JP3806666B2 - マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種のマルチドメイン液晶ディスプレイ（ＭＤ−ＬＣＤ）の反射構造及びその製造方法に係り、さらに詳しくは反射式或いは半反射式マルチドメイン液晶ディスプレイに使用される反射構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイパネルの市場は急速に成長している。最も伝統的な反射式或いは半反射式液晶ディスプレイは水平に整合されたねじれネマティックである。これらの液晶ディスプレイの液晶ディレクタは、グレースケール信号の電圧が印加される時、伝導領域或いは反射領域においてシングルドメインを形成する。図１に示されるように、二つの絶縁基板１０１、１０２の間の層においてシングルドメインを形成する液晶分子１０３のディレクタは同一方向を指し示すと共に、電圧印加時に同一のプレティルト角を有する。マルチドメインを有する液晶ディスプレイにおいては、図２に示される液晶分子１１３のディレクタは異なる方向を指し示すと共に、異なるプレティルト角を有する。
【０００３】
マルチドメイン液晶ディスプレイにおける液晶分子のグレースケールスイッチング効果は、シングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のそれより良好である。さらに、マルチドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のグレースケールインバーション（ＧＳＩ）領域は、シングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のそれよりも小さい。これらの事実は図３乃至図５に示される等コントラスト比等高線より見ることができる。
【０００４】
図３はシングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線であり、電圧１．５Ｖと２．５Ｖを印加し、液晶分子のプレティルト角が１°とされている。ラベル２０１はシングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のグレースケールインバーション領域を指す。図４はシングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線であり、電圧１．５Ｖと２．５Ｖを印加し、液晶分子のプレティルト角が１２°とされている。ラベル２０３はシングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のグレースケールインバーション領域を指す。図５はマルチドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線であり、電圧１．５Ｖと２．５Ｖを印加し、液晶分子のプレティルト角が１°から１２°とされている。ラベル２０５はマルチドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のグレースケールインバーション領域を指す。これらの図から分かるように、マルチドメイン液晶ディスプレイのグレースケールインバーション領域はシングルドメイン液晶ディスプレイのそれよりも小さい。ゆえに、マルチドメイン液晶ディスプレイはより良好なグレースケールスイッチング効果と改善された視角を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の、液晶分子配置がシングルドメインを形成する従来の反射式或いは半反射式液晶ディスプレイにおける欠点を克服するためになされた。本発明の主要な目的は、反射式或いは半反射式液晶ディスプレイマルチドメイン液晶ディスプレイに使用されうる反射構造と、その製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、以下のａからｃのステップ、即ち、
ａ．絶縁基板を準備するステップ、
ｂ．複数のホトマスクを用いて異なる高度レベルの少なくとも二つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を該絶縁基板の上に形成するステップ、
ｃ．マルチギャップリフレクタプロセスを用いてマルチドメイン反射層を異なる高度レベルの領域を具えた該アクティブマトリクスデバイスの上に形成するステップ、
以上を含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｃのステップ中のマルチギャップリフレクタプロセスはさらに、
ｃ１．上記アクティブマトリクスデバイス構造の上にホトレジスト材料層を配置するステップ、
ｃ２．パターン化ホトマスクを用い、ホトレジスト材料層を露光するステップ、
ｃ３．露光の後、ホトレジスト材料層を現像及びベークして各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを具えた拡散層を形成するステップ、
ｃ４．該拡散層の上に反射金属層をコーティングしてマルチドメイン反射層構造を形成するステップ、
以上を含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｄのステップで四つから七つのホトマスクを使用して二つから四つの各種高度レベルの領域を形成することを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項４の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、各種高度レベルの領域の平均高度差はゼロからセルギャップの１／３の間であることを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項５の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、上記アクティブマトリクスデバイス構造はＴＦＴ或いは低温ポリシコン構造を具えたアクティブマトリクスデバイスを含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項６の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂのステップがさらに、
ｂ１．パターン化第１金属層を上記絶縁基板の上に形成するステップ、
ｂ２．上記パターン化第１金属層と上記絶縁基板の上に第１絶縁層を配置するステップ、
ｂ３．パターン化Ａ−Ｓｉ層を第１絶縁層の上に形成するステップ、
ｂ４．該第１絶縁層と該パターン化Ａ−Ｓｉ層の上にパターン化第２金属層を形成するステップ、
ｂ５．該パターン化第２金属層と該絶縁基板の上に第２絶縁層を配置し該第２絶縁層をエッチングして下層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ６．パターン化透明層を該第２絶縁層の上に配置して各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を形成するステップ、
以上のステップを具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項７の発明は、請求項６に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂ１のステップにおける第１金属層の高度が５０ｎｍから４５０ｎｍとされ、ｂ２のステップにおける第１絶縁層の高度が１００ｎｍから７００ｎｍとされ、ｂ４のステップにおける第２金属層の高度が５０ｎｍから４５０ｎｍとされ、ｂ５のステップにおける第２絶縁層の高度が１００ｎｍから７００ｎｍとされ、ｂ６のステップにおける透明層の高度が０から２００ｎｍとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項８の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂのステップがさらに、
ｂ１．絶縁基板をベースコート層で被覆するステップ、
ｂ２．パターン化ポリシリコン層で該ベースコート層の上を被覆するステップ、
ｂ３．該パターン化ポリシリコン層と該ベースコート層の上に第１絶縁層を配置するステップ、
ｂ４．該第１絶縁層の上にパターン化第１金属層を配置するステップ、
ｂ５．該パターン化第１金属層の上に第２絶縁層を配置し、該第２絶縁層をエッチングして下層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ６．該第２絶縁層の上にパターン化第２金属層を形成するステップ、
ｂ７．第３絶縁層を、該パターン化第２金属層、該第２絶縁層及び該ベースコート層の上に配置し、該第３絶縁層をエッチングして該第２金属層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ８．該第３絶縁層の上にパターン化透明層を配置して各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を形成するステップ、
以上のステップを具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項９の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、さらに、マルチドメイン反射層のセル構造を形成するステップを含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項１０の発明は、請求項９に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、液晶セルが画素エリア内で複数の異なるセルギャップを形成することを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項１１の発明は、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、
