(57)【要約】【課題】透過表示領域の拡大により高透過率を確保しながら、黒表示時の光漏れを防止してコントラストの向上を図ることが可能な反射透過併用型の液晶表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板１２上にゲート線３と信号線とを互いに直交するように形成する工程と、反射表示領域Ａにおいて、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層１４を形成する工程と、反射表示領域Ａにおいて反射凹凸形成層１４を覆うとともに、透過表示領域Ｂにおいてゲート線３または信号線の少なくとも端部を覆うように、平坦化層１５，１５ａを形成する工程と、この平坦化層１５，１５ａ上に透明電極１６を形成する工程とを有して、液晶表示装置を製造する。【選択図】図２
2008217030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、
基板上に、走査信号を供給するゲート線と、表示信号を供給する信号線とを互いに直交するように形成する工程と、
前記反射表示領域において、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層を形成する工程と、
前記反射表示領域において前記反射凹凸形成層を覆うとともに、前記透過表示領域において前記ゲート線または前記信号線の少なくとも端部を覆うように、平坦化層を形成する工程と、
前記平坦化層上に透明電極を形成する工程とを有する
液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、
基板上に、走査信号を供給するゲート線と、表示信号を供給する信号線とを互いに直交するように形成する工程と、
前記反射表示領域及び透過表示領域において、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層を形成する工程と、
前記透過表示領域において、前記反射凹凸形成層を除去する工程と、
前記反射表示領域において前記反射凹凸形成層を覆うとともに、前記透過表示領域において前記ゲート線または前記信号線の少なくとも端部を覆うように、平坦化層を形成する工程と、
前記平坦化層上に透明電極を形成する工程とを有する
液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、
基板上に、ＴＦＴを形成する工程と、
前記ＴＦＴ上に、絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層を形成する工程と、
前記透過表示領域において、前記絶縁層及び前記反射凹凸形成層を除去し、前記基板の表面を露出させる工程と、
前記反射表示領域において前記反射凹凸形成層を覆うとともに、前記透過表示領域において前記基板の露出された表面を覆うように平坦化層を形成する工程と、
前記平坦化層上に透明電極を形成する工程とを有する
液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、
基板上に、走査信号を供給するゲート線と、表示信号を供給する信号線とを互いに直交するように形成する工程と、
前記反射表示領域及び前記透過表示領域において、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層を形成する工程と、
前記透過表示領域において、前記反射凹凸形成層の一部を除去することで、前記ゲート線または前記信号線の少なくとも端部を覆う平坦化層を形成する工程と、
前記反射凹凸形成層及び前記平坦化層上に透明電極を形成する工程とを有する
液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記反射表示領域において、前記透明電極上に反射電極を形成する工程をさらに含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置であって、
走査信号を供給するゲート線と、
前記ゲート線と直交するように形成された信号線と、
前記反射表示領域において光を拡散させるために形成された反射凹凸形成層と、
前記透過表示領域において前記ゲート線または前記信号線の少なくとも端部を覆うように形成された平坦化層と、
前記反射凹凸形成層及び前記平坦化層上に形成された透明電極とを備え、
前記平坦化層は、前記反射凹凸形成層の一部として形成されている
液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置の製造方法、液晶表示装置に関するものであり、特に反射透過併用型の液晶表示装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特長を活かして、ノート型パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション用の表示装置、携帯情報端末（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ：ＰＤＡ）、携帯電話に広く用いられている。この液晶表示装置には、バックライトと呼ばれる内部光源を有し、このバックライトからの光のオン・オフを液晶パネルで切り替えて表示を行う透過型の液晶表示装置と、太陽光等の周囲光を反射板等で反射させ、この反射光のオン・オフを液晶パネルで切り替えて表示を行う反射型の液晶表示装置とが知られている。
