WO2008001595A1 - Dispositif d'affichage à cristaux liquides et procédé de fabrication du dispositif d'affichage à cristaux liquides - Google Patents

Dispositif d'affichage à cristaux liquides et procédé de fabrication du dispositif d'affichage à cristaux liquides Download PDF

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reflective
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Yoshihito Hara
Tetsuo Kikuchi
Hideki Kitagawa
Hajime Imai
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Sharp Kabushiki Kaisha
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    • G02F1/136227—Through-hole connection of the pixel electrode to the active element through an insulation layer

Definitions

  • Liquid crystal display device and method of manufacturing liquid crystal display device are Liquid crystal display device and method of manufacturing liquid crystal display device
  • the present invention relates to a reflective or transflective liquid crystal display device capable of performing display using reflected light.
  • Liquid crystal display devices include a transmissive LCD that uses a backlight on the back of the screen as a light source for display, a reflective LCD that uses reflected light from the outside, and both reflected light and backlight.
  • a transflective (reflective / transmissive) LCD used as a light source. Reflective LCDs and transflective LCDs are characterized by a low power consumption compared to transmissive LCDs, making it easier to see the screen in bright places. Transflective LCDs can be used in dark places compared to reflective LCDs. There is a characteristic that the screen is easy to see.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of an active matrix substrate 100 included in a conventional reflective LCD (eg, Patent Document 1).
  • the active matrix substrate 100 includes an insulating substrate 101, a gate layer 102, a gate insulating layer 104, a semiconductor layer 106, and a metal layer 108 stacked on the insulating substrate 101. , And a reflective layer 110.
  • the gate layer 102, the gate insulating layer 104, the semiconductor layer 106, and the metal layer 108 are stacked on the insulating substrate 101, and then etched using one mask to form an island-shaped stacked structure. Is formed. Thereafter, the reflective layer 110 is formed on the laminated structure, whereby the reflective surface 112 having irregularities is formed.
  • a transparent electrode, a liquid crystal panel, a color filter substrate (CF substrate), and the like are formed on the active matrix substrate 100.
  • Patent Document 1 JP-A-9-54318
  • a part of the reflective layer 110 is insulated. It is formed so as to reach the conductive substrate 101. Therefore, in the gap portion, the surface of the reflecting surface 112 is depressed in the direction of the insulating substrate 101 to form a deep recess (or recess).
  • the reflection surface 112 of the active matrix substrate 100 described above has a deep depression, it is difficult for light to reach the reflection surface located at the lower part of the depression. However, the reflected light is hardly reflected on the liquid crystal panel side. Therefore, the conventional liquid crystal display device described above has a problem that the reflected light is not effectively used for display. Furthermore, since many portions of the reflective surface 110 have a large angle with respect to the display surface of the liquid crystal display device, there is a problem that the reflected light from that portion is not effectively used for display.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the inclination of the reflecting surface 112 and the reflected light.
  • 13 (a) shows the light represents the relationship between an incident angle ⁇ and an exit angle ⁇ when light enters a medium b having a refractive index Nb from a medium a having a refractive index Na.
  • Snell's law holds the following relationship.
  • Figure 13 (b) shows the incident light force incident perpendicular to the LCD display surface and the incident light and reflected light reflected by the reflective surface inclined by ⁇ with respect to the display surface (or substrate). It is a diagram showing the relationship. As shown in the figure, incident light incident perpendicularly to the display surface is reflected by a reflecting surface inclined by an angle ⁇ with respect to the display surface, and is emitted in the direction of the emission angle ⁇ .
  • Table 1 shows the results of calculating the output angle ⁇ for each angle ⁇ of the reflecting surface.
  • the reflection surface 112 of the active matrix substrate 100 described above has many portions with an angle greater than 20 degrees with respect to the display surface, and therefore, the reflected light is not very effectively used for display.
  • a process of forming an insulating layer and a process of forming a contact hole for connecting the reflective layer 110 and the drain of the TFT to the insulating layer are required, which causes a problem that the number of materials and processes increases. To be born.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a low-cost, high-quality reflective or transflective liquid crystal display device.
  • the liquid crystal display device includes a reflection region that reflects incident light toward the display surface.
  • the reflective region includes an insulating layer, a semiconductor layer formed on the insulating layer, and a reflective layer formed on the semiconductor layer.
  • a first recess and a second recess located inside the first recess are formed on the surface.
  • the reflective region includes a first region and a second region, the total thickness of the insulating layer and the semiconductor layer being different from each other, and the first recess and the second recess are the It is formed according to the cross-sectional shape of at least one of the insulating layer and the semiconductor layer.
  • the first region includes a flat region in which a total thickness of the insulating layer and the semiconductor layer is substantially constant.
  • the thickness of the semiconductor layer in the first region is larger than the thickness of the semiconductor layer in the second region.
  • the thickness of the insulating layer in the first region is substantially equal to the thickness of the insulating layer in the second region.
  • the insulating layer in the first region is thicker than the insulating layer in the second region.
  • a first inclined surface is formed in the first recess, and a second inclined surface is formed inside the second recess.
  • each of the first slope and the second slope includes a surface having an inclination angle of 20 degrees or less with respect to the display surface.
  • an average inclination angle of each of the first slope and the second slope with respect to the display surface is 20 degrees or less.
  • a flat surface substantially parallel to the display surface is formed between the first inclined surface and the second inclined surface, and the first inclined surface, the flat surface, and the first inclined surface are formed.
  • the average inclination angle of the two slopes with respect to the display surface is 20 degrees or less.
  • a plurality of the first recesses and the second recesses are each formed in the reflection region.
  • a method for manufacturing a liquid crystal display device is a method for manufacturing a liquid crystal display device having a reflection region that reflects incident light toward a display surface, the method comprising: forming an insulating layer; and Forming a semiconductor layer on the layer, the thickness of the insulating layer and the semiconductor Forming a first region and a second region, the total thickness of which is different from the total thickness of the layer, and forming a reflective layer on the semiconductor layer, on the surface of the reflective layer, A first recess and a second recess positioned inside the first recess are formed according to a cross-sectional shape of at least one of the insulating layer and the semiconductor layer.
  • a flat region in which the total thickness of the insulating layer and the semiconductor layer is substantially constant is formed in the first region.
  • the step of forming the first region and the second region includes a step of forming two regions having different thicknesses in the semiconductor layer in the reflection region.
  • the step of forming the first region and the second region includes the step of forming two regions having different thicknesses in the insulating layer in the reflection region.
  • the step of forming the first region and the second region includes the step of forming an opening in the semiconductor layer.
  • the step of forming the first region and the second region includes the step of forming a first slope on the semiconductor layer in the first region, and the step of forming the second region. Forming a second slope on the semiconductor layer or the insulating layer.
  • the first region and the second region are formed by halftone exposure.
  • the first region and the second region are formed by two-step exposure.
  • the liquid crystal display device includes a semiconductor element, and in the step of forming the semiconductor layer, a semiconductor portion of the semiconductor element is formed, and in the step of forming the metal layer. A source electrode and a drain electrode of the semiconductor element are formed.
  • a large number of recesses, projections, steps, and corners can be formed on the surface of the reflective layer in accordance with the step or cross-sectional shape of the semiconductor layer or insulating layer.
  • a liquid crystal display device can be provided.
  • the semiconductor layer and the metal layer of the reflective region are formed of the same material as the layer forming the transistor at the same time, the reflective region having excellent reflective characteristics without increasing the number of manufacturing steps can be reduced in cost. Can be obtained at
  • high-quality transflective and reflective liquid crystal display devices with high reflection characteristics in the reflective region can be provided with high manufacturing efficiency and at low cost.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of a liquid crystal display device of Embodiment 1 according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for specifically explaining the configuration of the pixel region and the reflection unit of Embodiment 1, (a) is a plan view when a part of the pixel region is viewed from above the display surface; b) is a plan view schematically showing a configuration of a reflection portion of the liquid crystal display device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the reflection unit and the TFT unit in Embodiment 1, where (a) illustrates the configuration of the reflection unit and (b) illustrates the configuration of the TFT unit.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for comparing the configuration of the reflective portion of Embodiment 1 and the reflective portion of a conventional liquid crystal display device, in which (a) is a cross-section of the reflective portion, and (b) is a conventional one.
  • FIG. 4C is a diagram showing a cross section of a reflective portion of a liquid crystal display device, and FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing the method for manufacturing the TFT portion of embodiment 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the TFT portion of embodiment 1.
  • FIG. 7 is a plan view showing the manufacturing method of the reflecting section of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the manufacturing method of the reflecting section of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor layer of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modified example of the reflecting part of Embodiment 1, wherein (a) is a reflecting part according to the first modified example, (b) is a reflecting part according to the second modified example, and (c) is the first reflecting part. Each of the three modified examples is shown.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device of Embodiment 2.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an active matrix substrate in a conventional reflective LCD.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the tilt of the reflecting surface and the reflected light in a liquid crystal display device, (a) This figure shows the relationship between the incident angle ⁇ and the outgoing angle ⁇ when light enters the medium b having the refractive index Nb from the medium a having the refractive index Na, and (b) shows the angle of the LCD display surface and the incident light. And the relationship of reflected light.
  • FIG. 1 schematically shows a cross-sectional structure of the liquid crystal display device 10 of the present embodiment.
  • the liquid crystal display device 10 is a reflection / transmission type liquid crystal display device by an active matrix system.
