JP5010586B2 - 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、反射光を利用して表示を行うことができる反射型あるいは半透過型の液晶表示装置に関する。
液晶表示装置（ＬＣＤ）には、表示用の光源として画面背面のバックライトを利用する透過型ＬＣＤ、外光の反射光を利用する反射型ＬＣＤ、および外光の反射光とバックライトの両方を利用する半透過型ＬＣＤ（反射／透過型ＬＣＤ）がある。反射型ＬＣＤおよび半透過型ＬＣＤは、透過型ＬＣＤに比べて消費電力が小さく、明るい場所で画面が見やすいという特徴があり、半透過型ＬＣＤは反射型ＬＣＤに比べて、暗い場所でも画面が見やすいという特徴がある。
図１７は、従来の反射型ＬＣＤ（例えば、特許文献１）におけるアクティブマトリックス基板１００を表した断面図である。
この図に示すように、このアクティブマトリックス基板１００は、絶縁性基板１０１と、絶縁性基板１０１の上に積層された、ゲート層１０２、ゲート絶縁層１０４、半導体層１０６、金属層１０８、および反射層１１０を備えている。ゲート層１０２、ゲート絶縁層１０４、半導体層１０６、および金属層１０８は、絶縁性基板１０１の上に積層された後、１つのマスクを用いてエッチングが施され、島状の積層構造を有するように形成される。その後、この積層構造の上に反射層１１０が形成されることにより、凹凸を有する反射面１１２が形成されている。なお、アクティブマトリックス基板１００の上部には、図示していないが、透明電極、液晶パネル、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）等が形成されている。
図１８は、従来の半透過型液晶表示装置（例えば、特許文献２）の断面図である。
この図に示すように、従来の半透過型液晶表示装置では、スイッチング素子（ＴＦＴ）２０３のドレイン電極２２２の上に層間絶縁膜２０４が形成されており、層間絶縁膜２０４の上には、電食防止膜２０５、反射電極膜２０６、及び非晶質透明電極膜２１８が積層されている。反射電極膜２０６が形成された領域は半透過型液晶表示装置の反射領域である。反射領域における層間絶縁膜２０４の上部には凹凸が形成されており、その凹凸を反映して、電食防止膜２０５、反射電極膜２０６、及び非晶質透明電極膜２１８にも凹凸が形成されている。
特開平９−５４３１８号公報
特開２００５−２７７４０２号公報
上述したアクティブマトリックス基板１００では、反射層１１０の一部は、ゲート層１０２等が形成されていない部分（島の間の部分、以下、「間隙部」と呼ぶ）において、絶縁性基板１０１に到達するように形成されている。したがって、間隙部では、反射面１１２の表面は絶縁性基板１０１の方向に陥没し、深い窪み（あるいは凹部）を有する面となる。
反射型液晶表示装置あるいは半透過型液晶表示装置において、反射光を利用して明るい表示を行うためには、さまざまな方位から入射する入射光を、反射面１１２によって、表示面全体に渡って、より均等に、効率的に反射させる必要がある。そのためには、反射面１１２は完全な平面ではなく、適度な凹凸を有しているほうが良い。
しかし、上述のアクティブマトリックス基板１００の反射面１１２は、深い窪みを有している。そのため、窪みの下部に位置する反射面に光が到達しにくく、また、光が到達したとしても、その反射光は液晶パネル側に反射されにくいため、反射光が表示に対して有効に用いられないという問題がある。さらに、反射面１１０の多くの部分が、液晶表示装置の表示面に対して大きな角度を有することになるため、その部分からの反射光が表示に有効に利用されないという問題がある。
図１９は、反射面１１２の傾きと反射光の出射角との関係を表した図である。図１９（ａ）は、光が屈折率Ｎａを有する媒質ａから屈折率Ｎｂを有する媒質ｂに入射したときの入射角αと出射角βとの関係を表している。この場合、スネルの法則により、次の関係が成り立つ。
Ｎａ＊ｓｉｎα ＝ Ｎｂ＊ｓｉｎβ
Ｎａ＊ｓｉｎα ＝ Ｎｂ＊ｓｉｎβ
図１９（ｂ）は、ＬＣＤの表示面に垂直に入射した入射光が、表示面（あるいは基板）に対してθだけ傾いた反射面によって反射された場合の、入射光と反射光の関係を表した図である。図に示すように、表示面に垂直に入射した入射光は、表示面に対して角度θだけ傾いた反射面によって反射され、出射角φの方向に出射される。
スネルの法則に基づいて、反射面の角度θ毎に、スネルの法則に基づいて出射角φを計算した結果を表１に示す。
この表の値は、空気（ａｉｒ）の屈折率を１．０、ガラス基板および液晶層の屈折率を１．５として計算している。表１に示すように、反射面の角度θが２０度を超えると、出射角φが非常に大きくなり（９０−φが非常に小さくなり）、出射光のほとんどが利用者に届かなくなってしまう。したがって、反射層の反射面に凹凸をつけたとしても、反射光を有効に用いるためには、反射面のより多くの部分において角度θを２０度以下にする必要がある。
上述のアクティブマトリックス基板１００の反射面１１２は、２０度より大きい部分が多いため、反射光が表示にあまり有効には利用されてはいない。この問題を解決するために、反射層１１０の下に絶縁層を形成し、その絶縁層の上に反射層１１０を形成することが考えられる。しかし、この場合、絶縁層を形成する工程、および反射層１１０とＴＦＴのドレインとを接続するためのコンタクトホールを絶縁層に形成する工程が必要となり、材料および工程数が増えるという問題が発生する。
また、上述した従来の半透過型液晶表示装置では、ドレイン電極２２２の上に層間絶縁膜２０４を積層した後、その上部に凹凸を形成する工程が必要であり、さらにその上に、電食防止膜２０５、反射電極膜２０６、及び非晶質透明電極膜２１８を積層する工程が必要である。このように、従来の半透過型液晶表示装置にも、反射領域を形成するために材料や工程数が増加するという問題があった。
さらに、従来の半透過型液晶表示装置では、液晶層２１１に接する非晶質透明電極膜２１８の表面に凹凸が形成されるため、液晶層２１１に印加される電界が均一にならず、反射領域における液晶の配向を所望の向きに均一に制御することが困難であった。また、非晶質透明電極膜２１８の端部には層間絶縁膜２０４の端部形状を反映した斜面が形成されるが、この斜面によって反射領域の端部付近における液晶の配向が乱されるという問題もあった。
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、低コストで高画質の反射型又は半透過型の液晶表示装置を提供することにある。
本発明の液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、基板の上に形成された反射層を備え、前記反射領域は、前記反射層の表面に形成された第１凹部と、前記第１凹部の中の前記反射層の表面に形成された第２凹部と、前記第２凹部の中の前記反射層の表面に形成された第３凹部とを有する。
ある実施形態では、前記第１凹部の内側であって前記第２凹部の外側における前記反射層の表面に、前記基板の面と平行な面が形成されている。
ある実施形態では、前記第２凹部の内側であって前記第３凹部の外側における前記反射層の表面に、前記基板の面と平行な面が形成されている。
ある実施形態では、前記反射領域における前記反射層の下に、開口部を有する金属層が形成されている。
ある実施形態では、前記金属層は、第１部分と、前記第１部分よりも厚い第２部分を有する。
ある実施形態では、前記金属層および前記金属層の開口部の上に絶縁層が形成されている。
ある実施形態では、前記絶縁層の上に開口部を有する半導体層が形成されている。
ある実施形態では、前記半導体層の開口部が前記金属層の開口部の内側に位置する。
