(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を介して対向配置される第１及び第２の基板を有し、ゲート信号線とドレイン信号線の交差によって定義される複数の画素領域を有する液晶表示装置であって、
前記第１の基板の前記画素領域内に光透過領域と光反射領域を有し、この画素領域に画素領域の周辺を縁とする凹部が設けられているとともに前記光透過領域に相当する部分に開口が形成された有機材料からなる第１の層と、この第１の層の上面に形成された反射膜からなる第１の画素電極と、前記第１の層の開口部に形成された光透過性の第２の画素電極とが形成され、
前記第２の基板の液晶側に、下地層上に形成される対向電極が形成され、該下地層の表面は前記画素領域の周辺に対応する位置を縁とする凸部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記下地層はカラーフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記カラーフィルタは、前記開口に対向する位置で突出部を有することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記下地層は、前記開口に対向する位置で凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
液晶を介して対向配置される第１及び第２の基板を有し、ゲート信号線とドレイン信号線の交差によって定義される複数の画素領域を有する液晶表示装置であって、
前記第１の基板の前記画素領域内に光透過領域と光反射領域を有し、この画素領域に画素領域の周辺を縁とする凹部が設けられているとともに前記光透過領域に相当する部分に開口が形成された有機材料からなる第１の層と、この第１の層の上面に形成された反射膜からなる第１の画素電極と、前記第１の層の開口部に形成された光透過性の第２の画素電極とが形成され、
前記第２の基板の液晶側に、カラーフィルタと前記画素領域の周辺に対応する位置を縁とする凸部が設けられた有機材料からなる第２の層と、この第２の層の上面に形成された対向電極とが形成され、
前記カラーフィルタは前記第１の層の開口部に対向する部分にて突起部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタの突起部は、前記開口に対向する位置に形成されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【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係り、たとえば反射型あるいは部分透過型と称される液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶を介して対向配置される各基板を外囲器とし、該液晶の広がり方向に多数の画素が形成されて構成されている。
【０００３】
各画素にはその部分の液晶に独立に電界を発生せしめる手段が設けられ、該電界によって液晶の光透過率を制御させるようになっている。
【０００４】
そして、反射型と称されるものは、観察側の基板と異なる他の基板の液晶側の面に反射膜を備え、該観察側からの太陽等の外来光を液晶に透過させた後に該反射膜によって反射させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように構成された液晶表示装置は、反射光による反射強度がいまだ充分でないとともに、各基板に介在される液晶のギャップに誤差が生じた場合に表示のコントラストが低下してしまうことが指摘されるに至った。
【０００６】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的は、反射強度およびコントラストの良好な液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０００８】
手段１．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち、一方の基板の液晶側の面の画素領域に第１の下地層の上方に形成される反射膜からなる画素電極を少なくとも有し、他方の基板の液晶側の面の画素領域に第２の下地層上に形成される対向電極が形成され、
前記第１の下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする斜面が滑らかな凹部が形成されているとともに、前記第２の下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする斜面が滑らかな凸部が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
手段２．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち、一方の基板の液晶側の面の画素領域に第１の下地層の上方に形成される反射膜からなる画素電極を少なくとも有し、他方の基板の液晶側の面の画素領域に第２の下地層上に形成される対向電極が形成され、
前記第１の下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする斜面が滑らかな凹部が形成されているとともに、前記第２の下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする斜面が滑らかな凸部が形成され、
該凹部の表面と凸部の表面はそれらを重ねあわせた場合にほぼ勘合するような形状となっていることを特徴とするものである。
【００１０】
手段３．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち、一方の基板の液晶側の面の画素領域に第１の下地層の上方に形成される反射膜からなる画素電極を少なくとも有し、他方の基板の液晶側の面の画素領域に第２の下地層上に形成される対向電極が形成され、