  • the liquid crystal display device 10 includes a liquid crystal layer 18 including a TFT (Thin Film Transistor) substrate 12, a counter substrate 14, and a liquid crystal 16 sealed between the TFT substrate 12 and the counter substrate 14.
  • the TFT substrate 12 includes a transparent substrate 22, an interlayer insulating layer 26, and a pixel electrode 28, and includes a reflective portion 30 and a TFT portion 32.
  • a gate line scanning line
  • a source line signal line
  • a Cs line auxiliary capacitance electrode line
  • the counter substrate 14 is, for example, a color filter substrate (CF substrate), and includes a counter electrode 34, a color filter layer (CF layer) 36, and a transparent substrate 38.
  • the upper surface of the transparent substrate 38 becomes the display surface 40 of the liquid crystal display device.
  • the TFT substrate 12 and the counter substrate 14 are each provided with an alignment film and a polarizing plate.
  • the region where the reflective portion 30 is formed is called a reflective region 42
  • the region where the TFT portion 32 is formed is called a TFT region 44.
  • the light is reflected by the light reflecting portion 30 incident from the display surface 40, and is emitted from the display surface 40 through the liquid crystal layer 18 and the counter substrate 14.
  • the liquid crystal display device 10 further includes a transmission region 46 formed in a region other than the reflection region 42 and the TFT region 44. In the transmissive region 46, the light emitted from the light source of the display device 10 is emitted from the display surface 40 through the TFT substrate 12, the liquid crystal layer 18, and the counter substrate 14.
  • the thickness of the liquid crystal layer 18 in the reflective region 42 is reduced by providing a layer 31 made of a transmissive resin or the like on the side of the counter substrate 14 above the reflective portion 30.
  • the thickness of the liquid crystal layer 18 in the transmission region 46 can be reduced to half.
  • the optical path length (passage distance of light in the liquid crystal layer 18) in the reflection region 42 and the transmission region 46 can be made the same.
  • FIG. 1 shows that the layer 31 is formed between the counter electrode 34 and the CF layer 36.
  • the force layer 31 may be formed on the surface of the counter electrode 34 on the liquid crystal layer 18 side.
  • FIG. 2 is a plan view showing more specifically the configuration of the pixel region and the reflection unit 30 in the liquid crystal display device 10.
  • FIG. 2 (a) is a diagram when a part of the pixel area of the liquid crystal display device 10 is viewed from above the display surface 40.
  • a plurality of pixels 50 are arranged in a matrix.
  • Each of the pixels 50 is formed with the reflection portion 30 and the TFT portion 32 described above, and the TFT portion 32 is formed with a TFT.
  • a source line 52 extends in the column direction (vertical direction in the figure) at the boundary portion of the pixel 50
  • a gate line (gate metal layer) 54 extends in the row direction (left and right in the figure).
  • a Cs line (Cs metal layer) 56 extends in the center of the pixel 50 in the row direction.
  • a contact hole 58 for connecting the pixel electrode 28 and the drain electrode of the TFT is formed in the interlayer insulating layer 26 of the reflecting portion 30.
  • FIG. 2 (b) is a plan view schematically showing the configuration of the reflecting portion 30 in the upper part of the Cs line 56.
  • the contact hole 58 shown in FIG. 2A is not shown.
  • the reflecting portion 30 is formed with a plurality of circular concave portions (tapered portions or stepped concave portions) 48 having steps.
  • the number of force recesses 48 illustrated in the eight recesses 48 is not limited to eight, and more recesses 48 may be formed.
  • a reflective layer 63 is formed on the upper part of the reflective portion 30, and the surface of the recess 48 is formed as a surface of the reflective layer 63. Is the reflective layer 63 open to the TFT part 32? Connected to the drain electrode of the Ding.
  • the concave portion 48 can be formed as a convex portion having a step.
  • FIG. 3 (a) shows a cross section of the recess 48 in the reflecting portion 30 (a cross section indicated by an arrow B in FIG. 2 (b)).
  • a Cs metal layer (metal layer) 56 As shown in the figure, in the reflective portion 30, a Cs metal layer (metal layer) 56, a gate insulating layer 61, a semiconductor layer 62, and a reflective layer 63 are laminated.
  • the semiconductor layer 62 includes an intrinsic amorphous silicon layer (Si (i) layer) and an n + amorphous silicon layer (Si (n + ) layer) doped with phosphorus.
  • a step is formed in the semiconductor layer 62 below the recess 48, and an upper slope 75, a flat portion 76, and a lower slope 77 are formed on the surface of the semiconductor layer 62.
  • the flat portion 76 is formed substantially parallel to the surface of the Cs line 56 or the display surface 40 shown in FIG.
  • the semiconductor layer 62 has an opening 65 under the center of the recess 48.
  • a recess 67 (first recess) and a recess 68 (second recess) are formed on the surface of the reflective layer 63 in accordance with the step or cross-sectional shape of the semiconductor layer 62.
  • the recess 68 is located inside the recess 67.
  • the recess 67 and the recess 68 are formed concentrically when viewed perpendicular to the surface of the transparent substrate 22 (or the display surface 40).
  • the shape of the recess 67 and the recess 68 is concentric. These are not limited and can be formed in various shapes as will be described later.
  • the recess 67 and the recess 68 are formed by forming the reflective layer 63 on the upper slope 75, the flat part 76, the lower slope 77, and the opening 65 of the semiconductor layer 62, so that the reflective layer 63 is recessed. It was made. Therefore, on the surface of the reflective layer 63 inside the concave portion 67, the upper slope 85, the flat portion 86 correspond to the upper slope 75, the flat portion 76, the lower slope 77, and the opening 65 of the semiconductor layer 62. A lower slope 87 and a bottom surface 88 are formed.
  • the region where the upper slope 85 and the flat portion 86 are formed (the region corresponding to the recess 67) is referred to as the first region 78, and the region where the lower slope 87 and the bottom surface 88 are formed ( A region corresponding to the recess 68 is called a second region 79.
  • the semiconductor layer 62 has a certain thickness. The thickness of the gate insulating layer 61 is constant in the reflective portion 30.
  • the semiconductor layer 62 in the first region 78 is formed thicker than the semiconductor layer 62 in the second region 79 (in the opening 65, the semiconductor layer 62 has a zero thickness).
  • the thickness in the first region is larger than the thickness in the second region.
  • the reflective layer 63 of the reflective portion 30 is formed with a recess 67 and a recess 68 as shown in FIG. 3 (a).
  • a stepped portion or a double convex portion may be formed, and correspondingly, a double convex portion having a step difference may be formed on the surface of the reflective layer 63.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view showing the configuration of the gate metal layer (metal layer) 54, the gate insulating layer 61, the semiconductor layer 62, and the reflective layer 63 in the TFT portion 32.
  • the gate metal layer 54 of the TFT portion 32 is formed of the same member as the Cs metal layer 56 of the reflective portion 30.
  • the gate insulating layer 61, the semiconductor layer 62, and the reflective layer 63 of the TFT unit 32 are formed by the same member simultaneously with the gate insulating layer 61, the semiconductor layer 62, and the reflective layer 63 of the reflective unit 30, respectively. Made.
  • FIG. 4 is a diagram for comparing the structure of the reflecting section 30 of the present embodiment and the reflecting section in the conventional liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 4 (a) schematically shows the cross-sectional structure of the reflecting portion 30 of this embodiment, and FIG. 4 (b) schematically shows the cross-sectional structure of the reflecting portion of the conventional liquid crystal display device.
  • FIG. 4 shows on the surface of the reflective layer 63 in this embodiment, eight corners (portions indicated by dotted lines in the figure) are formed in the recesses 67 and 68.
  • the conventional liquid crystal display device only four corners are formed in one recess.
  • the angle of the reflection layer is larger than 20 degrees with respect to the substrate from the plane parallel to the substrate. ) Are continuously formed. Therefore, if more concave portions are formed in the reflective portion, more effective reflective surfaces (surfaces having an angle of 20 degrees or less with respect to the substrate) can be formed on the surface of the reflective layer 63.
  • the reflective portion 30 of the present embodiment is formed with a double concave portion having a step, so that the conventional reflective portion has In comparison, more corners are formed. Therefore, the surface of the reflective layer 63 has more effective reflective surfaces. Further, since the recess 67 and the recess 68 are formed according to the shaping shape of the semiconductor layer 62, the shape, depth, and slope inclination angle of the recess can be easily adjusted.
  • the inclination angles of the upper slope 85 and the lower slope 87 in the reflective layer 63 can be formed to be 20 degrees or less, which also increases the area of the effective reflection surface. Can do.
  • the bottom portion 88 of the reflective layer 63 is formed on the gate insulating layer 61.
  • the reflective layer 110 on the bottom surface of the recess is formed on the substrate, and between the reflective layer 110 and the substrate in the recess, both the gate layer 102 and the gate insulating layer 104 are semiconductors. Layer 106 is also not formed. Therefore, the bottom portion 88 of the reflective layer 63 in the present embodiment is formed shallower than the bottom surface of the recess in the conventional liquid crystal display device.
  • the recess is formed in a portion from which the gate layer 102, the gate insulating layer 104, and the semiconductor layer 106 are removed, the bottom surface of the recess is formed at a deep position. Therefore, the inclination angle of the inner surface of the recess is increased, and it has been difficult to form many effective reflection surfaces with an inclination of 20 degrees or less in the recess.
  • the recess is formed by forming the gate layer 102, the gate insulating layer 104, and the semiconductor layer 106 and then removing these layers all at once. Therefore, the shape of the inner surface of the recess and the inclination angle of the slope cannot be controlled, and it has been difficult to increase the effective reflecting surface.
