CN101484839B - 液晶显示装置和液晶显示装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液晶显示装置和液晶显示装置的制造方法。本发明的目的是以低成本提供一种高画质的半透过型液晶显示装置和反射型液晶显示装置。本发明的液晶显示装置是具备使入射光向显示面反射的反射部的液晶显示装置，反射部包括绝缘层、在绝缘层上形成的半导体层和在半导体层上形成的反射层，在反射层的表面形成有第一凹部和位于第一凹部内侧的第二凹部，反射部包括绝缘层的厚度与半导体层的厚度的合计厚度互不相同的第一区域和第二区域，所述第一凹部和所述第二凹部根据所述绝缘层和所述半导体层中至少一方的截面形状而形成。

Description

液晶显示装置和液晶显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及能够利用反射光进行显示的反射型或半透过型的液晶显示装置。
背景技术
在液晶显示装置(LCD)中，有利用画面背面的背光源作为显示用的光源的透过型LCD、利用外光的反射光的反射型LCD、和将反射光与背光源两者作为光源加以利用的半透过型(反射/透过型)LCD。反射型LCD和半透过型LCD与透过型LCD相比，具有耗电少，画面在明亮的场所易观看的特征，半透过型LCD与反射型LCD相比，具有画面在黑暗的场所也易于观看的特征。
图12是表示现有的具有反射型LCD(例如专利文献1)的有源矩阵基板100的结构的截面图。
如图12所示，该有源矩阵基板100包括：绝缘性基板101、和叠层在绝缘性基板101上的栅极层102、栅极绝缘层104、半导体层106、金属层108和反射层110。栅极层102、栅极绝缘层104、半导体层106和金属层108叠层在绝缘性基板101上以后，使用一个掩模进行蚀刻，形成具有岛状的叠层结构。之后，通过在该叠层结构上形成反射层110而形成具有凹凸的反射面112。此外，虽未图示，但在有源矩阵基板100的上部形成有透明电极、液晶面板、彩色滤光片基板(CF基板)等。
专利文献1：日本特开平9-54318号公报
发明内容
上述有源矩阵基板100，在没有形成栅极层102等的部分(岛之间的部分，以下称为“间隙部”)，反射层110的一部分以到达绝缘性基板101的方式形成。因此，在间隙部，反射面112的表面在绝缘性基板101的方向陷没，形成深的凹陷(或凹部)。
反射型或半透过型的液晶显示装置中，为了利用反射光进行明亮的显示，需要将来自各个方位的入射光通过反射面传递至整个显示面，使其更加均匀有效的反射。因此，反射面不是完全的平面，优选具有适度的凹凸。
但是，由于上述有源矩阵基板100的反射面112具有深的凹陷，因此光线难以到达位于凹陷下部的反射面，另外，即使光线到达，其反射光也难以被反射到液晶面板一侧。因此，在上述现有的液晶显示装置中，存在反射光无法有效用于显示的问题。而且，由于反射面110的大部分相对于液晶显示装置的显示面具有较大的角度，因而也存在来自该部分的反射光无法有效利用于显示的问题。
图13是表示反射面112的倾斜与反射光的关系的图。图13(a)表示光线从具有折射率Na的介质a入射具有折射率Nb的介质b时的入射角α与出射角β的关系。此时，根据斯涅耳定律，有如下关系成立：
Na×sinα＝Nb×sinβ
图13(b)是表示垂直于LCD显示面入射的入射光通过与显示面(或基板)形成倾斜θ的反射面进行反射时的入射光与反射光的关系的图。如图所示，与显示面垂直入射的入射光通过与显示面以角度θ倾斜的反射面进行反射，沿出射角Φ的方向射出。
根据斯涅耳定律，由每个反射面的角度θ计算出的出射角Φ的结果示于表1。
[表1]
 
θ Φ 90-Φ
0 0 90
2 6.006121 83.99388
4 12.04967 77.95033
6 18.17181 71.82819
8 24.42212 65.57788
10 30.86588 59.13412
12 37.59709 52.40291
 
14 44.76554 45.23446
16 52.64382 37.35618
18 61.84543 28.15457
20 74.61857 15.38143
20.5 79.76542 10.23458
20.6 81.12757 8.872432
20.7 82.73315 7.266848
20.8 84.80311 5.19888
20.9 88.85036 1.149637
20.905 89.79914 0.200856
该表的值是以空气(air)的折射率为1.0，玻璃基板和液晶层的折射率为1.5进行计算所得。如表1所示，反射面的角度θ超过20度时，出射角Φ变得非常大(90—Φ变得非常小)，导致出射光基本无法到达使用者。因此，即使反射层的反射面带有凹凸，为了有效利用反射光，也需要使反射面的更多部分的角度θ在20度以下。
在上述有源矩阵基板100的反射面112上，由于相对于显示面的角度多大于20度，因此反射光在显示中基本没有被有效利用。为了解决该问题，可以考虑在反射层110的下面形成覆盖金属层108的绝缘层，以使反射面光滑。但是，由于这种情况下，需要进行形成绝缘层的工序、和在绝缘层形成用于连接反射层110和TFT的漏极的接触孔的工序等，存在材料及工序数量增加的问题。
