(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な第１の基板と、第２の基板と、前記第２の基板上に形成された下部絶縁膜と、前記第２の基板上に画素ごとに設けられたスイッチング素子と、前記下部絶縁膜上に設けられ画素の有効領域に対応して凹凸構造を有する絶縁層と、前記画素ごとに前記絶縁層上に前記凹凸構造を反映させた形状で設けられた反射膜と、前記第１の基板と前記第２の基板の前記反射膜側で挟み込まれた液晶層とを有するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、
前記画素ごとに、前記凹凸構造の形成領域において前記絶縁層と前記下部絶縁膜の間に略平面に設けられ、光反射層として機能し、前記スイッチング素子のソース電極と電気的に接続する上部電極と、
前記第２の基板と前記下部絶縁膜の間に略平面に設けられ、前記上部電極と蓄積容量を形成する下部電極とを有し、
前記凹凸構造の形成領域において前記上部電極の略全面に対応して前記下部電極が形成されていることを特徴とする、アクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項２】
前記凹凸構造は、不規則に配置された複数の線状の凸部と、前記凸部に囲まれた複数の凹部とからなる、請求項１に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子は、前記下部絶縁膜をゲート絶縁膜としゲート電極がゲート線に接続する薄膜トランジスタであり、複数のゲート線が相互に並列に配置し、画素ごとの前記下部電極は、当該画素に対応するゲート線に対して隣接するゲート線に電気的に接続する、請求項１または２に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項４】
前記凹凸構造の形成領域において、前記第２の基板上の前記下部絶縁膜の表面に段差が形成されていない、請求項１乃至３いずれか１項に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項５】
前記絶縁層が、前記凹凸構造の形状に応じてフォトリソグラフィ工程によりパターニングされた第１の層と、表面に前記凹凸構造を保持しつつ前記第１の層を被覆する第２の層とからなる、請求項１乃至４いずれか１項に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項６】
前記反射膜は、前記絶縁層を貫通するコンタクトホールを介して前記上部電極または前記ソース電極と電気的に接続される、請求項１乃至４いずれか１項に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項７】
前記ソース電極と前記反射膜は電気的に接続される、請求項１乃至４いずれか１項に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項８】
スイッチング素子が設けられた基板を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法において、
光を反射する反射部材を平坦な表面となるように前記基板に形成する工程と、
前記反射部材上に絶縁膜を形成後、前記絶縁膜を露光工程によりパターニングして凹凸形状の絶縁層を形成する工程と、
前記凹凸形状の絶縁層上に、前記アクティブマトリクス型液晶表示装置の液晶層を透過した光を反射するための反射膜を形成する工程と、を有し、
前記凹凸形状の絶縁層の略全面は、前記反射部材と重なって、前記反射部材の反射光を用いて形成されるものであることを特徴とする、アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記反射部材が前記アクティブマトリクス型液晶表示装置の蓄積容量の一方の電極として形成される、請求項８に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記凹凸形状の絶縁層を形成する工程が、所定の凹凸形状に対応して露光工程により第１のフォトレジスト層をパターニングする工程と、パターニングされた前記第１のフォトレジスト層上に第２のフォトレジスト層を形成する工程とを有し、
前記第１のフォトレジスト層のパターニングされた形状に応じて前記第２のフォトレジスト層の表面の形状が定まる、請求項８または９に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記凹凸形状の絶縁層を形成する工程が、所定の凹凸形状に対応して相対的に低露光量でフォトレジスト層を露光する工程と、コンタクトホールに対応して相対的に高露光量で前記フォトレジスト層を露光する工程とを有する、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス型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、アクティブマトリクス型液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、外部から液晶層へ入射してきた光を再び外部へと出射させる反射層を有する、反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型テレビジョン受像機やパーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ；personal digital assistant）、携帯電話機、各種端末、各種モニター装置などの機器における表示装置として、液晶表示装置が多用されている。中でも、表示画素ごとにスイッチング素子（アクティブ素子）を設け、個々の画素電極への電圧の印加をスイッチング素子によって制御するようにしたアクティブマトリクス型液晶表示装置が広く使われるようになってきている。スイッチング素子としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；thin film transistor）やＭＩＭ（金属／絶縁膜／金属構造；metal-insulator-matal）ダイオードなどが用いられる。アクティブマトリクス型液晶表示装置は、高解像度であって視野角が広く、高コントラスト比かつ多階調表示が可能であるという特徴を有している。
【０００３】
