JP3284187B2

JP3284187B2 - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP3284187B2
Application number: JP07531798A
Authority: JP
Inventors: 真澄久保; 陽三鳴瀧; 厚志伴; 尚幸島田; 幹雄片山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-03-24
Publication date: 2002-05-20
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: JPH11281972A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワードプロセッサ
やパーソナルコンピューターなどのＯＡ機器や、電子手
帳などの携帯情報機器、あるいは液晶モニターを備えた
カメラ一体型ＶＴＲなどに用いられる液晶表示装置およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電
力であるという特徴を生かして、ワードプロセッサやパ
ーソナルコンピューターなどのＯＡ機器や、電子手帳な
どの携帯情報機器、あるいは液晶モニターを備えたカメ
ラ一体型ＶＴＲなどに広く用いられている。

【０００３】このような液晶表示装置には、画素電極に
ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの透
明導電性薄膜を用いた透過型の液晶表示装置と、画素電
極に金属などの反射電極を用いた反射型の液晶表示装置
とがある。

【０００４】本来、液晶表示装置はＣＲＴ（ブラウン
管）やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などとは異な
り、自ら発光する自発光型の表示装置ではないため、透
過型の液晶表示装置の場合には、液晶表示装置の背後に
蛍光管などの照明装置、所謂バックライトを配置して、
そこから入射される光によって表示を行っている。ま
た、反射型の液晶表示装置の場合には、外部からの入射
光を反射電極によって反射させることによって表示を行
っている。

【０００５】この反射型の液晶表示装置に用いられる表
示モードとしては、現在透過型の液晶表示装置に広く用
いられているＴＮ（ツイステッドネマティック）モード
やＳＴＳ（スーパーツイステッドネマティック）モード
などの偏光板を利用して表示を行うタイプのもののほ
か、偏光板を用いないために明るい表示を実現すること
が可能である相転移型ゲストホストモードについても、
近年盛んに開発が行われている。

【０００６】しかしながら、このような反射型の液晶表
示装置の場合には、上述のようにバックライトを使用し
ないために、消費電力を極めて小さくすることができる
という利点を有しているものの、周囲の明るさなどの使
用環境あるいは使用条件によって表示の明るさやコント
ラストが左右されてしまうという問題を有している。

【０００７】また、透過型の液晶表示装置の場合には、
上述のようにバックライトを用いて表示を行うために、
周囲の明るさにさほど影響されることなく、明るくて高
コントラストを有する表示を行うことができるという利
点を有しているものの、通常バックライトは液晶表示装
置の全消費電力のうち５０％以上を消費することから、
消費電力が大きくなってしまうという問題を有してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、反射型の
液晶表示装置においては、周囲の明るさなどの使用環
境、特に外光が暗い場合には視認性が極端に低下すると
いう欠点を有しており、また、一方の透過型の液晶表示
装置においても、これとは逆に外光が非常に明るい場
合、例えば晴天下などでの視認性が低下してしまうとい
うような問題を有していた。

【０００９】そこで、このような問題点を解決するため
の手段として、入射光をある反射率と透過率とで反射お
よび透過させるさせるような半透過反射膜を使用するこ
とにより、反射型と透過型との両方の機能を合わせ持っ
た液晶表示装置が、例えば特開平７−３３３５９８号公
報に開示されている。

【００１０】しかしながら、上述した入射光をある反射
率と透過率とで反射および透過させるような半透過反射
膜は、金属薄膜により形成する場合には、吸収係数の大
きな材料を用いる必要があり、入射光の内部吸収が大き
く、表示に利用されない散乱光が生じてしまい光の利用
効率が悪いという問題を有している。また、金属膜に微
細な穴を形成する場合には、膜の構造があまりにも微細
なために制御が困難であり、均一な特性の膜を生産する
ことが困難であるという問題を有している。

【００１１】一方、特開平６−２７４８１号公報には、
絶縁基板に感光性樹脂を塗布してパターン化し、さらに
熱処理を行ってパターン部分の上縁部を丸くなるように
角落としを行い、その後、パターンが形成された絶縁性
基板の上に光反射効率の高い反射薄膜を形成するような
反射板を使用した反射型液晶表示装置が開示されてい
る。

【００１２】このようにして作製された反射板は、凹凸
形状の再現性も良好であり、反射薄膜の不規則な凹凸表
面が滑らかであるため、干渉や多重反射が少なく明るい
反射表示を可能としている。

【００１３】しかしながら、このような従来の反射型の
液晶表示装置においては、反射電極の凹凸形状の制御性
が良いというものの、露光工程での凹凸形状のパターン
ニングむらや、熱処理工程での熱伝導むらなど、量産時
においてはその制御性にまだまだ多くの問題を有してい
る。そして、このようなプロセスむらにより凹凸形状の
ばらつきが生じてしまい、ひいては反射特性のばらつき
や表示むらなどが生じてしまっている。

【００１４】したがって、上述したような従来の反射型
の液晶表示装置では、例えば晴天時の光線下や手元光源
下などの周囲光が非常に明るい場合などにおいては、ば
らつきによる表示特性の問題は少ないものの、間接照明
下や薄暗い室内などの周囲光が比較的暗い場合などにお
いては、反射特性のばらつきによる表示特性への影響が
大きくなってしまい、生産ロット間によって表示認識可
能な周囲光強度が異なってしまうなどという問題を有し
ている。

