(57)【要約】【課題】反射型或いは半透過反射型の液晶装置に適用されるアクティブマトリクス基板において、ＴＦＴの光リーク電流を確実に防止できるようにする。【解決手段】走査線，信号線３４，薄膜トランジスタ３０を覆うように単一の層からなる遮光性の凹凸体１３を設け、この凹凸体１３の上に反射電極１４を形成する。【選択図】  図２
2004258350.tif 000002
【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線及び複数の信号線と、
上記走査線と上記信号線とに導電接続された薄膜トランジスタと、
上記走査線，信号線，薄膜トランジスタを被覆するように設けられた単一の層からなる遮光性の凹凸体と、
上記凹凸体の上に設けられた反射電極とを備えたことを特徴とする、アクティブマトリクス基板。
【請求項２】
上記薄膜トランジスタの上層に設けられた凹凸体の層厚は２μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項３】
上記凹凸体は、上記反射電極の形成されない領域に凹部を有しないことを特徴とする、請求項１又は２記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項４】
上記反射電極及び上記凹凸体に、互いに連通する開口部が設けられたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの項に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項５】
上記凹凸体は黒色樹脂からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項６】
基板上に、互いに交差して設けられた複数の走査線及び複数の信号線と、上記走査線と上記信号線とに導電接続された薄膜トランジスタとを形成する工程と、
上記基板の上に上記走査線，信号線，薄膜トランジスタを覆うように黒色の感光性樹脂膜を形成する工程と、
上記感光性樹脂膜に対してハーフ露光及び現像処理を行なうことで、上記感光性樹脂膜の表面に微細な凹部を形成する工程と、
上記感光性樹脂膜の上に反射電極をパターン形成する工程とを備えたことを特徴とする、アクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項７】
上記反射電極の形成されない領域には上記凹部を形成しないことを特徴とする、請求項６記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかの項に記載のアクティブマトリクス基板を備えたことを特徴とする、液晶装置。
【請求項９】
請求項８記載の液晶装置を備えたことを特徴とする、電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散反射電極を有するアクティブマトリクス基板及びこのアクティブマトリクス基板を備えた液晶装置，電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型情報端末機器分野の発展に伴って、小型，軽量且つ可搬性に優れる液晶装置が広く用いられている。中でも反射型の液晶装置は、バックライトが不要なため消費電力が大幅に低減できるとともに更なる薄型，軽量化が可能となるため、近年その重要性が高まってきている。このような反射型液晶装置では、広視野角表示を実現するために、液晶層の背面側に拡散反射体が設けられ、表示面側から入射した外光を拡散反射させて表示を行なうようになっている。
【０００３】
また、このような表示装置では、高輝度化，高精細化が求められており、アクティブマトリクス駆動により高精細化を図る一方、走査線や信号線等の各種配線を覆うように形成された樹脂絶縁膜の上に反射電極（画素電極）を形成することで高開口率化を図ったものが実用化されている。このように絶縁膜上に反射電極を上置きする構造のものでは、絶縁膜下層に配された走査線や信号線と上層に配された反射電極との間で電気的な短絡を生じることがないため、これらの配線にオーバーラップさせるように広い面積で反射電極を形成できる。これにより、開口率が高く明るい表示が可能となる。また、絶縁膜を凹凸体とすることで、この上に形成される反射電極に拡散反射機能を付与することが可能となる。
【０００４】
