JP5010585B2

JP5010585B2 - 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法

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Inventors: 元今井; 哲郎菊池; 英樹北川; 義仁原
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Description

本発明は、反射光を利用して表示を行う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、画面背面のバックライトを表示用の光源として利用する透過型ＬＣＤ、外光の反射光を光源として利用する反射型ＬＣＤ、および外光の反射光とバックライトの両方を光源として利用する半透過型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１３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。
特開平９−５４３１８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１１２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１４は、反射面１１２の傾きと反射光との関係を表した図である。図１４（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

図１４（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。

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、金属材料を含む反射層を備え、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凹部とを有している。

ある実施形態において、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は、前記基板の面と平行な面を有する。

ある実施形態において、前記反射領域には、前記反射層の下に、開口部を有する金属層、前記金属層の上に形成された絶縁層、および前記絶縁層の上に形成された、開口部を有する半導体層が形成されており、前記半導体層の開口部は前記金属層の開口部の内側に位置する。

ある実施形態において、前記第１凹部は前記金属層の開口部に応じて形成されており、前記第２凹部は前記半導体層の開口部に応じて形成されている。

ある実施形態において、前記反射領域には、前記反射層の下に、開口部を有する金属層、前記金属層の上に形成された絶縁層、および前記絶縁層の上に形成された、開口部を有する半導体層が形成されており、前記金属層の開口部は前記半導体層の開口部の内側に位置する。

ある実施形態において、前記第１凹部は前記半導体層の開口部に応じて形成されており、前記第２凹部は前記金属層の開口部に応じて形成されている。

ある実施形態において、前記反射領域は、前記反射層の表面に形成された第３凹部を有し、前記第３凹部は、前記金属層および前記絶縁層が積層された領域であって、前記半導体層が形成されていない領域に形成されている。

ある実施形態において、前記反射領域の中には、前記第１凹部および前記第２凹部が複数形成されている。

ある実施形態において、前記第１凹部の形状は円形である。

ある実施形態において、前記第２凹部の形状は円形である。

ある実施形態において、前記第１凹部および前記第２凹部のそれぞれの形状が円形であり、前記第１凹部の中心の位置と前記第２凹部の中心の位置が同じである。

ある実施形態において、前記第１凹部および前記第２凹部のそれぞれの形状が円形であり、前記第１凹部の中心の位置と前記第２凹部の中心の位置が異なる。

ある実施形態において、前記第１凹部および前記第２凹部の少なくとも一方の形状が楕円形である。

ある実施形態において、前記第１凹部および前記第２凹部の少なくとも一方の形状は四角形である。

ある実施形態において、液晶表示装置は、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。

本発明の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。

ある実施形態において、前記金属層の開口部の上部における前記反射層の表面には第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凹部が形成される。

ある実施形態において、前記金属層の開口部は前記半導体層の開口部の内側に形成される。

ある実施形態において、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凹部が形成される。

ある実施形態において、前記金属層および前記半導体層は、それぞれ複数の開口部を有する。

ある実施形態において、前記金属層の開口部および前記半導体層の開口部の形状は円形である。

ある実施形態において、前記金属層の開口部と、前記半導体層の円形の開口部の中心の位置は同じである。

ある実施形態において、前記金属層の円形の開口部と、前記半導体層の円形の開口部の中心の位置は異なる。

ある実施形態において、前記金属層の開口部と、前記半導体層の開口部の少なくとも一方の形状は楕円形である。

ある実施形態において、前記金属層の開口部と、前記半導体層の開口部の少なくとも一方の形状は四角形である。

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ている。

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。

実施形態１の液晶表示装置の断面形状を模式的に表した図である。実施形態１の液晶表示装置を表した平面図であり、（ａ）は画素領域の構成を表しており、（ｂ）は反射部の構成を表している。実施形態１のＴＦＴ部および反射部の構成を表す断面図であり、（ａ）は反射部の構成を表しており、（ｂ）はＴＦＴ部の構成を表している。実施形態１と従来の液晶表示装置の反射部の構成を比較するための模式図であり、（ａ）は実施形態１の反射部の断面を表しており、（ｂ）は従来の液晶表示装置の反射部の断面を表しており、（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。実施形態１のＴＦＴ部の製造方法を表した平面図である。実施形態１のＴＦＴ部の製造方法を表した断面図である。実施形態１の反射部の製造方法を表した平面図である。実施形態１の反射部の製造方法を表した断面図である。実施形態２の液晶表示装置を表した断面図である。実施形態３の液晶表示装置における反射層を表した断面図である。実施形態４の液晶表示装置における反射層を表した平面図である。実施形態５の液晶表示装置における反射層を表した平面図である。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表した断面図である。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表した図であり、（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との関係を表しており、（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た図である。

