(57)【要約】  反射効率が高い高画質の半透過型および反射型の液晶表示装置を提供する。  本発明による液晶表示装置は、反射領域を備えた液晶表示装置であって、反射領域は、複数の凹部を有する金属層の上に形成された絶縁層、半導体層、及び反射層を備え、前記金属層の複数の凹部の間には、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成されており、前記複数の凸部のそれぞれの底面の幅をａ、底面と上面との間の厚さをｘ、斜面の底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記半導体層と前記反射層と合計の厚さをｙとしたとき、前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの底面の幅ａが、ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθを満たしている。
2008047788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、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、
前記金属層には、複数の凹部が形成されており、
前記反射領域における前記反射層には、前記金属層の形状を反映した凹凸が形成されており、
前記金属層の前記複数の凹部の間には、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成されており、
前記複数の凸部のそれぞれの前記底面の幅をａ、前記底面と前記上面との間の厚さをｘ、前記斜面の前記底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記半導体層と前記反射層との厚さを合計した厚さをｙとしたとき、
前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅ａが、
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ
を満たす液晶表示装置。
【請求項２】
前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１５．８８μｍ以下である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１．００μｍ以上である、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数の凸部の前記斜面の前記底面に対する傾斜角度が１０°以上９０°未満である、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記金属層における前記複数の凹部の間には、段差付き斜面を含む前記金属層の凸状部分が複数形成されており、前記段差付き斜面は上部斜面と平坦部と下部斜面とを含み、前記凸部の前記上面が前記凸状部分の上面であり、前記凸部の前記斜面が前記段差付き斜面の前記上部斜面であり、前記凸部の前記底面が前記段差付き斜面の前記平坦部と略同一平面上に形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記金属層の前記段差付き斜面の前記下部斜面が、さらに段差付き斜面を含む、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記反射層の表面に、前記金属層の前記段差付き斜面を反映した段差が形成されている、請求項５または６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記反射層の表面に、第１凹部、及び前記第１凹部の内側に位置する第２凹部が形成されている、請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１４．７５μｍ以下である、請求項５から８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記複数の凸部の前記斜面の前記底面に対する傾斜角度が１０°以上２０°以下であり、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が２．７５μｍ以上１５．８８μｍ以下である、請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記金属層が、液晶表示装置の補助容量を形成する１対の電極の一方を構成する、請求項１から１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
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、
基板の上に金属膜を形成するステップと、
前記反射領域における前記金属膜を整形し、複数の凹部を有する金属層を形成するステップと、
前記金属層の上に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、
前記半導体層の上に金属膜を積層し、前記金属層における前記複数の凹部の形状を反映した凹凸を備える反射層を形成するステップと、を含み、
前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凹部の間に、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成され、
前記複数の凸部のそれぞれの前記底面の幅をａ、前記底面と前記上面との間の厚さをｘ、前記斜面の前記底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記半導体層と前記反射層との厚さを合計した厚さをｙとしたとき、
前記金属層を形成するステップにおいて、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅ａが、
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ
を満たすように前記金属層が形成される液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１５．８８μｍ以下となるように前記金属層が形成される、請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１．００μｍ以上となるように前記金属層が形成される、請求項１２または１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記複数の凸部の前記斜面の前記底面に対する傾斜角度が１０°以上９０°未満となるように前記金属層が形成される、請求項１２から１４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１６】