本发明是为解决上述课题而进行的发明，其目的在于提供一种低成本且高画质的反射型或半透过型的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置是具备使入射光向显示面反射的反射区域的液晶显示装置，上述反射区域包括绝缘层、在上述绝缘层上形成的半导体层、和在上述半导体层上形成的反射层，在上述反射层的表面形成有第一凹部和位于上述第一凹部内侧的第二凹部，上述反射区域包括上述绝缘层的厚度与上述半导体层的厚度的合计厚度互不相同的第一区域和第二区域，上述第一凹部和上述第二凹部根据上述绝缘层和上述半导体层中的至少一方的截面形状而形成。
在某实施方式中，上述第一区域包括上述绝缘层的厚度与上述半导体层的厚度的合计厚度实质上为一定的平坦区域。
在某实施方式中，上述第一区域中的上述半导体层的厚度比上述第二区域中的上述半导体层的厚度厚。
在某实施方式中，上述第一区域中的上述绝缘层的厚度与上述第二区域中的上述绝缘层的厚度实质上相等。
在某实施方式中，上述第一区域中的上述绝缘层的厚度比上述第二区域中的上述绝缘层的厚度厚。
在某实施方式中，在上述第一凹部形成有第一斜面，在上述第二凹部的内侧形成有第二斜面。
在某实施方式中，上述第一斜面和上述第二斜面分别包括具有相对上述显示面呈20度以下倾斜角的面。
在某实施方式中，上述第一斜面和上述第二斜面的各自的相对于上述显示面的平均倾斜角是20度以下。
在某实施方式中，在上述第一斜面和上述第二斜面之间形成有与上述显示面实质上平行的平坦面，上述第一斜面、上述平坦面和上述第二斜面的相对于上述显示面的平均倾斜角是20度以下。
在某实施方式中，上述第一凹部和上述第二凹部分别在上述反射区域形成有多个。
本发明的液晶显示装置的制造方法是具备使入射光向显示面反射的反射区域的液晶显示装置的制造方法，包括：形成绝缘层的步骤；在上述绝缘层上形成半导体层的步骤；形成上述绝缘层的厚度与上述半导体层的厚度的合计厚度相互不同的第一区域和第二区域的步骤；和在上述半导体层上形成反射层的步骤，在上述反射层的表面，根据上述绝缘层和上述半导体层的至少一方的截面形状，形成第一凹部和位于第一凹部内侧的第二凹部。
在某实施方式中，在上述第一区域形成上述绝缘层的厚度与上述半导体层的厚度的合计厚度实质上为一定的平坦区域。
在某实施方式中，上述形成第一区域和第二区域的步骤包括：在上述反射区域中的上述半导体层形成厚度互不相同的2个区域的步骤。
在某实施方式中，上述形成第一区域和第二区域的步骤包括：在上述反射区域中的上述绝缘层形成厚度互不相同的2个区域的步骤。
在某实施方式中，上述形成第一区域和第二区域的步骤包括：在上述半导体层形成开口部的步骤。
在某实施方式中，上述形成第一区域和第二区域的步骤包括：在上述第一区域中的上述半导体层形成第一斜面的步骤、和在上述第二区域的上述半导体层或者上述绝缘层形成第二斜面的步骤。
在某实施方式中，上述第一区域和上述第二区域通过半调色曝光而形成。
在某实施方式中，上述第一区域和上述第二区域通过两阶段曝光而形成。
在某实施方式中，上述液晶显示装置包括半导体元件，在上述形成半导体层的步骤中形成上述半导体元件的半导体部，在上述形成金属层的步骤中形成上述半导体元件的源极电极和漏极电极。
根据本发明，由于根据半导体层或绝缘层的台阶或截面形状在反射层表面能够形成多个凹部、凸部、台阶、和角部，因而能够提供反射效率高的液晶显示装置。
另外，反射区域中的至少半导体层和金属层能够通过与形成晶体管的层相同的材料而同时形成，因此能够不增加制造工序，以低成本获得具有优异的反射特性的反射区域。
因此，根据本发明，以高制造效率且低成本提供一种反射区域的反射特性高的高画质的半透过型和反射型的液晶显示装置。
附图说明
图1是示意性地表示本发明实施方式1的液晶显示装置的截面形状的图。
图2是用于具体说明实施方式1的像素区域与反射部的结构的图，(a)是从显示面的上面所见到的局部像素区域的平面图，(b)是示意性地表示液晶显示装置的反射部的结构的平面图。
图3是表示实施方式1的反射部和TFT部的结构的截面图，(a)表示反射部的结构，(b)表示TFT部的结构。
图4是用于对实施方式1的反射部与现有液晶显示装置的反射部的结构进行比较的示意图，(a)是表示反射部的截面，(b)是表示现有液晶显示装置的反射部的截面，(c)表示反射部的角部的表面角度的图。
图5是表示实施方式1的TFT部的制造方法的平面图。
图6是表示实施方式1的TFT部的制造方法的截面图。
图7是表示实施方式1的反射部的制造方法的平面图。
图8是表示实施方式1的反射部的制造方法的截面图。
图9是表示实施方式1的半导体层的制造方法的截面图。
图10是表示实施方式1的反射部的变形例的截面图，(a)表示第一变形例的反射部，(b)表示第二变形例的反射部，(c)表示第三变形例的反射部。
图11是表示实施方式2的液晶显示装置的截面图。
