JP3714244B2 - 半透過・反射型電気光学装置の製造方法、半透過・反射型電気光学装置、および電子機器 - Google Patents
半透過・反射型電気光学装置の製造方法、半透過・反射型電気光学装置、および電子機器 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半透過・反射型電気光学装置、それを用いた電子機器、および半透過・反射型電気光学装置の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、半透過・反射型電気光学装置の画素構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶装置などの電気光学装置は、各種機器の直視型の表示装置として用いられている。このような電気光学装置のうち、例えば、画素スイッチング用の非線形素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型の液晶装置では、図１６および図１７に示すように、電気光学物質としての液晶５０を挟持するＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０のうち、ＴＦＴアレイ基板１０の方には、画素スイッチング用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ／Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３０と、このＴＦＴ３０に電気的に接続するＩＴＯ膜などの透明導電膜からなる画素電極９ａとが形成されている。
【０００３】
また、液晶装置のうち、反射型のものでは、対向基板２０の側から入射してきた外光を対向基板２０の方に向けて反射するための光反射膜８ａが透光性の画素電極９ａの下層側に形成されており、図１７および図１８に矢印ＬＡで示すように、対向基板２０側から入射した光をＴＦＴアレイ基板１０側で反射し、対向基板２０側から出射された光によって画像を表示する（反射モード）。
【０００４】
但し、反射型の液晶装置において、光反射膜８ａで反射された光の方向性が強いと、画像をみる角度で明るさが異なるなどの視野角依存性が顕著に出てしまう。そこで、液晶装置を製造する際、層間絶縁膜４、あるいはその表面に形成した表面保護膜（図示せず）の表面に、アクリル樹脂などといった感光性樹脂を８００ｎｍ〜１５００ｎｍの厚さに塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、光反射膜８ａの下層側のうち、光反射膜８ａと平面的に重なる領域に、感光性樹脂層からなる凹凸形成層１３ａを所定のパターンで選択的に残すことにより、光反射膜８ａの表面に凹凸パターン８ｇを付与している。また、このままでは、凹凸パターン８ｇに凹凸形成層１３ａのエッジがそのまま出てしまうので、凹凸形成層１３ａの上層にもう１層、流動性の高い感光性樹脂層からなる上層絶縁膜７ａを塗布、形成することにより、光反射膜８ａの表面にエッジのない、なだらかな形状の凹凸パターン８ｇを付与している。
【０００５】
また、反射型の液晶装置のうち、透過モードでの表示も可能な半透過・反射型の液晶装置では、光反射膜８ａに対して、画素電極９ａと平面的に重なる領域には光透過窓８ｄが形成されている。この光透過窓８ｄは、従来、例えば、図１６に示すように、各画素毎に矩形形状に１つ形成され、この光透過窓８ｄに相当する領域は、凹凸形成層１３ａが全面に形成されているか、凹凸形成層１３ａが一切形成されていないため、平坦面である。
【０００６】
このように構成した半透過・反射型の液晶装置において、ＴＦＴアレイ基板１０の側にバックライト装置（図示せず）を配置し、このバックライト装置から出射された光をＴＦＴアレイ基板１０の側から入射させれば、図１８に矢印ＬＢ１、ＬＢ２で示すように、光反射膜８ａに向かう光は、光反射膜８ａで遮られて表示に寄与しないものの、図１７および図１８に矢印ＬＢ０で示すように、光反射膜８ａが形成されていない光透過窓８ｄに向かう光は、光透過窓８ｄを介して対向基板２０側に透過し、表示に寄与する（透過モード）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半透過・反射型の液晶装置では、光反射膜８ａおよび光透過窓８ｄの面積によって、反射モードでの表示光量、および透過モードでの表示光量が完全に規定されているため、一方のモードでの表示の明るさを高めると、他方のモードでの表示の明るさが犠牲になってしまい、双方のモードで表示の明るさを向上させることができないという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、反射モードおよび透過モードのいずれにおいても表示光量の増大を図ることのできる半透過・反射型電気光学装置、それを備えた電子機器、および半透過・反射型電気光学装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、電気光学物質を保持する基板上には、所定パターンに形成された第１の透光性材料からなる凹凸形成層と、該凹凸形成層の上層側に形成された第２の透光性材料からなる上層絶縁膜と、該上層絶縁膜の上層側に形成された光反射膜と、前記上層絶縁膜の上層側で前記光反射膜の上層あるいは下層に形成された透光性電極とを有し、前記反射膜には光透過窓が部分的に形成された半透過・反射型電気光学装置において、前記光透過窓は、前記凹凸形成層を構成する複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部、あるいは複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に複数、形成され、前記第１の透光性材料および前記第２の透光性材料は、前記基板の裏面側から入射した光を前記光透過窓に向けて屈折させるレンズ機能を前記凹凸形成層と前記上層絶縁膜との界面に付与する屈折率をそれぞれ有していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明では、電気光学物質を保持する基板上には、所定パターンに形成された第１の透光性材料からなる凹凸形成層と、該凹凸形成層の上層側に形成された第２の透光性材料からなる上層絶縁膜と、該上層絶縁膜の上層側に形成された光反射膜と、前記上層絶縁膜の上層側で前記光反射膜の上層あるいは下層に形成された透光性電極とを有し、前記反射膜には光透過窓が部分的に形成された半透過・反射型電気光学装置の製造方法において、前記光透過窓を、前記凹凸形成層を構成する複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部、あるいは複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に複数、形成し、かつ、前記第１の透光性材料および前記第２の透光性材料として異なる屈折率の透明材料を用いることにより、前記基板の裏面側から入射した光を前記光透過窓に向けて屈折させるレンズ機能を前記凹凸形成層と前記上層絶縁膜との界面に付与することを特徴とする。
【００１１】
本発明を適用した半透過・反射型電気光学装置では、光反射膜が形成されているので、反射モードでの表示を行うことができるとともに、光反射膜に光透過窓が部分的に形成されているので、透過モードでの表示を行うこともできる。ここで、光反射膜の下層側には、その表面に凹凸パターンを付与するための凹凸形成層が第１の透光性材料で形成され、この凹凸形成層の上層には第２の透光性材料からなる上層絶縁膜が形成されている。そこで、本発明では、これら２つの透光性材料として屈折率の異なるものを用いるとともに、凹凸形成層を構成する凸部あるいは凹部と重なる位置に光透過窓を形成することにより、基板の裏面側から入射した光を光透過窓に向けて屈折させるレンズ機能を凹凸形成層と上層絶縁膜との界面に付与してある。従って、基板の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜に向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光も、一部が光透過窓を抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓の面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。
【００１２】
本発明において、前記光透過窓は、例えば、前記複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部と重なる位置に形成されている場合があり、この場合、前記凸部については丸みをもって上方に膨らむ凸レンズ形状で形成し、かつ、前記第１の透光性材料としては、前記第２の透光性材料と比較して大きな屈折率の透光性材料を用いる。
【００１３】
本発明において、前記複数の凸部を丸みをもって上方に膨らむ凸レンズ形状を有するように形成するにあたっては、例えば、前記第１の透光性材料としての透光性の感光性樹脂を用いて前記凹凸形成層を所定パターンで形成した後、当該感光性樹脂を加熱し、溶融させる。
【００１４】
また、本発明において、前記光透過窓は、前記複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に形成されている場合があり、この場合、前記凹部は、丸みをもって下方に凹む凹レンズ形状を有し、かつ、前記第１の透光性材料としては、前記第２の透光性材料と比較して小さな屈折率を有する透光性材料を用いればよい。
【００１５】
本発明において、前記複数の凹部を丸みをもって下方に凹む凹レンズ形状を有するように形成するにあたっては、例えば、前記第１の透光性材料としての透光性の感光性樹脂を用いて前記凹凸形成層を所定パターンで形成した後、当該感光性樹脂を加熱し、溶融させる。
【００１６】
本発明において、前記第１の透光性材料および前記第２の透光性材料としては、例えば、透光性の感光性樹脂を用いることができる。
【００１７】
本発明において、前記透光性電極は、前記光反射膜の上層に形成されていることが好ましい。このように構成すると、対向基板の対向電極と、透明画素電極とを同一の透光性材料で形成するだけで、電気光学物質が分極配向するのを防止することができる。
【００１８】
本発明において、前記電気光学物質は、例えば、液晶である。
また、本発明による半透過・反射型電気光学装置は、電気光学物質を保持する基板上には、所定パターンに形成された第１の透光性材料からなる凹凸形成層と、該凹凸形成層の上層側に形成された第２の透光性材料からなる上層絶縁膜と、該上層絶縁膜の上層側に形成された光反射膜と、前記上層絶縁膜の上層側で前記光反射膜の上層あるいは下層に形成された透光性電極とを有し、前記反射膜には光透過窓が部分的に形成された半透過・反射型電気光学装置において、
前記光透過窓は、前記凹凸形成層が形成する複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部、あるいは複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に複数、形成され、
前記第１の透光性材料および前記第２の透光性材料は、それぞれ異なる屈折率を有していることを特徴とする。従って、該屈折率を任意に選択する事により、基板の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜に向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光の屈折角を任意に制御する事が可能となるので、一部が光透過窓を抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓の面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。
【００１９】
本発明を適用した電気光学装置は、モバイルコンピュータや携帯電話機などといった電子機器の表示装置として用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
（電気光学装置の基本的な構成）
図１は、本発明を適用した電気光学装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ′断面図である。図３は、電気光学装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。なお、本形態の説明に用いた各図では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２２】
