JP2008052213A

JP2008052213A - 液晶パネルおよび液晶パネルの製造方法

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Publication number: JP2008052213A
Application number: JP2006230987A
Authority: JP
Inventors: Koji Yoshida; 公二吉田; Hironori Sugiyama; 裕紀杉山
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】消費電力を増大させることなく透過表示の輝度を確保・増大可能な半透過型の液晶パネル等を提供することである。
【解決手段】補助容量１９０は容量電極１１６ａ，１２６ｂと両電極１１６ａ，１２６ｂ間の容量絶縁膜とでコンデンサ構造が形成されている。補助容量１９０において、反射領域８０の第１領域８１では絶縁膜１１８，１２０の積層膜が容量絶縁膜を構成し、反射領域８０の第２領域８２では絶縁膜１２０が容量絶縁膜を構成している。第２領域８２内の容量絶縁膜は絶縁膜１１８，１２０の積層膜で構成された画素ＴＦＴ１８０のゲート絶縁膜よりも薄い。レジスト膜１３０の凹凸面部１３０ｂは反射率を重視した形状に形成され例えば９°から１３°までの範囲にピークが存する傾斜角度分布を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、半透過型の液晶パネルに係り、より具体的には消費電力を増大させることなく透過表示（透過領域におけるバックライト光を利用した表示）の輝度の確保さらには増大を実現可能な液晶パネルおよびその製造方法に関する。

半透過型の液晶パネルでは、単一の画素内に透過領域と反射領域とが設けられており、透過領域においてバックライト光を利用した表示（透過表示）が行われ、反射領域において外光を反射させて表示（反射表示）が行われる。半透過型液晶パネルは例えばモバイル機器で利用されている。

特開平１１−１０１９９２号公報特許第２８７４２５６号公報特開２００１−１８８１１２号公報特許第３１８７３６９号公報

近年、半透過型を含めて液晶パネルの高精細化が求められている。高精細化のためには画素を小さくすることが考えられる。

しかし、単に画素を小さくしただけでは、透過領域の面積が低下して透過表示の輝度が低下してしまう。透過表示の輝度低下はバックライトの出力すなわちバックライトの輝度を増大させることによって抑制可能ではあるが、消費電力が増大してしまう。

本発明の目的は、消費電力を増大させることなく透過表示の輝度の確保さらには増大を実現可能な半透過型の液晶パネルおよびその製造方法を提供することである。

本発明に係る液晶パネルは、対向する第１基板と第２基板との間に液晶が封入されて構成され、透過表示用の透過領域と反射表示用の反射領域とを単一画素内に有する、半透過型の液晶パネルであって、前記第１基板は、透光性基板と、前記透光性基板上に各画素に対応して配置された画素ＴＦＴと、各画素の前記反射領域内に配置された補助容量と、前記画素ＴＦＴおよび前記補助容量よりも前記第２基板の側に配置されると共に、前記反射領域内に前記反射表示のための凹凸面部を表面に有したレジスト膜と、を備え、前記補助容量は、前記画素ＴＦＴのゲート絶縁膜よりも薄い容量絶縁膜を少なくとも一部に含んで構成されていることを特徴とする。

また、前記凹凸面部はその表面の傾斜角度が９°から１３°までの範囲において傾斜角度分布のピークを有することが好ましい。

また、前記第２基板は、前記第１基板と前記第２基板とのギャップを調整するトップコート層を備え、前記レジスト膜は、反射領域内において、前記薄い容量絶縁膜に対向する部分の表面がそれに隣接する部分の表面よりも落ち込んでおり、前記トップコート層は落ち込んだ前記部分に対向する部分が前記第１基板の側へ隆起しており、隆起した前記部分によって前記ギャップが前記反射領域内で均一化されていることが好ましい。

また、前記レジスト膜の前記凹凸面部は、前記薄い容量絶縁膜に対向する部分とそれに隣接する部分とで凸部の頂部の位置が等しいことが好ましい。

本発明に係る液晶パネルの製造方法は、透過表示用の透過領域と反射表示用の反射領域とを単一画素内に有する半透過型の液晶パネルの製造方法であって、画素ＴＦＴおよび補助容量を前記液晶パネルの平面視上並べて形成する素子形成工程と、前記画素ＴＦＴおよび前記補助容量を覆ってフォトレジスト材を塗布して平坦な上面を有したレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記レジスト膜に露光および現像を実施して前記平坦な上面のうちで前記補助容量に対向する部分に前記反射表示のための凹凸面部を形成する凹凸形成工程と、を備え、前記素子形成工程では前記補助容量の少なくとも一部に前記画素ＴＦＴのゲート絶縁膜よりも薄い容量絶縁膜を形成し、前記レジスト膜形成工程では前記薄い容量絶縁膜に対向する部分が落ち込んだ表面上に前記フォトレジスト材を塗布し、前記凹凸形成工程では前記薄い容量絶縁膜に対向する部分用のマスクパターンと隣接部分用のマスクパターンとが異なる露光マスクを用いて前記露光を実施し、これにより前記凹凸面部の凸部の頂部の位置を前記薄い容量絶縁膜に対向する部分と隣接部分とで等しく形成することを特徴とする。

上記構成により、半透過型の液晶パネルについて消費電力を増大させることなく透過表示の輝度の確保さらには増大を実現することができる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

