JPH08220532A

JPH08220532A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH08220532A
Application number: JP2259995A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kano; 博司加納; Eiji Mizobata; 英司溝端
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1995-02-10
Publication date: 1996-08-30
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2762946B2

Abstract

(57)【要約】【目的】良好な反射性能を有し、容易に製造できる反射
板を用いて、視差のない、表示性能の優れた反射型液晶
表示装置を提供することである。【構成】本発明は、反射型アクティブマトリクス駆動液
晶表示装置の構造において、研磨またはサンドブラスト
により作成された凹凸を有する反射板の上部に２００μ
ｍ以下の平坦化膜が形成された基板、或いは選択的に平
坦化した基板を用い、その上部にスイッチング素子が形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射型液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は、外部から入射し
た光を液晶表示装置内部に位置する反射板により反射し
た光を表示光源として利用することから、光源にバック
ライトが不要となる。これは、透過型液晶表示装置より
も、低消費電力化，薄型化，軽量化が達成できる有効な
手法として考えられている。現在の反射型液晶表示装置
の基本構造は、ＴＮ（ツイステッドネマティック）方
式、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）方
式、ＧＨ（ゲストホスト）方式等を用いた液晶、これを
スイッチングするための素子（薄膜トランジスタ、ダイ
オード等）、さらに、これらの内部或いは外部に設けた
反射板からなる。

【０００３】反射型液晶表示装置の表示性能には、液晶
透過状態の場合、明るく且つ、白い表示を呈することが
要求される。この表示性能の実現には、反射板の反射性
能制御が重要となる。

【０００４】現在の反射板は、反射面に対してあらゆる
角度からの入射光を目的とする方向（表示方向）に反射
させるため、反射板表面は凹凸形状を有する。この反射
板は、主に以下の方法で製造されることが既知である。

【０００５】アクリル、ガラス基板等を研磨して、凹凸
を有する荒れた表面上部にアルミニウム、銀などの高効
率反射金属で覆うことで反射板が製造されている（Ｔｏ
ｈｒｕＫｏｉｚｕｍｉａｎｄＴａｔｓｕｏＵｃ
ｈｉｄａ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅ
ＳＩＤ，Ｖｏｌ．２９，１５７，１９８８）。そして、
この製造方法により得られた反射板は、パネルの外部に
設けられている。

【０００６】また、平坦ガラス基板上に形成したポリイ
ミド膜に、フォトリソグラフィとエッチング法を用いて
凹凸を形成し、この表面をアルミニウムで覆うことによ
り、反射板が製造されている（例えば、特開平５−２８
１５３３号公報：反射型液晶表示装置及びその製造方
法）。そして、この反射板は、パネル内部側に設けられ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の研磨、サンドブ
ラスト法により粗面化した凹凸を有する基板を反射型液
晶表示装置の反射板側基板に用いる場合、凹凸があるた
めに、その上部にアクティブマトリクス駆動を行うため
のスイッチング素子及び配線等を形成することができな
い。また、上記手法により凹凸を製造する場合、その製
造の際に受ける物理的ダメージが大きいことから、反射
板をスイッチング素子及び配線上部に設けることはでき
ない。そのために、反射板は、スイッチング素子を有す
るガラス基板の外側に設置される。これがガラス基板の
膜厚差から生じる表示視差を引き起こし、良好なパネル
表示を得ることができない。また、反射板をパネル内側
に作成する方法として、平坦ガラス基板上に凹凸を形成
するための凹凸形成膜を塗布し、エッチングにより凹凸
を形成する方法があるが、プロセス工程数が多いことか
ら、コストがかかることと、所望の凹凸形状が得られに
くいという問題点がある。

【０００８】そこで、本発明では、従来の欠点を解決す
るために、簡単な方法で作成される反射膜を液晶セル内
部に設け、反射型液晶表示装置の表示性能の向上を実現
する構造及び製造方法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、凹凸のある反
射板を有し、スイッチング素子と液晶からなる画素をマ
トリクス状に配置した反射型アクティブマトリクス駆動
液晶表示装置の構造において、研磨法またはサンドブラ
スト法により、絶縁性基板上に凹凸が形成され、前記凹
凸上に反射膜が設けられ、前記反射膜上に透明な平坦化
膜が形成され、前記平坦化膜上にスイッチング素子、配
線及び透明画素電極が形成されていることを特徴とす
る。

【００１０】本発明は、前記の構造において、平坦化膜
と透明画素電極の屈折率の中間の値を有する膜が、前記
平坦化膜と前記透明画素電極の間に位置することを特徴
とする。