  • a double recess is formed on the surface of the reflective layer 63 according to the shape of the semiconductor layer 62. Therefore, when the semiconductor layer 62 is stacked, the shape (the shape of the slope or Angle, opening shape, size, position, etc.) can be adjusted. This makes it possible to control the inclination of the reflection surface of the reflection layer 63 to form many effective reflection surfaces having an inclination of 20 degrees or less, and to reflect more light toward the display surface side.
  • FIG. 5 is a plan view showing a method for manufacturing the TFT substrate 12 in the TFT section 32.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the TFT substrate 12 in the TFT section 32, and shows a cross section of the portion indicated by the arrow A in FIG. 2 (a).
  • a metal thin film made of Al (aluminum) is formed on the cleaned transparent substrate 22 by a method such as sputtering.
  • this metal thin film can be formed using Ti (titanium), Cr (chromium), Mo (molybdenum), Ta (tantalum), W (tandasten), or alloys thereof. It is also possible to form a laminate of a layer of these materials and a nitride film.
  • a resist film is formed on the metal thin film, a resist pattern is formed by an exposure / development process, and then dry or wet etching is performed to form a gate metal layer (metal layer) 54.
  • the thickness of the gate metal layer 54 is, for example, 50 to 1000 nm.
  • the gate metal layer 54 thus formed by the photolithography method serves as a TFT gate electrode.
  • the gate line (gate metal layer) 54 shown in FIG. 2 (a) and the Cs metal layer 56 of the reflecting portion 30 shown in FIG. 3 (a) are simultaneously formed of the same metal.
  • Layer 61 is created over the entire surface of the substrate.
  • the gate insulating layer 61 may be formed of SiO (silicon oxide), TaO (tantalum oxide), A1O (aluminum oxide), or the like.
  • the thickness of the gate insulating layer 61 is, for example, 100 to 600 nm.
  • the gate insulating layer 61 of the reflecting portion 30 shown in FIG. 3A is also formed at the same time.
  • an intrinsic amorphous silicon (a—Si) film (Si (i) film), and an n + a— Si film doped with phosphorus (P) in amorphous silicon ( Si (n + ) film) is formed on the gate insulating layer 61.
  • the thickness of the a-Si film is, for example, 30 to 300 nm, and the thickness of the n + a- Si film is, for example, 20 to lOOnm.
  • the semiconductor layer 62 is formed by shaping these films by photolithography. In this step, the semiconductor layer 62 of the reflecting portion 30 shown in FIG.
  • a metal thin film made of A1 or the like is formed on the entire surface of the substrate by sputtering or the like, and is subjected to photolithography to form the reflective layer 63.
  • the materials listed above as the material of the gate metal layer 54 can be used.
  • the thickness of the reflective layer 63 is, for example, 30 to:! OOOnm.
  • the reflective layer 63 forms a source electrode and a drain electrode of the TFT.
  • the source line 52 in FIG. 2A is also formed as a part of the reflective layer 63, and the reflective layer 63 of the reflective portion 30 shown in FIG.
  • interlayer resin layer 26 a photosensitive acrylic resin is applied by spin coating to form an interlayer insulating layer (interlayer resin layer) 26.
  • the thickness of the interlayer insulating layer 26 is, for example, 0.3 to 5 / im.
  • a thin film such as SiN or SiO can be formed as a protective film between the reflective layer 63 and the interlayer insulating layer 26 by the P-CVD method, but the illustration is omitted here.
  • the thickness of the protective film is, for example, 50 to:! OOOnm.
  • the interlayer insulating layer 26 and the protective film are formed on the entire upper surface of the transparent substrate 22 including the reflective portion 30 formed only by the TFT portion 32.
  • a transparent electrode film force S sputtering method such as ITO or IZO is formed on the interlayer insulating layer 26.
  • the transparent electrode film is patterned by a photolitho-draft method to form the pixel electrode 28.
  • the pixel electrode 28 is formed on the entire upper surface of the pixel including the reflective portion 30 that is formed only by the TFT portion 32.
  • FIG. 7 is a plan view showing a method for manufacturing the TFT substrate 12 in the reflecting section 30.
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of the TFT substrate 12 in the reflecting portion 30, and in FIG. 2 (b) The cross section of the portion indicated by arrow B is shown.
  • the steps (a) to (e) in FIGS. 7 and 8 correspond to the steps (a) to (e) in FIGS. 5 and 6, respectively.
  • the Cs metal layer 56 of the reflective portion 30 is formed by the same method using the same metal as the gate metal layer 54 of the TFT portion 32 at the same time.
  • a gate insulating layer 61 is formed on the Cs metal layer 56 by the same method as the TFT portion 32, and then the semiconductor Layer 62 is formed.
  • the semiconductor layer 6 2 a plurality of recesses with a step having an opening 65 is made form the center, the manufacturing process of this recess is later described in detail.
  • the thickness of the semiconductor layer 62 is, for example, 50 to 400 nm.
  • a reflective layer 63 is formed on the semiconductor layer 62 by a method similar to that for the TFT section 32. At this time, the reflective layer 63 is formed in contact with the gate insulating layer 61 in the opening 65 of the semiconductor layer 62. Depending on the shape of the semiconductor layer 62, a recess 67 and a recess 68 are formed on the surface of the reflective layer 63.
  • an interlayer insulating layer 26 is formed of a photosensitive acrylic resin. Thereafter, a contact hole 58 is formed near the center of the reflecting portion 30 by a developing process using an exposure apparatus.
  • the pixel electrode 28 is formed.
  • the pixel electrode 28 is formed on the interlayer insulating layer 26 and the contact hole 58, and the metal member of the pixel electrode 28 is in contact with the reflective layer 63 through the contact hole 58. Therefore, the TFT drain electrode in the TFT portion 32 is electrically connected to the pixel electrode 28 through the contact hole 58.
  • the upper slope 75, the flat part 76, the lower slope 77, and the opening 65 of the semiconductor layer 62 are as many as possible on the reflective surface within the technical limits of mask, photo exposure, etching, etc. in the manufacturing process. It is preferable to form.
  • a preferable size of the opening 65 of the semiconductor layer 62 is 2 to 10 ⁇ m in diameter.
  • the preferable big of the outer periphery of the recessed part 67 and the recessed part 68 is 3-15 micrometers in diameter and 2-: 10 micrometers, respectively.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a method for forming a recess in the semiconductor layer 62.
  • a resist that is a positive photosensitive film is formed on the semiconductor layer 62 that is stacked on the gate insulating layer 61 and has not yet been formed with a recess. 90 is applied to a thickness of, for example, 1600 2000.
  • a mask used for exposure for example, a mask in which a pattern is formed by a lattice-like slit is used.
  • the slits are formed so that the line widths thereof are partially different or the intervals between adjacent slits are partially different.
  • Such a slit makes it possible to vary the light transmittance of the mask according to the desired pattern.
  • a pattern is formed on the mask to leave the resist 90 with a step as shown in the figure. Has been.
  • the light transmittance in the mask is, for example, 90% or more in the portion where the resist 90 is to be completely removed (corresponding to the central portion in FIG. 9 (b)). For example, 3% or less in the case of (b) corresponding to both end portions) and 20 60% in the portion between them (the portion where the resist should be left to some extent).
  • these transmittances may be changed stepwise according to the mask pattern, or may be changed continuously. When the transmittance is continuously changed, a resist pattern having gently changing slopes with corners removed is formed, as shown later in FIG. 9 (b ′).
  • a mask having a pattern formed by changing the thickness of the semitransparent film can be used. Further, the mask pattern can be formed by a plurality of translucent films having different transmittances.
  • the translucent film chromium (Cr), magnesium oxide (MgO), molybdenum silicide (MoSi), amorphous silicon (a_Si), or the like can be used.
  • the polymer of the resist 90 is decomposed by light.
  • more polymer is decomposed in the part irradiated with more light, and the polymer is hardly decomposed in the part where light irradiation is blocked by the force mask removed by cleaning.
  • the initial thickness is left intact.
  • the mask pattern shape is developed on the resist 90. If the light irradiation time is too long, Since all polymers in Gist 90 are decomposed, it is necessary to set the irradiation time appropriately.
  • an etching process (hereinafter referred to as a first etching process) is performed, and as shown in FIG. 9 (c), the exposed portion of the semiconductor layer 62 is not covered with the resist 90. The top is removed. Even when the resist 90 having the shape as shown in FIG. 9 (b ′) is formed, the etching process and the processes shown in FIGS. 9 (c!) To (e) are performed. Similar processing is performed.
  • ashing processing is performed.
  • the thin film thickness portion of the resist 90 is completely removed, and only the upper portion of the thick film thickness portion is removed.
  • a resist 90 having a shape as shown in FIG. 9D is left.
  • an etching process (hereinafter referred to as a second etching process) is performed again, and the thin film thickness portion of the semiconductor layer 62 not covered with the resist 90 is completely removed, and the thick film thickness portion is Only its upper part is removed. As a result, a semiconductor layer 62 having a recess as shown in FIG. 9 (e) is formed. The remaining resist 90 is removed after the etching process is completed. Note that in fact, the forces at which the slopes as shown in FIG. 8 (b) are formed in the recesses of the semiconductor layer 62. Represented as a vertical plane.
  • the force of performing halftone exposure using a mask with partially different transmittances is used to form the recess as follows.
  • Such second to fourth exposure methods can also be used.
