JP3909565B2 - 液晶装置及び電子機器と液晶装置の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置と電子機器に係り、特に凹凸部を有する反射面を備えた反射型あるいは半透過反射型の液晶装置及びそれを備えた電子機器と液晶装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の液晶表示装置において、液晶パネルの裏面側に配置された光源から発せられた光が液晶パネルを通過し観察者側に放出されるタイプの透過型液晶表示装置と、観察者側から太陽光や照明光などの外光が液晶パネル内に入射され、液晶パネル内において反射され、観察者側に放出されるタイプの反射型液晶表示装置が知られている。また、明所では外光を利用する反射型で表示を行い、暗所では内蔵された光源を利用する透過型で表示を行う半透過反射型液晶表示装置も知られている。
【０００３】
反射型液晶表示装置は消費電力の大きい光源がなくても表示が可能であり、低消費電力であること、光源を内蔵しないため軽量化が可能であること、太陽光の存在する屋外でも視認性が高いことなどの利点を有し、携帯型電子機器などを中心に広く普及している。
この種の反射型液晶表示装置は、観察者側から見て液晶層の下側に反射層を備え、外側から入射された外光が液晶層を通過した後に反射層で反射され、再度液晶層を通過した後に液晶パネルの外部に放出され、観察者の目に到る。
このとき、液晶表示装置に対し、外光の入射方向から特定の正反射方向には光の反射率が高まるが、反射層が鏡面であることに起因し、正反射方向を外れた方向では表示の明るさが低下し、良好に観察され難いという問題点があった。
そこで、この問題を解決するために、反射層に多数の微細な凹凸を形成することにより、反射層表面で光を反射し散乱させる構成の内面散乱方式の反射型液晶表示装置が開発されている。
【０００４】
この種の内面散乱方式の液晶表示装置においては、観察者側から入射した外光は反射層で反射された後に観察者の目に到るが、反射層表面には凹凸が形成されているため、反射層表面で反射される際に光は散乱される。従って、液晶表示装置において、正反射方向の光の他に他の方向の散乱光も利用できるため、正反射方向以外の方向で観察者に視認される光強度は増大し、明るい表示となる。
【０００５】
この種の液晶表示装置用の凹凸部を有する反射層の製造方法の一例が特開平４−２４３２２６号公報に開示されている。この特許公報に開示された技術によれば、まず、基板上に光感光性のレジスト層を塗布し、フォトマスクを用いてレジスト層を露光した後、現像することによりレジスト材料からなる多数の微細な凸部を形成する。次に全体を１２０〜２５０℃に加熱することにより各凸部の上部を丸め、その後に角が丸められた凸部上に反射膜を形成することで反射板を得ている。そして、この反射板を液晶パネルの一方の基板に組み込むことで反射型の液晶パネルを構成することができ、この構成の反射板を備えた液晶パネルにあっては、反射光の角度依存性が少ない液晶表示装置が得られると記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この種の凹凸部を反射層に備えた反射型の液晶表示装置にあっては、反射層の凹凸部を液晶パネル基板の全面に形成するわけではなく、液晶パネルの表示領域にのみ形成していた。これは、液晶表示装置が一対の基板間に液晶層を挟持した状態でシール材により貼り合わされる構成とされ、一対の基板間の間隔、いわゆるセルギャップを厳格に規定する必要があることから、基板周縁部に配置されたシール材の部分にまで凹凸部が形成されていると、凹凸部に影響されてセルギャップを一定にできないためである。
ところが、液晶パネルの表示領域に凹凸部を多数有し、液晶パネル周縁部のシール材による貼り合わせ部分に凹凸部が形成されていない構造、例えば特開平４−２４３２２６号公報に開示されてに構造おいては、シール材による貼り合わせ部分を平坦面とはしているが、凹凸部のほぼ底の部分に平坦部を位置させた構造とし、この平坦部と凹凸部の凸部上側部分とでは、セルギャップが大幅に異なる構造になっているので、液晶表示に悪影響を与えるおそれがあった。
【０００７】
ここで、液晶層の液晶は液晶パネルの表示領域に配置された電極により駆動されるので、電極の配置されていない非表示領域、例えば、表示領域の外側の例えばシール材の近傍領域においてはセルギャップが多少ずれていたとしても表示に悪影響はないように思われる。ところが、液晶パネルの基板間の表示領域の外側の、例えばシール材近傍にも液晶は存在しているので、この領域に存在している液晶が、電極により駆動される表示領域における液晶と異なる配向状態であると、表示領域の外側の例えばシール材近傍の配向状態の悪い液晶に影響されて表示領域の液晶の配向状態にも悪影響を及ぼすおそれがある。
例えば、液晶は電極が発生させた電界による駆動力によって配向制御された状態と、電界が印加されていない状態での基板側の配向膜からの配向制御力による状態との切り替えにより表示、非表示が切り替えられるが、特に配向膜の配向制御力により白表示がなされるノーマリーホワイト表示の場合に、シール材近傍の配向状態の悪い液晶に影響されて表示領域の液晶の配向状態が微妙に影響を受けると、白表示状態において完全な白色ではなく、例えば多少色が付いた白色表示となってしまい、表示品質が劣化するおそれがある。
そしてこの問題は、携帯電話等の液晶表示装置に多様されているパッシブマトリクス型のようなセルギャップの大小に表示の影響を受け易い液晶表示装置においては特に影響を受け易いものと思われる。
【０００８】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、セルギャップの制御が容易になり、安定した表示品質の高い液晶装置の提供を目的とする。
本発明は、凹凸部のない平坦部を表示領域の外側の基板周縁部側に配置でき、引き廻し配線に断線を生じ難い、また、シール材の接合強度の高い液晶装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の液晶装置は、シール材を介して互いに貼り合わされ、液晶層を挟持する一対の基板を有する液晶装置であって、前記一対の基板の液晶層側に液晶を駆動する電極層が形成されるとともに、前記シール材に囲まれた領域内であって前記電極層の形成領域に対応して表示領域が構成され、前記一方の基板と液晶層との間に下地層が配置されてなり、前記表示領域において、前記下地層は前記液晶層に向けた凹凸部を有し、前記凹凸部の上に反射層が配置されてなり、前記表示領域の外側に位置する部分において前記下地層は前記凹凸部を有さない平坦部を有し、前記平坦部には前記電極層に接続された引き回し配線と前記シール材が配置されてなり、前記凹凸部の最大高さの１／４〜３／４の範囲の高さ位置に前記平坦部が位置されてなることを特徴とする。
【００１０】
光反射層の下の凹凸部の最大高さの１／４〜３／４の範囲の高さ位置に平坦部が位置されているので、凹凸部と平坦部の高さとの間に高低差、段差が少ない。これにより、一対のパネルをシール材を介して貼り合わせる場合にシール材の位置する部分を平坦部にできるので、シール材の部分にまで凹凸部を形成していた構造に比較すると、シール材近傍を含めた平坦部側での液晶層の厚さと、凹凸部を有する表示領域での液晶層の厚さとの差異を少なくできる結果、セルギャップを均一化でき、凹凸部上に反射層を有する液晶表示装置においても液晶の表示状態に悪影響を生じない信頼性の高い液晶装置を提供できる。
また、シール材の内側の平坦部においては引き廻し配線用の配線領域とすることができ、この配線部分においても凹凸部と大きな高低差、段差を生じないので、引き廻し配線部分におけるセルギャップの均一化を図ることができ、引き廻し配線自体に断線を生じ難くできる。
【００１１】
本発明は、前記一方の基板の液晶層側に下地層が形成され、前記下地層の液晶層側の面の表示領域に対応する部分に前記凹凸部が形成されるとともに、少なくとも前記表示領域の外側に位置する下地層の前記液晶層側の面に前記平坦部が形成され、前記表示領域に相当する部分の下地層上に光反射層を兼ねる金属製の電極が形成されてなることを特徴とする。
光反射層を兼ねる金属製の電極が形成されていることで、反射型の液晶表示が可能となる。金属製の電極であるならば、下地層の凹凸部上に薄い膜厚で形成可能であるので、下地層の凹凸部に合わせた形状の反射面が得られる。従って反射表示の際に反射光を散乱光とすることができ、反射表示状態において正反射方向のみならず、正反射方向とは若干異なる方向、例えば正反射方向を含めた幅をもった広い範囲においてより明るい表示形態が得られる。