图12是表示现有反射型LCD中的有源矩阵基板的截面图。
图13是表示液晶显示装置中的反射面的倾斜与反射光之间关系的图，(a)表示光线从具有折射率Na的介质a射入具有折射率Nb的介质b时的入射角α与出射角β的关系，(b)表示LCD的显示面的角度与入射光和反射光之间关系。
标号说明：
10：液晶显示装置；
12：TFT基板；
14：相对基板；
16：液晶；
18：液晶层；
22：透明基板；
26：层间绝缘层；
28：像素电极；
30、30A、30B、30C：反射部；
32：TFT部；
34：相对电极；
36：CF层；
38：透明基板；
40：显示面；
42：反射区域；
44：TFT区域；
46：透过区域；
48：凹部；
50：像素；
52：源极线；
54：栅极线；
56：Cs线；
58：接触孔；
61、61B、61C：栅极绝缘层；
62、62A、62B、62C：半导体层；
63：反射层；
65、65B、65C：开口部；
67、68：凹部；
75、85：上侧斜面；
76、86：平坦部；
77、87：下侧斜面；
78：第一区域；
79：第二区域；
88：底面；
90：抗蚀剂；
100：有源矩阵基板；
101：绝缘性基板；
102：栅极层；
104：栅极绝缘层；
106：半导体层；
108：金属层；
110：反射层；
112；反射面。
具体实施方式
(实施方式1)
以下，参照附图，对本发明的液晶显示装置的第一实施方式进行说明。
图1示意性地表示本实施方式的液晶显示装置10的截面构造。液晶显示装置10是有源矩阵方式的反射透过型的液晶显示装置。液晶显示装置10如图1所示，包括：TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)基板12、相对基板14、和包含封入在TFT基板12与相对基板14之间的液晶16的液晶层18。
TFT基板12包括透明基板22、层间绝缘层26、像素电极28，具备反射部30和TFT部32。TFT基板12上形成有后述的栅极线(扫描线)、源极线(信号线)、和Cs线(辅助电容电极线)。
相对基板14例如是彩色滤光片基板(CF基板)，具有相对电极34、彩色滤光片层(CF层)36、和透明基板38。透明基板38的上部的面为液晶显示装置的显示面40。另外，TFT基板12和相对基板14分别包括取向膜和偏光板，但在图示中被省略。
在液晶显示装置10中，形成反射部30的区域被称为反射区域42，形成TFT部32的区域被称为TFT区域44。在反射区域42，从显示面40入射的光通过反射部30被反射，通过液晶层18和相对基板14从显示面40射出。液晶显示装置10进一步包括在反射区域42和TFT区域44以外的区域形成的透过区域46。在透过区域46，从显示装置10的光源发出的光，通过TFT基板12、液晶层18、和相对基板14从显示面40射出。
另外，如图1所示，通过在反射部30上部的相对基板14一侧设置由透过性树脂等构成的层31，能够使反射区域42中的液晶层18的厚度为透过区域46中的液晶层18的厚度的一半。由此，能够使反射区域42与透过区域46中的光路长度(液晶层18内的光的通过距离)相同。另外，尽管图1中表示的是层31形成在相对电极34与CF层36之间，但层31也可以形成在相对电极34的液晶层18一侧的面上。
图2是更具体地表示液晶显示装置10中的像素区域和反射部30的结构的平面图。
图2(a)是从显示面40之上所见的液晶显示装置10的像素区域的局部图。如该图所示，多个像素50(长方形的粗线所示部分)呈矩阵状配置在液晶显示装置10内。各个像素50中形成有上述的反射部30和TFT部32，TFT部32上形成有TFT。
在像素50的边界部分，源极线52沿列方向(图中上下方向)延伸，栅极线(栅极金属层)54沿行方向(图中左右方向)延伸。另外，在像素50的中央部分，Cs线(Cs金属层)56沿行方向延伸。反射部30的层间绝缘层26上形成有用于连接像素电极28和TFT的漏极电极的接触孔58。
图2(b)是示意性地表示Cs线56上部的反射部30的结构的平面图。该图中省略了图2(a)所示的接触孔58的图示。如图所示，在反射部30形成有多个具有台阶的圆形凹部(锥度部，或带有台阶的凹部)48。另外，此处为了简明的显示结构，图示的是八个凹部48，但凹部48的数量并不局限于八个，也可以形成更多的凹部48。
如后面所述，反射部30的上部形成有反射层63，凹部48的表面作为该反射层63的面而形成。反射层63与TFT部32中的TFT的漏极电极连接。凹部48能够作为具有台阶的凸部而形成。
以下，参照图3，对反射部30和TFT部32的结构进行更详细的说明。
图3(a)表示反射部30中凹部48的截面(图2(b))中箭头B所示部分的截面)。如图所示，反射部30中叠层有Cs金属层(金属层)56、栅极绝缘层61、半导体层62、和反射层63。半导体层62由本征非晶硅层(Si(i)层)与掺入磷的n+非晶硅层(Si(n+)层)构成。
在凹部48下部的半导体层62，如图所示形成有台阶，半导体层62的表面形成有上侧斜面75、平坦部76、和下侧斜面77。平坦部76大致平行于Cs线56的表面或图1所示的显示面40而形成。另外，半导体层62在凹部48的中央部的下面具有开口部65。
