JP2007065405A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 開口率を向上することができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 スイッチング素子、反射層及び画素透明電極を含む画素基板と対向透明電極を含む対向基板とが液晶層を狭持した構造を有する液晶表示パネルを備える液晶表示装置であって、上記反射層は、スイッチング素子上に配置され、スイッチング素子のドレイン電極上に開口部を有し、上記画素透明電極は、反射層上に配置され、反射層の開口部上に開口部を有し、上記ドレイン電極は、反射層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続される液晶表示装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、スイッチング素子を利用して表示を行うアクティブマトリクス方式の液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、薄型化及び低消費電力化を実現することができるため、パーソナルコンピュータ等のＯＡ（ｏｆｆｉｃｅ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器、電子手帳や携帯電話機等の携帯情報端末機器、カメラ一体型ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）等、広く用いられている。

一般的に、液晶表示装置は、画素基板と対向基板との間に液晶が充填され、その間隔を球状又は柱状スペーサで制御された構造を有する液晶表示パネルを備えている。画素基板は、ゲートバスライン（走査線）とゲートバスラインに対して直交配置されたソースバスライン（信号線）とを有し、更にゲートバスラインとゲートバスラインとの交点毎にスイッチング素子を有し、ゲートバスラインとソースバスラインとで区画された領域毎に、スイッチング素子に接続された画素電極を有している。一方、対向基板は、カラー表示するための着色層と、画素電極に対向する電極とを有する。このような液晶表示装置には、画素電極に酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明導電膜を用いた透過型と、金属等の反射導電膜を用いた反射型とがある。

透過型液晶表示装置は、バックライトで照明して表示を行うため、高輝度及び高コントラスト表示を行うことができるものの、消費電力を大きくしてしまう。一方、反射型液晶表示装置は、バックライトの光を使用せず、周囲の光を反射し、その反射光で照明して表示を行うため、消費電力を小さくすることができるものの、周囲が暗いときには、コントラストが低下してしまう。

このため、バックライトで照明することができ、かつ周囲の光を反射して照明することができる半透過型液晶表示装置が実用化されている。半透過型液晶表示装置では、透明導電膜からなる画素電極は、バックライトから入射した光を透過させる透過部と対向基板側から入射した光を透過させかつ反射層に反射された光を透過させる反射部とから構成される。

しかしながら、従来の半透過型液晶表示装置では、スイッチング素子の隙間等から光が漏れるのを防ぐために、この領域には、遮光層が形成されていた（例えば、特許文献１参照。）。したがって、スイッチング素子が形成された領域が透過表示領域でも反射表示領域でもない遮光領域となっていたため、その領域の分だけ開口率が低下してしまっていた。特に、高精細な半透過型液晶表示装置の場合には、画素面積が小さく、画素面積に対してスイッチング素子の面積が占める割合が大きくなるため、開口率の低下が更に大きくなるという点で改善の余地があった。
特開２００２−３１８３９３号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、開口率を向上させることができる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、スイッチング素子、反射層及び画素透明電極を含む画素基板と対向透明電極を含む対向基板とが液晶層を狭持した構造を有する液晶表示パネルを備える液晶表示装置について種々検討したところ、スイッチング素子が形成された領域に着目した。そして、従来の液晶表示装置においては、スイッチング素子が形成された領域には、光漏れを抑制するために、遮光層が形成されていたため、その領域の分だけ開口率が低下してしまっていたことを見いだした。そこで、スイッチング素子のドレイン電極上に開口部を有する反射層をスイッチング素子上に配置し、反射層の開口部上に開口部を有する画素透明電極を反射層上に配置し、かつ反射層の開口部内に形成された導電膜を介してドレイン電極を画素透明電極に接続することにより、スイッチング素子が形成された領域を表示領域として用いることができる結果、開口率を向上させることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、スイッチング素子、反射層及び画素透明電極を含む画素基板と対向透明電極を含む対向基板とが液晶層を狭持した構造を有する液晶表示パネルを備える液晶表示装置であって、上記反射層は、スイッチング素子上に配置され、スイッチング素子のドレイン電極上に開口部を有し、上記画素透明電極は、反射層上に配置され、反射層の開口部上に開口部を有し、上記ドレイン電極は、反射層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続される液晶表示装置である。本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルの背面側にバックライトを備え、外部等から対向基板を透過して入射しかつ反射層に反射された光、及び、バックライトからの光を用いて表示を行う半透過型液晶表示装置であってもよく、外部等から対向基板を透過して入射しかつ反射層に反射された光を用いて表示を行う反射型液晶表示装置であってもよいが、周囲が暗いときにも、高いコントラストで表示を行うことができる観点から、半透過型液晶表示装置が好ましい。

上記画素基板は、スイッチング素子、反射層及び画素透明電極を含む。上記スイッチング素子は、通常、画素毎に配置される。上記スイッチング素子としては、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、金属―絶縁体―金属（ＭＩＭ）素子が挙げられる。上記反射層は、外部から対向基板を透過して入射した光を反射する。上記反射層の材料としては、光を反射する機能を有するものである限り、導電材料であってもよく、絶縁材料であってもよい。上記反射層を構成する導電材料としては、例えばアルミニウム等の金属が挙げられる。上記画素透明電極もまた、通常、画素毎に配置され、バックライトからの入射光を透過させる透過部と外部等から入射した光を透過させかつ反射層に反射された光を透過させる反射部とを含む。上記画素透明電極は、透明導電膜からなることが好ましく、上記透明導電膜としては、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）が挙げられる。

