(57)【要約】  半透過型表示装置は、デュアルギャップ構造を規定するために、絶縁層（２０）に形成された孔又は凹部（３０）を有している。孔又は凹部の少なくとも一つの側壁（７２）は共通基板の面に実質的に垂直であり、少なくとも一つの側壁（７０）は共通基板の面に垂直な面に対して傾斜している。このようにして、孔又は凹部の一部が垂直となるので、画素開口の損失がない。また、孔又は凹部の側壁の別の部分は傾斜しているので、この傾斜した側壁において良好なカバレージを得ることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通基板に複数の画素を有する半透過型表示装置であって、
各画素は、
絶縁層によって前記共通基板から間隔を置いて配された反射電極を有する反射画素領域、および
絶縁層に形成された孔又は凹部に備えられた透過電極を有する透過画素領域、
を有し、
前記絶縁層に形成された孔又は凹部は、前記共通基板の面に実質的に垂直な少なくとも一つの側壁と、前記共通基板の面に垂直な面に対して傾斜している少なくとも一つの側壁と、を有する、半透過型表示装置。
【請求項２】
前記反射電極は、前記孔又は凹部の少なくとも１つの傾斜した側壁に延在して、前記反射電極と前記透過電極との間の電気的接続を形成する、請求項１に記載の半透過型表示装置。
【請求項３】
前記孔又は凹部は矩形である、請求項１又は２に記載の半透過型表示装置。
【請求項４】
前記矩形の孔又は凹部の３つの辺には、前記共通基板の面に実質的に垂直な側壁が備えられており、前記矩形の孔又は凹部の１つの辺には、前記共通基板の面に垂直な面に対して傾斜した側壁が備えられている、請求項３に記載の半透過型表示装置。
【請求項５】
前記傾斜した側壁は、斜面の上部と底部との間の水平方向のオフセット量が１μｍ〜３μｍとなるように傾斜している、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の半透過型表示装置。
【請求項６】
前記絶縁層の厚さは１μｍ〜３μｍである、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の半透過型表示装置。
【請求項７】
前記半透過型表示装置は更に第２の基板を有しており、
液晶層は前記共通基板と前記第２の基板との間に挟まれており、
前記液晶層は、各画素内に、異なる２つのセルギャップを有する領域を備えている、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項８】
半透過型表示装置を製造する方法であって、
前記半透過型表示装置には、共通基板に複数の画素が備えられており、
各画素は、絶縁層によって前記共通基板から間隔を置いて配された反射電極を有する反射画素領域と、絶縁層に形成された孔又は凹部に備えられた透過電極を有する透過画素領域と、を有しており、
前記方法は、第１の急峻なエッジ領域と第２の回折格子エッジ領域とを有するエッチングマスクを使用して、前記孔又は凹部が規定されるように前記絶縁層をパターニングするステップを有しており、
前記絶縁層に形成された孔又は凹部は、前記第１の急峻なエッジ領域によって規定され前記共通基板の面に実質的に垂直な少なくとも一つの側壁と、前記第２の回折格子エッジ領域によって規定され前記共通基板の面に垂直な面に対して傾斜している少なくとも一つの側壁と、を有する方法。
【請求項９】
前記エッチングマスクを使用して、前記絶縁層に備えられたレジスト層をパターンニングし、
前記レジスト層のうちの露光された部分と、前記部分の下に存在している前記絶縁層と、が除去されるように、前記レジスト層がエッチングされる、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイに関する。特に、本発明は、半透過型液晶表示装置、および半透過型液晶表示装置を製造する方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
液晶表示（ＬＣＤ）装置は、ＣＲＴ表示装置と比較して、比較的薄型であり、動作させるために必要な電力が少ない。様々な技術分野において、ＬＣＤ装置が、ＣＲＴ表示装置に次第に取って代わりつつある。最近まで、液晶表示装置には基本的な２つのタイプ、即ち、透過型表示装置および反射型表示装置があり、これらの装置の主な違いは、内部光源を使用するか、外部光源を使用するかである。