反射层63的表面形成有半导体层62的台阶或者根据截面形状形成有凹部67(第一凹部)和凹部68(第二凹部)。凹部68位于凹部67的内侧。在垂直于透明基板22的面(或显示面40)观看时，凹部67与凹部68形成同心圆形状。此外，凹部67与凹部68的形状并不局限于同心圆，如后所述，也能够形成各种各样的形状。
凹部67和凹部68是通过在半导体层62的上侧斜面75、平坦部76、下侧斜面77、和开口部65上形成反射层63，由反射层63的凹陷而形成。因此，凹部67的内侧的反射层63的表面上，分别对应于半导体层62的上侧斜面75、平坦部76、下侧斜面77、和开口部65而形成有上侧斜面85、平坦部86、下侧斜面87、和底面88。
本说明书中，形成上侧斜面85和平坦部86的区域(对应于凹部67的区域)称为第一区域78，形成下侧斜面87和底面88的区域(对应于凹部68的区域)称为第二区域79。在平坦部86的下面，半导体层62具有一定的厚度。栅极绝缘层61的厚度在反射部30为一定。
本实施方式中，第一区域78中的半导体层62形成得比第二区域79中的半导体层62厚(可认为在开口部65，半导体层62具有零厚度)。另外，以半导体层62的厚度与栅极绝缘层61的厚度合计的厚度进行比较时，第一区域中的厚度厚于第二区域中的厚度。
此外，尽管在反射部30的反射层63形成有如图3(a)所示的凹部67和凹部68，但也可以在半导体层62的形成过程中，形成带台阶的双重凸部取代凹部，与此对应，在反射层63的表面形成带台阶的双重凸部。
图3(b)是表示TFT部32中的栅极金属层(金属层)54、栅极绝缘层61、半导体层62和反射层63的结构的截面图。TFT部32的栅极金属层54与反射部30的Cs金属层56同时由相同的部件形成。同样，TFT部32的栅极绝缘层61、半导体层62和反射层63分别与反射部30的栅极绝缘层61、半导体层62和反射层63同时由相同的部件形成。
图4是用于对本实施方式的反射部30与图12所示的现有液晶显示装置中的反射部结构进行比较的图。图4(a)和图4(b)分别示意性地表示本实施方式中的反射部30的截面构造、和现有液晶显示装置的反射部的截面构造。如这些图所示，在本实施方式的反射层63的表面，以截面形状看时，在凹部67和凹部68形成八个角部(图中虚线所示部分)。另一方面，在现有液晶显示装置中，在一个凹部仅形成四个角部。
如图4(c)所示，在反射层的角部连续形成具有以与基板平行的面相对于基板呈大于20度的角度(该图中表示的是30度的例子)的面。因此，如果在反射部形成更多的凹部，则在反射层63的表面能够形成更多的有效反射面(相对于基板的角度是20度以下的面)。
如图4(a)和(b)的比较所示，由于在本实施方式的反射部30形成具有台阶的双重凹部，因此与现有的反射部相比，形成更多的角部。因此，在反射层63的表面具有更多的有效反射面。另外，由于凹部67和凹部68对应于半导体层62的整形形状而形成，因而凹部的形状、深度、和斜面倾斜角均容易调节。
也可以分别将反射层63中的上侧斜面85和下侧斜面87的倾斜角度形成20度以下，由此，能够进一步增加有效反射面的面积。另外，也可以将包括上侧斜面85、平坦部86、下侧斜面87的面的平均倾斜角度形成在20度以下，由此，也能增加有效反射面的面积。
另外，反射层63的底部88形成在栅极绝缘层61上。另一方面，在现有的液晶显示装置中，凹部的底面的反射层110形成在基板上，凹部的反射层110与基板之间，也没有形成栅极层102、栅极绝缘层104和半导体层106。因此，本实施方式中的反射层63的底部88，较现有的液晶显示装置中的凹部的底面，形成在更浅的位置。
现有的液晶显示装置，由于凹部形成在栅极层102、栅极绝缘层104和半导体层106已被除去的部分，因此凹部的底面形成在较深的位置。因此，凹部内面的倾斜角变大，难以在凹部内形成更多的倾斜20度以下的有效反射面。另外，由于该凹部是在形成栅极层102、栅极绝缘层104和半导体层106以后，将这些层一并除去而形成，因此无法控制凹部内面的形状和斜面的倾斜角，难以增加有效反射面。
本实施方式的显示装置，由于根据半导体层62的形状，在反射层63的表面形成双重的凹部，当半导体层62进行叠层时，能够对其形状(包括斜面的形状、角度，开口部的形状、大小、位置等)进行调整。由此，控制反射层63的反射面的倾斜，形成更多的倾斜20度以下的有效反射面，能够使更多的光反射到显示面一侧。
下面，针对本实施方式中TFT基板12的制造方法进行说明。
图5是表示TFT部32中TFT基板12的制造方法的平面图。而图6是表示TFT部32的TFT基板12的制造方法的截面图，表示的是图2(a)中的箭头A所示部分的截面。
如图5(a)和图6(a)所示，首先，在洗净的透明基板22上，将Al(铝)的金属薄膜通过溅射法(sputtering)等方法成膜。另外，除Al以外，该金属薄膜还可以采用Ti(钛)、Cr(铬)、Mo(钼)、Ta(钽)、W(钨)或者这些金属的合金等形成，也可以采用这些材料的层与氮化膜的叠层物而形成。