ところで、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；以下、ＴＦＴと略記する）を備えたアクティブマトリクス型の表示装置では、表示面側からＴＦＴに入射した外光により光リーク電流が発生し、表示品位の低下を招くことが知られている。このため、通常、アクティブマトリクス基板の対向側の基板には遮光手段であるブラックマスクが形成されている。しかし、この場合、ＴＦＴへの外光の入射を完全に遮蔽するために、基板同士を貼り合わせる際に高い位置合わせ精度が要求される。また、ＴＦＴに対して斜めに入射する光を遮光するためにブラックマスクの線幅を広くする必要があり、開口率が低下するという課題があった。
【０００５】
このような課題を解決するため、従来、反射電極に凹凸形状を付与するための凹凸体に遮光機能を持たせた構造が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
この凹凸体１０００は、図７に示すように、ＴＦＴの形成された回路基板２０００の上に突起状に設けられた第１の樹脂膜１００１と、この第１の樹脂膜１００１により形成された基板上の凹凸を、滑らかな曲面状の凹凸面とすべく設けられた第２の樹脂部１００２とからなる。このような凹凸体１０００は、例えば、回路基板２０００上に塗布された感光性樹脂をパターニングして突起状の樹脂膜１００１を形成し、続いて、この樹脂膜１００１上に第２の樹脂膜１００２を塗布する、所謂２層塗りの方法によって得られる。この際、第２の樹脂膜１００２を黒色樹脂とすることで、凹凸体１０００に遮光機能を持たせることができる。
【０００７】
このように、遮光性を有する第２の樹脂膜１００２によって回路基板２０００を覆うことで、対向基板側にブラックマスクを形成することなく光リーク電流の発生を抑えることができる。また、第２の樹脂膜１００２を塗布形成する際、隣接する突起状の樹脂膜１００１の間が樹脂膜１００２により埋められるため、基板表面に滑らかな曲面状の凹凸が形成され、この上に形成された反射電極に拡散反射機能を持たせることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−３４２１５３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構造では、樹脂膜１００１の頂部上に形成される樹脂膜１００２の膜厚Ｐが、隣接する樹脂膜１００１間に形成される樹脂膜１００２の膜厚Ｑよりも薄くなる（即ち、基板面内で樹脂膜１００２の膜厚にバラツキが生じる）ため、遮光能力にムラができてしまう。
また、上述の方法により凹凸体１０００を形成する場合、樹脂膜１００２をあまり厚くすると、樹脂膜１００１により形成された凹凸が完全に平坦化されてしまうため、樹脂膜１００２の膜厚を樹脂膜１００１よりも薄くする必要がある。この結果、特に樹脂膜１００１の頂部近傍において遮光能力が不足する虞があった。
【００１０】
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、高い遮光能力によりＴＦＴの光リーク電流を確実に防止できるようにした液晶装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のアクティブマトリクス基板は、互いに交差して設けられた複数の走査線及び複数の信号線と、上記走査線と上記信号線とに導電接続された薄膜トランジスタと、上記薄膜トランジスタに導電接続された反射電極と、上記反射電極に微細な凹凸を形成すべく、上記薄膜トランジスタと上記反射電極との間に介装された単一の層からなる遮光性の凹凸体とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本構成によれば、反射電極に凹凸を形成するための凹凸体が単一の層で形成されているため、凹凸体を２層塗りにより形成し一方の層を遮光層とした従来のものに比べて遮光能力が高く、又、遮光ムラも生じにくい。
上述の構成において、薄膜トランジスタの上層に設けられた凹凸体の層厚は２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。凹凸体の層厚が２μｍよりも薄い場合には十分な遮光機能が得られず、層厚が５μｍを超えると、画素電極とドレイン電極のコンタクトを取るためのコンタクトホールが深くなり、画素電極が断線してしまう恐れがある。
【００１３】
また、上記凹凸体は、反射電極の形成されない領域に凹部が設けられないようにすることが望ましい。凹凸体の凹部又は凸部は、この上に形成される反射電極に凹凸形状を付与して拡散反射機能を持たせるためのものであり、反射電極の形成されない領域には、本来、凹凸は不要である。しかも、このような領域に凹部を形成した場合、凹凸体の層厚が薄くなり、遮光機能が損なわれる虞がある。このため、少なくとも上記領域に凹部を設けないようにすることで、遮光能力を高め、光リーク電流の発生をより効果的に防止することができる。