【００１５】本発明は、上述したような液晶表示装置に
おける問題点に鑑みなされたものであって、その目的と
するところは、周囲光がどのような状態であっても光の
利用効率の高い表示を可能とする反射透過両用型の液晶
表示装置およびそれを生産性良く実現するための製造方
法を提供することを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、液晶層を挟んで互いに対向して配置される一対の基
板のうちの一方側の基板上に、光反射効率の高い材料か
らなる反射部と光透過効率の高い材料からなる透過部と
を分割して１画素内に構成する画素電極が形成されてな
る液晶表示装置であって、前記反射機能を有する材料か
らなる反射部は、その上表面が連続する波状に形成され
ていることを特徴としており、そのことにより、上記目
的は達成される。

【００１７】なお、このとき、前記反射機能を有する材
料からなる反射部の下側には、複数の凹凸形状を有する
感光性の高分子樹脂膜が形成されていることが好まし
い。

【００１８】本発明の液晶表示装置の製造方法は、液晶
層を挟んで互いに対向して配置される一対の基板のうち
の一方側の基板上に、光反射効率の高い材料からなる反
射部と光透過効率の高い材料からなる透過部とを分割し
て１画素内に構成する画素電極が形成されてなる液晶表
示装置の製造方法であって、前記一方側の基板上に、前
記光透過効率の高い材料からなる透過部をソースバスラ
インの形成と同時に形成する工程と、前記一方側の基板
上の前記反射部を形成する領域に、複数の凹凸形状を有
する感光性の高分子樹脂膜を形成する工程と、前記高分
子樹脂膜上に、前記光反射効率の高い材料からなる反射
部を形成する工程と、を含むことを特徴としており、そ
のことにより、上記目的は達成される。

【００１９】また、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、液晶層を挟んで互いに対向して配置される一対の基
板のうちの一方側の基板上に、光反射効率の高い材料か
らなる反射部と光透過効率の高い材料からなる透過部と
を分割して１画素内に構成する画素電極が形成されてな
る液晶表示装置の製造方法であって、前記一方側の基板
上に、前記光透過効率の高い材料からなる透過部をソー
スバスラインの形成と同時に形成する工程と、前記透過
部を含む基板上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜
上に前記光反射効率の高い材料を形成する工程と、前記
光反射効率の高い材料をパターンニングすることによ
り、前記反射部を形成する工程とを有し、前記反射部の
パターンニングの際に、少なくとも透過部上および端子
電極上に形成された前記光反射効率の高い材料を同時に
除去することを特徴としており、そのことにより、上記
目的は達成される。

【００２０】以下、本発明の作用について簡単に説明す
る。

【００２１】本発明の液晶表示装置によれば、１つの表
示画素に光反射効率の高い材料からなる反射部と光透過
効率の高い材料からなる透過部とを作り込むことによ
り、周囲が真っ暗の場合には、バックライトからの透過
部を透過する光を利用して表示を行なう透過型の液晶表
示装置として、また、外光が暗い場合には、バックライ
トからの透過部を透過する光と光反射率の比較的高い膜
により形成された反射部により反射する光との両方を利
用して表示を行う反射透過両用型の液晶表示装置とし
て、さらに、外光が明るい場合には、光反射率の比較的
高い膜により形成された反射部により反射する光を利用
して表示を行う反射型の液晶表示装置として用いること
ができる。

【００２２】つまり、本発明では、光反射効率の高い材
料からなる反射部と光透過効率の高い材料からなる透過
部とを分割して１画素内に構成する画素電極を形成して
いることにより、上記何れの場合においても光の利用効
率が良好で生産性に優れた液晶表示装置を実現すること
が可能となっている。

【００２３】また、本発明では、反射機能を有する材料
からなる反射部の上表面を連続する波状に形成している
ことにより、反射部が平坦な場合と比較して、散乱手段
を設けることなく写り込みを防止することができ、ペー
パーホワイト表示を実現することが可能となっている。

【００２４】また、本発明では、反射機能を有する材料
からなる反射部の下側に複数の凹凸形状を有する感光性
の高分子樹脂膜を形成していることにより、連続する滑
らかな凹凸形状に多少のばらつきがあっても表示に影響
することのない液晶表示装置を生産性良く実現すること
が可能となっている。

【００２５】また、本発明では、光透過効率の高い材料
からなる透過部をソースバスラインの形成と同時に形成
していることにより、透過部をソースバスラインと同工
程により作製することができるので、液晶表示装置の製
造プロセスを大幅に短縮することが可能となっている。

【００２６】また、本発明では、透過部と反射部との間
に保護膜を形成しているため、透過部と反射部との間で
起こる電触を防止することが可能となっている。

【００２７】さらに、本発明では、反射部のパターンニ
ングの際に、透過部上および端子電極上の反射材料を同
時に除去していることにより、液晶表示装置の製造プロ
セスを大幅に短縮することが可能となっている。

【００２８】ここで、バックライトから発せられた光
は、透過部の領域については、そのまま透過して基板を
抜けて行くが、反射部の領域については、反射部の裏面
で反射されてバックライトに戻され、再び基板側に反射
して、その光の一部が透過部の領域を通過して基板を抜
けて行くようになっている。