之后，在金属薄膜上形成抗蚀剂膜，通过曝光、显像工序形成光致抗蚀图后，进行干或湿蚀刻，形成栅极金属层(金属层)54。栅极金属层54的厚度，例如是50～1000nm。
这样通过光刻法形成的栅极金属层54，成为TFT的栅极电极。另外，该工序中，图2(a)所示的栅极线(栅极金属层)54和图3(a)所示的反射部30的Cs金属层56由同一金属同时形成。
接着，如图5(b)和图6(b)所示，通过P-CVD法，使用SiH4、NH3、N2的混合气体，将由SiN(氮化硅)构成的栅极绝缘层61形成在基板整个面上。栅极绝缘层61也可以由SiO2(氧化硅)、Ta2O5(氧化钽)、Al2O3(氧化铝)等形成。栅极绝缘层61的厚度，例如是100～600nm。另外，该工序中，图3(a)所示的反射部30的栅极绝缘层61也同时形成。
接着，在栅极绝缘层61上形成本征非晶硅(a-Si)膜(Si(i)膜)、和在非晶硅中掺入磷(P)的n+a-Si膜(Si(n+)膜)。a-Si膜的厚度例如是30～300nm，n+a-Si膜的厚度例如是20～100nm。之后，将这些膜通过光刻法进行整形，形成半导体层62。并且，该工序中，图3(a)所示的反射部30的半导体层62也同时形成。
接着，如图5(c)和图6(c)所示，通过溅射法等将Al等金属薄膜形成在基板整个面上，实施光刻法而形成反射层63。并且，在金属薄膜中，作为栅极金属层54的材料可以使用上述列举的材料。反射层63的厚度，例如是30～1000nm。
在TFT部32，反射层63形成TFT的源极电极和漏极电极。此时，图2(a)中的源极线52也作为反射层63的一部分而形成，图3(a)所示的反射部30的反射层63也同时形成。
接着，如图5(d)和图6(d)所示，将感光性丙烯酸树脂通过旋涂进行涂敷，形成层间绝缘层(层间树脂层)26。层间绝缘层26的厚度例如是0.3～5μm。另外，在反射层63与层间绝缘层26之间通过P-CVD法可以形成SiNx、SiO2等薄膜作为保护膜，但在这里省略图示。保护膜的厚度，例如是50～1000nm。层间绝缘层26和保护膜不仅形成在TFT部32，也形成在包括反射部30在内的透明基板22的上部整个面上。
接着，如图5(e)和图6(e)所示，在层间绝缘层26上通过溅射法等形成ITO或IZO等透明电极膜。该透明电极膜通过光刻法进行图案整形，形成像素电极28。像素电极28不仅形成在TFT部32，也形成在包括反射部30在内的像素的上部整个面上。
下面，参照图7和图8，针对反射部30中的TFT基板12的制造方法进行说明。
图7是表示反射部30中的TFT基板12的制造方法的平面图。图8是表示反射部30中的TFT基板12的制造方法的截面图，表示的是图2(b)中箭头B所示部分的截面。图7和图8中的(a)～(e)工序分别与图5和图6中的(a)～(e)工序相对应。
如图7(a)和图8(a)所示，使用与TFT部32的栅极金属层54相同的金属，同时采用同样的方法形成反射部30的Cs金属层56。
接着，如图7(b)和图8(b)所示，通过采用与TFT部32同样的方法，在Cs金属层56上形成栅极绝缘层61，之后，形成半导体层62。之后，在半导体层62上形成中心具有开口部65的带台阶的多个凹部，但关于该凹部的制造过程将在后面详细叙述。半导体层62的厚度，例如是50～400nm。
接着，如图7(c)和图8(c)所示，通过采用与TFT部32同样的方法，在半导体层62上形成反射层63。此时，在半导体层62的开口部65，反射层63与栅极绝缘层61相接而形成。根据半导体层62的形状，在反射层63的表面形成凹部67和凹部68。
接着，如图7(d)和图8(d)所示，通过感光性丙烯酸树脂形成层间绝缘层26。之后，通过采用曝光装置的显像处理，在反射部30的中心附近形成接触孔58。
接着，如图7(e)和图8(e)所示，形成像素电极28。在反射部30，像素电极28形成在层间绝缘层26和接触孔58上，像素电极28的金属部件通过接触孔58与反射层63相接。因此，TFT部32中的TFT的漏极电极通过接触孔58与像素电极28电连接。
凹部67和凹部68，优选尽可能多的形成在反射部30中。为此，在制造工序中的掩模、曝光、蚀刻等技术限制内，优选在反射面上尽可能多的形成半导体层62的上侧斜面75、平坦部76、下侧斜面77、和开口部65。半导体层62的开口部65的优选大小为直径2～10μm。另外，凹部67和凹部68的外周的优选大小分别为直径3～15μm和2～10μm。
接着，使用图9，针对上述半导体层62的凹部的形成方法进行更详细说明。图9是用于说明半导体层62的凹部的形成方法的截面图。
首先，如图9(a)所示，在叠层在栅极绝缘层61上的尚未形成凹部的半导体层62上，例如涂敷厚度为1600～2000nm的作为正型的感光膜的抗蚀剂90。
接着，如图9(b)所示，通过半色调(halftone)曝光在抗蚀剂90上形成凹部。作为曝光中使用的掩模，例如是由格子状的狭缝形成有图案的掩模。此处的狭缝，以其线宽局部不同的方式或者相邻狭缝的间隔局部不同的方式而形成。通过这种狭缝，能够使掩模中的光透过率根据希望的图案而不同。此处在掩模上形成有用于留下如图所示的带台阶的抗蚀剂90的图案。
