JP3892715B2

JP3892715B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3892715B2
Application number: JP2001376016A
Authority: JP
Inventors: 康行花澤; 耕平永山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: KR20020052994A; TW589473B; US20020113926A1; JP2002258278A; US6665030B2; KR100444285B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲から入射する外光のような外部光源またはこの外部光源に加えてバックライトのような内部光源を用いて画像を表示する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、液晶表示装置が例えばパーソナルコンピュータ、テレビ、ワードプロセッサ、携帯電話のような様々な機器に応用されている。液晶表示装置の応用範囲がこのように広がる一方で、小型、省電力、低コストというような高機能化の要望も高まっている。特に携帯電話のような屋外、屋内を問わず使用されるような用途向けの表示装置としては、反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置の特徴を併せ持った半透過型液晶表示装置の開発の要求が高まってきている。
【０００３】
半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置のように周囲から入射する外光の少ない室内環境でバックライトからの透過光を液晶層で光学変調することにより画像を表示するだけでなく、反射型液晶表示装置のように周囲から入射する外光の多い屋外環境で外光を反射板で反射させて液晶層で光学変調することにより画像を表示することも可能である。反射型または半透過型液晶装置において外光を反射板で反射させる場合には、外光の光強度を出来る限り減衰させないことが明るい画像を表示するために重要となる。特に反射板の反射特性は光強度の減衰に大きく影響することから、あらゆる角度で入射する外光を効率よく反射する反射特性を得るための最適化が試みられている。
【０００４】
図１７は従来の反射型液晶表示装置において反射板として用いられる複数の画素電極の各々に形成された凹凸パターンを示す。この凹凸パターンは例えば電極表面に不規則に配置された複数の半球状凸部およびこれら円形凸部を取り囲むように配置された凹部を含み、一定範囲の領域に反射光を集中させたり、特定の観察方向に対する反射光強度を高めたりするように反射光の散乱を制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、単種の凹凸パターンが図１７に示すように並んで複数の画素電極の各々に形成される場合、高品質な表示画像を得ることが出来ない。すなわち、これら画素電極の凹凸パターンで散乱される光の干渉が全体として規則的となるため、この干渉によって画像が見難くなる。また、液晶層の液晶材料は屈折率の波長依存性を有するため、白色外光が液晶層を介して一方向から画素電極の凹凸パターンに入射しても波長ごとに異なる方向に散乱する結果となる。従って、画像の色が表示面に対する観察者の視角によって変化してしまう。特にカラー表示用液晶表示装置では、これが色滲みとなって表示画像の品質を著しく劣化させてしまう。
【０００６】
本発明は、このような不具合に鑑みてなされたものであり、周囲から入射する外光を用いてより高品質な表示画像を得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第1および第２電極基板と、第１および第２電極基板間に挟持され、液晶分子配列が前記第１および第２電極基板から各々制御される複数の画素領域に区分される液晶層と、第２電極基板および前記液晶層を介して入射する光を散乱させるために第1電極基板に形成される反射板とを備え、複数の画素領域は略マトリクス状であり、反射板は同種の凹凸パターンが前記複数の画素領域の行および列方向の少なくとも一方において隣接しないように組み合わされる複数種の凹凸パターンを含む液晶表示装置が提供される。
【０００８】
この液晶表示装置において、反射板は同種の凹凸パターンが隣接しないように組み合わされる複数種の凹凸パターンを含んでいる。すなわち、複数の画素領域の行および列方向の少なくとも一方において隣接する凹凸パターンが互いに異なるため、これら凹凸パターンで散乱される光の干渉を全体として不規則にすることが出来る。従って、反射表示時に良好なコントラストを損なうことなく光の干渉による画像の見難さを低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る反射型液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１はこの反射型液晶表示装置の部分的な平面構造を示し、図２は図１に示す画素付近の断面構造を示す。この液晶表示装置は図２に示すようにアレイ基板７８、対向基板８２、これら基板７８および８２間に挟持される液晶層８５を備える。
【００１１】
アレイ基板７８は絶縁基板６０、マトリクス状に配置される複数の画素電極７７、これら画素電極７７の列に沿って配置される複数の信号線７１、これら画素電極７７の行に沿って配置される複数の走査線６２、各々対応走査線６２および対応信号線７１の交差位置近傍に画素用スイッチング素子として配置される複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＳＷ、複数の走査線６２および複数の信号線７１を駆動する駆動回路、および複数の画素電極７７を覆う配向膜８３を含む。対向基板８２は光透過性の絶縁基板７９と、各々対応列の画素電極７７に対向して行方向に順番に並ぶ赤、緑、および青のストライプ状カラーフィルタとして絶縁基板７９上に形成される着色層８０と、着色層８０を覆う透明対向電極８１と、この対向電極８１を覆う配向膜８４とを有する。また、偏光板４０が着色層８０とは反対側において透明絶縁基板７９に貼り付けられる。この反射型液晶表示装置では、液晶層８５が複数の画素電極７７にそれぞれ対応して複数の画素領域ＰＸに区画され、各画素領域ＰＸが２本の隣接走査線６２と２本の隣接信号線７１との間にほぼ規定される。各薄膜トランジスタＳＷは対応走査線６２から供給される走査パルスに応答して導通し、対応信号線７１の電位を対応画素電極７７に供給する。各画素電極７７は対応信号線７１の電位を画素電位として液晶層８５の対応画素領域ＰＸに印加し、この画素電位と対向電極８１の電位との電位差に基づいて画素領域ＰＸの透過率を制御する。走査線６２および信号線７１の駆動回路は画素用スイッチング素子と同様に形成される複数の薄膜トランジスタおよびこれらの配線により構成される。これら薄膜トランジスタはＰチャネル型およびＮチャネル型を含む。