前記第１の下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする斜面が滑らかな凹部が形成されているとともに、前記第２の下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする斜面が滑らかな凸部が形成され、
前記第２の下地層に形成された凸部の傾斜の角度は５〜１５°とし、前記第１の下地層に形成された凹部の傾斜の対応する個所の角度はそれよりも小さくなっていることを特徴とするものである。
【００１１】
手段４．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち、一方の基板の液晶側の面の画素領域に第１の下地層の上方に形成される反射膜からなる画素電極を少なくとも有し、他方の基板の液晶側の面の画素領域に第２の下地層上に形成される対向電極が形成され、
前記第１の下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする斜面が滑らかな凹部が形成されているとともに、前記第２の下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする斜面が滑らかな凸部が形成され、
前記第１の下地層に形成された凹部の傾斜の角度および前記第２の下地層に形成された凸部の傾斜の角度がいずれも１０〜１５°となっていることを特徴とするものである。
【００１２】
手段５．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち、一方の基板の液晶側の面の画素領域に第１の下地層の上方に形成される反射膜からなる画素電極を少なくとも有し、他方の基板の液晶側の面の画素領域に第２の下地層上に形成される対向電極が形成され、
前記第１の下地層の表面は画素領域にて複数の領域に分割されその分割部を縁とする斜面が滑らかな凹部が形成されているとともに、
前記第２の下地層の表面は前記第１の下地層の分割された領域に対応して分割されその分割部を縁とする斜面が滑らかな凸部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
手段６．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち、一方の基板の液晶側の面に光透過領域と光反射領域からなる画素領域を有し、この画素領域に画素領域の周辺を縁とする凹部が設けられているとともに前記光透過領域に相当する部分に開口が形成された有機材料からなる第１の層と、この第１の層の上面に形成された反射膜からなる第１の画素電極と、前記層の開口部に形成された光透過性の第２の電極とが形成され、
他方の基板の液晶側の画素領域に下地層上に形成される対向電極が形成され、該下地層の表面は画素領域の周辺を縁とする凸部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
手段７．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち、一方の基板の液晶側の面に光透過領域と光反射領域からなる画素領域を有し、この画素領域に画素領域の周辺を縁とする凹部が設けられているとともに前記光透過領域に相当する部分に開口が形成された有機材料からなる第１の層と、この第１の層の上面に形成された反射膜からなる第１の画素電極と、前記第１の層の開口部に形成された光透過性の第２の電極とが形成され、
他方の基板の液晶側の画素領域にカラーフィルタと該画素領域の周辺を縁とする凸部が設けられた有機材料からなる第２の層と、この第２の層の上面に形成された対向電極とが形成され、
前記カラーフィルタは前記第１の層の開口部に対向する部分にて突起部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
手段８．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段１、２、３、４、５のうちいずれかの構成を前提として、第２の下地層はカラーフィルタであることを特徴とするものである。
【００１６】
手段９．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段６の構成を前提として、下地層はカラーフィルタであることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。
【００１８】
実施例１．
《等価回路》
図２は、本発明による液晶表示装置の一実施例を示す等価回路図である。同図は等価回路図であるが、実際の幾何学的配置に対応させて描いている。
【００１９】
同図において、液晶を介して互いに対向配置される一対の透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２があり、該液晶は一方の透明基板ＳＵＢ１に対する他方の透明基板ＳＵＢ２の固定を兼ねるシール材ＳＬによって封入されている。
【００２０】
シール材ＳＬによって囲まれた前記一方の透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面には、そのｘ方向に延在しｙ方向に並設されたゲート信号線ＧＬとｙ方向に延在しｘ方向に並設されたドレイン信号線ＤＬとが形成されている。
【００２１】
各ゲート信号線ＧＬと各ドレイン信号線ＤＬとで囲まれた領域は画素領域を構成するとともに、これら各画素領域のマトリクス状の集合体は液晶表示部ＡＲを構成するようになっている。
【００２２】
各画素領域には、その片側のゲート信号線ＧＬからの走査信号によって作動される薄膜トランジスタＴＦＴと、この薄膜トランジスタＴＦＴを介して片側のドレイン信号線ＤＬからの映像信号が供給される画素電極ＰＸが形成されている。
【００２３】
この画素電極ＰＸは、他方の透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面の各画素領域に共通に形成された対向電極ＣＴ（図示せず）との間に電界を発生させ、この電界によって液晶の光透過率を制御させるようになっている。
【００２４】
