(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に感光性樹脂を塗布する工程と、
各階調毎にパターン形状が異なる３階調以上のパターンを備えた第１のフォトマスクを用いて前記感光性樹脂に対して露光を行い、各階調毎のパターン形状が前記第１のフォトマスクとは異なる３階調以上のパターンを備えた第２のフォトマスクを用いて前記感光性樹脂に対して露光を行い、２回の露光を経ることで領域によって前記第１のフォトマスクの階調数もしくは前記第２のフォトマスクの階調数を超える段階数の感光状態の異なる部分を生じさせ、現像を行うことにより、複数の段差を有し、断面形状が非対称な前記感光性樹脂からなる複数の凸部または凹部を形成する工程と、
前記複数の段差を有する感光性樹脂からなる複数の凸部または前記凹部の表面をなだらかな曲面にする工程と、
前記複数の凸部または前記凹部のなだらかな表面上に反射膜を形成することにより、反射光指向性を有する複数の反射部を形成する工程、とを有することを特徴とする反射板の製造方法。
【請求項２】
前記複数の段差を有する感光性樹脂を熱処理することにより前記凸部または前記凹部の表面をなだらかな曲面にすることを特徴とする請求項１に記載の反射板の製造方法。
【請求項３】
前記複数の段差を有する感光性樹脂の表面を他の膜で覆うことにより前記凸部または前記凹部の表面をなだらかな曲面にすることを特徴とする請求項１に記載の反射板の製造方法。
【請求項４】
互いに対向配置された一対の基板間に液晶が挟持された液晶表示装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうちの一方の基板上に感光性樹脂を塗布する工程と、
各階調毎にパターン形状が異なる３階調以上のパターンを備えた第１のフォトマスクを用いて前記感光性樹脂に対して露光を行い、各階調毎のパターン形状が前記第１のフォトマスクとは異なる３階調以上のパターンを備えた第２のフォトマスクを用いて前記感光性樹脂に対して露光を行い、２回の露光を経ることで領域によって前記第１のフォトマスクの階調数もしくは前記第２のフォトマスクの階調数を超える段階数の感光状態の異なる部分を生じさせ、現像を行うことにより、複数の段差を有し、断面形状が非対称な前記感光性樹脂からなる複数の凸部または凹部を形成する工程と、
前記複数の段差を有する感光性樹脂からなる凸部または前記凹部の表面をなだらかな曲面にする工程と、
前記複数の凸部または前記凹部のなだらかな表面上に反射膜を形成することにより、反射光指向性を有する複数の反射部を形成する工程、とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記複数の段差を有する感光性樹脂を熱処理することにより前記凸部または前記凹部の表面をなだらかな曲面にすることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記複数の段差を有する感光性樹脂の表面を他の膜で覆うことにより前記凸部または前記凹部の表面をなだらかな曲面にすることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記一方の基板上に、表示領域を構成するマトリクス状に配置された各画素に対応してスイッチング素子を形成する工程と、
前記凸部または前記凹部の最も低い部分が前記スイッチング素子のコンタクト形成領域と重なるように配置することにより前記凸部または前記凹部の段差を形成するフォトリソグラフィー工程で同時にコンタクトホールを形成する工程と、をさらに有することを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射板とその製造方法、液晶表示装置とその製造方法、電子機器に関し、特に、反射光指向性を有する複数の凸部または凹部からなる反射部とその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型の液晶表示装置は、バックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々の携帯電子機器や装置の付属的な表示部等に多用されている。ところが、反射型の液晶表示装置は、自然光や照明光などの外光を利用して表示を行うため、外光の光量が限られた場所では表示の視認性が低下する、という問題があった。また、この種の液晶表示装置では、従来から反射膜の表面に多数の凹凸を形成し、反射光を拡散させることによってある程度の視野角で明るい表示を得る技術が採用されてきた。ところが、反射光の限られた光量の中でより有効に反射光を利用し、使用者の目にとって明るい表示を得るという観点から、断面形状が対称的な凹凸を形成し、この凹凸で等方的に光を拡散させる従来の技術に代えて、例えば断面形状が非対称の凹凸、すなわち傾斜が緩い面と傾斜が急な面を有するような凹凸を形成し、光の拡散に異方性（本明細書では、以下、指向性という）を持たせることで反射光の向きを使用者の目の方向に合わせるという技術が提案されている。
【０００３】
上記のような指向性を持つ反射板の製造方法が、特開２０００−１８０６１０に開示されている。図１１（ａ）〜（ｅ）は、その製造方法を順を追って示す工程断面図である。この製造方法によれば、まず図１１（ａ）に示すように、ガラス等の基板１００の上に感光性を有する樹脂膜１０１を形成する。次に、フォトマスク１０２を用いてポジ型の感光性樹脂膜１０１に対し、フォトマスク１０２の光透過領域１０２ａに相当する領域Ｐ１のみを選択的に露光する。
