JP2007232818A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素領域内の反射電極の下層に付加回路等で用いる信号線を形成した上で、反射電極の表面に凹凸形状を形成する際の製造工程数を低減した画像表示装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板１４上に付加回路を形成して、パッシベーション膜４を成膜する。さらに絶縁膜２を成膜した上で、コンタクトホールを形成し、信号線３を成膜して付加回路と接続させる。信号線３および絶縁膜２をパターン形成した後に有機絶縁膜１を形成することで、信号線３および絶縁膜２の段差に依存して、有機絶縁膜１の表面に凹凸形状が形成できる。反射電極１０を有機絶縁膜１上に形成することで、反射電極１０の表面にも凹凸形状が形成できる。すなわち、有機絶縁膜１の表面凹凸形状を形成するためのフォトリソグラフィー工程を実施する必要がなくなり、製造工程コストを低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、反射電極表面に凹凸を形成する技術に関する。

例えば、反射型液晶表示装置において、外光を液晶層側に反射する反射電極は、有機絶縁膜を挟んで画素ＴＦＴと接続されている。有機絶縁膜が使用される主な理由は、比誘電率が低いので反射電極と配線間の不要な容量を低減できることや、容易に膜厚を大きく形成できることなどが挙げられる。

ここで、有機絶縁膜表面に凹凸を形成することで、反射電極の表面にも凹凸を形成し、視認性に優れた表示デバイスを提供する技術が特許文献１に開示されている。特許文献１記載の技術では、有機絶縁膜を成膜した後に、フォトリソグラフィー法によって、有機絶縁膜表面に凹凸を形成している。

また、近年、画素が形成される基板上の周縁部に、駆動回路が形成されるようになり、表示装置の小型化を実現している。今後、駆動回路以外にコントローラ回路等も同一基板上に形成されることが予想される。しかしながら、このような技術は、基板上における表示領域の割合を小さくするという問題があった。

上記のような問題点を解決する技術が特許文献２に開示されている。特許文献２記載の技術では、表示領域内の反射電極の下層に、ロジック回路の一部または全部を形成することで、基板における表示領域の占める割合が向上している。

特許３５６４３５８号公報 特開平１０−１０４６６３号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２記載の技術とを単純に組み合わせると、反射電極の下層にロジック回路の一部または全部が形成された後に、反射電極表面の凹凸形成のために、さらにフォトリソグラフィー法工程が追加され、製造工程数が増大するという問題があった。

そこで、本発明は、反射電極の下層に配線層を形成するとともに、反射電極表面に凹凸形状を形成する際の製造工程数を低減した画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像表示装置は、表示素材を、反射電極と、対向電極とで狭んで構成される画像表示装置であって、基板と、前記基板の上層に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成され、所定のパターン形状を有する配線と、前記配線上に形成された第２絶縁層とを備え、前記第１絶縁層は、前記配線とともに段差を形成しており、前記第２絶縁層の表面は、前記段差に依存した凹凸形状を有しており、前記反射電極は、前記第２絶縁層上に形成されており、前記凹凸形状に依存した凹凸形状を有していることを特徴とする。

本発明に係る画像表示装置は、表示素材を、反射電極と、対向電極とで狭んで構成される画像表示装置であって、基板と、前記基板の上層に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に形成され、所定のパターン形状を有する配線と、前記配線上に形成された第２絶縁層とを備え、前記第１絶縁層は、前記配線とともに段差を形成しており、前記第２絶縁層の表面は、前記段差に依存した凹凸形状を有しており、前記反射電極は、前記第２絶縁層上に形成されており、前記凹凸形状に依存した凹凸形状を有していることを特徴とするので、前記第２絶縁層表面に凹凸を形成するフォトリソグラフィー法が不要となり、工程数を低減できて製造コストを下げることができる。

（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１の画像表示装置として、アクティブ駆動方式の反射型液晶表示装置を例に挙げて説明する。反射型液晶表示装置は、液晶（表示素材に相当）を、反射電極を有する基板と、対向電極を有する基板とで狭んで構成される。反射型液晶表示装置とは、反射電極によって、外光を液晶層側に反射させて、画像を表示するものである。本発明では、さらに反射電極表面に凹凸形状を形成し、外光を散乱させることで、画像表示装置の視認性を向上させている。