【０００３】
透過型表示装置は液晶表示パネルを有しており、この液晶表示パネルは、それ自身が発光するものではない。透過型表示装置は、光源としてバックライトを有している。バックライトはパネルの後部又は一方の端部に配されており、光ガイドが光を表示領域に導く。液晶パネルは、画像を表示するために、液晶パネルを通過する光の量を制御する。透過型ＬＣＤディスプレイのバックライトの消費電力は、一般的には、全体の消費電力の５０％以上である。
【０００４】
消費電力を低減するために、主に携帯用途のために、反射型ＬＣＤが開発された。反射型ＬＣＤは、一方の基板に形成された反射体を備えている。したがって、外部光がこの反射体表面で反射する。外部光の強度レベルが低い場合、反射型ＬＣＤの性能はよくない。
【０００５】
上記の問題を解決するために、いわゆる半透過型ディスプレイが開発された。この半透過型ディスプレイは、一つの液晶表示装置に、透過モードと反射モードとを兼ね備えいている。半透過型液晶表示（ＬＣＤ）装置は、透過型ＬＣＤ装置と反射型ＬＣＤ装置との役割をする。周囲の条件に従って内部光源と外部光源との両方を使用することによって、装置は全ての光条件で動作することができ、消費電力は低下する。
【０００６】
反射型ディスプレイの理想的な液晶特性と、透過型ディスプレイの理想的な液晶特性は、同じものでない。液晶セルが主に反射モード用に設計されている場合、透過モードにおけるバックライトからの光透過量は不十分であり、透過モードにおける画質が低下する。したがって、各画素の反射部分と透過部分とで液晶セルギャップの異なる半透過型液晶表示装置が提案されている。
【０００７】
図１は、透過部と反射部とを有する既知の半透過型ＬＣＤ装置の概略断面図である。
【０００８】
図１では、半透過型ＬＣＤ装置は、透過部１０および反射部１２に分割されており、下部基板１４と上部基板１６とを有している。下部基板１４と上部基板１６との間には、光学異方性の液晶層１８が介在している。
【０００９】
下部基板１４は、上部基板１６側に向いている面に、透明導電材料の透明電極２４を備えている。透明電極２４上にはパッシベーション層２０が備えられている。パッシベーション層２０は、有機ポリマー材料から作られており、透過部１０に対応する第１の透過孔２２を有している。ポリマー材料の厚さは、典型的には約２μｍとすることができ、例えばＢＣＢ（benzocyclobutane）である。図１には示されていないが、パッシベーション層２０は、一般的には、反射電極２８が正反射特性ではなく拡散を制御する散乱特性を有するように、でこぼこの（平坦ではない）面を有している。この層は、インセル拡散反射体（ＩＤＲ）として知られている。したがって、パッシベーション層２０は、二つ以上の層から構成することができる（しかし、一つの層でも可能である）。例えば、１つ目の層が、セルギャップ制御のために約２μｍの厚さにされ、２つ目の薄層が、散乱を制御するためにでこぼこのパターンにエッチングされる。
【００１０】
反射電極２８はパッシベーション層２０上に形成されている。図１に示すように、反射電極２８は、反射部１２に対応している。反射電極２８は、パッシベーション層２０の孔２２の側壁にまで延在しており、２つの電極２４，２８の間の電気的接続を形成する。これによって、２つの電極の間の電気的接続を形成するための他の構造の必要性が回避される。図１には示されていないが、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が下部基板１４に形成されており、透明電極２４と反射電極２８との両方に電気的に接続されている。
【００１１】
上部基板１６には、カラーフィルタ層４０と、このカラーフィルタ層４０の表面に形成された共通電極層４２と、が備えられている。
【００１２】
下部基板１４の外側表面、および上部基板１６の外側表面には、リタデーションフィルムおよび偏光子４３が形成されている。
【００１３】