また、金属製の電極であるならば、下地層の凹凸部上に薄い膜厚で形成可能であること、下地層に形成された平坦部上にシール材を位置させることでシール材近傍を含めた平坦部側での液晶層の厚さと、凹凸部を有する表示領域での液晶層の厚さとの差異を少なくできることが相俟って、セルギャップをより均一化することができ、凹凸部上に反射層を兼ねる電極を有する液晶表示装置においても液晶の表示状態に悪影響を生じない信頼性の高い液晶装置を提供できる。
【００１２】
本発明は、前記他方の基板あるいは前記一方の基板の液晶層側の面にカラーフィルタが積層されてなることを特徴とする。
カラーフィルタを備えたカラー表示タイプの液晶装置ではセルギャップに不均一性を有すると、カラー表示に対する影響が大きく、観察者が色ずれや色にじみなどとして容易に知覚するので、セルギャップを均一化することによる表示品質の向上効果が明瞭に発揮される。
また、ノーマリーホワイト表示状態のように、配向膜の配向規制力によって液晶が配向されている場合、表示領域外に存在する液晶の配向乱れが表示領域における液晶の配向に悪影響を及ぼすことも考えられるが、凹凸部を有する表示領域と平坦部を有する表示領域以外の部分において、凹凸部の最大高さの１／４〜３／４の範囲の高さ位置に平坦部を設けて高低差、段差をできる限り少なくしてセルギャップを均一化しているので、表示領域外での液晶の配向に特に影響を受け易いノーマリーホワイト表示形態でカラー表示する場合などにおいもセルギャップを均一化することにより表示品質の高い表示が容易に得られる。
【００１３】
本発明は、一方の基板側の電極層と他方の基板側の電極層とが平面視直交状態に複数配置され、基板間にスーパーツイステッド型のネマチック液晶が挟持されてなることを特徴とする。
一方の基板側の電極層と他方の基板側の電極層とが平面視直交状態に複数配置され、基板間にスーパーツイステッド型のネマチック液晶が挟持されてなる構造の液晶装置では特にセルギャップの不均一性による表示への影響が大きいので、本発明構造が有利となり、セルギャップの均一化に伴って表示品質の高い液晶装置が得られる。
【００１４】
本発明は、前記一方の基板と他方の基板の液晶層側に各々配向膜が形成されるとともに、前記一方の基板の配向膜と前記他方の基板の配向膜との間にスペーサーが介在されて両基板間のセルギャップが規定されてなることを特徴とする。
基板間にスペーサーが介在されて基板間のセルギャップが厳格に規定される液晶装置の構造の場合においても、凹凸部を有する表示領域とその外側の平坦部を有する領域での段差が少なく、セルギャップの均一化が図れる結果、スペーサーによるギャップむらの是正が確実になされ、表示品質の高い液晶装置が提供される。
【００１５】
本発明は、前記一方の基板の液晶層側に下地層が形成され、前記下地層の液晶層側の面の前記表示領域に対応する部分に前記凹凸部が形成されるとともに、前記表示領域の外側に位置する下地層の前記液晶層側の面に前記平坦部が形成され、少なくとも前記表示領域に相当する部分の下地層上に光反射層を兼ねる金属製の電極が形成され、前記下地層の平坦部上に直接シール材が配置され、前記基板間にスーパーツイステッド型のネマチック液晶が挟持され、前記凸部が断面積非対称、かつ、面積の広い緩斜面と面積の小さな急斜面からなる平面楕円形状とされ、前記凸部が高さ１.５μｍ以下、楕円の長軸方向の径が１０μｍ以内、短軸方向の径が１μｍ以上とされ、垂線に対する一方向側から２５度の入射角度で光を入射した際の正反射方向での光の反射率を１００％とした場合に、正反射方向での反射率に対して±１０度の範囲内で明るさが３０％を示すことを特徴とする。
一対の基板を接合一体化するためのシール材の部分に平坦部を位置させてその上に直接シール材を配置することで、シール材部分に凹凸が存在する構造よりもシール材の接合部分を平坦にすることができ、シール材と基板側との密着性を良好にできる。また、シール材の接合部分に凹凸部が存在すると液晶装置の組み立て時にシール材と基板との間に気泡がまき込まれ易くなり、シール材接合部分の信頼性低下につながりかねないが、シール材の下が平坦部であるとこのような問題も生じない。従ってシール材を介して一対の基板が対向状態で接合されてなる液晶装置の信頼性が向上する。
前記基板の平坦部に設けられた引き廻し配線がシール材の外側に引き出されて前記基板の平坦部に沿って配線され、前記基板の一側端部の平坦部上に設けられた液晶駆動用の半導体素子に接続され、前記下地層上に平坦化膜としての配向膜が形成されてなることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前記下地層の平坦部上に前記電極用の引き廻し配線が形成されてなることを特徴とする。
電極用の引き廻し配線が平坦部上に配線されることで、凹凸部上に配線する構造よりも引き廻し配線形成が容易となる。また、凹凸部上に引き廻し配線が形成されていると、凹凸部の起伏に起因して引き廻し配線の膜厚にムラが生じやすく、成膜時の断線等のおそれも高くなるが、平坦部上に引き廻し配線が形成されているとこのような問題も生じない。
【００１７】
本発明は、前記凹凸部の表面が曲面状に加工されるとともに、前記凹凸部が感光性樹脂を階調露光して現像することにより得られた段部を加熱して得られた曲面からなることを特徴とする。
凹凸部の表面が曲面状に加工されていることで、光反射性の電極にも曲面状の凹凸が形成され、これらの曲面により広い範囲に光が散乱され、光散乱効果が向上する。即ち、反射表示している場合に散乱光を有効に利用できるので、正反射方向のみならず、より広い領域において明るい表示形態が得られ易い。
【００１８】
本発明は、前記各凹凸部に傾斜面が形成され、前記各凹凸部の傾斜面が特定の方向に揃えられてなる。
凹凸部の傾斜面を特定の方向に向けることで、特定の方向に光を集めることができ、光を集めた方向により明るい表示形態の液晶装置を得ることができる。従って反射表示を行う場合に正反射方向のみならず、正反射方向とは異なる特定の方向においてもより明るい表示形態を得ることができる。
【００１９】
本発明は、前記下地層の凹凸部が樹脂の型押しにより形成されてなることを特徴とする。
樹脂の型押しにより形成された凹凸部であるならば、特定の型を製造して型押しにより簡単に樹脂層に凹凸部を形成できる。従って、フォトリソグラフィ法による凹凸部の形成よりも型押しにより簡便かつ大量に凹凸部を形成できる。よって凹凸部を有する反射型の液晶装置の製造工程を簡略化することができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００２０】
本発明は、前記光反射性の電極層が半透過反射膜とされてなることを特徴とする。
電極層が半透過反射膜からなる構成の半透過反射型の液晶表示装置に本発明を適用することができ、これにより、セルギャップを均一化した表示品質の高い半透過反射型の液晶表示装置が得られる。また、先のいずれかの構造を採用してなる半透過反射型の液晶表示装置であるならば、先に記載した種々の作用を奏する半透過反射型の液晶表示装置が提供される。
【００２１】
本発明の電子機器は、先に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。
この電子機器によれば、先の種々の特徴を備えた液晶装置を備え、セルギャップの均一化に伴う表示品質の高い表示が得られる電子機器を提供できる。
本発明の液晶装置の製造方法は、シール材を介して互いに貼り合わされ、液晶層を挟持する一対の基板を有する液晶装置であって、前記一対の基板の液晶層側に液晶を駆動する電極層が形成されるとともに、前記シール材に囲まれた領域内であって前記電極層の形成領域に対応して表示領域が構成され、前記一方の基板と液晶層との間に下地層が配置されてなり、前記表示領域において、前記下地層は前記液晶層に向けた凹凸部を有し、前記凹凸部の上に反射層が配置されてなり、前記表示領域の外側に位置する部分において前記下地層は前記凹凸部を有さない平坦部を有し、前記平坦部には前記電極層に接続された引き回し配線と前記シール材が配置されてなり、前記凹凸部の最大高さの１／４〜３／４の範囲の高さ位置に前記平坦部が位置されてなり、少なくとも前記表示領域に相当する部分の下地層上に光反射層を兼ねる金属製の電極が形成されてなる液晶装置を製造するに際し、
基板上に感光性レジストを塗布し、該感光性レジストに個々に階調毎に異なるパターン形状のハーフトーンマスクを用いて複数回露光し、現像することにより、複数段の段差を有する感光性レジストからなり、断面形状が非対称で面積の広い緩斜面と面積の狭い急斜面を有する指向性を有する光反射性の凸部を複数形成し、その後に本焼成して感光性レジストを硬化させて複数の凸部を形成した後、光反射率の高い金属膜を形成して光反射性の電極層とするとともに、
この後に配向膜を形成し、他方の基板との張り合わせて液晶注入を行うことを特徴とする。
