(57)【要約】【課題】製造効率を向上させることができ、表示品位の高い液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、第１基板と、第２基板と、液晶層と、反射領域Ｒ２を有した画素１１と、第１基板上に形成された柱状スペーサと、を備えている。画素１１は、反射領域Ｒ２に重なった第１基板上に設けられ、柱状スペーサと同一材料で形成され、第２基板と対向した側に凹凸形状を具備した下部構造体３６と、下部構造体上に形成され、第２基板と対向した側に下部構造体の形状に従った凹凸形状を具備し、第２基板側から入射した光を反射する光反射層３７と、を有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第１基板および第２基板間に設けられ、反射領域を有した画素と、
前記第１基板上に形成され、前記第１基板及び第２基板間の隙間を保持した柱状スペーサと、を備え、
前記画素は、前記反射領域に重なった前記第１基板上に設けられ、前記柱状スペーサと同一材料で形成され、前記第２基板と対向した側に凹凸形状を具備した下部構造体と、前記下部構造体上に形成され、前記第２基板と対向した側に前記下部構造体の形状に従った凹凸形状を具備し、前記第２基板側から入射した光を反射する光反射層と、を有している液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１基板に対して前記第２基板の反対側に位置し、前記第１基板側に光を放出するバックライトユニットをさらに備え、
前記画素は、
前記バックライトユニットから放出された光を前記第１基板側から前記第２基板側に透過する透過領域と、
前記第１基板上に形成されたスイッチング素子と、
前記反射領域及び透過領域に重ねられ、前記下部構造体の下層であるとともに前記第１基板及びスイッチング素子上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成され、前記絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記スイッチング素子と電気的に接続された画素電極と、をさらに有している請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記画素は、前記反射領域に重なった前記第１基板及び第２基板の一方の基板側に設けられ、前記第１基板及び第２基板の他方側に突出して、前記反射領域の前記液晶層の層厚を前記透過領域の前記液晶層の層厚より薄くする突出部をさらに有している請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記絶縁膜は、前記突出部を有し、前記反射領域で前記透過領域より厚く形成されている請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記突出部は、前記第２基板側に設けられている請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記柱状スペーサ及び下部構造体は、グレートーンマスクを用いて同一材料を同時に露光することにより形成されている請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に関し、特に反射型及び半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の特徴を有しているため、ＯＡ（オフィス−オートメーション）機器、情報端末機、時計、テレビ等様々な分野に応用されている。特に、液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタを備えることにより高速応答性が得られるため、携帯電話、テレビ、コンピュータ等、多くの電子機器の表示部に用いられている。
【０００３】
携帯電話等の携帯端末機は屋外等の明るい所で使用される頻度が高い。このため、液晶表示装置としては、反射型液晶表示装置や、従来の透過型液晶表示装置に部分的に反射表示を行うことが可能な反射部を加えた半透過型液晶表示装置が実用化されている。
【０００４】
例えば、半透過型液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、液晶層とを備えている。アレイ基板は、基板上に形成された薄膜トランジスタと、基板及び薄膜トランジスタ上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成され、絶縁膜を介して薄膜トランジスタに電気的に接続された画素電極とを有している。対向基板の外面は表示面として機能している。反射領域に重なった領域において、アレイ基板側又は対向基板側に突出部が設けられている。これにより、反射領域の液晶層の層厚を、透過領域の液晶層の層厚より薄くしている。
【０００５】