反射型液晶表示装置には、複数の画素がマトリクス状に配置されている。反射電極が形成される基板側には、各画素に対してそれぞれ画素ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がスイッチング素子として形成され、各画素を駆動する。以下、当該基板をアレイ基板と呼称する。また、対向電極が形成される基板側には、カラーフィルタが設けられており、以下、当該基板をカラーフィルタ側基板と呼称する。

図１に、画素ＴＦＴが設けられたアレイ基板上の一画素領域部分の構成を示した概略平面を示す。複数の走査線７および信号線６がほぼ直交するように形成され、走査線７および信号線６の交点付近には画素ＴＦＴ８が形成されている。容量配線１６は、画素ＴＦＴ８と反射電極１０を接続するとともに、共通配線１７との組み合わせで、画素の電圧を維持する保持容量を形成している。この共通配線１７は走査線７と同じレイヤで形成する。走査線７および信号線６に囲まれた領域が画素に相当し、所定の走査線７が選択されると、対応する画素ＴＦＴ８がＯＮし、信号線６から供給される画像信号が画素に供給される。

反射電極１０の下層には、付加回路１００が形成されている。付加回路１００は、例えば、メモリー回路（メモリー イン ピクセル）であり、画素毎に記憶素子を設けることで、反射型液晶表示装置の消費電力を低減することができる。なお、付加回路１００は、メモリー回路に限らず、信号増幅回路やコントローラ回路等であってもよい。

信号線３（配線に相当）は、信号線６と平行なパターン形状を有しており、付加回路１００を構成する回路用ＴＦＴ（図示せず）同士を接続して、信号を伝達する。なお、信号線３は、信号線６と平行に配置されているが、信号線６と垂直に配置されていてもよく、一画素領域内に３本であっても、それ以上あっても良い。すなわち、信号線３の配置方向、必要数は、付加回路１００の回路設計上で決定される要素でもあり、後述する反射電極１０表面の凹凸形状をさらに考慮して決定される。

図２〜図４は、図１における画素領域の断面の概略断面図を示している。図２は、Ａ−Ａ断面を、図３は、Ｂ−Ｂ断面を、図４はＣ−Ｃ断面をそれぞれ示している。図２に示すＡ−Ａ断面では、ガラス基板１４上に、下地保護膜１３を介して、画素ＴＦＴ８が形成されている。画素ＴＦＴ８は、半導体膜１５、ゲート絶縁膜１２、走査線７（ゲート電極）、層間絶縁膜１１に設けられたコンタクトホールを介して接続される信号線６（ソース電極）および容量配線１６（ドレイン電極）とで構成されている。

さらに、配線保護としてのパッシベーション膜４を成膜したうえで、絶縁膜２（第１絶縁層に相当）を介して信号線３が形成されている。信号線３上には、信号線３および絶縁膜２を覆うように、有機絶縁膜１（第２絶縁層に相当）が形成され、有機絶縁膜１上に反射電極１０が形成されている。

図３に示すＢ−Ｂ断面では、同様に、ガラス基板１４上に、下地保護膜１３、ゲート絶縁膜１２、層間絶縁膜１１が順に積層されており、層間絶縁膜１１上に、信号線６および容量配線１６が形成されている。さらに、配線保護としてのパッシベーション膜４が形成されており、その上層に絶縁膜２を介して、信号線３が形成されている。有機絶縁膜１が、信号線３上に、信号線３および絶縁膜２を覆うように形成され、有機絶縁膜１上に反射電極１０が形成される。なお、反射電極１０は、有機絶縁膜１に設けられたコンタクトホール９を介して、容量配線１６と接続されている。すなわち、反射電極１０が、容量配線１６を介して、画素ＴＦＴ８と接続されている。

図４に示すＣ−Ｃ断面では、同様に、ガラス基板１４上に、下地保護膜１３を介して、付加回路１００を構成する回路用ＴＦＴ１０５が形成されている。回路用ＴＦＴ１０５は、半導体層１０１と、ゲート絶縁膜１２と、ゲート電極１０２と、ソース電極１０３と、ドレイン電極１０４とで構成される。なお、回路用ＴＦＴ１０５は、画素ＴＦＴ８形成時に同時に形成される。