液晶層１８の光学リタデーションは、液晶層の屈折率異方性と、液晶層の厚さと、に依存する。したがって、液晶層１８は、透過部１０と反射部１２とのセルギャップが異なっており、いわゆる「デュアルギャップ（dual gap）」構造を生じさせる。パッシベーション層２０の透過孔２２によって、透過部１０の液晶層１８の厚さを、反射部１２の液晶層１８の厚さよりも厚くすることができ、したがって、この２つの部分の光学特性を別々に最適化することができ、結合型半透過画素に、より高い輝度と、より高いコントラスト比が与えられる。透過部１０の液晶層１８の厚さは、反射部１２の液晶層１８の厚さの約二倍である。
【００１４】
バックライトは符号４４で示されている。
【００１５】
上記のように、各画素は、薄膜トランジスタも有している。この薄膜トランジスタは、トップゲート構造であってもよく、ボトムゲート構造であってもよい。トップゲートの工程ではＴＦＴのソースおよびドレイン用にＩＴＯが必要であり、これは最初の堆積層である。一方、ボトムゲートの工程では、最初の堆積層は（ゲート用の）金属であり、次に（ソースおよびドレイン用の）別の金属が続き、ＩＴＯは三番目の層として備えられる。
【００１６】
図２は、図１の半透過型ＬＣＤ装置の一個の画素の平面図を示しており、図２は、トップゲートＴＦＴ構造であるとする。各画素は、ゲートラインから延在するＴＦＴゲート電極５２を有する行ゲートライン５０を含んでいる。列データライン６０は、ゲート電極５２の下に広がるソース電極６２を規定している。
【００１７】
ドレイン電極６４は、同一のＩＴＯ層から形成されたソース電極６２から間隔をあけて形成されており、このドレイン電極６４はＩＴＯ画素電極２４の一部として形成されている。画素電極２４は、反射金属電極２８の開口を通じて反射金属電極２８に接続されている。この開口は、典型的には矩形である。
【００１８】
パッシベーション層２０の孔２２は、傾斜した側壁を有している。傾斜した側壁により、セル厚が段階的に変化し、これは望ましくない。しかし、反射電極２８が側壁を延在する必要があることから、傾斜した側壁はステップカバレージの問題を回避するのに必要である。
【００１９】
傾斜した側壁が原因で、使われない領域が生じてしまい、この領域は、ディスプレイの透過にも反射にも寄与していない。反射電極が側壁に延在している場合、この反射電極はディスプレイの出力方向を向いておらず、したがって光出力には貢献していない。
【００２０】
画素ピッチが大きい場合、この利用されない領域は、反射電極又は透過電極の領域と比較して小さい。しかし、ピッチが減少するに従って、利用されない領域がかなり大きくなり、画素サイズを小さくするには限界がある。例えば、２μｍの厚さのポリマーに対しては、利用されない領域は、幅が約２μｍであり、このため、４μｍの画素幅が無駄になる。将来の世代のディスプレイは、１ｃｍ当たり１００個もの画素を有することが予想され、この場合、（３つのサブ画素からなる）画素のピッチは約１００μｍである。導体ラインを含めて個々の各カラーサブ画素のピッチが３４μｍである場合、使われない領域がかなり大きいのは明らかである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
パッシベーション層の孔又は凹部には垂直側壁を備えることが望ましい。しかし、垂直側壁は、側壁を覆うステップカバレージを行えるようにすることと両立するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明によれば、半透過型表示装置が提供される。この半透過型表示装置は、共通基板に複数の画素を有しており、
各画素は、
絶縁層によって上記共通基板から間隔を置いて配された反射電極を有する反射画素領域、および
絶縁層に形成された孔又は凹部に備えられた透過電極を有する透過画素領域、
を有し、
上記絶縁層に形成された孔又は凹部は、上記共通基板の面に実質的に垂直な少なくとも一つの側壁と、上記共通基板の面に垂直な面に対して傾斜している少なくとも一つの側壁と、を有している。
【００２３】
本発明の装置では、絶縁膜には、デュアルギャップ構造を規定できるように、孔又は凹部が備えられる。孔又は凹部の側壁の一部は垂直であり、このため、孔又は凹部により画素開口が損失することはない。孔又は凹部の側壁の別の部分は傾斜しており、このため、この傾斜した側壁では良好なカバレージが得られる。
