液晶表示装置
【課題】本発明は、配向規制用構造物を備えた反射型又は半透過型の液晶表示装置に関し、セル厚むらによる表示むらが視認されず、良好な表示品質の得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板２、４と、基板２、４間に封止された液晶層６と、基板２に形成され基板４側から入射する光を反射する反射板５０を有する反射領域を備えた画素領域と、反射板５０と同一の形成材料で形成されたソース／ドレイン電極を備え、基板２に形成されたＴＦＴと、ＴＦＴ上に形成された保護膜３１と、ゲートバスライン１２とドレインバスライン１４と保護膜３１とが積層された領域に形成され、基板２、４の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサ４４と、基板４の反射領域に柱状スペーサ４４と同一の形成材料で形成され、液晶分子の配向を規制する突起状構造物４３とを有するように構成する。
【解決手段】基板２、４と、基板２、４間に封止された液晶層６と、基板２に形成され基板４側から入射する光を反射する反射板５０を有する反射領域を備えた画素領域と、反射板５０と同一の形成材料で形成されたソース／ドレイン電極を備え、基板２に形成されたＴＦＴと、ＴＦＴ上に形成された保護膜３１と、ゲートバスライン１２とドレインバスライン１４と保護膜３１とが積層された領域に形成され、基板２、４の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサ４４と、基板４の反射領域に柱状スペーサ４４と同一の形成材料で形成され、液晶分子の配向を規制する突起状構造物４３とを有するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、液晶を配向規制する配向規制用構造物を備えた反射型又は半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、あらゆる用途の表示装置として広く使われている。このような状況にあって、モバイル型端末用あるいはノート型ＰＣ用の表示装置として、反射及び透過の両モードでの表示が可能な半透過型（反射透過型）の液晶表示装置が使用されるようになってきている。
【０００３】
図７は、本願出願人による日本国特許出願（特願２００３−４１０７４２号）で提案された技術を用いた半透過型の液晶表示パネルの１画素の構成を示している。図８（ａ）は図７のＸ−Ｘ線で切断した液晶表示パネルの断面構成を示し、図８（ｂ）は図７のＹ−Ｙ線で切断した液晶表示パネルの断面構成を示している。図７及び図８（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１０２と対向基板１０４と両基板１０２、１０４間に封止された液晶層１０６とを有している。ＴＦＴ基板１０２は、ガラス基板１１０上に形成された複数のゲートバスライン１１２と、絶縁膜１３０を介してゲートバスライン１１２に交差する複数のドレインバスライン１１４とを有している。ゲートバスライン１１２及びドレインバスライン１１４の交差位置近傍には、チャネル保護膜型のＴＦＴ１２０が配置されている。ＴＦＴ１２０上には、保護膜１３１が形成されている。ゲートバスライン１１２及びドレインバスライン１１４で囲まれた画素領域を横切って、ゲートバスライン１１２に並列する蓄積容量バスライン１１８が形成されている。
【０００４】
各画素領域は大まかに３つの領域に分割され、中央部に配置された反射領域と、反射領域を挟んで図７の上方及び下方に配置された２つの透過領域とを有している。絶縁膜１３０上の反射領域には、ドレインバスライン１１４と同一の形成材料で同層に形成された反射板１５０が配置されている。蓄積容量バスライン１１８の反射板１５０に重なる領域には、複数の開口部１１８ａが形成されている。また、蓄積容量バスライン１１８を挟んで、蓄積容量バスライン１１８と同一の形成材料で同層に形成され、蓄積容量バスライン１１８からそれぞれ電気的に分離された２つの金属層１５２が配置されている。金属層１５２には、複数の開口部１５２ａが形成されている。また金属層１５２上には、ＴＦＴ１２０のチャネル保護膜と同一の形成材料で同層に形成された複数の誘電体層１５３が配置されている。開口部１１８ａの形成された蓄積容量バスライン１１８、開口部１５２ａの形成された金属層１５２、及び誘電体層１５３が反射板１５０より下層に形成されていることにより、反射板１５０表面にはこれらの形状に倣う凹凸が形成される。
【０００５】
保護膜１３１上の画素領域には、所定形状の透明な画素電極１１６が形成されている。１画素内の反射領域及び透過領域の画素電極１１６は、互いに電気的に接続されている。画素電極１１６は、コンタクトホール１２５を介してＴＦＴ１２０のソース電極に電気的に接続されている。また画素電極１１６は、反射板１５０上の保護膜１３１がエッチング除去された開口部１３２を介して、反射板１５０に電気的に接続されている。
【０００６】
対向基板１０４は、ガラス基板１１１上に形成された共通電極１４１を有している。共通電極１４１上の透過領域ほぼ中央部には、液晶層１０６の液晶分子を配向規制する配向規制用構造物として点状の突起状構造物１４２が形成されている。また、共通電極１４１上の反射領域ほぼ中央部には、セルギャップを維持する柱状スペーサ１４３が形成されて
いる。柱状スペーサ１４３は、配向規制用構造物としても機能している。反射領域のガラス基板１１１と共通電極１４１との間には、反射領域のセルギャップが透過領域のセルギャップのほぼ半分になるように透明樹脂層が形成される場合もある。図７及び図８に示した液晶表示パネルによれば、反射及び透過の両モードで比較的良好な表示品質が得られるようになっている。
【０００７】
ところが、図７及び図８に示した液晶表示パネルは、基板面と鉛直方向とがほぼ平行になるように立てられた状態で高温下に放置されたときに、下方のセル厚が上方より厚くなるセル厚むら（重力むら）が生じてしまうという問題を有している。重力むらは、柱状スペーサ１４３が全画素に形成されていることに起因して生じると考えられている。すなわち、ＴＦＴ基板１０２と対向基板１０４とを貼り合わせる基板貼合せ工程では、両基板１０２、１０４間に所定圧力が加えられて貼り合わされるが、柱状スペーサ１４３が全画素に形成されていると、１つ当たりの柱状スペーサ１４３には高い圧力が加えられない。したがって、各柱状スペーサ１４３はほとんど圧縮されていない。このため、両基板１０２、１０４間に封止された液晶の体積が高温下での熱膨張により増加してセル厚が厚くなったときに、柱状スペーサ１４３が追従して変形できない。厚くなったセル厚よりも柱状スペーサ１４３の高さが低くなると、柱状スペーサ１４３が一方の基板から離れる。これにより、液晶表示パネルが立てられた状態では、パネル上方の液晶が重力により下方に移動し、下方のセル厚が上方より厚くなってしまう。
【０００８】
単にセル厚むらを抑制するためには、柱状スペーサ１４３の配置密度を低くすることが考えられる。しかしながら図７及び図８に示した構成では、柱状スペーサ１４３が配向規制用構造物としても機能しているため、柱状スペーサ１４３の配置密度を低くするのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２６７１２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、セル厚むらによる表示むらが視認されず、良好な表示品質の得られる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】
【００１１】
上記目的は、対向配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に封止された液晶層と、前記第１の基板に形成され前記第２の基板側から入射する光を反射する反射板を有する反射領域を備えた画素領域と、前記反射板と同一の形成材料で形成されたソース／ドレイン電極と、ゲート電極とを備え、前記第１の基板の前記画素領域毎に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ上に形成された保護膜と、前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１の電極層と、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成された第２の電極層と、前記保護膜とが積層された領域に形成され、前記第１及び第２の基板の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサと、前記第１及び第２の基板の一方の前記反射領域に前記柱状スペーサと同一の形成材料で形成され、前記液晶層の液晶分子の配向を規制する突起状構造物とを有することを特徴とする液晶表示装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、セル厚むらによる表示むらが視認されず、良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の構成の変形例を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の構成の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態の実施例による液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図７】半透過型液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。
