JP2003167261A

JP2003167261A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003167261A
Application number: JP2001367547A
Authority: JP
Inventors: Yuko Hashimoto; 祐子橋本; Masakatsu Tominaga; 真克冨永; Masanori Takeuchi; 正典武内; Nobuyoshi Nagashima; 伸悦長島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】プロセスの増加や変更、マスク枚数の増加を
伴うことなく、高コントラストかつ高信頼性を有するア
クティブマトリクス液晶表示装置を提供すること。【解決手段】反射電極１１の行方向端部がソース配線
１２の端部よりも距離ｔだけ隣接する反射電極側に延出
している。距離ｔは、反射電極１１の間隙からの光Ｌ
が、高反射率を有するソース配線１２と反射電極１１の
裏面との間で多重反射をおこしてチャネル領域７ａに到
達しないように決定される。これにより、絶縁層１０に
入射した光がソース配線１２に達せず、多重反射光がチ
ャネル領域７ａに到達すること可能性が低い。ソース配
線１１が露出しないことにより、ソース配線１１自体か
らの直接反射光を防ぐことができるので、縦シャドー
（縦縞状の表示不良）やコントラスト低下を防ぎ、黒の
しまった高コントラストの表示が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴと称する）等のスイッチング素子を用い
たアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。特
に、画素電極に金属膜等からなる反射電極を用いた反射
型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型で軽量、かつ低消費電力であ
る利点を有するディスプレイとして液晶表示装置が注目
を集めている。なかでも、各画素毎にＴＦＴ等のアクテ
ィブ素子を設け、各画素を制御したアクティブマトリク
ス型液晶表示装置は、解像度に優れ、鮮明な画像が得ら
れる等の理由から、特に注目されている。

【０００３】アクティブマトリクス型液晶表示装置に
は、画素電極にＩＴＯ等の透明導電性薄膜を用いた透過
型液晶表示装置と、画素電極に金属膜等からなる反射電
極を用いた反射型液晶表示装置とがある。なかでも、バ
ックライトの不要な反射型液晶表示装置は、近年、情報
携帯端末用途等の分野で省電力化の要求に従って開発が
行われている。また、より高精細化の進む投写型液晶プ
ロジェクタなどの分野でも、トランジスタ上に画素電極
を形成でき、画素数によらず高開口率が実現可能な装置
として、反射型液晶表示装置が有利であるといえる。

【０００４】ところで、ＴＦＴの活性層となる半導体薄
膜には、非晶質シリコン薄膜または多結晶シリコン薄膜
が用いられる。これらの半導体膜に強い光が照射される
と光電流が発生することにより、ＴＦＴのオフ時のリー
ク電流が増加し、表示のコントラスト等を劣化させると
いう問題点がある。この光によるＴＦＴ特性の違いを図
１８に示す。

【０００５】透過型のアクティブマトリクス型液晶表示
装置に用いられるＴＦＴは、常にバックライトからの強
い光に晒されるだけでなく、バックライト光以外の外部
からの入射光もＴＦＴに到達することがある。そこで、
従来はＴＦＴが形成された素子基板に対向する基板、す
なわちカラーフィルタおよび対向電極が形成された基板
側に、カラーフィルタの各色の境を形成する所謂ブラッ
クマトリクスと呼ばれる遮光膜が設けられる。また、ブ
ラックマトリクスをＴＦＴ上にも設けることにより、外
部光の照射からＴＦＴを効果的に防御することができ
る。

【０００６】一方、反射型液晶表示装置の場合は、ＴＦ
Ｔに接続される金属膜等からなる反射電極がＴＦＴを覆
うように設けられる。したがって、外部からの入射光が
ＴＦＴに直接到達する可能性が小さいので、透過型液晶
表示装置に比べて、リーク電流が増大するなどのＴＦＴ
特性が劣化することが少ないはずである。しかしなが
ら、隣り合う反射電極の間隙から入射する光が、直接ま
たは多重反射の後にＴＦＴに到達することが考えられ
る。特に、近年用いられているフロントライト付の反射
型液晶表示装置では、光の干渉による表示品位の低下を
避けるために、光散乱性の偏光板を用いることが多く、
このような場合にはさらに前述の間隙からの光入射の可
能性が高くなる。

【０００７】図１６は、従来の反射型液晶表示装置にお
けるアクティブマトリクス基板のＴＦＴ近傍の平面図で
あり、図１７は、図１６のXVII−XVII線断面図である。
図１７に示すように、隣り合う反射電極１１の間隙から
の入射光Ｌ１が、半導体層７のチャネル領域７ａに到達
することがある。チャネル領域７ａに光が当ることによ
り、光励起によるキャリアが発生し、ＴＦＴがオフのと
きのオフ電流（光リーク電流）が増加する。このオフ電
流が増加すると、閾値電圧Vth が大きくなり、表示がか
すむ（光かすみ）などのコントラストの低下や信頼性に
問題が生じる。明るい外光の下でより高表示品位となる
べき反射型液晶表示装置においては、これは非常に重大
な問題となる。