異なる高度レベルの少なくとも一つの領域をその上に具えたアクティブマトリクスデバイス構造と、
該アクティブマトリクスデバイス構造の上に形成されると共に、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプをその上に具えた拡散層と、
該拡散層の上に配置されたマルチドメイン反射層構造と、
を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、上記拡散層が、平均フィルム厚が１／２０セルギャップから１セルギャップのホトレジスト材料層とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１３の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、異なる高度レベルの少なくとも一つの領域の平均高度差がゼロから１／３セルギャップであることを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１４の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、突出するバンプがゼロから１０°の平均斜角を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１５の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、マルチドメイン反射層構造が、反射式ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ＴＦＴ、薄膜ダイオードの反射層構造とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１６の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、マルチドメイン反射層構造が、半反射式ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ＴＦＴ、薄膜ダイオードの反射層構造とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１７の発明は、マルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、
異なる高度レベルの少なくとも一つの領域をその上に具えたアクティブマトリクスデバイス構造と、
該アクティブマトリクスデバイス構造の上に形成されると共に、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプをその上に具えた拡散層と、
該拡散層の上に配置されたマルチドメイン反射層構造と、
を具えたマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイとしている。
請求項１８の発明は、請求項１７に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、この液晶ディスプレイが、反射式或いは半反射式ＴＦＴ液晶ディスプレイとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイとしている。
請求項１９の発明は、請求項１８に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、この液晶ディスプレイが、自己補償ねじれネマティック、反射式ねじれネマティック、反射式電気式制御バイリフリゲンス或いは混合モードねじれネマティックＴＦＴ液晶ディスプレイとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイとしている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明によると、マルチドメイン液晶ディスプレイはいろいろな高度レベルを有するアクティブマトリクスデバイス構造と、拡散層と、マルチドメイン反射層構造と具えている。該拡散層はアクティブマトリクスデバイス構造の上方に、各種のフィルム厚と各種の高度及び形状の複数の突出するバンプと共に形成されている。マルチドメイン反射層は拡散層の上に配置されている。
【０００８】
本発明によると、マルチドメイン反射層のセル構造が形成された後に、液晶セルが画素エリア内に形成される。伝統的なシングルドメイン液晶ディスプレイと比較すると、本発明のマルチドメイン液晶ディスプレイはより良好なグレースケールスイッチング効果と改善された視角を有する。さらに、本発明の反射構造は画素エリアにマルチドメインを形成する。ゆえに、それは各種反射角と良好な反射効果という長所を有している。液晶ディスプレイパネルの品質はゆえに改善される。
【０００９】
本発明の液晶ディスプレイのリフレクタ形成プロセスは、まず、画素エリア内にマルチドメインを形成するためのアクティブマトリクスデバイスの金属或いは絶縁層を形成する伝統的なプロセスを使用する。リフレクタ形成プロセスは絶縁基板の準備とアクティブマトリクスデバイス及びマルチドメイン反射層構造の形成を含む。形成中、上面と底面を具えた絶縁基板が最初に準備される。アクティブマトリクスデバイス構造は複数のホトマスクを使用して形成される。アクティブマトリクスデバイス構造は少なくとも異なる高度レベルの一つの領域を具えている。マルチドメイン反射層の構造は、これによりアクティブマトリクスデバイス構造の上に、マルチギャップリフレクタプロセスを使用して各種高度レベルの領域と共に形成される。
【００１０】
本発明によると、マルチドメイン反射層構造のフィルム厚は位置により異なる。拡散効果もまた異なる。マルチドメイン反射層のセル構造が形成された後、セルギャップ効果の平均もまた異なる。ゆえに、液晶ディスプレイの光学効果が平均効果を有してグレースケールを改善する。さらに、アクティブマトリクスデバイス構造の上に形成された拡散層は、その上に、各種フィルム厚と各種高度及び形状の突出するバンプを具えている。ゆえに拡散効果は、より良好である。
【００１１】
本発明のマルチドメイン反射層構造は反射式或いは半反射式ねじれネマティック（ＴＮ）、超ねじれネマティック（ＳＴＮ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）に使用できる。反射金属層コーティングとマルチドメイン反射層のセル構造形成の後、マルチドメイン構造は反射式或いは半反射ＴＦＴ−ＬＣＤ、例えば自己補償ねじれネマティック（ＳＣＴＮ）、反射式ねじれネマティック（ＲＴＮ）、反射式電気式制御バイリフリゲンス（Ｒ−ＥＣＢ）或いは混合モードねじれネマティック（ＭＴＮ）ＴＦＴ−ＬＣＤに使用できる。
【００１２】
【実施例】
図６は本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の断面図である。図６によると、各種高度レベルの四つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが、それぞれ金属或いは絶縁層のための伝統的なプロセスによる複数のホトマスクを使用して形成される。絶縁基板３００がアクティブマトリクスデバイスを形成するために使用され、アクティブマトリクスデバイスは、下から上に、第１金属層３０１、第１絶縁層３０２、Ａ−Ｓｉ層３０３、第２金属層３１１、第２絶縁層３１２、透明層３１３を具えている。各種高度レベルの四つの領域のうち、領域Ｂの高度は７００ｎｍで、好ましい高度範囲は±３００ｎｍである。領域Ａの高度は１１５０ｎｍで、好ましい高度範囲は±５５０ｎｍである。領域Ｃは高度がない。領域Ｄの高度は９００ｎｍで、好ましい高度範囲は±４００ｎｍである。
【００１３】
前述したように、本発明の液晶ディスプレイは、画素エリア内にマルチドメインを形成するため、まず伝統的なプロセスを用いてアクティブマトリクスデバイスの金属或いは絶縁層を形成する。本発明によると、アクティブマトリクスデバイスの金属或いは絶縁層を形成するための伝統的なプロセスにより、四つから七つのホトマスクを使用し、各種高度レベルの二つから四つの領域を形成する。図７は本発明による、アクティブマトリクスデバイス上の異なる高度レベルの二つの領域Ｂ及びＡ形成を示す断面図である。図８は本発明によるアクティブマトリクスデバイスの各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃ形成を示す断面図である。図９は本発明によるアクティブマトリクスデバイスの各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ、Ｃ形成を示す断面図である。
【００１４】
図１０から図１３は図６、７に示されるアクティブマトリクスデバイスの各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ、Ｃ形成プロセスを順番に説明する図である。図１０ではパターン化第１金属層３０１が絶縁基板（図示せず）の上に形成されている。金属層３０１の高度は２５０ｎｍで好ましい高度範囲はその±２００ｎｍである。図１１では第１絶縁層３０２が第１金属層３０１を被覆しパターン化Ａ−Ｓｉ層３０３が第１絶縁層３０２の上に形成されている。第１絶縁層３０２の材料はＳｉＮｘとされうる。第１絶縁層３０２の高度は４００ｎｍで、好まし高度範囲はその±３００ｎｍである。図１２ではパターン化第２金属層３１１が第１絶縁層３０２の上に形成される。第２金属層３１１の高度は２５０ｎｍで好ましい高度範囲はその±２００ｎｍである。図１３では第２絶縁層３１２が第１絶縁層３０２と第２金属層３１１の上に形成されている。コンタクトホールがエッチングにより、第２絶縁層３１２に形成されて下層とのコンタクトに供される。第２絶縁層３１２の材料はＳｉＮｘとされうる。第２絶縁層３１２の高度は４００ｎｍとされ、好ましい高度範囲はその±３００ｎｍとされる。最後に、パターン化透明層３１３が第２絶縁層３１２の上に配置され、これは図６に示されるとおりである。パターン化透明層３１３の材料はＩＴＯとされうる。該透明層の高度は１００ｎｍで、好ましい高度範囲はその±１００ｎｍとされる。
