆動回路や入出力回路を構成する所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁部分に表示装置としての駆動に寄与しないダミーパターンを形成したものである。
そして、本発明では、この配線層にダミーパターンを以下に説明する方法で形成したものである。
まず、配線層を複数の領域に区画するとともに、複数の領域内の配線層に形成するダミーパターンの密度を予め設定しておき、このダミーパターンの密度と配線層に形成する所定の回路パターンの密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度とする(初期設定ステップ)。
ここで、配線層を区画する複数の領域は、必ずしも同一の形状かつ同一の面積を有する必要はないが、反射型液晶表示装置の基板は一般的に矩形であるために、各辺に沿って一定間隔ごとに区切った正方格子状の領域としたほうが以下に説明する各ステップでの計算アルゴリズムを容易なものとすることができる。
また、回路パターンの密度は、配線層に形成する表示回路や駆動回路や入出力回路によって決定される密度を用いる。
一方、ダミーパターンの密度は、予め設定した値を用いる。このダミーパターンの密度としては、均一の密度を設定してもよく、また、部分的に異なる密度を設定してもよい。
なお、ここでいう回路パターン又はダミーパターンの密度とは、単位面積当たりに回路パターン又はダミーパターンが占有する面積の割合(%)をさしている。
また、区画密度は、各区画ごとの密度であるから、配線層に設けた区画の個数だけ存在することになる。
次に、各区画ごとに区画密度とその周囲の区画密度とから平均密度を求め、この平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行う(平均算出ステップ)。
ここで、平均密度は、注目する区画の区画密度とその注目する区画の周囲に位置する区画の区画密度とを平均したものであり、注目する区画の周囲に位置する区画の範囲は予め設定しておく。
また、平均密度を求めた後にその平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行うのは、区画の面積を小さくしても良好な結果が得られるようにするためである。すなわち、なるべく区画の面積を小さくして区画密度のデータ量を増やしたほうがダミーパターンの微細な密度分布が得られて最終的に全面にわたって均一な平坦度を有する配線層となるような良好なダミーパターンの密度を求めることができるが、表示装置では特に画素部分(トランジスタやキャパシター)の回路パターンが固有であるために、区画の面積を小さくしていくと、密度がほぼ0%又は100%の区画が存在することになり、1回だけ平均密度を求めたのでは、次に説明する相対差ステップでの相対差が所定値以下には成り得ない場合が存在して、ダミーパターンの密度を求めることができなくなるおそれがあるからである。
また、平均算出ステップにおいては、配線層の端縁部に位置する区画の平均密度を求める際に、配線層よりも外側の区画密度が存在していないが、この配線層よりも外側の区画密度として、予め設定した一定値を用いてもよく、また、配線層の外側に同一の密度分布を有する配線層を同一方向に向けて上下左右に隣接配置させたと仮定し、その場合の区画密度の値を用いてもよい。
このように、配線層の端縁部に位置する区画の平均密度を求める際に、配線層よりも外側の区画密度として、配線層の外側に同一の配線層を隣接配置させたと仮定した場合の区画密度の値を用いた場合には、配線層の端縁部においても厚みの均一化を図ることができる。また、反射型液晶表示装置は、一般的には、複数の配線層を隣接配置した状態でCMPを施し、最後に複数個に分離(切断)して製造しているため、配線層の外側に同一の配線層を隣接配置させたと仮定した状態でダミーパターンの密度を求めることによって、実際にCMPを施す状態と一致させることになり、同時に製造される複数個の反射型液晶表示装置の配線層の厚みを均一なものとすることができる。
次に、平均算出ステップで最終的に得られた区画密度の最大値と最小値とを求め、これらの相対差を求める(相対差算出ステップ)。
次に、相対差算出ステップで求めた相対差と予め設定しておいた所定値とを比較する(比較ステップ)。
そして、相対差が所定値よりも大きい場合には、相対差が所定値よりも小さくなるまで前述した初期設定ステップと平均算出ステップと相対差算出ステップとを繰り返して行う。その際に、初期設定ステップでは、ダミーパターンの密度を前回とは異なる値に設定する。この場合に、ダミーパターンの密度を、均一の密度に設定しなおしてもよく、また、部分的に異なる密度に設定しなおしてもよい。さらには、ダミーパターンの密度を0%から所定値づつ順次増加させた値に設定しなおすようにしてもよい。
一方、相対差算出ステップで求めた相対差が所定値よりも小さくなった場合には、初期設定ステップにおいて予め設定したダミーパターンの密度となるように配線層にダミーパターンを形成する(ダミーパターン形成ステップ)。
ここで、ダミーパターンは、密度が初期設定ステップで設定した密度であればよく、形状はいかなるものであってもよい。
以下に、本発明に係る反射型液晶表示装置及びその製造方法について図面を参照しながら具体的に説明する。
本発明に係る反射型液晶表示装置1は、図1及び図2に示すように、対向配置した駆動基板2と対向基板3との間に液晶4を封止している。図中、5はシール材である。