本発明の液晶装置の製造方法において、前記複数段の段差を有する感光性レジストからなり、断面形状が非対称で面積の広い緩斜面と面積の狭い急斜面を有する指向性を有する光反射性の凸部を複数形成した後、熱処理することにより感光性レジストの一部をリフローさせ、前記凸部の段差をなだらかな曲面とした凸部とした後に本焼成することを特徴とする方法でも良い。
本発明の液晶装置の製造方法において、先に記載の液晶装置として、前記一方の基板の液晶層側に下地層が形成され、前記下地層の液晶層側の面の前記表示領域に対応する部分に前記凹凸部が形成されるとともに、前記表示領域の外側に位置する下地層の前記液晶層側の面に前記平坦部が形成され、少なくとも前記表示領域に相当する部分の下地層上に光反射層を兼ねる金属製の電極が形成され、前記下地層の平坦部上に直接シール材が配置され、前記基板間にスーパーツイステッド型のネマチック液晶が挟持され、前記凸部が断面積非対称、かつ、面積の広い緩斜面と面積の小さな急斜面からなる平面楕円形状とされ、前記凸部が高さ１.５μｍ以下、楕円の長軸方向の径が１０μｍ以内、短軸方向の径が１μｍ以上とされ、垂線に対する一方向側から２５度の入射角度で光を入射した際の正反射方向での光の反射率を１００％とした場合に、正反射方向での反射率に対して±１０度の範囲内で明るさが３０％を示す液晶装置を適用することを特徴とする製造方法でも良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に本発明に係る実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明するが、本発明が以下の実施の形態に限定されるものではないのは勿論である。また、以下に説明する各実施の形態においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材の膜厚や寸法の比率は実際のものとは異なるように表している。
【００２３】
「第１の実施の形態」
図１〜図３は本発明に係る第１の実施の形態の液晶表示装置（液晶装置）を示すもので、図１は液晶表示装置の全体構成を示す平面図、図２は図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図、図３は図１のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
この形態の液晶表示装置Ａは、パッシブマトリクスタイプの反射型の液晶表示装置に本発明を適用した一例であり、上下一対のほぼ平行に対向配置された平面視ほぼ矩形状の基板１、２と、これらの基板１、２の周縁部に設けられて両基板１、２を接合一体化するためのシール材３と、先の基板１、２とシール材３とに囲まれた空間に封入されて基板１、２によって挟持された液晶層４とを主体として構成されている。
前記シール材３にあっては基板１、２の周縁部の一部（図１において上部側中央）において液晶注入口５が形成され、この液晶注入口５が封止材６により封止されている。この形態の構造では、下側の基板１の方が外形寸法が大きくされ、下側の基板１と上側の基板２の１辺（図１において上側の辺、液晶注入口５が形成された側の辺）では縁が揃えられているが、下側の基板１の残りの３辺側においては、上側の基板２の３辺がいずれも下側の基板１の対応する３辺よりも内側に配置されている。そして、図１の下側の基板１の下部側の中央に液晶駆動用の半導体素子７が実装されている。
【００２４】
本実施の形態の場合、図１に示すように、下側の基板１に、図中横方向に延在する複数のセグメント電極１０が平面視ストライプ状に所定の間隔で形成されるとともに、上側の基板２に、先のセグメント電極１０と直交するように図中縦方向に延在する複数のコモン電極１１が平面視ストライプ状に所定の間隔で形成されていて、基板１、２のセグメント電極１０…とコモン電極１１…が平面視直交状態に配置されている領域が表示領域Ｒとされている。なお、この実施の形態においては図面を簡略化する目的で１０本のセグメント電極１０と８本のコモン電極１１を設けた構成を図示したが、これら電極の本数は必要な画素の解像度と大きさに応じて適宜変更して良いのは勿論である。
【００２５】
前記基板２は観察者側に（図２では上側に）設けられる側の基板であり、この基板２の液晶層４側には、図２の断面構造に示すようにブラックマトリクスとしての遮光層１３が基板周縁部のシール材３近くの部分まで設けられ、前記遮光層１３に複数形成された孔部１３Ａ…には色素層１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂが設けられ、これらの遮光層１３と色素層１６Ｒ、１６Ｇ、１６Ｂとを覆って電気絶縁性の平坦化層１８が設けられ、平坦化層１８の液晶層４側に先に説明の複数のコモン電極１１とこれらのコモン電極１１を覆って配向膜１９が設けられている。
前記遮光層１３は、Ｃｒなどの遮光性の金属薄膜により形成されたもので、遮光層１３には液晶表示装置としての画素領域に対応するように複数の孔部１３Ａ…がマトリクス状に、換言すると、先のセグメント電極１０…とコモン電極１１…との交差部分に対応するように整列形成され、遮光層１３と前述の色素層１６…とによってカラーフィルタ１７が構成されている。
なお、図２においては色素層１６を色別に明確に区別できるようにするため、赤色の色素層を１６Ｒと標記し、緑色の色素層を１６Ｇと標記し、青色の色素層を１６Ｂと標記した。
また、先のコモン電極１１はインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）などからなる透明電極層からなり、図２の紙面に垂直な方向にストライプ状に所定の間隔で形成されている。
【００２６】
次に、カラーフィルター１７のＲ、Ｇ、Ｂの各色素層１６は各コモン電極１１の方向に対応して配置（縦ストライプ／ＲＧＢのそれぞれがストライプ状に縦に同色で形成配置）されており、図１の横方向に並んだＲ、Ｇ、Ｂの３個の画素で画面上の１個のドットが構成されている。なお、本実施の形態における「画素」とは、セグメント電極１０とコモン電極１１とが平面的に見て重なり合った各領域のことであり、先の色素層１６・・・の形成位置に各画素が対応されている。
【００２７】
図１に示すように、複数のセグメント電極１０のうち、図１の上側半分のセグメント電極１０・・・については、引き回し配線１４Ａが各セグメント電極１０の右端からシール材３に向けて引き廻し配線１４Ａにより引き出され、図１の下側半分のセグメント電極１０・・・については、それらの左端からシール材３に向けて引き回し配線１４Ｂにより引き出され、それらがそのまま延長されて駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。一方、先の複数のコモン電極１１については、引き回し配線１５Ａが各コモン電極１１の下端側からシール材３に向けて引き出され、シール材３中に混入させた異方性導電粒子等の上下導通材を介して上側の基板２から下側の基板１上に電気的な接続がなされ、下側の基板１上の周縁部において引き廻し配線１５Ｂにより引き回されて駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。また、駆動用半導体素子７に各種信号を供給するための入力用配線２０が下側の基板１の下端部側中央部から駆動用半導体素子７の入力端子に向けて設けられている。
【００２８】
なお、この実施の形態では、基板１側に横列側のセグメント電極１０・・・を設け、基板２側に縦列側のコモン電極１１・・・を設けたので先に説明した引き廻し配線構造を採用したが、基板１側に縦列側のコモン電極１１を基板２側に横列側のセグメント電極１０を設けても良いのは勿論である。その場合、異方性導電粒子を用いた上下導通構造を基板２側に設けた横列側のセグメント電極１０に適用し、基板１側に設けた縦列側のコモン電極１１は基板１上に設けた引き廻し配線でそのまま半導体素子７に接続すれば良い。
【００２９】
更に、前記下側の基板１においては、図２に示す如く、ガラス、プラスチック等の透明基板、もしくは不透明基板からなる下側の基板１上に、感光性レジスト（感光性樹脂）からなる下地層２４が形成され、表示領域Ｒに相当する下地層２４の上面（液晶層側の面）に多数の凸部２５が形成されて凹凸部２５Ａが形成されており、これら凹凸部２５Ａの表面を覆うようにアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜が形成され、この金属膜が光反射層として機能すると同時にセグメント電極１０を兼ねている。