【００２４】
上記反射電極は、上記孔又は凹部の少なくとも１つの傾斜した側壁に延在して、上記反射電極と上記透過電極との間の電気的接続を形成することが好ましい。
【００２５】
上記孔又は凹部は矩形であることが好ましい。また、上記矩形の孔又は凹部の３つの辺には、上記共通基板の面に実質的に垂直な側壁が備えられ、上記矩形の孔又は凹部の１つの辺（好ましくは短辺）には、上記共通基板の面に垂直な面に対して傾斜した側壁が備えられることが好ましい。
【００２６】
上記傾斜した側壁は、斜面の上部と底部との間の水平方向のオフセット量が１μｍ〜３μｍとなるように傾斜させることができ、上記絶縁層の厚さは１μｍ〜３μｍとすることができる。
【００２７】
上記半透過型表示装置は更に第２の基板を備えており、液晶層は上記共通基板と上記第２の基板との間に挟まれていることが好ましい。上記液晶層は、各画素内に、異なる２つのセルギャップを有する領域を備えている。
【００２８】
本発明は、半透過型表示装置を製造する方法も提供する。上記半透過型表示装置には、共通基板に複数の画素が備えられており、各画素は、絶縁層によって上記共通基板から間隔を置いて配された反射電極を有する反射画素領域と、絶縁層に形成された孔又は凹部に備えられた透過電極を有する透過画素領域と、を有しており、
上記方法は、第１の急峻なエッジ領域と第２の回折格子エッジ領域とを有するエッチングマスクを使用して、上記孔又は凹部が規定されるように上記絶縁層をパターニングするステップを有しており、
上記絶縁層に形成された孔又は凹部は、上記第１の急峻なエッジ領域によって規定され上記共通基板の面に実質的に垂直な少なくとも一つの側壁と、上記第２の回折格子エッジ領域によって規定され上記共通基板の面に垂直な面に対して傾斜している少なくとも一つの側壁と、を有している。
【００２９】
この方法では、エッチングマスクの回折格子部分を使用して、好ましくはレジスト層の部分露光を行う。これによって、絶縁層の孔又は凹部の側壁の少なくとも一部に傾斜が生じる。これにより、一回のエッチング工程で、絶縁層の孔又は凹部に、垂直側壁と傾斜した側壁との両方の側壁を規定することができる。
【００３０】
上記エッチングマスクを使用して、上記絶縁層に備えられたレジスト層をパターンニングし、上記レジスト層のうちの露光された部分と、上記部分の下に存在している上記絶縁層と、が除去されるように、上記レジスト層がエッチングされることが好ましい。
【００３１】
本発明の例は、添付図面を基準にして詳細に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の半透過型表示装置は、デュアルギャップ構造を規定するために、孔又は凹部を有する絶縁層を備えている。この孔又は凹部は、少なくとも１つの垂直側壁と、少なくとも１つの傾斜した側壁と、を有している。垂直側壁を使用すると、大きい画素開口を備えることが可能となり、少なくとも一つの傾斜した側壁を使用すると、良好なカバレージを得ることができ、したがって傾斜した側壁の部分において、良好な電気的接触を得ることができる。
【００３３】
図３は、本発明の半透過型ＬＣＤ装置の画素を示している。図１と同じ符号が使用されている。
【００３４】
図３は、パッシベーション層２０の粗い面と、パッシベーション層２０の粗い面に倣う電極２８の粗い面と、を概略的に示している。上記のように、これは、複数の層によるパッシべーション層２０を使用して実現してもよい。
【００３５】
図３に示すように、開口３０の少なくとも一つの側壁７２は、垂直、即ち、基板１４に対して直角をなしており、少なくとも一つの側壁７０は、上に重なる層が良好なカバレージを実現できるように、傾斜している。反射電極２８は、孔又は凹部の傾斜した側壁７０にまで延在して、反射電極２８と透過電極２４との間の電気的接続を実現している。これにより、電極間の電気的接続を実現するために他の構造を必要とすることが回避される。
【００３６】
透明電極２８は、セルギャップの小さい全ての領域を覆わなければならない。図３には、反射電極２８が、垂直側壁７２にも延在するものとして示されている。これは許容誤差を考慮した結果であり、層２８が垂直側壁７２上に存在している必要性はない。
