JP2003202587A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

表示装置及びその製造方法

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JP2003202587A JP2001400996A JP2001400996A JP2003202587A JP 2003202587 A JP2003202587 A JP 2003202587A JP 2001400996 A JP2001400996 A JP 2001400996A JP 2001400996 A JP2001400996 A JP 2001400996A JP 2003202587 A JP2003202587 A JP 2003202587A
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徹 山下
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Satoshi Ishida
聡 石田
Tsutomu Yamada
努 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型や半透過型ＬＣＤの高品質化の実現。 【解決手段】 第１基板１００には、画素毎に設けられ
たスイッチ素子であるＴＦＴ１１０、ＴＦＴ１１０を覆
う絶縁膜の上にＴＦＴ１１０と絶縁され、第２基板２０
０側からＩＴＯ等からなる第２電極２５０を透過して入
射される光を反射する反射層４４を形成する。さらに、
反射層４４よりも液晶層３００側に第２電極２５０と同
様の仕事関数を備え、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる
第１電極５０を形成しＴＦＴ１１０と接続する。この構
成により第１、第２電極５０，２５０によって液晶層３
００を対称性よく交流駆動可能とする。第１電極５０と
ＴＦＴ１１０とは、高融点金属からなる接続用金属層４
２を介して確実に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射機能を備えた
反射型あるいは半透過型表示装置などに関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置（以下ＬＣＤという）は薄
型で低消費電力であるという特徴を備え、現在、コンピ
ュータモニターや、携帯情報機器などのモニターとして
広く用いられている。このようなＬＣＤは、一対の基板
間に液晶が封入され、それぞれの基板に形成され電極に
よって間に位置する液晶の配向を制御することで表示を
行うものであり、ＣＲＴ（陰極線管）ディスプレイや、
エレクトロルミネッセンス(以下、ＥＬ）ディスプレイ
等と異なり、原理上自ら発光しないため、観察者に対し
て画像を表示するには光源を必要とする。
【０００３】そこで、透過型ＬＣＤでは、各基板に形成
する電極として透明電極を採用し、液晶表示パネルの後
方や側方に光源を配置し、この光源光の透過量を液晶パ
ネルで制御することで周囲が暗くても明るい表示ができ
る。しかし、常に光源を点灯させて表示を行うため、光
源による電力消費が避けられないこと、また昼間の屋外
のように外光が非常に強い環境下では、十分なコントラ
ストが確保できないという特性がある。
【０００４】一方、反射型ＬＣＤでは、太陽や室内灯等
の外光を光源として採用し、液晶パネルに入射するこれ
らの周囲光を、非観察面側の基板に形成した反射電極に
よって反射する。そして、液晶層に入射し反射電極で反
射された光の液晶パネルからの射出光量を画素ごとに制
御することで表示を行う。このように反射型ＬＣＤは、
光源として外光を採用するため、外光がないと表示が見
えないが、透過型ＬＣＤと異なり光源による電力消費が
なく非常に低消費電力であり、また屋外など周囲が明る
いと十分なコントラストが得られる。しかし、この反射
型ＬＣＤは、従来においては、色再現性や表示輝度など
一般的な表示品質の点で透過型と比較すると不十分であ
るという課題があった。
【０００５】他方で、機器の低消費電力化に対する要求
が一段と強まる状況下では透過型ＬＣＤよりも消費電力
の小さい反射型ＬＣＤは有利であるため、携帯機器の高
精細モニター用途などへの採用が試みられており、表示
品質の向上のための研究開発が行われている。
【０００６】図８は、各画素ごとに薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ：Thin film Transistor）を備えた従来のアク
ティブマトリクス型の反射型ＬＣＤの１画素あたりの平
面構造（第１基板側）を示し、図９は、この図８のＣ−
Ｃ線に沿った位置での反射型ＬＣＤの概略断面構造を示
している。
【０００７】反射型ＬＣＤは所定ギャップ隔てて貼り合
わされた第１基板１００と第２基板２００との間に液晶
層３００が封入されて構成されている。第１及び第２基