【００１２】
アレイ基板７８において、各薄膜トランジスタＳＷは半導体層６７と、この半導体層６７の上方に絶縁して形成され対応走査線６２に接続されるゲート電極６４と、ゲート電極６４の両側において半導体層６７にコンタクトホール６９，７０を介してコンタクトし対応画素電極７７および対応信号線７１にそれぞれ接続されるソースおよびドレイン電極６６，６５とを有する。半導体層６７は絶縁基板６０上に形成され、絶縁基板６０と一緒にゲート絶縁膜６１により覆われる。ゲート電極６４はこのゲート絶縁膜６１により半導体層６７から絶縁され、このゲート絶縁膜６１上で対応走査線６２と一体的に形成される。さらに複数の補助容量線６３が複数行の画素電極７７にそれぞれ容量結合するようにゲート絶縁膜６１上に形成される。ゲート電極６４および走査線６２、および補助容量線６３はゲート絶縁膜６１と一緒に層間絶縁膜６８により覆われる。コンタクトホール６９，７０はゲート電極６４の両側において半導体層６７内に形成されるソース６７ｂおよびドレイン６７ａを露出するように層間絶縁膜６８およびゲート絶縁膜６１に形成される。ソースおよびドレイン電極６６，６５はこれらコンタクトホール６９，７０において半導体層６７のソース６７ｂおよびドレイン６７ａにそれぞれコンタクトして層間絶縁膜６８上に形成される。ソース電極６６は層間絶縁膜６８上で拡張ソース電極７２と一体的に形成され、ドレイン電極６５は層間絶縁膜６８上で対応信号線７１と一体的に形成される。ソース電極６６、拡張ソース電極７２、ドレイン電極６５、および信号線７１は層間絶縁膜６８と一緒に保護絶縁膜７３により覆われる。この保護絶縁膜７３は拡張ソース電極７２を部分的に露出するコンタクトホール７４を有し、有機絶縁膜７６により覆われる。有機絶縁膜７６は保護絶縁膜７３のコンタクトホール７４に対応して拡張ソース電極７２を部分的に露出するコンタクトホール７５を有する。画素電極７７はコンタクトホール７４，７５において拡張ソース電極７２にコンタクトして有機絶縁膜７６上に形成され、配向膜８３により覆われる。
【００１３】
複数の画素電極７７は対向基板８２側から液晶層８５を介して入射する光を高い反射率で散乱させる反射板としても機能し、有機絶縁膜７６の上部表面を下地として形成される金属層である。有機絶縁膜７６は各々画素領域ＰＸの範囲においてランダムに配置される複数の半球状凸部７６ａおよびこれら凸部７６ａを囲むように配置される凹部７６ｂから構成される複数の凹凸パターンを有する。複数の画素電極７７は例えば銀、アルミニウム、あるいはこれらの合金のような金属材料を含み、有機絶縁膜７６の凹凸パターンに沿って所定の厚さで形成される。このため、各画素電極７７は対応画素領域ＰＸの範囲においてランダムに配置されるように有機絶縁膜７６の複数の半球状凸部７６ａによって規定される複数の半球状凸部７７ａおよびこれら凸部７７ａを囲んで配置されるように有機絶縁膜の凹部７６ｂによって規定される凹部７７ｂから構成される凹凸パターンを有する。複数の画素電極７７の凹凸パターンは図３にＡ，Ｂで示す２種類であり、同種の凹凸パターンがこれら画素電極７７の行および列方向において隣接しないように配列される。各画素電極の凹凸パターンにおいて、複数の凸部７７ａは入射光に対する主散乱部を構成し、凹部７７ｂは入射光に対する副散乱部を構成する。
【００１４】
次に、上述した反射型液晶表示装置の製造工程を説明する。
【００１５】
アレイ基板７８の製造では、高歪点ガラス板や石英板等が絶縁基板６０として用いられ、半導体層６７が例えばアモルファスシリコンをＣＶＤ法などにより５０ｎｍ程度の厚さで絶縁基板６０上に堆積し、４５０℃で１時間炉アニールを行った後ＸｅＣｌエキシマレーザを照射することによりアモルファスシリコンを多結晶シリコン膜として結晶化し、さらにこの多結晶シリコン膜をフォトエッチング法でパターニングすることにより形成される。続いて、ゲート絶縁膜６１がＳｉＯｘをＣＶＤ法により１００ｎｍ程度の厚さで半導体層６７および絶縁基板６０上に堆積することにより形成される。続いて、ゲート電極６４、走査線６２、補助容量線６３、およびその他の駆動回路用薄膜トランジスタのゲート電極および配線がＴａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，ＷおよびＣｕなどの単体又はその積層膜あるいは合金膜をゲート絶縁膜６１上に４００ｎｍ程度の厚さで堆積し、これをフォトエッチング法で所定形状にパターニングすることにより形成される。この後、例えばリンのような不純物がゲート電極６４をマスクとして用いたイオン注入やイオンドーピング法で半導体層６７にドープされる。ここでは、リンイオンが例えばＰＨ_３／Ｈ_２の雰囲気において加速電圧８０keＶで加速され、ドーズ量５×１０^１５atoms/cm²という高濃度で注入される。この後、画素用薄膜トランジスタのドレイン電極６５、ソース電極６６、および駆動回路用Ｎチャネル薄膜トランジスタのソースおよびドレイン電極が形成される。
【００１６】
続いて、画素用薄膜トランジスタＳＷ、駆動回路用Ｎチャネル薄膜トランジスタが不純物を注入されないようにレジストで覆われ、例えばボロンのような不純物が駆動回路用Ｐチャネル薄膜トランジスタのゲート電極をマスクとしてドープされる。ここでは、ボロンイオンが例えばＢ_２Ｈ_６／Ｈ_２の雰囲気において加速電圧８０keＶで加速され、ドーズ量５×１０^１５atoms/cm²という高濃度で注入される。この後、Ｐチャネル薄膜トランジスタのソース電極およびドレイン電極が形成される。さらに、Ｎチャネル型薄膜トランジスタＳＷをＬＤＤ(Lightly Doped Drain)構造とするための不純物注入が行われ、不純物注入領域をアニーリングすることにより活性化してソース６７ｂおよびドレイン６７ａを構成する。
【００１７】
続いて、層間絶縁膜６８が例えばＰＥＣＶＤ法を用いてＳｉＯ_２を５００ｎｍ程度の厚さでゲート電極６４、走査線６２、補助容量線６３、その他の駆動回路配線、およびゲート絶縁膜６１上に堆積することにより形成される。層間絶縁膜６８はフォトエッチング法で半導体層６７のソース６７ｂおよびドレイン６７ａを露出させるようにパターニングされ、これによりコンタクトホール６９および７０を形成する。
【００１８】
続いて、Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕなどの単体又はその積層膜あるいは合金膜が５００ｎｍ程度の厚さで層間絶縁膜６８上に堆積され、フォトエッチング法で所定の形状にパターニングされ、これにより信号線７１、ソース電極６６、拡張ソース電極７２、および駆動回路用の配線を形成する。
【００１９】
続いて、保護絶縁膜７３がＳｉＮｘをＰＥＣＶＤ法でこれら配線および層間絶縁膜６８上に堆積することにより形成され、コンタクトホール７４が保護絶縁膜７３をフォトエッチング法でパターニングすることにより形成される。