【０００４】
次に、図１１（ｂ）に示すように、個々の領域Ｐ１内で一定方向に偏った領域Ｐ２を規定する光透過領域１０３ａを有するフォトマスク１０３を用いて樹脂膜１０１をさらに露光し、異方性を付与する。具体的には、フォトマスク１０３を用いて感光性樹脂膜１０１のうち、個々の領域Ｐ１内で一定方向に偏った領域Ｐ２を選択的に露光する。
【０００５】
さらに、図１１（ｃ）に示すように、露光処理を施した感光性樹脂膜１０１を現像し、異方性の付与された柱状体１０４を個々の領域Ｐ１毎に形成する。ここでは、個々の領域Ｐ１毎に柱状体１０４を形成する例を示す。領域Ｐ１内で一定領域Ｐ２の部分では２回露光処理が施されたことで感光性樹脂膜１０１の硬化が進んでおり、現像処理後、感光性樹脂膜１０１が他の部分よりも多く残存する。
【０００６】
その後、図１１（ｄ）に示すように、感光性樹脂膜１０１からなる柱状体１０４に加熱処理を施し、個々の柱状体１０４の異方性を残した状態で階段状の形状をなだらかに変形させ、凸部１０５を形成する。最後に、図１１（ｅ）に示すように、なだらかに変形した凸部１０５の上に金属膜を形成することによって、所定の方向に指向性を有する反射層１０６が得られる。
【０００７】
図１１（ｅ）に示すような反射板１１０を形成すると、個々の凸部１０５に異方性を付与した結果、傾斜が緩い面と傾斜が急な面とを有する反射層１０６が形成されるが、傾斜が緩い面の面積が傾斜が急な面の面積よりも大きくなる。すなわち、樹脂膜１０１に形成された個々の凸部１０５は断面形状が非対称であり、図１１（ｃ）に示した領域Ｐ２が領域Ｐ１の片側に偏っている分、緩斜面の面積が急斜面の面積よりも大きくなる。この反射板を組み込んだ液晶表示装置において、通常の使用環境では画面の上方向から外光が入射し、使用者は画面のほぼ正面で見るのが普通であるから、上からの外光（矢印Ａ１で示した方向からの光）が反射層１０６の緩斜面で反射し、特にパネル正面方向への反射光量が多くなるため、明るい画像を視認することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の指向性を有する反射板の製造方法には、以下の問題点があった。
図１１（ｃ）に示すような階段状の柱状体１０４を形成しただけでは、段差の上面の平坦な部分で光が正反射してしまい、指向性が得られないため、図１１（ｄ）に示すように、階段状の形状をなだらかにだれさせる必要がある。この時、図１１では説明を簡略化するため、異なるパターンのフォトマスク２枚を用いて２回の露光を行い、２段の段差を有する柱状体１０４を形成した後、形状をだれさせる例を挙げて説明したが、実際問題として、反射特性の良いなだらかな形状を得るためにはできるだけ細かい段差を形成した方が有利である。
【０００９】
ところが、上記の方法でｎ段の段差を有する柱状体を形成しようとすると、ｎ枚のフォトマスクでｎ回の露光を行う必要があり、細かい段差を形成しようとすればする程、露光回数が多くなるために製造のスループットが低下し、量産性が悪化したり、製造コストが高騰するという問題を抱えていた。また、逆に量産性を上げるために露光回数を少なくすると凸部の形状があまりなだらかにならず、反射特性が低下し、所望の指向性が得られないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、製造工程を複雑にすることなく、所望の指向性を有する反射板が容易に得られる製造方法の提供を目的とする。また、上記反射板を備えたことで明るい表示が得られる液晶表示装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の反射板の製造方法は、基板上に感光性樹脂を塗布する工程と、各階調毎にパターン形状が異なる３階調以上のパターンを備えたフォトマスクを用いて前記感光性樹脂に対して複数回の露光を行い、現像を行うことにより、複数の段差を有し、断面形状が非対称な前記感光性樹脂からなる複数の凸部または凹部を形成する工程と、前記複数の段差を有する感光性樹脂からなる複数の凸部または前記凹部の表面をなだらかな曲面にする工程と、前記複数の凸部または前記凹部のなだらかな表面上に反射膜を形成することにより、反射光指向性を有する複数の反射部を形成する工程、とを有することを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の反射板の製造方法によれば、各階調毎に形状が異なる３階調以上のパターンを備えたフォトマスクを用いて感光性樹脂の露光を行うものであるから、１回の露光を行っただけで３段以上の段差を有する階段状の凸部または凹部を形成することができる。その後、凹凸の形状をなだらかに変形させた後、反射膜を形成することによって、反射光の指向性を有する複数の反射部を形成することができ、反射板が完成する。このように、本発明の反射板の製造方法では、製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程の負担を大きくすることなく、所望の形状および指向性を有する反射部を形成することができ、量産性に優れたものとなる。「反射部」とは、一つの凸部または凹部とその表面に形成された反射膜とからなるものをいう。