板１００及び２００としてはガラス基板やプラスチック
基板などが用いられ、少なくともこの例では、観察面側
に配置される第２基板２００には透明基板が採用されて
いる。
【０００８】第１電極１００の液晶側の面には、各画素
ごとに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin film Transist
or）１１０が形成されている。このＴＦＴ１１０の能動
層１２０の例えばドレイン領域には、層間絶縁膜１３４
に形成されたコンタクトホールを介して各画素にデータ
信号を供給するためのデータライン１３６が接続され、
ソース領域は、層間絶縁膜１３４及び平坦化絶縁膜１３
８を貫通するように形成されたコンタクトホールを介し
て、画素ごとに個別パターンに形成された第１電極（画
素電極）１５０に接続されている。
【０００９】上記第１電極１５０としては、反射機能を
備えたＡｌ、Ａｇなどが用いられており、この反射電極
１５０上に液晶層３００の初期配向を制御するための配
向膜１６０が形成されている。
【００１０】第１基板１００と対向配置される第２基板
２００の液晶側には、カラー表示装置の場合カラーフィ
ルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）２１０が形成され、カラーフィルタ
２１０の上に第２電極として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）等の透明導電材料が用いられた透明電極２５０が形
成されている。またこの透明電極２５０の上には、第１
基板側と同様の配向膜２６０が形成されている。
【００１１】反射型ＬＣＤは、上述のような構成を備え
ており、液晶パネルに入射され、反射電極１５０で反射
され、再び液晶パネルから射出される光の量を、画素ご
と制御して所望の表示を行う。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】反射型に限らず、ＬＣ
Ｄにおいては、焼き付き防止のため液晶を交流電圧駆動
している。透過型ＬＣＤでは、第１基板上の第１電極及
び第２基板の第２電極のいずれも透明であることが求め
られており、双方とも電極材料としてＩＴＯが採用され
ている。従って、液晶の交流駆動に際して、第１及び第
２電極は、互いに正、負電圧をほぼ同一の条件で液晶に
印加することができる。
【００１３】しかし、上記図９のように、第１電極１５
０として金属材料からなる反射電極、第２電極２５０と
してＩＴＯなどの透明金属酸化材料からなる透明電極を
用いた反射型ＬＣＤでは、駆動条件によっては、表示の
ちらつき（フリッカ）が発生したり、液晶の焼き付きの
問題が起こることがあった。これは、例えば最近報告さ
れている限界フリッカ周波数（ＣＦＦ）以下で液晶を駆
動した場合に顕著である。ＣＦＦ以下での駆動とは、Ｌ
ＣＤにおける一層の低消費電力化を目的として、液晶の
駆動周波数（≒第１及び第２電極との対向領域にそれぞ
れ形成された画素それぞれにおける液晶（液晶容量）へ
のデータ書き込み周波数）を、例えばＮＴＳＣ規格など
で基準とされている６０Ｈｚより低くするなど、人の目
にフリッカとして感知され得るＣＦＦ以下、例えば４０
Ｈｚ〜３０Ｈｚとする試みである。ところが、従来の反
射型液晶パネルの各画素をこのようなＣＦＦ以下の周波
数で駆動したところ、上記フリッカや液晶の焼き付きの
問題は顕著となり、表示品質の大幅な低下を招くことが
わかったのである。
【００１４】図８、図９に示すような反射型ＬＣＤのフ
リッカや液晶焼き付き発生の原因について、出願人の研
究の結果、これらは上述のような液晶層３００に対する
第１及び第２電極の電気的性質についての非対称性が原
因の一つであることが判明した。この非対称性は、第２
電極２５０に用いられるＩＴＯなどの透明金属酸化物の
仕事関数が４．７ｅＶ〜５．２ｅＶ程度であるのに対
し、第１電極１５０に用いられるＡｌなどの金属の仕事
関数が４．２ｅＶ〜４．３ｅＶ程度と差が大きいことに
起因すると考えられる。仕事関数の相違は、同一電圧を
各電極に印加した時に、実際に配向膜１６０，２６０を
介して液晶界面に誘起される電荷に差を生じさせる。そ
して、このような液晶の配向膜界面に誘起される電荷の
差により、液晶層内の不純物イオンなどが一方の電極側
に偏り、結果として残留ＤＣ電圧が液晶層３００に蓄積
される。液晶の駆動周波数が低くなればなるほど、この
残留ＤＣが液晶に及ぼす影響が大きくなってフリッカや
液晶の焼き付き発生が顕著となるため、特に、ＣＦＦ以
下での駆動は実質的には困難であった。
【００１５】なお、反射型ＬＣＤとしては、従来、第１
第２電極に透過型ＬＣＤのようにＩＴＯを用い、第１基
板の外側（液晶との非対向側）に別途反射板を設ける構
造も知られている。しかし、第１基板の外側に反射板を
設けた場合、透明な第１電極１５０及び透明第１基板の
厚さ分だけ光路長が伸び、視差による表示品質の低下が
発生しやすい。従って、高い表示品質の要求されるディ
