JPH11337961A

JPH11337961A - 反射型液晶表示装置およびその製造方法

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Publication number: JPH11337961A
Application number: JP10144843A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Horigami; 伸一堀上; Takehiko Sakai; 健彦坂井; Yoshikazu Sakihana; 由和咲花
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】明るい表示を有し、かつ低コストの反射型液
晶表示装置およびその簡便な製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の反射型液晶表示装置は、互いに
交差して設けられた複数の走査信号線およびデータ信号
線と、マトリクス状に設けられたスイッチング素子と、
スイッチング素子に対応して設けられた反射機能を有す
る画素電極とを有するアクティブマトリクス基板と；対
向電極を有する対向基板と；アクティブマトリクス基板
と対向基板との間に配された液晶層とを備える。この画
素電極は凹凸表面を有し、画素電極の凹凸は、基板保護
膜から形成された層とゲート絶縁膜から形成された層と
を有する凸部に対応している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置およびその製造方法に関する。より詳細には、本発明
は、明るい表示を有し、かつ低コストの反射型液晶表示
装置およびその簡便な製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサ、ラップトップ
パソコン、ポケットテレビなどのＯＡ機器への液晶表示
装置の応用が急速に進展している。さらに、このような
ＯＡ機器のポータブル化が進んでいる。ＯＡ機器のポー
タブル化に伴って、液晶表示装置の小型化が望まれてい
る。特に、外部から入射した光を反射させて表示を行う
反射型液晶表示装置は、バックライトが不要で消費電力
が低く、かつ、薄型で軽量化が可能であるので非常に注
目されている。

【０００３】従来より、優れた表示特性を得るために、
凹凸形状を有する反射電極を備えた反射型液晶表示装置
が提案されている（例えば、特開平5-232465号公報）。
凹凸形状を有する反射電極は、表示画面に垂直な方向へ
散乱する光の強度を増大させるので、明るい表示の反射
型液晶表示装置が得られる。特開平5-232465号公報によ
れば、このような反射電極は、(1)基板に感光性樹脂で
なる第１膜を形成し；(2)この第１膜をパターニングし
て、基板に多数の微細な凹凸を形成し；(3)凹凸が形成
された基板にアクリル系樹脂などの液状材料を塗布しそ
して硬化させて、多数の曲面部を有する第２膜を形成
し；(4)第２膜上に反射性材料でなる膜を形成すること
により得られる。

【０００４】上記のように、特開平5-232465号公報に記
載のような凹凸形状を有する反射電極を備えた反射型液
晶表示装置は、表示が明るいという利点を有する一方
で、製造工程が煩雑であり、その結果、製造コストが増
大するという問題を有する。より詳細には、このような
液晶表示装置の製造方法は、通常の反射型液晶表示装置
の製造工程に加えて、反射電極に凹凸形状を付与するた
めの工程（上記工程(1)〜(4)）をさらに含まなければな
らない。

【０００５】あるいは、特開平7-159776号公報には、補
助容量配線を用いて形成された凹凸を有する反射電極を
備える液晶表示装置が記載されている。しかし、このよ
うな反射電極は十分な反射特性（すなわち、明るさ）が
得られない。補助容量配線は液晶表示装置の駆動に関係
するので、駆動に影響を与えない範囲でしか凹凸を形成
できないからである。

【０００６】従って、明るい表示を有し、かつ低コスト
の反射型液晶表示装置およびその簡便な製造方法が望ま
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の課
題を解決するためになされたものであり、その目的とす
るところは、明るい表示を有し、かつ低コストの反射型
液晶表示装置およびその簡便な製造方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置は、互いに交差して設けられた複数の走査信号線お
よびデータ信号線と、マトリクス状に設けられたスイッ
チング素子と、該スイッチング素子に対応して設けられ
た反射機能を有する画素電極とを有するアクティブマト
リクス基板と；対向電極を有する対向基板と；該アクテ
ィブマトリクス基板と該対向基板との間に配された液晶
層とを備え、該画素電極が凹凸表面を有し、該画素電極
の凹凸が、基板保護膜から形成された層とゲート絶縁膜
から形成された層とを有する凸部に対応している。

【０００９】好適な実施態様においては、上記凸部が、
上記データ信号線を形成する材料の層をさらに有する。

【００１０】好適な実施態様においては、この液晶表示
装置は、上記スイッチング素子上および上記凸部上に層
間絶縁膜をさらに備え、該層間絶縁膜は該凸部に対応し
て凹凸表面を有し、上記画素電極の凹凸が、該層間絶縁
膜の該凹凸に対応している。