掩模中的光透过率，在应该完全除去抗蚀剂90的部分(对应于图9(b)的中央部分)，例如是90％以上，在基本全部留有抗蚀剂的部分(对应于图9(b)的两端部分)，例如是3％以下，在介于这些的中间部分(应该一定程度留有抗蚀剂的部分)，例如是20～60％。另外，这些透过率可以根据掩模图案有阶段性的不同，也可以连续变化。当使透过率连续变化时，形成如后面图9(b’)所示的角部被除去的具有平缓变化的斜面的抗蚀剂图案。
进行半色调曝光时，除上述方法外，也可以采用通过使半透明膜的厚度不同而形成图案的掩模。而且，还可以通过具有互不相同的透过率的多个半透明膜而形成掩模图案。作为半透明膜，可以使用铬(Cr)、氧化镁(MgO)、硅化钼(MoSi)、非晶硅(a-Si)等。
通过这种掩模将光照射到抗蚀剂90上时，抗蚀剂90的高分子被光分解。在抗蚀剂90中，受光更多照射的部分有更多的高分子被分解，通过洗净而被除去，但在光的照射被掩模遮挡的部分，高分子几乎不被分解而保留初始状态的厚度。其结果，掩模图案的形状在抗蚀剂90上显像。另外，由于当光的照射时间过长时，抗蚀剂90的高分子全部被分解，因此必须适当的设定照射时间。
接着，进行蚀刻处理(以下称第一蚀刻处理)，如图9(c)所示，没有被抗蚀剂90覆盖的、半导体层62的露出部分的上部被除去。另外，即使在形成图9(b’)所示形状的抗蚀剂90的情况下，也实施与本蚀刻处理和后面用图9(d)～(e)所示的处理相同的处理。
接着，实施灰化处理。通过灰化处理，抗蚀剂90中的薄的膜厚部分被完全除去，厚的膜厚部分仅其上部被除去。其结果，留有图9(d)所示形状的抗蚀剂90。
之后，再次实施蚀刻处理(以下称为第二蚀刻处理)，在未被抗蚀剂90覆盖的半导体层62中，薄的膜厚部分被完全除去，厚的膜厚部分仅其上部被除去。其结果，形成如图9(e)所示的具有凹部的半导体层62。剩下的抗蚀剂90在蚀刻处理结束后被除去。另外，在半导体层62的凹部，实际上形成图8(b)所示的斜面，但在图9中为了使凹部的形成方法易于理解，将这些斜面以垂直于基板的面表示。
本实施方式中，在抗蚀剂90上形成凹部时，如上所述，采用透过率局部不同的掩模进行半色调曝光，但在凹部的形成中，也可以使用以下的第二～第四曝光方法。
第二曝光方法是，取代掩模而采用具有互不相同的图案得两个掩模，进行所谓的两阶段曝光的方法。此时，首先，利用由遮光部和透过部形成有图案的第一掩模进行图案化，之后，采用具有不同于第一掩模图案的第二掩模进行图案化。通过该方法，也能够形成如图9(b)所示的凹部。
第三曝光方法是，通过适当设定掩模厚度、掩模与抗蚀剂的距离，利用照射光的衍射，或者改变光的照射方向等进行图案化的方法。此时，照射光在掩模的遮光部的端部并不被完全遮挡，随着从遮光部的端部进入内侧，其照射强度逐渐下降。其结果，形成如图9(b’)所示的膜厚平缓变化的抗蚀剂90。
第四曝光方法是采用抗蚀剂90的回流的方法。此时，首先，在半导体层62上留有一定厚度的与掩模图案对应形状的抗蚀剂90。之后，使抗蚀剂90回流，扩大抗蚀剂90的面积。由此，能够形成如图9(b’)所示的连续地厚度不同的抗蚀剂90。
另外，上述的半导体层62的制造工序中，尽管在半导体层62形成有具有台阶的同心圆状的凹部，但也可以使用与上述掩模图案的透过部和遮光部反转的掩模图案，形成具有台阶的同心圆状的凸部。
接着，使用图10，对本实施方式的液晶显示装置10中的反射部30的变形例进行说明。图10(a)～(c)是分别表示反射部30的第一～第三变形例的截面图。
第一变形例的反射部30A，具有图10(a)所示形状的半导体层62A。根据半导体层62A的台阶或截面形状，在反射层63的表面形成有第一凹部和位于其内侧的第二凹部。在半导体层62A没有形成图3(a)所示的开口部65，在与开口部65对应的部分也留有半导体部件。因此，反射层63的底面88形成在半导体层62A上。
这种形状的半导体层62A能够通过例如在使用图9(c)说明过的第一蚀刻工序和使用图9(e)说明过的第二蚀刻工序中的一方或者两方中，缩短蚀刻时间而得到。此时，半导体层62A的厚度，例如是40～350nm。
第二变形例的反射部30B，具有图10(b)所示形状的半导体层62B和栅极绝缘层61B。根据半导体层62B和绝缘层61B的台阶或截面形状，在反射层63的表面形成有第一凹部和位于其内侧的第二凹部。在半导体层62B形成有开口部65B，但在该变形例中，开口部65B的下面的栅极绝缘层61B的一部分也被除去。因此，反射层63的底面88形成在栅极绝缘层61B中，反射层63的下侧斜面87的上部形成在半导体层62B上，下部形成在栅极绝缘层61B上。
这种形状的半导体层62B和栅极绝缘层61B能够通过例如在第一蚀刻工序和第二蚀刻工序中的一方或者两方中延长蚀刻时间，在第二蚀刻工序中，不仅除去半导体层62B而且除去局部栅极绝缘层61B而得到。此时，栅极绝缘层61B的厚度，例如是50～550nm，半导体层62B的厚度，例如是40～350nm。