また、上記対向基板は、対向透明電極を含む。上記対向透明電極は、液晶層を介して画素透明電極に対向配置されるものであり、通常、画素に共通して配置されるものであるが、画素ごとに配置されてもよい。上記対向透明電極もまた、バックライトからの入射光を透過させる透過部と外部から入射した光を透過させかつ反射層に反射された光を透過させる反射部とを画素ごとに含む。更に、上記液晶層は、液晶分子を含んで構成されるものである。本発明の液晶表示装置の表示モードしては、特に限定されず、例えば、ＴＮモード、ＶＡモード等が挙げられる。

上記反射層は、スイッチング素子上に配置され、スイッチング素子のドレイン電極上に開口部を有し、上記画素透明電極は、反射層上に配置され、反射層の開口部上に開口部を有し、上記ドレイン電極は、反射層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続される。これにより、反射層の開口部内に形成された導電膜を介してドレイン電極を画素透明電極に接続することができるとともに、反射表示を行うための表示領域（反射表示領域）として、スイッチング素子が形成された領域を用いることができるため、開口率を向上させることができる。

なお、「反射層がスイッチング素子上に配置される」とは、「反射層がスイッチング素子の対向基板側に配置されること」を意味する。上記反射層が導電材料からなる場合には、反射層とスイッチング素子とのリーク不良（同電位化）を防止する観点から、上記反射層は、通常、スイッチング素子を被覆する透明絶縁層（以下、「第１の透明絶縁層」ともいう。）上に配置される。上記反射層が絶縁材料からなる場合には、第１の透明絶縁層は、スイッチング素子と反射層との間に、配置されてもよく、配置されなくてもよい。

また、「画素透明電極は、反射層上に配置される」とは、「画素透明電極が反射層の対向基板側に配置されること」を意味する。上記反射層が導電材料からなる場合には、反射層と画素透明電極とのリーク不良（同電位化）を防止する観点から、上記画素透明電極は、通常、反射層を被覆する透明絶縁層（以下、「第２の透明絶縁層」ともいう。）上に配置される。上記反射層が絶縁材料からなる場合には、第２の透明絶縁層は、反射層と画素透明電極との間に、配置されてもよく、配置されなくてもよい。

更に、「ドレイン電極は、反射層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続される」とは、「ドレイン電極と画素透明電極とを接続する導電膜が、少なくとも一部を反射層の開口部内に有する」ことを意味する。上記反射層が導電材料からなる場合には、反射層と導電膜とのリーク不良（同電位化）を防止する観点から、上記反射層の開口部は、通常、第２の透明絶縁層等の透明絶縁層に被覆され、上記導電膜は、反射層の開口部内において、反射層の開口部を被覆する透明絶縁層の開口部内に形成される。なお、上記反射層が絶縁材料からなる場合には、反射層の開口部は、第２の透明絶縁層等の透明絶縁層に被覆されてもよく、被覆されなくてもよい。

なお、開口率を効果的に向上させる観点から、上記反射層は、ドレイン電極が配置された領域を除くスイッチング素子が配置された領域の平面積の１００％を覆うことが好ましく、ドレイン電極と画素透明電極とを接続する導電膜を形成するための開口部（反射層の開口部）を設けることができる範囲内で、更に、ドレイン電極が配置された領域の一部を覆うことがより好ましい。また、上記反射層は、凹凸部を有することが好ましい。これにより、対向基板側から反射層に入射した光を散乱反射することができるため、光の利用効率を向上させることができる。更に、上記導電膜は、製造工程の簡略化、及び、コンタクト抵抗の低減等の観点から、画素透明電極と同一の材料からなることが好ましい。

本発明の液晶表示装置は、上記液晶表示パネルを構成要素として含むものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。

本発明の液晶表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
上記導電膜は、画素透明電極と同一の材料、又は、光を反射する導電材料からなることが好ましい。上記導電膜が画素透明電極と同一の材料からなる場合には、画素透明電極と導電膜とを同一の工程で形成することが可能となるため、製造工程の簡略化を図ることができる。また、上記導電膜が光を反射する導電材料からなる場合には、上記反射層の開口部が形成された領域のうち、導電膜が形成された領域を反射表示領域として用いることができるため、開口率を更に向上させることができる。上記導電膜が光を反射する導電材料からなる場合には、開口率をより効果的に向上させる観点から、導電膜が形成された領域は、反射層の開口部が配置された領域よりも大きい平面積を有することがより好ましく、すなわち、反射層の開口部は、導電膜が形成された領域内に配置されることがより好ましい。なお、上記光を反射する導電材料としては、例えば、アルミニウム等の金属が挙げられる。

上記導電膜が画素透明電極と同一の材料からなる場合、上記ドレイン電極は、光を反射する導電材料からなることが好ましい。これにより、上記反射層の開口部が形成された領域を反射表示領域として用いることができるため、開口率を更に向上させることができる。この場合、開口率をより効果的に向上させる観点から、上記ドレイン電極は、反射層の開口部よりも大きい平面積を有することがより好ましく、すなわち反射層の開口部は、ドレイン電極が配置された領域内に配置されることがより好ましい。なお、上記光を反射する導電材料としては、例えば、アルミニウム等の金属が挙げられる。