【０００３】
上述した透過型の液晶表示装置においては、表示装置の全消費電力のうち５０％以上をバックライトが占めており、このようなバックライトを設けることで消費電力が多くなるという問題がある。また、透過型の液晶表示装置は、周囲が明るい場合には表示光が暗く見え、視認性が低下するという問題もある。一方、反射型の液晶表示装置においては、バックライトを設けていないため消費電力の増加という問題はないが、周囲が暗い場合には反射光量が低下して視認性が極端に低下するという問題がある。
【０００４】
このような透過型、反射型の表示装置の双方の問題を解消するために、透過型表示と反射型表示との両方を１つの液晶パネルで実現する反射透過併用型の液晶表示装置が提案されている。この反射透過併用型の液晶表示装置では、周囲が明るい場合には周囲光の反射による表示（反射表示）を行い、周囲が暗い場合にはバックライト光による表示（透過表示）を行う。反射透過併用型の液晶表示装置の例は、特許第２９５５２７７号公報、特開２００１−１６６２８９号公報等に開示されている。
【０００５】
図１１に、従来の反射透過併用型の液晶表示装置における、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下ＴＦＴと称する。）基板１０１の平面構造を示す。ＴＦＴ基板１０１には、図１１に示すように、後述するＴＦＴによって制御される複数の画素１０２がマトリクス状に配設されるとともに、これら画素１０２の周囲にＴＦＴに走査信号を供給するためのゲート線１０３と、ＴＦＴに表示信号を供給するための信号線１０４とが互いに直交するように設けられている。
【０００６】
画素１０２には、反射表示を行うための反射表示領域Ａと、透過表示を行うための透過表示領域Ｂとが設けられている。図１１に示す液晶表示装置においては、矩形状の反射表示領域Ａに周囲を囲まれた状態で透過表示領域Ｂが設けられている。
【０００７】
また、ＴＦＴ基板１０１には、ゲート線１０３と平行な金属膜からなる図示しない補助容量用配線（以下、Ｃｓ線と称する。）が設けられている。Ｃｓ線は、後述するように接続電極との間に補助容量Ｃを形成し、カラーフィルタ基板に設けられた対向電極に接続されている。
【０００８】
また、図１２に、図１１中のＪ−Ｊ’線における液晶表示装置の断面構造を示す。この液晶表示装置は、先に述べたＴＦＴ基板１０１と、カラーフィルタ基板１０５とが対向して配設され、これらの間に液晶層１０６が挟持された構造とされる。
【０００９】
カラーフィルタ基板１０５は、ガラス等からなる透明絶縁基板１０７のＴＦＴ基板１０１と対向する側の面にカラーフィルタ１０８と、ＩＴＯ等からなる対向電極１０９とをこの順に有する。カラーフィルタ１０８は、顔料や染料によって各色に着色された樹脂層であり、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色のフィルタ層が組み合わされて構成されている。
【００１０】
また、カラーフィルタ基板１０５のカラーフィルタ１０８及び対向電極１０９が形成された反対側の面には、λ／４層１１０と、偏光板１１１とが配設される。
【００１１】
ＴＦＴ基板１０１の反射表示領域Ａにあっては、ガラス等の透明基材からなる透明絶縁基板１１２上に、画素１０２に表示信号を供給するためのスイッチング素子であるＴＦＴ１１３と、詳細を後述する何層かの絶縁膜を介してＴＦＴ１１３上に形成される反射凹凸形成層１１４と、この反射凹凸形成層１１４上に形成される平坦化層１１５と、ＩＴＯ膜１１６ａを介して平坦化層１１５上に形成される反射電極１１７とを備えている。
【００１２】
この図１２に示すＴＦＴ１１３は、いわゆるボトムゲート構造であり、透明絶縁基板１１２上に形成されたゲート電極１１８と、ゲート電極１１８の上面に重ねられた窒化シリコン膜１１９ａ及び酸化シリコン膜１１９ｂの積層膜からなるゲート絶縁膜１１９と、ゲート絶縁膜１１９上に重ねられた半導体薄膜１２０とを有し、半導体薄膜１２０の両脇がＮ＋拡散領域とされている。ゲート電極１１８は、ゲート線１０３の一部を延在させたものであり、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）等の金属又は合金がスパッタリング等の方法によって成膜されてなる。
【００１３】
半導体薄膜１２０の一方のＮ＋拡散領域には、第１の層間絶縁膜１２１及び第２の層間絶縁膜１２２に形成されたコンタクトホールを介してソース電極１２８が接続される。ソース電極１２８には信号線１０４が接続され、データ信号が入力される。また、半導体薄膜１２０の他方のＮ＋拡散領域には、第１の層間絶縁膜１２１及び第２の層間絶縁膜１２２に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極１２９が接続される。ドレイン電極１２９は、接続電極と接続され、さらにコンタクト部を介して画素１０２と電気的に接続される。接続電極は、ゲート絶縁膜１１９を介してＣｓ線１２３との間に補助容量Ｃを形成している。半導体薄膜１２０は、例えば化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法等によって得られる低温ポリシリコンからなる薄膜であり、ゲート絶縁膜１１９を介してゲート電極１１８と整合する位置に形成される。