【図８】半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施の形態による液晶表示装置について図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。図１に示すように、液晶表示装置は、絶縁膜を介して互いに交差して形成されたゲートバスライン及びドレインバスラインと、画素毎に形成されたＴＦＴ及び画素電極とを備えたＴＦＴ基板２を有している。また、液晶表示装置は、カラーフィルタ（ＣＦ）層や共通電極が形成された対向基板４と、例えば負の誘電率異方性を有するＶＡモードの液晶が両基板２、４間に封止された液晶層６（図１では図示せず）とを有している。
【００１５】
ＴＦＴ基板２には、複数のゲートバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたゲートバスライン駆動回路８０と、複数のドレインバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたドレインバスライン駆動回路８２とが接続されている。これらの駆動回路８０、８２は、制御回路８４から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定のゲートバスラインあるいはドレインバスラインに出力するようになっている。ＴＦＴ基板２のＴＦＴ素子形成面と反対側の面には偏光板８７が配置され、対向基板４の共通電極形成面と反対側の面には、偏光板８６が偏光板８７に対しクロスニコルに配置されている。偏光板８７のＴＦＴ基板２と反対側の面にはバックライトユニット８８が配置されている。
【００１６】
図２は、本実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示している。図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示し、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板２は、ガラス基板１０上に互いに並列して形成された複数のゲートバスライン１２と、絶縁膜３０を介してゲートバスライン１２に交差し、互いに並列して形成された複数のドレインバスライン１４とを有している。ドレインバスライン１４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）層６０とその上層のチタン（Ｔｉ）層（又はクロム（Ｃｒ）層）６１との積層構造を有している。ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４で囲まれた領域は画素領域になっている。ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４の交差位置近傍には、例えばチャネル保護膜型のＴＦＴ２０が配置されている。ＴＦＴ２０のドレイン電極２１及びソース電極２２は、ドレインバスライン１４と同一の形成材料で同層に形成されている。ドレイン電極２１は、ドレインバスライン１４に電気的に接続されている。ＴＦＴ２０のゲート電極はゲートバスライン１２と同一の形成材料で同層に形成され、本実施の形態ではゲートバスライン１２のチャネル保護膜２８直下の領域がＴＦＴ２０のゲート電極として機能している。ＴＦＴ２０上には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）等からなる保護膜３１が形成されている。画素領域のほぼ中央部を横切り、ゲートバスライン１２に並列して延びる蓄積容量バスライン１８が、ゲートバスライン１２と同一の形成材料で同層に形成されている。
【００１７】
各画素領域は、対向基板４側から入射する光を反射する反射領域と、ＴＦＴ基板２側から入射する光を透過させる透過領域とを有している。例えば反射領域は蓄積容量バスライン１８が横切る画素領域の中央部近傍に配置され、透過領域は反射領域を挟んで図２の上方及び下方に配置されている。絶縁膜３０上の反射領域には、ドレインバスライン１４と同一の形成材料で同層に形成された反射板５０が形成されている。蓄積容量バスライン１８のうち反射板５０に重なる領域には、複数の開口部１８ａが形成されている。開口部１８ａによる蓄積容量バスライン１８の電気抵抗の増加及び電極面積の減少を防ぐため、当該領域での蓄積容量バスライン１８の幅は他の領域より太くなっている。また、蓄積容量バスライン１８を挟んで、蓄積容量バスライン１８と同一の形成材料で同層に形成され、蓄積容量バスライン１８からそれぞれ電気的に分離された２つの金属層５２が配置されている。金属層５２には、複数の開口部５２ａが形成されている。また金属層５２上には、複数の誘電体層５３が形成されている。誘電体層５３は、ＴＦＴ２０のチャネル保護膜２
８と同一の形成材料で同層に形成されている。なお誘電体層５３は、背面露光を用いたパターニングにより形成されるため、開口部５２ａ上には配置されずに金属層５２上に配置される。開口部１８ａの形成された蓄積容量バスライン１８、開口部５２ａの形成された金属層５２、及び誘電体層５３は、反射板５０より下層に形成されているため、反射板５０に凹凸を形成する凹凸形成層として機能する。反射板５０表面にはこれらの凹凸形成層の形状に倣う凹凸が形成されている。凹凸の形成された反射板５０は、対向基板４側から入射した光を散乱反射させるようになっている。反射板５０、蓄積容量バスライン１８及びそれらの間の絶縁膜３０により、蓄積容量部が画素毎に形成される。本実施の形態では金属層５２上にのみ誘電体層５３を形成しているが、蓄積容量バスライン１８上にも誘電体層５３を形成してもよい。ただし、蓄積容量部の電極間の距離が離れることになるため、蓄積容量部の電気容量の値は小さくなる。
【００１８】
保護膜３１上の画素領域には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極１６が形成されている。画素電極１６は、反射領域及び２つの透過領域にそれぞれ１つずつ配置された電極ユニット１６ａと、隣接する電極ユニット１６ａ間に形成されたスリット１６ｂと、スリット１６ｂで分離された電極ユニット１６ａ間を電気的に接続する接続電極１６ｃとを有している。電極ユニット１６ａは、中央に配置されたべた部１６ｄと、べた部１６ｄの外周部に配置された櫛歯状部１６ｅとを有している。櫛歯状部１６ｅは、べた部１６ｄから延びる複数の線状電極１６ｆと、隣接する線状電極１６ｆ間に形成されたスペース１６ｇとを備えている。線状電極１６ｆは、領域毎に異なる４方向に延びている。電極ユニット１６ａの図２中右上部分の線状電極１６ｆは右上方向に延び、電極ユニット１６ａの右下部分の線状電極１６ｆは右下方向に延びている。電極ユニット１６ａの左上部分の線状電極１６ｆは左上方向に延び、電極ユニット１６ａの左下部分の線状電極１６ｆは左下方向に延びている。液晶層６に電圧を印加したときの液晶分子は、線状電極１６ｆの延びる方向に平行に、かつ、べた部１６ｄに向かって傾斜する。これにより、液晶層６は電極ユニット１６ａ毎に４方向に配向分割される。
【００１９】
画素電極１６は、コンタクトホール２５を介してＴＦＴ２０のソース電極２２に電気的に接続されている。また画素電極１６は、反射板５０上の保護膜３１がエッチング除去された開口部３２を介して、反射板５０に電気的に接続されている。反射板５０の上層部であるＴｉ層６１は、保護膜３１と共にエッチング除去されている。このため反射板５０は、Ｔｉ層６１より高い光反射率を有するＡｌ層６０が露出した反射面５０ａを有している。画素電極１６のべた部１６ｄは、Ａｌ層６０と液晶層６とが接触しないように、反射面５０ａの全域を覆うように形成されている。
【００２０】
対向基板４は、ガラス基板１１上に形成された共通電極４１を有している。共通電極４１上の透過領域ほぼ中央部には、感光性樹脂等で形成された点状の突起状構造物４２が配置されている。また、共通電極４１上の反射領域ほぼ中央部には、例えば突起状構造物４２と同一の形成材料で形成された点状の突起状構造物４３が配置されている。突起状構造物４２、４３は、液晶層６の液晶分子の配向を規制する配向規制用構造物として機能する。突起状構造物４２、４３は、例えばほぼ円形状に形成される。図示していないが、反射領域のガラス基板１１と共通電極４１との間には、反射領域のセルギャップが透過領域のセルギャップのほぼ半分になるように透明樹脂層が形成される場合もある。
【００２１】
共通電極４１上であってＴＦＴ基板２側のゲートバスライン１２（第１の電極層）とドレインバスライン１４（第２の電極層）との交差位置に対応する位置には、ＴＦＴ基板２及び対向基板４の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサ４４が形成されている。柱状スペーサ４４は、反射領域の突起状構造物４３と同一の形成材料で形成され、突起状構造物４３の配置密度より低い５画素（又はそれ以上）に１つの配置密度で表示領域全体に均等に配置されている。柱状スペーサ４４は、例えばほぼ円形状に形成される。
なお柱状スペーサ４４は、蓄積容量バスライン１８とドレインバスライン１４との交差位置に対応する位置に形成してもよい。
【００２２】
反射領域の突起状構造物４３の高さと柱状スペーサ４４の高さはほぼ同一である。ＴＦＴ基板２の反射領域では、柱状スペーサ４４の配置される領域と比較すると、保護膜３１及びＴｉ層６１が除去されており、電極ユニット１６ａ（画素電極１６）が形成されている。保護膜３１及びＴｉ層６１の膜厚を合わせて０．３３μｍとし、画素電極１６の膜厚を０．０７μｍとすると、突起状構造物４３とＴＦＴ基板２との間の間隔ｄ１は、約０．２６（＝０．３３−０．０７）μｍになる。したがって、１画素に１つの配置密度で配置された突起状構造物４３は常温でＴＦＴ基板２に接触せずに対向基板４のみに接触し、それより低い配置密度（５以上の画素に１つ）で配置された柱状スペーサ４４はＴＦＴ基板２及び対向基板４の双方に常時接触してセルギャップを維持する。