【００１５】
本発明のアクティブマトリクスデバイスはＴＦＴ或いは低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）構造を具えたアクティブマトリクスデバイスとされうる。図１０から図１３に示される好ましい実施例では、ＴＦＴをアクティブマトリクスデバイスとして使用している。図１４から図２０は別の好ましい実施例を示し、それは低温ポリシリコン構造を具え各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスを使用している。
【００１６】
図１４は絶縁基板の上に形成されたベースコート層５０１と、該ベースコート層５０１の上に形成されたパターン化ポリシリコン層５０３を示している。第１絶縁層５０５がベースコート層５０１とパターン化ポリシリコン層５０３の上に配置され、これは図１５に示されるとおりである。パターン化第１金属層５０７が第１絶縁層５０５の上に図１６に示されるように形成される。第２絶縁層５０９がデバイス構造の上に配置され、コンタクトホールがエッチングにより第２絶縁層５０９に形成されて下層とのコンタクトに供され、これは図１７に示されるとおりである。
【００１７】
図１８に示されるように、パターン化第２金属層５１１が第２絶縁層５０９の上とコンタクトホール内に形成される。それから、第３絶縁層５１３が全体のデバイス構造の上に配置され、コンタクトホールがエッチングにより第３絶縁層５１３に形成されて第２金属層５１１とのコンタクトに供され、これは図１９に示されるとおりである。最後に、透明層５１５が第３絶縁層５１３の上に配置され、低温ポリシリコン構造を具え各種高度レベルの四つの領域Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨを有するアクティブマトリクスデバイスが形成され、これは図２０に示されるとおりである。透明層５１５の材料はＩＴＯとされうる。
【００１８】
反射式液晶ディスプレイの伝統的な反射構造は各種高度レベルのないアクティブマトリクスデバイス構造上に形成される。その形成プロセスは、樹脂コーティング、露光、現像、ベーク及びセル構造形成を含む。ホトレジスト材料の拡散層がこの伝統的な方法により形成され、それは均一フィルム厚と高度及び特殊形状を有する。また、この伝統的な方法によりセルギャップが同様に形成される。図２１に示されるように、ホトレジスト材料の拡散層６０１のフィルム厚ｈ、突出バンプ６０３−６０６の高度と形状、及びセルギャップｄは同じである。ゆえに、この伝統的な方法は液晶セルが単一ドメインしか形成できないという欠点を有している。
【００１９】
本発明のマルチドメイン液晶ディスプレイのリフレクタ形成プロセスは画素エリアにマルチドメインを形成できる。それはマルチギャップリフレクタプロセスを使用してマルチドメイン反射層構造を各種高度レベルの領域を有するアクティブマトリクスデバイス構造の上に形成する。以下に、本発明の各種高度レベルを有する二つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスに対するマルチギャップリフレクタプロセスについて説明する。
【００２０】
図２２はホトレジスト材料７０３層を配置した後の異なる高度レベルの二つの領域を有する簡易化したアクティブマトリクスデバイスの表示図である。図２３はホトマスク７０５がホトレジスト材料層７０３を露光するために使用される状態を示す。図２４及び図２５はそれぞれ露光後にホトレジスト材料層７０３を現像及びベークする状況を示す。図２５に示されるように、ホトレジスト材料層７０３は、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプ７４３−７４６を有する拡散層を形成する。最後に、反射材料層をコーティングしマルチドメイン反射層のセル構造を形成した後、図２６に示されるように、液晶セルが複数のセルギャップｄ1 、ｄ2 を画素エリア内に形成する。本発明によると、マルチギャップリフレクタプロセスは余分のプロセスステップを含まない。
【００２１】
図２７は、図６に示される各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造に対するマルチギャップリフレクタプロセスにより形成されたマルチドメイン反射層構造の断面図である。図２７によると、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを具えた拡散層８０１が反射金属層８０３をコーティングした後に形成される。本発明によると、ホトレジスト材料の拡散層の平均フィルム厚は１／２０セルギャップから１セルギャップの間とされる。各種高度レベルの領域の平均高度差は０から１／３セルギャップの間とされる。突出バンプの平均斜角は０から１０度の間である。
【００２２】
図２８、２９、３０は画素エリア内の各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造に対するマルチギャップリフレクタプロセスにより形成されたマルチドメイン反射層構造の平面図である。図２８は画素エリア９０１内の各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃを具えたアクティブマトリクスデバイスの平面図である。図２９はマルチギャップリフレクタプロセスにあってホトレジスト材料層を露光させるのに使用されるパターン化ホトマスクを示す。図３０はマルチギャップリフレクタプロセスの後、各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃの上に形成された各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを具えた拡散層を示す。
【００２３】
図３１は図３０の断面図である。図３２は図３１の反射層構造が各種反射角及び反射効果を有することを示す。図３２に示されるように、光線が拡散層表面に入射する時、それは異なる位置で各種の散乱方向を有する。その理由は拡散層が三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃにあって各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを有するためである。ゆえに、入射光線は、各種反射角と反射効果を拡散層表面の三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃにおいて有する。領域Ｂ’、Ａ’、Ｃ’は光線が拡散層の表面の三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃに入射する時の光線角度の三つの範囲、又は可能散乱エリアと称する、を示している。図３２に示されるように、領域Ａ’は領域Ｂ’及びＣ’より広く、なぜなら領域Ａの突出バンプの高度と形状は領域Ｂ及びＣのそれよりも尖っているためである。
【００２４】
本発明のマルチドメイン反射層構造は、反射式或いは半反射式ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ＴＦＴ、或いは薄膜ダイオードの構造に使用できる。反射金属層の配置とマルチドメイン反射層のセル構造を形成後、マルチドメイン液晶ディスプレイの構造は自己補償ねじれネマティック、反射式ねじれネマティック、反射式電気的制御バイリフリゲンス或いは混合モードねじれネマティックＴＦＴ液晶ディスプレイのいずれかとされる反射式或いは半反射式ＴＦＴ−ＬＣＤに使用できる。
【００２５】
図３３は図３０に示される拡散層の領域Ａの三次元イメージの断面図グラフであり、ホトレジスト材料の拡散層のフィルム厚は０．７７８μｍで突出バンプの斜角αは６．６８°である。図３４は図３０に示される拡散層の領域Ｂの三次元イメージの断面図グラフであり、ホトレジスト材料の拡散層のフィルム厚は０．８３５μｍで突出バンプの斜角βは１０．１°である。突出バンプの斜角間の違いのために、反射構造は、各種反射角と反射効果を有するマルチドメイン構造とされる。ゆえに、その光学効果はシングルドメイン構造の拡散層のものよりずっと良好である。
【００２６】
以上の実施例は本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、液晶分子配置がシングルドメインを形成する従来の反射式或いは半反射式液晶ディスプレイにおける欠点を克服する。本発明は、反射式或いは半反射式液晶ディスプレイマルチドメイン液晶ディスプレイに使用されうる反射構造と、その製造方法を提供している。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の反射式或いは半反射式液晶ディスプレイの液晶分子のディレクタが、グレースケール信号電圧印加時に伝導或いは反射領域においてシングルドメインを形成する状態を示す状態表示図である。
【図２】従来の反射式液晶ディスプレイの液晶分子のディレクタが、異なる方向を指し示し、異なるプレティルト角を有し、グレースケール信号電圧を印加された時、マルチドメインを形成する状態表示図である。
【図３】従来の、シングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線図であり、印加電圧は１．５Ｖと２．５Ｖ、液晶分子のプレティルト角は１°である。
【図４】従来の、シングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線図であり、印加電圧は１．５Ｖと２．５Ｖ、液晶分子のプレティルト角は１２°である。
【図５】従来の、マルチドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線図であり、印加電圧は１．５Ｖと２．５Ｖ、液晶分子のプレティルト角は１°から１２°である。