前記ゲート信号線ＧＬのそれぞれの一端は前記シール材ＳＬを超えて延在され、その延在端は垂直走査駆動回路Ｖの出力端子が接続される端子を構成するようになっている。また、前記垂直走査駆動回路Ｖの入力端子は液晶表示パネルの外部に配置されたプリント基板からの信号が入力されるようになっている。
【００２５】
垂直走査駆動回路Ｖは複数個の半導体装置からなり、互いに隣接する複数のゲート信号線どおしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装置があてがわれるようになっている。
【００２６】
同様に、前記ドレイン信号線ＤＬのそれぞれの一端は前記シール材ＳＬを超えて延在され、その延在端は映像信号駆動回路Ｈｅの出力端子が接続される端子を構成するようになっている。また、前記映像信号駆動回路Ｈｅの入力端子は液晶表示パネルの外部に配置されたプリント基板からの信号が入力されるようになっている。
【００２７】
この映像信号駆動回路Ｈｅも複数個の半導体装置からなり、互いに隣接する複数のドレイン信号線どおしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装置があてがわれるようになっている。
【００２８】
前記各ゲート信号線ＧＬは、垂直走査回路Ｖからの走査信号によって、その一つが順次選択されるようになっている。
【００２９】
また、前記各ドレイン信号線ＤＬのそれぞれには、映像信号駆動回路Ｈｅによって、前記ゲート信号線ＧＬの選択のタイミングに合わせて映像信号が供給されるようになっている。
【００３０】
なお、上述した実施例では、垂直走査駆動回路Ｖおよび映像信号駆動回路Ｈｅは透明基板ＳＵＢ１に搭載された半導体装置を示したものであるが、たとえば透明基板ＳＵＢ１とプリント基板との間を跨って接続されるいわゆるテープキャリア方式の半導体装置であってもよく、さらに、前記薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層が多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）から構成されるにともない、透明基板ＳＵＢ１面に前記多結晶シリコンからなる半導体素子を配線層とともに形成されたものであってもよい。
【００３１】
《透明基板ＳＵＢ１側の画素の構成》
図３は、透明基板ＳＵＢ１側の前記各画素領域のうちの一の画素領域の一実施例を示す平面図である。また、図１は図３のＩ−Ｉ線における断面図を示している。
【００３２】
図３において、透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に、まず、ｘ方向に延在しｙ方向に並設される一対のゲート信号線ＧＬが形成されている。
【００３３】
これらゲート信号線ＧＬは後述の一対のドレイン信号線ＤＬとともに矩形状の領域を囲むようになっており、この領域を画素領域として構成するようになっている。
【００３４】
このようにゲート信号線ＧＬが形成された透明基板ＳＵＢ１の表面にはたとえばＳｉＮからなる絶縁膜ＧＩ（図１参照）が該ゲート信号線ＧＬをも被って形成されている。
【００３５】
この絶縁膜ＧＩは、後述のドレイン信号線ＤＬの形成領域においては前記ゲート信号線ＧＬに対する層間絶縁膜としての機能を、後述の薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域においてはそのゲート絶縁膜としての機能を、後述の容量素子Ｃａｄｄの形成領域においてはその誘電体膜としての機能を有するようになっている。
【００３６】
そして、この絶縁膜ＧＩの表面であって、前記ゲート信号線ＧＬの一部に重畳するようにしてたとえばアモルファスＳｉからなる半導体層ＡＳが形成されている。
【００３７】
この半導体層ＡＳは、薄膜トランジスタＴＦＴのそれであって、その上面にドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２を形成することにより、ゲート信号線ＧＬの一部をゲート電極とする逆スタガ構造のＭＩＳ型トランジスタを構成することができる。
【００３８】
ここで、前記ドイレン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２はドレイン信号線ＤＬの形成の際に同時に形成されるようになっている。
【００３９】
すなわち、ｙ方向に延在されｘ方向に並設されるドレイン信号線ＤＬが形成され、その一部が前記半導体層ＡＳの上面にまで延在されてドレイン電極ＳＤ１が形成され、また、このドレイン電極ＳＤ１と薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル長分だけ離間されてソース電極ＳＤ２が形成されている。
【００４０】
このソース電極ＳＤ２は半導体層ＡＳ面から画素領域側の絶縁膜ＧＩの上面に至るまで若干延在され、後述の反射膜を兼ねる画素電極ＰＸとの接続を図るためのコンタクト部ＣＮが形成されている。
【００４１】
なお、半導体層ＡＳとドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２との界面には高濃度の不純物がドープされた薄い層が形成され、この層はコンタクト層として機能するようになっている。
【００４２】
このコンタクト層は、たとえば半導体層ＡＳの形成時に、その表面にすでに高濃度の不純物層が形成されており、その上面に形成したドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２のパターンをマスクとしてそれから露出された前記不純物層をエッチングすることによって形成することができる。
【００４３】
このように薄膜トランジスタＴＦＴ、ドイレン信号線ＤＬ、ドレイン電極ＳＤ１、およびソース電極ＳＤ２が形成された透明基板ＳＵＢ１の表面にはたとえばＳｉＮ等の無機材料層からなる保護膜ＰＳＶ１、樹脂等の有機材料層からなる保護膜ＰＳＶ２（図１参照）が形成されている。この保護膜ＰＳＶ１、２は前記薄膜トランジスタＴＦＴの液晶との直接の接触を回避する層で、該薄膜トランジスタの特性劣化を防止せんとするようになっている。