スプレイ用途の反射型ＬＣＤでは、画素電極として反射
電極を用いており、上述のように駆動周波数を低くする
とフリッカ等を生ずるため、低消費電力化のために駆動
周波数を低下させることはできなかった。
【００１６】上記課題を解決するために本発明は、液晶
層に対する第１及び第２電極の電気的特性をそろえ、フ
リッカや視差の影響がなく、表示品質が高くて低消費電
力な反射機能を備えた表示装置を実現することを目的と
する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１電極を備える第１基板と第２電極を
備える第２基板との間に液晶層が封入されて構成され画
素ごとの表示を行う表示装置において、前記第１基板
は、さらに、画素ごとに設けられたスイッチ素子と、前
記スイッチ素子を覆う絶縁膜の上に前記スイッチ素子と
絶縁されて形成され、前記液晶層に第２基板側から入射
される光を反射する反射層を備え、前記第１電極は、前
記反射層を直接覆って形成された透明導電材料から構成
され、かつ前記スイッチ素子に電気的に接続されてい
る。
【００１８】以上のように第１基板側において、液晶層
側に第２基板の第２電極と同様の特性を備える透明な第
１電極を配置し、この第１電極の下層であって、層間絶
縁膜や平坦化絶縁膜などの絶縁膜の上に形成され、各画
素のスイッチ素子とは絶縁された反射層を配置すること
で、液晶層を第１電極と第２電極とによって対称性よく
駆動することができる。特に、各画素における液晶層の
駆動周波数を例えば６０Ｈｚより低く設定した場合で
も、フリッカなどを発生することなく高品質な表示が可
能である。
【００１９】本発明の他の態様では、上記表示装置にお
いて、前記スイッチ素子を覆う前記絶縁膜に形成された
コンタクトホール内には接続用金属層が形成され、前記
スイッチ素子と前記第１電極とは、該接続用金属層を介
して電気的に接続される。
【００２０】本発明の他の態様では、上記表示装置にお
いて、前記接続用金属層には、少なくとも前記第１電極
との接触面において、高融点金属材料が用いられてい
る。
【００２１】本発明の他の態様では、上記表示装置にお
いて、前記第１電極の前記透明導電性材料の仕事関数
と、前記第２基板の液晶層側に形成される前記第２電極
の透明導電性材料の仕事関数との差は、０．５ｅＶ以下
である。
【００２２】本発明の他の態様では、透明な第１電極を
備える第１基板と透明な第２電極を備える第２基板との
間に液晶層が封入されて構成された表示装置の製造方法
であって、前記第１基板上に薄膜トランジスタを形成
し、前記薄膜トランジスタを覆って少なくとも一層の絶
縁膜を形成し、前記絶縁膜の前記薄膜トランジスタの能
動層に対応する領域にコンタクトホールを形成し、前記
コンタクトホール領域に接続用金属層を形成し、前記絶
縁膜及び前記接続用金属層上を覆って反射材料層を形成
し、前記接続用金属層上を除く所定画素領域に該材料層
が残るようにパターニングして反射層を形成し、前記反
射層及び前記接続用金属層を覆って透明導電材料からな
る第１電極を形成し、前記薄膜トランジスタに前記接続
用金属層を介して前記第１電極を電気的に接続する。
【００２３】このように、液晶側に第１電極を配置した
構成において、薄膜トランジスタと第１電極の間に接続
用金属層を介在させることにより、第１電極の下層に形
成される上記反射層のパターニング時に、薄膜トランジ
スタの電極や能動層などが劣化することを防止でき、反
射層の上に形成される第１電極と薄膜トランジスタとを
確実に接続することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の好適
な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。
【００２５】図１は、本実施形態に係る反射型ＬＣＤと
して反射型アクティブマトリクスＬＣＤの第１基板側の
平面構成の一部、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った位置
におけるＬＣＤの概略断面構成を示している。アクティ
ブマトリクス型ＬＣＤでは、表示領域内にマトリクス状
に複数の画素が設けられ、各画素に対してＴＦＴなどの
スイッチ素子が設けられる。スイッチ素子は、第１及び
第２基板の一方、例えば第１基板１００側に画素ごとに
形成され、このスイッチ素子に個別パターンに形成され
た画素電極（第１電極）５０が接続されている。
【００２６】第１及び第２基板１００，２００には、ガ
ラスなどの透明基板が用いられ、第１基板１００と対向
する第２基板２００側には、従来と同様に、カラータイ
プの場合にはカラーフィルタ２１０が形成され、このカ
ラーフィルタ２１０上に透明導電材料からなる第２電極
２５０が形成されている。第２電極２５０の透明導電材
料としては、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）やＩＴＯな
どが採用される。なお、アクティブマトリクス型では、