【図６】本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の断面図である。
【図７】本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の異なる高度レベルの二つの領域Ａ及びＢの形成を示す断面図である。
【図８】本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ及びＣの形成を示す断面図である。
【図９】本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成を示す断面図である。
【図１０】図９に示される本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成プロセス表示図である。
【図１１】図９に示される本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成プロセス表示図である。
【図１２】図９に示される本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成プロセス表示図である。
【図１３】図９に示される本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成プロセス表示図である。
【図１４】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１５】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１６】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１７】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１８】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１９】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図２０】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図２１】従来の反射式液晶ディスプレイの反射構造表示図であり、それは均一フィルム厚、均一高度及び独特形状と同一セルギャップの拡散層を具えている。
【図２２】ホトレジスト材料を配置後の異なる高度レベルの二つの領域を具えた簡易化した反射構造の断面図である。
【図２３】ホトレジスト材料層を露出させるために使用されるホトマスク表示図である。
【図２４】露出後のホトレジスト層を現像するプロセス表示図である。
【図２５】露出、現像後のホトレジスト層をベークするプロセス表示図である。
【図２６】液晶セルが反射金属層コーティング後に画素エリア内に複数のセルギャップを形成しマルチドメイン反射層のセル構造を形成する状態表示図である。
【図２７】図６に示される各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスの上に、マルチギャップリフレクタプロセスにより形成されたマルチドメイン反射層構造の断面図である。
【図２８】画素エリア内の各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造上にマルチギャップリフレクタプロセスにより形成されたマルチドメイン反射層構造の平面図であり、該アクティブマトリクスデバイス構造は、画素内に各種高度レベルの三つの領域を具えている。
【図２９】図２８に係り、マルチギャップリフレクタプロセスにおいてホトレジスト材料を露出するのに使用するパターン化ホトマスク表示図である。
【図３０】図２８に係り、マルチギャップリフレクタプロセスの後に各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ及びＣの上に形成された各種フィルム厚及び各種高度及び形状の複数の突出バンプを具えた拡散層表示図である。
【図３１】図３０の断面図である。
【図３２】図３１における反射層構造が有する各種反射角と反射効果表示図である。
【図３３】図３０に示される領域Ａの拡散層の三次元イメージの断面図である。
【図３４】図３０に示される領域Ｂの拡散層の三次元イメージの断面図である。
【符号の説明】
３００ 絶縁基板
３０１ 第１金属層
３０２ 第１絶縁層
３０３ Ａ−Ｓｉ層
３１１ 第２金属層
３１２ 第２絶縁層
３１３ 透明層
５０１ ベースコート層
５０３ パターン化ポリシリコン層
５０５ 第１絶縁層
５０７ パターン化第１金属層
５０９ 第２絶縁層
５１１ パターン化第２金属層
５１３ 第３絶縁層
５１５ 透明層
６０１ 拡散層
６０３−６０６ バンプ
７０３ ホトレジスト材料層
７０５ ホトマスク
７４３−７４６ バンプ
８０１ 拡散層
８０３ 反射金属層
９０１ 画素エリア
【発明の属する技術分野】
本発明は一種のマルチドメイン液晶ディスプレイ（ＭＤ−ＬＣＤ）の反射構造及びその製造方法に係り、さらに詳しくは反射式或いは半反射式マルチドメイン液晶ディスプレイに使用される反射構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイパネルの市場は急速に成長している。最も伝統的な反射式或いは半反射式液晶ディスプレイは水平に整合されたねじれネマティックである。これらの液晶ディスプレイの液晶ディレクタは、グレースケール信号の電圧が印加される時、伝導領域或いは反射領域においてシングルドメインを形成する。図１に示されるように、二つの絶縁基板１０１、１０２の間の層においてシングルドメインを形成する液晶分子１０３のディレクタは同一方向を指し示すと共に、電圧印加時に同一のプレティルト角を有する。マルチドメインを有する液晶ディスプレイにおいては、図２に示される液晶分子１１３のディレクタは異なる方向を指し示すと共に、異なるプレティルト角を有する。
【０００３】
マルチドメイン液晶ディスプレイにおける液晶分子のグレースケールスイッチング効果は、シングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のそれより良好である。さらに、マルチドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のグレースケールインバーション（ＧＳＩ）領域は、シングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のそれよりも小さい。これらの事実は図３乃至図５に示される等コントラスト比等高線より見ることができる。
【０００４】
図３はシングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線であり、電圧１．５Ｖと２．５Ｖを印加し、液晶分子のプレティルト角が１°とされている。ラベル２０１はシングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のグレースケールインバーション領域を指す。図４はシングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線であり、電圧１．５Ｖと２．５Ｖを印加し、液晶分子のプレティルト角が１２°とされている。ラベル２０３はシングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のグレースケールインバーション領域を指す。図５はマルチドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線であり、電圧１．５Ｖと２．５Ｖを印加し、液晶分子のプレティルト角が１°から１２°とされている。ラベル２０５はマルチドメイン液晶ディスプレイの液晶分子のグレースケールインバーション領域を指す。これらの図から分かるように、マルチドメイン液晶ディスプレイのグレースケールインバーション領域はシングルドメイン液晶ディスプレイのそれよりも小さい。ゆえに、マルチドメイン液晶ディスプレイはより良好なグレースケールスイッチング効果と改善された視角を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の、液晶分子配置がシングルドメインを形成する従来の反射式或いは半反射式液晶ディスプレイにおける欠点を克服するためになされた。本発明の主要な目的は、反射式或いは半反射式液晶ディスプレイマルチドメイン液晶ディスプレイに使用されうる反射構造と、その製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、以下のａからｃのステップ、即ち、
ａ．絶縁基板を準備するステップ、
ｂ．複数のホトマスクを用いて異なる高度レベルの少なくとも二つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を該絶縁基板の上に形成するステップ、
ｃ．マルチギャップリフレクタプロセスを用いてマルチドメイン反射層を異なる高度レベルの領域を具えた該アクティブマトリクスデバイスの上に形成するステップ、
以上を含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｃのステップ中のマルチギャップリフレクタプロセスはさらに、
ｃ１．上記アクティブマトリクスデバイス構造の上にホトレジスト材料層を配置するステップ、
ｃ２．パターン化ホトマスクを用い、ホトレジスト材料層を露光するステップ、
ｃ３．露光の後、ホトレジスト材料層を現像及びベークして各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを具えた拡散層を形成するステップ、
ｃ４．該拡散層の上に反射金属層をコーティングしてマルチドメイン反射層構造を形成するステップ、