【００４４】
ここで、前記保護膜ＰＳＶ２は、ゲート信号線ＧＬとドレイン信号線ＤＬで囲まれる画素領域の周辺を基準面とするとその基準面を縁部とする凹部が形成された構成となっている。
【００４５】
この保護膜ＰＳＶ２に形成された凹部に関しては透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面に形成した有機材料層ＯＬの対応する凸部とともに後に詳述する。
【００４６】
保護膜ＰＳＶ２の上面には反射膜を兼ねる画素電極ＰＸが形成されている。この画素電極ＰＸは光反射効率の大きな金属、たとえばアルミニュウム（Ａｌ）等から構成されている。
【００４７】
この画素電極ＰＸは、薄膜トランジスタの形成領域を回避して画素領域の大部分を占めるようにして形成されている。そして、その一部が前記保護膜ＰＳＶの一部に形成されたコンタクトホールＣＨを通して薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＤ２のコンタクト部ＣＮに電気的に接続されている。
【００４８】
そして、このように画素電極ＰＸが形成された透明基板ＳＵＢ１の上面には該画素電極ＰＸをも被って配向膜ＯＲＩ１が形成されている。この配向膜ＯＲＩ１は液晶と直接に当接する膜で、その表面に形成されたラビングによって該液晶の分子の初期配向方向を決定づけるようになっている。
【００４９】
《透明基板ＳＵＢ２側の画素の構成》
図１に示すように、透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面にはカラーフィルタＦＩＬが形成されている。このカラーフィルタはたとえば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のフィルタからなり、ｙ方向に並設される各画素領域群にたとえば赤色のフィルタが共通に形成され、該画素領域群にｘ方向に順次隣接する画素領域群に共通に赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色、赤（Ｒ）色、……、というような配列で形成されている。
【００５０】
カラーフィルタＦＩＬが形成された透明基板ＳＵＢ２の表面にはこれらカラーフィルタＦＩＬをも被って有機材料層ＯＬが形成されている。
【００５１】
この有機材料層ＯＬは、その画素領域の周辺を基準面とするとその基準面を縁部とする凸部が形成された構成となっている。
【００５２】
該有機材料層ＯＬの凸部は透明基板ＳＵＢ１側の保護膜ＰＳＶ２に形成された凹部と対応した形状をなしており、それらを重ね合わせた場合にはほぼ勘合しあうような関係となっている。
【００５３】
この有機材料層の上面には、たとえばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜からなる透光性の導電膜が形成され、この導電膜によって各画素領域に共通の対向電極ＣＴが形成されている。
【００５４】
この対向電極ＣＴの表面には配向膜ＯＲＩ２が形成され、この配向膜ＯＲＩ２は液晶と直接に当接する膜で、その表面に形成されたラビングによって該液晶の分子の初期配向方向を決定づけるようになっている。
【００５５】
なお、透明基板ＳＵＢ２の液晶と反対側の面には、位相差板ＰＨ、偏光板ＰＯＬが順次貼付されている。
【００５６】
上述した構成からなる透明基板ＳＵＢ１と透明基板ＳＵＢ２との間に介在される液晶ＬＣは、各画素領域ごとに湾曲した層を有するようになるが、それらの層厚（液晶ギャップ）はほぼ等しいものとなっている。
【００５７】
図１では、画素領域の中央部において液晶ギャップはｔ２となり、それより画素領域の周辺に近い個所ではｔ１となって、ｔ２＞ｔ１となっているが、それらはほぼ等しい値となっている。
【００５８】
また、図１に対応して描かれた図４に示すように、保護膜ＰＳＶ２に形成された凹部の斜面の角度ｘ’、有機材料層ＯＬに形成された凸部の角度ｘを、それぞれ、画素領域の周縁における角度ｘ１’、ｘ１、画素領域の中央部に近い個所の角度ｘ２’、ｘ２、画素領域の中央部の個所の角度ｘ３’、ｘ３とした場合、たとえば、ｘ１’＝ｘ１＝０°、ｘ２’＝ｘ２＝１５°ｘ３’＝ｘ３＝０°となっている。
【００５９】
このように構成した液晶表示装置は、画素電極ＰＸによる光反射の強度の向上、および表示のコントラストの向上が図れるようになる。以下、それについて考察する。
【００６０】
《考察》
比較のため、図５は従来の液晶表示装置の画素領域における断面図を示し、図１に対応した図となっている。
【００６１】
このような液晶表示装置を、図６に示すように配置し、その観察側から光源の光を照射させ、地表に対する法線方向に配置された受光器によって反射光を捕らえるようにした。
【００６２】
この場合、前記液晶表示装置の地表に対する傾き角度をθｓ、前記法線方向に対して光源からの光の角度をθｉ、受光器が捕らえる反射光の広がりの角度をθｄとしている。
【００６３】
ここで、θｓ＝０°、θｉ＝１５〜８０°、θｄ＝３０°としてコントラストを測定した。
【００６４】
この場合のコントラストは液晶のギャップに大きく依存することが判明し、それらの関係として図７に示すような結果が得られた。
【００６５】
すなわち、図７に示すように、コントラストが最も大きくなる液晶ギャップは３．８μｍであり、この値を基準にすると±０．４μｍの液晶ギャップ差が人が許容できるコントラストの低下１０％以内にはいる範囲となる。
【００６６】
このことから、液晶ギャップは±０．４μｍ以内に抑えることが必要となることが判る。
【００６７】
また、上記構成の液晶表示装置を、図６に示した測定において、地表に対してθｓ傾け、光源からの光の入射角θｉを１５〜８０°とした。なお、受光器が捕らえる反射光の広がりの角度をθｄは３０°である。
【００６８】
この場合の反射光の反射強度を測定した場合、前記θｓに依存し、それらの関係は図８に示すようになった。
【００６９】
図８から明らかとなるように、反射強度を大きくとる場合には前記θｓは１０〜１５°の範囲にあることが望ましい。
【００７０】