【００２０】
続いて、例えば感光性樹脂が有機絶縁膜７６として保護絶縁膜７３上に２μｍ程度の厚さで塗布され、これがコンタクトホール７５用フォトマスクを用いてコンタクトホール７４に対応する範囲で部分的に露光され、さらに信号線７１に重ならないように各画素領域ＰＸの範囲においてランダムなピッチで配置された複数の円形遮光部を持つ凹凸パターン用フォトマスクを用いて露光される。ここで、凹凸パターン用露光量は有機絶縁膜７６に形成されるコンタクトホール用の露光量の約１０％〜５０％に設定される。凹凸パターン用フォトマスクは図３において太線で示す２×２画素のサイズを有し、凹凸パターンＡをパターン位置（１，１）および（２，２）で規定し凹凸パターンＢをパターン位置（２，１）および（１，２）で規定する。露光は例えば図３に矢印で示すようにこのフォトマスクを画素電極７７の行方向に２画素分ずつシフトしながら行われる。この場合、フォトマスクは各行の最終画素電極７７に到達する毎に画素電極７７の列方向にさらに２画素分シフトされる。逆に、この露光はフォトマスクを画素電極７７の列方向に２画素分ずつシフトしながら行われてもよい。この場合、フォトマスクは各列の最終画素電極７７に到達する毎に画素電極７７の行方向にさらに２画素分シフトされる。
【００２１】
続いて、有機絶縁膜７６が上述の露光部分を除去するために現像され、これにより複数の凸部７６ａおよび凹部７６ｂをコンタクトホール７５と共に有機絶縁膜７６に形成する。この段階では凸部７６ａおよび凹部７６ｂが鋭角状であるため、アレイ基板７８の熱処理が例えば２００℃で６０分程度行われる。これにより、凸部７６ａおよび凹部７６ｂの表面が角のとれた滑らかな状態になる。
【００２２】
続いて、Ａｌ，Ｎｉ，ＣｒおよびＡｇ等の金属膜がスパッタ法により２００ｎｍ程度の厚さで有機絶縁膜７６上に堆積され、フォトエッチング法で所定の形状にパターニングされ、これにより拡張ソース領域７２にコンタクトし補助容量線６３と容量結合する画素電極７７を形成する。
【００２３】
続いて、複数の柱状スペーサが液晶層８５の厚さとなる所定の間隙を確保するために所定領域に形成され、配向膜８３が低温キュア型のポリイミドを印刷により画素電極７７および有機絶縁膜７６を覆うように３μｍ程度塗布しこれをラビング処理することにより形成される。
【００２４】
他方、対向基板８２の製造では、高歪点ガラス板や石英板等が光透過性の絶縁基板７９として用いられ、顔料などを分散させた着色層８０がこの絶縁基板７９上に形成される。透明な対向電極８１は例えば１ＴＯをスパッタ法で着色層８０上に堆積することにより形成される。続いて、配向膜８４が低温キュア型のポリイミドを印刷により透明対向電極８１を覆うように３μｍ程度塗布しこれをラビング処理することにより形成される。尚、配向膜８３および８４のラビング処理は、これらの配向軸が互いに例えば７０゜ずれる方向に行われる。
アレイ基板７８および対向基板８２は配向膜８３および８４の形成後に一体化される。具体的には、アレイ基板７８および対向基板８２が配向膜８３および８４を内側にして向かい合わされ、周縁シール材を介して貼り合わされる。液晶層８５はアレイ基板７８および対向基板８２間において周縁シール材で囲まれた液晶注入空間をセルとし、ネマチック液晶のような液晶組成物をこのセルに注入し封止することにより得られる。偏光板４０はこうして液晶層８５がアレイ基板７８および対向基板８２間に挟持された状態で、着色層８０とは反対側において透明絶縁基板７９に貼り付けられる。反射型液晶表示装置は上述のようにして完成する。
【００２５】
第１実施形態の液晶表示装置によれば、反射板が複数の画素電極７７により構成され、各画素電極７７が凹凸パターンＡ，Ｂの一方を持つ。ここで、凹凸パターンＡ，Ｂは同種の凹凸パターンが隣接しないように組み合わされて複数の画素電極７７に形成される。すなわち、隣接する凹凸パターンが複数の画素領域ＰＸの行および列方向の各々において互いに異なるため、これら画素電極７７の凹凸パターンＡ，Ｂで散乱される光の干渉を全体として不規則にすることができる。このため、良好なコントラストを損なうことなく光の干渉による画像の見にくさを低減できる。
【００２６】
図４は図３に示すパターン配列の第１変形例を示す。第１変形例では、凹凸パターン用フォトマスクは図４において太線で示す３×３画素のサイズを有し、凹凸パターンＡをパターン位置（１，１）、（２，３）および（３，２）で規定し、凹凸パターンＢをパターン位置（１，２）、（２，１）および（３，３）で規定し、凹凸パターンＣをパターン位置（１，３）、（２，２）および（３，１）で規定する。露光は例えば図４に矢印で示すようにこのフォトマスクを画素電極７７の行方向に３画素分ずつシフトしながら行われる。この場合、フォトマスクは各行の最終画素電極７７に到達する毎に画素電極７７の列方向に３画素分シフトされる。
【００２７】
第１変形例によれば、凹凸パターンＡ，Ｂ，Ｃは同種の凹凸パターンが隣接しないように組み合わされて複数の画素電極７７に形成される。特に第１変形例の配列はこれら画素電極７７の凹凸パターンＡ，Ｂ，Ｃで散乱される光の干渉を全体として図３に示す配列の場合よりも不規則にすることができる。このため、良好なコントラストを損なうことなく光の干渉による画像の見にくさをさらに低減できる。
【００２８】
図５は図３に示すパターン配列の第２変形例を示す。第２変形例では、凹凸パターン用フォトマスクは図５において太線で示す３×３画素のサイズを有し、凹凸パターンＡをパターン位置（１，１）、（２，３）および（３，２）で規定し、凹凸パターンＢをパターン位置（１，２）、（２，１）および（３，３）で規定し、凹凸パターンＣをパターン位置（１，３）、（２，２）および（３，１）で規定する。露光は例えば図５に矢印で示すようにこのフォトマスクを画素電極７７の行方向に３画素分および列方向に２画素分ずつシフトしながら行われる。
【００２９】
第２変形例によれば、凹凸パターンＡ，Ｂ，Ｃは同種の凹凸パターンが隣接しないように組み合わされて複数の画素電極７７に形成される。特に第２変形例の配列は、これら画素電極７７の凹凸パターンＡ，Ｂ，Ｃで散乱される光の干渉を全体として図４に示す配列の場合よりも不規則にすることができる。このため、良好なコントラストを損なうことなく光の干渉による画像の見にくさをさらに低減できる。
【００３０】
次に、本発明の第２実施形態に係る反射型液晶表示装置を説明する。図６はこの反射型液晶表示装置の部分的な平面構造を示す。この液晶表示装置は以下のことを除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、図６において第１実施形態と同様な部分を同一参照符号で示し、その説明を省略する。
【００３１】
この反射型液晶表示装置では、複数種の凹凸パターンが互いに異なる表示色の画素領域ＰＸの画素電極７７にそれぞれ形成され、各凹凸パターンの主散乱部の平均ピッチが対応画素領域ＰＸの表示色の波長λに依存する。具体的には、各画素電極７７にランダムに配置される複数の凸部７６ａの平均ピッチが着色層８０の対応カラーフィルタ色の波長λに対応して決定される。
