JP3097945B2

JP3097945B2 - 反射型液晶表示装置の製造方法

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Publication number: JP3097945B2
Application number: JP06239216A
Authority: JP
Inventors: 康憲島田; 精一三ッ井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: US6097459A; JPH08101383A; US5805252A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入射光を反射すること
によって表示を行う反射型液晶表示装置の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサ、ラップトップ
パソコン、ポケットテレビなどへの液晶表示装置の応用
が急速に進展している。特に、液晶表示装置の中でも外
部から入射した光を反射させて表示を行う反射型液晶表
示装置は、光源であるバックライトが不要であるため消
費電力が低く、薄型であり軽量化が可能であるため注目
されている。

【０００３】従来から、反射形液晶表示装置にはＴＮ
（ツイステッドネマティック）方式、並びにＳＴＮ（ス
ーパーツイステッドネマティック）方式が用いられてい
る。しかし、これらの方式では偏光板を使用する故に必
然的に光強度の１／２が表示に利用されないことにな
り、表示が暗くなるという問題がある。

【０００４】この問題に対して、偏光板を用いず、自然
光のすべての光線を有効に利用しようという表示モード
が提案されている。このような表示モードの例として、
電界によるコレステリック・ネマティック相転移現象を
利用した相転移型ゲスト・ホスト方式が挙げられる
（Ｄ．Ｌ．ＷｈｉｔｅａｎｄＧ．Ｎ．Ｔａｙｌｏ
ｒ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４５４７１８１９７
４）。この相転移型ゲスト・ホスト方式に、さらにマイ
クロカラーフィルターを組み合わせた反射型マルチカラ
ーディスプレイも提案されている（ＴｏｈｒｕＫｏｉ
ｚｕｍｉａｎｄＴａｔｓｕｏＵｃｈｉｄａ，Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＳＩＤ，Ｖｏｌ．
２９，１５７，１９８８）。

【０００５】このような偏光板を必要としない表示モー
ドにおいて、さらに明るい表示を得るためには、あらゆ
る角度からの入射光に対し、表示画面に垂直な方向へ散
乱する光の強度を増加させる必要がある。そのために
は、最適な反射特性を有する反射板を作成することが必
要となる。上述の文献には、ガラスなどからなる基板の
表面を研磨剤で粗面化し、フッ化水素酸でエッチングす
る時間を変えることによって表面の凹凸を制御し、その
凹凸表面上に銀の薄膜を形成した反射板について記載さ
れている。

【０００６】図４は、アクティブマトリクス方式に用い
られるスイッチング素子である薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴと記す）１を有する基板２の平面図であり、
図５は図４のＶ−Ｖ線による断面図である。ガラスなど
の絶縁性の基板２上に、クロム、タンタルなどからなる
複数のゲートバス配線３が互いに平行に設けられ、各ゲ
ートバス配線３からはゲート電極４が分岐して設けられ
ている。ゲートバス配線３は、走査線として機能してい
る。

【０００７】ゲート電極４を覆って基板２上の全面に、
窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）
などからなるゲート絶縁膜５が形成されている。ゲート
電極４の上方にあるゲート絶縁膜５部分の上には、非晶
質シリコン（以下、ａ−Ｓｉと記す）、多結晶シリコ
ン、ＣｄＳｅなどから成る半導体層６が形成されてい
る。半導体層６の一方の端部には、チタン、モリブデ
ン、アルミニウムなどから成るソース電極７が重畳形成
されている。また、半導体層６の他方の端部には、ソー
ス電極７と同様にチタン、モリブデン、アルミニウムな
どから成るドレイン電極８が重畳形成されている。ドレ
イン電極８の半導体層６と反対側の端部には、ＩＴＯ
（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの透明導電
膜から成る画素電極９が重畳形成されている。

【０００８】上記ソース電極７には、図４に示すよう
に、前述のゲート絶縁膜５を挟んでゲートバス配線３と
交差するソースバス配線１０が接続されている。ソース
バス配線１０は、信号線として機能している。ソースバ
ス配線１０もソース電極７と同様な金属で形成されてい
る。ゲート電極４、ゲート絶縁膜５、半導体層６、ソー
ス電極７およびドレイン電極８はＴＦＴ１を構成し、該
ＴＦＴ１はスイッチング素子の機能を有している。

【０００９】このように構成されたＴＦＴ１を有する基
板２を、反射型液晶表示装置に適用しようとすれば、前
記画素電極９を反射板としても機能させるべく、アルミ
ニウム、銀などの光反射性を有する金属で形成するのに
加えて、ゲート絶縁膜５の上表面を凹凸状にを形成する
必要がある。一般に、無機物から成る絶縁膜５に凹凸を
均一に形成することは困難である。

【００１０】ところで、特開昭５６−９４３８６で矢沢
悟らは、表示画面に垂直な方向へ散乱する光の強度を増
加させる方法として、表面が凹凸形状を有する金属薄膜
層を用いること、およびその製造方法を述べている。図
６及び図７は、特開昭５６−９４３８６で述べられてい
る金属薄膜層の種々の凹凸形状の例である。

