JP2002277895A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置において、明るい場所では消費
電力が少なく、暗い場所で十分な表示輝度を有する表示
状態を得ることを目的とする。 【解決手段】 このアクティブマトリクス基板は一つの
絵素の中に反射用絵素電極１０と透過用絵素電極１１を
備えており、一つの絵素の中に外部からの光を反射する
反射用絵素電極部分とバックライトの光を透過する透過
用絵素電極部分を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過表示領域と反
射表示領域を備えた液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置としては、互いに交差する
複数本ずつのゲート配線とデータ配線とともに、アモル
ファスＳｉにより構成した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
或いはＭＩＭ素子を基板上に形成したアクティブマトリ
クス型液晶表示装置が知られている。

【０００３】このアクティブマトリクス基板には、光源
としてバックライトを利用する透過型液晶表示装置と、
外部の光を反射して表示に利用する反射型液晶表示装置
がある。

【０００４】これらのアクティブマトリクス型液晶表示
装置において、感光性透明アクリル樹脂などの有機材料
を層間絶縁膜として用い、ゲート配線及びデータ配線に
絵素電極を層間絶縁膜を介して重畳させる高開口率構造
の透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置が開発され
ている。

【０００５】図８（ａ）は、層間絶縁膜として有機絶縁
膜を用いた高開口率構造の反射型液晶表示装置の平面図
であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＦ−Ｆ断面を示す
断面図である。

【０００６】図８に示すアクティブマトリクス型液晶表
示装置は、ゲート配線１、データ配線２、駆動素子３、
ドレイン電極４、補助容量電極５、ゲート絶縁膜６、絶
縁性基板７、コンタクトホール８、層間絶縁膜９、反射
用絵素電極１０、補助容量配線１２とを備えている。

【０００７】図８に示すアクティブマトリクス型液晶表
示装置の反射用絵素電極１０を透明の電極とすることに
より透過型液晶表示装置とすることができる。

【０００８】この高開口率構造に使用する層間絶縁膜９
の材料としては、層間絶縁膜９を介して絵素電極をゲー
ト配線及びデータ配線に重畳させることにより発生する
容量を低減するために、数μｍの厚さで形成することが
容易であること、誘電率が窒化シリコン等と比較して小
さいこと等が要求されており、有機絶縁膜が用いられて
いる。

【０００９】また、この高開口率構造を形成する為に
は、層間絶縁膜９の下層に配設されたドレイン電極４と
層間絶縁膜９の上層に配設された絵素電極の電気的接触
を取るために、層間絶縁膜９にコンタクトホールを形成
する必要があるが、感光性アクリル樹脂を層間絶縁膜９
として用いることにより、液状の樹脂材料をスピン塗布
法により基板に塗布した後、フォトリソ工程にて露光
し、アルカリ性溶液による現像を行うことによりパター
ニングし、コンタクトホールを形成することができるの
で、成膜とパターニングを同時に行うことが可能であ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】バックライトからの光
を表示に利用する透過型液晶表示装置はバックライトを
使用するため消費電力が多く、バッテリーを使用する場
合、連続使用時間が短いという問題点があった。

【００１１】また反射型液晶表示装置は、バックライト
を使用しないため消費電力が少なく、連続使用時間が長
いという長所を持っているが、反射強度が十分ではな
く、暗いところでは使用しにくいという問題点があっ
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板
と、該絶縁性基板上に設けられた複数のゲート配線と、
該ゲート配線と交差する複数のデータ配線と、該ゲート
配線と該データ配線との交差部に設けられた駆動素子
と、該駆動素子に電気的に接続された絵素電極とを有す
るアクティブマトリクス基板と、対向電極が形成された
対向基板と、前記アクティブマトリクス基板と前記対向
基板との間に介在された液晶層と、バックライトとを有
するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、前
記絵素電極は透過用絵素電極のみからなり、前記絵素電
極の前記液晶層とは反対側に反射部が設けられ、１つの
前記絵素電極領域内に、前記バックライトからの光を透
過する透過領域と、外部からの光を反射する反射領域
と、を有することを特徴とする。

【００１３】本発明によれば、明るいところでは反射型
液晶表示装置として使用し、暗い所ではバックライトを
点灯し透過型液晶表示装置として使用できる透過反射切
り替え可能なアクティブマトリクス型液晶表示装置の形
成が可能となる。

