JP2003255378A

JP2003255378A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2003255378A
Application number: JP2002059336A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ogawa; 真司小川; Kazuhiro Inoue; 和弘井上; Tokuo Koma; 徳夫小間; Satoshi Ishida; 聡石田; Tsutomu Yamada; 努山田; Toru Yamashita; 徹山下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-10

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を形成し、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５
０を形成しＴＦＴ１１０と接続する。第１電極５０の膜
厚は１００Å以下、又は７５０Å〜１２５０Å程度とす
る。これにより、第１電極５０による色つきや、反射率
の減少などを防止しつつ、第１、第２電極５０，２５０
によって液晶層３００を対称性よく交流駆動可能とす
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、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の構成に関する。

【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基板１００
及び第２基板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が各画素に対応して形成さ
れ、カラーフィルタ２１０の上に第２電極として、ＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide）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２
５０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
第及び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及び透明な第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、また色つきなどがなく、表
示品質が高くて低消費電力な反射機能を備えた液晶表示
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た
液晶表示装置であって、前記第１基板の上には前記液晶
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た透明電極であり、該透明
電極の膜厚は、７５０Å〜１２５０Åの範囲である。

【００１８】また本発明の他の態様では、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た液晶表示装置であって、前記
第１基板の上には前記液晶層に第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
た透明電極であり、該透明電極の膜厚は、１Å〜１００
Åの範囲である。より好ましくは前記透明電極の膜厚
は、１０Å以上である。

【００１９】本発明の他の態様では、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た液晶表示装置であって、前記第１
基板の上には、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が第１電極として形成され、該反射
層を覆って透明導電材料から構成された透明電極が形成
され、該透明電極の膜厚は、１Å〜１００Åの範囲であ
る。

【００２０】本発明の他の態様では、上記液晶表示装置
において、前記透明電極の膜厚は、１０Å以上である。

【００２１】本発明の他の態様では、上記液晶表示装置
において、前記反射層と前記第１基板との間には、更
に、画素毎にスイッチ素子が設けられ、該スイッチ素子
は、前記第１電極に電気的に接続されている。

【００２２】本発明の他の態様では、上記液晶表示装置
において、前記第１電極又は前記透明電極の前記透明導
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。

【００２３】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電極の下層に反射層を配置す
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。更に、透明第１電極の膜厚を１００Å程
度以下、又は７５０Å〜１２５０Å程度の厚さとするこ
とで、反射層の前に配置される第１電極による色つきや
反射率の低下を防止できる。

【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が画素電極５０に対
応して形成され、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 Z
inc 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】上述のように反射層４４はＡｌ−Ｎｄ合金
などの導電性材料によって構成されるが、この反射層４
４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ＩＺＯ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。

【００３２】上記のような構成において、本実施形態で
は、上記透明な第１電極５０の膜厚を（ａ）１００Å以
下、具体的には１〜１００Åの範囲、より好ましくは１
０Å〜１００Åの範囲とする。或いは（ｂ）７５０Å〜
１２５０Åの範囲、例えば１０００Å付近とする。ＩＺ
Ｏ、ＩＴＯなどの透明な材料を用いた場合であっても、
その光透過率は１００％ではなく、また波長依存性など
の影響も考えられる。特に、本実施形態のような反射型
ＬＣＤでは、第２基板側から入射した光は液晶層３００
を通り、反射層４４で反射されて再び第２基板側から射
出されるため、光は第１電極５０を２回通過する。従っ
て、第１電極５０の光学特性を考慮しないと、色つきや
透過率の低下などの影響が大きくなるのである。しか
し、第１電極５０の膜厚を上記（ａ）又は（ｂ）の範囲
とすることで、色つきや透過率低下などを防止できる。
なお、第１電極５０を上記のような膜厚とする場合に、
同様の透明電極材料からなる対向電極２５０の膜厚は８
００Å〜１５００Å程度（一例としては１３００Å）と
することが好ましい。また、本実施形態では、反射層４
４の膜厚は５００Å〜１５００Å程度（例えば１０００
Å程度）とした。

