JP2009110025A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 色バランスの調整を好適に設定し得る。
【解決手段】 液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面に光反射部と光透過部を有する画素領域を備え、
前記各基板のうち他方の基板の液晶側の面の画素領域にカラーフィルタが形成され、このカラーフィルタは前記光反射部と対向する部分の一部に開口あるいは切欠きが形成されているとともに、
前記一方の基板の液晶側の面に前記カラーフィルタの開口あるいは切欠きに対向する領域に該カラーフィルタにより生じる段差とほぼ層厚の等しい材料層が形成されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は液晶表示装置に係り、いわゆる部分透過型のアクティブ・マトリクス型の液晶表示装置に関する。

アクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置は、液晶を介して対向配置された透明基板のうち一方の透明基板の液晶側の面に、そのｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線とｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線とが形成され、これら各信号線に囲まれた領域を画素領域としている。

各画素領域には、片側のゲート信号線からの走査信号によって作動される薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線からの映像信号が供給される画素電極とが形成されている。

また、このような液晶表示装置において、いわゆる部分透過型と称されるものは、各画素領域において、背面側に配置されたバックライトからの光が透過できる領域である光透過部と、太陽等の外来光が反射される領域である光反射部とを備えるように構成されている。

光透過部は透光性の導電層によって画素電極を構成する領域として形成され、光反射部は光反射機能を有する非透光性の導電層によって画素電極を構成する領域として形成されるようになっている。

このように構成された液晶表示装置は、バックライトを点灯させて光透過モードとして使用できるとともに、太陽光等の外来光を利用して光反射モードとしても使用できるようになる。

しかし、このように構成された液晶表示装置は、光透過部を通過する光の経路と光反射部を通過する光の経路とにおいて、たとえば後者の場合カラーフィルタを２回通過しなくてはならないが前者の場合一回の通過で済む等の理由から、同じ条件で構成されていないものとなっている。

このため、光透過モードで使用した場合と光反射モードで使用した場合とで色のバランスが均一でなく、また、これによる色バランスの調整を好適に設定するのが困難であることが指摘されていた。

本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的は、色バランスの調整を好適に設定し得る液晶表示装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

手段１．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面に光反射部と光透過部を有する画素領域を備え、
前記各基板のうち他方の基板の液晶側の面の画素領域にカラーフィルタが形成され、このカラーフィルタは前記光反射部と対向する部分の一部に開口あるいは切欠きが形成されているとともに、
前記一方の基板の液晶側の面に前記カラーフィルタの開口あるいは切欠きに対向する領域に該カラーフィルタにより生じる段差とほぼ層厚の等しい材料層が形成されていることを特徴とするものである。

手段２．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面に光反射部と光透過部を有する画素領域を備え、
前記各基板のうち他方の基板の液晶側の面の画素領域にカラーフィルタが形成され、このカラーフィルタは前記光反射部と対向する部分にて散在された複数の開口が形成されていることを特徴とするものである。

手段３．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段２の構成を前提に、前記開口の径は２０μｍ以下に設定されていることを特徴とするものである。

手段４．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面に光反射部と光透過部を有する画素領域を備え、
前記各基板のうち他方の基板の液晶側の面の画素領域のうち互いに隣接する画素領域に異なる色のカラーフィルタが形成され、少なくとも一色のカラーフィルタは前記光反射部と対向する部分の一部に開口あるいは切欠きが形成されているとともに、
これら異なる色のカラーフィルタの各画素領域における前記光透過部のうち少なくとも１つは他の光透過部と大きさが異なっていることを特徴とするものである。

手段５．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面に光反射部と光透過部を有する画素領域を備え、
前記各基板のうち他方の基板の液晶側の面に各画素領域の周辺を除く部分に開口が設けられたブラックマトリクスと前記各画素領域のうち互いに隣接する画素領域に異なる色のカラーフィルタとが形成され、
かつ、少なくとも一色のカラーフィルタは前記光反射部と対向する部分の一部に開口あるいは切欠きが形成され、前記ブラックマトリクスの開口はその画素領域におけるカラーフィルタの色と異なる色のカラーフィルタを有する他の画素領域のブラックマトリクスの開口と大きさが異なっていることを特徴とするものである。

