(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
第２の基板と、
前記第１の基板上に設けられた画素電極と、
前記第２の基板上に設けられたスペーサーと、
前記スペーサーを覆って前記第２の基板上に設けられた被覆膜と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板は、前記画素電極、前記スペーサー及び前記被覆膜が間に挟まれるように対向して設けられ、
前記被覆膜は、前記スペーサー底辺付近において断面形状がなだらかとなるプリズム形状を有し、
前記第２の基板側から入射し、前記被覆膜の前記プリズム形状を透過した光は、前記画素電極に照射され、
前記スペーサーと重なるように前記第１の基板上に遮光性のソース配線または遮光性のゲート配線が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
第１の基板と、
第２の基板と、
前記第１の基板上に設けられた画素電極と、
前記第２の基板上に設けられたスペーサーと、
前記スペーサーを覆って前記第２の基板上に設けられた被覆膜と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板は、前記画素電極、前記スペーサー及び前記被覆膜が間に挟まれるように対向して設けられ、
前記被覆膜は、前記スペーサー底辺付近において断面形状がなだらかとなるプリズム形状を有し、
前記第２の基板側から入射し、前記被覆膜の前記プリズム形状を透過した光は、前記画素電極に照射され、
前記スペーサーと重なるように前記第１の基板上に遮光膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
第１の基板と、
第２の基板と、
前記第１の基板上に設けられた遮光膜と、
前記第１の基板及び前記遮光膜上に設けられた層間膜と、
前記層間膜上に設けられた画素電極と、
前記第２の基板上に設けられたスペーサーと、
前記スペーサーを覆って前記第２の基板上に設けられた被覆膜と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、を有し、
前記第１の基板と前記第２の基板は、前記遮光膜、前記層間膜、前記画素電極、前記スペーサー及び前記被覆膜が間に挟まれるように対向して設けられ、
前記被覆膜は、前記スペーサー底辺付近において断面形状がなだらかとなるプリズム形状を有し、
前記第２の基板側から入射し、前記被覆膜の前記プリズム形状を透過した光は、前記画素電極に照射され、
前記スペーサーと重なるように前記遮光膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一において、
前記第２の基板と、前記スペーサー及び前記被覆膜との間にカラーフィルターを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記カラーフィルターと、前記スペーサー及び前記被覆膜との間に透明電極を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記カラーフィルターと、前記透明電極との間にオーバーコート材を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか一において、
隣り合う前記スペーサー間の前記被覆膜上にカラーフィルターを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記カラーフィルター上に透明電極が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項７または８において、
前記カラーフィルターの膜厚は１０〜２０μｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記被覆膜上に配向膜が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一において、
前記画素電極と重なる領域の前記被覆膜は除去されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一において、
前記被覆膜は、フッ化マグネシウム、二酸化珪素、酸化窒化珪素、二酸化チタン、ジルコニア、シリコンまたは窒化珪素であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか一において、
前記被覆膜の屈折率は、前記液晶層の常光屈折率に比べ小さいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれか一において、
前記被覆膜の屈折率は、前記液晶層の異常光屈折率に比べ大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板上に設けられた画素電極と、前記第２の基板上に設けられたスペーサーと、前記スペーサーと重なるように前記第１の基板上に設けられた遮光膜と、前記スペーサーを覆って前記第２の基板上に設けられた被覆膜と、前記被覆膜上の配向膜と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に設けられた液晶層と、を有する液晶表示装置の作製方法であって、
前記スペーサーの底辺付近に断面形状がなだらかとなるプリズム形状を有するように前記スペーサーを覆って前記被覆膜を形成し、
前記被覆膜上に前記配向膜を形成し、
前記画素電極と前記スペーサーとが間に挟まれるように前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせ、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に液晶を注入して前記液晶層を形成し、
前記第２の基板側から入射し、前記被覆膜の前記プリズム形状を透過した光は、前記画素電極に照射されることを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記液晶層と屈折率の異なる粒子を有機溶媒中に分散させたコロイド溶液をフレキソ印刷法、スクリーン印刷法、またはスピン塗布法により成膜し、前記有機溶媒を加熱して除去して前記被覆膜を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１５において、
前記被覆膜をディップ法、スピン塗布法、ロールコート法、またはフレキソ印刷法により成膜し、焼成を行うことにより形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか一において、
前記画素電極と重なる領域の前記被覆膜をドライエッチング法により除去することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【請求項１９】
請求項１５乃至１７のいずれか一において、
前記画素電極と重なる領域の前記被覆膜上にカラーフィルターを形成し、
前記カラーフィルター上に透明電極を形成し、
前記透明電極及び前記被覆膜上に前記配向膜を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置において、良好な明るさを得て表示画像の視認性を良くする方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は低消費電力、軽量、薄型という利点から広く用いられている。
液晶表示装置には表示画像を使用者が直接見る直視形の液晶表示装置と、メタルハライドランプ、アークショートランプのような強力な光源を用いて液晶表示装置の表示画像をスクリーンに投射する投射形がある。
【０００３】
また反射型液晶表示装置はバックライトがいらず、透過型液晶表示装置に比べ軽量、薄型にすることが可能で、携帯情報端末に適しており盛んに開発が進められている。
【０００４】
液晶表示装置でも能動素子を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置は高精細な表示が可能であり、ノートパソコン、携帯テレビ、デジタルカメラ等に用いられている。アクティブマトリクス型液晶表示のスイッチング素子としては、非晶質の半導体層を用いたアモルファスシリコンＴＦＴ素子や多結晶の半導体層を用いたポリシリコンＴＦＴ素子がある。
【０００５】
アクティブマトリクス型液晶表示装置の液晶の配向方法としては横方向電界により液晶を駆動し視野角拡大を狙ったＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、液晶の配向性が良く汎用性が高いＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）、黒レベルが良くコントラストの高い垂直配向、高速応答化が可能な強誘電性液晶、反強誘電性液晶を用いたものがある。それぞれの配向制御方法には一長一短があるため目的に応じて適宜使い分けられている。
【０００６】
単純マトリクス型液晶表示装置の液晶の配向方法はＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）が主流であるが、そのほかにもメモリー性を利用して表示を行う強誘電性液晶、反強誘電性液晶を用いたものもある。
【０００７】
液晶表示装置のセルギャップを維持するために、有機樹脂膜をパターニングしたスペーサー（本明細書では成膜スペーサーと以降称する）がセルギャップを形成するために使われている。成膜スペーサーは所望の位置にスペーサーを形成できるため、遮光性のパターン上にスペーサーを形成することで、スペーサーに起因してできる液晶の配向乱れによる光漏れすなわちディスクリネーションを隠すことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置において、ディスクリネーションによる光漏れを隠すためにブラックマトリクスのような金属の遮光膜を対向基板に設けた場合、開口率が落ちてパネルに入射する光が少なくなる。
【０００９】
またアクティブマトリクス型液晶表示装置の場合、走査線、信号線のほかに活性層、保持容量電極、液晶のディスクリネーションを隠す遮光膜が必要になるため単純マトリクスパネルに比べ明るさが低くなる。
【００１０】
特にポリシリコンＴＦＴ素子を用いた液晶表示装置のように画素ピッチが２００μｍ以下くらいに小さい場合、配線や活性層が画素に占める割合が大きくなり開口率が低くなる傾向がある。
【００１１】
画素が微細になると、画素電極の間の距離が小さくなる。つまりライン反転駆動したときの隣接する画素間の電位差による横方向電界が縦方向電界に比べ大きくなるため、ディスクリネーションがでてしまう。コントラストを良好にするにはディスクリネーションを遮光膜により隠す必要があり、開口率が低下する。
【００１２】
アクティブマトリクス型液晶表示装置のなかでもＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードは画素電極とコモン電極を金属配線で画素内に形成するため、画素電極とコモン電極により光が遮光されてしまい開口率が低くなってしまう。このため画面の明るさを稼ぐためにバックライトの輝度を高くする必要があり消費電力の増加につながる。
【００１３】
ポリシリコンＴＦＴ素子は駆動回路一体型のため、活性層にｎ型、ｐ型の不純物をドープする。このためアモルファスシリコンＴＦＴ素子に比べマスク枚数が多くなる。マスク枚数を減らしコストダウンを図ることが量産において必要である。しかし、マスク削減を目的として走査線と画素電極を同一層に形成した場合、エッチングマージンを確保するために走査線と画素電極の間を数μｍあける必要があり開口率が低下してしまう。
【００１４】
このように液晶表示装置では遮光膜、工程上の理由により開口率が低下してしまう。
【００１５】
画素に光を集光する手段としてマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）がある。これはガラスをレンズ状にエッチングして、各画素に光を集光することで、遮光領域に入射の光を画素内に集光する。しかし液晶表示装置とマイクロレンズアレイを形成したガラス基板を貼り合わせて用いるため、貼りあわせに高精度が要求される。基板同士のアライメントずれが起こった場合歩留まりの低下や、リペア作業が必要になり、工程コストが増加する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は一対の基板に狭持された液晶層と、一対の基板の間にスペーサーが設けられ、スペーサーにより画素部に光を集光することを特徴とする。これにより開口率が見かけ上高くなる。スペーサー断面は台形、あるいは前記一対の基板の表面の法線方向に対し斜めの成分があれば光が屈折する。
【００１７】
本発明はスペーサーに形成された被覆膜により画素部に光を集光することを特徴とする。スペーサーに被覆膜を塗布し、底辺にプリズム形状を設けることで光を屈折し画素に入射させる。スペーサー上に形成された被覆膜の屈折率は液晶の常光屈折率に比べ小さくする。これにより光が屈折する。被覆膜の屈折率と液晶の常光屈折率の差は０．２以上小さい方が良い。
【００１８】
光源側の基板にスペーサーを設け、スペーサー上に被覆膜を形成し、被覆膜の屈折率は液晶の異常光屈折率に比べ大きくしても良い。被覆膜の屈折率が前記液晶の異常光屈折率に比べ０．２以上大きいと良い。
【００１９】
被覆膜の形成方法は有機溶媒中に液晶の常光屈折率に比べ小さな屈折率を有する材料を混合した溶液を前記スペーサー上に塗布し、有機溶媒を加熱等により除去する。これにより重力で被覆膜がスペーサー底辺に形成される。
【００２０】
被覆膜の形成方法は有機溶媒中に液晶の異常光屈折率に比べ小さな屈折率を有する材料を混合した溶液を前記スペーサー上に塗布し、有機溶媒を加熱等により除去しても良い。これにより重力で被覆膜がスペーサー底辺に形成される。入射光の屈折効果を起こすために前記屈折率は液晶の異常光屈折率に比べ０．２以上大きく調節されていることが望ましい。
【００２１】
また、被覆膜を有機溶媒を用いてディップ、スピン塗布法、ロールコート法、フレキソ印刷法のうち少なくともいずれか一つの方法で形成しても良い。
【００２２】
本発明は、光源側に設けられた透光性を示す第一の基板と、前記第一の基板と対になる第二の基板と、基板の間に形成されたスペーサーがあり、スペーサーが第一の基板に接する面積をＡとし、第二の基板に接する面積をＢとすると、Ａ＜Ｂの関係を持たせる。具体的には例えばスペーサー形状を台形にする。これにより光が屈折する。スペーサーの屈折率は液晶の常光屈折率に比べて小さくする。
【００２３】
スペーサーの断面は基板法線方向から入射した光に対し角度θをなす成分を持ち、前記スペーサーの屈折率をｎsとし、前記スペーサーに接する材料の屈折率をｎとしたときに、０＜θ［°］＜９０−[ｓｉｎ-1（ｎs／ｎ）]×１８０／πの関係を満たすことで、スペーサー表面で光を全反射することができる。
【００２４】
酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜の屈折率を２、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜に接する膜の屈折率を１．６とすると臨界角は５３°となる。θ［°］≦５３の関係を満たすことで液晶セル内に光が閉じ込められることを防ぐことができる。
【００２５】