前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凹部の間に、段差付き斜面を有し、上部に前記複数の凸部を含む複数の凸状部分が形成される、請求項１２から１５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１７】
前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凹部の間に、複数の段差を含む段差付き斜面を有し、上部に前記凸部を含む凸状部分が形成される、請求項１２から１５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１８】
前記反射層を形成するステップでは、前記反射層の表面に、前記金属層の前記凸状部分の前記段差付き斜面を反映した段差が形成される、請求項１６または１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記反射層を形成するステップでは、前記反射層の表面に、第１凹部、及び前記第１凹部の内側に位置する第２凹部が形成される、請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記金属層を形成するステップでは、前記金属層における複数の前記凸部の少なくとも１つの前記底部の幅が１４．７５μｍ以下となるように前記金属層が形成される、請求項１６から１９のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２１】
前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凸部の前記斜面の前記底面に対する傾斜角度が１０°以上２０°以下であり、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が２．７５μｍ以上１５．８８μｍ以下となるように前記金属層が形成される、請求項１２から２０のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２２】
前記金属層が、液晶表示装置のスイッチング素子のゲート電極と同じ金属によって、前記ゲート電極と同時に形成される、請求項１２から２１のいずれかに記載の製造方法。
【請求項２３】
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、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反射層とを備え、
前記金属層には、複数の凹部が形成されており、
前記反射領域における前記反射層には、前記金属層の形状を反映した凹凸が形成されており、
前記金属層の前記複数の凹部の間には、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成されており、
前記複数の凸部のそれぞれの前記底面の幅をａ、前記底面と前記上面との間の厚さをｘ、前記斜面の前記底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記反射層との厚さを合計した厚さをｙとしたとき、
前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅ａが、
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ
を満たす液晶表示装置。
【請求項２４】
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、
基板の上に金属膜を形成するステップと、
前記反射領域における前記金属膜を整形し、複数の凹部を有する金属層を形成するステップと、
前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層の上に金属膜を積層し、前記金属層における前記複数の凹部の形状を反映した凹凸を備える反射層を形成するステップと、を含み、
前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凹部の間に、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成され、
前記複数の凸部のそれぞれの前記底面の幅をａ、前記底面と前記上面との間の厚さをｘ、前記斜面の前記底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記反射層との厚さを合計した厚さをｙとしたとき、
前記金属層を形成するステップにおいて、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅ａが、
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ
を満たすように前記金属層が形成される液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射光を利用して表示を行うことができる、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液晶表示装置、外光の反射光を利用する反射型液晶表示装置、および外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液晶表示装置がある。反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置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、半透過型液晶表示装置は反射型液晶表示装置に比べて、暗い場所でも表示が見やすいという特徴がある。【０００３】
図１３は、従来の反射型液晶表示装置（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の断面図である。【０００４】