ある実施形態は、前記基板の上に形成された半導体素子を備え、前記金属層、前記半導体層、および前記反射層は、それぞれ、前記半導体素子のゲート電極、半導体部分、およびソース・ドレイン電極と同じ材料で形成されている。
ある実施形態では、前記反射領域の中に、前記第１凹部、前記第２凹部、および第３凹部が複数形成されている。
ある実施形態では、前記第１凹部、前記第２凹部、および前記第３凹部の少なくとも１つの形状が円形である。
ある実施形態では、前記第１凹部、前記第２凹部、および前記第３凹部の少なくとも１つの形状が楕円形である。
ある実施形態では、前記第１凹部、前記第２凹部、および前記第３凹部の少なくとも１つの形状が四角形である。
ある実施形態は、液晶層と、前記液晶層と前記反射層との間に配置された層間絶縁層及び画素電極とを備え、前記画素電極の前記液晶層側の面が、前記反射層の前記第１凹部、前記第２凹部、及び前記第３凹部の形状を反映することなく平坦に形成されている。
ある実施形態では、前記金属層は第１金属層と、前記第１金属層の上に形成された、前記第１金属層とは異なる材料からなる第２金属層とを含み、前記第１金属層及び前記第２金属層はそれぞれ開口部を有し、前記第１金属層の開口部は前記第２金属層の開口部の内側に形成されている。
ある実施形態では、前記第１金属層がアルミニウムからなり、前記第２金属層がモリブデンからなる。
ある実施形態では、前記金属層が、前記第２金属層の上に形成された、前記第１金属層及び前記第２金属層とは異なる材料からなる第３金属層を含み、前記第３金属層は開口部を有し、前記第２金属層の開口部は前記第３金属層の開口部の内側に形成されている。
ある実施形態では、前記第１金属層がアルミニウムからなり、前記第２金属層が窒化モリブデンからなり、前記第３金属層がモリブデンからなる。
本発明による他の液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、開口部を有する金属層と、前記金属層の上に形成された反射層とを備え、前記反射領域は、前記反射層の表面に形成された第１凹部と、前記第１凹部の中の前記反射層の表面に形成された第２凹部とを有し、前記金属層における前記開口部の斜面には段差が形成されており、前記第１凹部及び前記第２凹部が前記金属層における前記開口部の前記斜面に応じて形成されている。
本発明による他の液晶表示装置は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、前記反射領域は、開口部を有する金属層と、前記金属層の上に形成された開口部を有する半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、前記反射領域は、前記反射層の表面に形成された第１凹部と、前記第１凹部の中の前記反射層の表面に形成された第２凹部とを有し、前記第１凹部及び前記第２凹部の一方が前記金属層の前記開口部に応じて形成されており、前記第１凹部及び前記第２凹部の他方が前記半導体層の前記開口部に応じて形成されており、前記金属層における前記開口部の側面は、前記表示面に対する傾斜角が２０度以下の面を含む。
ある実施形態では、前記金属層の組成が前記金属層の厚さ方向に沿って変化している。
ある実施形態では、前記金属層が窒化モリブデンからなり、前記金属層における窒化モリブデンの窒素含有量が、前記金属層の厚さ方向に沿って変化している。
本発明による液晶表示装置の製造方法は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、前記反射領域に、開口部を有し、第１部分と前記第１部分よりも厚い第２部分とを有する金属層を形成するステップと、前記金属層および前記金属層の開口部の上に、絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に、開口部を有する半導体層を形成するステップと、前記半導体層および前記半導体層の開口部の上に、反射層を形成するステップとを含む。
ある実施形態において、前記半導体層の開口部は前記金属層の開口部の内側に形成される。
ある実施形態では、前記反射層の表面に第１凹部が形成され、前記第１凹部の内側の前記反射層の表面に第２凹部が形成され、前記第２凹部の内側の前記反射層の表面に第３凹部が形成される。
ある実施形態では、前記第１凹部が、前記金属層の前記開口部の上部における前記反射層の表面に形成される。
ある実施形態では、前記第３凹部が、前記半導体層の開口部の上部における前記反射層の表面に形成される。
ある実施形態では、前記金属層および前記半導体層がそれぞれ複数の開口部を有する。
ある実施形態では、前記金属層の開口部および前記半導体層の開口部の少なくとも一方の形状が円形である。
ある実施形態では、前記金属層の開口部および前記半導体層の開口部の少なくとも一方の形状が楕円形である。
ある実施形態では、前記金属層の開口部および前記半導体層の開口部の少なくとも一方の形状が四角形である。
ある実施形態では、前記液晶表示装置は半導体素子を備えており、前記金属層を形成するステップにおいて前記半導体素子のゲート電極が形成され、前記半導体層を形成するステップにおいて前記半導体素子の半導体部が形成され、前記半導体素子を形成するステップにおいて前記半導体素子のソース・ドレイン電極が形成される。
ある実施形態は、前記反射層の上に層間絶縁層を形成するステップと、前記層間絶縁層の上に画素電極を形成するステップとを含み、前記画素電極の面は、前記反射層の前記第１凹部、前記第２凹部、及び前記第３凹部の形状を反映することなく平坦に形成される。
ある実施形態において、前記金属層を形成するステップは、第１金属層を形成するステップと、前記第１金属層の上に、前記第１金属層とは異なる材料によって第２金属層を形成するステップとを含み、前記第１金属層及び前記第２金属層にはそれぞれ開口部が形成され、前記第１金属層の開口部は前記第２金属層の開口部の内側に形成される。
ある実施形態では、前記第１金属層がアルミニウムによって形成され、前記第２金属層がモリブデンによって形成される。
ある実施形態では、前記金属層を形成するステップが、前記第２金属層の上に、前記第１金属層及び前記第２金属層とは異なる材料によって第３金属層を形成するステップを含み、前記第３金属層には開口部が形成され、前記第２金属層の開口部は前記第３金属層の開口部の内側に位置する。
ある実施形態では、前記第１金属層がアルミニウムによって形成され、前記第２金属層が窒化モリブデンによって形成され、前記第３金属層がモリブデンによって形成される。
本発明による液晶表示装置の他の製造方法は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、前記反射領域に、第１部分と前記第１部分よりも厚い第２部分とを有する金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に半導体層を形成するステップと、前記半導体層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層には段差を有する斜面が形成され、前記反射層の表面には、前記金属層の前記斜面に応じて、第１凹部、及び前記第１凹部の中に位置する第２凹部が形成される。
