JP2009139853A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高画質の半透過型及び反射型の液晶表示装置を製造効率よく提供する。
【解決手段】本発明による液晶表示装置は、液晶層１７を挟んで配置された第１基板１５及び第２基板１６を備え、画素の中に、入射光を表示面に向けて反射させることによって表示を行う反射領域１３を含む液晶表示装置であって、前記第１基板１５は前記画素の中に、凸部、凹部、又は開口４７を有する絶縁層３１と、前記絶縁層３１よりも前記液晶層１７の側に形成された、液晶の配向を制御する電圧を印加するための第１電極２１及び第２電極２９と、前記絶縁層３１よりも前記液晶層１７の側に形成され、入射光を表示面５５に向けて反射させる反射層４３と、を備え、前記反射層４３が、前記絶縁層３１の前記凸部、凹部、又は開口４７に応じて形成された凸部、凹部、又は段差４９を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置、および液晶表示装置の製造方法に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）には、液晶層を挟む一対の基板（上部基板及び下部基板）の一方に画素電極（絵素電極）を、他方に対向電極をそれぞれ設け、両電極間に発生する電界に応じて基板面に垂直な面内において液晶の配向を制御することにより表示を行うＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶表示装置（ＴＮ液晶表示装置）や、一対の対向基板の一方に画素電極と対向電極（下部電極）とを設け、基板面にほぼ平行な面内において液晶の配向を制御して表示を行うＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置（ＦＦＳ液晶表示装置）及びＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードの液晶表示装置（ＩＰＳ液晶表示装置）がある。

また、液晶表示装置には、表示用の光源として画面背面のバックライトを利用する透過型液晶表示装置、外光の反射光を利用する反射型液晶表示装置、及び外光の反射光とバックライトの両方を利用する半透過型液晶表示装置（反射・透過型液晶表示装置）がある。反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置に比べて消費電力が小さく、明るい場所で画面が見やすいという特徴があり、半透過型液晶表示装置は反射型液晶表示装置に比べて、暗い場所でも画面が見やすいという特徴がある。

図１０は、特許文献１に記載された従来の半透過型ＩＰＳ液晶表示装置の１つの画素の構成を表した平面図であり、図１１は、この半透過型ＩＰＳ液晶表示装置の図１０におけるＤ−Ｄ’断面の構成を表した断面図である。

図１０に示すように、この半透過型ＩＰＳ液晶表示装置１００（以下、単に表示装置１００と呼ぶ）は、ＴＦＴ領域１０１、透過領域１０２、及び反射領域１０３を有している。透過領域１０２及び反射領域１０３には、複数のスリット１０４を有する画素電極１１１と共通電極（対向電極）１１２とが形成されており、スリット１０４に挟まれた画素電極１１１の電極部分と共通電極１１２との間に印加される電圧に応じて液晶の配向が制御される。

ＴＦＴ領域１０１には、画素電極１１１及び共通電極１１２に印加される電圧をスイッチングするＴＦＴ１１３が形成されている。ＴＦＴ１１３のゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極は、それぞれ走査配線１１５、信号配線１１６、及び画素電極１１１に接続されており、共通電極１１２は共通配線１１７に接続されている。

また図１１に示すように、液晶表示装置１００は、ＴＦＴ基板１２１、ＣＦ（カラーフィルタ）基板１２２、及びＴＦＴ基板１２１とＣＦ基板１２２との間に配置された液晶層１２３を備えている。

ＴＦＴ基板１２１は、基板１３１の上に形成された走査配線１１５、共通配線１１７、第１絶縁層１３２、ＴＦＴ１１３、第２絶縁層１３３、共通電極１１２、第３絶縁層１３４、画素電極１１１、及び配向膜１３５を備えている。また、ＣＦ基板１２２は、基板１４１の上に形成されたＣＦ層１４２、平坦化層１４３、配向膜１４４を備えている。

ＴＦＴ基板１２１の基板１３１の外面には偏光板１３６が貼り付けられており、ＣＦ基板の基板１４１の外面には光拡散層１４５及び偏光板１４６が貼り付けられている。また、反射領域１０３における平坦化層１４３と配向膜１４４との間には、段差形成層１４７が形成されている。

透過領域１０２においては、図示しないバックライトから照射された光１５０がＴＦＴ基板１２１及びＣＦ基板１２２を透過することにより表示がなされ、反射領域１０３においては、ＣＦ基板１２２の偏光板１４６の側から入射した光１５２がＴＦＴ基板１２１の共通配線１１７によって反射されることにより表示がなされる。
特開２００５−３３８２６４号公報

図１１に示されるように、上述の液晶表示装置１００の反射領域１０３では、光１５２が共通配線１１７によって反射されることにより表示が行われる。この共通配線１１７には凹部、凸部、あるいは段差は全く形成されておらず、その上面（反射面）は全て基板面に平行に形成されている。

反射型液晶表示装置あるいは半透過型液晶表示装置において、反射光を利用して明るい表示を行うためには、さまざまな方位から入射する入射光を、反射面によって表示面全体に渡ってより均等に、効率的に反射させたほうがよい。しかし、液晶表示装置１００では、共通配線１１７の反射面が全て平坦であるため、反射光の多くは表示面に垂直な方向に近い特定の方向に向うことになる。したがって、液晶表示装置１００による表示は、表示面に対して斜め方向から見た場合の輝度が充分ではなく、液晶表示装置１００によって視野角特性が高く、表示面全体に渡って明るい表示を行うことは難しかった。