また、反射領域に重なった領域において、アレイ基板の絶縁膜上に、対向基板と対向した側に凹凸形状を具備した下部構造体と、下部構造体上に設けられた光反射層とが形成されている。（例えば、特許文献１参照）光反射層は、対向基板と対向した側に下部構造体の形状に従った凹凸形状を具備している。光反射層は、アルミニウム等の光反射材で形成され、対向基板側から入射した光を反射する機能を有している。特に、光反射層は、凹凸形状を具備しているため、光を散乱させて対向基板側に出射させることができる。
【特許文献１】特開２００７−９４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した下部構造体は、下部構造体のみを形成する製造工程で形成されている。液晶表示装置に下部構造体を設ける場合、下部構造体を単独で形成する必要があるため、製造工程が増えてしまう。上記した場合、製造コストが高くなり、製造時間が長くなるため、製品価格の高騰につながる。この問題を解決するため、上記絶縁膜及び下部構造体を同一の製造工程で形成することが考えられる。しかしながら、上記コンタクトホールと、凹凸形状とを同一工程で形成することは困難であるため、上記問題を解決することは困難である。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、製造効率を向上させることができ、表示品位の高い液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、
第１基板と、
前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
前記第１基板及び第２基板間に挟持された液晶層と、
前記第１基板および第２基板間に設けられ、反射領域を有した画素と、
前記第１基板上に形成され、前記第１基板及び第２基板間の隙間を保持した柱状スペーサと、を備え、
前記画素は、前記反射領域に重なった前記第１基板上に設けられ、前記柱状スペーサと同一材料で形成され、前記第２基板と対向した側に凹凸形状を具備した下部構造体と、前記下部構造体上に形成され、前記第２基板と対向した側に前記下部構造体の形状に従った凹凸形状を具備し、前記第２基板側から入射した光を反射する光反射層と、を有している。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、製造効率を向上させることができ、表示品位の高い液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。  
図１乃至図５に示すように、液晶表示装置は、アレイ基板１と、このアレイ基板に対向配置された対向基板２と、これら両基板間に挟持された液晶層３と、カラーフィルタ４と、バックライトユニット５とを備えている。
【００１０】
アレイ基板１は、透明な絶縁性の第１基板として、例えばガラス基板１０を備えている。対向基板２は、透明な絶縁性の第２基板として、例えばガラス基板４０を備えている。液晶表示装置は、ガラス基板１０、４０に重なった表示領域Ｒ１と、表示領域Ｒ１に重なったガラス基板１０及びガラス基板４０間にマトリクス状に設けられた複数の画素１１とを備えている。
【００１１】
この実施の形態において、液晶表示装置は、合計２３万の画素１１を有している。液晶表示装置は、縦方向（後述する信号線２７が延出した方向）に３２０の画素１１を並べ、横方向に２４０×３（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の画素１１を並べている。
【００１２】
画素１１は、反射領域Ｒ２と、透過領域Ｒ３とを有している。透過領域Ｒ３は、バックライトユニット５から放出された光をアレイ基板１側から対向基板２側に透過する領域である。なお、画素１１については後述する。
【００１３】
まず、アレイ基板１について説明する。  
表示領域Ｒ１において、ガラス基板１０上には、アンダーコーティング層１３が成膜されている。ガラス基板１０上には、複数の走査線１９及びこれら走査線に直交した複数の信号線２７が配置されている。画素１１は、隣合う２本の走査線１９及び隣合う２本の信号線２７で囲まれた領域に形成されている。
【００１４】
次に、画素１１を１つ取り出して説明する。  
画素１１は、スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１４と、ＴＦＴ１４に電気的に接続された画素電極３４と、下部構造体３６と、光反射層３７とを有している。
【００１５】
詳述すると、アンダーコーティング層１３上に、チャネル層１５が形成されている。この実施の形態において、チャネル層１５はポリシリコンで形成されている。アンダーコーティング層１３及びチャネル層１５上に、ゲート絶縁膜１８が成膜されている。ゲート絶縁膜１８上に、複数の走査線１９と、これら走査線の一部を延出した複数のゲート電極２０とが形成されている。この実施の形態において、走査線１９及びゲート電極２０は、モリブデン−タングステンで形成されている。各ゲート電極２０は、各チャネル層１５に重なって形成されている。
【００１６】