駆動基板2は、半導体基板6の表面にトランジスタやキャパシターなどの回路素子7を形成し、その上方に配線のためのメタル層からなる第1の配線層8を層間絶縁膜9を介して積層し、この第1の配線層8の上方に遮光のためのメタル層からなる第2の配線層10を層間絶縁膜11を介して積層し、この第2の配線層10の上方にメタル層からなる反射層12を層間絶縁膜13を介して積層し、この反射層12の上面に配向膜14を形成している。
一方、対向基板3は、ガラス基板15の下面に透明電極16を形成し、この透明電極16の下面に配向膜17を形成している。
そして、駆動基板2の第1及び第2の配線層8,10には、中央部分に表示回路を構成するための表示回路パターン18を形成し、この表示回路パターン18の左側及び上側部分に駆動回路を構成するための駆動回路パターン19を形成するとともに、表示回路パターン18の右側部分に入出力回路を構成する入出力回路パターン20を形成している。なお、以下の説明では、これら表示回路パターン18、駆動回路パターン19、及び入出力回路パターン20を総称して回路パターン21という。
さらに、駆動基板2の第1及び第2の配線層8,10には、回路パターン21の下側、左側、及び上側部分にダミーパターン22を形成している。
このダミーパターン22は、第1及び第2の配線層8,10にCMPを施す際に第1及び第2の配線層8,10が平坦になるようにするために形成するもので、表示装置としての駆動に寄与しないメタル層のパターンであり、電気的には、電源電位やグランド電位若しくはこれらの中間電位などの一定電位となっている場合もあり、また、浮遊状態となっている場合もある。
本反射型液晶表示装置1では、第1及び第2の配線層8,10に形成するダミーパターン22を以下に説明する処理フローに沿ってそれぞれ別個独立して形成している。
ダミーパターン22を形成する処理フローは、図3に示すように、大きく分けると初期設定ステップS1と平均算出ステップS2と相対差算出ステップS3と比較ステップS4とダミーパターン形成ステップS5とからなる。
初期設定ステップS1について説明すると、初期設定ステップS1では、図3に示すように、まず、配線層8(10)を複数の領域に区画する(領域区画ステップS1−1)。
ここでは、図4に模式的に示すように、配線層8(10)を左右幅方向に一定間隔で23個、上下方向に一定間隔で15個の正方格子状の計345個の領域に区画している。なお、ここでの区画の個数は、あくまでも説明を簡単にするためであり、実際には、約数十〜数百μm間隔で合計約数万〜数十万個程度の区画数としている。
次に、配線層8(10)に形成するダミーパターン22の密度を予め設定する(ダミーパターン密度設定ステップS1−2)。
ここでは、全てのダミーパターン22の密度を0%に設定している。
次に、設定したダミーパターン22の密度と配線層8(10)に形成する所定の回路パターン21の密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度として区画密度データP(i,j)に格納する(区画密度格納ステップS1−3)。
ここで、配線層8(10)の左上端を基点とし、iは左右幅方向の位置を示しており1〜23の整数で表され、jは上下方向の位置を示しており1〜15の整数で表され、たとえば、区画密度データP(1,1)=0(%)、P(10,7)=70(%)のようになる。
次に、平均算出ステップS2について説明すると、平均算出ステップS2では、図3に示すように、まず、各区画ごとに区画密度とその周囲(上下左右方向にそれぞれ2個分)の区画密度とから平均密度を求め、この平均密度を平均密度データH(i,j)に格納する(平均密度格納ステップS2−1)。
すなわち、
H(i,j)=[P(i-2,j-2)+P(i-1,j-2)+・・・+P(i,j)+・・・+P(i+1,j+2)+P(i+2,j+2)]/15
を区画数繰り返して計算する。
この平均密度を算出する際には、配線層8(10)よりも外側の区画密度が存在していないことになるが、ここでは、図4に模式的に示すように、配線層8(10)の外側に同一の密度分布を有する配線層8(10)を同一方向に向けて上下左右に隣接配置させたと仮定して、その場合の区画密度の値を配線層8(10)よりも外側の区画密度として用いる。たとえば、P(-1,-1)としてP(22,14)を用いる。
次に、平均密度格納ステップS2−1で算出した各平均密度をその区画の区画密度に置換えて、この区画密度を区画密度データP(i,j)に格納しなおす(区画密度置換ステップS2−2)。
すなわち、
P(i,j)=H(i,j)
を区画数繰り返して行う。
次に、平均密度格納ステップS2−1と区画密度置換ステップS2−2とを所定回数繰り返して行う(繰り返しステップS2−3)。ここでは、7回繰り返して行うようにしている。
次に、相対差算出ステップS3について説明すると、相対差算出ステップS3では、図3に示すように、まず、平均算出ステップS2で最終的に得られた区画密度の最大値を求め、最大値データMAXに格納する(最大値検索ステップS3−1)。
次に、平均算出ステップS2で最終的に得られた区画密度の最小値を求め、最小値データMINに格納する(最小値検索ステップS3−2)。
次に、最大値と最小値との相対差を算出して、相対差データDELTに格納する(相対差格納ステップS3−3)。
すなわち、
DELT=MAX−MIN
を計算する。
次に、比較ステップS4について説明すると、比較ステップS4では、図3に示すように、相対差算出ステップS3で求めた相対差(DELT)と予め設定しておいた所定値(α)とを比較する。ここでは、所定値としてα=25%としている。