このことは、上述した実施例の液晶表示装置に示すように、各透明基板ＳＵＢ１、２の液晶側の面のそれぞれにおいて上述した角度の範囲内の傾斜を有する凹部および凸部を形成することによって反射強度を大きくできることを意味する。
【００７１】
そして、このような液晶表示装置において、各透明基板ＳＵＢ１、２の液晶側の面のそれぞれの凹部および凸部の傾斜の角度を１０〜１５°とした際に、許容される液晶ギャップ差が±０．４μｍ以内である場合、透明基板ＳＵＢ１に対する透明基板ＳＵＢ２の合わせずれの許容範囲は１．６〜２．４μｍとなる。
【００７２】
図９（ａ）は、図９（ｂ）に示すように一方の透明基板ＳＵＢ１に対して透明基板ＳＵＢ２をθｋ傾斜した場合、その角度に対する許容合わせずれを示したグラフであり、上述した１．６〜２．４μｍの値が裏付けられる。
【００７３】
このことは、透明基板ＳＵＢ１に対する透明基板ＳＵＢ２の合わせずれを１．６〜２．４μｍに抑えることによって、コントラストの低下を１０％以内に抑えられることを意味する。
【００７４】
ここで、各透明基板ＳＵＢ１、２の液晶側の面のそれぞれの凹部および凸部の傾斜の角度を１０〜１５°とするのは理想的な状態であり、実用的には透明基板ＳＵＢ２（反射膜が形成されていない基板）側の凸部の傾斜の角度は５〜１５°とし、透明基板ＳＵＢ１（反射膜が形成されている基板）側の凹部の傾斜の角度はそれよりも小さくすることによって本発明の目的を充分に達成できる。
【００７５】
《透明基板ＳＵＢ１の製造方法》
図１０は、前記透明基板ＳＵＢ２の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【００７６】
工程１．（図１０（ａ））
透明基板ＳＵＢ１を用意する。この透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面には既にゲート信号線ＧＬ、絶縁膜ＧＩ、半導体層ＡＳ、ドレイン信号線ＤＬ、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２、さらに保護膜ＰＳＶ１が形成されている。
【００７７】
そして、透明基板ＳＵＢ１の表面にたとえば感光性のアクリル樹脂を塗布する。このアクリル樹脂は保護膜ＰＳＶ２の材料となるものである。
【００７８】
次に、フォトマスクＰＭ１を用いて前記保護膜ＰＳＶ２に選択露光を行う。前記フォトマスクＰＭ１は、その平面図である図１１（ａ）に示すように、各画素領域に対応する領域の中央部にて開口部ＯＰＮを有し周辺に及ぶにしたがって前記開口部を同心的に囲む幾重の環状の遮光部ＩＮＴを有して構成されている。
【００７９】
この遮光部ＩＮＴと開口部ＯＰＮからなるフォトマスクパターンは解像度限界以下のそれとなっている。
【００８０】
なお、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。
【００８１】
工程２．（図１０（ｂ））
このようにして選択露光された前記保護膜ＰＳＶ２を現像することにより、各画素領域においてその中央部に薄い膜厚を有し周辺に及ぶにしたがって順次段差的に厚い膜厚を有する保護膜ＰＳＶ２が残存するようになる。
【００８２】
工程３．（図１０（ｃ））
前記保護膜ＰＳＶ２を熱処理する。これにより該保護膜ＰＳＶ２はリフローされ、段差的に変化していた表面は滑らかな連続的な面となる。
【００８３】
工程４．（図１０（ｄ））
前記保護膜ＰＳＶ２の表面にたとえばアルミニュム（Ａｌ）からなる導電材料を形成し、これをフォトリソグラフィ技術による選択エッチング法でパターニングし、反射膜を兼ねる画素電極ＰＸを形成する。
【００８４】
次に、透明基板ＳＵＢ１の表面に前記画素電極ＰＸをも被って配向膜ＯＲＩ１を形成する。
【００８５】
なお、上述した製造方法において、前記保護膜ＰＳＶ２の材料としてアクリル樹脂を用いたが、これに限定されることはなく、たとえばノボラック樹脂のように透明な樹脂ならばどのような材料であってもよい。
【００８６】
また、前記有機材料層は感光性のものを用いたが、非感光性のものであってもよい。この場合、フォトレジストを用いることによって図１０（ｂ）に示したと同様な形状とすることができるからである。
【００８７】
《透明基板ＳＵＢ２の製造方法》
図１２は、前記透明基板ＳＵＢ２の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【００８８】
工程１．（図１２（ａ））
透明基板ＳＵＢ２を用意する。この透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面には既にカラーフィルタＦＩＬが形成されている。そして、透明基板ＳＵＢ２の表面にたとえば感光性のアクリル樹脂を塗布する。このアクリル樹脂は有機材料層ＯＬの材料となるものである。
【００８９】
次に、フォトマスクＰＭ２を用いて前記有機材料層ＯＬに選択露光を行う。前記フォトマスクＯＭ２は、その平面図である図１３（ａ）に示すように、各画素領域に対応する領域の中央部にて遮光部ＩＮＴを有し周辺に及ぶにしたがって前記遮光部を同心的に囲む幾重の環状の遮光部ＩＮＴを有して構成されている。このため、遮光部ＩＮＴと他の異なる遮光部ＩＮＴの間には環状の開口部ＯＰＮが形成されたパターンとなっている。
【００９０】
この遮光部ＩＮＴと開口部ＯＰＮからなるフォトマスクパターンは解像度限界以下のそれとなっている。
【００９１】
なお、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のｂ−ｂ線における断面図である。
【００９２】
工程２．（図１２（ｂ））
このようにして選択露光された前記有機材料層ＯＬを現像することにより、各画素領域においてその中央部に厚い膜厚を有し周辺に及ぶにしたがって順次段差的に薄い膜厚を有する有機材料層ＯＬが残存するようになる。
【００９３】
工程３．（図１２（ｃ））
前記有機材料層ＯＬを熱処理する。これにより該有機材料層ＯＬはリフローされ、膜厚が段差的に変化していた表面は連続的な面となる。
【００９４】
工程４．（図１２（ｄ））