【００２３】
本実施の形態によれば、基板貼合せ工程で基板２、４間に所定圧力が加えられると、１つ当たりの柱状スペーサ４４は比較的高い圧力で圧縮される。このため、熱膨張により液晶の体積が増加してセル厚が厚くなったときにも、柱状スペーサ４４は追従して変形できる。したがって、柱状スペーサ４４が一方の基板から離れてしまうことがないため、液晶表示パネルを立てた状態でも重力むらは生じず、表示領域内で均一なセル厚が保たれる。したがって、セル厚むらによる表示むらが視認されず、表示品質の良好な液晶表示装置が得られる。
【００２４】
一方、指押し等によりＴＦＴ基板２又は対向基板４が外部から局所的に加圧されたときには、より高い配置密度（１画素に１つ）で配置された突起状構造物４３が基板２、４の双方に接触し、柱状スペーサ４４と突起状構造物４３とがセルギャップを維持する。したがって本実施の形態では、突起状構造物４３が補助スペーサとして機能するため、外部からの局所的な加圧に対する高い耐性も得られる。
【００２５】
次に、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法について図２及び図３を参照しつつ簡単に説明する。ＴＦＴ基板２を作製する工程では、まずガラス基板１０上の全面に金属層を成膜してパターニングし、ゲートバスライン１２、蓄積容量バスライン１８、開口部１８ａ、金属層５２及び開口部５２ａを形成する。次に、絶縁膜３０、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜及びＳｉＮ膜を基板全面に連続成膜する。続いて、背面露光を用いてＳｉＮ膜をパターニングし、チャネル保護膜２８及び誘電体層５３を形成する。次に、基板全面にｎ＋ａ−Ｓｉ膜、Ａｌ層及びＴｉ層を成膜する。続いて、Ｔｉ層、Ａｌ層、ｎ＋ａ−Ｓｉ膜及びａ−Ｓｉ膜をパターニングし、ドレインバスライン１４、ドレイン電極２１、ソース電極２２、反射板５０、及びＴＦＴ２０の動作半導体層（図示せず）を形成する。次に、ＳｉＮ膜を基板全面に成膜して保護膜３１を形成する。続いて、保護膜３１をパターニングし、コンタクトホール２５及び開口部３２を形成する。このパターニングでは、例えばＳｉＮとＴｉを溶かし、Ａｌを溶かさないエッチング液を使用する。これにより、反射板５０上の保護膜３１とともにＴｉ層６１が除去され、開口部３２を介してＡｌ層６０が露出した反射面５０ａが形成される。次に、ＩＴＯ膜を基板全面に成膜してパターニングし、画素電極１６を形成する。画素電極１６は、コンタクトホール２５を介してソース電極２２に電気的に接続され、開口部３２を介して反射板５０に電気的に接続される。また画素電極１６は、反射面５０ａの全域を覆うように形成される。以上の工程を経て、ＴＦＴ基板２が作製される。
【００２６】
一方、対向基板４を作製する工程では、まずガラス基板１１上にＣＦ層や透明樹脂層等を形成し、さらに基板全面にＩＴＯからなる共通電極４１を形成する。次に、共通電極４１上に感光性樹脂を塗布してパターニングし、柱状スペーサ４４及び突起状構造物４３を形成する。柱状スペーサ４４は、ＴＦＴ基板２側のゲートバスライン１２及びドレインバ
スライン１４の交差位置に対応する領域に、５以上の画素に１つの配置密度で配置される。突起状構造物４３は、例えば全画素の反射領域に１つずつ配置される。この工程では、透過領域の突起状構造物４２を同時に形成してもよい。以上の工程を経て、対向基板４が作製される。
【００２７】
次に、ＴＦＴ基板２上及び対向基板４上に垂直配向膜を形成し、ＴＦＴ基板２と対向基板４とを所定圧力で加圧して貼り合わせる。続いて、負の誘電率異方性を有する液晶を両基板２、４間に注入して封止し、液晶表示パネルを作製する。液晶の屈折率異方性Δｎは例えば０．０８とする。その後、所定のモジュール工程を経て、本実施の形態による液晶表示装置が完成する。
【００２８】
本実施の形態では、反射板５０がドレインバスライン１４、ドレイン電極２１及びソース電極２２と同一の形成材料で同時に形成され、高反射率金属であるＡｌ層６０が露出した反射面５０ａを有している。反射面５０ａは、保護膜３１をパターニングしてコンタクトホール２５及び開口部３２を形成するのと同時に形成される。このため、製造工程が増加することなく高い光反射率の反射板５０が得られる。
また本実施の形態では、ＩＴＯからなる画素電極１６が反射面５０ａを覆うように形成され、両基板２、４にそれぞれ形成された電極の最表面は全てＩＴＯになっている。このため、基板２、４は電気的に対称であり、焼付き等による表示品質の低下が生じ難い。
【００２９】
図４は、本実施の形態による液晶表示装置の構成の変形例を示している。図５（ａ）は図４のＣ−Ｃ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示し、図５（ｂ）は図４のＤ−Ｄ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図４及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例では、蓄積容量バスライン１８のうち突起状構造物４３に対向する領域及びその周囲に円形状の開口部１８ｂが形成されている。すなわち凹凸形成層は、突起状構造物４３の形成領域を除く反射領域に形成されている。これにより、蓄積容量バスライン１８の厚さを０．２２μｍとすると、突起状構造物４３とＴＦＴ基板２との間の間隔ｄ２は、図３に示した間隔ｄ１より広い約０．４８（＝０．３３＋０．２２−０．０７）μｍになる。本変形例によれば、図１乃至図３に示した構成よりも柱状スペーサ４４と突起状構造物４３との実質的な高さの差を大きくできるため、基板２、４を貼り合わせた際に突起状構造物４３がＴＦＴ基板２に接触してしまうことがない。したがって、図１乃至図３に示した構成と同様の効果がより確実に得られる。
【００３０】
以下、本実施の形態による液晶表示装置について具体的実施例を用いて説明する。図６は、本実施の形態の一実施例による半透過型の液晶表示装置の断面構成を示している。図６（ａ）は反射領域の突起状構造物４３近傍の断面構成を示し、図６（ｂ）は柱状スペーサ４４近傍の断面構成を示している。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、対向基板４のガラス基板１１上には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＣＦ層４５が形成されている。各画素領域には、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか１色のＣＦ層４５が形成される。ＣＦ層４５は、反射領域の一部でパターニング除去されている。透過モードでの表示の際には光がＣＦ層４５を１回のみ通るのに対し、反射モードでの表示の際には光がＣＦ層４５を２回通ることになるため、本実施例のように反射領域の一部でＣＦ層４５を除去することによってＣＦ層４５による光吸収が抑制されて反射率が向上し、反射モードでの表示の際に高い輝度が得られる。
【００３１】
ＣＦ層４５上の反射領域には、透明樹脂層４６が形成されている。透明樹脂層４６の膜厚は、例えば透過領域のセルギャップのほぼ半分の２μｍ程度である。これにより、反射領域のセルギャップは透過領域のセルギャップのほぼ半分になっている。柱状スペーサ４４の形成領域には、透明樹脂層４６と同一の形成材料で同層に形成された透明樹脂層４７が設けられている。透明樹脂層４６、４７及びＣＦ層４５上の全面には共通電極４１が形
成されている。柱状スペーサ４４は、共通電極４１上であってＴＦＴ基板２側のゲートバスライン１２とドレインバスライン１４との交差位置に対応する位置に、例えば１２画素に１つの配置密度で配置されている。柱状スペーサ４４の高さは例えば２μｍ程度である。
【００３２】
共通電極４１上の反射領域ほぼ中央部には、柱状スペーサ４４と同一の形成材料で同層に形成され、液晶層６の液晶分子を配向規制する突起状構造物４３が配置されている。突起状構造物４３の高さと柱状スペーサ４４の高さはほぼ同一である。ＴＦＴ基板２の突起状構造物４３の配置される領域では、柱状スペーサ４４の配置される領域と比較すると、開口部３２、１８ｂにより保護膜３１、Ｔｉ層６１及び蓄積容量バスライン１８（ゲートバスライン１２）が除去されており、電極ユニット１６ａ（画素電極１６）が形成されている。このため、突起状構造物４３とＴＦＴ基板２との間隔ｄ２は、図５に示した構成と同様に０．４８μｍ程度であり、突起状構造物４３はＴＦＴ基板２に常温で接触しない。反射領域のセル厚は、突起状構造物４３及び柱状スペーサ４４の高さ（２μｍ）より若干厚い２．３〜２．５μｍ程度である。図示していないが、共通電極４１上の透過領域ほぼ中央部には、柱状スペーサ４４及び突起状構造物４３と例えば同一の形成材料で同層に形成された突起状構造物４２が配置されている。透過領域には透明樹脂層４６、４７が形成されていないため突起状構造物４２はＴＦＴ基板２に接触せず、突起状構造物４２とＴＦＴ基板２との間隔は２μｍ程度である。
