JP2006078890A - 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透過型液晶装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれの場合であっても良好な表示品質を得ることができ、且つ製造が容易な半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ゲートバスライン１１１と同じ層に制御電極１１３を形成する。また、ゲートバスライン１１１及び制御電極１１３を覆う絶縁膜１１５の上に反射電極１２０を形成する。制御電極１１３はＴＦＴのソース電極１１８ｓと電気的に接続し、反射電極１２０は制御電極１１３と容量結合する。ＴＦＴ及び反射電極の上に絶縁膜１２１を形成し、反射電極１２０が露出する開口部を形成した後、全面に透明導電体膜を形成し、この透明導電体膜をパターニングして、透明電極１２２ａ〜１２２ｃを形成する。透過領域の透明電極１１２ａ，１１２ｃは、ＴＦＴのソース電極１１８ｓと電気的に接続される。
【選択図】図５

Description

本発明は、暗いところではバックライトを使用し、明るいところでは外光の反射を利用して映像を表示する半透過型液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、薄くて軽量であるとともに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所があり、各種電子機器に広く利用されている。特に、画素毎にスイッチング素子としてＴＦＴ(Thin Film Transistor ：薄膜トランジスタ）を設けたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、表示品質の点でもＣＲＴ(Cathode-Ray Tube)に匹敵するほど優れているため、テレビやパーソナルコンピュ−タ等のディスプレイに広く使用されている。

一般的な液晶表示装置は、相互に対向して配置された２枚の基板の間に液晶を封入した構造を有している。一方の基板にはＴＦＴ及び画素電極等が形成され、他方の基板にはカラーフィルタ及びコモン（共通）電極等が形成されている。以下、ＴＦＴ及び画素電極等が形成された基板をＴＦＴ基板と呼び、ＴＦＴ基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。また、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を封入してなる構造物を液晶パネルと呼ぶ。

液晶表示装置には、バックライトを光源とし液晶パネルを透過する光により映像を表示する透過型液晶表示装置と、外光（自然光又は電灯光）の反射を利用して映像を表示する反射型液晶表示装置と、暗いところではバックライトを使用し、明るいところでは外光の反射を利用して映像を表示する半透過型液晶表示装置とがある。

図１（ａ）は半透過型液晶表示装置の構成を示す模式図である（米国特許５７５３９３７号明細書）。ＴＦＴ基板１１の各画素領域には、それぞれＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）等の透明導電体からなる透明電極１２ａと、アルミニウム等の反射率が高い金属からなる反射電極１２ｂとが形成されている。同一画素領域内の透明電極１２ａ及び反射電極１２ｂは相互に電気的に接続されている。ここでは、透明電極１２ａが形成された領域を透過領域と呼び、反射電極１２ｂが形成された領域を反射領域と呼ぶ。

対向基板２１のＴＦＴ基板１１側の面（図１（ａ）では下側の面）には、ＩＴＯ等の透明導電体からなるコモン電極２２が形成されている。ＴＦＴ基板１１と対向基板２１は、透明電極１２ａ及び反射電極１２ｂとコモン電極２２とを対向させ、液晶層３０を挟んで配置される。この例では、液晶層３０が垂直配向型液晶（誘電率異方性が負の液晶）により構成されているものとする。画素電極１２ａ，１２ｂ及びコモン電極２２の表面は、いずれも垂直配向膜（図示せず）に覆われている。

ＴＦＴ基板１１の下側には第１の円偏光板３１が配置され、対向基板２１の上側には第２の円偏光板３２が配置される。また、ＴＦＴ基板１１の下方にはバックライト（図示せず）が配置される。第１及び第２の円偏光板３１，３２のいずれか一方は右回り円偏光板であり、他方は左回り円偏光板である。これらの第１及び第２の円偏光板３１，３２は、光軸を直交させて配置される。

このような半透過型液晶表示装置において、透明電極１２ａ及び反射電極１２ｂとコモン電極２２との間に電圧が印加されていないときは、液晶分子３０ａは基板面に対しほぼ垂直に配向する。この場合、透過領域においては、バックライトから出射された光は、第１の円偏光板３１及び透明電極１２ａを通って液晶層３０に進入し、偏光軸方向が変化されることなく液晶層３０を通過して、第２の円偏光板３２で遮断される。すなわち、この場合は黒表示となる。また、反射領域においても、液晶パネルの上側から第２の円偏光板３２を通って液晶層３０に進入した光は、反射電極１２ｂで反射されて上方向に進み、第２の円偏光板３２で遮断される。従って、反射領域でも黒表示となる。

透明電極１２ａ及び反射電極１２ｂとコモン電極２２との間にある特定の電圧（しきい値電圧）よりも高い電圧を印加すると、図１（ａ）に示すように、液晶分子３０ａは基板面に対し斜めに配向する。これにより、透過領域では、バックライトから出射された光は、第１の円偏光板３１及び透明電極１２ａを通って液晶層３０に進入し、液晶層３０で偏光軸方向が変化して第２の円偏光板３２を通過するようになる。すなわち、この場合は明表示となる。これと同様に、反射領域においても、液晶パネルの上側から第２の円偏光板３２を通って液晶層３０に進入し反射電極１２ｂで反射されて上方向に進む光は、液晶層３０を通る間に偏光軸方向が変化して第２の円偏光板３２を通過するようになる。

透明電極１２ａ及び反射電極１２ｂとコモン電極２２との間に印加する電圧を制御することにより、液晶パネルから上側に出射される光の量を制御することが可能になる。各画素毎に光の出射量を制御することにより、液晶パネルに所望の画像を表示することができる。

ところで、図１（ａ）に示す構造の半透過型液晶表示装置において、透過領域では光が液晶層３０を１回通るだけであるのに対し、反射領域では光が液晶層３０を２回（往復）通ることになる。従って、透過領域を通る光の偏光軸方向の変化量と、反射領域を通る光の偏光軸方向の変化量とが異なり、仮に透過領域及び反射領域に同じ量の光が進入したとしても、第２の円偏光板３２を透過する光の量が異なってしまう。

図１（ｂ）は、横軸に印加電圧をとり、縦軸に透過率及び反射率（arbitrary units ）をとって、透過領域における透過率−印加電圧特性（以下、Ｔ−Ｖ特性という）と、反射領域における反射率−印加電圧特性（以下、Ｒ−Ｖ特性という）とを示す図である。この図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示す構造の液晶表示装置では、Ｔ−Ｖ特性とＲ−Ｖ特性とが大きく異なるので、例えば透過型液晶表示装置として使用したときに良好な表示性能を示すように印加電圧を設定しても、反射型液晶表示装置として使用すると良好な表示ができなくなってしまう。

特開２００３−２５５３７５号公報には、反射電極を構成する金属とコモン電極を構成する金属との仕事関数の差に起因して発生するフリッカや焼きつきを防止するために、反射電極をＴＦＴに接続し、反射電極の上に絶縁膜を介して透明電極を形成して、透明電極と反射電極とを容量結合した半透過型液晶表示装置が提案されている。この半透過型液晶表示装置では、反射電極を介して反射領域の透明電極と透過領域の透明電極とに同じ電圧が印加される。しかし、この半透過型液晶表示装置においても、液晶層の厚さが透過領域及び反射領域で同じになるので、上述した不具合が発生する。

このような不具合を解消すべく、図２（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板１１上に反射電極１２ｂを形成した後、全面に透明樹脂からなる絶縁膜１３を形成し、その上に透明電極１２ａを形成した半透過型液晶表示装置が提案されている。この図２（ａ）に示す構造の液晶表示装置では、透過領域の液晶層３０に印加される電圧よりも反射領域の液晶層３０に印加される電圧が絶縁膜１３の分だけ低くなるので、図２（ｂ）に示すように、Ｔ−Ｖ特性とＲ−Ｖ特性との差を小さくすることができる。

