JP2000250056A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半透過・半反射型の液晶パネルにおいて、透
過時における表示品質を改善する。 【解決手段】 素子基板２００と対向基板３００との間
に液晶が挟持されるとともに、素子基板２００に光反射
性を有する画素電極２３４が形成された液晶パネル１０
０において、画素電極２３４に、スリット状の開口部２
３６を設けるとともに、この開口部２３６を、素子基板
２００側における液晶１０５の分子配向方位と略平行に
設ける。このためには、開口部２３６（の長手方向）の
形成方向と、素子基板２００のラビング方向と一致させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外光がある場合に
は反射型として機能する一方、外光がほとんどない場合
には透過型として機能する液晶表示装置、および、この
液晶表示装置を用いた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、液晶表示装置は、液晶そ
れ自体が発光するのではなく、単に光の道筋を変えるこ
とによって表示を行うものである。このため、液晶表示
装置には、パネルに対して必ず何らかの形で光を入射さ
せる構成が必要となり、この点において、他の方式を用
いた表示装置、例えば、エレクトロルミネッセンス表示
装置や、プラズマディスプレイなどとは大きく相違す
る。ここで、液晶表示装置において、光源をパネルの裏
側に配置し、その光がパネルを通過してユーザに視認さ
れるタイプは透過型と呼ばれる一方、光源をパネルの表
側に配置し、あるいは配置せずに、前面からの入射光が
パネルによって反射してユーザに視認されるタイプは反
射型と呼ばれている。

【０００３】このうち、透過型では、パネルの背面側に
配置される光源（ゆえにバックライトと呼ばれる）から
発せられた光は、導光板によってパネル全体に導かれた
後、一般には、偏光板→背面基板→電極→液晶→電極→
（カラーフィルタ）→前面基板→偏光板という経路を辿
って、ユーザに視認される。これに対して反射型では、
パネルに入射した光は、一般には、偏光板→前面基板→
（カラーフィルタ）→電極→液晶→反射電極まで到達す
ると、当該反射電極で反射して、いま来た経路を逆に辿
ってユーザに視認される。このように、反射型では、透
過型と比較すると、環境からの採光量は、パネルの裏側
に配置される光源ほど多くなく、さらに、光がパネルに
入射して反射するという二重の経路を有するため、各部
での光減衰量が大きく、ユーザに視認される光量がそれ
だけ少なくなる。このため、反射型では、一般的に透過
型と比較して表示画面が暗い、という欠点がある。

【０００４】ただし、反射型は、消費電力の大きい光源
がなくても表示が可能である点や、日光が当たる屋外で
も視認性が高い点など、上記欠点を補って余りある利点
を有する。このため、近年、反射型の（特にカラー表示
が可能な）液晶表示装置は、携帯型電子機器などを中心
に徐々に普及し始めている。

【０００５】ところで、反射型では、外光がほとんどな
い場合、ユーザは表示を視認できない、という本質的な
問題点を有する。これを解決するため、反射電極をスリ
ット状に開口させるとともに、パネルの背面にバックラ
イトを設ける（半透過・半反射型パネル）方式が提案さ
れている。この方式では、外光がほとんどない場合に
は、バックライトの点灯によって透過型となり、これに
よって表示の視認性が確保される一方、外光が十分にあ
る場合には、バックライトの消灯によって反射型とな
り、これによって、低消費電力化が図られる構成となっ
ている。すなわち、外光の強弱に応じて透過型または反
射型、あるいは、両型併用することにより、表示の視認
性確保および低消費電力化を両立する構成となってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半透過
・半反射型パネルでは、透過型として機能する場合と、
反射型として機能する場合との表示品質、特に視角特性
において差が生じることが指摘されている。

【０００７】一方、反射型パネルでは、外光がほとんど
ない場合でも表示の視認性を確保すべく、前面基板の手
前側にフロントライト（導光板）を設ける構成も提案さ
れているが、この構成では、表示画面の厚み感が増し、
さらに、パネル前面にタッチパネルを設けると、表示画
面とタッチパネルとに視差が生じて操作性が悪化する、
といった不具合が指摘されいるため、安易に採用するこ
とはできない。このため、表示装置としての拡張性まで
も考慮すると、上述した半透過・半反射型パネルにおい
て、表示品質の差をなくす方策が、現状において最善と
考えられる。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、半透過・半反
射型パネルにおいて、透過型として機能する場合と、反
射型として機能する場合とにおける表示品質の差を少な
くした液晶表示装置、および、この液晶表示装置を用い
た電子機器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る液晶表示装置にあっては、一対の基板間
に液晶が挟持されてなり、前記一対の基板のうち、一方
の基板には光反射性を有する第１の電極が形成される一
方、他方の基板には透明性を有する第２の電極が形成さ
れた液晶表示装置であって、前記第１の電極には、スリ
ット状の開口部が、前記一方の基板側における前記液晶
分子の配向方位に対して±１５°以内の角度で設けられ
ていることを特徴としている。

【００１０】本発明によれば、第１の電極の開口部にお
ける電界強度は、ほぼ開口端部からの距離に応じて減衰
するが、スリット状の開口部が設けられている方向と、
一方の基板側における液晶分子の配向方位とは、互いに
略平行方向であるので、開口部での液晶分子が受ける電
界強度は、分子方向にわたって一様となる。したがっ
て、電界が発生しても、液晶分子は、電極が存在する領
域と同様に、電界強度に応じて配列するので、表示品質
に差が発生するのが防止されることとなる。