上記画素基板の好ましい形態としては、（Ａ）スイッチング素子と反射層との間に第１の透明絶縁層を含み、上記第１の透明絶縁層は、ドレイン電極上に開口部を有し、上記ドレイン電極は、第１の透明絶縁層の開口部内及び反射層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続される形態、（Ｂ）反射層と画素透明電極との間に第２の透明絶縁層を含み、上記第２の透明絶縁層は、反射層の開口部の端面を被覆するように、ドレイン電極上に開口部を有し、上記ドレイン電極は、第２の透明絶縁層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続される形態、及び、（Ｃ）スイッチング素子と反射層との間にドレイン電極上に開口部を有する第１の透明絶縁層を含み、反射層と画素透明電極との間に第２の透明絶縁層を含み、上記第２の透明絶縁層は、第１の透明絶縁層の開口部及び反射層の開口部の端面を被覆するように、ドレイン電極上に開口部を有し、上記ドレイン電極は、第２の透明絶縁層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続される形態が挙げられる。

上記（Ａ）の形態によれば、第１の透明絶縁層の開口部内及び反射層の開口部内に形成された導電膜を介してドレイン電極を画素透明電極に接続することができるとともに、反射層が導電材料からなる場合には、スイッチング素子と反射層とのリーク不良（同電位化）を防止することができる。また、上記（Ｂ）の形態によれば、反射層が導電材料からなる場合には、第２の透明絶縁層により、反射層と画素透明電極とのリーク不良を低減することができる。また、第２の透明絶縁層が反射層の開口部を被覆することにより、ドレイン電極を画素透明電極に接続する導電膜と反射層とのリーク不良を低減することができるとともに、導電膜の段切れ（断線不良）を低減することができる。更に、上記（Ｃ）の形態によれば、上記（Ａ）の形態及び（Ｂ）の形態の両方の作用効果を得ることができる。

なお、本明細書中、透明絶縁層とは、透光性（光を透過させる性質）及び絶縁性を有する層のことである。上記透光性及び絶縁性の大きさについては、本発明の作用効果を奏することができる限り、特に限定されない。

上記第１の透明絶縁層は、フォトリソグラフィによりパターン形成及び凹凸部の形成を行うことが容易であるため、樹脂からなることが好ましい。上記第２の透明絶縁層もまた、フォトリソグラフィによりパターン形成を行うことが容易であるため、樹脂からなることが好ましい。

また、上記（Ａ）及び（Ｃ）の形態において、上記反射層は、第１の透明絶縁層上に直接形成されてもよく、第１の透明絶縁層の凹凸部上に配置されることが好ましい。上記反射層は、凹凸部を有することにより、入射光を散乱反射することができるため、光の利用効率を向上させることができる。また、上記第１の透明絶縁層は、部分的に配置されてもよいが、反射層が導電材料からなる場合には、信号線等と反射層とのリーク不良（同電位化）を低減する観点から、基板全面に配置されていることが好ましい。

更に、上記（Ｃ）の形態において、上記第２の透明絶縁層は、製造工程の簡略化を図る観点から、反射層が配置されていない領域においても、第１の透明樹脂層上に配置されることが好ましい。このとき、第２の透明絶縁層は、反射層が配置されていない領域において、第１の透明絶縁層上に直接配置されてもよく、第１の透明絶縁層を被覆する膜上に配置されてもよい。

上記（Ａ）及び（Ｃ）の形態において、上記第１の透明絶縁層の開口部は、反射層の開口部よりも小さい平面積を有することが好ましい。すなわち、第１の透明絶縁層の開口部は、反射層の開口部が配置された領域内に配置されることが好ましい。これにより、反射層が導電材料からなる場合には、ドレイン電極と反射層とのリーク不良を防止することができる。なお、上記ドレイン電極が光を反射する導電材料からなる場合、開口率を効果的に向上させる観点から、上記第１の透明絶縁層の開口部は、ドレイン電極よりも小さい平面積を有することがより好ましい。すなわち、第１の透明絶縁層の開口部は、ドレイン電極が配置された領域内に配置されることがより好ましい。

上記（Ｂ）及び（Ｃ）の形態において、上記第２の透明絶縁層は、着色層を含むことが好ましい。このような形態、いわゆるＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ方式を採用した形態によれば、画素基板と対向基板との貼り合せ時における画素透明電極と着色層との位置ずれを防止することができるため、開口率を更に向上させることができる。また、ドレイン電極上の着色層の開口部の寸法を調節することにより、反射の彩度及び明度を調節することができるため、表示品位を容易に向上させることができる。なお、上記着色層は、フォトリソグラフィによりパターン形成を行うことが容易であるため、樹脂からなることが好ましい。また、製造工程上膜厚を制御しやすいという観点から、上記着色層は、第１の透明絶縁層上に形成されることが好ましい。更に、製造工程において生じる開口部の形成位置のずれを低減する観点から、上記着色層の開口部は、反射層の開口部と中心が一致することが好ましい。