光源、表示装置、表示装置の視認者の位置関係に応じて、液晶表示装置には大きく分けて透過型と反射型の２種類がある。アクティブマトリクス型液晶表示装置の場合、従来は、液晶表示パネルの背後にバックライトと呼ばれる光源を配置しこの光源からの光が液晶表示パネル装置を透過するようにした透過型が一般的であった。しかしながら、透過型の場合、バックライトが消費する電力を無視することができず、バックライトを含む液晶表示装置全体として見た場合に、バックライトが、全消費電力の５０％以上を消費する例も少なくない。また、バックライトを設けることによって、液晶表示装置が、その分、厚くなったり重くなったりする、という問題点もある。
【０００４】
そこで、周囲光を反射することによって表示を行う反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置が実用化され、例えば、携帯電話機などの特に低消費電力であることを要求される機器に使用されるようになってきている。反射型の液晶表示装置は、表示パネルの前面から入射した光を反射させ、再び表示パネルの前面から出射させる構成となっている。このように周囲光を反射させる構成ため、反射型の液晶表示装置は光を反射する反射層を有するが、この反射層が鏡面であると、入射光が一方向のみに反射されることとなって実質的な視野角が極端に狭くなったり、干渉の影響で反射光の色づき現象が起きたり、モアレ縞が観察されたりすることになる。そこで、反射面に適当な微細な凹凸を設けることが行われている。
【０００５】
図１５は、従来の一枚偏光板方式の反射型アクティブマトリクス型液晶表示装置を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【０００６】
この液晶表示装置は、対向基板１と下部基板（ＴＦＴ基板）７との間に液晶層１４を挟持した構成のものである。対向基板１は、偏光板２、位相差板３、ガラス基板４、カラーフィルタ５、透明電極（共通電極）６等から構成されている。下部基板７は、ガラス基板８、ガラス基板８上に形成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタ９、凹凸構造のベースとなる第一の絶縁層からなる凸形状１０、その上に形成された第二の絶縁層であるポリイミド膜１１、薄膜トランジスタ９のソース電極１２に接続されて反射層（反射板）とともに画素電極として機能する反射電極１３から構成されている。対向基板１と下部基板７との間に、液晶層１４が位置する。反射電極１３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）などによって形成されている。
【０００７】
光源には反射光１６を利用する。反射光１６は、外部からの入射光１５が、偏光板２、位相差板３、ガラス基板４、カラーフイルタ５、透明電極６，液晶層１４を通過し、反射電極１３で反射されるものである。
【０００８】
この反射型液晶表示装置の表示性能としては、液晶透過状態のときに明るくかつ白い表示を呈することが要求される。この表示性能の実現には、様々な方位からの入射光１５を効率的に反射する必要がある。それゆえ、ポリイミド膜１１に凹凸構造を形成することで、その上に位置する反射電極１３に反射光を散乱させる機能を持たせることができる。したがって、反射電極１３の凹凸構造をどのように形成するかが、反射型液晶表示装置の表示性能を決めるのに重要となる。この凹凸構造のベースとなる凸形状１０は、例えば小半球状の孤立した多数の凸構造をガラス基板２０の面内方向にランダムに分散するように設けたものである。
【０００９】
図１６及び図１７は、この従来の反射型液晶表示装置における反射電極の製造方法を示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【００１０】
薄膜トランジスタの製造工程では、まずガラス基板２０上にゲート電極２１を形成する（図１６［ａ］）。続いて、ゲート絶縁膜２２、半導体層２３、ドーピング層２４を成膜する（図１６［ｂ］）。続いて、半導体層２３及びドーピング層２４をパターニングすることでアイランド２５を形成し（図１６［ｃ］）、さらに金属層を成膜後にパターニングしてソース電極２６、ドレイン電極２７を形成する（図１６［ｄ］）。その後、反射電極の製造工程に移る。
【００１１】
反射電極の製造工程では、まず感光性を有する有機系絶縁膜２８を形成する（図１６［ｅ］）。有機系絶縁膜２８としては、例えば、アクリル系のフォトレジストが使用される。続いて、フォトリソグラフィを施すことにより反射電極形成領域に凸部２９を形成し（図１６［ｆ］）、加熱により凸部２９を溶融させて滑らかな凸形状３０に変換する（図１７［ｇ］）。続いて、この上部を有機系絶縁膜３１で覆うことにより、より滑らかな凹凸面３２を形成する（図１７［ｈ］）。続いて、薄膜トランジスタのソース電極に反射電極を電気的に接続するためのコンタクト部３３を形成し（図１７［ｉ］）、その後に反射電極３４を形成する（図１７［ｊ］）。この反射電極の製造方法は、例えば特公昭６１−６３９０号公報などに開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の反射型アクティブマトリクス型液晶表示装置には、以下に述べるような課題が残されている。
【００１３】
第１に、凹凸構造を形成するためにフォトリソグラフィ工程を用いるが、その際使用するフォトレジスト（有機系絶縁膜２８）として、凹凸形状の微細な制御が必要なこともあって、一般には、アクリル系などの比較的感度の低いフォトレジストを使用する。そのため、凹凸形状を作るためのフォトリソグラフィ工程における必要な露光量が大きくなり、露光時間の長大化、ひいては工程時間の長大化の原因となる。
【００１４】
第２に、凹凸を形成するがために画素ごとのストレージ容量（蓄積容量）が小さくなり、フリッカが出やすいという問題点がある。一般的に蓄積容量を大きくするために、透過型アクティブマトリクス型液晶表示装置で行われているように、ゲート線と反射電極（画素電極）とをオーバラップさせる部分の面積を大きくすることが考えられる。しかし、上述したような反射型の液晶表示装置の場合、透過型のものと比べて、有機系絶縁膜２８及びポリイミド膜１１の厚さを無視することができず、ゲート線と画素電極との間隔が大きくなり、その分、十分なストレージ容量を確保するのが難しくなる。
【００１５】