【００１１】さらに、本発明において、前記一方の基板
側から入射して、他方の基板側から出射する光を照射す
る光源を備えることが望ましい。この構成によれば、外
光が少ない場合には、光源の照射光が開口部を通過した
後、液晶分子の配列方向に応じて旋光するので、光反射
性を有する第１の電極による反射が少なくても、表示の
視認性が確保されることとなる。

【００１２】また、本発明において、前記開口部の幅
は、３μｍ以下であることが望ましい。一般的な液晶表
示装置では、一対の基板間が数μｍ程度であり、この場
合、第１および第２の電極が交差する領域のみならず、
当該交差領域から１．５μｍ程度離れた領域でも、電極
外周端から漏れる電界の影響によって、電極が存在する
領域と同様に液晶分子が配列する。したがって、スリッ
ト状の開口部が幅３μｍの程度であれば、スリットの両
側端部からの漏れる電界が存在によって、当該開口部の
液晶分子は、電極が存在する領域と同様に配列すること
となる。なお、これ以上、開口部の幅を広くしても、電
界強度に応じて液晶分子の配列が変化しないデッドスペ
ースが増加するだけである。

【００１３】上述のように、開口部の幅は、３μｍ以下
であることが望ましいが、この程度では、複数のスリッ
トを設けないと、第１の電極を通過する光量が十分に得
られない。ただし、開口部の総面積が、当該開口部が設
けられる第１の電極と前記第２の電極との交差領域の面
積に比較して広すぎると、反射領域が低下することにな
るので、反射型での表示画面が暗くなってしまう。そこ
で、主観的評価によれば、開口部の面積は、当該開口部
が設けられる第１の電極と前記第２の電極との交差領域
の面積に対して１０〜２０％であることが望ましい。

【００１４】また、本発明において、複数の走査線と、
複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差
に対応して配置されるスイッチング素子とを備え、前記
第１の電極は、前記スイッチング素子に接続されている
ことが望ましい。これによれば、スイッチング素子によ
りオン画素とオフ画素とを電気的に分離できるので、コ
ントラストやレスポンスなどが良好であり、かつ、高精
細な表示が容易に達成できる。

【００１５】さらに、本発明において、前記スイッチン
グ素子は、第１の導電層／絶縁体／第２の導電層の構造
を有する二端子型非線形素子であることが望ましい。こ
のような二端子型非線形素子としては、薄膜ダイオード
素子が挙げられる。ここで、このような構成において
は、前記第１の電極と前記第２の導電層とが同一層から
なることが望ましい。これによれば、二端子型非線形素
子を構成する第２の導電層自体がそのまま画素電極とな
るので、第２の導電層と画素電極とを異なる層から形成
する場合よりもプロセスの簡略化を図ることができる。

【００１６】一方、本発明において、前記スイッチング
素子は、ゲートが前記走査線に、ソースが前記データ線
に、ドレインが前記第１の電極に、それぞれ接続された
三端子型非線形素子であることも望ましい。これによれ
ば、スイッチング素子として、二端子型非線形素子を形
成する場合よりもプロセスが複雑化するが、良好な表示
が得やすい。

【００１７】また、複数の走査線と、複数のデータ線と
を備え、前記開口部は、走査線とデータ線との交差領域
に対応して、走査線またはデータ線のいずれかに設けら
れていることも望ましい。これによれば、スイッチング
素子を用いないので、製造プロセスが簡略化されること
となる。

【００１８】加えて、本発明に係る電子機器にあって
は、液晶表示装置を備えるので、外光が少ない場所でも
良好な視認性が確保される一方、外光がある場所では、
低消費電力化が図られることとなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】上述のように、本発明は、光反射
性を有する電極に形成されるスリット状の開口部を、液
晶分子の配向方位に一致させて形成することをその要旨
とするので、アクティブマトリクス方式にも、パッシブ
マトリクス方式にも適用可能である。このうち、画素電
極をスイッチング（非線形）素子で駆動するアクティブ
マトリクス方式の方が、コントラストやレスポンスなど
が良好であり、かつ、高精細な表示が容易に達成できる
ので、パッシブマトリクス方式に比較して有利である。
ここで、アクティブマトリクス方式は、スイッチング素
子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Tran
sistor）などの三端子型素子を用いる方式と、薄膜ダイ
オード（ＴＦＤ：Thin Film Diode）などの二端子型素
子を用いる方式との２方式に大別されるが、後者方式の
方が、配線の交差部分がないために配線間の短絡不良が
原理的に発生しない点、さらに、成膜工程およびフォト
リソグラフィ工程を短縮できる点において有利である。
そこで、ＴＦＤにより画素電極を駆動する液晶表示装置
について、本発明の最良な実施形態として、以下、図面
を参照して説明することとする。

【００２０】＜電気的構成＞図１は、この表示装置にお
ける液晶パネルの電気的構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、液晶パネル１００には、複数
本の走査線２１２が行（Ｘ）方向に延在して形成される
一方、複数本のデータ線３１２が列（Ｙ）方向に延在し
て形成されるとともに、走査線２１２とデータ線３１２
との各交差点において画素１１６が形成されている。こ
こで、各画素１１６は、液晶表示要素（液晶層）１１８
とＴＦＤ（Thin Film Diode）２２０との直列接続から
なる。そして、各走査線２１２は、走査線駆動回路１２
２によって駆動される一方、各データ線３１２は、デー
タ線駆動回路１２４によって駆動される構成となってい
る。