上記（Ｂ）及び（Ｃ）の形態において、上記第２の透明絶縁層は、反射層が配置された領域の液晶層の厚みを透過領域の液晶層の厚みよりも小さくする段差を形成する層を反射層上に含むことが好ましい。上記画素基板が反射層上に段差形成層を備えることにより、液晶層を通過する光の光路長を反射表示領域と透過表示領域とで略等しくすることで、光学的なロスを低減することができる。なお、光学的なロスを効果的に低減する観点から、上記段差形成層の膜厚は、透過表示領域における液晶層の膜厚の略半分であることがより好ましい。また、上記段差形成層は、フォトリソグラフィによりパターン形成を行うことが容易であるため、樹脂からなることが好ましい。更に、製造工程上膜厚を制御しやすいという観点から、上記段差形成層は、第１の透明絶縁層上に形成されることが好ましい。そして、製造工程において生じる開口部の形成位置のずれを低減する観点から、上記段差形成層の開口部は、反射層の開口部と中心が一致することが好ましい。

上記（Ｂ）の形態において、上記第２の透明絶縁層は、着色層及び段差形成層を含み、上記段差形成層は、反射層の開口部及び着色層の開口部の端面を被覆するように、ドレイン電極上に開口部を有し、上記ドレイン電極は、段差形成層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続されることが好ましい。また、上記（Ｃ）の形態において、上記第２の透明絶縁層は、着色層及び段差形成層を含み、上記段差形成層は、第１の透明絶縁層の開口部、反射層の開口部及び着色層の開口部の端面を被覆するように、ドレイン電極上に開口部を有し、上記ドレイン電極は、段差形成層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続されることが好ましい。これらの形態によれば、ＣＦ ＯＮ ＡＲＲＡＹ方式を採用したことにより、開口率を向上させることができ、液晶層を通過する光の光路長を反射表示領域と透過表示領域とで略等しくすることにより、光学的なロスを低減することができ、導電膜が形成される開口部を段差形成層で構成することにより、ドレイン電極を画素透明電極に接続する導電膜と反射層とのリーク不良を低減することができるとともに、導電膜の段切れを低減することができる。なお、これらの形態においては、製造工程上膜厚を制御しやすいという観点から、上記マルチギャップ層は、着色層上に形成されることが好ましい。また、上記ドレイン電極が光を反射する導電材料からなる場合、開口率を効果的に向上させる観点から、上記マルチギャップ層の開口部は、ドレイン電極よりも小さい平面積を有することがより好ましい。

上記（Ａ）の形態において、上記第１の透明絶縁層の開口部は、反射層の開口部と中心が一致することが好ましく、上記（Ｂ）の形態において、上記第２の透明絶縁層の開口部は、反射層の開口部と中心が一致することが好ましく、上記（Ｃ）の形態において、上記第２の透明絶縁層の開口部は、第１の透明絶縁層の開口部及び反射層の開口部と中心が一致することが好ましい。これらにより、製造工程において生じる開口部の形成位置のずれを低減することができる。なお、ドレイン電極と画素透明電極とを接続する導電膜の段切れをより低減する観点から、上記第１の透明絶縁層の開口部、反射層の開口部、及び／又は、第２の透明絶縁層の開口部の平面形状は、円形状であることが好ましい。

上記画素基板は、走査線及び／又は信号線を含み、上記反射層は、走査線及び／又は信号線と少なくとも部分的に重なることが好ましい。これにより、走査線及び／又は信号線が形成された領域を反射表示領域として用いることができるため、開口率をより向上させることができる。なお、反射層が、走査線及び／又は信号線と少なくとも部分的に重なるとは、反射層が形成された領域と走査線及び／又は信号線が形成された領域とが少なくとも部分的に重なることを意味し、反射層が導電材料からなる場合には、反射層と走査線及び／又は信号線との間には、通常、絶縁膜が配置される。

上記反射層は、走査線と略平行に配置され、かつ画素間で分断されることなく該走査線と少なくとも部分的に重なることが好ましい。通常、隣接するスイッチング素子の間隔は、信号線の長さ方向よりも走査線の長さ方向の方が短い。したがって、上記反射層が走査線と平行に配置されることにより、スイッチング素子及び走査線が形成された領域に、反射層を効率的に配置することができる。また、上記反射層が画素間で分断されることなく配置されることにより、画素間の領域もまた反射表示領域として利用することができるため、開口率をより向上させることができる。

上記画素透明電極は、走査線と信号線とを被覆する透明絶縁層上に配置され、走査線と信号線とで区画された領域よりも大きい平面積を有することが好ましい。これにより、反射表示領域として利用可能な走査線及び／又は信号線が形成された領域の液晶分子の配向を制御することができるため、開口率を更に向上させることができる。なお、上記透明絶縁層は、第１の透明絶縁層であってもよく、第２の透明絶縁層であってもよく、これらと異なるものであってもよい。

本発明はまた、走査線及び／又は信号線、反射層並びに画素透明電極を含む画素基板と対向透明電極を含む対向基板とが液晶層を狭持した構造を有する液晶表示パネルを備える液晶表示装置であって、上記反射層は、走査線及び／又は信号線と少なくとも部分的に重なる液晶表示装置でもある。これにより、走査線及び／又は信号線が形成された領域を反射表示領域として用いることができるため、開口率を向上させることができる。

本発明の液晶表示装置もまた、上記液晶表示パネルを構成要素として含むものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。