米国特許６２８１９５２号明細書及び米国特許６１９５１４０号明細書には、図３（ａ）に示すように、透過領域ではＴＦＴ基板１１の上に透明電極１２ａを形成し、反射領域ではＴＦＴ基板の上に絶縁膜１４を設けてその上に反射電極１２ｂを形成した半透過型液晶表示装置が提案されている。この液晶表示装置では、透過領域のセルギャップ（２ｄ）が反射領域のセルギャップ（ｄ）の２倍に設定されている。この液晶表示装置では、図３（ｂ）に示すように、Ｔ−Ｖ特性とＲ−Ｖ特性とがほぼ一致する。従って、透過型液晶表示装置として使用したときに良好な表示品質が得られるだけでなく、反射型液晶表示装置として使用しても良好な表示品質が得られる。
米国特許５７５３９３７号明細書 特開２００３−２５５３７５号公報 米国特許６２８１９５２号明細書 米国特許６１９５１４０号明細書

しかしながら、図２（ａ）及び図３（ａ）に示す半透過型液晶表示装置は、いずれも樹脂等により厚い絶縁層を形成する必要があり、製造工程が煩雑になって製造コストの上昇を招くという問題点がある。また、図３（ａ）に示す半透過型液晶表示装置においては、段差部で液晶分子の配向異常が発生して光学的ロスの原因となるとともに、ビーズ状のスペーサを使用した場合は衝撃等によりスペーサが段差部の上から下に移動してセル厚が変化し、表示品質の劣化を招くという問題点もある。

以上から、本発明の目的は、透過型液晶装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれの場合であっても良好な表示品質を得ることができ、且つ製造が容易な半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

上記した課題は、相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、それらの第１及び第２の基板間に封入された液晶とにより構成され、１つの画素領域内に透過領域と反射領域とを有する半透過型液晶表示装置において、前記第１の基板には、ＴＦＴと、前記透過領域に配置されて前記ＴＦＴを介して表示電圧が印加される透明電極と、前記反射領域に配置されて前記ＴＦＴを介して前記表示電圧が印加される制御電極と、前記反射領域に配置されて前記制御電極と容量結合した反射電極とが形成され、前記第２の基板には、前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極が形成されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置により解決する。

本発明においては、ＴＦＴと透明電極及び制御電極とを接続し、反射電極と制御電極とを容量結合している。従って、反射電極に印加される電圧は、反射電極と制御電極との間の容量と、反射電極とコモン電極との間の容量との比により決まり、透明電極に印加される電圧よりも低くなる。これにより、透過領域における透過率−印加電圧特性と反射領域における反射率−印加電圧特性との差が小さくなり、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても、良好な表示品質を得ることができる。

上述した課題は、第１の基板上に第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金属膜をパターニングして、ゲートバスライン及び制御電極を形成する工程と、前記第１の基板の上側全面に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜に、前記制御電極に到達する第１のコンタクトホールを形成する工程と、前記第１の絶縁膜の所定の領域上にＴＦＴの活性層となる半導体膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に第２の金属膜を形成する工程と、前記第２の金属膜をパターニングして、データバスラインと、前記ＴＦＴのソース／ドレイン電極と、前記第１のコンタクトホールを介して前記制御電極に電気的に接続する金属パッドと、前記第１の絶縁膜を介して前記制御電極と容量結合する反射電極とを形成する工程と、前記第１の基板の上側全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜に、前記金属パッドに到達する第２のコンタクトホールを形成するとともに、前記反射電極が露出する開口部を形成する工程と、前記前記基板の上側全面に透明導電体膜を形成する工程と、前記透明導電体膜をパターニングして透明電極を形成する工程と、コモン電極が形成された第２の基板を前記第１の基板に対向させて配置し、前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶を封入する工程と有することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法により解決する。

本発明においては、ゲートバスラインの形成と同時に制御電極を形成し、この制御電極と容量結合する反射電極をデータバスラインと同時を形成するので、通常の透過型液晶表示装置の製造プロセスと同様のプロセスで、ＴＦＴに接続された透明電極及び制御電極と、制御電極に容量結合した反射電極とを有する半透過型液晶表示装置を製造することができる。これにより、表示品質が良好な半透過型液晶表示装置を低コストで製造することができる。

上記した課題は、光を透過する透明電極と光を反射する反射電極とが形成された第１の基板と、前記第１の基板の前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極が形成された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶からなる液晶層とを有する半透過型液晶表示装置において、前記反射電極と前記コモン電極との間に複数の誘電体膜が介在し、前記反射電極により確定される反射領域がこれらの誘電体膜により、反射率−印加電圧特性が異なる複数の領域に分割されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置により解決する。

反射電極とコモン電極との間に誘電体膜（絶縁膜）を介在させると、液晶に印加される電圧が誘電体膜の分だけ低くなり、反射領域の反射率−印加電圧特性が変化する。誘電体膜の厚さ、比誘電率及び密度等を適切に設定すれば、反射領域の反射率−印加電圧特性を透過領域の透過率−印加電圧特性にある程度まで近づけることはできるが、限界がある。

そこで、本発明においては、反射電極とコモン電極との間に複数の誘電体膜を介在させて、これらの誘電体膜により反射領域を反射率−印加電圧特性が相互に異なる複数の領域に分割する。反射領域（反射領域全体）の反射率−印加電圧特性は、分割された各領域の反射率−印加電圧特性を合成したものとなる。これにより、反射領域の反射率−印加電圧特性を透過領域の透過率−印加電圧特性により一層近づけることができて、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても、良好な表示品質が得られる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す平面図、図５は図４のＩ−Ｉ線の位置における断面図、図６は図４のII−II線の位置における断面図である。なお、図４は半透過型液晶表示装置の一つの画素を示している。

本実施形態の半透過型液晶表示装置は、図５，図６に示すように、ＴＦＴ基板１０１と、対向基板１０２と、これらのＴＦＴ基板１０１及び対向基板１０２間に封入された垂直配向型液晶（誘電率異方性が負の液晶）からなる液晶層１０３とにより構成されている。ＴＦＴ基板１０１の下には第１の円偏光板（図示せず）が配置され、対向基板１０２の上には第２の円偏光板（図示せず）が配置される。これらの第１及び第２の円偏光板の一方は右回り円偏光板であり、他方は左回り円偏光板である。これらの第１及び第２の円偏光板は、光軸を相互に直交させて配置される。また、ＴＦＴ基板１０１の下方にはバックライト（図示せず）が配置される。

ＴＦＴ基板１０１には、図４に示すように、水平方向（Ｘ方向）に延びる複数のゲートバスライン１１１と、垂直方向（Ｙ方向）に延びる複数のデータバスライン１１７とが形成されている。これらのゲートバスライン１１１とデータバスライン１１７とにより区画される矩形の領域がそれぞれ画素領域である。１つの画素領域の大きさは、例えば水平方向の長さが約１００μｍ、垂直方向の長さが約３００μｍである。

本実施形態の液晶表示装置においては、１つの画素領域が３つの副画素領域に分割されている。すなわち、１つの画素領域内において、垂直方向に順番に第１の透過領域Ａ１、反射領域Ｂ及び第２の透過領域Ａ２が並んでいる。

１つの画素領域には、それぞれＴＦＴ１１８と、補助容量電極１１２とが形成されている。補助容量電極１１２は、ゲートバスライン１１１と一体的に形成されて上側に隣接する画素の画素電極に容量結合する所謂Ｃｓ−ｏｎ−ｇａｔｅ構造となっている。

また、ＴＦＴ１１８は、ゲートバスライン１１１の一部をゲート電極としており、ゲートバスライン１１１を挟んでソース電極１１８ｓ及びドレイン電極１１８ｄが対向して配置されている。ドレイン電極１１８ｄはデータバスライン１１７に接続されており、ソース電極１１８ｓは第１の透過領域Ａ１の中央部まで延在して金属パッド１１９ａに接続されている。

第１及び第２の透過領域Ａ１，Ａ２には、ＩＴＯ等の透明導電体からなる透明電極１２２ａ，１２２ｃが形成されている。また、反射領域Ｂには表面がＡｌ（アルミニウム）等の反射率が高い金属からなる反射電極１２０が形成されている。この反射電極１２０の上にもＩＴＯからなる透明電極１２２ｂが形成されている。これらの透明電極１２２ａ〜１２２ｃの縁部には、電圧印加時の液晶分子の配向方向を制御するためのスリットが形成されている。

