JP2010032748A - 電気光学装置および電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸が形成された反射面上において存在する液晶層の厚さが、凹凸の形状に応じて異なることになる。従って、液晶層を通過する光に凹凸に応じた光路差が生じ、この結果、液晶層のリタデーションに起因する色づきが発生する。
【解決手段】反射層１８によって覆われた凹部１７Ｓが形成された反射表示領域Ｒは、光回折現象を呈する所謂回折光学素子（ＤＯＥ）が組み込まれた領域として機能することから、光を乱反射する領域となり表示の視角特性を改善させることができる。このとき、光回折現象を呈する凹部１７Ｓの平坦面と垂直方向への深さは、液晶層４０の厚さＤＤに比較して小さい値であることから、凹部１７Ｓが形成されている領域はおおよそ平坦とみなせる状態になる。この結果、この領域に存在する液晶層４０の厚さは実質的にほぼ一定になる。従って、液晶層のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気光学装置および電気光学装置の製造方法に関する。

電気光学装置として、一対の基板に挟持された液晶層を有し、２つの電極間に生ずる電界によって液晶層の光変調を行う液晶表示装置が、種々の電子機器に用いられている。特に、一対の基板の一方の基板上で反射する光を変調する反射型、もしくは、この反射型と一対の基板を透過する光を変調する透過型との両方の表示機能を有する半透過反射型、の液晶表示装置が、自然光や照明光などの外光を利用する反射表示部分を備えることから、低消費電力の液晶表示装置として、携帯電話などに多用されている。

このような反射型や半透過反射型の液晶表示装置において、自然光や照明光などの外光の反射を利用して表示内容を視認する場合、外光の光量が少ないと反射表示部分の視認性が低下する。そこで、従来から、反射表示部分における外光の反射面に凹凸を形成し、反射光を散乱させることによって視野角などの視角特性を改善し、視認性の低下を抑制する技術が提案されている。

例えば特許文献１には、基板上に形成した感光性樹脂膜の露光現像を行うことで凹凸部を形成し、凹凸部の表面を含む基板表面に反射電極を形成する技術が開示されている。また、特許文献２には、反射電極上に低屈折率材料からなるテクスチャ構造体（凹凸部）を設け、その上に高屈折率材料からなる光の反射膜を形成する技術開示されている。

特開２００３−２１５３１７号公報 特開２０００−２８７５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、凹凸が形成された反射面上において存在する液晶層の厚さが、凹凸の形状に応じて異なることになる。従って、液晶層を通過する光に凹凸に応じた光路差が生じ、この結果、液晶層のリタデーションに起因する色づきが発生することがあった。

これに対して、特許文献２に開示された技術では、凹凸を形成するテクスチャ構造体の上に、光反射膜を形成することで、反射膜上において存在する液晶層の厚さが凹凸の形状に応じて異なる、ということが発生しないようにしている。従って、液晶層を通過する光に凹凸に応じた光路差が生じる虞がなく、この結果、液晶層のリタデーションに起因する色づきが発生しない。しかしながら、特許文献２に開示された技術は、反射電極上にテクスチャ構造体を形成するための膜を別途設ける必要があり、製造工程が複雑かつ多くなるという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］一対の基板に挟持された液晶層を有し、２つの電極間に生ずる電界によって前記液晶層の光変調を行う電気光学装置であって、前記一対の基板のうちの一方の基板には、前記２つの電極のうち少なくとも一方の電極が形成される平坦面を有する平坦化層が形成され、前記平坦化層の平坦面に、光回折現象を生じる深さを有する凹部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、凹部は光回折現象を生じる所謂回折光学素子として機能することから、凹部が形成された領域は、光を乱反射する領域になり、表示の視角特性を改善させることができる。このとき、光回折現象を呈する凹部は平坦面に形成されていること、また平坦面に対して垂直方向への凹部の深さは、液晶層の厚さに比較して小さい値であることから、凹部が形成されている領域はおおよそ平坦とみなせる状態になる。この結果、この領域に存在する液晶層の厚さは実質的にほぼ一定になる。従って、液晶層のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制される。また、平坦化層へ凹部を形成することで光を散乱させることができるので、製造工程が複雑にならずに済むという利点を有する。

［適用例２］上記電気光学装置であって、前記凹部は、前記平坦面において光散乱特性に応じたランダムなパターン形状を呈するように形成されていることを特徴とする。

こうすれば、ランダムなパターン形状に応じて光散乱特性を変更することができるので、例えば液晶表示装置の使用者の要求に応じた光散乱特性を有する反射型の表示部を提供することが可能である。

［適用例３］上記電気光学装置であって、前記平坦化層の平坦面には、前記パターン形状を呈する前記凹部の形成領域に、光を反射する反射層が形成されていることを特徴とする。

こうすれば、凹部が形成されている領域は、確実に光を反射する反射領域となる。従って反射領域は、ほぼ平坦な面の中に光を乱反射する回折光学素子として機能する凹部を有することになるので、反射光を適切に散乱する反射部として機能することができる。従って液晶層の視角特性が改善される。