【００１１】しかし、図８に示す如く、凹凸部の高さ
（Ｈ）と周期（Ｌ）の相異により白色度は変化するた
め、これらのファクターは十分制御する必要がある。

【００１２】以下に、特開昭５６ー９４３８６で述べら
れている凹凸部の形状と製造方法について述べる。図８
（ａ）に示すごとく、Ｌ》Ｈの場合には散乱成分に比べ
て反射成分が大きいために、金属薄膜表面は反射面とな
る。また、図８（ｂ）の如くＬ≒Ｈの場合は、散乱成分
が支配的となり、金属薄膜表面は白色となる。また、図
８（ｃ）の如く、Ｌ《Ｈの場合には、入射光が凹部にて
吸収されるため、金属薄膜表面からの反射光は灰色から
黒色を呈するようになる。図８において、凹凸部の高さ
（Ｈ）は、大体０．０１〜２．０μｍ程度である。

【００１３】仮に、Ｌ》Ｈの場合には、図９にて示す如
く、絶縁薄膜層５３を金属薄膜層５１、５２にて挟んだ
多層構造とすることにより、反射光が白色を呈する金属
薄膜層を得ることができる。具体的な構造としては、上
表面に凹凸形状を呈する金属薄膜層５１の上に、ＣＶＤ
法あるいはスパッタ法によりＳｉＯ₂膜やＳｉ₃Ｎ₄膜か
らなる絶縁薄膜層５３を形成し、その絶縁薄膜層５３の
上に金属薄膜層５２を上表面が凹凸形状となるように形
成してある。

【００１４】このように表面が凹凸形状を呈する金属薄
膜層は、次のような方法にて作ることが可能である。

【００１５】（１）蒸着法またはスパッタ法（２）蒸着法又はスパッタ法にて形成した金属薄膜を熱
処理し、再結晶させる方法（３）蒸着法又はスパッタ法にて合金薄膜層を形成後、
熱処理して析出した析出物が内在する合金薄膜層の表面
の一部をエッチングして除去する方法以下に、各方法をより詳細に説明する。

【００１６】（１）の方法は、金属薄膜層を基板上に形
成するとき、ある条件下で蒸着又はスパッタすることに
より、表面が凹凸形状を呈する金属薄膜を得る方法であ
る。（２）の方法は、基板状に蒸着法又はスパッタ法に
て形成した金属薄膜層を加熱し、再結晶させて表面上に
凹凸形状を呈する金属薄膜層とする方法である。金属薄
膜層の材料としてアルミニウム又はアルミニウム合金を
考えた場合、これらの材料の融点が６６０℃であるため
に、１００℃〜６００℃の加熱範囲において再結晶化す
る。この再結晶化により金属薄膜内には原子の再配列が
起こり、その結果、凹凸形状を有する金属薄膜層が形成
される。

【００１７】（３）の方法は、図１０に示すごとく、基
板６１上へ蒸着法またはスパッタ法にて形成した合金薄
膜層６３を加熱し、析出物６４を析出させた後、合金薄
膜層６３の表層部をエッチング除去する方法である。上
記合金薄膜層６３として、アルミニウムにシリコンが２
重量％含有されたものを用い、これを４００℃のＮ₂雰
囲気中にて２０分間加熱すると、粒子径が約０．２〜
１．０μｍのアルミニウムとシリコンとの金属間化合物
が析出物６４として析出する。例えば、厚みが１．０μ
ｍの合金薄膜層６３を析出処理した後、表層部の０．２
μｍをエッチングにより除去すると、この表面からの反
射光は白色となる。

【００１８】更には、特開昭５６−９４３８６には、以
下のことが述べられている。サンドブラスト法にても金
属薄膜層の表面を処理しても良い。また、金属薄膜層の
表面の凹凸及び段差は、液晶の配向処理膜の形成に際し
て、やや悪影響を及ぼすので、液晶駆動電極、つまり前
記画素電極の表面上には、シリコン樹脂、エボキシ樹脂
またはポリイミド樹脂のような有機薄膜や無機樹脂など
の透明な薄膜を形成し、表面を平坦化すると配向処理の
効果を増大できる。更には、白色が得られる他の金属薄
膜層として、図１１に示すように、金属酸化物の微粒子
８１を有機樹脂８２中に分散した絶縁層を用いてもよ
い。又、他の方法としてアルミニウム又はアルミニウム
合金の表面層を陽極酸化しても良い。例えば、図１２に
示すように、基板９１上に形成したアルミニウム又はア
ルミニウム−マグネシウム合金からなる層９２を陽極酸
化すると、表面に５〜５０μｍ程度のアルミナ層９３が
できる。このアルミナ層９３は、バンフー構造を有して
おり、アルミナ層９３内のバンフー構造９６の界面での
光の散乱により白色を帯びる。このアルミナ層は、液晶
駆動用電極と液晶とが直接接している構造においては、
直接電流を遮断するために、液晶表示装置の信頼性を上
げる点で重要である。