透明電極１２２ａ，１２２ｃ及び反射電極１２０の下方には、第１の透過領域Ａ１の中央部から第２の透過領域Ａ２の中央部まで垂直方向に延在する制御電極１１３が形成されている。図５に示すように、透明電極１２２ａは、コンタクトホール及び金属パッド１１９ａを介してＴＦＴ１１８のソース電極１１８ｓ及び制御電極１１３に電気的に接続されている。また、透明電極１２２ｃも、コンタクトホール及び金属パッド１１９ｂを介して制御電極１１３に電気的に接続されている。更に、反射電極１２０は、第１の絶縁膜１１５を介して制御電極１１３と容量結合している。

また、図６に示すように、反射電極１２０の下方には、金属膜により形成された小さな円形のドットパターン１１４が多数形成されている。反射電極１２０の表面には、これらのドットパターン１１４の形状に倣う凹凸が形成されおり、反射電極１２０の表面で光が乱反射するようになっている。

一方、対向基板１０２には、ブラックマトリクス（遮光膜）１３１、カラーフィルタ１３２、コモン電極１３３及び配向制御用突起１３４が形成されている。ブラックマトリクス１３１は、ＴＦＴ基板１０１側に形成されたゲートバスライン１１１、データバスライン１１７、補助容量電極１１２及びＴＦＴ１１８に対向する位置に配置されている。

カラーフィルタ１３２には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３種類があり、１つの画素には赤色、緑色及び青色のうちのいずれか１色のカラーフィルタが配置されている。隣合う赤色画素、緑色画素及び青色画素の３つの画素により１つのピクセルが構成され、種々の色の表示が可能になる。

コモン電極１３３はＩＴＯ等の透明導電体により形成されている。また、配向制御用突起１３４は、樹脂等の誘電体材料を用いて円錐状に形成されている。

このように構成された本実施形態の半透過型液晶表示装置において、透明電極１２２ａ，１２２ｃ及び反射電極１２０に電圧が印加されていないときは、液晶分子は基板面に対しほぼ垂直な方向に配向する。この場合、透過領域Ａ１，Ａ２においては、バックライトから出射された光は、第１の円偏光板及び透明電極１２２ａ，１２２ｃを通って液晶層１０３に進入し、偏光軸方向が変化されることなく液晶層１０３を通過して、第２の円偏光板で遮断される。すなわち、この場合は黒表示となる。また、反射領域Ｂにおいても、液晶パネルの上側から第２の円偏光板を通って液晶層１０３に進入した光は、反射電極１２０で反射されて上方向に進み、第２の円偏光板で遮断される。従って、反射領域Ｂでも黒表示となる。

データバスライン１１７に表示電圧が印加されているときにゲートバスライン１１１に走査信号が供給されると、ＴＦＴ１１８がオンになって透明電極１２２ａ，１２２ｃ及び反射電極１２０に電圧が印加される。これにより、液晶分子が基板面に対し傾斜し、且つ上から見たときに配向制御用突起１３４を中心として放射状に配向する。この場合、透過領域Ａ１，Ａ２では、バックライトから出射された光が第１の円偏光板及び透明電極１２２ａ，１２２ｃを通って液晶層１０３に進入し、液晶層１０３で偏光軸方向が変化して第２の円偏光板を通過するようになる。すなわち、この場合は明表示となる。これと同様に、反射領域Ｂにおいても、液晶パネルの上側から第２の円偏光板を通って液晶層１０３に進入し反射電極１２０で反射されて上方向に進む光は、液晶層１０３を通る間に偏光軸方向が変化して第２の円偏光板を通過するようになる。

本実施形態においては、透明電極１２２ａ，１２２ｃにはＴＦＴ１１８のソース電極１１８ｓから直接表示電圧が供給される。これに対し、反射領域Ｂでは表示電圧が制御電極１１３と反射電極１２０との間の容量と反射電極１２０とコモン電極１３３との間の容量との比に分割される。従って、反射電極１２０に印加される電圧は、透明電極１２２ａ，１２２ｃに印加される電圧よりも低くなる。これにより、透過領域Ａ１，Ａ２におけるＴ−Ｖ特性と反射領域ＢにおけるＲ−Ｔ特性との差が小さくなり、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても、良好な表示品質を得ることができる。

ここで、第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）１１５が、厚さがｄg μｍ、誘電率が７のＳｉＮ膜により形成されているものとする。また、反射領域Ｂにおける液晶層１０３の厚さが４．２μｍであり、液晶層１０３の誘電率が１０（垂直配向状態のとき）とする。更に、反射電極１２０の面積をＳr 、制御電極１１３のうち反射電極１２０に対向する部分の面積をＳg とする。

反射領域Ｂにおいて、液晶層１０３に印加される電圧が制御電極１１３に印加される表示電圧の１／２になるように設定する場合、制御電極１１３と反射電極１２０との間の容量が、反射電極１２０とコモン電極１３３との間の容量と同じにすることが必要である。そのために、下記（１）式を満たすようにＳg 、ｄg 及びＳr の値を設定する。

７×Ｓg ／ｄg ＝１０×Ｓr ／４．２ …（１）
第１の絶縁膜１１５の厚さｄg を０．３５μｍとすると、Ｓg ／Ｓr の値は、下記（２）式に示すように約０．１１となる。

Ｓg ／Ｓr ＝１０×ｄg ／（４．２×７）＝０．１１ …（２）
このことから、制御電極１１３の面積（反射電極１２０に対向する部分の面積）を、反射電極１２０の面積の約１／１０とすれば、制御電極１１３に印加される表示電圧の１／２の電圧を反射電極１２０に印加することができることがわかる。

以下、図４〜図６を参照して、本実施形態の半透過型液晶表示装置の製造方法について説明する。最初に、ＴＦＴ基板１０１の製造方法について説明する。

まず、ＴＦＴ基板１０１のベースとなるガラス基板１１０を用意する。そして、ガラス基板１１０の上に第１の金属膜を形成し、この第１の金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、ゲートバスライン１１１、補助容量電極１１２、制御電極１１３及びドットパターン１１４を同時に形成する。第１の金属膜は、例えばＡｌとＴｉ（チタン）との積層膜により形成する。なお、ガラス基板１１０と第１の金属膜との間に、バッファ層として絶縁膜を形成してもよい。

次に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により、ガラス基板１１０の上側全面にＳｉＯ₂ （酸化シリコン）又はＳｉＮ（窒化シリコン）等からなる第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）１１５を形成する。第１の絶縁膜１１５の表面には、ドットパターン１１４の形状に倣う凹凸が形成される。その後、第１の絶縁膜１１５の第１の透過領域Ａ１及び第２の透過領域Ａ２に、それぞれ制御電極１１３に到達するコンタクトホールを形成する。

次に、ＣＶＤ法により、第１の絶縁膜１１５上にシリコン膜（アモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜）を形成する。そして、フォトリソグラフィ法によりシリコン膜をパターニングして、ＴＦＴ１１８の活性層となる半導体膜１１６を形成する。その後、半導体膜１１６のチャネルとなる領域の上に、ＳｉＮからなるチャネル保護膜（図示せず）を形成する。

次に、ガラス基板１１０の上側全面にＴＦＴ１１８のオーミックコンタクト層となる高濃度不純物半導体膜（図示せず）を形成し、更にその上に第２の金属膜を形成する。この第２の金属膜は、第１の絶縁膜１１５に形成されたコンタクトホールを介して制御電極１１３に電気的に接続される。第２の金属膜は、例えばＴｉ−Ａｌ−Ｍｏ（モリブデン）を下からこの順に積層して形成される。この第２の金属膜の表面には、ドットパターン１１４の形状に倣う凹凸が形成される。

次に、第２の金属膜及び高濃度不純物半導体膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、データバスライン１１７、ＴＦＴ１１８のソース電極１１８ｓ、ドレイン電極１１８ｄ、反射電極１２０及び金属パッド１１９ａ，１１９ｂを同時に形成する。