そして、比較ステップS4において相対差が所定値よりも大きいと判断した場合には、相対差が所定値よりも小さくなるまで前述した初期設定ステップS1と平均算出ステップS2と相対差算出ステップS3とを繰り返して行う。
その際に、上記相対差と所定値との差を参酌して、初期設定ステップS1において設定しなおすダミーパターン22の密度を決定する。
一方、比較ステップS4において相対差が所定値よりも小さいと判断した場合には、ダミーパターン形成ステップS5を行う。
このダミーパターン形成ステップS5では、初期設定ステップS1において予め設定したダミーパターン22の密度となるように配線層8(10)にダミーパターン22を形成する。
ここでは、ダミーパターン22の密度から区画内でダミーパターン22が占有する面積を算出し、その面積の矩形状のダミーパターン22を各区画の中心位置に形成するようにしている。
以上に説明した処理フロー(図3参照)をそれぞれの配線層8,10に対して行うことで、第1及び第2の配線層8,10にダミーパターン22を形成した駆動基板2を製造することができ、この駆動基板2から公知の製造方法を用いて本反射型液晶表示装置1を製造することができる。
そして、以上に説明した方法を用いて反射型液晶表示装置1を製造することによって、簡便な方法でありながら開発者の熟練に依存することなく配線層8,10の厚みの均一化を図ることができ、液晶応答速度の高速化かつ均一化を図った反射型液晶表示装置1を製造することができる。
特に、平均算出ステップS2において、配線層8,10の端縁部に位置する区画の平均密度を求める際に、配線層8,10よりも外側の区画密度として配線層8,10の外側に同一の配線層8,10を隣接配置させたと仮定した場合の区画密度の値を用いた場合には、配線層8,10の端縁部においても厚みの均一化を図ることができる。
本発明に係る反射型液晶表示装置を示す平面図。 同断面図。 反射型液晶表示装置の製造方法を示すフローチャート。 反射型液晶表示装置を複数の領域に区画した場合の説明図。
符号の説明
1 反射型液晶表示装置
2 駆動基板
3 対向基板
4 液晶
6 半導体基板
7 回路素子
8 第1の配線層
10 第2の配線層
12 反射層
18 表示回路パターン
19 駆動回路パターン
20 入出力回路パターン
21 回路パターン
22 ダミーパターン

Claims (3)

  1. 液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層し、この配線層に所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁にダミーパターンを形成した反射型液晶表示装置の製造方法において、
    前記配線層を複数の領域に区画するとともに、前記複数の領域内の前記配線層に形成するダミーパターンの密度を予め設定しておき、このダミーパターンの密度と前記配線層に形成する所定の回路パターンの密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度とする初期設定ステップと、
    各区画ごとに前記区画密度とその周囲の区画密度とから求めた平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行う平均算出ステップと、
    前記平均算出ステップで最終的に得られた区画密度の最大値と最小値とを求め、これらの相対差を求める相対差算出ステップと、
    前記相対差算出ステップで求めた相対差が所定値よりも小さくなった場合に、前記初期設定ステップにおいて予め設定したダミーパターンの密度に基づいて前記配線層にダミーパターンを形成するダミーパターン形成ステップと、
    を有することを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
  2. 前記平均算出ステップは、前記配線層の端縁部に位置する区画の平均密度を求める際に、前記配線層よりも外側の区画密度として、前記配線層の外側に同一の配線層を隣接配置させたと仮定した場合の区画密度の値を用いる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の製造方法。
  3. 液晶を挟んで対向配置した基板の一方に反射層を配線層を介して積層し、この配線層に所定の回路パターンを形成するとともに、この回路パターンの端縁にダミーパターンを形成した反射型液晶表示装置において、
    前記配線層を複数の領域に区画するとともに、前記複数の領域内の前記配線層に形成するダミーパターンの密度を予め設定しておき、このダミーパターンの密度と前記配線層に形成する所定の回路パターンの密度とを用いて各区画ごとのパターンの密度を求め、この密度をその区画の区画密度とし、各区画ごとに前記区画密度とその周囲の区画密度とから求めた平均密度をその区画の区画密度に置換える操作を所定回数繰り返して行い、この区画密度の最大値と最小値とを求め、これらの相対差が所定値よりも小さくなったときの前記予め設定したダミーパターンの密度に基づいて前記配線層にダミーパターンを形成したことを特徴とする反射型液晶表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112713142A (zh) * 2020-08-24 2021-04-27 錼创显示科技股份有限公司 发光显示单元及显示装置

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