ゲート絶縁膜１８、走査線１９及びゲート電極２０上に、層間絶縁膜２２が形成されている。層間絶縁膜２２上には、複数のソース電極２６、複数の信号線２７及び複数のドレイン電極２８が形成されている。ソース電極２６及び信号線２７は、一体に形成され、互いに電気的に接続されている。
【００１７】
ソース電極２６は、ゲート絶縁膜１８及び層間絶縁膜２２の一部を貫通したコンタクトホール２３を介してチャネル層１５のソース領域ＲＳに電気的に接続されている。ドレイン電極２８は、ゲート絶縁膜１８及び層間絶縁膜２２の一部を貫通したコンタクトホール２４を介してチャネル層１５のドレイン領域ＲＤに電気的に接続されている。この実施の形態において、ソース電極２６、信号線２７及びドレイン電極２８は、アルミニウムで形成されている。
【００１８】
層間絶縁膜２２、ソース電極２６、信号線２７及びドレイン電極２８上に、絶縁膜として、透明な樹脂により平坦化膜３１が成膜されている。平坦化膜３１は、ドレイン電極２８にそれぞれ重ねて形成された複数のコンタクトホール３１ａを有している。  
上記したように、ガラス基板１０上に、ＴＦＴ１４及び平坦化膜３１等を有した下地層１２が形成されている。
【００１９】
下地層１２上には、絶縁膜として、有機絶縁膜３２が形成されている。有機絶縁膜３２は、ドレイン電極２８にそれぞれ重ねて形成された複数のコンタクトホール３２ａを有している。有機絶縁膜３２は、反射領域Ｒ２で透過領域Ｒ３より薄く形成されている。ここでは、反射領域Ｒ２の有機絶縁膜３２は、下部構造体３６の高さの分だけ透過領域Ｒ３の有機絶縁膜３２より薄く形成されている。
【００２０】
ここで、有機絶縁膜３２の製造方法について説明する。まず、下地層１２上にポジ型の有機絶縁膜材料を塗布し、所定のグレートーンマスクを用い、有機絶縁膜材料にパターニングを露光する。露光する際、有機絶縁膜材料には、所定波長、所定露光量の紫外線を照射する。ここで用いたグレートーンマスクは、コンタクトホール３２ａを形成したい個所に紫外線が十分に照射されるようなパターンと、反射領域Ｒ２の膜厚が透過領域Ｒ３の膜厚より薄くなるように紫外線が照射されるよう調整されたパターンとを有している。その後、露光された有機絶縁膜材料を現像することで、有機絶縁膜３２が形成される。
【００２１】
有機絶縁膜３２上には、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電材料により複数の画素電極３４が形成されている。画素電極３４は、反射領域Ｒ２及び透過領域Ｒ３に重なっている。画素電極３４は、コンタクトホール３１ａ、３２ａを介してドレイン電極２８に電気的に接続されている。画素電極３４は、隣合う２本の走査線１９及び隣合う２本の信号線２７に周縁を重ねて形成されている。画素電極３４は、信号線２７に沿った方向に長軸を有している。
【００２２】
有機絶縁膜３２及び画素電極３４上には、複数の柱状スペーサ３５と、複数の下部構造体３６とが形成されている。柱状スペーサ３５は、信号線２７及び隣合う画素電極３４に重なっている。下部構造体３６は、反射領域Ｒ２に重なった画素電極３４上に設けられ、対向基板２と対向した側に凹凸形状を具備している。ここでは、下部構造体３６は、複数の凸部３６ａで形成されている。下部構造体３６は、柱状スペーサ３５と同一材料で同時に形成されている。
【００２３】
ここで、柱状スペーサ３５及び下部構造体３６の製造方法について説明する。まず、有機絶縁膜３２及び画素電極３４上にポジ型のレジストを塗布し、所定のグレートーンマスクを用い、レジスト膜にパターニングを露光する。露光する際、レジスト膜には、所定波長、所定露光量の紫外線を照射する。ここで用いたグレートーンマスクは、柱状スペーサ３５を形成したい個所に紫外線が照射されないパターンと、反射領域Ｒ２に凸部３６ａが形成されるよう調整されたパターンと、柱状スペーサ３５形成領域及び反射領域Ｒ２以外の領域でレジストが除去されるよう調整されたパターンとを有している。その後、露光されたレジスト膜を現像することで、柱状スペーサ３５及び下部構造体３６（凸部３６ａ）が形成される。
【００２４】
光反射層３７は、反射領域Ｒ２に重なった画素電極３４及び下部構造体３６上に設けられている。光反射層３７は、反射領域Ｒ２全体に設けられ、複数の凸部３６ａを覆っている。光反射層３７は、対向基板２と対向した側に下部構造体３６の形状に従った凹凸形状を具備している。光反射層３７は、アルミニウム等の光反射材で形成され、対向基板２側から入射した光を反射する機能を有している。特に、光反射層３７は、凹凸形状を具備しているため、光を散乱させて対向基板２側に出射させることができる。  
有機絶縁膜３２、画素電極３４及び光反射層３７上に、配向膜３８が形成されている。配向膜３８は、有機配向膜を成膜することで形成されている。
【００２５】
次に、対向基板２について説明する。  
ガラス基板４０上には、カラーフィルタ４が形成されている。カラーフィルタ４は、複数の赤色の着色層４Ｒ、複数の緑色の着色層４Ｇ及び複数の青色の着色層４Ｂを有している。着色層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、ストライプ状に形成され、信号線２７の延出した方向に平行である。着色層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの周縁は、信号線２７に重なっている。