［適用例４］上記電気光学装置であって、前記反射層は前記一方の電極の少なくとも一部であることを特徴とする。

この構成によれば、反射層が一方の電極として機能する。従って、反射層上に一方の電極を重ねて形成する必要がないので、形成される電極の厚さに起因する液晶層の厚さバラツキが抑制される。従って、液晶層における光路差が抑制されるので、液晶層のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制される。

［適用例５］上記電気光学装置であって、前記一方の電極は、光透過性を有する透明材料で形成され、前記反射層は、前記平坦化層の平坦面において前記一方の電極が形成された領域の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、凹部が形成されている領域は反射層が形成された光の反射領域となり、凹部が形成されていない領域は一方の電極が透明であることから光の透過領域となる。この結果、反射領域と透過領域とが同じ平坦面上に形成されるため、これらの領域間での液晶層の厚さは反射層の厚さ分のみの差で済むので凡そ同じになる。従って、これらの領域間において液晶層のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制された半透過型の表示装置が得られる。

［適用例６］上記電気光学装置の製造方法であって、前記平坦化層の平坦面を覆うレジスト膜を形成する工程と、前記形成されたレジスト膜をエッチングする工程と、前記エッチングされたレジスト膜をマスクとしてドライエッチング処理を行い、前記凹部を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

この方法によれば、ドライエッチングによって可視光の波長に対して回折効果を生じる好ましい形状の凹部を形成することができるので、回折光学素子を容易に形成することができる。また、レジスト膜のエッチングパターンを変更すれば、凹部のパターンを容易に変更（カスタマイズ）することができる。この結果、エッチングパターンに応じて光散乱特性を変更することができるので、例えば液晶表示装置の使用者の要求に応じた光散乱特性を有する反射型の表示部を提供することが可能である。

［適用例７］上記電気光学装置の製造方法であって、前記凹部を形成する工程は、前記一方の電極に前記電界を発生させる電圧を供給する電極端子を覆う絶縁層を同時に除去する工程であることを特徴とする。

この方法によれば、電極端子と一方の電極との電気的な接続のために必要な絶縁層の除去と同時に凹部を形成するので、エッチング工程が増加することなく、回折光学素子を形成することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以降の説明において用いる図面は、説明のために誇張して図示している場合もあり、必ずしも実際の大きさや長さを示すものでないことは言うまでもない。

図１は、本発明の一実施例となる電気光学装置としての液晶表示装置１００について模式的に示した説明図である。液晶表示装置１００は、一対の基板としての基板１０と基板３０とが、図示しない液晶層を封止状態で挟んで、同じく図示しないシール材によって貼り合わされた構造を有している。

一方の基板１０は、その外周部分に、走査駆動回路１２０とデータ駆動回路１１０とが、ガラスや石英あるいは樹脂などの透光性を有する平板上（図面表面側）に形成されたものである。また、走査駆動回路１２０からは走査線１２１が、データ駆動回路１１０からはデータ線１１１が、図１に示したように配線されている。そして、各画素に対応して走査線１２１とデータ線１１１の交点付近にそれぞれ形成された図示しない薄膜トランジスタに対して供給され、走査線１２１によって供給される電圧によって薄膜トランジスタのオン・オフが制御される。さらに、薄膜トランジスタがオンしたとき、データ線１１１によって供給される電圧が、画素毎に設けられた１つの電極に導通印加されるように構成されている。

他方の基板３０は、光変調を行う画素に対応する領域部分を光透過領域とし、その他の領域部分が遮光領域となるように、金属膜などの所定の遮光層が、ガラスや石英または樹脂などの透光性を有する平板上（図面裏側）に形成されている。光透過領域には、所定の波長を透過するフィルタ層が形成されている。従って、画素間が遮光層によって遮光されフィルタ層によって特定される波長を有する光を、画素領域から射出する。また、総ての光透過領域を覆うように１つの電極が設けられている。

そして、液晶表示装置１００は、基板１０と基板３０とを、各画素において基板１０側に設けられた１つの電極（以降「画素電極」と称す）と、基板３０側に設けられた１つの電極（以降「共通電極」と称す）とが、液晶層を挟んでそれぞれ対向するように貼り合わせて構成されている。従って、各画素において、薄膜トランジスタのオンによって、データ線１１１によって供給される電圧と共通電極の電圧との差分電圧が、各画素に対応する液晶層に印加され、差分電圧に応じた光変調を行うように構成されている。

なお、以降の説明において、基板１０と基板３０との混同を避けるために、基板１０を素子基板１０、基板３０を対向基板３０と呼称することにする。

次に、液晶表示装置１００について、その画素構成を図２および図３を用いて詳しく説明する。図２は１つの画素に関する構成を示した平面図で、素子基板１０を対向基板３０側から、対向基板３０を透視状態で図示している。また、図３はその構成の部分的な断面図である。なお、本実施例の液晶表示装置１００は、素子基板１０に対して対向基板３０側と反対側に設けられた照明手段からの光を透過する透過表示領域と、対向基板３０側から入射する太陽光などの外光を反射する反射表示領域とが、それぞれの画素領域に設けられた、所謂半透過反射型の液晶表示装置である。