【０００８】また、反射型液晶表示装置では、ＴＦＴは
Al膜などからなる反射電極の下に設けられるので、透過
型液晶表示装置と比べて、所謂ブラックマトリクスでＴ
ＦＴ部を遮光する等の工夫が不要であった。しかし、反
射電極１１として、高反射率を持つAlなどの金属膜を用
い、さらにバスライン（ソース配線１２またはゲート配
線１３）として、比抵抗の低い、同じく高反射率をもつ
Al等の金属膜を用いると、入射光Ｌ２がバスラインで反
射され、さらに反射電極１１の裏面で反射された多重反
射光がチャネル領域７ａに到達することがある。したが
って、入射光Ｌ１がチャネル領域７ａに直接到達する場
合と同様に、コントラストの低下や信頼性に問題が生じ
る。

【０００９】これらの問題を解決するために、たとえば
特開平7-120744号公報、特開平10-301142 号公報に示さ
れる、遮光層を光路にあたる部分に設置する方法や、特
開平9-211493号公報のように配線や反射板、絶縁層に反
射防止膜を設ける方法が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、反射
型液晶表示装置の場合は、反射電極がＴＦＴを覆うよう
に配置されているので、外部からの入射光が直接ＴＦＴ
に到達する可能性は低い。しかし、光散乱性の偏光板を
用いた場合、散乱光はより大きな入射角を持ち得るの
で、ＴＦＴ部への光の到達が可能となる場合がある。

【００１１】また、隣り合う反射電極の間隙からの入射
光が金属材料からなるバスラインによって反射し、さら
に反射電極の裏面側との間で多重反射することによっ
て、ＴＦＴに到達するような場合も考えられる。特に、
低抵抗かつプロセス加工性の点からも有用である、Alな
どの高反射率をもつ金属をソース配線に用いる場合は、
多重反射による光の入射の影響は大きくなる。

【００１２】さらに、ソースバスライン自体からの直接
反射が大きければ、反射電極間の望みの電界が液晶層に
印加されていない部分が表示として認識される。その結
果、反射型液晶表示装置においては、ソースバスライン
上に所謂ブラックマトリクスと呼ばれる遮光膜を通常は
用いないので、コントラスト低下の原因となる。

【００１３】まず、特開平7-120744号公報に示される液
晶表示装置では、ＴＦＴ側のガラス基板に層間絶縁層を
介し、画素電極間隙部をふさぐようにAlNxによる遮光層
を配置する。このことにより、光源からの直接光および
液晶層内で生じる散乱光のいずれもが半導体部分に入射
するのを防止し、スイッチング素子に光リーク電流が生
じるのを防止できる。また信号線や走査線による反射も
生じない。

【００１４】しかしながら、この方法では、信号線と画
素電極の間に、遮光層とその上下に２種の層間絶縁層が
必要となり、遮光層のパターン作製のためのマスクも必
要となる。

【００１５】特開平10-301142 号公報に示される液晶表
示装置では、反射電極の裏面で多重反射することを防止
するために、信号線の上層に絶縁性の第１の平坦化膜を
介して、一部または全体が黒色化された透明導電性膜
（以下、黒色化膜という。）を形成し、その上に絶縁性
の第２の平坦化膜および反射電極を形成する。この黒色
化膜を効果的に配置することにより、光の入射自体も阻
止することができる。

【００１６】しかし、この方法においても、２種の平坦
化膜と、黒色化膜との作成のために、工程数の増加を伴
い、また黒色化膜作製のためのマスクが必要となる。さ
らに、反射電極の間隙をふさぐように黒色化膜を配置す
る場合、反射電極のエッチング工程で、反射電極と導電
性の黒色化膜とが接続する危険性があり、隣接する絵素
間でリークするおそれがある。

【００１７】特開平9-211493号公報に示される液晶表示
装置では、隣り合う画素電極間に、反射防止層や光散乱
層などの反射制御手段を設ける。反射制御手段として、
ソース配線上に画素電極より低反射率の物質からなる層
を形成することにより、反射率を抑制することが記載さ
れている。同様に特開2000-206519 における液晶表示装
置では、反射電極の下部に全面黒色遮光膜を設けるもの
である。これらいずれの方法でも、プロセスの増加や変
更、またはマスク枚数の増加が必要となる。

【００１８】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、プロセスの増加や変更、マスク枚数
の増加を伴うことなく、高コントラストかつ高信頼性を
有するアクティブマトリクス液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の局面の液
晶表示装置は、マトリクス状に複数のスイッチング素子
が形成されたアクティブマトリクス基板と、前記アクテ
ィブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記両基板
間に介在する液晶層とを備える液晶表示装置であって、
前記スイッチング素子は、半導体層と、前記半導体層に
それぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、前記
両電極間における前記半導体層のチャネル領域を開閉制
御するゲート電極とを有し、前記アクティブマトリクス
基板は、相互に並行に延び、前記ソース電極に接続され
る複数のソース配線と、前記ソース配線が延びる方向に
対して角度をなして相互に並行に延び、前記ゲート電極
に接続される複数のゲート配線とを有し、前記ドレイン
電極は、前記スイッチング素子を被覆する絶縁層上に形
成された反射電極と、前記絶縁層に開口されたコンタク
トホールを介して、電気的に接続されており、前記反射
電極が形成される領域は、少なくとも前記スイッチング
素子近傍における前記ソース配線または前記ゲート配線
の領域を含む、液晶表示装置である。これにより、ＴＦ
Ｔなどのスイッチング素子への光の入射を防止し、また
は光量を減少させることができる。