【００１３】
なお、上記の「各階調毎に形状が異なる３階調以上のパターンを備えたフォトマスク」とは、例えば、露光に用いる光の透過率がほぼ０％となる金属膜からなるパターンと、同透過率が２０〜８０％程度の金属膜からなるパターンとが積層されたことによって光透過率がほぼ０％の領域、２０〜８０％の領域、１００％の領域の３階調が構成されるものであって、いわゆるハーフトーンマスク、グレーマスクなどとも呼ばれている。
【００１４】
また、前記フォトマスクを用いた露光を複数回繰り返し行うこともできる。
上述したように、本発明の反射板の製造方法においては、１回の露光を行っただけでも３段以上の段差を有する階段状のパターンが形成できるが、１度目の露光で用いたものとはパターン形状が異なるフォトマスクを用いてさらに露光を重ねることにより凹凸の段差をより細かくできるので、充分になだらかな形状を持つ凹凸を形成することができる。その結果、より反射特性に優れた反射板を得ることができる。また、本発明によれば、用いるフォトマスクの各階調毎のパターン形状やフォトリソグラフィーの諸条件を最適化することにより、各段差の幅や高さを適宜変えることができ、凹凸の形状を任意に設定できるので、反射光の指向性を制御することが可能となる。
【００１５】
段差を有する凹凸を形成した後、凹凸の表面をなだらかにする方法としては、一つは、複数の段差を有する感光性樹脂を熱処理することにより凸部または凹部の表面をなだらかな曲面にすることができる。他の一つは、複数の段差を有する感光性樹脂の表面を他の膜で覆うことにより凸部または凹部の表面をなだらかな曲面にすることができる。
これらの方法は、使用する感光性樹脂の性質などにより適宜使い分ければよいが、例えば感光性樹脂がリフローしやすい性質のものであれば、前者の方法により容易になだらかにすることができる。また、感光性樹脂がリフローしにくいものであったり、熱処理を避けたい場合などには後者の方法を採ればよい。
【００１６】
本発明の反射板は、上記本発明の反射板の製造方法により製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、量産性の高い製造方法により所望の指向性を有する反射板を得ることができる。
【００１７】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、互いに対向配置された一対の基板間に液晶が挟持された液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの一方の基板上に感光性樹脂を塗布する工程と、各階調毎にパターン形状が異なる３階調以上のパターンを備えたフォトマスクを用いて前記感光性樹脂に対して露光を行い、現像を行うことにより、複数の段差を有し、断面形状が非対称な前記感光性樹脂からなる複数の凸部または凹部を形成する工程と、前記複数の段差を有する感光性樹脂からなる凸部または前記凹部の表面をなだらかな曲面にする工程と、前記複数の凸部または前記凹部のなだらかな表面上に反射膜を形成することにより、反射光指向性を有する複数の反射部を形成する工程、とを有することを特徴とする。
【００１８】
上では単体の反射板の製造方法として説明したが、本発明は反射型もしくは半透過反射型の液晶表示装置における内蔵反射板に対して適用することもできる。その場合も上述した反射板の場合と同様の作用、効果が得られる。すなわち、上記本発明の液晶表示装置の製造方法によれば、各階調毎に形状が異なる３階調以上のパターンを備えたフォトマスクを用いて感光性樹脂の露光を行うものであるから、１回の露光を行っただけで３段以上の段差を有する階段状の凸部または凹部を形成することができる。その後、凹凸の形状をなだらかに変形させた後、反射膜を形成することによって、反射光の指向性を有する複数の反射部を形成することができ、内蔵反射板が完成する。このように、本発明の液晶表示装置の製造方法では、特に反射板の形成プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程の負担を大きくすることなく、所望の形状を有する反射層を形成することができ、反射モードにおいて明るい表示を実現することができる。
【００１９】
また、この場合も先の反射板の製造方法と同様、前記フォトマスクを用いた露光を複数回繰り返し行うこともできる。
この構成によれば、凹凸の段差をより細かくできるので、充分になだらかな形状を持つ凹凸を形成することができる。その結果、より反射特性に優れた内蔵反射板を得ることができる。また、用いるフォトマスクの各階調毎のパターン形状やフォトリソグラフィーの諸条件を最適化することにより、各段差の幅や高さを適宜変えることができ、凹凸の形状を任意に設定できるので、反射光の指向性を制御することが可能となる。
【００２０】
凹凸の表面をなだらかにする方法に関しても単体の反射板の場合と同様であって、複数の段差を有する感光性樹脂を熱処理する方法、複数の段差を有する感光性樹脂の表面を他の膜で覆う方法のいずれを用いても良い。
【００２１】
本発明の液晶表示装置は、上記本発明の反射板を外付けの反射板として備えたもの、もしくは上記本発明の液晶表示装置の製造方法により製造されたもの、すなわち内蔵反射板を備えたもののいずれかである。
【００２２】