【００３７】
図４に示すように、孔又は凹部３０は矩形であり、この矩形の４辺のうちの３辺には垂直側壁が備えられており、この矩形の一方の短辺には傾斜した側壁が備えられており、この傾斜した側壁を電極２８が延在している。図４には、電極２８はドットの領域で示されており、長方形の開口３０の上側の短辺は、電極２８が延在する傾斜した側壁７０を有している。
【００３８】
傾斜した側壁は、斜面の上部と底部との間の水平方向のオフセット量（図４の長さΔで示されている）が１μｍ〜３μｍとなるように傾斜している。絶縁層２０の厚さは１μｍ〜３μｍとすることができる。
【００３９】
パッシベーション層のパターンに使用されるマスクを修正して、本発明の孔又は凹部の構造を備えることができる。一回のマスキングと一回のエッチングを行うことによって、以下の方法で側壁の傾斜が異なる孔又は凹部を作ることができる。
【００４０】
傾斜は、エッチングマスクに回折構造を形成して、レジスト露光の間の照射強度を調整することにより、作ることができ、現像すると、レジストは、垂直エッジではなく傾斜したエッジを有する。
【００４１】
製造しているときに、ポジ型のレジスト層が、パッシベーション層２０の連続する層の上に形成される。図５は、レジスト層の露光を制御するマスクを示す。図５の上の部分は、マスクの不透明領域８０と透明領域８２との間に存在する急峻な段差を示している。レジスト層の、透明領域８２に対応する部分は、完全に露光される。図５の下の部分は、回折構造８４を規定することにより、マスクの不透明領域８０と透明領域８２との間に存在する緩やかな段差を示している。レジスト層の、透明領域８２に対応する部分は、完全に露光されるが、不透明領域８０に対応する部分に向かって露光量は徐々に減少する。
【００４２】
露光されたレジスト層は、エッチングの間に、レジスト層の未露光部分よりもかなり素早く除去される。回折構造８４に対応する領域では、レジスト除去速度が漸進的に変化する。ほぼフル露光された領域では、エッチングの間にレジスト層が除去され、レジスト層の下にあるパッシべーション層も一部がエッチングされる。したがって、レジスト層の露光プロファイルが、レジスト層の下にあるパッシべーション層の形に転写され、一回の異方性マスク工程および一回のエッチング工程によって、傾斜した側壁を形成することができる。
【００４３】
マスクは、光の強度を調整するために、領域８４に、幅の狭い多数のラインアンドスペースを有している。ライン／スペース比は、不透明領域のエッジでの無限大の値（スペースがない）から、透明領域のエッジでのゼロの値（全てスペースである）に変化し、この変化する部分の長さは約２μｍである。ライン幅およびラインスペースは、必要な光回折パターンが生じるように調整される必要がある。
【００４４】
本発明の一例のみが詳細に記載されている。しかし、本発明は、パッシべーション層の孔又は凹部の側壁において良好なステップカバレージが必要なデュアルギャップ半透過型ディスプレイに適用可能である。良好な解像度を有する小型ディスプレイ又は高解像度ディスプレイ画素は一般的に画素ピッチが小さくなるので、本発明の利点がより重要になる。
【００４５】
本発明は、画素回路にトップゲートＴＦＴが使用される構造について詳細に記載されている。本発明は、ボトムゲートＴＦＴが使用される構造に等しく適用することができる。
【００４６】
種々の修正例は、当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】既知の半透過型ＬＣＤ装置の断面図である。
【図２】既知の半透過型ＬＣＤ装置の画素の平面図である。
【図３】本発明の半透過型ＬＣＤ装置の画素の断面図である。
【図４】本発明の半透過型ＬＣＤ装置の平面図である。
【図５】本発明の半透過型ＬＣＤ装置を製造するための本発明の方法で使用されるエッチングマスクを示す図である。
【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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【国際調査報告】
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