  • the second exposure method is a method in which so-called two-step exposure is performed using two masks having different patterns instead of the mask.
  • the recess as shown in FIG. 9 (b) can be formed.
  • the third exposure method by appropriately setting the thickness of the mask and the distance between the mask and the resist, the diffraction pattern of the irradiation light is used, or the irradiation direction of the light is changed. This is a method of turning. In this case, the irradiation light is completely shielded at the edge of the light shielding part of the mask. The irradiation intensity gradually decreases as it goes inward from the end of the shading part. As a result, a resist 90 having a gently varying film thickness is formed as shown in FIG. 9 (b ′).
  • the fourth exposure method is a method that uses reflow of the resist 90.
  • a resist 90 having a shape corresponding to the mask pattern is left on the semiconductor layer 62 with a certain thickness. Thereafter, the resist 90 is reflowed to increase the area of the resist 90.
  • resists 90 having different thicknesses can be formed continuously as shown in FIG.
  • concentric recesses having steps are formed in the semiconductor layer 62, but a mask pattern in which a transmissive portion and a light shielding portion are reversed is used as the above-described mask pattern.
  • concentric convex portions having steps may be formed.
  • FIGS. 10A to 10C are cross-sectional views showing first to third modifications of the reflecting portion 30, respectively.
  • the reflecting section 30A of the first modification includes a semiconductor layer 62A having the shape shown in FIG. 10 (a).
  • a first concave portion and a second concave portion located inside the first concave portion are formed according to a step or a cross-sectional shape of the semiconductor layer 62A.
  • the opening 65 as shown in FIG. 3 (a) is not formed, and the semiconductor member is left also in the portion corresponding to the opening 65. Therefore, the bottom surface 88 of the reflective layer 63 is formed on the semiconductor layer 62A.
  • the semiconductor layer 62A having such a shape is, for example, one of the first etching step described with reference to FIG. 9C and the second etching step described with reference to FIG. In both cases, it is obtained by reducing the etching time.
  • the thickness of the semiconductor layer 62A is, for example, 40 to 350 nm.
  • the reflective portion 30B of the second modified example includes a semiconductor layer 62B and a gate insulating layer 61B having the shape shown in FIG. 10 (b).
  • a first recess and a second recess positioned inside the first recess are formed according to the step or cross-sectional shape of the semiconductor layer 62B and the insulating layer 61B.
  • the semiconductor layer 62B and the gate insulating layer 61B having such a shape extend the etching time in one or both of the first etching step and the second etching step, and not only the semiconductor layer 62B in the second etching step. This is obtained by removing a part of the gate insulating layer 61B.
  • the thickness of the gate insulating layer 61B is, for example, 50 to 550 nm
  • the thickness of the semiconductor layer 62B is, for example, 40 to 350 nm.
  • the reflective portion 30C of the third modified example includes a semiconductor layer 62C and a gate insulating layer 61C having the shape shown in FIG. 10 (c).
  • a first concave portion and a second concave portion located inside the first concave portion are formed in accordance with the step or cross-sectional shape of the semiconductor layer 62C and the insulating layer 61C.
  • An opening 65C is formed in the semiconductor layer 62C, and a part of the gate insulating layer 61C under the opening 65C is also removed.
  • the bottom surface 88 of the reflective layer 63 is formed in the gate insulating layer 61C, and the lower slope 87 of the reflective layer 63 is all formed on the gate insulating layer 61C.
  • the upper slope 85 of the reflective layer 63 is formed on the semiconductor layer 62C, and the lower part is formed on the gate insulating layer 61C.
  • the semiconductor layer 62C and the gate insulating layer 61C having such a shape for example, extend the etching time in the second etching step, and remove the portion of the semiconductor layer 62C not covered with the resist 90 from the second etching step. Can be obtained by removing all of the above.
  • the thickness of the gate insulating layer 61C is, for example, 50 to 550 nm
  • the thickness of the semiconductor layer 62C is, for example, 40 to 350 nm.
  • the combined thickness of the semiconductor layer 62 and the gate insulating layer 61 is below the recess 67 (first The area) is thicker than the bottom of the recess 68 (second area). Even when these modified examples are used, a reflective layer having the same shape as the reflective layer 63 shown in FIG. 3A can be formed. Therefore, even with these modified examples, it is possible to increase the effective reflection surface and reflect more light to the display surface side.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a cross-sectional shape of the liquid crystal display device of the present embodiment.
  • This liquid crystal display device is obtained by removing the interlayer insulating layer 26 from the liquid crystal display device of the first embodiment, and is the same as the display device of the first embodiment except the points described below.
  • the detailed structure of the counter substrate 14 and the TFT portion 32 are not shown.
  • the pixel electrode 28 has the reflective layer 6 3 of the reflective portion 30 and the TFT portion 32 through an insulating film (not shown). Formed on.
  • the structure and the manufacturing method of the reflecting portion 30 and the TFT portion 32 are the same as those of the liquid crystal display device of Embodiment 1 except that the interlayer insulating layer 26 is removed.
  • the pixel arrangement and wiring structure in the liquid crystal display device are also the same as those shown in FIG.
  • the area of the effective reflection surface of the reflective layer 63 is increased, and more light can be reflected on the display surface 40.
  • the concave portion 67 and the concave portion 68 formed on the surface of the reflective layer 63 of the reflective portion 30 are formed concentrically when viewed perpendicular to the substrate. .
  • the patterning process of the semiconductor layer 62 shown in FIG. 9 by using a different mask pattern, the shape of the recess formed in the semiconductor layer 62 is changed, and the centers of the recess 67 and the recess 68 are different. It is also possible to arrange them as follows. Also, it is possible that part of the periphery of the recess 67 and the recess 68 overlap. In these cases as well, a large number of concave portions having steps are formed on the surface of the reflective layer 63, which makes it possible to widen the effective reflective surface.
  • the concave portion 67 and the concave portion 68 are each formed in a circular shape.
  • one or both of them is a polygon such as an ellipse, a triangle, or a quadrangle, and a ridge of the concave portion. It may be formed in various shapes such as a sawtooth shape or a combination thereof.
  • the shape of one of the recesses may be different from the shape of the other recess, or a part of the periphery of the both may overlap.
  • the surface of the reflective layer 63 has a step, a circle, an ellipse, a polygon, or an overlap between them. Many concave portions are formed, and the effective reflection surface can be widened.
  • the reflective portion 30 has two regions (first region 78 and second region 79) having different total thicknesses of the thickness of the semiconductor layer and the gate insulating layer. It was supposed to be formed. However, in the step of forming the recesses in the semiconductor layer and the gate insulating layer, the total thickness of the semiconductor layer and the gate insulating layer is different from each other in the reflective portion 30 by changing the mask pattern. One or more areas may be formed. In this case, a concave portion that is triple or more is formed on the surface of the reflective layer 63 depending on the shape of the semiconductor layer and the gate insulating layer.
  • At least one recess force S 1 having a depth different from that of the recesses 67 and 68 is formed outside the recess 67, inside the recess 68, or between the recesses 67 and 68.
  • a liquid crystal display device including such a reflective portion 30 having the reflective layer 63 is also included in the liquid crystal display device according to the present invention.
  • the liquid crystal display device includes a display device using a liquid crystal panel, a television set, a mobile phone, and the like. Further, in the present embodiment, a transflective liquid crystal display device is used as an example, but a reflective liquid crystal display device having the same form as the above-described reflecting portion is also included in one embodiment of the present invention.
  • the liquid crystal display device of the present invention is formed by the above-described manufacturing method, it can be manufactured using the same materials and processes as the transmissive liquid crystal display device. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device with high reflection efficiency at low cost.
  • a low-cost, high-quality, transflective and reflective liquid crystal display device is provided.
  • the liquid crystal display device according to the present invention is, for example, an in-vehicle display device such as a mobile phone or a car navigation system, a display device such as an ATM or a vending machine, a portable display device, a notebook PC, etc. It is suitably used for transmissive and reflective liquid crystal display devices.