図１に本発明の実施の形態１に係る半透過型の液晶パネル５０を説明する平面図を示す。液晶パネル５０の表示領域内には複数の画素６０が配列されている。図１では画素６０がマトリクス状に配列された場合を例示しているが、画素６０の配列はこれに限られるものではない。

図２に画素６０を説明する平面図を示す。半透過型の液晶パネル５０では、単一の画素６０内に透過領域７０と反射領域８０とが設けられており、透過領域７０においてバックライト光を利用した表示（透過表示）が行われ、反射領域８０において外光を反射させて表示（反射表示）が行われる。

図３に画素６０を説明する平面図（レイアウト図）を示し、図３中の４−４線における液晶パネル５０の断面図を図４に示す。なお、図３では画素電極や反射膜を省略している。また、図面の煩雑を避けるため、ハッチングを省略し、各図において要素の一部を省略している。

液晶パネル５０は、第１基板１００と、第１基板１００に対向して配置された第２基板２００と、両基板１００，２００間に封入された液晶３００とを含んで構成されている。液晶パネル５０では画素６０ごとに画素ＴＦＴ（Thin Film Transistor）１８０および補助容量１９０が設けられ、画素ＴＦＴ１８０および補助容量１９０は画素６０の平面視上すなわち液晶パネル５０の画面の平面視上、反射領域８０内に並べて配置されている。なお、画素ＴＦＴ１８０は後述の走査線１１４に重ねて設けてもよい。

ここで、透過領域７０および反射領域８０はそれぞれ、上記平面視における２次元領域だけでなく、当該２次元領域を液晶パネル５０の厚さ方向すなわち基板１００，２００の重ね合わせ方向に投影して規定される液晶パネル５０の３次元領域をも指すものとする。

第１基板１００は、透光性基板１１２と、走査線１１４と、補助容量線１１６と、絶縁膜１１８と、絶縁膜１２０と、半導体層１２２と、信号線１２４と、導電膜１２６と、保護膜１２８と、レジスト膜１３０と、反射膜１３２と、画素電極１３６と、不図示の配向膜と、を含んで構成されている。

透光性基板１１２は、例えばガラスで構成されている。

走査線１１４は、例えばモリブデン、アルミニウム等の金属で構成され、透光性基板１１２のうちで第２基板２００の側、換言すれば液晶３００の側の表面上に配置されている。走査線１１４は、図３の例では全体として図面横方向に延在している。走査線１１４は延在方向に交差する方向（図３の例では図面縦方向）に突出した部分を有しており、当該部分が画素ＴＦＴ１８０のゲート電極１１４ａを構成している。

補助容量線１１６は、例えば走査線１１４と同じ材料および同じ厚さで構成され、透光性基板１１２の上記表面上に配置され、全体として走査線１１４と平行に延在している。補助容量線１１６は延在方向に交差する方向に突出した部分を有しており、当該部分が補助容量１９０の一方の容量電極１１６ａを構成している。図３では、補助容量線１１６のうちで上記突出部分付近の部分も上記突出部分とともに容量電極１１６ａを構成する場合を例示しており、この場合、図面横方向に並んだ画素６０の容量電極１１６ａが補助容量線１１６によって連結していると捉えることも可能である。また、図３では、容量電極１１６ａおよびゲート電極１１４ａを構成する両突出部分が補助容量線１１６と走査線１１４との間に配置された場合を例示している。

絶縁膜１１８は、例えば窒化シリコン、酸化シリコン等で構成され、走査線１１４と、ゲート電極１１４ａと、補助容量線１１６と、容量電極１１６ａの一部とを覆って透光性基板１１２の上記表面上に配置されている。絶縁膜１１８の厚さは、例えば３００ｎｍ（３０００オングストローム）である。

ここで、反射領域８０は第１領域８１と第２領域８２とを含んで領域が分けられており、この場合、両領域８１，８２は隣接しており、ここでは第１領域８１は第２領域８２を取り囲んで設けられている場合を例示する。また、第２領域８２は容量電極１１６ａの形成領域の少なくとも一部に設けられているものとする。この場合、平面視上、容量電極１１６ａの形成領域内に第２領域８２の全体が設けられ、第２領域８２は容量電極１１６ａの形成領域からはみ出してはいない。なお、第１領域８１および第２領域８２は、反射領域８０等と同様に２次元領域だけでなく３次元領域をも指すものとする。

この場合、絶縁膜１１８は、第２領域８２内には設けられておらず、第１領域８１と透過領域７０とに渡って設けられている。

絶縁膜１２０は、例えば窒化シリコン、酸化シリコン等で構成される。絶縁膜１１８，１２０は同じ材料で構成してもよいし異なる材料で構成してもよい。絶縁膜１２０は、絶縁膜１１８および容量電極１１６ａよりも第２基板２００の側に位置し、絶縁膜１１８上および容量電極１１６ａの上記一部上に配置されている。絶縁膜１２０は、上記領域８１，８２，７０に渡っている。絶縁膜１２０の厚さは例えば１００ｎｍ（１０００オングストローム）である。