以上を含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｄのステップで四つから七つのホトマスクを使用して二つから四つの各種高度レベルの領域を形成することを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項４の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、各種高度レベルの領域の平均高度差はゼロからセルギャップの１／３の間であることを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項５の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、上記アクティブマトリクスデバイス構造はＴＦＴ或いは低温ポリシコン構造を具えたアクティブマトリクスデバイスを含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項６の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂのステップがさらに、
ｂ１．パターン化第１金属層を上記絶縁基板の上に形成するステップ、
ｂ２．上記パターン化第１金属層と上記絶縁基板の上に第１絶縁層を配置するステップ、
ｂ３．パターン化Ａ−Ｓｉ層を第１絶縁層の上に形成するステップ、
ｂ４．該第１絶縁層と該パターン化Ａ−Ｓｉ層の上にパターン化第２金属層を形成するステップ、
ｂ５．該パターン化第２金属層と該絶縁基板の上に第２絶縁層を配置し該第２絶縁層をエッチングして下層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ６．パターン化透明層を該第２絶縁層の上に配置して各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を形成するステップ、
以上のステップを具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項７の発明は、請求項６に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂ１のステップにおける第１金属層の高度が５０ｎｍから４５０ｎｍとされ、ｂ２のステップにおける第１絶縁層の高度が１００ｎｍから７００ｎｍとされ、ｂ４のステップにおける第２金属層の高度が５０ｎｍから４５０ｎｍとされ、ｂ５のステップにおける第２絶縁層の高度が１００ｎｍから７００ｎｍとされ、ｂ６のステップにおける透明層の高度が０から２００ｎｍとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項８の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂのステップがさらに、
ｂ１．絶縁基板をベースコート層で被覆するステップ、
ｂ２．パターン化ポリシリコン層で該ベースコート層の上を被覆するステップ、
ｂ３．該パターン化ポリシリコン層と該ベースコート層の上に第１絶縁層を配置するステップ、
ｂ４．該第１絶縁層の上にパターン化第１金属層を配置するステップ、
ｂ５．該パターン化第１金属層の上に第２絶縁層を配置し、該第２絶縁層をエッチングして下層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ６．該第２絶縁層の上にパターン化第２金属層を形成するステップ、
ｂ７．第３絶縁層を、該パターン化第２金属層、該第２絶縁層及び該ベースコート層の上に配置し、該第３絶縁層をエッチングして該第２金属層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ８．該第３絶縁層の上にパターン化透明層を配置して各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を形成するステップ、
以上のステップを具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項９の発明は、請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、さらに、マルチドメイン反射層のセル構造を形成するステップを含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項１０の発明は、請求項９に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、液晶セルが画素エリア内で複数の異なるセルギャップを形成することを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法としている。
請求項１１の発明は、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、
異なる高度レベルの少なくとも一つの領域をその上に具えたアクティブマトリクスデバイス構造と、
該アクティブマトリクスデバイス構造の上に形成されると共に、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプをその上に具えた拡散層と、
該拡散層の上に配置されたマルチドメイン反射層構造と、
を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１２の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、上記拡散層が、平均フィルム厚が１／２０セルギャップから１セルギャップのホトレジスト材料層とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１３の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、異なる高度レベルの少なくとも一つの領域の平均高度差がゼロから１／３セルギャップであることを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１４の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、突出するバンプがゼロから１０°の平均斜角を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１５の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、マルチドメイン反射層構造が、反射式ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ＴＦＴ、薄膜ダイオードの反射層構造とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１６の発明は、請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、マルチドメイン反射層構造が、半反射式ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ＴＦＴ、薄膜ダイオードの反射層構造とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造としている。
請求項１７の発明は、マルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、
異なる高度レベルの少なくとも一つの領域をその上に具えたアクティブマトリクスデバイス構造と、
該アクティブマトリクスデバイス構造の上に形成されると共に、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプをその上に具えた拡散層と、
該拡散層の上に配置されたマルチドメイン反射層構造と、
を具えたマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイとしている。
請求項１８の発明は、請求項１７に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、この液晶ディスプレイが、反射式或いは半反射式ＴＦＴ液晶ディスプレイとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイとしている。
請求項１９の発明は、請求項１８に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、この液晶ディスプレイが、自己補償ねじれネマティック、反射式ねじれネマティック、反射式電気式制御バイリフリゲンス或いは混合モードねじれネマティックＴＦＴ液晶ディスプレイとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイとしている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明によると、マルチドメイン液晶ディスプレイはいろいろな高度レベルを有するアクティブマトリクスデバイス構造と、拡散層と、マルチドメイン反射層構造と具えている。該拡散層はアクティブマトリクスデバイス構造の上方に、各種のフィルム厚と各種の高度及び形状の複数の突出するバンプと共に形成されている。マルチドメイン反射層は拡散層の上に配置されている。
【０００８】
本発明によると、マルチドメイン反射層のセル構造が形成された後に、液晶セルが画素エリア内に形成される。伝統的なシングルドメイン液晶ディスプレイと比較すると、本発明のマルチドメイン液晶ディスプレイはより良好なグレースケールスイッチング効果と改善された視角を有する。さらに、本発明の反射構造は画素エリアにマルチドメインを形成する。ゆえに、それは各種反射角と良好な反射効果という長所を有している。液晶ディスプレイパネルの品質はゆえに改善される。
【０００９】