【００１４】
半導体薄膜１２０の第１の層間絶縁膜１２１及び第２の層間絶縁膜１２２を介した直上には、ストッパ１２４が設けられる。このストッパ１２４は、ゲート電極１１８と整合する位置に形成された半導体薄膜１２０を保護するものである。
【００１５】
また、ＴＦＴ基板１０１の透過表示領域Ｂにあっては、反射表示領域Ａの略全面にわたって形成されている各種絶縁膜、すなわちゲート絶縁膜１１９、第１の層間絶縁膜１２１、第２の層間絶縁膜１２２、反射凹凸形成層１１４及び平坦化層１１５が除去されており、透明絶縁基板１１２上に直接、透明電極１１６が形成されている。また、反射表示領域Ａにおいて成膜されている反射電極１１７も、透過表示領域Ｂには形成されていない。
【００１６】
また、ＴＦＴ基板１０１のＴＦＴ１１３等が形成された反対側の面、すなわち、内部光源たるバックライト１２５が配される側の面には、カラーフィルタ基板１０５と同様に、λ／４層１２６と偏光板１２７とがこの順に配設される。
【００１７】
また、この図１１に示すＴＦＴ基板１０１のＫ−Ｋ’線断面、すなわち、透過表示領域Ｂのゲート線１０３に平行な断面を、図１３に示す。この液晶表示装置では、透明電極１１６は、一対の信号線１０４に挟まれた領域の透明絶縁基板１１２上に形成されることにより、透過表示領域Ｂを形成している。また、カラーフィルタ基板１０５の透明電極１１６に対応する位置には、カラーフィルタ１０８が配される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら反射透過併用型の液晶表示装置では、図１２における反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの段差部において黒表示時の光漏れが発生し易く、コントラストが低下するといった問題がある。黒表示時の光漏れは、段差部で液晶配向が乱れる領域が生じたり、段差部においてセルギャップが不足して位相差がずれることに起因する。
【００１９】
この黒表示時の光漏れによるコントラストの低下は、透過表示を重視した構造とすると、さらに顕著となる傾向がある。すなわち、図１４に示すように透過表示領域Ｂを広く確保するために信号線１０４と部分的に重なり合う程度まで透明電極１１６の拡大を試みた場合には、信号線１０４の段差が透明電極１１６に反映されて段差が生じるからである。
【００２０】
また、光漏れを防止するために、図１３及び図１４に示すように、光漏れが生じるおそれのある信号線１０４及びゲート線１０３付近に対応する領域に、ブラックマトリクス１２８を配して光漏れを遮光する手法が講じられているが、この手法では透過率を犠牲にすることになる。このように、高透過率とコントラスト向上とを両立させる技術は未だに確立されていないのが現状である。
【００２１】
そこで本発明はこのような従来の問題点を解決するために提案されたものであり、透過表示領域の拡大により高透過率を確保しながら、黒表示時の光漏れを防止してコントラストの向上を図ることが可能な反射透過併用型の液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、基板上に、走査信号を供給するゲート線と、表示信号を供給する信号線とを互いに直交するように形成する工程と、前記反射表示領域において、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層を形成する工程と、前記反射表示領域において前記反射凹凸形成層を覆うとともに、前記透過表示領域において前記ゲート線または前記信号線の少なくとも端部を覆うように、平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層上に透明電極を形成する工程とを有する。
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、基板上に、走査信号を供給するゲート線と、表示信号を供給する信号線とを互いに直交するように形成する工程と、前記反射表示領域及び透過表示領域において、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層を形成する工程と、前記透過表示領域において、前記反射凹凸形成層を除去する工程と、前記反射表示領域において前記反射凹凸形成層を覆うとともに、前記透過表示領域において前記ゲート線または前記信号線の少なくとも端部を覆うように、平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層上に透明電極を形成する工程とを有する。
【００２４】
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、基板上に、ＴＦＴを形成する工程と、前記ＴＦＴ上に、絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層を形成する工程と、前記透過表示領域において、前記絶縁層及び前記反射凹凸形成層を除去し、前記基板の表面を露出させる工程と、前記反射表示領域において前記反射凹凸形成層を覆うとともに、前記透過表示領域において前記基板の露出された表面を覆うように平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層上に透明電極を形成する工程とを有する。