半導体層１２２は、例えばシリコン等で構成され、絶縁膜１２０よりも第２基板２００の側に位置し、絶縁膜１２０上にゲート電極１１４ａに対向して配置されている。半導体層１２２は画素ＴＦＴ１８０のソース領域とドレイン領域と当該両領域間のチャネル形成領域とを構成し、少なくともチャネル形成領域がゲート電極１１４ａに対向している。

ここで、絶縁膜１２０，１１８の積層膜のうちで半導体層１２２とゲート電極１１４ａとの間の部分が画素ＴＦＴ１８０のゲート絶縁膜を構成している。

信号線１２４は、例えばモリブデン、アルミニウム、チタン等の金属で構成され、絶縁膜１２０よりも第２基板２００の側に位置して絶縁膜１２０上に配置されている。信号線１２４は全体として、走査線１１４と交差する方向（ここでは直交する方向）に延在している。信号線１２４は延在方向に交差する方向に突出した部分を有している。当該部分は半導体層１２２よりも第２基板２００の側に位置して半導体層１２２のソース領域に接続され、画素ＴＦＴ１８０のソース電極１２４ａを構成している。

導電膜１２６は、例えば信号線１２４と同じ材料および同じ厚さで構成され、絶縁膜１２０よりも第２基板２００の側に位置して絶縁膜１２０上に配置されている。導電膜１２６は、一部において、半導体層１２２よりも第２基板２００の側に位置して半導体層１２２のドレイン領域に接続されている。当該一部は画素ＴＦＴ１８０のドレイン電極１２６ａを構成している。また、導電膜１２６は、他部において、容量電極１１６ａに対向して配置され、当該他部は補助容量１９０の他方の容量電極１２６ｂを構成している。

容量電極１２６ｂは第１領域８１と第２領域８２とに渡って配置されている。このため、補助容量１９０において、第１領域８１では絶縁膜１１８，１２０の積層膜と当該積層膜の両側の容量電極１１６ａ，１２６ｂとでコンデンサ構造が形成され、第２領域８２では絶縁膜１２０と当該絶縁膜１２０の両側の容量電極１１６ａ，１２６ｂとでコンデンサ構造が形成されている。ここで、容量電極１１６ａ，１２６ｂとともにコンデンサ構造を形成する絶縁膜（換言すれば誘電体膜）を容量絶縁膜と呼ぶことにする。この場合、第１領域８１では絶縁膜１１８，１２０の積層膜が容量絶縁膜を構成し、第２領域８２では絶縁膜１２０が容量絶縁膜を構成する。

ここで、第１領域８１内の容量絶縁膜は画素ＴＦＴ１８０のゲート絶縁膜と同じ構成を有し同じ厚さであるのに対して、第２領域８２内の容量絶縁膜は画素ＴＦＴ１８０のゲート絶縁膜よりも薄い。このため第２領域８２では第１領域８１より容量が大きくなり、補助容量１９０の容量絶縁膜を全て絶縁膜１１８，１２０の積層膜で構成する場合と比べて、補助容量１９０の容量を大きくすることができる。このことは、仮に同じ容量の補助容量を実現する場合であっても、この実施形態と同様の構成を取ることによって補助容量のサイズを小さくすることができる。

保護膜１２８は、例えば窒化シリコン、酸化シリコン等で構成され、信号線１２４、導電膜１２６等よりも第２基板２００の側に位置し、信号線１２４、導電膜１２６等を覆って配置されている。保護膜１２８は反射領域８０と透過領域７０とに渡っている。

上記のように絶縁膜１１８が第２領域８２には設けられていないことに対応して、絶縁膜１２０、導電膜１２６および保護膜１２８の第２基板２００側の表面は、第２領域８２において、第１領域８１よりも落ち込んでいる（透光性基板１１２の側に位置している）。

レジスト膜１３０は、平坦化膜として用いられている。レジスト膜１３０は、絶縁性かつ透光性の樹脂で構成され、フォトレジスト材を露光等することによって構成されている。レジスト膜１３０は、保護膜１２８よりも第２基板２００の側に位置して保護膜１２８上に配置され、透過領域７０および反射領域８０に渡っている。

レジスト膜１３０は、保護膜１２８上に配置されているので、透光性基板１１２側の表面（保護膜１２８との界面）のうちで第２領域８２内の部分は第１領域８１内の部分よりも透光性基板１１２の側に位置している（透光性基板１１２の側へ突出している）。換言すれば、当該表面は上記薄い容量絶縁膜に対向する部分が隣接部分よりも透光性基板１１２の側に位置している（透光性基板１１２の側へ突出している）。他方、レジスト膜１３０は、平坦化膜として用いられているので、第２基板２００側の表面は、全体としてだいたい平坦になる。このため、レジスト膜１３０では第２領域８２内の部分が第１領域８１内の部分よりも厚い。換言すれば、上記薄い容量絶縁膜に対向する部分が隣接部分よりも厚くなる。

レジスト膜１３０の第２基板２００側の表面は、透過領域７０内の平坦面部１３０ａと、反射領域８０内の凹凸面部１３０ｂとを含んで構成されている。なお、図２では凹凸面部１３０ｂの凸部を平面視上円形で以て簡略的に図示しているが、凸部の形状、大きさ、個数等は図２の例示に限られるものではない。凹凸面部１３０ｂによれば、平坦な表面の場合に比べて、反射表示のための外光を乱反射させることができ、視野角が広くなる。凹凸面部１３０ｂの各凹部の深さは、だいたい同じ深さになっている。なお、凹凸面部１３０ｂの凹部の深さは、換言すれば凸部の高さであり、凹凸面部１３０ｂにおける凸部（の頂部）と凹部（の底部）との高低差である。凹凸面部１３０ｂについては後にさらに説明をする。