【００３２】
ｎ列の画素電極７７、ｎ＋１列の画素電極７７、およびｎ＋２列の画素電極７７（ここで、ｎ＝１，２，３，…）は赤、緑、青のカラーフィルタにそれぞれ対向し、例えば複数の凸部７７ａが赤画素用の主散乱部として平均ピッチｄ_ｒｅｄでランダムに配置される凹凸パターンＲ、複数の凸部７７ａが緑画素用の主散乱部として平均ピッチｄ_greenでランダムに配置される凹凸パターンＧ、および複数の凸部７７ａが青画素用の主散乱部として平均ピッチｄ_blueでランダムに配置される凹凸パターンＢを有する。また、凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂの各々では、凹部が第１実施形態と同様に副散乱部として複数の凸部７７ａを囲むように配置される。
【００３３】
これら平均ピッチｄ_ｒｅｄ，ｄ_green，ｄ_blueはカラーフィルタ色の波長λが短いほど短く、カラーフィルタ色の波長λが長いほど長く設定され、ｄ_ｒｅｄ >ｄ_green> ｄ_blueという関係となる。具体的には、良好な白色表示を行うため、同一方向から入射した白色光が赤、緑、青の画素領域においてそれぞれの波長λに対応して互いに異なる方向に反射され、互いに等しい方向に出射されるように設定される。
【００３４】
次に光線軌跡について図１７に示すように単種の凹凸パターンが全画素電極に形成される従来の反射型液晶表示装置と図６に示す第２実施形態の反射型液晶表示装置と比較する。図１８は図１７に示すXVIII-XVIII線に沿った赤用画素領域の断面での光線軌跡を示し、図１９は図１７に示すXIX-XIX線に沿った青用画素領域の断面での光線軌跡を示す。図１８および図１９では、ｎ１が空気中の屈折率、ｎ２が液晶材料の屈折率、θ_１が外部から液晶層に向かう入射光の入射角、θ_２が液晶層で屈折され画素電極に向かう入射光の出射角、θ_３が水平面に対する画素電極の傾き、θ_４が画素電極で反射され液晶層の外部に向かう反射光の出射角をそれぞれ表す。出射角θ_４は入射角θ_１，傾きθ_３，屈折率ｎ１，および屈折率ｎ２に対して次のような関係を持つ。
【００３５】
【数１】

【００３６】
ここで、液晶材料の屈折率ｎ_２は一般に短波長の方が大きいため、上式よりθ_１方向からの入射光に対して、出射角θ_４は波長λが短いほど大きくなる。すなわち、赤色成分光の出射角をθ_{４（ｒｅｄ）}、青色成分光の出射角をθ_{４（ｂｌｕｅ）}とすると、これらはθ_{４（ｒｅｄ）} > θ_{４（ｂｌｕｅ）}という関係になる。従って、図１７に示す従来の反射型液晶表示装置のように表示色に関係なく全画素電極に単種の凹凸パターンを形成した場合、反射光の色づきが液晶層に対して斜め方向で観察されてしまうために良好な白色表示を行うことができない。
【００３７】
これに対し、図６に示す第２実施形態の反射型液晶表示装置では、凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂが赤、緑、および青用の画素領域ＰＸの画素電極７７にそれぞれ形成され、凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂの主散乱部の平均ピッチがそれぞれの画素領域ＰＸの表示色である赤、緑、および青の波長λに依存する。図７は図６に示すVII-VII線に沿った赤用画素領域の断面での光線軌跡を示し、図８は図６に示すVIII-VIII線に沿った青用画素領域の断面での光線軌跡を示す。図７および図８では、ｎ１が空気中の屈折率、ｎ２が液晶材料の屈折率、θ_１が外部から液晶層８５に向かう入射光の入射角、θ_２が液晶層８５で屈折され画素電極７７に向かう入射光の出射角、θ_３が水平面に対する画素電極７７の傾き、θ_４が画素電極７７で反射され液晶層８５の外部に向かう反射光の出射角をそれぞれ表す。凸部７７ａのピッチは図７において図８に示すピッチよりも長い。凸部７７ａと凹部７７ｂの高低差は上述のピッチによって変化しないが、ピッチが長い方が水平面に対する画素電極７７の傾きθ_３の最大値を小さく形成できる。すなわち、画素電極７７の傾きθ_３となるピッチをさらに長くして画素電極７７の傾きθ_３’を得た場合、傾きθ_３およびθ_３’はθ_３’ < θ_３という関係になる。ここで、赤色成分光の出射角θ_{４（ｒｅｄ）}＝青色成分光の出射角θ_{４（ｂｌｕｅ）}となるように、上式の関係からピッチを表示色毎に選定することで、出射角を表示色に依存しない一律の値にすることができる。これにより、反射光の色づきが液晶層８５に対して斜め方向でも観察されることを無くすことができるため、良好な白色表示を行うことができる。
【００３８】
凹凸パターン用フォトマスクは図９において太線で示す１×３画素のサイズを有し、凹凸パターンＲをパターン位置（１，１）で規定し、凹凸パターンＧをパターン位置（１，２）で規定し、凹凸パターンＢをパターン位置（１，３）で規定する。露光は例えば図９に矢印で示すようにこのフォトマスクを画素電極７７の行方向に３画素分ずつシフトしながら行われる。この場合、フォトマスクは各行の最終画素電極７７に到達する毎に画素電極７７の列方向に１画素分シフトされる。
【００３９】
第１実施形態の液晶表示装置によれば、凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂは同種の凹凸パターンが隣接しないように組み合わされて複数の画素電極７７に形成される。これにより、画素電極７７の凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂで散乱される光の干渉を全体として不規則にすることができる。従って、良好なコントラストを損なうことなく光の干渉による画像の見にくさをさらに低減できる。さらに、これら凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂの主散乱部、すなわち凸部７７ａの平均ピッチが出射角θ_４を一致させるようそれぞれ赤、緑および青のカラーフィルタの波長λに対応して決定されるため、反射光の色づきが液晶層８５に対して斜め方向でも観察されること無く良好な白色表示を行うことができる。
【００４０】
図１０は図９に示す凹凸パターンの組合せおよび配列の変形例を示す。この変形例は、赤、緑、青のカラーフィルタがストライプ状の代わりにマトリクス状に配置された場合に適用される。この場合、凹凸パターン用フォトマスクは図１０において太線で示す３×３画素のサイズを有し、凹凸パターンＲを赤用画素領域ＰＸに対応するパターン位置（１，１）、（２，３）および（３，２）で規定し、凹凸パターンＧを緑用画素領域ＰＸに対応するパターン位置（１，２）、（２，１）および（３，３）で規定し、凹凸パターンＢを青用画素領域ＰＸに対応するパターン位置（１，３）、（２，２）および（３，１）で規定する。露光は例えば図１０に矢印で示すようにこのフォトマスクを画素電極７７の行方向に３画素分ずつシフトしながら行われる。この場合、フォトマスクは各行の最終画素電極７７に到達する毎に画素電極７７の列方向に３画素分シフトされる。