また、液晶表示装置１００の反射領域１０３には、第１絶縁層１３２及び第２絶縁層１３３に、共通電極１１２を共通配線１１７に接続するためのコンタクトホールが形成されている。このコンタクトホールの上部には画素電極１１１を形成することができず、また、液晶層１２３に接する配向膜１３５も基板面に平坦に形成することができないため、コンタクトホール付近の領域を表示には用いることができず、充分な輝度が得られないという問題もあった。

なお、反射特性を上げるために、共通配線１１７の下に別の層を追加して、その層にエンボスパターン等を形成し、そのエンボスパターンを反映させて共通配線１１７に凹凸を形成することが考えられるが、その場合、層の追加およびその整形工程の追加が新たに必要となるため、コスト及び製造効率が低下するという問題が発生する。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、反射光を効率的に利用することのできる高画質の反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置を、製造効率よく提供することにある。

本発明による表示装置は、液晶層を挟んで配置された第１基板及び第２基板を備え、画素の中に、入射光を表示面に向けて反射させることによって表示を行う反射領域を含む液晶表示装置であって、前記第１基板は前記画素の中に、凸部、凹部、又は開口を有する絶縁層と、前記絶縁層よりも前記液晶層の側に形成された、液晶の配向を制御する電圧を印加するための第１及び第２電極と、前記絶縁層よりも前記液晶層の側に形成され、入射光を表示面に向けて反射させる反射層と、を備え、前記反射層が、前記絶縁層の前記凸部、凹部、又は開口に応じて形成された凸部、凹部、又は段差を有している。

ある実施形態では、前記第１基板が、前記反射層よりも前記液晶層の側に形成された透明層を備え、前記透明層の前記液晶層側の面が、前記反射層の前記凸部、凹部、又は段差を覆う部分であって、前記反射層の前記凸部、凹部、又は段差を反映することなく平坦に形成された部分を含む。

ある実施形態では、前記透明層の前記面の前記部分に前記第１及び第２電極の一方が形成されている。

ある実施形態では、前記反射領域における前記絶縁層に前記凸部、凹部、又は開口が複数形成されている。

ある実施形態では、前記反射領域における前記反射層に前記凸部、凹部、又は段差が複数形成されている。

ある実施形態では、前記反射領域の中の前記透明層の前記液晶層側の全面が、前記反射層の前記凸部、凹部、又は段差を反映することなく平坦に形成されている。

ある実施形態では、前記第１基板が、前記絶縁層の前記液晶層とは反対側に形成された付加配線層を備え、前記絶縁層が前記開口を有し、前記第１及び第２電極の一方が前記開口において前記付加配線層に電気的に接続されている。

ある実施形態では、前記反射領域における前記絶縁層に前記開口が複数形成されており、前記第１及び第２電極の一方が、前記複数の開口のそれぞれにおいて、前記付加配線層に電気的に接続されている。

ある実施形態は、前記画素の中に形成されたスイッチング素子を備え、前記付加配線層が、前記スイッチング素子のゲート電極と同じ材料で形成されている。

ある実施形態は、前記画素の中に形成されたスイッチング素子を備え、前記反射層が、前記スイッチング素子のソース電極又はドレイン電極と同じ材料で形成されている。

ある実施形態では、前記反射層における最上層の金属膜が、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムを含む合金、銀（Ａｇ）、または銀を含む合金で形成されている。

ある実施形態は、前記画素の中に形成されたスイッチング素子を備え、前記絶縁層が、前記スイッチング素子におけるゲート絶縁層と同じ材料で形成されている。

ある実施形態では、前記第１電極が画素電極であり、前記第２電極が前記第１電極の下に形成された共通電極を構成する。

ある実施形態では、前記共通電極が、前記第２電極及び前記反射層によって構成される。

ある実施形態では、前記共通電極が、前記第２電極、前記反射層、及び前記付加配線層によって構成される。

本発明によれば、液晶表示装置の反射領域に、スイッチング素子を構成する層と同一の材料または同一の形成工程で絶縁層が形成され、その絶縁層の形状に応じて、反射層（反射層としての機能を有する層を含む）に、凸部、凹部、又は段差が形成される。したがって、反射光を効率的に利用できる広視野角の反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置を製造効率よく提供することが可能となる。

また、本発明によれば、反射領域における透明層の全領域を平坦にすることができるため、反射領域の全領域に画素電極を形成することができる。よって、有効表示面積が広がり、より輝度の高い表示を行うことが可能となる。

また、絶縁層に開口を複数形成することにより、反射層に凸部、凹部、又は段差を形成すると共に、その複数の開口のそれぞれにおいて第２電極（例えば共通電極）と付加配線層とを電気的に接続することができる。これにより、反射特性の向上と共に、第２電極の抵抗も抑えられるため、表示特性の優れた高画質の反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置を製造効率よく提供することが可能となる。

また、付加配線層をスイッチング素子のゲート電極またはゲート配線と同じ材料で形成する場合、付加配線層とゲート電極またはゲート配線を同時に形成することができるので、製造工程数が減り、製造コストを抑えることができる。

また、反射層における最上層の金属膜を、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムを含む合金、銀（Ａｇ）、または銀を含む合金で形成することにより、高い反射率を有する反射層を形成することができるので、輝度の高い高品質な表示を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の実施形態を説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の液晶表示装置１０にマトリックス状に配置された複数の画素のうちの１つの画素の構成を模式的に表した平面図であり、図２は、液晶表示装置１０の図１におけるＡ−Ａ’断面の構成を模式的に表した断面図である。

液晶表示装置１０は、アクティブマトリックス方式を採用したＦＦＳモードによる半透過型の液晶表示装置である。図１及び図２に示すように、液晶表示装置１０は各画素の中に、スイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成されたＴＦＴ領域１１と、バックライト等からの光を透過させることによって表示を行う透過領域１２と、表示面から入射した光を反射層４３によって表示面方向に反射させて表示を行う反射領域１３とを含んでいる。