【００２９】このとき、特に、反射部が平坦形状の場合
には正反射が主に発生するので有効に透過部の領域を通
過するような光に変換することが困難であったが、本発
明においては、反射部を連続する波状としていることに
より、バックライトから発せられた光は散乱され、バッ
クライトの正面方向に効率よく光を戻すことが可能にな
り、これまでの透過型の液晶表示装置と違って実際の開
口率以上の光を有効に利用することが可能となってい
る。

【００３０】ここで、本発明の液晶表示装置における干
渉色について、その原理を簡単に説明する。

【００３１】図１１は、干渉色の発生を示す概念図であ
り、ガラス基板側から光が入射し、その入射光が反射膜
で反射されてガラス基板から出射する状態を示してい
る。

【００３２】この場合において、干渉色の発生は、入射
角θｉで入射した光が反射膜の凸部上と麓部とで反射さ
れ、出射角θｏで出射する場合に起こると考えられる。
そのときの両光の光路差δは下記１式により表される。

【００３３】 δ＝Ｌｓｉｎθｉ＋ｈ（１／ｃｏｓθｉ´＋１／ｃｏｓθｏ´）・ｎ−｛Ｌｓｉｎθｏ＋ｈ（ｔａｎθｉ´＋ｔａｎθｏ´）ｓｉｎθｏ｝＝Ｌ（ｓｉｎθｉ−ｓｉｎθｏ）＋ｈ｛（１／ｃｏｓθｉ´＋１／ｃｏｓθ ｏ´）・ｎ−（ｔａｎθｉ´＋ｔａｎθｏ´）ｓｉｎθｏ｝・・・（１）但し、θｉ´は反射膜の麓部での入射角、θｏ´は反射
膜の麓部での出射角、Ｌは両光のガラス基板への入射点
間の距離、ｈは両光が反射される反射膜の凸部の麓部に
対する高さ、ｎはガラス基板の屈折率である。

【００３４】この１式は、θｉ＝θｏ、θｉ´＝θｏ´
のときにのみ計算できるから、このとき、θｉ＝θｏ＝
θ、θｉ´＝θｏ´＝θ´とすると、光路差δは下記２
式により表される。

【００３５】 δ＝ｈ｛２ｎ／ｃｏｓθ´−２ｔａｎθ´・ｓｉｎθ｝・・・（２）一方、任意の波長λ₁とλ₂とを考慮すると、δ／λ₁＝
ｍ±１／２（ｍは整数）のとき弱め合い、δ／λ₂＝ｍ
のとき強め合う。よって、下記３式が成り立つことにな
る。

【００３６】 δ（１／λ₁−１／λ₂）＝１／２・・・（３）この３式は、下記４式としても表される。

【００３７】 δ＝（λ₁・λ₂）／２・（λ₂−λ₁）・・・（４）したがって、上記２式と４式とにより、高さｈは下記５
式により表すことができる。

【００３８】ｈ＝１／２・｛（λ₁・λ₂）／（λ₂−λ₁）｝・｛ｃｏｓθ´／（２ｎ−２ｓｉｎθ´・ｓｉｎθ）｝・・・（５）以上のことより、干渉色を無くすためには、反射膜の反
射面を連続する波状に形成すればよいことが判った。

【００３９】そこで、本発明では、このような反射膜を
形成する方法として、少なくとも２以上で高さが異なる
凸部を板状のベース部材の上に形成し、更に、その凸部
を有するベース部材の上に高分子樹脂膜を作成し、その
上に光反射効率の高い材料で反射薄膜を形成するように
した。

【００４０】このようにして形成される反射薄膜を反射
透過両用型の液晶表示装置における反射部に適用する
と、その反射部は反射面が連続する波状となっているこ
とから反射した光の干渉がなくなる。また、凸部をフォ
トマスクを用いて光学的に形成する場合には、光照射条
件を同一にすることにより再現性よく凸部を形成するこ
とが可能となる。

【００４１】なお、本発明の反射透過両用型の液晶表示
装置においては、光透過効率の高い材料からなる透過部
には上述した凸部を形成しない方が透過部における透過
効率が向上するため好ましいが、凸部が透過部に形成さ
れていたとしても透過光を用いた表示は可能である。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて簡単に説明する。

【００４３】図１は、本発明の実施の形態における反射
透過両用型の液晶表示装置を示した断面図である。

【００４４】図１に示すように、ガラス基板１１の上に
はゲート絶縁膜１１ａが形成されている。また、光反射
機能を有する反射電極１９の下に位置するガラス基板１
１上の領域には、高さの高い凸部１４ａおよび高さの低
い凸部１４ｂとがランダムに形成されており、これら凸
部１４ａおよび凸部１４ｂの上には、高分子樹脂膜１５
が形成されている。

【００４５】このように、本実施の形態では、ガラス基
板１１上のゲート絶縁膜１１ａ上に、凸部１４ａおよび
凸部１４ｂが形成されており、したがって、上述した高
分子樹脂膜１５の上表面は、上述した凸部１４ａおよび
凸部１４ｂの存在により、連続する波状となっている。
なお、この高分子樹脂膜１５は、反射電極１９の下方だ
けでなくガラス基板１１のほぼ全域にわたって形成され
ている。