この第２電極２５０は各画素に対する共通電極として形
成されている。また、このような第２電極２５０の上に
は、ポリイミドなどからなる配向膜２６０が形成されて
いる。
【００２７】以上のような構成の第２基板側に対し、本
実施形態では、第１基板側の液晶層３００に対する電気
的特性を揃えるような電極構造が採用されている。具体
的には、図２に示すように、第１基板１００上の配向膜
の直下に、従来のような反射金属電極ではなく、第２電
極２５０と仕事関数の類似した材料、即ち、ＩＺＯやＩ
ＴＯなど、第２電極２５０と同様の透明導電材料からな
る第１電極５０を形成している。そして、反射型ＬＣＤ
とするため、この第１電極５０の下層には、第２基板側
からの入射光を反射する反射層４４が形成されている。
【００２８】第１電極５０として用いる材料は、第２電
極２５０の材料と同一とすることにより、液晶層３００
に対し、同一の仕事関数の電極が、間に配向膜６０，２
６０を介して配置されることになるため、第１電極５０
と第２電極２５０とにより液晶層３００を非常に対称性
よく交流駆動することが可能となる。但し、第１電極５
０と第２電極２５０とはその仕事関数が完全に同一でな
くても、液晶層３００を対称性よく駆動可能な限り近似
していればよい。例えば、両電極の仕事関数の差を０．
５ｅＶ程度以下とすれば、液晶の駆動周波数を上述のよ
うなＣＦＦ以下とした場合であっても、フリッカや液晶
の焼き付きなく、高品質な表示が可能となる。
【００２９】このような条件を満たす第１電極５０及び
第２電極２５０としては、例えば、第１電極５０にＩＺ
Ｏ（仕事関数４．７ｅＶ〜５．２ｅＶ）、第２電極２５
０にＩＴＯ（仕事関数４．７ｅＶ〜５．０ｅＶ）、ある
いはその逆などが可能であり、材料の選択にあたって
は、透過率、パターニング精度などプロセス上の特性
や、製造コストなどを考慮して各電極に用いる材料をそ
れぞれ選択してもよい。
【００３０】反射層４４としては、Ａｌ、Ａｇ、これら
の合金（本実施形態ではＡｌ−Ｎｄ合金）など、反射特
性に優れた材料を少なくともその表面側（液晶層側）に
用いる。また、反射層４４はＡｌ等の金属材料の単独層
であってもよいが、平坦化絶縁膜３８と接する下地層と
してＭｏ等の高融点金属層を設けてもよい。このような
下地層を形成すれば、反射層４４と平坦化絶縁膜３８と
の密着性が向上するため、素子の信頼性向上を図ること
ができる。なお、図２の構成では、平坦化絶縁膜３８の
各画素領域内に所望の角度の傾斜面が形成されており、
この平坦化絶縁膜３８を覆って反射層４４を積層するこ
とで、反射層４４の表面に同様な傾斜が形成されてい
る。このような傾斜面を最適な角度、位置で形成すれ
ば、各画素毎に外光を集光して射出することができ、例
えばディスプレイの正面位置での表示輝度の向上を図る
ことが可能である。もちろん、このような傾斜面は必ず
しも存在しなくてもよい。
【００３１】反射層４４は以上のようにＡｌなど導電性
材料によって構成されるが、この反射層４４上に積層さ
れる第１電極５０と、反射層４４とは電気的に絶縁され
る。絶縁される理由は、第１電極５０の材料としてＩＺ
Ｏや、ＩＴＯ等を採用する場合、これらがスパッタリン
グによって成膜されることによる。即ち、Ａｌなどから
なる反射層４４は、スパッタリング雰囲気に晒されるこ
とで、表面で酸化反応が起き、自然酸化膜で覆われるた
めである。そこで、本実施形態では、この反射層４４は
従来の反射型ＬＣＤのように液晶を駆動するための第１
電極としては利用せず、反射層４４の上に形成した透明
導電層を第１電極５０として用いて液晶層３００に表示
内容に応じた電圧を印加することとしている。
【００３２】ところで、最近、光透過機能と反射機能の
両方を備えたいわゆる半透過型ＬＣＤが提案されてお
り、この半透過型としては、透過型ＬＣＤと同様、ＩＴ
Ｏなどの画素電極が先に形成されて、この透明電極の一
部領域を覆ってＡｌなどの反射電極を積層する構成が知
られている。このような半透過型ＬＣＤでは、基板側か
ら透明電極層／反射電極層を順に積層すれば２つの電極
層は電気的に接続されて１つの画素電極として機能す
る。しかし、上述のように、液晶層側に反射電極が配置
されるので、第２電極との仕事関数の相違から、液晶層
３００を対称性よく駆動できないという問題が生じてし
まう。さらに、電気的な対称性を向上させるため、この
電極の積層順を逆にすることが考えられるが、上述のよ
うに反射電極に用いられるＡｌやＡｇ系の金属材料は、
その表面に自然酸化膜が形成されやすく、特に、これら
の金属層の形成後に、透明導電材料層を形成するための
スパッタリングなどに晒されることで自然酸化膜に表面
が覆われ、金属層と透明電極とが絶縁されてしまう。従
って、単に電極の積層順を変えただけでは、第１基板側
では、透明電極によって液晶を駆動することができず、
結局、第１基板側と第２基板側とで液晶に対する電気的
特性を揃えることができないのである。
【００３３】これに対し、本実施形態では、反射層４４
は第１電極５０及びＴＦＴ１１０のいずれからも絶縁