反射膜１３２は、反射表示のために外光（可視光）を反射可能な材料、例えばアルミニウム等の金属で構成されている。反射膜１３２は、レジスト膜１３０よりも第２基板２００の側に位置してレジスト膜１３０上に配置されている。反射膜１３２は反射領域８０内に配置されており、画素ＴＦＴ１８０上方および補助容量１９０の上方に渡って配置されている。反射膜１３２はレジスト膜１３０の凹凸面部１３０ｂの凹部の深さよりも薄く、反射膜１３２の第２基板２００側の表面は凹凸面部１３０ｂに沿っており凹凸面部１３０ｂと同様の凹凸表面になっている。

反射膜１３２とレジスト膜１３０と保護膜１２８とを貫いてコンタクトホール１３４が設けられている。コンタクトホール１３４は、第２領域８２内に設けられ容量電極１２６ｂに至っている。

画素電極１３６は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料で構成されている。画素電極１３６は、反射膜１３２およびレジスト膜１３０よりも第２基板２００の側に位置し、反射膜１３２の全体を覆ってレジスト膜１３０上に配置されている。また、画素電極１３６は、コンタクトホール１３４を介して容量電極１２６ｂに接続されている。画素電極１３６は、透過領域７０と反射領域８０とに渡って配置されている。画素電極１３６はレジスト膜１３０の凹凸面部１３０ｂの凹部の深さよりも薄く、画素電極１３６の第２基板２００側の表面は凹凸面部１３０ｂに沿っており凹凸面部１３０ｂと同様の凹凸表面になっている。

なお、反射膜１３２を導電性材料で構成しコンタクトホール１３４を介して容量電極１２６ｂに接続することも可能であり、この場合には画素電極１３６は反射膜１３２に接続されている限りコンタクトホール１３４内に設けなくてもよい。また、導電性の反射膜１３２によれば、画素電極１３６は反射膜１３２に接続されている限り反射膜１３２の全体を覆わなくてもよい。導電性の反射膜は反射電極とも呼ばれる。

不図示の配向膜は、画素電極１３６よりも第２基板２００の側に位置し、画素電極１３６上に配置され、液晶３００に接している。

第２基板２００は、透光性基板２１２と、カラーフィルタ２１４と、トップコート層２１６と、対向電極２１８と、不図示の配向膜と、を含んで構成されている。

透光性基板２１２は、例えばガラスで構成されている。

カラーフィルタ２１４は、例えば染色された樹脂で構成され、透光性基板２１２のうちで第１基板１００の側、換言すれば液晶３００の側の表面上に画素電極１３６および反射膜１３２に対向して設けられている。カラーフィルタ２１４によって、第１基板１００側から入射したバックライト光および第２基板２００側から入射した外光が着色されて画素６０が所定の色に点灯する。カラーフィルタ２１４の色は各画素６０の表示色に応じて設定されている。

トップコート層２１６は、例えば絶縁性の透明樹脂で構成され、カラーフィルタ２１４よりも第１基板１００の側に位置し、カラーフィルタ２１４上に配置されている。液晶パネル５０のトップコート層２１６は液晶３００側の表面が平坦である。トップコート層２１６は、基板１００，２００間のギャップ（セルギャップ）すなわち液晶３００の厚さを調整するものである。具体的には、トップコート層２１６は、反射領域８０内に配置され、反射領域８０において上記ギャップを透過領域７０よりも小さくしている。これにより、第１基板１００側から入射し第２基板２００側から出射するバックライト光と、第２基板２００側から入射し反射膜１３２で反射されて第２基板２００側から出射する外光とで、液晶３００内の経路長（光路長）を調整することができる。例えば反射領域８０でのギャップが透過領域７０でのギャップの半分になるように、トップコート層２１６の厚さが設定される。

対向電極２１８は、例えばＩＴＯ等の透明導電材料で構成され、カラーフィルタ２１４およびトップコート層２１６よりも第１基板１００の側に位置し、トップコート層２１６を覆ってカラーフィルタ２１４上に配置され、画素電極１３６に対向して配置されている。対向電極２１８は複数の画素６０に共通に設けられている。

不図示の配向膜は、対向電極２１８よりも第１基板１００の側に位置し、対向電極２１８上に配置され、液晶３００に接している。

図５に液晶パネル５０の製造方法の手順を説明するフローチャートを示す。本製造方法は、第１基板１００の形成工程ＳＴ１０と、第２基板２００の形成工程ＳＴ２０と、両基板１００，２００の貼り合わせ工程ＳＴ３１と、液晶３００の封入工程ＳＴ３２とを含んで構成される。第１基板１００の形成工程ＳＴ１０は、素子形成工程ＳＴ１１と、保護膜形成工程ＳＴ１２と、レジスト膜形成工程ＳＴ１３と、凹凸形成工程ＳＴ１４と、反射膜形成工程ＳＴ１５と、画素電極形成工程ＳＴ１６と、配向膜形成工程ＳＴ１７とを含んで構成されている。他方、第２基板２００の形成工程ＳＴ２０は、カラーフィルタ形成工程ＳＴ２１と、トップコート層形成工程ＳＴ２２と、対向電極形成工程ＳＴ２３と、配向膜形成工程ＳＴ２４とを含んで構成されている。