符号の説明

１０液晶表示装置
１２ＴＦＴ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
３２ＴＦＴ部
３４対向電極
３６ＣＦ層
３８透明基板
４０表示面
４２反射領域
４４ＴＦＴ領域

（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。

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（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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、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（ａ）は、液晶表示装置１０の一部を、表示面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、列方向にソースライン５２が延びており、行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、円形の凹凸部（テーパー部）４８が複数形成されている。なお、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、この反射層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。

図３（ａ）は、反射部３０における凹凸部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。Ｃｓメタル層５６は開口部６５を有しており、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が形成されており、凹部６７の内側の反射層６３の表面には凹部６８が形成されている。凹部６７と凹部６８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は段差をもって形成され、凹部６７の内側であって凹部６８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領域が形成されている。

凹部６７は、Ｃｓメタル層５６の開口部６５の上にゲート絶縁層６１、半導体層６２、および反射層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。また、凹部６８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。

凹部６７の外側には凸部６９が形成されており、凸部６９の外側には凹部７０が形成されている。凹部７０は、Ｃｓメタル層５６およびゲート絶縁層６１が積層されているが、半導体層６２が形成されていない領域の上に反射層６３が積層されることにより形成されたものである。

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１３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の凹部６７、６８、７０の斜面、および、従来の液晶表示装置の反射部において形成される斜面は垂直な面として表し、また、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と凹部６８のそれぞれの上面の淵および底面の淵に８つの角部が形成され、さらに、凹部７０の上面および底面の淵に２つ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においては、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、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。

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ため、凹部の形成に伴ってより多くの角部が形成されるので、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る。また、凹部において角部と角部との間に形成される斜面そのものの傾斜を２０度以下と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ができる。

また、実施形態１において凹部６７、６８、および７０の底に位置する反射層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、凹部の底面の反射層はガラス基板の上に形成されており、反射層とガラス基板との間には、ゲート絶縁層も半導体層も形成されていない。したがって、実施形態１における凹部６７、６８、および７０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のそれぞれの開口部に応じて２重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。

次に、実施形態１におけるＴＦＴ基板１２の製造方法を説明する。

図５は、ＴＦＴ部３２におけるＴＦＴ基板１２の製造方法を表した平面図であり、図６は、ＴＦＴ部３２におけるＴＦＴ基板１２の製造方法を表した図であり、図２（ａ）の矢印Ａで示した部分の断面図である。

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（アルミニウム）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、Ａｌの他、Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、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。

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、ドライまたはウェ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５０〜１０００ｎｍ以下である。

このように、フォトリソグラフ法によってＴＦＴ部３２に作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。なお、反射部３０のＣｓメタル層５６は、抜きパターンで形成してもよく、また残しパターンで形成しても良い。

次に、図５（ｂ）および図６（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（ａ）で示した反射部３０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であり、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。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。

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Ａｌ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３０〜１０００ｎｍ以下である。

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。

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、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ＳｉＮ_x、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、ＴＦＴ部３２だけでなく、反射部３０も含めた透明基板２２の上部全面に形成される。

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等の透明電極膜が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、フォトリソグ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だけでなく、反射部３０も含め、画素の上部全面に形成される。

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。

図７は、反射部３０におけるＴＦＴ基板１２の製造方法を表した平面図であり、図８は、反射部３０におけるＴＦＴ基板１２の製造方法を表した図であり、図２（ｂ）における矢印Ｃで示した部分の断面図である。なお、図７および図８における（ａ）〜（ｅ）に示した工程は、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。

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が形成されるが、このとき、反射部３０のＣｓメタル層５６には複数の開口部６５が形成される。

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、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。

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反射層６３が形成される。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の表面には凹部６７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６８が形成される。

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。

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。

なお、凹部６７、６８、および７０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。

（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。

図９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の液晶表示装置と同じである。なお、図９には、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２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、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。

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に反射させることができる。

（実施形態３）
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３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。

図１０は、本実施形態の液晶表示装置における反射部３０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、反射部３０におけるＣｓメタル層（金属層）５６の開口部６５と半導体層６２の開口部６６の相対的位置が、実施形態１と異なっているが、それ以外は実施形態１と同じ構成を有している。

図に示すように、実施形態３では、基板の面の上部から見た場合、Ｃｓメタル層５６の開口部６５が半導体層６２の開口部６６の内側に位置している。したがって、反射層６３の表面に形成される凹部６７は、半導体層６２の開口部６６の上部に形成され、凹部６７の内側に位置する凹部６８はＣｓメタル層５６の開口部６５の上部に形成される。

（実施形態４）
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４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。