図１および図２において、本形態の電気光学装置１００は、シール材５２によいて貼り合わされたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に、電気光学物質としての液晶５０が挟持されており、シール材５２の形成領域の内側領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１、および実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間をつなぐための複数の配線１０５が設けられており、更に、周辺見切り５３の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路が設けられることもある。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０６が形成されている。また、データ線駆動回路１０１、及び走査線駆動回路１０４等は、シール材５２と重なってもよいし、シール材５２の内側領域に形成されてもよい。
【００２３】
なお、データ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、たとえば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（テープ オートメイテッド、ボンディング）基板をＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群に対して異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。なお、電気光学装置１００では、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略してある。また、電気光学装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の各画素電極（後述する。）に対向する領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【００２４】
このような構造を有する電気光学装置１００の画面表示領域においては、図３に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素電極９ａ、およびこの画素電極９ａを駆動するための画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎを供給するデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２・・・Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０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ＴＦＴ３０を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。
【００２５】
ここで、液晶５０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。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶５０の部分を通過する光量が低下し、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶５０の部分を通過する光量が増大していく。その結果、全体として電気光学装置１００からは画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎに応じたコントラストを持つ光が出射される。
【００２６】
なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０を付加することがある。例えば、画素電極９ａの電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い電気光学装置１００が実現できる。なお、蓄積容量６０を形成する方法としては、図３に例示するように、蓄積容量６０を形成するための配線である容量線３ｂとの間に形成する場合、あるいは前段の走査線３ａとの間に形成する場合もいずれであってもよい。
【００２７】
（ＴＦＴアレイ基板の構成）
図４は、本形態の電気光学装置に用いたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図５は、電気光学装置の画素の一部を図４のＡ−Ａ′線に相当する位置で切断したときの断面図である。
【００２８】
図４において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、複数の透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜からなる画素電極９ａがマトリクス状に形成されており、これら各画素電極９ａに対して画素スイッチング用のＴＦＴ３０がそれぞれ接続している。また、画素電極９ａの縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａ、および容量線３ｂが形成され、ＴＦＴ３０は、データ線６ａおよび走査線３ａに対して接続している。すなわち、データ線６ａは、コンタクトホールを介してＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続し、走査線３ａは、その突出部分がＴＦＴ３０のゲート電極を構成している。なお、蓄積容量６０は、画素スイッチング用のＴＦＴ３０を形成するための半導体膜１の延設部分１ｆを導電化したものを下電極とし、この下電極４１に容量線３ｂが上電極として重なった構造になっている。
【００２９】
このように構成した画素領域のＡ−Ａ′線における断面は、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の基体たる透明な基板１０′の表面に、厚さが３００ｎｍ〜５００ｎｍのシリコン酸化膜（絶縁膜）からなる下地保護膜１１が形成され、この下地保護膜１１の表面には、厚さが３０ｎｍ〜１００ｎｍの島状の半導体膜１ａが形成されている。半導体膜１ａの表面には、厚さが約５０〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２が形成され、このゲート絶縁膜２の表面に、厚さが３００ｎｍ〜８００ｎｍの走査線３ａが形成されている。半導体膜１ａのうち、走査線３ａに対してゲート絶縁膜２を介して対峙する領域がチャネル領域１ａ′になっている。このチャネル領域１ａ′に対して一方側には、低濃度ソース領域１ｂおよび高濃度ソース領域１ｄを備えるソース領域が形成され、他方側には低濃度ドレイン領域１ｃおよび高濃度ドレイン領域１ｅを備えるドレイン領域が形成されている。
【００３０】
画素スイッチング用のＴＦＴ３０の表面側には、厚さが３００ｎｍ〜８００ｎｍのシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４が形成され、この層間絶縁膜４の表面には、厚さが１００ｎｍ〜３００ｎｍのシリコン窒化膜からなる表面保護膜（図示せず）が形成されることがある。層間絶縁膜４の表面には、厚さが３００ｎｍ〜８００ｎｍのデータ線６ａが形成され、このデータ線６ａは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。層間絶縁膜４の表面にはデータ線６ａと同時形成されたドレイン電極６ｂが形成され、このドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。
【００３１】
層間絶縁膜４の上層には、第１の感光性樹脂からなる凹凸形成層１３ａが所定のパターンで形成され、この凹凸形成層１３ａの表面には、第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａが形成されている、また、上層絶縁膜７ａの表面には、アルミニウム膜などからなる光反射膜８ａが形成されている。従って、光反射膜８ａの表面には、凹凸形成層１３ａの凹凸が上層絶縁膜７ａを介して反映されて凹凸パターン８ｇが形成されている。
【００３２】
光反射膜８ａの上層にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、光反射膜８ａの表面に直接、積層され、画素電極９ａと光反射膜８ａとは電気的に接続されている。また、画素電極９ａは、感光性樹脂層７ａおよび層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続している。
【００３３】
画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１２が形成されている。この配向膜１２は、ポリイミド膜に対してラビング処理が施された膜である。
【００３４】
なお、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して容量線３ｂが上電極として対向することにより、蓄積容量６０が構成されている。
【００３５】
なお、ＴＦＴ３０は、好ましくは上述のようにＬＤＤ構造をもつが、低濃度ソース領域１ｂ、および低濃度ドレイン領域１ｃに相当する領域に不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を有していてもよい。また、ＴＦＴ３０は、ゲート電極（走査線３ａの一部）をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度のソースおよびドレイン領域を形成したセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。
【００３６】
また、本形態では、ＴＦＴ３０のゲート電極（走査線３ａ）をソース−ドレイン領域の間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）、あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴ３０を構成すれば、チャネルとソース−ドレイン領域の接合部でのリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することが出来る。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造或いはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００３７】
（凹凸パターンの構成）
図６は、図５に示す電気光学装置において、ＴＦＴアレイ基板に形成した凹凸パターン、および光透過窓の周辺を拡大して示す説明図である。
【００３８】
このように構成したＴＦＴアレイ基板１０において、光反射膜８ａの表面には、凸部８ｂおよび凹部８ｃを備えた凹凸パターン８ｇが形成されており、本形態では、図４に示すように、凸部８ｂ、およびそれを構成する凹凸形成層１３ａが円形の平面形状を有するものとして表してある。但し、凸部８ｂおよび凹凸形成層１３ａの平面形状については、円形に限らず、楕円形、あるいは六角形や角形などといった多角形など、種々の形状のものを採用することができる。
【００３９】
このような凹凸パターン８ｇを構成するにあたって、本形態のＴＦＴアレイ基板１０では、図５に示すように、光反射膜８ａの下層側のうち、凹凸パターン８ｇの凸部８ｂに相当する領域に、透光性の第１の感光性樹脂（第１の透光性材料）からなる凹凸形成層１３ａが所定のパターンで選択的に残されており、その上層側に形成される光反射膜８ａの表面に凹凸パターン８ｇを付与している。本形態において、凹凸形成層１３ａは、丸みをもって上方に膨らんだ凸レンズ形状を有している。
【００４０】
また本形態では、凹凸形成層１３ａの上層にもう１層、流動性の高い透光性の第２の感光性樹脂（第２の透光性材料）からなる上層絶縁膜７ａを塗布、形成することにより、光反射膜８ａの表面になだらかな形状の凹凸パターン８ｇを付与している。
ここで、凹凸形成層１３ａを構成する第１の感光性樹脂の屈折率ｎ1と、上層絶縁膜７ａを構成する第２の感光性樹脂の屈折率ｎ2は異なる値とする。従って、外部から入射した光は、凹凸形成層１３ａと上層絶縁膜７ａとの界面において直進せず、いずれかの方向にその進路が曲げられることになる。
