JPH08313890A

JPH08313890A - 液晶表示素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08313890A
Application number: JP14568895A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Ikeno; 英徳池野; Hiroshi Kano; 博司加納; Eiji Mizobata; 英司溝端
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶層と基板の間に光反射層を有する反射型液
晶素子において、スイッチング素子形成以前に粗面化し
た基板を用いることにより良好な反射性能を有する反射
板と、製造プロセスの簡略化を行うことにより良好な画
質を有する反射型液晶表示素子を低コストで提供する。【構成】表面に不規則な凹凸を有する基板表面４６に能
動素子と、能動素子を駆動するためのゲート電極４１
と、能動素子からの電荷を受ける画素電極兼光反射板４
０を有する第１の基板と表面に透明電極を付けた第２の
基板を各々の表面が内面を向くように配置し、第１と第
２の基板がなす間隙に２色性色素を含む液晶が封入され
てなり、能動素子としてはトランジスタやダイオード等
の３端子もしくは２端子素子を用い、能動素子が平坦化
されていない基板上に作成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射型液晶表示用のア
クティブマトリクス基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、携帯型コンピュータ市場の拡大と
ともに、様々なニーズに応じた情報機器が提案されてい
る。これを達成するためのキーテクノロジーの一つとし
て、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display；「Ｌ
ＣＤ」という）が挙げられる。

【０００３】近年のＬＣＤは、ラップトップパソコン、
デスクトップパソコン、ワードプロセッサー、ワークス
テーション等の卓上での使用を前提とした機器の表示装
置として開発されたため、ＬＣＤには、携帯性よりも表
示性能の高画質化が優先されていた。その結果、バック
ライトを光源に採用したＴＮ（Twisted Nematic）液晶
或いは、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶の透過
型ＬＣＤ方式が主流となった。

【０００４】しかし、前記透過型ＬＣＤ方式ではバック
ライトが必要とされるため、情報機器の小型化・軽量
化、及び長時間使用には困難であるという問題を有す
る。そして、これが携帯型情報機器の進歩を阻む要因と
なっている。

【０００５】これに対して、携帯型情報機器向きのＬＣ
Ｄとしてはバックライトの代わりに反射板を設け、外部
入射光の反射光を光源に利用する反射型ＬＣＤの採用が
考えられている。この場合、外部光のみで明るい表示性
能を得るために、液晶方式としては、光利用効率を下げ
る要因となる偏光板を必要としないゲスト・ホスト（Ｇ
Ｈ）方式を採用し、さらに反射板を液晶層とガラス基板
との間に配置する方式が検討されている（例えば文献、
「S.Mitsui et al.、“Bright Reflective Multicolor
LCDs Addressed by a-Si TFTs”、Proc.SID、第437頁」
参照）。

【０００６】以下に、図１５を参照して、この従来方式
について具体的構造例を説明する。

【０００７】平坦な下部ガラス基板１０上に、薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）１１を作成した後、このＴＦＴ１１
上部に絶縁層（「厚膜絶縁体」ともいう）５を配置し、
さらに絶縁層５の表面に凹凸が形成されている。

【０００８】絶縁層５の上に、液晶を駆動する画素電極
を兼ねた金属反射板（「反射画素電極」、「反射板兼電
極」あるいは「反射板電極」ともいう）４が形成されて
いる。

【０００９】ＴＦＴ１１で駆動される反射板電極４を有
するガラス基板（「下部ガラス基板」ともいう）１０
と、透明電極２を有する対向側ガラス基板（「上部ガラ
ス基板」ともいう）１との間に、液晶層としてゲスト・
ホスト（ＧＨ）型液晶３が配設される。

【００１０】画素電極を兼ねた反射板電極４の表面の凹
凸は、広範囲からの入射光を効率よくパネル前方に反射
すると同時に、干渉色等の色付きを無くすという機能を
有する。

【００１１】反射板電極４の製造方法の一例として、絶
縁層５の表面にフォトリソ技術、エッチング技術を施す
ことにより、高さ数μｍ程度の凹凸を形成し、その上部
を高反射効率を有する金属で覆うようにするという方法
が採用されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記製造工程は、基本
的には、従来の透過型ＬＣＤの製造工程に、更に反射板
電極を作成するために、絶縁膜形成、凹凸形成、及びコ
ンタクト形成工程が付加されたものである。

【００１３】しかし、この場合、工程数の増加に伴う製
造コストの増大を招く。

【００１４】さらに、前記の如く、能動素子製造後に凹
凸を形成するため、能動素子に対するダメージ（損傷、
デバイス特性の劣化等）を与えることを回避することが
反射板製造における絶対条件となる。このことが高性能
反射板を有する反射型液晶表示素子の実現を困難にして
きた。

【００１５】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であって、低コストで、良好な反射特性を有する反射板
を備えた反射型液晶表示装置及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、マトリクス状に配置され画素電極を兼用
する光反射板と、前記画素電極毎に前記画素電極への書
き込み電荷を制御する能動素子と、を備えると共に、前
記能動素子を作動させるための所定の配線を備えた第１
の基板と、前記画素電極に対向する透明電極を設けた第
２の基板と、前記第１、第２の基板との間に介装された
液晶層と、を含む液晶表示素子において、前記第１の基
板表面が所定の凹凸を有し、前記能動素子が前記第１の
基板の凹凸上に形成されたことを特徴とする液晶表示素
子を提供する。