【００４６】そして、凸部１４ａおよび凸部１４ｂ上に
形成された上表面が連続する波状となっている高分子樹
脂膜１５部分の上には、上述した反射電極１９が形成さ
れており、この反射電極１９は光反射機能を有する材料
により形成されている。

【００４７】また、本発明の液晶表示装置では、反射電
極１９とは別に透明電極１８も形成されており、この透
明電極１８は光透過機能を有する材料である例えばＩＴ
Ｏ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などにより形
成されている。

【００４８】このようにして作製された本実施の形態に
おけるアクティブマトリクス基板の裏面には、モジュー
ル実装の際に偏光板４０が貼り合わされ、さらにバック
ライト４１が偏光板４０の外側に具設されている。

【００４９】ここで、このバックライト４１から発せら
れた光は、透明電極１８の領域については、そのまま透
過してアクティブマトリクス基板を抜けて行くが、反射
電極１９の領域については、反射電極１９の裏面で反射
されてバックライト４１に戻されてしまう。このとき、
反射電極１９は、裏表面も連続する波状となっているた
め、バックライト４１から発せられた光は、図１中の矢
印に示すように散乱され、再びアクティブマトリクス基
板側に反射して、その光の一部が透明電極１８の領域を
通過してアクティブマトリクス基板を抜けて行くように
なっている。

【００５０】このように、本実施の形態で用いたような
反射電極１９が形成されたアクティブマトリクス基板に
よれば、反射電極１９により反射されたバックライト光
をも利用することが可能になるため、これまでの透過型
の液晶表示装置とは違って実際の開口率以上の光を有効
に利用することが可能になる。特に、反射電極１９が平
坦形状の場合には正反射が主に発生するので有効に透明
電極１８の領域を通過するような光に変換することが困
難であったが、本実施の形態では、反射電極１９の形状
を連続する波状としていることにより、バックライト４
１の正面方向に効率よく光を戻すことが可能になり、よ
り一層光を有効利用することが可能となっている。

【００５１】ここで、図２に、反射電極１９の反射率を
標準白色板比約９０％、バックライト４１の反射率を約
９０％、偏光板４０の透過率を約４０％としたときの開
口率と透過率・反射率との関係を示す。ただし、図２に
示す開口率と透過率・反射率の関係については、全面画
素電極として計算しており、バスラインやアクティブ素
子などの影響については考慮していない。

【００５２】図２に示すように、対向基板側から入射す
る外光の反射電極１９での反射率は、反射電極１９の反
射率と画素電極に占める反射電極１９の割合とを掛け合
わせた値となる。また、バックライト４１側から入射す
るバックライト光の透明電極１８を通過する透過率は、
バックライト光を１とした場合、単純な開口率（画素電
極領域に占める透明電極１８の割合）ａだけではなく、
反射電極１９により反射されたバックライト光のうち、
利用される成分を加えた値ｂになる。

【００５３】このように、反射電極１９で反射されたバ
ックライト光も利用しているため、通常の透過型の液晶
表示装置とは違って、実際の開口率以上に光を有効利用
することが可能になっている。

【００５４】次に、図３に、開口率と光透過効率（透過
率／開口率）との関係を示す。図３に示すように、開口
率が４０％の場合には、バックライト４１から直接透明
電極１８を通過する光に対して、約５０％の強度の反射
電極１９で反射されたバックライト光も利用できること
が計算上で分かった。つまり、図３に示す計算の結果よ
り、画素電極領域に占める反射電極１９の割合が大きい
ほど反射電極１９で反射されたバックライト光の利用効
率も高くなることが分かる。

【００５５】（実施の形態１）以下、本発明の具体的な
実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

【００５６】図４は、本発明の実施の形態１における反
射透過両用型の液晶表示装置を示した平面図であり、図
５（ａ）（ｂ）、図６（ａ）（ｂ）、図７（ａ）（ｂ）
は、図４に示す液晶表示装置のＡ−Ａ線部分におけるプ
ロセス断面図である。

【００５７】図４および図７（ｂ）に示すように、この
反射透過両用型のアクティブマトリクス基板２０は、絶
縁基板であるガラス基板１１の上に、走査線としての複
数のゲートバスライン２２および信号線としてのソース
バスライン２４が交互に交差して設けられている。各ゲ
ートバスライン２２および各ソースバスライン２４によ
って囲まれた矩形状の領域内には、光反射効率の高い材
料からなる反射電極１９と、それとは別に、光透過効率
の高い材料からなる透明電極１８とが配置されており、
これら反射電極１９と透明電極１８とで画素電極を形成
している。

【００５８】この各画素電極が配置された領域内の隅部
には、ゲートバスライン２２から絵素電極に向かって延
説されたゲート電極２３が分岐されており、このゲート
電極２３の先端部分にスイッチング素子として薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）２１が形成されている。上記ゲート
電極２３はＴＦＴ２１の一部を構成する。

【００５９】ＴＦＴ２１は、図７（ｂ）に示すように、
ガラス基板１１の上に形成された上記ゲート電極２３の
上方に配設されている。ゲート電極２３は、ゲート絶縁
膜１１ａによって覆われており、ゲート絶縁膜１１ａの
上には、ゲート電極２３の上方を覆うように半導体層２
７が積層されている。