本発明による液晶表示装置の他の製造方法は、入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、前記反射領域に、開口部を有する金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に、開口部を有する半導体層を形成するステップと、前記半導体層の上に反射層を形成するステップと、を含み、前記反射層の表面には、前記金属層の前記開口部及び前記半導体層の前記開口部に応じて、第１凹部、及び前記第１凹部の中に位置する第２凹部が形成され、前記金属層における前記開口部の側面は、前記表示面に対する傾斜角が２０度以下の面を含むように形成される。
ある実施形態では、前記金属層を形成するステップにおいて、前記金属層の組成が、前記金属層の厚さ方向に沿って変化する。
ある実施形態では、前記金属層が窒化モリブデンによって形成され、前記金属層を形成するステップにおいて、前記金属層における窒化モリブデンの窒素含有量が時間とともに減少していく。
本発明によれば、低コストで高画質の半透過型あるいは反射型の液晶表示装置が提供される。
１０ 液晶表示装置
１２ ＴＦＴ基板
１４ 対向基板
１６ 液晶
１８ 液晶層
２２ 透明基板
２６ 層間絶縁層
２８ 画素電極
３０ 反射部
３２ ＴＦＴ部
３４ 対向電極
３６ ＣＦ層
３８ 透明基板
４０ 表示面
４２ 反射領域
４４ ＴＦＴ領域
４６ 透過領域
４８ 凹部
５６ Ｃｓメタル層
５７ 第１金属層
５９、５９’ 第２金属層
６０ 第３金属層
６１ ゲート絶縁層
６２ 半導体層
６３ 反射層
６４、６５、６５’、６５”、６６、７９、７９’ 開口部
６７、６８、６９、７８ 凹部
８０、８２ 斜面
８１ 平坦面
１００ アクティブマトリックス基板
１０１ 絶縁性基板
１０２ ゲート層
１０４ ゲート絶縁層
１０６ 半導体層
１０８ 金属層
１１０ 反射層
１１２ 反射面
２０３ スイッチング素子
２０４ 層間絶縁膜
２０５ 電食防止膜
２０６ 反射電極膜
２１１ 液晶層
２１８ 非晶質透明電極膜
２２２ ドレイン電極
１２ ＴＦＴ基板
１４ 対向基板
１６ 液晶
１８ 液晶層
２２ 透明基板
２６ 層間絶縁層
２８ 画素電極
３０ 反射部
３２ ＴＦＴ部
３４ 対向電極
３６ ＣＦ層
３８ 透明基板
４０ 表示面
４２ 反射領域
４４ ＴＦＴ領域
４６ 透過領域
４８ 凹部
５６ Ｃｓメタル層
５７ 第１金属層
５９、５９’ 第２金属層
６０ 第３金属層
６１ ゲート絶縁層
６２ 半導体層
６３ 反射層
６４、６５、６５’、６５”、６６、７９、７９’ 開口部
６７、６８、６９、７８ 凹部
８０、８２ 斜面
８１ 平坦面
１００ アクティブマトリックス基板
１０１ 絶縁性基板
１０２ ゲート層
１０４ ゲート絶縁層
１０６ 半導体層
１０８ 金属層
１１０ 反射層
１１２ 反射面
２０３ スイッチング素子
２０４ 層間絶縁膜
２０５ 電食防止膜
２０６ 反射電極膜
２１１ 液晶層
２１８ 非晶質透明電極膜
２２２ ドレイン電極
（実施形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の第１の実施形態を説明する。
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の第１の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の液晶表示装置１０の断面形状を模式的に表した図である。液晶表示装置１０は、アクティブマトリックス方式による反射透過型の液晶表示装置（ＬＣＤ）である。液晶表示装置１０は、図１に示すように、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１２、例えばカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）等の対向基板１４、およびＴＦＴ基板１２と対向基板１４との間に封入された液晶１６を含む液晶層１８を備えている。
ＴＦＴ基板１２は、透明基板２２、層間絶縁層２６、画素電極２８を備えており、反射部３０とＴＦＴ部３２とを含んでいる。なお、ＴＦＴ基板１２には、後述する、ゲートライン（走査線）、ソースライン（信号線）、およびＣｓライン（補助容量電極線）も形成されている。
対向基板１４は、対向電極３４、カラーフィルタ層（ＣＦ層）３６、および透明基板３８を備えている。透明基板３８の上部の面は、液晶表示装置の表示面４０となる。なお、ＴＦＴ基板１２および対向基板１４は、それぞれ、配向膜および偏光板を備えているが、ここでは、図示を省略している。
液晶表示装置１０において、反射部３０が形成されている領域を反射領域４２と呼び、ＴＦＴ部３２が形成されている領域をＴＦＴ領域４４と呼ぶ。反射領域では、表示面４０から入射した光が、反射部３０によって反射され、液晶層１８および対向基板１４を通って表示面４０から出射される。さらに、液晶表示装置１０は、反射領域４２およびＴＦＴ領域４４以外の領域に形成された透過領域４６を有している。透過領域４６では、液晶表示装置１０の光源から発せられた光が、ＴＦＴ基板１２、液晶層１８、および対向基板１４を通って表示面４０から出射される。
なお、図１に示すように、反射部３０の上部の対向基板１４の側に透過性樹脂等によって形成された層３１を設けることにより、反射領域４２における液晶層１８の厚さを、透過領域４６における液晶層１８の厚さの半分にすることも可能である。これにより、反射領域４２と透過領域４６における光路長を同じにすることができる。なお、図１には、層３１は対向電極３４とＣＦ層３６との間に形成されるように示しているが、層３１は対向電極３４の液晶層１８側の面上に形成してもよい。
図２は、液晶表示装置１０における画素領域及び反射部３０の構成を、より具体的に表した平面図である。
図２（ａ）は、液晶表示装置１０の一部を、反射面４０の上から見た場合の平面図である。図に示すように、液晶表示装置１０には、複数の画素５０がマトリックス状に配置されている。それぞれの画素５０には、上述した反射部３０とＴＦＴ部３２が形成されており、ＴＦＴ部３２にはＴＦＴが形成されている。
画素５０の境界部分には、列方向（図の上下方向）にソースライン５２が延びており、行方向（図の左右方向）にゲートライン（ゲートメタル層）５４が延びている。また、画素５０の中央部分には、行方向にＣｓライン（Ｃｓメタル層）５６が延びている。反射部３０の層間絶縁層２６には、画素電極２８とＴＦＴのドレイン電極とを接続するためのコンタクトホール５８が形成されている。
図２（ｂ）は、Ｃｓライン５６の上部における反射部３０の構成を模式的に表した平面図である。なお、この図では、コンタクトホール５８は図示を省略している。図に示すように、反射部３０には、段差を有する円形の凹部（テーパー部）４８が複数形成されている。なお、ここでは、構成を分かりやすくする為に、８つの凹部４８を図示しているが、凹部４８の数は８つに限定されることはなく、更に多くの凹部４８が形成されてよい。また、後述するように、反射部３０には反射層６３が形成されており、凹部４８の表面はこの反射層６３の面として形成されている。反射層６３はＴＦＴ部３２におけるＴＦＴのドレイン電極に接続されている。
次に、図３を参照して、反射部３０及びＴＦＴ部３２の構成をより詳細に説明する。
図３（ａ）は、反射部３０における凹部４８の断面（図２（ｂ）において矢印Ｂで示した部分の断面）を表している。反射部３０には、図に示すように、段差を付けて形成されたＣｓメタル層（金属層）５６、ゲート絶縁層（絶縁層）６１、半導体層６２、および反射層６３が積層されている。半導体層６２は、例えば、真性アモルファスシリコン層（Ｓｉ（ｉ）層）と、リンがドープされたｎ+アモルファスシリコン層（Ｓｉ（ｎ+）層）とにより構成される。