素子形成工程ＳＴ１１では、画素ＴＦＴ１８０および補助容量１９０を透光性基板１１２上に形成する。すなわち、ゲート電極１１４ａを有した走査線１１４と、容量電極１１６ａを有した補助容量線１１６と、絶縁膜１１８と、絶縁膜１２０と、半導体層１２２と、ソース電極１２４ａを有した信号線１２４と、ドレイン電極１２６ａおよび容量電極１２６ｂを構成する導電膜１２６とを、各種の成膜技術、パターニング技術等を利用して透光性基板１１２上に形成する。素子形成工程ＳＴ１１では、絶縁膜１１８，１２０の形成工程によって画素ＴＦＴ１８０のゲート絶縁膜および補助容量１９０の第１領域８１内の厚い容量絶縁膜が形成され、絶縁膜１２０の形成工程によって補助容量１９０の第２領域８２内の薄い容量絶縁膜が形成される。

保護膜形成工程ＳＴ１２では例えば、信号線１２４および導電膜１２６を覆って窒化シリコンをプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等で堆積することによって、保護膜１２８を形成する。ＣＶＤ等の堆積法によれば、保護膜１２８の上面（露出表面）は形成下地面とほぼ同様の凹凸になる。このため、保護膜１２８の上面は薄い容量絶縁膜に対向する部分が隣接部分よりも落ち込んだ形状になる。

レジスト膜形成工程ＳＴ１３では例えば、保護膜１２８の上面上に画素ＴＦＴ１８０および補助容量１９０を覆って液状またはペースト状のフォトレジストをスピンコート法等で塗布することによって、レジスト膜１３０を形成する。スピンコート法等の塗布法によれば、形成下地面を構成する保護膜１２８の上面が落ち込みを有している場合であっても、レジスト膜１３０の上面をほぼ平坦に形成することができる。この平坦な上面がレジスト膜１３０の平坦面部１３０ａを構成する。

凹凸形成工程ＳＴ１４では例えば、露光マスク越しにレジスト膜１３０を上面側から露光し、露光されたレジスト膜１３０を現像することによって、レジスト膜１３０の上面のうちで反射領域８０内の部分を凹凸に加工して凹凸面部１３０ｂを形成する。なお、塗布されたレジスト膜１３０に対して、塗布後露光前にプリベーク処理をしてもよいし、現像後にポストベーク処理をしてもよい。上記フォトレジスト材がネガ型の場合、凹凸面部１３０ｂの凹部に対応する位置に露光光を遮光する遮光部が設けられた露光マスクを用いる。この場合、露光マスクの透光部を通過した露光光によって露光された部分が現像工程後にも残り凹凸面部１３０ｂの凸部を構成する。逆に、ポジ型のフォトレジスト材を用いる場合、凹部に対応する位置に透光部が設けられた露光マスクを用いればよい。凹凸面部１３０ｂの形成については後にさらに説明をする。

上記各工程ＳＴ１５，ＳＴ１６，ＳＴ１７では、各種の成膜技術、パターニング技術等を利用して、反射膜１３２、画素電極１３６および配向膜を順次形成する。なお、画素電極１３６の形成前にコンタクトホール１３４を形成する。

また、上記各工程ＳＴ２１，ＳＴ２２，ＳＴ２３，ＳＴ２４では、各種の成膜技術、パターニング技術等を利用して、カラーフィルタ２１４、トップコート層２１６、対向電極２１８および配向膜を順次形成する。

また、貼り合わせ工程ＳＴ３１および液晶封入工程ＳＴ３２では、各種の技術を用いて、工程ＳＴ１０，ＳＴ２０によって形成された基板１００，２００を貼り合わせ、基板１００，２００間に液晶３００を封入する。

次に、凹凸面部１３０ｂの形成についてさらに説明を加える。凹凸面部１３０ｂの凹凸形状は形成条件の設定によって種々に形成することが可能である。例えば、露光マスクのマスクパターンによって上記凹凸形状を制御することが可能である。この点を以下に説明する。

図６に凹凸面部１３０ｂを形成する際に利用可能な露光マスク４０１を説明する平面図を示す。なお、マスクパターンを分かりやすくするために、遮光部４２０にはハッチングを施している。ここでは、遮光部４２０の平面パターンが中空の円形の場合を例示する。

この円形のパターンにおいて、中空の円形の内周円と外周円との間の幅をｗとし、中空の円形の内周円の直径をｄとする。この幅ｗと直径ｄとの大きさを変えることで凹凸面部１３０ｂの表面を所望の形状にすることができる。凹凸形状はレジスト膜を部分的に取り除いて形成するため、例えば凸部を形成するときに、レジスト膜の除去部分を多くすれば凸部の頂点は低くなり、レジスト膜の除去部分を少なくすれば凸部の頂点は高くなる。円形のパターンの直径ｄを変えて色々な凹凸面部１３０ｂを形成したところ、直径ｄを大きくすると凸部の頂点が高くなり、直径ｄを小さくすると凸部の頂点が低くなることが分った。また、凹凸面部１３０ｂを微小な面の集合体として捉えこれらの微小面の傾斜角度の分布から凹凸面部１３０ｂの形状を把握した場合、幅ｗを大きくすると傾斜角度の大きい微小面の占める割合が多くなり、幅ｗを小さくすると傾斜角度の小さい微小面の占める割合が多くなった。