図１３に示すように、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、液晶層、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９−５４３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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。【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。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１４は、反射面１１２の傾きと反射光との関係を示す図である。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【０００９】
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。【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】
2008047788.tif 000003
【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。【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、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】
また、従来のアクティブマトリックス基板１００において、島状の積層構造の幅を比較的広くした場合、積層構造の上に凹凸を有しない平坦な反射層１１０が形成され、これによって、反射光の利用効率が低くなるという問題もあった。【００１５】
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、高い反射率を有する反射領域を備えた高画質の反射型液晶表示装置、及び半透過型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】
【００１６】
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、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、前記金属層には、複数の凹部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記金属層の形状を反映した凹凸が形成されており、前記金属層の前記複数の凹部の間には、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成されており、前記複数の凸部のそれぞれの前記底面の幅をａ、前記底面と前記上面との間の厚さをｘ、前記斜面の前記底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記半導体層と前記反射層との厚さを合計した厚さをｙとしたとき、前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅ａが、
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ
を満たす。【００１７】
ある実施形態では、前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１５．８８μｍ以下である。また、ある実施形態では、前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１．００μｍ以上である。また、ある実施形態では、前記複数の凸部の前記斜面の前記底面に対する傾斜角度が１０°以上９０°未満である。【００１８】
ある実施形態では、前記金属層の前記複数の凹部の間には、段差付き斜面を含む前記金属層の凸状部分が複数形成されており、前記段差付き斜面は上部斜面と平坦部と下部斜面とを含み、前記凸部の前記上面が前記凸状部分の上面であり、前記凸部の前記斜面が前記段差付き斜面の前記上部斜面であり、前記凸部の前記底面が前記段差付き斜面の前記平坦部と略同一平面上に形成されている。【００１９】
ある実施形態では、前記金属層の前記段差付き斜面の前記下部斜面が、さらに段差付き斜面を含む。また、ある実施形態では、前記反射層の表面に、前記金属層の前記段差付き斜面を反映した段差が形成されている。また、ある実施形態では、前記反射層の表面に、第１凹部、及び前記第１凹部の内側に位置する第２凹部が形成されている。また、ある実施形態では、前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１４．７５μｍ以下である。【００２０】
ある実施形態では、前記複数の凸部の前記斜面の前記底面に対する傾斜角度が１０°以上２０°以下であり、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が２．７５μｍ以上１５．８８μｍ以下である。また、ある実施形態では、前記金属層が、液晶表示装置の補助容量を形成する１対の電極の一方を構成する。【００２１】
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、基板の上に金属膜を形成するステップと、前記反射領域における前記金属膜を整形し、複数の凹部を有する金属層を形成するステップと、前記金属層の上に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、前記半導体層の上に金属膜を積層し、前記金属層の前記複数の凹部の形状を反映した凹凸を備える反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凹部の間に、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成され、前記複数の凸部のそれぞれの前記底面の幅をａ、前記底面と前記上面との間の厚さをｘ、前記斜面の前記底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記半導体層と前記反射層との厚さを合計した厚さをｙとしたとき、前記金属層を形成するステップにおいて、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅ａが、
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ
を満たすように前記金属層が形成される。【００２２】
ある実施形態では、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１５．８８μｍ以下となるように前記金属層が形成される。また、ある実施形態では、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が１．００μｍ以上となるように前記金属層が形成される。また、ある実施形態では、前記複数の凸部の前記斜面の前記底面に対する傾斜角度が１０°以上９０°未満となるように前記金属層が形成される。【００２３】