【００２０】本発明の第１の局面の液晶表示装置は、前
記反射電極の端部が、少なくとも前記スイッチング素子
近傍における前記ソース配線または前記ゲート配線の端
部よりも、前記絶縁層の膜厚以上の距離だけ、隣接する
前記反射電極側に延出することが望ましい。

【００２１】本発明の第２の局面の液晶表示装置は、マ
トリクス状に複数のスイッチング素子が形成されたアク
ティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基
板に対向する対向基板と、前記両基板間に介在する液晶
層とを備える液晶表示装置であって、前記スイッチング
素子は、半導体層と、前記半導体層にそれぞれ接するソ
ース電極およびドレイン電極と、前記両電極間における
前記半導体層のチャネル領域を開閉制御するゲート電極
とを有し、前記アクティブマトリクス基板は、相互に並
行に延び、前記ソース電極に接続される複数のソース配
線と、前記ソース配線が延びる方向に対して角度をなし
て相互に並行に延び、前記ゲート電極に接続される複数
のゲート配線とを有し、前記ドレイン電極は、前記スイ
ッチング素子を被覆する絶縁層上に形成された反射電極
と、前記絶縁層に開口されたコンタクトホールを介し
て、電気的に接続されており、前記ソース電極または前
記ゲート電極は、前記半導体層に接する電極部と、前記
電極部よりも幅が狭く、かつ前記電極部と前記ソース配
線または前記ゲート配線とを連結する連結部と、からな
り、前記ソース配線または前記ゲート配線から前記電極
部までの距離は、前記ソース配線または前記ゲート配線
と前記反射電極とによる多重反射光が到達する、前記ソ
ース配線または前記ゲート配線からの距離よりも長い、
液晶表示装置である。これにより、反射板としても作用
するソース配線またはゲート配線と反射電極とによる多
重反射光がＴＦＴなどのスイッチング素子へ入射するの
を防止し、または多重反射光の光量を減少させることが
できる。また、ソース配線またはゲート配線の形成領域
と、反射電極の形成領域とを重畳させないことにより、
電界で制御されない部分の液晶層を通る反射光を減少さ
せることができる。

【００２２】本発明の第１および第２の局面の液晶表示
装置は、前記対向基板上に光散乱性の偏光板が積層され
ていても良い。

【００２３】本発明の第１および第２の局面の液晶表示
装置は、前記チャネル領域と前記ソース配線または前記
ゲート配線との間の領域における前記反射電極は、表面
が平坦であることが望ましい。これにより、凹凸を持つ
反射電極の裏面での乱反射光がスイッチング素子に到達
することを阻止することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
による実施形態を説明する。なお、以下の実施形態で
は、反射型の液晶表示装置について説明するが、本発明
の液晶表示装置は、反射領域が透過領域（透過モードで
表示を行う領域）と反射領域（反射モードで表示を行う
領域）とに分割された両用型液晶表示装置、半透過反射
電極を用いた半透過反射型液晶表示装置に本発明の液晶
表示装置を適用することもできる。

【００２５】（実施形態１）本発明の第１の局面の液晶
表示装置の実施形態について説明する。図１は、本実施
形態の液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板
上の一画素の平面図であり、図２は、図１のＴＦＴ近傍
を拡大した平面図であり、図３は、図２のIII −III 線
断面図である。実施形態１の液晶表示装置は、アクティ
ブマトリクス基板１と、アクティブマトリクス基板１に
対向する対向基板２と、両基板１，２間に介在する液晶
層３とを備える。アクティブマトリクス基板１は、ガラ
ス基板などの絶縁性基板４上にマトリクス状に形成され
た複数のスイッチング素子を有する。本実施形態のスイ
ッチング素子はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）である。そ
れぞれのＴＦＴは、ガラス基板などの絶縁性基板４上に
形成されたゲート電極５と、ゲート電極５および絶縁性
基板４を覆う絶縁層６と、ゲート電極５を覆う、ａ−Ｓ
ｉ層からなる半導体層７と、半導体層７の一部を覆うソ
ース電極８およびドレイン電極９とを有する。さらに、
それぞれのＴＦＴは絶縁層１０で覆われ、絶縁層１０上
に反射電極１１が形成されている。反射電極１１は、絶
縁層１０に開口されたコンタクトホール１０ａを介し
て、ドレイン電極９と電気的に接続されている。

【００２６】アクティブマトリクス基板１の絶縁性基板
４上には、相互に並行に延び、ソース電極８に接続され
る複数のソース配線１２と、相互に並行に延び、ゲート
電極５に接続される複数のゲート配線１３とが形成され
ている。ソース配線１２とゲート配線１３とは、所定の
角度をなして交わり、本実施形態では両者１２，１３は
略直交している。なお、ソース配線に沿った方向を
「列」と規定し、ゲート配線に沿った方向を「行」と規
定する。

【００２７】対向基板２は、ガラス基板などの透光性を
有する絶縁性基板１４の略全面に形成された共通電極１
５を有する。共通電極１５は、ＩＴＯ膜などの透光性を
有する導電性膜から形成される。