【００２５】
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、基板上に、走査信号を供給するゲート線と、表示信号を供給する信号線とを互いに直交するように形成する工程と、前記反射表示領域及び前記透過表示領域において、光を拡散させるための凹凸を備えた反射凹凸形成層を形成する工程と、前記透過表示領域において、前記反射凹凸形成層の一部を除去することで、前記ゲート線または前記信号線の少なくとも端部を覆う平坦化層を形成する工程と、前記反射凹凸形成層及び前記平坦化層上に透明電極を形成する工程とを有する。
【００２６】
本発明に係る液晶表示装置は、画素内に反射表示領域及び透過表示領域を有する液晶表示装置であって、走査信号を供給するゲート線と、前記ゲート線と直交するように形成された信号線と、前記反射表示領域において光を拡散させるために形成された反射凹凸形成層と、前記透過表示領域において前記ゲート線または前記信号線の少なくとも端部を覆うように形成された平坦化層と、前記反射凹凸形成層及び前記平坦化層上に形成された透明電極とを備え、前記平坦化層は、前記反射凹凸形成層の一部として形成されている。
【００２７】
以上の液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置では、絶縁平坦化層により透明電極の下地が平坦化されているので、信号線及び／又はゲート線の段差形状に依存することなく透明電極の平坦性を確保する。例えば信号線及び／又はゲート線と部分的に重なるように透過表示領域を拡大した場合であっても、透明電極に段差を生じることがない。この結果、透過表示領域内での黒表示時の光漏れの発生を防止する。
【発明の効果】
【００２８】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、黒表示時の光漏れを防止して高コントラストを実現するとともに、透過表示領域を拡大して高透過率を得ることが可能な反射透過併用型の液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を適用した液晶表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面は、説明を容易とするために発明の特徴的な部分を拡大して示す場合があり、各構成要素の寸法比率が実際と同じであるとは限らない。
【００３０】
本発明を適用した反射透過併用型の液晶表示装置におけるＴＦＴ基板１の平面構造を図１に示すと、このＴＦＴ基板１には、後述するＴＦＴによって制御される複数の画素２がマトリクス状に配設されるとともに、これら画素２の周縁部と部分的に重なるように、ＴＦＴに走査信号を供給するためのゲート線３と、ＴＦＴに表示信号を供給するための信号線４とが互いに直交するように設けられている。
【００３１】
また、ＴＦＴ基板１には、ゲート線３と平行な金属膜からなる図示しない補助容量用配線（以下、Ｃｓ線と称する。）が設けられている。Ｃｓ線は、後述するように接続電極との間に補助容量Ｃを形成し、カラーフィルタ基板に設けられた対向電極に接続されている。
【００３２】
画素２には、反射表示を行うための反射表示領域Ａと、透過表示を行うための透過表示領域Ｂとが設けられている。図１に示す液晶表示装置においては、透過表示の表示品質向上を図るために、透過表示に寄与する透過表示領域を従来に比べて広く確保した構造をとる。すなわち、従来の液晶表示装置では反射表示領域Ａに周囲を囲まれた状態で透過表示領域Ｂが設けられるが、本発明の液晶表示装置は、画素２を一方向（ここでは信号線４方向）で分割するように透過表示領域Ｂと反射表示領域Ａとが設けられており、画素２における反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの境界線が１つとされる。すなわち、本発明の液晶表示装置は、透過表示領域Ｂと隣接する信号線４との間、及び透過表示領域Ｂと一方のゲート線３との間に反射表示領域Ａが介在しない構造とされる。
【００３３】
次に、本発明の液晶表示装置の図１中のＣ−Ｃ’線における断面構造、すなわち、画素２の略中央を通り、且つ信号線４に平行な断面構造について図２を参照しながら説明する。この液晶表示装置は、先に述べたＴＦＴ基板１と、カラーフィルタ基板５とが対向して配設され、これらの間に液晶層６が挟持された構造とされる。
【００３４】
カラーフィルタ基板５は、ガラス等からなる透明絶縁基板７のＴＦＴ基板１と対向する側の面にカラーフィルタ８と、ＩＴＯ等からなる対向電極９とをこの順に有する。カラーフィルタ８は、顔料や染料によって各色に着色された樹脂層であり、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各色のフィルタ層が組み合わされて構成されている。
【００３５】