【００４１】
[第1の実施の形態]
まず、凹凸形成層１３ａを構成する第１の感光性樹脂の屈折率ｎ1は、上層絶縁膜７ａを構成する第２の感光性樹脂の屈折率ｎ2と比較して大きい場合の実施例について説明する。本形態においては、凹凸形成層１３ａは、丸みをもって上方に膨らんだ凸レンズ形状を有している。従って、凹凸形成層１３ａと上層絶縁膜７ａとの界面は、集光レンズとして機能する。
【００４２】
さらに本形態では、光反射膜８ａにおいて、画素電極９ａと平面的に重なる領域には、凹凸パターン８ｇの多数の凸部８ｂ（凹凸形成層１３ａが厚く形成されている領域）のうち、一部の凸部８ｂの中央部分と重なる領域に対して、凹凸形成層１３ａよりもやや小さめの開口からなる円形の光透過窓８ｄが形成されている。従って、光透過窓８ｄに相当する部分には、ＩＴＯからなる画素電極９ａは存在するが、光反射膜８ａが存在しない。
【００４３】
（対向基板の構成）
図５において、対向基板２０では、ＴＦＴアレイ基板１０に形成されている画素電極９ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側には、ＩＴＯ膜からなる対向電極２１が形成されている。また、対向電極２１の上層側には、ポリイミド膜からなる配向膜２２が形成され、この配向膜２２は、ポリイミド膜に対してラビング処理が施された膜である。
【００４４】
（本形態の作用・効果）
このように構成した半透過・反射型の電気光学装置１００では、画素電極９ａの下層側に光反射膜８ａが形成されているため、図５に矢印ＬＡで示すように、対向基板２０側から入射した光をＴＦＴアレイ基板１０側で反射し、対向基板２０側から出射された光によって画像を表示する（反射モード）。
【００４５】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側に配置されたバックライト装置（図示せず）から出射された光のうち、光反射膜８ａが形成されていない光透過窓８ｄに向かう光は、矢印ＬＢ０で示すように、光透過窓８ｄを介して対向基板２０側に透過し、表示に寄与する（透過モード）。
【００４６】
また、本形態では、光反射膜８ａの下層側には、その表面に凹凸パターン８ｇを付与するための凹凸形成層１３ａが屈折率がｎ1の第１の感光性樹脂で形成され、この凹凸形成層１３ａの上層には、屈折率がｎ2（ｎ1＞ｎ2）の第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａが形成され、かつ、凹凸パターン８ｇの凸部８ｂと重なる位置に光透過窓８ｄが形成されている。このため、凹凸形成層１３ａと上層絶縁膜７ａとの界面は、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から入射した光を光透過窓８ｄに向けて屈折させるレンズ機能を備えている。
【００４７】
従って、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜８ａに向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光も、図６に矢印ＬＢ１、ＬＢ２で示すように、光透過窓８ｄを抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓８ｄの面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。
【００４８】
（ＴＦＴの製造方法）
このような構成の電気光学装置１００の製造工程のうち、ＴＦＴアレイ基板１０の製造工程を、図７ないし図１１を参照して説明する。図７、図８、図９、図１０、および図１１はいずれも、本形態のＴＦＴアレイ基板１０の製造方法を示す工程断面図であり、いずれの図においても、図４のＡ−Ａ′線における断面に相当する。
【００４９】
まず、図７（Ａ）に示すように、超音波洗浄等により清浄化したガラス製等の基板１０′を準備した後、基板温度が１５０℃〜４５０℃の温度条件下でプラズマＣＶＤ法により、基板１０′の全面に厚さが３００ｎｍ〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜１１を形成する。このときの原料ガスとしては、たとえばモノシランと笑気ガスとの混合ガスやＴＥＯＳと酸素、あるいはジシランとアンモニアを用いることができる。
【００５０】
次に、下地保護膜１１の表面に島状の半導体膜１ａ（能動層）を形成する。それには、基板温度が１５０℃〜４５０℃の温度条件下で、基板１０′の全面に、アモルファスのシリコン膜からなる半導体膜をプラズマＣＶＤ法により３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに形成した後、半導体膜に対してレーザ光を照射してレーザアニールを施し、アモルファスの半導体膜を一度溶融させた後、冷却固化過程を経て結晶化させる。この際には、各領域へのレーザ光の照射時間が非常に短時間であり、かつ、照射領域も基板全体に対して局所的であるため、基板全体が同時に高温に熱せられることがない。それ故、基板１０′としてガラス基板などを用いても熱による変形や割れ等が生じない。次に、半導体膜の表面にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して半導体膜をエッチングすることにより、島状の半導体膜１ａを形成する。なお、半導体膜１ａを形成するときの原料ガスとしては、たとえばジシランやモノシランを用いることができる。前記結晶化は、固相成長法、或いはフラッシュランプやタングステンランプを用いたＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法等で行ってもよい。また、前記アモルファス半導体膜を成膜した後、島状にパターニングしてから、前記に方法で、島状のアモルファス半導体膜を結晶化させてもよい。
【００５１】
次に、図７（Ｂ）に示すように、３５０℃以下の温度条件下で、基板１０′の全面に厚さが５０ｎｍ〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２を形成する。このときの原料ガスは、たとえばＴＥＯＳと酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。ここで形成するゲート絶縁膜２は、シリコン酸化膜に代えてシリコン窒化膜であってもよい。
【００５２】
次に、図示を省略するが、所定のレジストマスクを介して半導体膜１ａの延設部分１ｆに不純物イオンを打ち込んで、容量線３ｂとの間に蓄積容量６０を構成するための下電極を形成する。
【００５３】
次に、図７（Ｃ）に示すように、走査線３ａ（ゲート電極）および容量線３ｂを形成する。それには、スパッタ法などにより、基板１０′の全面にアルミニウム膜、タンタル膜、モリブデン膜、またはこれらの金属のいずれかを主成分とする合金膜からなる導電膜を３００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さに形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して導電膜をドライエッチングする。
【００５４】
次に、画素ＴＦＴ部および駆動回路のＮチャネルＴＦＴ部（図示せず）の側には、走査線３ａ（ゲート電極）をマスクとして、約０．１×１０13／ｃｍ2 〜約１０×１０13／ｃｍ2 のドーズ量で低濃度の不純物イオン（リンイオン）を打ち込んで、走査線３ａに対して自己整合的に低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃを形成する。ここで、走査線３ａの真下に位置しているため、不純物イオンが導入されなかった部分は半導体膜１ａのままのチャネル領域１ａ′となる。
【００５５】
次に、図７（Ｄ）に示すように、走査線３ａ（ゲート電極）より幅の広いレジストマスク５５５を形成して高濃度の不純物イオン（リンイオン）を約０．１×１０15／ｃｍ2 〜約１０×１０15／ｃｍ2 のドーズ量で打ち込み、高濃度ソース領域１ｄおよびドレイン領域１ｅを形成する。
【００５６】
これらの不純物導入工程に代えて、低濃度の不純物の打ち込みを行わずにゲート電極より幅の広いレジストマスクを形成した状態で高濃度の不純物（リンイオン）を打ち込み、オフセット構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。また、走査線３ａをマスクにして高濃度の不純物を打ち込んで、セルフアライン構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよいことは勿論である。
【００５７】
なお、図示を省略するが、このような工程によって、周辺駆動回路部のＮチャネルＴＦＴ部を形成する。また、周辺駆動回路のＰチャネルＴＦＴ部を形成する際には、画素部およびＮチャネルＴＦＴ部をレジストで被覆保護して、ゲート電極をマスクとして、約０．１×１０15／ｃｍ2 〜約１０×１０15／ｃｍ2 のドーズ量でボロンイオンを打ち込むことにより、自己整合的にＰチャネルのソース・ドレイン領域を形成する。この際、ＮチャネルＴＦＴ部の形成時と同様、ゲート電極をマスクとして、約０．１×１０13／ｃｍ2 〜約１０×１０13／ｃｍ2 のドーズ量で低濃度の不純物（ボロンイオン）を導入して、ポリシリコン膜に低濃度領域を形成した後、ゲート電極より幅の広いマスクを形成して高濃度の不純物（ボロンイオン）を約０．１×１０15／ｃｍ2 〜約１０×１０15／ｃｍ2 のドーズ量で打ち込んで、ＬＤＤ構造（ライトリー・ドープト・ドレイン構造）のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。また、低濃度の不純物の打ち込みを行わずに、ゲート電極より幅の広いマスクを形成した状態で高濃度の不純物（リンイオン）を打ち込み、オフセット構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。これらのイオン打ち込み工程によって、ＣＭＯＳ化が可能になり、周辺駆動回路の同一基板内への内蔵が可能となる。
【００５８】
次に、図８（Ｅ）に示すように、走査線３ａの表面側にＣＶＤ法などにより、厚さが３００ｎｍ〜８００ｎｍのシリコン酸化からなる層間絶縁膜４を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して層間絶縁膜４をエッチングしてコンタクトホールを形成する。層間絶縁膜４を形成するときの原料ガスは、たとえばＴＥＯＳと酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。
【００５９】
次に、図８（Ｆ）に示すように、層間絶縁膜４の表面側にデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂを形成する。それには、アルミニウム膜、タンタル膜、モリブデン膜、またはこれらの金属のいずれかを主成分とする合金膜からなる導電膜をスパッタ法などで３００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さに形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して導電膜にドライエッチングを行う。
【００６０】
次に、図８（Ｇ）に示すように、データ線６ａおよびドレイン電極６ｂの表面側、あるいはその表面に表面保護膜を形成した後、スピンコート法などを用いて、ポジタイプの第１の感光性樹脂１３を塗布する。
【００６１】
次に、図９（Ｈ）に示すように、露光マスク２００を介して第１の感光性樹脂１３を露光する。ここで、露光マスク２００では、図５を参照して説明した凹凸パターン８ｇの凹部８ｃに相当する領域が透光部２１０になっている。
【００６２】
次に、図９（Ｉ）に示すように、第１の感光性樹脂１３に現像を施して、第１の感光性樹脂１３のうち、露光された部分を除去する。その結果、第１の感光性樹脂１３は、凹凸パターン８ｇの凸部８ｂに相当する領域に残される。
【００６３】
このようにして現像した後、第１の感光性樹脂１３に対して加熱処理を行って、第１の感光性樹脂１３を溶融させる。その結果、図９（Ｊ）に示すように、第１の感光性樹脂１３は、丸みをもって上方に膨らんだ感光性樹脂層１３ａとなる。なお、凹凸形成層１３ａは、ＴＦＴ３０の形成領域にも残されるので、凹凸形成層１３ａには、画素電極９ａとドレイン電極６ｂとを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する。