第３に、反射電極の表面の凹凸形状を多数の小半球状のものとする場合、製造工程における上述の図１６［ｆ］の工程において、凸部２９は、相互に孤立した小円柱となる。この凸部２９の大きさは、典型的には、直径が１〜２０μｍ程度、高さが０．５〜５μｍ程度である。そのため、図１６［ｆ］の工程以降のプロセス（例えば基板洗浄工程、熱プロセス、成膜プロセスなど）において、下地と凸部２９との密着性が劣化し、凸部２９が剥がれてしまうことがある。このため、所期の形状の反射電極を形成することができなくなる。
【００１６】
本発明は、反射型アクティブマトリクス型液晶表示装置における上述した課題を解決することを目的とし、具体的には、反射電極が確実に形成され、反射電極（反射層）を形成するための露光量が少なくて済み、製造時間を短縮でき、製造プロセスが単純であり、画素ごとに十分なストレージ容量を確保できるアクティブマトリクス型液晶表示装置と、その製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、透明な第１の基板（図１のガラス基板４８に対応）と、第２の基板（図１のガラス基板５５に対応）と、第２の基板上に形成された下部絶縁膜と、第２の基板上に画素ごとに設けられたスイッチング素子と、下部絶縁膜上に設けられ画素の有効領域に対応して凹凸構造を有する絶縁層と、画素ごとに絶縁層上に凹凸構造を反映させた形状で設けられた反射膜と、第１の基板と第２の基板の反射膜側で挟み込まれた液晶層とを有するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、画素ごとに、凹凸構造の形成領域において絶縁層と下部絶縁膜の間に略平面に設けられ、光反射層として機能し、スイッチング素子のソース電極と電気的に接続する上部電極と、第２の基板と下部絶縁膜の間に略平面に設けられ、上部電極と蓄積容量を形成する下部電極とを有することを特徴とする。
【００１８】
ここで、凹凸構造の形成領域において上部電極の略全面に対応して下部電極が形成することが好ましい。
【００１９】
本発明においては、下部電極及び上部電極によって十分な大きさの蓄積容量を形成できるので、フリッカなどの問題が起こらない。また、絶縁層における凹凸構造をフォトリソグラフィによって形成することを考えると、上部電極が露光時に反射層として作用するので（上部電極が一部欠けている構成においては、その欠けている部分に下部電極が形成されていれば、その下部電極も反射層として作用する）、実質的に必要な露光量を減らすことができ、露光時間の短縮、ひいては液晶表示装置の生産性の向上を図ることができる。
【００２０】
本発明の液晶表示装置において、凹凸構造は、不規則に配置された複数の線状の凸部と、凸部に囲まれた多数の凹部とからなるものとすることが好ましい。このような凹凸構造を採用することにより、従来の孤立した半球状の凸部を用いる場合に比べ、凸部の剥がれが防止され、所望の形状の反射膜を確実に形成することができる。反射膜はスイッチング素子のソース電極に電気的に接続してもよく、この場合は、反射膜は、画素電極としても機能する反射電極となる。
【００２１】
絶縁層としては、例えば、凹凸構造の形状に応じてフォトリソグラフィ工程によりパターニングされた第１の層と、表面に凹凸構造を保持しつつ第１の層を被覆する第２の層とからなるものを使用することもできるし、単一のフォトレジスト層からなるものを使用することができる。単一のフォトレジスト層を使用し、かつ、反射膜と上部電極とを電気的に接続する必要がある場合には、露光量を変化させた複数回の露光により、表面の凹凸構造の形状と絶縁層を貫通するコンタクトホールとが形成されるようにしてもよい。
【００２２】
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、下部絶縁膜をゲート絶縁膜としゲート電極がゲート線に接続する薄膜トランジスタをスイッチング素子とするとともに、複数のゲート線を相互に並列に配置し、画素ごとの下部電極が、当該画素に対応するゲート線に対して隣接するゲート線に電気的に接続するようにすることが好ましい。凹凸構造の形成領域において、絶縁層の第２の基板側の表面に段差が形成されていないようにすることが好ましい。
【００２３】
さらに本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置では、第１の基板上に選択的に遮光層（ブラックマトリクス）を形成することができ、その場合には、第２の基板においてこの遮光層に対応する位置には反射膜が形成されないようにすることが好ましい。
【００２４】
また、下部電極を凹凸構造の形成領域において上部電極の全面に対応して形成することは必ずしも必要なく、上部電極の少なくとも一部分に対応して下部電極が形成されるようにしてもよい。
【００２５】
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法は、スイッチング素子が設けられた基板を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法において、基板に光を反射する反射部材を平坦な表面となるように基板に形成する工程と、反射部材上に絶縁膜を形成後、絶縁膜を露光工程によりパターニングして凹凸形状の絶縁層を形成する工程と、凹凸形状の絶縁層上にアクティブマトリクス型液晶表示装置の液晶層を透過した光を反射するための反射膜を形成する工程と、を有し、凹凸形状の絶縁層の略全面は、反射部材と重なって、反射部材の反射光を用いて形成されるものであることを特徴とする。
【００２６】
反射部材を設けていることにより、露光工程により凹凸構造を有する絶縁層を形成する際に必要な露光量を低減することができ、露光時間の短縮、さらには製造工程の短縮を図ることができる。
【００２７】
ここで反射部材は、平坦な表面となるように形成されることがさらに好ましい。また、反射部材をアクティブマトリクス型液晶表示装置の蓄積容量の一方の電極として形成することが好ましい。反射部材を蓄積容量の一方の電極（上部電極：アクティブ素子に接続する方の電極）として形成することにより、フリッカの防止を図ることができるようになる。また上部電極と反射部材とを別々に設ける必要がなくなり、蓄積容量形成のための工程を絶縁層の露光時間の短縮のために兼用することができて、さらに、工程時間の短縮を図ることができる。
【００２８】
本発明において、露光工程は、典型的には、ポジ型またはネガ型のフォトレジストを所定の形状にパターニングする工程である。
【００２９】