ある実施形態において、前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凹部の間に、段差付き斜面を有し、上部に前記複数の凸部を含む複数の凸状部分が形成される。また、ある実施形態において、前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凹部の間に、複数の段差を含む段差付き斜面を有し、上部に前記凸部を含む凸状部分が形成される。また、ある実施形態において、前記反射層を形成するステップでは、前記反射層の表面に、前記金属層の前記凸状部分の前記段差付き斜面を反映した段差が形成される。【００２４】
ある実施形態において、前記反射層を形成するステップでは、前記反射層の表面に、第１凹部、及び前記第１凹部の内側に位置する第２凹部が形成される。また、ある実施形態において、前記金属層を形成するステップでは、前記金属層における複数の前記凸部の少なくとも１つの前記底部の幅が１４．７５μｍ以下となるように前記金属層が形成される。【００２５】
ある実施形態において、前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凸部の前記斜面の前記底面に対する傾斜角度が１０°以上２０°以下であり、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅が２．７５μｍ以上１５．８８μｍ以下となるように前記金属層が形成される。また、ある実施形態では、前記金属層が、液晶表示装置のスイッチング素子のゲート電極と同じ金属によって、前記ゲート電極と同時に形成される。【００２６】
本発明による他の液晶表示装置は、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、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反射層とを備え、前記金属層には、複数の凹部が形成されており、前記反射領域における前記反射層には、前記金属層の形状を反映した凹凸が形成されており、前記金属層の前記複数の凹部の間には、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成されており、前記複数の凸部のそれぞれの前記底面の幅をａ、前記底面と前記上面との間の厚さをｘ、前記斜面の前記底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記反射層との厚さを合計した厚さをｙとしたとき、前記金属層における前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅ａが、
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ
を満たす。【００２７】
本発明による液晶表示装置の他の製造方法は、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、基板の上に金属膜を形成するステップと、前記反射領域における前記金属膜を整形し、複数の凹部を有する金属層を形成するステップと、前記金属層の上に絶縁層を形成するステップと、前記絶縁層の上に金属膜を積層し、前記金属層における前記複数の凹部の形状を反映した凹凸を備える反射層を形成するステップと、を含み、前記金属層を形成するステップでは、前記複数の凹部の間に、それぞれが底面と上面と斜面とを有する前記金属層の凸部が複数形成され、前記複数の凸部のそれぞれの前記底面の幅をａ、前記底面と前記上面との間の厚さをｘ、前記斜面の前記底面に対する傾斜角度をθ、前記絶縁層と前記反射層との厚さを合計した厚さをｙとしたとき、前記金属層を形成するステップにおいて、前記複数の凸部の少なくとも１つの前記底面の幅ａが、
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ
を満たすように前記金属層が形成される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、高い反射率を有する反射領域を備えた高画質の反射型液晶表示装置、及び半透過型液晶表示装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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における、Ｃｓメタル層の凸部の幅を求める方法を説明するための図である。
【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２の反射部の構成を表した断面図である。
【図１０】実施形態２における、Ｃｓメタル層の凸部の幅を求める方法を説明するための図である。
【図１１】実施形態２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１２】実施形態３の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１３】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１４】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】
【００３０】
１０    液晶表示装置
１２    ＴＦＴ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、３０’    反射部
３１    層
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、５６’    Ｃｓライン
５７    凹部（開口）
５８    コンタクトホール
６１    ゲート絶縁層
６２    半導体層
６３    反射層
６４    上部３層
６５    表面
６６、６６’    上面
６７    斜面
６８、６８’    底面
６９    凸部
６９’    上部
７０    下部
８５    上部斜面
８６    平坦部
８７    下部斜面
８９    凸状部分
９０    斜面
９１、９２    凸部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（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。【００３２】