し、かつ接続用金属層４２を第１電極５０とＴＦＴ１１
０（例えばＴＦＴ１１０のソース電極４０）との間に介
在させるので第１電極５０とＴＦＴ１１０とを確実に接
続できる。また、第２基板側と同様に、第１基板側でも
液晶層に近接配置された透明導電材料からなる第１電極
５０によって、液晶を駆動することが可能となってい
る。
【００３４】ここで、第１電極５０とＴＦＴ１１０とを
接続するために本実施形態において採用する上記金属層
４２に求められる条件は、（ｉ）ＩＺＯやＩＴＯなどか
らなる第１電極５０との電気的接続がとれること、（ｉ
ｉ）ＴＦＴ１１０に図２のように例えばＡｌなどのソー
ス電極４０が設けられる場合、このソース電極４０と電
気的にコンタクトでき、ソース電極４０が省略される場
合には、半導体（ここでは多結晶シリコン）能動層と電
気的接続できること、（ｉｉｉ）画素ごとの個別形状に
反射層４４をパターニングする際に、この反射層４４の
エッチング液によって除去されないこと、などである。
このような金属層４２としては、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒなど
の高融点金属材料を用いることが好適である。
【００３５】以下、本実施形態のような第１電極５０と
対応するＴＦＴ１１０とを確実に接続するための構造、
及びこの構造を実現する製造方法について説明する。
【００３６】ＴＦＴ１１０としては、トップゲート型を
採用しており、また、能動層２０としてアモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）をレーザアニールで多結晶化して得
た多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いている。もちろ
ん、ＴＦＴ１１０は、トップゲート型ｐ−Ｓｉに限定さ
れるものではなく、ボトムゲート型でもよいし、能動層
にａ−Ｓｉが採用されていてもよい。ＴＦＴ１１０の能
動層２０のソース・ドレイン領域２０ｓ、２０ｄにドー
プされる不純物は、ｎ導電型、ｐ導電型のいずれでもよ
いが、本実施形態ではリンなどのｎ導電型不純物をドー
プし、ｎ−ｃｈ型のＴＦＴ１１０を採用している。
【００３７】ＴＦＴ１１０の能動層２０はゲート絶縁膜
３０に覆われ、ゲート絶縁膜３０上にＣｒなどからなり
ゲートラインを兼用するゲート電極３２が形成されてい
る。そして、このゲート電極３２形成後、このゲート電
極をマスクとして能動層２０には上記不純物がドープさ
れてソース及びドレイン領域２０ｓ、２０ｄ、そして不
純物がドープされないチャネル領域２０ｃが形成され
る。次に、このＴＦＴ１１０全体を覆って層間絶縁膜３
４が形成し、この層間絶縁膜３４にコンタクトホールを
形成した後、電極材料が形成され、このコンタクトホー
ルを介して、それぞれ、上記ｐ−Ｓｉ能動層２０のソー
ス領域２０ｓにソース電極４０が接続され、ドレイン領
域２０ｄにドレイン電極３６が接続される。なお、本実
施形態では、ドレイン電極３６は、各ＴＦＴ１１０に表
示内容に応じたデータ信号を供給するデータラインを兼
用している。一方、ソース電極４０は、後述するように
画素電極である第１電極５０に接続される。
【００３８】ソース電極４０及びドレイン電極３６の形
成後、基板全面を覆ってアクリル樹脂などの樹脂材料か
らなる平坦化絶縁膜３８が形成され、ソース電極４０の
形成領域にコンタクトホールが形成され、ここに接続用
金属層４２が形成され、ソース電極４０とこの金属層４
２とが接続される。ソース電極４０としてＡｌなどが用
いられている場合に、金属層４２としてＭｏ等の金属材
料を採用することで、ソース電極４０との接続は良好な
オーミックコンタクトとなる。なお、図３に示すよう
に、ソース電極４０を省略することも可能であり、この
場合、金属層４２は、ＴＦＴ１１０のシリコン能動層２
０と接することとなるが、Ｍｏ等の金属は、このような
半導体材料との間でオーミックコンタクトを確立するこ
とができる。
【００３９】接続用金属層４２の積層・パターニング
後、基板全面に反射層４４を構成する、Ａｌ−Ｎｄ合金
や、Ａｌなどの反射特性に優れた材料が蒸着やスパッタ
リングなどによって積層される。積層されたこの反射材
料は、少なくとも、金属層４２と後に形成される第１電
極５０とのコンタクトを妨げないようＴＦＴ１１０のソ
ース領域付近（金属層４２の形成領域）に残存しないよ
うにエッチング除去され、図１に示すようなパターンの
反射層４４が各画素に形成される。なお、ＴＦＴ１１０
（特にチャネル領域２０ｃ）に光が照射されてリーク電
流が発生してしまうことを防止し、かつ反射可能な領域
（つまり表示領域）をできるだけ広くするために、本実
施形態では、反射層４４は、図１のように、ＴＦＴ１１
０のチャネル上方領域にも積極的に形成している。
【００４０】このような反射層４４のパターニングに際
し、上記Ｍｏ等からなる金属層４２は、十分な厚さ（例
えば０．２μｍ）を備え、かつエッチング液に対して十
分な耐性を備える。従って、金属層４２上の反射層４４