次に、ガラス基板１１０の上側全面に例えばＳｉＮからなる第２の絶縁膜１２１を形成し、この第２の絶縁膜１２１によりデータバスライン１１７、ＴＦＴ１１８のソース電極１１８ｓ、ドレイン電極１１８ｄ、反射電極１２０及び金属パッド１１９ａ，１１９ｂを覆う。

その後、フォトリソグラフィ法により、第２の絶縁膜１２１に、金属パッド１１９ａ，１１９ｂに到達するコンタクトホールを形成する。このとき同時に、第２の絶縁膜１２１に開口部１２１ａを形成して反射電極１２０を露出させる。第２の絶縁膜１２１のエッチングは、例えばＳＦ₆ ／Ｏ₂ ガスを用いたドライエッチングにより行う。このエッチング工程では、ＳｉＮからなる第２の絶縁膜１２１がエッチングされて開口部１２１ａが形成されるとともに、反射電極１２０の最上層のＭｏ膜がエッチングにより除去され、Ａｌ膜が露出する。このようにして第２の金属膜の中間層であるＡｌ膜を露出させることにより、反射電極１２０の反射率が高くなり、明るい表示が可能になる。ＳＦ₆ ／Ｏ₂ ガスを用いたドライエッチングでは、ＳｉＮ膜及びＭｏ膜は容易にエッチングされるが、Ａｌ膜はエッチングされないため、Ａｌ膜をエッチングストッパとして残存させることが可能である。なお、Ｍｏ膜に替えて、Ｔｉ膜又はＭｏＮ膜等を使用してもよい。

次に、スパッタ法によりガラス基板１１０の上側全面にＩＴＯ膜を形成し、フォトリソグラフィ法によりＩＴＯ膜をパターニングして、透明電極１２２ａ〜１２２ｃを形成する。この場合、図４に示すように、各透明電極１２２ａ〜１２２ｃの縁部には、液晶分子の配向方向を規定するスリットを形成することが好ましい。

次いで、ガラス基板１１０の上側全面にポリイミド等からなる垂直配向膜（図示せず）を形成し、この垂直配向膜により透明電極１２２ａ〜１２２ｃの表面を覆う。このようにして、ＴＦＴ基板１０１が完成する。

次に、対向基板１０２の製造方法について説明する。まず、対向基板１０２のベースとなるガラス基板１３０の上（図５，図６では下側）に、例えばＣｒ（クロム）等の金属膜を形成し、この金属膜をパターニングしてブラックマトリクス１３１を形成する。その後、赤色感光性樹脂、緑色感光性樹脂及び青色感光性樹脂を使用して、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタ１３２を形成する。なお、ブラックマトリクス１３１は黒色の樹脂により形成してもよく、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタのうち２色以上のカラーフィルタを重ねてブラックマトリクス１３１としてもよい。

次に、スパッタ法により、ガラス基板１３０の上側全面にＩＴＯからなるコモン電極１３３を形成する。その後、コモン電極１３３の上に感光性樹脂を塗布し、露光及び現像処理を行って、配向制御用突起１３４を形成する。この配向制御用突起１３４は、透過領域Ａ１，Ａ２及び反射領域Ｂの中心位置に形成する。

次いで、コモン電極１３３及び配向規制用突起１３４の表面に例えばポリイミドを塗布して、垂直配向膜（図示せず）を形成する。このようにして、対向基板１０２が完成する。

上述のようにしてＴＦＴ基板１０１及び対向基板１０２を形成した後、真空注入法又は滴下注入法によりＴＦＴ基板１０１と対向基板１０２との間に誘電率異方性が負の液晶を封入して、液晶パネルを形成する。その後、液晶パネルの両面にそれぞれ円偏光板を配置するとともに、バックライトを取り付ける。このようにして、本実施形態の液晶表示装置が完成する。

以上説明したように、本実施形態においては、ゲートバスライン１１１の形成と同時に制御電極１１３及びドットパターン１１４を形成し、データバスライン１１７の形成と同時に反射電極１２０を形成し、透明電極１２２ａとＴＦＴ１１８のソース電極１１８ｓとを接続するコンタクトホールの形成と同時に反射電極１２０（アルミニウム膜）が露出する開口部１２１ａを形成するので、通常の透過型液晶表示装置の製造とほぼ同じ工程で半透過型液晶表示装置の製造が可能になり、半透過型液晶表示装置の製造コストを低減できるという効果を奏する。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す平面図である。第２の実施形態の液晶表示装置が第１の実施形態の液晶表示装置と異なる点は、反射電極の表面に凹凸を形成するための構造が異なることにあり、その他の構造は基本的に第１の実施形態と同様であるので、図７において図４と同一物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

本実施形態においては、制御電極１１３の形成と同時に、反射領域Ｂ内であって制御電極１１３の両側の部分に、例えば多数の矩形の孔１２５ａを有する金属パターン１２５を形成する。また、ＴＦＴ１１８の活性層となる半導体膜１１６を形成する際に、反射電極１２０の下方の部分にも半導体膜からなる多数の矩形状の凹凸パターン１２６を形成する。更に、第２の絶縁膜１２１にコンタクトホールを形成するエッチング工程において、反射電極１２０の下方の部分の第２の絶縁膜１２１に複数の孔（凹凸パターン）を形成する。

本実施形態においては、上述の如く、反射電極１２０の下方の金属膜、半導体膜及び絶縁膜にそれぞれ凹凸パターンを形成することにより反射電極１２０の表面に凹凸を形成するので、反射電極１２０の表面の凹凸を第１の実施形態に比べてより一層微細で複雑な形状とすることができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、いずれも１つの画素領域を第１及び第２の透過領域Ａ１，Ａ２及び反射領域Ｂの３つに分割する場合について説明したが、透過領域と反射領域との比率は上記第１及び第２の実施形態に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて設定すればよい。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。

前述したように、図３（ａ）に示す構造の半透過型液晶表示装置では、段差の部分で液晶分子の配向異常が発生して光学的ロスの原因になるとともに、ビーズ状のスペーサが衝撃等により段差部の上から下に移動してセル厚が変化してしまうという欠点がある。そこで、反射電極の上に誘電体膜（絶縁膜）を形成し、段差を無くすことが考えられる。

図８は横軸に印加電圧をとり、縦軸に反射率及び透過率をとって、透過領域のセル厚が４μｍのＶＡ（Vertical Alignment）モードの半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図である。図８において、サンプルＡは透過領域におけるＴ−Ｖ特性を示し、サンプルＢは反射電極上に誘電体膜がないときのＲ−Ｖ特性を示している。また、サンプルＣは反射電極上に厚さが５００ｎｍの誘電体膜が形成されているときのＲ−Ｖ特性を示し、サンプルＤは反射電極上に厚さが１０００ｎｍの誘電体膜が形成されているときのＲ−Ｖ特性を示し、サンプルＦは反射電極上に厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されているときのＲ−Ｖ特性を示している。なお、誘電体膜の比誘電率εは４（ε＝４）としている。

この図８からわかるように、反射電極上の誘電体膜の膜厚を変化させると、Ｒ−Ｖ特性のしきい値や曲線の傾きが変化する。そして、反射電極上に厚さが１０００ｎｍの誘電体膜を形成した場合（サンプルＤ）は、Ｒ−Ｖ特性のしきい値がＴ−Ｖ特性のしきい値とほぼ同じになり、且つ、しきい値電圧から約４Ｖまでの範囲では印加電圧の上昇に伴って反射率も上昇し、半透過型液晶表示装置として必要な最小限の要求を満たすことがわかる。しかしながら、この場合も、Ｔ−Ｖ特性とＲ−Ｖ特性との曲線の差が比較的大きく、より一層の改善が要望される。

図８からわかるように、反射電極の上の誘電体膜の厚さによりＲ−Ｖ特性のしきい値及び曲線の傾きが変化する。そこで、本実施形態においては、反射領域を更に複数の領域に分割し、各領域の誘電体膜の厚さを相互に異なるものとする。このように、反射領域が、誘電体膜の厚さが相互に異なる複数の領域に分割されている場合、反射領域全体のＲ−Ｖ特性は各領域のＲ−Ｖ特性を合成したものとなり、透過領域のＴ−Ｖ特性により一層近づけることが可能になる。