図２に示したように、走査線１２１とデータ線１１１との交点付近には、データ線１１１の配線が延伸して形成されたソース電極２０ｓと、チャネル領域が形成された半導体層２０ａと、走査線１２１が兼ねるゲート電極２０ｇと、ドレイン電極２０ｄと、からなる薄膜トランジスタ２０が形成されている。そして、ドレイン電極２０ｄは、コンタクトホールＣＨ１によって、画素電極１１と結線されている。従って、走査線１２１すなわちゲート電極２０ｇに供給される電圧によって、薄膜トランジスタ２０がオンすると、データ線１１１に供給された電圧が、液晶層に電界を発生させる電圧を供給する電極端子としてのドレイン電極２０ｄを介して画素電極１１に印加される。

画素電極１１は導電性を有する透光性の材料（例えばＩＴＯ）で形成されている。一方、図中ハッチングで示した図面下側の領域部分は、画素電極１１と平面的に重なる領域を有する光反射領域１３が形成されている。従って、画素電極１１の領域のうち、光反射領域１３が形成されていない他の領域部分１２は、光が透過する領域である。この結果、画素領域は、図示するように、内部に設けられた照明手段からの光を透過する透過表示領域Ｔと、太陽光などの外光を反射する反射表示領域Ｒと、を有することになる。

なお、画素電極１１は、本実施例では、素子基板１０と対向基板３０との貼り合わせ精度を考慮して、対向基板３０に形成された光透過領域（つまり画素領域）に相当する領域よりも小さくならないように形成されている。また、コンタクトホールＣＨ１がその光透過領域に露出しないように構成されている。

次に、図３を用いて画素の断面構成について説明する。図３は、図２におけるＢ−Ｂ断面を示した模式断面図である。図示するように、液晶表示装置１００は、素子基板１０と対向基板３０とによって液晶層４０を狭持した構成を有している。

素子基板１０は、本実施例ではガラス材料からなる平板１４に対して、液晶層４０側の面に、走査線１２１（ゲート電極２０ｇ）、ゲート絶縁層１５、半導体層２０ａ、データ線１１１（ソース電極２０ｓ）、ドレイン電極２０ｄ、層間絶縁膜１６、平坦化層１７、反射層１８、画素電極１１、配向膜１９が順次形成されたものである。

走査線１２１（ゲート電極２０ｇ）、データ線１１１（ソース電極２０ｓ）、およびドレイン電極２０ｄは、金属材料（例えばアルミニウム）によって形成されている。また、ゲート絶縁層１５は例えば酸化ケイ素が、半導体層２０ａは、アモルファスシリコンやポリシリコン等の半導体が、層間絶縁膜１６は例えば窒化ケイ素が、それぞれ用いられて形成されている。

平坦化層１７は、透光性を有する樹脂（例えばポジ型あるいはネガ型の感光性を有するアクリル樹脂や、ＵＶ硬化型樹脂）が用いられて形成される。なお、形成される平坦化層１７の層厚は、例えば１μｍ〜３μｍ程度である。そして、平坦化層１７の液晶層４０側に位置する平坦面には、画素領域のうち前述した反射表示領域Ｒに対応する領域部分に凹部１７Ｓが形成されている。凹部１７Ｓの形成方法については後述する。

そして、反射表示領域Ｒには、凹部１７Ｓの形状に沿って反射層１８が形成されている。反射層１８は、例えばアルミニウムやアルミニウムと銅、あるいはアルミニウムとネオジムの合金などの材料が用いられる。そして、反射層１８を覆うとともに、画素領域に相当する領域に渡って、透光性を有する材料（例えばＩＴＯ）からなる画素電極１１が形成されている。画素電極１１は、コンタクトホールＣＨ１によってドレイン電極２０ｄと電気的に接続されている。

配向膜１９は、画素電極１１の液晶層４０に接する側であって、少なくとも画素電極１１を覆うように形成されている。配向膜１９は、例えばポリイミド樹脂からなる。

一方、対向基板３０は、本実施例ではガラス材料からなる平板３１に対して、液晶層４０側の面に、遮光層３２、フィルタ層３３、共通電極３４、配向膜３５が順次形成されたものである。

フィルタ層３３は、例えばアクリル樹脂等からなり、画素で表示する色に対応する色材を含有している。共通電極３４は、透光性材料（例えばＩＴＯ）からなり、遮光層３２とフィルタ層３３とを覆うベタ電極として形成されている。配向膜３５は、共通電極３４の液晶層４０に接する側であって、共通電極３４を覆うように形成されている。配向膜３５は、例えばポリイミド樹脂からなる。