【００３３】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、チャネル保護膜型のＴＦＴを備えた液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、チャネルエッチ型のＴＦＴを備えた液晶表示装置にも適用できる。チャネルエッチ型のＴＦＴを備えた液晶表示装置では、チャネル保護膜２８と同一の形成材料からなる誘電体層５３に代えて、動作半導体層と同一の形成材料からなる半導体層を凹凸形成層として形成してもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態では半透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、画素領域が反射領域のみで構成された反射型の液晶表示装置にも適用できる。
【００３５】
さらに、上記実施の形態ではＶＡモードの液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ＴＮモードやＩＰＳモード等の他の動作モードの液晶表示装置にも適用できる。
【００３６】
以上説明した実施の形態による液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
対向配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板間に封止された液晶層と、
前記第１の基板に形成され前記第２の基板側から入射する光を反射する反射板を有する反射領域を備えた画素領域と、
前記反射板と同一の形成材料で形成されたソース／ドレイン電極と、ゲート電極とを備え、前記第１の基板の前記画素領域毎に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された保護膜と、
前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１の電極層と、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成された第２の電極層と、前記保護膜とが積層された領域に形成され、前記第１及び第２の基板の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサと、
前記第１及び第２の基板の一方の前記反射領域に前記柱状スペーサと同一の形成材料で形成され、前記液晶層の液晶分子の配向を規制する突起状構造物と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置において、
前記保護膜は、前記反射領域で除去されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記３）
付記１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１のバスラインと、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成され、絶縁膜を介して前記第１のバスラインに交差する第２のバスラインとを有し、
前記柱状スペーサは、前記第１及び第２のバスラインの交差位置に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記突起状構造物は、常温で前記第１及び第２の基板の一方のみに接触すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記５）
付記４記載の液晶表示装置において、
前記突起状構造物は、前記第１又は第２の基板が外部から加圧されたときに前記第１及び第２の基板の双方に接触すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記反射板は、高反射率金属で形成された反射面を有していること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記反射板に凹凸が形成されるように前記反射板より下層の前記反射領域に形成された凹凸形成層を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記８）
付記７記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、少なくとも一部が前記ゲート電極と同一の形成材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記９）
付記７又は８に記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、少なくとも一部が前記薄膜トランジスタのチャネル保護膜と同一の形成材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１０）
付記７乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、前記突起状構造物の形成領域を除く前記反射領域に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記画素領域は、前記第１の基板側から入射する光を透過させる透過領域をさらに有していること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１２）
付記１１記載の液晶表示装置において、
前記反射領域と前記柱状スペーサの形成領域とに形成された透明樹脂層をさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１３）
付記１２記載の液晶表示装置において、
前記透明樹脂層は、前記透過領域の前記セルギャップのほぼ半分の厚さを有すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１４）
付記１乃至１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは、前記突起状構造物より低い配置密度で配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【符号の説明】
【００３７】
２ ＴＦＴ基板
４ 対向基板
６ 液晶層
１０、１１ ガラス基板
１２ ゲートバスライン
１４ ドレインバスライン
１６ 画素電極
１６ａ 電極ユニット
１６ｂ スリット
１６ｃ 接続電極
１６ｄ べた部
１６ｅ 櫛歯状部
１６ｆ 線状電極
１６ｇ スペース
１８ 蓄積容量バスライン
１８ａ、１８ｂ、５２ａ 開口部
２０ ＴＦＴ
２１ ドレイン電極
２２ ソース電極
２５ コンタクトホール
２８ チャネル保護膜
３０ 絶縁膜
３１ 保護膜
３２ 開口部
４１ 共通電極
４２、４３ 突起状構造物
４４ 柱状スペーサ
４５ ＣＦ層
４６、４７ 透明樹脂層
５０ 反射板
５０ａ 反射面
５２ 金属層
５３ 誘電体層
６０ Ａｌ層
６１ Ｔｉ層
８０ ゲートバスライン駆動回路
８２ ドレインバスライン駆動回路
８４ 制御回路
８６、８７ 偏光板
８８ バックライトユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に、液晶を配向規制する配向規制用構造物を備えた反射型又は半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を備えたアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、あらゆる用途の表示装置として広く使われている。このような状況にあって、モバイル型端末用あるいはノート型ＰＣ用の表示装置として、反射及び透過の両モードでの表示が可能な半透過型（反射透過型）の液晶表示装置が使用されるようになってきている。
【０００３】
図７は、本願出願人による日本国特許出願（特願２００３−４１０７４２号）で提案された技術を用いた半透過型の液晶表示パネルの１画素の構成を示している。図８（ａ）は図７のＸ−Ｘ線で切断した液晶表示パネルの断面構成を示し、図８（ｂ）は図７のＹ−Ｙ線で切断した液晶表示パネルの断面構成を示している。図７及び図８（ａ）、（ｂ）に示すように、液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１０２と対向基板１０４と両基板１０２、１０４間に封止された液晶層１０６とを有している。ＴＦＴ基板１０２は、ガラス基板１１０上に形成された複数のゲートバスライン１１２と、絶縁膜１３０を介してゲートバスライン１１２に交差する複数のドレインバスライン１１４とを有している。ゲートバスライン１１２及びドレインバスライン１１４の交差位置近傍には、チャネル保護膜型のＴＦＴ１２０が配置されている。ＴＦＴ１２０上には、保護膜１３１が形成されている。ゲートバスライン１１２及びドレインバスライン１１４で囲まれた画素領域を横切って、ゲートバスライン１１２に並列する蓄積容量バスライン１１８が形成されている。
【０００４】
各画素領域は大まかに３つの領域に分割され、中央部に配置された反射領域と、反射領域を挟んで図７の上方及び下方に配置された２つの透過領域とを有している。絶縁膜１３０上の反射領域には、ドレインバスライン１１４と同一の形成材料で同層に形成された反射板１５０が配置されている。蓄積容量バスライン１１８の反射板１５０に重なる領域には、複数の開口部１１８ａが形成されている。また、蓄積容量バスライン１１８を挟んで、蓄積容量バスライン１１８と同一の形成材料で同層に形成され、蓄積容量バスライン１１８からそれぞれ電気的に分離された２つの金属層１５２が配置されている。金属層１５２には、複数の開口部１５２ａが形成されている。また金属層１５２上には、ＴＦＴ１２０のチャネル保護膜と同一の形成材料で同層に形成された複数の誘電体層１５３が配置されている。開口部１１８ａの形成された蓄積容量バスライン１１８、開口部１５２ａの形成された金属層１５２、及び誘電体層１５３が反射板１５０より下層に形成されていることにより、反射板１５０表面にはこれらの形状に倣う凹凸が形成される。