図９は、横軸に印加電圧をとり、縦軸に反射率及び透過率をとって、透過領域におけるセル厚が４μｍのＶＡモードの半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図である。図９において、サンプルＡは透過領域におけるＴ−Ｖ特性を示し、サンプルＢは反射電極上に誘電体膜がないときのＲ−Ｖ特性を示している。また、サンプルＤは反射電極の上全体に厚さが１０００ｎｍの誘電体膜が形成されているときのＲ−Ｖ特性を示している。更に、サンプルＦは、反射領域が、厚さが５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域との面積比は、１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。更にまた、サンプルＧは、反射領域が、誘電体膜が形成されていない第１の領域と、厚さが５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第３の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域と第３の領域との面積比は、１：１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。なお、誘電体膜の比誘電率εは４（ε＝４）としている。

この図９からわかるように、反射領域を、誘電体膜の膜厚が相互に異なる複数の領域に分割することによってＲ−Ｖ特性のしきい値及び曲線の傾きの制御範囲が広がり、反射領域のＲ−Ｖ特性を透過領域のＴ−Ｖ特性により一層近づけることができる。

図１０は本発明の第３の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す平面図、図１１は図１０のIII −III 線の位置における断面図である。なお、図１０は一つの画素の構成を示している。

本実施形態の半透過型液晶表示装置は、図１０，図１１に示すように、ＴＦＴ基板２０１と、対向基板２０２と、これらのＴＦＴ基板２０１及び対向基板２０２間に封入された垂直配向型液晶（誘電率異方性が負の液晶）からなる液晶層２０３とにより構成されている。ＴＦＴ基板２０１の下方には第１の円偏光板（図示せず）が配置され、対向基板２０２の上には第２の円偏光板（図示せず）が配置される。これらの第１及び第２の円偏光板の一方は左回り円偏光板であり、他方は右回り円偏光板である。これらの第１及び第２の円偏光板は、光軸を相互に直交させて配置される。また、ＴＦＴ基板２０１の下方にはバックライト（図示せず）が配置される。

ＴＦＴ基板２０１には、図１０に示すように、水平方向（Ｘ方向）に延びる複数のゲートバスライン２１１と、垂直方向（Ｙ方向）に延びる複数のデータバスライン２１７とが形成されている。これらのゲートバスライン２１１とデータバスライン２１７とにより区画される矩形の領域がそれぞれ画素領域である。

本実施形態においては、１つの画素領域が、透明電極２２２が配置された透過領域Ａと、反射電極２２０が配置された反射領域Ｂとに分割されている。また、１つの画素領域には１つのＴＦＴ２１８が形成されている。このＴＦＴ２１８は、ゲートバスライン２１１の一部をゲート電極としており、ゲートバスライン２１１を挟んでソース電極２１８ｓ及びドレイン電極２１８ｄが相互に対向して配置されている。

図１０に示すように、ドレイン電極２１８ｄはデータバスライン２１７と接続されており、ソース電極２１８ｓは反射電極２２０と一体的に形成されている。また、透明電極２２２は、コンタクトホール２２１ａを介して反射電極２２０と電気的に接続されている。反射電極２２０は少なくとも表面がＡｌ等の反射率が高い金属により形成されており、透明電極２２２はＩＴＯ等の透明導電体により形成されている。

図１１に示すように、反射電極２２０と透明電極２２２とは異なる層に形成されている。すなわち、反射電極２２０は樹脂等からなる誘電体膜２２１の下に形成されており、透明電極２２２は誘電体膜２２１上に形成されている。

一方、対向基板２０２には、ブラックマトリクス（遮光膜）２３１、カラーフィルタ２３２、コモン電極２３３及び誘電体膜２３４ａ，２３４ｂが形成されている。ブラックマトリクス２３１は、ＴＦＴ基板２０１側に形成されたゲートバスライン２１１、データバスライン２１７及びＴＦＴ２１８に対向する位置に配置されている。

カラーフィルタ２３２には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３種類があり、１つの画素には赤色、緑色及び青色のいずれか１色のカラーフィルタが配置されている。

コモン電極２３３はＩＴＯ等の透明導電体により形成されている。また、誘電体膜２３４ａは反射領域Ｂの中央部に配置されており、誘電体膜２３４ｂは透過領域Ａの中央部に配置されている。これらの誘電体膜２３４ａ，２３４ｂは、例えば透明の樹脂により形成されており、後述するように電圧印加時の液晶分子の配向方向を制御する配向制御用部材としての機能を有している。また、反射領域Ｂに配置された誘電体膜２３４ａは、反射領域のＲ−Ｖ特性を制御する機能も有している。

このように構成された本実施形態の半透過型液晶表示装置において、反射電極２２０及び透明電極２２２に電圧が印加されていないときには、液晶分子は基板面に対しほぼ垂直な方向に配向する。この場合、透過領域Ａにおいては、バックライトから出射された光は、第１の円偏光板及び透明電極２２２を通って液晶層２０３に進入し、偏光軸方向が変化されることなく液晶層２０３を通過して、第２の円偏光板で遮断される。すなわち、この場合は黒表示となる。また、反射領域Ｂにおいても、液晶パネルの上側から第２の円偏光板を通って液晶層２０３に進入した光は、反射電極２２０で反射されて上方向に進み、第２の円偏光板で遮断される。従って、反射領域Ｂでも黒表示となる。

データバスライン２１７に表示電圧が印加されているときにゲートバスライン２１１に走査信号が供給されると、ＴＦＴ２１８がオンになって反射電極２２０及び透明電極２２２に表示電圧が印加される。これにより、液晶分子が基板面に対し傾斜し、且つ上から見たときに誘電体膜２３４ａ，２３４ｂを中心として放射状に配向する。この場合、透過領域Ａでは、バックライトから出射された光が第１の円偏光板及び透明電極２２２を通って液晶層２０３に進入し、液晶層２０３で偏光軸方向が変化して第２の円偏光板を通過するようになる。すなわち、この場合は明表示となる。これと同様に、反射領域Ｂにおいても、液晶パネルの上側から第２の円偏光板を通って液晶層２０３に進入し反射電極２２０で反射されて上方向に進む光は、液晶層２０３を通る間に偏光軸方向が変化して第２の円偏光板を通過するようになる。

本実施形態においては、反射電極２２０とコモン電極２３３との間に２つの誘電体膜２２１，２３４ａが介在している。また、誘電体膜２３４ａが形成されている部分とその周囲とで液晶層の厚さが異なる。すなわち、反射領域Ｂが、液晶層の厚さが異なる２つの領域に分割されている。従って、前述したように、反射領域ＢのＲ−Ｖ特性を透過領域ＡのＴ−Ｖ特性に近づけることが可能になり（図９参照）、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても、良好な表示品質を得ることができる。

また、本実施形態においては、ＴＦＴ基板２０１の表面がほぼ平坦になり、衝撃等によるビーズ状のスペーサの移動に起因するセル厚の変動が回避される。

以下、図１０，図１１を参照して、本実施形態の半透過型液晶表示装置の製造方法について説明する。最初に、ＴＦＴ基板２０１の製造方法について説明する。

まず、ＴＦＴ基板２０１のベースとなるガラス基板２１０を用意する。そして、ガラス基板２１０の上に第１の金属膜を形成し、この第１の金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、ゲートバスライン２１１を形成する。第１の金属膜は、例えばＡｌとＴｉとの積層膜により形成する。

次に、ＣＶＤ法により、ガラス基板２１０の上側全面に、ＳｉＮ等からなる絶縁膜（ゲート絶縁膜）２１５を形成する。そして、この絶縁膜２１５の所定の領域上に、ＴＦＴ２１８の活性層となる半導体膜２１６を形成する。その後、半導体膜２１６のチャネルとなる領域の上に、ＳｉＮからなるチャネル保護膜（図示せず）を形成する。

次に、ガラス基板２１０の上側全面にＴＦＴ２１８のオーミックコンタクト層となる高濃度不純物半導体膜（図示せず）を形成し、更にその上に第２の金属膜を形成する。この第２の金属膜は、例えばＴｉ−Ａｌの積層膜からなる。