本発明は、パッシブマトリクス方式、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置のいずれを問わず、適用が可能である。その中で特にアクティブマトリクス方式に効果的な構成として、液晶を挟持する一対の基板のうちの一方の基板上に、表示領域を構成するマトリクス状の各画素に対応して薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）、薄膜ダイオード（Thin Film Diode,以下、ＴＦＤと略記する）等のスイッチング素子を設けた場合、導電膜からなる反射膜を各画素毎に配置して画素電極を兼ねるようにする。そして、前記感光性樹脂の凸部または凹部の最も低い部分をスイッチング素子のコンタクト形成領域と重なるように配置し、このコンタクト形成領域において反射膜からなる画素電極とスイッチング素子の一つの端子とを電気的に接続する構成とすることが望ましい。
【００２３】
通常の製造プロセスでは、反射膜が画素電極を兼ねる場合、例えばスイッチング素子がＴＦＴであれば、ＴＦＴのドレイン領域と画素電極とを電気的に接続するためにコンタクトホールを形成する必要がある。これに対して、上記の構成によれば、感光性樹脂からなる凸部または凹部の最も低い部分をＴＦＴのドレイン領域と重なるように配置しているので、凸部または凹部の段差を形成するフォトリソグラフィー工程（最も低い部分を形成するための露光工程）で同時にコンタクトホールを形成することができる。したがって、コンタクトホールを形成するためのフォトリソグラフィー工程を省略でき、製造プロセスの簡略化を図ることができる。なお、ここで言う「凸部または凹部の最も低い部分」とは、感光性樹脂が存在する部分で最も低いという意味ではなく、感光性樹脂が存在しない部分という意味である。
【００２４】
また、前記複数の反射部が、場所によって異なる反射光指向性を有する構成としても良い。
この構成によれば、液晶表示装置の画像表示領域内で指向性の方向を変えることで、より明るい表示を得ることができる。つまり、表示領域内で指向性の方向を全く同じに揃えるのではなく、例えば表示領域の周縁部の指向性を中央部に比べてより中央側に寄せることによって、液晶表示装置からの反射光を使用者の目に集光するようにすることができる。
【００２５】
前記反射膜として光の一部を透過する機能を有するものを用いれば、半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
光の一部を透過する機能を実現するためには、反射膜の膜厚を最適化して入射光をある割合で透過し、残りを反射するようにしたもの、いわゆるハーフミラーと呼ばれる反射膜を用いてもよいし、反射膜に開口部を設けることによって光の一部を透過させても良い。
【００２６】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、反射モード時に明るい表示が得られる液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図５を参照して説明する。
図１は本実施の形態の液晶表示装置の全体構成を示す平面図、図２は同、液晶表示装置の表示領域を示す図であって、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。本実施の形態は、パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。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。
【００２８】
本実施の形態の液晶表示装置１は、図１に示すように、平面視矩形状の下基板２（一方の基板）と上基板３（他方の基板）とがシール材４を介して対向配置されている。シール材４の一部は各基板２，３の一辺（図１における上辺）側で開口して液晶注入口５となっており、双方の基板２，３とシール材４とに囲まれた空間内に液晶が封入され、液晶注入口５が封止材６によって封止されている。本実施の形態では、上基板３よりも下基板２の外形寸法の方が大きく、上基板３と下基板２の１辺（図１における上辺）では縁が揃っているが、上基板３の残りの３辺（図１における下辺、右辺、左辺）からは下基板２の周縁部がはみ出すように配置されている。そして、下基板２の下辺側の端部に上基板３、下基板２双方の電極を駆動するための駆動用半導体素子７が実装されている。なお、符号８は有効表示領域の周囲を遮光するための遮光層（周辺見切り）である。
【００２９】
本実施の形態の場合、図１に示すように、下基板２上に、図中縦方向に延在する複数のセグメント電極１０がストライプ状に形成されている。一方、上基板３上には、セグメント電極１０と直交するように図中横方向に延在する複数のコモン電極１１がストライプ状に形成されている。カラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各色素層は各セグメント電極１０の方向に対応して配置（縦ストライプ／ＲＧＢのそれぞれがストライプ状に縦に同色で形成配置）されており、横方向に並んだＲ、Ｇ、Ｂの３個の画素で画面上の１個のドットが構成されている。なお、本実施の形態における「画素」とは、セグメント電極１０とコモン電極１１とが平面的に見て重なり合った各領域のことである。
【００３０】