【００２８】アクティブマトリクス基板１と対向基板２
との間に介在する液晶層３は、以下の動作により画素領
域ごとに光透過率が変調され得る。なお、画素領域は、
本明細書においては、表示の最小単位である「画素」に
対応する液晶表示装置の領域を言う。カラー液晶表示装
置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各「画素」から１つの「絵
素」が構成される。画素領域は、反射電極１１と反射電
極１１に対向する共通電極１５とが画素領域を規定す
る。ブラックマトリクスが設けれらる構成においては、
厳密には、表示すべき状態に応じて電圧が印加される領
域のうち、ブラックマトリクスの開口部に対応する領域
が画素領域に対応することになる。

【００２９】ドレイン電極９は、信号電圧が与えられる
ソース配線１２およびソース電極８に半導体層７を介し
て接続されている。ソース電極８とドレイン電極９との
間の半導体層７中のチャネル領域７ａは、ゲート配線１
３およびゲート電極５から与えられる走査信号によって
開閉制御される。走査信号によってＴＦＴのチャネル領
域７ａがＯＮ状態とされ、ドレイン電極９に電気的に接
続された反射電極１１に信号電圧が印加される。信号電
圧が印加された反射電極１１と共通電極１５との間に電
界が生じることによって、液晶層３中の液晶分子の配列
が変化して、液晶層３の光透過率が変調される。

【００３０】本実施形態のアクティブマトリクス基板１
は、反射電極１１の行方向端部がソース配線１２の端部
よりも距離ｔだけ隣接する反射電極側に延出している。
距離ｔは、反射電極１１の間隙からの光Ｌが、高反射率
を有するソース配線１２と反射電極１１の裏面との間で
多重反射をおこしてチャネル領域７ａに到達しないよう
に決定される。図４は、外光が液晶表示装置内を通過す
るときの光路を図示したものである。本実施形態では、
空気（Air ）、ガラス基板（glass ）、カラーフィルタ
層（ＣＦ）、液晶層（ＬＣ）および絶縁層１０の各屈折
率および膜厚（μｍ）は、表１に記載の通りである。

【００３１】

【表１】

【００３２】所謂スネルの法則により、各層の屈折率お
よび膜厚から、外光がチャネル領域７ａに到達しないよ
うに距離ｔが決定される。

【００３３】スネルの法則 n1 sinθ1 ＝ n2 sinθ2 但し、式中、n1およびn2は各層の屈折率であり、θ1 お
よびθ2 は各層の法線に対する入射角である。

【００３４】図５は、図４の絶縁層１０部分の拡大図で
ある。図５から理解されるように、反射電極１１の行方
向端部から入射した光は、距離ｔ４＝ｄ４×tan θ4 だ
けＴＦＴ側へ到達する。ここで、ＴＦＴへの入射角（θ
4 ）がとり得る最大角（臨界角）は、ガラス基板への入
射角（θ0 ）が９０°のときである。このときカラーフ
ィルタ層への入射角（θ1 ）は４１．１°、液晶層への
入射角（θ2 ）は４１．８°、絶縁層への入射角（θ3
）は３８．７°となり、ＴＦＴへの入射角（θ4 ）は
４０．２°となるので、tan θ4 の値は１近くになる。
プロセスでのずれや配線幅のばらつき等を考慮したマー
ジンを見込んで、距離ｔ４は概ねｄ４に等しくなる。

【００３５】したがって、反射電極１１の行方向端部と
ソース配線１２の端部とを距離ｔ４（絶縁層１０の膜厚
ｄ４に略等しい）よりも離せば、絶縁層１０に入射した
光がソース配線１２に達せず、多重反射光がチャネル領
域７ａに到達する可能性が低くなる。また、高反射率を
有するソース配線１１が露出しないことにより、ソース
配線１１自体からの直接反射光も防ぐことができるの
で、縦シャドー（縦縞状の表示不良）やコントラスト低
下を防ぎ、黒のしまった高コントラストの表示が可能と
なる。

【００３６】本実施形態では、距離ｔ４が概ねｄ４に等
しいので、反射電極１１の行方向端部とソース配線１２
の端部とを絶縁層１０の膜厚以上離せば、外光がソース
配線１２に到達するのを防ぐことができる。

【００３７】本実施形態のアクティブマトリクス基板１
は、図１に示すように、ＴＦＴ近傍における反射電極１
１の端部だけがソース配線１２の端部よりも延出してい
る。しかし、ＴＦＴ近傍のみならず、反射電極１１の行
方向端部の全てがソース配線１２の端部よりも反射電極
側に延出していても良い。但し、ソース配線１２の形成
領域と反射電極１１の形成領域との重複が大きくなる
と、ソース−ドレイン間容量が増加し、縦シャドーが発
生するおそれがあるので、ソース配線１２と反射電極１
１とが重複する領域は、可及的に小さくすることが好ま
しい。

【００３８】本実施形態のアクティブマトリクス基板１
は、ＴＦＴおよびその近傍の領域における反射電極１１
が平坦であり、他の領域における反射電極１１は凹凸状
である。ＴＦＴおよびその近傍の領域における反射電極
１１を平坦にすることにより、ゲート配線１３側などか
らの入射光が反射電極１１の裏面で乱反射して、チャネ
ル領域７ａに到達するのを防ぐことができる。ここで、
ＴＦＴおよびその近傍の領域は、半導体層７、ゲート電
極５、ソース電極８の各形成領域と、ソース配線１２お
よびゲート配線１３の縁から２μｍ、好ましくは３μｍ
の範囲内の領域を含む。なお、本明細書において「平
坦」とは、液晶層３の厚さのばらつきに起因する表示品
位の低下が発生しない程度に、液晶層３の厚さを均一に
規定する表面の状態を言う。具体的には、ある領域の表
面の粗さ（例えば表面粗さ計で測定された凹凸の平均
値）が、その領域の液晶層３の厚さの１０分の１以下で
あるとき、その表面は平坦であるという。