【００２１】ここで、液晶パネル１００は、半透過・半
反射型であり、後述するように、素子基板と対向基板と
が互いに一定の間隙を保った状態で貼付され、この間隙
に液晶が注入された構成となっている。このうち、素子
基板には、走査線２１２や、ＴＦＤ２２０、画素電極な
どが形成される一方、対向基板には、データ線３１２な
どが形成されて、一列分の画素電極と１本のデータ線３
１２とが対向するような位置関係となっている。このた
め、液晶層１１８は、データ線３１２と画素電極とこれ
らの間に挟持される液晶とから構成されることとなる。

【００２２】なお、図１において、ＴＦＤ２２０は走査
線２１２の側に接続され、液晶層１１８がデータ線３１
２の側に接続されているが、これとは逆に、ＴＦＤ２２
０がデータ線３１２の側に、液晶層１１８が走査線２１
２の側にそれぞれ接続される構成でも良い。ただし、こ
の構成では、開口率が低下するので、この点において若
干不利である。

【００２３】＜素子基板における１画素分のレイアウト
＞次に、素子基板における１画素分のレイアウトについ
て説明する。図２（ａ）は、液晶パネル１００におい
て、ＴＦＤ２２０を含む１画素分のレイアウトを示す平
面図であり、同図（ｂ）は、そのＡ−Ａ’線に沿って示
す断面図である。これらの図に示されるように、ＴＦＤ
２２０は、第１のＴＦＤ２２０ａおよび第２のＴＦＤ２
２０ｂからなり、素子基板２００の表面に形成された絶
縁膜２０１において、第１金属膜２２２と、この第１金
属膜２２２の表面に陽極酸化によって形成された絶縁体
たる酸化膜２２４と、この表面に形成されて相互に離間
した第２金属膜２２６ａ、２２６ｂとから構成されてい
る。また、第２金属膜２２６ａは、そのまま走査線２１
２となる一方、第２金属膜２２６ｂは、画素電極２３４
に接続されている。

【００２４】ここで、第１のＴＦＤ２２０ａは、走査線
２１２の側からみると順番に、第２金属膜２２６ａ／酸
化膜２２４／第１金属膜２２２となって、金属／絶縁体
／金属のサンドイッチ構造を採るため、その電流−電圧
特性は正負双方向にわたって非線形となる。一方、第２
のＴＦＤ２２０ｂは、走査線２１２の側からみると順番
に、第１金属膜２２２／酸化膜２２４／第２金属膜２２
６ｂとなって、第１のＴＦＤ２２０ａとは、反対の電流
−電圧特性を有することになる。したがって、ＴＦＤ２
２０は、２つの素子を互いに逆向きに直列接続した形と
なるため、１つの素子を用いる場合と比べると、電流−
電圧の非線形特性が正負双方向にわたって対称化される
ことになる。

【００２５】ところで、素子基板２００自体は、例え
ば、石英や、ガラス、プラスティックなどが用いられ
る。ここで、単純な反射型にあっては、透明であること
は素子基板２００の要件ではないが、本実施形態のよう
に、反射型としても、透過型としても用いるのであれ
ば、透明であることは素子基板２００の要件となる。ま
た、素子基板２００の表面に絶縁膜２０１が設けられる
理由は、第２金属膜の堆積後における熱処理により、第
１金属膜２２２が下地から剥離しないようにするため、
および、第１金属膜２２２に不純物が拡散しないように
するためである。したがって、このような点が問題にな
らないのであれば、絶縁膜２０１については省略可能で
ある。

【００２６】なお、ＴＦＤ２２０は、二端子型非線形素
子としての一例であり、他にＭＳＩ（Metal Semi-Insul
ator）などのようなダイオード素子構造を用いた素子
や、これらの素子を逆向きに直列接続もしくは並列接続
したものなどについても適用可能である。さらに、電流
−電圧特性を正負双方向で厳密に対称化する必要がない
のであれば、１つの素子のみを用いても良い。

【００２７】一方、第２金属膜２２６ｂから延長形成さ
れる画素電極２３４は、アルミニウムなどの反射率の大
きな金属膜から形成されている。また、画素電極２３４
には、図において斜方向に開口するスリット状の開口部
２３６が複数設けられ、反射型として機能する際には、
これら開口部２３６を通過する光が液晶層１１８に進入
する構成となっている。なお、画素電極２３４には、反
射光が散乱するように微妙な起伏が設けられているが、
この点については、本発明と直接関係がないので、その
説明を省略することとする。

【００２８】さて、液晶パネル１００は、素子基板と対
向基板とが互いに一定の間隙を保った状態で貼付され、
この間隙に液晶が封入された構成となっているが、両基
板におけるラビング方向は、パネルの視覚特性を考慮し
て、図３に示される方向にそれぞれ設定されている。す
なわち、電圧無印加時における液晶分子の配向方位を定
めるラビング方向は、両基板を貼付した状態にあって対
向基板の側から透視すると、手前側に位置する対向基板
では左斜め上方４５度の方向であり、背面側に位置する
素子基板２００では、左斜め下方４５度の方向である。
したがって、素子基板２００における開口部２３６のス
リット方向は、ラビング方向に一致して形成されてい
る。

【００２９】ここで、画素電極２３４と、これに対向す
るデータ線３１２とによって発生する電界方向は、図４
に示されるように、開口部２３６以外では、両基板に対
して垂直方向となるので、その強度も一様となる。これ
に対して開口部２３６では、当然のことながら電極が存
在しないので、画素電極２３４の開口端からの漏れによ
って電界が発生するに過ぎない。このため、開口部２３
６近傍での電界強度は、開口端から距離が大きくなるに
つれて弱くなり、一様ではない。このことは、逆に言え
ば、画素電極２３４における開口端から等距離の地点、
すなわち、図５（ａ）における破線で示される地点で
は、電界強度がほぼ等しいことを意味する。