図１に示すように、液晶表示装置１０には、画素の行方向（図の左右方向）に走査配線（ゲートライン）２５が、列方向（図の上下方向）に信号配線（ソースライン）２６が延びており、また、画素中には列方向に共通配線（コモンライン）２７が延びている。走査配線２５からの信号に基づいてＴＦＴ２３がスイッチングされることにより、信号配線２６から画素電極（第１電極）２１への電圧供給が制御される。画素電極２１にはスリット２４が形成されており、画素電極２１とその下に形成された対向電極である共通電極（第２電極）２２との間に印加される電圧に応じて、液晶の配向が制御されて表示が行われる。

また、液晶表示装置１０は、図２に示すように、ＴＦＴ基板（第１基板）１５と、カラーフィルタ（ＣＦ）を含むＣＦ基板（第２基板）１６と、ＴＦＴ基板１５とＣＦ基板１６との間に封入された液晶を含む液晶層１７とを備えている。

ＴＦＴ基板１５は、ガラス基板等の絶縁性基板３０、ゲート絶縁層（絶縁層）３１、層間絶縁層（ＰＡＳ層）３２、及び樹脂層（透明層）３３からなる積層構造を備えており、絶縁性基板３０の外面上には偏光板３５が、樹脂層３３の液晶層１７側の面上には電圧無印加時の液晶の配向を規制する配向膜３４が、それぞれ形成されている。

ＴＦＴ領域１１には、絶縁性基板３０の上にＴＦＴ２３が形成されている。ＴＦＴ２３は、絶縁性基板３０の上に形成されたゲート電極４０、ゲート絶縁層３１、活性層であるａ−Ｓｉ（真性アモルファスシリコン）層４４、リンなどの不純物がドープされたシリコンからなるｎ⁺−Ｓｉ層（コンタクト層）４５、ソース電極４１、及びドレイン電極４２によって構成されている。ゲート電極４０は走査配線２５の一部であり得る。ソース電極４１及びドレイン電極４２は、どちらも共通電極２２及び反射層４３と同じ材料からなる２つの層によって構成されている。また、層間絶縁層３２及び樹脂層３３にはコンタクトホール３７が形成されており、このコンタクトホール３７の中でドレイン電極４２と画素電極２１とが電気的に接続されている。

透過領域１２には、ゲート絶縁層３１と層間絶縁層３２との間に共通電極２２が形成されており、樹脂層３３の上面３８の上に画素電極２１が形成されている。共通電極２２は、図示していない部分において共通配線２７に接続されている。共通配線２７及び共通電極２２は、ＩＴＯやＩＺＯ等の透明性導電部材により形成されている。

反射領域１３には、絶縁性基板３０の上にゲート絶縁層３１、共通電極２２、反射層４３、層間絶縁層３２、及び樹脂層３３がこの順番に積層されており、樹脂層３３の上面３８の上には画素電極２１が形成されている。反射層４３は導電性を有する不透明な金属で形成されており、反射領域１３では、共通電極２２と反射層４３の２層（共通電極部２９と呼ぶ）が共通電極としての役割を担っている。なお、反射層４３は、ＴＦＴ２３のソース電極４１及びドレイン電極４２と同じ材料で、同じ工程において形成され、ゲート絶縁層３１は、ＴＦＴ２３のゲート絶縁層３１と同じ材料で、同じ工程において形成される。

ゲート絶縁層３１には複数の開口４７が形成されており、この開口４７の形状に応じて形成された複数の凹部４９が、共通電極２２、反射層４３、及び層間絶縁層３２のそれぞれに形成されている。なお、樹脂層３３の下面にはゲート絶縁層３１の開口４７の形状に応じた凸部が形成されるが、その上面３８は開口４７、凹部４９の形状を反映することなく、基板面（絶縁性基板３０の面あるいは表示面５５）に実質的に平行に平坦に形成される。上面３８が平坦であるため、開口４７や凹部４９の上部の上面３８にも画素電極２１を形成することができ、この部分も表示に利用することができる。

なお、図１及び図２では、構成を分かりやすくする為に、凹部４９の数を少なく表しているが、凹部４９の数はこれに限定されることはなく、更に多くの凹部４９が形成されてよい。また、ゲート絶縁層３１に、開口４７の代わりに凸部（突起）や凹部（窪み）を形成してもよく、また、反射領域１３におけるゲート絶縁層３１を互いに分離した複数の部分の集合として形成してもよい。また、これらの開口、凸部、凹部の平面形状は、円形に限られることはなく、楕円形、多角形など、様々な形状で形成され得る。いずれの場合でも、共通電極２２及び反射層４３には、ゲート絶縁層３１の形状を反映した凹部、凸部、又は段差が形成されることになる。

ＣＦ基板１６は、透明基板５０、ＣＦ層（カラーフィルタ層）５１、及び樹脂層５８を備えており、透明基板５０の外側（図の上側）の面には偏光板５３が配置され、ＣＦ層５１及び樹脂層５８の液晶層１７側の面は配向膜５２で覆われている。ＣＦ層５１は、例えばＲＧＢの３色からなるカラーフィルタと、ＴＦＴ領域１１に形成された遮光性のブラックマトリクス５６を含む。偏光板５３の上側の面は、液晶表示装置１０の表示面５５となる。