反射透過併用型の液晶表示装置においては、透過表示に際して、カラーフィルタ８を１回だけ通過するバックライトからの光によって表示を行う。これに対し、反射表示に際しては、外部から入射するときと、反射して外部へ出射するときの２回、カラーフィルタ８を通過する周囲光によって表示を行う。このように、反射表示の際には透過表示よりも１回多くカラーフィルタ８を通過するため、光の減衰量は透過表示の場合に比べて極端に多くなり、反射率低下の原因となっている。このため、反射表示領域Ａに対応するカラーフィルタ８に開口部を設けること、膜厚を薄く形成すること、樹脂に分散させる顔料を反射表示に適した材料に変更すること等の手法によって、反射表示領域Ａにおける光の減衰量を少なくし、反射率を高めることが好ましい。中でも反射表示領域Ａに対応するカラーフィルタ８に開口部を設ける手法が好ましい。この手法によれば、開口部の大きさによって通過する光の量を調整できるので、反射表示領域Ａに対応するカラーフィルタ８と透過表示領域Ｂに対応するカラーフィルタ８とを同一条件、具体的には同一膜厚、同一材料にて同一工程で簡易に形成することができ、製造工程数を増加させることなく反射表示における反射率、さらには輝度及び色再現性を向上させ、反射表示の視認性を向上させることができる。
【００３６】
また、カラーフィルタ基板５のカラーフィルタ８及び対向電極９が形成された反対側の面には、λ／４層１０と、偏光板１１とが配設される。
【００３７】
ＴＦＴ基板１の反射表示領域Ａにあっては、ガラス等の透明基材からなる透明絶縁基板１２上に、画素２に表示信号を供給するためのスイッチング素子であるＴＦＴ１３と、詳細を後述する何層かの絶縁膜を介してＴＦＴ１３上に形成される反射凹凸形成層１４と、この反射凹凸形成層１４上に形成される平坦化層１５ａと、ＩＴＯ膜１６ａを介して平坦化層１５上に形成される反射電極１７とを備えている。反射凹凸形成層１４は、反射電極１７に凹凸を形成して光の拡散性を持たせ、良好な画質を得るための層である。平坦化層１５ａは、反射凹凸形成層１４による凹凸を緩和して、反射表示品質のさらなる向上を図るために設けられる層である。
【００３８】
なお、図１に示す液晶表示装置では、ＩＴＯ膜１６ａと後述する透明電極１６とは同時に形成され一体化したものであるが、本明細書では説明を容易とするために、反射表示領域Ａに存在するものをＩＴＯ膜１６ａ、透過表示領域Ｂに存在するものを透明電極１６と呼び分けることとする。また、平坦化層１５ａと後述する絶縁平坦化層１５とは同時に形成され一体化したものであるが、同様の理由から、反射表示領域Ａに存在するものを平坦化層１５ａ、透過表示領域Ｂに存在するものを絶縁平坦化層１５と呼び分けることとする。
【００３９】
この図２に示すＴＦＴ１３は、いわゆるボトムゲート構造であり、透明絶縁基板１２上に形成されたゲート電極１８と、ゲート電極１８の上面に重ねられた例えば窒化シリコン膜１９ａ及び酸化シリコン膜１９ｂの積層膜からなるゲート絶縁膜１９と、ゲート絶縁膜１９上に重ねられた半導体薄膜２０とを有し、半導体薄膜２０の両脇がＮ＋拡散領域とされている。ゲート電極１８は、ゲート線３の一部を延在させたものであり、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）等の金属又は合金がスパッタリング等の方法によって成膜されてなる。
【００４０】
半導体薄膜２０の一方のＮ＋拡散領域には、第１の層間絶縁膜２１及び第２の層間絶縁膜２２に形成されたコンタクトホールを介してソース電極２８が接続される。ソース電極２８には信号線４が接続され、データ信号が入力される。また、半導体薄膜２０の他方のＮ＋拡散領域には、第１の層間絶縁膜２１及び第２の層間絶縁膜２２に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極２９が接続される。ドレイン電極２９は、接続電極と接続され、さらにコンタクト部を介して画素２と電気的に接続される。接続電極は、ゲート絶縁膜１９を介してＣｓ線２３との間に補助容量Ｃを形成している。半導体薄膜２０は、例えばＣＶＤ法等によって得られる低温ポリシリコンからなる薄膜であり、ゲート絶縁膜１９を介してゲート電極１８と整合する位置に形成される。
【００４１】
半導体薄膜２０の第１の層間絶縁膜２１及び第２の層間絶縁膜２２を介した直上には、ストッパ２４が設けられる。このストッパ２４は、ゲート電極１８と整合する位置に形成された半導体薄膜２０を保護するものである。
【００４２】
本発明のＴＦＴ基板１の透過表示領域Ｂにおいては、反射表示領域Ａを構成する膜のうち平坦化層１５ａ及びＩＴＯ膜１６ａの一部が、透明絶縁基板１２上に延在されて絶縁平坦化層１５及び透明電極１６として形成されている。なお、反射表示領域Ａを構成するゲート絶縁膜１９、第１の層間絶縁膜２１、第２の層間絶縁膜２２、反射凹凸形成層１４、及び反射電極１７は、透過表示領域Ｂにおいては除去されている。
【００４３】
また、ＴＦＴ基板１のＴＦＴ１３等が形成された反対側の面、すなわち、内部光源たるバックライト２５が配される側の面には、カラーフィルタ基板５と同様に、λ／４層２６と偏光板２７とがこの順に配設される。
【００４４】
上述したＴＦＴ基板１及びカラーフィルタ基板５に挟持される液晶層６は、正の誘電異方性を有するネマチック液晶分子であり、電圧無印加時に液晶分子が基板に対して水平配向し、電圧印加時に液晶分子が基板に対して垂直配向する。印加する電圧に応じて液晶の複屈折を制御し、明るさを制御することができる。なお、液晶層６は上述の構成に限定されず、電圧印加時に液晶分子が基板に対して水平配向し、電圧無印加時に液晶分子が基板に対して垂直配向するような構成であってもよい。