【００３０】一方、画素電極２３４が形成された素子基
板２００のラビング方向と、そこに形成される開口部２
３６のスリット方向とは一致しているので、電圧無印加
時において素子基板２００側での液晶分子Ｍは、開口端
に沿って平行に配向方位することになる。

【００３１】したがって、画素電極２３４とデータ線３
１２との電位差が発生した場合（特にこの電位差が小さ
い場合）、液晶分子Ｍの一端と他端とにおいては、とも
に電界強度が互いに等しくなるので、開口部２３６に位
置する液晶分子Ｍは、電極が存在する領域、すなわち、
反射型として機能する際、表示に寄与する領域に位置す
る液晶分子と同様にティルトすることとなる。このた
め、開口部２３６を通過する光と、画素電極２３４によ
る反射光との旋光方向が互いにほぼ等しくなるので、透
過型と反射型との表示品質の差を少なくすることができ
る。

【００３２】このとき、ラビング方向と開口部２３６の
スリット方向とが一致することが望ましいが、両者が±
１５°以内の角度範囲内であれば、上記の表示品質の差
を実用上支障の無い程度にすることができると考える。

【００３３】なお、ラビング方向と開口部２３６のスリ
ット方向とが互いに一致しない場合には、図５（ｂ）に
示されるように、開口部２３６に位置する液晶分子Ｍ
が、電圧無印加時において開口端と交差する方向に配向
方位する。このため、画素電極２３４とデータ線３１２
との電位差が発生しても（特にこの電位差が小さい場合
には）、液晶分子Ｍの一端と他端との電界強度が異なる
ので、反射型とした際、表示に寄与する領域に位置する
液晶分子と同様にティルトしない。この結果、開口部２
３６を通過する光と、画素電極２３４による反射光とで
は、旋光方向が互いに異なってしまうので、透過型と反
射型との表示品質に差が生じることとなる。

【００３４】次に、画素電極２３４に形成される開口部
の幅および面積について検討する。一般に、一対の基板
間に封入される液晶がＴＮ（Twisted Nematic）型であ
る場合、基板間隔は数μｍ程度であり、この場合、例え
ばノーマリーホワイトであれば、両基板の電極が交差す
る領域の端部から１．５μｍ程度離れた地点でも、電圧
を印加すれば、電極の外周一端から漏れる電界の影響に
よって黒表示が行われることが発明者によって実験的に
確認されている。これを根拠とすると、図２において、
スリット状の開口部２３６の幅Ｗが、１．５μｍの倍で
ある３μｍ程度以下であれば、開口部２３６の両側端部
から漏れる電界によって、当該開口部の液晶分子は、電
極の存在領域と同様にティルトする、と考えられる。こ
のことは、逆に言えば、スリット状の開口部２３６の幅
Ｗを３μｍ以上にすると、反射型においても透過型にお
いても、電界に応じて液晶分子がティルトしないデッド
スペースが画素電極２３４に形成されることを意味す
る。したがって、開口部２３６の幅Ｗは、３μｍ以下で
あることが望ましいと考える。

【００３５】さて、開口部２３６の幅Ｗを３μｍ以下と
した場合、画素電極２３４のサイズによっては、複数の
開口部２３６を設けないと、透過型として機能させるの
に必要な光量が十分に得られない事態が想定される。反
面、開口部２３６を多数設けて、その総面積を増やす
と、透過型とした場合の透過光量は増加するが、それだ
け反射光量が減少するので、反射型とした場合の表示画
面は暗くなる。そこで、発明者が、画素電極２３４に対
して開口部２３６の総面積を変化させる実験を行い、透
過型・反射型の表示品質がバランスする範囲を主観的評
価した結果、開口部の面積は、当該開口部が設けられる
画素電極２３４の面積に対して１０〜２５％であること
が望ましいと考える。なお、ここでいう画素電極の面積
２３４とは、厳密に言えば、画素電極２３４とデータ線
３１２との交差領域であって、ブラックマトリクスなど
によって遮光されない有効表示領域の面積をいう。

【００３６】＜素子基板の製造プロセス＞次に、素子基
板２００の製造プロセスについて説明する。まず、図６
（１）に示されるように、基板２００上面に絶縁膜２０
１が形成される。この絶縁膜２０１は、例えば、酸化タ
ンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）からなり、スパッタリング法で堆
積したタンタル（Ｔａ）膜を熱酸化する方法や、酸化タ
ンタルからなるターゲットを用いたスパッタリングある
いはコスパッタリング法などにより形成される。また、
この絶縁膜２０１は、上述したように、第１金属膜２２
２の密着性を向上させるとともに、基板２００からの不
純物拡散を防止することを主目的として設けられるの
で、その膜厚は、例えば、50〜200nm程度で十分であ
る。

【００３７】次いで、同図（２）に示されるように、絶
縁膜２０１上面に第１金属膜２２２が成膜される。ここ
で、第１金属膜２２２の膜厚は、ＴＦＤ２２０の用途に
よって好適な値が選択され、通常、100〜500nm程度であ
る。また、第１金属膜２２２の組成は、例えば、タンタ
ル単体やタンタル合金からなる。ここで、第１金属膜２
２２としてタンタル単体を用いる場合には、スパッタリ
ング法や電子ビーム蒸着法などで形成可能である。ま
た、第１金属膜２２２としてタンタル合金を用いる場合
には、主成分のタンタルに、例えば、タングステン、ク
ロム、モリブデン、レニウム、イットリウム、ランタ
ン、ディスプロリウムなどの周期律表において第６〜第
８族に属する元素が添加される。この際、添加元素とし
ては、タングステンが好ましく、その含有割合は、例え
ば、0.1〜6重量％が望ましい。また、タンタル合金から
なる第１金属膜２２２を形成するには、混合ターゲット
を用いたスパッタリング法や、コスパッタリング法、電
子ビーム蒸着法などが用いられる。