凹凸形状の絶縁層を形成する工程は、例えば、（１）所定の凹凸形状に対応して露光工程により第１のフォトレジスト層をパターニングする工程と、パターニングされた第１のフォトレジスト層上に第２のフォトレジスト層を形成する工程とを有し、第１のフォトレジスト層のパターニングされた形状に応じて第２のフォトレジスト層の表面の形状が定まる工程としてもよいし、あるいは、（２）所定の凹凸形状に対応して相対的に低露光量でフォトレジスト層を露光する工程と、コンタクトホールに対応して相対的に高露光量でフォトレジスト層を露光する工程とを有する工程としてもよい。
【００３０】
なお本発明において画素の有効領域とは、遮光層などによって覆われていないいわゆる開口率に寄与する領域のことであり、そこにおける液晶層の配向変化が画像表示として利用される領域のことである。
【００３１】
ここで、本発明において、上部電極と下部電極とからなる蓄積容量部を画素の有効領域のほぼ全域に設けることが好ましいことについてさらに説明する。上述したようにアクティブマトリクス型液晶表示装置には、大別して透過型と反射型とがあるが、反射型のものは、消費電力をより低減することが求められる機器に使用される。そのような機器は、透過型の液晶表示装置が使用される機器に比べ、表示速度はそれほど要求されないので、蓄積容量を大きくしたことに伴う表示速度の低下を防止することよりも、消費電力の低減することが優先され、そのため、蓄積容量部を大きくしたことにともなう動作速度の低下は許容される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施の一形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を示す模式断面図であり、概ね１画素分の領域の構成を、画素の中央部分を含む断面で切った形状（後述の図２におけるＡ−Ａ線で切った形状）として示している。この液晶表示装置は、水平及び垂直方向に複数の画素が２次元的に配列して構成されている。
【００３４】
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、反射型のものであって、画素ごとに設けられた反射電極５１を有する下部基板５０と、各画素に対して共通に設けられた透明電極（共通電極）５２を有する対向基板５３とを、両方の電極５１，５２が向き合うように対向配置させ、これら両基板５０，５３間に液晶層５４を封止した構成のものである。この液晶表示装置においても、図１５に示した従来の液晶表示装置と同様に、反射膜５１には凹凸構造が形成されている。ただし、凹凸構造の具体的な形状は、図１５に示したものとは相違して、具体的には後述するように、ランダムな網状に繋がった形状の凸部を有するものである。
【００３５】
この実施の形態では、反射膜５１は、画素ごとに設けられる画素電極としても機能するためのものであり、コンタクトホール７９（図２参照）により、画素ごとに設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（図１には示していない）のソース電極に電気的に接続している。反射膜５１は、アルミニウムなどの高反射効率金属によって形成されている。なお、本発明においては、反射膜５１を薄膜トランジスタのソース電極などに接続しない構成とすることも可能である。
【００３６】
下部基板５０は、ガラス基板５５と、ガラス基板５５上に形成された下部電極５８と、ＴＦＴのゲート絶縁膜としても使用され、下部電極５８上に形成された下部絶縁膜５６と、下部絶縁膜５６上に形成された上部電極５９と、上部電極59上に形成されたパッシベーション膜５７とを有している。下部絶縁膜５６としては、例えば、アルミニウム酸化膜、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜などが使用される。パッシベーション膜５７としては、シリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜などが使用される。さらに、下部基板５０には、反射膜５１に凹凸構造を形成するために、この凹凸構造に対応する形状にパターニングされてパッシベーション膜５７上に設けられた第１の絶縁層６０と、第１の絶縁層６０の全体を覆うように形成された第２の絶縁層６１とが設けられている。画素ごとに設けられる反射膜５１は、第２の絶縁層６１上に形成されている。第２の絶縁層６１は、パターニングされた第１の絶縁層６０及び第１の絶縁層６０が形成されていない部分のパッシベーション膜５７を覆うように設けられており、パターニングされた第１の絶縁層６０の形状に応じて表面に凹凸構造を有するようになっている。ただし、後述するように、コンタクトホール７９（図２）の形成部位では、第１の絶縁層６０及び第２の絶縁層６１は設けられていない。
【００３７】
第１の絶縁層６０は、感光性樹脂組成物（フォトレジスト）によって構成され、公知のフォトリソグラフィプロセスによってパターニングされている。フォトレジストは、ポジ型のものであってもネガ型のものであってもよい。例えば、アクリル系のフォトレジストを使用することができる。第２の絶縁層６１としては、ポリイミドなどを使用することもできるが、第２の絶縁層６１の形成後にコンタクトホールの形成部位の第２の絶縁層６１を取り除くことを考えると、第２の絶縁層６１もフォトレジストで形成することが好ましい。
【００３８】
対向基板５３には、ガラス基板４８と、ガラス基板４８上に形成されたカラーフィルタ６２とが設けられており、透明電極５２はカラーフィルタ６２上に形成されている。図には示していないが、反射膜５１及び透明電極５２の表面には、配向膜が形成され、配向処理（ラビング処理）が施されている。対向基板５３には、不図示の位相差板や偏光板が形成される。なお、カラーフィルタ６２の一部は、遮光層（ブラックマトリクス）４９に置き換えられている。
【００３９】