【００３３】図３は、反射層４４の上層に、それぞれ厚
さｄの異なるＩＺＯからなる第１電極５０を形成した場
合における反射率の波長依存性を示している。図３にお
いて、横軸は入射波長λ（ｎｍ）、縦軸は反射率Ｒ
（％）である。第１電極５０の厚さｄは、ｄ＝０Å、１
２Å、２５Å、５０Å、１００Å、２００Å、５００
Å、７５０Å、１０００Å、１２５０Åとした。また、
反射層４４としては、１０００Åの厚さのＡｌ−Ｎｄ合
金を用いた。図３からわかるように、ｄ＝１２，２５，
５０，１００Åの場合には、ｄ＝０Åの場合、つまり、
第１電極５０を形成しない場合と同様に、４００ｎｍ〜
８００ｎｍの波長域において１００％の反射率がほぼ達
成されている。ｄ＝２００Å及び５００Åでは、全波長
領域にわたって反射率が１００％に到達しない。また、
ｄ＝７５０Åでは、長波長側では、反射率はあまり高く
ないが６００ｎｍより短波長側では比較的高い反射率が
得られている。

【００３４】図４は、Ａｌ−Ｎｄ合金からなる反射層４
４上に、それぞれ厚さｄの異なるＩＺＯからなる第１電
極５０を形成した場合のＣＩＥ色度図である。第１電極
５０の厚さｄは、上記図３と同様、ｄ＝０Å、１２Å、
２５Å、５０Å、１００Å、２００Å、５００Å、７５
０Å、１０００Å、１２５０Åである。図４において、
ｄ＝１２，２５，５０，１００Å、１０００Åの場合に
は、ＣＩＥ色度図では、ｄ＝０Åの場合、つまり、第１
電極５０を形成しない場合とほぼ同様の座標に位置して
おり、第１電極５０を形成しない場合と変わらない色再
現性が実現されていることがわかる。

【００３５】下記表１

【表１】は、図４の第１電極５０の各厚さｄについてのｘ、ｙの
座標値と、各厚さｄの時のＹ値を表している。このＹ値
は、反射率の指標であり、１００に近いほど明るい、つ
まり本実施形態では第１電極５０における減衰がないこ
とを表している。この表１において、ｄ０の時のＹ値９
８．８に対し、ｄ＝１２Å，２５Å，５０Å，１００
Å、１０００Å、１２５０Åのいずれの場合も９０以上
で非常に高いＹ値が実現されている。ｄ＝７５０Åの時
には７９．０と、これらよりは低いが比較的高い値が得
られている。

【００３６】以上のような各測定結果に基づくと、反射
層４４の上に形成する第１電極５０の膜厚ｄは、（ａ）
１００Å程度以下、又は（ｂ）７５０Å〜１２５０Å程
度とすることが適切であることがわかる。また、共通電
極２５０との駆動の対象性を維持するために条件（ａ）
については、０Åより大きいことが必要であり、例えば
１Å以上、プロセスの信頼性を考慮するとより好ましく
は１０Åとする。条件（ｂ）については、７５０Åより
大きく、１２５０Åより小さいことがより好ましく、ま
た、光学特性に加え、下層の凹凸に対する被覆性の観
点、及び抵抗を更に考慮すると、１０００Å付近が最も
好ましい。

【００３７】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な
い。

【００３８】そこで本実施形態では、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ＴＦＴ１１０（例え
ばＴＦＴ１１０のソース電極４０）との間に介在させる
ことで、第１電極５０とＴＦＴ１１０とを接続する。こ
れにより、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。

【００３９】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、（ｉｉ）ＴＦ
Ｔ１１０に図２のように例えばＡｌなどのソース電極４
０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４
４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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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、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２０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。

【００４４】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。

【００４５】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、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。

【００４６】反射層４４のパターニング後、上述の膜厚
条件を満たすように透明導電層を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する。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４６で覆われるが、Ｍ
ｏ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６
０が形成され第１基板側が完成する。後は、配向膜２６
０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。

【００４７】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。

【００４８】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１００Å以下、又は７
５０Å〜１２５０Å程度の厚さの透明第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。

【００４９】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。ここで、第１電極５０の膜厚を上述の
ような範囲に設定しているので、反射表示の場合におけ
る第１電極５０に起因した色つきや反射率低下を防止で
き、反射表示も透過表示も高い品質とすることが容易と
なる。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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、陽極８０の下に反射層４４が形成
されているため陰極側から光を射出することができる。