【００１４】また、前記反射領域によって外部の光を反
射する部分の面積を、前記透過領域によってバックライ
トの光を透過する部分の面積よりも大きくすれば、透過
領域は、バックライトを消灯しているときはパネルの輝
度に寄与しないが、外部からの光を反射する反射領域は
バックライトの点灯、消灯にかかわらずパネルの輝度に
寄与するため、その面積を大きくすることにより、バッ
クライトの光が消灯したときや輝度が低いときにも表示
の輝度を安定させることができる。

【００１５】また、前記アクティブマトリクス基板と前
記バックライトの間にマイクロレンズを設ければ、反射
部やゲート配線等により遮蔽されるバックライトからの
光を透過領域に集めることができるため、バックライト
自体の輝度を高めなくても、表示装置の輝度を高めるこ
とができる。

【００１６】また、前記ゲート配線又は前記データ配線
と同じ層に前記反射部を形成すれば、反射部を形成する
工程を別に設ける必要が無く、工程数及び製造コストを
増加させることが無い。

【００１７】また、前記ゲート配線と同じ層に形成され
た前記反射部と隣接した絵素のゲート配線を電気的に接
続すれば、反射部の浮遊容量化を防ぐことができ、ドレ
イン電極との間に補助容量を形成することができる。

【００１８】また、前記ゲート配線と同じ層に形成され
た前記反射部に前記対向電極に印加される信号と同じ信
号を入力すれば、反射部の浮遊容量化を防ぐことができ
る。

【００１９】また、前記ゲート配線と同じ層に形成され
た前記反射部とドレイン電極又は透過用絵素電極を重畳
して補助容量を形成すれば、絵素電極に印加される電圧
の補助容量を反射部を利用して形成することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１（ａ）は本発
明の実施形態１のアクティブマトリクス基板の平面図を
示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面の断面図を
示す。

【００２１】アクティブマトリクス基板は、ゲート配線
１、データ配線２、駆動素子３、ドレイン電極４、補助
容量電極５、ゲート絶縁膜６、絶縁性基板７、コンタク
トホール８、層間絶縁膜９、反射用絵素電極１０と透過
用絵素電極１１を備えている。

【００２２】補助容量電極５は、ドレイン電極４と電気
的に接続されており、ゲート絶縁膜６を介してゲート配
線１と重畳し補助容量を形成している。

【００２３】コンタクトホール８は、透過用絵素電極１
１と補助容量電極５を接続するために層間絶縁膜９に設
けられている。

【００２４】このアクティブマトリクス基板は一つの絵
素の中に反射用絵素電極１０と透過用絵素電極１１を備
えており、図２に示すように、一つの絵素の中に外部か
らの光を反射する反射用絵素電極１０部分とバックライ
トの光を透過する透過用絵素電極１１部分を形成してい
る。

【００２５】図２は、図１に示すアクティブマトリクス
基板を用いた液晶表示装置を示す断面図であり、データ
配線２、ドレイン電極４、ゲート絶縁膜６、絶縁性基板
７、層間絶縁膜９、反射用絵素電極１０、透過用絵素電
極１１、カラーフィルター層１３、対向電極１４、液晶
層１５、配向膜１６、偏光板１７、バックライト１８を
有している。

【００２６】バックライト１８の光を透過する透過用絵
素電極１１部分は、バックライトを消灯しているときは
パネルの輝度に寄与しないが、外部からの光を反射する
反射用絵素電極１０部分はバックライトの点灯、消灯に
かかわらずパネルの輝度に寄与するため、透過用絵素電
極１１部分より反射用絵素電極１０部分の面積を大きく
するほうが望ましい。

【００２７】本実施形態では反射用絵素電極１０と透過
用絵素電極１１に同じ信号を入力するために反射用絵素
電極１０を透過用絵素電極１１の上に形成して電気的に
接続しているが、反射用絵素電極１０と透過用絵素電極
１１を電気的に接続せず、別の信号をそれぞれに入力し
別々の表示を行ってもよい。

【００２８】図２の液晶表示装置では反射用絵素電極１
０が形成された領域に入射されるバックライト１８から
の光は、表示光として利用できないため、図３に示す液
晶表示装置の断面図のようにバックライト１８と液晶表
示パネルの間にマイクロレンズ１９とマイクロレンズ保
護層２０を形成し、マイクロレンズ１９により反射用絵
素電極１０が形成されていない透過用絵素電極１１の領
域にバックライト光を集光させ、透過用絵素電極１１を
透過する光の量を増加させ表示の輝度を高めることがで
きる。