【０００５】
保護膜１３１上の画素領域には、所定形状の透明な画素電極１１６が形成されている。１画素内の反射領域及び透過領域の画素電極１１６は、互いに電気的に接続されている。画素電極１１６は、コンタクトホール１２５を介してＴＦＴ１２０のソース電極に電気的に接続されている。また画素電極１１６は、反射板１５０上の保護膜１３１がエッチング除去された開口部１３２を介して、反射板１５０に電気的に接続されている。
【０００６】
対向基板１０４は、ガラス基板１１１上に形成された共通電極１４１を有している。共通電極１４１上の透過領域ほぼ中央部には、液晶層１０６の液晶分子を配向規制する配向規制用構造物として点状の突起状構造物１４２が形成されている。また、共通電極１４１上の反射領域ほぼ中央部には、セルギャップを維持する柱状スペーサ１４３が形成されて
いる。柱状スペーサ１４３は、配向規制用構造物としても機能している。反射領域のガラス基板１１１と共通電極１４１との間には、反射領域のセルギャップが透過領域のセルギャップのほぼ半分になるように透明樹脂層が形成される場合もある。図７及び図８に示した液晶表示パネルによれば、反射及び透過の両モードで比較的良好な表示品質が得られるようになっている。
【０００７】
ところが、図７及び図８に示した液晶表示パネルは、基板面と鉛直方向とがほぼ平行になるように立てられた状態で高温下に放置されたときに、下方のセル厚が上方より厚くなるセル厚むら（重力むら）が生じてしまうという問題を有している。重力むらは、柱状スペーサ１４３が全画素に形成されていることに起因して生じると考えられている。すなわち、ＴＦＴ基板１０２と対向基板１０４とを貼り合わせる基板貼合せ工程では、両基板１０２、１０４間に所定圧力が加えられて貼り合わされるが、柱状スペーサ１４３が全画素に形成されていると、１つ当たりの柱状スペーサ１４３には高い圧力が加えられない。したがって、各柱状スペーサ１４３はほとんど圧縮されていない。このため、両基板１０２、１０４間に封止された液晶の体積が高温下での熱膨張により増加してセル厚が厚くなったときに、柱状スペーサ１４３が追従して変形できない。厚くなったセル厚よりも柱状スペーサ１４３の高さが低くなると、柱状スペーサ１４３が一方の基板から離れる。これにより、液晶表示パネルが立てられた状態では、パネル上方の液晶が重力により下方に移動し、下方のセル厚が上方より厚くなってしまう。
【０００８】
単にセル厚むらを抑制するためには、柱状スペーサ１４３の配置密度を低くすることが考えられる。しかしながら図７及び図８に示した構成では、柱状スペーサ１４３が配向規制用構造物としても機能しているため、柱状スペーサ１４３の配置密度を低くするのは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２６７１２１号公報
【特許文献２】特開２００３−２４１１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、セル厚むらによる表示むらが視認されず、良好な表示品質の得られる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】
【００１１】
上記目的は、対向配置された第１及び第２の基板と、前記第１及び第２の基板間に封止された液晶層と、前記第１の基板に形成され前記第２の基板側から入射する光を反射する反射板を有する反射領域を備えた画素領域と、前記反射板と同一の形成材料で形成されたソース／ドレイン電極と、ゲート電極とを備え、前記第１の基板の前記画素領域毎に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ上に形成された保護膜と、前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１の電極層と、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成された第２の電極層と、前記保護膜とが積層された領域に形成され、前記第１及び第２の基板の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサと、前記第１及び第２の基板の一方の前記反射領域に前記柱状スペーサと同一の形成材料で形成され、前記液晶層の液晶分子の配向を規制する突起状構造物とを有することを特徴とする液晶表示装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、セル厚むらによる表示むらが視認されず、良好な表示品質の得られる液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の構成の変形例を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態による液晶表示装置の構成の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態の実施例による液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図７】半透過型液晶表示装置の１画素の構成を示す図である。
【図８】半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施の形態による液晶表示装置について図１乃至図６を用いて説明する。図１は、本実施の形態による液晶表示装置の概略構成を示している。図１に示すように、液晶表示装置は、絶縁膜を介して互いに交差して形成されたゲートバスライン及びドレインバスラインと、画素毎に形成されたＴＦＴ及び画素電極とを備えたＴＦＴ基板２を有している。また、液晶表示装置は、カラーフィルタ（ＣＦ）層や共通電極が形成された対向基板４と、例えば負の誘電率異方性を有するＶＡモードの液晶が両基板２、４間に封止された液晶層６（図１では図示せず）とを有している。
【００１５】
ＴＦＴ基板２には、複数のゲートバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたゲートバスライン駆動回路８０と、複数のドレインバスラインを駆動するドライバＩＣが実装されたドレインバスライン駆動回路８２とが接続されている。これらの駆動回路８０、８２は、制御回路８４から出力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定のゲートバスラインあるいはドレインバスラインに出力するようになっている。ＴＦＴ基板２のＴＦＴ素子形成面と反対側の面には偏光板８７が配置され、対向基板４の共通電極形成面と反対側の面には、偏光板８６が偏光板８７に対しクロスニコルに配置されている。偏光板８７のＴＦＴ基板２と反対側の面にはバックライトユニット８８が配置されている。
【００１６】
図２は、本実施の形態による液晶表示装置の１画素の構成を示している。図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示し、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴＦＴ基板２は、ガラス基板１０上に互いに並列して形成された複数のゲートバスライン１２と、絶縁膜３０を介してゲートバスライン１２に交差し、互いに並列して形成された複数のドレインバスライン１４とを有している。ドレインバスライン１４は、例えばアルミニウム（Ａｌ）層６０とその上層のチタン（Ｔｉ）層（又はクロム（Ｃｒ）層）６１との積層構造を有している。ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４で囲まれた領域は画素領域になっている。ゲートバスライン１２及びドレインバスライン１４の交差位置近傍には、例えばチャネル保護膜型のＴＦＴ２０が配置されている。ＴＦＴ２０のドレイン電極２１及びソース電極２２は、ドレインバスライン１４と同一の形成材料で同層に形成されている。ドレイン電極２１は、ドレインバスライン１４に電気的に接続されている。ＴＦＴ２０のゲート電極はゲートバスライン１２と同一の形成材料で同層に形成され、本実施の形態ではゲートバスライン１２のチャネル保護膜２８直下の領域がＴＦＴ２０のゲート電極として機能している。ＴＦＴ２０上には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）等からなる保護膜３１が形成されている。画素領域のほぼ中央部を横切り、ゲートバスライン１２に並列して延びる蓄積容量バスライン１８が、ゲートバスライン１２と同一の形成材料で同層に形成されている。
【００１７】
各画素領域は、対向基板４側から入射する光を反射する反射領域と、ＴＦＴ基板２側から入射する光を透過させる透過領域とを有している。例えば反射領域は蓄積容量バスライン１８が横切る画素領域の中央部近傍に配置され、透過領域は反射領域を挟んで図２の上方及び下方に配置されている。絶縁膜３０上の反射領域には、ドレインバスライン１４と同一の形成材料で同層に形成された反射板５０が形成されている。蓄積容量バスライン１８のうち反射板５０に重なる領域には、複数の開口部１８ａが形成されている。開口部１８ａによる蓄積容量バスライン１８の電気抵抗の増加及び電極面積の減少を防ぐため、当該領域での蓄積容量バスライン１８の幅は他の領域より太くなっている。また、蓄積容量バスライン１８を挟んで、蓄積容量バスライン１８と同一の形成材料で同層に形成され、蓄積容量バスライン１８からそれぞれ電気的に分離された２つの金属層５２が配置されている。金属層５２には、複数の開口部５２ａが形成されている。また金属層５２上には、複数の誘電体層５３が形成されている。誘電体層５３は、ＴＦＴ２０のチャネル保護膜２