樹脂層（調整層）５８は反射領域１３に対向する部分にのみ形成されており、液晶層１７の厚さ（ｄ）の約半分の厚さを有し、λ／２の位相差を提供する材料によって形成されている。このような樹脂層５８を設けることにより、反射領域１３における液晶層１７の厚さを、透過領域１２における液晶層１７の厚さのほぼ半分（ｄ／２）にすることができ、これにより、反射領域１３で反射される光と透過領域１２を透過する光の光路長を等しくすることができる。

本発明によれば、反射層４３に、上述のような複数の凹部、凸部、又は段差（以下、凹部等と呼ぶこともある）が形成されるが、これら凹部等の角部や斜面は互いに異なる傾斜角を有する面を多数含むので、反射光が一定の方向のみに向かうことがない。よって、凹部等を形成することにより、広範囲に広がる反射光を得ることができる（このような反射光を反射する面を有効反射面と呼ぶ）。

また、本発明によれば、反射層４３が、ＴＦＴ２３を構成する層と同時に形成される層、あるいは同じ材料によって形成される層の形状を反映して形成されるため、凹部等を形成するために、積層工程やフォトリソグラフィ工程等を別途追加する必要がない。したがって、反射効率の良い液晶表示装置を、製造効率よく低コストで提供することが可能となる。さらに、凹部等の形状、深さ、及び斜面傾斜角を、ＴＦＴ２３を構成する各層の整形時に容易に調節することができるため、反射層４３の表面により多くの有効反射面を形成することが容易に可能となる。

また、本発明によれば、反射領域１３の全領域に画素電極２１を形成することができるため、有効表示面積が広く、より輝度の高い表示が可能となる。

次に、図３及び図４を用いて、実施形態１のＴＦＴ基板１５の製造方法を説明する。

図３は、ＴＦＴ基板１５の製造方法の前半を説明するための断面図であり、図４は、ＴＦＴ基板１５の製造方法の後半を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、配向膜３４及び偏光板３５の形成工程の説明は省略する。

図３（ａ）に示すように、まず、洗浄した絶縁性基板３０の上にＴｉ（チタン）層、Ａｌ（アルミニウム）層、及びＴｉ層の３層構造からなる金属薄膜をスパッタリング等の方法により成膜する。この金属薄膜は、Ｔａ（タンタル）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、あるいはこれらの合金等による単層、あるいはこれらの材料の複数を用いた積層構造としてもよい。

その後、金属薄膜の上にレジスト膜を形成し、露光・現像工程によりレジストパターンを作成した後、ドライエッチングを施して、ゲート電極４０を作成する。ゲート電極４０の厚さは、例えば２５０ｎｍである。エッチングにはウェットエッチングを用いても良い。なお、この工程では、図１に示した走査配線２５もゲート電極４０と同時に同じ材料で形成される。

次に、図３（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂の混合ガスを使用して、ＳｉＮ_x（窒化シリコン）からなるゲート絶縁層３１を、基板全面に積層する。ゲート絶縁層３１は、ＳｉＯ₂（酸化シリコン）、Ｔａ₂Ｏ₅（酸化タンタル）、Ａｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）等によって形成されても良い。ゲート絶縁層３１の厚さは、例えば４００ｎｍである。

次に、ゲート絶縁層３１の上に、ａ−Ｓｉ（真性アモルファスシリコン）膜、及びシリコンにリン（Ｐ）をドーピングしたｎ⁺−Ｓｉ膜を積層する。ａ−Ｓｉ膜の厚さは、例えば１５０ｎｍであり、ｎ⁺−Ｓｉ膜の厚さは、例えば５０ｎｍである。その後、これら２つの膜をフォトリソグラフィ法により整形して、ＴＦＴ２３のａ−Ｓｉ層４４及びｎ⁺−Ｓｉ層４５’が形成される。ただしｎ⁺−Ｓｉ層４５’には、この時点ではＴＦＴ２３のチャネル部はまだ形成されていない。

次に、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法によってゲート絶縁層３１に、絶縁性基板３０に達する開口４７が形成される。このとき、図示しない走査配線２５及び信号配線２６の引き出しパッド部も同時に形成される。開口４７の代わりに、絶縁性基板３０に達しない凹部、あるいは突起状の凸部を形成してもよい。また、開口４７を形成する場合、ハーフトーン露光を用いることにより、開口４７の側面の傾斜角度を適切に調節することもできる。開口４７は、マスクとフォト露光の限界内において、できる限り多く形成することが好ましい。

次に、図３（ｄ）に示すように、スパッタリング法により、ゲート絶縁層３１及びｎ⁺−Ｓｉ層４５’の上にＩＴＯ膜２２’を１００ｎｍ程度の厚さに、またＩＴＯ膜２２’の上にＡｌ（上層）及びＭｏＮ（窒化モリブデン：下層）の２層からなる金属膜４３’を１５０ｎｍ（上層：１００ｎｍ、下層：５０ｎｍ）の厚さに、連続して積層する。このとき、ＩＴＯ膜２２’及び金属膜４３’にはゲート絶縁層３１の開口４７の形状を反映した凹部４９が形成される。

ＩＴＯ膜２２’の材料にはＩＺＯを用いてもよく、金属膜４３’には、Ａｇ（銀）、Ａｇを含む合金、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、あるいはゲート電極４０の材料として上に列挙した材料が用いられ得る。なお、より反射率を高めるためには、Ａｌ、Ａｌを含む合金、Ａｇ（銀）、またはＡｇを含む合金で反射層の最上層を形成することが好ましい。ＩＴＯ膜２２’及び金属膜４３’の厚さは、それぞれ約１００ｎｍ及び１５０ｎｍである。