下部電極５８及び上部電極５９は、いずれも、画素ごとに設けられるものである。下部電極５８は、薄膜トランジスタのゲート電極やこのゲート電極と一体的に形成されるゲート線と同一工程で同一材料により形成されるものである。具体的には、クロムやモリブデンなどの金属材料から構成される。実際には、ある画素の下部電極は、その画素を制御するゲート線に隣接するゲート線（前段のゲート線という）に電気的に接続する。具体的には、画素領域においてその画素領域に向かって張り出すように前段のゲート線を形成すればよい。一方、上部電極５９は、その画素の薄膜トランジスタのソース電極と一体的に形成され、そのソース電極と同電位になっているものであり、例えばクロム、モリブデンなどの金属によって形成される。これら下部電極５８及び上部電極５９は、いずれも略平面であって、相互にほぼ重なり合い、これによって、電気的には、容量にたとえられる液晶セルに対して並列に設けられる蓄積容量を構成することになる。また、上部電極５９は、後述するように、フォトリソグラフィによる第１の絶縁層（フォトレジスト）６０のパターニングの際に、そのフォトレジストを通過した光を反射して再びフォトレジストに入射させる機能（反射部材としての機能）を有し、これにより、第１の絶縁層６０のパターニングのために必要な露光量を大幅に減少させることを可能にする。したがってこの観点からも、上部電極５９は、光反射率が高い金属を用い、平滑に設けることが好ましい。
【００４０】
図２は、下部基板５０における各層、各電極の配置を示す平面図であり、概ね１画素分の領域を示している。下部基板は複数の層や電極を積層した構成であるので、各層、各電極の形成領域を明示するために、（ａ），（ｂ）の２つの分図からなっている。これら（ａ），（ｂ）の分図は同一の領域を示したものであるが、（ａ）は反射膜５１の形成領域を含めたものであり、（ｂ）は（ａ）から反射膜５１を便宜上除いてみたものである。
【００４１】
図示するように、ゲート線（走査線）７１とデータ線（ドレイン線）７２とが相互に直交するように格子状に配置しており、隣接する２本のゲート線７１及び隣接する２本のデータ線７２で囲まれた矩形領域が１画素分の画素領域となる。ゲート線７１とデータ線７２との交点ごとにＴＦＴ７３が設けられており、ＴＦＴ７３のドレイン電極７５はデータ線７２に接続し、ＴＦＴ７３のゲート電極７４はゲート線７１に接続している。ＴＦＴ７３のソース電極７６は上部電極５９と一体となっており、上部電極５９と接続している。下部電極５８は、前段のゲート線７１がこの画素領域内に張り出すようにして形成されている。
【００４２】
反射膜５１は、後述するように、コンタクトホール７９によってソース電極７６に電気的に接続している。この種の反射型液晶表示装置の場合、ゲート線７１やデータ線７２の形成領域は画素の有効領域とはならないので、対向基板５３において、ゲート線７１やデータ線７２の形成位置にあわせて遮光層（ブラックマトリクス）４９を設けるのが一般的である。反射膜５１は、このような遮光層４９に対応する位置には形成されておらず、これによって、各画素ごとの反射膜５１が隣接する画素の反射膜から分離することになる。
【００４３】
反射膜５１における凹凸構造、すなわちパターニングされた第１の絶縁層による凹凸構造は、図示白抜き部分によりその凸部７７を示すように形成されている。第１の絶縁層が存在する部分が凸部となるからここでの凹凸構造は、基準となる面上に、ランダムな網状に繋がった形状の凸部７７が設けられた構成となっている。実際にはこの凸部７７は、各画素の有効領域に形成されており、ゲート線やドレイン線の上の領域には形成されていない。そこで、凸部７７が形成されている領域を凹凸構造の形成領域と呼ぶことにすると、上部電極５９及び下部電極５８は、凹凸構造の形成領域の直下の位置の略全面に形成されている。特に、図１、図２に示す例では、凹凸構造の形成領域の直下の位置には、ＴＦＴ７３の形成領域を除いて、必ず上部電極５９及び下部電極５８が配置するようになっている。ここでＴＦＴ７３の形成領域が除外されている理由は、ＴＦＴ７３の形成領域には、必然的に、ドレイン電極、チャネル領域、ゲート電極、ソース電極を配置する必要があり、ドレイン電極及びチャネル領域を配置する部分には上部電極５９を形成することはできず、ゲート電極を配置する部分には下部電極５８を形成することができないからである。
【００４４】
凹凸構造の形成領域の直下の位置の略全面に下部電極５８及び上部電極５９を形成することによって、凹凸構造の形成領域においては、パッシベーション膜５７の表面は、平滑であって、実質的に段差がない構造となる。このようにパッシベーション膜５７の表面に段差がなければ、第１の絶縁層６０をパターニングする際に、凸部の高さがそろった所望の形状で正確に凹凸構造を形成できるようになる。一方、凹凸構造の形成領域においてパッシベーション膜５７の表面に段差がある場合には、所望の凹凸形状を得るための露光量管理やマスクパターンの生成が煩雑なものとなる。
【００４５】
図３は、下部基板５０に形成される凹凸構造の平面形状を示す図であって、液晶表示装置のパネル表示領域の全体におけるパターンと、１画素分の領域におけるパターン（拡大図）を示している。この図３では、図２と異なって、連続した線状の凸部７７が黒色部で表されている。凸部７７間の白色部は、孤立した凹部７８である。線状の凸部７７はランダムな網目状に相互に接続している。結局、この凹凸構造によれば、周囲を凸部７７によって囲まれて孤立した多数の凹部７８が、不規則に配置されていることになる。凹部７８は、不規則に配置された多数の線状の凸部７７によって囲まれた部分（多角形状）からなる。
【００４６】
このように構成することにより、凸部７７に対応した形状を有するパターニングされた第１の絶縁層６０と下地（パッシベーション膜５７）との接触面積を大きくできることから、下地膜との密着性を向上できるので、膜剥れのない良好な凹凸構造を実現できる。
【００４７】
図４は、薄膜トランジスタの形成領域を含む部分の下部基板５０の構成を示す模式断面図であり、図２におけるＢ−Ｂ線での断面に対応している。この図では、パッシベーション膜５７は省略されている。ＴＦＴ７３のソース電極７６の近傍の位置において、第２の絶縁層６１にコンタクトホール７９が形成されており、反射膜５１（アルミニウム膜）がこのコンタクトホールを充填することにより、反射膜５１がＴＦＴ７３のソース電極７６及び上部電極５９と電気的に接続するようになっている。
【００４８】
なお、図２及び図４に示した例では、ＴＦＴ７３の形成領域にも反射膜５１における凹凸構造が設けられているが、ＴＦＴ７３の直上の位置には凹凸構造（凸部７７）を設けないようにすることもできる。
【００４９】
なお、コンタクトホール７９の形成位置はソース電極７６の近傍（あるいはソース電極７６そのもの）に限られるものではなく、ソース電極７６に電気的に接続した上部電極５９の任意の位置にコンタクトホール７９を形成することができる。特に、ポジ型のフォトレジストを用いる場合には、コンタクトホール７９の形成位置を十分に露光する必要があるから、光反射率が高い上部電極５９上にコンタクトホール７９が形成されるようにすることが好ましい。