【００６０】この半導体層２７上の両端部を覆って一対
のコンタクト層２８、２８が形成されている。

【００６１】ソースバスライン２４はソース電極２５に
電気的に接続されており、コンタクト層２８上に形成さ
れたソース電極２５の先端部がゲート電極２３の上に絶
縁状態で重畳されて、各ＴＦＴ２１の一部を構成する。
ゲート電極２３の上には、ソース電極２５とは間隔を空
け、かつ、ゲート電極２３とは絶縁状態で重畳してＴＦ
Ｔ２１のドレイン電極２６がコンタクト層２８上に設け
られている。そして、このドレイン電極２６は下地電極
３１ａを介して画素電極に電気的に接続されている。

【００６２】このとき、下地電極３１ａと次段のゲート
バスライン２４とが、ゲート絶縁膜１１ａを介して重な
るような構造とすることにより補助容量を形成してい
る。また、この下地電極３１ａを後述する凹凸部が存在
するほぼ全領域に形成することにより、プロセスの影響
を均一にすることが可能となる。

【００６３】一方、上述した光反射効率の高い材料から
なる反射電極１９の下には、ガラス基板１１の上にラン
ダムに形成した高さの高い凸部１４ａおよび高さの低い
凸部１４ｂと、これら凸部１４ａおよび１４ｂの上に形
成された高分子樹脂膜１５とが存在する。

【００６４】この高分子樹脂膜１５の上表面は、上述し
た凸部１４ａおよび１４ｂの存在により、連続する波状
となっている。そして、高分子樹脂膜１５は、反射電極
１９の下方だけでなくガラス基板１１のほぼ全域にわた
って形成されており、材質としては本実施の形態１で
は、例えば、東京応化社製のＯＦＰＲ−８００を使用し
ている。

【００６５】上述した凸部１４ａおよび１４ｂの上に存
在し、上表面が連続する波状となっている高分子樹脂膜
１５部分の上には、上述した反射電極１９が形成されて
おり、この反射電極１９は、光反射効率の高い、例えば
Ａｌにより形成されている。なお、反射電極１９はコン
タクトホール２９を介してドレイン電極２６と電気的に
接続されている。

【００６６】また、本発明の反射透過両用型の液晶表示
装置においては、反射電極１９とは別に透明電極１８が
形成されており、この透明電極１８は光透過効率の高い
材料、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄ
ｅ）などにより形成されている。

【００６７】次に、この反射透過両用型のアクティブマ
トリクス基板２０の要部である反射電極１９および透明
電極１８の形成方法を図面に基づいて説明する。図５
（ａ）（ｂ）、図６（ａ）（ｂ）、図７（ａ）（ｂ）
は、図４に示す液晶表示装置のＡ−Ａ線部分におけるプ
ロセス断面図である。

【００６８】まず、図５（ａ）に示すように、ガラス基
板１１上には、Ｃｒ、Ｔａなどからなる複数のゲートバ
スライン２２（図４参照）と、このゲートバスライン２
２から分岐したゲート電極２３とが形成されている。

【００６９】そして、これらゲートバスライン２２およ
びゲート電極２３を覆って、ガラス基板１１上の全面
に、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘなどからなるゲート絶縁膜１１
ａが形成されており、ゲート電極２３の上方のゲート絶
縁膜１１ａ上には、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）や多結
晶シリコン、ＣｄＳｅなどからなる半導体層２７が形成
されている。そして、この半導体層２７の両端部には、
非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）などからなるコンタクト層
２８、２８が形成されている。

【００７０】このコンタクト層２８、２８のうちの一方
側上には、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌなどからなるソース電極２
５が重畳形成されており、また他方側上には、ソース電
極２５と同様に、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌなどからなるドレイ
ン電極２６が重畳形成されている。

【００７１】なお、本実施の形態１では、ガラス基板１
１としては、例えばコーニング社製の商品名が７０５９
である厚さ１．１ｍｍのものを用いた。

【００７２】そして、図５（ｂ）に示すように、ソース
バスライン２４を構成する金属層３１と、この金属層３
１を用いて、この金属層３１の形成と同時に下地電極３
１ａをスパッタ法によって形成した。

【００７３】続いて、図６（ａ）に示すように、ソース
バスライン２４を構成するＩＴＯ層３０をスパッタ法に
よってパターニングした。

【００７４】本実施の形態１においては、ソースバスラ
イン２４を構成する層を金属層３１とＩＴＯ層３０との
２層構造とした。この構造には、仮にソースなライン２
４を構成する金属層３１の一部に膜の欠陥があったとし
ても、ＩＴＯ層３０によって電気的に接続されるためソ
ースバスライン２４の断線を少なくすることができると
いう利点がある。

【００７５】このＩＴＯ層３０を用いて、このＩＴＯ層
３０の形成と同時に画素電極を構成する透明電極１８を
形成した。このようにすることで、透明電極１８をソー
スバスライン２４の形成時に同時に作り込むことがで
き、層数増加を招くことがなくなる。

【００７６】次に、図６（ｂ）に示すように、光感光性
樹脂のレジスト膜１２からなる角落としされた断面略円
形状の凸部１４ａおよび１４ｂを反射電極１９がパター
ニングされる領域の下に形成する。このとき、透明電極
１８上には、液晶層に効率良く電圧を印加するために凸
部１４ａおよび１４ｂを形成しない方が好ましいが、例
え透明電極１８上に形成したとしても光学的には大きな
影響を与えることはない。