【００４１】
この変形例によれば、画素領域ＰＸの表示色が各列において異なる場合でも上述の第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
以下、本発明の第３実施形態に係る半透過型液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。
図１１はこの半透過型液晶表示装置の部分的な平面構造を示し、図１２は図１に示す画素付近の断面構造を示す。この液晶表示装置は図１２に示すようにアレイ基板７８、対向基板８２、これら基板７８および８２間に挟持される液品層８５を備える。図１１および図１２では、第１実施形態と同様な部分を同一参照符号で示す。
【００４３】
アレイ基板７８は絶縁基板６０、マトリクス状に配置される複数の画素電極７７、これら画素電極７７の列に沿って配置される複数の信号線７１、これら画素電極７７の行に沿って配置される複数の走査線６２、各々対応走査線６２および対応信号線７１の交差位置近傍に画素用スイッチング素子として配置される複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＳＷ、複数の走査線６２および複数の信号線７１を駆動する駆動回路、および複数の画素電極７７を覆う配向膜８３を含む。対向基板８２は光透過性の絶縁基板７９と、各々対応列の画素電極７７に対向して行方向に順番に並ぶ赤、緑、および青のストライプ状カラーフィルタとして絶縁基板７９上に形成される着色層８０と、着色層８０を覆う透明対向電極８１と、この対向電極８１を覆う配向膜８４とを有する。また、偏光板４０が着色層８０とは反対側において透明絶縁基板７９に貼り付けられる。この半透過型液晶表示装置では、液晶層８５が複数の画素電極７７にそれぞれ対応して複数の画素領域ＰＸに区画され、各画素領域ＰＸが２本の隣接走査線６２と２本の隣接信号線７１との間にほぼ規定される。各薄膜トランジスタＳＷは対応走査線６２から供給される走査パルスに応答して導通し、対応信号線７１の電位を対応画素電極７７に供給する。各画素電極７７は対応信号線７１の電位を画素電位として液晶層８５の対応画素領域ＰＸに印加し、この画素電位と対向電極８１の電位との電位差に基づいて画素領域ＰＸの透過率を制御する。走査線６２および信号線７１の駆動回路は画素用スイッチング素子と同様に形成される複数の薄膜トランジスタおよびこれらの配線により構成される。これら薄膜トランジスタはＰチャネル型およびＮチャネル型を含む。
【００４４】
アレイ基板７８において、各薄膜トランジスタＳＷは半導体層６７と、この半導体層６７の上方に絶縁して形成され対応走査線６２に接続されるゲート電極６４と、ゲート電極６４の両側において半導体層６７にコンタクトホール６９，７０を介してコンタクトし対応画素電極７７および対応信号線７１にそれぞれ接続されるソースおよびドレイン電極６６，６５とを有する。半導体層６７は絶縁基板６０上に形成され、絶縁基板６０と一緒にゲート絶縁膜６１により覆われる。ゲート電極６４はこのゲート絶縁膜６１により半導体層６７から絶縁され、このゲート絶縁膜６１上で対応走査線６２と一体的に形成される。さらに複数の補助容量線６３が複数行の画素電極７７にそれぞれ容量結合するようにゲート絶縁膜６１上に形成される。ゲート電極６４および走査線６２、および補助容量線６３はゲート絶縁膜６１と一緒に層間絶縁膜６８により覆われる。コンタクトホール６９，７０はゲート電極６４の両側において半導体層６７内に形成されるソース６７ｂおよびドレイン６７ａを露出するように層間絶縁膜６８およびゲート絶縁膜６１に形成される。ソースおよびドレイン電極６６，６５はこれらコンタクトホール６９，７０において半導体層６７のソース６７ｂおよびドレイン６７ａにそれぞれコンタクトして層間絶縁膜６８上に形成される。ソース電極６６は層間絶縁膜６８上で拡張ソース電極７２と一体的に形成され、ドレイン電極６５は層間絶縁膜６８上で対応信号線７１と一体的に形成される。ソース電極６６、拡張ソース電極７２、ドレイン電極６５、および信号線７１は層間絶縁膜６８と一緒に保護絶縁膜７３により覆われる。この保護絶縁膜７３は拡張ソース電極７２を部分的に露出するコンタクトホール７４を有し、有機絶縁膜７６により覆われる。有機絶縁膜７６は保護絶縁膜７３のコンタクトホール７４に対応して拡張ソース電極７２を部分的に露出するコンタクトホール７５を有する。画素電極７７はコンタクトホール７４，７５において拡張ソース電極７２にコンタクトして有機絶縁膜７６上に形成され、配向膜８３により覆われる。
【００４５】
複数の画素電極７７は対向基板８２側から液晶層８５を介して入射する光を高い反射率で散乱させる反射領域とバックライトからの光を透過したり吸収したりする透過領域とを兼ね備えており、有機絶縁膜７６の上部表面を下地として形成されている。有機絶縁膜７６は各々画素領域ＰＸの範囲においてランダムに配置される複数の半球状凸部７６ａおよびこれら凸部７６ａを囲むように配置される凹部７６ｂから構成される複数の凹凸パターンを有する。複数の画素電極７７の透過領域電極７７ｃは例えばＩＴＯからなる透過性導電性膜で形成されている。また、画素電極７７の反射領域電極は例えば銀、アルミニウム、あるいはこれらの合金のような金属材料を含み、有機絶縁膜７６の凹凸パターンに沿って所定の厚さで形成される。このため、各画素電極７７の反射領域は対応画素領域ＰＸの範囲においてランダムに配置されるように有機絶縁膜７６の複数の半球状凸部７６ａによって規定される複数の半球状凸部７７ａおよびこれら凸部７７ａを囲んで配置されるように有機絶縁膜の凹部７６ｂによって規定される凹部７７ｂから構成される凹凸パターンを有する。複数の画素電極７７の凹凸パターンは図３にＡ，Ｂで示す２種類であり、同種の凹凸パターンがこれら画素電極７７の行および列方向において隣接しないように配列される。各画素電極の凹凸パターンにおいて、複数の凸部７７ａは入射光に対する主散乱部を構成し、凹部７７ｂは入射光に対する副散乱部を構成する。
【００４６】
次に、上述した半透過型液晶表示装置の製造工程を説明する。
【００４７】