【００６４】
次に、図１０（Ｋ）に示すように、第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａを形成する。この際、上層絶縁膜７ａには、画素電極９ａとドレイン電極６ｂとを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する。
【００６５】
次に、図１０（Ｌ）に示すように、上層絶縁膜７ａの表面にアルミニウムなどの金属膜８を形成した後、その表面に、フォトリソグラフィ技術を用いて、レジストマスク５５６を形成し、このレジストマスク５５６を介して金属膜８をパターングし、図１０（Ｍ）に示すように、光反射膜８ａを形成する。この際、凹凸形成層１３ａが残された多数の凸部のうちの一部の凸部に重なる領域に光透過窓８ｄを形成する。このようにして形成した光反射膜８ａでは、下層側の凹凸形成層１３ａの表面形状が上層絶縁膜７ａを介して反映されるので、光反射膜８ａの表面には、エッジのない、なだらかな凹凸パターン８ａが形成される。
【００６６】
次に、図１１（Ｎ）に示すように、光反射膜８ａの表面側に厚さが４０ｎｍ〜２００ｎｍのＩＴＯ膜９をスパッタ法などで形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスク５５７を形成し、このレジストマスク５５７を介してＩＴＯ膜９にエッチングを行って、図１１（Ｏ）に示すように、画素電極９ａを形成する。
【００６７】
しかる後には、図５に示すように、画素電極９ａの表面側にポリイミド膜（配向膜１２）を形成する。それには、ブチルセロソルブやｎ−メチルピロリドンなどの溶媒に５〜１０重量％のポリイミドやポリアミド酸を溶解させたポリイミド・ワニスをフレキソ印刷した後、加熱・硬化（焼成）する。そして、ポリイミド膜を形成した基板をレーヨン系繊維からなるパフ布で一定方向に擦り、ポリイミド分子を表面近傍で一定方向に配列させる。その結果、後で充填した液晶分子とポリイミド分子との相互作用により液晶分子が一定方向に配列する。
【００６８】
［第２の実施の形態］
なお、上記形態では、光透過窓８ｄを凹凸パターン８ｇの凸部８ｂと重なる位置に形成するとともに、凹凸形成層１３ａを屈折率がｎ1の第１の感光性樹脂で形成し、この凹凸形成層１３ａの上層に、屈折率がｎ2（ｎ1＞ｎ2）の第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａを形成したが、図１２に示すように、光透過窓８ｄを凹凸パターン８ｇの凹部８ｃと重なる位置に形成するとともに、凹凸形成層１３ａを屈折率がｎ1の第１の感光性樹脂で形成し、この凹凸形成層１３ａの上層には、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2）の第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａを形成した構成であってもよい。
【００６９】
このように構成した場合も、凹凸形成層１３ａと上層絶縁膜７ａとの界面は、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から入射した光を光透過窓８ｄに向けて屈折させるレンズ機能を有することになる。従って、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜８ａに向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光も、図１２に矢印ＬＢ１で示すように、光透過窓８ｄを抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓８ｄの面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。なお、その他の構成は、前記した実施の形態と共通しているため、共通する機能を有する部分には同一符号を付して図１２に示すことにして、それらの説明を省略する。
【００７０】
また、上記形態では、画素スイッチング用のアクティブ素子としてＴＦＴを用いた例を説明したが、アクティブ素子としてＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）素子などの薄膜ダイオード素子（ＴＦＤ素子／Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ素子）を用いた場合も同様である。
【００７１】
［電気光学装置の電子機器への適用］
このように構成した半透過・反射型の電気光学装置１００は、各種の電子機器の表示部として用いることができるが、その一例を、図１８、図１９、および図２０を参照して説明する。
【００７２】
図１８は、本発明に係る電気光学装置を表示装置として用いた電子機器の回路構成を示すブロック図である。
【００７３】
図１８において、電子機器は、表示情報出力源７０、表示情報処理回路７１、電源回路７２、タイミングジェネレータ７３、そして液晶装置７４を有する。また、液晶装置７４は、液晶表示パネル７５および駆動回路７６を有する。液晶装置７４としては、前述した電気光学装置１００を用いることができる。
【００７４】
表示情報出力源７０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等といったメモリ、各種ディスク等といったストレージユニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ７３によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路７１に供給する。
【００７５】
表示情報処理回路７１は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等といった周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路７６へ供給する。電源回路７２は、各構成要素に所定の電圧を供給する。
【００７６】
図１９は、本発明に係る電子機器の一実施形態であるモバイル型のパーソナルコンピュータを示している。ここに示すパーソナルコンピュータ８０は、キーボード８１を備えた本体部８２と、液晶表示ユニット８３とを有する。液晶表示ユニット８３は、前述した電気光学装置１００を含んで構成される。
【００７７】
図２０は、本発明に係る電子機器の他の実施形態である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機９０は、複数の操作ボタン９１と、前述した電気光学装置１００からなる表示部とを有している。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明では、光反射膜が形成されているので、反射モードでの表示を行うことができるとともに、光反射膜に光透過窓が部分的に形成されているので、透過モードでの表示を行うこともできる。ここで、光反射膜の下層側で凹凸形成層を形成する第１の透光性材料、および上層絶縁膜を構成する第２の透光性材料として、屈折率の異なるものを用いるとともに、凹凸形成層を構成する凸部あるいは凹部と重なる位置に光透過窓を形成することにより凹凸形成層と上層絶縁膜との界面で入射した光の進路が屈折により曲げられる。従って、前記第１の透光性材料、および第２の透光性材料の屈折率を任意に選択する事により、凹凸形成層と上層絶縁膜との界面にレンズ機能を付与する事が可能となる。従って、基板の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜に向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光も、一部が光透過窓を抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓の面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される電気光学装置を対向基板の側からみたときの平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ′線における断面図である。
【図３】電気光学装置において、マトリクス状の複数の画素に形成された素子などの等価回路図である。
【図４】本発明に係る電気光学装置のＴＦＴアレイ基板の各画素の構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る電気光学装置を、図４のＡ−Ａ′線に相当する位置での切断した断面図である。
【図６】本発明に係る電気光学装置において、ＴＦＴアレイ基板の凹凸パターンおよび光透過窓の説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図８】（Ｅ）〜（Ｇ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】（Ｈ）〜（Ｊ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図１０】（Ｋ）〜（Ｍ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図１１】（Ｎ）、（Ｏ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図１２】本発明を適用した別の電気光学装置において、ＴＦＴアレイ基板の凹凸パターンおよび光透過窓の説明図である。
【図１３】本発明に係る電気光学装置を表示装置として用いた電子機器の回路構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明に係る電気光学装置を用いたモバイル型のパーソナルコンピュータを示す説明図である。
【図１５】本発明に係る電気光学装置を用いた携帯電話機の説明図である。
【図１６】従来の電気光学装置のＴＦＴアレイ基板に形成された各画素の構成を示す平面図である。
【図１７】従来の電気光学装置の断面図である。
【図１８】従来の電気光学装置のＴＦＴアレイ基板に形成した凹凸パターンおよび光透過窓の説明図である。
【符号の説明】
１ａ 半導体膜
２ ゲート絶縁膜
３ａ 走査線
３ｂ 容量線
４ 層間絶縁膜
６ａ データ線
６ｂ ドレイン電極
７ａ 上層絶縁膜
８ａ 光反射膜
８ｂ 凹凸パターンの凸部
８ｃ 凹凸パターンの凹部
８ｄ 光透過窓
８ｇ 光反射膜表面の凹凸パターン
９ａ 画素電極
１０ ＴＦＴアレイ基板
１１ 下地保護膜
１３ 第１の感光性樹脂
１３ａ 凹凸形成層
２０ 対向基板
２１ 対向電極
２３ 遮光膜
３０ 画素スイッチング用のＴＦＴ
５０ 液晶
６０ 蓄積容量
１００ 電気光学装置
１００ａ 画素
【発明の属する技術分野】
本発明は、半透過・反射型電気光学装置、それを用いた電子機器、および半透過・反射型電気光学装置の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、半透過・反射型電気光学装置の画素構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶装置などの電気光学装置は、各種機器の直視型の表示装置として用いられている。このような電気光学装置のうち、例えば、画素スイッチング用の非線形素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型の液晶装置では、図１６および図１７に示すように、電気光学物質としての液晶５０を挟持するＴＦＴアレイ基板１０および対向基板２０のうち、ＴＦＴアレイ基板１０の方には、画素スイッチング用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ／Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３０と、このＴＦＴ３０に電気的に接続するＩＴＯ膜などの透明導電膜からなる画素電極９ａとが形成されている。
【０００３】
また、液晶装置のうち、反射型のものでは、対向基板２０の側から入射してきた外光を対向基板２０の方に向けて反射するための光反射膜８ａが透光性の画素電極９ａの下層側に形成されており、図１７および図１８に矢印ＬＡで示すように、対向基板２０側から入射した光をＴＦＴアレイ基板１０側で反射し、対向基板２０側から出射された光によって画像を表示する（反射モード）。
【０００４】