この光反射性のセグメント電極１０はその反射光の指向性を有するものである一方、先の凸部２５の断面形状が非対称となっており、各凸部２５が面積の広い緩斜面２５ａと面積の狭い急斜面２５ｂを有し、更に凸部２５の平面形状が楕円形状とされている関係から、セグメント電極１０の表面側にも先の凹凸部２５Ａと同じ形状の凹凸部１０Ａが形成され、セグメント電極１０上に形成された凹凸部１０Ａにおいても面積の広い緩斜面１０ａと面積の狭い急斜面１０ｂを有し、更に凹凸部１０Ａの内の突部の平面形状が楕円形状とされている。
【００３０】
前記下地層２４の凸部２５の寸法の一例としては、高さを１.５μｍ以内、楕円の長軸方向の径を１０μｍ以内、短軸方向の径を１μｍ以上とすることが望ましい。高さが１.５μｍを超えると、液晶装置としてのセルギャップが不均一になり易くなり、パッシブマトリクス型の液晶の表示に悪影響が出るおそれを有する点で好ましくない。また、１.５μｍの高さで反射面が好ましい傾斜角を持つためには長軸方向の径を１０μｍ以内とするのが良い。また、偏光解消を防止するために短軸方向の径を１μｍ以上とするのがよい。
このような高さの凸部２５に対し、金属膜からなるセグメント電極１０の凹凸部１０Ａは電極自体が１０００Å〜２０００Å程度の薄膜状に形成されるので、凸部２５による凹凸部は電極１０の凹凸部１０Ａにおいてもほぼそのままの状態で維持されている。
また、先の下地層２４上の凸部２５は、下側の基板１の表示領域Ｒに相当する領域に形成されている。即ち、先に説明したシール材３の内側の領域であって、シール材３の内側に電極用の引き廻し配線が形成される領域よりも更に内側の領域に凸部２５が形成されており、凸部２５が形成された領域の外側の領域、即ち、引き廻し配線が形成される領域とシール材３が設けられる領域とその外側の領域においては、凸部２５が形成されておらず、下地層２４の上面には平坦部２６が形成されている。
【００３１】
この実施の形態において、下地層２４の平坦部２６の高さ位置は、先の下地層上の凸部２５の最大高さ位置（凸部２５の上端位置）と最低高さ位置（凸部２５の周囲の最も低い位置）の高低差を基準として、その１／４〜３／４の範囲の高さ位置に設定されている。即ち、最低高さ位置を基準位置に、そこから最大高さ位置までの高さ、換言すると凸部２５の最大高さの１／４〜３／４の範囲の位置に平坦部２６が形成されている。
【００３２】
セグメント電極１０上には例えば液晶側の面にラビング処理が施されたポリイミド等からなる平坦化層を兼ねる配向膜２１が形成され、凸部２５・・・による凹凸が平坦化されている。
また、図２に示すように、上側の基板２の配向膜１９と下側の基板１の配向膜２１との間には液晶セルのセル厚（＝液晶層４の厚さ）を均一にするための二酸化ケイ素、ポリスチレンなどから形成される球状のスペーサ２３が配置されている。なお、通常の液晶装置において、基板１、２の外側には位相差板、偏光板などが設置されているが、図面では省略している。
本実施の形態において、基板１の液晶側に形成される凸部２５・・・は図２と図３で示したような形状に限るものではなく、基板１上に形成される光反射性のセグメント電極１０が光を散乱させるに十分、平滑さを喪失して凹凸とされているものであればいかなる形状のものであってもよい。
【００３３】
図１〜図３に示す第１の実施の形態の液晶装置Ａによれば、下側の基板１側の平坦部２６の高さ位置が、基板１の上側の凸部２５の最大高さ位置（凸部２５の上端位置）と最低高さ位置（凸部２５の周囲の最も低い位置）を基準として、１／４〜３／４の範囲の高さ位置に設定されているので、その上に引き廻し配線が形成されていても、引き廻し配線をＩＴＯなどの透明電極でμｍオーダーで形成する場合は勿論、引き廻し配線をそれよりも薄い金属薄膜で形成する場合であっても、引き廻し配線領域のセルギャップを表示領域Ｒでのセルギャップと同等レベルにすることができる。
従って本実施の形態の液晶装置においては、表示領域Ｒでのセルギャップとその周囲の引き廻し配線領域でのセルギャップを可能な限り揃えることができる結果、引き廻し配線領域での液晶の配向状態と表示領域Ｒでの液晶の配向状態とをほぼ同じ状態にすることができ、表示領域Ｒの外側での液晶の状態が表示領域Ｒでの液晶の配向状態に悪影響を及ぼすおそれが少ない構造とすることができる。また、引き廻し配線領域の外側のシール材３の近傍領域においても同等の理由からセルギャップの均一化を図ることができる。
【００３４】
以下、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法、特に本発明の特徴点である凸部２５を備えた光反射性のセグメント電極１０の形成方法を図４を用いて説明する。
なお、下側の基板１上にはセグメント電極１０の下方に多数の凸部２５が形成されるが、説明の簡略化のために図４では一つの凸部２５のみを図示して一例として説明する。
まず、下側の基板１となるガラス基板等を用意し、例えばスピンコーターを用いてポジ型の感光性レジストＯＦＰＲ−８００（商品名、東京応化製）を下側の基板１上に塗布する。塗布膜厚は２〜５μｍ程度、例えば３μｍとする。塗布後、９０℃の温度で１０分間程度仮焼成を行うことが好ましい。
【００３５】
次に、図４（ａ）に示すように、ハーフトーンマスク３５を用いて１回目の露光を行う。ここで用いるハーフトーンマスク３５とは、石英基板３６上に光透過率が４０％程度のタンタル（Ｔａ）膜からなるパターン３７と、Ｔａ膜パターン３７とは異なる形状の光透過率がほぼ０％のクロム（Ｃｒ）膜からなるパターン３８が積層されたものであり、全体として光透過率がほぼ０％の領域（以下、透過領域という）、４０％の領域（以下、ハーフトーン領域という）、１００％の領域（以下、遮光領域という）の３階調を有するものである。
上記構成において、Ｔａに代わる材料としては、ＴａＯｘ、ＴａＮｘ、ＴａＯｘＮｙ、ＴａＯｘＮｙＣｚ、Ｃｒ、ＣｒＯｘ、ＣｒＮｘ、ＣｒＯｘＮｙ、ＣｒＯｘＮｙＣｚなどが挙げられる。１回目の露光を経ることにより、光透過率が１００％の領域、４０％の領域、０％の領域の順で感光性レジスト３９が多い割合で感光する。図４（ａ）では感光の度合を模式的に表すために、感光性レジスト３９のうち、白抜きの部分を感光済みの部分、ハッチングを施した部分を未感光の部分として示す。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、１回目の露光で用いたものとは異なるハーフトーンマスク４０を用いて２回目の露光を行う。ここで用いるハーフトーンマスク４０は、積層構造は１回目の露光で用いたものと同様であるが、各階調のパターン形状が１回目の露光で用いたものと異なっている。したがって、２回目の露光を経ることにより、領域によって例えば５段階の感光状態の異なる部分が生じる。即ち、１回目、２回目ともに透過領域の部分、１回目がハーフトーン領域で２回目が透過領域の部分、１回目、２回目ともにハーフトーン領域の部分、１回目がハーフトーン領域で２回目が遮光領域の部分、１回目、２回目ともに遮光領域の部分の順で感光性レジスト３９が多い割合で感光する。
【００３７】
次に、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて５段階の感光状態の異なる部分を有する感光性レジスト３９を現像する。これにより感光したレジストの部分が除去され、図４（ｃ）に示すように、下側の基板１上に４段の段差を有する感光性レジスト３９からなる凸部４１が形成される。なお、ここでは２回の露光を行った後、現像を行う例を示したが、１回の露光毎に現像を行っても、３回以上の露光後に現像を行ってもかまわない。
次に、図４（ｄ）に示すように、１４０℃の温度で３０分の熱処理を行うことにより感光性レジスト３９を一部リフローさせ、凸部４１の段差をだれさせて表面がなだらかな曲面となった凸部２５とする。その後、２５０℃の温度で本焼成を行うことにより、感光性レジストを完全に硬化させる。
【００３８】
次に、図４（ｅ）に示すように、なだらかになった凸部２５の表面上にアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜を形成して光反射性の電極層とすることにより、断面形状が非対称、すなわち面積の広い緩斜面２６ａと面積の狭い急斜面２６ｂを持ち、指向性を有する光反射性の凸部２６が形成される。
その後の工程は従来の製造工程と同様である。すなわち、下側の基板１上にポリイミド膜等をスピンコート法などにより成膜し、ラビング処理を施すことで配向膜２１を形成する。
【００３９】
一方、ガラス、プラスチック等の透明基板からなる上側の基板２上には、カラーフィルター１７を形成した後、アクリル、ポリイミド等の樹脂膜、もしくはシリコン酸化膜等の無機膜からなる平坦化膜１８を形成し、ＩＴＯ膜からなるコモン電極１１を形成した後、ラビング処理が施されたポリイミド等からなる配向膜１９を形成し、ラビング処理を施す。そして、上側の基板２と下側の基板１とをシール材３を介して貼り合わせた後、これら基板１，２間に液晶４を注入し、液晶注入口を封止する。以上の工程により、本実施の形態の液晶表示装置Ａが完成する。