【００２９】図４（ａ）は本実施形態の他の例のアクテ
ィブマトリクス基板の平面図を示し、図４（ｂ）は図４
（ａ）のＢ−Ｂ断面の断面図を示しており、図１に対し
て反射用絵素電極１０と透過用絵素電極１１の領域を逆
転させており、反射用絵素電極１０と透過用絵素電極１
１の面積比は適宜変更してもよい。

【００３０】図１のアクティブマトリクス基板と図４の
アクティブマトリクス基板を比べた場合、図１のアクテ
ィブマトリクス基板の方が、駆動素子３の上に反射用絵
素電極１０を形成しており、外部からの光が駆動素子３
に入射することを防ぐことができ、また、透過用絵素電
極１１が絵素の中央に配設されているため集光用のマイ
クロレンズ１９を形成しやすい。

【００３１】本発明では、一つの絵素の中に光を反射す
る部分と透過する部分を形成するために、できるだけ開
口率を上げるほうが望まく、本実施形態では、絵素電極
とゲート配線１及びソース配線３との間に有機絶縁膜か
らなる層間絶縁膜９を介在した高開口率溝造を採用した
が、他の構造を用いてもよい。

【００３２】（実施形態２）図５（ａ）は実施形態２の
アクティブマトリクス基板の平面図を示し、図５（ｂ）
は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面の断面図を示す。

【００３３】実施形態２のアクティブマトリクス型液晶
表示装置は、傾斜部又は凹凸部を形成した層間絶縁膜９
上に反射用絵素電極１０を形成しており、反射用絵素電
極１０によって外部からの光が反射される方向に拡がり
が出るため、視野角を広げることができる。

【００３４】また層間絶縁膜９は、ゲート配線１やデー
タ配線２上で最も厚く、ドレイン電極４上には形成しな
いように傾斜部又は凹凸部を形成すると、ドレイン電極
４と絵素電極１０の電気的接触を取るためのコンタクト
ホールを形成する必要が無く、コンタクトホール部での
急峻な段差のために発生していた液晶分子の配向乱れを
防ぐことができるため、開口率を大きく取れる。

【００３５】ドレイン電極４は透過用絵素電極を兼ねて
おり、ＩＴＯ等からなる透明な電極である。

【００３６】また層間絶縁膜９の傾斜部の傾斜角又は凹
凸部の凹凸ピッチは、配向膜を形成した上でラビング処
理が十分行える程度の角度に抑える必要があり、各々の
ラビング条件及び液晶分子に対して最適化な条件を用い
る。

【００３７】本実施形態においても透過用絵素電極を兼
ねたドレイン電極４部分にマイクロレンズを設け、バッ
クライト点灯時の輝度を増すことができる。

【００３８】（実施形態３）図６（ａ）は実施形態３の
アクティブマトリクス基板の平面図を示し、図６（ｂ）
は図６（ａ）のＤ−Ｄ断面の断面図を示す。

【００３９】本実施形態において、反射用絵素電極１０
はゲート配線１と同じ層に同一工程で形成する。

【００４０】このようにすれば、反射用絵素電極１０を
形成する工程を別に設ける必要が無く、工程数及び製造
コストを増加させることが無い。

【００４１】本実施形態の場合、反射用絵素電極１０
は、駆動素子３のドレイン電極４と接続されておらず、
外部からの光を反射することのみに使われており、液晶
を駆動するための電極としての役割は透過用絵素電極１
１が行う。

【００４２】即ち、反射用絵素電極１０が反射した光の
透過率の制御は、透過用絵素電極１１の電圧によって液
晶層を制御して行う。

【００４３】この際、反射用絵素電極１０に何も信号を
入力していないと、ドレイン電極４若しくは透過用絵素
電極１１との間に浮遊容量が発生するため、反射用絵素
電極１０には表示に悪影響を与えないような信号を入力
することが望ましく、隣接したゲート配線１と接続する
ことにより、浮遊容量化を防ぎ、ドレイン電極４との間
に補助容量を形成することができる。