【００１４】
また、上記反射電極及び凹凸体に、互いに連通する開口部を設けてもよく、これにより、半透過反射型の表示装置に適用できるアクティブマトリクス基板が得られる。この場合、上記開口部の設けられた領域が透過表示領域となり、反射電極の形成された領域が反射表示領域となる。
なお、上述の凹凸体は、具体的には、カーボン等の黒色顔料（又は色素）を含有する黒色樹脂として構成することができる。
【００１５】
また、本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法は、基板上に、互いに交差して設けられた複数の走査線及び複数の信号線と、上記走査線と上記信号線とに導電接続された薄膜トランジスタとを形成する工程と、上記基板の上に上記走査線，信号線，薄膜トランジスタを覆うように黒色の感光性樹脂膜を形成する工程と、上記感光性樹脂膜に対してハーフ露光及び現像処理を行なうことで、上記感光性樹脂膜の表面に微細な凹部を形成する工程と、上記感光性樹脂膜の上に反射電極をパターン形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
上述したように、従来の２層塗りの方法では、突起状の第１の樹脂膜の頂部近傍に形成される第２の樹脂膜（黒色樹脂）の膜厚は、第１の樹脂膜の間の領域に形成される第２の樹脂膜の膜厚に比べて極端に薄くなる。これに対して、本製造方法では、黒色の感光性樹脂にハーフ露光を行なうことで凹凸面を有する単層の凹凸体を形成することができるため、基板面内で樹脂膜厚が極端に薄くなる領域がない。このため、遮光ムラを生じることなく基板全面にわたって高い遮光能力が得られる。
この際、反射電極の形成されない領域に凹部が形成されないようにすることが好ましい。これにより、上記領域の感光性樹脂を厚膜化し、遮光能力を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の液晶装置は上述のアクティブマトリクス基板を備えたことを特徴とする。また、本発明の電子機器は、上述の液晶装置を備えたことを特徴とする。これにより、外光による光リーク電流の発生を十分に防止でき、確実なスイッチングにより高品質な表示が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図１〜図３を参照しながら本発明の第１実施形態に係る液晶装置について説明する。図１は本実施形態の液晶装置の画素構造を示す要部平面図、図２は本液晶装置の要部構造を示す断面図であり、図２（ａ），図２（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ′断面，Ｂ−Ｂ断面を示す図、図３はアクティブマトリクス基板の製造方法を説明するための工程図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１９】
図１，図２に示すように、本実施形態の液晶装置は、アクティブマトリクス基板１０と、対向基板２０と、基板１０，２０の間に保持される光変調層としての液晶層４０とを備えている。
【００２０】
アクティブマトリクス基板１０には、ガラスやプラスチック等からなる基板本体１０Ａの上に、それぞれＸ方向，Ｙ方向に複数の走査線３３，信号線３４が電気的に絶縁されて設けられ、各走査線３３，信号線３４の交差部に対応してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３０が設けられている。このＴＦＴ３０のソース部はコンタクトホール１２ａを介して信号線３４に導電接続されており、又、ドレイン部はコンタクトホール１２ｂを介して中間層３５に導電接続されるとともに中間層３５はコンタクトホール１３ａを介して光反射性の画素電極（反射電極）１４（点線部１４ａにより輪郭を示す）に導電接続されている。以下では、基板１０において、画素電極１４が形成される領域，ＴＦＴ３０が形成される領域，走査線３３及び信号線３４が形成される領域を、それぞれ画素領域，素子領域，配線領域と呼ぶ。
【００２１】
ＴＦＴ３０は、基板１０Ａの下地保護膜１１上に設けられ、下層側から順に、半導体膜３１，ゲート絶縁膜３２，ゲート電極３３ａが積層されている。半導体膜３１のゲート電極と対向する領域はチャネル部として機能し、このチャネル部を挟んで対向する位置がソース部，ドレイン部となる。なお、この半導体膜３１のドレイン部を延設して蓄積容量用の電極部を形成してもよい。また、ゲート電極３３ａはＸ方向に配設される走査線３３と一体に形成されている。