【００１１】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法
は、基板に、基板保護膜およびゲート絶縁膜を形成する
工程と；該基板保護膜および該ゲート絶縁膜をパターニ
ングして、該基板保護膜から形成された層と該ゲート絶
縁膜から形成された層とを有する凸部を該基板の画素部
に形成し、同時に、該基板の端子部の該ゲート絶縁膜を
パターニングする工程と；該凸部に対応した凹凸表面を
有する、反射機能を有する画素電極を形成する工程とを
含む。

【００１２】好適な実施態様においては、この方法は、
上記凸部が形成された基板に、データ信号線を形成し、
同時に、該凸部の上記ゲート絶縁膜から形成された層上
に該データ信号線を形成する材料の層を形成する工程を
さらに含む。

【００１３】以下、本発明の作用について説明する。

【００１４】本発明によれば、画素電極（反射電極）の
凹凸が、基板保護膜から形成された層とゲート絶縁膜か
ら形成された層とを有する凸部に対応している。すなわ
ち、ＴＦＴを形成するために必須の材料を用いて基板上
に凹凸を形成し、この凹凸を利用して、凹凸表面を有す
る画素電極を形成する。そのため、反射電極の凹凸を形
成するためにのみ必要とされる材料および製造工程が不
要となる。従って、低コストで、製造効率に優れた液晶
表示装置が得られる。さらに、基板保護膜およびゲート
絶縁膜はいずれも、液晶表示装置の駆動には関係しない
ので、最適な反射特性を有する凹凸を形成することがで
きる。従って、反射特性に優れた（すなわち、明るい）
液晶表示装置が得られる。

【００１５】好ましい実施態様によれば、ソース配線用
の材料もまた、凹凸の形成に用いられる。ソース配線を
形成すると同時に、ソース配線用の材料を凹凸形成に利
用することにより、ＴＦＴを形成する材料以外の材料の
消費がさらに抑えられ、かつ、製造工程をさらに少なく
することができる。

【００１６】別の好ましい実施態様によれば、凸部上に
層間絶縁膜がさらに設けられる。層間絶縁膜は、通常、
液状の感光性アクリル樹脂から形成される。このような
液状の感光性アクリル樹脂から形成される層間絶縁膜
は、塗布時の表面張力に起因して、凸部に対応する部分
では上に凸の円弧状断面を有し、凹部（凸部以外の部
分）に対応する部分では下に凸の円弧状断面を有する。
すなわち、液状アクリル樹脂から層間絶縁膜を形成する
ことにより、平坦部が少ない凹凸表面を得ることができ
る。このような平坦部が少ない凹凸表面に反射電極を形
成すると、正反射成分が少なくなるので、鏡面状態より
もむしろ散乱状態に近い反射特性を有する反射電極が得
られる。しかも、層間絶縁膜は、ＴＦＴの保護膜として
の機能も有するので、ＴＦＴを形成する材料以外の材料
の消費がさらに抑えられ、かつ、製造工程をさらに少な
くすることができる。

【００１７】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法に
よれば、基板の画素部に凸部を形成すると同時に、基板
の端子部を加工する。従って、従来の製造方法に比べ
て、製造工程が顕著に簡略化され得る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照して具体的に説明するが、本発明は
これらの実施形態には限定されない。

【００１９】図１は、本発明の好ましい実施態様による
液晶表示装置の概略平面図であり、図２は、図１の液晶
表示装置のII-II線による断面図である。

【００２０】図１および図２に示すように、この液晶表
示装置100は、アクティブマトリクス基板30と、対向基
板40と、該アクティブマトリクス基板30と該対向基板40
との間に配設された液晶層10とを備える。