アレイ基板７８の製造では、高歪点ガラス板や石英板等が絶縁基板６０として用いられ、半導体層６７が例えばアモルファスシリコンをＣＶＤ法などにより５０ｎｍ程度の厚さで絶縁基板６０上に堆積し、４５０℃で１時間炉アニールを行った後ＸｅＣｌエキシマレーザを照射することによりアモルフアスシリコンを多結晶シリコン膜として結晶化し、さらにこの多結晶シリコン膜をフォトエッチング法でパターニングすることにより形成される。続いて、ゲート絶縁膜６１がＳｉＯｘをＣＶＤ法により１００ｎｍ程度の厚さで半導体層６７および絶縁基板６０上に堆積することにより形成される。続いて、ゲート電極６４、走査線６２、補助容量線６３、およびその他の駆動回路用薄膜トランジスタのゲート電極および配線がＴａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，ＷおよびＣｕなどの単体又はその積層膜あるいは合金膜をゲート絶縁膜６１上に４００ｎｍ程度の厚さで堆積し、これをフォトエッチング法で所定形状にパターニングすることにより形成される。この後、例えばリンのような不純物がゲート電極６４をマスクとして用いたイオン注入やイオンドーピング法で半導体層６７にドープされる。ここでは、リンイオンが例えばＰＨ_３／Ｈ_２の雰囲気において加速電圧８０ｋｅＶで加速され、ドーズ量５×１０^１５atoms/cm²という高濃度でドープされる。この後、画素用薄膜トランジスタのドレイン電極６５、ソース電極６６、および駆動回路用Ｎチャネル薄膜トランジスタのソースおよびドレイン電極が形成される。
【００４８】
続いて、画素用薄膜トランジスタＳＷ、駆動回路用Ｎチャネル薄膜トランジスタが不純物を注入されないようにレジストで覆われ、例えばボロンのような不純物が駆動回路用Ｐチャネル薄膜トランジスタのゲート電極をマスクとしてドープされる。ここでは、ボロンイオンが例えばＢ_２Ｈ_６／Ｈ_２の雰囲気において加速電圧８０ｋｅＶで加速され、ドーズ量５×１０^１５atoms/cm²という高濃度で注入される。この後、Ｐチャネル薄膜トランジスタのソース電極およびドレイン電極が形成される。さらに、Ｎチャネル型薄膜トランジスタＳＷをＬＤＤ(Lightly Doped Drain)構造とするための不純物注入が行われ、不純物注入領域をアニーリングすることにより活性化してソース６７ｂおよびドレイン６７ａを構成する。
【００４９】
続いて、層間絶縁膜６８が例えばＰＥＣＶＤ法を用いてＳ_ｉ０_２を５００ｎｍ程度の厚さでゲート電極６４、走査線６２、補助容量線６３、その他の駆動回路配線、およびゲート絶縁膜６１上に堆積することにより形成される。層間絶縁膜６８はフォトエッチング法で半導体層６７のソース６７ｂおよびドレイン６７ａを露出させるようにパターニングされ、これによりコンタクトホール６９および７０を形成する。
【００５０】
続いて、Ｔａ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕなどの単体又はその積層膜あるいは合金膜が５００ｎｍ程度の厚さで層間絶縁膜６８上に堆積され、フォトエッチング法で所定の形状にパターニングされ、これにより信号線７１、ソース電極６６、拡張ソース電極７２、および駆動回路用の配線を形成する。
【００５１】
続いて、保護絶縁膜７３がＳｉＮｘをＰＥＣＶＤ法でこれら配線および層間絶縁膜６８上に堆積することにより形成され、コンタクトホール７４が保護絶縁膜７３をフォトエッチング法でパターニングすることにより形成される。
【００５２】
続いて、例えば感光性樹脂が有機絶縁膜７６として保護絶縁膜７３上に２μｍ程度の厚さで塗布され、これがコンタクトホール７５用フォトマスクを用いてコンタクトホール７４に対応する範囲で部分的に露光され、さらに信号線７１に重ならないように各画素領域ＰＸの範囲においてランダムなピッチで配置された複数の円形遮光部を持つ凹凸パターン用フォトマスクを用いて露光される。ここで、凹凸パターン用露光量は有機絶縁膜７６に形成されるコンタクトホール用の露光量の約１０％〜５０％に設定される。凹凸パターン用フォトマスクは第１実施形態と同様に図３において太線で示す２×２画素のサイズが繰り返しサイズとなり、凹凸パターンＡをパターン位置（１，１）および（２，２）で規定し、凹凸パターンＢをパターン位置（２，１）および（１，２）で規定する。
【００５３】
続いて、有機絶縁膜７６が上述の露光部分を除去するために現像され、これにより複数の凸部７６ａおよび凹部７６ｂをコンタクトホール７５と共に有機絶縁膜７６に形成する。この段階では凸部７６ａおよび凹部７６ｂが鋭角状であるため、アレイ基板７８の熱処理が例えば２００℃で６０分程度行われる。これにより、凸部７６ａおよび凹部７６ｂの表面が角のとれた滑らかな状態になる。
【００５４】
続いて、ＩＴＯ等の透過性導電性膜がスパッタ法により５０ｎｍ程度の厚さで有機絶縁膜７６上に堆積され、フォトエッチング法で所定の形状にパターニングされ、これにより画素電極７７の透過領域７７ｃを形成する。続いて、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ，ＭｏおよびＡｇなどの単体又はその積層膜あるいは合金膜がスパッタ法により２００ｎｍ程度の厚さで有機絶縁膜７６上に堆積され、フォトエッチング法で所定の形状にパターニングされ、画素電極７７の反射領域を形成する。画素電極７７は拡張ソース領域７２にコンタクトし補助容量線６３と容量結合する。
【００５５】
続いて、複数の柱状スペーサが液晶層８５の厚さとなる所定の間隙を確保するために所定領域に形成され、配向膜８３が低温キュア型のポリイミドを印刷により画素電極７７および有機絶縁膜７６を覆うように３μｍ程度塗布しこれをラビング処理することにより形成される。
【００５６】
他方、対向基板８２の製造では、高歪点ガラス板や石英板等が光透過性の絶縁基板７９として用いられ、顔料などを分散させた着色層８０がこの絶縁基板７９上に形成される。透明な対向電極８１は例えばＩＴＯをスパッ夕法で着色層８０上に堆積することにより形成される。続いて、配向膜８４が低温キュア型のポリイミドを印刷により透明対向電極８１を覆うように３μｍ程度塗布しこれをラビング処理することにより形成される。尚、配向膜８３および８４のラビング処理は、これらの配向軸が互いに例えば７０°ずれる方向に行われる。アレイ基板７８および対向基板８２は配向膜８３および８４の形成後に一体化される。具体的には、アレイ基板７８および対向基板８２が配向膜８３および８４を内側にして向かい合わされ、周縁シール材を介して貼り合わされる。液晶層８５はアレイ基板７８および対向基板８２間において周縁シール材で囲まれた液晶注入空間をセルとし、ネマチック液晶のような液晶組成物をこのセルに注入し封止することにより得られる。偏光板４０はこうして液晶層８５がアレイ基板７８および対向基板８２間に挟持された状態で、着色層８０とは反対側において透明絶縁基板７９に貼り付けられる。半透過型液晶表示装置は上述のようにして完成する。
【００５７】
第３実施形態の半透過型液晶表示装置によれば、反射板が複数の画素電極７７により構成され、各画素電極７７が凹凸パターンＡ，Ｂの一方を持つ。ここで、凹凸パターンＡ，Ｂは同種の凹凸パターンが隣接しないように組み合わされて複数の画素電極７７に形成される。すなわち、隣接する凹凸パターンが複数の画素領域ＰＸの行および列方向の各々において互いに異なるため、これら画素電極７７の凹凸パターンＡ，Ｂで散乱される光の干渉を全体として不規則にすることができる。このため、良好なコントラストを損なうことなく光の干渉による画像の見にくさを低減できる。
【００５８】
尚、図３に示すパターン配列は図４、図５に示すパターン配列の変形例に置き換えられてもよい。