【００２２】
また、基板１０Ａの上には、ＴＦＴ３０，走査線３３を覆うように無機絶縁膜１２が設けられ、この絶縁膜１２の上に信号線３４及び中間層３５が設けられている。この絶縁膜１２にはＴＦＴ３０のソース部に通じるコンタクトホール１２ａとドレイン部に通じるコンタクトホール１３ａとが設けられており、これらのコンタクトホール１２ａ，１３ａを介して信号線３４，中間層３５がそれぞれ上記ソース部，ドレイン部に導電接続されている。
【００２３】
さらに、基板１０Ａの上には、絶縁膜１２，信号線３３，中間層３５を覆うように有機絶縁膜からなる凹凸体１３が設けられ、この凹凸体１３の上にＡｌやＡｇ等の高反射率の金属膜からなる画素電極１４が設けられている。画素電極１４は、有機絶縁層１３の上にマトリクス状に複数形成され、走査線３３と信号線３４とによって区画された領域に対応して一つずつ設けられている。この画素電極１２０は、その端辺が走査線３３及び信号線３４に平面的に重なるように配されており、配線領域を含めた基板１０の略全ての領域を画素領域とするようになっている。なお、画素電極１４は、凹凸体１３に設けられたコンタクトホール１３ａを介して中間層３５に導電接続されている。
【００２４】
ところで、上述の凹凸体１３には、カーボン等の黒色顔料（又は色素）が含有されており、隣接する画素電極１４の間から外光がＴＦＴ３０に入射されるのを防止する遮光層としての機能を有している。また、凹凸体１３は表面に滑らかな曲面状の凹凸面が形成されており、この上に設けられた画素電極１４の表面に微細な凹凸形状を付与することで、画素電極１４に拡散反射機能を持たせている。
【００２５】
このような凹凸体１３は、以下のような方法により製造される。
まず、図３（ａ）に示すように、ＴＦＴ３０を覆う無機絶縁膜１２が形成された基板１０Ｂの上に、カーボン等の黒色顔料（又は色素）を含有するポジ型感光性樹脂１０１を形成する。この際、十分な遮光能力を得るために、樹脂膜１０１の膜厚を２μｍ以上５μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上４μｍ以下とする。
【００２６】
次に、図３（ｂ）に示すように、この感光性樹脂１０１に対してハーフ露光を行ない、現像により、上記樹脂１０１の表面に微細な凹部ｇを多数形成する（図３（ｃ）参照）。この際、露光を行なう場所及びその露光面積，露光強度を任意に設定することで、反射表示の視野角特性を制御することができる。また、上記露光は画素電極１４の形成される領域にのみ行なうようにし、図２（ａ）に示すように、ＴＦＴ３０の形成領域（素子領域）のみならず、図２（ｂ）に示すように、配線領域に対応する画素電極間の領域にも凹部ｇが形成されないようにする。このように隣接する画素電極１４の間となる領域（非画素領域）の凹凸体１３が薄膜化されることを防止することで、遮光能力を一層高めることができる。なお、画素電極１４の形成されない上述の非画素領域は、そもそも表示に寄与しない領域であるため、凹部ｇの有無により表示が影響されることはない。
なお、感光性樹脂１０１にはネガ型感光性樹脂を用いることも可能である。この場合、図３（ｂ）における露光領域と非露光領域とを変える必要がある。
【００２７】
次に、図３（ｄ）に示すように、この感光性樹脂１０１に熱処理を施して上記凹凸の角部をだらすことで、滑らかな曲面状の凹凸面を有する単一の層からなる凹凸体１３が形成される。そして、このように形成された凹凸体１３の上に金属反射膜を成膜し、所定の形状にパターニングすることで、凹凸体１３の外形形状に合わせた凹凸面を有する拡散反射電極（画素電極）１４が形成される。
そして、上述のように構成された基板には更に、画素電極１４，凹凸体１３を覆うように、ポリイミド等からなる配向膜１５が設けられている。
【００２８】
一方、対向基板２０には、図２に示すように、ガラスやプラスチック等の透光性基板からなる基板本体２０Ａ上に、ＩＴＯやＩＺＯ等の透明な対向電極（共通電極）２４が設けられ、更に、この対向電極２４上にポリイミド等からなる配向膜２５が設けられている。
そして、上述のように構成された基板１０，２０は、スペーサ（図示略）によって互いに一定に離間された状態で保持されるとともに、基板周辺部に枠状に塗布されたシール材（図示略）によって接着されている。そして、基板１０，２０及びシール材によって密閉された空間に液晶が封入されて液晶層（光変調層）４０が形成されている。
【００２９】