【００５０】
次に、この液晶表示装置の製造方法について、図５及び図６を用いて説明する。説明の簡単のため、図５及び図６には、パッシベーション膜５７は記載されていない。本実施の形態において、対向基板５３の製造工程は従来から公知のものと同じであるので、ここでは、下部基板５０の製造工程を中心に説明する。
【００５１】
まず、ガラス基板５５の全面にクロム（Ｃｒ）をスパッタリング法により５０ｎｍ厚に形成し（工程［ａ］）、その後、このクロム層をパターニングして、ゲート線、ゲート電極７４及び下部電極５８とする（図５の工程［ｂ］）。この工程［ｂ］が１回目のフォトレジスト工程（１ＰＲ）である。以下、ｎ回目のフォトレジスト工程をｎＰＲのように記述する。
【００５２】
次に、ゲート絶縁膜ともなる下部絶縁膜５６をプラズマＣＶＤ法により厚さ４００ｎｍに成膜し、ＴＦＴのチャネル領域となるべき半導体膜８０をプラズマＣＶＤ法により厚さ２００ｎｍに成膜する。半導体膜８０は、適切なドーピング層を含んでいてもよい（工程［ｃ］）。そして、半導体膜８０をＴＦＴ７３の半導体層８１にパターニングする（工程［ｄ］：２ＰＲ）。半導体層８１のパターニング後、クロム層、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）層をスパッタリング法によりそれぞれ５０ｎｍ厚に形成する（工程［ｅ］）。クロム層及びＩＴＯ層のパターニングにより、ドレイン線、ドレイン電極７５、ソース電極７６及び上部電極５９を形成する（工程［ｆ］：３ＰＲ）。
【００５３】
次に、第１の絶縁層６０（厚さ３μｍ）を全面に形成する（工程［ｇ］）。その後、所望の凹凸形状が得られるように、フォトリソグラフィ工程により、第１の絶縁層６０をパターニングする（工程［ｈ］：４ＰＲ）。第１の絶縁層６０としては、ポジ型のフォトレジストを使用してもよいし、ネガ型のフォトレジストを使用してもよい。一般には、あまり感度の高くないフォトレジストが使用されるが、本実施の形態の場合、少なくとも凹凸形状の形成領域において、第１の絶縁層６０の下側に、光反射率が高い金属を用いて表面が平滑になるように設けられた上部電極５９が形成されている。第１の絶縁層６０のパターニングの際には、パターンを図示上側から露光されるわけであるが、第１の絶縁層６０を通過した光は上部電極５９の表面で反射され、再び第１の絶縁層６０に入射することになる。したがって、このような上部電極５９による反射の影響がない場合に比べ、パターニングに必要な実質的な露光量を約半分程度にすることが可能となり、露光時間の短縮、工程時間の短縮などを図ることができる。
【００５４】
上述のような第１の絶縁層６０のパターニングが終了したら、凹凸構造においてあまり急峻な形状とならないようにするために、表面形状変換プロセスを実施する（工程［ｉ］）。表面形状変換プロセスは、例えば、窒素雰囲気中でオーブンにより２６０℃かつ１時間の処理を行うことによって実行される。これにより、凹凸の傾斜角度は、熱処理前に６０〜８０度程度であったものが、熱処理後には１０〜４０度程度まで変化し、凹凸形状としても、矩形状からサインカーブ状の滑らかな凸部に変化する。もちろん、表面形状を変化させる方法としては、熱処理に限定されるものではなく、例えば、薬品による部分的な溶解処理をもちいてもよい。
【００５５】
次に、第２の絶縁層６１を約１μｍ厚に形成する（工程［ｊ］）。このとき、上述のようにパターニングされた第１の絶縁層６０の凹凸形状に基づいて第２の絶縁層６１の表面にも凹凸形状が形成されるように、第２の絶縁層６１の材質、厚さ、形成方法等を選択する。次に、コンタクトホール７９を形成する（工程［ｋ］；６ＰＲ）。コンタクトホール７９の形成を考慮すると、第２の絶縁層６１自体をフォトレジストで構成することが好ましい。
【００５６】
その後、アルミニウム膜をスパッタリング法により３００ｎｍ厚に形成し、所定の形状にこのアルミニウム膜をパターニングして、反射膜５１を形成する（工程［ｌ］：６ＰＲ）。このときコンタクトホール７９内にもアルミニウム膜が堆積するようにし、反射膜５１とソース電極７６、上部電極５９とが電気的に接続するようにする。アルミニウムのパターニングには、例えば、６０℃に加熱したリン酸、酢酸及び硝酸からなる混合液からなるエッチング液を使用するウェットエッチング処理を用いることができる。
【００５７】
その後、ゲート線の端子出しなどの処理を行うことによって、下部基板５０が完成する。反射膜５１の表面の凹凸最大段差は１μｍ程度であり、上述したように、凹凸の平面形状はランダムな形状になっている。もちろん、凹凸段差は、所望とする反射光学特性に必要とする高さにより決定すればよく、０．４〜５μｍの範囲であれば、良好な反射光学特性が得られる。
【００５８】
その後、下部基板５０と対向基板５３とを、対向するようにして重ね合わせた。なお、下部基板５０及び対向基板５３は、配向処理が施され、プラスチック粒子等のスペーサを介して、パネル周辺部にエポキシ系の接着剤を塗ることにより貼り合わされる。その後液晶を注入し液晶層５４とすることで、反射型液晶表示装置が完成する。
【００５９】
なお上述の製造工程において、ゲート絶縁膜には例えばシリコン窒化膜、半導体層には例えばアモルファスシリコン膜、ドーピング層には例えばｎ型化アモルファスシリコン膜を使用される。これらのプラズマＣＶＤ条件は、一例は以下に示すようなものである。シリコン酸化膜の場合、反応ガスにシランと酸素ガスを用い、ガス流量比（シラン／酸素）０．１〜０．５程度、成膜温度２００〜３００℃、圧力１３３Ｐａ、プラズマパワー２００Ｗとする。シリコン窒化膜の場合、反応ガスにシランとアンモニアガスを用い、ガス流量比（シラン／アンモニア）０．１〜０．８、成膜温度２５０℃、圧力１３３Ｐａ、プラズマパワー２００Ｗとする。アモルファスシリコン膜の場合、反応ガスにシランと水素ガスを用い、ガス流量比（シラン／水素）０．２５〜２、成膜温度２００〜２５０℃、圧力１３３Ｐａ、プラズマパワー５０Ｗとする。ｎ型化アモルファスシリコン膜の場合、反応ガスにシランとホスフィンを用い、ガス流量比（シラン／フォスフィン）１〜２、成膜温度２００〜２５０℃、圧力１３３Ｐａ、プラズマパワー５０Ｗとする。
【００６０】