【００５９】
次に、本発明の第４実施形態に係る半透過型液晶表示装置を説明する。図１３はこの半透過型液晶表示装置の部分的な平面構造を示す。この液晶表示装置は以下のことを除いて第３実施形態と同様に構成される。このため、図１３において第３実施形態と同様な部分を同一参照符号で示し、その説明を省略する。
【００６０】
この半透過型液晶表示装置では、複数種の凹凸パターンが互いに異なる表示色の画素領域ＰＸの画素電極７７にそれぞれ形成され、各凹凸パターンの主散乱部の平均ピッチが対応画素領域ＰＸの表示色の波長に依存する。具体的には、各画素電極７７にランダムに配置される複数の凸部７６ａの平均ピッチが着色層８０の対応カラーフィルタ色の波長λに対応して決定される。
【００６１】
ｎ列の画素電極７７、ｎ＋１列の画素電極７７、およびｎ＋２列の画素電極７７（ここで、ｎ＝１，２，３，…）は赤、緑、青のカラーフィルタにそれぞれ対向し、例えば複数の凸部７７ａが赤画素用の主散乱部として平均ピッチｄ_redでランダムに配置される凹凸パターンＲ、複数の凸部７７ａが緑画素用の主散乱部として平均ピッチｄ_greenでランダムに配置される凹凸パターンＧ、および複数の凸部７７ａが青画素用の主散乱部として平均ピッチｄ_blueでランダムに配置される凹凸パターンＢを有する。また、凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂの各々では、凹部が第１実施形態と同様に副散乱部として複数の凸部７７ａを囲むように配置される。
【００６２】
これら平均ピッチｄ_red，ｄ_green，ｄ_blueはカラーフィルタ色の波長λが短いほど短く、カラーフィルタ色の波長λが長いほど長く設定され、ｄ_red＞ｄ_green＞ｄ_blueという関係となる。具体的には、良好な白色表示を行うため、同一方向から入射した白色光が赤、緑、青の画素領域においてそれぞれの波長λに対応して互いに異なる方向に反射され、互いに等しい方向に出射されるように設定される。
【００６３】
次に光線軌跡について図１７に示すように単種の凹凸パターンが全画素電極に形成される従来の反射型液晶表示装置と図１３に示す第４実施形態の半透過型液晶表示装置と比較する。第２実施形態で説明したように、図１８は図１７に示すXVIII−XVIII線に沿った赤用画素領域の断面での光線軌跡を示し、図１９は図１７に示すXIX−XIX線に沿った青用画素領域の断面での光線軌跡はを示す。図１８および図１９では、ｎ_１が空気中の屈折率、ｎ_２が液晶材料の屈折率、θ_１が外部から液晶層に向かう入射光の入射角、θ_２が液晶層で屈折され画素電極に向かう入射光の出射角、θ_３が水平面に対する画素電極の傾き、θ_４が画素電極で反射され液晶層の外部に向かう反射光の出射角をそれぞれ表す。出射角θ_４は入射角θ_１，傾きθ_３，屈折率ｎ_１，および屈折率ｎ_２に対して次のような関係を持つ。
【００６４】
【数２】

【００６５】
ここで、液晶材料の屈折率ｎ_２は一般に短波長の方が大きいため、上式よりθ_１方向からの入射光に対して、出射角θ_４は波長λが短いほど大きくなる。すなわち、赤色成分光の出射角をθ_４ ₍ _ｒｅｄ ₎、青色成分光の出射角をθ_４ ₍ _ｂｌｕｅ ₎とすると、これらはθ_４ ₍ _ｒｅｄ ₎＞θ_４ ₍ _ｂｌｕｅ ₎という関係になる。従って、図１７に示す従来の反射型液晶表示装置のように表示色に関係なく全画素電極に単種の凹凸パターンを形成した場合、反射光の色づきが液晶層に対して斜め方向で観察されてしまうために良好な白色表示を行うことができない。
【００６６】
これに対し、図１３に示す第４実施形態の半透過型液晶表示装置では、凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂが赤、緑、および青用の画素領域ＰＸの画素電極７７にそれぞれ形成され、凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂの主散乱部の平均ピッチがそれぞれの画素領域ＰＸの表示色である赤、緑、および青の波長λに依存する。図１３に示すVII−VII線に沿った赤用画素領域の断面での光線軌跡は図７に示すようになり、図１３に示すVIII−VIII線に沿った青用画素領域の断面での光線軌跡は図８に示すようになる。図７および図８では、ｎ_１が空気中の屈折率、ｎ_２が液晶材料の屈折率、θ_１が外部から液晶層８５に向かう入射光の入射角、θ_２が液晶層８５で屈折され画素電極７７に向かう入射光の出射角、θ_３が水平面に対する画素電極７７の傾き、θ_４が画素電極７７で反射され液晶層８５の外部に向かう反射光の出射角をそれぞれ表す。凸部７７ａのピッチは図７において図８に示すピッチよりも長い。凸部７７ａと凹部７７ｂの高低差は上述のピッチによって変化しないが、ピッチが長い方が水平面に対する画素電極７７の傾きθ_３の最大値を小さく形成できる。すなわち、画素電極７７の傾きθ_３となるピッチをさらに長くして画素電極７７の傾きθ_３’を得た場合、傾きθ_３およびθ_３’はθ_３’＜θ_３という関係になる。ここで、赤色成分光の出射角θ_４ ₍ _ｒｅｄ ₎＝青色成分光の出射角θ_{４（ｂｌｕｅ）}となるように、上式の関係からピッチを表示色毎に選定することで、出射角を表示色に依存しない一律の値にすることができる。これにより、反射光の色づきが液晶層８５に対して斜め方向でも観察されることを無くすことができるため、良好な白色表示を行うことができる。
【００６７】
凹凸パターン用フォトマスクは第２実施形態で用いた図９において太線で示す１×３画素のサイズを有し、凹凸パターンＲをパターン位置（１，１）で規定し、凹凸パターンＧをパターン位置（１，２）で規定し、凹凸パターンＢをパターン位置（１，３）で規定する。露光は例えば図９に矢印で示すようにこのフォトマスクを画素電極７７の行方向に３画素分ずつシフトしながら行われる。この場合、フォトマスクは各行の最終画素電極７７に到達する毎に画素電極７７の列方向に１画素分シフトされる。
【００６８】
第４実施形態の半透過型液晶表示装置によれば、第２実施形態の反射型液晶表示装置と同様の効果が得られる。すなわち、凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂは同種の凹凸パターンが隣接しないように組み合わされて複数の画素電極７７に形成される。これにより、画素電極７７の凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂで散乱される光の干渉を全体として不規則にすることができる。従って、良好なコントラストを損なうことなく光の干渉による画像の見にくさをさらに低減できる。さらに、これら凹凸パターンＲ，Ｇ，Ｂの主散乱部、すなわち凸部７７ａの平均ピッチが出射角θ_４を一致させるようそれぞれ赤、緑および青のカラーフィルタの波長λに対応して決定されるため、反射光の色づきが液晶層８５に対して斜め方向でも観察されること無く良好な白色表示を行うことができる。