本発明の液晶ディスプレイのリフレクタ形成プロセスは、まず、画素エリア内にマルチドメインを形成するためのアクティブマトリクスデバイスの金属或いは絶縁層を形成する伝統的なプロセスを使用する。リフレクタ形成プロセスは絶縁基板の準備とアクティブマトリクスデバイス及びマルチドメイン反射層構造の形成を含む。形成中、上面と底面を具えた絶縁基板が最初に準備される。アクティブマトリクスデバイス構造は複数のホトマスクを使用して形成される。アクティブマトリクスデバイス構造は少なくとも異なる高度レベルの一つの領域を具えている。マルチドメイン反射層の構造は、これによりアクティブマトリクスデバイス構造の上に、マルチギャップリフレクタプロセスを使用して各種高度レベルの領域と共に形成される。
【００１０】
本発明によると、マルチドメイン反射層構造のフィルム厚は位置により異なる。拡散効果もまた異なる。マルチドメイン反射層のセル構造が形成された後、セルギャップ効果の平均もまた異なる。ゆえに、液晶ディスプレイの光学効果が平均効果を有してグレースケールを改善する。さらに、アクティブマトリクスデバイス構造の上に形成された拡散層は、その上に、各種フィルム厚と各種高度及び形状の突出するバンプを具えている。ゆえに拡散効果は、より良好である。
【００１１】
本発明のマルチドメイン反射層構造は反射式或いは半反射式ねじれネマティック（ＴＮ）、超ねじれネマティック（ＳＴＮ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）に使用できる。反射金属層コーティングとマルチドメイン反射層のセル構造形成の後、マルチドメイン構造は反射式或いは半反射ＴＦＴ−ＬＣＤ、例えば自己補償ねじれネマティック（ＳＣＴＮ）、反射式ねじれネマティック（ＲＴＮ）、反射式電気式制御バイリフリゲンス（Ｒ−ＥＣＢ）或いは混合モードねじれネマティック（ＭＴＮ）ＴＦＴ−ＬＣＤに使用できる。
【００１２】
【実施例】
図６は本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の断面図である。図６によると、各種高度レベルの四つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤが、それぞれ金属或いは絶縁層のための伝統的なプロセスによる複数のホトマスクを使用して形成される。絶縁基板３００がアクティブマトリクスデバイスを形成するために使用され、アクティブマトリクスデバイスは、下から上に、第１金属層３０１、第１絶縁層３０２、Ａ−Ｓｉ層３０３、第２金属層３１１、第２絶縁層３１２、透明層３１３を具えている。各種高度レベルの四つの領域のうち、領域Ｂの高度は７００ｎｍで、好ましい高度範囲は±３００ｎｍである。領域Ａの高度は１１５０ｎｍで、好ましい高度範囲は±５５０ｎｍである。領域Ｃは高度がない。領域Ｄの高度は９００ｎｍで、好ましい高度範囲は±４００ｎｍである。
【００１３】
前述したように、本発明の液晶ディスプレイは、画素エリア内にマルチドメインを形成するため、まず伝統的なプロセスを用いてアクティブマトリクスデバイスの金属或いは絶縁層を形成する。本発明によると、アクティブマトリクスデバイスの金属或いは絶縁層を形成するための伝統的なプロセスにより、四つから七つのホトマスクを使用し、各種高度レベルの二つから四つの領域を形成する。図７は本発明による、アクティブマトリクスデバイス上の異なる高度レベルの二つの領域Ｂ及びＡ形成を示す断面図である。図８は本発明によるアクティブマトリクスデバイスの各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃ形成を示す断面図である。図９は本発明によるアクティブマトリクスデバイスの各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ、Ｃ形成を示す断面図である。
【００１４】
図１０から図１３は図６、７に示されるアクティブマトリクスデバイスの各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ、Ｃ形成プロセスを順番に説明する図である。図１０ではパターン化第１金属層３０１が絶縁基板（図示せず）の上に形成されている。金属層３０１の高度は２５０ｎｍで好ましい高度範囲はその±２００ｎｍである。図１１では第１絶縁層３０２が第１金属層３０１を被覆しパターン化Ａ−Ｓｉ層３０３が第１絶縁層３０２の上に形成されている。第１絶縁層３０２の材料はＳｉＮｘとされうる。第１絶縁層３０２の高度は４００ｎｍで、好まし高度範囲はその±３００ｎｍである。図１２ではパターン化第２金属層３１１が第１絶縁層３０２の上に形成される。第２金属層３１１の高度は２５０ｎｍで好ましい高度範囲はその±２００ｎｍである。図１３では第２絶縁層３１２が第１絶縁層３０２と第２金属層３１１の上に形成されている。コンタクトホールがエッチングにより、第２絶縁層３１２に形成されて下層とのコンタクトに供される。第２絶縁層３１２の材料はＳｉＮｘとされうる。第２絶縁層３１２の高度は４００ｎｍとされ、好ましい高度範囲はその±３００ｎｍとされる。最後に、パターン化透明層３１３が第２絶縁層３１２の上に配置され、これは図６に示されるとおりである。パターン化透明層３１３の材料はＩＴＯとされうる。該透明層の高度は１００ｎｍで、好ましい高度範囲はその±１００ｎｍとされる。
【００１５】
本発明のアクティブマトリクスデバイスはＴＦＴ或いは低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）構造を具えたアクティブマトリクスデバイスとされうる。図１０から図１３に示される好ましい実施例では、ＴＦＴをアクティブマトリクスデバイスとして使用している。図１４から図２０は別の好ましい実施例を示し、それは低温ポリシリコン構造を具え各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスを使用している。
【００１６】
図１４は絶縁基板の上に形成されたベースコート層５０１と、該ベースコート層５０１の上に形成されたパターン化ポリシリコン層５０３を示している。第１絶縁層５０５がベースコート層５０１とパターン化ポリシリコン層５０３の上に配置され、これは図１５に示されるとおりである。パターン化第１金属層５０７が第１絶縁層５０５の上に図１６に示されるように形成される。第２絶縁層５０９がデバイス構造の上に配置され、コンタクトホールがエッチングにより第２絶縁層５０９に形成されて下層とのコンタクトに供され、これは図１７に示されるとおりである。
【００１７】
図１８に示されるように、パターン化第２金属層５１１が第２絶縁層５０９の上とコンタクトホール内に形成される。それから、第３絶縁層５１３が全体のデバイス構造の上に配置され、コンタクトホールがエッチングにより第３絶縁層５１３に形成されて第２金属層５１１とのコンタクトに供され、これは図１９に示されるとおりである。最後に、透明層５１５が第３絶縁層５１３の上に配置され、低温ポリシリコン構造を具え各種高度レベルの四つの領域Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨを有するアクティブマトリクスデバイスが形成され、これは図２０に示されるとおりである。透明層５１５の材料はＩＴＯとされうる。
【００１８】
反射式液晶ディスプレイの伝統的な反射構造は各種高度レベルのないアクティブマトリクスデバイス構造上に形成される。その形成プロセスは、樹脂コーティング、露光、現像、ベーク及びセル構造形成を含む。ホトレジスト材料の拡散層がこの伝統的な方法により形成され、それは均一フィルム厚と高度及び特殊形状を有する。また、この伝統的な方法によりセルギャップが同様に形成される。図２１に示されるように、ホトレジスト材料の拡散層６０１のフィルム厚ｈ、突出バンプ６０３−６０６の高度と形状、及びセルギャップｄは同じである。ゆえに、この伝統的な方法は液晶セルが単一ドメインしか形成できないという欠点を有している。
【００１９】
本発明のマルチドメイン液晶ディスプレイのリフレクタ形成プロセスは画素エリアにマルチドメインを形成できる。それはマルチギャップリフレクタプロセスを使用してマルチドメイン反射層構造を各種高度レベルの領域を有するアクティブマトリクスデバイス構造の上に形成する。以下に、本発明の各種高度レベルを有する二つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスに対するマルチギャップリフレクタプロセスについて説明する。
【００２０】
図２２はホトレジスト材料７０３層を配置した後の異なる高度レベルの二つの領域を有する簡易化したアクティブマトリクスデバイスの表示図である。図２３はホトマスク７０５がホトレジスト材料層７０３を露光するために使用される状態を示す。図２４及び図２５はそれぞれ露光後にホトレジスト材料層７０３を現像及びベークする状況を示す。図２５に示されるように、ホトレジスト材料層７０３は、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプ７４３−７４６を有する拡散層を形成する。最後に、反射材料層をコーティングしマルチドメイン反射層のセル構造を形成した後、図２６に示されるように、液晶セルが複数のセルギャップｄ1 、ｄ2 を画素エリア内に形成する。本発明によると、マルチギャップリフレクタプロセスは余分のプロセスステップを含まない。
【００２１】
図２７は、図６に示される各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造に対するマルチギャップリフレクタプロセスにより形成されたマルチドメイン反射層構造の断面図である。図２７によると、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを具えた拡散層８０１が反射金属層８０３をコーティングした後に形成される。本発明によると、ホトレジスト材料の拡散層の平均フィルム厚は１／２０セルギャップから１セルギャップの間とされる。各種高度レベルの領域の平均高度差は０から１／３セルギャップの間とされる。突出バンプの平均斜角は０から１０度の間である。
【００２２】