第三变形例的反射部30C，具有如图10(c)所示形状的半导体层62C和栅极绝缘层61C。根据半导体层62C和绝缘层61C的台阶或截面形状，在反射层63的表面形成有第一凹部和位于其内侧的第二凹部。在半导体层62C形成有开口部65C，开口部65C的下面的栅极绝缘层61C的一部分也被除去。因此，反射层63的底面88形成在栅极绝缘层61C中，反射层63的下侧斜面87全部形成在栅极绝缘层61C上。反射层63的上侧斜面85的上部形成在半导体层62C上，其下部形成在栅极绝缘层61C上。
这种形状的半导体层62C和栅极绝缘层61C能够通过例如在第二蚀刻工序中延长蚀刻时间，在第二蚀刻工序中全部除去没有被抗蚀剂90覆盖的部分的半导体层62C而得到。此时，栅极绝缘层61C的厚度，例如是50～550nm，半导体层62C的厚度，例如是40～350nm。
在上述的第一～第三变形例的反射部30A、30B、30C的任何一个中，半导体层62与绝缘层61的合计厚度，在凹部67下(第一区域)比在凹部68下(第二区域)厚。即使采用这些变形例，也能够形成与图3(a)所示的反射层63同样形状的反射层。因此，即使通过这些变形例也能够增加有效反射面，使更多的光反射到显示面一侧。
(实施方式2)
以下，参照附图针对本发明的液晶显示装置的第二实施方式进行说明。另外，对与实施方式1相同的结构元素采取相同的参照符号并省略其说明。
图11是示意性地表示本实施方式的液晶显示装置的截面形状的图。该液晶显示装置是从实施方式1的液晶显示装置除去层间绝缘层26的液晶显示装置，除下述各点以外与实施方式1的显示装置相同。此外，图11中省略相对基板14的详细构造和TFT部32的图示。
如图所示，本实施方式的液晶显示装置，由于没有形成层间绝缘层，因此像素电极28隔着未图示的绝缘膜形成在反射部30和TFT部32的反射层63上。反射部30和TFT部32的构造和制造方法，除层间绝缘层26被除去这点以外，与实施方式1的液晶显示装置相同。另外，液晶显示装置中的像素配置和布线结构也与图2(a)所示的相同。
根据此结构，与实施方式1同样，能够扩大反射层63的有效反射面的面积，使更多的光反射到显示面40。
上述实施方式1和实施方式2中，形成在反射部30的反射层63的表面的凹部67和凹部68，在与基板垂直观看时，形成为同心圆状。但是，在使用图9所示的半导体层62的图案化工序中，通过使用不同的掩模图案改变形成在半导体层62上的凹部的形状，也能够以使凹部67和凹部68的中心相异的方式配置。另外，凹部67与凹部68的周围的一部分可以重叠。在这些情况下，也能够在反射层63的表面形成很多带有台阶的凹部，由此扩大有效反射面。
另外，上述实施方式中，凹部67和凹部68分别形成圆形，但也可以使其中的一个或两个为椭圆形、三角形、四角形等多角形、凹部的边缘为锯齿状，或者将上述组合而成的形状等各种形状。另外，也可以使一个凹部的形状与另一个凹部的形状不同，也可以使两者的周围的一部分重叠形成。在这些情况下，也能够在反射层63的表面形成有很多圆形、椭圆形、多角形或者这些形状重合的具有台阶的凹部，扩大有效反射面。
另外，上述实施方式中，反射部30形成有半导体层的厚度与栅极绝缘层的厚度的合计厚度互不相同的两个区域(第一区域78和第二区域79)。但是，在半导体层和栅极绝缘层上形成凹部的工序中，改变掩模图案等，在反射部30也可以形成半导体层的厚度与栅极绝缘层的厚度的合计厚度各不相同的三个或者其以上的区域。此时，根据半导体层和栅极绝缘层的形状，在反射层63的表面形成三重或者其以上的重叠的凹部。具体地说，在凹部67的外侧、凹部68的内侧、或者凹部67与凹部68之间形成有与凹部67和凹部68不同深度的一个凹部。包括具有这种反射层63的反射部30的液晶显示装置也包括在本发明的液晶显示装置内。
根据本发明的液晶显示装置，也包括采用液晶面板的显示装置、电视、便携式电话等。另外，本实施方式以半透过型的液晶显示装置为例进行了说明，但是具有与上述反射部同样形态的反射型液晶显示装置等也包括在本发明的一个方式中。
由于本发明的液晶显示装置通过上述制造方法形成，因此能够采用与透过型液晶显示装置相同的材料和工序进行制造。因此，能够提供低成本且反射效率高的液晶显示装置。
产业上的可利用性
通过本发明，提供低成本且高画质的半透过型和反射型的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置适合用于例如便携式电话、汽车导航等车载显示装置、ATM或销售机等的显示装置、便携型显示装置、笔记本型电脑等，利用反射光进行显示的半透过型和反射型的液晶显示装置。

Claims (18)

1.一种液晶显示装置，其具备使入射光向显示面反射的反射区域，其特征在于：
所述反射区域包括绝缘层、形成在所述绝缘层上的半导体层、和形成在所述半导体层上的反射层，
所述反射层的表面形成有第一凹部和位于所述第一凹部内侧的第二凹部，