【００２１】アクティブマトリクス基板30においては、
絶縁性基板（例えば、ガラス基板）１上に、基板保護膜
（ベースコート膜）２が設けられている。さらに、絶縁
性基板上には、マトリクス状に配設されたスイッチング
素子（例えば、ＴＦＴ）50と、各スイッチング素子50に
ゲート信号を送るためのゲート配線（走査信号線）４お
よびソース信号（データ信号）を送るためのソース配線
（データ信号線）６とが設けられている。ゲート配線４
およびソース配線６はそれぞれ、互いに平行に設けられ
ている。ゲート配線４とソース配線６とは、互いに交差
（本実施形態では、実質的に直交）するように設けられ
ている。スイッチング素子50、ゲート配線４およびソー
ス配線６を覆うように、層間絶縁膜（アクリル系樹脂
膜）７が設けられている。さらに、層間絶縁膜７上に、
反射機能を有する画素電極（反射電極）８が設けられて
いる。必要に応じて、アクティブマトリクス基板30の液
晶層10側表面に、配向膜９が設けられる。

【００２２】スイッチング素子（ＴＦＴ）50は、ゲート
電極4b、ゲート絶縁膜３、半導体層５、コンタクト層5a
および5b、ソース電極6b、およびドレイン電極6cを有す
る。ゲート配線４の一部が分岐してゲート電極4bを構成
し、ソース配線６の一部が分岐してソース電極6bを構成
する。ＴＦＴ50は、そのドレイン電極6cが、層間絶縁膜
７を貫通して設けられたコンタクトホール13を介して反
射電極８と電気的に接続されている。

【００２３】対向基板40は、絶縁性基板１上に、カラー
フィルタ12とブラックマトリクス11と、必要に応じて配
向膜９とを有する。

【００２４】反射電極８は、凹凸表面を有する。あらゆ
る角度からの入射光に対して表示画面に垂直な方向へ散
乱する光の強度を増加させるためである。反射電極８の
凹凸は、少なくとも基板保護膜２から形成された層とゲ
ート絶縁膜３から形成された層とを有する凸部14に対応
している（すなわち、反射電極表面の凸部が凸部14に対
応し、反射電極表面の凹部が、凸部14が形成されていな
い部分（便宜上、凹部14'とする）に対応している）。
好ましくは、この凸部14は、基板保護膜２およびゲート
絶縁膜３を同時にパターニングすることにより形成され
る。好ましくは、この凸部14は、ゲート絶縁膜３から形
成された層上に、ソース配線用材料の層6'を有し得る。
好ましくは、反射電極８の凹凸表面は、凸部14を有する
基板１上に設けられた層間絶縁膜の凹凸表面に対応して
形成される。

【００２５】図３は、このような反射型液晶表示装置の
全体を示す概略平面図である。表示領域19には、上記の
ように、互いに交差して設けられた多数のゲート配線お
よびソース配線と、ゲート配線およびソース配線の交差
点近傍にマトリクス状に設けられたスイッチング素子
（ＴＦＴ）とが設けられている。各ＴＦＴは、スイッチ
ング素子に対応して設けられた反射電極と電気的に接続
されている（簡単のため、これらは図示していない）。

【００２６】アクティブマトリクス基板30周縁部の対向
電極40から露出した部分には、ゲート駆動用ＩＣ（図示
せず）の端子と電気的に接続されるゲート端子部15と、
ソース駆動用ＩＣ（図示せず）の端子と電気的に接続さ
れるソース端子部16と、いわゆるフレキシブル基板と称
される駆動用基板の端子と電気的に接続される端子部17
とが設けられている。ゲート端子部15およびソース端子
部16と端子部17とは、端子引き出し配線18により電気的
に接続されている。さらに、対向基板40の２隅にコモン
転移電極20が設けられている。ゲート端子部の概略断面
構造は図４(a)に示され、ソース端子部の概略断面構造
は図４(b)に示される。

【００２７】図５は、図３のゲート端子部の概略平面図
である。図６は、図５のVI-VI線による断面図である。
図５および図６に示すように、ゲート端子部15では、絶
縁性基板１上に、ゲート配線４が設けられ、ゲート配線
４の端部の周辺部と基板１を覆って絶縁膜３が設けられ
ている。さらに、ゲート配線４を覆い、かつ絶縁膜３と
一部重なって、ソース配線６が設けられている。

【００２８】以下、図７〜図９を参照して、このような
液晶表示装置の製造方法の一例について説明する。図７
〜図９は、本発明の液晶表示装置のアクティブマトリク
ス基板の製造プロセスを説明するための概略断面図であ
る。図７〜図９は、それぞれ、基板のＴＦＴ部、画素部
および端子部の製造プロセスを説明する。