図２８、２９、３０は画素エリア内の各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造に対するマルチギャップリフレクタプロセスにより形成されたマルチドメイン反射層構造の平面図である。図２８は画素エリア９０１内の各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃを具えたアクティブマトリクスデバイスの平面図である。図２９はマルチギャップリフレクタプロセスにあってホトレジスト材料層を露光させるのに使用されるパターン化ホトマスクを示す。図３０はマルチギャップリフレクタプロセスの後、各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃの上に形成された各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを具えた拡散層を示す。
【００２３】
図３１は図３０の断面図である。図３２は図３１の反射層構造が各種反射角及び反射効果を有することを示す。図３２に示されるように、光線が拡散層表面に入射する時、それは異なる位置で各種の散乱方向を有する。その理由は拡散層が三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃにあって各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを有するためである。ゆえに、入射光線は、各種反射角と反射効果を拡散層表面の三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃにおいて有する。領域Ｂ’、Ａ’、Ｃ’は光線が拡散層の表面の三つの領域Ｂ、Ａ、Ｃに入射する時の光線角度の三つの範囲、又は可能散乱エリアと称する、を示している。図３２に示されるように、領域Ａ’は領域Ｂ’及びＣ’より広く、なぜなら領域Ａの突出バンプの高度と形状は領域Ｂ及びＣのそれよりも尖っているためである。
【００２４】
本発明のマルチドメイン反射層構造は、反射式或いは半反射式ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ＴＦＴ、或いは薄膜ダイオードの構造に使用できる。反射金属層の配置とマルチドメイン反射層のセル構造を形成後、マルチドメイン液晶ディスプレイの構造は自己補償ねじれネマティック、反射式ねじれネマティック、反射式電気的制御バイリフリゲンス或いは混合モードねじれネマティックＴＦＴ液晶ディスプレイのいずれかとされる反射式或いは半反射式ＴＦＴ−ＬＣＤに使用できる。
【００２５】
図３３は図３０に示される拡散層の領域Ａの三次元イメージの断面図グラフであり、ホトレジスト材料の拡散層のフィルム厚は０．７７８μｍで突出バンプの斜角αは６．６８°である。図３４は図３０に示される拡散層の領域Ｂの三次元イメージの断面図グラフであり、ホトレジスト材料の拡散層のフィルム厚は０．８３５μｍで突出バンプの斜角βは１０．１°である。突出バンプの斜角間の違いのために、反射構造は、各種反射角と反射効果を有するマルチドメイン構造とされる。ゆえに、その光学効果はシングルドメイン構造の拡散層のものよりずっと良好である。
【００２６】
以上の実施例は本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、液晶分子配置がシングルドメインを形成する従来の反射式或いは半反射式液晶ディスプレイにおける欠点を克服する。本発明は、反射式或いは半反射式液晶ディスプレイマルチドメイン液晶ディスプレイに使用されうる反射構造と、その製造方法を提供している。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の反射式或いは半反射式液晶ディスプレイの液晶分子のディレクタが、グレースケール信号電圧印加時に伝導或いは反射領域においてシングルドメインを形成する状態を示す状態表示図である。
【図２】従来の反射式液晶ディスプレイの液晶分子のディレクタが、異なる方向を指し示し、異なるプレティルト角を有し、グレースケール信号電圧を印加された時、マルチドメインを形成する状態表示図である。
【図３】従来の、シングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線図であり、印加電圧は１．５Ｖと２．５Ｖ、液晶分子のプレティルト角は１°である。
【図４】従来の、シングルドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線図であり、印加電圧は１．５Ｖと２．５Ｖ、液晶分子のプレティルト角は１２°である。
【図５】従来の、マルチドメイン液晶ディスプレイの液晶分子の等コントラスト比等高線図であり、印加電圧は１．５Ｖと２．５Ｖ、液晶分子のプレティルト角は１°から１２°である。
【図６】本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の断面図である。
【図７】本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の異なる高度レベルの二つの領域Ａ及びＢの形成を示す断面図である。
【図８】本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ及びＣの形成を示す断面図である。
【図９】本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成を示す断面図である。
【図１０】図９に示される本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成プロセス表示図である。
【図１１】図９に示される本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成プロセス表示図である。
【図１２】図９に示される本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成プロセス表示図である。
【図１３】図９に示される本発明のアクティブマトリクスデバイス構造の上の各種高度レベルの四つの領域Ｂ、Ｄ、Ａ及びＣの形成プロセス表示図である。
【図１４】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１５】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１６】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１７】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１８】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図１９】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図２０】本発明の各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスのための低温ポリシリコン構造を使用した実施例図である。
【図２１】従来の反射式液晶ディスプレイの反射構造表示図であり、それは均一フィルム厚、均一高度及び独特形状と同一セルギャップの拡散層を具えている。
【図２２】ホトレジスト材料を配置後の異なる高度レベルの二つの領域を具えた簡易化した反射構造の断面図である。
【図２３】ホトレジスト材料層を露出させるために使用されるホトマスク表示図である。
【図２４】露出後のホトレジスト層を現像するプロセス表示図である。
【図２５】露出、現像後のホトレジスト層をベークするプロセス表示図である。
【図２６】液晶セルが反射金属層コーティング後に画素エリア内に複数のセルギャップを形成しマルチドメイン反射層のセル構造を形成する状態表示図である。
【図２７】図６に示される各種高度レベルの四つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイスの上に、マルチギャップリフレクタプロセスにより形成されたマルチドメイン反射層構造の断面図である。
【図２８】画素エリア内の各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造上にマルチギャップリフレクタプロセスにより形成されたマルチドメイン反射層構造の平面図であり、該アクティブマトリクスデバイス構造は、画素内に各種高度レベルの三つの領域を具えている。
【図２９】図２８に係り、マルチギャップリフレクタプロセスにおいてホトレジスト材料を露出するのに使用するパターン化ホトマスク表示図である。
【図３０】図２８に係り、マルチギャップリフレクタプロセスの後に各種高度レベルの三つの領域Ｂ、Ａ及びＣの上に形成された各種フィルム厚及び各種高度及び形状の複数の突出バンプを具えた拡散層表示図である。
【図３１】図３０の断面図である。
【図３２】図３１における反射層構造が有する各種反射角と反射効果表示図である。
【図３３】図３０に示される領域Ａの拡散層の三次元イメージの断面図である。
【図３４】図３０に示される領域Ｂの拡散層の三次元イメージの断面図である。
【符号の説明】
３００ 絶縁基板
３０１ 第１金属層
３０２ 第１絶縁層
３０３ Ａ−Ｓｉ層
３１１ 第２金属層
３１２ 第２絶縁層
３１３ 透明層
５０１ ベースコート層
５０３ パターン化ポリシリコン層
５０５ 第１絶縁層
５０７ パターン化第１金属層
５０９ 第２絶縁層
５１１ パターン化第２金属層
５１３ 第３絶縁層
５１５ 透明層
６０１ 拡散層
６０３−６０６ バンプ
７０３ ホトレジスト材料層
７０５ ホトマスク
７４３−７４６ バンプ
８０１ 拡散層
８０３ 反射金属層
９０１ 画素エリア
Claims (19)
- マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、以下のａからｃのステップ、即ち、
ａ．絶縁基板を準備するステップ、
ｂ．複数のホトマスクを用いて異なる高度レベルの少なくとも二つの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を該絶縁基板の上に形成するステップ、