【００４０】
本実施の形態によれば、各階調毎にパターン形状が異なる３階調のパターンを備えたハーフトーンマスク３５，４０を用いて感光性レジスト３９の露光を２回行う方法を採用したことにより、２回の露光を行っただけで４段の段差を有する階段状の凸部４１を形成することができる。その後、感光性レジスト３９のリフローにより凸部４１の形状をなだらかに変形させて凸部２５を形成後、光反射型の金属膜を形成し、パターニングすることによって、指向性を有する光反射性のセグメント電極１０を形成することができる。
このように、本実施の形態の液晶表示装置Ａの製造方法では、特に光反射性の電極の形成プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程の負担を大きくすることなく、所望の指向性を有する光反射性の電極層を形成することができ、反射モードにおいて明るい表示を実現することができる。
【００４１】
さらに本実施の形態では、２回の露光時に用いるハーフトーンマスク３５，４０の各階調毎のパターン形状やフォトリソグラフィーの諸条件を最適化することにより、凸部４１の各段差の幅や高さを適宜変えることができ、最終的に得られる凸部２５の形状を任意に設定できるので、光反射性のセグメント電極１０の凸部２６の反射光の指向性を制御することが可能となる。
【００４２】
また、図１〜図３に示す構造においては、下地層２４の内、表示領域に凹凸部２５を形成し、その他の部分に平坦部２６を形成するので、表示領域の外側の部分においては、平坦部２６を形成するための樹脂の部分を少し残しておくことができるように露光と現像を行うものとするが、図４では表示領域Ｒの外側の露光状態と現像状態を省略している。
従って表示領域の外側において平坦部２６を形成するには、先のハーフトーンマスクの透過率を調整して、露光時に光が下地層２４の底部まで到達しないようにして感光性レジスト３９の厚さ方向の一部を残すように現像することが好ましい。
【００４３】
なお、上記実施の形態では、４段の段差を有する凸部４１を形成した後、感光性レジスト３９のリフローによって段差をなだらかにする方法を採用したが、この方法に代えて、例えば図５に示すように、凸部４１の表面を他の樹脂膜４５等で覆うことによってなだらかな表面を持つ凸部を形成する方法を採っても良い。この場合、後から表面を覆う樹脂膜４５は、全体として平坦化されない程度の適度な粘度を持っていることが望ましく、例えば同一種の感光性レジストを用いてもよいし、他の樹脂材料を用いてもよい。
【００４４】
また、光を反射させるための非対称な反射を得るために先の凸部２５を形成する例を示したが、凸部２５に代えて以下の如く凹部を形成してもよい。
図６は凹部を形成する場合の手順を示す工程断面図である。図６の製造プロセスもポジ型の感光性レジストを用いた例であって、感光しない部分が多いほど最終的に残存するレジスト膜厚が厚くなる点は同じである。したがって、図４の凸部２５の場合とパターン形状が反転するだけで処理自体は凸部２５の形成の場合と全く同一である。例えば凸部２５を利用し、光反射性の緩斜面２６ａと急斜面２６ｂを形成する点においては変わりがない。
よって、図６において図４と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、先の実施の形態においては、本発明をパッシブマトリクスタイプの反射型液晶表示装置に適用した例について説明したが、本発明においては、平坦部２６の高さ位置を、先の凸部２５の最大高さ位置（凸部２５の上端位置）と最低高さ位置（凸部２５の周囲の最も低い位置）を基準として、１／４〜３／４の範囲の高さ位置に設定することが要点であるので、本発明をパッシブマトリクスタイプの半透過反射型液晶表示装置、あるいはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型の液晶表示装置、更には、ＴＦＤ（薄膜ダイオード）型の液晶表示装置に適用できるのは勿論である。
先の半透過反射型液晶装置に本発明を適用する場合、光反射性のセグメント電極１０を半透過反射型として、下側の基板１の外側にバックライトを設けることで適用することができる。光反射性のセグメント電極１０を半透過反射型にするためには、セグメント電極１０の各画素部分に部分的に透孔を設けたり、セグメント電極１０を光が一部透過するように薄く形成して半透過性とすれば良い。
【００４６】
更に、先の製造方法の説明においては、階調マスクを用いてフォトリソグラフィ工程により凸部２５を形成する場合について説明したが、先の凸部２５を後述する転写技術（型押し法）により形成しても良い。
【００４７】
「第２の実施の形態」
以下、本発明の第２の実施の形態を図７〜図９を参照して以下に説明する。
図７は本実施の形態の液晶表示装置の等価回路図、図８は同液晶表示装置の画像表示領域の部分断面図、図９は凹凸部の製造方法の一部工程説明図である。本実施の形態は、スイッチング素子にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス方式の反射型液晶表示装置の例である。
【００４８】
本実施の形態の液晶表示装置においては、図７に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極５１と当該画素電極５１を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５２がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線５３が当該ＴＦＴ５２のソースに電気的に接続されている。
前記データ線５３に書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、例えばこの順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線５３同士に対してグループ毎に供給される。また、走査線５４がＴＦＴ５２のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線５４に対して例えば走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。画素電極５１はＴＦＴ５２のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ５２を一定期間だけオンすることにより、データ線５３から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００４９】
画素電極５１を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。この実施の形態の液晶表示装置では、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極５１と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量５５が付加されている。
【００５０】
この形態の液晶表示装置の表示領域の一部を断面構造で見ると、図８に示すように、ガラス基板、シリコン基板等からなる素子基板５７（下側の基板）上にＴＦＴ５２が形成され、ＴＦＴ５２の上方に位置するように感光性レジスト（感光性樹脂）からなる凸部５８が形成され、凸部５８上にＴＦＴ５２のドレイン領域５２ｄと電気的に接続され、反射層としても機能する画素電極５１が形成されている。画素電極５１上には素子基板５７の全面にわたって配向膜５９が形成されている。なお、画像表示領域（画素電極５１が形成されている領域）の配向膜５９にはラビング処理等により配向処理が施されている。
【００５１】
より具体的には、素子基板５７上の各画素に相当する部分の一部に多結晶シリコン等からなる半導体層６０が形成され、半導体層６０の両端にｎ型不純物が導入されたソース領域５２ｓとドレイン領域５２ｄとが形成され、ソース領域５２ｓとドレイン領域５２ｄとの間がチャネル領域５２ｃとされている。半導体層６０はゲート絶縁膜６１で覆われており、半導体層６０の上方にソース領域５２ｓと電気的に接続されたデータ線５３、ドレイン領域５２ｄと電気的に接続されたドレイン電極６２が設けられ、ゲート絶縁膜６１を介して走査線５４が設けられている。
【００５２】