次に、金属膜４３’の上にレジスト（フォトレジスト）６０を形成し、フォトリソグラフィ法及びハーフトーン露光法を用いて、次の工程において取り除かれるべきＩＴＯ膜２２’及び金属膜４３’の上のレジスト６０を取り除く。また、これと同時に、後の工程で金属膜４３’のみが取り除かれるべき部分（ＩＴＯ膜２２’は残す部分）のレジスト６０の厚さは約１０００ｎｍに、ＩＴＯ膜２２’及び金属膜４３’の両方を残す部分のレジスト６０厚さは約３０００ｎｍに、それぞれ整形される。

次に、図３（ｅ）に示すように、燐酸、塩酸、あるいは硝酸系のエッチング液を用いた湿式エッチング法により金属膜４３’を、塩化第２（ＩＩ）鉄系のエッチャントを用いた湿式エッチング法によりＩＴＯ膜２２’をエッチングし、ソース電極４１及びドレイン電極４２が形成される。なお、このとき同時に、図１に示した信号配線２６及び共通配線２７も形成される。

次に、図４（ａ）に示すように、酸素（Ｏ₂）ガスを用いたドライエッチング法により、透過領域１２のレジスト６０（取り除かれるべき金属膜４３’の上にあるレジスト６０）を取り除く。

その後、図４（ｂ）に示すように、透過領域１２の金属膜４３’を燐酸、塩酸、あるいは硝酸系のエッチング液を用いた湿式エッチング法によって取り除く。続いて、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を含むガスを用いたドライエッチング法により、ｎ⁺−Ｓｉ膜及び一部のａ−Ｓｉ膜を除去して、ＴＦＴ２３のチャネル部を形成する。この工程により、透過領域１２における共通電極２２の形成が完了し、また、ｎ⁺−Ｓｉ層４５及びａ−Ｓｉ層４４を備えたＴＦＴ２３の形成が完了する。

次に、図４（ｃ）に示すように、酸素ガスを用いたドライエッチング法により、レジスト６０を取り除き、反射領域１３における共通電極部２９（反射層４３及び共通電極２２）の形成が完了する。

次に、図４（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜を２５０〜５００ｎｍ程度成膜して層間絶縁層３２を形成し、続いて、低誘電率を有する感光性樹脂をスピン法により２５００〜４５００ｎｍ程度成膜して樹脂層３３を形成する。その後、フォトリソグラフィ法により、樹脂層３３にコンタクトホール、及び図示しない走査配線２５と信号配線２６の配線引き出し端子パッド部を形成する。

続いて、樹脂層３３をマスクとして、四フッ化炭素（ＣＦ₄）及び酸素を含むガスを用いたドライエッチング法によって層間絶縁層３２をエッチングし、コンタクトホール３７を形成する。続いて、樹脂層３３の上にＩＺＯからなる透明導電膜を１００ｎｍ程度スパッタリング法により成膜し、成膜した透明導電膜をフォトリソグラフィ法によって整形して、所定のパターンの画素電極２１を得る。このとき、画素電極２１はコンタクトホール３７を介してＴＦＴ２３のドレイン電極４２に電気的に接続される。また、反射領域１３及び透過領域１２における樹脂層３３の上面３８は全て平坦に形成される。

なお、本実施形態において、画素電極２１となる透明導電膜の材料としてＩＺＯを用いたのは、金属膜４３’の最上層がＡｌからなり、透明導電膜にＩＴＯを用いた場合、金属膜４３’と透明導電膜との間で良好なオーミックコンタクトが得られない、あるいは電蝕が発生するといった問題が引き起こされる可能性が高いためである。金属膜４３’の最上層を、Ａｇや、Ａｇを含む合金、その他、このような問題を発生させない材料で形成する場合には、透明導電膜にＩＴＯを用いてもよい。

次に、図５を用いて、実施形態１のＣＦ基板１６の製造方法を説明する。

図５は、ＣＦ基板１６の製造方法を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、配向膜５２及び偏光板５３の形成工程の説明は省略する。

まず、図５（ａ）に示すように、通常用いられるものと同じ方法によって、透明基板５０の上に、ブラックマトリクス５６及びＲＧＢ３色のカラーフィルタを含むＣＦ層５１が形成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、従来用いられている方法によって、光異性化の性質を有する光重合性樹脂材料からなる樹脂材料層５８’（例えば、特開２００６−１３９２８６号公報に記載）を、透過領域１２における液晶層１７の厚さ（ｄ＝約４μｍ）の半分の厚さ（ｄ／２＝約２μｍ）で塗布する。

次に、図５（ｃ）に示すように、反射領域１３の樹脂材料層５８’にフォトマスクを介してＵＶ光を照射することにより、反射領域１３の樹脂材料層５８’を硬化させ、反射領域１３にのみ膜厚ｄ／２の樹脂層５８を形成する。この樹脂層５８はλ／２位相差層として機能する。

（実施形態２）
次に、本発明による実施形態２の液晶表示装置７０について説明する。なお、実施形態１と実施形態２の違いは、主として反射領域１３における共通電極２２の下に付加共通配線（付加配線層）６５が配置されることにあるので、以下、この違いを中心に説明を行う。実施形態１の液晶表示装置１０と同じ構成要素には同じ参照番号を振り、その説明を省略している。

図６は、実施形態２の液晶表示装置７０にマトリックス状に配置された複数の画素のうちの１つの画素の構成を模式的に表した平面図であり、図７は、液晶表示装置７０の図６におけるＢ−Ｂ’断面の構成を模式的に表した断面図である。

液晶表示装置７０は、実施形態１と同様のＦＦＳモードによる半透過型の液晶表示装置である。図６及び図７に示すように、液晶表示装置７０は各画素の中に、ＴＦＴ領域１１と、透過領域１２と、反射領域１３とを含んでいる。

