JP2001242474A - アクティブマトリクス駆動液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細の表示においても高い開口率が得ら
れ、明るい表示が可能な反射型の液晶表示装置を提供す
る。 【解決手段】 基板上に複数の薄膜トランジスタ３が形
成され、この薄膜トランジスタ３には画素電極６が接続
されている。画素電極６の下層には絶縁膜を介して高い
反射率を有する対向電極８が配置されている。そして本
発明では、画素電極６を複数の細長い透明電極膜で構成
して、同じ画素内における透明電極膜間の間隔と、隣り
合う画素間でそれぞれ端部に配置された透明電極膜間の
間隔とを略等しくする。また、隣り合う画素電極６間に
対向電極８を配置して、隣り合う画素電極８に同じ電圧
を与える構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に係
り、特にアクティブマトリクス駆動による反射型の液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型液晶表示装置は、例えば特
開平６−１１７１１号公報に記載されているように、透
明電極からなる基板と金属電極からなり光を反射する基
板との間に液晶が挿入された液晶素子と、この液晶素子
の光の入射側に配置された偏光板と、液晶素子と偏光板
との間に配置された位相板とを備えている。

【０００３】また、アクティブマトリクス駆動の反射型
液晶表示装置は、金属電極からなる前記基板上に互いに
平行に配列された複数の走査電極線と、この走査電極線
に直交し、互いに平行に配列された複数の信号電極線と
を備えている。そして、走査電極線と信号電極線の交点
に設けた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のゲートには走査
電極線が接続され、ドレインには信号電極線が接続さ
れ、ソースには画素毎に独立して設けた前記金属電極が
接続されている。金属電極にはＴＦＴを介して走査電極
線の電圧に応じて信号電極線の電圧が書き込まれた後、
保持されるため、各画素の液晶には独立した電圧を印加
することができる。これにより、任意の表示が可能とな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のアクティブマトリクス駆動の反射型液晶表示装置で
は、単位画素領域における表示に寄与する領域の割合
（開口率）が小さくなるという問題がある。単位画素領
域においては、ＴＦＴ、走査電極線、信号電極線の部分
は表示に寄与していない。ＴＦＴ、走査電極線、信号電
極線の領域の低減には限界があるため、表示が高精細に
なり単位画素領域が小さくなると、開口率は低下してし
まう。このことを図８を用いて説明する。

【０００５】図８は、従来技術による反射型液晶表示装
置の画素周辺の平面図である。図８に示すように、各画
素は隣り合う２本の走査電極線１と、隣り合う２本の信
号電極線２に概略囲まれた領域内に配置されている。走
査電極線１は図の左右方向に配置され、上下方向に複数
本設けられている。また、信号電極線２は上下方向に配
置され、左右方向に複数本設けられている。走査電極線
１及び信号電極線２は金属膜で形成されている。

【０００６】画素電極１０は光の反射率の高いＡｌ膜で
形成され、コンタクトホール５を介して薄膜トランジス
タＴＦＴ３のソース電極４と電気的に接続されている。
そして、画素電極１０と対向基板に設けたＩＴＯ透明面
電極に電圧を印加して、液晶の光学的な状態を制御し表
示が行われる。

【０００７】上記従来の反射型液晶表示装置では、斜線
で示した隣り合う画素電極１０間は電圧が印加されず、
表示には寄与していない。このため、開口率は非常に低
く、図８の場合、開口率は７９％である。

【０００８】なお、特開平６−７５２３８号公報や特開
平１１−２０２３５６号公報には、開口率を高くした液
晶表示装置が記載されているが、これらの液晶表示装置
は透過型の液晶表示装置に関するもので、反射型の液晶
表示装置で開口率の向上を図ったものはない。

【０００９】本発明の課題は、高精細の表示においても
高い開口率が得られ、明るい表示が可能なアクティブマ
トリクス駆動液晶表示装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、基板上に形成された複数の薄膜トランジ
スタと、薄膜トランジスタに接続された画素電極と、画
素電極の下層に絶縁膜を介して該画素電極に対向配置さ
れた対向電極と、画素電極上に配置された液晶層と、液
晶層の上部を覆う透明基板とを備え、画素電極と対向電
極の間に印加した電圧によって、画素電極の周辺に生じ
る電界により液晶層を動作させて表示を行うアクティブ
マトリクス駆動液晶表示装置において、画素電極を複数
の細長い電極で構成して、同じ画素内における細長い電
極間の間隔と、隣り合う画素間でそれぞれ端部に配置さ
れた細長い電極間の間隔とを略等しくし、かつ隣り合う
画素電極間に対向電極を配置して、隣り合う画素電極に
は同電圧が与えられることを特徴としている。