【００３９】本実施形態のアクティブマトリクス基板１
は、例えば以下の工程を経て製造される。まず、絶縁性
基板４上にゲート電極５およびゲート配線１３をパター
ン形成した後、ゲート電極５およびゲート配線１３を覆
う絶縁層６を形成する。さらに、ゲート電極５の形成領
域に半導体層７を形成し、半導体層７の一部を覆うソー
ス電極８およびドレイン電極９を形成して、ＴＦＴを形
成する。なお、ソース配線１２は、ソース電極８ととも
に形成される。

【００４０】次に、図６（ａ）に示すように、ＴＦＴが
形成された絶縁性基板４の表面に、絶縁層１０となるポ
ジ型の感光性樹脂（例えばＪＳＲ社製ＪＡＳ１００）を
塗布する。感光性樹脂は、約１μｍ〜約４μｍの厚さを
有することが好ましい。図６（ａ）に示すように、第１
フォトマスク１１０を配置して、第１の露光を行う。第
１の露光時の露光量は約５０ｍＪ／ｃｍ²〜約２５０ｍ
Ｊ／ｃｍ²の範囲内である。さらに、図６（ｂ）に示す
ように、第２フォトマスク１２０を配置して、第２の露
光を行う。第２の露光時の露光量は、約２７０ｍＪ／ｃ
ｍ²〜約８００ｍＪ／ｃｍ²の範囲内であることが好ま
しい。なお、図６（ａ）および（ｂ）に示すフォトマス
ク１１０，１２０は、斜線部の領域が光透過部であり、
それ以外の領域は遮光部である。

【００４１】その後、絶縁性基板４上の感光性樹脂を、
例えば林純薬社製ＴＭＡＨ（０．１％）により現像する
と、図６（ｃ）に示すように、感光性樹脂の表面に凹凸
が形成される。また、第１の露光および第２の露光によ
り光が照射された領域の感光性樹脂は、現像時に完全に
除去された状態となり、ドレイン電極９の一部が露出す
るコンタクトホール１０ａが形成される。

【００４２】ｇｈＩ線（高圧水銀ランプ）による全面露
光（露光量は約５００ｍＪ／ｃｍ²）を行った後、約２
２０℃で約７５分間の加熱処理を行うことにより、図６
（ｄ）に示すように、感光性樹脂の凹凸状表面は熱だれ
現象によって変形し、角がとれてなだらかな凹凸状とな
る。

【００４３】図６（ｅ）に示すように、なだらかな凹凸
状表面が形成された感光性樹脂上に、例えばスパッタリ
ング法によって膜厚約２００ｎｍのＡｌ膜１１を形成す
る。Ａｌ膜１１は、コンタクトホール１０ａを介してＴ
ＦＴのドレイン電極９と電気的に接続される。なだらか
な凹凸を有する感光性樹脂上に形成された反射電極１１
は、感光性樹脂の凹凸状表面に応じた凹凸を有する。さ
らに、Ａｌ膜１１をパターン形成することによって、反
射電極１１を形成して、本実施形態のアクティブマトリ
クス基板１が形成される。

【００４４】本実施形態の液晶表示装置は、上記アクテ
ィブマトリクス基板１と、共通電極１５およびカラーフ
ィルタ層（図４においてＣＦと表記する）が形成された
対向基板２とをシール材を介して貼り合わせた後、両基
板１，２間に液晶材料を注入して、液晶層３（図４にお
いてＬＣと表記する）を形成することによって製造され
る。

【００４５】このように、本実施形態のアクティブマト
リクス基板１は、Ａｌ膜１１をパターン形成する際のマ
スクを変更するだけで、従来のアクティブマトリクス基
板と同様に製造することができるので、プロセスの増加
や変更、マスク枚数の増加を伴うことなく、高コントラ
ストかつ高信頼性を有するアクティブマトリクス液晶表
示装置が提供される。

【００４６】（実施形態２）実施形態１では、ＴＦＴ近
傍における反射電極１１の行方向端部がソース配線１２
の端部よりも反射電極側に延出するように、反射電極１
１をパターン形成する際のマスクを変更している。しか
し、ソース配線１２をパターン形成する際のマスクを変
更することによっても、実施形態１と同様に、ＴＦＴ近
傍における反射電極１１の行方向端部をソース配線１２
の端部よりも反射電極側に延出させることができる。

【００４７】図７は、本実施形態の液晶表示装置におけ
るアクティブマトリクス基板上の一画素の平面図であ
り、図８は、図７のＴＦＴ近傍を拡大した平面図であ
る。なお、本実施形態の液晶表示装置は、実施形態１と
同様に、対向基板２および液晶層３を備えるが、これら
の説明を省略する。また、実施形態１の構成要素と実質
的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、
その説明を省略する。