【００４５】
次に、本発明の液晶表示装置の図１中のＤ−Ｄ’線における断面構造、すなわち、透過表示領域Ｂの略中央を通り、且つゲート線３に平行な断面構造について図３、及び図３中の信号線４付近を拡大した断面構造について図４を参照しながら説明する。
【００４６】
図３及び図４に示すように、この液晶表示装置においては、信号線４を絶縁平坦化層１５で被覆することで、信号線４と透明電極１６とをオーバーラップ（部分的に重なり合う）させた状態で配置した場合でも、信号線４と透明電極１６とを確実に絶縁する。これにより、従来は困難であった信号線４近傍における透過表示領域Ｂの拡大が期待される。
【００４７】
そしてこの液晶表示装置においては、信号線４を被覆し、且つ透過表示領域Ｂにおける透明絶縁基板１２の略全面にわたって絶縁平坦化層１５が形成され、この上に透明電極１６が形成されるので、平坦性の高い透明電極１６が得られる。このため、信号線４とオーバーラップさせた状態で透明電極１６を形成させる場合でも、透明電極１６の下地の平坦性が確保されるので、透明電極１６の段差による黒表示時の光漏れがない。
【００４８】
また、透明電極１６の平坦性を確保して黒表示時の光漏れを防止しているので、従来カラーフィルタ基板５側に設けられていたブラックマトリクスが、図３に示すように不要となる。この結果、ブラックマトリクスを設けることで犠牲となっていた透過率の低下がなくなり、透過率が飛躍的に向上するので透過表示時の表示品質をさらに高めることができる。
【００４９】
勿論、カラーフィルタ基板５にブラックマトリクスを設けて遮光する従来の光り漏れを防止する手法と本発明の絶縁平坦化層１５により透明電極１６の平坦性を向上する手法とを組み合わせるとともに、ブラックマトリクスで遮光する領域を従来に比べて縮小させることにより透過率を向上させることも可能である。しかしながらこの場合、ブラックマトリクスの最小線幅、カラーフィルタ基板５とＴＦＴ基板１とのあわせ精度、プロセスマージン等を考慮すると、結局ブラックマトリクスで遮光する領域の拡大を招き、透過率の向上効果が不十分となるおそれがある。
【００５０】
これらの効果は、図５に示すように、信号線４と絶縁平坦化層１５との間に例えば反射凹凸形成層１４が延在されて形成された場合であっても同様に得ることができる。
【００５１】
仮に、図６に示すように、信号線４と透明電極１６との絶縁のみを目的として信号線４近傍にのみ絶縁平坦化層１５を形成し、透明電極１６の主な部分が透明絶縁基板１２上に直接形成された場合には、段差部に対応する領域Ｅにおいて液晶配向の乱れや、セルギャップの不足による位相差のずれ等が発生し、黒表示時の光漏れを引き起こす。この結果、液晶表示装置のコントラストの低下を招いてしまう。例えば図７に示すように、信号線４と絶縁平坦化層１５との間に例えば反射凹凸形成層１４が延在されて形成された場合には、段差がさらに激しくなるため、コントラストの低下は著しいものとなる。
【００５２】
以上のように、本発明の液晶表示装置は、透明電極１６の下地を絶縁平坦化層１５により平坦とするので黒表示時の光漏れがない高コントラストな画像表示を達成するとともに、信号線４の形状が平坦化されるので信号線４と透明電極１６とをオーバーラップさせることが可能となり、透過表示領域Ｂを拡大して高い透過率を確保できる。また、従来黒表示時の光漏れを遮光するために設けられていたブラックマトリクスが不要となるため、さらなる透過率の向上が図られる。したがって、本発明によれば、高いコントラストを確保しつつ、透過表示領域Ｂの開口率を向上させた透過表示重視型の液晶表示装置を実現することができる。
【００５３】
なお、透過表示領域Ｂに隣接する信号線４は、図４及び図５に示すように透明絶縁基板１２上、すなわち、透過表示領域Ｂにおける透明電極１６と同じ面上に直接形成されることが好ましい。この構造とすることにより、信号線４領域と透過表示領域Ｂとの段差を最小とし、且つ製造プロセスを容易とすることができる。
【００５４】
透過表示領域Ｂの絶縁平坦化層１５は、反射表示領域Ａの少なくとも一部、具体的には平坦化層１５ａ、反射凹凸形成層１４の少なくともの一部であることで、製造工程を増やすことなく形成することができる。絶縁平坦化層１５としては、反射表示領域Ａを構成する平坦化層１５ａをそのまま延在させたものであることが特に好ましい。製造工程数の増加をいとわない場合には、透過表示領域Ｂの絶縁平坦化層１５を、反射表示領域Ａの一部として形成せずに独立して設けてもかまわない。
【００５５】
絶縁平坦化層１５は、例えばウェットプロセス、より具体的には凹凸の埋め込み性に優れるスピンコート法等により感光性材料を塗布し、フォトリソグラフィ、具体的には反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで露光条件を変えて透過表示領域Ｂにおける膜厚を薄くすることにより形成される。これにより、製造工程を増やすことなく絶縁平坦化層１５を形成できる。
【００５６】