ｃ．マルチギャップリフレクタプロセスを用いてマルチドメイン反射層を異なる高度レベルの領域を具えた該アクティブマトリクスデバイスの上に形成するステップ、
以上を含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。 - 請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｃのステップ中のマルチギャップリフレクタプロセスはさらに、
ｃ１．上記アクティブマトリクスデバイス構造の上にホトレジスト材料層を配置するステップ、
ｃ２．パターン化ホトマスクを用い、ホトレジスト材料層を露光するステップ、
ｃ３．露光の後、ホトレジスト材料層を現像及びベークして各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプを具えた拡散層を形成するステップ、
ｃ４．該拡散層の上に反射金属層をコーティングしてマルチドメイン反射層構造を形成するステップ、
以上を含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。 - 請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｄのステップで四つから七つのホトマスクを使用して二つから四つの各種高度レベルの領域を形成することを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。
- 請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、各種高度レベルの領域の平均高度差はゼロからセルギャップの１／３の間であることを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。
- 請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、上記アクティブマトリクスデバイス構造はＴＦＴ或いは低温ポリシコン構造を具えたアクティブマトリクスデバイスを含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。
- 請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂのステップがさらに、
ｂ１．パターン化第１金属層を上記絶縁基板の上に形成するステップ、
ｂ２．上記パターン化第１金属層と上記絶縁基板の上に第１絶縁層を配置するステップ、
ｂ３．パターン化Ａ−Ｓｉ層を第１絶縁層の上に形成するステップ、
ｂ４．該第１絶縁層と該パターン化Ａ−Ｓｉ層の上にパターン化第２金属層を形成するステップ、
ｂ５．該パターン化第２金属層と該絶縁基板の上に第２絶縁層を配置し該第２絶縁層をエッチングして下層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ６．パターン化透明層を該第２絶縁層の上に配置して各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を形成するステップ、
以上のステップを具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。 - 請求項６に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂ１のステップにおける第１金属層の高度が５０ｎｍから４５０ｎｍとされ、ｂ２のステップにおける第１絶縁層の高度が１００ｎｍから７００ｎｍとされ、ｂ４のステップにおける第２金属層の高度が５０ｎｍから４５０ｎｍとされ、ｂ５のステップにおける第２絶縁層の高度が１００ｎｍから７００ｎｍとされ、ｂ６のステップにおける透明層の高度が０から２００ｎｍとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。
- 請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、ｂのステップがさらに、
ｂ１．絶縁基板をベースコート層で被覆するステップ、
ｂ２．パターン化ポリシリコン層で該ベースコート層の上を被覆するステップ、
ｂ３．該パターン化ポリシリコン層と該ベースコート層の上に第１絶縁層を配置するステップ、
ｂ４．該第１絶縁層の上にパターン化第１金属層を配置するステップ、
ｂ５．該パターン化第１金属層の上に第２絶縁層を配置し、該第２絶縁層をエッチングして下層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ６．該第２絶縁層の上にパターン化第２金属層を形成するステップ、
ｂ７．第３絶縁層を、該パターン化第２金属層、該第２絶縁層及び該ベースコート層の上に配置し、該第３絶縁層をエッチングして該第２金属層とのコンタクト用のコンタクトホールを形成するステップ、
ｂ８．該第３絶縁層の上にパターン化透明層を配置して各種高度レベルの領域を具えたアクティブマトリクスデバイス構造を形成するステップ、
以上のステップを具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。 - 請求項１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、さらに、マルチドメイン反射層のセル構造を形成するステップを含むことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。
- 請求項９に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法において、液晶セルが画素エリア内で複数の異なるセルギャップを形成することを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造形成方法。
- マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、
異なる高度レベルの少なくとも一つの領域をその上に具えたアクティブマトリクスデバイス構造と、
該アクティブマトリクスデバイス構造の上に形成されると共に、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプをその上に具えた拡散層と、
該拡散層の上に配置されたマルチドメイン反射層構造と、
を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造。 - 請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、上記拡散層が、平均フィルム厚が１／２０セルギャップから１セルギャップのホトレジスト材料層とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造。
- 請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、異なる高度レベルの少なくとも一つの領域の平均高度差がゼロから１／３セルギャップであることを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造。
- 請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、突出するバンプがゼロから１０°の平均斜角を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造。
- 請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、マルチドメイン反射層構造が、反射式ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ＴＦＴ、薄膜ダイオードの反射層構造とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造。
- 請求項１１に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造において、マルチドメイン反射層構造が、半反射式ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ＴＦＴ、薄膜ダイオードの反射層構造とされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造。
- マルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、
異なる高度レベルの少なくとも一つの領域をその上に具えたアクティブマトリクスデバイス構造と、
該アクティブマトリクスデバイス構造の上に形成されると共に、各種フィルム厚及び各種高度及び形状を有する突出する複数のバンプをその上に具えた拡散層と、
該拡散層の上に配置されたマルチドメイン反射層構造と、
を具えたマルチドメイン液晶ディスプレイの反射構造を具えたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイ。 - 請求項１７に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、この液晶ディスプレイが、反射式或いは半反射式ＴＦＴ液晶ディスプレイとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイ。
- 請求項１８に記載のマルチドメイン液晶ディスプレイにおいて、この液晶ディスプレイが、自己補償ねじれネマティック、反射式ねじれネマティック、反射式電気式制御バイリフリゲンス或いは混合モードねじれネマティックＴＦＴ液晶ディスプレイとされたことを特徴とする、マルチドメイン液晶ディスプレイ。
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