図１１は、本実施形態の反射部３０における反射層６３の凹部６７および凹部６８を、基板面の上から見た場合の平面図である。図に示すように、この実施形態では、凹部６７と凹部６８は、同心円状には配置されず、それぞれの中心の位置が異なるように配置される。それ以外は、実施形態１の構成と同じである。

本実施形態では、半導体層６２が形成されるとき、開口部６６の中心位置が、それよりも下層に形成されたＣｓメタル層（金属層）５６の開口部６５の中心位置とは異なるように配置される。したがって、半導体層６２の上に反射層６３が形成されるとき、凹部６８の中心が凹部６７の中心からずれて配置されることになる。凹部６７は複数の凹部６８と重なるように配置されてもよく、また、凹部６８が複数の凹部６７と重なるように配置されてもよい。

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に反射させることができる。なお、本実施形態の反射部３０の構成を、実施形態２の反射部３０に用いることも可能である。また、実施形態３のように、半導体層６２の開口部６６をＣｓメタル層５６の開口部６５よりも大きく形成してもよい。

（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。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。

図１２は、本実施形態の反射部３０における反射層６３の凹部６７および凹部６８を、基板面の上から見た場合の平面図である。図に示すように、この実施形態では、凹部６７は四角形に形成され、凹部６８は円形あるいは楕円形に形成される。凹部６８は、凹部６７とその一部が重なるように配置される。凹部６７の四角形の形状および大きさは同じではなく、複数の異なる形状および大きさを組み合わせて形成される。

本実施形態では、Ｃｓメタル層（金属層）５６が形成されるとき、開口部６５が四角形に形成され、半導体層６２が形成されるとき、開口部６６が円形あるいは楕円形に形成される。したがって、半導体層６２の上に反射層６３が形成されるとき、Ｃｓメタル層５６の四角形の開口部６５の上部に凹部６７が形成され、半導体層６２の円形あるいは楕円形の開口部６６の上部に凹部６８が形成される。

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に反射させることができる。なお、本実施形態の反射部３０の構成を、実施形態２の反射部３０に用いることも可能である。また、半導体層６２の開口部６６を四角形に形成し、Ｃｓメタル層５６の開口部６５を円形あるいは楕円形に形成してもよい。また、半導体層６２の開口部６６とＣｓメタル層５６の開口部６５のそれぞれを、四角形、円形、楕円形を織り交ぜた形に形成しても良い。

さらに、上述した各実施形態において、凹部６７、６８、７０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、Ｃｓメタル層５６および半導体層６２の開口部に対応する部分を残しパターンで形成することにより、凹部６７、６８、７０を凸部として形成してもよい。

なお、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持つ反射型液晶表示装置も本願発明の一形態に含まれる。

また、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

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絶縁層と、前記絶縁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有し、
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、
前記半導体層の開口部は前記金属層の開口部の内側に位置することを特徴とする液晶表示装置。
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、前記反射層の表面は、前記基板の面と平行な面を有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記第１凹部は前記金属層の開口部に応じて形成されており、前記第２凹部は前記半導体層の開口部に応じて形成されている、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記反射領域は、前記反射層の表面に形成された第３凹部を有し、前記第３凹部は、前記金属層および前記絶縁層が積層された領域であって、前記半導体層が形成されていない領域に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記反射領域の中に、前記第１凹部および前記第２凹部が複数形成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第１凹部の形状が円形である、請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第２凹部の形状が円形である、請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第１凹部および前記第２凹部のそれぞれの形状が円形であり、前記第１凹部の中心の位置と前記第２凹部の中心の位置が同じである、請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第１凹部および前記第２凹部のそれぞれの形状が円形であり、前記第１凹部の中心の位置と前記第２凹部の中心の位置が異なる、請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第１凹部および前記第２凹部の少なくとも一方の形状が楕円形である、請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第１凹部および前記第２凹部の少なくとも一方の形状が四角形である、請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
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、請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
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み、
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ことを特徴とする製造方法。
前記金属層の開口部の上部における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凹部が形成される、請求項１３に記載の製造方法。
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、請求項１３又は１４に記載の製造方法。
前記金属層の開口部および前記半導体層の開口部の形状が円形である、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の製造方法。
前記金属層の円形の開口部と、前記半導体層の円形の開口部の中心の位置が同じである、請求項１６に記載の製造方法。
前記金属層の円形の開口部と、前記半導体層の円形の開口部の中心の位置が異なる、請求項１６に記載の製造方法。
前記金属層の開口部と、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、請求項１３に記載の製造方法。
前記金属層の開口部と、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、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の製造方法。
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ている、請求項１３から２０のいずれか１項に記載の製造方法。