【００１１】上記構成によれば、画素の端部に配置され
た細長い電極の周辺においても、同じ画素内における細
長い電極の周辺と同じ電界を生じさせることができ、隣
り合う画素の間の液晶も動作させることができる。これ
により、開口率が向上して、明るい表示が可能となる。

【００１２】また、本発明は、同じ画素内では、複数の
細長い電極は当該電極の各々に設けられたコンタクトホ
ールを介して、対向電極に対して画素電極の反対側に設
けられたソース電極に接続され、かつソース電極が薄膜
トランジスタのソースに接続されていることを特徴とし
ている。

【００１３】同じ画素の細長い電極は、同一の電位とす
るために互いに電気的に接続される必要がある。しか
し、これを細長い電極と同層で接続したのでは、すなわ
ち、櫛歯型の電極を用いたのでは、接続部には所望の電
界は印加されず、接続部の液晶は動作せず、接続部の面
積に応じて開口率は低下してしまう。上記のように構成
すれば、同じ画素内の細長い電極は、コンタクトホール
を介して対向電極の反対側の層で薄膜トランジスタに接
続されことになる。これにより、接続部は細長い電極の
周辺に生じる電界に影響を与えることはなく、より広い
領域の液晶を動作させることが可能となる。

【００１４】また、本発明では、薄膜トランジスタのド
レインには信号線が接続され、この信号線はソース電極
と同層の金属膜をパターニングすることによって分離し
て形成され、かつ信号線及びソース電極は屈曲した形状
となっている。

【００１５】また、上記細長い電極は透明導電膜で形成
されている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１を示して
おり、反射型液晶表示装置の一画素とその周辺の平面図
である。図１に示すように，各画素は、隣り合う２本の
走査電極線１と、隣り合う２本の信号電極線２とにより
概略囲まれた領域内に配置されている。走査電極線１は
図の左右方向に配置され、上下方向に複数本設けられて
いる。信号電極線２は図の上下方向に配置され、左右方
向に複数本設けられている。走査電極線１及び信号電極
線２は金属膜で形成されている。

【００１７】画素電極６は１画素あたり５本の細長いＩ
ＴＯ透明導電膜で形成され、それぞれコンタクトホール
５を介して、薄膜トランジスタＴＦＴ３のソースに接続
されたソース電極４と電気的に接続されている。そし
て、走査電極線１は各画素ごとに設けたＴＦＴ３のゲー
トに印加する電圧を供給し、また、信号電極線２はＴＦ
Ｔ３を介して各画素の画素電極６に印加する信号電圧を
供給する。

【００１８】画素電極６の下層にはコンタクトホール５
及びその周辺と図１に斜線で示した領域を除き、絶縁膜
を介して対向電極８が配置されている。対向電極８には
光の反射率が高いＡｌ膜が用いられている。対向電極８
はコンタクトホール５及びその周辺にのみ穴の開いた面
電極である。

【００１９】次に、図１に示したＡ−Ｂ、Ｃ−Ｄ、及び
Ｅ−Ｆに沿った断面について説明する。図２はＡ−Ｂに
沿った断面図、図３はＣ−Ｄに沿った断面図、図３はＥ
−Ｆに沿った断面図である。図において、下側のＴＦＴ
基板１１上には、走査電極線１に用いる金属膜、ＴＦＴ
３のゲート絶縁膜１３、信号電極線２及びソース電極４
に用いる金属膜、対向電極８と信号電極線２及びソース
電極４を絶縁する絶縁膜１４、対向電極８に用いる金属
膜、対向電極８と画素電極６を絶縁するための絶縁膜１
５、画素電極６に用いるＩＴＯ透明電極がそれぞれパタ
ーニングされ、順次積層されている。上側の対向基板１
２にはガラス基板が用いられている。ＴＦＴ基板１１と
対向基板１２を対向させた間には液晶７が挿入され、液
晶パネルが形成されている。さらに、液晶パネルには位
相板２１、偏光板２２が積層されている。