【００１９】しかし、このような偶然性に大きく依存し
て形成される反射板は、前述の文献（Ｄ．Ｌ．Ｗｈｉｔ
ｅａｎｄＧ．Ｎ．Ｔａｙｌｏｒ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．４５４７１８１９７４）に記載されている
ようにして作製しても、凹凸を均一に形成することは困
難である。つまり、ガラスなどからなる基板の表面を研
磨剤で粗面化し、フッ化水素酸でエッチングする時間を
変えることによって表面の凹凸状態を制御し、その凹凸
表面の上に銀の薄膜を形成した反射板と同様、凹凸を均
一に形成することは困難である。また、反射板からの反
射光が白色を呈しているということは、入射光が全方位
に分散散乱している状態である。

【００２０】ところで、反射板が液晶表示装置の液晶駆
動電極を兼ね、基板の液晶に接する面に形成されている
場合、反射光は液晶層及び対向基板を透過して大気中に
出る。液晶層と基板の屈折率を１．５とし、空気の屈折
率を１と仮定した場合、反射板からの散乱光が大気と基
板との界面に約４８°以上水平に傾いて入射すると、界
面で反射され、液晶表示装置の外部に出ない。したがっ
て、このような反射板を用いた場合、画面は暗くなる。

【００２１】反射板は指向性を有し、反射光を制御する
ことが必要であるが、特開昭５６−９４３８６で述べら
れている方法及び文献（Ｄ．Ｌ．Ｗｈｉｔｅａｎｄ
Ｇ．Ｎ．Ｔａｙｌｏｒ：Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．４５
４７１８１９７４）で述べられている方法で反射光
を制御することは、偶然性が大きいため非常に困難であ
り、再現性に乏しい。また、矢沢悟等は、特開昭５６−
１５６８６４でアルミニウムあるいはアルミニウム合金
を加熱して形成した、反射板の反射特性に関して述べて
いるが、アルミニウムを４００℃〜４５０℃の不活性雰
囲気中で加熱処理を行った反射板を用いても鏡面部分の
割合が大きいため、パネル全体が暗く見えることを述べ
ている。

【００２２】したがって、さらなる散乱度を得るには、
より高い温度で処理する必要があるが、例えばガラス基
板上に形成されたａ−Ｓｉ・ＴＦＴをスイッチング素子
に用いた場合、３５０℃以上で半導体層中に含まれてい
る水素の脱離が起こり、ＴＦＴ素子は破壊される。ま
た、タンタルなどを陽極酸化して形成するＭＩＭ（金属
−絶縁膜−金属）素子を用いた場合も、陽極酸化膜／タ
ンタル界面の不完全酸化金属イオンの陽極酸化膜中への
拡散が起こり、ＭＩＭ素子が破壊される。

【００２３】従って、このような駆動素子を用いる場
合、３００℃以下の低温で処理する必要があり、このよ
うな反射板の形成方法は相応しくない。又、アルミニウ
ム合金を加熱処理し、析出物をエッチング除去して形成
した反射板を用いた場合も、上に液晶層を乗せると暗黒
色となることが述べられており、我々の検討結果と一致
している。

【００２４】反射光を制御する指向性を有する反射板
を、ａ−Ｓｉ・ＴＦＴやＭＩＭをスイッチング素子に用
いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に低温で形成
するには、矢沢悟等が特開昭５６−１５６８６４で示し
ている方法がある。つまり、基板表面にＣＶＤＳｉＯ₂
を三角波形状に形成してからアルミニウムを蒸着し、図
１３に示すような、正弦波形状に近い断面を持ち、平均
傾き角度（θ）が５°〜３０°である反射板を形成する
方法がある。また、矢沢悟らは、特開昭５６−１５６８
６５でもアルミニウムやアルミニウム合金を加熱処理あ
るいはその後にエッチングして得られる反射板を用いた
液晶表示装置の表示特性は劣るため、ＣＶＤにより形成
したＳｉＯ₂を三角波形状にテーパーエッチングしてか
らアルミニウムを蒸着し、図１４に示す凹凸を有する反
射板を形成している。また、出願Ｎｏ．０３−２３０６
０８で中村久和等は、一方の基板上の液晶層側に感光性
樹脂を塗布し、この感光性樹脂を円形の遮光領域が配列
された遮光手段を介して露光及び現像をした後に熱処理
を行い、得られた複数の凸部の上に前記複数の凸部に沿
う絶縁膜を形成し、絶縁膜上に金属薄膜から成る反射板
を形成している。

【００２５】このように、優れた表示特性を有する液晶
表示装置を実現する反射板は、下地を加工し、その表面
に表面を荒すことの無い鏡面状態で金属薄膜を形成して
得ている。