【００１７】本発明は、マトリクス状に配置され画素電
極を兼用する光反射板と、前記画素電極毎に前記画素電
極への書き込み電荷を制御する能動素子と、を備えると
共に、前記能動素子を作動させるための所定の配線を備
えた第１の基板と、前記画素電極に対向する透明電極を
設けた第２の基板と、前記第１、第２の基板との間に介
装された液晶層と、を含む液晶表示素子において、前記
第１の基板が前記光反射板の形成領域に対応する領域に
のみ凹凸を備え、前記能動素子が前記第１の基板の平坦
領域上に形成されたことを特徴とする液晶表示素子を提
供する。

【００１８】本発明においては、好ましくは、前記第１
の基板が、基板表面全面に凹凸を有し、該凹凸領域上に
選択的に有機系膜又は無機系膜が所定の膜厚で形成され
てなる平坦化領域を備え、前記能動素子及び／又は配線
が前記平坦化領域上に形成されてなることを特徴とす
る。

【００１９】本発明においては、好ましくは、前記第１
の基板が、基板表面全面に凹凸を有し、前記凹凸をエッ
チング処理により平坦化してなる平坦化領域を備え、前
記能動素子及び／又は配線が前記平坦化領域上に形成さ
れてなることを特徴とする。

【００２０】本発明においては、好ましくは、前記第１
の基板を鏡面状態とし、前記光反射板が形成される領域
に対応する領域にのみ前記第１の基板表面に凹凸を有す
ることを特徴とする。

【００２１】本発明においては、好ましくは、前記能動
素子が、トランジスタであることを特徴とする。

【００２２】本発明においては、好ましくは、前記トラ
ンジスタが、ゲート電極上部のみに半導体層が配置され
てなることを特徴とする。

【００２３】本発明においては、好ましくは、前記トラ
ンジスタが、前記第１の基板上部にパターン形成された
ゲート電極上部を、絶縁層、半導体層、レジスト層にて
全面が覆われた前記第１の基板の背面より露光し、前記
ゲート電極の形状を反映したレジストパターンが最上部
に形成され、該レジストパターンを用いて、半導体層が
パターン化されてなる自己整合プロセスで形成されたこ
とを特徴とする。

【００２４】本発明においては、好ましくは、前記トラ
ンジスタが、ゲート電極及びゲート信号線の周囲が絶縁
膜で覆われていることを特徴とする。

【００２５】本発明においては、好ましくは、前記能動
素子が、２端子型の非線形抵抗素子であることを特徴と
する。

【００２６】本発明においては、好ましくは、前記非線
形抵抗素子が、前記第１の基板上部にパターン形成され
た信号配線上部を絶縁層、レジスト層にて全面が覆われ
た前記第１の基板の背面より前記信号配線と直交するス
トライプ状のマスクを用いて露光し、前記信号配線の形
状とマスク形状を反映したレジストパターンが最上部に
形成され、該レジストパターンを用いて、絶縁層がパタ
ーン化される自己整合プロセスで形成されることを特徴
とする。

【００２７】本発明においては、好ましくは、前記２端
子型の非線形素子において、非線形素子は、信号を供給
する配線と、該配線の側壁部の絶縁膜と画素電極を兼用
する光反射板から構成されていることを特徴とする。

【００２８】本発明においては、好ましくは、前記第１
の基板表面の凹凸が、高さが０．５μｍから１０μｍ、
ピッチが１μｍから３０μｍまでの間においてランダム
に配置されていることを特徴とする。

【００２９】また、本発明は、マトリクス状に配置され
画素電極を兼用する光反射板と、前記画素電極毎に前記
画素電極への書き込み電荷を制御する能動素子と、を備
えると共に、前記能動素子を作動させるための所定の配
線を備えた第１の基板と、前記画素電極に対向する透明
電極を設けた第２の基板と、前記第１、第２の基板との
間に介装された液晶層と、を含む液晶表示素子の製造方
法において、前記第１の基板表面において少なくとも前
記光反射板が形成される領域に対応する領域に所定高さ
の凹凸を形成し、前記第１の基板上に形成されたゲート
電極のパターンを利用して前記第１の基板の背面側より
露光して前記ゲート電極の形状を反映したレジストパタ
ーンを形成し、該レジストパターンを用いて半導体層を
含む前記能動素子の活性層を自己整合的に形成し、前記
ゲート電極の側壁を陽極酸化により絶縁膜で覆い、前記
光反射板を前記第１の基板の凹凸領域上部に形成するこ
とを特徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する。

【００３０】さらに、本発明は、マトリクス状に配置さ
れ画素電極を兼用する光反射板と、前記画素電極毎に前
記画素電極への書き込み電荷を制御する能動素子と、を
備えると共に、前記能動素子を作動させるための所定の
配線を備えた第１の基板と、前記画素電極に対向する透
明電極を設けた第２の基板と、前記第１、第２の基板と
の間に介装された液晶層と、を含む液晶表示素子の製造
方法において、前記第１の基板上において前記光反射板
の形成領域に対応する領域にのみ凹凸を備えると共に前
記能動素子が形成される領域には平坦領域上を形成し、
前記第１の基板上の平坦領域上に半導体層を含む前記能
動素子の活性層を形成し、前記ゲート電極の側壁を陽極
酸化により絶縁膜で覆い、前記光反射板を前記第１の基
板の凹凸領域上部に形成することを特徴とする液晶表示
素子の製造方法を提供する。

【００３１】本発明においては、好ましくは、前記ゲー
ト電極のパターンを利用して前記第１の基板の背面側よ
り露光し、前記ゲート電極上部を、絶縁層、半導体層、
レジスト層にて全面が覆われた前記第１の基板を背面側
より露光し、該レジストパターンを用いて半導体層を含
む前記能動素子の活性層を自己整合的に形成することを
特徴とする。