Ｃｓメタル層５６は、開口部６５を有しており、開口部６５の周辺部（開口部６５の淵とＣｓメタル層５６の上面との間）には、斜面８０、Ｃｓメタル層５６の底面と平行な平坦面８１、および斜面８２が形成されている。また、半導体層６２は、Ｃｓメタル層５６の開口部６５の内側に形成された開口部６６を有している。
反射層６３の表面には凹部６７が形成され、凹部６７の内側の反射層６３の表面には凹部６８が形成され、さらに、凹部６８の内側の反射層６３の表面には凹部６９が形成されている。凹部６７と凹部６８と凹部６９は、透明基板２２に対して垂直に見た場合、同心円の形状を有する。凹部６７の内側では、反射層６３は２重の段差をもって形成されており、凹部６７の内側であって凹部６８の外側、および凹部６８の内側であって凹部６９の外側には、反射層６３の表面が透明基板２２の面と略平行に形成された平坦面が形成されている。
凹部６７および凹部６８は、Ｃｓメタル層５６の開口部６５およびその周辺部の上にゲート絶縁層６１と半導体層６２を介して反射層６３が形成されたことによって、反射層６３が窪んでできたものである。また、凹部６９は、半導体層６２の開口部６６の上に反射層６３が形成されたことにより、反射層６３が窪んでできたものである。なお、半導体層６２には、開口部６６の代わりに凹部が形成されることもあり得る。その場合、凹部６９は半導体層６２の凹部（側面を含む）に応じて形成される。
図３（ｂ）は、ＴＦＴ部３２におけるゲートメタル層（金属層）５４、ゲート絶縁層６１、半導体層６２、および反射層６３の構成を表した図であり、図２（ａ）の矢印Ａの部分の断面図である。ＴＦＴ部３２のゲートメタル層５４は、反射部３０のＣｓメタル層５６と同時に、同じ部材によって形成される。同様に、ＴＦＴ部３２のゲート絶縁層６１、半導体層６２、および反射層６３は、それぞれ、反射部３０のゲート絶縁層６１、半導体層６２、および反射層６３と同時に、同じ部材によって形成される。
図４は、実施形態１の反射部３０と、図１７に示した従来の液晶表示装置の反射部の構造を比較した断面図である。図４（ａ）は、実施形態１の反射部３０の構造を、図４（ｂ）は、従来の液晶表示装置の反射部の構造を、それぞれ、模式的に表している。なお、これらの図では、簡略化のために、反射部３０の各層の斜面、および従来の液晶表示装置の各層の斜面は垂直な面として表し、また、各段差の角部（図中の点線円で示した部分）は直角に折れ曲がるものとして表している。
これらの図に示すように、実施形態１の反射部３０の反射層６３の表面には、凹部６７、６８、６９のそれぞれの上面の淵および底面の淵に、計１２の角部が形成される。一方、従来の液晶表示装置においては、反射部の１つの凹部には４つの角部しか形成されない。
図４では、これらの角は直角として表しているが、実際の角部には、図４（ｃ）に示すように、基板に平行な面（角度０度）から基板に対して２０度よりも大きい角度（この図では、例として３０度として表している）を有する面が連続的に形成される。したがって、反射部により多くの凹部を形成すれば、反射層の表面に、基板に対する角度が２０度以下である面（有効反射面）をより多く形成することができる。
また、角部に形成される有効反射面は互いに異なる様々な傾斜角を有しているので、反射光が一定の方向のみに向かうことがない。よって、より多くの凹部を形成することにより、より多くの広範囲に広がる反射光を得ることができる。また、凹部の数を増やし、かつ凹部の側面の傾斜角度を２０度以下にすれば、さらに多くの広範囲に広がる反射光を得ることができる。
図４（ａ）および（ｂ）にて比較して示すように、実施形態１の反射部３０には、従来の液晶表示装置に比べて、より多くの凹部が形成される。よって、凹部の形成に伴ってより多くの角部が形成されるため、反射層６３の表面により多くの有効反射面を形成することが可能となり、表示面に向けてより多くの光を広範囲に反射させることができる。また、凹部６７、凹部６８、および凹部６９はＣｓメタル層５６および半導体層６２の整形形状に応じて形成される。よって、これらの凹部の形状、深さ、および斜面傾斜角を、Ｃｓメタル層５６および半導体層６２の整形時に容易に調節することができる。
また、実施形態１において凹部６７の内側に位置する反射層６３は、ゲート絶縁層６１あるいは半導体層６２の上に形成されている。一方、従来の液晶表示装置では、凹部の内側の反射層は、ゲート絶縁層も半導体層も介することなく、ガラス基板の上に直接形成されている。したがって、実施形態１における凹部６７、６８、６９の底面は、従来の液晶表示装置における凹部の底面よりも浅く形成されることになる。
従来の液晶表示装置では、凹部の底面が深い位置に形成されているため、凹部内面の傾斜角が大きくなり、凹部内に傾斜２０度以下の有効反射面を多く形成することが困難であった。また、この凹部は、ゲート層１０２、ゲート絶縁層１０４、半導体層１０６を形成した後で、これらの層を一括して除去することにより形成されるため、凹部内面の傾斜角をコントロールして有効反射面を増やすことも困難であった。
本実施形態の表示装置では、Ｃｓメタル層５６および半導体層６２それぞれの形状に応じて複数の凹部が形成されるため、これらの層の積層時に開口部の大きさや位置関係等を調整することができる。これにより、凹部内の反射面の傾斜をコントロールして、傾斜が２０度以下の有効反射面を多く形成し、より多くの光を表示面側に反射させることが可能となる。
さらに、本実施形態の液晶表示装置では、層間絶縁層２６及び画素電極２８の液晶層１８側の面が反射層６３の凹部６７、凹部６８、及び凹部６９の形状を反映することなく、対向電極３４の液晶層１８側の面と同様に平坦に形成されている。したがって、図１８に示した従来の半透過型液晶表示装置と比べて、液晶層１８に印加される電界がより均一となり、反射領域４２における液晶の配向を所望の向きに均一に制御することが可能となる。また、反射部３０の端部付近における画素電極２８に段差が形成されないので、液晶の配向が乱されることもない。したがって、本実施形態によれば、透過率が高く視野角特性に優れた表示ムラの少ない液晶表示装置を提供することが可能となる。
次に、実施形態１の反射領域４２におけるＴＦＴ基板１２の製造方法を説明する。
まず、反射領域４２の反射部３０におけるＣｓメタル層（金属層）５６の製造方法について説明する。
図５は、反射部３０のＣｓメタル層５６の製造方法を説明するための断面図である。図５（ａ）に示すように、Ｃｓメタル層５６の作成においては、まず洗浄した透明基板２２の上にＴｉ（チタン）膜８５、Ａｌ（アルミニウム）膜８６、ＴｉＮ（窒化チタン）膜８７をこの順に形成する。Ｔｉ膜８５、Ａｌ膜８６、ＴｉＮ膜８７の厚さは、それぞれ、例えば３０ｎｍ、２００ｎｍ、１５０ｎｍである。
その後、この積層構造の上にパターンを有するレジスト膜８８を形成し、ＲＩＥ装置（反応性イオンエッチング装置）によりＣＬ2／Ａｒガスを用いてドライエッチングを行う。このときのエッチング条件は、ガス圧１０ｍＴｏｒｒ、パワー（イオン加速電力）２０００Ｗ、ガス流量はＣＬ2／Ａｒ＝５５０／１００ｓｃｃｍである。
次に、図５（ｂ）に示すように、レジスト膜８８を後退させながら、ＣＦ4／Ｏ2ガスを用いてエッチングを行う。このときのエッチング条件は、ガス圧１００ｍＴｏｒｒ、パワー１５００Ｗ、ガス流量はＣＦ4／Ｏ2＝４００／１００ｓｃｃｍである。ＣＦ4／Ｏ2ガスを使用しているため、ＴｉＮ膜８７はエッチングされるが、Ａｌ膜８６はほとんどエッチングされない。したがって、Ａｌ膜８６とその下のＴｉ膜８５は残され、レジスト膜８８が除去された後に、段差のついたＣｓメタル層５６が形成される。Ｃｓメタル層５６の厚さは、５０〜１０００ｎｍ以下である。