【００４４】本実施形態においてもマイクロレンズによ
り透過用絵素電極に集光することによりバックライト点
灯時の輝度を増すことができる。

【００４５】本発明でも、一つの絵素の中に光を反射す
る部分と透過する部分を形成するためにできるだけ開口
率を上げるほうが望ましい。

【００４６】それ故本実施形態の構成としては、有機絶
縁膜を層間絶縁膜に使用した高開口率構造を採用した
が、この他の構造を用いてもよい。

【００４７】（実施形態４）図７（ａ）には実施形態４
のアクティブマトリクス基板の平面図を示し、図７
（ｂ）には図７（ａ）のＥ−Ｅ断面の断面図を示す。

【００４８】本実施形態は反射用絵素電極１０をデータ
配線２と同じ層に形成している。

【００４９】このようにすれば、データ配線２を形成す
る際に反射用絵素電極１０を形成することができ、工程
数及び製造コストを増加させることが無い。

【００５０】本実施形態の場合でも層間絶縁膜９を介し
た高開口率構造を採用しているため、実施形態３と同様
に反射用絵素電極１０は外部からの光を反射することの
みに使われており、液晶分子を駆動するための電極とし
ての役割は透過用絵素電極１１のみが行う。

【００５１】ここで本実施形態が実施形態３と異なるの
は、ドレイン電極４と反射用絵素電極が電気的に接続し
た形で形成されている点であり、層間絶縁膜９を形成せ
ずにドレイン電極４を透過用絵素電極として用いる場合
には、反射用絵素電極１０も液晶分子の駆動に寄与す
る。

【００５２】本実施形態においてもマイクロレンズによ
り透過用絵素電極１１に集光することによりバックライ
ト点灯時の輝度を増すことができる。

【００５３】本実施形態でも、一つの絵素の中に光を反
射する部分と透過する部分を形成するためにできるだけ
開口率を上げるほうが望ましい。

【００５４】それ故本実施形態の構成としては、有機絶
縁膜を層間絶縁膜に使用した高開口率構造を採用した
が、他の構成を用いてもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明によると反射型と透過型の切り替
えが可能なアクティブマトリクス型液晶表示装置を形成
できる。

【００５６】これにより使用者が使用状況に合わせて透
過と反射を切り替えることにより、どのような使用状況
でも十分な輝度を出しながらも、消費電力の少なく、長
時間使用可能な液晶表示装置を実現できる。

【００５７】また、明るいところでは反射型液晶表示装
置として使用し、暗いところではバックライトを点灯し
透過型液晶表示装置として使用できる透過反射切り替え
可能なアクティブマトリクス型液晶表示装置の形成が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１のアクティブマトリクス基
板を示す平面図及び断面図である。

【図２】本発明の実施形態１のアクティブマトリクス基
板を示す断面図である。

【図３】本発明のマイクロレンズを備えたアクティブマ
トリクス基板を示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態１のアクティブマトリクス基
板の他の例を示す平面図及び断面図である。

【図５】本発明の実施形態２のアクティブマトリクス基
板を示す平面図及び断面図である。

【図６】本発明の実施形態３のアクティブマトリクス基
板を示す平面図及び断面図である。

【図７】本発明の実施形態４のアクティブマトリクス基
板を示す平面図及び断面図である。

【図８】従来の液晶表示装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ゲート配線 ２ データ配線 ３ 駆動素子 ４ ドレイン電極 ５ 補助容量電極 ６ ゲート絶縁膜 ７ 絶縁性基板 ８ コンタクトホール ９ 層間絶縁膜 １０ 反射用絵素電極 １１ 透過用絵素電極 １２ 補助容量配線 １３ カラーフィルター層 １４ 対向電極 １５ 液晶層 １６ 配向膜 １７ 偏光板 １８ バックライト １９ マイクロレンズ ２０ マイクロレンズ保護層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板と、該絶縁性基板上に設けら
   れた複数のゲート配線と、該ゲート配線と交差する複数
   のデータ配線と、該ゲート配線と該データ配線との交差
   部に設けられた駆動素子と、該駆動素子に電気的に接続
   された絵素電極とを有するアクティブマトリクス基板
   と、対向電極が形成された対向基板と、前記アクティブ
   マトリクス基板と前記対向基板との間に介在された液晶
   層と、バックライトとを有するアクティブマトリクス型
   液晶表示装置において、 前記絵素電極は透過用絵素電極のみからなり、 前記絵素電極の前記液晶層とは反対側に反射部が設けら
   れ、 １つの前記絵素電極領域内に、前記バックライトからの
   光を透過する透過領域と、外部からの光を反射する反射
   領域と、を有することを特徴とするアクティブマトリク
   ス型液晶表示装置。