【００４８】本実施形態のアクティブマトリクス基板１
は、ＴＦＴ近傍におけるソース配線１２がソース配線１
２の端部よりも距離ｔだけ反射電極１１側に曲折してい
る。この距離ｔは、実施形態１と同様にして決定され、
概ね絶縁層１０の膜厚以上である。

【００４９】本実施形態によれば、ソース配線１２をパ
ターン形成する際のマスクを変更することによって、従
来のアクティブマトリクス基板と同様に製造することが
できるので、プロセスの増加や変更、マスク枚数の増加
を伴うことなく、高コントラストかつ高信頼性を有する
アクティブマトリクス液晶表示装置が提供される。

【００５０】実施形態１および２では、反射電極１１の
形成領域がＴＦＴ近傍におけるソース配線１２の形成領
域を含む場合について説明した。しかし、反射電極１１
の形成領域がＴＦＴ近傍におけるゲート配線１３の形成
領域を含んでいても良く、これにより、列方向に隣接す
る反射電極１１の間隙からの入射光がチャネル領域７ａ
に到達するのを防ぐことができる。また、ゲート配線１
３が高反射率を有するＡｌなどの金属膜である場合に
は、多重反射光の発生を防ぐことができる。

【００５１】反射電極１１の端部が、ソース配線１２ま
たはゲート配線１３の端部よりも、隣接する反射電極側
に延出する場合、ＴＦＴのチャネル領域７ａは反射電極
１１の形成領域の中央に近づくことになるので、開口率
の低下が危惧される。しかし、本発明の液晶表示装置
は、ＴＦＴなどのスイッチング素子を被覆する絶縁層１
０上に形成された反射電極１１により表示を行なうの
で、チャネル領域７ａの位置に関わらず、高開口率、高
コントラストの表示が可能である。

【００５２】（実施形態３）以下、本発明の第２の局面
の液晶表示装置の実施形態について説明する。図９は、
本実施形態の液晶表示装置におけるＴＦＴ近傍の平面図
であり、図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。な
お、本実施形態の液晶表示装置は、実施形態１と同様
に、対向基板２および液晶層３を備えるが、これらの説
明を省略する。また、実施形態１の構成要素と実質的に
同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その
説明を省略する。

【００５３】本実施形態のアクティブマトリクス基板１
は、ソース電極８が電極部８ａと連結部８ｂとからな
る。電極部８ａは、半導体層７の一部に接しており、対
向するドレイン電極９とともに半導体層７中にチャネル
領域７ａを形成する。連結部８ｂは、電極部８ａよりも
幅が狭く、電極部８ａとソース配線１２とを連結する。
ここで、電極部８ａまたは連結部８ｂの「幅」は、ソー
ス配線１２が延びる方向（列方向）における距離で規定
される。本実施形態では、連結部８ｂの幅が電極部８ａ
の幅よりも狭いので、連結部８ｂの幅が電極部８ａの幅
と略等しい場合に比して、連結部８ｂで反射する光量を
低下させることができる。したがって、多重反射光によ
りチャネル領域７ａに到達する光量を低下させることが
でき、光リーク電流によるかすみが生じ難い。

【００５４】ソース配線１２から電極部８ａまでの距離
ｅは、多重反射光が到達するソース配線１２からの距離
よりも長く設定される。すなわち、距離ｅは、外光Ｌが
ソース配線１２と反射電極１１の裏面とで反射されるこ
とにより発生する多重反射光が到達しないように設定さ
れる。図１１は、本実施形態において外光が絶縁層１０
内を通過するときの光路を図示したものである。図１１
に示すように、臨界角θ°で絶縁層１０内に入射し、ソ
ース配線１２のＴＦＴ側端部で正反射した光が、反射電
極１１の裏面で正反射した場合、この多重反射光はソー
ス配線１２のＴＦＴ側端部から２×ｄ４×tan θ4 の距
離だけＴＦＴ側に到達する。この多重反射光がソース電
極８の電極部８ａに到達せず、したがって電極部８ａで
多重反射が生じないようにするためには、ソース配線１
２から電極部８ａまでの距離ｅを２×ｄ４×tan θ4 よ
りも長くすれば良い。

【００５５】（実施形態４）実施形態３では、ソース電
極８が電極部８ａと連結部８ｂとからなり、電極部８ａ
と連結部８ｂとで幅が異なる場合について説明したが、
図１２に示すように、ゲート電極５がこのような構造で
あっても良い。具体的には、ゲート電極５の連結部５ｂ
は、ゲート配線１３が延びる方向において、電極部５ａ
よりも幅が狭い。また、ゲート配線１３から電極部５ａ
までの距離は、多重反射光が到達するゲート配線１３か
らの距離よりも長く、すなわち２×ｄ４×tan θ4 より
も長く設定される。

【００５６】（実施形態５）携帯用情報端末等の、フロ
ントライト付の反射型液晶表示装置においては、光散乱
性の偏光板を用いることがある。このような場合には、
図１３に示すように、偏光板２０による散乱光の入射が
ありえるので、臨界角が大きくなる。例えば、実施形態
１の表１で示した屈折率および膜厚を有する液晶表示装
置の場合、散乱性の偏光板２０が存在すると、液晶層へ
の入射角（θ2 ）がとり得る最大角（臨界角）は９０．
０°、絶縁層への入射角（θ3 ）は６９．６°となり、
ＴＦＴへの入射角（θ4 ）は７５．０°となる。