【００２６】ところで、垂直配向膜を使用し、相転移型
ゲストホスト液晶の反射型液晶表示装置の製造は、従
来、以下のような方法により行われている。すなわち、
まず、アルミニウムで反射画素電極を形成し、次に、少
なくともアルミニウムで形成された反射画素電極上に、
垂直配向膜を印刷あるいは塗布することにより形成し、
その垂直配向膜を所定の温度で焼成する。次に、焼成後
の基板上に、例えば７μｍのスペーサーを混入した接着
性シール剤をスクリーン印刷する。続いて、この基板
を、既にＩＴＯ電極上に形成した垂直配向膜を焼成して
なる対向基板に対して貼り合わせる。このとき、両基板
の間には、液晶を封入する空間が形成される。次に、前
記空間を真空脱気してその空間に液晶を注入する。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の反射型液晶表示装置の製造方法による場合に
は、液晶が図１５に示すようなフォーカルコニック状態
となり、液晶表示装置の駆動電圧が高く、応答速度が遅
いという問題点がある。

【００２８】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、駆動電圧が低く、応答速
度が速い反射型液晶表示装置の製造方法を提供すること
を目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置の製造方法は、電極を各々有する一対の基板間に液
晶が挟持され、該一対の基板のどちらか一方の電極がア
ルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする金属薄膜
よりなる反射電極であり、該反射電極が基板上の一部に
形成された凹凸部分の上に形成され、該反射電極の上
に、厚みが５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の反射電極の表面酸
化膜を間に介装して絶縁性を有する垂直配向膜が形成さ
れている反射型液晶表示装置の製造方法であって、該一
方の基板上に形成されたアルミニウムまたはアルミニウ
ムを主成分とする金属薄膜を所定の形状にパターニング
し反射電極を形成する工程と、該反射電極の表面を酸化
処理して該表面酸化膜を得る工程と、少なくとも該表面
酸化膜の上に垂直配向膜を形成して該垂直配向膜に加熱
硬化処理を行う工程とを含み、該酸化処理を、酸素を含
む雰囲気中であって、該加熱硬化処理する温度よりも高
い１７０℃以上２００℃以下の温度で行い、そのことに
より上記目的が達成される。

【００３０】

【００３１】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法
は、電極を各々有する一対の基板間に液晶が挟持され、
該一対の基板のどちらか一方の電極がアルミニウムまた
はアルミニウムを主成分とする金属薄膜よりなる反射電
極であり、該反射電極が基板上の一部に形成された凹凸
部分の上に形成され、該反射電極の上に、厚みが５ｎｍ
以上１０ｎｍ以下の反射電極の表面酸化膜を間に介装し
て絶縁性を有する垂直配向膜が形成されている反射型液
晶表示装置の製造方法であって、該一方の基板上に形成
されたアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする
金属薄膜を所定の形状にパターニングし反射電極を形成
する工程と、該反射電極の表面を酸化処理して該表面酸
化膜を得る工程と、少なくとも該表面酸化膜の上に垂直
配向膜を形成して該垂直配向膜に加熱硬化処理を行う工
程とを含み、該表面酸化膜を、該反射電極を有する基板
を過酸化水素水あるいは硝酸水中に浸漬して形成し、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【作用】従来の反射型液晶表示装置の場合、アルミニウ
ムからなる液晶駆動用反射電極とＩＴＯからなる対向電
極との間に存在する液晶層は、液晶層と反射電極とが両
者間に介在する垂直配向膜により直接接していないもの
の、前記フォーカルコニック状態となっていた。

【００３５】そこで、本願出願人は、種々の実験を行っ
た結果、液晶駆動用画素電極と対向電極とを共にＩＴＯ
電極にすることにより以下の知見を得た。即ち、共にＩ
ＴＯからなる画素電極と対向電極との間に存在する液晶
層は、垂直配向膜を画素電極上に形成することにより、
図１６に示すような垂直配向性の高いグランジャン状態
になるという知見を得た。

【００３６】本発明は、かかる知見に基づき更に種々の
実験を行った結果、反射電極がアルミニウムやアルミニ
ウムを主成分とする金属からなり、対向電極がＩＴＯか
らなる場合であっても、反射電極の上にその表面酸化膜
を形成することにより、または反射電極の上にシリコン
酸化膜などの酸化膜を形成することにより、垂直配向性
の高いグランジャン状態の液晶層が得られることを確認
した。

【００３７】なお、表面酸化膜の場合には、その厚みは
５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲内であればよい。５ｎｍ
未満の場合はグランジャン状態とフォーカルコニック状
態との混在状態となり、１０ｎｍを越える場合は液晶表
示装置の反射が暗くなるからである。また、シリコン酸
化膜などの酸化膜の場合には、その厚みは５０ｎｍ以上
１００ｎｍ以下の範囲内であればよい。５０ｎｍ未満の
場合はシリコン酸化膜は反射電極上で島状に形成されて
グランジャン状態とフォーカルコニック状態との混在状
態となり、１００ｎｍを越える場合は液晶表示装置の反
射が暗くなるからである。