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表している。本実施形態の液晶表示装置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。【００３３】
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。【００３４】
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。【００３５】
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。液晶表示装置１０は、さらに、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。【００３６】
なお、図１に示すように、反射部３０の上部の対向基板１４の側には透過性樹脂等からなる層３１が設けられており、反射領域４２における液晶層１８の厚さは、透過領域４６における液晶層１８の厚さの半分になっている。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）とが等しくなっている。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いるが、層３１は対向電極３４の液晶層１８側の面に形成してもよい。【００３７】
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。【００３８】
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が形成されている。【００３９】
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。反射領域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。Ｃｓライン５６は画素電極と対となって補助容量を形成する。【００４０】
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、円形の凹部４８が複数形成されている。後述するように、反射部３０の上部には反射層が形成され、凹部４８の表面はこの反射層の面として形成される。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る。このように、反射部３０に多くの凹部４８を形成することにより、反射面のより多くの部分において角度θを２０度以下にすることができる。したがって、反射部における反射効率を向上させることができる。【００４１】
なお、ここでは構成を分かりやすく示すために、凹部４８は８つのみを図示しているが、凹部４８の数は８つに限定されることはなく、さらに多くの凹部４８が形成され得る。また、凹部４８は、図示するように縦横均等に配列される必要はなく、ランダムに、あるいは不規則な間隔を置いて配置されてよい。本実施形態によれば、後述する方法によって、多くの凹部４８が可能な限り密に形成され得る。【００４２】
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。【００４３】
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。【００４４】
反射部３０におけるＣｓメタル層５６には図に示すように凹部（または開口）５７が形成されており、凹部５７の間にＣｓメタル層５６の凸部６９が形成されている。反射層６３の凹部４８は、Ｃｓメタル層５６の凹部５７及び凸部６９の形状を反映して形成されている。なお、反射部３０には、半導体層６２を形成しないこともあり得る。【００４５】
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。【００４６】
次に、図４を用いて本実施形態による反射部３０の構成をより具体的に説明する。図４は、Ｃｓメタル層５６の凸部６９の底面の幅、膜厚、斜面傾斜角、及び反射層６３における平坦部との関係を説明するために、図３（ａ）に示した反射部３０の断面構成をより簡略化して表した図である。図中、ゲート絶縁層６１、半導体層６２、及び反射層６３は個別に示すことをせず、これら３層を合わせて上部３層６４と表している。【００４７】
図に示すように、反射部３０における上部３層６４の表面（反射層の表面）６５には、Ｃｓメタル層５６の形状を反映した凹凸が形成されている。凸部６９の底面６８の幅をａ、底面６８と凸部６９の上面６６との間の距離（凸部６９の厚さ）をｘ、凸部６９の斜面６７の底面６８に対する傾斜角度をθ、上部３層６４の厚さをｙとしたときの、底面６８の幅ａは、次の式（１）で表される。
ａ＝２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ                        ・・・（１）【００４８】
ここで、式（１）は次のようにして求めた。まず、斜面６７の延長線が上部３層６４の表面６５と交わる点から底面６８に下ろした垂線の足ｂを決める。凸部６９の上部に積層された上部３層６４の表面６５には、斜面６７の形状を反映した曲面が形成されるが、ここでは、その曲面の断面形状を断面曲線５９によって表す。この断面曲線５９を円弧とみなした場合の、その円弧を含む円の中心を上部３層６４の積層中心とし、その積層中心の位置が垂線の足ｂにあるとした。このとき、斜面６７と底面６８との交点ｃと垂線の足ｂとの間の距離は（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθとなる。【００４９】
次に、凸部６９の上に形成される上部３層６４の表面６５における平坦部分の距離をαとした。αは、凸部６９の上の２つの断面曲線５９の上端の間の距離でもあるが、ここではこのαを０と設定することにより、上述の式（１）を得ている。【００５０】
αが０であるということは、凸部６９の上部における上部３層６４の表面６５に平坦部分が形成されないことを意味する。したがって、凸部６９の幅ａを式（１）に従って設定すれば、表面６５に平坦部が形成されることがない。もちろん、そのようにして求めた幅ａよりも小さい値を採用したとしても、平坦部を有しない表面６５が得られる。すなわち、次の不等式（２）を満たすａを凸部６９の幅として採用した場合でも、平坦部を有しない表面６５が得られる。
ａ≦２（ｘ＋ｙ）／ｔａｎθ                        ・・・（２）【００５１】