【００５７】実施形態３に示すアクティブマトリクス基
板１の場合、大きな臨界角を有する散乱光に対応するた
めに、ソース配線１２から電極部８ａまでの距離ｅを長
くする必要がある。これにより、ＴＦＴのチャネル領域
７ａは反射電極１１の形成領域の中央に近づくことにな
る。ＴＦＴおよびその近傍領域では、反射電極１１の裏
面による乱反射を防ぐために、反射電極１１は平坦に形
成されるので、凹凸状の反射電極１１の領域が減少し、
拡散反射率が低下する。したがって、チャネル領域７ａ
の位置をできる限りソース配線１２に近づけ、なおか
つ、より光の入射し難い構造をとることが必要となる。

【００５８】図１４は、本実施形態の液晶表示装置にお
けるＴＦＴ近傍の平面図である。図１４に示すアクティ
ブマトリクス基板１は、Ｌ字状の連結部８ｂと、Ｌ字状
の電極部８ａとからなるソース電極８を有する。入射光
が正反射のみを行なうと仮定すれば、図１４中のＡ方向
からの光は、電極部８ａで多重反射が生じても、チャネ
ル領域７ａに到達しない。また、実施形態３と同様に、
ソース配線１２から電極部８ａまでの距離ｈは、多重反
射光が到達するソース配線１２からの距離よりも長く設
定される。すなわち、距離ｈは２×ｄ４×tan θ4 より
も長く設定する。さらに、図１４中のＢ方向からの多重
反射光の光量が削減されるように、図中のｆ、ｇの距離
を決定する。なお、距離ｆは連結部８ｂの列方向の長さ
であり、距離ｇは電極部８ａから連結部８ｂまでの行方
向の長さであり、それぞれ線幅の中心で規定している。

【００５９】図１４中のｆ、ｇの距離は、絶縁層１０の
膜厚や屈折率などで決定され、例えば３インチ型液晶デ
ィスプレイで、絶縁層１０の膜厚が２μｍの場合、距離
ｆは１８μｍ、距離ｇは２１μｍになる。なお、このと
きの距離ｈは１５μｍであり、ソース電極８の幅は６μ
ｍである。

【００６０】本実施形態によれば、大きな臨界角を有す
る散乱光に対応する場合でも、ＴＦＴのチャネル領域７
ａを反射電極１１の形成領域の中央にあまり近づける必
要がないので、拡散反射率の低下を抑えることができ
る。平坦な反射電極１１の領域は、図１４中の斜線で示
す領域であり、詳細には、反射電極１１の形成領域のう
ち、ソース電極８（電極部８ａおよび連結部８ｂ）およ
びゲート電極５におけるそれぞれの幅方向両端部から２
μｍ以上３μｍ以下の範囲内の領域、ソース電極８とゲ
ート配線１３との間の領域、ならびにゲート電極５とソ
ース配線１２との間の領域に含まれる領域である。

【００６１】（実施形態６）光散乱性の偏光板を用いた
反射型液晶表示装置において、ソース配線１２よりもゲ
ート配線１３のほうが表面反射率が低い場合、図１５に
示すように、チャネル領域７ａの幅方向（ソース電極８
とドレイン電極９との間を電子または正孔が移動する方
向）が列方向となるようにＴＦＴを形成しても良い。こ
の場合、図１５の左上方向および左方向からの入射光
は、多重反射が起こり難い。

【００６２】また、図１５中のＤ方向からの入射光は、
ゲート配線１３の端部からゲート電極５の電極部５ａま
での距離ｉを、実施形態３と同様に、多重反射光が到達
するゲート配線１３からの距離よりも長く、すなわち２
×ｄ４×tan θ4 よりも長く設定することによって、チ
ャネル領域７ａに到達しないようにすることができる。
なお、ゲート電極５の電極部５ａとゲート配線１３とを
連結する連結部５ｂが延びる方向には、チャネル領域７
ａがないので、連結部５ｂによる多重反射光がチャネル
領域７ａに到達する可能性は低い。

【００６３】次に、図１５中のＣ方向からの入射光につ
いて検討する。ソース電極８の電極部８ａおよび連結部
８ｂの長さｊ，ｋ，ｌを、実施形態４と同様に決定する
ことによって、図１５中のＣ方向からの多重反射光の光
量を削減することができる。なお、図１５中の距離ｊと
距離ｌとを図１４中の距離ｆとして、図１５中の距離ｋ
を図１４中の距離ｇとして、それぞれ求める。

【００６４】また、手に持って使用する携帯電話などの
機器に、本実施形態の反射型液晶表示装置を適用する場
合、通常の使用では図１５中のＣ方向からの入射光は少
ないので、Ｃ方向からの多重反射光による影響は少な
い。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、反射電極、ソース配線
（ソース電極を含む）またはゲート配線（ゲート電極を
含む）をパターン形成する際のマスクを変更することに
よって、スイッチング素子のチャネル領域に光が到達す
るのを防ぐ構造とすることができる。したがって、プロ
セスの増加や変更、マスク枚数の増加を伴うことなく、
高コントラストかつ高信頼性を有するアクティブマトリ
クス液晶表示装置を提供するができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の液晶表示装置におけるアクティブ
マトリクス基板上の一画素の平面図である。