本発明は、光源側に設けられた透光性を示す第一の基板と、第一の基板と対になる第二の基板と、第一の基板と前記第二の基板の間に形成されたスペーサーがあり、スペーサーのうち第一の基板側に接する面積をＡとし、第二の基板側に接する面積をＢとすると、Ａ＞Ｂの関係を持たせる。具体的には例えば台形状にする。スペーサーの屈折率は液晶の常光屈折率に比べて小さいことを特徴とする。
成膜スペーサー界面で光が屈折して、画素に光が入射する。
【００２６】
本発明は、光源側に設けられた透光性を示す第一の基板と、第一の基板と対になる第二の基板と、第一の基板と前記第二の基板の間に形成されたスペーサーがあり、スペーサーは金属材料からなることを特徴とする。スペーサーのうち前記第一の基板に接する面積をＡとし、前記第二の基板に接する面積をＢとすると、Ａ＜Ｂの関係を持たせることで反射光が画素に入射する。具体的には断面形状を断面にする。
【００２７】
第一の基板と第二の基板に狭持された液晶層があり、液晶層を基板表面に対し横方向にできる電界で駆動すると良い。横方向電界で液晶を駆動する場合、液晶を駆動するための電気力線と、金属スペーサー界面にできる電気力線の方向が等しくなるため、金属スペーサーによるディスクリネーションの形成が抑えられる。
【００２８】
前記スペーサーの断面は基板法線方向から入射した光に対し角度θをなす成分を持ち、液晶表示装置開口部に形成される薄膜の屈折率うち最大屈折率をｎ１、前記薄膜に接する膜の屈折率をｎ2としたときにθ［°］≦１／２×[ｓｉｎ―1（ｎ2／ｎ1）×１８０／π]とする関係を満たすようにすると全反射による液晶セル内での光の閉じ込めを減らすことができる。
【００２９】
前記スペーサーの断面は基板法線方向からの入射光に対し角度θをなす成分を持ち、θ［°］≦５３の関係を満たすようにすると、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜と液晶セルのガラス、配向膜等の界面での表面反射を防ぐことができる。
【００３０】
本発明は、スペーサーに接して第一の被覆膜が形成され、第一の被覆膜に接して第二の被覆膜が形成され、第二の被覆膜は液晶層あるいは配向膜に接しており、
前記スペーサーの屈折率（ｎs）と、前記第一の被覆膜の（ｎ1）と前記第二の被覆膜（ｎ2）の間にｎ1＞ｎ2＞ｎSの関係を持たせる。同時に第一の被覆膜の（ｎ1）と第二の被覆膜（ｎ2）と液晶層あるいは前記配向膜の屈折率（ｎ4）の間にｎ1＞ｎ2＞ｎ4の関係を持たせることを特徴とする。これによりスペーサー界面で全反射した光が画素に入射する。
【００３１】
本発明で全反射、屈折により光を画素に集光させる場合、液晶の常光屈折率に対し０．２以上屈折率が小さい材料あるいは液晶の異常光屈折率に対し０．２以上屈折率が大きい材料の光学効果を利用する。
【００３２】
スペーサーを遮光領域に設け、画素に光を集光すること開口率を見かけ上高くできる。例えば、ＴＦＴ素子基板でありのゲート配線上方にスペーサーを形成しても良い。スペーサーを前記能動素子基板の遮光領域の上方に形成しても良い。
【００３３】
スペーサーを記能動素子基板の金属配線の上方に形成しても良い。
【００３４】
スペーサーをＴＦＴ素子基板のソース配線あるいはゲート配線の上方に形成しても良い。スペーサーをＴＦＴ素子基板の保持容量上方に形成しても良い。
【００３５】
スペーサーをＴＦＴ素子基板のソース配線とゲート配線の上方に形成しても良い。
【００３６】
スペーサーをＴＦＴ素子基板のソース配線とゲート配線の上方の少なくとも一部を除いて形成しても良い。一部を除いて形成することで液晶の注入が容易になる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
【００３８】
実施例１の構成は成膜スペーサーに被覆膜を形成し、成膜スペーサー底辺付近の被覆膜の形状を利用して、屈折効果で画素に光を入射させる。被覆膜は液晶、配向膜と屈折率の異なる材料を用いる。液晶、配向膜との屈折率差が０．２以上あることが望ましい。
【００３９】
図１２（１）に示すように屈折率が異なる材料があっても光が屈折する界面が平行ならば光が入出射する角度は同じである。しかし、図１２（２）に示すように光が屈折する界面が平行でないならば、屈折率が異なる材料が接することで光の進行方向が変化する。
【００４０】
被覆材料の膜厚が成膜スペーサー底辺付近において不均一になると被覆材料と液晶、配向膜の屈折率の違いから光が屈折する。被覆膜の形成方法としてはフレキソ印刷法、スクリーン印刷法、スピン塗布法が使用できる。被覆膜となる粒子を溶媒に分散、溶解させ基板上に塗布することが望ましい。溶媒の粘度を低くすると塗布液の粘度が下がり、平坦化効果から、被覆材が形成された断面形状がなだらかになる。
【００４１】
図２２に高さ４．０６μｍの成膜スペーサーに対し、平坦部で膜厚５０ｎｍとなる条件で粘度２５ｃＰの材料を塗布したときの塗布前後の写真を示す。塗布材料の溶媒の主成分はＮＭＰとγ−ブチロラクトンである。図２２（１）は材料塗布前の成膜スペーサーの写真である。図２２（２）は材料塗布後の成膜スペーサーの写真である。成膜スペーサー下部がなだらかになり、高さ１．２５μｍ、幅１．２５μｍ、テーパー４５°のプリズム状の形ができる。重力により溶媒とともに塗布材料が成膜スペーサー下部に溜まったように見える。塗布膜厚（５０ｎｍ）に比べ成膜スペーサー付近は２５倍の高さのプリズム形状ができている。これは低粘度溶媒を用いたことによる効果と考えられる。
【００４２】
液晶の屈折率は異常光屈折率が１．５５〜１．７程度、常光屈折率が１．４８〜１．５５程度のため、液晶に比べ屈折率が小さい材料として、屈折率１．３を示すようなフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、屈折率１．４〜１．５を示すような二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）が被覆膜に使える。
【００４３】
液晶に比べ屈折率が高い材料を被覆膜に用いることも可能である。例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、シリコン（Ｓｉ）、窒化珪素（ＳｉＮ）が使える。シリコン（Ｓｉ）は単結晶、非晶質、多結晶と結晶化の度合いにより屈折率が変わる。非晶質シリコンで屈折率４．０〜５．０、多結晶シリコン、単結晶シリコンで屈折率７〜５．０を示す。
【００４４】
被覆膜は可視光領域にて光吸収のないものが望ましい。
【００４５】
被覆膜の形成方法としては、液晶と屈折率の異なる粒子を有機溶媒中に分散させたコロイド溶液をフレキソ印刷法、スクリーン印刷法、スピン塗布法にて基板に成膜する。有機溶媒はホットプレート等で加熱して除去する。有機溶媒としてはＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン、γ―ブチロラクトン、ブチルセロソルブ等が使用可能である。
【００４６】
被覆膜として日産化学社製のＨ―８０００（屈折率１．７〜１．８）、Ｈ―１０００（屈折率１．９〜２．０）、Ｇ―５０１（屈折率１．３１）、ＡＴ―９０２（屈折率１．８９）等を用いることもできる。
【００４７】
本実施例の構成を図１を用いて説明する。図面では被覆膜によるプリズムの効果を説明するために、あえてプリズム形状を強調した形で書いている。ガラス基板１０１はコーニング社製の＃１７３７を用いる。
【００４８】
カラー表示用にカラーフィルター１０２〜１０４を形成する。加法混色の三原色でカラー表示を行うため、各画素に、赤青緑のカラーフィルターが配置される。カラーフィルターは富士フィルムオーリンのカラーフィルターＣＧ７００１（緑色）、ＣＲ７００１（赤色）、ＣＢ７００１（青色）を用い、１．５μｍの厚さで形成する。必要に応じてオーバーコート材１０５を形成しても良い。オーバーコート材としては二液性のアクリル樹脂を用いることができる。
【００４９】
さらに透明電極１０６を形成する。透明電極は厚さ１２０ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を用いる。酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜パターニング後に２００〜２５０℃でベークを行うと結晶化が進み透過率が向上する。
【００５０】
透明電極上に成膜スペーサー１０７を形成する。成膜スペーサー材料としてはＪＳＲ社製の感光性樹脂ＮＮ７００、ＢＰＲ、ＮＮ８００が使える。ＮＮ７００は感光性アクリル樹脂膜であり屈折率は１．５と液晶の屈折率とほぼ同じである。本実施例ではＮＮ７００を用いて成膜スペーサーを形成する。
【００５１】
成膜スペーサー上に被覆膜１０８として屈折率１．３１の日産化学社製のＧ―５０１を６０ｎｍ形成する。形成方法としてはディップ、スピン塗布法、ロールコート法、フレキソ印刷法が可能である。フレキソ印刷法を用いると対向基板と素子基板のコモンコンタクトやフレキシブル配線板（ＦＰＣ）接続端子の上を避けて被覆膜を形成することができる。スピン塗布法の場合、スピン塗布後に対向基板や外付け駆動回路と導通をとるためにコモンコンタクト、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）の部分の被覆膜を除去する必要がある。
【００５２】
有機溶媒を用いて材料を塗布すると、重力により成膜スペーサー底辺付近に被覆膜の液溜まりができ、プリズム状の形が形成される。本実施例ではフレキソ印刷法で被膜を形成する。被覆膜材料Ｇ―５０１の焼成は３００℃で行う。画素開口部の被覆膜は、被覆膜による焼きつきを防止するためにドライエッチングにより除去しても良い。以上の構成で対向基板が形成される。
【００５３】
ガラス基板１０１、１１０に配向膜１０９を６０ｎｍ形成し、焼成、ラビングする。配向膜の形成方法としては配向膜印刷法、スピン塗布法がある。配向膜は日産化学社製の高プレチルト配向膜ＳＥ７７９２を配向膜印刷法により成膜する。ＳＥ７７９２は熱硬化型の配向膜のため焼成温度によりプレチルトが変わる。
本実施例では焼成温度２００℃と、被覆膜Ｇ―５０１の焼成温度以下にする。
【００５４】
配向膜ラビング後に熱硬化型エポキシ樹脂のシール材１１４をガラス基板上に形成し、一対のガラス基板を貼り合わせる。シール材は三井化学社製の゛ＸＮ―２１Ｓ“を用いる。そして熱プレスによりシール材を硬化する。熱プレスは１６０℃３時間で行う。シール材硬化後にスクライバー、ブレーカーで一対の基板を分断する。後述するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を貼りつけるため、素子基板１１０と対向基板１０１の端面をずらしたオフセットを持った形で分断する。ガラス基板１０１と１１０の間に液晶１１５を注入する。液晶の誘電率異方性は適宜選択する。
【００５５】
液晶注入後に注入口を封止しフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を貼りつけ（図示せず）、アクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。対向基板側から光を照射すると基板法線方向から入射光１１６が入る。
【００５６】
本工程はカラーフィルター基板の上に成膜スペーサー、被覆膜を形成しているため従来のカラーフィルター基板をそのまま流用できる。
【００５７】
被覆膜による光の屈折効果を図６を用いて説明する。図６においては被覆膜の光学効果を説明するのに必要な図が示されており、スイッチング素子の活性層、ゲート配線等は省略されている。液晶表示装置の微細な画素ピッチでは回折光が生じるが入射光の多くは直進をするため、回折光の影響は無視できるものとしている。
【００５８】
基板法線方向からの入射光１１６はガラス基板１０１、カラーフィルター１０３、オーバーコート材１０５を直進する。そして被覆膜１０８と配向膜１０９の界面でスネルの法則にしたがって屈折をし、さらに配向膜１０９と液晶１１５の界面で屈折をする。
【００５９】
結果として液晶中を伝播する光の進行方向は被覆膜１０８の屈折率と液晶１１５の屈折率で近似的に求められると考えられる。つまり、配向膜１０９は屈折率がほぼ液晶１１５と同程度と考えられるため、配向膜と液晶の界面で屈折はほとんどなく進行方向はほとんど変化しない。また配向膜が被覆膜表面に対し平行に一定の膜厚で成膜されているならば、図１２に例示するように光の進行方向は成膜スペーサーと液晶の屈折率の関係で決まり、中に形成された配向膜は光の進行方向に影響しない。
【００６０】
液晶の常光屈折率を１．５５、被覆膜の屈折率を１．３とする。被覆膜の平坦化効果により成膜スペーサー底辺にプリズム形状ができる。プリズム形状は基板平行方向に長さ（Ｗp）が１μｍ、セル厚方向に長さ（Ｈp）が２．７５μｍ、テーパー角（θp）７０°とする。すると屈折により基板法線方向に対する光の進行方向（θm）は１８°となる。セルギャップ（ｄ）は５μｍとする。
【００６１】
入射光１１６はプリズム底辺（点Ａ）で屈折し、屈折点から基板面垂直に５μｍ、基板面に平行に１．８μｍ移動する。画素の開口部とプリズム端のエッジが基板法線方向に対し同じ位置にあるため、開口部エッジから１．８μｍ離れた位置に光が入射する。開口部エッジから光の入射位置までの距離をＬm1とする。
【００６２】
入射光１１７はプリズム頂点付近（点Ｂ）つまりプリズム端から０．７μｍの距離で屈折し、点Ｂから基板面垂直に３．１μｍ、基板面に平行に１．１μｍ移動する。つまり開口部エッジから０．４μｍ離れた位置に光が入射する。開口部エッジから光の入射位置までの距離をＬm2とする。
【００６３】
計算によれば少なくとも点Ａ、Ｂ間の光は屈折により画素に入射する。Ａ、Ｂ間の距離をＬeffとする。Ｌeffは０．７μｍである。Ｌeffは基板法線方向に入射した光が被覆膜による屈折で画素に入射できる光の幅である。
【００６４】
基板法線方向から入射する光は被覆膜がないと、遮光膜により反射、吸収されてしまうが、被覆膜による屈折を利用することで光が画素に入射する。図６の遮光膜１１１の幅が８μｍとすると基板法線方向に入射した光の１７．５％は画素に入射する。
【００６５】
また酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜１１３と層間膜１１２が接しているとき、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を透過した光が層間膜界面で全反射する臨界角を計算すると、５３°となる（層間膜の屈折率を１．６、ＩＴＯの屈折率を２．０として計算）。つまり酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜面の法線方向に対し５３°以上傾いた光は全反射により液晶セル内に閉じ込められてしまう。しかし、本実施例の入射光の傾きは酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜の法線方向から１８°のため全反射は起きず光のロスはない。
【００６６】
屈折点から基板平行方向への光の移動量をＬm、セルギャップｄ、基板法線と屈折光の進行方向のなす角度θの間にＬm＝ｄ×ｔａｎθの関係があるため、セルギャップを大きくすると、光の移動量（Ｌm）が多くなり画素に入射する光の量が増える。また被覆膜と液晶の屈折率差を大きくすると屈折角が大きくなるため、光の移動量（Ｌm）が多くなり画素に入射する光の量が増える。
【００６７】
本実施例のように屈折率が配向膜、液晶と大きく違う材料を成膜スペーサーに被覆することで光の屈折効果がある。光の屈折方向によっては配向膜、液晶に比べ屈折率が大きな材料を用いても良い。屈折率が大きい材料を被覆膜として用いると光の屈折方向が本実施例と逆になる。