【００７７】ここで、この反射部領域に形成された凸部
１４ａおよび１４ｂの形成プロセスについて、図８
（ａ）〜（ｄ）を用いて簡単に説明する。

【００７８】まず、図８（ａ）に示すように、ガラス基
板１１（実際は、図６（ｂ）に示すように、ガラス基板
１１上には、金属層３１と下地電極３１ａとが既に形成
されている。）の上に、光感光性樹脂からなるレジスト
膜１２をスピンコート方式により形成する。なお、レジ
スト膜１２としては、後述する高分子樹脂膜１５と同一
の材料であるＯＦＰＲ−８００の光感光性樹脂を、好ま
しくは５００ｒｐｍから３０００ｒｐｍ、本実施の形態
１では１５００ｒｐｍで３０秒スピンコートし、レジス
ト膜１２の厚さを２．５μｍとした。

【００７９】次に、このレジスト膜１２が形成されたガ
ラス基板１１を、例えば９０℃で３０分間プリベークす
る。

【００８０】続いて、図９に示すような、例えば板体１
３ｃに２種類の円形のパターン孔１３ａ、１３ｂが形成
されているフォトマスク１３を使用し、このフォトマス
ク１３を、図８（ｂ）に示すようにレジスト膜１２の上
方に配置して、このフォトマスク１３の上方から図の矢
印で示すように露光する。

【００８１】なお、本実施の形態１におけるフォトマス
ク１３は、直径５μｍの円形をしたパターン孔１３ａ
と、直径３μｍの円形をしたパターン孔１３ｂとがラン
ダムに配置されており、相互に近接するパターン孔の間
隔は、少なくとも２μｍ以上離隔されている。ただし、
あまり離隔し過ぎると、高分子樹脂膜１５の上表面が連
続する波状となり難い。

【００８２】次に、例えば東京応化製のＮＭＤ−３から
なる濃度２．３８％の現像液を使用して現像を行なう。
これにより、図８（ｃ）に示すように、ガラス基板１１
の一方の反射部領域表面に、高さの異なる微細な凸部１
４ａ´、１４ｂ´が多数個形成される。これら凸部１４
ａ´、１４ｂ´は上縁が角張っている。本実施の形態１
では、直径５μｍのパターン孔１３ａによって高さ２．
４８μｍの凸部１４ａが形成され、直径３μｍのパター
ン孔１３ｂによって高さ１．６４μｍの凸部１４ｂが形
成された。

【００８３】これらの凸部１４ａ´、１４ｂ´の高さ
は、パターン孔１３ａ、１３ｂの大きさ、露光時間、現
像時間によって変化させることが可能であり、パターン
孔１３ａ、１３ｂの大きさとしても、上述のサイズに限
定されるものではない。

【００８４】次に、図８（ｄ）に示すように、凸部１４
ａ´、１４ｂ´を形成したガラス基板１１を２００℃で
１時間加熱して熱処理を行なう。これによって、図８
（ｃ）に示したように上端部に角部を有する現像された
ままの凸部１４ａ´、１４ｂ´を軟化させて、前記角部
が丸くなった、つまり角落としされた断面略円形状の凸
部１４ａ、１４ｂを形成する。

【００８５】図６（ｂ）に示したような凸部１４ａ、１
４ｂは、上述したような工程により形成される。

【００８６】次に、図７（ａ）に示すように、高分子樹
脂膜をガラス基板１１上にスピンコートしてパターンニ
ングし、高分子樹脂膜１５を形成した。高分子絶縁膜と
しては、上述したＯＦＰＲ−８００を使用し、好ましく
は１０００ｒｐｍ．〜３０００ｒｐｍでスピンコートす
る。本実施の形態１では、２０００ｒｐｍでスピンコー
トした。

【００８７】これにより、凸部１４ａ、１４ｂの形成が
ないガラス基板１１の上の部分が平坦であっても、上表
面が連続する波状をした高分子樹脂膜１５が形成される
ことになる。

【００８８】次に、図７（ｂ）に示すように、上述した
高分子樹脂膜１５の上の所定箇所にＡｌからなる反射電
極１９を、例えばスパッタリングすることにより形成し
た。反射電極１９に使用するのに適した材料としては、
ＡｌやＡｌ合金の他に、例えば光反射効率の高いＴａ、
Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇなどを挙げることができ、反射電極１
９の厚さとしては、０．０１〜１．０μｍ程度が適して
いる。

【００８９】このようにして作製された本実施の形態１
におけるアクティブマトリクス基板の裏面に、図示しな
い偏光板を貼り合わせ、さらにバックライトを偏光板の
外側に具設する。

【００９０】ここで、透明電極１８上の高分子樹脂膜１
５を除去した状態でＡｌ膜を形成してしまうと電触が発
生してしまうが、これは、透明電極１８上の高分子樹脂
膜１５を残しておくことにより防止することが可能であ
る。

【００９１】そして、透明電極１８上の高分子樹脂膜１
５をアッシング処理により除去するのと同時に、アクテ
ィブマトリクス基板２０の周辺端部に形成されたドライ
バーを接続するための端子電極上の高分子樹脂膜１５も
併せて除去しておくことにより、プロセスの効率化を図
ることができ、液晶層に効率良く電圧を印加することが
可能となる。