但し、反射型の液晶装置において、光反射膜８ａで反射された光の方向性が強いと、画像をみる角度で明るさが異なるなどの視野角依存性が顕著に出てしまう。そこで、液晶装置を製造する際、層間絶縁膜４、あるいはその表面に形成した表面保護膜（図示せず）の表面に、アクリル樹脂などといった感光性樹脂を８００ｎｍ〜１５００ｎｍの厚さに塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、光反射膜８ａの下層側のうち、光反射膜８ａと平面的に重なる領域に、感光性樹脂層からなる凹凸形成層１３ａを所定のパターンで選択的に残すことにより、光反射膜８ａの表面に凹凸パターン８ｇを付与している。また、このままでは、凹凸パターン８ｇに凹凸形成層１３ａのエッジがそのまま出てしまうので、凹凸形成層１３ａの上層にもう１層、流動性の高い感光性樹脂層からなる上層絶縁膜７ａを塗布、形成することにより、光反射膜８ａの表面にエッジのない、なだらかな形状の凹凸パターン８ｇを付与している。
【０００５】
また、反射型の液晶装置のうち、透過モードでの表示も可能な半透過・反射型の液晶装置では、光反射膜８ａに対して、画素電極９ａと平面的に重なる領域には光透過窓８ｄが形成されている。この光透過窓８ｄは、従来、例えば、図１６に示すように、各画素毎に矩形形状に１つ形成され、この光透過窓８ｄに相当する領域は、凹凸形成層１３ａが全面に形成されているか、凹凸形成層１３ａが一切形成されていないため、平坦面である。
【０００６】
このように構成した半透過・反射型の液晶装置において、ＴＦＴアレイ基板１０の側にバックライト装置（図示せず）を配置し、このバックライト装置から出射された光をＴＦＴアレイ基板１０の側から入射させれば、図１８に矢印ＬＢ１、ＬＢ２で示すように、光反射膜８ａに向かう光は、光反射膜８ａで遮られて表示に寄与しないものの、図１７および図１８に矢印ＬＢ０で示すように、光反射膜８ａが形成されていない光透過窓８ｄに向かう光は、光透過窓８ｄを介して対向基板２０側に透過し、表示に寄与する（透過モード）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半透過・反射型の液晶装置では、光反射膜８ａおよび光透過窓８ｄの面積によって、反射モードでの表示光量、および透過モードでの表示光量が完全に規定されているため、一方のモードでの表示の明るさを高めると、他方のモードでの表示の明るさが犠牲になってしまい、双方のモードで表示の明るさを向上させることができないという問題点がある。
【０００８】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、反射モードおよび透過モードのいずれにおいても表示光量の増大を図ることのできる半透過・反射型電気光学装置、それを備えた電子機器、および半透過・反射型電気光学装置の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、電気光学物質を保持する基板上には、所定パターンに形成された第１の透光性材料からなる凹凸形成層と、該凹凸形成層の上層側に形成された第２の透光性材料からなる上層絶縁膜と、該上層絶縁膜の上層側に形成された光反射膜と、前記上層絶縁膜の上層側で前記光反射膜の上層あるいは下層に形成された透光性電極とを有し、前記反射膜には光透過窓が部分的に形成された半透過・反射型電気光学装置において、前記光透過窓は、前記凹凸形成層を構成する複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部、あるいは複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に複数、形成され、前記第１の透光性材料および前記第２の透光性材料は、前記基板の裏面側から入射した光を前記光透過窓に向けて屈折させるレンズ機能を前記凹凸形成層と前記上層絶縁膜との界面に付与する屈折率をそれぞれ有していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明では、電気光学物質を保持する基板上には、所定パターンに形成された第１の透光性材料からなる凹凸形成層と、該凹凸形成層の上層側に形成された第２の透光性材料からなる上層絶縁膜と、該上層絶縁膜の上層側に形成された光反射膜と、前記上層絶縁膜の上層側で前記光反射膜の上層あるいは下層に形成された透光性電極とを有し、前記反射膜には光透過窓が部分的に形成された半透過・反射型電気光学装置の製造方法において、前記光透過窓を、前記凹凸形成層を構成する複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部、あるいは複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に複数、形成し、かつ、前記第１の透光性材料および前記第２の透光性材料として異なる屈折率の透明材料を用いることにより、前記基板の裏面側から入射した光を前記光透過窓に向けて屈折させるレンズ機能を前記凹凸形成層と前記上層絶縁膜との界面に付与することを特徴とする。
【００１１】
本発明を適用した半透過・反射型電気光学装置では、光反射膜が形成されているので、反射モードでの表示を行うことができるとともに、光反射膜に光透過窓が部分的に形成されているので、透過モードでの表示を行うこともできる。ここで、光反射膜の下層側には、その表面に凹凸パターンを付与するための凹凸形成層が第１の透光性材料で形成され、この凹凸形成層の上層には第２の透光性材料からなる上層絶縁膜が形成されている。そこで、本発明では、これら２つの透光性材料として屈折率の異なるものを用いるとともに、凹凸形成層を構成する凸部あるいは凹部と重なる位置に光透過窓を形成することにより、基板の裏面側から入射した光を光透過窓に向けて屈折させるレンズ機能を凹凸形成層と上層絶縁膜との界面に付与してある。従って、基板の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜に向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光も、一部が光透過窓を抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓の面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。
【００１２】
本発明において、前記光透過窓は、例えば、前記複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部と重なる位置に形成されている場合があり、この場合、前記凸部については丸みをもって上方に膨らむ凸レンズ形状で形成し、かつ、前記第１の透光性材料としては、前記第２の透光性材料と比較して大きな屈折率の透光性材料を用いる。
【００１３】
本発明において、前記複数の凸部を丸みをもって上方に膨らむ凸レンズ形状を有するように形成するにあたっては、例えば、前記第１の透光性材料としての透光性の感光性樹脂を用いて前記凹凸形成層を所定パターンで形成した後、当該感光性樹脂を加熱し、溶融させる。
【００１４】
また、本発明において、前記光透過窓は、前記複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に形成されている場合があり、この場合、前記凹部は、丸みをもって下方に凹む凹レンズ形状を有し、かつ、前記第１の透光性材料としては、前記第２の透光性材料と比較して小さな屈折率を有する透光性材料を用いればよい。
【００１５】
本発明において、前記複数の凹部を丸みをもって下方に凹む凹レンズ形状を有するように形成するにあたっては、例えば、前記第１の透光性材料としての透光性の感光性樹脂を用いて前記凹凸形成層を所定パターンで形成した後、当該感光性樹脂を加熱し、溶融させる。
【００１６】
本発明において、前記第１の透光性材料および前記第２の透光性材料としては、例えば、透光性の感光性樹脂を用いることができる。
【００１７】
本発明において、前記透光性電極は、前記光反射膜の上層に形成されていることが好ましい。このように構成すると、対向基板の対向電極と、透明画素電極とを同一の透光性材料で形成するだけで、電気光学物質が分極配向するのを防止することができる。
【００１８】
本発明において、前記電気光学物質は、例えば、液晶である。
また、本発明による半透過・反射型電気光学装置は、電気光学物質を保持する基板上には、所定パターンに形成された第１の透光性材料からなる凹凸形成層と、該凹凸形成層の上層側に形成された第２の透光性材料からなる上層絶縁膜と、該上層絶縁膜の上層側に形成された光反射膜と、前記上層絶縁膜の上層側で前記光反射膜の上層あるいは下層に形成された透光性電極とを有し、前記反射膜には光透過窓が部分的に形成された半透過・反射型電気光学装置において、
前記光透過窓は、前記凹凸形成層が形成する複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部、あるいは複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に複数、形成され、
前記第１の透光性材料および前記第２の透光性材料は、それぞれ異なる屈折率を有していることを特徴とする。従って、該屈折率を任意に選択する事により、基板の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜に向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光の屈折角を任意に制御する事が可能となるので、一部が光透過窓を抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓の面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。
【００１９】
本発明を適用した電気光学装置は、モバイルコンピュータや携帯電話機などといった電子機器の表示装置として用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
（電気光学装置の基本的な構成）
図１は、本発明を適用した電気光学装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図２は、図１のＨ−Ｈ′断面図である。図３は、電気光学装置の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。なお、本形態の説明に用いた各図では、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２２】
図１および図２において、本形態の電気光学装置１００は、シール材５２によいて貼り合わされたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に、電気光学物質としての液晶５０が挟持されており、シール材５２の形成領域の内側領域には、遮光性材料からなる周辺見切り５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路１０１、および実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路１０４の間をつなぐための複数の配線１０５が設けられており、更に、周辺見切り５３の下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路が設けられることもある。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０６が形成されている。また、データ線駆動回路１０１、及び走査線駆動回路１０４等は、シール材５２と重なってもよいし、シール材５２の内側領域に形成されてもよい。
【００２３】
なお、データ線駆動回路１０１および走査線駆動回路１０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、たとえば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（テープ オートメイテッド、ボンディング）基板をＴＦＴアレイ基板１０の周辺部に形成された端子群に対して異方性導電膜を介して電気的および機械的に接続するようにしてもよい。なお、電気光学装置１００では、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略してある。また、電気光学装置１００をカラー表示用として構成する場合には、対向基板２０において、ＴＦＴアレイ基板１０の各画素電極（後述する。）に対向する領域にＲＧＢのカラーフィルタをその保護膜とともに形成する。