【００６８】
本発明をアクティブマトリクス型液晶表示装置において実施する場合、光源が対向基板側から入射するようにすることが望ましい。対向基板には遮光膜を設けないほうがよい。液晶のディスクリネーションを隠す遮光膜はＴＦＴ素子基板に保持容量の機能を兼ねる形で形成することが望ましい。
【００６９】
液晶表示装置の光源は透過型液晶表示装置では冷陰極管、メタルハライドランプ、キセノンランプ、アークショートランプが使用可能である。反射型液晶表示装置では太陽光、蛍光灯が使用可能である。
【００７０】
本実施例の成膜スペーサーの上面図の一例を図２１（Ａ）〜（Ｅ）に示す。図２１（Ａ）は画素電極４０１があり、ソース配線と重なる位置に壁状に成膜スペーサー４０２が形成されている様子を示す。
【００７１】
図２１（Ｂ）は画素電極４０１があり、遮光層となってしまうソース配線、ゲート線と重なる位置に、成膜スペーサー４０２が形成されている様子を示す。液晶がパネル全面に注入されるように、遮光膜のパターン間にすきまがある。
【００７２】
図２１（Ｃ）は画素電極４０１があり、ソース配線、ゲート線、液晶のディスクリネーションを隠す遮光膜と重なる位置に、成膜スペーサー４０２が形成されている様子を示す。
【００７３】
図２１（Ｄ）は画素電極４０１があり、液晶のディスクリネーションを隠す遮光膜と重なる位置に、成膜スペーサー４０２が形成されている様子を示す。
【００７４】
図２１（Ｅ）のように成膜スペーサーをマトリクス状に形成した場合は、ラミネート法を用いて液晶の注入を行う。
【００７５】
［実施例２］
本実施例では、被覆膜形成後にカラーフィルター、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を形成している。カラーフィルターの厚さにより屈折光の移動距離が増えて、画素に入射できる光が多くなる。
【００７６】
工程を図２を用いて説明する。ガラス基板１０１はコーニング社製の＃１７３７を用いる。ガラス基板１０１上に成膜スペーサー１０７を形成する。成膜スペーサー材料としてはＪＳＲ社製の感光性アクリル樹脂ＮＮ７００、ＢＰＲ、ＮＮ８００等がある。ＮＮ７００は感光性アクリル樹脂膜である。本実施例ではＮＮ７００を６μｍの高さにする。
【００７７】
成膜スペーサー１０７上に被覆膜１０８として屈折率１．３１の日産化学社製のＧ―５０１を６０ｎｍ形成する。形成方法はディップ、スピン塗布法、ロールコート法、フレキソ印刷法が可能である。本実施例ではフレキソ印刷法を用いる。被覆膜の焼成は３００℃で行う。これにより成膜スペーサー底辺付近に被覆膜によるプリズム状の形ができる。
【００７８】
カラーフィルター１０２〜１０４を形成する。加法混色の三原色でカラー表示を行うため、画素ごとに赤青緑のカラーフィルターが配置される。カラーフィルターは富士フィルムオーリン社製のカラーフィルターＣＧ７００１（緑）、ＣＲ７００１（赤）、ＣＢ７００１（青）を用い、１μｍの厚さでストライプ状に形成する。カラーフィルターの焼成温度は２２０℃と、被覆膜Ｇ―５０１の焼成温度以下にする。
【００７９】
さらに透明電極１０６を形成する。透明電極は厚さ１２０ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を用いてストライプ状にパターニングし、画素部外で導通をとり、透明電極を同電位にする。酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜パターニング後に２００〜２５０℃でベークを行うと結晶化が進み透過率が向上する。以上の構成で対向基板が形成する。セルギャップは５μｍとなる。
【００８０】
ガラス基板１１０にはアクティブ素子が形成されている。アクティブ素子のうちソース配線１１１とソース配線上に形成された層間絶縁膜１１２と層間絶縁膜上に形成された画素電極１１３が図示されている。図示してはいないが画素電極１１３はスイッチング素子と電気的に接続している。
【００８１】
ガラス基板１０１、１１０に配向膜１０９を６０ｎｍ形成し、焼成、ラビングする。配向膜の形成方法としては配向膜印刷法、スピン塗布法がある。配向膜は日産化学社製の高プレチルト配向膜ＳＥ７７９２を用い、配向膜印刷法で形成した。本実施例では配向膜の焼成温度は２００℃と、被覆膜Ｇ―５０１の焼成温度以下にする。
【００８２】
配向膜ラビング後に熱硬化型エポキシ樹脂のシール材１１４をガラス基板上に形成し、一対のガラス基板を貼り合わせる。シール材は三井化学社製の゛ＸＮ―２１Ｓ“を用いる。そして熱プレスによりシール材を硬化する。熱プレスは１６０℃３時間で行う。シール材硬化後にスクライバー、ブレーカーで一対の基板を分断する。後述するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を貼りつけるため、素子基板１１０と対向基板１０１の端面をずらし、オフセットを持った形で分断する。ガラス基板１０１と１１０の間に液晶１１５を注入する。液晶の誘電率異方性は適宜選択する。
【００８３】
液晶注入後に注入口を封止しフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を貼りつけ（図示せず）、アクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。対向基板側から光を照射するとアクティブマトリクス型液晶表示装置に対し、基板法線方向から入射光１１６が入る。
【００８４】
成膜スペーサーの形状と屈折率による光の屈折方向を図７を用いて説明する。
１０１〜１１６は図２の要素と同じである。図７においては被覆膜の光学効果を説明するのに必要な図が示されており、スイッチング素子の活性層、ゲート配線等は省略されている。液晶表示装置の画素ピッチでは回折光ができるが光の多くは直進をするため、直進光の経路を確認する。
【００８５】
基板法線方向から入射した入射光１１６、１１７はガラス基板１０１、被覆膜１０８を直進する。そして屈折率の異なる膜間でスネルの法則にしたがって屈折をする。結果として液晶中を伝播する光の進行方向は被覆膜１０８の屈折率と液晶１１５の屈折率で近似的に求められると考えられる。つまり、各膜が一定の膜厚で成膜されているならば、図１２（１）に示すように光の進行方向は近似的に被覆膜と液晶の屈折率の関係で決まる。
【００８６】
液晶の常光屈折率を１．５５、被覆膜の屈折率を１．３とする。被覆膜のプリズム形状は基板平行方向の長さ（Ｗp）が１μｍ、セル厚方向の長さ（Ｈp）が２．７５μｍ、テーパー角（θp）７０°とする。屈折光の基板法線方向に対する進行方向（θm）は１８°となる。
【００８７】
セルギャップが５μｍであり、カラーフィルターの厚さが１．０μｍあるため、入射光１１６はプリズム底辺（点Ａ）で屈折し、屈折点から基板面垂直に６μｍ、基板面に平行に２．２μｍ移動する。開口部とプリズム端のエッジが基板法線方向に対し同じ位置にあるため、開口部エッジから２．２μｍ離れた位置に光が入射する。開口部エッジから光の入射位置までの距離をＬm1とする。
【００８８】
入射光１１７はプリズム頂点付近（点Ｂ）プリズム端から１．０μｍの距離で屈折し、屈折点から基板面垂直に３．２μｍ、基板面に平行に１．２μｍ移動し画素に入射する。つまり開口部エッジから０．２μｍ離れた位置に光が入射する。開口部エッジから光の入射位置までの距離を距離をＬm2とする。
【００８９】
以上の計算によれば少なくとも点Ａ、Ｂ間の光は屈折により画素に入射する。
Ａ、Ｂ間の距離をＬeffとする。Ｌeffは１．０μｍである。Ｌeffは基板法線方向に入射した光が被覆膜による屈折で画素に入射できる光の幅とした。
【００９０】
基板法線方向から入射する光は被覆膜がないと、遮光膜により反射、吸収されてしまうが、被覆膜による屈折効果で光が画素に入射する。図７において遮光膜１１１の幅を８μｍのとき法線方向に入射した光のうち２５％の光は画素に入射する。
【００９１】
実施例１で計算したように酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜面の法線方向に対し５３°以上傾いた光は全反射により液晶セル内に閉じ込められてしまう。しかし、本実施例の入射角度（θm）は酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜の法線方向から１８°のため全反射は起きず光のロスはない。
【００９２】
図７の構成において屈折点から基板平行方向への光の移動量をＬm、セルギャップｄ、カラーフィルターｄCF、基板法線方向からの光の屈折角θの間にＬm＝（ｄ＋dCF）×ｔａｎθの関係があるため、カラーフィルター１０２〜１０４の膜厚を厚くすると、光の移動量が多くなり画素に入射する光の量が増える。
【００９３】
カラーフィルター１０２〜１０４の膜厚を１０〜２０μｍくらいに厚くして光の移動距離を稼ぐことも可能である。顔料分散型カラーフィルターの場合カラーフィルターの色純度、透過率は顔料濃度を変えることで調整可能である。カラーフィルターの膜厚を１０〜２０μｍと厚くするときは、それにあわせて顔料濃度を減らしていき、色味を調節すると良い。
【００９４】
また被覆膜と液晶の屈折率差を大きくすると屈折角が大きくなるため、光の移動量が多くなり画素に入射する光の量が増える。
【００９５】
本実施例の成膜スペーサーの上面図は、対向基板の酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜をストライプ状にパターニングするため、それに合わせて図２１（Ａ）のようなストライプ状のパターンが望ましい。図２１（Ａ）の構成の説明は実施例１においてすでにした。
【００９６】
［実施例３］
本実施例では液晶表示装置において既存の技術である成膜スペーサー工程を用いて液晶表示装置の明るさを向上させる。成膜スペーサーを配向膜、液晶に比べ屈折率の低い材料で遮光膜上に形成し、光の全反射効果を利用して画素に光を集光する。
成膜スペーサーの屈折率は液晶の常光屈折率に比べ０．２以上小さいことが望ましい。
【００９７】
本実施例の液晶表示装置の作製方法を図３を用いて説明する。ガラス基板１０１はコーニング社製の＃１７３７を用いる。
【００９８】
カラー表示用にカラーフィルター１０２〜１０４を形成する。加法混色の三原色でカラー表示を行うため、各画素に、赤青緑のカラーフィルターが配置される。カラーフィルターは富士フィルムオーリンのカラーフィルターＣＧ７００１（緑）、ＣＲ７００１（赤）、ＣＢ７００１（青）を用い、１．５μｍの厚さで形成する。必要に応じてオーバーコート材１０５を形成しても良い。オーバーコート材としては二液性のアクリル樹脂を用いることができる。
【００９９】
オーバーコート材上に透明電極１０６が形成されている。透明電極は厚さ１２０ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を用いる。酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜パターニング後に２００〜２５０℃でベークを行うと結晶化が進み透過率が向上する。以上の構成で対向基板が形成する。
【０１００】
ガラス基板１１０にはアクティブ素子が形成されている。アクティブ素子のうちソース配線１１１とソース配線上に形成された層間絶縁膜１１２と層間絶縁膜上に形成されスイッチング素子と電気的に接続した画素電極１１３が図示されている。
【０１０１】
蒸着によりフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）を４μｍ形成する。エッチングは等方性エッチングにより行う。これにより成膜スペーサー１２２が形成される。等方性エッチングにより多少曲面を持った形となるが入射光に対し、斜め方向に成膜スペーサーと液晶が接すれば屈折効果がある。
【０１０２】
ガラス基板１０１、１１０に配向膜１０９を６０ｎｍ形成し、焼成、ラビングする。配向膜の形成方法としては配向膜印刷法、スピン塗布法がある。配向膜は日産化学社製の高プレチルト配向膜ＳＥ７７９２を用いる。ＳＥ７７９２は熱硬化型の配向膜のため焼成温度によりプレチルトが変わる。本実施例では焼成温度２２０℃とする。
【０１０３】
配向膜ラビング後に熱硬化型エポキシ樹脂のシール材１１４をガラス基板上に形成し、一対のガラス基板を貼り合わせる。シール材は三井化学社製の゛ＸＮ―２１Ｓ“を用いる。そして熱プレスによりシール材を硬化する。熱プレスは１６０℃３時間で行う。シール材硬化後にスクライバー、ブレーカーで一対の基板を分断する。後述するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を貼りつけるため、素子基板１１０と対向基板１０１の端面を、オフセットを持った形で分断する。ガラス基板１０１と１１０の間に液晶１１５を注入する。液晶の誘電率異方性は適宜選択する。
【０１０４】
液晶注入後に注入口を封止しフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を貼りつけ（図示せず）、アクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。対向基板側から光を照射すると基板法線方向から入射光１１６が入る。
【０１０５】
本実施例における光の伝播を図８を用いて説明する。図８における１０１〜１１６の要素は図３において説明した。図８においては成膜スペーサー１２２の光学効果を説明するのに必要な図が示されており、スイッチング素子の活性層、ゲート配線等は省略されている。光は高屈折率の膜から低屈折率の膜に臨界角を超える角度で入射すると全反射を起こすため、その原理を利用して、画素に光を入射させる。臨界角は数式１で示される。数式１においてｎsは成膜スペーサーの屈折率、ｎは成膜スペーサーに接する材料の屈折率、θは臨界角を示す。θは入射光の入射面法線方向からの傾き角で定義する。
【０１０６】
【数１】
0004637312.tif 000002
【０１０７】
成膜スペーサーのテーパー角を液晶と成膜スペーサーの屈折率から求めた臨界角以上にすることで基板に表面に対し法線方向に入射した光が全反射されて画素に光が入射する。
【０１０８】
画素への光の入射角によっては画素へ入射した光が全反射してしまう場合があるので注意が必要である。酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜１１３と層間膜１１２が接しているとき、光が全反射する臨界角は層間膜の屈折率を１．６、ＩＴＯの屈折率を２．０とすると、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜面の法線に対し５３°以上傾いて入射する光は全反射により液晶セル内に閉じ込められてしまう。
【０１０９】
全反射を防止するには成膜スペーサーのテーパー角をαとし、数式２を満たすように形成すれば良い。
【０１１０】
【数２】
0004637312.tif 000003
【０１１１】
数式２においてｎ1、ｎは薄膜の屈折率であり、ｎ1＞ｎの関係がある。αはスペーサーのテーパー角である。液晶表示装置ではｎ1は酸化インジウム錫等の高屈折材料、ｎはガラス、層間膜、配向膜等と考え、全反射を起こす角度を計算すると良い。
【０１１２】
成膜スペーサーのテーパー角は数式１と数式２を満たすように設定すると良い。数式２においてｎITOを２、ｎを１．６として計算すると成膜スペーサーのテーパー角αは６７°以上必要になる。
【０１１３】