前記素子基板５７上には感光性レジストからなる下地層５０が形成され、この下地層５０の上部には多数の凸部５８からなる凹凸部５８Ａが形成されており、これら凹凸部５８Ａの表面を覆うようにアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜が形成され、この金属膜が反射層を兼ねた光反射性の画素電極５１として機能するようにされ、画素電極５１にも先の凹凸部５８Ａに沿った形状の凹凸部が形成されている。この画素電極５１（反射部）は反射光の指向性を有するものであって、先の凸部５８の断面形状が非対称となっており、各凸部５８が面積の広い緩斜面５８ａと面積の狭い急斜面５８ｂを有していることから、画素電極５１にも面積の広い緩斜面５１ａと面積の狭い急斜面５１ｂが形成されている。また、凸部５８の平面形状が楕円形状とされているので、画素電極５１の凸部においても平面形状が楕円形状となっている。即ち、これらの画素電極５１の凹凸部５１Ａは先の第１の実施形態の電極１０の凹凸部１０Ａと同等の形状、機能とされている。
そして、下地層５０の凹凸部５８Ａの最も低い部分である底部５８ｃがＴＦＴ５２のドレイン電極６２の形成領域（コンタクト形成領域）と重なるように形成され、先の底部５８ｃに形成されたコンタクトホール５８Ｄの部分に接続電極６２Ａが形成され、この接続電極６２Ａにより先の画素電極５１とドレイン電極５２ｄとが電気的に接続されている。なお、本実施の形態の凸部５８は後述する転写技術（型押し法）により形成されたものである。
【００５３】
一方、対向基板（上側基板）６３上には、ＴＦＴ５２の形成領域を遮光するための遮光膜６４が形成され、全面にわたってＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極６５、配向膜６６が順次形成されている。そして、素子基板５７と対向基板６３との間にツイステッドネマティック（Twisted Nematic）液晶等の液晶６７が挟持されている。
【００５４】
先の基板５７、６３の周縁部分側にはシール材７０が介在されてシール材７０によって基板５７、６３が対向状態で接合一体化され、先の液晶６７は基板５７、６３とシール材７０とに区画された空間に封入されている。詳細には、基板６３の液晶側には共通電極６５、配向膜６６が形成されているが、これらはシール材７０の内側で止められ、シール材７０は基本的に基板６３に当接されるが、共通電極用の引き廻し配線の一部のみが図示略の部分においてシール材７０の外側に引き出されて図示略の液晶駆動用半導体に接続され、共通電極６５に通電できるように構成されている。更にまた、基板５７上には下地層５０と配向膜５９とが積層されているが、配向膜５９はシール材７０の内側で止められ、下地層５０が基板５７の周端部まで形成されているので、シール材７０は基板５７上に形成されている下地層５０の平坦部５０Ａの周端部５０Ｂ上に当接されている。
また、シール材７０の内側の領域であって、画素電極５１が形成されていない領域にも平坦部５０Ａが形成されているが、この平坦部５０Ａの領域には、先に説明したデータ線５３…と走査線５４…に対応する引き廻し配線の領域とされている。
【００５５】
この実施の形態において、前記平坦部５０Ａとその周端部５０Ｂの高さ位置は、先の凸部５８の最大高さ位置（凸部５８の上端位置）と最低高さ位置（凹凸部８０Ａの底部５８ｃの高さ位置）を基準として、１／４〜３／４の範囲の高さ位置に設定されている。即ち、本実施の形態の凹凸部５８Ａと平坦部５０Ａの高さ関係においては先の第１の実施の形態の凸部２５と平坦部２６の場合と同等の関係と同一の関係とされている。
【００５６】
ここで先の形状の凸部５８を転写法により形成するには、例えば、以下の図９に示す製造工程を適用することができる。
基板５７上に通常の成膜プロセスによりＴＦＴ５２を作成したならば、その基板５７上に図９（ａ）に示すように感光性樹脂レジストを塗布して樹脂層７０を形成する。この樹脂層７０の構成材料については先の第１の実施の形態において用いた感光性レジスト（感光性樹脂）と同等のものでも良く、その外に紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、熱硬化樹脂などを用いることもできる。
【００５７】
樹脂層７０を形成したならば、この樹脂層７０に転写ロール、転写型、流延ベルト等の転写装置を用いて型押し、液晶表示装置としての表示領域に相当する領域における樹脂層７０の表面部分に、図９（ｂ）にも示す如く複数の凸部５８が形成された凹凸部５８Ａを形成する。ここで形成する凸部５８の形状については、型押しにより凸部５８が形成されるように転写ロール、転写型、流延ベルト等の表面に必要なネガ型（凹型）が予め形成されたものを用いる。
凸部５８を転写する場合、例えばネガ型を有する転写ロールを樹脂層７０の表面に押し付けて転写ロールを必要な領域、例えば表示領域に相当する領域で一定の押圧力で回転させながら押し付けることで目的の凸部５８…を転写することができる。
凸部５８を転写する場合、例えば目的とするネガ型を形成した凹版に紫外線又は電子線硬化樹脂を塗布して樹脂層とした後、その凹版上に基板５７を被着した状態で紫外線または電子線を照射し、その樹脂層に紫外線又は電子線を照射して硬化させ、樹脂層の硬化後に凹版から剥離することで凸部５８…を転写することができる。
凸部５８を転写する場合、例えば目的の形状のネガ型を流延ベルトに形成しておき、キャスティングに目的とする形状を付与する方法にて形成しても良い。
【００５８】
以上のいずれかの方法により樹脂層７０に凸部５８を形成したならば、ＴＦＴ５２のドレイン電極６２に到達するように図９（ｃ）に示すコンタクトホール７３を形成し、コンタクトホール７３の形成後にスパッタ法あるいはメッキ法などの成膜法とフォトリソグラフィ工程により接続電極６２Ａを形成する。この接続電極６２Ａはその底部でＴＦＴ５２のドレイン電極６２に接続し、その上部を樹脂層７０の上部に若干はみ出すように作成するものとすることが好ましい。
この後、樹脂層７０上にＡｌ合金などからなる電極膜を形成し、この電極膜をフォトリソグラフィ工程によりパターニングすることで図８に示す構造の画素電極５１を得ることができる。この後、配向膜５９を形成し、ラビング処理することで基板５７側の積層構造が完成する。
【００５９】
先の工程において樹脂層７０に感光性樹脂を用いた場合は、樹脂層７０上にレジストを塗布し、これをマスクで覆って露光し、現像してレジストをパターニングし、このレジストパターンを元に樹脂層７０を部分的にエッチングするか、イオンビームエッチング等の手法によりドレイン電極６２の位置を選択的にエッチングする方法などによりコンタクトホール７３を形成することができる。
【００６０】
以上の如くアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の通常の製造プロセスでは、光反射膜が画素電極を兼ねる場合、ＴＦＴのドレイン電極と画素電極とを電気的に接続するためにコンタクトホールを形成する必要があり、そのためのフォトリソグラフィ工程が必要となる。
これに対して、本実施の形態の構成によれば、感光性樹脂レジストからなる凹凸部５８Ａの最も低い部分（底部５８ｃ）をＴＦＴ５２のドレイン電極６２と平面視重なるように配置しているので、凸部５８の凹凸を形成するための樹脂の型押し工程の後にコンタクトホールを形成すれば良い。しかもその場合に形成する必要のあるコンタクトホールの深さは凸部５８の上部側から形成するよりも底部５８ｃから形成すれば良いので、はるかに浅いもので良い。従ってコンタクトホールの形成工程を簡略化できる。
【００６１】
以上説明の方法を実施することで図８に示す断面構造の素子基板５７側の構成が得られる。
図７と図８に示す実施の形態の液晶装置によれば、下側の基板５７側の平坦部５０Ａの高さ位置が、基板５７の上側の凸部５８の最大高さ位置（凸部５８の上端位置）と最低高さ位置（凹凸部５８の底部５８ｃの高さ位置）を基準として、１／４〜３／４の範囲の高さ位置に設定されているので、その上に引き廻し配線が形成されていても、引き廻し配線領域のセルギャップを画素電極５１が形成されている表示領域でのセルギャップと同等レベルにすることができる。
従って本実施の形態の液晶装置においては、表示領域でのセルギャップとその周囲の引き廻し配線領域でのセルギャップを可能な限り揃えることができる結果、引き廻し配線領域での液晶の配向状態と表示領域での液晶の配向状態とを同じにすることができ、表示領域の外側での液晶の状態が表示領域での液晶の配向状態に悪影響を及ぼすおそれが少ない構造とすることができる。また、引き廻し配線領域の外側のシール材７０の近傍領域においても同様にセルギャップの均一化が図れる。
また、その他の効果について、先の第１の実施の形態の場合と同等の効果が得られる。
【００６２】
「電子機器」
先の実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について以下に説明する。
図１０は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