前記有機材料層ＯＬの表面にたとえばITO (Indium Tin Oxide)からなる透明導電材料を形成し、これをフォトリソグラフィ技術による選択エッチング法でパターニングし、対向電極ＣＴを形成する。
【００９５】
次に、該対向電極ＣＴの表面に配向膜ＯＲＩ２を形成する。その後は、透明基板ＳＵＢ２の液晶と反対側の面に位相差板ＰＨおよび偏光板ＰＯＬを順次貼付する。
【００９６】
なお、上述した製造方法において、前記有機材料層ＯＬの材料としてアクリル樹脂を用いたが、これに限定されることはなく、たとえばノボラック樹脂のように透明な樹脂ならばどのような材料であってもよい。
【００９７】
また、前記有機材料層ＯＬは感光性のものを用いたが、非感光性のものであってもよい。この場合、フォトレジストを用いることによって図１２（ｂ）に示したと同様な形状とすることができるからである。
【００９８】
実施例２．
図１４は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す断面図で、図１に対応した図となっている。
【００９９】
図１の場合と比較して異なる部分は、透明基板ＳＵＢ１側に形成された各画素領域の保護膜ＰＳＶにおいて、曲面で形成された凹部を有するものでなく、局部的平面を有する斜面で形成された凹部を有している。
【０１００】
この場合にあっても、該凹部を構成する面は滑らかな斜面を有することには変わりはなく、同様の効果を奏するからである。
【０１０１】
この場合、透明基板ＳＵＢ２側に形成された各画素領域の有機材料層ＯＬは、曲面で形成された凸部でもよいし、また、透明基板ＳＵＢ１の前記保護膜ＰＳＶの凹部に対応させた平面を有する凸部であってもよい。
【０１０２】
このようにした場合、実形成条件においてプロセス裕度が大きくなるという効果を奏する。前記図１０（ｃ）あるいは図１２（ｃ）においてリフローの作業を省略することによって形成することができるからである。
【０１０３】
実施例３．
図１５は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す断面図で、図１に対応した図となっている。
【０１０４】
図１の場合と比較して異なる構成は、透明基板ＳＵＢ２側の画素領域に形成する凹部はカラーフィルタＦＩＬに形成していることにある。このため、有機材料層ＯＬが存在しない構成となっている。
【０１０５】
カラーフィルタＦＩＬは顔料が混入された有機材料で構成されることから、その加工においても前記有機材料層ＯＬと同様にすることができるからである。
【０１０６】
このように構成した場合、各画素領域における色純度の均一性の向上を図ることができ、製造の工程を低減させる効果を奏する。
【０１０７】
実施例４．
図１６は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す断面図で、図１５に対応した図となっている。
【０１０８】
図１５の場合と比較して異なる構成は、凹部が形成されたカラーフィルタＦＩＬを比較的膜厚の薄い有機材料層ＯＬ１で被覆した構成となっている。このため、対向電極ＣＴはこの有機材料層ＯＬ１の上面に形成されている。
【０１０９】
図１５の場合と同様な効果を得るとともに、前記薄い有機材料層ＯＬ１によってカラーフィルタＦＩＬに形成した凹部の傾斜角を調整できる効果を奏する。
【０１１０】
実施例５．
図１７は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す断面図で、図１に対応した図となっている。
【０１１１】
図１の場合と比較して異なる構成は、まず、外来光の入射側の透明基板ＳＵＢ２の液晶と反対側の面に映り込み防止用フィルムＴＰＦを設けていることにある。すなわち、透明基板ＳＵＢ２の液晶と反対側の面には、位相差板、偏光板、映り込み防止用フィルムＴＰＦが順次貼付されている。
【０１１２】
この映り込み防止用フィルムＴＰＦによって、外来光の反射による映り込みを防止でき、自然な表示を観察することができる。
【０１１３】
これにより、該映り込み防止用フィルムＴＰＦは必ずしも上述した個所に設ける必要はなく、透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面に設けてもよいことはいうまでもない。
【０１１４】
ここで、前記映り込み防止用フィルムＴＰＦは、たとえばフィルムに表面に細かな凹凸を形成することによって、あるいはフィルム内部に該フィルムの母材とは屈折率の異なる粒子を混在させることによって作成することができる。
【０１１５】
実施例６．
図１８は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図で、そのＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図を図１９に示している。
【０１１６】
この実施例は、一画素領域当たり、透明基板ＳＵＢ１および透明基板ＳＵＢ２のそれぞれの液晶側の面において、一方の側に複数の凹凸が形成されており、また、他方の側に前記凹凸に対応して、すなわち、それらが互いに噛み合うようにして凹凸が形成されていることにある。
【０１１７】
これにより、反射効率の高い液晶表示装置を得ることができる。ここで、前記凹凸はその凸の頂部が稜線となっており、その稜線がｙ軸方向と平行となるように形成されていても、ｘ軸方向と平行となるように形成されていてもよい。また、前記凹凸の凸の頂部が点となっており、その点がマトリクス状に形成されていてもよい。
【０１１８】
また、この実施例では、透明基板ＳＵＢ２側の前記凹凸は有機材料層ＯＬの表面に凹凸を形成することにより形成したものである。しかし、この有機材料層ＯＬをなくしカラーフィルタＦＩＬに形成するようにしてもよいことはもちろんである。
【０１１９】
実施例７．
図２０は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図で、そのＸＸＩ−ＸＸＩ線における断面図を図２１に示している。
【０１２０】
図２０、２１において、それぞれ対応する図３、１と同符号の部分は同一の機能を有する材料となっている。
【０１２１】