液晶の屈折率は異常光屈折率が１．５５〜１．７程度、常光屈折率が１．４８〜１．５５程度のため、成膜スペーサーは屈折率１．７を示すようなフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、屈折率１．４〜１．５を示すような二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）が使える。光を全反射させるには液晶の常光屈折率に対して屈折率が低い材料、望ましくは屈折率が０．２以上低い材料が望ましい。
【０１１４】
成膜スペーサーの形状が三角形であると鋭角な部分が下地膜にめり込む場合があるので成膜スペーサー頂点が丸みを帯びた形が望ましい。もしくは成膜スペーサー断面を台形とすることが望ましい。成膜スペーサーは絶縁物で形成することが対向電極とＴＦＴ素子基板のショートを防ぐ上で望ましい。
【０１１５】
図８では遮光膜１１１の幅８μｍ、セルギャップ（ｄ）５μｍ、成膜スペーサー１２２のテーパー角θs７０°、高さＨs５．０μｍ、斜辺の基板への正射影Ｗs１．８μｍ、成膜スペーサーの屈折率１．３（フッ化マグネシウム）、液晶１１５の常光屈折率１．５５、配向膜１０９の屈折率１．６とした。
【０１１６】
基板法線方向から入射した光は成膜スペーサー１２２斜面に対し、配向膜１０９と成膜スペーサー１２２の臨界角（５４．３°）以上の角度で入射し全反射する。そして配向膜１０９界面で屈折し、基板法線方向からθmの傾き角で液晶中を移動する。θmは成膜スペーサーのテーパー角θsを用いて、θm［°］＝１８０―２θsで表される。本実施例ではθmは４０°である。酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜と層間膜の屈折率をそれぞれ２と１．６として計算すると臨界角は５３°になる。入射角度は臨界角以下なので、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜と層間膜界面で全反射せず有効利用される。
【０１１７】
成膜スペーサーの頂点近傍（点Ａ）で全反射した光は基板に対し法線方向に５μｍ、基板に平行に４．２μｍ移動し、画素に届く。遮光膜１１１のエッジと成膜スペーサーのエッジが基板法線方向に対し同一にあるとする。成膜スペーサー斜辺を基板へ正射影した長さが１．８μｍであるため遮光膜の幅１１１を８μｍとして、法線方向に入射した光の４５％は画素に入射する。
【０１１８】
このように液晶の常光屈折率、配向膜に比べ屈折率の小さい材料で成膜スペーサーを形成し、全反射効果を利用することで画素に光が集光できる。成膜スペーサーのテーパー角を液晶と成膜スペーサーの屈折率から求めた臨界角以上にすると良い。法線方向から入射する光は進行方向を変えない場合、確実に遮光膜により反射、吸収されてしまうが、成膜スペーサーと液晶界面の全反射を利用することで、光を画素に集光させることができる。
【０１１９】
成膜スペーサーのテーパー角を大きくすると、画素への光の入射角を基板法線方向に近づけることができる。
【０１２０】
配向膜、液晶と成膜スペーサーの屈折率差を大きくすると成膜スペーサーのテーパー角が６７°でも全反射が起こり光が画素に入射する。成膜スペーサーのテーパー角θsがなだらかに形成できるため、成膜スペーサー斜辺の基板への正射影Ｗsを大きくすることができる。
【０１２１】
成膜スペーサーを有機樹脂膜で作成し、中に空洞を設け屈折率１の空気が入るようにするか、真空保持することで配向膜、液晶に対し屈折率の低い部分を設けることも可能である。気泡がもれると表示不良となるので、密閉性に気をつける必要がある。
【０１２２】
本発明をアクティブマトリクス型液晶表示装置において実施する場合、光源が対向基板側から入射するようにすることが望ましい。ＴＦＴ素子基板側から光を入射させると配線や保持容量のような金属遮光膜により光が反射されてしまい、被覆膜に光が入射しない。
【０１２３】
本実施例の成膜スペーサーのパターンの上面図は、図２１（Ａ）〜（Ｅ）のものが可能である。図２１の説明は実施例１においてすでにした。
【０１２４】
［実施例４］
本実施例は成膜スペーサーを配向膜、液晶と屈折率の異なる材料で遮光膜上に形成し、光の屈折効果を利用して画素に光を集光する。実施例３と構造上異なる点は成膜スペーサーを対向基板に形成している点である。成膜スペーサーの屈折率は液晶の異常光屈折率に対し０．２以上大きい方が望ましい。あるいは液晶の異常光屈折率に対し０．２以上小さい方が望ましい。
【０１２５】
液晶表示装置の作製方法を図４を用いて説明する。ガラス基板１０１はコーニング社製の＃１７３７を用いる。
【０１２６】
カラー表示をする場合には、カラーフィルター１０２〜１０４を形成する。加法混色の三原色でカラー表示をするため、各画素に赤青緑のカラーフィルターが配置される。カラーフィルターは富士フィルムオーリンのカラーフィルターＣＧ７００１（緑）、ＣＲ７００１（赤）、ＣＢ７００１（青）を用い、１μｍの厚さで形成する。必要に応じてオーバーコート材１０５を形成しても良い。オーバーコート材としては二液性のアクリル樹脂を用いることができる。
【０１２７】
オーバーコート材上に透明電極１０６が形成されている。透明電極は厚さ１２０ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を用いて基板全面に形成する。酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜パターニング後に２００〜２５０℃でベークを行うと結晶化が進み透過率が向上する。以上の構成で対向基板が形成する。
【０１２８】
さらに対向基板上に蒸着によりフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）を４μｍ形成する。エッチングは等方性エッチングによりエッチングを行う。等方性エッチングにより多少曲面を持った形となるが入射光に対し、斜め方向に成膜スペーサーと液晶が接する面があれば屈折効果がある。これにより成膜スペーサー１２３が形成される。
【０１２９】
成膜スペーサーの形状が三角形であると、成膜スペーサーの鋭角な形状が下地膜にめり込む場合があるので成膜スペーサー先端は丸みを帯びた形が望ましい。
【０１３０】
成膜スペーサー断面形状を台形にしても良い。成膜スペーサー１２３断面を台形にすると成膜スペーサーの基板に対し平行な部分では基板に対し法線方向から入射した光が直進し遮光膜にて反射あるいは吸収されてしまう。なるべく台形構造のうち基板に対し平行な部分の幅を小さくするほうが光を効率良く屈折させるのに望ましい
【０１３１】
もう一方のガラス基板１１０にはアクティブ素子が形成されている。アクティブ素子のうちソース配線１１１とソース配線上に形成された層間絶縁膜１１２と層間絶縁膜上に形成されスイッチング素子と電気的に接続した画素電極１１３が図示されている。
【０１３２】
ガラス基板１０１、１１０に配向膜１０９を６０ｎｍ形成し、焼成、ラビングする。配向膜の形成方法としては配向膜印刷法を用いる。配向膜は日産化学社製のＳＥ７７９２で焼成温度は２００℃である。
【０１３３】
配向膜ラビング後にシール材１１４をガラス基板上に形成し、一対のガラス基板を貼り合わせる。その後熱プレスによりシール材を硬化する。シール材の焼成は１６０℃３時間で行う。ガラス基板１０１と１１０の間に液晶１１５を注入する。
【０１３４】
配向膜ラビング後に熱硬化型エポキシ樹脂のシール材１１４をガラス基板上に形成し、一対のガラス基板を貼り合わせる。シール材は三井化学社製の゛ＸＮ―２１Ｓ“を用いる。そして熱プレスによりシール材を硬化する。熱プレスは１６０℃３時間で行う。シール材硬化後にスクライバー、ブレーカーで一対の基板を分断する。後述するフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を貼りつけるため、素子基板１１０と対向基板１０１の端面を、オフセットを持った形で分断する。ガラス基板１０１と１１０の間に液晶１１５を注入する。液晶の誘電率異方性は液晶表示装置の配向モードによって適宜選択する。
【０１３５】
本実施例における光の伝播を図９を用いて説明する。図９における１０１〜１１６の要素は図４において説明した。図９においては成膜スペーサー１２３の光学効果を説明するのに必要な図が示されており、スイッチング素子の活性層、ゲート配線等は省略されている。液晶の常光屈折率にくらべ屈折率が小さい材料を成膜スペーサーとして液晶表示装置内に設けている。
【０１３６】
液晶の屈折率は異常光屈折率が１．５５〜１．７程度、常光屈折率が１．４８〜１．５５程度のため、成膜スペーサーとしては屈折率１．３を示すようなフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、屈折率１．４〜１．５を示すような二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）が使える。
【０１３７】
図９においては成膜スペーサー１２３の光学効果を説明するのに必要な図が示されており、スイッチング素子の活性層、ゲート配線等は省略されている。
【０１３８】
基板に対し法線方向からの入射光１１６は液晶１１５と成膜スペーサー１２３の屈折率差により、スネルの法則により数式１の角度に屈折する。入射光１１６は配向膜の界面でも屈折するが、結果として液晶中を伝播する光の進行方向は成膜スペーサー１２３の屈折率と液晶１１５の屈折率で近似的に求められると考えられる。
【０１３９】
数式３においてｎoは液晶１１５の常光屈折率、ｎsは成膜スペーサー１２３の屈折率、θsは成膜スペーサーのテーパー角、θrはスネルの法則により求められる屈折角である。
【０１４０】
【数３】
0004637312.tif 000004
【０１４１】
基板法線方向を基準にした入射光の進行方向θmは数式４で表される。法線方向に入射した光は成膜スペーサーから出射するときにθm傾く。
【０１４２】
【数４】
0004637312.tif 000005
【０１４３】
これにより成膜スペーサー１２３により屈折した光は屈折点Ａから数式５で示される距離Ｌm移動する。ここでｄはセルギャップ、ｘは遮光膜のエッジから入射光までの距離を示す。成膜スペーサーのエッジと遮光膜が法線方向から見て同一点にあるとしている。
【０１４４】
【数５】
0004637312.tif 000006
【０１４５】
数式５は数式６の範囲において成り立つ。
【０１４６】
【数６】
0004637312.tif 000007
【０１４７】
光が画素に入射するのは数式７のように遮光膜からｋの位置である。つまりｋ＞０の場合成膜スペーサーの効果がある。つまり入射光が確実に遮光膜により反射、吸収されてしまう法線方向の入射光を成膜スペーサーの屈折効果で画素内に入射することができる。
【０１４８】
【数７】
0004637312.tif 000008
【０１４９】
図９に示すような構成で、成膜スペーサーの効果をシミュレーションした。遮光膜１１１の幅は８．０μｍとした。液晶の常光屈折率は１．５５である。セルギャップは一般にＴＮモードで用いられている５μｍとした。成膜スペーサーはテーパー角は７０°で、屈折率１．３のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）とした。
【０１５０】
入射光１１６はプリズム底辺（点Ａ）でθrが５２°の角度で屈折し、基板法線方向から１８°傾いた角度（θm）で移動する。セルギャップが５μｍであるため屈折点から基板面垂直に５μｍ、基板面に平行に１．６μｍ移動する。開口部とプリズム端のエッジが基板法線方向に対し同じ位置にあるため、開口部エッジから１．６μｍ離れた位置に光が入射する。このとき開口部エッジから画素入射位置までの距離をＬm1とする。
【０１５１】
入射光１１７はプリズム頂点付近（点Ｂ）つまりプリズム端から０．７５μｍの距離で屈折し、屈折点から基板面垂直に３．０μｍ、基板面に平行に０．９５μｍ移動し画素に入射する。つまり開口部エッジから０．１５μｍ離れた位置に光が入射する。このとき開口部エッジから画素入射位置までの距離をＬm2とする。
【０１５２】
計算によれば少なくとも点Ａ、Ｂ間の光は屈折により画素に入射する。Ａ、Ｂ間の距離をＬeffとする。Ｌeffは０．７５μｍである。基板法線方向に入射した光が被覆膜による屈折で画素に入射できる光をＬeffとした。
【０１５３】
基板法線方向から入射する光は被覆膜がないと、遮光膜により反射、吸収されてしまうが、被覆膜による屈折を利用すると、光が画素に入射する。図６の遮光膜１１１の幅が８μｍのとき法線方向に入射した光の１９％の光は画素に入射する。
【０１５４】
また酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜１１３と層間膜１１２が接しているとき、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を透過した光が層間膜界面で全反射する臨界角を計算すると、５３°となる（層間膜の屈折率を１．６、ＩＴＯの屈折率を２．０として計算）。つまり酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜面の法線方向に対し５３°以上傾いた光は全反射により液晶セル内に閉じ込められてしまう。しかし、本実施例の入射光の傾きは基板法線方向から１８°のため全反射は起きず光のロスはない。
【０１５５】
屈折点から基板平行方向への光の移動量をＬm、セルギャップｄ、基板法線方向からの光の全反射の角度θの間にＬm＝ｄ×ｔａｎθの関係があるため、セルギャップを大きくすると、光の移動量が多くなり画素に入射する光の量が増える。
【０１５６】
本発明をアクティブマトリクス型液晶表示装置において実施する場合、光源が対向基板側から入射するようにすることが望ましい。
【０１５７】
本実施例の成膜スペーサーの上面図は図２１（Ａ）〜（Ｅ）のものが可能である。図２１の説明は実施例１においてすでにした。
【０１５８】
［実施例５］
本実施例では光は低屈折率の膜から高屈折率の膜に臨界角を超える角度で入射すると全反射を起こすため、その原理を利用して、画素に光を入射させる。成膜スペーサー上に、高屈折率の膜を形成し、さらに高屈折率の膜上に、液晶と高屈折率膜の屈折率の間の値を示す材料を塗布することを特徴とする。これにより成膜スペーサーとして液晶と同程度の屈折率を持つ材料が使えて材料選択の幅が広がる。
【０１５９】
液晶表示装置の作製方法を図５を用いて説明する。ガラス基板１０１はコーニング社製の＃１７３７を用いる。
【０１６０】
カラー表示をする場合には、カラーフィルター１０２〜１０４を形成する。加法混色の三原色でカラー表示を行うため、各画素に、赤青緑のカラーフィルターが配置される。カラーフィルターは富士フィルムオーリンのカラーフィルターＣＧ７００１（緑）、ＣＲ７００１（赤）、ＣＢ７００１（青）を用い１μｍの厚さで形成する。必要に応じてオーバーコート材１０５を形成しても良い。オーバーコート材としては二液性のアクリル樹脂を用いることができる。
【０１６１】
オーバーコート材上に透明電極１０６が形成されている。透明電極は厚さ１２０ｎｍの酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を用いる。以上の構成で対向基板が形成する。
【０１６２】
ガラス基板１１０にはアクティブ素子が形成されている。アクティブ素子のうちソース配線１１１とソース配線上に形成された層間絶縁膜１１２と層間絶縁膜上に形成されスイッチング素子と電気的に接続した画素電極１１３が図示されている。
【０１６３】
さらにアクティブ素子形成基板上に成膜スペーサーとしてＪＳＲ社製の二液性アクリル樹脂を５μｍ形成する。