【図２】図１のＴＦＴ近傍を拡大した平面図である。

【図３】図２のIII −III 線断面図である。

【図４】実施形態１において外光が液晶表示装置内を通
過するときの光路を模式的に示す図である。

【図５】図４の絶縁層１０部分の拡大図である。

【図６】アクティブマトリクス基板１の製造工程を示す
図である。

【図７】実施形態２の液晶表示装置におけるアクティブ
マトリクス基板上の一画素の平面図である。

【図８】図７のＴＦＴ近傍を拡大した平面図である。

【図９】実施形態３の液晶表示装置におけるＴＦＴ近傍
の平面図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１１】実施形態３の液晶表示装置において外光が絶
縁層１０内を通過するときの光路を模式的に示す図であ
る。

【図１２】実施形態４の液晶表示装置におけるＴＦＴ近
傍の平面図である。

【図１３】実施形態４において外光が液晶表示装置を通
過するときの光路を模式的に示す図である。

【図１４】実施形態５の液晶表示装置におけるＴＦＴ近
傍の平面図である。

【図１５】実施形態６の液晶表示装置におけるＴＦＴ近
傍の平面図である。

【図１６】従来の反射型液晶表示装置におけるアクティ
ブマトリクス基板のＴＦＴ近傍の平面図である。

【図１７】図１６のXVII−XVII線断面図である。

【図１８】光照射の前後におけるＴＦＴ特性の変化を示
すグラフである。

【符号の説明】

１アクティブマトリクス基板２対向基板３液晶層５ゲート電極５ａゲート電極の電極部５ｂゲート電極の連結部７半導体層７ａチャネル領域８ソース電極８ａソース電極の電極部８ｂソース電極の連結部９ドレイン電極１０ＴＦＴ（スイッチング素子）を被覆する絶縁層１０ａコンタクトホールｄ４絶縁層の膜厚１１反射電極１２ソース配線１３ゲート配線２０光散乱性偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３８Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３８ 9/35 9/35 (72)発明者武内正典大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者長島伸悦大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 BA08 BA20 DA02 DA11 DA22 DC02 DC08 DE00 2H091 FA08X FA31Y FA50Y GA02 GA07 LA03 LA17 2H092 GA12 GA13 GA17 GA28 GA30 HA05 JA23 JB01 JB07 JB23 JB24 JB32 JB33 JB54 JB58 KB22 NA01 PA12 5C094 AA06 BA03 BA43 CA19 DA15 EA04 EA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状に複数のスイッチング素子
が形成されたアクティブマトリクス基板と、前記アクテ
ィブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記両基板
間に介在する液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記スイッチング素子は、半導体層と、前記半導体層に
それぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、前記
両電極間における前記半導体層のチャネル領域を開閉制
御するゲート電極とを有し、前記アクティブマトリクス基板は、相互に並行に延び、
前記ソース電極に接続される複数のソース配線と、前記
ソース配線が延びる方向に対して角度をなして相互に並
行に延び、前記ゲート電極に接続される複数のゲート配
線とを有し、前記ドレイン電極は、前記スイッチング素子を被覆する
絶縁層上に形成された反射電極と、前記絶縁層に開口さ
れたコンタクトホールを介して、電気的に接続されてお
り、前記反射電極が形成される領域は、少なくとも前記スイ
ッチング素子近傍における前記ソース配線または前記ゲ
ート配線の領域を含む、液晶表示装置。
【請求項２】前記反射電極の端部は、少なくとも前記
スイッチング素子近傍における前記ソース配線または前
記ゲート配線の端部よりも、前記絶縁層の膜厚以上の距
離だけ、隣接する前記反射電極側に延出する、請求項１
に記載の液晶表示装置。
【請求項３】マトリクス状に複数のスイッチング素子
が形成されたアクティブマトリクス基板と、前記アクテ
ィブマトリクス基板に対向する対向基板と、前記両基板
間に介在する液晶層とを備える液晶表示装置であって、前記スイッチング素子は、半導体層と、前記半導体層に
それぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、前記
両電極間における前記半導体層のチャネル領域を開閉制
御するゲート電極とを有し、前記アクティブマトリクス基板は、相互に並行に延び、
前記ソース電極に接続される複数のソース配線と、前記
ソース配線が延びる方向に対して角度をなして相互に並
行に延び、前記ゲート電極に接続される複数のゲート配
線とを有し、前記ドレイン電極は、前記スイッチング素子を被覆する
絶縁層上に形成された反射電極と、前記絶縁層に開口さ
れたコンタクトホールを介して、電気的に接続されてお
り、前記ソース電極または前記ゲート電極は、前記半導体層
に接する電極部と、前記電極部よりも幅が狭く、かつ前
記電極部と前記ソース配線または前記ゲート配線とを連
結する連結部と、からなり、前記ソース配線または前記ゲート配線から前記電極部ま
での距離は、前記ソース配線または前記ゲート配線と前
記反射電極とによる多重反射光が到達する、前記ソース
配線または前記ゲート配線からの距離よりも長い、液晶
表示装置。
【請求項４】前記対向基板上に光散乱性の偏光板が積
層された、請求項１から請求項３のいずれかに記載の液
晶表示装置。
【請求項５】前記チャネル領域と前記ソース配線また
は前記ゲート配線との間の領域における前記反射電極
は、表面が平坦である、請求項１から請求項４のいずれ
かに記載の液晶表示装置。