【００３８】そして、同図（３）に示されるように、第
１金属膜２２２が、一般に用いられているフォトリソグ
ラフィおよびエッチング技術によってパターニングされ
る。

【００３９】続いて、同図（４）に示されるように、酸
化膜２２４が第１金属膜２２２の表面に形成される。詳
細には、第１金属膜２２２の表面が陽極酸化法によって
酸化されて、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）が形成され
る。このとき、走査線２１２の基礎となる部分の表面も
同時に酸化されて、同様に酸化タンタルからなる酸化膜
２２４が形成される。酸化膜２２４の膜厚は、その用途
によって好ましい値が選択され、例えば、10〜35nm程度
であり、１つの画素について１個のＴＦＤを用いる場合
と比べると半分である。陽極酸化に用いられる化成液
は、特に、限定されないが、例えば、0.01〜0.1重量％
のクエン酸水溶液を用いることができる。

【００４０】そして、同図（５）に示されるように、走
査線２１２から枝分かれした酸化膜２２４のうちの破線
部分２２９が、その基礎となっている第１金属膜２２２
とともに除去される。これにより、第１のＴＦＤ２２０
ａおよび第２のＴＦＤ２２０ｂで共用される第１金属膜
２２２が、走査線２１２と電気的に分離されることにな
る。さらに、破線部分２２９の除去の際には、走査線２
１２およびＴＦＤ２２０の形成領域以外に位置する絶縁
膜２０１についても除去される。ここで、絶縁膜２０１
を除去する理由は、第１に、上記目的からすると、絶縁
膜２０１はＴＦＤ２２０が形成される領域以外では不要
であるためであり、第２に、透過型として機能する場合
に、絶縁膜２０１によって透過光が減衰するのを少しで
も防止するためである。なお、破線部２２９および不要
な絶縁膜２０１の除去については、一般に用いられてい
るフォトリソグラフィおよびエッチング技術が用いられ
る。

【００４１】次に、図７（６）に示されるように、画素
電極２３４を兼ねる第２金属膜２２６が成膜される。こ
の第２金属膜２２６は、例えば、アルミニウムなどが好
適であり、スパッタリング法などによって堆積させるこ
とによって形成される。また、第２金属膜２２６の膜厚
は、例えば、50〜300nm程度である。

【００４２】そして、同図（７）に示されるように、第
２金属膜２２６が、一般に用いられているフォトリソグ
ラフィおよびエッチング技術によってパターニングされ
る。これにより素子部分にあっては、第１のＴＦＤ２２
０ａにおける第２金属膜２２６ａ、および、第２のＴＦ
Ｄ２２０ｂにおける第２金属膜２２６ｂが、相互に離間
して形成される一方、走査線２１２における最上層が第
２金属膜２２６によって被覆されることになる。また、
画素電極部分にあっては、ラビング方向に一致して開口
するスリット状の開口部２３６が複数形成されることと
なる。さらに、他の部分にあっては、後述するＩＣチッ
プ（ドライバ）を実装するための端子や、ＦＰＣ基板を
接続するための端子なども、第２金属膜２２６のパター
ニングによって形成される。このようなプロセスによ
り、素子基板２００には、第１のＴＦＤ２２０ａと第２
のＴＦＤ２２０ｂとを互いに逆向きに接続したＴＦＤ２
２０が、開口部２３６が設けられた画素電極２３４とと
もに、マトリックス状に形成されることとなる。

【００４３】この後、特に図示はしないが、第１に、配
向膜としてポリイミド溶液が基板対向面に塗布された
後、焼成され、第２に、このポリイミドのポリマー主鎖
が、ラビング処理によって、図３に示される方向に延伸
される。このラビング処理により、液晶が封入された際
に、液晶分子が延伸方向に沿って配向方位する（と言わ
れている）。ここで、ラビング処理は、一般に、ローラ
に巻回されたバフ布を一定方向に擦ることで行われるた
め、静電気の発生や各種ダストの発生など、製造プロセ
スにおいて好ましくない事態が発生しやすい。本実施形
態によれば、ラビング処理においてバフ布の進行方向が
開口部２３６のスリット方向と一致するため、画素電極
２３４での開口部２３６の段差による影響が低減される
ので、静電気の発生や各種ダストの発生が抑えられる、
という効果もある。

【００４４】なお、この製造プロセスについては、上記
工程の順番に限られない。例えば、図６（４）における
工程よって第１金属膜２２２の表面に酸化膜２２４を形
成した直後に、図７（６）および（７）の工程を実行
し、最後に、図６（５）の工程におって、破線部分２２
９を除去する工程としても良い。また、上述した製造プ
ロセスにあっては、第２金属膜２２６と画素電極２３４
との組成を同一としたが、第２金属膜２２６として、ク
ロムや、チタン、モリブデンなどの非反射性金属をパタ
ーニングして形成し、この後、画素電極２３４として、
アルミニウムなどの反射性金属をパターニングして形成
しても良い。ただし、金属膜の成膜・パターニングが１
工程分余計に増加する。