さらに、配線保護としてのパッシベーション膜４が形成されており、その上層に絶縁膜２を介して、信号線３が形成されている。なお、信号線３は、絶縁膜２に設けられたコンタクトホールを介して、回路用ＴＦＴ１０５と接続されている。有機絶縁膜１が、信号線３上に、信号線３および絶縁膜２を覆うように形成され、有機絶縁膜１上に反射電極１０が形成される。

ここで、図２〜図４に示すように、有機絶縁膜１の表面は、信号線６に垂直な方向に波打つような凹凸形状を有している。同様に、反射電極１０の表面も有機絶縁膜１の表面凹凸形状に依存した凹凸形状を有している。これは、絶縁膜２が、信号線３のパターン形状と同一形状を有しており、信号線３と共に段差を形成しているため、絶縁膜２および信号線３を形成した後に有機絶縁膜１を形成することで、有機絶縁膜１の表面が、この段差に依存して（すなわち、信号線３のパターン形状に依存して）、凹凸形状を有するためである。

上述したように、有機絶縁膜１の表面凹凸形状を、絶縁膜２と信号線３とで形成される段差を利用して（すなわち、信号線３のパターン形状を利用して）、形成することで、有機絶縁膜１の凹凸表面形成のためのリソグラフィー法工程を実施する必要がなくなり、製造コストを低減することができる。

また、信号線３の膜厚は、通常３００〜５００ｎｍ程度であり、反射電極１０表面の凹凸の振幅は、これよりも大きく形成する方が視認性を含めた反射特性に有利とされている。本実施の形態１では、絶縁膜２の膜厚制御により、反射電極１０表面の凹凸の振幅を所望の大きさに制御することができる。

ここで、本実施の形態１に係る特徴的な部分のみの製造工程を概説する。パッシベーション膜４を成膜した後、絶縁膜２を所望の膜厚で成膜する。付加回路１００を構成する回路用ＴＦＴ１０５と接続するためのコンタクトホールを形成した後、絶縁膜２上に信号線３を成膜する。その後、フォトリソグラフィー法により信号線３および絶縁膜２をエッチングしてパターン形成する。

ここで、絶縁膜２の材料は、パッシベーション膜４の材料とのエッチング選択性が十分に確保される必要がある。例えば、パッシベーション膜４に窒化膜を使った場合には、絶縁膜２は、酸化膜または有機膜を使うことが好ましい。また、パッシベーション膜４が酸化膜である場合には、絶縁膜２に窒化膜を使うこともできる。なお、絶縁膜２は、信号線３直下の部分以外をエッチングにより全て除去しているが、これに限らず、信号線３直下の部分以外を一部残しておいても良い。

続いて、パッシベーション膜４上に、信号線３および絶縁膜２を覆うように、有機絶縁膜１を形成し、反射電極１０を有機絶縁膜１上に成膜して図１〜４に示すアレイ基板が完成する。

次に、反射型液晶表示装置の最終的な断面構造を図５に示す。図１〜４において説明したアレイ基板上に、アレイ基板側で液晶材料の配向を制御するための配向膜２１が形成される。

一方で、カラーフィルタ側基板２７を形成し、アレイ基板とカラーフィルタ側基板２７を対向させた間に表示素材に相当する液晶２２を狭持させることで、反射型液晶表示装置が形成される。カラーフィルタ側基板２７は、ガラスなどの絶縁性の透明基板を対向基板２６として、カラーフィルタ２５、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透明導電膜による対向電極２４および配向膜２３が、この順で積層された構造からなる。

（実施の形態２）
本発明に係る実施の形態２の画像表示装置として、反射型液晶表示装置を例に挙げて説明する。本実施の形態２に係る反射型液晶表示装置は、後述するように、信号線３および絶縁膜２のパターン形状以外は、実施の形態１で述べた反射型液晶表示装置の構成と同一であるため、重畳する説明は割愛する。なお、図中の同一符号は同一または相当部分を指す。