このように構成された素子基板１０と対向基板３０とが、液晶層４０を挟んで貼り合わされ、さらに、それぞれの基板の液晶層と反対側の面に偏光板４４と偏光板４５が貼り付けられて液晶表示装置１００が形成される。形成された液晶表示装置１００は、フィルタ層３３が形成された画素領域において、対向基板３０側から素子基板１０側に透過する光を変調して画像を表示する透過表示領域Ｔと、対向基板３０側から素子基板１０側に入射する外光を変調して画像を表示する反射表示領域Ｒとを有することになる。

本実施例の液晶表示装置１００は、素子基板１０と対向基板３０とによって挟まれた液晶層４０の厚さＤＤが、前述した特許文献１に開示されたような凹凸と異なり、凹部１７Ｓが形成された反射表示領域Ｒについて、液晶層４０における光路差が生じ難い。この結果、液晶層４０のリタデーションに起因する反射光の色づきの発生が抑制されることになる。

それでは、液晶層４０における光路差が生じ難い反射表示領域Ｒの形成工程について、図４を用いて説明する。図４は、素子基板１０において、凹部１７Ｓおよび反射層１８の形成工程を説明する工程図である。以降、工程順を示す図４（ａ）から図４（ｄ）の順序で説明する。

まず、図４（ａ）は、平板１４上に平坦面１７Ｆを有する平坦化層１７までが形成された状態を示す工程図である。平坦化層１７には、ドレイン電極２０ｄと平面的に重なる位置に、絶縁層としての層間絶縁膜１６が露出するコンタクトホールＣＨ１ａが、平坦化層１７の露光および現像工程によって形成されている。薄膜トランジスタ２０、ゲート絶縁層１５、層間絶縁膜１６、平坦化層１７の形成方法については、前述の特許文献１などにおいて開示されている周知の製造方法で形成することができる。従って、ここでは、これらの製造方法についての説明を省略する。

次に、図４（ｂ）に示したように、平坦化層１７の平坦面１７Ｆに、コンタクトホールＣＨ１ｂと所定の領域部分５０Ｓが現像除去されたレジスト膜５０を形成する。もとより、この工程は、レジスト材を例えばスピンコート法によって塗布した後、マスクを用いて露光し、その後現像して、層間絶縁膜１６が露出するコンタクトホールＣＨ１ｂと所定の領域部分５０Ｓとに存在するレジスト材を除去するのである。

用いられるマスクには、露光部分が除去されるポジ型レジストを用いる場合、現像除去する領域部分５０Ｓに対応する開口部が、所定のパターン形状を呈するように形成されている。このパターン形状の一例を図５に示した。図５（ａ）は、反射表示領域Ｒに相当するマスク位置に形成されたパターン形状の一部を示したものであり、図中白抜き部が開口部であり、図中網掛け部が遮光部である。

図示するように、開口部は、一つの方形を単位開口部とし、これが平面的に複数ランダムに配置されて形成されたものである。後述するが、このように開口部がランダムに形成されたマスクを用いることによって、反射表示領域Ｒにおける平坦化層１７の表面に、反射散乱特性のよい反射層を形成することができるのである。また、マスクを変更することによってレジスト材のエッチングパターンを変更すれば、凹部の形成パターンを容易に変更（カスタマイズ）することも可能である。この結果、形成されるパターン形状に応じて光散乱特性を変更することができるので、例えば液晶表示装置の使用者の要求に応じた光散乱特性を有する反射型の表示部を提供することが可能である。なお、本実施例では、単位開口部は正方形であって、一辺の長さＷは良好な反射散乱特性が得られる寸法に設定される。ちなみに、本実施例では長さＷは２μｍを越えない寸法に設定されている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のパターン形状の開口部と遮光部との関係を反転したものである。このように開口部が反転して形成されたマスクを用いることも可能である。もとより、非露光部分を除去するネガ型レジストを用いる場合は、このパターン形状を用いればよい。

ここで、レジスト膜５０は、少なくとも平坦化層１７の材料に対するエッチングレートよりも早く、平坦化層１７に対して選択的にエッチングできる材料のレジストを用いて形成することが好ましい。こうすれば、レジスト膜５０の現像時において、領域部分５０Ｓの除去後にさらに平坦化層１７がエッチングされることが抑制されるので、以降の工程において平坦面１７Ｆに形成する凹部の深さを適切に制御することができるからである。

図４に戻り、次に図４（ｃ）に示したように、平坦化層１７および層間絶縁膜１６をエッチング処理する。具体的には、図４（ｂ）に示したレジスト膜５０をマスクとして用いて、ドライエッチングによって平坦化層１７および層間絶縁膜１６をエッチング処理する。こうすれば、エッチング工程の増加を抑制することができる。