【０１６４】
成膜スペーサーとしてはそのほかに屈折率１．３を示すようなフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、屈折率１．４〜１．５を示すような二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、屈折率１．５〜１．６を示すようなアクリル樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。本実施例では成膜スペーサーのテーパー角を７５°とする。成膜スペーサー断面が多少曲面を持っていても入射光に対し斜めの成分があれば光は屈折する。
【０１６５】
さらに成膜スペーサー１２４の上に高屈折率膜１１７を成膜する。高屈折率膜は屈折率が２のＴｉＯ2（二酸化チタン）を蒸着する。膜厚は６０ｎｍとする。
【０１６６】
次に高屈折率膜１１７の上に液晶と高屈折率膜の間の屈折率を持つ膜を形成する。便宜的に屈折率緩和膜１１８と称する。屈折率緩和膜は屈折率が１．７の窒化膜をスパッタ法で成膜する。膜厚は６０ｎｍとする。
【０１６７】
高屈折率膜１１７、屈折率緩和膜としては屈折率１．８〜１．９を示すような窒化珪素（ＳｉＮ）、屈折率４．０〜４．９を示すようなアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、屈折率７〜５．０を示すようなポリシリコン（ｐｏｌｙ―Ｓｉ）等を用いることができる。成膜方法は蒸着、スパッタ法のように膜厚制御のしやすい成膜方法が望ましい。
【０１６８】
本実施例では成膜スペーサー１２４の屈折率ｎS、高屈折率膜１１７の屈折率ｎH、屈折率緩和膜１１８の屈折率ｎB、配向膜１０９ｎPI、液晶１１５の屈折率ｎLCの関係がｎH＞ｎB＞ｎLCあるいはｎH＞ｎB＞ｎPIとなれば良い。同時にｎH＞ｎB＞ｎsとなる必要がある。以上の条件を満たせば低屈折率膜と液晶の屈折率関係は特に限定されない。
【０１６９】
ガラス基板１０１、１１０に配向膜１０９を６０ｎｍ形成し、焼成、ラビングする。配向膜の形成方法としては配向膜印刷法、スピン塗布法がある。配向膜は日産化学社製のＳＥ７７９２を用いる。焼成温度は２００℃である。
【０１７０】
配向膜ラビング後にシール材１１４をガラス基板上に形成し、一対のガラス基板を貼り合わせる。その後熱プレスによりシール材を硬化する。シール材の焼成は１６０℃３時間で行う。ガラス基板１０１と１１０の間に液晶１１５を注入する。
【０１７１】
液晶注入後に注入口を封止しフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を貼りつけ、アクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。基板法線方向からの入射光１１６が液晶表示装置に入る。
【０１７２】
本実施例における光の伝播を図１０、１１を用いて説明する。図１０における１０１〜１１６の要素は図５において説明したものと同じである。図１０においては成膜スペーサー１２４の光学効果を説明するのに必要な図が示されており、スイッチング素子の活性層、ゲート配線等は省略されている。図１０における光の進行経路を図１１に詳しく示した。図１１は図１０のうち光の進行方向を説明するのに必要な部分を抜書きしたものである。実際は図全体が成膜スペーサーのテーパー角（θs）分チルトしている。このため図１１で示される入射光１１６は基板法線方向から入射した光となる。
【０１７３】
図１０に示すような構成で、成膜スペーサーの効果をシミュレーションした。
遮光膜１１１の幅は８．０μｍとした。液晶の常光屈折率は１．５５である。セルギャップは一般にＴＮモードで用いられている５μｍとした。成膜スペーサーは屈折率１．５５、テーパー角７５°のアクリル樹脂とした。成膜スペーサーの上に屈折率が２．０の日産化学社製のＨ―１０００の高屈折率膜がある。
【０１７４】
光の伝播を図１０、図１１を用いて説明する。法線方向から入射した光１１６は液晶１１５から配向膜１０９を通り、屈折率緩和膜１１９に入射する。液晶１１５の異常光屈折率（ｎe）に対し、配向膜１０９の屈折率（ｎPI）は一般にほぼ同じであるため光は全反射をしない。また配向膜１０９の屈折率（ｎPI）に対し屈折率緩和膜１１９の屈折率（ｎB）は大きい（ｎB＞ｎPI）ため、全反射は起こらず光はスネルの法則にしたがって屈折率緩和膜１１９と配向膜１０９の界面で屈折する。光はさらに屈折率緩和膜１１９と高屈折率膜１１８の界面で屈折する。このときも屈折率緩和膜の屈折率（ｎB）に対し、高屈折率膜の屈折率（ｎH）は大きい（ｎH＞ｎB）ため、全反射は起こらない。
【０１７５】
このとき、成膜スペーサー１２４への入射角（θH）はスネルの法則により数式８で表され、配向膜、屈折率緩和膜の屈折率によらず、液晶と高屈折率膜の屈折率（ｎH）により決まる。
【０１７６】
【数８】
0004637312.tif 000009
【０１７７】
例えば、本実施例の液晶１１５の異常光屈折率（ｎe）が１．５５、成膜スペーサー１２４のテーパー角７５°屈折率（ｎs）１．５、高屈折率膜１１８の屈折率（ｎH）が２．０の場合、成膜スペーサーへの入射角（θH）は４８．５°となる。高屈折率膜１１８と成膜スペーサー１２４界面で全反射が起こる臨界角（θC）は４８．６°のため法線方向からＡ方向に０．１°ほどずれて入射する光は全反射により成膜スペーサー界面を反射する。
【０１７８】
屈折率緩和膜１１９の屈折率（ｎB）を１．７とした場合、高屈折率膜１１８から屈折率緩和膜１１９の界面で全反射が起こる条件は、屈折率緩和膜の法線方向から５８°以上傾いた場合である。しかし成膜スペーサー界面で全反射した光は、θHのように屈折率緩和膜の法線方向から４８．６°しか傾いていないので界面を透過する。屈折率緩和膜１１９と高屈折率膜１１８界面の屈折により進行方向（θB）は屈折率緩和膜の法線方向から５２．８°になる。
【０１７９】
配向膜１０９の屈折率（ｎPI）を１．６とした場合、配向膜１０９と屈折率緩和膜の界面で全反射が起こる条件は、屈折率緩和膜の法線方向から７０°以上傾いた場合である。しかし入射した光は、屈折率緩和膜の法線方向から５２．８°（θB）しか傾いていないので界面を透過する。配向膜１０９と液晶１１５の屈折率差は小さいので屈折はほとんど無視して考える。
【０１８０】
以上の光の伝播を図１０、１１にまとめた。法線入射した光１１６は全反射効果により進行方向が変わり画素に入射する。入射角は基板法線方向に対し３０°（１８０°―２θs）である。基板法線方向に対し入射角が３０°なら実施例１〜４で説明したように酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜、層間膜界面で全反射は起こらない。
【０１８１】
図１０のように入射光１１６は成膜スペーサー頂点付近（点Ａ）で全反射し、θmが３０°の方向に進む。セルギャップが５μｍであるため基板面垂直に５μｍ、基板面に平行に２．９μｍ移動する。開口部とプリズム端のエッジが基板法線方向に対し同じ位置にあるため、成膜スペーサーの斜辺の基板への正射影を考えると、開口部エッジから１．６μｍ離れた位置に光が入射する。このとき屈折点Ａから屈折した光が画素に入射するときの開口部からの距離をＬm1とする。このようにして考えると遮光膜に基板法線方向に入射した光のうち画素内に有効に入射する光の幅（Ｌeff）は１．３μｍとなる。遮光膜の幅を８μｍとすると両端で２．６μｍの光が画素に入射するため３２．５％の光が有効利用される。
【０１８２】
本発明の構成においてさらに屈折率緩和膜を多層化し、膜間の屈折率を徐々に変えていくと全反射による液晶セル内での光の閉じ込めを減らすことができる。
法線方向から入射する光は進行方向を変えない場合、確実に遮光膜により反射、吸収されてしまうが、成膜スペーサーと高屈折率膜の全反射を利用することで、光を画素に入射させることができる。
【０１８３】
屈折率、膜厚、テーパー角は遮光膜の幅、セルギャップ、各材料の屈折率関係を考慮し適宜調節する。
【０１８４】
本実施例の成膜スペーサーパターンの上面図は図２１（Ａ）〜（Ｅ）のものが使用できる。図２１の説明は実施例１においてすでにした。
【０１８５】
［実施例６］
実施例６では金属でスペーサーを形成する。入射した光は金属面で反射され画素に入射する。
【０１８６】
実施例３数式２に示したようにスペーサーの断面形状は、層間膜、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜界面等での全反射を防ぐために、金属スペーサーのテーパー角が６７°以上となることが望ましい。
【０１８７】
図１３に示すように、金属スペーサー１２１のテーパー角（θs）を７０°、セルギャップを５μｍとすると、金属スペーサー１２１の斜辺の基板面への正射影は１．８μｍとなる。基板鉛直方向に入射した光のうち、金属スペーサーエッジ、つまり遮光膜エッジから内側に１．８μｍ入った光は金属面での反射効果により、画素内に光が入射する。
【０１８８】
遮光膜の幅を８μｍとした場合、基板法線方向から入射した光の４５％は画素に入射する。入射角度は４０°である。層間膜、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜界面等での全反射は起こらない。図１３の１０１〜１１６の要素は実施例３の図３と同じである。ただし、対向基板と素子基板のショートを防ぐために、画素電極１１３と金属スペーサー１２１の間に絶縁膜１２０が形成されている。絶縁膜による電圧損失を防ぐためには絶縁膜の誘電率は高い方が良い。
【０１８９】
金属スペーサーを液晶セル内に設けるには横方向電界で液晶を駆動するＩＰＳモードが適している。これは横方向電界によりできる電気力線と、金属スペーサー界面にできる電気力線の方向が一致していることによる。
【０１９０】
スペーサーに対しできる電気力線が液晶配向に対しどのような影響を与えるかが問題になる。そこで金属電極をスペーサーとして液晶セル内に設け配向をシミュレーションした。シミュレーターはシンテック社製の液晶配向シミュレーションソフトＬＣＤ  ＭＡＳＴＥＲの２ｓベンチを用いた。２ｓベンチは液晶セル断面の２次元的な液晶配向をシミュレーションすることができる。
【０１９１】
透過型液晶表示装置への金属スペーサーの適用を考慮してＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｇ）モードでの配向をシミュレーションした例を以下に示す。
【０１９２】
図１４〜１７にシミュレーションモデルを示す。図１４は通常の液晶セル、図１５〜１６は液晶セル内に金属スペーサーを設けた場合を示す。図１７にシミュレーションモデルの上面図を示す。シミュレーションでは簡単のためＩＰＳモードの画素電極とコモン電極が同一層にあると仮定し、金属スペーサーの有無による配向変化を定性的に比較した。図１４〜１７のＡ−Ａ'で示されるモデルが周期的に配置される。配向膜は電気的に無視できるものとしてシミュレーションしている。
【０１９３】
同一層上に画素電極３００、３０１とコモン電極３０２、３０３が形成されている。画素電極３００、３０１の幅が５μｍ、ソースライン反転駆動を仮定して画素電極３００を電位＋５Ｖ、画素電極３０１を電位−５Ｖとした。
【０１９４】
コモン電極３０２の幅が５μｍ、コモン電極３０３の幅が１０μｍである。コモン電極３０２、３０３の電位は０Ｖである。コモン電極と画素電極の間の開口部（電極間距離）３０５を２０μｍとした。
【０１９５】
画素電極３００、３０１とコモン電極３０２、３０３の間に比誘電率３の第一の絶縁膜３０４が設けてある。
【０１９６】
図１５〜１６ではそれに加えて画素間に設けられたコモン電極上に金属スペーサー３０６、３０７がある。図１５は金属スペーサー３０７は幅６μｍ、金属スペーサー３０６は周期性の関係から幅３μｍと、コモン電極エッジから２μｍ内側にある。図１６は金属スペーサー３０７は幅１０μｍ、金属スペーサー３０６は周期性の関係から幅５μｍと、コモン電極エッジと同じ位置にある。金属スペーサーの電位はすべて０Ｖである。
【０１９７】
液晶層３０８はセルギャップ８μｍ、ツイスト角０°、液晶はネガ型のＺＬＩ２８０６である。図１７に示すようにラビング方向は配線電極に対し４５°で液晶セル内で均一配向している。偏光板の偏光子（Ｐ）と検光子（Ａ）の透過軸うち、検光子（Ａ）の透過軸がラビング方向に対し平行に設けられている。対向基板を仮定して比誘電率３の第二の絶縁膜３０９が形成されている。
【０１９８】
シミュレーション結果を図１８〜２０に示す。液晶層に電界を印可して１００ｍｓｅｃ後の配向が示されている。第一層に電位が＋５Ｖあるいは−５Ｖの画素電極の間に電位０Ｖのコモン電極がある。第一層の電極はあわせて９個ある。コモン電極と画素電極の間には絶縁体が形成されている。第二層には液晶層と金属スペーサーがある。第二層に液晶の透過率と電気力線が示されている。第三層に絶縁体が形成されている。
【０１９９】
図１８は通常の液晶セルであり、最大透過率が２４．８％である。図１９は液晶セル内に金属スペーサーを設け、金属スペーサー幅がコモン電極に比べ小さい。最大透過率は２６．２％である。図２０は液晶セル内に金属スペーサーを設け、金属スペーサー幅がコモン電極と同じである。最大透過率は２８．３％である。金属スペーサーがある方がない場合に比べ最大透過率が２〜４％増加していた。結果として金属スペーサーがあることで電気力線の関係からディスクリネーションが誘起されることはなかった。
【０２００】
横方向電界で液晶を駆動する場合において金属スペーサーが液晶セル内に設けられていても液晶の透過率は大きく低下しないことがシミュレーションで確認された。ＩＰＳモードのアクティブマトリクス型液晶表示装置においてソースライン反転駆動をしても金属スペーサーによりディスクリネーションが誘起されることはなかった。
【０２０１】
本実施例の金属スペーサーをＩＰＳモードに採用する場合、図２１（Ａ）、（Ｄ）のように横方向電界によりできる電気力線と、金属スペーサー界面にできる電気力線の方向が一致するものが望ましい。図２１の説明は実施例１においてすでにした。金属スペーサーのため、画素電極４０１間のショートを防ぐために金属スペーサー４０２と画素電極４０１の間に絶縁膜を一層設ける必要がある。
【０２０２】
アルミ表面を陽極酸化して、アルミナの被膜を形成し、絶縁膜とすることも可能である。これにより素子基板のショートを防止できる。スペーサーは壁状にして、陽極酸化するときの電流が壁スペーサーを通して流れるようにする必要がある。
【０２０３】
［実施例７］
本実施例では本発明で用いられる素子基板の作製方法の一例を詳細に示す。本実施例では直視形の反射型液晶表示装置に用いる素子基板が作製される。実施例を図２３〜図２６を用いて説明する。ここでは、画素部の画素ＴＦＴおよび保持容量と、表示領域の周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを同時に作製する方法について工程に従って詳細に説明する。
【０２０４】
図２３（Ａ）において、基板６０１にはコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板の他に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）など光学的異方性を有しないプラスチック基板を用いることができる。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。そして、基板１０１のＴＦＴを形成する表面に、基板６０１からの不純物拡散を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの下地膜１０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜６０２ａを１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）、同様にＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）の厚さに積層形成する。