【００１１】本発明は、前記の構造において、平坦化膜
と透明画素電極の屈折率の間を連続的に変化する屈折率
傾斜分布を有する膜が、前記平坦化膜と前記透明画素電
極の間に位置することを特徴とする。

【００１２】本発明は、前記の構造において、平坦化膜
の上部表面が、透明画素電極と同一の屈折率になるよう
に屈折率傾斜分布を有することを特徴とする。

【００１３】本発明は、前記の構造において、平坦化膜
の膜厚が、２００μｍ以下であることを特徴とする。

【００１４】本発明は、凹凸のある反射板を有し、スイ
ッチング素子と液晶からなる画素をマトリクス状に配置
した反射型アクティブマトリクス駆動液晶表示装置の構
造において、研磨法またはサンドブラスト法により絶縁
性基板上に凹凸が形成され、前記凹凸の一部をエッチン
グすることで平坦化し、前記平坦化部分にスイッチング
素子、配線が形成され、前記平坦化部分以外の凹凸領域
に反射膜が形成されていることを特徴とする。

【００１５】

【作用】図１に本発明の原理を説明する反射型液晶表示
装置の断面図を示す。そして、図２に反射板がガラス基
板の外側に位置する従来の反射型液晶表示装置の断面図
を示す。本発明の液晶表示装置においては、粗面化され
たガラス基板１の表面にアルミニウム層２を設けた反射
板８の上部に画素電極４、スイッチング素子及び配線５
を形成するために、平坦化膜３を設けた構造となってい
る。この平坦化膜３を設けることで、凹凸反射板の上部
表面を平坦化し、画素電極４、スイッチング素子及び配
線５が形成できる。その結果、凹凸を有する基板を用い
て、反射板を液晶パネル内部に設けることができる。

【００１６】図３に示すように、本発明の平坦化膜３と
透明電極４との屈折率が、各々Ｎ１，Ｎ２の異なる屈折
率を有する場合、入射光１１が液晶セル内を通過し、反
射板８で散乱された後、再び、外部へ出射１２される過
程において、透明電極と平坦化膜との境界Ｄ１で、反射
が起こる。この境界Ｄ１での反射光１３，１４は、反射
光１２の強度の損失要因となる（上記構造の屈折率分布
を図３（ａ）に示す）。

【００１７】両者の屈折率の間に相当する膜１５（屈折
率Ｎ３：Ｎ１＜Ｎ３＜Ｎ２）を平坦化膜上に設ける。こ
れにより、異なる屈折率境界部Ｄ１で起こる反射成分は
減少を示す（図３（ｂ））。

【００１８】両者の屈折率の間を連続的に変化する屈折
率傾斜分布を有する膜を平坦化膜上部に設ける構造とす
る（屈折率分布：図３（ｃ））ことで、連続的に屈折率
が変化しているため、反射成分１３、１４はさらに低減
される。これにより、一層明るく、表示性能の優れた反
射型液晶表示装置が得られる。一方、平坦化膜内部に屈
折率傾斜分布を有する場合も、これと同様の作用が得ら
れる。

【００１９】本発明の反射型液晶表示装置においては、
この平坦化層の膜厚Ｄ１は２００μｍ以下とする。これ
により、この膜厚により生じる光路差が引き起こす視差
（文字浮き）は人間の目には感知できないレベルとな
る。

【００２０】本発明の反射型液晶表示装置においては、
粗面化された基板の一部に画素電極、スイッチング素
子、配線等を形成するために、基板表面をエッチングす
ることで平坦化し、残りの領域は凹凸を有する反射板を
設けた構造となっている。これにより、平坦化膜を設け
ることなく凹凸を有する基板を用いて、反射膜を液晶セ
ル内部に設けた反射型アクティブマトリクス駆動液晶表
示装置ができる。これは、プロセスの簡略化と視差のな
い高品位パネル表示が得られる。

【００２１】

【実施例】本発明について図面を参照して説明する。図
４（ａ）〜（ｉ）は本発明の第１の実施例の製造工程を
示すものである。基板にはガラス基板（ＮＥＣガラス製
ＯＭ−２）１６を使用（図４（ａ））、その表面を研磨
材＃１０００番により表面を荒らした。その後、弗化水
素酸水溶液により研磨面をウェットエッチングし、その
エッチング時間により、表面の凹凸傾斜角度を制御し、
これにより目標とする反射性能を得る。得られた反射板
表面の凹凸のサイズは、ピッチ３０μｍ以下、高さ２μ
ｍ以下であった。この上部に反射層として反射効率の高
い金属膜であるアルミニウム層１７（或いは銀）を上部
に形成して、反射板１８とした（図４（ｂ））。さら
に、平坦化膜１９として、有機系の絶縁膜を使用した。
本実施例では、ポリイミド膜（日産化学：ＲＮ−８１
２，日本合成ゴム：ＨＲＣシリーズ等）を用いた。この
膜厚は、視差をなくすために約８μｍとした（図４
（ｃ））。ただし、本実施例では、反射率低減層２０は
設けない。