所述反射区域包括与所述第一凹部对应的第一区域和与所述第二凹部对应的第二区域，所述第一区域中的所述绝缘层的厚度与所述半导体层的厚度的合计厚度大于所述第二区域中的所述绝缘层的厚度与所述半导体层的厚度的合计厚度，所述第一凹部和所述第二凹部根据所述绝缘层和所述半导体层的至少一方的截面形状而形成。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一区域包括所述绝缘层的厚度与所述半导体层的厚度的合计厚度实质上为一定的平坦区域。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一区域中的所述半导体层的厚度比所述第二区域中的所述半导体层的厚度厚。
4.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一区域中的所述绝缘层的厚度与所述第二区域中的所述绝缘层的厚度实质上相等。
5.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一区域中的所述绝缘层的厚度比所述第二区域中的所述绝缘层的厚度厚。
6.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述第一凹部形成有第一斜面，在所述第二凹部的内侧形成有第二斜面。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一斜面和所述第二斜面分别包括具有相对所述显示面呈20度以下倾斜角的面。
8.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于：
在所述第一斜面与所述第二斜面之间形成有实质上平行于所述显示面的平坦面，所述第一斜面、所述平坦面和所述第二斜面的相对于所述显示面的平均倾斜角为20度以下。
9.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述第一凹部和所述第二凹部分别在所述反射区域形成有多个。
10.一种制造方法，是具备使入射光向显示面反射的反射区域的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，包括：
形成绝缘层的步骤；
在所述绝缘层上形成半导体层的步骤；
形成第一区域和第二区域，并使所述第一区域中的所述绝缘层的厚度与所述半导体层的厚度的合计厚度大于所述第二区域中的所述绝缘层的厚度与所述半导体层的厚度的合计厚度的步骤；和
在所述半导体层上形成反射层的步骤，
通过所述各步骤，在所述反射层的表面，根据所述绝缘层和所述半导体层中至少一方的截面形状，形成第一凹部和位于第一凹部内侧的第二凹部，所述第一区域与所述第一凹部对应，所述第二区域与所述第二凹部对应。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其特征在于：
在所述第一区域，形成所述绝缘层的厚度与所述半导体层的厚度的合计厚度实质上为一定的平坦区域。
12.根据权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于：
所述形成第一区域和第二区域的步骤包括：在所述反射区域中的所述半导体层形成与所述第一凹部对应的区域和与所述第二凹部对应的区域，并使与所述第一凹部对应的区域中的所述半导体层的厚度大于与所述第二凹部对应的区域中的所述半导体层的厚度的步骤。
13.根据权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于：
所述形成第一区域和第二区域的步骤包括：在所述反射区域中的所述绝缘层形成与所述第一凹部对应的区域和与所述第二凹部对应的区域，并使与所述第一凹部对应的区域中的所述绝缘层的厚度大于与所述第二凹部对应的区域中的所述绝缘层的厚度的步骤。
14.根据权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于：
所述形成第一区域和第二区域的步骤包括：在所述半导体层，在与所述第二凹部对应的区域形成开口部的步骤。
15.根据权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于：
所述形成第一区域和第二区域的步骤包括：在所述第一区域中的所述半导体层形成第一斜面的步骤、和在所述第二区域中的所述半导体层或所述绝缘层形成第二斜面的步骤。
16.根据权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于：
所述第一区域和所述第二区域通过半色调曝光而形成。
17.根据权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于：
所述第一区域和所述第二区域通过两阶段曝光而形成。
18.根据权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于：
所述液晶显示装置包括半导体元件，
在所述形成半导体层的步骤中，形成所述半导体元件的半导体部，
在所述形成反射层的步骤中，形成所述半导体元件的源极电极和漏极电极。
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