本実施形態の反射部３０では、凸部６９は、幅ａが不等式（２）を満たすように形成されている。これにより、凸部６９の上の反射層６３の表面に平坦部が形成されないため、平坦部が形成された液晶表示装置と比べて、反射部３０における光の反射効率を上げることができる。なお、反射部３０における全ての凸部６９の幅ａが不等式（２）を満足している必要はなく、少なくとも１つの幅ａが不等式（２）を満足していたとしても、反射効率を向上させることができる。また、幅ａをこのように設定することにより、反射層６３に形成される複数の凹部４８の相互間隔を狭めることができる。これにより、凹部４８を密に形成することができ、反射層６３表面に傾斜が２０度以下の面を多く形成することが可能となる。したがって、より反射効率の高い反射部３０が得られる。【００５２】
実施形態１において、凸部６９の厚さｘ、上部３層６４の厚さｙ、及び傾斜角度θの好ましい範囲は、それぞれ、２００〜５００ｎｍ、５００〜９００ｎｍ、及び１０〜９０°である。表２に、ｘ＝２００ｎｍ、ｙ＝３００ｎｍ、θ＝１０〜９０°とした場合（第１のケース：ＭＩＮ）、ｘ＝５００ｎｍ、ｙ＝９００ｎｍ、θ＝１０〜９０°とした場合（第２のケース：ＭＡＸ）、及びｘ＝３５０ｎｍ、ｙ＝６００ｎｍ、θ＝１０〜９０°とした場合（第３のケース：ＭＩＤ）のそれぞれにおける、式（１）を用いて得られた幅ａの値を示す。【００５３】
【表２】
2008047788.tif 000004
【００５４】
第１のケースは、凸部６９の厚さｘ及び上部３層６４の厚さｙを、それぞれ反射部３０に適用可能な最小の値に設定したものであり、第２のケースは、ｘ及びｙを、それぞれ適用可能な最大の値に設定したものである。また、第３のケースは、ｘ及びｙを、それぞれ、第１のケースと第２のケースの中間の値に設定したものである。【００５５】
表２からわかるように、ｘ＝５００ｎｍ、ｙ＝９００ｎｍ、θ＝１０°とした場合、ａの最大値である１５．８８が得られる。従って、凸部６９の底面ａの幅を１５．８８μｍ以下に設定すれば、各層の膜厚及び斜面６７の角度をどのように選んだとしても、反射層６３の表面６５に平坦部が形成されないようにすることができる。これにより、反射層６３による反射効率を上げることができる。また、そのような幅ａを採用することにより、反射層６３における凹部４８相互の間隔が狭まるため、凹部４８をより密に形成することができる。したがって、反射部３０の反射効率をより高めることができる。【００５６】
表２において、ｘ＝２００ｎｍ、ｙ＝３００ｎｍ、θ＝５０°以上とした場合、ｘ＝５００ｎｍ、ｙ＝９００ｎｍ、θ＝８０°以上とした場合、またはｘ＝３５０ｎｍ、ｙ＝６００ｎｍ、θ＝７０°以上とした場合の幅ａの値は、１．００よりも小さくなっている。しかし、製造上の限界から、幅ａは１．００μｍ以上とすることが適切である。したがって、実施形態において好ましい幅ａの範囲は１．００μｍ以上１５．８８μｍ以下となる。なお、ｘとｙの値を適切に選択すれば、斜面６７の傾斜角度は１０°以上９０°未満とすることが可能である。【００５７】
次に、表３に、ｘ＝２００〜５００ｎｍ、ｙ＝３００〜９００ｎｍ、θ＝５〜２０°の範囲において式（１）を用いて得たａの値を示す。実施形態におけるＣｓメタル層５６の厚さｘの好ましい範囲は２００〜５００ｎｍであり、上部３層６４の厚さｙの好ましい範囲は３００〜９００ｎｍである。また、Ｃｓメタル層５６を整形する場合、θを１０°未満とすることは現実的ではない。したがって、ｘ＝２００〜５００ｎｍ、ｙ＝３００〜９００ｎｍ、θ＝１０〜２０°の範囲において計算したａの値がより好ましいａの値の範囲と考えられる。【００５８】
【表３】
2008047788.tif 000005
【００５９】
この範囲におけるａの最大値は、ｘ＝５００ｎｍ、ｙ＝９００ｎｍ、θ＝１０°の場合の１５．８８μｍであり、最小値は、ｘ＝２００ｎｍ、ｙ＝３００ｎｍ、θ＝２０°の場合の２．７５μｍである。よって、ａのより好ましい範囲は、２．７５μｍ以上１５．８８μｍ以下となる。【００６０】
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。【００６１】
本実施形態によれば、反射層６３の凹部４８（窪み）がＣｓメタル層５６の整形形状を反映することによって形成されるので、反射層に比較的浅い窪みを容易に形成することができ、反射層表面における反射効率を向上させることができる。また、凹部４８の形状、深さ、斜面傾斜角等を容易に調節することができるので、反射層６３の凹部４８の斜面の傾斜角度を２０度以下に形成することも容易である。したがって、製造コストを上げることなく有効反射面の面積を増やすことができる。【００６２】
また、本実施形態によれば、Ｃｓメタル層５６の凸部６９の幅を実用的範囲において可能な限り狭く設定することができる。これにより、反射部３０にＣｓメタル層５６の凹部５７をより多く配置することができるため、反射層６３により多くの凹部４８を形成することができる。よって、反射層６３の表面における傾斜２０度以下の面の面積が増え、反射効率が向上する。さらに、反射層６３の表面における平坦部の面積を少なくすることができるので、反射効率をより向上させることができる。【００６３】
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。【００６４】
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いる。【００６５】
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。【００６６】
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、例えば２００〜５００ｎｍである。【００６７】
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。【００６８】
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、例えば３００〜５００ｎｍ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。【００６９】
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２０〜１００ｎｍ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。【００７０】
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、例えば３０〜１０００ｎｍである。【００７１】
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。【００７２】