図６に示すように、液晶表示装置７０には、画素の行方向に走査配線２５が、列方向に信号配線２６及び共通配線２７が延びている。また、液晶表示装置７０は、図７に示すように、ＴＦＴ基板１５’とＣＦ基板１６と液晶層１７とを備えている。ＴＦＴ基板１５’の反射領域１３には、絶縁性基板３０の上に付加共通配線６５、ゲート絶縁層３１、共通電極２２、反射層４３、層間絶縁層３２、及び樹脂層３３がこの順番に積層されており、樹脂層３３の上面３８の上には画素電極２１が形成されている。

ゲート絶縁層３１には複数の開口４７が形成されており、この開口４７の形状に応じて形成された複数の凹部４９が、共通電極２２、反射層４３、及び層間絶縁層３２のそれぞれに形成されている。共通電極２２は、開口４７の中（底）で付加共通配線６５と電気的に接続されている。上記以外のＴＦＴ基板１５’の構成は実施形態１のＴＦＴ基板１５の構成と同じである。

実施形態２の液晶表示装置７０によれば、実施形態１において説明したものと同様の効果を得ることができる。また、実施形態２の液晶表示装置７０では、付加共通配線６５と共通電極２２とが複数の開口４７のなかで接続されるため、電気抵抗の低い共通電極部２９が得られる。これにより、電気特性の優れた高輝度あるいは低電力の液晶表示装置が得られる。

次に、図８及び図９を用いて、実施形態２のＴＦＴ基板１５’の製造方法を説明する。

図８は、ＴＦＴ基板１５’の製造方法の前半を説明するための断面図であり、図９は、ＴＦＴ基板１５’の製造方法の後半を説明するための断面図である。なお、以下の説明では、配向膜３４及び偏光板３５の形成工程の説明は省略する。また、実施形態１で説明したものと同じ構成要素の形成方法については、その説明を省略する。

図８（ａ）に示すように、まず、絶縁性基板３０の上にＴｉ、Ａｌ、及びＴｉの３層構造からなる金属薄膜をスパッタリング法により成膜する。その後、金属薄膜の上にレジスト膜を形成し、露光・現像工程によりレジストパターンを作成した後、ドライエッチングを施して、ゲート電極４０及び付加共通配線６５を作成する。ゲート電極４０及び付加共通配線６５の厚さは、例えば２５０ｎｍである。この工程では、図６に示した走査配線２５もゲート電極４０及び付加共通配線６５と同時に同じ材料で形成される。

次に、図８（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁層３１が基板全面に積層され、ゲート絶縁層３１の上にａ−Ｓｉ（真性アモルファスシリコン）膜、及びシリコンにリン（Ｐ）をドーピングしたｎ⁺−Ｓｉ膜が連続して積層される。ゲート絶縁層３１の厚さは、例えば４００ｎｍであり、ａ−Ｓｉ膜の厚さは、例えば１５０ｎｍであり、ｎ⁺−Ｓｉ膜の厚さは、例えば５０ｎｍである。その後、これら２つのシリコン膜をフォトリソグラフィ法により整形して、ａ−Ｓｉ層４４及びｎ⁺−Ｓｉ層４５’を形成する。ｎ⁺−Ｓｉ層４５’には、この時点ではチャネル部は形成されていない。

次に、図８（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法によってゲート絶縁層３１に、付加共通配線６５に達する開口４７が形成される。このとき、図示しない走査配線２５及び信号配線２６の引き出しパッド部も同時に形成される。開口４７は、マスクとフォト露光の限界内において、できる限り多く形成することが好ましい。

次に、図８（ｄ）に示すように、スパッタリング法により、ゲート絶縁層３１及びｎ⁺−Ｓｉ層４５’の上にＩＴＯ膜２２’を１００ｎｍ程度の厚さに、またＩＴＯ膜２２’の上にＡｌ（上層）およびＭｏＮ（下層）の２層からなる金属膜４３’を１５０ｎｍ（上層：１００ｎｍ、下層：５０ｎｍ）の厚さに、連続して積層する。このとき、ＩＴＯ膜２２’及び金属膜４３’には、ゲート絶縁層３１の開口４７の形状を反映した凹部４９が形成される。

ＩＴＯ膜２２’の材料にはＩＺＯを用いてもよく、金属膜４３’にはＡｇ、Ａｇを含む合金、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、あるいはゲート電極４０の材料として上に列挙した材料が用いられ得る。なお、より反射率を高めるためには、Ａｌ、Ａｌを含む合金、Ａｇ（銀）、またはＡｇを含む合金で反射層の最上層を形成することが好ましい。ＩＴＯ膜２２’及び金属膜４３’の厚さは、それぞれ約１００ｎｍ及び１５０ｎｍである。

次に、金属膜４３’の上にレジスト（フォトレジスト）６０を形成し、フォトリソグラフィ法及びハーフトーン露光法を用いて、次の工程において取り除かれるべきＩＴＯ膜２２’及び金属膜４３’の上のレジスト６０を取り除く。また、これと同時に、後の工程で金属膜４３’のみが取り除かれるべき部分（ＩＴＯ膜２２’は残す部分）のレジスト６０の厚さは約１０００ｎｍに、ＩＴＯ膜２２’及び金属膜４３’の両方を残す部分のレジスト６０厚さは約３０００ｎｍに、それぞれ整形される。

次に、図８（ｅ）に示すように、燐酸、塩酸、あるいは硝酸系のエッチング液を用いた湿式エッチング法により金属膜４３’を、塩化第２（ＩＩ）鉄系のエッチャントを用いた湿式エッチング法によりＩＴＯ膜２２’をエッチングし、ソース電極４１及びドレイン電極４２が形成される。なお、このとき同時に、図６に示した信号配線２６及び共通配線２７も形成される。