８と同一の形成材料で同層に形成されている。なお誘電体層５３は、背面露光を用いたパターニングにより形成されるため、開口部５２ａ上には配置されずに金属層５２上に配置される。開口部１８ａの形成された蓄積容量バスライン１８、開口部５２ａの形成された金属層５２、及び誘電体層５３は、反射板５０より下層に形成されているため、反射板５０に凹凸を形成する凹凸形成層として機能する。反射板５０表面にはこれらの凹凸形成層の形状に倣う凹凸が形成されている。凹凸の形成された反射板５０は、対向基板４側から入射した光を散乱反射させるようになっている。反射板５０、蓄積容量バスライン１８及びそれらの間の絶縁膜３０により、蓄積容量部が画素毎に形成される。本実施の形態では金属層５２上にのみ誘電体層５３を形成しているが、蓄積容量バスライン１８上にも誘電体層５３を形成してもよい。ただし、蓄積容量部の電極間の距離が離れることになるため、蓄積容量部の電気容量の値は小さくなる。
【００１８】
保護膜３１上の画素領域には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極１６が形成されている。画素電極１６は、反射領域及び２つの透過領域にそれぞれ１つずつ配置された電極ユニット１６ａと、隣接する電極ユニット１６ａ間に形成されたスリット１６ｂと、スリット１６ｂで分離された電極ユニット１６ａ間を電気的に接続する接続電極１６ｃとを有している。電極ユニット１６ａは、中央に配置されたべた部１６ｄと、べた部１６ｄの外周部に配置された櫛歯状部１６ｅとを有している。櫛歯状部１６ｅは、べた部１６ｄから延びる複数の線状電極１６ｆと、隣接する線状電極１６ｆ間に形成されたスペース１６ｇとを備えている。線状電極１６ｆは、領域毎に異なる４方向に延びている。電極ユニット１６ａの図２中右上部分の線状電極１６ｆは右上方向に延び、電極ユニット１６ａの右下部分の線状電極１６ｆは右下方向に延びている。電極ユニット１６ａの左上部分の線状電極１６ｆは左上方向に延び、電極ユニット１６ａの左下部分の線状電極１６ｆは左下方向に延びている。液晶層６に電圧を印加したときの液晶分子は、線状電極１６ｆの延びる方向に平行に、かつ、べた部１６ｄに向かって傾斜する。これにより、液晶層６は電極ユニット１６ａ毎に４方向に配向分割される。
【００１９】
画素電極１６は、コンタクトホール２５を介してＴＦＴ２０のソース電極２２に電気的に接続されている。また画素電極１６は、反射板５０上の保護膜３１がエッチング除去された開口部３２を介して、反射板５０に電気的に接続されている。反射板５０の上層部であるＴｉ層６１は、保護膜３１と共にエッチング除去されている。このため反射板５０は、Ｔｉ層６１より高い光反射率を有するＡｌ層６０が露出した反射面５０ａを有している。画素電極１６のべた部１６ｄは、Ａｌ層６０と液晶層６とが接触しないように、反射面５０ａの全域を覆うように形成されている。
【００２０】
対向基板４は、ガラス基板１１上に形成された共通電極４１を有している。共通電極４１上の透過領域ほぼ中央部には、感光性樹脂等で形成された点状の突起状構造物４２が配置されている。また、共通電極４１上の反射領域ほぼ中央部には、例えば突起状構造物４２と同一の形成材料で形成された点状の突起状構造物４３が配置されている。突起状構造物４２、４３は、液晶層６の液晶分子の配向を規制する配向規制用構造物として機能する。突起状構造物４２、４３は、例えばほぼ円形状に形成される。図示していないが、反射領域のガラス基板１１と共通電極４１との間には、反射領域のセルギャップが透過領域のセルギャップのほぼ半分になるように透明樹脂層が形成される場合もある。
【００２１】
共通電極４１上であってＴＦＴ基板２側のゲートバスライン１２（第１の電極層）とドレインバスライン１４（第２の電極層）との交差位置に対応する位置には、ＴＦＴ基板２及び対向基板４の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサ４４が形成されている。柱状スペーサ４４は、反射領域の突起状構造物４３と同一の形成材料で形成され、突起状構造物４３の配置密度より低い５画素（又はそれ以上）に１つの配置密度で表示領域全体に均等に配置されている。柱状スペーサ４４は、例えばほぼ円形状に形成される。
なお柱状スペーサ４４は、蓄積容量バスライン１８とドレインバスライン１４との交差位置に対応する位置に形成してもよい。
【００２２】
反射領域の突起状構造物４３の高さと柱状スペーサ４４の高さはほぼ同一である。ＴＦＴ基板２の反射領域では、柱状スペーサ４４の配置される領域と比較すると、保護膜３１及びＴｉ層６１が除去されており、電極ユニット１６ａ（画素電極１６）が形成されている。保護膜３１及びＴｉ層６１の膜厚を合わせて０．３３μｍとし、画素電極１６の膜厚を０．０７μｍとすると、突起状構造物４３とＴＦＴ基板２との間の間隔ｄ１は、約０．２６（＝０．３３−０．０７）μｍになる。したがって、１画素に１つの配置密度で配置された突起状構造物４３は常温でＴＦＴ基板２に接触せずに対向基板４のみに接触し、それより低い配置密度（５以上の画素に１つ）で配置された柱状スペーサ４４はＴＦＴ基板２及び対向基板４の双方に常時接触してセルギャップを維持する。
【００２３】
本実施の形態によれば、基板貼合せ工程で基板２、４間に所定圧力が加えられると、１つ当たりの柱状スペーサ４４は比較的高い圧力で圧縮される。このため、熱膨張により液晶の体積が増加してセル厚が厚くなったときにも、柱状スペーサ４４は追従して変形できる。したがって、柱状スペーサ４４が一方の基板から離れてしまうことがないため、液晶表示パネルを立てた状態でも重力むらは生じず、表示領域内で均一なセル厚が保たれる。したがって、セル厚むらによる表示むらが視認されず、表示品質の良好な液晶表示装置が得られる。
【００２４】
一方、指押し等によりＴＦＴ基板２又は対向基板４が外部から局所的に加圧されたときには、より高い配置密度（１画素に１つ）で配置された突起状構造物４３が基板２、４の双方に接触し、柱状スペーサ４４と突起状構造物４３とがセルギャップを維持する。したがって本実施の形態では、突起状構造物４３が補助スペーサとして機能するため、外部からの局所的な加圧に対する高い耐性も得られる。
【００２５】
次に、本実施の形態による液晶表示装置の製造方法について図２及び図３を参照しつつ簡単に説明する。ＴＦＴ基板２を作製する工程では、まずガラス基板１０上の全面に金属層を成膜してパターニングし、ゲートバスライン１２、蓄積容量バスライン１８、開口部１８ａ、金属層５２及び開口部５２ａを形成する。次に、絶縁膜３０、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜及びＳｉＮ膜を基板全面に連続成膜する。続いて、背面露光を用いてＳｉＮ膜をパターニングし、チャネル保護膜２８及び誘電体層５３を形成する。次に、基板全面にｎ＋ａ−Ｓｉ膜、Ａｌ層及びＴｉ層を成膜する。続いて、Ｔｉ層、Ａｌ層、ｎ＋ａ−Ｓｉ膜及びａ−Ｓｉ膜をパターニングし、ドレインバスライン１４、ドレイン電極２１、ソース電極２２、反射板５０、及びＴＦＴ２０の動作半導体層（図示せず）を形成する。次に、ＳｉＮ膜を基板全面に成膜して保護膜３１を形成する。続いて、保護膜３１をパターニングし、コンタクトホール２５及び開口部３２を形成する。このパターニングでは、例えばＳｉＮとＴｉを溶かし、Ａｌを溶かさないエッチング液を使用する。これにより、反射板５０上の保護膜３１とともにＴｉ層６１が除去され、開口部３２を介してＡｌ層６０が露出した反射面５０ａが形成される。次に、ＩＴＯ膜を基板全面に成膜してパターニングし、画素電極１６を形成する。画素電極１６は、コンタクトホール２５を介してソース電極２２に電気的に接続され、開口部３２を介して反射板５０に電気的に接続される。また画素電極１６は、反射面５０ａの全域を覆うように形成される。以上の工程を経て、ＴＦＴ基板２が作製される。
【００２６】
一方、対向基板４を作製する工程では、まずガラス基板１１上にＣＦ層や透明樹脂層等を形成し、さらに基板全面にＩＴＯからなる共通電極４１を形成する。次に、共通電極４１上に感光性樹脂を塗布してパターニングし、柱状スペーサ４４及び突起状構造物４３を形成する。柱状スペーサ４４は、ＴＦＴ基板２側のゲートバスライン１２及びドレインバ
スライン１４の交差位置に対応する領域に、５以上の画素に１つの配置密度で配置される。突起状構造物４３は、例えば全画素の反射領域に１つずつ配置される。この工程では、透過領域の突起状構造物４２を同時に形成してもよい。以上の工程を経て、対向基板４が作製される。
【００２７】
次に、ＴＦＴ基板２上及び対向基板４上に垂直配向膜を形成し、ＴＦＴ基板２と対向基板４とを所定圧力で加圧して貼り合わせる。続いて、負の誘電率異方性を有する液晶を両基板２、４間に注入して封止し、液晶表示パネルを作製する。液晶の屈折率異方性Δｎは例えば０．０８とする。その後、所定のモジュール工程を経て、本実施の形態による液晶表示装置が完成する。
【００２８】
本実施の形態では、反射板５０がドレインバスライン１４、ドレイン電極２１及びソース電極２２と同一の形成材料で同時に形成され、高反射率金属であるＡｌ層６０が露出した反射面５０ａを有している。反射面５０ａは、保護膜３１をパターニングしてコンタクトホール２５及び開口部３２を形成するのと同時に形成される。このため、製造工程が増加することなく高い光反射率の反射板５０が得られる。
また本実施の形態では、ＩＴＯからなる画素電極１６が反射面５０ａを覆うように形成され、両基板２、４にそれぞれ形成された電極の最表面は全てＩＴＯになっている。このため、基板２、４は電気的に対称であり、焼付き等による表示品質の低下が生じ難い。