ドライエッチングは周知のように、イオンをターゲットにぶつけてエッチングするなど一定方向にエッチングする異方性エッチングが可能である。この結果、凡そレジスト膜５０に形成された開口部のパターン形状通りで一定の深さを呈する凹部１７Ｓが、エッチング処理によって平坦化層１７に形成される。もとより、凡そレジスト膜５０に形成された開口部のパターン形状通りで一定の深さを呈する凹部１７Ｓが形成できるエッチング方法であれば、その他の方法（例えば、異方性ウエットエッチング、レーザーエッチングなど）を用いてもよい。

凹部１７Ｓは平坦化層１７において、平坦面１７Ｆから後述する所定の深さＤＳまでエッチングされて形成される。このとき、層間絶縁膜１６は、凹部１７Ｓが深さＤＳに到達する以前にエッチング除去されるように所定の厚さで形成されている。従って、層間絶縁膜１６の除去後、ドレイン電極２０ｄが暫くドライエッチングされることになるが、ドレイン電極２０ｄは金属材料であることからエッチング量は極少量であり、機能上の問題は生じない。

ドライエッチングによって形成される凹部１７Ｓの底面は、通常コーナーダレが無い凡そ平坦形状を呈する。従って、平坦面１７Ｆと凹部１７Ｓの底面とで光が反射するようにすれば、凹部１７Ｓに入射した光が底面で反射して戻ってきたときの光と、平坦面１７Ｆで反射する光とが干渉する。このとき、凹部１７Ｓの底面で反射した光は、平坦面１７Ｆと凹部１７Ｓの底面との距離差すなわち凹部１７Ｓの深さＤＳに応じた位相ずれが生じている。その結果、周知のように凹部１７Ｓが形成された領域部分において、反射する光の光軸が曲がる光の回折現象が起こることになる。

そこで、本実施例では、図４（ｄ）に示したように、凹部１７Ｓが形成された領域すなわち前述した所定のパターン形状の形成領域に反射層１８を形成する。具体的には、反射層１８は、凹部１７Ｓがランダムな所定のパターンで形成された反射表示領域Ｒに、マスク蒸着によって形成される。この結果、凹部１７Ｓが形成された領域部分すなわち反射表示領域Ｒ部分には、光の回折現象を起こす所謂回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）が形成される。なお、形成される反射層１８の厚さは、液晶層４０の厚さの変化（減少）を抑制するために、光の反射機能を呈するのに必要な最小厚さであることが好ましい（例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）。以降、図中二点鎖線で示したように画素電極１１が形成され、図３に示した素子基板１０の形成状態となるのである。

ここで、形成される凹部１７Ｓの所定の深さＤＳについて補足説明する。前述するように、深さＤＳは、凹部１７Ｓにおいて反射した光と、平坦面１７Ｆにおいて反射する光とが干渉し、反射する光の光軸が曲がる光の回折現象を起こす条件を満たす深さである。このような回折現象を起こす深さとして、例えば、前述の特許文献２に開示されているように、式（１）の条件を満たす深さｈが知られている。
ｎ×ｈ＝λ／４ …（１）
ここで、ｎは液晶層の屈折率、λは入射光の波長である。

液晶表示装置１００では、入射光は通常可視光であることから、凡そ波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの光が用いられる。また、液晶層の屈折率ｎは、液晶材料に依存した値を有する。例えば、一例としてｎ＝１、λ＝４００ｎｍの場合であれば式（１）から求まる深さはｈ＝１００ｎｍとなる。ちなみに、本実施例では、深さＤＳを１００ｎｍとして形成するものとした。

従って、反射層１８の形成後において、反射層１８には、この凹部１７Ｓの深さ１００ｎｍに倣って凡そ１００ｎｍの段差が形成される。この結果、凹部１７Ｓが形成された領域には、所定のパターン形状ＰＴを有する反射層１８が形成されるのである。

ところで、液晶層４０の厚さＤＤは、例えばμｍオーダー（例えば１μｍ〜５μｍ程度）に設定されることが多い。これに比較して、凹部１７Ｓが形成された反射表示領域Ｒにおける反射層１８の段差は、式（１）から求まる値が凡そ１００ｎｍ（＝０．１μｍ）オーダーであることから、ほぼ液晶層４０の厚さの１／１０以下となる。従って、液晶層４０を通過する光に光路差が生じにくく、この結果、液晶層４０のリタデーションに起因する反射光の色づきの発生が抑制されることになるのである。

上述するように、本実施例の液晶表示装置１００によれば、反射層１８によって覆われた凹部１７Ｓが形成された反射表示領域Ｒは、光回折現象を呈する所謂回折光学素子（ＤＯＥ）が組み込まれた領域として機能することから、光を乱反射する領域となり表示の視角特性を改善させることができる。このとき、光回折現象を呈する凹部１７Ｓの平坦面と垂直方向への深さＤＳは、液晶層４０の厚さＤＤに比較して小さい値であることから、凹部１７Ｓが形成されている領域はおおよそ平坦とみなせる状態になる。この結果、この領域に存在する液晶層４０の厚さは実質的にほぼ一定になる。従って、液晶層のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制されるのである。また、上述した特許文献２のように構造体を別途設けることなく、平坦化層へ凹部を形成することで光を散乱させることができるので、製造工程が複雑にならずに済むという利点を有する。