【００３８】また、表面酸化膜を形成する場合の温度条
件としては、酸素を含む雰囲気中であって、前記加熱硬
化処理する温度よりも高い１７０℃以上２００℃以下の
温度で行うのがよい。１７０℃未満の場合には要望の膜
厚の酸化膜が得られず、２００℃を越える場合にはアル
ミニウム膜面にヒロックが発生し再現制御できない散乱
成分が増すからである。加えて、加熱硬化処理する温度
よりも高くするのは、低い場合には目的とするグランジ
ャン状態の液晶層が得られないからである。

【００３９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。

【００４０】図１は、本発明の一実施例である反射型液
晶表示装置を示す断面図であり、図２は図１の反射型液
晶表示装置を構成する下側のＴＦＴ基板の平面図であ
る。この反射型液晶表示装置は、液晶層４９を間に挟ん
で一方（下側）にＴＦＴを有するＴＦＴ基板が、他方
（上側）に対向基板が設けられている。先ず、下側のＴ
ＦＴ基板の構成について述べる。ガラスなどの絶縁性の
基板３１上に、クロム、タンタルなどからなる複数のゲ
ートバス配線３２が互いに平行に設けられ、各ゲートバ
ス配線３２からはゲート電極３３が分岐して設けられて
いる。ゲートバス配線３２は、走査線として機能してい
る。

【００４１】ゲート電極３３を覆って基板３１上の全面
に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化シリコン（ＳｉＯ
ｘ）などからなるゲート絶縁膜３４が形成されている。
ゲート電極３３の上方にあるゲート絶縁膜３４部分の上
には、ａ−Ｓｉ、多結晶シリコン、ＣｄＳｅなどから成
る半導体層３５が形成されている。半導体層３５の一方
の端部には、チタン、モリブデン、アルミニウムなどか
ら成るソース電極３６が重畳形成されている。このソー
ス電極３６には、前述のゲート絶縁膜３４を挟んでゲー
トバス配線３２と交差するソースバス配線３９が接続さ
れている。ソースバス配線３９は、信号線として機能し
ている。ソースバス配線３９もソース電極３６と同様な
金属で形成されている。

【００４２】また、半導体層３５の他方の端部には、ソ
ース電極３６と同様にチタン、モリブデン、アルミニウ
ムなどから成るドレイン電極３７が重畳形成されてい
る。ゲート電極３３、ゲート絶縁膜３４、半導体層３
５、ソース電極３６およびドレイン電極３７はＴＦＴ４
０を構成し、該ＴＦＴ４０はスイッチング素子の機能を
有している。

【００４３】ＴＦＴ４０が形成された基板３１上の全面
に、有機絶縁膜４２が形成されており、この有機絶縁膜
４２の反射電極３８が形成される領域には、先細状で先
端部の断面形状が円形の凸部４２ａが高さＨで形成され
ている。また、有機絶縁膜４２のドレイン電極３７部分
にはコンタクトホール４３が形成されている。

【００４４】上記ドレイン電極３７の半導体層３５と反
対側の端部には、アルミニウムからなる反射電極３８が
重畳形成されている。この反射電極３８の一部は、上記
コンタクトホール４３に充填されてドレイン電極３７に
電気的に接続されている。上記反射電極３８の上には、
アルミニウムからなる反射電極３８の表面を酸化処理し
てなる、アルミナからなる表面酸化膜３８ａが形成され
ており、その表面酸化膜３８ａを覆って基板３１上に
は、垂直配向膜４４が形成されている。

【００４５】次に、上側の対向基板の構成について述べ
る。基板４５上には、カラーフィルタ４６が形成されて
いる。カラーフィルタ４６の基板３１の反射電極３８に
対向する位置にはマゼンタまたは緑のフィルタ４６ａが
形成され、反射電極３８に対向しない位置にはブラック
のフィルタ４６ｂが形成されている。カラーフィルタ４
６上の全面にはＩＴＯ等から成る透明な対向電極４７、
さらにその上には配向膜４８が形成されている。

【００４６】このように構成されたＴＦＴ基板と対向基
板とは、反射電極３８とフィルタ４６ａとが一致するよ
うに対向して貼り合わせられ、間に液晶４９が注入され
ている。これにより、反射型液晶表示装置３０が構成さ
れる。

【００４７】次に、かかる構成の反射型液晶表示装置の
製造方法について説明する。

【００４８】先ず、基板３１上に、ゲート電極３３、ゲ
ート絶縁膜３４、半導体層３５、ソース電極３６および
ドレイン電極３７を所定の順序で形成する。これによ
り、ＴＦＴ４０が形成される。