【０２０５】
酸化窒化シリコン膜は従来の平行平板型のプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜６０２ａは、ＳｉＨ4を１０ＳＣＣＭ、ＮＨ3を１００ＳＣＣＭ、Ｎ2Ｏを２０ＳＣＣＭとして反応室に導入し、基板温度３２５℃、反応圧力４０Ｐａ、放電電力密度０．４１Ｗ／ｃｍ2、放電周波数６０ＭＨｚとした。一方、酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂは、ＳｉＨ4を５ＳＣＣＭ、Ｎ2Ｏを１２０ＳＣＣＭ、Ｈ2を１２５ＳＣＣＭとして反応室に導入し、基板温度４００℃、反応圧力２０Ｐａ、放電電力密度０．４１Ｗ／ｃｍ2、放電周波数６０ＭＨｚとした。これらの膜は、基板温度を変化させ、反応ガスの切り替えのみで連続して形成することもできる。
【０２０６】
このようにして作製した酸化窒化シリコン膜６０２ａは、密度が９．２８×１０22／ｃｍ3であり、フッ化水素アンモニウム（ＮＨ4ＨＦ2）を７．１３％とフッ化アンモニウム（ＮＨ4Ｆ）を１５．４％含む混合溶液（ステラケミファ社製、商品名ＬＡＬ５００）の２０℃におけるエッチング速度が約６３ｎｍ／ｍｉｎと遅く、緻密で硬い膜である。このような膜を下地膜に用いると、この上に形成する半導体層にガラス基板からのアルカリ金属元素が拡散するのを防ぐのに有効である。
【０２０７】
次に、２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜６０ｎｍ）の厚さで非晶質構造を有する半導体層６０３ａを、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法で非晶質シリコン膜を５５ｎｍの厚さに形成する。非晶質構造を有する半導体膜には、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜があり、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。また、下地膜６０２と非晶質半導体層６０３ａとは両者を連続形成することも可能である。例えば、前述のように酸化窒化シリコン膜６０２ａと酸化窒化水素化シリコン膜６０２ｂをプラズマＣＶＤ法で連続して成膜後、反応ガスをＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2からＳｉＨ4とＨ2或いはＳｉＨ4のみに切り替えれば、一旦大気雰囲気に晒すことなく連続形成できる。その結果、酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂの表面の汚染を防ぐことが可能となり、作製するＴＦＴの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。
【０２０８】
そして、結晶化の工程を行い非晶質半導体層６０３ａから結晶質半導体層６０３ｂを作製する。その方法としてレーザーアニール法や熱アニール法（固相成長法）、またはラピットサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。前述のようなガラス基板や耐熱性の劣るプラスチック基板を用いる場合には、特にレーザーアニール法を適用することが好ましい。ＲＴＡ法では、赤外線ランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどを光源に用いる。或いは特開平７−１３０６５２号公報で開示された技術に従って、触媒元素を用いる結晶化法で結晶質半導体層６０３ｂを形成することもできる。結晶化の工程ではまず、非晶質半導体層が含有する水素を放出させておくことが好ましく、４００〜５００℃で１時間程度の熱処理を行い含有する水素量を５ａｔｏｍ％以下にしてから結晶化させると膜表面の荒れを防ぐことができるので良い。
【０２０９】
結晶化をレーザーアニール法にて行う場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやアルゴンレーザーをその光源とする。パルス発振型のエキシマレーザーを用いる場合には、レーザー光を線状に加工してレーザーアニールを行う。レーザーアニール条件は実施者が適宣選択するものであるが、例えば、レーザーパルス発振周波数３０Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜５００ｍＪ／ｃｍ2（代表的には３００〜４００ｍＪ／ｃｍ2）とする。そして線状ビームを基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８％として行う。このようにして図２３（Ｂ）に示すように結晶質半導体層６０３ｂを得ることができる。
【０２１０】
そして、結晶質半導体層６０３ｂ上にフォトマスク１（ＰＭ１）を用い、フォトリソグラフィーの技術を用いてレジストパターンを形成し、ドライエッチングによって結晶質半導体層を島状に分割し、島状半導体層６０４〜６０８を形成しする。ドライエッチングにはＣＦ4とＯ2の混合ガスを用いる。
【０２１１】
このような島状半導体層に対し、ＴＦＴのしきい値電圧（Ｖｔｈ）を制御する目的でｐ型を付与する不純物元素を１×１０16〜５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度の濃度で島状半導体層の全面に添加しても良い。半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律表第１３族の元素が知られている。その方法として、イオン注入法やイオンドープ法を用いることができるが、大面積基板を処理するにはイオンドープ法が適している。イオンドープ法ではジボラン（Ｂ2Ｈ6）をソースガスとして用いホウ素（Ｂ）を添加する。このような不純物元素の注入は必ずしも必要でなく省略しても差し支えないが、特にｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧を所定の範囲内に収めるために好適に用いる手法である。
【０２１２】
ゲート絶縁膜６０９はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、膜厚を４０〜１５０ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、１２０ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜から形成すると良い。また、ＳｉＨ4とＮ2ＯにＯ2を添加させて作製された酸化窒化シリコン膜は、膜中の固定電荷密度が低減されているのでこの用途に対して好ましい材料となる。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い（図２３（Ｃ））。
【０２１３】
図２３（Ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜６０９上にゲート電極を形成するための耐熱性導電層を形成する。耐熱性導電層は単層で形成しても良いが、必要に応じて二層あるいは三層といった複数の層から成る積層構造としても良い。このような耐熱性導電性材料を用い、例えば、導電性の窒化物金属膜から成る導電層（Ａ）６１０と金属膜から成る導電層（Ｂ）６１１とを積層した構造とすると良い。導電層（Ｂ）６１１はタンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金か、前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金膜、Ｍｏ−Ｔａ合金膜）で形成すれば良く、導電層（Ａ）６１０は窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化モリブデン（ＭｏＮ）などで形成する。また、導電層（Ａ）６１０はタングステンシリサイド、チタンシリサイド、モリブデンシリサイドを適用しても良い。導電層（Ｂ）６１１は低抵抗化を図るために含有する不純物濃度を低減させることが好ましく、特に酸素濃度に関しては３０ｐｐｍ以下とすると良かった。例えば、タングステン（Ｗ）は酸素濃度を３０ｐｐｍ以下とすることで２０μΩｃｍ以下の比抵抗値を実現することができた。
【０２１４】
導電層（Ａ）６１０は１０〜５０ｎｍ（好ましくは２０〜３０ｎｍ）とし、導電層（Ｂ）６１１は２００〜４００ｎｍ（好ましくは２５０〜７０ｎｍ）とすれば良い。Ｗをゲート電極とする場合には、Ｗをターゲットとしたスパッタ法で、アルゴン（Ａｒ）ガスと窒素（Ｎ2）ガスを導入して導電層（Ａ）６１１を窒化タングステン（ＷＮ）で５０ｎｍの厚さに形成し、導電層（Ｂ）６１０をＷで２５０ｎｍの厚さに形成する。その他の方法として、Ｗ膜は６フッ化タングステン（ＷＦ6）を用いて熱ＣＶＤ法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、Ｗ中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９％のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０μΩｃｍを実現することができる。
【０２１５】
一方、導電層（Ａ）６１０にＴａＮ膜を、導電層（Ｂ）６１１にＴａ膜を用いる場合には、同様にスパッタ法で形成することが可能である。ＴａＮ膜はＴａをターゲットとしてスパッタガスにＡｒと窒素との混合ガスを用いて形成し、Ｔａ膜はスパッタガスにＡｒを用いる。また、これらのスパッタガス中に適量のＸｅやＫｒを加えておくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。α相のＴａ膜の抵抗率は２０μΩｃｍ程度でありゲート電極に使用することができるが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０μΩｃｍ程度でありゲート電極とするには不向きであった。ＴａＮ膜はα相に近い結晶構造を持つので、この上にＴａ膜を形成すればα相のＴａ膜が容易に得られた。尚、図示しないが、導電層（Ａ）６１０の下に２〜２０ｎｍ程度の厚さでリン（Ｐ）をドープしたシリコン膜を形成しておくことは有効である。これにより、その上に形成される導電膜の密着性向上と酸化防止を図ると同時に、導電層（Ａ）６１０または導電層（Ｂ）６１１が微量に含有するアルカリ金属元素がゲート絶縁膜６０９に拡散するのを防ぐことができる。いずれにしても、導電層（Ｂ）６１１は抵抗率を１０〜５０μΩｃｍの範囲ですることが好ましい。
【０２１６】
次に、フォトマスク２（ＰＭ２）を用い、フォトリソグラフィーの技術を使用してレジストマスク６１２〜６１７を形成し、導電層（Ａ）６１０と導電層（Ｂ）６１１とを一括でエッチングしてゲート電極６１８〜６２２と容量配線６２３を形成する。ゲート電極６１８〜６２２と容量配線６２３は、導電層（Ａ）から成る６１８ａ〜６２２ａと、導電層（Ｂ）から成る６１８ｂ〜６２２ｂとが一体として形成されている（図２４（Ａ））。
【０２１７】
導電層（Ａ）および導電層（Ｂ）をエッチングする方法は実施者が適宣選択すれば良いが、前述のようにＷを主成分とする材料で形成されている場合には、高速でかつ精度良くエッチングを実施するために高密度プラズマを用いたドライエッチング法を適用することが望ましい。高密度プラズマを得る手法の一つとして、誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）エッチング装置を用いると良い。ＩＣＰエッチング装置を用いたＷのエッチング法は、エッチングガスにＣＦ4とＣｌ2の２種のガスを反応室に導入し、圧力０．５〜１．５Ｐａ（好ましくは１Ｐａ）とし、誘導結合部に２００〜１０００Ｗの高周波（１７６ＭＨｚ）電力を印加する。この時、基板が置かれたステージには２０Ｗの高周波電力が印加され、自己バイアスで負電位に帯電することにより、正イオンが加速されて異方性のエッチングを行うことができる。ＩＣＰエッチング装置を使用することにより、Ｗなどの硬い金属膜も２〜５ｎｍ／秒のエッチング速度を得ることができる。また、残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増しオーバーエッチングをすると良い。しかし、この時に下地とのエッチングの選択比に注意する必要がある。例えば、Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜（ゲート絶縁膜１０９）の選択比は２．５〜３であるので、このようなオーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜５０ｎｍ程度エッチングされて実質的に薄くなった。
【０２１８】
そして、ｎチャネル型ＴＦＴにＬＤＤ領域を形成するために、ｎ型を付与する不純物元素添加の工程（ｎ-ドープ工程）を行った。ここではゲート電極６１８〜６２２をマスクとして自己整合的にｎ型を付与する不純物元素をイオンドープ法で添加した。ｎ型を付与する不純物元素として添加するリン（Ｐ）の濃度は１×１０16〜５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度範囲で添加する。このようにして、図２４（Ｂ）に示すように島状半導体層に低濃度ｎ型不純物領域６２４〜６２９を形成する。
【０２１９】
次に、ｎチャネル型ＴＦＴにおいて、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度ｎ型不純物領域の形成を行った（ｎ+ドープ工程）。まず、フォトマスク３（ＰＭ３）を用い、レジストのマスク６３０〜６３４を形成し、ｎ型を付与する不純物元素を添加して高濃度ｎ型不純物領域６３５〜６４０を形成した。ｎ型を付与する不純物元素にはリン（Ｐ）を用い、その濃度が１×１０20〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度範囲となるようにフォスフィン（ＰＨ3）を用いたイオンドープ法で行った（図２４（Ｃ））。
【０２２０】
そして、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層６０４、６０６にソース領域およびドレイン領域とする高濃度ｐ型不純物領域６４４、６４５を形成する。ここでは、ゲート電極６１８、６２０をマスクとしてｐ型を付与する不純物元素を添加し、自己整合的に高濃度ｐ型不純物領域を形成する。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体膜６０５、６０７、６０８は、フォトマスク４（ＰＭ４）を用いてレジストマスク６４１〜６４３を形成し全面を被覆しておく。高濃度ｐ型不純物領域６４４、６４５はジボラン（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法で形成する。この領域のボロン（Ｂ）濃度は３×１０20〜３×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるようにする（図２４（Ｄ））。この高濃度ｐ型不純物領域６４４、６４５には、前工程においてリン（Ｐ）が添加されていて、高濃度ｐ型不純物領域６４４ａ、６４５ａには１×１０20〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度で、高濃度ｐ型不純物領域６４４ｂ、６４５ｂには１×１０16〜５×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度で含有しているが、この工程で添加するボロン（Ｂ）の濃度を１．５から３倍となるようにすることにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能する上で何ら問題はなかった。