【００２０】本実施の形態においては、液晶に電圧を印
加しない状態で黒表示、印加した状態で白表示になるよ
うに、位相板２１としてλ／２波長板を用い、液晶７は
ホモジニアス配向で液晶層のΔｎｄの値が概略λ／４と
なるように設定されている。また、位相板２１の光学軸
と偏光板２２の吸収軸のなす角度が４５度、位相板２１
の光学軸と液晶７の配向方向がなす角度が９０度になる
ように設定されている。ただし、液晶７、位相板２１、
偏光板２２の設定はこの条件には限られず、黒表示状態
で、偏光板２２側から入射した光が反射板を兼ねる対向
電極８に到達したときに、光の波長に関わらず概略円偏
光となるように選べばよい。

【００２１】各画素の画素電極６と対向電極８との間に
印加される電圧に応じて画素電極６の周辺に発生する電
界により各画素領域の液晶７の光学的な状態を制御し、
表示を行う。この時、図１に示すＴＦＴ３ａに接続され
た画素電極６と、ＴＦＴ３ｂに接続された画素電極６の
電圧が同一であれば、これらの画素電極６の間の画素間
領域９にも対向電極８が配置してあるため、画素間領域
９における電界の状態は、ＴＦＴ３ａに接続された画素
電極６の前記細長いＩＴＯ透明導電膜間及びＴＦＴ３ｂ
に接続された画素電極６の前記細長いＩＴＯ透明導電膜
間の電界の状態と同じになる。すなわち、ＴＦＴ３ａに
接続された画素もＴＦＴ３ｂに接続された画素も黒表示
であれば画素間領域９も黒表示となり、白表示であれば
画素間領域も白表示となる。

【００２２】以上のようにして、画素間領域９も駆動さ
せることが可能となり、開口率の高い反射型液晶表示装
置を実現することができる。図１では、斜線で示す部分
以外は表示に寄与することになる。本実施の形態の場
合、高精細に対応する反射型液晶表示装置として、図１
に示すように１画素の領域を４５μｍ×４５μｍと非常
に小さくした。同層の膜の間隔が５μｍとなるプロセス
を用いたため、画素電極６の前記細長いＩＴＯ透明導電
膜の幅は４μｍ、電極間隔は５μｍとした。本実施の形
態の場合、表示に寄与する部分の割合、すなわち、開口
率は８９％と高い値が実現できた。画素電極６の前記細
長いＩＴＯ透明導電膜の幅および間隔は、用いる液晶材
料によって変わる。これは、液晶材料によって最大透過
率を達成する電界強度が異なるため、液晶材料に応じて
設定し、最大透過率が得られるようにするためである。

【００２３】本実施の形態では、ソース電極４が画素電
極６のそれぞれの前記細長いＩＴＯ透明導電膜を接続す
るように図１の左右方向に配置されている。そのため、
同じ層で形成される信号電極線２との間隔をプロセスで
制限される５μｍ以上に保つように、ソース電極４の形
状を途中で屈曲させて前記隣り合う画素のソース電極４
の間隔を広げ、さらに、前記隣り合う画素のソース電極
４との間を５μｍの間隔を保つように信号電極線２を屈
曲させている。

【００２４】また、本実施の形態では、対向電極８とし
てＡｌ膜を用いたが、ＩＴＯなどの透明な導電膜を用い
れば透過型の液晶表示装置にも適用が可能で、開口率を
向上させることができる。

【００２５】本実施の形態によれば、隣り合う画素の間
の領域も表示に寄与させることが可能であり、開口率が
高く表示の明るい反射型液晶表示装置を実現することが
できる。

【００２６】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２であり、反射型液晶表示装置の一画素とその周辺を
示した平面図である。実施の形態１では、画素電極６の
細長いＩＴＯ透明導電膜はコンタクトホール５を介して
ソース電極４により互いに接続されていたが、本実施の
形態においては、前記細長いＩＴＯ透明導電膜は同じ層
で接続され、画素電極６の構造は櫛歯型になっている。
このように構成すると、ソース電極４を左右方向に配置
する必要がないため、実施の形態１のように信号電極線
２を屈曲させる必要はなく、図５に示すようにストライ
プ状の信号電極線２を用いることができる。