【００３２】そして、本発明は、マトリクス状に配置さ
れ画素電極を兼用する光反射板と、前記画素電極毎に前
記画素電極への書き込み電荷を制御する能動素子と、を
備えると共に、前記能動素子を作動させるための所定の
配線を備えた第１の基板と、前記画素電極に対向する透
明電極を設けた第２の基板と、前記第１、第２の基板と
の間に介装された液晶層と、を含む液晶表示素子の製造
方法において、前記第１の基板表面において少なくとも
前記光反射板が形成される領域に対応する領域に所定高
さの凹凸を形成し、前記能動素子が、前記第１の基板上
部にパターン形成された信号配線上部を絶縁層が覆い、
前記信号配線側壁に形成される２端子型の非線形素子か
らなり、前記非線形素子が、前記第１の基板上部にパタ
ーン形成された信号配線上部を絶縁層、レジスト層で全
面が覆われた前記第１の基板の背面側より前記信号配線
と直交するストライプ状のマスクを用いて露光して前記
信号配線の形状とマスク形状を反映したレジストパター
ンを形成し、該レジストパターンを用いて絶縁層がパタ
ーン化される自己整合プロセスで形成され、前記絶縁層
のパターン化により露出した前記信号配線側壁を陽極酸
化により絶縁膜で覆い、前記画素電極を兼用する光反射
板を前記第１の基板の凹凸領域上部に形成することを特
徴とする液晶表示素子の製造方法を提供する。

【００３３】

【作用】本発明の原理・作用の詳細について以下に説明
する。

【００３４】図１は本発明の反射型液晶表示素子の好ま
しい態様を説明するための図である。図１（Ａ）、図１
（Ｂ）、図１（Ｃ）は、既に表面に凹凸を有するガラス
基板を第１の絶縁性基板１８として用いる場合を説明す
るための図であり、図１（Ｄ）は鏡面状態のガラス基板
を第１の絶縁性基板２２として用いる場合を説明するた
めの図である。図１において、１３はソース電極、１４
はドレイン電極、１５は反射板（「反射型画素電極」と
いう）、１６はゲート絶縁膜、１７はゲート電極、１８
はガラス基板（「粗面化ガラス基板」、「第１の絶縁性
基板」ともいう）、１９は平坦化膜、２０は平坦領域、
２１は半導体層、２２は凹凸形成層をそれぞれ示してい
る。

【００３５】図１（Ａ）を参照して、本発明によれば、
凹凸を有する反射板１５を画素電極とし、アクティブマ
トリクス駆動するために該反射型画素電極１５と接続さ
れたスイッチング素子を有する第１の絶縁性基板１８
と、対向側に位置した透明電極を有する第２の絶縁性基
板（不図示）で液晶層を挟み込んだ構造の反射型液晶表
示装置の第１の絶縁性基板１８として、高さ０．５〜１
０μｍの範囲の凹凸を有する基板を用いる。

【００３６】この第１の絶縁性基板１８の凹凸上部に、
スイッチング素子（ゲート電極１７、ゲート絶縁膜１
６、半導体層２１、及びソース・ドレイン電極１３、１
４からなる逆スタガ構造のトランジスタ素子）及び反射
板１５を直接形成する。

【００３７】これにより、凹凸形成プロセスをスイッチ
ング素子形成以前に行なうことが可能とされることか
ら、プロセス上の制約を受けることなく自由に凹凸形状
を作ることができる。従って、良好な反射性能を有する
反射板を再現性良く提供できる。

【００３８】さらに、凹凸形成工程がスイッチング素子
形成工程以前に行なわれることから凹凸形成工程がスイ
ッチング素子へ与えるダメージも存在しないために、良
好なパネル表示性能が得られる。

【００３９】あるいは、図１（Ｂ）に示すように、凹凸
を有する第１の絶縁性基板１８の一部に平坦化膜１９を
形成して平坦化し、平坦化膜１９の上部にスイッチング
素子及び配線を形成する。または、図１（Ｃ）に示すよ
うに、凹凸を有する第１の絶縁性基板１８の一部を平坦
化し（平坦領域２０参照）、平坦領域２０の上部にスイ
ッチング素子及び配線を形成するようにしてもよい。

【００４０】これにより、上記に示す作用と平坦部１
９、２０上へスイッチング素子及び配線が形成されるた
め、再現性及び素子性能の均一及び信頼性が改善され
る。

【００４１】さらに、図１（Ｄ）を参照して、第１の絶
縁性基板１８として鏡面研磨された平坦基板を用い、平
坦基板上にスイッチング素子及び配線を形成すると共
に、反射板形成領域上のみに凹凸が形成された領域（凹
凸形成層２２参照）を有する基板を用いるようにした場
合にも上記と同様の作用効果が得られる。

【００４２】なお、図１においては、ＴＦＴ（薄膜トラ
ンジスタ）構造として逆スタガ構造を例に説明したが、
順（正）スタガ構造を採用した場合においても、上記と
同様の作用が得られる。

【００４３】図２は、本発明に係る逆スタガ構造の薄膜
トランジスタの製造方法を工程順に模式的に示す図であ
る。図２において、２７は凹凸表面を有する粗面化ガラ
ス（第１の絶縁性基板）、２３はゲート電極、２４はゲ
ート絶縁層、２５は半導体層、２６はレジスト層、２８
は陽極酸化膜層、２９はソース電極、３０は反射画素電
極板をそれぞれ示している。