次に、第２の金属膜及び高濃度不純物半導体膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、データバスライン２１７、ソース電極２１８ｓ、ドレイン電極２１８ｄ及び反射電極２２０を形成する。この場合に、図１０に示すように、ソース電極２１８ｓは反射電極２２０と一体的に形成する。

次に、ガラス基板２１０の上側全面に、例えば比誘電率εが４の感光性樹脂を塗布して誘電体膜２２１を形成する。そして、この誘電体膜２２１を露光及び現像処理して、反射電極２２０に到達するコンタクトホール２２１ａを形成する。

次いで、スパッタ法によりガラス基板２１０の上側全面にＩＴＯ膜を形成し、フォトリソグラフィ法によりＩＴＯ膜をパターニングして、透明電極２２２を形成する。その後、ガラス基板２１０の上側全面にポリイミド等からなる垂直配向膜（図示せず）を形成する。このようにして、ＴＦＴ基板２０１が完成する。

次に、対向基板２０２の製造方法について説明する。まず、対向基板２０２のベースとなるガラス基板２３０の上（図１１では下側）に例えばＣｒ等の金属膜を形成し、この金属膜をパターニングしてブラックマトリクス２３１を形成する。その後、赤色感光性樹脂、緑色感光性樹脂及び青色感光性樹脂を使用して、赤色、緑色及び青色のカラーフィルタ２３２をそれぞれ所定の画素領域に形成する。

次に、スパッタ法により、ガラス基板２３０の上側全面にＩＴＯからなるコモン電極２３３を形成する。その後、コモン電極２３３の上に例えば比誘電率εが４の感光性樹脂を塗布し、露光及び現像処理を行って、誘電体膜２３４ａ，２３４ｂを形成する。次いで、コモン電極２３３及び誘電体膜２３４ａ，２３４ｂの表面に例えばポリイミドを塗布して、垂直配向膜（図示せず）を形成する。このようにして、対向基板２０２が完成する。

上述のようにしてＴＦＴ基板２０１及び対向基板２０２を形成した後、いずれか一方の基板の上にビーズ状のスペーサを散布する。そして、シール材によりＴＦＴ基板２０１と対向基板２０２とを接合し、これらのＴＦＴ基板２０１及び対向基板２０２の間に垂直配向型液晶を封入して液晶パネルとする。その後、液晶パネルの両側にそれぞれ円偏光板を配置するとともに、バックライトを取り付ける。このようにして、本実施形態の半透過型液晶表示装置が完成する。

上記の製造方法によれば、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても表示品質が優れた半透過型液晶表示装置を、比較的容易に製造することができる。

なお、上記実施形態では誘電体膜２３４ａ，２３４ｂの平面形状が矩形の場合について説明したが、誘電体膜を図１２（ａ）〜図１２（ｆ）に示すような形状としてもよい。図１２（ａ）は反射領域の対向基板側の面に、斜め方向に延びる棒状の複数の誘電体膜を左右対称に形成した例である。この場合、電圧印加時には、液晶分子が誘電体膜の延びる方向に配向する。また、図１２（ａ）に示す例では、透過領域の配向膜にラビング処理を施しており、電圧印加時には液晶分子がラビング方向に配向する。

図１２（ｂ）は反射領域の対向基板側の面に、一方向に延びる棒状の複数の誘電体膜を相互に平行に形成した例である。この液晶表示装置においても、透過領域の液晶分子の配向方向をラビングにより制御している。

図１２（ｃ）は、反射領域に、誘電率が相互に異なる２種類の円形状の誘電体膜をそれぞれ所定のピッチで形成した例を示している。この液晶表示装置においても、透過領域の液晶分子の配向方向をラビングにより制御している。

図１２（ｄ）は、反射領域及び透過領域に、誘電体膜を放射状に形成した例を示している。また、図１２（ｅ）は、反射領域に、楕円状の複数の誘電体膜を所定のピッチで形成した例を示している。更に、図１２（ｆ）は、反射領域に菱形の複数の誘電体膜を所定のピッチで形成し、透過領域に誘電体膜を放射状に形成した例を示している。

また、液晶表示装置の応答特性を向上させるために、液晶層２０３中に液晶分子の配向方向を決めるポリマを形成してもよい。例えば、液晶中に紫外線（ＵＶ）硬化型モノマを添加しておき、図１３（ａ）に模式的に示すように、反射電極２２０とコモン電極２３３との間に電圧Ｖ１を印加して反射領域内の液晶分子を所定の方向に配向させ、透過領域をマスク２４１で覆ってから紫外線を照射し、反射領域のモノマを重合させてポリマを形成する。その後、図１３（ｂ）に模式的に示すように、透明電極２２２とコモン電極２３３との間に電圧Ｖ２を印加して透過領域内の液晶分子を所定の方向に配向させ、反射領域をマスク２４２で覆ってから紫外線を照射して透過領域内のモノマを重合させてポリマを形成する。

更に、上記の実施形態では反射領域を誘電体膜の膜厚が相互に異なる複数の領域に分割した場合について説明したが、各領域の誘電体膜の比誘電率又は密度を相互に異なるものとしても、同様の効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
図１４は、本発明の第４の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す断面図である。なお、図１４において、図１１と同一物には同一符号を付している。

本実施形態においては、ＴＦＴ基板２０２のベースとなるガラス基板２１０の上にゲートバスライン２１１を形成しその上に第１の絶縁膜２１５を形成する。そして、第１の絶縁膜２１５の上に、半導体膜２１６、ソース電極２１８ｓ及びドレイン電極２１８ｄにより構成されるＴＦＴとデータバスライン（図示せず）とを形成した後、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ又は樹脂等により第２の絶縁膜２５１を形成してＴＦＴ及びデータバスラインを被覆する。

次に、第２の絶縁膜２５１に、ソース電極２１８ｓに到達するコンタクトホール２５１ａを形成した後、全面に金属膜（例えば、Ｔｉ−Ａｌ積層膜）を形成する。そして、この金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、反射電極２５２を形成する。この反射電極２５２は、コンタクトホール２５１ａを介してＴＦＴのソース電極２１８ｓに電気的に接続される。

次に、ガラス基板２１０の上側全面に赤色感光性樹脂を塗布し、露光及び現像処理を施して、赤色画素領域に赤色のカラーフィルタ２５３を形成する。この場合に、カラーフィルタ２５３には、反射電極２５２に到達するコンタクトホール２５３ａを形成する。これと同様に、緑色画素領域には緑色のカラーフィルタ２５３を形成し、青色画素領域には青色のカラーフィルタ２５３を形成する。

次に、カラーフィルタ２５３の上にＩＴＯ膜を形成し、このＩＴＯ膜をパターニングして透明電極２５４を形成する。この透明電極２５４は、コンタクトホール２５３ａを介して反射電極２５２に電気的に接続される。次いで、ガラス基板２１０の上側全面に例えばポリイミドを塗布して垂直配向膜（図示せず）を形成する。

一方、対向基板２０３のベースとなるガラス基板２３０の上（図１４では下側）にはＩＴＯ等の透明導電体からなるコモン電極２３３を形成する。そして、コモン電極２３３上の所定の領域に、誘電体膜２３４ａを形成する。その後、対向基板２３３及び誘電体膜２３４ａの表面を覆う垂直配向膜を形成する。

本実施形態においては、第３の実施形態と同様に、反射電極２５２とコモン電極２３３との間に２つの誘電体膜（誘電体膜２３４ａ及びカラーフィルタ２５３）が介在しており、且つ、誘電体膜２３４ａが形成されている部分とその周囲とで液晶層の厚さが異なる。これにより、反射領域のＲ−Ｖ特性を透過領域のＴ−Ｖ特性に近づけることが可能になり、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても良好な表示品質を得ることができる。また、ＴＦＴ基板２０１の表面がほぼ平坦になり、衝撃等によるビーズ状スペーサの移動が回避される。