Description

明 細 書
液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、反射光を利用して表示を行うことのできる、反射型または半透過型の液 晶表示装置に関する。
背景技術
[0002] 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、反射光とバックライトの両方 を光源として利用する半透過型 (反射 ·透過型) LCDがある。反射型 LCDおよび半 透過型 LCDには、透過型 LCDに比べて消費電力が小さぐ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には、反射型 LCDに比べて暗い場所でも画 面が見やすいとレ、う特徴がある。
[0003] 図 12は、従来の反射型 LCD (例えば、特許文献 1)が備えるアクティブマトリックス 基板 100の構成を示す断面図である。
[0004] 図 12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、及び反射層 1 10とを備えている。ゲート層 102、ゲート絶縁層 104、半導 体層 106、及び金属層 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て、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。
特許文献 1 :特開平 9一 54318号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 上述したアクティブマトリックス基板 100では、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、反射層 110の一部が、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）を形成する。
[0006] 反射型または半透過型の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光を、反射面によって、表示面全体に渡 つて、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、反射面は完全な 平面ではなぐ適度な凹凸を有しているほうが良い。
[0007] 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 るため、窪みの下部に位置する反射面には光が到達しにくぐまた、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。したがって、上述した従来の 液晶表示装置には、反射光が表示に有効に用いられないという問題があった。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し ているため、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もあった
[0008] 図 13は、反射面 112の傾きと反射光との関係を示す図である。図 13 (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 X sin a = Nb X sin β
[0009] 図 13 (b)は、 LCDの表示面に垂直に入射した入射光力 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。
[0010] スネルの法則に基づいて、反射面の角度 Θ毎に出射角 φを計算した結果を表 1に 示す。
[0011] [表 1] θ Φ 90-0
0 0 90
2 6.006121 83.99388
4 12.04967 77.95033
6 18.17181 71.82819
8 24.42212 65.57788
10 30.86588 59.13412
12 37.59709 52.40291
14 44.76554 45.23446
16 52.64382 37.35618
18 61.84543 28.15457
20 74.61857 15.38143
20.5 79.76542 10.23458
20.6 81.12757 8.872432
20.7 82.73315 7.266848
20.8 84.80311 5.19888
20.9 88.85036 1.149637
20.905 89.79914 0.200856
[0012] 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として計算したものである。表 1に示すように、反射面の角度 Θ力 ¾0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。
[0013] 上述のアクティブマトリックス基板 100の反射面 112には、表示面に対する角度が 2 0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、金属層 108を覆うように絶縁層を 形成して、反射面を滑らかに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、および絶縁層に反射層 110と TFTのドレインとを接続するためのコンタクト ホールを形成する工程等が必要となり、材料および工程数が増えるという問題が発 生する。
[0014] 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 質の反射型または半透過型の液晶表示装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0015] 本発明による液晶表示装置は、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、絶縁層と、前記絶縁層の上に形成さ れた半導体層と、前記半導体層の上に形成された反射層とを備え、前記反射層の表 面には、第 1凹部、および前記第 1凹部の内側に位置する第 2凹部が形成されており
、前記反射領域は、前記絶縁層の厚さと前記半導体層の厚さとの合計の厚さが互い に異なる第 1領域と第 2領域とを含み、前記第 1凹部及び前記第 2凹部が、前記絶縁 層及び前記半導体層の少なくとも一方の断面形状に応じて形成されている。
[0016] ある実施形態において、前記第 1領域は、前記絶縁層の厚さと前記半導体層の厚 さとの合計の厚さが実質的に一定である平坦領域を含む。
[0017] ある実施形態では、前記第 1領域における前記半導体層の厚さが、前記第 2領域 における前記半導体層の厚さよりも厚い。
[0018] ある実施形態では、前記第 1領域における前記絶縁層の厚さが、前記第 2領域に おける前記絶縁層の厚さと実質的に等しい。
[0019] ある実施形態では、前記第 1領域における前記絶縁層の厚さが、前記第 2領域に おける前記絶縁層の厚さよりも厚い。
[0020] ある実施形態において、前記第 1凹部には、第 1斜面が形成されており、前記第 2 凹部の内側には第 2斜面が形成されている。
[0021] ある実施形態では、前記第 1斜面および前記第 2斜面のそれぞれが、前記表示面 に対して 20度以下の傾斜角を有する面を含む。
[0022] ある実施形態では、前記第 1斜面および前記第 2斜面のそれぞれの、前記表示面 に対する平均傾斜角が 20度以下である。
[0023] ある実施形態では、前記第 1斜面と前記第 2斜面との間には前記表示面に実質的 に平行な平坦面が形成されており、前記第 1斜面と前記平坦面と前記第 2斜面の、 前記表示面に対する平均傾斜角が 20度以下である。
[0024] ある実施形態では、前記第 1凹部および前記第 2凹部が、それぞれ、前記反射領 域に複数形成されている。
[0025] 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、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、前記絶縁層の厚さと前記半導体 層の厚さとの合計の厚さが互いに異なる第 1領域と第 2領域と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、 前記絶縁層及び前記半導体層の少なくとも一方の断面形状に応じて、第 1凹部及び 第 1凹部の内側に位置する第 2凹部が形成される。
[0026] ある実施形態において、前記第 1領域には、前記絶縁層の厚さと前記半導体層の 厚さとの合計の厚さが実質的に一定である平坦領域が形成される。
[0027] ある実施形態において、前記第 1領域と第 2領域とを形成するステップは、前記反 射領域における前記半導体層に、互いに厚さの異なる 2つの領域を形成するステツ プを含む。
[0028] ある実施形態において、前記第 1領域と第 2領域とを形成するステップは、前記反 射領域における前記絶縁層に互いに厚さの異なる 2つの領域を形成するステップを 含む。
[0029] ある実施形態において、前記第 1領域と第 2領域とを形成するステップは、前記半 導体層に開口部を形成するステップを含む。
[0030] ある実施形態において、前記第 1領域と第 2領域とを形成するステップは、前記第 1 領域における前記半導体層に第 1の斜面を形成するステップと、前記第 2領域にお ける前記半導体層または前記絶縁層に第 2の斜面を形成するステップとを含む。
[0031] ある実施形態において、前記第 1領域および前記第 2領域は、ハーフトーン露光に よって形成される。
[0032] ある実施形態において、前記第 1領域および前記第 2領域は、 2段階露光によって 形成される。
[0033] ある実施形態において、前記液晶表示装置は半導体素子を備えており、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、前記金 属層を形成するステップにおいて、前記半導体素子のソース電極およびドレイン電 極が形成される。
発明の効果
[0034] 本発明によれば、半導体層又は絶縁層の段差又は断面形状に応じて反射層表面 に多くの凹部、凸部、段差、及び角部を形成することができるので、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。
[0035] また、反射領域の少なくとも半導体層及び金属層が、トランジスタを形成する層と同 じ材料で同時に形成されるので、製造工程を増やすことなぐ優れた反射特性を有 する反射領域を低コストで得ることができる。
[0036] よって、本発明によれば、反射領域における反射特性の高い高画質の半透過型お よび反射型の液晶表示装置が製造効率よく低コストで提供される。
図面の簡単な説明
[0037] [図 1]本発明による実施形態 1の液晶表示装置の断面形状を模式的に示す図である
[図 2]実施形態 1の画素領域と反射部の構成を具体的に説明するための図であり、 (a )は画素領域の一部を表示面の上から見た場合の平面図、（b)は液晶表示装置の反 射部の構成を模式的に示す平面図である。
[図 3]実施形態 1の反射部および TFT部の構成を表す断面図であり、 (a)は反射部 の構成を、 (b)は TFT部の構成をそれぞれ表している。
[図 4]実施形態 1の反射部と、従来の液晶表示装置の反射部との構成を比較するた めの模式図であり、（a)は反射部の断面を、（b)は従来の液晶表示装置の反射部の 断面を、 （c)は反射部の角部における表面の角度を表した図である。
[図 5]実施形態 1の TFT部の製造方法を示す平面図である。
[図 6]実施形態 1の TFT部の製造方法を示す断面図である。
[図 7]実施形態 1の反射部の製造方法を示す平面図である。
[図 8]実施形態 1の反射部の製造方法を示す断面図である。
[図 9]実施形態 1の半導体層の製造方法を示す断面図である。
[図 10]実施形態 1の反射部の変形例を示す断面図であり、 (a)は第 1変形例による反 射部、（b)は第 2変形例による反射部、（c)は第 3変形例による反射部をそれぞれ示 している。
[図 11]実施形態 2の液晶表示装置を示す断面図である。
[図 12]従来の反射型 LCDにおけるアクティブマトリックス基板を示す断面図である。
[図 13]液晶表示装置における反射面の傾きと反射光との関係を示す図であり、 (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との関係を示しており、（b)は LCDの表示面の角度と入射光および反 射光の関係を表している。
符号の説明
10 液晶表示装置
12 TFT基板
14 対向基板
16 W夂晶