【００４４】本発明に従えば、第１の絶縁性基板２７上
に形成されたゲート電極のパターン（図２（Ａ）参照）
を利用した背面露光プロセスにより、半導体層２５を含
む活性層は自己整合（self alignment）される（図２
（Ｂ）参照）。

【００４５】その後、ゲート電極２３の側壁が陽極酸化
により絶縁膜で覆われ（図２（Ｃ）の陽極酸化膜層２８
参照）、ソース、ドレイン電極２９、３０と絶縁される
（図２（Ｄ）参照）。

【００４６】これにより、背面露光プロセスを用いるこ
とで、基板凹凸の影響による目合わせの精度の劣化とは
無関係にスイッチング素子のパターン化ができる。その
結果、スイッチング素子性能の安定性、及び信頼性が確
保でき、素子間における素子特性のばらつきがなくな
る。さらに、フォトリソ工程が僅か２工程となるために
低コスト化ができる作用を有する。

【００４７】また、本発明は、前記作用に記載した図１
（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）の基板を
第１絶縁性基板として利用しても同様の作用が得られ
る。

【００４８】本発明に従えば、アクティブマトリクス駆
動スイッチング素子であるＴＦＴの代わりに、金属／絶
縁膜／金属（ＭＩＭ）構造のダイオードを前述した図１
（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）の基板上
に製造した場合においても、前記ダイオード製造前に反
射板凹凸構造が形成できるため、良好な反射性能を有す
る反射板を有する液晶表示素子が提供できる。

【００４９】図３及び図４は、本発明のＭＩＭ構造ダイ
オードの製造方法の工程順に模式的に示す図である。

【００５０】本発明に従えば、下部信号線３２パターン
（図３（Ａ）参照）を利用した背面露光プロセスによ
り、レジスト層３４と絶縁層３３は自己整合される（図
３（Ｂ）、図３（Ｃ）参照）。

【００５１】その後、下部信号電極側壁３５が絶縁膜に
より覆われることで（図４（Ｄ）参照）、上部反射画素
電極板３６と下部信号電極３２とは電気的に絶縁される
（図４（Ｅ）参照）。

【００５２】背面露光プロセスを用いることにより、目
合わせズレとは無関係にスイッチング素子のパターン化
ができる結果、スイッチング素子性能の安定性、及び信
頼性が確保でき、素子特性のばらつきがなくなるという
作用を有する。

【００５３】また、フォトリソ工程数が、基本的に(1)
信号線パターン形成、(2)絶縁膜パターン形成（背面露
光）、(3)反射画素電極形成の３工程となり、低コスト
で反射型液晶表示素子を提供できる。

【００５４】なお、本発明は、前述した図１（Ａ）、図
１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）の基板を第１の基板
として利用しても同様の作用が得られる。

【００５５】

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。

【００５６】

【実施例１】本発明の一実施例としてスイッチング素子
にトランジスタを用いて作成する液晶表示素子について
説明する。

【００５７】図５に、本実施例に従い作成したＴＦＴ素
子を説明するための平面図を示す。また、図６に図５の
Ａ−Ａ′線に沿った断面図を示し、図７に図５のＢ−
Ｂ′線に沿った断面図を示す。

【００５８】本実施例においては、下部基板４６とし
て、研磨材＃1000番で研磨した粗面化ガラスを用いた。

【００５９】研磨後の該ガラス基板表面には、高さが１
〜１０μｍ程度の鋭角で且つ不規則な凹凸が形成されて
いる。

【００６０】該ガラス基板を５０％濃度フッ化水素酸水
溶液中において、２５℃、４０秒間エッチング処理を行
い、滑らかな凹凸面を形成した。これにより、良好な反
射性能が得られる凹凸面を下部基板４６の全面に形成し
た。なお、このエッチング処理時間を変化させることに
より、凹凸傾斜角度を自在に可変制御することができ
た。

【００６１】その後、下部基板４６上に、ゲート電極４
１としてＴａを膜厚３００ｎｍスパッタ法により蒸着
し、ゲート絶縁膜４５としてＳｉＮを膜厚５００ｎｍ、
半導体層４４としてアモルファスシリコンを膜厚３００
ｎｍ、連続してプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法によ
り成膜した。

【００６２】次に、ゲート電極４１の形（幅５μｍの短
冊状）にパターニング処理を行った。

【００６３】その際、基板表面の凹凸のため露光装置で
は焦点ズレが起こり、目合わせ精度を保証範囲内に収め
ることが困難となる。

【００６４】そこで、本実施例では、下部基板４６の裏
面より露光処理を行う背面露光プロセスを採用し、ゲー
ト電極４１をマスクとして該ゲート電極形状と同一形状
レジストパターンを形成した。このように、背面露光を
用いてレジストパターンを形成したことにより、前記し
た焦点ズレに起因する問題を解決することができた。

【００６５】また、背面露光の際、ガラス表面の凹凸に
よる光散乱により、ゲートマスク領域の内側に光が進入
し、マスク領域がゲート領域よりも小さくなる。

【００６６】これを防ぐために、本実施例では、レジス
ト層として、ガラス基板と同一の屈折率を有する感光性
有機膜を膜厚１μｍ以上形成する。これにより、凹凸面
が平坦化されて光散乱面が無くなり、ゲート電極と同一
形状のレジストパターンが形成できる。