このように本実施形態では、黒色の感光性樹脂にハーフ露光を行なうことで、単一の層からなる遮光性の凹凸体１３を形成しているため、凹凸体を２層塗りにより形成し一方の層（図６における第２の樹脂膜１００２）を遮光層とした従来のものに比べて、基板面内で上記樹脂膜厚が極端に薄くなる領域ができない。このため、遮光ムラを生じることなく基板全面にわたって高い遮光能力が得られ、光リーク電流による表示不良の発生を確実に防止することができる。
また、遮光性の凹凸体が画素間の配線上にも形成されているため、配線からの反射光を抑えることができ、これによりコントラストの低下を抑えることができる。
【００３０】
［第２実施形態］
次に、図４，図５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る液晶装置について説明する。なお、本実施形態において、上記第１実施形態と同様の部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の液晶装置は、図４に示すように、１画素内に透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを備えた、所謂半透過反射型の液晶装置として構成されている。
【００３１】
すなわち、本液晶装置のアクティブマトリクス基板１０′には、図５に示すように、凹凸体１３と、この凹凸体１３上に設けられた光反射性の第１の画素電極（反射電極）１４１に、互いに連通する開口部１３ｂが設けられており、反射電極１４１の形成された領域が反射表示領域Ｒとなり、開口部１３ｂの形成された領域が透過表示領域Ｔとなる。そして、透過表示を可能とすべく、反射電極１４１と開口部１３ｂとを覆うようにＩＴＯ等からなる透明な第２の画素電極１４２が設けられ、更に、画素電極１４′（第１の画素電極１４１と第２の画素電極１４２）を覆うように配向膜１５が設けられている。
そして、これ以外は、上記第１実施形態と同様である。
したがって、本実施形態でも上記第１実施形態と同様に、外光による光リーク電流の発生を確実に防止することができる。
【００３２】
［電子機器］
次に、本発明の上記実施の形態の液晶装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図６は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図６において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図６に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶装置を用いた表示部を備えているので、外光による光リーク電流の発生を十分に防止でき、確実なスイッチングにより高品質な表示が可能となる。
【００３３】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記各実施形態で示した凹凸体１３の下層側の構造はほんの一例に過ぎず、本発明は、これ以外の構造を有する種々のアクティブマトリクス基板に適用することができる。また、上記実施形態では、凹凸体１３の凹部ｇをフォトプロセスを用いて形成したが、例えば型押し等の機械的な方法により凹部ｇを形成することも可能である。
また、対向基板２０に、例えばＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ層を設けることで、カラー表示が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶装置の要部平面図である。
【図２】同、液晶装置の要部断面図である。
【図３】同、アクティブマトリクス基板の製造工程図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る液晶装置の要部平面図である。
【図５】同、液晶装置の要部断面図である。
【図６】本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【図７】従来の凹凸体を示す図である。
【符号の説明】
１０…アクティブマトリクス基板、１３…凹凸体、１３ｂ…開口部、１４，１４１…画素電極（反射電極）、３０…薄膜トランジスタ、３３…走査線、３４…信号線、５００…電子機器
【図１】
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【図２】
2004258350.tif 000004
【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】
2004258350.tif 000009