【００２９】
図４は、本実施の形態による液晶表示装置の構成の変形例を示している。図５（ａ）は図４のＣ−Ｃ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示し、図５（ｂ）は図４のＤ−Ｄ線で切断した液晶表示装置の断面構成を示している。図４及び図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例では、蓄積容量バスライン１８のうち突起状構造物４３に対向する領域及びその周囲に円形状の開口部１８ｂが形成されている。すなわち凹凸形成層は、突起状構造物４３の形成領域を除く反射領域に形成されている。これにより、蓄積容量バスライン１８の厚さを０．２２μｍとすると、突起状構造物４３とＴＦＴ基板２との間の間隔ｄ２は、図３に示した間隔ｄ１より広い約０．４８（＝０．３３＋０．２２−０．０７）μｍになる。本変形例によれば、図１乃至図３に示した構成よりも柱状スペーサ４４と突起状構造物４３との実質的な高さの差を大きくできるため、基板２、４を貼り合わせた際に突起状構造物４３がＴＦＴ基板２に接触してしまうことがない。したがって、図１乃至図３に示した構成と同様の効果がより確実に得られる。
【００３０】
以下、本実施の形態による液晶表示装置について具体的実施例を用いて説明する。図６は、本実施の形態の一実施例による半透過型の液晶表示装置の断面構成を示している。図６（ａ）は反射領域の突起状構造物４３近傍の断面構成を示し、図６（ｂ）は柱状スペーサ４４近傍の断面構成を示している。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、対向基板４のガラス基板１１上には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＣＦ層４５が形成されている。各画素領域には、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれか１色のＣＦ層４５が形成される。ＣＦ層４５は、反射領域の一部でパターニング除去されている。透過モードでの表示の際には光がＣＦ層４５を１回のみ通るのに対し、反射モードでの表示の際には光がＣＦ層４５を２回通ることになるため、本実施例のように反射領域の一部でＣＦ層４５を除去することによってＣＦ層４５による光吸収が抑制されて反射率が向上し、反射モードでの表示の際に高い輝度が得られる。
【００３１】
ＣＦ層４５上の反射領域には、透明樹脂層４６が形成されている。透明樹脂層４６の膜厚は、例えば透過領域のセルギャップのほぼ半分の２μｍ程度である。これにより、反射領域のセルギャップは透過領域のセルギャップのほぼ半分になっている。柱状スペーサ４４の形成領域には、透明樹脂層４６と同一の形成材料で同層に形成された透明樹脂層４７が設けられている。透明樹脂層４６、４７及びＣＦ層４５上の全面には共通電極４１が形
成されている。柱状スペーサ４４は、共通電極４１上であってＴＦＴ基板２側のゲートバスライン１２とドレインバスライン１４との交差位置に対応する位置に、例えば１２画素に１つの配置密度で配置されている。柱状スペーサ４４の高さは例えば２μｍ程度である。
【００３２】
共通電極４１上の反射領域ほぼ中央部には、柱状スペーサ４４と同一の形成材料で同層に形成され、液晶層６の液晶分子を配向規制する突起状構造物４３が配置されている。突起状構造物４３の高さと柱状スペーサ４４の高さはほぼ同一である。ＴＦＴ基板２の突起状構造物４３の配置される領域では、柱状スペーサ４４の配置される領域と比較すると、開口部３２、１８ｂにより保護膜３１、Ｔｉ層６１及び蓄積容量バスライン１８（ゲートバスライン１２）が除去されており、電極ユニット１６ａ（画素電極１６）が形成されている。このため、突起状構造物４３とＴＦＴ基板２との間隔ｄ２は、図５に示した構成と同様に０．４８μｍ程度であり、突起状構造物４３はＴＦＴ基板２に常温で接触しない。反射領域のセル厚は、突起状構造物４３及び柱状スペーサ４４の高さ（２μｍ）より若干厚い２．３〜２．５μｍ程度である。図示していないが、共通電極４１上の透過領域ほぼ中央部には、柱状スペーサ４４及び突起状構造物４３と例えば同一の形成材料で同層に形成された突起状構造物４２が配置されている。透過領域には透明樹脂層４６、４７が形成されていないため突起状構造物４２はＴＦＴ基板２に接触せず、突起状構造物４２とＴＦＴ基板２との間隔は２μｍ程度である。
【００３３】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、チャネル保護膜型のＴＦＴを備えた液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、チャネルエッチ型のＴＦＴを備えた液晶表示装置にも適用できる。チャネルエッチ型のＴＦＴを備えた液晶表示装置では、チャネル保護膜２８と同一の形成材料からなる誘電体層５３に代えて、動作半導体層と同一の形成材料からなる半導体層を凹凸形成層として形成してもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態では半透過型の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、画素領域が反射領域のみで構成された反射型の液晶表示装置にも適用できる。
【００３５】
さらに、上記実施の形態ではＶＡモードの液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、ＴＮモードやＩＰＳモード等の他の動作モードの液晶表示装置にも適用できる。
【００３６】
以上説明した実施の形態による液晶表示装置は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
対向配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板間に封止された液晶層と、
前記第１の基板に形成され前記第２の基板側から入射する光を反射する反射板を有する反射領域を備えた画素領域と、
前記反射板と同一の形成材料で形成されたソース／ドレイン電極と、ゲート電極とを備え、前記第１の基板の前記画素領域毎に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された保護膜と、
前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１の電極層と、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成された第２の電極層と、前記保護膜とが積層された領域に形成され、前記第１及び第２の基板の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサと、
前記第１及び第２の基板の一方の前記反射領域に前記柱状スペーサと同一の形成材料で形成され、前記液晶層の液晶分子の配向を規制する突起状構造物と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
（付記２）
付記１記載の液晶表示装置において、
前記保護膜は、前記反射領域で除去されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記３）
付記１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１のバスラインと、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成され、絶縁膜を介して前記第１のバスラインに交差する第２のバスラインとを有し、
前記柱状スペーサは、前記第１及び第２のバスラインの交差位置に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記突起状構造物は、常温で前記第１及び第２の基板の一方のみに接触すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記５）
付記４記載の液晶表示装置において、
前記突起状構造物は、前記第１又は第２の基板が外部から加圧されたときに前記第１及び第２の基板の双方に接触すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記反射板は、高反射率金属で形成された反射面を有していること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記反射板に凹凸が形成されるように前記反射板より下層の前記反射領域に形成された凹凸形成層を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記８）
付記７記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、少なくとも一部が前記ゲート電極と同一の形成材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記９）
付記７又は８に記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、少なくとも一部が前記薄膜トランジスタのチャネル保護膜と同一の形成材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１０）