【００６７】次に、ゲート電極４１の形にエッチングを
行ったレジストを残した状態で、基板を０．１ｗｔ％の
クエン酸水溶液に浸し、２Ｖの定電圧により陽極酸化を
行い陽極酸化膜４７をゲート電極側壁に形成した。その
際、レジスト層をアモルファスシリコンの保護膜として
使用することにより、電解液（この場合０．１ｗｔ％ク
エン酸水溶液）による汚染を防止している。

【００６８】そして、アルミニウムの蒸着を行い、画素
電極及び信号電極４３を形成した。本実施例では、図７
のチャネル長ａを３μｍ、信号線と隣接画素間距離ｂを
３０μｍとした。

【００６９】その後、表示部周辺の下部基板４９の端子
出し工程を行う。

【００７０】なお、図３（Ｂ）の工程で、ＴＦＴ素子部
のａ−Ｓｉ層（アモルファスシリコン層）のアイランド
化を行えば、ドレイン信号線と隣接画素の間にできる寄
生トランジスタの発生を防ぐことができる。

【００７１】ＴＦＴ基板と、ガラス基板表面に透明導電
膜として酸化インジウム−スズ（Indium-Tin-Oxide；
「ＩＴＯ」という）を蒸着したガラス基板を内側に膜面
を向けて重ね合わせた。

【００７２】なお、ＴＦＴ基板と上部ガラス基板には配
向処理が施されており、両基板の間にはプラスチック粒
子等のスペーサを介し、周辺部にエポキシ系の接着剤を
用いて張り合わされている。

【００７３】その後、ＧＨ型の液晶を注入し液晶層とす
ることで液晶素子とした。

【００７４】上記製造工程に従い製造された本実施例に
係る液晶表示装置は、従来の反射型液晶パネルに匹敵す
るコントラスト比と白色度が得られた。

【００７５】なお、今回試作した液晶表示装置における
チャネル長、信号線と隣接画素間距離（図７のａ、ｂ参
照）等はあくまで一例を示すものであり、本発明はこれ
に限定されるものではない。

【００７６】また、本実施例では、画素電極兼光反射板
としてアルミニウム金属を用いたが、銀、或いは金属を
多層膜として用いた場合でも同様な効果が得られる。

【００７７】

【実施例２】本発明の第２の実施例を以下に説明する。
本実施例では、ガラス基板上にポリイミド膜（日産化学
製ＲＮ−８１２）を１〜１０μｍの範囲で成膜し、その
後ポリイミド膜表面を研磨、エッチング処理を行うこと
により凹凸形成を行った。

【００７８】この不規則な凹凸を有する基板を第１の絶
縁性基板１８（図１参照、図６の下部基板４６に対応）
として用い、前記第１の実施例と同様にしてＴＦＴを作
成した。これにより得られた反射型液晶表示パネルは、
前記第１の実施例と全く同様の表示性能を得ることがで
きた。

【００７９】

【実施例３】次に、本発明の第３の実施例を説明する。
本実施例では、反射型液晶素子の第１の絶縁性基板に窒
化珪素を焼結させたセラミック基板を用いて、前記第１
の実施例と同様のプロセスを用いて液晶表示装置の製造
を行った。その結果、前記第１の実施例と同様の表示性
能を得ることができた。

【００８０】

【実施例４】次に、本発明の第４の実施例を説明する。
本実施例では、粗面化ガラス基板のＴＦＴ、及び配線が
形成される領域を予め平坦化した基板を用いて反射型液
晶表示素子を試作した。

【００８１】ＴＦＴを製造する基板として、粗面化ガラ
ス基板を第１の絶縁性基板として用い、フォトレジスト
工程により、ＴＦＴ、及び配線が形成される領域以外を
レジスト（ＯＦＰＲ−８００Ｃ：東京応化製）で覆い、
その後フッ化水素酸水溶液により凹凸部をエッチングし
た。

【００８２】前記エッチング溶液には５０％濃度を用
い、１〜１０分間、凹凸をウェットエッチングした。該
工程により、エッチング領域の凹凸高さは平均２μｍか
ら０．１μｍ以下にまで減少する（図８参照）。図８
は、凹凸の平均高さ（縦軸）とエッチング時間（横軸）
との関係を示す図である。

【００８３】レジスト剥離した後、前記第１の実施例で
説明した同一の製造プロセスにより、エッチング処理し
た平坦領域にはＴＦＴ及び配線が形成され、凹凸領域に
は反射板が形成された。

【００８４】なお、本実施例のエッチング処理にはウェ
ットエッチングを用いたが、４フッ化炭素（ＣＦ₄）と
酸素（Ｏ₂）の混合ガスを用いたドライエッチングプロ
セスでも同様な効果が得られた。その際のドライエッチ
ング条件としては、ＣＦ₄を２０ｓｃｃｍとＯ₂を２０ｓ
ｃｃｍ流し、反応圧力を０．１Ｔｏｒｒ、プラズマパワ
ーを２５０Ｗとした。特に、ドライエッチングを用いた
場合、異方性エッチングが可能であるために、平坦領域
（図１（Ｃ）、図１（Ｄ）参照）を正確に形成すること
ができた。

【００８５】以上により、本実施例では、前記第１の実
施例と同様に、明るい表示性能を有する反射型液晶表示
素子を実現することができた。

【００８６】

【実施例５】次に、本発明の第５の実施例を説明する。
本実施例では、鏡面研磨されたガラス基板の反射板が形
成される領域だけを凹凸化した基板を用いて、反射型液
晶表示素子を試作した。図９は、本実施例に係る製造方
法を工程順に模式的に説明する図である。