図１１は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１１において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
図１２は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１２において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６３】
図１０〜図１２に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、反射モードでの明るさを備えた表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００６４】
【実施例】
図１〜図３に示す構造の液晶表示装置を製造した。
厚さ０.３ｍｍの２枚のガラス基板を対向配置してその周縁部分にシール材を配置し、基板間のセルギャップを５μｍとし、基板間にスーパーネマチック液晶を封入した構造を採用した。
すなわち、上側の（観察者側の）基板側には液晶層側にカラーフィルタと平坦化層とＩＴＯからなるストライプ状の電極とポリイミドからなる配向膜を備えたものとした。下側の基板には感光性レジストの下地層「ポジ型の感光性レジストＯＦＰＲ−８００（商品名、東京応化製）」からなる厚さ３μｍの下地層を有し、下地層の表示領域部分に目標深さ１.４５μｍ（凸部の頂点から底部までの高さ目標を１.４５μｍ）、平面視楕円型であり、長軸方向の径を３μｍ、短軸方向の径を１μｍとした凸部を以下に説明するフォトリソグラフィプロセスにより多数形成した。
【００６５】
これには、図４を基に先に説明した如く、石英基板上に光透過率が４０％のタンタル（Ｔａ）膜からなるパターンと、Ｔａ膜のパターンとは異なる形状の光透過率がほぼ０％のクロム（Ｃｒ）膜からなるパターンが積層されたハーフトーンマスクを用い、全体として光透過率がほぼ０％の領域（透過領域）、４０％の領域（ハーフトーン領域）、８０％の領域（遮光領域）の３階調を有するものを用いた。次に、１回目の露光で用いたものとは異なる階調領域のハーフトーンマスクを用いて２回目の露光を行い、領域によって５段階の感光状態の異なる部分を生じさせた。なお、先のハーフトーンマスクにおいて、下地層の画素領域の外側に位置する領域については、下地層の平坦部を作成するために、６０％の光透過率の均一透過領域としたマスクを用いた。
次に、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて４段階の感光状態の異なる部分を有する感光性レジストを現像した。次に、１４０℃の温度で３０分の熱処理を行うことにより感光性レジストを一部リフローさせ、階段状の凸部の段差をだれさせて表面がなだらかな曲面となった凸部とする。その後、２５０℃の温度で本焼成を行うことにより、感光性レジストの凸部を完全に硬化させて目標深さ（最大高さ）１.４５μｍの凸部を形成した。
【００６６】
次に、表示領域に形成した凹凸部の上に厚さ１５００ÅのＡｌ膜を成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターン化して電極を形成し、更にその上にポリイミドからなる配向膜を形成した。ここで先の凸部の緩斜面の角度は３０゜となるように先のハーフトーンマスクによる下地層加工の階調数を５階調としている。
【００６７】
以上のように得られた液晶表示装置に対し、上側の基板面中央部に対して垂線を立てた場合、この垂線に対して一側（一方向側）から２５度の入射角度で光を入射した際の正反射方向（＋２５度の方向の角度、即ち、他方向側）での光の反射率を１００％とした場合に、正反射方向での反射率に対して±１０°（即ち、垂線から見ると＋１５°〜＋３５°の範囲内方向）の明るさが３０％となるような液晶装置となっていた。
このように製造された液晶装置に対し、凸部の分布密度と凸部の深さ測定結果を図１３に示す。また、図１３には、最大深さに対する１／４の深さ位置の境界線ａと最大深さに対する３／４の深さ位置の境界線ｂを併記した。
図１３に示す結果から、最大深さに対する１／４〜３／４の深さ位置に凸部の９５％が存在していることが明らかである。従って、この範囲に平坦部を有する構成を採用するならば、凹凸部と平坦部の高低差と段差を確実に少なくすることができ、セルギャップを均一化し易いことがわかる。
【００６８】
先の例とほぼ同等の凸部の製造方法により、凸部の深さを１.５μｍに設定してハーフトーンマスクにより下地層のフォトリソグラフィ工程を施し、凸部の分布密度と凸部の深さ測定をした結果を図１４に示す。また、図１４には、最大深さに対する１／４の深さ位置の境界線ｃと最大深さに対する３／４の深さ位置の境界線ｄを併記した。
図１４に示す結果から、最大深さに対する１／４〜３／４の深さ位置に凸部の８７％が存在していることが明らかである。従って、この範囲に平坦部を有する構成を採用するならば、凹凸部と平坦部の高低差と段差を少なくすることができ、セルギャップを均一化し易いことがわかる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、反射型あるいは半透過反射型液晶装置の光反射性の電極層の下地層の凹凸部の最大高さの１／４〜３／４の範囲の高さ位置に下地層の平坦部を位置させたので、下地層の凹凸部と平坦部の高さとの間に段差を少なくすることができる。これにより、表示領域とその他の領域でのセルギャップ差を少なくし、セルギャップを均一化することにより高品位の表示形態を得ることができる。
また、一対のパネルをシール材を介して貼り合わせる場合にシール材の位置する部分を平坦部にできるので、シール材の部分にまで凹凸部を形成していた構造に比較すると、シール材近傍の液晶層の厚さと凹凸部の部分の液晶層の厚さとの差異を少なくできる結果、セルギャップを均一化でき、下地層に凹凸部と平坦部を有する液晶表示装置においても液晶の表示状態に悪影響を生じない信頼性の高い液晶装置を提供できる。シール材と基板との接合部分に凹凸が存在すると液晶装置を組み立てる際に気泡がまき込まれるおそれを有するが、シール材と基板との接合部分を平坦部とするならば、シール材との接合部分に気泡をまき込むおそれもなくなり、シール部分の信頼性が向上する。
また、シール材の内側の平坦部においては引き廻し配線用の配線部とすることができ、この配線部分も凹凸部と大きな段差を生じないようにできるので、配線部分におけるセルギャップの均一化も図ることができる。
次に、本発明の液晶装置の製造方法によれば、個々に階調毎に異なるパターン形状のハーフトーンマスクを用いて複数回露光し、現像することにより、複数段の段差を有する感光性レジストからなり、断面形状が非対称で面積の広い緩斜面と面積の狭い急斜面を有する指向性を有する光反射性の凸部を複数形成することができる。
このように、液晶装置の製造方法では、特に光反射性の電極の形成プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程の負担を大きくすることなく、所望の指向性を有する光反射性の電極層を形成することができ、反射モードにおいて明るい表示を実現することができる。
さらに本発明方法では、ハーフトーンマスクのパターン形状の選択により、凸部の各段差の幅や高さを適宜変えることができ、最終的に得られる凸部の形状を任意に設定できるので、光反射性の電極の凸部の反射光の指向性を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明に係る第１の実施の形態の反射型液晶表示装置を示す概略平面図である。
【図２】 図２は図１に示す反射型液晶表示装置のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図３】 図３は図１に示す反射型液晶表示装置のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【図４】 図４は図１に示す液晶表示装置の凸部を製造する方法の一例を説明するための工程毎の断面図であり、図４（ａ）は１回目の露光を示す断面図、図４（ｂ）は２回目の露光をを示す断面図、図４（ｃ）は露光後のレジストを示す断面図、図４（ｄ）は加熱後のレジストで凸部形成した状態を示す断面図、図４（ｅ）は凸部上に光反射性の電極を形成した状態を示す断面図である。
【図５】 図５は同液晶表示装置の凸部を形成する場合の他の例を示す断面図である。
【図６】 図６は同液晶表示装置の反射部を凹部としたときの工程毎の断面図であり、図６（ａ）は１回目の露光を示す断面図、図６（ｂ）は２回目の露光を示す断面図、図６（ｃ）は露光後のレジストを示す断面図、図６（ｄ）は加熱後のレジストで凹部形成した状態を示す断面図、図４（ｅ）は凹部上に光反射性の電極を形成した状態を示す断面図である。