また、これらの膜をパターニングする際の処理の一例は以下のようなものである。シリコン窒化膜及びアモルファスシリコン層のパターニングには、ドライエッチングを用いることができる。シリコン窒化膜のエッチングには、エッチングガスに四塩化フッ素と酸素ガスを用い、反応圧力０．６６５〜３９．９Ｐａ、プラズマパワー１００〜３００Ｗとする。アモルファスシリコン層のエッチングには、塩素と水素ガスを用い、反応圧力０．６６５〜３９．９Ｐａ、プラズマパワー５０〜２００Ｗとする。ゲート電極等に用いるＣｒ層のエッチングには、過塩化水素酸と硝酸第２セリウムアンモニウムの混合水溶液を用いることができる。
【００６１】
上述した例では、ソース電極及びドレイン電極にＣｒ、ゲート電極にＣｒ金属を用いたが、各電極材料はこれらに限定されない。これ以外の電極材として、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ等の単層膜、またはこれらの組み合わせによる積層膜を採用してもよい。
【００６２】
次に、この実施の形態における変形例を説明する。いずれの変形例でも、対向基板側の構成は同じであるので、下部基板側の構成のみを図示する。
【００６３】
図７に示したものは、図１に示したものと同様の構成のものであるが、凹凸構造の形成領域の一部において上部電極５９が設けられていない構成を示している。ただし、凹凸構造の形成領域において、上部電極５９が設けられていない部分であっても下部電極５８は設けられている。その結果、第１の絶縁層６０のパターニングのための露光時において、上部電極５９が設けられていない部分に関しては、下部電極５８の表面からの反射光が露光に寄与する。
【００６４】
図８に示したものは、図１に示したものと同様の構成のものであるが、凹凸構造の形成領域の一部において上部電極５９が設けられていない構成を示している。下部電極５８は、凹凸構造の形成領域のうち上部電極５９が設けられている部分には設けられているが、上部電極５８が設けられていない部分については、その一部のみに設けられている。すなわち、凹凸構造の形成領域における上部電極５９の欠落領域に対し、下部電極５８が一部張り出すように設けられている。
【００６５】
図９に示したものは、図１に示したものと同様の構成のものであるが、凹凸構造の形成領域の一部において上部電極５９が設けられていないとともに、凹凸構造の形成領域において上部電極５９が形成されている領域の一部において、下部電極５８が設けられていない構成を示している。凹凸構造の形成領域のうち上部電極５９が設けられていない部分には下部電極５８も設けられていない。
【００６６】
このように凹凸構造の形成領域の一部において上部電極５９及び／または下部電極５８が設けられていない構成も、本発明の範疇に含まれるものである。もっとも、例えば、凹凸領域の形成領域の全面積の半分以上の領域に上部電極５９や下部電極５８を設けないようにすることは、第１の絶縁層６０のパターニング時の露光時間を短縮するという本発明の目的を達することが難しくなるので、適切ではない。
【００６７】
図１０は、さらに別の変形例を示している。この例は、図６に示された工程［ｉ］（表面形状変換プロセス）を省略した場合を示している。表面形状変換プロセスを省略した場合には、図示されるように、反射膜５１の凹凸構造がより急峻なものとなる。もちろん、図７〜図９に示す上部電極５９及び下部電極５８の位置関係を、図１０に示す例に適用することも可能である。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、第１の絶縁層６０と第２の絶縁層６１とを単一の絶縁層（フォトレジスト層）として形成することも可能である。その場合、コンタクトホールなどのような深い凹部と、反射膜の表面の凹凸構造のための浅い凹部の両方を単一のフォトレジスト層から形成する必要があるから、ハーフトーンフォトレジスト法を使用することが好ましい。図１１は、このハーフトーンフォトレジスト法を使い、単一の絶縁層を用いる場合の下部基板の製造工程を示す断面図である。
【００６９】
上述と同様の工程により上部電極５９のパターニング（図５の工程［ｆ］）までが終了したものとし、この状態での基板を符号６３で表す。
【００７０】
まず、図１１（ａ）に示すように、基板６３上に、典型的にはポジ型のフォトレジストである絶縁層６４を１〜５μｍの厚さに塗布する。次に、凹凸構造における凸部に対応する部分が遮光領域であるようなフォトマスク６５を使用して、図１１（ｂ）に示すように、絶縁層６４に対して均一に低照度で露光を行う。図示矢印は、照射される光を示している。
【００７１】
次に、コンタクトホールに対応する透過部を開口した第２のフォトマスク６６を用いて、図１１（ｃ）に示すように、コンタクトホール部を均一に高照度で露光を行う。この例の場合、コンタクトホール部の形成位置は、光反射率が十分に高い上部電極上の位置とすることが好ましい。露光後、図１１（ｄ）に示すように現像を行う。これにより、高照度露光部分（コンタクトホール部）の樹脂は絶縁層（フォトレジスト）６４は完全に除去されるとともに、低照度露光部分（凹凸構造の凹部）の絶縁層６４は初期の膜厚に対して約４０％残膜するようにする。次に、図１１（ｅ）に示すように、表面形状変換プロセスとして２００℃で６０分間の加熱処理を行うことにより、熱だれ現象によって上述したような状態の樹脂を変形させ、滑らかな凹凸形状とする。その後、図１１（ｆ）に示すように、アルミニウム薄膜をスパッタリング法によって２００ｎｍの厚さに形成し、パターニングすることにより、反射膜５１を形成する。
【００７２】
以上のような工程により、比較的滑らかな凹凸構造を有する反射膜５１が形成される。この製造工程によれば、感光性樹脂のフォトプロセスの回数を削減することが可能となっており、下部基板の製造に必要なコストの低減も可能となっている。
【００７３】
上述した工程は、図１に断面形状を示す下部基板のみならず、図７〜図９のそれぞれに示す断面形状（凹凸構造の形成領域、上部電極、下部電極の位置関係が異なっている）の下部電極を製造する際にも適用できるものである。
【００７４】
次に、本発明の別の実施の形態の反射型アクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。図１〜図４に示した液晶表示装置では、下部電極は前段のゲート線に電気的に接続されていたが、この実施の形態では各画素の下部電極を共通電位とする構成としている。図１２は、この実施の形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置における下部基板５０の構成を示す模式平面図であり、図１３は、この液晶表示装置の構成を示す模式断面図である。図１３は、図１２におけるＣ−Ｃ線断面に対応している。図１２及び図１３において、図１〜図４と同じ参照符号が付与されたものは、図１〜図４におけるものと同じ構成要素である。図１２においては、他の構造が見やすくなるように便宜上、反射膜５１は図示されていないが、反射膜５１の存在領域は、図２（ａ）におけるものと同様である。