本発明の液晶表示装置によれば、スイッチング素子のドレイン電極上に開口部を有する反射層をスイッチング素子上に配置し、反射層の開口部上に開口部を有する画素透明電極を反射層上に配置し、かつ反射層の開口部内に形成された導電膜を介してドレイン電極を画素透明電極に接続するため、スイッチング素子が形成された領域を反射表示領域として用いることができ、開口率を向上させることができる。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る半透過型液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
本実施形態に係る半透過型液晶表示装置は、図１に示すように、液晶表示パネル１００の背面にバックライト４を備えている。また、液晶表示パネル１００は、画素基板１及び対向基板２を備え、画素基板１と対向基板２とは、その間に液晶層３を挟持する。

まず、画素基板１の構成について、図１を参照しながら説明する。
硼ケイ酸ガラス等からなるガラス基板１０１上には、ベースコート膜１０８が形成され、ベースコート膜１０８上には、ソース領域１０９Ｓ及びドレイン領域１０９Ｄを有する半導体層１０９が形成されている。また、半導体層１０９の上層には、ゲート絶縁膜１１２が基板全面に形成され、ゲート絶縁膜１１２上には、ゲート電極１１３が形成されている。更に、ゲート電極１１３上には、層間絶縁膜１１４が基板全面に形成され、層間絶縁膜１１４上には、ソース電極１１５Ｓ及びドレイン電極１１５Ｄが形成されている。なお、本実施形態では、ソース電極１１５Ｓ及びドレイン電極１１５Ｄは、アルミニウム等の金属（光を反射する導電材料）からなる。また、ソース電極１１５Ｓ及びドレイン電極１１５Ｄは、層間絶縁膜１１４に設けたコンタクトホール１０５Ｓ及び１０５Ｄを介して、ソース領域１０９Ｓ及びドレイン領域１０９Ｄにそれぞれ導通されている。このようにして、ＴＦＴ素子１０が形成されている。

層間絶縁膜１１４上には、ドレイン電極１１５Ｄの真上に開口部が設けられた透明樹脂層（第１の透明絶縁層）１１６が形成されており、透明樹脂層１１６上には、ＴＦＴ素子１０を覆うように反射層１０２が形成されている。本実施形態では、ＴＦＴ素子１０と反射層１０２との間に透明樹脂層１１６が配置されており、ドレイン電極１１５Ｄと反射層１０２とが分離されるため、ＴＦＴ素子１０と反射層１０２とのリーク不良（同電位化）を低減することができる。また、反射層１０２がＴＦＴ素子１０を覆うように形成されているため、ＴＦＴ素子１０が形成された領域を反射表示領域として用いることができ、開口率を向上させることができる。
なお、反射層１０２の下面に接する透明樹脂層１１６には、微細な凹凸部が形成されている。これにより、反射層１０２に入射した光を所定の角度範囲に散乱反射させることができるため、周囲光を効率的に利用することができる。また、反射層１０２は、アルミニウム等の光を反射する金属からなり、図２に示すように、透明樹脂層１１６の開口部１１６ａより一回り大きい開口部１０２ａが、透明樹脂層１１６の開口部１１６ａと同じ位置に形成されている。

透明樹脂層１１６及び反射層１０２上には、着色層（第２の透明絶縁層）１０３が形成されている。着色層１０３が画素基板１に配置されていることにより、画素基板１と対向基板２との貼り合せ時における位置ずれを防止することができるため、開口率をより向上させることができる。また、着色層１０３の開口部の大きさを調節することにより、反射表示領域の彩度及び明度を調節することができる。なお、図２に示すように、着色層１０３には、反射層１０２の開口部１０２ａより一回り大きい開口部１０３ａが、反射層１０２の開口部１０２ａ及び透明樹脂層１１６の開口部１１６ａと同じ位置に形成されている。

着色層１０３上には、反射層１０２の上方を覆い、かつ樹脂からなるマルチギャップ層（第２の透明絶縁層）１１７が形成されている。マルチギャップ層１１７を設けることにより、反射層１０２が形成された領域（反射表示領域）の液晶層３の厚みは、透過表示領域の液晶層３の厚みの略１／２になっている。これにより、液晶層３を通過する光の光路長を反射表示領域と透過表示領域とで略等しくし、光学的なロスを低減することができる。なお、図２に示すように、マルチギャップ層１１７には、反射層１０２、透明樹脂層１１６及び着色層１０３の開口部のより一回り小さい開口部１１７ａが、これらの開口部と同じ位置に、これらが形成されている。

マルチギャップ層１１７上には、マルチギャップ層１１７及び着色層１０３を覆うように、画素透明電極１０４が形成されている。画素透明電極１０４は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等からなり、マルチギャップ層１１７に設けられたコンタクトホールを介してドレイン電極１１５Ｄと導電されている。画素透明電極１０４は、マトリクス状に配列されており、各画素透明電極１０４は、反射層１０２からなる反射部と、反射部を除く部分の画素透明電極１０４からなる透過部とを有している。

マルチギャップ層１１７の上層の画素透明電極１０４上には、フォトスペーサ１１８が形成されている。フォトスペーサ１１８を設けることにより、各画素透明電極１０４の反射部上の液晶層３の厚みを均一にしている。

次に、対向基板２の構成について、図１を参照しながら説明する。
対向基板２は、硼ケイ酸ガラス等からなるガラス基板２１上に、対向透明電極２０２が形成されてなる。対向透明電極２０２は、画素透明電極１０４と同様に、ＩＴＯやＩＺＯ等からなる。なお、画素基板１及び対向基板２にはそれぞれ、画素透明電極１０４及び対向透明電極２０２上に、液晶層３を配向する配向膜（図示せず）が形成されている。