【００２２】この上部に、クロムによるゲート電極２１
を形成する（図４（ｅ））。つぎにシリコン窒化膜２２
を形成した（図４（ｆ））。その後、アモルファスシリ
コン、リンがドーピングされたｎ+ アモルファスシリコ
ン２３がプラズマＣＶＤにより連続成膜され、そしてパ
ターニングされた（図４（ｇ），（ｈ））。さらに、ソ
ース・ドレイン電極、画素電極を形成することで、反射
板を有するＴＦＴ基板が製造される（図４（ｉ））。こ
の時のプロセス温度は、平坦化膜とスイッチング素子プ
ロセスの耐熱温度で決まってくる。このＣＶＤ温度は２
５０℃と設定した。その後、ＴＦＴ基板とＩＴＯ、カラ
ーフィルタを有する対向側基板とで、液晶を挟み込むこ
とで液晶表示装置が製造された。

【００２３】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。第１の実施例と同様の製造方法により得た反射板上
部に、屈折率ｎ＝１．５の平坦化膜と屈折率２．０の透
明電極（ＩＴＯ膜）の間に、反射防止膜２０として、屈
折率１．７の無機膜（シリコンオキシナイトライド膜）
を形成した。製造工程では、図４（ｄ）工程が加わる。
その後、第１の実施例と同様の製造工程により液晶表示
装置ができる。

【００２４】次に本発明の第３の実施例について説明す
る。第１の実施例と同様の製造方法により得た反射板上
部に、屈折率ｎ＝１．４の平坦化膜（有機膜）１９と屈
折率２．０の透明電極２４（ＩＴＯ膜）の間に、反射防
止膜として、１．４から２．０の屈折率傾斜分布を有す
る無機膜（シリコンオキシナイトライド膜）を形成し
た。この時の屈折率変化方法としては、シリコンオキシ
ナイトライド膜の窒素原子と酸素原子の膜組成比を変化
することで得られる。この膜の製造方法として、プラズ
マＣＶＤ法により原料ガスであるモノシランの供給量を
一定にし、酸素（或いはＮ２０）とアンモニアの流量比
を変化させることで、１．３８から２．１程度まで自由
に制御できた。このガス流量比と膜の屈折率の関係を図
５に示す。なお、この屈折率傾斜分布膜はシリコンオキ
シナイトライド膜に限るものではなく、アモルファスシ
リコン、様々な酸化膜、あるいは有機膜等の膜厚方向に
連続的に屈折率変化が可能な膜であれば良い。また、平
坦化膜自身に屈折率傾斜分布を有する膜を用いることも
できる。

【００２５】図６（ａ）〜（ｆ）は本発明の第４の実施
例のスイッチング素子側基板製造工程図である。研磨法
によりガラス基板表面に凹凸を形成し、エッチングによ
り目標凹凸形状を得る（図６（ａ））。その後、レジス
ト（東京応化製：ＯＦＰＲ−８００Ｃ）塗布、露光、現
像（ＯＭＤ−３）によりパターンニングする（図６
（ｂ））。つぎに弗化水素酸水溶液により、エッチング
を行う。研磨剤＃１０００で研磨した凹凸の場合、５分
以上でエッチング面は５００ｎｍ以下の平坦面が形成さ
れる（図６（ｃ））。レジスト剥離後、反射板形成領域
３０は凹凸が残り、その他の素子形成領域２９は、平坦
領域化された状態となる（図６（ｄ））。平坦領域にス
イッチング素子及び配線を第１の実施例と同様に形成す
る。ただし、画素電極が、反射板を兼ねる。その後、凹
凸領域３０上部にアルミニウム層２８を形成する（図６
（ｆ））。なお、スイッチング素子としては、ＴＦＴ，
ＭＩＭダイオードを用いることができる。

【００２６】この実施例では、プロセスは平坦化層を用
いていないために、プロセス制約温度は、素子作成の制
約温度まで問題がない。この結果、視差のない良好な表
示性能を有する反射型液晶表示装置が得られた。