【００４９】次に、ＴＦＴ４０が形成された基板３１上
の全面に、有機絶縁膜４２を形成する。

【００５０】次に、有機絶縁膜４２の反射電極３８が形
成される領域に、先細状で先端部の断面形状が円形の凸
部４２ａを高さＨで形成する。また、有機絶縁膜４２の
ドレイン電極３７部分に、コンタクトホール４３を形成
する。上記高さＨは、有機絶縁膜４２の形成方法や、こ
れにコンタクトホール４３を形成する工程上の問題を考
慮し、更に、液晶表示装置３０を作製する際のセル厚の
ばらつきを小さくすべく、１０μｍ以下が好ましい。

【００５１】次に、有機絶縁膜４２の円形の凸部４２ａ
が形成された領域上に、アルミニウムからなる反射電極
３８を形成する。このとき、反射電極３８は、コンタク
トホール４３においてドレイン電極３７と接続されるよ
うにする。

【００５２】次に、アルミニウムからなる反射電極３８
の表面に、酸化処理により５〜１０ｎｍの緻密なアルミ
ナからなる表面酸化膜３８ａを形成する。その酸化処理
としては、例えば室温の過酸化水素水に３〜１０分の浸
漬を行う、または室温の硝酸水に３〜１０分の浸漬を行
う、または１７０℃〜２００℃の大気雰囲気中にて３０
〜６０分の酸化を行うなどの処理が該当する。なお、こ
の反射電極の酸化処理において、大気中を含む酸素含有
雰囲気中の酸化処理により行った場合は、その酸化処理
の温度が後述する垂直配向膜に対する加熱硬化処理の温
度より高くなければ、グランジャン状態の液晶層が得ら
れない。

【００５３】次に、基板３１の少なくとも表面酸化膜３
８ａが形成された部分の上に、垂直配向膜材料を印刷に
より、またはスピンコーターなどにより塗布し、続いて
１６０〜１８０℃で焼成して硬化させ、つまり加熱硬化
処理を行い、垂直配向膜４４を形成する。これにより、
下側のＴＦＴ基板が作製される。

【００５４】次に、上側の対向基板を以下のようにして
作製する。先ず、基板４５上にカラーフィルタ４６を形
成する。このとき、カラーフィルタ４６の基板３１の反
射電極３８に対向する位置にはマゼンタまたは緑のフィ
ルタ４６ａを形成し、反射電極３８に対向しない位置に
はブラックのフィルタ４６ｂを形成する。次に、カラー
フィルタ４６上の全面に、ＩＴＯ等から成る透明な電極
４７を形成し、続いて、その上に配向膜４８を形成す
る。これにより、上側の対向基板が作製される。なお、
この対向基板は、上述したＴＦＴ基板よりも先に作製し
てもよい。

【００５５】次に、以上のようにして作製されたＴＦＴ
基板および対向基板のうちの少なくとも一方に、例えば
７μｍのスペーサを混入した接着性シール剤をスクリー
ン印刷し、続いて両基板を反射電極３８とフィルタ４６
ａとが一致するように対向して貼り合わせる。このと
き、両基板の間に空間が形成される。

【００５６】次に、上記空間に、例えば真空注入法によ
り液晶を注入し、液晶層４９を形成する。上記真空注入
法とは、前記空間と連通する孔を介して空間内部を真空
または真空に近い状態となし、また、空間と連通する別
の孔を介して液晶を空間内部に吸引させる方法である。
なお、液晶の空間への注入は、真空注入法に限らず、他
の公知の方法を採用することができる。以上の工程によ
り、反射型液晶表示装置３０が完成する。

【００５７】このようにして製造された本実施例の反射
型液晶表示装置においては、液晶駆動電極がアルミニウ
ムからなり、対向電極がＩＴＯからなる場合であって
も、液晶駆動電極の上にその表面酸化膜を形成すること
により、垂直配向性の高いグランジャン状態の液晶層が
得られた。

【００５８】なお、アルミニウムからなる反射電極を、
スパッタ法や蒸着法により真空状態で形成した場合で
も、該反射電極を大気中に取り出すと、当然のごとく自
然酸化膜が表面に形成される。その自然酸化膜の厚み
は、本願出願人が２５℃で計測した場合約３ｎｍであっ
た。しかし、この自然酸化膜を利用しても、液晶表示装
置で得られる液晶層はフォーカルコニック状態であり、
室温より高い温度で表面酸化処理を行う必要があること
が確認された。なお、最適な温度としては、１７０℃以
上２００℃以下がよい。但し、加熱硬化処理の温度より
も高い温度とする。なお、表面酸化膜の形成のために純
粋な酸素雰囲気中で酸化処理を行う場合は、大気雰囲気
中で酸化処理する場合より低温で酸化処理が可能となる
と考えられる。この場合において、本発明は、アルミニ
ウムからなる反射電極の表面がほぼ滑らかな状態を保ち
つつ表面酸化膜が形成されるならば、上述した温度範囲
である１７０℃〜２００℃よりも低い温度で酸化処理し
ても良い。一方、大気雰囲気中や純粋な酸素雰囲気中に
拘らず、特開昭５６−９４３８６で述べられているよう
な高い温度で処理を行うと、反射電極表面が荒れるため
に、反射光の指向性を失い明るい表示の実現が困難にな
る。