【００９２】なお、高分子樹脂膜１５を使用しない凹凸
部の形成プロセスでは、ＩＴＯからなる透明電極１８と
Ａｌからなる反射電極１９との間に、Ｍｏなどの層を形
成する工程を経ることにより、電触を防止することが可
能となる。

【００９３】このようにして形成された光反射効率の高
い材料からなる反射電極１９は、上述したように高分子
樹脂膜１５がその上を連続する波状となして形成されて
いるので、同様に上表面が連続する波状となる。

【００９４】本実施の形態１においては、透明電極１８
をソースバスライン２４の形成と同時に形成している
が、ソースバスライン２４が金属層３１とＩＴＯ層３０
との２層構造ではなく、金属層３１の単層である場合に
は、透明電極１８の形成とソースバスライン２４の形成
とは、別々であってもよい。

【００９５】ここで、上表面が連続する波状となった光
反射効率の高い材料からなる反射電極１９からの反射光
の波長依存性を図１０に示すようにして測定した。その
測定条件として被測定側は、実際の液晶表示装置におけ
る反射電極１９の使用状態を想定した構成となってい
る。具体的には、ガラス基板１１として、実際の液晶層
に対する屈折率とほぼ等しくなる屈折率が１．５のガラ
ス製のダミーガラス１６を使用し、このダミーガラス１
６を、反射電極１９と透明電極１８とが形成されたアク
ティブマトリクス基板２０の上に、屈折率が１．５であ
る紫外線硬化接着剤１７を用いて接着した状態となして
いる。

【００９６】一方、測定側は、上記ダミーガラス１６上
の法線ｍ１に対して、入射角θｉで入射光Ｌ１´が入射
するように光源Ｌ１を配し、また法線ｍ２に対して受光
角θｏの方向に反射する一定角度の光を捉えるべくフォ
トマルチメータＬ２を配している。

【００９７】よって、フォトマルチメータＬ２は、入射
光Ｌ１´が入射角θｉでダミーガラス１６に入射して反
射された散乱光のうち、受光角θｏで反射する散乱光Ｌ
２´の強度を捉える。

【００９８】本実施の形態１では、光源Ｌ１から発せら
れた光がダミーガラス１６の表面で反射される正反射光
をフォトマルチメータＬ２が捉えるのを避けるために、
θｉ＝３０度、θｏ＝２０度の条件で測定した。

【００９９】図１２に、本実施の形態１における反射光
の波長依存性を示す。

【０１００】図１２に示すように、本実施の形態１で
は、反射率に波長依存性はほとんど認められず良好な白
色をしている。

【０１０１】なお、フォトマスク１３のパターン孔１３
ａ、１３ｂの形状は、本実施の形態１では円形としてい
るが、これは他の形でもよく、例えば長方形、楕円、ス
トライプなど任意の形状であってもよい。

【０１０２】また、上記実施の形態１では、２つの高さ
が異なる凸部１４ａと１４ｂとを形成しているが、本発
明ではこれに限らず、凸部が１つの高さでもまた３つ以
上の異なる高さの凸部を形成しても良好な反射特性を有
する反射電極を形成することが可能である。

【０１０３】ただし、凸部を２つ以上の高さが異なる凸
部で形成したほうが、１つの高さで形成するよりもより
反射特性の波長依存の良好な反射電極が得られることが
判っている。

【０１０４】ここで、凸部１４ａと１４ｂとを形成する
だけで、連続する波状の上表面が得られるようであれ
ば、高分子樹脂膜１５を形成せずにレジスト膜１２だけ
で連続する波状の上表面を形成し、反射電極１９を形成
してもよい。こうすることにより、高分子樹脂膜１５を
形成する工程を短縮することが可能となる。

【０１０５】また、上記実施の形態１では、感光性樹脂
材料として東京応化社製のＯＦＰＲ−８００を用いてい
るが、本発明はこれに限るものではなく、ネガ型、ポジ
型に拘らず、露光プロセスを用いてパターンニングでき
る感光性樹脂材料であればよい。例えば、東京応化社製
のＯＭＲ−８３、ＯＭＲ−８５、ＯＮＮＲ−２０、ＯＦ
ＰＲ−２、ＯＦＰＲ−８３０、またはＯＦＰＲ−５００
などであってもよく、或るいはＳｈｉｐｌｅｙ社製のＴ
Ｆ−２０、１３００−２７、または１４００−２７であ
ってもよい。さらに、東レ社製のフォトニース、積水フ
ァインケミカル社製のＲＷ−１０１、日本化薬社製のＲ
１０１、Ｒ６３３などであってもよい。

【０１０６】上記実施の形態１では、スイッチング素子
としてＴＦＴ２１を用いているが、本発明はこれに限ら
ず、他のスイッチング素子、例えばＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ
−Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ−Ｍｅｔａｌ）素子、ダイオー
ド、バリスタなどを用いたアクティブマトリクス基板に
も適用できる。

【０１０７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の液晶表示
装置およびその製造方法においては、光反射効率の高い
材料からなる反射部が連続する波状に形成されているの
で、波長依存性を少なくでき、これにより干渉色のない
良好な白色面を有する反射表示を実現することが可能と
なっている。