【００２７】また、前記の実施例ではＴＦＴやＭＩＭ等
のスイッチング素子を有するアクティブマトリクス駆動
用反射型ＬＣＤについて示したが、本発明は、ＳＴＮ，
単純マトリクス等のあらゆる反射型ＬＣＤに応用でき
る。前記の実施例では、反射板の設定位置として、素子
基板側に設けたが、これに限らず、対向側にも設置可能
である。さらに、本発明は反射層に用いる材料の膜厚及
び膜質等の調整により、反射率を低減化し、半透過・反
射兼用の液晶表示装置にも適用できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、凹凸を有する絶縁性基
板に、平坦化膜を設けることで、凹凸基板上部にアクテ
ィブマトリクス駆動用スイッチング素子及び配線を形成
でき、これにより、反射板を液晶セル内部に設けること
が可能となり、視差のない優れたパネル表示性能を有す
る液晶表示装置が得られる。さらに、本発明は、研磨法
またはサンドブラスト法の簡単な凹凸形成方法が利用で
きることから、反射板製造プロセスの低コスト化がはか
れる。

【００２９】また、平坦層とその上部に位置する透明画
素電極の屈折率が異なる場合、これらの膜の間の屈折率
を有する膜をその間に設ける、或いは、平坦膜の屈折率
から透明画素電極の屈折率に連続的に変化する屈折率傾
斜分布を有する膜を両者膜の間に設けることで、平坦膜
と透明画素電極の境界で起こる反射成分を低減でき、反
射型液晶表示装置の表示品位が向上する。

【００３０】さらに、本発明によれば、凹凸を有する絶
縁性基板に、フォトリソ技術とエッチング技術を用い
て、平坦領域と凹凸領域を形成し、平坦領域には、アク
ティブマトリクス駆動用スイッチング素子及び配線、凹
凸領域には画素電極を兼ねた反射板を製造することがで
きる。これにより、平坦層を設けることなく、視差のな
い、表示性能の優れた反射型アクティブマトリクス駆動
液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための断面図である。

【図２】反射板が液晶セル外部に有する従来の反射型パ
ネル構造の説明図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、透明電極と平坦化膜の屈折
率が異なる場合の説明図である。

【図４】（ａ）〜（ｉ）は、本発明の第１の実施例の反
射型パネルの製造工程の説明図である。

【図５】シリコンオキシナイトライド膜の屈折率と反応
ガス流量比の関係を示す図である。

【図６】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第４の実施例の反射
型パネルの製造工程の説明図である。

【符号の説明】

１，２５凹凸ガラス基板２，１７，２８アルミニウム層３，１９平坦化膜４透明電極５，２７スイッチング素子及び配線６液晶層７対向側基板８，９，１８反射板１０ガラス基板１１入射光１２出射光１３，１４反射光１５，２０反射防止膜１６ガラス基板２１ゲート電極２２絶縁層２３半導体層２４画素電極２６レジスト層２９平坦領域３０凹凸領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹凸のある反射板を有し、スイッチング
素子と液晶からなる画素をマトリクス状に配置した反射
型アクティブマトリクス駆動液晶表示装置の構造におい
て、研磨法またはサンドブラスト法により、絶縁性基板
上に凹凸が形成され、前記凹凸上に反射膜が設けられ、
前記反射膜上に透明な平坦化膜が形成され、前記平坦化
膜上にスイッチング素子、配線及び透明画素電極が形成
されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】平坦化膜と透明画素電極の屈折率の中間
の値を有する膜が、前記平坦化膜と前記透明画素電極の
間に位置することを特徴とする請求項１記載の反射型液
晶表示装置。
【請求項３】平坦化膜と透明画素電極の屈折率の間を
連続的に変化する屈折率傾斜分布を有する膜が、前記平
坦化膜と前記透明画素電極の間に位置することを特徴と
する請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】平坦化膜の上部表面が、透明画素電極と
同一の屈折率になるように屈折率傾斜分布を有すること
を特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項５】平坦化膜の膜厚が、２００μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装
置。
【請求項６】凹凸のある反射板を有し、スイッチング
素子と液晶からなる画素をマトリクス状に配置した反射
型アクティブマトリクス駆動液晶表示装置の構造におい
て、研磨法またはサンドブラスト法により絶縁性基板上
に凹凸が形成され、前記凹凸の一部をエッチングするこ
とで平坦化し、前記平坦化部分にスイッチング素子、配
線が形成され、前記平坦化部分以外の凹凸領域に反射膜
が形成されていることを特徴とする反射型液晶表示装
置。