【００２６】
反射領域Ｒ２に重なったカラーフィルタ４上に、複数の突出部６０が形成されている。突出部６０は、反射領域Ｒ２全体に形成されている。突出部６０は、アレイ基板１側に突出して形成されている。突出部６０は、反射領域Ｒ２の液晶層３の層厚を透過領域Ｒ３の液晶層３の層厚より薄くするものである。
【００２７】
カラーフィルタ４及び突出部６０上には、ＩＴＯ等の透明な導電材料により対向電極４１が形成されている。カラーフィルタ４、突出部６０及び対向電極４１上には、配向膜４２が形成されている。配向膜４２は、有機配向膜を成膜することで形成されている。
【００２８】
上記したように、各画素１１は、反射領域Ｒ２、透過領域Ｒ３、ＴＦＴ１４、画素電極３４、下部構造体３６、光反射層３７、着色層、突出部６０、対向電極４１等を有している。
【００２９】
アレイ基板１及び対向基板２は、複数の柱状スペーサ３５により、所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板１及び対向基板２は、表示領域Ｒ１外周の両基板間に配置されたシール材７０により接合されている。液晶層３は、アレイ基板１、対向基板及びシール材７０で囲まれた領域に形成されている。シール材７０の一部には液晶注入口７１が形成され、この液晶注入口７１は封止材７２で封止されている。
【００３０】
バックライトユニット５は、アレイ基板１に対して対向基板２の反対側に位置している。バックライトユニット５は、ガラス基板１０の外面に対向配置された導光板５ａと、この導光板の一側縁に対向配置された図示しない光源および反射板とを有している。バックライトユニット５は、アレイ基板１側に光を放出する。
【００３１】
以上のように構成された液晶表示装置によれば、下部構造体３６は、柱状スペーサ３５と同一材料で同時に形成されている。光反射層３７は、下部構造体３６の形状に従った凹凸形状を具備している。光反射層３７は光を散乱させて対向基板２側に出射させることができる。
【００３２】
柱状スペーサ３５及び下部構造体３６を形成するため、従来は２回の製造工程を要してしたが、これらを１回の製造工程で形成することができる。製造効率を向上させることができ、製造コストを抑えることができ、製造時間の長期化を招くこともない。このため、製品価格の高騰を抑制することができる。しかも、従来と同様、優れた反射表示が可能な液晶表示装置を得ることができる。言うまでもないが、上記液晶表示装置は優れた透過表示も可能である。  
上記したことから、製造効率を向上させることができ、表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。
【００３３】
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３４】
例えば、突出部６０は、アレイ基板１側に設けられていても良い。図６に示すように、有機絶縁膜３２は、突出部６０を有し、反射領域Ｒ２で透過領域Ｒ３より厚く形成されている。この有機絶縁膜３２は、所定のグレートーンマスクを用いて露光することにより形成されている。この場合、上述した実施の形態より、さらに製造効率を向上させることができる。
【００３５】
この発明は、半透過型の液晶表示装置に限らず、反射型の液晶表示装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置を示す斜視図。
【図２】上記液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す拡大平面図であり、特に、アレイ基板の配線構造を示す図。
【図３】図２に示した液晶表示装置の線Ａ１−Ａ２断面図。
【図４】上記アレイ基板の一部を示す拡大平面図であり、特に、柱状スペーサ及び下部構造体を示す図。
【図５】図４に示した液晶表示装置の線Ｂ１−Ｂ２断面図。
【図６】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の突出部の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１…アレイ基板、２…対向基板３…液晶層、４…カラーフィルタ、５…バックライトユニット、１０…ガラス基板、１１…画素、１２…下地層、１３…アンダーコーティング層、１４…ＴＦＴ、３２…有機絶縁膜、３２ａ…コンタクトホール、３４…画素電極、３５…柱状スペーサ、３６…下部構造体、３６ａ…凸部、３７…光反射層、４０…ガラス基板、４１…対向電極、６０…突出部、７０…シール材、Ｒ１…表示領域、Ｒ２…反射領域、Ｒ３…透過領域。
【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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