【００４５】＜対向基板の製造プロセス＞次に、対向基
板３００の製造プロセスについて簡単に説明する。対向
基板３００には、ＴＦＤ２２０のようなスイッチング素
子が形成されないため、素子基板２００と比較すると、
その製造プロセスは極めて簡易である。すなわち、基板
の一方の面に、第１に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）の
ような透明導電膜を成膜した後、第２に、これをパター
ニングして、データ線３１２を形成する。この際、後述
するＩＣチップ（ドライバ）を実装するための端子や、
ＦＰＣ基板を接続するための端子なども、透明導電膜を
パターニングして形成される。

【００４６】ここで、カラー表示を行う場合には、第１
に、画素電極２３４と対向する領域において、Ｒ（レッ
ド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の原色いずれかの
カラーフィルタが所定の配列で形成されるとともに、そ
れ以外の表示領域においてはＢｋ（ブラック）のブラッ
クマトリクスが形成され、第２に、平滑化層が、カラー
フィルタおよびブラックマトリクスの保護を兼ねてコー
ティングされ、この後、透明導電膜が成膜・パターニン
グされることとなる。

【００４７】この後、素子基板２００と同様に、第１
に、配向膜としてポリイミド溶液が基板対向面に塗布さ
れた後、焼成され、第２に、このポリイミドのポリマー
主鎖が、ラビング処理によって、図３に示される方向に
延伸される。

【００４８】＜液晶パネルの全体構成等＞次に、上述し
た液晶パネル１００を含む液晶表示装置の全体構成につ
いて図８および図９を参照して説明する。ここで、図８
は、液晶パネル１００の構成を示す斜視図であり、図９
は、図８におけるＢ−Ｂ’線の断面図である。なお、図
９については、図８では省略されているバックライトユ
ニットについても、液晶パネル１００と併せて示されて
いる。

【００４９】これらの図に示されるように、液晶パネル
１００は、走査線２１２や画素電極２３４などが形成さ
れた素子基板２００と、データ線３１２などが形成され
た対向基板３００とを、スペーサＳを混入したシール材
１０４により一定の間隙を保って、互いに電極形成面が
対向するように貼付されるとともに、この間隙に液晶１
０５を封入した構造となっている。また、素子基板２０
０の背面側および対向基板３００の手前側には、それぞ
れ偏光板２０６、３０６が設けられ、その偏光軸は、対
応基板のラビング方向に応じて設定される。

【００５０】さらに、素子基板２００の背面には、バッ
クライトユニットが、シリコンゴムなどの緩衝材１０６
を介して設けられている。このバックライトユニット
は、光を照射する線状の蛍光管４０１と、この蛍光管４
０１による光をもれなく反射して導光板４０３に導く反
射板４０２と、導光板４０３に導かれた光を液晶パネル
１００に一様に拡散させる拡散板４０４と、導光板４０
３から液晶パネル１００とは反対方向に出射される光を
液晶パネル１００側へ反射させる反射板４０５とから構
成される。ここで、蛍光管４０１は、常に点灯するので
はなく、外光がほとんどないような場合にだけ、ユーザ
あるいはセンサの指示によって点灯するものである。し
たがって、蛍光管が点灯している場合には、バックライ
トユニットからの光が開口部２３６を通過することによ
って、透過型として機能する一方、蛍光管が点灯してい
る場合には、対向基板３００の側からの入射した光が画
素電極２３４で反射することによって、反射型として機
能することになる。

【００５１】一方、素子基板２００においてマトリクス
状に配列される画素電極２３４のうち、各列の画素電極
と、対向基板３００において列方向に延在して形成され
る各データ線３１２とは、貼付した状態で透視した場合
に、互いが対向するような位置関係とされる。したがっ
て、液晶層１１８は、走査線２１２とデータ線３１２と
の交点において、画素電極２３４とデータ線３１２とこ
れらの間に挟持される液晶１０５とによって構成される
とともに、画素１１６が、図１に示されるように、走査
線２１２とデータ線３１２との各交点において、液晶層
１１８とＴＦＤ２２０との直列接続を介して電気的に結
合した状態となる。このため、走査線２１２に走査信号
を供給するとともに、データ線３１２にデータ信号を供
給することによって、ＴＦＤ２２０にしきい値以上の電
位差を印加すると、当該ＴＦＤがオンとなって導通状態
になるので、当該ＴＦＤに接続された液晶層に所定の電
荷が蓄積される。そして、電荷蓄積後、当該ＴＦＤをオ
フ状態にしても、液晶層の抵抗が十分に高ければ、当該
液晶層における電荷の蓄積が維持される。このようにＴ
ＦＤ２２０を駆動して、蓄積させる電荷の量を制御する
と、画素毎に液晶の配向状態が変化するので、所定の表
示を行わせることが可能となる。

【００５２】この際、各画素１１６の液晶層１１８に電
荷を蓄積させるのは一部の期間で良いため、第１に、走
査線駆動回路１２２によって、各走査線２１２を順次選
択するとともに、第２に、走査線２１２の選択期間にお
いて、データ線駆動回路１２４によりデータ線３１２に
表示すべき画像に応じたデータ信号を供給する構成によ
り、走査線２１２およびデータ線３１２を複数の画素１
１６について共通化した時分割マルチプレックス駆動が
可能となる。