図３、１の場合と比較して異なる構成は、いわゆる部分透過型の液晶表示装置を対象としていることにある。すなわち、画素領域のほぼ中央の領域において、反射膜を兼ねる画素電極ＰＸ（Ｒ）が形成されることなく、代わりに該画素電極ＰＸ（Ｒ）と電気的接続がされた透明導電層からなる画素電極ＰＸ（Ｔ）が形成された構成となっている。前記透明導電層としては、たとえば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)が用いられる。
【０１２２】
透明導電層は、たとえばドレイン信号線ＤＬとの絶縁を図る絶縁膜ＩＮの上面に形成され、該透明導電層の上面に形成される保護膜ＰＳＶ２に形成された開口部を通して露出されている。また、該保護膜ＰＳＶ２の上面に形成される反射膜を兼ねる画素電極ＰＸ（Ｒ）が前記開口部の側壁面にまで及んで形成され、前記透明導電層に接続されている。
【０１２３】
そして、上述した各実施例と同様に、透明基板ＳＵＢ１側の各画素領域の保護膜ＰＳＶ２はその中央側にて膜厚の小さな凹部が形成されているとともに、透明基板ＳＵＢ２側の各画素領域の有機材料層はその中央側にて膜厚の大きな凸部が形成されている。
【０１２４】
なお、この実施例では、透明基板ＳＵＢ２側の前記凹凸は有機材料層ＯＬの表面に凹凸を形成することにより形成したものである。しかし、この有機材料層ＯＬをなくしカラーフィルタＦＩＬに形成するようにしてもよいことは上述したとおりである。
【０１２５】
また、この液晶表示装置は部分透過型であるため、透明基板ＳＵＢ１の液晶とは反対側の面に、位相差板ＰＨ１、偏光板ＰＯＬ１が順次貼付されている。
【０１２６】
実施例８．
図２２は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示した構成図で、図２１と対応した図となっている。
【０１２７】
図２１の場合と比較して異なる構成は、透明基板ＳＵＢ２側において形成される凸部はカラーフィルタＦＩＬに形成しているとともに、光透過領域における部分にて、透明基板ＳＵＢ１側の保護膜ＰＳＶ２に形成された開口部を埋めるようにして突出部ＰＲＪが形成されていることにある。
【０１２８】
このようにした場合、反射部における色純度の均一性を向上でき、透過部におけるカラーフィルタＦＩＬの色純度を向上させることができる。そして、光反射領域と光透過領域のそれぞれにおいて光の経路においてカラーフィルタを通過する光学経路をほぼ等しくできる効果を有する。
【０１２９】
実施例９．
図２３は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示した構成図で、図２１と対応した図となっている。
【０１３０】
図２１の場合と比較して異なる構成は、透明基板ＳＵＢ２側のカラーフィルタＦＩＬにおいて、透明基板ＳＵＢ１側の保護膜ＰＳＶの透過部における開口部と対向する部分の膜厚をそれ以外の領域の膜厚よりも大きくして突起部ＰＲＪを設けていることにある。
【０１３１】
これらの膜厚は一方に対して他方が約２倍になっていることが好ましい。ただし、反射部領域における光の経路はその部分のカラーフィルタＦＩＬを２回通過するが、透過部領域における光の経路はその部分のカラーフィルタＦＩＬを１回しか通過しないからである。
【０１３２】
なお、このカラーフィルタＦＩＬの上面には有機材料層ＯＬが形成され、その画素領域のほぼ中央部が凸部となるようにして形成されている。このため、前記カラーフィルタＦＩＬのうちその膜厚の大きな部分は該有機材料層の凸部内に配置され、該有機材料層の凸部によって該カラーフィルタＦＩＬの表面形状に影響を与えることのない構成となっている。
【０１３３】
実施例１０．
図２４は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示した構成図で、図２１に対応した図となっている。
【０１３４】
図２１の場合と比較して異なる構成は、透明基板ＳＵＢ２側の有機材料層ＯＬの透過部領域に相当する部分に凹陥部ＤＥＮが形成され、ここの部分の液晶の層厚がｄ２とした場合、他の領域（反射部）の液晶の層厚がｄ１となり、ｄ２＞ｄ１の関係が成立していることにある。
【０１３５】
このようにした場合、反射部の液晶のギャップと透過部の液晶のギャップをそれぞれ最適な値とすることができ、反射表示および透過表示のそれぞれのコントラストを最適化することができる。
【０１３６】
この場合、各液晶のギャップの関係は、１．５×ｄ１≦ｄ２≦２．５×ｄ１とすることが好ましいことが判明している。
【０１３７】
実施例１１．
図２５は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図１に対応した図となっている。
【０１３８】
図１の場合の構成と比較して、透明基板ＳＵＢ１側の保護膜ＰＳＶはその膜厚がほぼ一定に形成され、また、透明基板ＳＵＢ２側の有機材料層もその膜厚がほぼ一定に形成されている。
【０１３９】
そして、透明基板ＳＵＢ１自体が各画素領域ごとに液晶側の面が凹部となるように加工され、また、透明基板ＳＵＢ２自体が各画素領域ごとに液晶側の面が凸部となるように加工されている。透明基板ＳＵＢ１側の凹部と透明基板ＳＵＢ２側の凸部は互いに噛み合うような形状となっている。
【０１４０】
画素領域における中央部とこの中央部に近い周辺との液晶ギャップをそれぞれｄ２’ｄ１’とした場合、それらはほぼ等しくｄ１’−０．４≦ｄ２’≦ｄ１’＋０．４の関係が成立することが望ましい。
【０１４１】
この場合、透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の材料としてはたとえばポリカーボネートを用いている。しかし、他にポリエチレンテレフタレート等であってもよい。
【０１４２】
このように構成することによっても、図１の場合と同様の効果が得られるようになる。
【０１４３】
このような構成からなる液晶表示装置のたとえば図２６に示すような工程を経ることにより形成できる。
【０１４４】
工程１．（図２６（ａ））