【００２９】まず、図７(a)、図８(a)および図９(a)に
示すように、絶縁性基板（例えば、ガラス基板；コーニ
ング社製、商品名1737）１上に、例えば酸化タンタル(T
a₂O₅)をスパッタリング法により厚み3000Åで堆積し、
絶縁性の基板保護膜２を形成する。さらに、例えばタン
タル(Ｔａ)をスパッタリング法により厚み3000Åで堆積
し、ゲート配線膜4'を形成する。次に、図７(b)、図８
(b)および図９(b)に示すように、フォトリソグラフィー
法およびエッチング法を用いて、ゲート配線膜4'を所定
の形状にパターニングし、ゲート電極4bおよびゲート配
線４を形成する。ゲート配線膜4'は、その配線の絶縁性
を保護するために、例えば、タンタルを陽極酸化法によ
って酸化し、その表面にTa₂O₅からなる絶縁膜を形成し
てもよい。

【００３０】次に、図７(c)、図８(c)および図９(c)に
示すように、例えば窒化シリコン(SiNx)をプラズマＣＶ
Ｄ法により厚み3000Åで堆積し、基板全面を覆うように
ゲート絶縁膜３を形成する。さらに、図７(c)に示すよ
うに、任意の適切な材料を用いて任意の適切な方法によ
り、ＴＦＴ50の半導体層５、ならびにコンタクト層5aお
よび5bを形成する。

【００３１】次に、図８(d)および図９(d)に示すよう
に、画素部および端子部を同時に加工する。具体的に
は、図９(d)に示すように、端子部のゲート配線４上の
絶縁膜３を、フォトリソグラフィ法およびドライエッチ
ング法により、所定の形状（例えば、図６に示すような
形状）にパターニングする。同時に、画素部において
は、図１に符号14で示すような孔パターン（例えば、直
径２〜８μｍの多数の孔を有するパターン）を用いてフ
ォトリソグラフィによりパターニングすることにより、
基板保護膜２から形成された層とゲート絶縁膜３から形
成された層とを有する凸部14を形成する。このように、
端子部の加工と同時に、画素部に凸部14を形成する。

【００３２】次いで、図７(e)および図９(e)に示すよう
に、スパッタリング法により、膜厚3000Åで蒸着させた
チタン(Ti)等のソース配線膜をパターニングして、ＴＦ
Ｔ50のソース電極6bおよびドレイン電極6c、ならびにソ
ースバス配線６を形成する。ソース配線膜6'のパターニ
ングの際に、画素部においては、図１に符号14で示すよ
うなレジストパターンでエッチングすることにより、図
８(e)に示すように、凸部14のゲート絶縁膜３から形成
された層上にソース配線用材料の層6'を形成することが
できる。

【００３３】次いで、図７(f)に示すように、感光性ア
クリル樹脂をスピンコート法により塗布しそして硬化さ
せることにより層間絶縁膜７を形成し、フォトリソグラ
フィ法によりパターニングすることにより、ＴＦＴ50の
ドレイン電極6c部分にコンタクトホール13を形成する。
層間絶縁膜７の厚みは、スピンコーターの回転数および
回転時間を適切に変化させることにより、任意の適切な
厚み（例えば、0.5〜4.5μｍ）に調整され得る。端子部
においては、図９(f)に示すように、ソース配線６が露
出するように層間絶縁膜７をパターニングする。

【００３４】画素部においては、図８(f)に示すよう
に、層間絶縁膜７は、凸部14に対応する部分では上に凸
の曲面（例えば、円弧状断面）を有し、凹部14'では下
に凸の曲面（例えば、円弧状断面）を有する。このよう
な凹凸表面は、塗布時の樹脂の表面張力に起因する。層
間絶縁膜７は、反射電極８のための凹凸表面を形成する
だけでなく、図７(f)から明らかなようにＴＦＴ50の保
護膜としても機能する。層間絶縁膜７は、図１に符号14
で示すようなパターンを用いて、パターニングしてもよ
い（この場合には、ソース配線用材料の層6'上に層間絶
縁膜の層を有する凸部14が形成される）。

【００３５】最後に、図７(g)および図８(g)に示すよう
に、例えばアルミニウム(Al)をスパッタリング法により
任意の適切な厚み（例えば、100〜400nm）で蒸着し、フ
ォトリソグラフィ法およびエッチング法によりパターニ
ングして、画素部およびコンタクトホール13上に、凹凸
表面を有する反射電極を形成する。このようにして、ア
クティブマトリクス基板30を作製する。