絶縁平坦化層１５を構成する材料は、透過表示領域Ｂを構成することから透明であることが重要であり、具体的にはアクリル系樹脂、ノボラック系樹脂、ポリイミド、シロキサン系ポリマー、シリコン系ポリマー等の樹脂材料が挙げられ、中でもアクリル系樹脂が好ましい。また、工程数を増加させずに透過表示領域Ｂの絶縁平坦化層１５を形成するためには、フォトリソグラフィに使用可能な感光性材料を用いることが好ましい。また、高度な平坦性を得るためには、スピンコート等の塗布により絶縁平坦化層１５を形成可能な材料を用いることが重要となる。このような材料としては、上述した樹脂材料のような有機材料や、例えばＳｉＯ２を主成分とするＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）材料等が挙げられる。
【００５７】
ところで、絶縁平坦化層１５によって信号線４の段差の緩和が図られるが、図４及び図５に示すように、絶縁平坦化層１５の表面には信号線４の形状が若干現れることがあるので、絶縁平坦化層１５は完全に平坦な表面とされなくても良い。但しあまり凹凸が大きいと透明電極１６の平坦性が損なわれるため、例えば透過表示領域Ｂにおけるセルギャップをｄ（Ｔ）とすると、透過表示領域Ｂの透明電極１６の表面の凹凸は、ｄ（Ｔ）×０．２以下の範囲に収まることが好ましく、ｄ（Ｔ）×０．０７以下の範囲であることがより好ましい。
【００５８】
また、図４及び図５に示すように、透過表示領域Ｂにおける透明絶縁基板１２に対応する位置から信号線４に対応する位置にかけての絶縁平坦化層１５の立ち上がり角度θが２０°以下であることで、黒表示時の光漏れ抑制効果を確実に得られる。
【００５９】
凹凸形状の原因となる信号線４の高さは、通常０．１μｍ〜１μｍ程度で形成される。透過表示領域Ｂに形成される絶縁平坦化層１５の凹凸は、元の凹凸に対して０．５倍以上が好ましい。
【００６０】
ところで、本発明の液晶表示装置が良好な画像表示を実現するためには、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとのセルギャップが所定の関係を満足する必要がある。
【００６１】
そこで次に、図２に示すような反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで異なるセルギャップを示す、いわゆるマルチギャップの液晶表示装置における、反射表示領域Ａ及び透過表示領域Ｂのそれぞれの最適なセルギャップについて説明する。
【００６２】
透過表示領域Ｂから表示される光は、バックライト２５から出射された後、液晶層６を１回通過してくる。これに対して、反射表示領域Ａから表示される光は、表示面から入射した周囲光が反射電極１７で跳ね返されて液晶層６を往復するので、液晶層６を２回通過してくる。
【００６３】
いま、液晶表示装置の透過表示領域Ｂの光路長、すなわち透過表示領域Ｂのセルギャップをｄ（Ｔ）とし、反射表示領域Ａのセルギャップをｄ（Ｒ）としたときに、ｄ（Ｔ）をｄ（Ｒ）の約２倍とすることが好ましい。透過表示領域Ｂのセルギャップｄ（Ｔ）の最適範囲は、以下の式（１）の範囲内である。
【００６４】
１．４×ｄ（Ｒ）＜ｄ（Ｔ）＜２．３×ｄ（Ｒ）．．．式（１）
【００６５】
ｄ（Ｔ）が上記範囲より小さくなると、透過率が低くなり、バックライト２５の光利用効率が極端に悪くなる。また、ｄ（Ｔ）が上記範囲より大きくなると、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの階調の電圧依存性が崩れ、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで異なる画を表示するおそれがある。
【００６６】
反射表示領域Ａのセルギャップは、以下のように決まる。液晶層６に最低電圧を印加したとき（通常は無電圧印加時）の液晶層６の位相差をαとし、液晶層６に最大電圧を印加したときの液晶層６の位相差をβとしたとき、αとβとの差が約λ／４となるように設計することが好ましい。液晶層６がツイスト配向する場合も、同様にαとβとの差が見かけ上λ／４程度になることが好ましい。ここでλは光の波長であり、通常の液晶表示装置の場合、視感度が高い約５５０ｎｍの波長の光を中心として設計される。
【００６７】
ところで、液晶層６の位相差は、液晶の屈折率異方性Δｎ及びそのセルギャップｄ、並びに液晶の配向で決まる。
【００６８】
このとき、液晶の屈折率異方性Δｎはある程度の範囲に規制されるため、最適なセルギャップｄもある程度の範囲内に規制される。また、セルギャップｄが大きすぎると液晶の応答速度が極端に遅くなり、逆に狭くなりすぎるとセルギャップの制御が困難となる。
【００６９】
以上のことを考慮すると、反射表示領域Ａのセルギャップｄ（Ｒ）は、以下の式（２）を満たすことが好ましい。
【００７０】
１．５μｍ＜ｄ（Ｒ）＜３．５μｍ．．．式（２）
【００７１】
そして、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの段差は、以上の式（１）及び式（２）の条件を満足することが好ましい。すなわち、式（１）の条件から、１．４×ｄ（Ｒ）＜ｄ（Ｔ）＜２．３×ｄ（Ｒ）であり、式（１）及び式（２）の条件より、透過表示領域Ｂのセルギャップｄ（Ｔ）は、２．１μｍ＜ｄ（Ｔ）＜８．０５μｍの範囲内であることが好ましいといえる。
【００７２】
また、絶縁平坦化層１５の膜厚は、厚すぎると反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで必要な段差を埋めてしまうので、ＴＦＴ基板１の反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとの段差の４０％以下であることが好ましい。上述したセルギャップの条件を考慮すると、絶縁平坦化層１５の膜厚は０．２μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７３】