【０２２１】
その後、図２５（Ａ）に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上から保護絶縁膜６４６を形成する。保護絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても保護絶縁膜６４６は無機絶縁物材料から形成する。保護絶縁膜６４６の膜厚は１００〜２００ｎｍとする。ここで、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法で、オルトケイ酸テトラエチル（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ：ＴＥＯＳ）とＯ２とを混合し、反応圧力４０Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（１７６ＭＨｚ）電力密度０．５〜０．８Ｗ／ｃｍ2で放電させて形成することができる。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3から作製される酸化窒化シリコン膜、またはＳｉＨ4、Ｎ2Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力２０〜２００Ｐａ、基板温度３００〜４００℃とし、高周波（６０ＭＨｚ）電力密度０．１〜１．０Ｗ／ｃｍ2で形成することができる。また、ＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、ＮＨ3から作製することが可能である。
【０２２２】
その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型を付与する不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することができる。熱アニール法では酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜６００℃で行うものであり、本実施例では５５０℃で４時間の熱処理を行った。また、基板１０１に耐熱温度が低いプラスチック基板を用いる場合にはレーザーアニール法を適用することが好ましい（図２５（Ｂ））。
【０２２３】
活性化の工程の後、さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、島状半導体膜を水素化する工程を行った。この工程は熱的に励起された水素により島状半導体膜にある１０16〜１０18／ｃｍ3のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０２２４】
活性化および水素化の工程が終了したら、有機絶縁物材料からなる層間絶縁膜１４７を１．０〜２．０μｍの平均厚を有して形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。例えば、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、クリーンオーブンで３００℃で焼成して形成する。また、アクリルを用いる場合には、２液性のものを用い、主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布した後、ホットプレートで８０℃で６０秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンで２５０℃で６０分焼成して形成することができる。
【０２２５】
このように、層間絶縁膜を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低減することができる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のように、保護絶縁膜１４６として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる必要がある。
【０２２６】
その後、フォトマスク５（ＰＭ５）を用い、所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの島状半導体膜に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法により行う。この場合、エッチングガスにＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る層間絶縁膜をまずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをＣＦ4、Ｏ2として保護絶縁膜６４６をエッチングする。さらに、島状半導体層との選択比を高めるために、エッチングガスをＣＨＦ3に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることにより、良好にコンタクトホールを形成することができる。
【０２２７】
そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、フォトマスク６（ＰＭ６）によりレジストマスクパターンを形成し、エッチングによってソース配線６４８〜６５２とドレイン配線６５３〜６５８を形成する。ここで、ドレイン配線６５７は画素電極として機能するものである。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を５０〜１５０ｎｍの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００ｎｍの厚さで形成して配線とした。
【０２２８】
この状態で水素化処理を行うとＴＦＴの特性向上に対して好ましい結果が得られた。例えば、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行うと良く、あるいはプラズマ水素化法を用いても同様の効果が得られた。また、このような熱処理により保護絶縁膜６４６や、下地膜６０２に存在する水素を島状半導体膜６０４〜６０８に拡散させ水素化をすることもできる。いずれにしても、島状半導体膜６０４〜６０８中の欠陥密度を１０16／ｃｍ3以下とすることが望ましく、そのために水素を０．０１〜０．１ａｔｏｍｉｃ％程度付与すれば良かった（図２５（Ｃ））。
【０２２９】
こうして６枚のフォトマスクにより、同一の基板上に、駆動回路のＴＦＴと画素部の画素ＴＦＴとを有した基板を完成させることができる。駆動回路には第１のｐチャネル型ＴＦＴ７００、第１のｎチャネル型ＴＦＴ７０１、第２のｐチャネル型ＴＦＴ７０２、第２のｎチャネル型ＴＦＴ７０３、画素部には画素ＴＦＴ７０４、保持容量７０５が形成されている。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【０２３０】
駆動回路の第１のｐチャネル型ＴＦＴ７００には、島状半導体膜６０４にチャネル形成領域７０６、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域７０７ａ、７０７ｂ、ドレイン領域７０８ａ，７０８ｂを有したシングルドレインの構造を有している。第１のｎチャネル型ＴＦＴ７０１には、島状半導体膜６０５にチャネル形成領域７０９、ゲート電極６１９と重ならないＬＤＤ領域７１０、ソース領域７１２、ドレイン領域７１１を有している。このＬＤＤ領域のチャネル長方向の長さは１．０〜４．０μｍ、好ましくは２．０〜３．０μｍとした。ｎチャネル型ＴＦＴにおけるＬＤＤ領域の長さをこのようにすることにより、ドレイン領域近傍に発生する高電界を緩和して、ホットキャリアの発生を防ぎ、ＴＦＴの劣化を防止することができる。駆動回路の第２のｐチャネル型ＴＦＴ７０２は同様に、島状半導体膜６０６にチャネル形成領域７１３、高濃度ｐ型不純物領域から成るソース領域７１４ａ、７１４ｂ、ドレイン領域７１５ａ，７１５ｂを有したシングルドレインの構造を有している。第２のｎチャネル型ＴＦＴ７０３には、島状半導体膜６０７にチャネル形成領域７１６、ＬＤＤ領域７１７、７１８、ソース領域７２０、ドレイン領域７１９が形成されている。このＴＦＴのＬＤＤの長さも１．０〜４．０μｍとして形成した。画素ＴＦＴ７０４には、島状半導体膜６０８にチャネル形成領域７２１、７２２、ＬＤＤ領域７２３〜７２５、ソースまたはドレイン領域７２６〜７２８を有している。ＬＤＤ領域のチャネル長方向の長さは０．５〜４．０μｍ、好ましくは１．５〜２．５μｍである。さらに、容量配線６２３と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、画素ＴＦＴ７０４のドレイン領域７２８に接続する半導体層７２９とから保持容量７０５が形成されている。図２５（Ｃ）では画素ＴＦＴ７０４をダブルゲート構造としたが、シングルゲート構造でも良いし、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造としても差し支えない。
【０２３１】
図２６は画素部のほぼ一画素分を示す上面図である。図中に示すＡ−Ａ’断面が図２５（Ｃ）に示す画素部の断面図に対応している。画素ＴＦＴ７０４は、ゲート配線を兼ねるゲート電極６２２は、図示されていないゲート絶縁膜を介してその下の島状半導体層６０８と交差している。図示はしていないが、島状半導体層には、ソース領域、ドレイン領域、ＬＤＤ領域が形成されている。また、７５６はソース配線６５２とソース領域７２６とのコンタクト部、７５７はドレイン配線６５７とドレイン領域７２８とのコンタクト部である。保持容量７０５は、画素ＴＦＴ７０４のドレイン領域７２８から延在する半導体層７２９とゲート絶縁膜を介して容量配線６２３が重なる領域で形成されている。この構成におて半導体層７２９には、価電子制御を目的とした不純物元素は添加されていない。
【０２３２】
以上の様な構成は、画素ＴＦＴおよび駆動回路が要求する仕様に応じて各回路を構成するＴＦＴの構造を最適化し、半導体装置の動作性能と信頼性を向上させることを可能としている。さらにゲート電極を耐熱性を有する導電性材料で形成することによりＬＤＤ領域やソース領域およびドレイン領域の活性化を容易としている。
【０２３３】
［実施例８］
本実施例では、実施例７で作製したアクティブマトリクス基板を用いた反射型の液晶表示装置の構成を図２６、２７を用いて本実施例を説明する。
【０２３４】
基板８０１にはコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板の他に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）など光学的異方性を有しないプラスチック基板を用いることができる。後述する熱プレス工程で基板のゆがみを生じないようにするため基板６０１と熱膨張係数が同じものを用いるのが望ましい。
【０２３５】
基板８０１にカラーフィルター層８０２が形成される。カラーフィルター層は後述するシール材８０３の下にも形成されており、表示領域とシール材形成領域でギャップが均一になるように調整している。
【０２３６】
カラーフィルター層８０２の上にオーバーコート材８０４が形成されている。
オーバーコート材は各色赤、青、緑のカラーフィルターの重なりを平坦化する役目がある。反射型パネルでは外光を利用してパネルを表示する。明るさを極力損なわないようにするため対向基板には遮光膜を設けていない。
【０２３７】
オーバーコート材８０４の上に透明導電膜８０５として酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜が形成されている。駆動回路領域に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜があると駆動回路に不要な容量が形成されてしまい波形がなまる。このため駆動回路領域の酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜はパターニングにより除去している。
【０２３８】
成膜スペーサー８０６はＪＳＲ社製のＮＮ７００を用いてソース配線６５２に重なるように形成する。
【０２３９】
被覆膜８０７として屈折率１．３のフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）が成膜される。ＮＭＰ溶剤にフッ化マグネシウムの粒子を分散して塗布し、溶媒はホットプレートで加熱して除去している。図２６の上面図に示されるように被覆膜８０７のエッジはドレイン配線６５７の内側にくるようにする。
【０２４０】
配向膜８０８が６０ｎｍ基板８０１、６０１に形成される。配向膜は可溶性ポリイミド、熱硬化型ポリアミック酸のものがある。
【０２４１】
シール材８０３は熱硬化型エポキシ樹脂、あるいは紫外線硬化型エポキシ樹脂が使用できる。液晶材料８０９が基板間に狭持される。
【０２４２】
本発明をマスク枚数の少ないプロセスで作製されたＴＦＴ素子基板と組み合わせて用いることで、低コストで明るさの良い液晶表示装置ができる。コスト削減を狙いマスク数を減らして画素電極と信号電極を同一層に形成した場合、エッチングマージンを確保するために画素電極と信号電極を数μｍ離してパターニングする必要がある。これは開口率を落とすことにつながり、明るさが低下してしまっていた。しかし遮光領域や、画素領域外に入射した光が画素に集光されるため見かけ上開口率が高くなる。
【０２４３】
［実施例９］
実施例７で作製したアクティブマトリクス基板はそのまま反射型の液晶表示装置に適用することができる。一方、透過型の液晶表示装置とする場合には画素部の各画素に設ける画素電極を透明電極で形成すれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置に対応するアクティブマトリクス基板の作製方法について図２８を用いて説明する。
【０２４４】
アクティブマトリクス基板は実施例７と同様に作製する。図２８（Ａ）では、ソース配線とドレイン配線は導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成する。これは、Ｔｉ膜を５０〜１５０ｎｍの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００ｎｍの厚さで形成し、さらにＴｉ膜または窒化チタン（ＴｉＮ）膜を１００〜２００ｎｍの厚さで形成して３層構造とした。その後、透明導電膜を全面に形成し、フォトマスクを用いたパターニング処理およびエッチング処理により画素電極６７１を形成する。画素電極６７１は、層間絶縁膜６４７上に形成され、画素ＴＦＴ７０４のドレイン配線６６９と重なる部分を設け、接続構造を形成している。
【０２４５】