【００３６】最後に、アクティブマトリクス基板30と対
向基板40とを貼り合わせ、その間隙に表示媒体としての
液晶層を形成する液晶材料を注入して、液晶表示装置を
作製する。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、画素電極（反射電極）
の凹凸が、基板保護膜から形成された層とゲート絶縁膜
から形成された層とを有する凸部に対応している。すな
わち、ＴＦＴを形成するために必須の材料を用いて基板
上に凹凸を形成し、この凹凸を利用して、凹凸表面を有
する画素電極を形成する。そのため、反射電極の凹凸を
形成するためにのみ必要とされる材料および製造工程が
不要となる。従って、低コストで、製造効率に優れた液
晶表示装置が得られる。しかも、基板保護膜およびゲー
ト絶縁膜はいずれも、液晶表示装置の駆動には関係しな
いので、最適な反射特性を有する凹凸を形成することが
できる。従って、反射特性に優れた（すなわち、明る
い）液晶表示装置が得られる。このように、本発明によ
れば、明るい表示を有し、かつ低コストの反射型液晶表
示装置が提供される。

【００３８】さらに、本発明の反射型液晶表示装置の製
造方法によれば、基板の画素部に凸部を形成すると同時
に、基板の端子部を加工する。従って、従来の製造方法
に比べて、製造工程が顕著に簡略化され得る。その結
果、明るい表示を有する反射型液晶表示装置の低コスト
で簡便な製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施態様による液晶表示装置
の概略平面図である。

【図２】図１の液晶表示装置のII-II線による断面図で
ある。

【図３】本発明の好ましい実施形態の反射型液晶表示装
置の全体を示す概略平面図である。

【図４】(a)は、図３のゲート端子部の概略断面図であ
り、(b)は、図３のソース端子部の概略断面図である。

【図５】図３のゲート端子部の概略平面図である。

【図６】図５のVI-VI線による断面図である。

【図７】本発明の液晶表示装置のアクティブマトリクス
基板のＴＦＴ部の製造プロセスを説明するための概略断
面図である。

【図８】本発明の液晶表示装置のアクティブマトリクス
基板の画素部の製造プロセスを説明するための概略断面
図である。

【図９】本発明の液晶表示装置のアクティブマトリクス
基板の端子部の製造プロセスを説明するための概略断面
図である。

【符号の説明】

１基板２基板保護膜３ゲート絶縁膜４ゲート配線５半導体層６ソース配線７層間絶縁膜８反射電極９配向膜 10 液晶層 11 ブラックマトリクス 12 カラーフィルタ 13 コンタクトホール 14 凸部 30 アクティブマトリクス基板 40 対向基板 100 液晶表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに交差して設けられた複数の走査信
号線およびデータ信号線と、マトリクス状に設けられた
スイッチング素子と、該スイッチング素子に対応して設
けられた反射機能を有する画素電極とを有するアクティ
ブマトリクス基板と；対向電極を有する対向基板と；該
アクティブマトリクス基板と該対向基板との間に配され
た液晶層とを備え、該画素電極が凹凸表面を有し、該画素電極の凹凸が、基
板保護膜から形成された層とゲート絶縁膜から形成され
た層とを有する凸部に対応している反射型液晶表示装
置。
【請求項２】前記凸部が、前記データ信号線を形成す
る材料の層をさらに有する、請求項１に記載の反射型液
晶表示装置。
【請求項３】前記スイッチング素子上および前記凸部
上に層間絶縁膜をさらに備え、該層間絶縁膜は該凸部に
対応して凹凸表面を有し、前記画素電極の凹凸が、該層
間絶縁膜の該凹凸に対応している、請求項１または２に
記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】基板に、基板保護膜およびゲート絶縁膜
を形成する工程と；該基板保護膜および該ゲート絶縁膜
をパターニングして、該基板保護膜から形成された層と
該ゲート絶縁膜から形成された層とを有する凸部を該基
板の画素部に形成し、同時に、該基板の端子部の該ゲー
ト絶縁膜をパターニングする工程と；該凸部に対応した
凹凸表面を有する、反射機能を有する画素電極を形成す
る工程とを含む、反射型液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】前記凸部が形成された基板に、データ信
号線を形成し、同時に、該凸部の前記ゲート絶縁膜から
形成された層上に該データ信号線を形成する材料の層を
形成する工程をさらに含む、請求項４に記載の反射型液
晶表示装置の製造方法。