【００５９】また、表面酸化膜や酸化膜の形成には陽極
酸化法を使用しないのが好ましい。その理由は、表面散
乱を起こすバンフー構造を形成し易いからである。但
し、陽極酸化法を使用する場合は、表面酸化膜や酸化膜
を６ｎｍ以下になし、バンフー構造になりにくい膜厚と
する必要がある。

【００６０】上記実施例では液晶駆動電極をアルミニウ
ムにて形成したが、本発明はこれに限らず、反射特性を
損なわない範囲であればアルミニウムを主成分とする金
属を使用しても良い。アルミニウムを主成分とする金属
としては、アルミニウム中に、シリコン、銅、マグネシ
ウム、チタンおよびタンタルなどの高融点金属のうちの
１種または２種以上を１０重量％以下で混入した金属を
使用することができる。

【００６１】また、上記実施例では反射電極の上にアル
ミナからなる表面酸化膜３８ａを形成したが、本発明は
これに限らず、少なくとも反射電極の上に、スパッタ法
などによりシリコン酸化膜などの酸化膜を５０〜１００
ｎｍの厚さで形成してもよく、その場合にも同様の効果
が得られる。

【００６２】図３は、シリコン酸化膜を基板全面に形成
した場合の反射型液晶表示装置の断面図を示す。この図
において、有機絶縁膜４２の上に形成されているのがシ
リコン酸化膜３８ｂであり、図１と異なるのは、ＴＦＴ
４０の上の有機絶縁膜４２部分をも覆って形成されてい
る点である。

【００６３】本発明は、反射電極の形成から配向膜の塗
布、硬化にかかる工程の製造方法に関するものであるか
ら、スイッチング素子がＴＦＴの場合について実施例で
説明したが、ＭＩＭやダイオードリングなどの２端子素
子である反射型液晶表示装置にも同様にして適用でき
る。

【００６４】また、本発明は、一対の基板のどちらか一
方の基板の電極がアルミニウムまたはアルミニウムを主
成分とする金属薄膜よりなる反射電極であり、該反射電
極の上層に垂直配向膜を有する液晶表示装置に関するも
のであるので、一例として以下に示す液晶モードに適用
できる。その一つとしては、図１７に示すように、一対
の基板１００、１０１の両方ともに垂直配向膜１０２、
１０３が形成され、電界印加時｛図１７の（ｂ）参照｝
に液晶層１０４中の液晶および内在色素１０５の長軸方
向が電界方向（図示せず）に並ぶネガ型ＷＴモードが該
当する。図１７の（ａ）は電界非印加時を示す。図１７
中の１０７はアルミニウムからなる反射電極、１０６は
反射電極１０７の表面を酸化処理してなる表面酸化膜、
１０８はＩＴＯ等からなる透明な対向電極である。

【００６５】他の一つとしては、図１８に示すように、
一対の基板１１０、１１１の両方ともに垂直配向膜１１
２、１１３が形成され、電界非印加時｛図１８の（ａ）
参照｝に液晶層中の液晶１１４および内在色素１１５の
長軸方向が基板１１０等に対して垂直になっているポジ
型ＷＴモードが該当する。図１８の（ｂ）は電界印加時
を示す。図１８中の１１７はアルミニウムからなる反射
電極、１１６は反射電極１１７の表面を酸化処理してな
る表面酸化膜、１１８はＩＴＯ等からなる透明な対向電
極である。

【００６６】更に他の一つとしては、図１９に示すよう
に、一対の基板１２０、１２１の反射電極１２７側の基
板１２１に垂直配向膜１２３を有し、もう一方の基板１
２０の透明な対向電極１２８の上にラビング等の方法に
より平行配向処理された平行配向膜１２２を有し、上記
基板１２０の対向電極１２８が形成されている面と反対
側の面には偏光板１２９を有する液晶表示装置で、電界
印加時｛図１９の（ｂ）参照｝に液晶層１２４中の液晶
の長軸方向が基板１２０等に対して平行になるモードが
該当する。図１９の（ａ）は電界非印加時を示す。図１
９中の１２６は反射電極１２７の表面を酸化処理してな
る表面酸化膜である。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする
金属からなる反射電極とＩＴＯからなる電極との間が液
晶層が挟持された反射型液晶表示装置において、垂直配
向性の高いグランシャンな液晶層が得られるため、液晶
表示装置のコントラストが高まり、応答速度が速くな
る。また、駆動電圧が下がることにより、表示装置の消
費電力を低下させることができるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である反射型液晶表示装置を
示す断面図である。