図３は、本発明の実施形態１に係る半透過型液晶表示装置の構成を示す平面模式図である。
本実施形態に係る半透過型液晶表示装置は、図３に示すように、複数のゲートバスライン（走査線）１１３Ｌ、ゲートバスライン１１３Ｌに直交する複数のソースバスライン（信号線）１１５Ｌ、ゲートバスライン１１３Ｌとソースバスライン１１５Ｌとの交点に配置されたＴＦＴ素子１０、及び、画素透明電極１０４を有する。反射層１０２は、図３に示すように、ゲートバスライン１１３Ｌと平行に配置され、かつ画素間で分断されることなく、ゲートバスライン１１３Ｌと少なくとも部分的に重なっている。また、画素透明電極１０４は、ゲートバスライン１１３Ｌとソースバスライン１１５Ｌとで区画された領域よりも大きい平面積を有している。したがって、本実施形態に係る半透過型液晶表示装置によれば、ゲートバスライン１１３Ｌ及びソースバスライン１１５Ｌが形成された領域も反射表示領域として用いることができるため、開口率を向上させることができる。

本実施形態に係る半透過型液晶表示装置によれば、図１に示すように、スイッチング素子１１０上に反射層１０２及び画素透明電極１０４を設けたことにより、スイッチング素子１１０を形成した領域も反射表示が行えるため、開口率を向上させることができる。また、図１に示すように、反射層１０２に開口部を設けたことにより、反射層１０２の開口部が形成された領域分の開口率の低下が懸念されるが、反射層１０２の下方に形成されたドレイン電極１１５Ｄを光を反射する導電材料で形成し、かつ反射層１０２の開口部が形成された領域を補うように形成しているため、開口率の低下を最小限に抑えることができる。更に、図１に示すように、着色層１０３が画素基板１に配置されていることにより、画素基板１と対向基板２との貼り合せ時における着色層と画素透明電極との位置ずれを防止することができるため、開口率をより向上させることができる。

また、図２に示すように、画素透明電極１０４は、マルチギャップ層１１７上に配置され、上記マルチギャップ層１１７の開口部１１７ａは、反射層１０２の開口部１０２ａ、透過絶縁層１１６の開口部１１６ａ及び着色層１０３の開口部１０３ａよりも小さい平面積を有する。これにより、ドレイン電極１１５Ｄを画素透明電極１０４に接続する導電膜と反射層１０２とのリーク不良（同電位化）を低減することができるとともに、画素透明電極１０４の段切れ（断線不良）を低減することができる。更に、図２に示すように、反射層１０２の開口部１０２ａ、透過絶縁層１１６の開口部１１６ａ、着色層１０３の開口部１０３ａ、及び、マルチギャップ層１１７の開口部１１７ａは、それらの中心が互いに一致する。これにより、開口部の形成位置にばらつきが生じた場合に発生しうるリーク不良の発生を低減することができる。

更に、図３に示すように、ゲートバスライン１１３Ｌと平行な列方向に隣接する画素間で分割されることなく、連続して、ゲートバスライン１１３Ｌに一部重なるように反射層１０２を形成しており、かつ画素透明電極１０４をゲートバスライン１１３Ｌ及びソースバスライン１１５Ｌで区画された領域よりも大きく形成しているため、本来ゲートバスライン１１３Ｌ及びソースバスライン１１５Ｌにより遮光領域となる部分も一部、反射表示領域として利用することができるため、開口率を更に向上させることができる。

図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施形態１に係る半透過型液晶表示装置及び従来の半透過型液晶表示装置の遮光領域及び表示領域を示す平面模式図である。なお、表示領域２０は、透過表示領域と反射表示領域とを足し合わせたものである。
本実施形態に係る半透過型液晶表示装置は、スイッチング素子１０、ゲートバスライン１１３Ｌ及びソースバスライン１１５Ｌが形成された領域を一部反射表示領域と利用することができるため、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、従来の半透過型液晶表示装置よりも開口率が高くなっており、高開口率で高精細な半透過型液晶表示装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態１に係る半透過型液晶表示装置の製造方法について説明する。
（１）前工程
ドレイン電極１１５Ｄよりも下層の形成工程については、従前と同様であるので省略する。

（２）ソースバスライン、ソース電極及びドレイン電極形成工程
次に、層間絶縁膜１１４上にアルミニウム等の金属膜をスパッタ法により積層する。金属膜は、チタンとアルミニウムとの積層膜等により形成してもよい。続いて、金属膜上にフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィによって、所定の形状のフォトレジストパターンを形成する。続いて、ウエットエッチング又はドライエッチングによって、金属膜の不要な部分を除去し、図１及び３に示すように、ソースバスライン１１５Ｌ、ソース電極１１５Ｓ及びドレイン電極１１５Ｄを形成する。なお、ドレイン電極１１５Ｄは、図２に示すように、反射層１０２の開口部１０２ａよりも大きく形成される。

（３）透明樹脂層形成工程
次に、ソース電極１１５Ｓ、ドレイン電極１１５Ｄ及び層間絶縁膜１１４上に、絶縁性を有する透明樹脂を塗布して成膜する。なお、本実施形態では、透明樹脂膜の膜厚は１〜３μｍであり、２μｍであることが好ましい。続いて、フォトリソグラフィによって、透明樹脂膜に開口部及び凹凸部を形成し、図１に示すように、透明樹脂層１１６を形成する。
なお、本実施形態では、透明樹脂層１１６の開口部１１６aの直径は、５．０μｍとした。