【００５３】一方、素子基板２００の対向面であって、
対向基板３００から張り出した端子部分には、走査信号
を各走査線２１２に供給するＩＣチップ２５０がＣＯＧ
実装されるとともに、外部制御基板（図示省略）からＩ
Ｃチップ２５０に制御信号を供給するためのＦＰＣ（Fl
exible Printed Circuit）基板２６０が接続される。ま
た、対向基板３００の対向面であって、素子基板２００
から張り出した端子部分には、データ信号を各データ線
３１２に供給するＩＣチップ３５０がＣＯＧ実装される
とともに、外部制御基板からＩＣチップ３５０に制御信
号を供給するためのＦＰＣ基板３６０が接続される。こ
こで、ＩＣチップ２５０、３５０におけるＣＯＧ実装
は、それぞれ、第１に、基板との所定位置において、接
着材中に導電性微粒子を均一に分散させたフィルム状の
異方性導電膜を挟持し、第２に、ＩＣチップ２５０、３
５０を基板に加圧・加熱することにより行われる。ＦＰ
Ｃ基板３５０、３６０の接続も同様にして行われる。

【００５４】なお、ＩＣチップ２５０、３５０を、基板
２００、３００にＣＯＧ実装する替わりに、例えば、Ｔ
ＡＢ（Tape Automated Bonding）技術を用いてＩＣチッ
プ２５０、３５０が実装された各ＴＣＰ（Tape Carrier
Package）を、基板２００、３００の所定位置に設けら
れる異方性導電膜により電気的および機械的に接続する
構成としても良い。

【００５５】さらに、液晶パネル１００の前面側には、
必要に応じてタッチパネルを設けても良い。このように
タッチパネルを設けても、本実施形態にあっては、前面
側に光源が配置されないので、表示画面とタッチパネル
とに視差はほとんど生じない。このため、操作性が悪化
するといった不具合も発生しない。

【００５６】＜応用例＞上述した実施形態にあっては、
画素１１６のスイッチング素子として、ＴＦＤなどのよ
うな二端子型素子を用いたが、上述のように、本発明は
これに限られず、ＴＦＴなどのような三端子型素子を用
いる場合にも適用可能である。図１０は、画素１１６の
スイッチング素子としてＴＦＴを用いた液晶パネルの１
画素分の構成を示す断面図である。

【００５７】この図に示されるように、ＴＦＴ２７０
は、素子基板２００において形成されるとともに、その
ゲート電極が走査線２１２に接続され、そのソース電極
がデータ線３１２に接続され、そのドレイン電極が、開
口部２３６を有する画素電極２３４に接続されている。

【００５８】ここで、図１０に示される素子基板２００
の製造プロセスについて簡単に説明すると、まず、第１
に、素子基板２００上面全体に、ポリシリコン層２７２
がパターニングされた後、熱酸化処理等によって、その
表面にゲート絶縁膜２７４が形成される。第２に、この
ゲート絶縁膜２７４の上面にさらにポリシリコン層がパ
ターニング形成されて、これがＴＦＴ２７０のゲート電
極および走査線２１２を兼ねる。第３に、このゲート電
極自身がマスクとなってドーピングされ、これにより、
自己整合されたソース領域およびドレイン領域となる半
導体領域が形成される。第４に、第１の層間絶縁膜２７
６が堆積された後、ソース電極を開口するコンタクトホ
ールが形成される。第５に、アルミニウムなどの導電層
が形成されて、これがＴＦＴ２７０のソース電極および
データ線３１２を兼ねる。第６に、第２の層間絶縁膜２
７８が堆積された後、ドレイン電極を開口するコンタク
トホールが形成される。そして、第７に、アルミニウム
などの導電層が成膜された後、所定の形状にパターニン
グされる。これによって、ＴＦＴ２７０のドレイン電極
と開口部２３６を有する画素電極２３４とが一括して形
成されることとなる。

【００５９】なお、先に延べた各実施形態においては、
配向処理方法として、ラビング処理による配向について
説明したが、本発明にあっては、これに限るものではな
く、例えば酸化珪素などの配向剤を基板面に対して斜め
方向から蒸着する、斜方蒸着法による配向処理を行って
もよい。

【００６０】さらに、本発明にあっては、ＴＦＤやＴＦ
Ｔなどのようなスイッチング素子を有しないパッシブマ
トリクス方式の液晶パネルについても適用可能である。
ここで、パッシブマトリクス方式では、一方の基板に設
けられる走査線と他方の基板とに設けられるデータ線と
の交差領域に基づいて表示が行われるため、この交差領
域にスリット状の開口部２３６を設ければ良い。例え
ば、背面基板に走査線が設けられるのであれば、当該走
査線を反射性金属で形成するとともに、前面基板に設け
られるデータ線との交差する領域において、開口部を走
査線に設ければ良く、反対に、背面基板にデータ線が設
けられるのであれば、当該データ線を反射性金属で形成
するとともに、前面基板に設けられる走査線との交差す
る領域において、開口部をデータ線に設ければ良い。

【００６１】＜電子機器＞次に、上述した半透過・半反
射型の液晶パネルを各種の電子機器を表示装置として適
用する場合について説明する。この場合、電子機器は、
図１１に示されるように、主に、表示情報出力源１００
０、表示情報処理回路１００２、電源回路１００４、タ
イミングジェネレータ１００６、液晶パネル１００、お
よび、駆動回路１２０により構成される。このうち、表
示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）
や、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、各
種ディスクなどのストレージユニット、ディジタル画像
信号を同調出力する同調回路などを備え、タイミングジ
ェネレータ１００６により生成される各種のクロック信
号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの表示
情報を表示情報処理回路１００２に供給するものであ
る。次に、表示情報処理回路１００２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、クランプ回路等の周知の各種回路
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とともに駆動回路１２０に供
給するものである。ここで、駆動回路１２０は、図１に
おける走査線駆動回路１２２や、データ線駆動回路１２
４、検査回路などを総称したものである。また、電源回
路１００４は、各構成要素に所定の電源を供給するもの
である。