図２８（Ｂ）では最初に層間絶縁膜６４７上に透明導電膜を形成し、パターニング処理およびエッチング処理をして画素電極６７１を形成した後、ドレイン配線６６９を画素電極６７１と重なる部分を設けて形成した例である。ドレイン配線６６９はＴｉ膜を５０〜１５０ｎｍの厚さで形成し、島状半導体層のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのＴｉ膜上に重ねてアルミニウム（Ａｌ）を３００〜４００ｎｍの厚さで形成して設ける。この構成にすると、画素電極６７１はドレイン配線６６９を形成するＴｉ膜のみと接触することになる。その結果、透明導電膜材料とＡｌとが反応するのを防止できる。
【０２４６】
透明導電膜の材料は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＳｎＯ2；ＩＴＯ）などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成して用いることができる。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にＩＴＯのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ＩＴＯに対して熱安定性にも優れているので、ドレイン配線６６９の端面で接触するＡｌとの腐蝕反応を防止できる。同様に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）も適した材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム（Ｇａ）を添加した酸化亜鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）などを用いることができる。
【０２４７】
このようにして、透過型の液晶表示装置に対応したアクティブマトリクス基板を完成させることができる。
【０２４８】
[実施例１０]
本発明をＩＰＳ方式の液晶表示装置に適用することで、開口率の低いＩＰＳ方式のパネルでも明るい表示を行うことができる。本実施例を図３２を用いて説明する。ＩＰＳ方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素部の上面図はｐチャネルまたはｎチャネル型ＴＦＴから成る画素ＴＦＴ、画素電極及び保持容量、信号配線、共通配線などから構成される。以下に本発明の画素部の構成を図３２を用いて説明する。
【０２４９】
図３２は画素部のほぼ一画素分を示し、基板上に島状半導体膜９０１、９０２とゲート電極、ゲート配線９０３、信号線９０４が形成されている様子を示す。基板は無アルカリガラス基板や石英基板等が好ましく、その他にプラスチック基板を使用することができる。島状半導体膜９０２はＴＦＴのチャネル形成領域やソースまたはドレイン領域、ＬＤＤ領域等を形成し、島状半導体膜９０１は保持容量を形成するために設ける。図示していないが、島状半導体膜９０１、９０２上及び少なくとも画素部を形成する基板上には第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜に相当する膜）が形成され、その上にゲート電極、ゲート配線９０３が形成される。ゲート電極、ゲート配線９０３はタングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）から選ばれた元素または該元素を成分とする合金材料で形成する。または、多結晶シリコン膜や前記元素のシリサイド膜を組み合わせて形成しても良い。
【０２５０】
Ａｌはエレクトロマイグレーションなどでゲート絶縁膜中にしみ出すことがあるので、Ａｌで形成するゲート配線を直接ゲート絶縁膜に接する形で島状半導体膜上に設けることは適切でない。ゲート電極とゲート配線のコンタクトはコンタクトホールを必要とせず、ゲート電極とゲート配線とを重ね合わせて形成する。
また、信号配線９０４はゲート配線９０３と同時に形成する。
【０２５１】
その後、層間絶縁膜（図示せず）を形成し、図３２に示すように画素電極９０６、共通配線９０７、接続電極９０８を形成する。画素電極９０６は層間絶縁膜に設けたコンタクト部９１３で島状半導体膜９０２と接続する。島状半導体膜９０２のこの部分はｎ型またはｐ型の不純物元素が添加されたソースまたはドレインが形成されている領域である。画素電極９０６の一方の端は、コンタクト部９１１で島状半導体膜９０１と接続している。
【０２５２】
接続電極９０８は、信号配線９０４と島状半導体膜９０２とをコンタクト部９０９、９１０を介して接続し、コンタクト部９１２で隣接する画素の信号配線と接続している。即ち、本発明の実施形態によれば、信号配線はゲート配線と同じ層上に形成され、その交差は層間絶縁膜上に形成された接続電極を用いて行っている。
【０２５３】
図３２に示すように、共通配線９０７は層間絶縁膜上に形成され、かつ、信号配線９０４上に重なるように形成する。
【０２５４】
こうして、画素ＴＦＴと保持容量が形成される。図３２において画素ＴＦＴは一対のソースまたはドレイン間に二つのゲート電極が設けられたマルチゲートの構造を示しているが、ゲート電極の数に限定はなくシングルゲートの構造で形成しても良い。保持容量は半導体膜９０１とゲート絶縁膜と同層の絶縁膜（図示せず）とゲート配線９０３で形成される。
【０２５５】
画素電極の幅は基板面と平行な方向への電界の広がりを考慮して３μm以上であることが望ましい。また、画素電極と共通配線との間隔は１０〜２０μm、好ましくは１２〜１４μmとする。図３２では本発明のＩＰＳ方式の基本的な画素構成を示したが、一画素のサイズや画像の視認性を考慮して画素電極と共通配線をくの字状に形成しても良い。
【０２５６】
高さ４μｍの金属スペーサー９１４を共通配線９０７上に形成する。金属スペーサーの横幅は共通配線９０７と重なるようにする。その後図３２では図示していないが、配向膜ＡＬ３０４６、液晶ＺＬＩ４７９２を用いてパネル組みをする。
【０２５７】
ラビング方向は信号配線９０４に対して１５°となるようにする。金属スペーサーが形成されている領域は対向基板に遮光膜を形成しない。
【０２５８】
必要に応じてカラーフィルターを対向基板あるいは素子基板に形成する。
【０２５９】
横方向電界で駆動しているため、金属スペーサーにより液晶の配向が乱れることはない。また金属スペーサー面での反射光から液晶表示装置の明るさが向上する。
【０２６０】
本発明は金属スペーサーにより画素に光を集光したが、スペーサーの種類は金属スペーサーに限定されない。実施例１〜５で開示したスペーサーを形成することも可能である。
【０２６１】
［実施例１１］
本発明を実施して作製されたアクティブマトリクス基板および液晶表示装置並びにＥＬ型表示装置は様々な電気光学装置に用いることができる。そして、そのような電気光学装置を表示媒体として組み込んだ電子機器全てに本発明を適用することがでできる。電子機器としては、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍など）、ナビゲーションシステムなどが上げられる。それらの一例を示す。
【０２６２】
図２９（Ａ）は携帯電話であり、本体９００１、音声出力部９００２、音声入力部９００３、表示装置９００４、操作スイッチ９００５、アンテナ９００６から構成されている。本願発明は音声出力部９００２、音声入力部９００３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９００４に適用することができる。
【０２６３】
図２９（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。本願発明は音声入力部９１０３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９１０２、受像部９１０６に適用することができる。
【０２６４】
図２９（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本願発明は受像部９２０３、及びアクティブマトリクス基板を備えた表示装置９２０５に適用することができる。
【０２６５】
図２９（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体９３０１、表示装置９３０２、アーム部９３０３で構成される。本願発明は表示装置９３０２に適用することができる。また、表示されていないが、その他の信号制御用回路に使用することもできる。
【０２６６】
図２９（Ｅ）はテレビであり、本体９４０１、スピーカー９４０２、表示装置９４０３、受信装置９４０４、増幅装置９４０５等で構成される。実施例５で示す液晶表示装置や、実施例６または７で示すＥＬ表示装置は表示装置９４０３に適用することができる。
【０２６７】
図２９（Ｆ）は携帯書籍であり、本体９５０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。表示装置９５０２、９５０３は直視型の表示装置であり、本発明はこの適用することができる。
【０２６８】
図３０（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。
【０２６９】
図３０（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉｇｔｉａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。
【０２７０】
図３０（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。
【０２７１】
図３１（Ａ）はフロント型プロジェクターであり、表示装置９９０１、スクリーン９９０２で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２７２】
図３１（Ｂ）はリア型プロジェクターであり、本体１０００１、投射装置１０００２、ミラー１０００３、スクリーン１０００４で構成される。本発明は表示装置やその他の信号制御回路に適用することができる。
【０２７３】
なお、図３１（Ｃ）は、図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）中における投射装置９９０１、１０００２の構造の一例を示した図である。投射装置９９０１、１０００２は、光源光学系１０１０１、ミラー１０１０２、１０１０４〜１０１０６、ダイクロイックミラー１０１０３、プリズム１０１０７、液晶表示装置１０１０８、位相差板１０１０９、投射光学系１０１１０で構成される。投射光学系１０１１０は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図３１（Ｃ）中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０２７４】
また、図３１（Ｄ）は、図３１（Ｃ）中における光源光学系１０２０１の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系１０２０１は、リフレクター１０２１１、光源１０２１２、レンズアレイ１０２１３、１０２１４、偏光変換素子１０２１５、集光レンズ１０２１６で構成される。なお、図３１（Ｄ）に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、ＩＲフィルム等の光学系を設けてもよい。
【０２７５】
【発明の効果】
【０２７６】
本発明では液晶表示装置内部に集光素子を設けるため、アライメント精度が高くでき、アライメントずれによる歩留まりの低下、リペア作業を減らすことができる。
【０２７７】
本発明は成膜スペーサーによる光の全反射、反射を用いて画素に光を集光するため、遮光膜があっても明るい表示ができる。同じに既存の成膜スペーサー工程がそのまま流用できる。
【０２７８】
実施例３、５、６では成膜スペーサー面での全反射、反射を用いて画素に光を集光している。液晶配向をＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）、ＧＨＬＣ（ゲストホスト型液晶）のような偏光板を使わないようなモードにすれば、反射による若干の偏光解消の影響も問題にならない。
【０２７９】
本発明を用いることでＩＰＳモードや、マスク削減のため画素電極とソース配線を同一層に形成したパネルでも遮光領域の光や、画素外に入射する光が有効利用されるため、開口率を見かけ上高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  被覆膜界面による光の屈折を示す。
【図２】  カラーフィルターを被覆膜上に設けた例を示す。
【図３】  成膜スペーサーによる光の全反射を示す。
【図４】  成膜スペーサーによる光の屈折を示す。
【図５】  成膜スペーサーに高屈折率膜と屈折率緩和膜を設けた例を示す。
【図６】  被覆膜界面による光の屈折効果の計算値を示す。
【図７】  カラーフィルターを被覆膜上に設けたときの屈折効果の計算例を示す。
【図８】  成膜スペーサーによる光の全反射効果の計算例を示す。
【図９】  成膜スペーサーによる光の屈折効果の計算例を示す。
【図１０】  成膜スペーサーに高屈折率膜と屈折率緩和膜を設けたときの光の全反射効果の計算例を示す。
【図１１】  実施例５の成膜スペーサー近傍の光の伝播を示す。
【図１２】  プリズム形状による光の屈折効果の原理を示す。
【図１３】  金属スペーサーによる光の反射とその効果の計算例を示す。
【図１４】  ＩＰＳモードの液晶配向シミュレーションモデルの断面図を示す。
【図１５】  ＩＰＳモードの液晶配向シミュレーションモデルの断面図を示す。
【図１６】  ＩＰＳモードの液晶配向シミュレーションモデルの断面図を示す。
【図１７】  ＩＰＳモードの液晶配向シミュレーションモデルの上面図を示す。
【図１８】  ＩＰＳモードの液晶配向シミュレーション結果を示す。
【図１９】  ＩＰＳモードの液晶配向シミュレーション結果を示す。
【図２０】  ＩＰＳモードの液晶配向シミュレーション結果を示す。
【図２１】  成膜スペーサー形成パターンの一例を示す。
【図２２】  被覆膜によりできるプリズム形状を示す。
【図２３】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図２４】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図２５】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図２６】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の上面図を示す。
【図２７】  本発明を適用した液晶表示装置の構造を示す。
【図２８】  画素ＴＦＴ、駆動回路のＴＦＴの作製工程の断面図を示す。
【図２９】半導体装置の一例を示す。
【図３０】  半導体装置の一例を示す。
【図３１】  投影型液晶表示装置の構成を示す。
【図３２】  本発明をＩＰＳ方式に適用した一例を示す。
【符号の説明】
１０２〜１０４  カラーフィルター
１０７、１２２、１２３、１２４  成膜スペーサー
１０８  被覆膜
１０９  配向膜
１１３  画素電極
１１６  入射光
１１７  入射光
１１８  高屈折率膜
１１９  屈折率緩和膜
１２１  金属スペーサー
４０１  画素電極
４０２  成膜スペーサー
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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