図１に示すように、複数のコモン電極１１のうち、図１の上側半分のコモン電極１１については、引き回し配線１４がコモン電極１１の右端からシール材４に向けて引き出され、シール材４中に混入させた異方性導電粒子等の上下導通材を介して上基板３から下基板２上に電気的な接続がなされ、下基板２上の周縁部に引き回され、駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。同様に、図１の下側半分のコモン電極１１はその左端からシール材４に向けて引き回し配線１４が引き出され、シール材４中に混入させた異方性導電粒子等の上下導通材を介して下基板２上に電気的な接続がなされ、下基板２上の周縁部に引き回され、駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。一方、セグメント電極１０については、引き回し配線１５がセグメント電極１０の下端からシール材４に向けて引き出され、そのまま駆動用半導体素子７の出力端子に接続されている。また、駆動用半導体素子７に各種信号を供給するための入力用配線１６が下基板２の下辺から駆動用半導体素子７の入力端子に向けて設けられている。
【００３１】
断面構造を見ると、図２に示すように、ガラス、プラスチック等の透明基板、もしくは不透明基板からなる下基板２上に、感光性レジスト（感光性樹脂）からなる多数の凸部２５が形成されており、これら凸部２５の表面を覆うようにアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜が形成され、この金属膜が反射層２６として機能する。この反射層２６は反射光の指向性を有するものであって、凸部２５の断面形状が非対称となっており、各凸部２５が面積の広い緩斜面２５ａと面積の狭い急斜面２５ｂを有している。また、凸部２５の平面形状は楕円形状となっている。
【００３２】
凸部２５の寸法の一例としては、高さを１．５μｍ以内、楕円の長軸方向の径を１０μｍ以内、短軸方向の径を１μｍ以上とすることが望ましい。高さが１．５μｍを超えると、セルギャップが不均一になり、液晶の表示に悪影響が出る点で好ましくない。また、１．５μｍの高さで反射面が理想的な傾斜角を持つためには長軸方向の径を１０μｍ以内とするのがよい。また、偏光解消を防止するために短軸方向の径を１μｍ以上とするのがよい。
【００３３】
反射層２６上にはアクリル、ポリイミド等の樹脂膜、シリコン酸化膜等の絶縁膜からなる平坦化膜２７が形成され、平坦化膜２７上にインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）からなるセグメント電極１０が紙面を貫通する方向にストライプ状に形成されており、その上に例えば表面にラビング処理が施されたポリイミド等からなる配向膜２０が形成されている。
【００３４】
一方、ガラス、プラスチック等の透明基板からなる上基板３上に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色素層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂからなるカラーフィルター１３が形成され、カラーフィルター１３上には各色素層間の段差を平坦化すると同時に各色素層の表面を保護するためのオーバーコート膜２１が形成されている。このオーバーコート膜２１はアクリル、ポリイミド等の樹脂膜でもよいし、シリコン酸化膜等の無機膜でもよい。さらに、オーバーコート膜２１上にＩＴＯ膜からなるコモン電極１１が紙面に平行な方向にストライプ状に形成されており、その上に例えば表面にラビング処理が施されたポリイミド等からなる配向膜２２が形成されている。上基板３と下基板２との間にはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶等からなる液晶２３が挟持されている。また、例えば樹脂ブラックや比較的反射率の低いクロム等の金属などからなるブラックストライプ３３が、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色素層１３ｒ，１３ｇ，１３ｂの間（境界）を区画するように設けられている。
【００３５】
以下、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法、特に本発明の特徴点である反射層の形成方法を図３を用いて説明する。なお、下基板２上には反射層２６の下方に多数の凸部２５が形成されるが、図３では一つの凸部２５のみを図示する。まず、下基板２となるガラス基板等を用意し、例えばスピンコーターを用いてポジ型の感光性レジストＯＦＰＲ−８００（商品名、東京応化製）を下基板２上に塗布する。塗布膜厚は３μｍ程度とする。塗布後、９０℃の温度で１０分間仮焼成を行う。
【００３６】
次に、図３（ａ）に示すように、ハーフトーンマスク３５を用いて１回目の露光を行う。ここで用いるハーフトーンマスク３５は、石英基板３６上に光透過率が４０％程度のタンタル（Ｔａ）膜からなるパターン３７と、Ｔａ膜パターン３７とは異なる形状の光透過率がほぼ０％のクロム（Ｃｒ）膜からなるパターン３８が積層されたものであり、全体として光透過率がほぼ０％の領域（以下、透過領域という）、４０％の領域（以下、ハーフトーン領域という）、１００％の領域（以下、遮光領域という）の３階調を有するものである。上記の構成において、Ｔａに代わる材料としては、ＴａＯx、ＴａＮx、ＴａＯxＮy、ＴａＯxＮyＣz、Ｃｒ、ＣｒＯx、ＣｒＮx、ＣｒＯxＮy、ＣｒＯxＮyＣzなどが挙げられる。１回目の露光を経ることにより、光透過率が１００％の領域、４０％の領域、０％の領域の順で感光性レジスト３９が多い割合で感光する。図３（ａ）では感光の度合を模式的に表すために、感光性レジスト３９のうち、白抜きの部分を感光済みの部分、ハッチングを施した部分を未感光の部分として示す。