なお、上記傾斜角度とは、微小面の法線と凹凸面部１３０ｂの凸部の頂部または凹部の底部の法線とが形成する角度とする。上記の頂部または底部での法線は、ここでは透光性基板１１２の表面の法線と一致する。また、凹凸面部１３０ｂの傾斜角度の分布とは上記微小面の傾斜角度の分布を言うものとする。また、例えば（凹凸面部１３０ｂの）傾斜角度が大きいという表現は、傾斜角度分布におけるピークの傾斜角度を比較したときに大きい場合を含むものとし、（凹凸面部１３０ｂの）傾斜角度が小さい等の表現についても同様とする。

ここで図７に凹凸面部１３０ｂの傾斜角度の分布を例示する。凹凸面部の表面は、図７に示すようにある特定の傾斜角度（図７では１０°）の存在率（または存在比）がピークを持ち、そのピークの傾斜角度を境にして傾斜角度が遠ざかるに従って存在率が徐々に下がるように設計されている。ここでこの存在率がピークとなる傾斜角度が異なる複数の凹凸面部を形成し、各凹凸面部における反射率やコントラストを検証した。その結果、ピークとなる傾斜角度を大きくすれば反射領域８０の反射率が向上し、傾斜角度が約９°〜約１３°で最適になり、それ以上傾斜角度を大きくすると反射率が低下した。ここで、反射率が高いと、液晶３００が透過率の最も低い状態にある場合における反射表示の輝度が上昇するので、反射表示でのコントラストの低下が生じうる。すなわち、上記とは逆に、傾斜角度を小さくすると反射表示のコントラストが高くなり、傾斜角度が約３°〜約７°で良好な結果が得られた。

このため、反射表示について反射率を重視する場合、例えば露光マスク４０１のマスクパターンの設計によって、傾斜角度分布のピークが９°から１３°までの範囲に存在するように、凹凸面部１３０ｂを形成すればよく、また、コントラストを重視する場合には、上記ピークが３°から７°までの範囲に存在するように、凹凸面部１３０ｂを形成すればよい。また、例えば上記の２種類のピークを混在させた凹凸面部１３０ｂによれば、反射率とコントラストとのバランスをとることが可能である。

上記のように、補助容量１９０の容量絶縁膜のうちで第２領域８２内の部分は第１領域８１内の部分よりも薄い。このため、容量絶縁膜が補助容量１９０全体において第１領域８１内の部分と同じ厚さの場合と比較して、容量（コンデンサ容量）を増大させることができる。換言すれば、容量が同じ場合には、上記薄い容量絶縁膜の採用によって、補助容量１９０の配置領域を縮小することが可能である。したがって、補助容量１９０の配置領域の縮小に伴って反射領域８０を縮小して透過領域７０を拡大することができる。その結果、高精細化等によって画素６０のサイズを小さくしても、透過表示の輝度を確保し、さらには増大することができる。

また、液晶パネル５０によれば、バックライト光の輝度を増大させなくても透過表示の輝度を確保・増大させることができるので、消費電力の増大を招くことがない。

反射表示については、凹凸面部１３０ｂの傾斜角度分布を反射率を重視した分布に制御することによって、反射領域８０を縮小しても、反射表示の輝度を確保・増大させることができる。従って、高精細化の液晶パネルであっても、透過・反射の両方で高輝度な液晶パネルを実現することができる。

上記では、薄い容量絶縁膜を補助容量１９０の一部に適用した場合を例示したが、補助容量１９０の全体に薄い容量絶縁膜を適用してもよい。

なお、透過型の液晶パネルでは、遮光性要素である補助容量の形状、配置等を工夫することによって画素の開口率を確保し、高精細化を進める試みがなされている。しかし、半透過型の液晶パネルでそのような工夫はなされてこなかった。その一因として、半透過型の液晶パネルは単一の画素内に透過領域と反射領域との両方を有しており反射表示の輝度を確保するためには反射領域の面積を確保する必要があるので、仮に上記工夫を適用した場合であっても上記工夫がそのまま透過領域の開口率確保につながるものではないことが挙げられる。

これに対して、液晶パネル５０によれば、薄い容量絶縁膜が適用された小型の補助容量１９０によって反射領域８０の縮小を可能にし、さらには凹凸面部１３０ｂの制御によって反射表示の高効率化を可能にする。その結果、反射表示の輝度を確保・増大しつつ、透過領域の拡大、すなわち透過表示の輝度の確保・増大を実現可能である。