【００７５】
図１２及び図１３に示す液晶表示装置では、図１〜図４における前段のゲート線に接続された下部電極の代わりに、共通電極線９１に接続した下部電極９０を備えている。共通電極線９１は、ゲート線７１の延びる方向に配列した隣接する画素の下部電極９１を相互に電気的に接続するものであり、各下部電極９０は、共通電極線９１を介して共通電位、例えば接地されている。凹凸構造の形成領域の全面にわたって上部電極５９が形成されており、下部電極９０は、凹凸構造の形成領域においては、上部電極５９が形成されている領域のほぼ全域に形成されている。
【００７６】
このような液晶表示装置においても、第１の絶縁層６０をフォトリソグラフィ工程によってパターニングする際に、上部電極５９による光反射の寄与を利用することができ、パターニング時の露光時間を短縮することができる。
【００７７】
図１４は、上記の各実施の形態の液晶表示装置の等価回路図であり、（ａ）は図１〜図４に示す液晶表示装置を示し、（ｂ）は図１２、図１３に示す液晶表示装置の等価回路を示している。これらの図において、破線に囲まれた部分が１画素分の領域である。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、第２の基板を含む下部基板側において下部絶縁膜上に設けられ画素の有効領域に対応して凹凸構造を有する絶縁層と、画素ごとに、凹凸構造の形成領域において絶縁層と下部絶縁膜の間に設けられ、スイッチング素子の電極と電気的に接続するとともに反射膜に電気的に接続する上部電極と、第２の基板と下部絶縁膜の間に設けられ、上部電極と蓄積容量を形成する下部電極とを備えることにより、下部電極及び上部電極によって十分な大きさの蓄積容量を形成できるので、フリッカなどの問題が起こらなくなる。
【００７９】
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法は、下部絶縁膜を堆積する工程と、堆積された下部絶縁膜上に、画素ごとに、光に対する反射能を有する反射部材をパターニングして形成する工程と、下部絶縁膜及び反射部材上に凹凸構造を有する絶縁層を形成する工程と、凹凸構造を有する絶縁層上に反射膜を形成して反射膜とする工程と、を有し、絶縁層における凹凸構造は、露光工程によって形成されるようにすることにより、絶縁層における凹凸構造をフォトリソグラフィによって形成する際に、上部電極及び下部電極が露光時に光反射層として作用するので、実質的に必要な露光量を減らすことができ、露光時間の短縮、さらには生産性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【００８０】
また、反射部材を蓄積容量の一方の電極とすることにより、構造上、フリッカの防止を図ることができるようになるともに、上部電極と反射部材とを別々に設ける必要がなくなり、製造上、蓄積容量形成のための工程を絶縁層の露光時間の短縮のために兼用することができて、さらに、工程時間の短縮を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を示す模式断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置における下部基板の構成を示す模式平面図である。
【図３】下部基板に形成される凹凸構造の平面形状を示す図である。
【図４】薄膜トランジスタの形成領域を含む部分の構成を示す模式断面図である。
【図５】図１に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置を製造するための手順を示す断面図であって、［ａ］〜［ｇ］の順に工程が進行する。
【図６】図５に示した工程に引き続き、図１に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置を製造するための手順を示す断面図であって、［ｈ］〜［ｌ］の順に工程が進行する。
【図７】図１に示す実施の形態の変形例を示す図である。
【図８】図１に示す実施の形態の変形例を示す図である。
【図９】図１に示す実施の形態の変形例を示す図である。
【図１０】図１に示す実施の形態の変形例を示す図である。
【図１１】アクティブマトリクス型液晶表示装置を製造するための別の手順を示す断面図であって、［ａ］〜［ｆ］の順に工程が進行する。
【図１２】本発明の別の実施の形態のアクティブマトリクス型液晶表示装置における下部基板の構成を示す模式平面図である。
【図１３】図１２に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を示す模式断面図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）はアクティブマトリクス型液晶表示装置の等価回路図である。
【図１５】従来の反射型液晶表示装置を示す断面図である。
【図１６】従来の反射型液晶表示装置の製造方法を示す断面図であり、［ａ］〜［ｆ］の順に工程が進行する。
【図１７】図１６に示した工程に引き続く従来の反射型液晶表示装置の製造方法を示す断面図であり、［ｇ］〜［ｊ］の順に工程が進行する。
【符号の説明】
４８，５５    ガラス基板
４９    遮光層（ブラックマトリクス）
５０    下部基板
５１    反射膜
５２    透明電極
５３    対向基板
５４    液晶層
５６    下部絶縁膜
５７    パッシベーション膜
５８    下部電極
５９    上部電極
６０    第１の絶縁層
６１    第２の絶縁層
７１    ゲート線
７２    データ線（ドレイン線）
７３    ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
７４    ゲート電極
７５    ドレイン電極
７６    ソース電極
７７    凸部
７８    凹部
７９    コンタクトホール
【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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