【００３７】
次に、図３（ｂ）に示すように、１回目の露光で用いたものとは異なるハーフトーンマスク４０を用いて２回目の露光を行う。ここで用いるハーフトーンマスク４０は、積層構造は１回目の露光で用いたものと同様であるが、各階調のパターン形状が１回目の露光で用いたものと異なっている。したがって、２回目の露光を経ることにより、領域によって５段階の感光状態の異なる部分が生じる。すなわち、１回目、２回目ともに透過領域の部分、１回目がハーフトーン領域で２回目が透過領域の部分、１回目、２回目ともにハーフトーン領域の部分、１回目がハーフトーン領域で２回目が遮光領域の部分、１回目、２回目ともに遮光領域の部分の順で感光性レジスト３９が多い割合で感光する。
【００３８】
次に、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて５段階の感光状態の異なる部分を有する感光性レジスト３９を現像する。これにより感光したレジストの部分が除去され、図３（ｃ）に示すように、下基板２上に４段の段差を有する感光性レジスト３９からなる凸部４１が形成される。なお、ここでは２回の露光を行った後、現像を行う例を示したが、１回の露光毎に現像を行ってもかまわない。
【００３９】
次に、図３（ｄ）に示すように、１４０℃の温度で３０分の熱処理を行うことにより感光性レジスト３９をリフローさせ、凸部４１の段差をだれさせて表面がなだらかな曲面となった凸部４２とする。その後、２５０℃の温度で本焼成を行うことにより、感光性レジスト３９を完全に硬化させる。
【００４０】
次に、図３（ｅ）に示すように、なだらかになった凸部４２の表面上にアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜を形成して反射層２６とすることにより、断面形状が非対称、すなわち面積の広い緩斜面２５ａと面積の狭い急斜面２５ｂを持ち、指向性を有する反射部４２が形成される。
【００４１】
その後の工程は従来の製造工程と同様である。すなわち、下基板２上に、アクリル、ポリイミド等の樹脂膜、あるいはシリコン酸化膜等の絶縁膜からなる平坦化膜２７を形成し、その上にＩＴＯ膜を成膜、パターニングすることによりセグメント電極１０を形成し、次いで、ポリイミド膜等を成膜しラビング処理を施すことで配向膜２０を形成する。
【００４２】
一方、ガラス、プラスチック等の透明基板からなる上基板３上には、カラーフィルター１３を形成した後、アクリル、ポリイミド等の樹脂膜、もしくはシリコン酸化膜等の無機膜からなるオーバーコート膜２１を形成し、下基板２側のセグメント電極１０と同様にしてＩＴＯ膜からなるコモン電極１１を形成した後、ラビング処理が施されたポリイミド等からなる配向膜２２を形成する。そして、上基板３と下基板２とをシール材４を介して貼り合わせた後、これら基板２，３間に液晶２３を注入する。以上の工程により、本実施の形態の液晶表示装置１が完成する。
【００４３】
本実施の形態によれば、各階調毎にパターン形状が異なる３階調のパターンを備えたハーフトーンマスク３５，４０を用いて感光性レジスト３９の露光を２回行う方法を採用したことにより、２回の露光を行っただけで４段の段差を有する階段状の凸部４１を形成することができる。その後、感光性レジスト３９のリフローにより凸部４１の形状をなだらかに変形させた後、金属膜を形成することによって、指向性を有する反射層２６を形成することができる。このように、本実施の形態の液晶表示装置１の製造方法では、特に反射層の形成プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程の負担を大きくすることなく、所望の指向性を有する反射層を形成することができ、反射モードにおいて明るい表示を実現することができる。
【００４４】
さらに本実施の形態では、２回の露光時に用いるハーフトーンマスク３５，４０の各階調毎のパターン形状やフォトリソグラフィーの諸条件を最適化することにより、凸部４１の各段差の幅や高さを適宜変えることができ、凸部２５の形状を任意に設定できるので、反射光の指向性を制御することが可能となる。
【００４５】
なお、上記実施の形態では、４段の段差を有する凸部４１を形成した後、感光性レジスト３９のリフローによって段差をなだらかにする方法を採用したが、この方法に代えて、例えば図４に示すように、凸部４１の表面を他の樹脂膜４５等で覆うことによってなだらかな表面を持つ凸部を形成する方法を採っても良い。この場合、後から表面を覆う樹脂膜４５は、全体として平坦化されない程度の適度な粘度を持っていることが望ましく、例えば同一種の感光性レジストを用いてもよいし、他の樹脂材料を用いてもよい。
【００４６】