手段６．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面に光反射部と光透過部を有する画素領域を備え、
該画素領域に発生する電界の強さが小さい場合に黒表示がなされるとともに、
前記各基板のうち他方の基板の液晶側の面の各画素領域のうち互いに隣接する画素領域に異なる色のカラーフィルタが形成され、
これら異なる色のカラーフィルタの各画素領域における光透過部のうち少なくとも１つは他の光透過部と大きさが異なっていることを特徴とするものである。

手段７．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段１から６のうちいずれかを前提とし、各画素領域は一対のゲート信号線と一対のドレイン信号線によって囲まれた領域として形成され、ゲート信号線からの走査信号によって作動される薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線からの映像信号が光透過部の画素電極および光反射部の画素電極に供給されることを特徴とするものである。

手段８．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段４、５、６のうちいずれかを前提とし、色の異なる各カラーフィルタはそれぞれシアン、マゼンダ、イエローからなることを特徴とするものである。

手段９．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段４、５、６のうちいずれかを前提とし、青色のカラーフィルタが形成されている画素領域の光反射部の面積は他の色のカラーフィルタが形成されている画素領域の光反射部の面積よりも大きく形成されていることを特徴とするものである。

手段１０．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段４、５、６のうちいずれかを前提とし、イエローのカラーフィルタが形成されている画素領域の光反射部の面積は他の色のカラーフィルタが形成されている画素領域の光反射部の面積よりも小さく形成されていることを特徴とするものである。

手段１１．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段４を前提とし、前記カラーフィルタの開口あるいは切欠きの一画素内における総面積が色によって異なることを特徴とするものである。

以上説明したことから明らかなように、本発明による液晶表示装置によれば、色バランスの調整を好適に設定し得るようになる。

本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置の一実施例を示す全体等価回路図である。 図１のIII−III線における断面図である。 本発明による液晶表示装置の各画素におけるカラーフィルタの構成の各実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置の製造方法の一実施例を示す工程図である。 本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置の各画素におけるブラックマトリクスの構成の一実施例を示す平面図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す断面図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す断面図である。

以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。
実施例１．
《全体の等価回路》
図２は、本発明による液晶表示装置の全体の等価回路の一実施例を示す平面図である。
同図において、液晶を介して互いに対向配置される一対の透明基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２があり、該液晶は一方の透明基板ＳＵＢ１に対する他方の透明基板ＳＵＢ２の固定を兼ねるシール材ＳＬによって封入されている。

シール材ＳＬによって囲まれた前記一方の透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面には、そのｘ方向に延在しｙ方向に並設されたゲート信号線ＧＬとｙ方向に延在しｘ方向に並設されたドレイン信号線ＤＬとが形成されている。

各ゲート信号線ＧＬと各ドレイン信号線ＤＬとで囲まれた領域は画素領域を構成するとともに、これら各画素領域のマトリクス状の集合体は液晶表示部ＡＲを構成するようになっている。

各画素領域には、その片側のゲート信号線ＧＬからの走査信号によって作動される薄膜トランジスタＴＦＴと、この薄膜トランジスタＴＦＴを介して片側のドレイン信号線ＤＬからの映像信号が供給される画素電極ＰＸが形成されている。

この画素電極ＰＸは前記薄膜トランジスタＴＦＴを駆動させるためのゲート信号線ＧＬとは異なる他のゲート信号線ＧＬとの間に容量素子Ｃａｄｄを構成するようになっており、この容量素子Ｃａｄｄによって、該画素電極ＰＸに供給された映像信号を比較的長く蓄積させるようになっている。

この画素電極ＰＸは、他方の透明基板ＳＵＢ２側に各画素領域に共通に形成された対向電極ＣＴとの間に電界を発生させ、この電界によって液晶の光透過率を制御させるようになっている。