【図２】図１の反射型液晶表示装置を構成する下側のＴ
ＦＴ基板を示す平面図である。

【図３】本発明の一実施例である他の反射型液晶表示装
置を示す断面図である。

【図４】従来の技術に用いられる液晶表示装置のアクテ
ィブマトリクス基板の平面図である。

【図５】図４の線Ｖ−Ｖによる断面図である。

【図６】従来の技術に用いられる液晶表示装置の金属薄
膜層（反射板）を示す断面形状図である。

【図７】従来の技術に用いられる液晶表示装置の金属薄
膜層（反射板）を示す断面形状図である。

【図８】従来の技術に用いられる液晶表示装置の金属薄
膜層（反射板）を示す断面形状図である。

【図９】従来の技術に用いられる液晶表示装置の多層構
造の金属薄膜層を示す断面形状図である。

【図１０】従来の技術に用いられる液晶表示装置のアル
ミニウム合金を加熱して析出物をエッチング除去して形
成した反射板の断面形状図である。

【図１１】従来の技術に用いられる液晶表示装置の樹脂
内に金属酸化物を混入して形成した反射板の断面図であ
る。

【図１２】従来の技術に用いられる液晶表示装置のアル
ミニウム電極表面を陽極酸化して５〜５０μｍのバンフ
ー構造のアルミナ層を形成した反射板の断面図である。

【図１３】従来の技術に用いられる液晶表示装置の反射
板の断面図である。

【図１４】従来の技術に用いられる液晶表示装置の反射
板の断面図である。

【図１５】フォーカルコニック状態の液晶層を示す模式
図である

【図１６】グランジャン状態の液晶層を示す模式図であ
る。

【図１７】本発明の適用が可能な液晶モード例を示す模
式図（正面図）である。

【図１８】本発明の適用が可能な他の液晶モード例を示
す模式図（正面図）である。

【図１９】本発明の適用が可能な更に他の液晶モード例
を示す模式図（正面図）である。

【符号の説明】

３０反射型液晶表示装置３１基板３２ゲートバス配線３３ゲート電極３４ゲート絶縁膜３５半導体層３６ソース電極３７ドレイン電極３８反射電極３８ａ表面酸化膜３８ｂシリコン酸化膜３９ソースバス配線４０ＴＦＴ４２有機絶縁膜４２ａ凸部４３コンタクトホール４４垂直配向膜４５基板４６カラーフィルタ４６ａマゼンタまたは緑のフィルタ４６ｂブラックのフィルタ４７対向電極４８配向膜４９液晶層１００、１０１基板１０２、１０３垂直配向膜１０４液晶層１０５内在色素１０６表面酸化膜１０７反射電極１０８対向電極１１０、１１１基板１１２、１１３垂直配向膜１１４液晶１１５内在色素１１７反射電極１１６表面酸化膜１１８対向電極１２０、１２１基板１２２平行配向膜１２３垂直配向膜１２４液晶層１２６表面酸化膜１２７反射電極１２８対向電極１２９偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−243918（ＪＰ，Ａ) 特開平４−212931（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−84530（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−129413（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335 520 G02F 1/1343

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を各々有する一対の基板間に液晶が
挟持され、該一対の基板のどちらか一方の電極がアルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする金属薄膜より
なる反射電極であり、該反射電極が基板上の一部に形成
された凹凸部分の上に形成され、該反射電極の上に、厚
みが５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の反射電極の表面酸化膜を
間に介装して絶縁性を有する垂直配向膜が形成されてい
る反射型液晶表示装置の製造方法であって、該一方の基板上に形成されたアルミニウムまたはアルミ
ニウムを主成分とする金属薄膜を所定の形状にパターニ
ングし反射電極を形成する工程と、該反射電極の表面を酸化処理して該表面酸化膜を得る工
程と、少なくとも該表面酸化膜の上に垂直配向膜を形成して該
垂直配向膜に加熱硬化処理を行う工程と、を含み、該酸化処理を、酸素を含む雰囲気中であって、該加熱硬
化処理する温度よりも高い１７０℃以上２００℃以下の
温度で行う、反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】電極を各々有する一対の基板間に液晶が
挟持され、該一対の基板のどちらか一方の電極がアルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする金属薄膜より
なる反射電極であり、該反射電極が基板上の一部に形成
された凹凸部分の上に形成され、該反射電極の上に、厚
みが５ｎｍ以上１０ｎｍ以下の反射電極の表面酸化膜を
間に介装して絶縁性を有する垂直配向膜が形成されてい
る反射型液晶表示装置の製造方法であって、該一方の基板上に形成されたアルミニウムまたはアルミ
ニウムを主成分とする金属薄膜を所定の形状にパターニ
ングし反射電極を形成する工程と、該反射電極の表面を酸化処理して該表面酸化膜を得る工
程と、少なくとも該表面酸化膜の上に垂直配向膜を形成して該
垂直配向膜に加熱硬化処理を行う工程と、を含み、該表面酸化膜を、該反射電極を有する基板を過酸化水素
水あるいは硝酸水中に浸漬して形成する、反射型液晶表
示装置の製造方法。