図６に、画素ＴＦＴが形成されたアレイ基板上の一画素分の表示領域部分の構成を示した概略平面図を示す。信号線３は、導通用の導体部３０１と、ガラス基板１４に平行な平面方向且つ導体部３０１と垂直な方向に突き出た突部３０２とから成る形状を有している。絶縁膜２は、図６に示す信号線３のパターン形状と同一形状を有している。したがって、信号線３上に形成される有機絶縁膜１の表面および反射電極１０の表面は、実施の形態１と同様に、絶縁膜２と信号線３とで形成される段差に依存して（すなわち、信号線３のパターン形状に依存して）、凹凸形状を有することになる。

すなわち、反射電極１０の表面は、信号線６と平行な方向にも波打つような凹凸形状をさらに有する。したがって、反射電極１０の表面に、より複雑な凹凸形状を形成することができ、散乱効率がさらに上昇して、画像表示装置の視認性をさらに向上することができる。

なお、図６において、突部３０２の形状は矩形状としているが、これに限らず、例えば、図７に示すように、楕円の一部であってもよく、隣接する信号線と接触してショートすることがなければ、いかなる形状であっても良い。

また、信号線３の形状は、上述したような形状に限定されるべきものではなく、例えば、図８に示すように、信号線３がガラス基板１４に平行な平面で、直線的に蛇行していても良い。この場合も、反射電極１０の表面には、より複雑な凹凸形状を形成することができるため、外光の散乱効率がさらに上昇して、画像表示装置の視認性をさらに向上することができる。

同様に、隣接する配線と接触してショートすることがなければ、信号線３は、いかなる導通経路を実現する形状であってもよく、例えば、曲線的に蛇行していても良い。

なお、本発明では、信号線３を、反射電極１０の下層に形成された付加回路１００の信号伝達用配線として説明したが、これに限らない。例えば、製造上の歩留まりを低減するためのリペア用の配線であっても良い。この場合は、信号線３は、他の回路と接続させておく必要はなく、不良となった箇所付近でのみレーザや集束イオンビーム（ＦＩＢ）などで配線の接続や切断を行うことが可能である。

また、実際に、信号伝達等に使用することなく、信号線３を反射電極１０表面の凹凸形成のみに使用することもできる。

なお、本発明では、アクティブ駆動方式で説明したが、パッシブ駆動方式でも本発明が適用可能であることは言うまでもない。

なお、本発明では、反射型液晶表示装置を一例として説明したが、半透過型液晶表示装置でもよい。この場合、図９に示すように、反射電極１０および透明電極１１０がともに一画素領域内に存在するが、反射電極１０の下層に付加回路１００を設けて信号線３を形成することで、反射電極１０の表面に凹凸形状を形成することができる。

なお、本発明では、液晶を表示素材として用いた画像表示装置で説明したが、有機ＥＬ、無機ＥＬを表示素材として用いた画像表示装置にも適用できる。

実施の形態１に係る一画素分の概略平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面の概略図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面の概略図である。 図１におけるＣ−Ｃ断面の概略図である。 実施の形態１に係る反射型液晶表示装置の断面構造を示す図である。 実施の形態２に係る一画素分の概略平面図である。 実施の形態２に係る信号線の平面図である。 実施の形態２に係る信号線の平面図である。 半透過型液晶表示装置の一画素分の概略平面図である。

符号の説明

１ 有機絶縁膜、２ 絶縁膜、３ 信号線、１０ 反射電極、２２ 液晶、２４ 対向電極、３０１ 導体部、３０２ 突部。

Claims (3)

1. 表示素材を、反射電極と、対向電極とで狭んで構成される画像表示装置であって、
   基板と、
   前記基板の上層に形成される第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層上に形成され、所定のパターン形状を有する配線と、
   前記配線上に形成された第２絶縁層と
   を備え、
   前記第１絶縁層は、前記配線とともに段差を形成しており、
   前記第２絶縁層の表面は、前記段差に依存した凹凸形状を有しており、
   前記反射電極は、前記第２絶縁層上に形成されており、前記凹凸形状に依存した凹凸形状を有していることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記配線は、
   導通用の導体部と、
   前記導体部の側面に備えられた突部と
   から成る形状を有することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記配線は、直線的または曲線的に蛇行していることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
   

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