【００８７】ＴＦＴを作成する基板として、鏡面研磨さ
れたガラス基板４９を第１の基板として用い、その後フ
ォトレジスト工程により、ＴＦＴ及び配線が形成される
領域５０をレジスト層４８で覆い、反射電極板５２を形
成する領域５１にはパターンを不規則に配置した（図９
（Ａ）参照）。

【００８８】その後、フッ化水素酸水溶液によりガラス
基板４９のエッチングを行った。前記エッチング溶液に
は５０％濃度を用い１〜６分間処理した。該工程によ
り、エッチングにより形成された凹凸高さは平均１μｍ
から２μｍであった。

【００８９】図９（Ｂ）に、上記エッチングにより得ら
れたガラス基板４９の断面を模式的に示す。領域５０は
その上にＴＦＴ及び配線が形成される平坦領域であり、
表面に凹凸が形成された領域５１上には反射電極板５２
が形成される

【００９０】すなわち、本実施例においては、反射電極
板５２の形成領域のみに凹凸が形成され、ＴＦＴ及び配
線領域５３は初期の平坦状態を維持できる。

【００９１】レジスト剥離した後、前記実施例１で記載
した同一の製造プロセスにより、ＴＦＴ及び配線、反射
板が形成される（図９（Ｃ）参照）。

【００９２】なお、エッチング方法には、前記第４の実
施例と同様にドライエッチング処理を行っても同様の結
果が得られる。

【００９３】以上により、本実施例では、前記第１実施
例と同様に、明るい表示性能を有する反射型液晶表示素
子を実現することができた。

【００９４】

【実施例６】次に、本発明の第６の実施例を説明する。
本実施例では、スイッチング素子としてＭＩＭダイオー
ドを用いた場合の試作を行った。図１０、図１１、図１
２、図１３は本実施例を説明するための図である。

【００９５】本実施例における試作パネルを作成するた
めの下部基板５８としては、前記第１の実施例で説明し
た研磨材＃1000番による研磨により得られた粗面化ガラ
ス基板を５０％濃度フッ酸中において４０秒エッチング
したものを用いた。

【００９６】該粗面化ガラス基板の上に、リード電極５
６としてＴａを膜厚５００ｎｍスパッタ法により作成
し、幅が１０μｍの短冊状になるようにエッチングを行
った。

【００９７】レジストの剥離後、絶縁膜５９としてＳｉ
Ｏ₂膜を膜厚５００ｎｍ蒸着した。

【００９８】レジスト５４を塗布後、基板裏面（レジス
トが塗布されていない面）より、幅が１０μｍ、ピッチ
１００μｍのスリット状の光をリード電極と直交するよ
うに背面露光を行う。

【００９９】現像後、絶縁膜５９のエッチング処理を行
った。この時の平面図を図１０に、図１０のａ−ｂ線、
ｃ−ｄ線の断面を模式的に示す図を図１１（Ａ）、図１
１（Ｂ）にそれぞれ示す。

【０１００】その後、リード線側壁部６１は、０．１ｗ
ｔ％のクエン酸水溶液に浸して、２Ｖの定電圧を印加す
ることにより陽極酸化された。これにより、図１１
（Ａ）におけるリード電極５６の露出部分の表面が陽極
酸化絶縁薄膜６１（図１１（Ｃ）参照）で覆われる。

【０１０１】最後に光反射板兼電極６０であるアルミニ
ウム層を蒸着し、画素形状にエッチングすることにより
光反射板兼電極を作成し、リード線／側壁部の陽極酸化
膜／反射画素電極板間でＭＩＭ素子が形成される（図１
１（Ｃ）参照）。

【０１０２】図１２に、完成した反射型液晶表示素子を
模式的に示す斜視図を示す。また、図１２におけるＡ−
Ａ′線とＢ−Ｂ′線に沿った断面図を図１３、図１４に
それぞれ示す。

【０１０３】その後、上記ＭＩＭ基板と、透明導電膜の
ＩＴＯとが、リード電極と直交する方向に短冊状に形成
した対向基板を、各々の膜面が対向するようにして重ね
合わせた。

【０１０４】なお、ＭＩＭ基板と対向基板には配向処理
が施され、両基板はプラスチック粒子等のスペーサを介
して、パネル周辺部にエポキシ系の接着剤を塗ることに
より張り合わされた。

【０１０５】その後、ＧＨ型の液晶を注入し液晶層とす
ることにより液晶素子とした。

【０１０６】本発明により得られた液晶パネルは、従来
の液晶パネルと同様のコントラスト比と白色度が得られ
た。従って、本発明を用いれば、低コストで、かつ良好
な表示性能を有する反射型液晶表示素子が得られること
を示した。

【０１０７】以上、本発明を上記各実施例に即して説明
したが、本発明は上記態様にのみ限定されるものでな
く、本発明の原理に準ずる各種態様を含むことは勿論で
ある。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶駆動用の非線形素子を液晶素子内部に有し、かつ光
反射板を液晶素子内部に有するアクティブ駆動反射型液
晶表示素子においてスイッチング素子及び配線等を製造
する以前に、予め基板上に反射板表面に用いる凹凸面を
作成することが可能とされるため、液晶素子パネルの低
コスト化と最適な反射性能を有する反射板凹凸形成が可
能となり、さらにアクティブマトリクス駆動素子の製造
プロセスにおいて背面露光処理により素子を自己整合す
ることにより、素子特性のばらつきがなく、且つ優れた
スイッチング性能を有する能動素子が得られるという効
果を有する。