【００６９】
尚、図９に示す凹凸パターンの組み合わせおよび配列は図１０に示す変形例に置き換えられても良い。この変形例は、第２実施形態で説明したように、赤、緑、青のカラーフィルタがストライプ状の代わりにマトリクス状に配置された場合に適用される。この変形例によれば、画素領域ＰＸの表示色が各列において異なる場合でも上述の第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々変形可能である。
【００７１】
例えば第３実施形態の半透過領域７７ｃは図１４および図１５に示すように有機絶縁膜７６の凹凸パターンを部分的に無くすことにより平坦に形成してもよい。さらに、第４実施形態の半透過領域７７ｃについても同様にして図１６に示すように平坦にしてもよい。
【００７２】
第１から第４実施形態の有機絶縁膜７６は各々画素領域ＰＸの範囲においてランダムに配置される複数の半球状凹部およびこれら凹部を囲むように配置される凸部から構成される複数の凹凸パターンを有してもよい。この場合、各画素電極７７は対応画素領域ＰＸの範囲においてランダムに配置されるように有機絶縁膜７６の複数の半球状凹部によって規定される複数の半球状凹部およびこれら凹部を囲んで配置されるように有機絶縁膜の凸部によって規定される凸部から構成される凹凸パターンを有することになる。従って、各画素電極７７の凹凸パターンにおいて、複数の凹部は入射光に対する主散乱部を構成し、凸部は入射光に対する副散乱部を構成する。
【００７３】
また、各薄膜トランジスタＳＷの半導体層６７はポリシリコンで構成されたが、アモルファスシリコンで構成することもできる。これだけでなく、本発明は薄膜トランジスタＳＷのような画素スイッチング素子を持たない単純マトリクス方式の反射型および半透過型液晶表示装置に適用することもできる。
【００７４】
また、散乱光の干渉を不規則にするだけで良い場合には、複数種の凹凸パターンが同種の凹凸パターンが複数の画素電極７７の行方向および列方向の少なくとも一方で隣接しないように組み合わされることを条件に、各凹凸パターンが１以上の隣接画素領域ＰＸ、具体的には１以上の隣接画素電極７７に割り当てられても良い。さらに、複数種の凹凸パターンを全て組み合わせる代わりに、例えば４種の凹凸パターンから選択される３種を組み合わせて並べるようにしても良い。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、周囲から入射する外光を用いてより高品質な表示画像を得られる液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る反射型液晶表示装置の部分的な平面構造を示す図である。
【図２】図１に示すII-II線に沿った画素付近の断面構造を示す図である。
【図３】図１に示す複数の画素電極に形成される複数種の凹凸パターンの組み合わせおよび配列を示す図である。
【図４】図３に示す凹凸パターンの組み合わせおよび配列の第１変形例を示す図である。
【図５】図３に示す凹凸パターンの組み合わせおよび配列の第２変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る反射型液晶表示装置の部分的な平面構造を示す図である。
【図７】図６に示すVII-VII線に沿った赤用画素領域の断面での光線軌跡を示す図である。
【図８】図６に示すVIII-VIII線に沿った青用画素領域の断面での光線軌跡を示す図である。
【図９】図６に示す複数の画素電極に形成される複数種の凹凸パターンの組み合わせおよび配列を示す図である。
【図１０】図９に示す凹凸パターンの組み合わせおよび配列の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る半透過型液晶表示装置の部分的な平面構造を示す図である。
【図１２】図１１に示すXII-XII線に沿った画素付近の断面構造を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る半透過型液晶表示装置の部分的な平面構造を示す図である。
【図１４】図１１に示す半透過型液晶表示装置の変形例の平面構造を示す図である。
【図１５】図１４に示すXV-XV線に沿った画素付近の断面構造を示す図である。
【図１６】図１３に示す半透過型液晶表示装置の変形例の平面構造を示す図である。
【図１７】従来の反射型液晶表示装置の部分的な平面構造を示す図である。
【図１８】図１７に示すXVIII−XVIII線に沿った赤用画素領域の断面での光線軌跡を示す図である。
【図１９】図１７に示すXIX-XIX線に沿った青用画素領域の断面での光線軌跡を示す図である。
【符号の説明】
７６…有機絶縁膜
７７…画素電極（反射板）
７７ａ…凸部（主散乱部）
７７ｂ…凹部 (副散乱部)
７８…アレイ基板
８２…対向基板
８５…液晶層
ＰＸ…画素領域

Claims

第１および第２電極基板と、前記第１および第２電極基板間に挟持され、液晶分子配列が前記第１および第２電極基板から各々制御される複数の画素領域に区分される液晶層と、前記第２電極基板および前記液晶層を介して入射する光を散乱させるために前記第１電極基板に形成される反射板とを備え、前記複数の画素領域は略マトリクス状であり、前記反射板は同種の凹凸パターンが前記複数の画素領域の行および列方向の少なくとも一方において隣接しないように組み合わされる複数種の凹凸パターンを含み、各凹凸パターンはランダムに配置された複数の主散乱部と、前記複数の主散乱部を囲むように配置された副散乱部とにより構成され、前記複数種の凹凸パターンは互いに異なる表示色の画素領域にそれぞれ割り当てられ、各凹凸パターンの主散乱部の平均ピッチが対応画素領域の表示色の波長に依存することを特徴とする液晶表示装置。
前記反射板は光を透過させるための光透過部を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記主散乱部が凸部および凹部の一方であり、前記副散乱部が前記凸部および前記凹部の他方であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
前記反射板は前記複数の画素領域に対応して前記第１電極基板に形成される複数の画素電極により構成され、各凹凸パターンが前記複数の画素電極のうちの対応する少なくとも１つに形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
各凹凸パターンは対応画素電極の下地として形成される有機絶縁膜の形状によって規定されることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
前記複数種の凹凸パターンの組み合わせが前記複数の画素領域において繰り返されるように配列されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。