更に、本実施形態においては、ＴＦＴ及びゲートバスライン２１１の上に反射電極２５２を形成しているので、開口率が向上し、明るい表示が可能になるという利点もある。

なお、図１４では図示していないが、一般的な液晶表示装置ではゲートバスラインに平行に補助容量バスラインを形成している。この補助容量バスラインも反射電極２５２に下方に形成することが好ましい。また、本実施形態においても、反射領域のＲ−Ｖ特性を制御するための誘電体膜を、図１２（ａ）〜（ｆ）に示す形状で形成してもよい。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について説明する。

前述の第３の実施形態では、図９に示すように、４Ｖ程度を白電圧とした場合にＴ−Ｖ特性とＲ−Ｖ特性とがほぼ一致し、表示品質が良好な半透過型液晶表示装置が得られることがわかる。しかし、印加電圧が４Ｖよりも高い電圧では、反射領域の輝度の落ち込みが発生する。そのため、上述の如く白電圧が４Ｖ程度に制限され、明るさが十分でなかったり、強力なバックライトが必要になったりする。

図１５は、本発明の第５の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す断面図である。図１５において、図１４と同一物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

本実施形態の液晶表示装置においては、ＴＦＴ基板２０１と対向基板２０２との間に、誘電率異方性が負のカイラルネマティック液晶からなる液晶層２６１が封入されている。また、図１５に示すように、ＴＦＴ基板２０１の反射電極２５２の上にはλ／４膜２６２が形成されている。このλ／４膜２６２はリタデーション（retardation ）を有し、可視光に対しλ／４板として働く。λ／４膜２６２は、例えば反射電極２５２の表面をラビング処理し、その上に液晶性を有するアクリレートモノマを塗布し、その後硬化することにより形成される。

図１６は、横軸に印加電圧をとり、縦軸に反射率及び透過率をとって、図１５に示す構造を有するＶＡモードの半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図である。なお、透過領域のセル厚は４μｍとし、カイラルピッチＰｏは１６μｍ（セル厚の４倍）としている。

図１６において、サンプルＡは透過領域におけるＴ−Ｖ特性を示している。また、サンプルＢは、反射領域が、厚さが５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域との面積比は、１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。更に、サンプルＣは、反射領域が、誘電体膜が形成されていない第１の領域と、厚さが５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第３の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域と第３の領域との面積比は、＝１：１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。更にまた，サンプルＤは、反射領域が、厚さが５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域との面積比は、２：１）のＲ−Ｖ特性を示している。

図１７は、横軸に印加電圧をとり、縦軸に反射率及び透過率をとって、図１５に示す構造を有するＶＡモードの半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図である。なお、透過領域のセル厚は４μｍとし、カイラルピッチＰｏは２０μｍ（セル厚の５倍）としている。

図１７において、サンプルＡは透過領域におけるＴ−Ｖ特性を示している。また、サンプルＢは、反射領域が、厚さが５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域との面積比は、１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。更に、サンプルＣは、反射領域が、厚さが２５０ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域との面積比は、３：２）のＲ−Ｖ特性を示している。更にまた，サンプルＤは、反射領域が、厚さが２５０ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域との面積比は、１：１）のＲ−Ｖ特性を示す図である。

図１８は、横軸に印加電圧をとり、縦軸に反射率及び透過率をとって、図１５に示す構造を有するＶＡモードの半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図である。なお、透過領域のセル厚は４μｍとし、カイラルピッチＰｏは２４μｍ（セル厚の６倍）としている。

図１８において、サンプルＡは透過領域におけるＴ−Ｖ特性を示している。また、サンプルＢは、反射領域が、誘電体膜が形成されていない第１の領域と、厚さが１０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第３の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域と第３の領域との面積比は、１：１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。更に、サンプルＣは、反射領域が、厚さが２５０ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが１０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域と、厚さが２０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第３の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域と第３の領域との面積比は、１：１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。更にまた、サンプルＤは、反射領域が、厚さが２５０ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが１５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域と、厚さが２５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第３の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域と第３の領域との面積比は、１：１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。更にまた、サンプルＥは、反射領域が、厚さが２５０ｎｍの誘電体膜が形成されている第１の領域と、厚さが１０００ｎｍの誘電体膜が形成されている第２の領域と、厚さが２５００ｎｍの誘電体膜が形成されている第３の領域とに分割されているとき（第１の領域と第２の領域と第３の領域との面積比は、１：１：１）のＲ−Ｖ特性を示している。

これらの図１６〜図１８からわかるように、カイラルピッチ１６μｍ（セル厚の４倍）では透過領域のＴ−Ｖ特性と反射領域のＲ−Ｖ特性とを一致させることができないが、カイラルピッチが２０μｍ（セル厚の５倍）、又はカイラルピッチが２４μｍ（セル厚の６倍）のカイラルネマティック液晶を使用した場合は、透過領域のＴ−Ｖ特性と反射領域のＲ−Ｖ特性とをほぼ一致させることができる。これにより、透過型液晶表示装置として使用したとき、及び反射型液晶表示装置として使用したときのいずれにおいても、極めて良好な表示品質を得ることができる。

なお、上記第１〜第５の実施形態においては、いずれも本発明をＶＡモード（ＭＶＡモードを含む）の半透過型液晶表示装置に適用した例について説明したが、これにより本発明の半透過型液晶表示装置がＶＡモードに限定されるものではない。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、それらの第１及び第２の基板間に封入された液晶とにより構成され、１つの画素領域内に透過領域と反射領域とを有する半透過型液晶表示装置において、
前記第１の基板には、ＴＦＴと、前記透過領域に配置されて前記ＴＦＴを介して表示電圧が印加される透明電極と、前記反射領域に配置されて前記ＴＦＴを介して前記表示電圧が印加される制御電極と、前記反射領域に配置されて前記制御電極と容量結合した反射電極とが形成され、
前記第２の基板には、前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極が形成されている
ことを特徴とする半透過型液晶表示装置。

（付記２）前記制御電極が、前記ＴＦＴのゲート電極と同じ層に形成され、前記反射電極が前記ＴＦＴのソース／ドレイン電極と同じ層に形成され、前記制御電極と前記反射電極と間には前記ＴＦＴのゲート絶縁膜と同じ層の絶縁膜が介在していることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記３）前記反射電極の上には、前記透明電極と同じ材料からなる透明導電体膜が形成されていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記４）前記反射電極の表面には、前記反射電極の下方の層に形成された凹凸パターンに倣う形状の凹凸が形成されていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記５）前記凹凸パターンが、前記ＴＦＴのゲート電極が形成された層、前記ＴＦＴの活性層が形成された層及び前記ゲート電極のソース／ドレイン電極が形成された層のうちのいずれか１又は２以上の層に形成されていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記６）更に、他の画素のＴＦＴのゲート電極と接続され、前記透明電極との間で補助容量を形成するＣｓ−ｏｎ−Ｇａｔｅ構造の補助容量電極を有することを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記７）第１の基板上に第１の金属膜を形成する工程と、
前記第１の金属膜をパターニングして、ゲートバスライン及び制御電極を形成する工程と、
前記第１の基板の上側全面に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜に、前記制御電極に到達する第１のコンタクトホールを形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の所定の領域上にＴＦＴの活性層となる半導体膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に第２の金属膜を形成する工程と、
前記第２の金属膜をパターニングして、データバスラインと、前記ＴＦＴのソース／ドレイン電極と、前記第１のコンタクトホールを介して前記制御電極に電気的に接続する金属パッドと、前記第１の絶縁膜を介して前記制御電極と容量結合する反射電極とを形成する工程と、
前記第１の基板の上側全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜に、前記金属パッドに到達する第２のコンタクトホールを形成するとともに、前記反射電極が露出する開口部を形成する工程と、
前記前記基板の上側全面に透明導電体膜を形成する工程と、
前記透明導電体膜をパターニングして透明電極を形成する工程と、
コモン電極が形成された第２の基板を前記第１の基板に対向させて配置し、前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶を封入する工程と
を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。

（付記８）前記反射電極形成領域の下方に、前記第１の金属膜により凹凸パターンを形成することを特徴とする付記７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

（付記９）前記透明導電体膜により、前記反射電極の表面を覆う第２の透明電極を形成することを特徴とする付記７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