付記７乃至９のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、前記突起状構造物の形成領域を除く前記反射領域に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記画素領域は、前記第１の基板側から入射する光を透過させる透過領域をさらに有していること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１２）
付記１１記載の液晶表示装置において、
前記反射領域と前記柱状スペーサの形成領域とに形成された透明樹脂層をさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１３）
付記１２記載の液晶表示装置において、
前記透明樹脂層は、前記透過領域の前記セルギャップのほぼ半分の厚さを有すること
を特徴とする液晶表示装置。
（付記１４）
付記１乃至１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記柱状スペーサは、前記突起状構造物より低い配置密度で配置されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【符号の説明】
【００３７】
２ ＴＦＴ基板
４ 対向基板
６ 液晶層
１０、１１ ガラス基板
１２ ゲートバスライン
１４ ドレインバスライン
１６ 画素電極
１６ａ 電極ユニット
１６ｂ スリット
１６ｃ 接続電極
１６ｄ べた部
１６ｅ 櫛歯状部
１６ｆ 線状電極
１６ｇ スペース
１８ 蓄積容量バスライン
１８ａ、１８ｂ、５２ａ 開口部
２０ ＴＦＴ
２１ ドレイン電極
２２ ソース電極
２５ コンタクトホール
２８ チャネル保護膜
３０ 絶縁膜
３１ 保護膜
３２ 開口部
４１ 共通電極
４２、４３ 突起状構造物
４４ 柱状スペーサ
４５ ＣＦ層
４６、４７ 透明樹脂層
５０ 反射板
５０ａ 反射面
５２ 金属層
５３ 誘電体層
６０ Ａｌ層
６１ Ｔｉ層
８０ ゲートバスライン駆動回路
８２ ドレインバスライン駆動回路
８４ 制御回路
８６、８７ 偏光板
８８ バックライトユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板間に封止された液晶層と、
前記第１の基板に形成され前記第２の基板側から入射する光を反射する反射板を有する反射領域を備えた画素領域と、
前記反射板と同一の形成材料で形成されたソース／ドレイン電極と、ゲート電極とを備え、前記第１の基板の前記画素領域毎に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された保護膜と、
前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１の電極層と、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成された第２の電極層と、前記保護膜とが積層された領域に形成され、前記第１及び第２の基板の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサと、
前記第１及び第２の基板の一方の前記反射領域に前記柱状スペーサと同一の形成材料で形成され、前記液晶層の液晶分子の配向を規制する突起状構造物と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記保護膜は、前記反射領域で除去されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１のバスラインと、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成され、絶縁膜を介して前記第１のバスラインに交差する第２のバスラインとを有し、
前記柱状スペーサは、前記第１及び第２のバスラインの交差位置に形成されていること
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１項に記載の液晶表示装置において、
前記突起状構造物は、常温で前記第１及び第２の基板の一方のみに接触すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記反射板に凹凸が形成されるように前記反射板より下層の前記反射領域に形成された凹凸形成層を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、少なくとも一部が前記ゲート電極と同一の形成材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、少なくとも一部が前記薄膜トランジスタのチャネル保護膜と同一の形成材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、前記突起状構造物の形成領域を除く前記反射領域に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記画素領域は、前記第１の基板側から入射する光を透過させる透過領域をさらに有していること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項９記載の液晶表示装置において、
前記反射領域と前記柱状スペーサの形成領域とに形成された透明樹脂層をさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１】
対向配置された第１及び第２の基板と、
前記第１及び第２の基板間に封止された液晶層と、
前記第１の基板に形成され前記第２の基板側から入射する光を反射する反射板を有する反射領域を備えた画素領域と、
前記反射板と同一の形成材料で形成されたソース／ドレイン電極と、ゲート電極とを備え、前記第１の基板の前記画素領域毎に形成された薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された保護膜と、
前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１の電極層と、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成された第２の電極層と、前記保護膜とが積層された領域に形成され、前記第１及び第２の基板の双方に接触してセルギャップを維持する柱状スペーサと、
前記第１及び第２の基板の一方の前記反射領域に前記柱状スペーサと同一の形成材料で形成され、前記液晶層の液晶分子の配向を規制する突起状構造物と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置において、
前記保護膜は、前記反射領域で除去されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、
前記ゲート電極と同一の形成材料で形成された第１のバスラインと、前記ソース／ドレイン電極と同一の形成材料で形成され、絶縁膜を介して前記第１のバスラインに交差する第２のバスラインとを有し、
前記柱状スペーサは、前記第１及び第２のバスラインの交差位置に形成されていること
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１項に記載の液晶表示装置において、
前記突起状構造物は、常温で前記第１及び第２の基板の一方のみに接触すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記反射板に凹凸が形成されるように前記反射板より下層の前記反射領域に形成された凹凸形成層を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、少なくとも一部が前記ゲート電極と同一の形成材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、少なくとも一部が前記薄膜トランジスタのチャネル保護膜と同一の形成材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記凹凸形成層は、前記突起状構造物の形成領域を除く前記反射領域に形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、
前記画素領域は、前記第１の基板側から入射する光を透過させる透過領域をさらに有していること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項９記載の液晶表示装置において、
前記反射領域と前記柱状スペーサの形成領域とに形成された透明樹脂層をさらに有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−５９７２５（Ｐ２０１１−５９７２５Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５７８７（Ｐ２０１０−２８５７８７）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【分割の表示】特願２００５−１１５２２（Ｐ２００５−１１５２２）の分割
【原出願日】平成１７年１月１９日（２００５．１．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【分割の表示】特願２００５−１１５２２（Ｐ２００５−１１５２２）の分割
【原出願日】平成１７年１月１９日（２００５．１．１９）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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