以上、本発明の実施の形態について実施例により説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。以下、変形例をあげて説明する。

（第１変形例）
上記実施例では、図３に示したように、画素領域において反射層１８を覆うように画素電極１１を形成する構成とした。このため、液晶層４０の厚さＤＤは、詳しくは透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで反射層１８の厚さ分異なることになる。従って、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで液晶層４０のリタデーションが異なることになり、例えば、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで表示色に色ずれが生ずるという不具合が発生する虞がある。

ところで、上記実施例において説明したように、反射層１８はアルミニウムなどの金属材料で形成されるので、反射層１８は導電性を有することになる。そこで、本変形例として、反射層１８を画素電極１１の少なくとも一部として利用する構成としてもよい。こうすれば、画素領域において反射層１８と画素電極１１とが重なる領域を抑制することができるので、液晶層４０の厚さＤＤは透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで略同じ厚さとすることが可能となる。

図６は、本変形例を適用した一例となる素子基板１０の構成を示した説明図である。図６（ａ）は、上記実施例の半透過型の液晶表示装置１００に適用した場合、図６（ｂ）は、液晶表示装置１００が反射型の場合に適用した場合を示している。

まず図６（ａ）に示すように、半透過型の場合は、画素電極１１を、反射層１８の端部において、電気的な接続ができる最小の領域範囲に留めた重なり部１１Ｃを形成する。この結果、重なり部１１Ｃ以外の殆どの反射表示領域Ｒにおいては、平坦化層１７上の高さが反射層１８の厚さ分のみとなる。従って、平坦化層１７上の高さが画素電極１１の厚さ分の透過表示領域Ｔに対して、反射表示領域Ｒにおける平坦化層１７上の高さを、凡そ同じとすることができるのである。

例えば、画素電極１１の厚さが１００ｎｍ前後で形成されている場合は、反射層１８の厚さを１００ｎｍとすればよい。なお、反射層１８は、前述したように凹部１７Ｓに形成されることから、反射層１８の厚さは、凹部の形状に倣って反射層１８に形成される範囲で、画素電極１１の厚さに最も近い値を選択することが好ましい。

あるいは、図６（ｂ）に示したように、液晶表示装置１００が、画素領域総て反射表示領域Ｒとなる反射型である場合は、画素電極１１を反射層１８で形成することとしてもよい。もとより、この場合は凹部１７Ｓは画素領域全体に形成されることは言うまでもない。また、コンタクトホールＣＨ１において、反射層１８がドレイン電極２０ｄと電気的な接続をとるように形成することとして差し支えない。

図示するように、反射型の場合は、画素電極１１として反射層１８を画素領域全体に形成することができるので、画素領域においてほぼ液晶層４０の厚さが実質的にほぼ一定となる。この結果、液晶層のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制される。

（第２変形例）
上記実施例では、液晶表示装置１００は、素子基板１０に形成した画素電極１１と、対向基板３０に形成した共通電極３４との間に電界を印加する縦電界方式（例えば、ＴＮ方式（Twisted Nematic）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方式、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式など）であるものとして説明したが、これに限らず、液晶層４０に対して素子基板１０に平行な方向の電界を発生させて液晶分子の配向制御を行う横電界方式（例えば、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式やＩＰＳ（In-Plane Switching）方式など）としてもよい。

例えば、ＩＰＳ方式とした場合について、図７を用いて説明する。図７は、素子基板１０についての概略構成を示した説明図であり、上記実施例と異なる構成に関する部分のみを示している。なお、対向基板３０については、共通電極３４が形成されないことを除いて他の構成は同じである。従ってここでは説明を省略する。

図示するように、素子基板１０には、平板１４上に共通配線６０が形成されている。そして、ゲート絶縁層１５および層間絶縁膜１６に設けられたコンタクトホールＣＨ２を介して、この共通配線６０と電気的に接続された共通電極３４Ｋが、平坦化層１７の平坦面１７Ｆ上に形成されている。一方、画素電極１１Ｇは、層間絶縁膜１６に設けられたコンタクトホールＣＨ１を介して、ドレイン電極２０ｄと電気的に接続され、同じく平坦化層１７の平坦面１７Ｆ上に形成されている。従って、画素電極１１Ｇと共通電極３４Ｋとの間には、図示したように平坦面１７Ｆに沿った方向の電界（横電界）が発生するＩＰＳ方式の液晶表示装置を構成する基板となる。なお、画素電極１１Ｇおよび共通電極３４Ｋは、アルミニウムなどの金属材料で形成され、画素領域と平面的に重ならないように配置されている。