【０１０８】また、基板上に凸部をフォトマスクを用い
た光学的手法により形成しているので、凸部を再現良く
形成することができ、これにより得られる反射部の上表
面も再現性のよい波状ものを実現することが可能となっ
ている。

【０１０９】また、光透過効率の高い材料からなる透明
部をソースバスライン形成時に同時に作り込むことによ
り、従来の液晶表示装置より工程数を増加させることな
く反射透過両用型の液晶表示装置における透明電極を形
成することが可能となっている。

【０１１０】さらに、反射部を連続する波状としている
ことにより、実際の開口率以上の光を有効に利用するこ
とが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施の形態における反射透過
両用型の液晶表示装置を示した断面図である。

【図２】図２は、本発明の実施の形態における反射透過
両用型の液晶表示装置の開口率と透過率・反射率との関
係を示した図面である。

【図３】図３は、本発明の実施の形態における反射透過
両用型の液晶表示装置の開口率と光透過効率との関係を
示した図面である。

【図４】図４は、本発明の実施の形態１における反射透
過両用型の液晶表示装置を示した平面図である。

【図５】図５（ａ）（ｂ）は、本実施の形態１における
反射透過両用型の液晶表示装置の製造方法を示したプロ
セス断面図である。

【図６】図６（ａ）（ｂ）は、本実施の形態１における
反射透過両用型の液晶表示装置の図５に続く製造工程を
示したプロセス断面図である。

【図７】図７（ａ）（ｂ）は、本実施の形態１における
反射透過両用型の液晶表示装置の図６に続く製造工程を
示したプロセス断面図である。

【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態１におけ
る反射透過両用型の液晶表示装置の反射部領域に形成さ
れた凸部の形成方法示したプロセス断面図である。

【図９】図９は、上記図８（ｂ）における形成工程に用
いるフォトマスクを示した平面図である。

【図１０】図１０は、本実施の形態１における反射透過
両用型の液晶表示装置の光反射効率の高い画素電極の反
射特性の測定方法を示した断面図である。

【図１１】図１１は、光干渉の発生を示す概念図であ
る。

【図１２】図１２は、本実施の形態１における反射透過
両用型の液晶表示装置の画素電極の波長依存性を示した
図面である。

【符号の説明】

１１ガラス基板１１ａゲート絶縁膜１２レジスト膜１３フォトマスク１３ａパターン孔１３ｂパターン孔１３ｃ板体１４ａ高い凸部１４ｂ低い凸部１４ａ´高い凸部１４ｂ´低い凸部１５高分子樹脂膜１６ダミーガラス１７紫外線硬化接着剤１８透明電極１９反射電極２０アクティブマトリクス基板２１薄膜トランジスタ２２ゲートバスライン２３ゲート電極２４ソースバスライン２５ソース電極２６ドレイン電極２７半導体層２８コンタクト層２９コンタクトホール３０ＩＴＯ層３１金属層３１ａ下地電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０２Ｆ 1/1368 Ｇ０２Ｆ 1/1368 (72)発明者島田尚幸大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者片山幹雄大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平７−318929（ＪＰ，Ａ) 特開平11−101992（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335 520 G02B 5/08 G02F 1/1333 505 G02F 1/1343 G02F 1/1368

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層を挟んで互いに対向して配置され
る一対の基板のうちの一方側の基板上に、光反射効率の
高い材料からなる反射部と光透過効率の高い材料からな
る透過部とを分割して１画素内に構成する画素電極が形
成されてなる液晶表示装置であって、前記反射機能を有する材料からなる反射部は、その上表
面が連続する波状に形成されていることを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項２】前記反射機能を有する材料からなる反射
部の下側には、複数の凹凸形状を有する感光性の高分子
樹脂膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の液晶表示装置。
【請求項３】液晶層を挟んで互いに対向して配置され
る一対の基板のうちの一方側の基板上に、光反射効率の
高い材料からなる反射部と光透過効率の高い材料からな
る透過部とを分割して１画素内に構成する画素電極が形
成されてなる液晶表示装置の製造方法であって、前記一方側の基板上に、前記光透過効率の高い材料から
なる透過部をソースバスラインの形成と同時に形成する
工程と、前記一方側の基板上の前記反射部を形成する領域に、複
数の凹凸形状を有する感光性の高分子樹脂膜を形成する
工程と、前記高分子樹脂膜上に、前記光反射効率の高い材料から
なる反射部を形成する工程と、を含むことを特徴とする
液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】液晶層を挟んで互いに対向して配置され
る一対の基板のうちの一方側の基板上に、光反射効率の
高い材料からなる反射部と光透過効率の高い材料からな
る透過部とを分割して１画素内に構成する画素電極が形
成されてなる液晶表示装置の製造方法であって、前記一方側の基板上に、前記光透過効率の高い材料から
なる透過部をソースバスラインの形成と同時に形成する
工程と、前記透過部を含む基板上に保護膜を形成する工程と、前記保護膜上に前記光反射効率の高い材料を形成する工
程と、前記光反射効率の高い材料をパターンニングすることに
より、前記反射部を形成する工程とを有し、前記反射部のパターンニングの際に、少なくとも透過部
上および端子電極上に形成された前記光反射効率の高い
材料を同時に除去することを特徴とする液晶表示装置の
製造方法。