18 彼晶層
22 透明基板
26 層間絶縁層
28 画素電極
30、 3 OA, 30B、 30C
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
50 画素
52 ソースライン
54 ゲートライン
56 Csライン
58 コンタクトホーノレ
61、 61B、 61C ゲー 62、 62A、 62B、 62C 半導
63 反射層
65、 65B、 65C 開口部
67、 68 凹部
75、 85 上側斜面
76、 86 平坦部
77、 87 下側斜面
78 第 1領域
79 第 2領域
88 底面
90 レジスト
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
発明を実施するための最良の形態
[0039] (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。
[0040] 図 1は、本実施形態の液晶表示装置 10の断面構造を模式的に示している。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、 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。 [0041] 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。 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)等が形成されている。
[0042] 対向基板 14は、例えばカラーフィルタ基板（CF基板）であって、対向電極 34、カラ 一フィルタ層（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力 ここでは図示を省略している。
[0043] 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 42では、表示面 40から入射した光力 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。液晶表示装置 10は、さらに、反射領域 42および T FT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、 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。
[0044] 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、透過性樹脂等か らなる層 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 4 6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（液晶層 18内の光の通過距離）を同じにすることがで きる。なお、図 1には、層 31が対向電極 34と CF層 36との間に形成されるように示し てレ、る力 層 31は対向電極 34の液晶層 18側の面に形成してもよレ、。
[0045] 図 2は、液晶表示装置 10における画素領域と反射部 30の構成を、より具体的に示 す平面図である。
[0046] 図 2 (a)は、液晶表示装置 10の画素領域の一部を、表示面 40の上から見た場合の 図である。この図に示すように、液晶表示装置 10には、複数の画素 50 (長方形の太 い線で示した部分）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。
[0047] 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が形成されてレ、る。
[0048] 図 2 (b)は、 Csライン 56の上部における反射部 30の構成を模式的に示す平面図で ある。この図では、図 2 (a)にて示したコンタクトホール 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、あるいは段 差のついた凹部） 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示 すために、 8つの凹部 48を図示している力 凹部 48の数は 8つに限定されることはな ぐさらに多くの凹部 48が形成されてよい。
[0049] 後述するように、反射部 30の上部には反射層 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にぉける丁？丁の ドレイン電極に接続されている。凹部 48は段差を有する凸部として形成され得る。
[0050] 次に、図 3を参照して、反射部 30および TFT部 32の構成をより詳細に説明する。
[0051] 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。図に示すように、反射部 30には、 Csメタル層（金属層） 56、 ゲート絶縁層 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 、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。
[0052] 凹部 48の下部の半導体層 62には、図に示すように段差が形成されており、半導体 層 62の表面には、上側斜面 75、平坦部 76、および下側斜面 77が形成されている。 平坦部 76は、 Csライン 56の表面、あるいは図 1に示した表示面 40に対して、略平行 に形成されている。また、半導体層 62は、凹部 48の中央部の下に開口部 65を有し ている。
[0053] 反射層 63の表面には、半導体層 62の段差又は断面形状に応じて凹部 67 (第 1凹 部）および凹部 68 (第 2凹部）が形成されている。凹部 68は、凹部 67の内側に位置 する。凹部 67と凹部 68は、透明基板 22の面（あるいは表示面 40)に対して垂直に見 た場合、同心円形状に形成されている。なお、凹部 67と凹部 68の形状は同心円に 限られることはなぐ後述するように、これらは様々な形状に形成され得る。
[0054] 凹部 67および凹部 68は、半導体層 62の上側斜面 75、平坦部 76、下側斜面 77、 および開口部 65の上に反射層 63が形成されることにより、反射層 63が窪んでできた ものである。そのため、凹部 67の内側における反射層 63の表面には、半導体層 62 の上側斜面 75、平坦部 76、下側斜面 77、および開口部 65のそれぞれに対応して、 上側斜面 85、平坦部 86、下側斜面 87、および底面 88が形成されている。
[0055] 本明細書では、上側斜面 85および平坦部 86が形成された領域（凹部 67に対応す る領域）を第 1領域 78と呼び、下側斜面 87および底面 88が形成された領域（凹部 6 8に対応する領域）を第 2領域 79と呼ぶ。平坦部 86の下では、半導体層 62は一定の 厚さを有している。ゲート絶縁層 61の厚さは反射部 30において一定である。
[0056] 本実施形態では、第 1領域 78における半導体層 62は、第 2領域 79における半導 体層 62よりも厚く形成されている（開口部 65では、半導体層 62は零の厚さを有する と考える）。また、半導体層 62の厚さとゲート絶縁層 61の厚さを合計した厚さで比べ た場合、第 1領域における厚さの方が第 2領域における厚さよりも大きい。
[0057] なお、反射部 30の反射層 63には、図 3 (a)に示すような凹部 67および凹部 68が形 成されてレ、るが、半導体層 62の形成過程にぉレ、て凹部の代わりに段差のっレ、た 2重 の凸部を形成し、それに対応させて、反射層 63の表面に段差のついた 2重の凸部を 形成してもよい。
[0058] 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の構成を示す断面図である。 TFT部 32のゲートメタル層 5 4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、 T FT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 3 0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。
[0059] 図 4は、本実施形態の反射部 30と、図 12に示した従来の液晶表示装置における反 射部の構造を比較するための図である。図 4 (a)は、本実施形態の反射部 30の断面 構造を、図 4 (b)は、従来の液晶表示装置の反射部の断面構造を、それぞれ、模式 的に表している。これらの図に示すように、本実施形態における反射層 63の表面に は、断面形状で見た場合、凹部 67および凹部 68に 8つの角部（図中、点線で示した 部分）が形成される。一方、従来の液晶表示装置では、 1つの凹部に角部は 4つしか 形成されない。
[0060] 反射層の角部には、図 4 (c)に示すように、基板に平行な面から基板に対して 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 63の表面 に、より多くの有効反射面 (基板に対する角度が 20度以下である面）を形成すること ができる。
[0061] 図 4 (a)および (b)に比較して示すように、本実施形態の反射部 30には、段差を有 する 2重の凹部が形成されているので、従来の反射部に比べて、より多くの角部が形 成される。したがって、反射層 63の表面は、より多くの有効反射面を有することになる 。また、凹部 67および凹部 68が、半導体層 62の整形形状に応じて形成されるので、 凹部の形状、深さ、および斜面傾斜角を容易に調節することができる。
[0062] 反射層 63における上側斜面 85および下側斜面 87の傾斜角度を、それぞれ 20度 以下に形成することも可能であり、これにより、より有効反射面の面積をさらに増やす こと力 Sできる。また、上側斜面 85と平坦部 86と下側斜面 87とを含めた面の平均傾斜 角度を、 20度以下に形成することも可能であり、これによつても有効反射面の面積を 増やすことができる。
[0063] また、反射層 63の底部 88は、ゲート絶縁層 61の上に形成されている。一方、従来 の液晶表示装置では、凹部の底面の反射層 110は基板の上に形成されており、凹 部における反射層 110と基板との間には、ゲート層 102もゲート絶縁層 104も半導体 層 106も形成されていない。したがって、本実施形態における反射層 63の底部 88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。
[0064] 従来の液晶表示装置では、凹部がゲート層 102、ゲート絶縁層 104、および半導 体層 106を除去した部分に形成されるので、凹部の底面は深い位置に形成されてい る。よって、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 1 04、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、凹部内面の形状や斜面の傾斜角をコントロールすることができず、有効反 射面を増やすことは困難であった。
[0065] 本実施形態の表示装置では、半導体層 62の形状に応じて、反射層 63の表面に 2 重の凹部が形成されるため、半導体層 62の積層時に、その形状 (斜面の形状や角 度、開口部の形状、大きさ、位置等を含む）を調整することができる。これにより、反射 層 63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。
[0066] 次に、本実施形態における TFT基板 12の製造方法を説明する。
[0067] 図 5は、 TFT部 32における TFT基板 12の製造方法を示す平面図である。また図 6 は、 TFT部 32における TFT基板 12の製造方法を示す断面図であり、図 2 (a)の矢 印 Aで示した部分の断面を表してレ、る。
[0068] 図 5 (a)および図 6 (a)に示すように、まず、洗浄した透明基板 22の上に Al (アルミ 二ゥム）による金属薄膜をスパッタリング等の方法により成膜する。なお、この金属薄 膜は、 A1の他、 Ti (チタン）、 Cr (クロム）、 Mo (モリブデン）、 Ta (タンタル）、 W (タンダ ステン）、あるいはこれらの合金等を用いて形成することもでき、これらの材料による層 と窒化膜との積層物によって形成することもできる。