このようなＩＰＳ方式の液晶表示装置を構成する基板において、本変形例では、画素領域のうち、反射表示領域Ｒに相当する領域に、上記実施例と同様に所定パターン形状を有する凹部１７Ｓをドライエッチングによって形成する。そして、上記実施例と同様に反射表示領域Ｒに相当する領域において、形成された凹部１７Ｓを覆うように反射層１８を形成するのである。この結果、反射表示領域Ｒに回折光学素子（ＤＯＥ）が組み込まれたことになる。

このように構成することによって、反射表示領域Ｒにおける平坦化層１７上の高さは、透過表示領域Ｔに対して、反射層１８の厚さ分のみの違いで済む。従って、前述するように液晶層４０の厚さＤＤを、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで略同じ厚さとすることが可能となる。この結果、液晶層４０のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制されるのである。このように、ＩＰＳ方式の液晶表示装置においても、回折光学素子によって反射散乱特性が良く、かつ液晶層４０のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制された表示装置を提供することができる。

次に、ＦＦＳ方式とした場合について、図８および図９を用いて説明する。図８は、素子基板１０についての断面方向における概略構成を示した説明図であり、図９は素子基板１０について画素領域方向つまり平面方向における概略構成を示した説明図である。なお、図８では、図７同様、上記実施例と異なる構成に関する部分のみを示している。また、対向基板３０についても、共通電極３４が形成されないことを除いて他の構成は同じであるので、ここでは説明を省略する。

図８に示すように、素子基板１０には、平板１４上に共通配線６０が形成されている。そして、この共通配線６０とコンタクトホールＣＨ２を介して電気的に接続された共通電極６１が、平坦化層１７上において画素領域よりも大きいベタ電極で形成されている。一方、画素電極１１Ｆは、コンタクトホールＣＨ１を介して、ドレイン電極２０ｄと電気的に接続され、平坦化層１７上に形成された窒化シリコンなどからなる絶縁層１７ａの表面１７ａＦ上に形成されている。表面１７ａＦも平坦化層１７上に形成されるため、実質的に平坦面となる。

本変形例では、画素電極１１Ｆは反射層１８の機能を兼用するものとした。そして、画素電極１１Ｆは図９に示すように、複数のスリット状の開口部を有し、画素領域において共通電極６１と平面的に重なるように形成されている。この結果、図８に示すように、素子基板１０は、画素電極１１Ｆ（反射層１８）と共通電極６１との間には横電界（図では、作図の関係で、矢印で示したように斜め方向の電界として図示）が発生するＦＦＳ方式の液晶表示装置を構成する基板となる。なお、画素電極１１Ｆは、反射層１８と同じであることからアルミニウムなどの金属材料で形成され、共通電極６１は透光性を有する材料で形成されている。

このようなＦＦＳ方式の液晶表示装置を構成する基板において、本変形例では、画素領域において、少なくとも画素電極１１Ｆに形成されたスリット状の開口部間の電極部分に相当する絶縁層１７ａの表面１７ａＦの領域に、上記実施例と同様に所定パターン形状を有する凹部１７Ｓをドライエッチングによって形成する。そして、上記実施例と同様に凹部１７Ｓが形成された電極部分について、形成された凹部１７Ｓを覆うようにスリット状の開口部が形成された画素電極１１Ｆを形成するのである。この結果、図９に示すように、スリット状の開口部間の電極部分は反射表示領域Ｒに、スリット状の開口部分が透過表示領域Ｔとなる。

このように構成することによって、反射表示領域Ｒにおける絶縁層１７ａ上の高さは、透過表示領域Ｔに対して、最大で画素電極１１の厚さ分のみの違いで済む。従って、前述するように液晶層４０の厚さＤＤを、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで略同じ厚さとすることが可能となる。この結果、液晶層４０のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制されるのである。このように、ＦＦＳ方式の液晶表示装置においても、反射回折光学素子によって反射散乱特性の良く、かつ液晶層のリタデーションに起因する色づきなど光学特性のズレが抑制された表示装置を提供することができる。

なお、ＦＦＳ方式の液晶表示装置では、画素電極１１Ｆ上においても液晶層４０が電界応答して光変調を行う場合があり、画素電極１１Ｆ上も光変調を行う画素として機能する。従って、上記実施例の液晶表示装置１００では、画素領域を２分して、一方を反射表示領域Ｒに、他方を透過表示領域Ｔに構成したが、本変形例では、画素電極１１Ｆの領域を反射表示領域とすることによって、画素領域内において、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとを分散配置させることができるのである。この結果、透過表示の場合であっても、反射表示の場合であっても、どちらの場合においても画素領域の全体で表示を行うことができるという効果を奏する。

（その他の変形例）
上記実施例では、平坦化層１７の平坦面１７Ｆに凹部１７Ｓを形成したのち、反射層１８を形成することとして説明したが、必ずしもこれに限らず、反射層１８を形成しないこととしてもよい。例えば、平坦化層１７の材料が液晶層４０に対して高い屈折率を有する材料であった場合は、平坦化層１７は反射機能を有することになる。このような場合は、反射層１８を必ずしも形成する必要はない。