をエッチング除去した後もこの金属層４２は完全に除去
されずにコンタクトホール内に残存することができる。
また、多くの場合、ソース電極４０等には、反射層４４
と同様な材料（Ａｌ等）から構成されるため、上記金属
層４２が存在しないと、ソース電極４０が反射層４４の
エッチング液に浸食されて断線等が発生してしまう。し
かし、本実施形態のように金属層４２を設けることで、
反射層４４のパターニングに耐えて、ソース電極４０と
の良好な電気的接続を維持することができる。
【００４１】反射層４４のパターニング後、透明導電層
がスパッタリングによって反射層４４を含む基板全面を
覆うように積層される。ここで、上述のようにＡｌなど
からなる反射層４４の表面は、このとき絶縁性の自然酸
化膜（図３の符号４６参照）で覆われるが、Ｍｏ等の高
融点金属は、スパッタリング雰囲気に晒されても表面は
酸化されない。従って、コンタクト領域において露出し
た金属層４２は、この金属層４２の上に積層される第１
電極用の透明導電層との間でオーミックコンタクトする
ことができる。なお、透明導電層は、成膜後、図１に示
すように画素毎に独立した形状にパターニングされ、こ
れにより画素電極（第１電極）５０が得られる。また、
各画素領域に第１電極５０が形成された後、基板全面を
覆うようにポリイミドなどからなる配向膜６０が形成さ
れ第１基板側が完成する。後は、配向膜２６０まで形成
した第２基板２００とこの第１基板１００とを一定のギ
ャップに離して基板の周辺部分で貼り合わせ、基板間に
液晶を封入して、液晶表示装置を得る。
【００４２】本実施形態の金属層４２は、図４に示すよ
うに、ソース電極４１がＭｏ等の高融点金属層によって
Ａｌ層が挟まれた多層構造を備える場合においても、ソ
ース電極４１と良好な接続を維持できる。図４に示すソ
ース電極４１（データラインを兼用するドレイン電極３
７も同様）は、能動層２０側から順にＭｏ層４１ａ／Ａ
ｌ層４１ｂ／Ｍｏ層４１ｃが積層されて構成されてお
り、ｐ−Ｓｉからなる能動層２０側にＭｏ層４１ａが形
成されていることで、Ａｌ層４１ｂ中にＳｉ原子が移動
して能動層に欠陥が生ずることを防止しており、また最
上層にＭｏ層４１ｃが形成されていることで、コンタク
ト形成、金属層４２の形成・エッチング工程を経ても、
金属層４２との間の電気的接続が良好に維持すること可
能としている。もちろん、本実施形態では、金属層４２
として、ソース電極４１の最上層と同様なＭｏ等を用い
るので、図４に示すようなソース電極４１とも非常に良
好にコンタクトすることができる。
【００４３】また、本実施形態の金属層４２が、図４に
示すソース電極４１のような多層構造を備えていてもよ
い。このような金属層４２の多層構造としては、例えば
下層から順にＭｏ等の高融点金属層／Ａｌ等の導電層／
Ｍｏ等の高融点金属層の３層構造、あるいはＡｌ等の導
電層／Ｍｏ等の高融点金属層の２層構造が採用できる。
このような多層の金属層４２が採用される場合に、下に
配置されるソース電極４０としては、図４のような上記
多層構造であってもよいし、Ａｌなどの単層構造であっ
てもよい。さらに、図３に示すように金属層４３を能動
層２０と直接コンタクトさせる場合においては、金属層
４３として、上記同様の３層または２層構造を採用する
ことも可能である。いずれの場合においても、金属層４
２，４３は、反射層４４のエッチングに耐え、かつ該第
１電極５０形成時に表面に絶縁膜が形成されずに安定か
つ電気的接続特性を維持する必要があり、少なくとも、
第１電極５０と接する表面側に高融点金属層が形成され
ていることが好適である。
【００４４】次に、半透過型ＬＣＤについて説明する。
以上では、反射層４４が１画素領域内のほぼ全域に形成
された反射型ＬＣＤを例に説明した。しかし本発明は反
射型としてだけでなく半透過型ＬＣＤにも適用すること
が可能である。
【００４５】図５は、このような半透過型アクティブマ
トリクスＬＣＤの一画素あたりの平面構成、図６は、図
５のＢ−Ｂ線に沿った位置におけるＬＣＤの概略断面構
成を示している。上記図１及び図２に示した反射型ＬＣ
Ｄにおいて、反射層４４は、１画素領域のほぼ全て（Ｔ
ＦＴとのコンタクト領域は除く）に形成されている。こ
れに対し、図５及び図６に示すような半透過型ＬＣＤで
は、１画素内に反射層４４及び透明第１電極５０が積層
された反射領域と、反射層４４が除去されて、透明第１
電極５０しか存在しない光透過領域とが形成されてい
る。
【００４６】このような半透過型ＬＣＤにおいても、第
１電極５０を反射層４４よりも液晶層側に配置しつつ、
反射層４４は、その直上に形成される第１電極５０と自
然酸化膜４６によって絶縁し、またＴＦＴ１１０と第１
電極５０とのコンタクトを妨げないようこの領域から除
去する。従って、この半透過型ＬＣＤによっても、仕事
関数の近似した第１電極５０及び第２電極２５０によっ
て、それぞれ配向膜を間に挟んで液晶層３００を対称性
よく交流駆動でき、かつ、周囲光の強さ等に応じて光源
を切り替えることで、反射表示、透過表示のいずれも行