【図７】 図７は本発明を薄膜トランジスタ型の液晶表示装置に適用した場合の等価回路図である。
【図８】 図８は図７に示す液晶表示装置の要部断面図である。
【図９】 図９は図８に示す液晶表示装置の製造工程を示す工程毎の断面図であり、図９（ａ）はＴＦＴ上に樹脂層を形成した状態を示す断面図、図９（ｂ）は樹脂層に型押しで凹凸部を形成した状態を示す断面図、図９（ｃ）は凹凸部を有した樹脂層にコンタクトホールを形成した状態を示す断面図、図９（ｄ）はコンタクトホール部分に接続電極を形成した状態を示す断面図である。
【図１０】 図１０は本発明に係る液晶装置を備えた電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１１】 図１１は本発明に係る液晶装置を備えた電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図１２】 図１２は本発明に係る液晶装置を備えた電子機器の更に他の例を示す斜視図である。
【図１３】 図１３は本発明に係る実施例の一例の凹凸部の分布状況を示す線図である。
【図１４】 図１４は本発明に係る実施例の他の例の凹凸部の分布状況を示す線図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ 液晶表示装置（液晶装置）
１ （下側の）基板
２ （上側の）基板
３ シール材
４ 液晶層
１０ 電極（セグメント電極）
１０Ａ 凹凸部
１１ 電極（コモン電極）
１７ カラーフィルタ
１９、２０ 配向膜
２１ 配向膜（平坦化層）
２３ スペーサ
２４ 下地層
２５、５８ 凸部
２５Ａ、５８Ａ 凹凸部
２６ 平坦部
５０ 下地層
５０Ａ 平坦部
５１ 画素電極
５７ 基板
６３ 基板
６７ 液晶層

Claims (15)

1. シール材を介して互いに貼り合わされ、液晶層を挟持する一対の基板を有する液晶装置であって、前記一対の基板の液晶層側に液晶を駆動する電極層が形成されるとともに、前記シール材に囲まれた領域内であって前記電極層の形成領域に対応して表示領域が構成され、前記一方の基板と液晶層との間に下地層が配置されてなり、
   前記表示領域において、前記下地層は前記液晶層に向けた凹凸部を有し、前記凹凸部の上に反射層が配置されてなり、
   前記表示領域の外側に位置する部分において前記下地層は前記凹凸部を有さない平坦部を有し、前記平坦部には前記電極層に接続された引き回し配線と前記シール材が配置されてなり、
   前記凹凸部の最大高さの１／４〜３／４の範囲の高さ位置に前記平坦部が位置されてなることを特徴とする液晶装置。
2. 少なくとも前記表示領域に相当する部分の前記下地層上に光反射層を兼ねる金属製の電極が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記他方の基板あるいは前記一方の基板の液晶層側の面にカラーフィルタが積層されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. 前記一方の基板側の電極層と他方の基板側の電極層とが平面視直交状態に複数配置され、基板間にスーパーツイステッド型のネマチック液晶が挟持されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶装置。
5. 前記一方の基板と他方の基板の液晶層側に各々配向膜が形成されるとともに、前記一方の基板の配向膜と前記他方の基板の配向膜との間にスペーサが介在されて両基板間のセルギャップが規定されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶装置。
6. 少なくとも前記表示領域に相当する部分の下地層上に光反射層を兼ねる金属製の電極が形成され、前記基板間にスーパーツイステッド型のネマチック液晶が挟持され、前記凸部が断面積非対称、かつ、面積の広い緩斜面と面積の小さな急斜面からなる平面楕円形状とされ、前記凸部が高さ１.５μｍ以下、楕円の長軸方向の径が１０μｍ以内、短軸方向の径が１μｍ以上とされ、垂線に対する一方向側から２５度の入射角度で光を入射した際の正反射方向での光の反射率を１００％とした場合に、正反射方向での反射率に対して±１０度の範囲内で明るさが３０％を示すことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
7. 前記平坦部に設けられた引き廻し配線がシール材の外側に引き出されて前記基板の平坦部に沿って配線され、前記基板の一側端部の平坦部上に設けられた液晶駆動用の半導体素子に接続され、前記下地層上に平坦化膜としての配向膜が形成されてなることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 前記凹凸部の表面が曲面状に加工されるとともに、前記凹凸部が感光性樹脂を階調露光して現像することにより得られた段部を加熱して得られた曲面からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の液晶装置。
9. 前記各凹凸部に傾斜面が形成され、前記各凹凸部の傾斜面が特定の方向に揃えられてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液晶装置。
10. 前記凹凸部が樹脂の型押しにより形成されてなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液晶装置。
11. 前記光反射性の電極層が半透過反射膜とされてなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の液晶装置。
12. 請求項１〜請求項１１までのいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
13. シール材を介して互いに貼り合わされ、液晶層を挟持する一対の基板を有する液晶装置であって、前記一対の基板の液晶層側に液晶を駆動する電極層が形成されるとともに、前記シール材に囲まれた領域内であって前記電極層の形成領域に対応して表示領域が構成され、前記一方の基板と液晶層との間に下地層が配置されてなり、前記表示領域において、前記下地層は前記液晶層に向けた凹凸部を有し、前記凹凸部の上に反射層が配置されてなり、前記表示領域の外側に位置する部分において前記下地層は前記凹凸部を有さない平坦部を有し、前記平坦部には前記電極層に接続された引き回し配線と前記シール材が配置されてなり、前記凹凸部の最大高さの１／４〜３／４の範囲の高さ位置に前記平坦部が位置されてなり、少なくとも前記表示領域に相当する部分の下地層上に光反射層を兼ねる金属製の電極が形成されてなる液晶装置を製造するに際し、
    基板上に感光性レジストを塗布し、該感光性レジストに個々に階調毎に異なるパターン形状のハーフトーンマスクを用いて複数回露光し、現像することにより、複数段の段差を有する感光性レジストからなり、断面形状が非対称で面積の広い緩斜面と面積の狭い急斜面を有する指向性を有する光反射性の凸部を複数形成し、その後に本焼成して感光性レジストを硬化させて複数の凸部を形成した後、光反射率の高い金属膜を形成して光反射性の電極層とするとともに、
    この後に配向膜を形成し、他方の基板との張り合わせて液晶注入を行うことを特徴とする液晶装置の製造方法。
14. 前記複数段の段差を有する感光性レジストからなり、断面形状が非対称で面積の広い緩斜面と面積の狭い急斜面を有する指向性を有する光反射性の凸部を複数形成した後、熱処理することにより感光性レジストの一部をリフローさせ、前記凸部の段差をなだらかな曲面とした凸部とした後に本焼成することを特徴とする請求項１３に記載の液晶装置の製造方法。
15. 請求項１３に記載の液晶装置として、前記表示領域の外側に位置する下地層の前記液晶層側の面に前記平坦部が形成され、少なくとも前記表示領域に相当する部分の下地層上に光反射層を兼ねる金属製の電極が形成され、前記基板間にスーパーツイステッド型のネマチック液晶が挟持され、前記凸部が断面積非対称、かつ、面積の広い緩斜面と面積の小さな急斜面からなる平面楕円形状とされ、前記凸部が高さ１.５μｍ以下、楕円の長軸方向の径が１０μｍ以内、短軸方向の径が１μｍ以上とされ、垂線に対する一方向側から２５度の入射角度で光を入射した際の正反射方向での光の反射率を１００％とした場合に、正反射方向での反射率に対して±１０度の範囲内で明るさが３０％を示す液晶装置を適用することを特徴とする請求項１３または１４に記載の液晶装置の製造方法。

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