次に、図９（ａ）に示すように、酸素（Ｏ₂）ガスを用いたドライエッチング法により、透過領域１２のレジスト６０（取り除かれるべき金属膜４３’の上にあるレジスト６０）を取り除く。

その後、図９（ｂ）に示すように、透過領域１２の金属膜４３’を燐酸、塩酸、あるいは硝酸系のエッチング液を用いた湿式エッチング法によって取り除く。続いて、六フッ化硫黄（ＳＦ₆）を含むガスを用いたドライエッチング法により、ｎ⁺−Ｓｉ膜及び一部のａ−Ｓｉ膜を除去して、ＴＦＴ２３のチャネル部を形成する。この工程により、透過領域１２における共通電極２２の形成が完了し、また、ｎ⁺−Ｓｉ層４５及びａ−Ｓｉ層４４を備えたＴＦＴ２３の形成が完了する。

次に、図９（ｃ）に示すように、酸素ガスを用いたドライエッチング法により、レジスト６０を取り除き、反射領域１３における共通電極部２９（反射層４３、共通電極２２、及び付加共通配線６５）の形成が完了する。

次に、図９（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜を２５０〜５００ｎｍ程度成膜して層間絶縁層３２を形成し、続いて、低誘電率を有する感光性樹脂をスピン法により２５００〜４５００ｎｍ程度成膜して樹脂層３３を形成する。その後、フォトリソグラフィ法により、樹脂層３３にコンタクトホール、及び図示しない走査配線２５と信号配線２６線の配線引き出し端子パッド部を形成する。

続いて、樹脂層３３をマスクとして、四フッ化炭素（ＣＦ₄）及び酸素を含むガスを用いたドライエッチング法によって層間絶縁層３２をエッチングし、コンタクトホール３７を形成する。続いて、樹脂層３３の上にＩＺＯからなる透明導電膜を１００ｎｍ程度スパッタリング法により成膜し、成膜した透明導電膜をフォトリソグラフィ法によって整形して、所定のパターンの画素電極２１を得る。このとき、画素電極２１はコンタクトホール３７を介してＴＦＴ２３のドレイン電極４２に電気的に接続される。また、反射領域１３及び透過領域１２における樹脂層３３の上面３８は全て平坦に形成される。

なお、実施形態１と同様、本実施形態においても、画素電極２１となる透明導電膜の材料としてＩＺＯを用いたのは、金属膜４３’の最上層がＡｌからなり、透明導電膜にＩＴＯを用いた場合、金属膜４３’と透明導電膜との間で良好なオーミックコンタクトが得られない、あるいは電蝕が発生するといった問題が引き起こされる可能性が高いためである。金属膜４３’の最上層を、Ａｇや、Ａｇを含む合金、その他、このような問題を発生させない材料で形成する場合には、透明導電膜にＩＴＯを用いてもよい。

上述の実施形態１及び２のゲート絶縁層３１に形成される複数の開口４７は、基板に垂直に見た場合、円形に形成されるものとしたが、これらの開口４７の一部あるいは全てを、楕円形あるいは四角形など他の形に形成してもよい。また、これにともない、反射層４３及び共通電極２２の凹部４９の一部又は全てを円形、楕円形、あるいは四角形などに形成してもよい。

また、ゲート絶縁層３１の整形時にハーフトーン露光を用いて開口４７を形成すれば、開口４７の側面の傾斜角度を所望の角度に容易に調節することができ、また、開口４７の内側斜面に段差を設けることも可能となる。これにより、反射層４３により多くの角部や所望の傾斜角度を有する斜面が形成され、反射光の利用効率が向上する。

反射層４３には、凹部、凸部、段差をできる限り多く形成することが好ましい。そのためには、凹部等の大きさ及び形状は上述したものに限られる必要はなく、凹部等の形状を、四角形以外の多角形、凹部等の淵が鋸歯状であるもの、それらを組み合わせたものなど、様々な形状に形成してよい。

本発明による液晶表示装置は、上述の実施形態によって示したように、反射層の表面に多くの段差や角部を有しており、傾斜角度が例えば２０度以下の斜面が多数形成されるので、有効反射面が広く、且つ散乱特性が優れた反射領域が得られる。また、反射面の段差及び角部が、ゲート絶縁層の形状に応じて形成されるので、製造工程を増やすことなく、優れた反射特性を有する反射領域を容易に得ることができる。したがって、均一かつ高い明度の表示が可能な液晶表示装置を製造効率よく安価に提供することができる。

本願発明の液晶表示装置は、上述した製造方法で形成されるため、透過型の液晶表示装置とほぼ同じ材料及び工程で製造することができる。したがって、反射効率の優れた液晶表示装置を低コストで提供することが可能となる。

なお、本発明による液晶表示装置には、液晶パネルを利用したディスプレイ装置、テレビ、携帯電話等も含まれる。また、本実施形態は半透過型の液晶表示装置を例として用いたが、上述した反射部と同様の形態を有する反射型液晶表示装置等も本願発明の一形態に含まれる。

本発明によれば、ＦＦＳモード及びＩＰＳモードによる高画質の半透過型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置が低コストで提供され得る。本発明による液晶表示装置は、種々の液晶表示装置に好適に用いられ、例えば、携帯電話、カーナビ等の車載表示装置、ＡＴＭや販売機等の表示装置、携帯型表示装置、ノート型ＰＣなど、反射光を利用して表示を行う半透過型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置に好適に用いられ得る。