さて、反射領域８０の第１領域８１と第２領域８２とでは、容量絶縁膜について絶縁膜１１８の厚さ分だけ厚みの差が生じる。レジスト膜１３０によって表面を平坦にすることはできるが、この容量絶縁膜部分での厚みの差が大きくなるとレジスト膜１３０を設けても確実に平坦にすることができず、第２領域８２の部分が第１領域８１の部分より少し低くなってしまう。この実施形態では容量絶縁膜の部分の厚みの差が３００ｎｍあり、この場合、レジスト膜１３０の凹凸面部１３０ｂにおいて第２領域８２内の部分すなわち薄い容量絶縁膜に対向する部分が、隣接する第１領域８１内の部分に対して透光性基板１１２の側へ若干落ち込む場合があることが見出された。上記落ち込みは液晶パネル５０において両領域８１，８２間でギャップの差を生み、当該ギャップ差は反射表示について表示むら等の表示品位の低下を発生させる場合がある。

実施の形態２では上記落ち込みにも対応可能な液晶パネルを説明する。図８に実施の形態２に係る液晶パネル５１を説明する断面図を示す。液晶パネル５１は上記液晶パネル５０において第２基板２００を第２基板２０１に変えた構成を有し、第２基板２０１は上記第２基板２００においてトップコート層２１６をトップコート層２２６に変えた構成を有する。

トップコート層２２６は、第２領域８２内の部分すなわち凹凸面部１３０ｂの落ち込み部分に対向する部分が第１基板１００の側へ隆起しており、その他の構成、配置等は上記トップコート層２１６と同様である。当該隆起部分の高さ、換言すれば第１領域８１内の部分を基準にした隆起量は上記落ち込み部分の落ち込み深さに等しい。このため、トップコート層２２６によって基板１００，２００間のギャップが反射領域８０内全体で均一化されている。その結果、表示品位の低下を低減・除去することができる。

トップコート層２２６は、トップコート層形成工程ＳＴ２２（図５参照）において、例えばカラーフィルタ２１４上に形成した絶縁性の透明樹脂に対して２回のエッチングを施すことによって形成可能である。より具体的には、上記透明樹脂のうちで透過領域７０内の部分を除去するエッチングと、上記透明樹脂のうちで反射領域８０の第１領域８１内の部分を薄化するエッチングとである。

図８ではトップコート層２２６の隆起部分が段差を有して設けられた場合を例示しているが、当該隆起部分は段差を有さずに緩やかに隆起する形状であってもよい。

実施の形態３では上記落ち込みそのものが除去された液晶パネルを説明する。図９に実施の形態３に係る液晶パネル５２を説明する断面図を示す。液晶パネル５２は上記液晶パネル５０において第１基板１００を第１基板１０１に変えた構成を有し、第１基板１０１は上記第１基板１００においてレジスト膜１３０をレジスト膜１４０に変えた構成を有する。

レジスト膜１４０の凹凸面部１４０ｂ（上記凹凸面部１３０ｂに対応する）は、第２領域８２内の部分すなわち薄い容量絶縁膜に対向する部分と隣接する第１領域８１内の部分とで凸部の高さ位置（換言すれば凸部の頂部の位置）が等しい。すなわち、凹凸面部１４０ｂは薄い容量絶縁膜に対向する部分においても落ち込んでいない。レジスト膜１４０のその他の構成、配置等は上記レジスト膜１３０と同様である。このため、レジスト膜１４０によって基板１００，２００間のギャップが反射領域８０内全体で均一化され、表示品位の低下を低減・除去することができる。

レジスト膜１４０の凹凸面部１４０ｂは、凹凸形成工程ＳＴ１４（図５参照）において、凹凸面部１３０ｂ用とは異なる露光マスクを用いることによって形成可能である。凹凸面部の落ち込みは、露光および現像によって除去されるフォトレジストの量が隣接部分よりも多いことによって起こる。また、フォトレジストが除去されて形成される凹部の形状は、上記のように露光マスクの遮光部４２０の直径ｄおよび幅ｗによって制御可能である。このため、露光マスクの第１領域８１と第２領域８２とでマスクパターンを異ならせることによって、落ち込みがなく凸部の頂部の位置が揃った凹凸面部１４０ｂを形成することが可能である。なお、露光マスクの反射領域８０とは露光時にフォトレジスト膜の反射領域８０を露光するための領域を指し、第１領域８１等についても同様とする。

より具体的には、露光マスクのマスクパターンを、第１領域８１内での凸部の頂部が第２領域８２内での凸部の頂部に比べて低くなる条件、逆に言えば第２領域８２内での凸部の頂部が第１領域８１内での凸部の頂部に比べて高くなる条件に設計すればよい。例えば、図１０の平面図に示す露光マスク４０２のように、遮光部４２０の直径ｄを、薄い容量絶縁膜に対向する部分である第２領域８２内において、第１領域８１内に比べて大きく設定する。

ここで、凸部の高さはｄを変えることで制御可能であるが、ｄを領域８１，８２間で異ならせた場合、凸部の形状すなわち傾斜角度分布が上記凹凸面部１３０ｂとは異なったものになる。そこでｗを変えることで、凸部の傾斜角度分布を調整することができる。つまり、露光マスク４０２でｄ，ｗの両方を制御することによって、凹凸面部１３０ｂの傾斜角度分布との同一性を保ちつつ、凸部の頂部の位置を揃えていることができる。このため、凹凸面部１４０ｂによれば、上記凹凸面部１３０ｂと同様の特性（例えば反射率重視）を得ることができる。