図２に示す構成の液晶表示装置では、ＴＦＴ基板１における反射表示領域Ａの高さを通常よりも高くすることにより、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとのセルギャップを上述したように最適化している。具体的には、反射電極１７、反射凹凸形成層１４等の膜厚を厚くすることにより反射表示領域Ａにおけるセルギャップを薄くし、反射表示領域Ａの光路長を調整する。
【００７４】
ところで、反射表示領域Ａ及び透過表示領域Ｂのセルギャップの最適化は、上述の方法に限定されず、図８及び図９に示すように、透過表示領域Ｂに対応する透明絶縁基板１２の表面を除去して凹ませ、透過表示領域Ｂのセルギャップを厚くする方法によっても実現可能である。この方法は、透過表示領域Ｂに延在された絶縁平坦化層１５の厚みを透明絶縁基板１２の凹みでキャンセルし、反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで必要な段差を確保することが容易であるため好ましい手法である。透明絶縁基板１２に設けられる凹みは、例えばゲート絶縁膜１９をドライエッチング等でパターニング除去する際に透明絶縁基板１２を過剰にエッチングすることで形成される。
【００７５】
なお、透明絶縁基板１２の凹みは図８中、一点鎖線Ｈと一点鎖線Ｉとで挟まれる領域に設けられ、透過表示領域Ｂ内で透明絶縁基板１２が凹まない部分が生じる。ゲート線３上にはゲート絶縁膜１９を残さなければならないので、ゲート線３近傍の透過表示領域Ｂにおいては、透明絶縁基板１２がエッチングされない。これに対して、信号線４下の透明絶縁基板１２はエッチングにより表面が除去される。
【００７６】
また、これらの方法を組み合わせて反射表示領域Ａ及び透過表示領域Ｂのセルギャップを最適化することも勿論可能である。
【００７７】
なお、上述の説明では、透過表示領域Ｂにおける信号線４の凸形状を被覆・平坦化する場合について述べたが、図２に示すように透過表示領域Ｂにおけるゲート線３の凸形状を被覆・平坦化する場合についても、信号線４と同様のことがいえる。
【００７８】
また、上述の説明では、画素２を反射表示領域Ａと透過表示領域Ｂとで２分割する構成について図１に例示したが、本発明はこの構成に限定されることなく、例えば図１０に示すように、透過表示領域Ｂとゲート線３との間に反射表示領域Ａが介在し、画素２を３分割する構成であってもかまわない。また、画素２において反射表示領域Ａに周囲を囲まれた状態で透過表示領域Ｂが設けられるような、従来公知の反射透過併用型液晶表示装置に本発明を適用することも勿論可能である。
【００７９】
また、本発明は上述の記載に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明を適用した反射透過併用型の液晶表示装置の一例であり、ＴＦＴ基板の平面図である。
【図２】図１中Ｃ−Ｃ’線における断面図である。
【図３】図１中Ｄ−Ｄ’線における断面図である。
【図４】図３中、信号線付近を拡大した断面図の一例である。
【図５】図３中、信号線付近を拡大した断面図の他の例である。
【図６】透過表示領域が平坦化されない従来の液晶表示装置であり、信号線付近の断面図である。
【図７】透過表示領域が平坦化されない従来の液晶表示装置の他の例であり、信号線付近の断面図である。
【図８】透過表示領域に対応する透明絶縁基板の表面を掘り下げたＴＦＴ基板の平面図である。
【図９】図８中Ｇ−Ｇ’線における断面図である。
【図１０】本発明を適用した反射透過併用型の液晶表示装置の他の例であり、ＴＦＴ基板の平面図である。
【図１１】従来の液晶表示装置のＴＦＴ基板の要部平面図である。
【図１２】図１１に示すＴＦＴ基板を備える従来の液晶表示装置の断面図であり、図１１中Ｊ−Ｊ’断面図である。
【図１３】図１１中Ｋ−Ｋ’断面であり、透過表示領域における透明電極と信号線との位置関係を説明するための概略断面図である。
【図１４】図１１中Ｋ−Ｋ’断面の他の例であり、透過表示領域が平坦化されない場合を説明するための、信号線付近の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  ＴＦＴ基板、２  画素、３  ゲート線、４  信号線、５  カラーフィルタ基板、６  液晶層、７  透明絶縁基板、８  カラーフィルタ、９  対向電極、１０  λ／４層、１１  偏光板、１２  透明絶縁基板、１３  ＴＦＴ、１４  反射凹凸形成層、１５  絶縁平坦化層、１５ａ  平坦化層、１６  透明電極、１６ａ  ＩＴＯ膜、１７  反射電極、１８  ゲート電極、１９  ゲート絶縁膜、２０  半導体薄膜、２１  第１の層間絶縁膜、２２  第２の層間絶縁膜、２３  Ｃｓ線、２４  ストッパ、２５  バックライト、２６  λ／４層、２７  偏光板
【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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