上記の方法において、Ａｌ膜８６の代わりに、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、あるいはこれらの合金等を用いた膜も使用可能である。その場合、使用される金属に応じてエッチングガスおよびエッチング条件が選ばれる。なお、エッチングに用いる装置もＲＩＥ装置に限られず、他のタイプのエッチング装置も使用可能である。
なお、アッシングによりレジスト膜８８を後退させた後、図５（ｂ）を用いて説明した上述のステップを繰り返すことにより、さらに多くの段差を有するＣｓメタル層５６を作成することができる。そのようなＣｓメタル層５６を用いることにより、反射層６３の表面に、さらに多くの段差のついた反射面を形成することができる。
次に、図６および図７を用いて、反射領域４２におけるＴＦＴ基板１２全体の製造方法について説明する。
図６は、反射領域４２におけるＴＦＴ基板１２の製造過程を表した平面図、図７は、反射領域４２におけるＴＦＴ基板１２（図２（ｂ）の矢印Ｂで示した部分）の製造過程を表した断面図である。
図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、まず、反射領域４２の透明基板２２の上に、図５を用いて説明した段差のついたＣｓメタル層５６が形成される。このとき、Ｃｓメタル層５６には複数の開口部６５が形成される。この工程では、図２（ａ）で示したゲートライン（ゲートメタル層）５４、および図３（ａ）で示したＴＦＴ部３２のゲートメタル層５４も同一金属で同時に形成される。
次に、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、Ｐ−ＣＶＤ法により、ＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2の混合ガスを使用して、ＳｉＮ（窒化シリコン）からなるゲート絶縁層６１を、基板全面に作成する。ゲート絶縁層６１は、ＳｉＯ2（酸化シリコン）、Ｔａ2Ｏ5（酸化タンタル）、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）等によって形成されても良い。ゲート絶縁層６１の厚さは１００〜６００ｎｍである。なお、この工程では、図３（ｂ）で示したＴＦＴ部３２のゲート絶縁層６１も同時に形成される。
次に、ゲート絶縁層６１の上に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、およびアモルファスシリコンにリン（Ｐ）をドーピングしたｎ+ａ−Ｓｉ膜を形成する。ａ−Ｓｉ膜の厚さは３０〜３００ｎｍである。また、ｎ+ａ−Ｓｉ膜の厚さは２０〜１００ｎｍである。その後、これらの膜をフォトリソグラフ法により整形することにより、半導体層６２が形成される。
このとき、半導体層６２には開口部６６が複数形成される。半導体層６２の開口部６６はＣｓメタル層５６の開口部６５の上に形成され、基板の面の上から見た場合、開口部６５の内側に開口部６５と同心円状に形成される。なお、この工程では、図３（ｂ）で示したＴＦＴ部３２の半導体層６２も同時に形成される。
次に、図６（ｃ）および図７（ｃ）に示すように、スパッタリング法等によりＡｌ等による金属薄膜を基板全面に形成し、反射層６３を形成する。なお、金属薄膜には、Ｃｓメタル層５６の材料として上に列挙した材料が用いられ得る。反射層６３の厚さは、３０〜１０００ｎｍ以下である。
このとき、Ｃｓメタル層５６の開口部６５の上部における反射層６３の表面には、上述した凹部６７および凹部６８が形成され、半導体層６２の開口部６６の上部における反射層６３の表面には凹部６９が形成される。
なお、この工程では、図３（ｂ）で示したＴＦＴ部３２の反射層６３も同時に形成されるが、反射層６３はＴＦＴ部３２においては、ＴＦＴのソース電極およびドレイン電極を形成する。またこのとき、図２（ａ）におけるソースライン５２も反射層６３の一部として形成され得る。
次に、図６（ｄ）および図７（ｄ）に示すように、感光性アクリル樹脂をスピンコートにより塗布して、層間絶縁層（層間樹脂層）２６が形成される。層間絶縁層２６の厚さは、０．３〜５μｍ以下である。なお、反射層６３と層間絶縁層２６との間には、Ｐ−ＣＶＤ法によってＳｉＮx、ＳｉＯ2等の薄膜が保護膜として形成され得るが、ここでは図示を省略している。保護膜の厚さは、５０〜１０００ｎｍ以下である。層間絶縁層２６および保護膜は、反射領域４２だけでなく、ＴＦＴ領域４４も含めた透明基板２２の上部全面に形成される。その後、露光装置を用いた現像処理により、反射部３０の中心付近にコンタクトホール５８が形成される。
次に、図６（ｅ）および図７（ｅ）に示すように、層間絶縁層２６の上に、ＩＴＯまたはＩＺＯ等からなる透明電極膜がスパッタリング法等により形成され、この透明電極膜を、フォトリソグラフ法によりパターン整形することにより、画素電極２８が形成される。画素電極２８は、反射領域４２だけでなく、ＴＦＴ領域４４も含め、画素の上部全面に形成される。
反射領域４２では、画素電極２８は、層間絶縁層２６およびコンタクトホール５８の上に形成され、画素電極２８の金属部材はコンタクトホール５８を介して反射層６３に接する。したがって、ＴＦＴ部３２におけるＴＦＴのドレイン電極は、コンタクトホール５８を介して画素電極２８と電気的に接続される。
なお、凹部６７、６８、６９は、できる限り多く形成することが好ましい。したがって、Ｃｓメタル層５６および半導体層６２の開口部を、製造工程におけるマスクとフォト露光の限界内において、反射面上にできる限り多く形成することが好ましい。Ｃｓメタル層５６および半導体層６２の開口部の好ましい大きさは、直径２〜１０μｍである。上述の工程において、層間絶縁層２６の上面及び画素電極２８の面は、反射層６３の凹部６７、凹部６８、及び凹部６９の形状を反映することなく平坦に形成される。
次に、図面を参照しながら、実施形態１の製造方法の第１変形例について説明する。第１変形例の製造方法は、上述の製造方法とはＣｓメタル層５６の製造方法が異なる。他の部分の製造方法は上述したものと同じである。
図８は、反射部３０におけるＣｓメタル層５６の製造方法の第１変形例を説明するための断面図である。まず、図８（ａ）に示すように、透明基板２２の上にＴｉ（チタン）膜８５、Ａｌ（アルミニウム）膜８６、ＴｉＮ（窒化チタン）膜８７がこの順に形成される。Ｔｉ膜８５、Ａｌ膜８６、ＴｉＮ膜８７の厚さは、それぞれ、例えば３０ｎｍ、２００ｎｍ、１５０ｎｍである。
その後、この積層構造の上にレジスト膜８８を形成し、ＲＩＥ装置によりＣＬ2／Ａｒガスを用いてドライエッチングを行う。このときの条件は、ガス圧１０ｍＴｏｒｒ、イオン加速電力２０００Ｗ、ガス流量はＣＬ2／Ａｒ＝５５０／１００ｓｃｃｍである。
このエッチング工程では、レジスト膜８８に覆われていない部分のＴｉＮ膜８７は全て除去されるが、Ａｌ膜８６は一部のみが除去される。したがって、ＡＬ膜８６の一部とＴｉ膜８５はエッチングされることなく残される。
次に、図８（ｂ）に示すように、Ｏ2ガスを用いたアッシングによりレジスト膜８８のみを後退させる。このときの条件は、ガス圧３００ｍＴｏｒｒ、イオン加速電力１５００Ｗ、ガス流量はＯ2＝５００ｓｃｃｍである。
次に、図８（ｃ）に示すように、ＣＬ2／Ａｒガスを用いたドライエッチングを施して、レジスト膜８８に覆われていない部分のＴｉＮ膜８７を全て除去する。このとき、レジスト膜８８に覆われていない領域のＡｌ膜８６およびＴｉ膜８５が全て除去される前にエッチング処理を停止する。これにより、段差を有するＣｓメタル層５６が形成される。なお、このときのエッチング条件は、ガス圧１０ｍＴｏｒｒ、イオン加速電力２０００Ｗ、ガス流量はＣＬ2／Ａｒ＝５００／１００ｓｃｃｍである。