うことができる。
【００４７】以上、反射層４４を備える反射または半透
過型のＬＣＤについて説明したが、本発明に係るスイッ
チ素子（ＴＦＴ）、接続用金属層、反射層及び透明第１
電極の構成を、ＥＬディスプレイに適用することで、反
射機能を透明な第１電極の下部に設けつつ、この第１電
極と下層のＴＦＴとを確実に接続することができる。図
７は本実施形態に係るアクティブマトリクス型のＥＬデ
ィスプレイの各画素における部分断面構造を示す。
【００４８】図７のＥＬディスプレイにおいて採用され
た素子は、発光材料として有機化合物を用いた有機ＥＬ
素子９０であり、陽極８０と陰極８６との間に有機素子
層８８が形成されている。有機素子層８８は、少なくと
も有機発光機能分子を含む発光層８３を備え、有機化合
物の特性、発光色などにより単層構造、２層、３層また
はそれ以上の多層構造から構成することができる。図７
の例では、有機素子層８８は、基板側１００に配置され
る陽極８０側から正孔輸送層８２／発光層８３／電子輸
送層８４がこの順に形成され、発光層８３は陽極８０と
同様に画素ごとに個別パターンとされ、正孔輸送層８２
及び電子輸送層８４が陰極８６と同様に全画素共通で形
成されている。なお、隣接する画素間で各陽極８０を絶
縁し、また陽極８０のエッジ領域において上層の陰極８
６とのショートを防止する目的で、隣接画素の陽極間領
域には平坦化絶縁膜３９が形成されている。
【００４９】以上のような構成の有機ＥＬ素子９０は、
陽極８０から注入される正孔と陰極８６から注入される
電子とが発光層８３で再結合して有機発光分子が励起さ
れ、これが基底状態に戻る際に光が放射される。このよ
うに有機ＥＬ素子９０は電流駆動型の発光素子であり、
陽極８０は、有機素子層８８に対して十分な正孔注入能
力を備える必要があり、仕事関数の高いＩＴＯ、ＩＺＯ
などの透明導電材料が用いられることが多い。従って、
多くの場合、発光層８３からの光は、この透明な陽極８
０側から透明な基板１００を透過して外部に射出され
る。しかし、図７に示すアクティブマトリクス型有機Ｅ
Ｌディスプレイでは、陰極側から光を射出することがで
きる。
【００５０】このような図７のディスプレイは、上記有
機ＥＬ素子９０を駆動するためのＴＦＴ１１０、金属層
４２、反射層４４、そして、有機ＥＬ素子９０の陽極８
０は、例えば図２に示すような上述のＴＦＴ１１０、金
属層４２、反射層４４及び第１電極５０と同様の構成が
採用されている。従って、陽極８０に透明導電材料を用
いた場合において、この陽極８０の下層に、該陽極８０
と絶縁されたＡｌやＡｌ−Ｎｄ合金など反射特性に優れ
た材料かからなる反射層４４を設けることができる。こ
のため、有機ＥＬ素子９０の陰極８６として、陽極８０
と同様にＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料を用いる
か、または光を透過可能な程度薄くＡｌ、Ａｇなどの金
属材料を用いて形成することで（開口部を設けてもよ
い）、発光層８３からの光を陰極８６側から外部に射出
するトップエミッション型構造を容易に実現することが
できる。即ち、図７に示すように、陽極８０の下層には
反射層４４が配置されているため、陽極８０側に進んだ
光は反射層４４で反射され、結局発光層８３で得られた
光を陰極８６側から射出することが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、反
射型または半透過型ＬＣＤのように一方の基板側に射層
を形成する必要がある場合においても、同等な特性を有
する第１電極と第２電極とを液晶層に対して同等な位置
に配置できる。従って、液晶を対称性よく交流駆動する
ことができる。このため、液晶の駆動周波数を例えばＣ
ＦＦ以下に設定したような場合であっても、フリッカの
発生なく、また焼き付きを発生させることなく高品質な
表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るアクティブマトリク
ス型の反射型ＬＣＤの第１基板側の概略平面構成を示す
図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿った位置における反射型
ＬＣＤの概略断面構成を示す図である。
【図３】 図１のＡ−Ａ線に沿った位置における反射型
ＬＣＤの他の概略断面構成を示す図である。
【図４】 図１のＡ−Ａ線に沿った位置における反射型
ＬＣＤの他の概略断面構成を示す図である。
【図５】 本発明の実施形態に係るアクティブマトリク
ス型の半透過型ＬＣＤの第１基板側の概略平面構成を示
す図である。
【図６】 図５のＢ−Ｂ線に沿った位置における半透過
型ＬＣＤの概略断面構成を示す図である。
【図７】 本発明のアクティブマトリクス型の有機ＥＬ
ディスプレイの概略断面構造を示す図である。
【図８】 従来のアクティブマトリクス型の反射型ＬＣ
Ｄにおける第１基板側の一部平面構造を示す図である。
【図９】 図８のＣ−Ｃ線に沿った位置における従来の
反射型ＬＣＤの概略断面構造を示す図である。