[0069] その後、金属薄膜の上にレジスト膜を形成し、露光 ·現像工程によりレジストパター ンを作成した後、ドライまたはウエットエッチングを施して、ゲートメタル層（金属層） 54 を作成する。ゲートメタル層 54の厚さは、例えば 50〜1000nmである。
[0070] このようにフォトリソグラフ法によって形成されたゲートメタル層 54は、 TFTのゲート 電極となる。なお、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)で示した反射部 30の Csメタル層 56も同一金属で同時に形成される。
[0071] 次に、図 5 (b)および図 6 (b)に示すように、 P— CVD法により、 SiH、 NH、 N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、 Si〇（酸化シリコン）、 Ta O (酸化タンタル）、 A1〇（酸 化アルミニウム）等によって形成されても良レ、。ゲート絶縁層 61の厚さは、例えば 100 〜600nmである。なお、この工程では、図 3 (a)で示した反射部 30のゲート絶縁層 6 1も同時に形成される。 [0072] 次に、ゲート絶縁層 61の上に、真性アモルファスシリコン（a— Si)膜（Si (i)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（Si (n+)膜）を形成す る。 a— Si膜の厚さは、例えば 30〜300nmであり、 n+a— Si膜の厚さは、例えば 20〜 lOOnm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。なお、この工程では、図 3 (a)で示した反射部 30の半導体 層 62も同時に形成される。
[0073] 次に、図 5 (c)および図 6 (c)に示すように、スパッタリング法等により A1等による金 属薄膜を基板全面に形成し、フォトリソグラフ法を施して、反射層 63を形成する。な お、金属薄膜には、ゲートメタル層 54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、例えば 30〜： !OOOnmである。
[0074] TFT部 32において、反射層 63は TFTのソース電極およびドレイン電極を形成す る。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、図 3 (a)で示した反射部 30の反射層 63も同時に形成される。
[0075] 次に、図 5 (d)および図 6 (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、例 えば 0. 3〜5 /i m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 SiN、 SiO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
2
ている。保護膜の厚さは、例えば 50〜： !OOOnmである。層間絶縁層 26および保護 膜は、 TFT部 32だけでなぐ反射部 30も含めた透明基板 22の上部全面に形成され る。
[0076] 次に、図 5 (e)および図 6 (e)に示すように、層間絶縁層 26の上に、 ITOや IZO等の 透明電極膜力 Sスパッタリング法等により形成される。この透明電極膜を、フォトリソダラ フ法によりパターン整形して、画素電極 28が形成される。画素電極 28は、 TFT部 32 だけでなぐ反射部 30も含め、画素の上部全面に形成される。
[0077] 次に、図 7および図 8を用いて、反射部 30における TFT基板 12の製造方法につい て説明する。
[0078] 図 7は、反射部 30における TFT基板 12の製造方法を示す平面図である。図 8は、 反射部 30における TFT基板 12の製造方法を示す断面図であり、図 2 (b)における 矢印 Bで示した部分の断面を表している。図 7および図 8における（a)〜（e)の工程は 、それぞれ図 5および図 6における（a)〜（e)の工程に対応している。
[0079] 図 7 (a)および図 8 (a)に示すように、 TFT部 32のゲートメタル層 54と同一金属で同 時に、同様の方法によって、反射部 30の Csメタル層 56が形成される。
[0080] 次に、図 7 (b)および図 8 (b)に示すように、 TFT部 32と同様の方法によって、 Csメ タル層 56の上にゲート絶縁層 61が形成され、その後、半導体層 62が形成される。こ の後、半導体層 62には、中心に開口部 65を有する段差のついた複数の凹部が形 成されるが、この凹部の製造過程については、後に詳細に述べる。半導体層 62の厚 さは、例えば 50〜400nmである。
[0081] 次に、図 7 (c)および図 8 (c)に示すように、 TFT部 32と同様の方法によって、半導 体層 62の上に反射層 63が形成される。このとき、半導体層 62の開口部 65では、反 射層 63はゲート絶縁層 61に接して形成される。半導体層 62の形状に応じて、反射 層 63の表面には凹部 67および凹部 68が形成される。
[0082] 次に、図 7 (d)および図 8 (d)に示すように、感光性アクリル樹脂によって層間絶縁 層 26が形成される。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。
[0083] 次に、図 7 (e)および図 8 (e)に示すように、画素電極 28が形成される。反射部 30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。
[0084] 凹部 67および凹部 68は、反射部 30の中に、できる限り多く形成することが好ましい 。そのため、半導体層 62の上側斜面 75、平坦部 76、下側斜面 77、および開口部 6 5を、製造工程におけるマスク、フォト露光、エッチング等の技術限界内において、反 射面上にできる限り多く形成することが好ましい。半導体層 62の開口部 65の好まし い大きさは、直径 2〜10 x mである。また、凹部 67および凹部 68の外周の好ましい 大ききは、それぞれ、直径 3〜15 μ mおよび 2〜： 10 μ mである。
[0085] 次に、図 9を用いて、上述した半導体層 62の凹部の形成方法をより詳しく説明する 。図 9は、半導体層 62の凹部の形成方法を説明するための断面図である。
[0086] まず、図 9 (a)に示すように、ゲート絶縁層 61の上に積層された、まだ凹部が形成さ れていない半導体層 62の上に、例えばポジ型の感光膜であるレジスト 90を、例えば 1600 2000 の厚さに塗布する。
[0087] 次に、図 9 (b)に示すように、ハーフトーン露光によりレジスト 90に凹部を形成する。
露光に用いるマスクとしては、例えば格子状のスリットによってパターンが形成された マスクを用いる。ここでスリットは、その線幅が部分的に異なるように、あるいは隣り合う スリットの間隔が部分的に異なるように形成されている。このようなスリットによって、マ スクにおける光の透過率を、所望のパターンに応じて異ならせることができる力 ここ では、図に示すような段差のついたレジスト 90を残すためのパターンがマスクに形成 されている。
[0088] マスクにおける光の透過率は、レジスト 90を完全に除去すべき部分（図 9 (b)の中 央部分に対応）では、例えば 90%以上、レジストをほぼ全て残す部分（図 9 (b)の両 端部分に対応）では、例えば 3%以下、これらの間の部分（レジストをある程度残すベ き部分）では、例えば 20 60%である。なお、これら透過率は、マスクパターンに応 じて段階的に異ならせてもよいし、連続的に変化させても良い。透過率を連続的に変 化させた場合は、後に図 9 (b' )にて示すような、角部が取れた、なだらかに変化する 斜面を有するレジストパターンが形成される。
[0089] ハーフトーン露光を行う場合、上述した方法の他、半透明膜の厚さを異ならせること によってパターンを形成したマスクを用いることもできる。また、互いに異なる透過率 を有する複数の半透明膜によってマスクパターンを形成することもできる。半透明膜と しては、クロム（Cr)、酸化マグネシウム（MgO)、モリブデンシリサイド（MoSi)、ァモ ルファスシリコン（a_Si)等が用いられ得る。
[0090] このようなマスクを通してレジスト 90に光を照射すると、レジスト 90の高分子が光に よって分解される。レジスト 90において、より多くの光が照射された部分は、より多くの 高分子が分解され、洗浄により除去される力 マスクによって光の照射が遮られた部 分では、高分子はほとんど分解されず初期状態の厚さのまま残される。その結果、マ スクパターンの形状がレジスト 90に現像される。なお、光の照射時間が長すぎるとレ ジスト 90の全ての高分子が分解されるため、照射時間を適切に設定する必要がある
[0091] 次に、エッチング処理（以下、第 1エッチング処理と呼ぶ）が施され、図 9 (c)に示す ように、レジスト 90に覆われていなレ、、半導体層 62の露出した部分の上部が除去さ れる。なお、図 9 (b ' )に示すような形状のレジスト 90を形成した場合であっても、本ェ ツチング処理、および、この後図 9 (c！)〜（e)を用いて示す処理と同様の処理が施さ れる。
[0092] 次に、アツシング処理が施される。アツシング処理により、レジスト 90のうち薄い膜厚 部分は完全に除去され、厚い膜厚部分はその上部のみが除去される。その結果、図 9 (d)に示すような形状のレジスト 90が残される。
[0093] その後、再度エッチング処理（以下、第 2エッチング処理と呼ぶ）が施され、レジスト 90で覆われていない半導体層 62のうち、薄い膜厚部分は完全に除去され、厚い膜 厚部分はその上部のみが除去される。その結果、図 9 (e)に示すような凹部を有する 半導体層 62が形成される。残されたレジスト 90は、エッチング処理終了後に除去さ れる。なお、半導体層 62の凹部には、実際には、図 8 (b)に示すような斜面が形成さ れる力 図 9では、凹部の形成方法を分かり易くするために、これらの斜面を基板に 垂直な面として表している。
[0094] 本実施形態では、レジスト 90に凹部を形成する場合、上述したように、透過率が部 分的に異なるマスクを用いてハーフトーン露光を行った力 凹部の形成には、次のよ うな第 2〜第 4の露光方法を用いることもできる。
[0095] 第 2の露光方法は、マスクの代わりに、互いに異なるパターンを有する 2つのマスク を用いて、いわゆる 2段階露光を行う方法である。この場合、まず、遮光部と透過部と によってパターンが形成された第 1マスクによってパターユングを行レ、、その後、第 1 マスクとは異なるパターンを有する第 2マスクを用いてパターユングを行う。この方法 によっても、図 9 (b)に示すような凹部を形成することができる。
[0096] 第 3の露光方法は、マスクの厚さや、マスクとレジストの距離を適切に設定すること により、照射光の回折を利用して、あるいは、光の照射方向を変化させるなどしてパ ターニングを行う方法である。この場合、照射光は、マスクの遮光部の端で完全に遮 られることはなく、遮光部の端から内側に進むにつれて徐々にその照射強度が落ち ていく。その結果、図 9 (b' )に示すような、なだらかに膜厚が変化するレジスト 90が形 成される。
[0097] 第 4の露光方法は、レジスト 90のリフローを用いる方法である。この場合、まず、半 導体層 62の上に、マスクパターンに応じた形状のレジスト 90を一定の厚さで残す。 その後、レジスト 90をリフローさせて、レジスト 90の面積を広げる。これにより、図 9 (b， )に示すような、連続的に厚さの異なるレジスト 90を形成することができる。
[0098] なお、上述した半導体層 62の製造工程では、半導体層 62に段差を有する同心円 状の凹部を形成したが、上述のマスクパターンとは透過部と遮光部が反転したマスク パターンを用いるなどして、段差を有する同心円状の凸部を形成してもよい。
[0099] 次に、図 10を用いて、本実施形態の液晶表示装置 10における反射部 30の変形例 について説明する。図 10の（a)〜（c)は、それぞれ、反射部 30の第 1〜第 3変形例を 示す断面図である。
[0100] 第 1変形例の反射部 30Aは、図 10 (a)に示す形状の半導体層 62Aを備えている。
反射層 63の表面には、半導体層 62Aの段差又は断面形状に応じて、第 1凹部とそ の内側に位置する第 2凹部が形成されている。半導体層 62Aには、図 3 (a)に示した ような開口部 65は形成されておらず、開口部 65に対応する部分にも半導体部材が 残されている。したがって、反射層 63の底面 88は半導体層 62Aの上に形成されるこ とになる。