【０１０９】また、本発明の製造方法によれば、背面露
光プロセスを用いたことにより、基板凹凸の影響による
目合わせの精度の劣化とは無関係にスイッチング素子の
パターン化が可能とされ、その結果スイッチング素子性
能の安定性、及び信頼性が確保でき、素子間における素
子特性のばらつきが低減回避すると共に、さらにフォト
リソ工程が僅か２工程となるために低コスト化ができる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型液晶表示素子を説明するた
めの図である。

【図２】本発明に係る反射型液晶表示素子におけるＴＦ
Ｔ製造工程を工程順に説明するための図である。

【図３】本発明に係る反射型液晶表示素子におけるＭＩ
Ｍ製造工程を工程順に説明するための図である。

【図４】本発明に係る反射型液晶表示素子におけるＭＩ
Ｍ製造工程を工程順に説明するための図である。

【図５】本発明の一実施例に係るＴＦＴアクティブマト
リクス駆動反射型液晶素子の平面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ′線に沿った断面を示す図であ
る。

【図７】図５のＢ−Ｂ′線に沿った断面を示す図であ
る。

【図８】粗面化ガラス表面凹凸平均高さとエッチング速
度の関係を示す図である。

【図９】本発明の別の実施例における鏡面ガラス基板を
用いた反射型液晶表示素子の製造工程を工程順に説明す
るための図である。

【図１０】本発明の更に別の実施例におけるＭＩＭアク
ティブマトリクス駆動反射型液晶素子の製造工程を工程
順に説明するための平面図である。

【図１１】本発明の更に別の実施例におけるＭＩＭアク
ティブマトリクス駆動反射型液晶素子の製造工程を工程
順に説明するための図である。

【図１２】本発明の実施例によりランダムな凹凸面上に
作成されたＭＩＭアクティブマトリクス駆動反射型液晶
素子におけるＭＩＭ基板の斜視図である。

【図１３】図１１のＡ−Ａ′線に沿った断面を示す図で
ある。

【図１４】図１０のＢ−Ｂ′線に沿った断面を示す図で
ある。

【図１５】従来のＴＦＴ駆動反射型液晶表示素子の断面
を示す図である。

【符号の説明】

１上部ガラス基板２透明電極３ゲスト・ホスト型液晶４反射板兼電極５厚膜絶縁体６アモルファスシリコン７リード電極８ゲート絶縁膜９ゲート電極 10 下部ガラス基板 11 ＴＦＴ 12 パッシベーション 13 ソース電極 14 ドレイン電極 15 反射型画素電極 16 ゲート絶縁膜 17 ゲート電極 18 粗面化ガラス基板 19 平坦化膜 20 平坦領域 21 半導体層 22 凹凸形成層 23 ゲート電極 24 ゲート絶縁層 25 半導体層 26 レジスト層 27 粗面化ガラス 28 陽極酸化膜層 29 ソース電極 30 反射画素電極板 31 下部基板 32 信号線 33 絶縁層 34 レジスト層 35 陽極酸化層 36 反射画素電極板 37 画素電極１ 38 画素電極２ 39 画素電極３ 40 画素電極４ 41 ゲート電極 42 ＴＦＴ部 43 信号電極 44 半導体層 45 ゲート絶縁膜 46 下部基板 47 陽極酸化膜 48 レジスト層 49 下部基板 50 平坦領域 51 凹凸部 52 反射電極板 53 ＴＦＴ及び配線形成部 54 レジスト層 55 下部基板 56 リード電極 57 ＭＩＭダイオード形成領域 58 下部ガラス基板 59 絶縁膜 60 光反射板兼電極 61 陽極酸化絶縁薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状に配置され画素電極を兼用す
る光反射板と、前記画素電極毎に前記画素電極への書き
込み電荷を制御する能動素子と、を備えると共に、前記
能動素子を作動させるための所定の配線を備えた第１の
基板と、前記画素電極に対向する透明電極を設けた第２の基板
と、前記第１、第２の基板との間に介装された液晶層と、を
含む液晶表示素子において、前記第１の基板表面が所定の凹凸を有し、前記能動素子
が前記第１の基板の凹凸上に形成されたことを特徴とす
る液晶表示素子。
【請求項２】マトリクス状に配置され画素電極を兼用す
る光反射板と、前記画素電極毎に前記画素電極への書き
込み電荷を制御する能動素子と、を備えると共に、前記
能動素子を作動させるための所定の配線を備えた第１の
基板と、前記画素電極に対向する透明電極を設けた第２の基板
と、前記第１、第２の基板との間に介装された液晶層と、を
含む液晶表示素子において、前記第１の基板が前記光反射板の形成領域に対応する領
域にのみ凹凸を備え、前記能動素子が前記第１の基板の
平坦領域上に形成されたことを特徴とする液晶表示素
子。
【請求項３】前記第１の基板が、基板表面全面に凹凸を
有し、該凹凸領域上に選択的に有機系膜又は無機系膜が
所定の膜厚で形成されてなる平坦化領域を備え、前記能
動素子及び／又は配線が前記平坦化領域上に形成されて
なることを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】前記第１の基板が、基板表面全面に凹凸を
有し、前記凹凸をエッチング処理により平坦化してなる
平坦化領域を備え、前記能動素子及び／又は配線が前記
平坦化領域上に形成されてなることを特徴とする請求項
２記載の液晶表示素子。
【請求項５】前記第１の基板を鏡面状態とし、前記光反
射板が形成される領域に対応する領域にのみ前記第１の
基板表面に凹凸を有することを特徴とする請求項２記載
の液晶表示素子。
【請求項６】前記能動素子が、トランジスタであること
を特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示素子。