また、光を反射させるための非対称な反射部４２を得るために凸部を形成する例を示したが、凸部に代えて凹部を形成してもよい。図５は凹部を形成する場合の手順を示す工程断面図である。図５の製造プロセスもポジ型の感光性レジストを用いた例であって、感光しない部分が多いほど最終的に残存するレジスト膜厚が厚くなる点は同じである。したがって、図３の凸部の場合とパターン形状が反転するだけで処理自体は凸部の場合と全く同一である。よって、図５において図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４７】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図６、図７を参照して説明する。
図６は本実施の形態の液晶表示装置の等価回路図、図２は同、液晶表示装置の画像表示領域の断面図である。本実施の形態は、スイッチング素子にＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置の例である。
【００４８】
本実施の形態の液晶表示装置においては、図６に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数の画素には、画素電極５１と当該画素電極５１を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ５２がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線５３が当該ＴＦＴ５２のソースに電気的に接続されている。データ線５３に書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線３同士に対してグループ毎に供給される。また、走査線５４がＴＦＴ５２のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線５４に対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。画素電極５１はＴＦＴ５２のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ５２を一定期間だけオンすることにより、データ線５３から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００４９】
画素電極５１を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極５１と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量５５が付加されている。
【００５０】
これを断面構造で見ると、図７に示すように、ガラス基板、シリコン基板等からなる素子基板５７（一方の基板）上にＴＦＴ５２が形成され、ＴＦＴ５２の上方に位置するように感光性レジスト（感光性樹脂）からなる凸部５８が形成され、凸部５８上にＴＦＴ５２のドレイン領域５２ｄと電気的に接続され、本発明の反射層としても機能する画素電極５１が形成されている。画素電極５１上には素子基板５７の全面にわたって配向膜５９が形成されている。
【００５１】
より具体的には、素子基板５７上に多結晶シリコン等からなる半導体層６０が形成され、半導体層６０の両端にｎ型不純物が導入されたソース領域５２ｓとドレイン領域５２ｄとが形成され、ソース領域５２ｓとドレイン領域５２ｄとの間がチャネル領域５２ｃとなっている。半導体層６０はゲート絶縁膜６１で覆われており、半導体層６０の上方にソース領域５２ｓと電気的に接続されたデータ線５３、ドレイン領域５２ｄと電気的に接続されたドレイン電極６２が設けられ、ゲート絶縁膜６１を介して走査線５４が設けられている。
【００５２】
素子基板５７上には感光性レジストからなる多数の凸部５８が形成されており、これら凸部５８の表面を覆うようにアルミニウム、銀等の光反射率の高い金属膜が形成され、この金属膜が反射層を兼ねた画素電極５１として機能する。この画素電極５１（反射部）は反射光の指向性を有するものであって、凸部５８の断面形状が非対称となっており、各凸部５８が面積の広い緩斜面５８ａと面積の狭い急斜面５８ｂを有している。また、凸部５８の平面形状は楕円形状となっている。
【００５３】
そして、感光性レジストの凸部５８の最も低い部分（感光性レジストが全て抜けた部分）がＴＦＴ５２のドレイン電極６２の形成領域（コンタクト形成領域）と重なるように設計されている。すなわち、図３の例で言えば、１回目の露光、２回目の露光ともに透過領域となる部分で最もレジストの感光が進む領域をＴＦＴ５２のドレイン電極５２の形成領域と重ねた構成としている。
【００５４】
一方、対向基板６３上には、ＴＦＴ５２の形成領域を遮光するための遮光膜６４が形成され、全面にわたってＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極６５、配向膜６６が順次形成されている。そして、素子基板５７と対向基板６３との間にツイステッドネマティック（Twisted Nematic）液晶等の液晶６７が挟持されている。
【００５５】