透明基板ＳＵＢ１および透明基板ＳＵＢ２を固着させいわゆる液晶セルを構成したものを用意し、この液晶セルを加圧機械ＰＲＤに対向させる。この加圧機械ＰＲＤは液晶セルの各画素領域ごとに凸面が形成されている。
【０１４５】
工程２．（図２６（ｂ））
液晶セルに対して加圧機械ＰＲＤを加圧させ、その際に温度８０℃の熱を加える。この場合の加圧する圧力は約１ｋｇ／ｃｍ２が適当である。
【０１４６】
工程３．（図２６（ｃ））
液晶セルを加圧機械ＰＲＤから解除させ冷却する。なお、この図の点線で囲まれた領域の部分は図２５に示した構成に相当している。
【０１４７】
実施例１２．
上述した各実施例では、透明基板ＳＵＢ１側に形成される薄膜トランジスタＴＦＴはアモルファスＳｉを半導体層としたものであるが、これに限定されることはなく、多結晶Ｓｉ（ｐ−Ｓｉ）等の他の半導体層としてもよいことはいうまでもない。
【０１４８】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明による液晶表示装置によれば、反射強度およびコントラストの良好なものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明による液晶表示装置の一実施例を示す等価回路図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す平面図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す説明図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の効果を示す説明図である。
【図６】本発明による液晶表示装置の効果を示す説明図である。
【図７】本発明による液晶表示装置の効果を示すグラフである。
【図８】本発明による液晶表示装置の効果を示すグラフである。
【図９】本発明による液晶表示装置の効果を示す説明図である。
【図１０】本発明による液晶表示装置の透明基板ＳＵＢ１の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【図１１】図１０に示す製造方法で用いられるフォトマスクの構成図である。
【図１２】本発明による液晶表示装置の透明基板ＳＵＢ２の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【図１３】図１２に示す製造方法で用いられるフォトマスクの構成図である。
【図１４】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す断面図である。
【図１５】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す断面図である。
【図１６】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す断面図である。
【図１７】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す断面図である。
【図１８】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
【図１９】図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線における断面図である。
【図２０】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
【図２１】図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線における断面図である。
【図２２】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
【図２３】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
【図２４】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
【図２５】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
【図２６】  本発明による液晶表示装置の製造方法の他の実施例を示す工程図である。
【符号の説明】
ＳＵＢ１…透明基板、ＳＵＢ２…透明基板、ＧＬ…ゲート信号線、ＤＬ…ドレイン信号線、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、ＰＸ（Ｒ）…反射膜からなる画素電極、ＰＸ（Ｔ）…透光性の材料からなる画素電極、ＣＴ…対向電極、ＧＩ…絶縁膜、ＰＳＶ…保護膜、ＦＩＬ…カラーフィルタ、ＯＬ…有機材料層。
【図１】
0003999501.tif 000002
【図２】
0003999501.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003999501.tif 000006
【図６】
0003999501.tif 000007
【図７】
0003999501.tif 000008
【図８】
0003999501.tif 000009
【図９】
0003999501.tif 000010
【図１０】
0003999501.tif 000011
【図１１】
0003999501.tif 000012
【図１２】
0003999501.tif 000013
【図１３】
0003999501.tif 000014
【図１４】
0003999501.tif 000015
【図１５】
0003999501.tif 000016
【図１６】
0003999501.tif 000017
【図１７】
0003999501.tif 000018
【図１８】
0003999501.tif 000019
【図１９】
0003999501.tif 000020
【図２０】
0003999501.tif 000021
【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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