上記の方法において、Ａｌ膜８６の代わりに、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、あるいはこれらの合金等を用いた膜も使用可能である。その場合、使用される金属にあったエッチングガスおよびエッチング条件が選ばれる。なお、エッチングに用いる装置もＲＩＥ装置に限られず、他のタイプのエッチング装置も使用可能である。
なお、アッシングによりレジスト膜８８を後退させた後、上述のステップを繰り返すことにより、さらに多くの段差を有するＣｓメタル層５６を作成することができる。そのようなＣｓメタル層５６を用いることにより、反射層６３の表面に、さらに多くの段差のついた反射面を形成することができる。
次に、図面を参照しながら、実施形態１の製造方法の第２変形例について説明する。第２変形例の製造方法も、実施形態１の製造方法とＣｓメタル層５６の製造方法が異なるだけであり、他の部分の製造方法は上述したものと同じである。
図９は、反射部３０におけるＣｓメタル層５６の製造方法の第２変形例を説明するための断面図である。図に示すように、まず、透明基板２２の上にＴａＮ（窒化タンタル）膜９０、Ｔａ（タンタル）膜９１、ＴｉＮ（窒化チタン）膜９２をこの順に形成する。ＴａＮ膜９０、Ｔａ膜９１、ＴｉＮ膜９２の厚さは、それぞれ、例えば７０ｎｍ、２１０ｎｍ、１１０ｎｍである。
その後、この積層構造の上にレジスト膜８８を形成し、ＲＩＥ装置によりＣＦ4／Ｏ2ガスを用いてドライエッチングを行う。このときの条件は、ガス圧４００ｍＴｏｒｒ、イオン加速電力１１００Ｗ、ガス流量はＣＦ4／Ｏ2＝４７４／１２６ｓｃｃｍである。
このエッチング工程では、ＣＦ4／Ｏ2ガスを用いてエッチングを行うため、ＴａＮ膜９０およびＴａ膜９１よりもＴｉＮ膜９２のほうが、エッチングレートが早いため、よりエッチングが進む。したがって、エッチング時間を適切に設定することにより、図に示すような段差を有するＣｓメタル層５６が形成される。
この方法では、１回のエッチング工程で段差のあるＣｓメタル層５６を形成することができるので、製造時間を短縮することができる。なお、アッシングによりレジスト膜８８を後退させた後、上述のステップを繰り返すことにより、さらに多くの段差を有するＣｓメタル層５６を作成することができる。そのようなＣｓメタル層５６を用いることにより、反射層６３の表面に、さらに多くの段差のついた反射面を形成することができる。
（実施形態２）
次に、本発明による液晶表示装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、上述の実施形態とはゲートメタル層５４及びＣｓメタル層５６の構成が異なるのみであり、以下に説明する部分以外は実施形態１と同じである。実施形態１における構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳しい説明を省略する。
次に、本発明による液晶表示装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、上述の実施形態とはゲートメタル層５４及びＣｓメタル層５６の構成が異なるのみであり、以下に説明する部分以外は実施形態１と同じである。実施形態１における構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳しい説明を省略する。
図１０は、実施形態２の反射部３０における凹部４８の断面（図２（ｂ）において矢印Ｂで示した部分の断面）を示している。図に示すように、反射部３０におけるＣｓメタル層５６は、第１金属層５７、及び第１金属層５７の上に形成された第２金属層５９からなる。第１金属層５７は例えばアルミニウム（Ａｌ）からなり、第２金属層５９は例えばモリブデン（Ｍｏ）からなる。なお、図示は省略しているが、ＴＦＴ部３２におけるゲートメタル層５４も第１金属層５７及び第２金属層５９の積層構造を有している。
第１金属層５７は開口部６５’を、第２金属層５９は開口部７９をそれぞれ有している。開口部６５’は開口部７９の内側に形成される。反射層６３の表面には、凹部６９、凹部６８、および凹部６７が形成されているが、これらの凹部は、半導体層６２の開口部６６、第１金属層５７の開口部６５’、及び第２金属層５９の開口部７９にそれぞれ応じて形成された窪みである。なお、半導体層６２には開口部６６が形成されなくてもよく、その場合、反射層６３の表面には凹部６９は形成されず、凹部６７と凹部６８による二重の窪みが形成される。
図１１は、実施形態２におけるＣｓメタル層５６の形成方法を示す断面図である。
まず、図１１（ａ）に示すように、透明基板２２の上に第１金属層５７及び第２金属層５９が積層される。第１金属層５７の厚さは例えば５０ｎｍであり、第２金属層５９の厚さは例えば２００ｎｍである。
次に、第２金属層５９の上に例えばポジ型のレジストが塗布され、露光によってマスクパターンがレジスト８５に転写される。パターン転写の後、レジストの除去・洗浄が行われ、第２金属層５９の上に図１１（ｂ）に示すようなレジスト８５が形成される。ここでレジスト８５には、第１金属層５７及び第２金属層５９に開口部を形成するための開口が形成されている。
次に、エッチング処理が施され、図１１（ｃ）に示すように、レジスト８５に覆われていない部分の第１金属層５７及び第２金属層５９が除去される。ここで、エッチャントには、例えば燐酸３０重量％、硝酸２５重量％、酢酸５重量％、及び水４０重量％を含むエッチング液が用いられる。このようなエッチャントを用いることによって、第２金属層５９のエッチングレートを第１金属層５７のエッチングレートよりも高くすることができる。したがって、第２金属層５９の側面が第１金属層５７の側面よりも後退した階段状の斜面が形成される。
その後、残されたレジスト８５が除去され、図１１（ｄ）に示すように、第１金属層５７の開口部６５’及び第２金属層５９の開口部７９の形成が完了する。
上述したＣｓメタル層５６の形成工程では、同時に同様の方法によってゲートメタル層５４が形成される。本実施形態の製造において、Ｃｓメタル層５６及びゲートメタル層５４の形成方法以外は実施形態１で述べたものと同じであるので、その説明を省略する。このような実施形態２によって、実施形態１と同様の効果を得ることができる。
（実施形態３）
次に、本発明による液晶表示装置の第３の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、上述の実施形態とはゲートメタル層５４、Ｃｓメタル層５６、及び反射部３０の構成が異なるのみであり、以下に説明する部分以外の構成は上述した実施形態と同じである。上述の実施形態における構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳しい説明を省略する。
次に、本発明による液晶表示装置の第３の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、上述の実施形態とはゲートメタル層５４、Ｃｓメタル層５６、及び反射部３０の構成が異なるのみであり、以下に説明する部分以外の構成は上述した実施形態と同じである。上述の実施形態における構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳しい説明を省略する。
図１２は、実施形態３の反射部３０における凹部４８の断面（図２（ｂ）において矢印Ｂで示した部分の断面）を示している。図に示すように、反射部３０におけるＣｓメタル層５６は、第１金属層５７、第１金属層５７の上に形成された第２金属層５９’、及び第２金属層５９’の上に形成された第３金属層６０からなる。第１金属層５７は例えばアルミニウム（Ａｌ）からなり、第２金属層５９’は例えば窒素含有量が２０％の窒化モリブデン（ＭｏＮ）からなり、第３金属層６０は例えばモリブデン（Ｍｏ）からなる。なお、図示は省略しているが、ＴＦＴ部３２におけるゲートメタル層５４も第１金属層５７、第２金属層５９’及び第３金属層６０の積層構造を有している。
第１金属層５７は開口部６５’を、第２金属層５９’は開口部７９’を、また第３金属層６０は開口部６４をそれぞれ有している。開口部６５’は開口部７９’の内側に形成され、開口部７９’は開口部６４の内側に形成される。反射層６３の表面には、凹部６９、凹部６８、凹部６７、及び凹部７８が形成されているが、これらの凹部は、半導体層６２の開口部６６、第１金属層５７の開口部６５’、第２金属層５９’の開口部７９’、及び第３金属層６０の開口部６４にそれぞれ応じて形成された窪みである。なお、半導体層６２には開口部６６が形成されなくてもよく、その場合、反射層６３の表面には凹部６９は形成されず、凹部６８、凹部６７、及び凹部７８による三重の窪みが形成される。
図１３は、実施形態３におけるＣｓメタル層５６の形成方法を示す断面図である。
まず、図１３（ａ）に示すように、透明基板２２の上に第１金属層５７、第２金属層５９’、及び第３金属層６０が積層される。第１金属層５７の厚さは例えば５０ｎｍであり、第２金属層５９’の厚さは例えば５０ｎｍであり、第３金属層６０の厚さは例えば２００ｎｍである。
次に、第３金属層６０の上に例えばポジ型のレジストが塗布され、露光によってマスクパターンがレジスト８５に転写される。パターン転写の後、レジストの除去・洗浄が行われ、第３金属層６０の上に、図１３（ｂ）に示すようなレジスト８５が形成される。ここでレジスト８５には、第１金属層５７、第２金属層５９’、及び第３金属層６０に開口部を形成するための開口が形成されている。
次に、エッチング処理が施され、図１３（ｃ）に示すように、レジスト８５に覆われていない部分の第１金属層５７、第２金属層５９’、及び第３金属層６０が除去される。ここで、エッチャントには、例えば燐酸３０重量％、硝酸２５重量％、酢酸５重量％、及び水４０重量％を含むエッチング液が用いられる。このようなエッチャントを用いることによって、第３金属層６０のエッチングレートを第２金属層５９’のエッチングレートよりも高く、また第２金属層５９’のエッチングレートを第１金属層５７のエッチングレートよりも高くすることができる。したがって、第３金属層６０の側面が第２金属層５９’の側面よりも後退し、第２金属層５９’の側面が第１金属層５７の側面よりも後退した階段状の斜面が形成される。
その後、残されたレジスト８５が除去され、図１３（ｄ）に示すように、第１金属層５７の開口部６５’第２金属層５９’の開口部７９’、及び第３金属層の開口部６４の形成が完了する。
上述したＣｓメタル層５６の形成工程では、同時に同様の方法によってゲートメタル層５４が形成される。本実施形態の製造において、Ｃｓメタル層５６及びゲートメタル層５４の形成方法以外は実施形態１で述べたものと同じであるので、その説明を省略する。
実施形態３によれば、実施形態１と同様の効果を得ることができるが、反射層により多くの有効反射面を形成することができるので、実施形態１よりも優れた反射効率を得ることも可能である。
（実施形態４）
次に、本発明による液晶表示装置の第４の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、実施形態１と、ゲートメタル層５４及びＣｓメタル層５６の構成が異なっているが、以下に説明する部分以外の構成は実施形態１と同じである。実施形態１における構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳しい説明を省略する。
次に、本発明による液晶表示装置の第４の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、実施形態１と、ゲートメタル層５４及びＣｓメタル層５６の構成が異なっているが、以下に説明する部分以外の構成は実施形態１と同じである。実施形態１における構成要素と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、詳しい説明を省略する。
図１４は、実施形態４の反射部３０における凹部４８の断面（図２（ｂ）において矢印Ｂで示した部分の断面）を示している。図に示すように、反射部３０におけるＣｓメタル層５６には開口部６５”が形成されるが、開口部６５”の側面には段差は形成されない。したがって、反射層６３の表面には、Ｃｓメタル層５６の開口部６５”及び半導体層６２の開口部６６に応じて２つの凹部７０及び７１が形成される。
Ｃｓメタル層５６は窒化モリブデン（ＭｏＮ）からなるが、窒化モリブデンの窒素含有量は、透明基板２２側からゲート絶縁層６１に近づくに従って連続的に減少している。窒素含有量は、例えば、透明基板２２側に接する部分では２５％であり、ゲート絶縁層６１に接する部分では０％である。この場合、ゲート絶縁層６１に接する部分の材料はモリブデンとなるが、ここでは、これを窒素含有量が０％の窒化モリブデンとも呼んでいる。なお、図示は省略しているが、ＴＦＴ部３２におけるゲートメタル層５４も同様の窒化モリブデンからなる。
図１５は、実施形態４におけるＣｓメタル層５６の形成方法を示す断面図である。
まず、図１５（ａ）に示すように、例えばスパッタリングにより透明基板２２の上に窒化モリブデン（ＭｏＮ）によってＣｓメタル層５６を積層する。ここで、Ｃｓメタル層５６は、窒化モリブデンの窒素含有量が、上述のように、透明基板２２側から上部に向かうにつれて連続的に減少するように積層される。言い換えれば、Ｃｓメタル層５６の積層時に、窒化モリブデンの窒素含有量は時間とともに減少していく。Ｃｓメタル層５６の厚さは例えば３００ｎｍである。
次に、Ｃｓメタル層５６の上に例えばポジ型のレジストが塗布され、露光によってマスクパターンがレジスト８５に転写される。パターン転写の後、レジストの除去・洗浄が行われ、Ｃｓメタル層５６の上に、図１５（ｂ）に示すようなレジスト８５が形成される。ここでレジスト８５には、Ｃｓメタル層５６に開口部を形成するための開口が形成されている。
次に、エッチング処理が施され、図１５（ｃ）に示すように、レジスト８５に覆われていない部分のＣｓメタル層５６が除去される。ここで、エッチャントには、例えば燐酸３０重量％、硝酸２５重量％、酢酸５重量％、及び水４０重量％を含むエッチング液が用いられる。このようなエッチャントを用いることによって、Ｃｓメタル層５６のエッチングレートを下部から上部へと連続的に高くすることができる。したがって、Ｃｓメタル層５６の側面には、下部から上部に向かうにつれて連続的に後退した基板面に対する傾斜２０度以下の斜面が形成される。
その後、残されたレジスト８５が除去され、図１５（ｄ）に示すように、Ｃｓメタル層５６の開口部６５”の形成が完了する。
上述したＣｓメタル層５６の形成工程では、同時に同様の方法によってゲートメタル層５４が形成される。本実施形態の製造において、Ｃｓメタル層５６及びゲートメタル層５４の形成方法以外は実施形態１で述べたものと同じであるので、その説明を省略する。
実施形態４によれば、Ｃｓメタル層の斜面に段差が形成されないので、反射層６３に形成される凹部の数は実施形態１よりも少ない。しかし、Ｃｓメタル層５６の斜面に応じて凹部７０の斜面のほぼ全ての傾斜を２０度以下とすることができるので、実施形態１とほぼ同じか、それよりも優れた反射効率を得ることが可能となる。
（実施形態５）