（付記１０）前記透明電極形成領域の下方に、前記第１の金属膜により補助容量電極を形成することを特徴とする付記７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

（付記１１）前記第２の金属膜が、Ａｌ膜の上にＭｏ又はＴｉを主成分とする金属膜を積層してなる積層膜であることを特徴とする付記７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

（付記１２）前記第２の絶縁膜に前記開口部を形成するのと同時に、前記Ｍｏ又はＴｉを主成分とする金属膜を除去して前記Ａｌ膜を露出させることを特徴とする付記１１に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

（付記１３）光を透過する透明電極と光を反射する反射電極とが形成された第１の基板と、
前記第１の基板の前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極が形成された第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶からなる液晶層とを有する半透過型液晶表示装置において、
前記反射電極と前記コモン電極との間に複数の誘電体膜が介在し、前記反射電極により確定される反射領域がこれらの誘電体膜により、反射率−印加電圧特性が異なる複数の領域に分割されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。

（付記１４）前記複数の誘電体膜は、厚さ、比誘電率及び密度の少なくとも１つが相互に異なることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１５）前記液晶層が、誘電率異方性が負の液晶からなることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１６）前記液晶層が、カイラルネマティック液晶からなることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１７）前記複数の誘電体膜うちの一部が前記第１の基板側に形成され、残部が前記第２の基板側に形成されていることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１８）前記第２の基板側に形成された誘電体膜により、電圧印加時の液晶分子の配向方向が決定されることを特徴とする付記１７に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１９）前記複数の誘電体膜のうちの少なくとも１つが、リタデーションを有することを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記２０）前記複数の誘電体膜のうちの少なくとも１つが、可視光に対しλ／４板として機能するものであることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記２１）前記複数の誘電体膜のうちの少なくとも１つが、カラーフィルタとして機能するものであることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記２２）前記第１の基板に形成されて前記反射電極及び前記透明電極に接続されたＴＦＴを有し、前記ＴＦＴのソース電極と前記反射電極とが一体的に形成されていることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記２３）前記反射電極が、前記ＴＦＴの上を覆っていることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置。

図１（ａ）は従来例の半透過型液晶表示装置の構成を示す模式図、図１（ｂ）は同じくその半透過型液晶表示装置の透過領域におけるＴ−Ｖ特性と反射領域におけるＲ−Ｖ特性とを示す図である。 図２（ａ）は他の従来例の半透過型液晶表示装置の構成を示す模式図、図２（ｂ）は同じくその半透過型液晶表示装置の透過領域におけるＴ−Ｖ特性と反射領域におけるＲ−Ｖ特性とを示す図である。 図３（ａ）は更に他の従来例の半透過型液晶表示装置の構成を示す模式図、図３（ｂ）は同じくその半透過型液晶表示装置の透過領域におけるＴ−Ｖ特性と反射領域におけるＲ−Ｖ特性とを示す図である。 図４は、本発明の第１の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す平面図である。 図５は、図４のＩ−Ｉ線の位置における断面図である。 図６は、図４のII−II線の位置における断面図である。 図７は、本発明の第２の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す平面図である。 図８は、透過領域のセル厚が４μｍのＶＡモードの半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図（その１）である。 図９は、透過領域におけるセル厚が４μｍのＶＡ方式の半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図（その２）である。 図１０は、本発明の第３の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す平面図である。 図１１は、図１０のIII −III 線の位置における断面図である。 図１２（ａ）〜（ｆ）は、いずれも誘電体膜の形状を示す模式図である。 図１３（ａ），（ｂ）は、液晶層中に液晶分子の配向方向を決めるポリマを形成する方法を示す模式図である。 図１４は、本発明の第４の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す断面図である。 図１５は、本発明の第５の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す断面図である。 図１６は、図１５に示す構造を有するＶＡ方式の半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図（その１）である。 図１７は、図１５に示す構造を有するＶＡ方式の半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図（その２）である。 図１８は、図１５に示す構造を有するＶＡ方式の半透過型液晶表示装置の透過領域及び反射領域におけるＴ−Ｖ特性及びＲ−Ｖ特性をシミュレーション計算した結果を示す図（その３）である。

符号の説明

１１，１０１，２０１…ＴＦＴ基板、
１２ａ，１１２ａ〜１１２ｃ，２２２，２５４…透明電極、
１２ｂ，１２０，２２０，２３０，２５２…反射電極、
１３，１４，１１５，１２１，２１５，２５１…絶縁膜、
２１，１０２，２０２…対向基板、
２２，１３３，２３３…コモン電極
３０，１０３，２０３，２６１…液晶層、
３０ａ…液晶分子、
３１，３２…円偏光板、
１１０，１３０，２１０，２３０…ガラス基板、
１１１，２１１…ゲートバスライン、
１１２…補助容量電極、
１１３…制御電極、
１１４…ドットパターン、
１１６，２１６…半導体膜、
１１７，２１７…データバスライン、
１１８，２１８…ＴＦＴ、
１１８ｄ，２１８ｄ…ドレイン電極、
１１８ｓ，２１８ｓ…ソース電極、
１２５…金属パターン、
１３１，２３１…ブラックマトリクス、
１３２，２３２，２５３…カラーフィルタ、
１３４…配向制御用突起、
２２１，２３４ａ，２３４ｂ…誘電体膜、
２６２…λ／４膜。

Claims (6)

1. 相互に対向して配置された第１及び第２の基板と、それらの第１及び第２の基板間に封入された液晶とにより構成され、１つの画素領域内に透過領域と反射領域とを有する半透過型液晶表示装置において、
   前記第１の基板には、ＴＦＴと、前記透過領域に配置されて前記ＴＦＴを介して表示電圧が印加される透明電極と、前記反射領域に配置されて前記ＴＦＴを介して前記表示電圧が印加される制御電極と、前記反射領域に配置されて前記制御電極と容量結合した反射電極とが形成され、
   前記第２の基板には、前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極が形成されている
   ことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 更に、他の画素のＴＦＴのゲート電極と接続され、前記透明電極との間で補助容量を形成するＣｓ−ｏｎ−Ｇａｔｅ構造の補助容量電極を有することを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
3. 第１の基板上に第１の金属膜を形成する工程と、
   前記第１の金属膜をパターニングして、ゲートバスライン及び制御電極を形成する工程と、
   前記第１の基板の上側全面に第１の絶縁膜を形成する工程と、
   前記第１の絶縁膜に、前記制御電極に到達する第１のコンタクトホールを形成する工程と、
   前記第１の絶縁膜の所定の領域上にＴＦＴの活性層となる半導体膜を形成する工程と、
   前記第１の絶縁膜上に第２の金属膜を形成する工程と、
   前記第２の金属膜をパターニングして、データバスラインと、前記ＴＦＴのソース／ドレイン電極と、前記第１のコンタクトホールを介して前記制御電極に電気的に接続する金属パッドと、前記第１の絶縁膜を介して前記制御電極と容量結合する反射電極とを形成する工程と、
   前記第１の基板の上側全面に第２の絶縁膜を形成する工程と、
   前記第２の絶縁膜に、前記金属パッドに到達する第２のコンタクトホールを形成するとともに、前記反射電極が露出する開口部を形成する工程と、
   前記前記基板の上側全面に透明導電体膜を形成する工程と、
   前記透明導電体膜をパターニングして透明電極を形成する工程と、
   コモン電極が形成された第２の基板を前記第１の基板に対向させて配置し、前記第１の基板と前記第２の基板との間に液晶を封入する工程と
   を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
4. 光を透過する透明電極と光を反射する反射電極とが形成された第１の基板と、
   前記第１の基板の前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極が形成された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶からなる液晶層とを有する半透過型液晶表示装置において、
   前記反射電極と前記コモン電極との間に複数の誘電体膜が介在し、前記反射電極により確定される反射領域がこれらの誘電体膜により、反射率−印加電圧特性が異なる複数の領域に分割されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
5. 前記複数の誘電体膜のうちの少なくとも１つが、可視光に対しλ／４板として機能するものであることを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。
6. 前記複数の誘電体膜のうちの少なくとも１つが、カラーフィルタとして機能するものであることを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。

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