（４）反射層形成工程
次に、透明樹脂層１１６上にアルミニウム等の金属膜をスパッタ法により積層する。金属膜は、モリブデンとアルミニウムとの積層膜により形成してもよい。なお、このような積層膜の上層には、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）を設けることが好ましい。これにより、後述する着色層形成工程で使用される現像液から反射層１０２を保護することができる。
続いて、金属膜上にレジストが塗布した後、フォトリソグラフィによって、所定の形状のフォトレジストパターンを形成する。続いて、ウエットエッチング又はドライエッチングによって、金属膜の不要部分を除去し、図１〜３に示すように、開口部１０２ａを有する反射層１０２を形成する。なお、本実施形態では、反射層１０２の開口部１０２aの直径は、７．０μｍとした。

（５）着色層形成工程
次に、反射層１０２及び透明樹脂層１１６上に感光性樹脂組成物に顔料を分散させた感光性着色樹脂を塗布して成膜する。なお、感光性着色樹脂膜の厚みは、１〜３μｍであり、好ましくは、略１．５μｍである。続いて、フォトリソグラフィによって、感光性着色樹脂膜を所定形状にパターニングし、着色層１０３を形成する。このとき、図１及び２に示すように、着色層１０３には、開口部１０３ａが同時に形成される。なお、着色層１０３の開口部１０３ａの大きさを変えると、反射部の彩度及び明度が変わるため、液晶表示装置の使用目的に応じて開口面積を決定することができる。
なお、着色層１０３の開口部１０３aの直径は、４．０μｍ以上とした。

（６）マルチギャップ層形成工程
次に、着色層１０３上に絶縁性を有する透明樹脂を塗布して成膜する。なお、この透明樹脂膜の厚みは、液晶層３の厚みの略１／２にすることが好ましい。本実施形態では、液晶層３の厚み（透過表示領域の液晶層の厚み）を５．０μｍとし、透明樹脂膜の厚みを２．５μｍとした。これより、液晶層の厚さは、２．５μｍとなった。続いて、フォトリソグラフィによって、この透明樹脂膜を所定形状にパターニングし、マルチギャップ層１１７を形成する。このとき、図１及び２に示すように、マルチギャップ層１１７に、開口部１１７ａが同時に形成される。
なお、本実施形態では、マルチギャップ層１１７のコンタクトホール１１７ａの直径は、３．０μｍとした。

（７）画素透明電極形成工程
次に、マルチギャップ層１１７及び着色層１０３上に、スパッタ法によりＩＴＯやＩＺＯ等からなる透明導電膜を成膜する。続いて、透明導電膜上にフォトレジストを塗布し、所定の形状のレジストパターンを形成する。続いて、ウエットエッチング又はドライエッチングによって透明導電膜の不要な部分を除去する。これにより、画素透明電極１０４が形成される。

（８）フォトスペーサ形成工程
次に、画素透明電極１０４上に透明樹脂を塗布して成膜する。続いて、この透明樹脂膜をフォトリソグラフィによって所望のパターンに形成し、図１に示すように、マルチギャップ層１１７の上層にフォトスペーサ１１８を形成する。これにより、反射部の液晶３の厚みを均一にし、液晶層３の厚みを制御することができる。

本実施形態に係る半透過型液晶表示装置においては、ＴＦＴ素子１１０のスイッチングによって、画素透明電極１０４と対向透明電極２０２との間の液晶層３に電圧を印加・無印加を行い、画素毎に液晶層３に映像信号が書き込まれる。バックライト４を点灯すると、バックライト４の出射光が透過部を透過して表示パネルを照明する。バックライト４の消灯時には、周囲の光が表示パネルに入射し、反射部で反射して表示パネルを照明する。これにより、画像を視認することができる。

本発明の実施形態１に係る半透過型液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。 ドレイン電極の平面積、並びに、反射層、透明樹脂層、着色層及びマルチギャップ層の開口部の大きさの関係を示す平面模式図である。 本発明の実施形態１に係る半透過型液晶表示装置の構成を示す平面模式図である。 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施形態１に係る半透過型液晶表示装置及び従来の半透過型液晶表示装置の遮光領域及び表示領域を示す平面模式図である。なお、表示領域２０は、透過表示領域と反射表示領域とを足し合わせたものである。

符号の説明

１：画素基板
２：対向基板
３：液晶層
１０：薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子（スイッチング素子）
２０：表示領域（反射表示領域及び透過表示領域）
３０：遮光領域
１００：液晶表示パネル
１０１、２０１：ガラス基板
１０２：反射層
１０２ａ：反射層１０２の開口部
１０３：着色層（第２の透明絶縁層）
１０３ａ：着色層１０３の開口部
１０４：画素透明電極
１０８：ベースコート膜
１０９：半導体層
１０９Ｃ：チャネル領域
１０９Ｄ：ドレイン領域
１０９Ｓ：ソース領域
１１１：チャネル領域
１１２：ゲート絶縁膜
１１３：ゲート電極
１１３Ｌ：ゲートバスライン（走査線）
１１４：層間絶縁膜
１１５Ｄ：ドレイン電極
１１５Ｌ：ソースバスライン（信号線）
１１５Ｓ：ソース電極
１１６：透明樹脂層（第１の透明絶縁層）
１１６ａ：透明樹脂層１１６の開口部
１１７：マルチギャップ層（第２の透明絶縁層）
１１７ａ：マルチギャップ層１１７の開口部
１１８：フォトスペーサ
２０２：対向透明電極