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の第５の実施形態を説明する。上述の実施形態における構成要素と同じ要素には同一の参照番号を付け、その説明を省略する。
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置の第５の実施形態を説明する。上述の実施形態における構成要素と同じ要素には同一の参照番号を付け、その説明を省略する。
図１６は、本実施形態の液晶表示装置の断面形状を模式的に表した図である。この液晶表示装置は、実施形態１、２、３、又は４の液晶表示装置から層間絶縁層２６を除いたものであり、以下に述べる点以外は実施形態１、２、３、又は４の表示装置と同じである。なお、図１６では、対向基板１４の詳細な構造、およびＴＦＴ部３２については図示を省略している。
図に示すように、実施形態５では、層間絶縁層２６が形成されないため、画素電極２８が図示しない絶縁膜を介して反射部３０およびＴＦＴ部３２の反射層６３の上に形成される。反射部３０及びＴＦＴ部３２の構造および製造方法は、層間絶縁層２６が除かれる点以外は、実施形態１と同様である。また、表示装置における画素配置や配線構造も、図２（ａ）に示したものと同様である。
この構成によっても、上述の実施形態と同様、反射層６３の有効反射面の面積が広がり、より多くの光を表示面に反射させることができる。なお、この実施形態の反射部３０におけるＣｓメタル層５６にも、上述した実施形態１、２、３、又は４（変形例を含む）によるＣｓメタル層５６が適用され得る。
上述の実施形態では、反射部３０におけるＣｓメタル層５６及び半導体層６２の開口部は、基板に垂直に見た場合、同心円状に形成されるとしていたが、開口部の中心を異なるように配置してもよい。また、開口部の周囲が重なってもよく、Ｃｓメタル層５６の全てあるいは一部の開口部が半導体層６２の開口部の内側に形成されてもよい。これらの場合も、反射層６３の表面には段差を持った円形あるいは円形が重なり合った凹凸が多数形成され、これによって有効反射面を広げることが可能となる。
また、上述の実施形態では、反射部３０におけるＣｓメタル層５６の開口部と半導体層６２の開口部は、それぞれ円形に形成されるとしていたが、これらの開口部の一部あるいは全てを、楕円形あるいは四角形に形成してもよい。また、一部の開口部を楕円形に、他の開口部を四角形に形成してもよい。開口部の淵どうしが重なるように配置されてもよい。これらの場合も、反射層６３の表面には、円形、楕円形、四角形、あるいはそれらが重なり合った、段差を有する凹凸が多数形成され、これによって有効反射面を広げることが可能となる。
さらに、上述した各実施形態において、反射層６３の凹部は反射部３０内にできる限り多く形成することが好ましい。よって、各凹部の大きさ及び形状は、上述したものに限られることはなく、四角形以外の多角形、凹部の淵が鋸歯状であるもの、それらを組み合わせたものなど、多くの形状に形成することができる。
また、上述の本実施形態では、Ｃｓメタル層５６及び半導体層６２には開口部が形成されるとしたが、これらの層の整形時に遮光部と透過部が反転したパターンを用いるなどして、開口部の位置に凸状の層（あるいは島状の層）を形成してもよい。
また、上述の実施形態では、半導体層６２に開口部が形成されるとしたが、開口部の代わりに凹部を形成してもよい。その場合であっても、反射層６３の表面には多数の凹部が形成され、上述した実施形態による効果と同様の効果が得られる。また、半導体層６２の開口部６６は必ずしも形成されなくてもよく、その場合、反射層６３の表面には凹部６９は形成されない。このような形態の液晶表示装置も本発明による液晶表示装置に含まれる。
本発明による液晶表示装置は、上述の実施形態によって示したように、反射層の表面に多くの段差や角部を有しており、傾斜角度が２０度以下の斜面も多いので、有効反射面が広く、かつ散乱特性が優れた反射領域を得ることができる。また、反射面の段差および角部がＣｓメタル層および半導体層の整形時の形状に応じて形成されるので、製造工程を増やすことなく、優れた反射特性を有する反射領域を容易に得ることができる。したがって、均一かつ高い明度の表示が可能な液晶表示装置を安価に提供することができる。
さらに、本発明によれば、画素電極の液晶層側の面が対向電極の面と同様に平坦に形成され、反射部の端部付近における画素電極にも段差が形成されないので、液晶の配向を所望の向きに均一に制御することが可能となる。したがって、透過率が高く視野角特性に優れた表示ムラの少ない液晶表示装置を提供することが可能となる。
本発明による液晶表示装置には、液晶パネルを利用したディスプレイ装置、テレビ、携帯電話等も含まれる。また、本実施形態は半透過型の液晶表示装置を例として用いたが、上述した反射部と同様の形態を有する反射型液晶表示装置等も本願発明の一形態に含まれる。
本願発明の液晶表示装置は、上述した製造方法で形成されるため、透過型の液晶表示装置と同じ材料および工程で製造することができる。したがって、低コストで、反射効率の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。
本発明によれば、低コストで高画質の半透過型および反射型の液晶表示装置が提供される。本発明による液晶表示装置は、種々の液晶表示装置に好適に用いられ、例えば、携帯電話、カーナビ等の車載表示装置、ＡＴＭや販売機等の表示装置、携帯型表示装置、ノート型ＰＣなど、反射光を利用して表示を行う半透過型および反射型の液晶表示装置に好適に用いられる。
Claims (2)
- 入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置であって、
前記反射領域は、基板上に形成された開口部を有する金属層と、前記金属層の上に形成された開口部を有する半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、
前記反射領域は、前記反射層の表面に形成された第１凹部と、前記第１凹部の中の前記反射層の表面に形成された第２凹部とを有し、
前記第１凹部及び前記第２凹部の一方が前記金属層の前記開口部に応じて形成されており、前記第１凹部及び前記第２凹部の他方が前記半導体層の前記開口部に応じて形成されており、
前記金属層における前記開口部の側面は、前記表示面に対する傾斜角が２０度以下の面を含み、
前記金属層は窒化モリブデンからなり、
前記金属層における窒化モリブデンの窒素含有量は、前記基板とは反対側に向かうにつれて減少している、液晶表示装置。 - 入射光を表示面に向けて反射させる反射領域を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
前記反射領域に、開口部を有する金属層を形成するステップと、
前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層の上に、開口部を有する半導体層を形成するステップと、
前記半導体層の上に反射層を形成するステップと、を含み、
前記反射層の表面には、前記金属層の前記開口部及び前記半導体層の前記開口部に応じて、第１凹部、及び前記第１凹部の中に位置する第２凹部が形成され、
前記金属層における前記開口部の側面は、前記表示面に対する傾斜角が２０度以下の面を含むように形成され、
前記金属層を形成するステップにおいて、前記金属層は窒化モリブデンによって形成され、前記金属層における窒化モリブデンの窒素含有量は時間とともに減少していく、製造方法。
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