[0101] このような形状の半導体層 62Aは、例えば、図 9 (c)を用いて説明した第 1エツチン グ工程、および図 9 (e)を用いて説明した第 2エッチング工程の一方、あるいは両方 において、エッチング時間を短縮することによって得られる。この場合、半導体層 62 Aの厚さは、例えば 40〜350nmである。
[0102] 第 2変形例の反射部 30Bは、図 10 (b)に示す形状の半導体層 62Bとゲート絶縁層 61Bを備えている。反射層 63の表面には、半導体層 62B及び絶縁層 61Bの段差又 は断面形状に応じて、第 1凹部とその内側に位置する第 2凹部が形成されている。半 導体層 62Bには、開口部 65Bが形成されている力 この変形例では、開口部 65Bの 下のゲート絶縁層 61Bもその一部が除去されている。したがって、反射層 63の底面 8 8は、ゲート絶縁層 61Bの中に形成されており、反射層 63の下側斜面 87は、その上 部が半導体層 62Bの上に形成され、下部がゲート絶縁層 61Bの上に形成されている
[0103] このような形状の半導体層 62Bとゲート絶縁層 61Bは、例えば、第 1エッチング工程 および第 2エッチング工程の一方あるいは両方におけるエッチング時間を延ばし、第 2エッチング工程において半導体層 62Bのみならず、ゲート絶縁層 61Bの一部をも 除去することによって得られる。この場合、ゲート絶縁層 61Bの厚さは、例えば 50〜5 50nmであり、半導体層 62Bの厚さは、例えば 40〜350nmである。
[0104] 第 3変形例の反射部 30Cは、図 10 (c)に示す形状の半導体層 62Cとゲート絶縁層 61Cを備えている。反射層 63の表面には、半導体層 62C及び絶縁層 61Cの段差又 は断面形状に応じて、第 1凹部とその内側に位置する第 2凹部が形成されている。半 導体層 62Cには、開口部 65Cが形成されており、開口部 65Cの下のゲート絶縁層 6 1Cもその一部が除去されている。反射層 63の底面 88はゲート絶縁層 61Cの中に形 成され、反射層 63の下側斜面 87は、すべてゲート絶縁層 61Cの上に形成されてい る。反射層 63の上側斜面 85は、その上部が半導体層 62Cの上に形成され、その下 部がゲート絶縁層 61Cの上に形成されている。
[0105] このような形状の半導体層 62Cとゲート絶縁層 61Cは、例えば、第 2エッチングェ 程におけるエッチング時間を伸ばし、レジスト 90で覆われていない部分の半導体層 6 2Cを、第 2エッチング工程で全て除去することによって得られる。この場合、ゲート絶 縁層 61Cの厚さは、例えば 50〜550nmであり、半導体層 62Cの厚さは、例えば 40 〜350nmでめる。
[0106] 上述した第 1〜第 3変形例の反射部 30A、 30B、 30Cのいずれにおいても、半導 体層 62とゲート絶縁層 61とを合わせた厚さは、凹部 67の下（第 1領域）のほうが凹部 68の下（第 2領域）よりも厚レ、。これらの変形例を用いた場合であっても、図 3 (a)に示 した反射層 63と同様の形状の反射層を形成することができる。よって、これらの変形 例によっても有効反射面を増やして、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。
[0107] (実施形態 2) 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 2の実施形態を説明 する。なお、実施形態 1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。
[0108] 図 11は、本実施形態の液晶表示装置の断面形状を模式的に示す図である。この 液晶表示装置は、実施形態 1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の表示装置と同じである。なお、図 11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。
[0109] 図に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、層間絶縁層が形成されないた 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 6 3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の液晶表示装置と同様である。また、液晶表 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。
[0110] この構成によっても、実施形態 1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 40に反射させることができる。
[0111] 上述の実施形態 1および実施形態 2では、反射部 30の反射層 63の表面に形成さ れる凹部 67および凹部 68は、基板に垂直に見た場合、同心円状に形成されるとし た。しかし、図 9を用いて示した半導体層 62のパターニング工程において、異なるマ スクパターンを用いることにより、半導体層 62に形成される凹部の形状を変えて、凹 部 67および凹部 68の中心が異なるように配置することも可能である。また、凹部 67と 凹部 68の周囲の一部が重なっていてもよレ、。これらの場合も、反射層 63の表面には 段差を有する凹部が多数形成され、これによつて有効反射面を広げることが可能とな る。
[0112] また、上述の実施形態では、凹部 67および凹部 68が、それぞれ円形に形成される としていたが、それらの一方あるいは両方を、楕円形、三角形、四角形等の多角形、 凹部の淵が鋸歯状であるもの、あるいは、それらを組み合わせたものなど、様々な形 状に形成してもよい。また、一方の凹部の形状と他方の凹部の形状を異ならせてもよ ぐ両者の周囲の一部が重なるように形成してもよい。これらの場合でも、反射層 63 の表面には、円形、楕円形、多角形、あるいはそれらが重なり合った、段差を有する 凹部が多数形成され、有効反射面を広げることが可能となる。
[0113] また、上述の実施形態では、反射部 30に、半導体層の厚さとゲート絶縁層の厚さと の合計の厚さが互いに異なる 2つの領域 (第 1領域 78および第 2領域 79)が形成さ れるものとした。しかし、半導体層およびゲート絶縁層に凹部を形成する工程におい て、マスクパターンを変えるなどして、反射部 30に、半導体層の厚さとゲート絶縁層 の厚さとの合計の厚さが互いに異なる 3つ、あるいはそれ以上の領域を形成してもよ レ、。この場合、反射層 63の表面には、半導体層およびゲート絶縁層の形状に応じて 、 3重あるいはそれ以上に重なった凹部が形成される。具体的には、凹部 67の外側 、凹部 68の内側、あるいは凹部 67と凹部 68との間に、凹部 67および凹部 68とは異 なる深さを有する凹部力 S1つ以上形成される。このような反射層 63を有する反射部 3 0を備えた液晶表示装置も、本願発明による液晶表示装置に含まれるものとする。
[0114] 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。
[0115] 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。
産業上の利用可能性
[0116] 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、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

請求の範囲
[1] 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、絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された半導体層と、前記半導 体層の上に形成された反射層とを備え、
前記反射層の表面には、第 1凹部、および前記第 1凹部の内側に位置する第 2凹 部が形成されており、
前記反射領域は、前記絶縁層の厚さと前記半導体層の厚さとの合計の厚さが互い に異なる第 1領域と第 2領域とを含み、前記第 1凹部及び前記第 2凹部が、前記絶縁 層及び前記半導体層の少なくとも一方の断面形状に応じて形成されている液晶表示 装置。
[2] 前記第 1領域は、前記絶縁層の厚さと前記半導体層の厚さとの合計の厚さが実質 的に一定である平坦領域を含む、請求項 1に記載の液晶表示装置。
[3] 前記第 1領域における前記半導体層の厚さが、前記第 2領域における前記半導体 層の厚さよりも厚い、請求項 1または 2に記載の液晶表示装置。
[4] 前記第 1領域における前記絶縁層の厚さが、前記第 2領域における前記絶縁層の 厚さと実質的に等しい、請求項 1から 3のいずれか 1項に記載の液晶表示装置。
[5] 前記第 1領域における前記絶縁層の厚さが、前記第 2領域における前記絶縁層の 厚さよりも厚レ、、請求項 1から 3のレ、ずれか 1項に記載の液晶表示装置。
[6] 前記第 1凹部には第 1斜面が形成されており、前記第 2凹部の内側には第 2斜面が 形成されている、請求項 1から 5のいずれか 1項に記載の液晶表示装置。
[7] 前記第 1斜面および前記第 2斜面のそれぞれが、前記表示面に対して 20度以下の 傾斜角を有する面を含む、請求項 6に記載の液晶表示装置。
[8] 前記第 1斜面および前記第 2斜面のそれぞれの、前記表示面に対する平均傾斜角 が 20度以下である、請求項 6または 7に記載の液晶表示装置。
[9] 前記第 1斜面と前記第 2斜面との間には前記表示面に実質的に平行な平坦面が形 成されており、前記第 1斜面と前記平坦面と前記第 2斜面の、前記表示面に対する平 均傾斜角が 20度以下である、請求項 6から 8のいずれ力 1項に記載の液晶表示装置
[10] 前記第 1凹部および前記第 2凹部が、それぞれ、前記反射領域に複数形成されて いる、請求項 1から 9のいずれか 1項に記載の液晶表示装置。
[11] 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、
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、
前記絶縁層の厚さと前記半導体層の厚さとの合計の厚さが互いに異なる第 1領域 と第 2領域と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、前記絶縁層及び前記半導体層の少なくとも一方の断面形 状に応じて、第 1凹部及び第 1凹部の内側に位置する第 2凹部が形成される、製造 方法。
[12] 前記第 1領域には、前記絶縁層の厚さと前記半導体層の厚さとの合計の厚さが実 質的に一定である平坦領域が形成される、請求項 11に記載の製造方法。
[13] 前記第 1領域と第 2領域とを形成するステップは、前記反射領域における前記半導 体層に、互いに厚さの異なる 2つの領域を形成するステップを含む、請求項 11また は 12に記載の製造方法。
[14] 前記第 1領域と第 2領域とを形成するステップは、前記反射領域における前記絶縁 層に、互いに厚さの異なる 2つの領域を形成するステップを含む、請求項 11または 1
2に記載の製造方法。
[15] 前記第 1領域と第 2領域とを形成するステップは、前記半導体層に開口部を形成す るステップを含む、請求項 11から 14のレ、ずれか 1項に記載の製造方法。
[16] 前記第 1領域と第 2領域とを形成するステップは、前記第 1領域における前記半導 体層に第 1の斜面を形成するステップと、前記第 2領域における前記半導体層または 前記絶縁層に第 2の斜面を形成するステップとを含む、請求項 11から 15のいずれか 1項に記載の製造方法。
[17] 前記第 1領域および前記第 2領域は、ハーフトーン露光によって形成される、請求 項 11から 16のいずれ力、 1項に記載の製造方法。
[18] 前記第 1領域および前記第 2領域は、 2段階露光によって形成される、請求項 11か ら 16のいずれか 1項に記載の製造方法。
[19] 前記液晶表示装置は半導体素子を備えており、
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、
前記金属層を形成するステップにおいて、前記半導体素子のソース電極およびド レイン電極が形成される、請求項 11から 18のいずれ力 4項に記載の製造方法。
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