また、上記実施例では、エッチング工程の増加を抑制するため、平坦化層１７に凹部１７Ｓを形成するドライエッチング処理を、ドレイン電極２０ｄを露出させるための層間絶縁膜１６のエッチング処理と同時に行うこととしたが、必ずしもこれに限るものでないことは勿論である。例えば、上記第２変形例におけるＩＰＳ方式の液晶表示装置であれば、共通配線６０を露出するためのエッチング処理と同時に行うこととしてもよい。もとより、平坦化層１７に凹部１７Ｓを形成するドライエッチング処理を単独で行っても差し支えない。

また、上記第２変形例において、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の場合、画素領域において、画素電極１１Ｇと共通電極３４Ｋとが、平坦化層１７上に櫛歯形状に形成され、平坦面１７Ｆ上で互いの櫛歯形状が噛み合うように配置形成される場合がある。このような場合は、噛み合う櫛歯形状間において、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとが交互に配置されるように反射層１８を形成することが好ましい。あるいは、櫛歯形状間において、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとが櫛歯形状の長手方向に配置されるように反射層１８を形成することが好ましい。こうすれば、上記第２変形例にて説明したＦＦＳ方式の液晶表示装置と同様に、画素領域内において、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとを分散配置させることができるのである。従って、透過表示の場合、あるいは反射表示の場合の、どちらの場合においても、画素領域の全体で表示を行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施例となる液晶表示装置について模式的に示した説明図。 １つの画素に関する構成を示した平面図。 １つの画素の構成についての部分断面図。 素子基板において、凹部と反射層の形成工程を説明する工程図で、（ａ）から（ｄ）の順で工程順を示す。 （ａ）、（ｂ）ともに、凹部を形成するためのマスクパターン形状の一例を示すパターン図。 （ａ）、（ｂ）ともに、第１変形例の一例となる素子基板構成を示した説明図。 第２変形例で、素子基板についての概略構成を示した説明図。 第２変形例で、素子基板について断面方向から見た概略構成を示す説明図。 第２変形例で、素子基板について平面方向から見た概略構成を示す説明図。

符号の説明

１０…素子基板、１１…画素電極、１１Ｃ…重なり部、１１Ｆ…画素電極、１１Ｇ…画素電極、１２…領域部分、１３…光反射領域、１４…平板、１５…ゲート絶縁層、１６…層間絶縁膜、１７…平坦化層、１７Ｆ…平坦面、１７Ｓ…凹部、１８…反射層、１９…配向膜、２０…薄膜トランジスタ、２０ａ…半導体層、２０ｄ…ドレイン電極、２０ｇ…ゲート電極、２０ｓ…ソース電極、３０…対向基板、３１…平板、３２…遮光層、３３…フィルタ層、３４…共通電極、３４Ｋ…共通電極、３５…配向膜、４０…液晶層、４４…偏光板、４５…偏光板、５０…レジスト膜、５０Ｓ…領域部分、６０…共通配線、６１…共通電極、１００…液晶表示装置、１１０…データ駆動回路、１１１…データ線、１２０…走査駆動回路、１２１…走査線。

Claims (7)

1. 一対の基板に挟持された液晶層を有し、２つの電極間に生ずる電界によって前記液晶層の光変調を行う電気光学装置であって、
   前記一対の基板のうちの一方の基板には、前記２つの電極のうち少なくとも一方の電極が形成される平坦面を有する平坦化層が形成され、
   前記平坦化層の平坦面に、光回折現象を生じる深さを有する凹部が形成されていることを特徴とする電気光学装置。
2. 請求項１に記載の電気光学装置であって、
   前記凹部は、前記平坦化層の平坦面において光散乱特性に応じたランダムなパターン形状を呈するように形成されていることを特徴とする電気光学装置。
3. 請求項１または２に記載の電気光学装置であって、
   前記平坦化層の平坦面には、前記パターン形状を呈する前記凹部の形成領域に、光を反射する反射層が形成されていることを特徴とする電気光学装置。
4. 請求項３に記載の電気光学装置であって、
   前記反射層は前記一方の電極の少なくとも一部であることを特徴とする電気光学装置。
5. 請求項３に記載の電気光学装置であって、
   前記一方の電極は、光透過性を有する透明材料で形成され、
   前記反射層は、前記平坦化層の平坦面において前記一方の電極が形成された領域の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする電気光学装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記平坦化層の平坦面を覆うレジスト膜を形成する工程と、
   前記形成されたレジスト膜をエッチングする工程と、
   前記エッチングされたレジスト膜をマスクとしてドライエッチング処理を行い、前記凹部を形成する工程と、
   を備えたことを特徴とする電気光学装置の製造方法。
7. 請求項６に記載の電気光学装置の製造方法であって、
   前記凹部を形成する工程は、前記一方の電極に前記電界を発生させる電圧を供給する電極端子を覆う絶縁層を同時に除去する工程であることを特徴とする電気光学装置の製造方法。

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