本発明による液晶表示装置の第１の実施形態における画素の構成を模式的に表した平面図である。 図１におけるＡ−Ａ’断面の構成を模式的に表した断面図である。 第１の実施形態のＴＦＴ基板の製造方法を表した断面図である。 第１の実施形態のＴＦＴ基板の製造方法を表した断面図である。 第１の実施形態のＣＦ基板の製造方法を表した断面図である。 本発明による液晶表示装置の第２の実施形態における画素の構成を模式的に表した平面図である。 図６におけるＢ−Ｂ’断面の構成を模式的に表した断面図である。 第２の実施形態のＴＦＴ基板の製造方法を表した断面図である。 第２の実施形態のＴＦＴ基板の製造方法を表した断面図である。 従来の半透過型ＩＰＳ液晶表示装置の画素の構成を表した平面図である。 従来の半透過型ＩＰＳ液晶表示装置の図１０におけるＤ−Ｄ’断面の構成を表した断面図である。

符号の説明

１０、７０ 液晶表示装置
１１ ＴＦＴ領域
１２ 透過領域
１３ 反射領域
１５ ＴＦＴ基板
１６ ＣＦ基板
１７ 液晶層
２１ 画素電極
２２ 共通電極
２２’ ＩＴＯ膜
２３ ＴＦＴ
２４ スリット
２５ 走査配線
２６ 信号配線
２７ 共通配線
２９ 共通電極部
３０ 絶縁性基板
３１ ゲート絶縁層
３２ 層間絶縁層
３３ 樹脂層
３４ 配向膜
３５ 偏光板
３７ コンタクトホール
３８ 上面
４０ ゲート電極
４１ ソース電極
４２ ドレイン電極
４３ 反射層
４３’ 金属膜
４４ ａ−Ｓｉ層
４５ ｎ⁺−Ｓｉ層
４５’ ｎ⁺−Ｓｉ膜
４７ 開口
４９ 凹部
５０ 透明基板
５１ ＣＦ層
５２ 配向膜
５３ 偏光板
５５ 表示面
５６ ブラックマトリクス
５８ 樹脂層
５８’ 樹脂材料層
６０ レジスト
６５ 付加共通配線
１００ 半透過型ＩＰＳ液晶表示装置
１０１ ＴＦＴ領域
１０２ 透過領域
１０３ 反射領域
１１１ 画素電極
１１２ 共通電極
１１３ ＴＦＴ
１０４ スリット
１１５ 走査配線
１１６ 信号配線
１１７ 共通配線
１２１ ＴＦＴ基板
１２２ ＣＦ基板
１２３ 液晶層
１３１、１４１ 基板
１３２ 第１絶縁層
１３３ 第２絶縁層
１３４ 第３絶縁層
１３５、１４４ 配向膜
１３６、１４６ 偏光板
１４２ ＣＦ層
１４３ 平坦化層
１４５ 光拡散層
１４７ 段差形成層
１５０、１５２ 光

Claims (15)

1. 液晶層を挟んで配置された第１基板及び第２基板を備え、画素の中に、入射光を表示面に向けて反射させることによって表示を行う反射領域を含む液晶表示装置であって、
   前記第１基板は前記画素の中に、
   凸部、凹部、又は開口を有する絶縁層と、
   前記絶縁層よりも前記液晶層の側に形成された、液晶の配向を制御する電圧を印加するための第１及び第２電極と、
   前記絶縁層よりも前記液晶層の側に形成され、入射光を表示面に向けて反射させる反射層と、を備え、
   前記反射層が、前記絶縁層の前記凸部、凹部、又は開口に応じて形成された凸部、凹部、又は段差を有している、液晶表示装置。
2. 前記第１基板が、前記反射層よりも前記液晶層の側に形成された透明層を備え、
   前記透明層の前記液晶層側の面が、前記反射層の前記凸部、凹部、又は段差を覆う部分であって、前記反射層の前記凸部、凹部、又は段差を反映することなく平坦に形成された部分を含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記透明層の前記面の前記部分に前記第１及び第２電極の一方が形成されている、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記反射領域における前記絶縁層に前記凸部、凹部、又は開口が複数形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記反射領域における前記反射層に前記凸部、凹部、又は段差が複数形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記反射領域の中の前記透明層の前記液晶層側の全面が、前記反射層の前記凸部、凹部、又は段差を反映することなく平坦に形成されている、請求項２に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板が、前記絶縁層の前記液晶層とは反対側に形成された付加配線層を備え、
   前記絶縁層が前記開口を有し、
   前記第１及び第２電極の一方が前記開口において前記付加配線層に電気的に接続されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記反射領域における前記絶縁層に前記開口が複数形成されており、前記第１及び第２電極の一方が、前記複数の開口のそれぞれにおいて、前記付加配線層に電気的に接続されている、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記画素の中に形成されたスイッチング素子を備え、
   前記付加配線層が、前記スイッチング素子のゲート電極と同じ材料で形成されている、請求項７または８に記載の液晶表示装置。
10. 前記画素の中に形成されたスイッチング素子を備え、
    前記反射層が、前記スイッチング素子のソース電極又はドレイン電極と同じ材料で形成されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
11. 前記反射層における最上層の金属膜が、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウムを含む合金、銀（Ａｇ）、または銀を含む合金で形成されている、請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記画素の中に形成されたスイッチング素子を備え、
    前記絶縁層が、前記スイッチング素子におけるゲート絶縁層と同じ材料で形成されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
13. 前記第１電極が画素電極であり、前記第２電極が前記第１電極の下に形成された共通電極を構成する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
14. 前記共通電極が、前記第２電極及び前記反射層によって構成される、請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記共通電極が、前記第２電極、前記反射層、及び前記付加配線層によって構成される、請求項１３または１４に記載の液晶表示装置。

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