【００２４】
このような構造を有する電気光学装置１００の画面表示領域においては、図３に示すように、複数の画素１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらの画素１００ａの各々には、画素電極９ａ、およびこの画素電極９ａを駆動するための画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎを供給するデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。また、ＴＦＴ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２・・・Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９ａは、ＴＦＴ３０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ＴＦＴ３０を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２・・・Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。
【００２５】
ここで、液晶５０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。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶５０の部分を通過する光量が低下し、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶５０の部分を通過する光量が増大していく。その結果、全体として電気光学装置１００からは画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎに応じたコントラストを持つ光が出射される。
【００２６】
なお、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、・・・Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９ａと対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０を付加することがある。例えば、画素電極９ａの電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ蓄積容量６０により保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い電気光学装置１００が実現できる。なお、蓄積容量６０を形成する方法としては、図３に例示するように、蓄積容量６０を形成するための配線である容量線３ｂとの間に形成する場合、あるいは前段の走査線３ａとの間に形成する場合もいずれであってもよい。
【００２７】
（ＴＦＴアレイ基板の構成）
図４は、本形態の電気光学装置に用いたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図である。図５は、電気光学装置の画素の一部を図４のＡ−Ａ′線に相当する位置で切断したときの断面図である。
【００２８】
図４において、ＴＦＴアレイ基板１０上には、複数の透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜からなる画素電極９ａがマトリクス状に形成されており、これら各画素電極９ａに対して画素スイッチング用のＴＦＴ３０がそれぞれ接続している。また、画素電極９ａの縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａ、および容量線３ｂが形成され、ＴＦＴ３０は、データ線６ａおよび走査線３ａに対して接続している。すなわち、データ線６ａは、コンタクトホールを介してＴＦＴ３０の高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続し、走査線３ａは、その突出部分がＴＦＴ３０のゲート電極を構成している。なお、蓄積容量６０は、画素スイッチング用のＴＦＴ３０を形成するための半導体膜１の延設部分１ｆを導電化したものを下電極とし、この下電極４１に容量線３ｂが上電極として重なった構造になっている。
【００２９】
このように構成した画素領域のＡ−Ａ′線における断面は、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の基体たる透明な基板１０′の表面に、厚さが３００ｎｍ〜５００ｎｍのシリコン酸化膜（絶縁膜）からなる下地保護膜１１が形成され、この下地保護膜１１の表面には、厚さが３０ｎｍ〜１００ｎｍの島状の半導体膜１ａが形成されている。半導体膜１ａの表面には、厚さが約５０〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２が形成され、このゲート絶縁膜２の表面に、厚さが３００ｎｍ〜８００ｎｍの走査線３ａが形成されている。半導体膜１ａのうち、走査線３ａに対してゲート絶縁膜２を介して対峙する領域がチャネル領域１ａ′になっている。このチャネル領域１ａ′に対して一方側には、低濃度ソース領域１ｂおよび高濃度ソース領域１ｄを備えるソース領域が形成され、他方側には低濃度ドレイン領域１ｃおよび高濃度ドレイン領域１ｅを備えるドレイン領域が形成されている。
【００３０】
画素スイッチング用のＴＦＴ３０の表面側には、厚さが３００ｎｍ〜８００ｎｍのシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４が形成され、この層間絶縁膜４の表面には、厚さが１００ｎｍ〜３００ｎｍのシリコン窒化膜からなる表面保護膜（図示せず）が形成されることがある。層間絶縁膜４の表面には、厚さが３００ｎｍ〜８００ｎｍのデータ線６ａが形成され、このデータ線６ａは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。層間絶縁膜４の表面にはデータ線６ａと同時形成されたドレイン電極６ｂが形成され、このドレイン電極６ｂは、層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介して高濃度ドレイン領域１ｅに電気的に接続している。
【００３１】
層間絶縁膜４の上層には、第１の感光性樹脂からなる凹凸形成層１３ａが所定のパターンで形成され、この凹凸形成層１３ａの表面には、第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａが形成されている、また、上層絶縁膜７ａの表面には、アルミニウム膜などからなる光反射膜８ａが形成されている。従って、光反射膜８ａの表面には、凹凸形成層１３ａの凹凸が上層絶縁膜７ａを介して反映されて凹凸パターン８ｇが形成されている。
【００３２】
光反射膜８ａの上層にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、光反射膜８ａの表面に直接、積層され、画素電極９ａと光反射膜８ａとは電気的に接続されている。また、画素電極９ａは、感光性樹脂層７ａおよび層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホールを介してドレイン電極６ｂに電気的に接続している。
【００３３】
画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１２が形成されている。この配向膜１２は、ポリイミド膜に対してラビング処理が施された膜である。
【００３４】
なお、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２と同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して容量線３ｂが上電極として対向することにより、蓄積容量６０が構成されている。
【００３５】
なお、ＴＦＴ３０は、好ましくは上述のようにＬＤＤ構造をもつが、低濃度ソース領域１ｂ、および低濃度ドレイン領域１ｃに相当する領域に不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を有していてもよい。また、ＴＦＴ３０は、ゲート電極（走査線３ａの一部）をマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度のソースおよびドレイン領域を形成したセルフアライン型のＴＦＴであってもよい。
【００３６】
また、本形態では、ＴＦＴ３０のゲート電極（走査線３ａ）をソース−ドレイン領域の間に１個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に２個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート（ダブルゲート）、あるいはトリプルゲート以上でＴＦＴ３０を構成すれば、チャネルとソース−ドレイン領域の接合部でのリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することが出来る。これらのゲート電極の少なくとも１個をＬＤＤ構造或いはオフセット構造にすれば、さらにオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【００３７】
（凹凸パターンの構成）
図６は、図５に示す電気光学装置において、ＴＦＴアレイ基板に形成した凹凸パターン、および光透過窓の周辺を拡大して示す説明図である。
【００３８】
このように構成したＴＦＴアレイ基板１０において、光反射膜８ａの表面には、凸部８ｂおよび凹部８ｃを備えた凹凸パターン８ｇが形成されており、本形態では、図４に示すように、凸部８ｂ、およびそれを構成する凹凸形成層１３ａが円形の平面形状を有するものとして表してある。但し、凸部８ｂおよび凹凸形成層１３ａの平面形状については、円形に限らず、楕円形、あるいは六角形や角形などといった多角形など、種々の形状のものを採用することができる。
【００３９】
このような凹凸パターン８ｇを構成するにあたって、本形態のＴＦＴアレイ基板１０では、図５に示すように、光反射膜８ａの下層側のうち、凹凸パターン８ｇの凸部８ｂに相当する領域に、透光性の第１の感光性樹脂（第１の透光性材料）からなる凹凸形成層１３ａが所定のパターンで選択的に残されており、その上層側に形成される光反射膜８ａの表面に凹凸パターン８ｇを付与している。本形態において、凹凸形成層１３ａは、丸みをもって上方に膨らんだ凸レンズ形状を有している。
【００４０】
また本形態では、凹凸形成層１３ａの上層にもう１層、流動性の高い透光性の第２の感光性樹脂（第２の透光性材料）からなる上層絶縁膜７ａを塗布、形成することにより、光反射膜８ａの表面になだらかな形状の凹凸パターン８ｇを付与している。
ここで、凹凸形成層１３ａを構成する第１の感光性樹脂の屈折率ｎ1と、上層絶縁膜７ａを構成する第２の感光性樹脂の屈折率ｎ2は異なる値とする。従って、外部から入射した光は、凹凸形成層１３ａと上層絶縁膜７ａとの界面において直進せず、いずれかの方向にその進路が曲げられることになる。
【００４１】
[第1の実施の形態]
まず、凹凸形成層１３ａを構成する第１の感光性樹脂の屈折率ｎ1は、上層絶縁膜７ａを構成する第２の感光性樹脂の屈折率ｎ2と比較して大きい場合の実施例について説明する。本形態においては、凹凸形成層１３ａは、丸みをもって上方に膨らんだ凸レンズ形状を有している。従って、凹凸形成層１３ａと上層絶縁膜７ａとの界面は、集光レンズとして機能する。
【００４２】
さらに本形態では、光反射膜８ａにおいて、画素電極９ａと平面的に重なる領域には、凹凸パターン８ｇの多数の凸部８ｂ（凹凸形成層１３ａが厚く形成されている領域）のうち、一部の凸部８ｂの中央部分と重なる領域に対して、凹凸形成層１３ａよりもやや小さめの開口からなる円形の光透過窓８ｄが形成されている。従って、光透過窓８ｄに相当する部分には、ＩＴＯからなる画素電極９ａは存在するが、光反射膜８ａが存在しない。
【００４３】
（対向基板の構成）