Claims (25)

1. スイッチング素子、反射層及び画素透明電極を含む画素基板と対向透明電極を含む対向基板とが液晶層を狭持した構造を有する液晶表示パネルを備える液晶表示装置であって、
   該反射層は、スイッチング素子上に配置され、スイッチング素子のドレイン電極上に開口部を有し、
   該画素透明電極は、反射層上に配置され、反射層の開口部上に開口部を有し、
   該ドレイン電極は、反射層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記導電膜は、画素透明電極と同一の材料からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記ドレイン電極は、光を反射する導電材料からなることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
4. 前記ドレイン電極は、反射層の開口部よりも大きい平面積を有することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
5. 前記導電膜は、光を反射する導電材料からなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
6. 前記画素基板は、スイッチング素子と反射層との間に第１の透明絶縁層を含み、
   該第１の透明絶縁層は、ドレイン電極上に開口部を有し、
   該ドレイン電極は、第１の透明絶縁層の開口部内及び反射層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の透明絶縁層の開口部は、反射層の開口部よりも小さい平面積を有することを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
8. 前記第１の透明絶縁層の開口部は、反射層の開口部と中心が一致することを特徴とする請求項６又は７記載の液晶表示装置。
9. 前記画素基板は、反射層と画素透明電極との間に第２の透明絶縁層を含み、
   該第２の透明絶縁層は、反射層の開口部の端面を被覆するように、ドレイン電極上に開口部を有し、
   該ドレイン電極は、第２の透明絶縁層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
10. 前記第２の透明絶縁層は、着色層を含むことを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
11. 前記第２の透明絶縁層は、反射層が配置された領域の液晶層の厚みを透過領域の液晶層の厚みよりも小さくする段差を形成する層を反射層上に含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の液晶表示装置。
12. 前記第２の透明絶縁層は、着色層及び段差形成層を含み、
    該段差形成層は、反射層の開口部及び着色層の開口部の端面を被覆するように、ドレイン電極上に開口部を有し、
    該ドレイン電極は、段差形成層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続されることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
13. 前記第２の透明絶縁層の開口部は、反射層の開口部と中心が一致することを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
14. 前記画素基板は、スイッチング素子と反射層との間にドレイン電極上に開口部を有する第１の透明絶縁層を含み、反射層と画素透明電極との間に第２の透明絶縁層を含み、
    該第２の透明絶縁層は、第１の透明絶縁層の開口部及び反射層の開口部の端面を被覆するように、ドレイン電極上に開口部を有し、
    該ドレイン電極は、第２の透明絶縁層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶表示装置。
15. 前記第１の透明絶縁層の開口部は、反射層の開口部よりも小さい平面積を有することを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置。
16. 前記第２の透明絶縁層は、着色層を含むことを特徴とする請求項１４又は１５記載の液晶表示装置。
17. 前記第２の透明絶縁層は、反射層が配置された領域の液晶層の厚みを透過領域の液晶層の厚みよりも小さくする段差を形成する層を反射層上に含むことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載の液晶表示装置。
18. 前記第２の透明絶縁層は、着色層及び段差形成層を含み、
    該段差形成層は、第１の透明絶縁層の開口部、反射層の開口部及び着色層の開口部の端面を被覆するように、ドレイン電極上に開口部を有し、
    該ドレイン電極は、段差形成層の開口部内に形成された導電膜を介して画素透明電極に接続されることを特徴とする請求項１７記載の液晶表示装置。
19. 前記第２の透明絶縁層の開口部は、第１の透明絶縁層の開口部及び反射層の開口部と中心が一致することを特徴とする請求項１４〜１８のいずれかに記載の液晶表示装置。
20. 前記画素基板は、走査線及び／又は信号線を含み、
    前記反射層は、走査線及び／又は信号線と少なくとも部分的に重なることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の液晶表示装置。
21. 前記反射層は、走査線と略平行に配置され、かつ画素間で分断されることなく該走査線と少なくとも部分的に重なることを特徴とする請求項２０記載の液晶表示装置。
22. 前記画素透明電極は、走査線と信号線とを被覆する透明絶縁層上に配置され、走査線と信号線とで区画された領域よりも大きい平面積を有することを特徴とする請求項２０又は２１記載の液晶表示装置。
23. 走査線及び／又は信号線、反射層並びに画素透明電極を含む画素基板と対向透明電極を含む対向基板とが液晶層を狭持した構造を有する液晶表示パネルを備える液晶表示装置であって、
    該反射層は、走査線及び／又は信号線と少なくとも部分的に重なる
    ことを特徴とする液晶表示装置。
24. 前記反射層は、走査線と略平行に配置され、かつ画素間で分断されることなく該走査線と少なくとも部分的に重なることを特徴とする請求項２３記載の液晶表示装置。
25. 前記画素透明電極は、走査線と信号線とを被覆する透明絶縁層上に配置され、走査線と信号線とで区画された領域よりも大きい平面積を有することを特徴とする請求項２３又は２４記載の液晶表示装置。

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