【００２７】本実施の形態によれば、実施の形態１に比
べて信号電極線２の長さを短くすることができ、信号電
極線２での電気抵抗を低減することができる。また、画
素電極６以外の構成は実施の形態１と同様で、画素間領
域９も表示に寄与し、高い開口率が実現できる。なお、
本実施の形態の場合、画素電極６の前記細長いＩＴＯ透
明電極を互いに接続する部分には所望の電圧が印加され
ないため、この部分は表示には寄与せず、実施の形態１
に比べると開口率は少し低い値になる。

【００２８】以上のように、本実施の形態の場合も、隣
り合う画素の間の領域を表示に寄与させることが可能で
あり、開口率が高く表示の明るい反射型液晶表示装置を
実現することができる。

【００２９】（実施の形態３）図６は本発明の実施の形
態３であり、半透過型液晶表示装置の一画素とその周辺
を示した平面図である。本実施の形態では、図６に示す
ように、対向電極８に長方形の開口部１８が設けられて
いる。この開口部１８は、画素電極６の細長いＩＴＯ透
明導電膜と重なる領域に形成されている。すなわち、画
素電極６の下層には、コンタクトホール５及びその周辺
と長方形の開口部１８を除き、絶縁膜を介して対向電極
８が配置されている。対向電極８には、実施の形態１の
場合と同様に、光の反射率が高いＡｌ膜が用いられてい
る。

【００３０】なお、開口部１８の形状は、図６のような
長方形とは限らず、他の形状でも良い。また、開口部１
８の位置は、図６に示した位置に限らず他の位置、すな
わち、前記細長いＩＴＯ導電膜の周辺に生じる電界に影
響を与えない位置、具体的には、対向電極８に開けた開
口部１８の領域が前記細長いＩＴＯ導電膜の端に重なら
なければよい。

【００３１】次に、図７は図６のＥ’−Ｆ’に沿った断
面図である。なお、図６のＡ−Ｂに沿った断面は図２と
同じであり、Ｃ−Ｄに沿った断面は図３と同じである。
図７において、下側のＴＦＴ基板１１上には、走査電極
線１に用いる金属膜、ＴＦＴ３のゲート絶縁膜１３、信
号電極線２及びＴＦＴ３のソース電極４に用いる金属
膜、対向電極８と信号電極２及びソース電極４を絶縁す
る絶縁膜１４、対向電極８に用いる金属膜、対向電極８
と画素電極６を絶縁するための絶縁膜１５、画素電極６
に用いるＩＴＯ透明電極がそれぞれパターニングされ、
順次積層されている。上側の対向基板１２にはガラス基
板が用いられている。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２を
対向させた間に液晶７が挿入されており、液晶パネルを
形成している。液晶パネルの上側には、位相板２１、偏
光板２２が積層されている。また、液晶パネルの下側に
は、λ／４波長板２４、偏光板２３が積層され、偏光板
２３の下側に光源２５が設置される。

【００３２】本実施の形態においても、実施の形態１の
場合と同様に、反射型で表示する場合に、液晶に電圧を
印加しない状態で黒表示、印加した状態で白表示になる
ように、位相板２１としてλ／２波長板を用い、液晶７
はホモジニアス配向で液晶層のΔｎｄの値が概略λ／４
となるように設定されている。また、位相板２１の光学
軸と偏光板２３の吸収軸のなす角度が４５度、位相板２
１の光学軸と液晶７の配向方向がなす角度が９０度にな
るように設定されている。ただし、液晶７、位相板２
１、偏光板２３の設定はこの条件には限られず、黒表示
状態で、偏光板２２から入射した光が反射板を兼ねる対
向電極８に到達したときに、光の波長に関わらず概略円
偏光となるように選べばよい。

【００３３】このように構成することにより、本実施の
形態の半透過型液晶表示装置は、対向電極８の長方形の
開口部１８以外の部分を反射板とし、実施の形態１と同
様に動作するので、反射型の表示を実現することができ
る。