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０．３〜５μｍ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ＳｉＮx、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、例えば５０〜１０００ｎｍ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。【００７３】
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。【００７４】
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。【００７５】
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。【００７６】
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。ここで、フォトリソグラフ法によって金属薄膜を整形するとき、Ｃｓメタル層５６には複数の凹部５７が形成される。２つの凹部５７の間に形成される凸部６９の幅ａには、上述の式（１）によって計算した値、あるいは式（２）によって求めた範囲内の値が適用される。【００７７】
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。なお、ＴＦＴ部３２には半導体層６２を形成するが、パターニング時に半導体材料を除去するなどして、反射部３０には半導体層６２を形成しないこともあり得る。【００７８】
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（半導体層を形成しない場合にはゲート絶縁層６１の上に）反射層６３が形成される。反射層６３の表面には、Ｃｓメタル層５６の凹部５７及び凸部６９を反映して凹部４８が形成される。【００７９】
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。【００８０】
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。【００８１】
上述の実施形態において、反射部３０には半導体層６２を形成しないこともあり得る。その場合、上述の値ｙは、反射部３０におけるゲート絶縁層６１の厚さと反射層６３の厚さとの合計の厚さとする。【００８２】
（実施形態２）
次に、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。第２の実施形態は、図１に示した液晶表示装置１０における反射部３０を、以下に説明する反射部３０’に置き換えたものであり、それ以外の構成は実施形態１と同じである。従って、以下、反射部３０’の構成についてのみ説明する。なお、以下の説明において実施形態１の構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その説明を省略する。【００８３】
図９は、実施形態２の反射部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。【００８４】
反射部３０’におけるＣｓメタル層５６’には、図に示すように凹部（または開口）５７が複数形成されており、凹部５７の間にＣｓメタル層５６’の凸状部分８９が形成されている。凸状部分８９の斜面６７には段差が形成されており、斜面６７は上部斜面８５と平坦部８６と下部斜面８７とからなる。平坦部８６は、基板面に略平行に形成されている。凸状部分８９の、平坦部８６が含まれる面よりも上の部分を上部６９’と呼び、下の部分を下部７０と呼ぶ。反射層６３の凹部４８は、Ｃｓメタル層５６’の開口５７及び凸状部分８９の形状に応じて形成されている。なお、反射部３０’には、半導体層６２を形成しないこともあり得る。【００８５】
反射部３０’は、図７及び８を用いて説明したものと同様の方法で製造される。ただし、Ｃｓメタル層５６の整形工程において、凸状部分８９は、その上部６９’の底面の幅が、実施形態１の凸部６９の底面の幅と同じ条件を満たす値となるように形成される。この上部６９’の底面の幅の決め方を、図１０を用いて説明する。【００８６】
図１０は、Ｃｓメタル層５６の凸状部分８９の底面の幅、膜厚、斜面傾斜角、及び反射層６３における平坦部との関係を説明するために、図９に示した反射部３０’の断面構成をより簡略化して表した図である。図中、ゲート絶縁層６１、半導体層６２、及び反射層６３は個別に示すことをせず、これら３層を合わせて上部３層６４としている。【００８７】
図に示すように、反射部３０’における上部３層６４の表面（反射層の表面）６５には、Ｃｓメタル層５６’の形状を反映した凹凸が形成されている。ここで、凸状部分８９の上部６９’の底面６８’の幅をａ、底面６８’と上部６９’の上面６６’との間の距離（上部６９’の厚さ）をｘ、上部６９’の斜面（上部斜面）８５の底面６８’に対する傾斜角度をθ、上部３層６４の厚さをｙとした場合、底面６８’の幅ａは、上述した式（１）を満たす値、あるいは不等式（２）を満たす値に設定される。式（１）及び不等式（２）の求め方は、実施形態１において説明したとおりである。つまり、凸状部分８９の上部６９’の底面の幅は、実施形態１の凸部６９の底面の幅を決める方法と同じ方法で決定される（底面の幅を決定するにおいて、凸状部分８９の上部６８’は実施形態１の凸部６９に相当するものと考える）。【００８８】
実施形態２において、上部６９’の厚さｘ、上部３層６４の厚さｙ、及び傾斜角度θの好ましい範囲は、それぞれ、５０〜４００ｎｍ、３００〜９００ｎｍ、及び１０〜９０°である。表４に、ｘ＝５０ｎｍ、ｙ＝３００ｎｍ、θ＝１０〜９０°とした場合（第１のケース：ＭＩＮ）、ｘ＝４００ｎｍ、ｙ＝９００ｎｍ、θ＝１０〜９０°とした場合（第２のケース：ＭＡＸ）、及びｘ＝２２５ｎｍ、ｙ＝６００ｎｍ、θ＝１０〜９０°とした場合（第３のケース：ＭＩＤ）それぞれにおける、式（１）を用いて計算した幅ａの値を示す。【００８９】
【表４】
2008047788.tif 000006
【００９０】
第１のケースは、上部６９’の厚さｘ及び上部３層６４の厚さｙを、それぞれ反射部３０’に適用可能な最小の値に設定したものであり、第２のケースは、ｘ及びｙを、それぞれ適用可能な最大の値に設定したものである。第３のケースでは、ｘ及びｙを、それぞれ、第１のケースと第２のケースの中間の値に設定している。【００９１】