【符号の説明】
２０ 能動層（ｐ−Ｓｉ層）、３０ ゲート絶縁膜、３
２ ゲート電極（ゲートライン）、３４ 層間絶縁膜、
３６，３７ ドレイン電極（データライン）、３８，３
９ 平坦化絶縁膜、４０，４１ ソース電極、４２、４
３ 接続用金属層、４４ 反射層、４６ 自然酸化膜、
５０ 第１電極、６０，２６０ 配向膜、８０ 陽極
（第１電極）、８２ 正孔輸送層、８３ 発光層、８４
電子輸送層、８６ 陰極（第２電極）、８８ 有機素
子層、９０ 有機ＥＬ素子、１００第１基板、１１０
ＴＦＴ、２００ 第２基板、２１０ カラーフィルタ、
２５０ 第２電極、３００ 液晶層。
フロントページの続き (72)発明者 小川 真司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 山下 徹 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小田 信彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 石田 聡 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 山田 努 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA14Z FA42Z FA44Z GA01 GA13 LA30 2H092 GA29 JA25 JA26 JA41 JA46 JB58 KA04 MA30 NA25 PA01 PA08 PA12 5F110 AA30 BB01 CC02 CC04 CC08 DD02 EE04 GG02 GG13 GG15 HL03 HL04 HL07 HL12 HM18 NN03 NN27 NN44 NN46 NN47 NN53 NN54 NN72 PP03

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１電極を備える第１基板と第２電極を
    備える第２基板との間に液晶層が封入されて構成され画
    素ごとの表示を行う表示装置であって、 前記第１基板は、さらに、 画素ごとに設けられたスイッチ素子と、 前記スイッチ素子を覆う絶縁膜の上に前記スイッチ素子
    と絶縁されて形成され、前記液晶層に第２基板側から入
    射される光を反射する反射層を備え、 前記第１電極は、前記反射層を直接覆って形成された透
    明導電材料から構成され、かつ前記スイッチ素子に電気
    的に接続されていることを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の表示装置において、 前記スイッチ素子を覆う前記絶縁膜に形成されたコンタ
    クトホール内には接続用金属層が形成され、前記スイッ
    チ素子と前記第１電極とは、該接続用金属層を介して電
    気的に接続されることを特徴とする表示装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の表示装置において、 前記接続用金属層には、少なくとも前記第１電極との接
    触面において、高融点金属材料が用いられていることを
    特徴とする表示装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記
    載の表示装置において、 前記第１電極の前記透明導電性材料の仕事関数と、前記
    第２基板の液晶層側に形成される前記第２電極の透明導
    電性材料の仕事関数との差は、０．５ｅＶ以下であるこ
    とを特徴とする表示装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の表示装置において、 各画素における液晶層の駆動周波数は、６０Ｈｚより低
    いことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 透明な第１電極を備える第１基板と透明
    な第２電極を備える第２基板との間に液晶層が封入され
    て構成される表示装置の製造方法であって、 前記第１基板上に薄膜トランジスタを形成し、 前記薄膜トランジスタを覆って少なくとも一層の絶縁膜
    を形成し、 前記絶縁膜の前記薄膜トランジスタの能動層に対応する
    領域にコンタクトホールを形成し、 前記コンタクトホール領域に接続用金属層を形成し、 前記絶縁膜及び前記接続用金属層上を覆って反射材料層
    を形成し、前記接続用金属層上を除く所定画素領域に該
    材料層が残るようにパターニングして反射層を形成し、 前記反射層及び前記接続用金属層を覆って透明導電材料
    からなる第１電極を形成し、前記薄膜トランジスタに前
    記接続用金属層を介して前記第１電極を電気的に接続す
    ることを特徴とする表示装置の製造方法。
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