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置の通常の製造プロセスでは、反射膜が画素電極を兼ねる場合、ＴＦＴのドレイン電極と画素電極とを電気的に接続するためにコンタクトホールを形成する必要があり、そのためのフォトリソグラフィー工程が必要となる。これに対して、本実施の形態の構成によれば、感光性レジストからなる凸部５８の最も低い部分をＴＦＴ５２のドレイン電極６２と重なるように配置しているので、凸部５８の段差を形成するフォトリソグラフィー工程（最も低い部分を形成するための露光工程）で同時にコンタクトホールを形成することができる。したがって、コンタクトホールを形成するためのフォトリソグラフィー工程を省略することができ、製造プロセスの簡略化を図ることができる。
【００５６】
本実施の形態ではスイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス方式の例を挙げたが、本実施の形態の特徴点をＴＦＤを用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置に適用しても良い。その場合、ＴＦＤの一方側の端子に反射膜を兼ねた画素電極を接続するものとし、その際、凸部の最も低い部分をＴＦＤの一方の端子と重なるように配置すればよい。この構成により、コンタクトホール形成用のフォトリソグラフィー工程を省略でき、プロセスの簡略化が図れるという上記と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、上記第１，第２の実施の形態において、液晶表示装置の画像表示領域の面内には多数の反射部（凸部）が存在するが、これら反射部が場所によって異なる反射光指向性を有する構成としても良い。この構成によれば、液晶表示装置の表示面内で指向性の方向を変えることで、より明るい表示を得ることができる。つまり、表示面内で指向性の方向を全く同じに揃えるのではなく、例えば表示面の周縁部の指向性を中央部に比べてより中央側に寄せることによって、液晶表示装置からの反射光を使用者の目に集光するようにすることができるからである。
【００５８】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５９】
図９は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図９において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６０】
図１０は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６１】
図８〜図１０に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、反射モードでの明るさを備えた表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００６２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では液晶表示装置に内蔵した反射板の例を挙げて説明したが、図３に示したような凸部型の反射部、もしくは図５に示したような凹部型の反射部を備えた単体の反射板を形成するものとしても勿論かまわない。また、製造工程に用いるフォトマスクの階調数、露光回数なども上記実施の形態に限らず、適宜変更が可能である。その他、上記実施の形態で挙げた製造条件、各部の寸法などの具体的な記載もほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の製造方法は、各階調毎に形状が異なる３階調以上のパターンを備えたフォトマスクを用いて感光性樹脂の露光を行うものであるから、特に反射板の形成プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程の負担を大きくすることなく、所望の指向性を有する反射層を形成することができ、反射モードにおいて明るい表示の液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】  同、液晶表示装置の表示領域を示す図であって、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図３】  同、液晶表示装置の製造方法、特に反射層の形成方法を示す工程断面図である。
【図４】  同、製造方法の一工程の他の例を示す断面図である。
【図５】  同、反射部を凹部としたときの工程断面図である。
【図６】  本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の等価回路図である。
【図７】  同、液晶表示装置の表示領域を示す断面図である。
【図８】  本発明の電子機器の一例を示す図である。
【図９】  本発明の電子機器の他の例を示す図である。
【図１０】  本発明の電子機器のさらに他の例を示す図である。
【図１１】  従来の指向性を有する反射層の形成方法を示す工程断面図である。
【符号の説明】
１  液晶表示装置
２  下基板（一方の基板）
３  上基板（他方の基板）
２３  液晶
２５，４１  凸部
２６  反射層
３５，４０，４６，４７  ハーフトーンマスク（フォトマスク）
３９  感光性レジスト（感光性樹脂）
５２  ＴＦＴ（スイッチング素子）
【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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