【００３４】さらに、光源２５を点灯すれば、液晶に電
圧を印加しない状態で黒表示、印加した状態で白表示と
なる透過型の表示を実現することができる。光源２５か
ら発せられた光は偏光板２３及びλ／４波長板２４を透
過後に円偏光となる。すなわち、対向電極８に設けた長
方形の開口部１８から液晶７に入射する光は円偏光とな
る。前記の反射型表示を行ったときに電圧を印加しない
状態で黒表示を実現するための液晶、位相板、偏光板の
設定は、液晶７に電圧を印加しない状態で、対向電極８
側から液晶７に入射する光が円偏光である時に、黒表示
を実現する条件と同一であるため、透過型の表示として
も黒表示の実現が可能である。また、電圧を印加した際
には、前記液晶の状態は前記設定と異なるため、光源２
５から発せられた光は偏光板２２を透過し、白表示とな
る。

【００３５】本実施の形態によれば、隣り合う画素の間
の領域も表示に寄与させることが可能であり、開口率が
高く表示の明るい反射型、透過型兼用の半透過型液晶表
示装置を実現することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精細の表示においても高い開口率が得られるので、明
るい反射型液晶表示装置、及び反射型・透過型兼用の半
透過型液晶表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による反射型液晶表示装
置の構成図である。

【図２】図１のＡ−Ｂに沿った断面図である。

【図３】図１のＣ−Ｄに沿った断面図である。

【図４】図１のＥ−Ｆに沿った断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２による反射型液晶表示装
置の構成図である。

【図６】本発明の実施の形態３による半透過型液晶表示
装置の構成図である。

【図７】図６のＥ’−Ｆ’に沿った断面図である。

【図８】従来技術による反射型液晶表示装置の構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 走査電極線 ２ 信号電極線 ３ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ） ４ ソース電極 ５ コンタクトホール ６ 画素電極 ７ 液晶 ８ 対向電極 ９ 画素間領域 １１ ＴＦＴ基板 １２ 対向基板 １３ ゲート絶縁膜 １４，１５ 絶縁膜 １７ アモルファスシリコン １８ 開口部 ２１ 位相板 ２２，２３ 偏光板 ２４ λ／４波長板 ２５ 光源

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 JA24 JA46 JB05 JB06 JB07 JB56 KB14 KB25 NA07 PA12 5C094 AA10 BA03 BA43 CA19 CA24 DA14 DA15 EA04 EA07 EB02 EB05 ED14 FB12 FB15 5F110 AA30 BB01 CC07 GG02 GG15 HL07 NN72 QQ01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された複数の薄膜トランジ
   スタと、該薄膜トランジスタに接続された画素電極と、
   前記画素電極の下層に絶縁膜を介して対向配置された対
   向電極と、前記画素電極上に配置された液晶層と、該液
   晶層の上部を覆う透明基板とを備え、前記画素電極と前
   記対向電極の間に印加した電圧によって、前記画素電極
   の周辺に生じる電界により前記液晶層を動作させて表示
   を行うアクティブマトリクス駆動液晶表示装置におい
   て、 前記画素電極を複数の細長い電極で構成して、同じ画素
   内における細長い電極間の間隔と、隣り合う画素間でそ
   れぞれ端部に配置された細長い電極間の間隔とを略等し
   くし、かつ隣り合う画素電極間に前記対向電極を配置し
   て、隣り合う前記画素電極には同電圧が与えられること
   を特徴とするアクティブマトリクス駆動液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のアクティブマトリクス
   駆動液晶表示装置において、 同じ画素内では、前記複数の細長い電極は、当該電極の
   各々に設けられたコンタクトホールを介して、前記対向
   電極に対して前記画素電極の反対側に設けられたソース
   電極に接続され、かつ前記ソース電極が前記薄膜トラン
   ジスタのソースに接続されていることを特徴とするアク
   ティブマトリクス駆動液晶表示装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のアクティブマトリクス
   駆動液晶表示装置において、 前記薄膜トランジスタのドレインには信号線が接続さ
   れ、該信号線は前記ソース電極と同層の金属膜をパター
   ニングすることによって分離して形成され、かつ前記信
   号線及び前記ソース電極は屈曲した形状であることを特
   徴とするアクティブマトリクス駆動液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載のアクティブマト
   リクス駆動液晶表示装置において、 前記細長い電極は透明導電膜で形成されていることを特
   徴とするアクティブマトリクス駆動液晶表示装置。