【００６２】次に、上述した液晶表示装置を具体的な電
子機器に用いた例のいくつかについて説明する。

【００６３】＜その１：モバイル型コンピュータ＞ま
ず、この液晶表示装置を、モバイル型のパーソナルコン
ピュータに適用した例について説明する。図１２は、こ
のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
図において、パーソナルコンピュータ１２００は、キー
ボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶表示ユ
ニット１２０６とから構成されている。この液晶表示ユ
ニット１２０６は、先に述べた液晶パネル１００の背面
にバックライトを付加することにより構成されている。
これにより、外光が全くない場所でも、バックライトを
点灯させることにより表示が視認できるようになってい
る。

【００６４】＜その２：携帯電話＞さらに、この液晶表
示装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図
１３は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図に
おいて、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０
２とともに、先に述べた液晶パネル１００を備えるもの
である。この液晶パネル１００の背面にあっても、バッ
クライトユニットが設けられている。

【００６５】なお、図１２および図１３を参照して説明
した電子機器の他にも、液晶テレビや、ビューファイン
ダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビ
ゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプ
ロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端
末、タッチパネルを備えた装置等などが挙げられる。そ
して、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまで
もない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、開
口部での液晶分子が受ける弱電界強度は、分子方向にわ
たって均一となるので、この液晶分子は、電極が存在す
る領域と同様に、電界強度に応じて配列する。このた
め、透過型として機能する場合と反射型として機能する
場合とにおける表示品質の差を少なくすることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る液晶パネルの電気的
構成を示すブロック図である。

【図２】 （ａ）は、同液晶パネルにおける素子基板の
１画素分の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、そのＡ
−Ａ’線の断面図である。

【図３】 同液晶パネルにおける素子基板および対向基
板のラビング方向を示す平面図である。

【図４】 素子基板における電界方向を示す断面図であ
る。

【図５】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ素子基板に
おける電界強度と液晶分子の配列との関係を示す平面図
である。

【図６】 （１）〜（５）は、それぞれ同液晶パネルの
素子基板における製造プロセスを示す図である。

【図７】 （６）〜（７）は、それぞれ同液晶パネルの
素子基板における製造プロセスを示す図である。

【図８】 同液晶パネルの構成を示す斜視図である。

【図９】 同液晶パネル等の構成を示すＢ−Ｂ’線の断
面図である。

【図１０】 本発明の応用形態に係る液晶パネルの１画
素分の構成を示す平面図である。

【図１１】 実施形態または応用形態に係る液晶パネル
が適用される電子機器の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図１２】 同液晶パネルを適用した電子機器の一例た
るパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。

【図１３】 同液晶パネルを適用した電子機器の一例た
る携帯電話の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１００……液晶パネル １０５……液晶 ２００……（素子）基板 ２０１……絶縁膜 ２０６……偏光板 ２１２……走査線 ２２０……ＴＦＤ ２２２……第１金属膜 ２２４……酸化膜 ２２６……第２金属膜 ２３４……画素電極 ２３６……開口部 ２５０……ＩＣチップ ２６０……ＦＰＣ基板 ２７０……ＴＦＴ ３００……（対向）基板 ３０６……偏光板 ３１２……データ線 ３５０……ＩＣチップ ３６０……ＦＰＣ基板 ４０１……蛍光管 ４０２、４０５……反射板 ４０３……導光板 ４０４……拡散板

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 GA05 GA50 HA04 HA05 JA03 JA07 JB05 JB07 JB12 JB41 KB23 MA05 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA24 MA35 MA37 NA01 NA25 NA27 NA29 PA06 PA12 5C058 AA06 AB03 AB04 BA31 BA35 5C094 AA51 BA03 BA04 BA43 BA44 DA14 DA15 EA04 EA05 EA06 EB02 EB04 EB05 ED11 ED13 ED14 HA08 5G435 BB12 BB15 BB16 CC09 EE27 EE33 FF03 FF05 FF06 FF08 GG24 KK05 LL07

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に液晶が挟持されてなり、
   前記一対の基板のうち、一方の基板には光反射性を有す
   る第１の電極が形成される一方、他方の基板には透明性
   を有する第２の電極が形成された液晶表示装置であっ
   て、 前記第１の電極には、スリット状の開口部が、前記一方
   の基板側における液晶分子の配向方位に対して±１５°
   以内の角度で設けられていることを特徴とする液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】 前記一方の基板側から入射して、他方の
   基板側から出射する光を照射する光源を備えることを特
   徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記開口部の幅は、３μｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記開口部の面積は、当該開口部が設け
   られる第１の電極と前記第２の電極との交差領域の面積
   に対して１０〜２５％であることを特徴とする請求項３
   記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 複数の走査線と、複数のデータ線と、前
   記走査線と前記データ線との交差に対応して配置される
   スイッチング素子とを備え、 前記第１の電極は、前記スイッチング素子に接続されて
   いることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記スイッチング素子は、第１の導電層
   ／絶縁体／第２の導電層の構造を有する二端子型非線形
   素子であることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装
   置。
7. 【請求項７】 前記第１の電極と前記第２の導電層とが
   同一層からなることを特徴とする請求項６記載の液晶表
   示装置。
8. 【請求項８】 前記スイッチング素子は、ゲートが前記
   走査線に、ソースが前記データ線に、ドレインが前記第
   １の電極に、それぞれ接続された三端子型非線形素子で
   あることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 複数の走査線と、複数のデータ線とを備
   え、 前記開口部は、走査線とデータ線との交差領域に対応し
   て、走査線またはデータ線のいずれかに設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９いずれか記載の
    液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。