図５において、対向基板２０では、ＴＦＴアレイ基板１０に形成されている画素電極９ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側には、ＩＴＯ膜からなる対向電極２１が形成されている。また、対向電極２１の上層側には、ポリイミド膜からなる配向膜２２が形成され、この配向膜２２は、ポリイミド膜に対してラビング処理が施された膜である。
【００４４】
（本形態の作用・効果）
このように構成した半透過・反射型の電気光学装置１００では、画素電極９ａの下層側に光反射膜８ａが形成されているため、図５に矢印ＬＡで示すように、対向基板２０側から入射した光をＴＦＴアレイ基板１０側で反射し、対向基板２０側から出射された光によって画像を表示する（反射モード）。
【００４５】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側に配置されたバックライト装置（図示せず）から出射された光のうち、光反射膜８ａが形成されていない光透過窓８ｄに向かう光は、矢印ＬＢ０で示すように、光透過窓８ｄを介して対向基板２０側に透過し、表示に寄与する（透過モード）。
【００４６】
また、本形態では、光反射膜８ａの下層側には、その表面に凹凸パターン８ｇを付与するための凹凸形成層１３ａが屈折率がｎ1の第１の感光性樹脂で形成され、この凹凸形成層１３ａの上層には、屈折率がｎ2（ｎ1＞ｎ2）の第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａが形成され、かつ、凹凸パターン８ｇの凸部８ｂと重なる位置に光透過窓８ｄが形成されている。このため、凹凸形成層１３ａと上層絶縁膜７ａとの界面は、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から入射した光を光透過窓８ｄに向けて屈折させるレンズ機能を備えている。
【００４７】
従って、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜８ａに向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光も、図６に矢印ＬＢ１、ＬＢ２で示すように、光透過窓８ｄを抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓８ｄの面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。
【００４８】
（ＴＦＴの製造方法）
このような構成の電気光学装置１００の製造工程のうち、ＴＦＴアレイ基板１０の製造工程を、図７ないし図１１を参照して説明する。図７、図８、図９、図１０、および図１１はいずれも、本形態のＴＦＴアレイ基板１０の製造方法を示す工程断面図であり、いずれの図においても、図４のＡ−Ａ′線における断面に相当する。
【００４９】
まず、図７（Ａ）に示すように、超音波洗浄等により清浄化したガラス製等の基板１０′を準備した後、基板温度が１５０℃〜４５０℃の温度条件下でプラズマＣＶＤ法により、基板１０′の全面に厚さが３００ｎｍ〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地保護膜１１を形成する。このときの原料ガスとしては、たとえばモノシランと笑気ガスとの混合ガスやＴＥＯＳと酸素、あるいはジシランとアンモニアを用いることができる。
【００５０】
次に、下地保護膜１１の表面に島状の半導体膜１ａ（能動層）を形成する。それには、基板温度が１５０℃〜４５０℃の温度条件下で、基板１０′の全面に、アモルファスのシリコン膜からなる半導体膜をプラズマＣＶＤ法により３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに形成した後、半導体膜に対してレーザ光を照射してレーザアニールを施し、アモルファスの半導体膜を一度溶融させた後、冷却固化過程を経て結晶化させる。この際には、各領域へのレーザ光の照射時間が非常に短時間であり、かつ、照射領域も基板全体に対して局所的であるため、基板全体が同時に高温に熱せられることがない。それ故、基板１０′としてガラス基板などを用いても熱による変形や割れ等が生じない。次に、半導体膜の表面にフォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して半導体膜をエッチングすることにより、島状の半導体膜１ａを形成する。なお、半導体膜１ａを形成するときの原料ガスとしては、たとえばジシランやモノシランを用いることができる。前記結晶化は、固相成長法、或いはフラッシュランプやタングステンランプを用いたＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法等で行ってもよい。また、前記アモルファス半導体膜を成膜した後、島状にパターニングしてから、前記に方法で、島状のアモルファス半導体膜を結晶化させてもよい。
【００５１】
次に、図７（Ｂ）に示すように、３５０℃以下の温度条件下で、基板１０′の全面に厚さが５０ｎｍ〜１５０ｎｍのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜２を形成する。このときの原料ガスは、たとえばＴＥＯＳと酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。ここで形成するゲート絶縁膜２は、シリコン酸化膜に代えてシリコン窒化膜であってもよい。
【００５２】
次に、図示を省略するが、所定のレジストマスクを介して半導体膜１ａの延設部分１ｆに不純物イオンを打ち込んで、容量線３ｂとの間に蓄積容量６０を構成するための下電極を形成する。
【００５３】
次に、図７（Ｃ）に示すように、走査線３ａ（ゲート電極）および容量線３ｂを形成する。それには、スパッタ法などにより、基板１０′の全面にアルミニウム膜、タンタル膜、モリブデン膜、またはこれらの金属のいずれかを主成分とする合金膜からなる導電膜を３００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さに形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して導電膜をドライエッチングする。
【００５４】
次に、画素ＴＦＴ部および駆動回路のＮチャネルＴＦＴ部（図示せず）の側には、走査線３ａ（ゲート電極）をマスクとして、約０．１×１０13／ｃｍ2 〜約１０×１０13／ｃｍ2 のドーズ量で低濃度の不純物イオン（リンイオン）を打ち込んで、走査線３ａに対して自己整合的に低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃを形成する。ここで、走査線３ａの真下に位置しているため、不純物イオンが導入されなかった部分は半導体膜１ａのままのチャネル領域１ａ′となる。
【００５５】
次に、図７（Ｄ）に示すように、走査線３ａ（ゲート電極）より幅の広いレジストマスク５５５を形成して高濃度の不純物イオン（リンイオン）を約０．１×１０15／ｃｍ2 〜約１０×１０15／ｃｍ2 のドーズ量で打ち込み、高濃度ソース領域１ｄおよびドレイン領域１ｅを形成する。
【００５６】
これらの不純物導入工程に代えて、低濃度の不純物の打ち込みを行わずにゲート電極より幅の広いレジストマスクを形成した状態で高濃度の不純物（リンイオン）を打ち込み、オフセット構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。また、走査線３ａをマスクにして高濃度の不純物を打ち込んで、セルフアライン構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよいことは勿論である。
【００５７】
なお、図示を省略するが、このような工程によって、周辺駆動回路部のＮチャネルＴＦＴ部を形成する。また、周辺駆動回路のＰチャネルＴＦＴ部を形成する際には、画素部およびＮチャネルＴＦＴ部をレジストで被覆保護して、ゲート電極をマスクとして、約０．１×１０15／ｃｍ2 〜約１０×１０15／ｃｍ2 のドーズ量でボロンイオンを打ち込むことにより、自己整合的にＰチャネルのソース・ドレイン領域を形成する。この際、ＮチャネルＴＦＴ部の形成時と同様、ゲート電極をマスクとして、約０．１×１０13／ｃｍ2 〜約１０×１０13／ｃｍ2 のドーズ量で低濃度の不純物（ボロンイオン）を導入して、ポリシリコン膜に低濃度領域を形成した後、ゲート電極より幅の広いマスクを形成して高濃度の不純物（ボロンイオン）を約０．１×１０15／ｃｍ2 〜約１０×１０15／ｃｍ2 のドーズ量で打ち込んで、ＬＤＤ構造（ライトリー・ドープト・ドレイン構造）のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。また、低濃度の不純物の打ち込みを行わずに、ゲート電極より幅の広いマスクを形成した状態で高濃度の不純物（リンイオン）を打ち込み、オフセット構造のソース領域およびドレイン領域を形成してもよい。これらのイオン打ち込み工程によって、ＣＭＯＳ化が可能になり、周辺駆動回路の同一基板内への内蔵が可能となる。
【００５８】
次に、図８（Ｅ）に示すように、走査線３ａの表面側にＣＶＤ法などにより、厚さが３００ｎｍ〜８００ｎｍのシリコン酸化からなる層間絶縁膜４を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して層間絶縁膜４をエッチングしてコンタクトホールを形成する。層間絶縁膜４を形成するときの原料ガスは、たとえばＴＥＯＳと酸素ガスとの混合ガスを用いることができる。
【００５９】
次に、図８（Ｆ）に示すように、層間絶縁膜４の表面側にデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂを形成する。それには、アルミニウム膜、タンタル膜、モリブデン膜、またはこれらの金属のいずれかを主成分とする合金膜からなる導電膜をスパッタ法などで３００ｎｍ〜８００ｎｍの厚さに形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを介して導電膜にドライエッチングを行う。
【００６０】
次に、図８（Ｇ）に示すように、データ線６ａおよびドレイン電極６ｂの表面側、あるいはその表面に表面保護膜を形成した後、スピンコート法などを用いて、ポジタイプの第１の感光性樹脂１３を塗布する。
【００６１】
次に、図９（Ｈ）に示すように、露光マスク２００を介して第１の感光性樹脂１３を露光する。ここで、露光マスク２００では、図５を参照して説明した凹凸パターン８ｇの凹部８ｃに相当する領域が透光部２１０になっている。
【００６２】
次に、図９（Ｉ）に示すように、第１の感光性樹脂１３に現像を施して、第１の感光性樹脂１３のうち、露光された部分を除去する。その結果、第１の感光性樹脂１３は、凹凸パターン８ｇの凸部８ｂに相当する領域に残される。
【００６３】
このようにして現像した後、第１の感光性樹脂１３に対して加熱処理を行って、第１の感光性樹脂１３を溶融させる。その結果、図９（Ｊ）に示すように、第１の感光性樹脂１３は、丸みをもって上方に膨らんだ感光性樹脂層１３ａとなる。なお、凹凸形成層１３ａは、ＴＦＴ３０の形成領域にも残されるので、凹凸形成層１３ａには、画素電極９ａとドレイン電極６ｂとを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する。
【００６４】
次に、図１０（Ｋ）に示すように、第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａを形成する。この際、上層絶縁膜７ａには、画素電極９ａとドレイン電極６ｂとを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する。
【００６５】
次に、図１０（Ｌ）に示すように、上層絶縁膜７ａの表面にアルミニウムなどの金属膜８を形成した後、その表面に、フォトリソグラフィ技術を用いて、レジストマスク５５６を形成し、このレジストマスク５５６を介して金属膜８をパターングし、図１０（Ｍ）に示すように、光反射膜８ａを形成する。この際、凹凸形成層１３ａが残された多数の凸部のうちの一部の凸部に重なる領域に光透過窓８ｄを形成する。このようにして形成した光反射膜８ａでは、下層側の凹凸形成層１３ａの表面形状が上層絶縁膜７ａを介して反映されるので、光反射膜８ａの表面には、エッジのない、なだらかな凹凸パターン８ａが形成される。
【００６６】
次に、図１１（Ｎ）に示すように、光反射膜８ａの表面側に厚さが４０ｎｍ〜２００ｎｍのＩＴＯ膜９をスパッタ法などで形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストマスク５５７を形成し、このレジストマスク５５７を介してＩＴＯ膜９にエッチングを行って、図１１（Ｏ）に示すように、画素電極９ａを形成する。