【請求項７】前記トランジスタが、ゲート電極上部のみ
に半導体層が配置されてなることを特徴とする請求項５
記載の液晶表示素子。
【請求項８】前記トランジスタが、前記第１の基板上部
にパターン形成されたゲート電極上部を、絶縁層、半導
体層、レジスト層にて全面が覆われた前記第１の基板の
背面より露光し、前記ゲート電極の形状を反映したレジ
ストパターンが最上部に形成され、該レジストパターン
を用いて、半導体層がパターン化されてなる自己整合プ
ロセスで形成されたことを特徴とする請求項７記載の液
晶表示素子。
【請求項９】前記トランジスタが、ゲート電極及びゲー
ト信号線の周囲が絶縁膜で覆われていることを特徴とす
る請求項７記載の液晶表示素子。
【請求項１０】前記能動素子が、２端子型の非線形抵抗
素子であることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶
表示素子。
【請求項１１】前記非線形抵抗素子が、前記第１の基板
上部にパターン形成された信号配線上部を絶縁層、レジ
スト層にて全面が覆われた前記第１の基板の背面より前
記信号配線と直交するストライプ状のマスクを用いて露
光し、前記信号配線の形状とマスク形状を反映したレジ
ストパターンが最上部に形成され、該レジストパターン
を用いて、絶縁層がパターン化される自己整合プロセス
で形成されることを特徴とする請求項１０記載の液晶表
示素子。
【請求項１２】前記２端子型の非線形素子において、非
線形素子は、信号を供給する配線と、該配線の側壁部の
絶縁膜と画素電極を兼用する光反射板から構成されてい
ることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示素子。
【請求項１３】前記第１の基板表面の凹凸が、高さが
０．５μｍから１０μｍ、ピッチが１μｍから３０μｍ
までの間においてランダムに配置されていることを特徴
とする請求項１又は２記載の液晶表示素子。
【請求項１４】マトリクス状に配置され画素電極を兼用
する光反射板と、前記画素電極毎に前記画素電極への書
き込み電荷を制御する能動素子と、を備えると共に、前
記能動素子を作動させるための所定の配線を備えた第１
の基板と、前記画素電極に対向する透明電極を設けた第２の基板
と、前記第１、第２の基板との間に介装された液晶層と、を
含む液晶表示素子の製造方法において、前記第１の基板表面において少なくとも前記光反射板が
形成される領域に対応する領域に所定高さの凹凸を形成
し、前記第１の基板上に形成されたゲート電極のパターンを
利用して前記第１の基板の背面側より露光して前記ゲー
ト電極の形状を反映したレジストパターンを形成し、該レジストパターンを用いて半導体層を含む前記能動素
子の活性層を自己整合的に形成し、前記ゲート電極の側壁を陽極酸化により絶縁膜で覆い、前記光反射板を前記第１の基板の凹凸領域上部に形成す
ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項１５】マトリクス状に配置され画素電極を兼用
する光反射板と、前記画素電極毎に前記画素電極への書
き込み電荷を制御する能動素子と、を備えると共に、前
記能動素子を作動させるための所定の配線を備えた第１
の基板と、前記画素電極に対向する透明電極を設けた第２の基板
と、前記第１、第２の基板との間に介装された液晶層と、を
含む液晶表示素子の製造方法において、前記第１の基板上において前記光反射板の形成領域に対
応する領域にのみ凹凸を備えると共に前記能動素子が形
成される領域には平坦領域上を形成し、前記第１の基板上の平坦領域上に半導体層を含む前記能
動素子の活性層を形成し、前記ゲート電極の側壁を陽極酸化により絶縁膜で覆い、前記光反射板を前記第１の基板の凹凸領域上部に形成す
ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【請求項１６】前記ゲート電極のパターンを利用して前
記第１の基板の背面側より露光し、前記ゲート電極上部
を、絶縁層、半導体層、レジスト層にて全面が覆われた
前記第１の基板を背面側より露光し、該レジストパター
ンを用いて半導体層を含む前記能動素子の活性層を自己
整合的に形成することを特徴とする請求項１５記載の液
晶表示素子の製造方法。
【請求項１７】マトリクス状に配置され画素電極を兼用
する光反射板と、前記画素電極毎に前記画素電極への書
き込み電荷を制御する能動素子と、を備えると共に、前
記能動素子を作動させるための所定の配線を備えた第１
の基板と、前記画素電極に対向する透明電極を設けた第２の基板
と、前記第１、第２の基板との間に介装された液晶層と、を
含む液晶表示素子の製造方法において、前記第１の基板表面において少なくとも前記光反射板が
形成される領域に対応する領域に所定高さの凹凸を形成
し、前記能動素子が、前記第１の基板上部にパターン形成さ
れた信号配線上部を絶縁層が覆い、前記信号配線側壁に
形成される２端子型の非線形素子からなり、前記非線形素子が、前記第１の基板上部にパターン形成
された信号配線上部を絶縁層、レジスト層で全面が覆わ
れた前記第１の基板の背面側より前記信号配線と直交す
るストライプ状のマスクを用いて露光して前記信号配線
の形状とマスク形状を反映したレジストパターンを形成
し、該レジストパターンを用いて絶縁層がパターン化さ
れる自己整合プロセスで形成され、前記絶縁層のパターン化により露出した前記信号配線側
壁を陽極酸化により絶縁膜で覆い、前記画素電極を兼用
する光反射板を前記第１の基板の凹凸領域上部に形成す
ることを特徴とする液晶表示素子の製造方法。