さて、第１基板１００，１０１の製造により、凹凸面部１３０ｂにおいて第１領域８１と第２領域８２とで傾斜角度分布が異なること、さらにはレジスト膜１３０が厚いほど凹凸面部１３０ｂの傾斜角度が小さくなることが見出された。異なる傾斜角度が混在する場合、反射領域８０に対する所望の特性（例えば反射率重視）が十分に得られない可能性がある。そのような場合には、領域８１，８２での傾斜角度分布の相違を解消するように上記ｄ，ｗを選定すればよい。

なお、上記では、レジスト膜１３０，１４０用のフォトレジスト材がネガ型の場合を例示したが、ポジ型のフォトレジスト材を用いる場合には露光マスク４０１等において透光部４１０と遮光部４２０とを逆にすればよい。また、遮光部４２０の平面パターン、個数等は上記で例示したものに限定されるものではない。

また、上記ではゲート電極１１４ａが半導体層１２２に対して透光性基板１１２の側に位置する構造、すなわちボトムゲート構造の画素ＴＦＴ１８０を例示したが、ゲート電極が半導体層に対して第２基板（または液晶）の側に位置するトップゲート構造の画素ＴＦＴを適用することも可能である。

実施の形態１について、液晶パネルを説明する平面図である。実施の形態１について、液晶パネルの画素を説明する平面図である。実施の形態１について、液晶パネルの反射領域を説明する平面図である。図３中の４−４線における断面図である。実施の形態１について、液晶パネルの製造方法の手順を説明するフローチャートである。実施の形態１について、露光マスクの第１例を説明する平面図である。実施の形態１について、凹凸面部の傾斜角度分布を説明する図である。実施の形態２について、液晶パネルを説明する断面図である。実施の形態３について、液晶パネルを説明する断面図である。実施の形態３について、露光マスクの第２例を説明する平面図である。

符号の説明

５０〜５２液晶パネル、６０画素、７０透過領域、８０反射領域、１００，１０１第１基板、１８０画素ＴＦＴ、１９０補助容量、２００，２０１第２基板、２１６，２２６トップコート層、３００液晶、４０１，４０２露光マスク、ＳＴ１１素子形成工程、ＳＴ１３レジスト膜形成工程、ＳＴ１４凹凸形成工程。

Claims

対向する第１基板と第２基板との間に液晶が封入されて構成され、透過表示用の透過領域と反射表示用の反射領域とを単一画素内に有する、半透過型の液晶パネルであって、
前記第１基板は、
透光性基板と、
前記透光性基板上に各画素に対応して配置された画素ＴＦＴと、
各画素の前記反射領域内に配置された補助容量と、
前記画素ＴＦＴおよび前記補助容量よりも前記第２基板の側に配置されると共に、前記反射領域内に前記反射表示のための凹凸面部を表面に有したレジスト膜と、
を備え、
前記補助容量は、前記画素ＴＦＴのゲート絶縁膜よりも薄い容量絶縁膜を少なくとも一部に含んで構成されていることを特徴とする液晶パネル。
請求項１に記載の液晶パネルであって、
前記凹凸面部はその表面の傾斜角度が９°から１３°までの範囲において傾斜角度分布のピークを有することを特徴とする液晶パネル。
請求項１または請求項２に記載の液晶パネルであって、
前記第２基板は、前記第１基板と前記第２基板とのギャップを調整するトップコート層を備え、
前記レジスト膜は、反射領域内において、前記薄い容量絶縁膜に対向する部分の表面がそれに隣接する部分の表面よりも落ち込んでおり、前記トップコート層は落ち込んだ前記部分に対向する部分が前記第１基板の側へ隆起しており、隆起した前記部分によって前記ギャップが前記反射領域内で均一化されていることを特徴とする液晶パネル。
請求項１または請求項２に記載の液晶パネルであって、
前記レジスト膜の前記凹凸面部は、前記薄い容量絶縁膜に対向する部分とそれに隣接する部分とで凸部の頂部の位置が等しいことを特徴とする液晶パネル。
透過表示用の透過領域と反射表示用の反射領域とを単一画素内に有する半透過型の液晶パネルの製造方法であって、
画素ＴＦＴおよび補助容量を前記液晶パネルの平面視上並べて形成する素子形成工程と、
前記画素ＴＦＴおよび前記補助容量を覆ってフォトレジスト材を塗布して平坦な上面を有したレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜に露光および現像を実施して前記平坦な上面のうちで前記補助容量に対向する部分に前記反射表示のための凹凸面部を形成する凹凸形成工程と、
を備え、
前記素子形成工程では前記補助容量の少なくとも一部に前記画素ＴＦＴのゲート絶縁膜よりも薄い容量絶縁膜を形成し、前記レジスト膜形成工程では前記薄い容量絶縁膜に対向する部分が落ち込んだ表面上に前記フォトレジスト材を塗布し、前記凹凸形成工程では前記薄い容量絶縁膜に対向する部分用のマスクパターンと隣接部分用のマスクパターンとが異なる露光マスクを用いて前記露光を実施し、これにより前記凹凸面部の凸部の頂部の位置を前記薄い容量絶縁膜に対向する部分と隣接部分とで等しく形成することを特徴とする液晶パネルの製造方法。