【００６７】
しかる後には、図５に示すように、画素電極９ａの表面側にポリイミド膜（配向膜１２）を形成する。それには、ブチルセロソルブやｎ−メチルピロリドンなどの溶媒に５〜１０重量％のポリイミドやポリアミド酸を溶解させたポリイミド・ワニスをフレキソ印刷した後、加熱・硬化（焼成）する。そして、ポリイミド膜を形成した基板をレーヨン系繊維からなるパフ布で一定方向に擦り、ポリイミド分子を表面近傍で一定方向に配列させる。その結果、後で充填した液晶分子とポリイミド分子との相互作用により液晶分子が一定方向に配列する。
【００６８】
［第２の実施の形態］
なお、上記形態では、光透過窓８ｄを凹凸パターン８ｇの凸部８ｂと重なる位置に形成するとともに、凹凸形成層１３ａを屈折率がｎ1の第１の感光性樹脂で形成し、この凹凸形成層１３ａの上層に、屈折率がｎ2（ｎ1＞ｎ2）の第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａを形成したが、図１２に示すように、光透過窓８ｄを凹凸パターン８ｇの凹部８ｃと重なる位置に形成するとともに、凹凸形成層１３ａを屈折率がｎ1の第１の感光性樹脂で形成し、この凹凸形成層１３ａの上層には、屈折率がｎ2（ｎ1＜ｎ2）の第２の感光性樹脂からなる上層絶縁膜７ａを形成した構成であってもよい。
【００６９】
このように構成した場合も、凹凸形成層１３ａと上層絶縁膜７ａとの界面は、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から入射した光を光透過窓８ｄに向けて屈折させるレンズ機能を有することになる。従って、ＴＦＴアレイ基板１０の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜８ａに向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光も、図１２に矢印ＬＢ１で示すように、光透過窓８ｄを抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓８ｄの面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。なお、その他の構成は、前記した実施の形態と共通しているため、共通する機能を有する部分には同一符号を付して図１２に示すことにして、それらの説明を省略する。
【００７０】
また、上記形態では、画素スイッチング用のアクティブ素子としてＴＦＴを用いた例を説明したが、アクティブ素子としてＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）素子などの薄膜ダイオード素子（ＴＦＤ素子／Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ素子）を用いた場合も同様である。
【００７１】
［電気光学装置の電子機器への適用］
このように構成した半透過・反射型の電気光学装置１００は、各種の電子機器の表示部として用いることができるが、その一例を、図１８、図１９、および図２０を参照して説明する。
【００７２】
図１８は、本発明に係る電気光学装置を表示装置として用いた電子機器の回路構成を示すブロック図である。
【００７３】
図１８において、電子機器は、表示情報出力源７０、表示情報処理回路７１、電源回路７２、タイミングジェネレータ７３、そして液晶装置７４を有する。また、液晶装置７４は、液晶表示パネル７５および駆動回路７６を有する。液晶装置７４としては、前述した電気光学装置１００を用いることができる。
【００７４】
表示情報出力源７０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等といったメモリ、各種ディスク等といったストレージユニット、デジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ７３によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路７１に供給する。
【００７５】
表示情報処理回路７１は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等といった周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路７６へ供給する。電源回路７２は、各構成要素に所定の電圧を供給する。
【００７６】
図１９は、本発明に係る電子機器の一実施形態であるモバイル型のパーソナルコンピュータを示している。ここに示すパーソナルコンピュータ８０は、キーボード８１を備えた本体部８２と、液晶表示ユニット８３とを有する。液晶表示ユニット８３は、前述した電気光学装置１００を含んで構成される。
【００７７】
図２０は、本発明に係る電子機器の他の実施形態である携帯電話機を示している。ここに示す携帯電話機９０は、複数の操作ボタン９１と、前述した電気光学装置１００からなる表示部とを有している。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明では、光反射膜が形成されているので、反射モードでの表示を行うことができるとともに、光反射膜に光透過窓が部分的に形成されているので、透過モードでの表示を行うこともできる。ここで、光反射膜の下層側で凹凸形成層を形成する第１の透光性材料、および上層絶縁膜を構成する第２の透光性材料として、屈折率の異なるものを用いるとともに、凹凸形成層を構成する凸部あるいは凹部と重なる位置に光透過窓を形成することにより凹凸形成層と上層絶縁膜との界面で入射した光の進路が屈折により曲げられる。従って、前記第１の透光性材料、および第２の透光性材料の屈折率を任意に選択する事により、凹凸形成層と上層絶縁膜との界面にレンズ機能を付与する事が可能となる。従って、基板の裏面側から入射した光のうち、従来なら光反射膜に向かうため透過モードでの表示に寄与しなかった光も、一部が光透過窓を抜けて表示に寄与することになる。それ故、光透過窓の面積を拡大させなくても、透過モードでの表示光量を増大させることができるので、反射モードでの表示の明るさを犠牲にすることなく、透過モードでの表示の明るさを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される電気光学装置を対向基板の側からみたときの平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ′線における断面図である。
【図３】電気光学装置において、マトリクス状の複数の画素に形成された素子などの等価回路図である。
【図４】本発明に係る電気光学装置のＴＦＴアレイ基板の各画素の構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る電気光学装置を、図４のＡ−Ａ′線に相当する位置での切断した断面図である。
【図６】本発明に係る電気光学装置において、ＴＦＴアレイ基板の凹凸パターンおよび光透過窓の説明図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図８】（Ｅ）〜（Ｇ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】（Ｈ）〜（Ｊ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図１０】（Ｋ）〜（Ｍ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図１１】（Ｎ）、（Ｏ）は、本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図１２】本発明を適用した別の電気光学装置において、ＴＦＴアレイ基板の凹凸パターンおよび光透過窓の説明図である。
【図１３】本発明に係る電気光学装置を表示装置として用いた電子機器の回路構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明に係る電気光学装置を用いたモバイル型のパーソナルコンピュータを示す説明図である。
【図１５】本発明に係る電気光学装置を用いた携帯電話機の説明図である。
【図１６】従来の電気光学装置のＴＦＴアレイ基板に形成された各画素の構成を示す平面図である。
【図１７】従来の電気光学装置の断面図である。
【図１８】従来の電気光学装置のＴＦＴアレイ基板に形成した凹凸パターンおよび光透過窓の説明図である。
【符号の説明】
１ａ 半導体膜
２ ゲート絶縁膜
３ａ 走査線
３ｂ 容量線
４ 層間絶縁膜
６ａ データ線
６ｂ ドレイン電極
７ａ 上層絶縁膜
８ａ 光反射膜
８ｂ 凹凸パターンの凸部
８ｃ 凹凸パターンの凹部
８ｄ 光透過窓
８ｇ 光反射膜表面の凹凸パターン
９ａ 画素電極
１０ ＴＦＴアレイ基板
１１ 下地保護膜
１３ 第１の感光性樹脂
１３ａ 凹凸形成層
２０ 対向基板
２１ 対向電極
２３ 遮光膜
３０ 画素スイッチング用のＴＦＴ
５０ 液晶
６０ 蓄積容量
１００ 電気光学装置
１００ａ 画素
Claims (9)
- 電気光学物質を保持する基板上に、第１の透光性材料からなる凹凸形成層を所定パターンに形成する工程と、
該凹凸形成層の上層側に、第２の透光性材料からなる上層絶縁膜を、前記凹凸形成層の所定パターンを反映して形成する工程と、
該上層絶縁膜の上層側に、前記凹凸形成層の所定パターンを前記上層絶縁膜を介して反映した形状を有し、部分的に光透過窓を有する光反射膜を形成する工程と、
前記上層絶縁膜の上層側で前記光反射膜の上層あるいは下層に透光性電極を形成する工程とを有し、
前記光透過窓は、前記凹凸形成層が形成する複数の凸部のうち少なくとも一部の凸部、あるいは複数の凹部のうち少なくとも一部の凹部と重なる位置に複数形成され、かつ、
前記凹凸形成層と前記上層絶縁膜とは異なる屈折率を有する透明材料で形成され、
前記凹凸形成層及び前記上層絶縁膜は、前記基板の裏面側から入射した光を前記光透過窓に向けて屈折させるレンズ機能を前記凹凸形成層と前記上層絶縁膜との界面に付与する屈折率をそれぞれ有している
ことを特徴とする半透過・反射型電気光学装置の製造方法。 - 請求項１において、
前記複数の凸部を丸みをもって上方に膨らむ凸レンズ形状を有するように形成するとともに、
前記第１の透光性材料として、前記第２の透光性材料と比較して大きな屈折率の透光性材料を用い、
前記光反射膜には、前記複数の凸部のうちの少なくとも一部の凸部と重なる位置に前記光透過窓を形成する
ことを特徴とする半透過・反射型電気光学装置の製造方法。 - 請求項２において、
前記複数の凸部を丸みをもって上方に膨らむ凸レンズ形状を有するように形成するにあたっては、
前記第１の透光性材料としての透光性の感光性樹脂を用いて前記凹凸形成層を所定パターンで形成した後、当該感光性樹脂を加熱し、溶融させる
ことを特徴とする半透過・反射型電気光学装置の製造方法。 - 請求項１において、
前記複数の凹部を丸みをもって下方に凹む凹レンズ形状を有するように形成するとともに、
前記第１の透光性材料として、前記第２の透光性材料と比較して小さな屈折率の透光性材料を用い、
前記光反射膜には、前記複数の凹部のうちの少なくとも一部の凹部と重なる位置に前記光透過窓を形成する
ことを特徴とする半透過・反射型電気光学装置の製造方法。 - 請求項４において、
前記複数の凹部を丸みをもって下方に膨らむ凹レンズ形状を有するように形成するにあたっては、
前記第１の透光性材料としての透光性の感光性樹脂を用いて前記凹凸形成層を所定パターンで形成した後、当該感光性樹脂を加熱し、溶融させる
ことを特徴とする半透過・反射型電気光学装置の製造方法。 - 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記第２の透光性材料として感光性樹脂を用いる
ことを特徴とする半透過・反射型電気光学装置の製造方法。 - 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記透光性電極を前記光反射膜の上層に形成する
ことを特徴とする半透過・反射型電気光学装置の製造方法。 - 請求項１ないし７のいずれかに記載の半透過・反射型電気光学装置の製造方法で製造された半透過・反射型電気光学装置。
- 請求項８に記載の半透過・反射型電気光学装置を備えた電子機器。
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