【００５３】即ち、図７のディスプレイにおいて、有機
ＥＬ素子９０を駆動するためのＴＦＴ１１０、金属層４
２、反射層４４、そして、有機ＥＬ素子９０の陽極８０
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。また、第１電極５０の厚さは１００Å以
下、又は７５０Å〜１２５０Å程度に設定されている。
有機ＥＬ素子９０の陰極８６としては、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（開口部を設けてもよい）。このような
構成とすることで、発光層８３からの光を陰極８６側か
ら外部に効率的に射出するトップエミッション型構造が
実現できる。また、対応する画素において、Ｒ，Ｇ，Ｂ
光を発光する場合にも、陽極８０（第１電極）の厚さを
上記のような範囲とすることで、いずれの色についても
高い反射率を実現でき、陽極８０側に進んだ光は陽極８
０での減衰や色つきなどなく、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。従って、非常に高輝度のディスプレ
イを実現できる。

【００５４】なお、以上においては、透明な第１電極を
ＴＦＴに接続する構成について説明したが、透明な第１
電極５０の厚さを１００Å以下の範囲とする場合には、
透明な第１電極の電気抵抗が大きくなるため、この透明
な第１電極をＴＦＴに接続して液晶を駆動するよりも、
下層の反射層４４をＴＦＴに接続し、実質的にはこの反
射層４４を第１電極として用い、第２電極とで液晶を駆
動することが好ましい。もちろん反射層４４をＴＦＴに
接続する場合に、透明な第１電極５０の厚さを７５０Å
〜１２５０Åに設定しても良好な光学特性が得られる。
以上のような反射層４４にＴＦＴを接続し、液晶を駆動
するには、例えば反射画素電極の一部に上層の透明電極
５０との接続を確保するためのＭｏ層などを形成しつ
つ、ＴＦＴには反射画素電極４４を接続する構成を採用
することで実現できる。或いは、透明第１電極と反射画
素電極４４とを電気的に接続しない場合には、ＴＦＴに
接続された反射画素電極４４から、これを覆う自然酸化
膜によって絶縁された透明電極５０を、該自然酸化膜を
介して反射画素電極４４と容量結合させ、この容量によ
り透明電極５０に反射画素電極から液晶駆動のための電
圧を印加する構成を採用してもよい。

【００５５】

【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。そして、透明第１電極の膜厚を１００Å
程度以下、又は７５０Å〜１２５０Å程度の厚さとする
ことで、反射層の前に配置される第１電極による色つき
や反射率の低下を防止でき、また上記範囲内で厚くする
ことで第１電極の抵抗の低減と断線の防止が可能とな
る。従って、液晶を対称性よく交流駆動することができ
るとともに、高い表示品質を実現できる。

【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】本発明の実施形態に係る第１電極のそれぞれ
の膜厚における反射率の波長依存性を示す図である。

【図４】本発明の実施形態に係る第１電極のそれぞれ
の膜厚におけるＣＩＥ色度図上での座標を示す図であ
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)発明者小間徳夫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 (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Ｆターム(参考） 2H091 FA14Y FA15Y GA03 LA16 LA17 2H092 GA17 JA24 JB01 JB07 KB13 NA01 NA29 PA12

Claims

【特許請求の範囲】

【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た
液晶表示装置であって、前記第１基板の上には前記液晶層に第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た透明電極であり、該透明電極
の膜厚は、７５０Å〜１２５０Åの範囲であることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項２】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た
液晶表示装置であって、前記第１基板の上には前記液晶層に第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た透明電極であり、該透明電極
の膜厚は、１Å〜１００Åの範囲であることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項３】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た
液晶表示装置であって、前記第１基板の上には、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が第１電極として形成さ
れ、該反射層を覆って透明導電材料から構成された透明電極
が形成され、該透明電極の膜厚は、１Å〜１００Åの範
囲であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項２又は請求項３に記載の液晶表示
装置において、前記透明電極の膜厚は、１０Å以上であることを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか一つに記
載の液晶表示装置において、前記反射層と前記第１基板との間には、更に、画素毎に
スイッチ素子が設けられ、該スイッチ素子は、前記第１電極に電気的に接続されて
いることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】請求項１〜請求項５のいずれか１つに記
載の液晶表示装置において、前記第１電極又は前記透明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、０．５
ｅＶ以下であることを特徴とする液晶表示装置。