表４からわかるように、ｘ＝４００ｎｍ、ｙ＝９００ｎｍ、θ＝１０°とした場合、ａの最大値である１４．７５が得られる。従って、上部６９’の底面ａの幅が１４．７５μｍ以下となるように金属層５６を形成することにより、ｘ、ｙ、及びθをどのように選んだとしても、上部６９’の上の反射層６３の表面６５に平坦部が形成されないようにすることができる。これにより、反射層６３による反射効率を上げることができる。【００９２】
表４において、ｘ＝５０ｎｍ、ｙ＝３００ｎｍ、θ＝４０°以上とした場合、ｘ＝４００ｎｍ、ｙ＝９００ｎｍ、θ＝７０°以上とした場合、またはｘ＝２２５ｎｍ、ｙ＝６００ｎｍ、θ＝６０°以上とした場合の幅ａの値は１．００よりも小さくなっている。しかし、製造上の限界から、幅ａは１．００μｍ以上とすることが適切である。したがって、実施形態２において好ましい幅ａの範囲は１．００μｍ以上１４．７５μｍ以下となる。【００９３】
本実施形態によれば、反射層６３の凹部４８（窪み）がＣｓメタル層５６の整形形状を反映することによって形成されるので、反射層に比較的浅い窪みを容易に形成することができ、反射層表面における反射効率を向上させることができる。また、凹部４８の形状、深さ、斜面傾斜角等を容易に調節することができるので、反射層６３の凹部４８の斜面の傾斜角度を２０度以下に形成することも容易である。したがって、製造コストを上げることなく有効反射面の面積を増やすことができる。【００９４】
また、本実施形態によれば、Ｃｓメタル層５６の凸部６９の幅を実用的範囲において可能な限り狭く設定することができる。これにより、反射部３０にＣｓメタル層５６の凹部５７をより多く配置することができるため、反射層６３により多くの凹部４８を形成することができる。よって、反射層６３の表面における傾斜２０度以下の面の面積が増え、反射効率が向上する。さらに、反射層６３の表面における平坦部の面積を少なくすることができるので、反射効率をより向上させることができる。【００９５】
更に、実施形態２によれば、次のような利点も得られる。【００９６】
図１１は、本実施形態の反射部３０’と、図１３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１１（ａ）は、本実施形態の反射部３０’の断面構造を、図１１（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、Ｃｓメタル層５６’の凸状部分８９の斜面を反映させた、段差付きの斜面９０が形成される。これにより、反射層６３には凹部９１、および凹部９１の内側に位置する凹部９２が形成される。ここでは、図２（ｂ）に示した凹部４８は、凹部９１及び凹部９２によって構成される。【００９７】
断面形状で見た場合、１つの凹部４８には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、図１１（ｂ）に示すように、１つの凹部には４つの角部しか形成されない。反射層の角部には、図１１（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。【００９８】
図１１（ａ）および（ｂ）からわかるように、本実施形態の反射層６３には段差を有する２重の凹部が形成されるので、反射層６３の表面は、従来の反射部に比べて、より多くの角部を有することになる。したがって、反射層６３の表面に、より多くの有効反射面が形成されるため、反射部３０’の反射効率を向上させることができる。また、凹部９１および凹部９２が、Ｃｓメタル層５６’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。【００９９】
本実施形態では、Ｃｓメタル層５６’の凸状部分８９を、上部６９’と下部７０とからなる２重構造としたが、凸状部分８９を３重以上の段差をつけて形成することもできる。そのような場合であっても、凸状部分８９の最上部には実施形態２の上部６９’が位置するものとする。よって、この場合、凸状部分８９の下部７０が２重以上の段差を有することとなり、下部斜面８７がさらに段差付き斜面を含むことになる。またこの場合、反射層６３に形成された、凹部９２の内側にさらに凹部が形成されることになる。【０１００】
上述の実施形態では、反射層６３の表面に形成される凹部９１および凹部９２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、これに限られることはなく、凹部９１と凹部９２との中心を異なるように配置することも可能である。また、凹部９１と凹部９２の周囲の一部が重なっていてもよい。これらの場合も、反射層６３の表面には段差を有する凹凸が多数形成され、これによって有効反射面を広げることが可能となる。【０１０１】
なお、上述の実施形態において、反射部３０’には半導体層６２を形成しないこともあり得る。その場合、上述の値ｙは、反射部３０’におけるゲート絶縁層６１の厚さと反射層６３の厚さとの合計の厚さとする。【０１０２】
（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及び２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。【０１０３】
図１２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及び２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及び２の表示装置と同じである。なお、図１２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。【０１０４】
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。【０１０５】
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。【０１０６】
上述の実施形態では、Ｃｓメタル層５６の凹部５７が円形に形成されるとしていたが、凹部５７は、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。いずれにせよ、Ｃｓメタル層５６の凸部６９（及び凸状部分８９の上部６８’）の底面の幅ａは、隣り合う凹部に挟まれた凸部の最も狭い部分の幅である。【０１０７】
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。【０１０８】
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】
【０１０９】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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