前記ゲート信号線ＧＬのそれぞれの一端は前記シール材ＳＬを超えて延在され、その延在端は垂直走査駆動回路Ｖの出力端子が接続される端子を構成するようになっている。また、前記垂直走査駆動回路Ｖの入力端子は液晶表示装置の外部に配置されたプリント基板からの信号が入力されるようになっている。

垂直走査駆動回路Ｖは複数個の半導体装置からなり、互いに隣接する複数のゲート信号線ＧＬどうしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装置があてがわれるようになっている。

同様に、前記ドレイン信号線ＤＬのそれぞれの一端は前記シール材ＳＬを超えて延在され、その延在端は映像信号駆動回路Ｈｅの出力端子が接続される端子を構成するようになっている。また、前記映像信号駆動回路Ｈｅの入力端子は液晶表示装置の外部に配置されたプリント基板からの信号が入力されるようになっている。

この映像信号駆動回路Ｈｅも複数個の半導体装置からなり、互いに隣接する複数のドレイン信号線ＤＬどうしがグループ化され、これら各グループ毎に一個の半導体装置があてがわれるようになっている。

前記各ゲート信号線ＧＬは、前記垂直走査駆動回路Ｖからの走査信号によってその一つが順次選択されるようになっている。

また、前記各ドレイン信号線ＤＬは、前記映像信号駆動回路Ｈｅによって、前記ゲート信号線ＧＬの選択のタイミングに合わせて、映像信号が供給されるようになっている。

このように構成された液晶表示装置の背面にはバックライトＢＬが配置され、該液晶表示装置を透過型のモードとして使用する場合にはその光源を点灯させるようになっている。

なお、前記垂直走査回路Ｖおよび映像信号駆動回路Ｈｅはそれぞれ透明基板ＳＵＢ１に搭載された構成としたものであるが、これに限定されることはなく透明基板ＳＵＢ１に対して外付けされていてもよいことはもちろんである。
《画素の構成》
図１は、前記画素領域の一実施例を示す平面図である。同図はカラー用の画素としてＲ、Ｇ、Ｂ用の各画素が示されているが、それらはカラーフィルタの色が異なるとともに光反射部と光透過部の占める割合が異なるのみでそれ以外はほぼ同様の構成となっている。

以下の説明では、この３つの画素のうち１つの画素に着目して説明をする。なお、同図におけるIII−III線における断面を図３に示している。

同図において、透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面に、まず、ｘ方向に延在しｙ方向に並設される一対のゲート信号線ＧＬが形成されている。このゲート信号線ＧＬはたとえばＡｌ(アルミニウム)からなりその表面は陽極酸化膜ＡＯＦが形成されている。

これらゲート信号線ＧＬは後述の一対のドレイン信号線ＤＬとともに矩形状の領域を囲むようになっており、この領域を画素領域として構成するようになっている。

そして、この画素領域の僅かながらの周辺を除く中央部にはたとえばＩＴＯ（Indium−Tin−Oxide）膜のような透光性の画素電極（第１画素電極）ＰＸ１が形成されている。

この画素電極ＰＸ１は画素領域のうちバックライトＢＬからの光が透過できる領域において画素電極として機能するもので、後述する反射電極を兼ねる画素電極（第２画素電極）ＰＸ２とは区別されるものである。

このようにゲート信号線ＧＬ、画素電極ＰＸ１が形成された透明基板ＳＵＢ１の表面にはたとえばＳｉＮ（窒化シリコン）からなる絶縁膜ＧＩが形成されている。この絶縁膜ＧＩは薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域（ゲート信号線ＧＬの一部領域）およびその近傍のゲート信号線ＧＬとドレイン信号線ＤＬとの交差部に及んで形成されている。

薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域に形成された絶縁膜ＧＩは該薄膜トランジスタＴＦＴのゲート絶縁膜としての機能を、ゲート信号線ＧＬとドレイン信号線ＤＬとの交差部に形成された絶縁膜ＧＩは層間絶縁膜としての機能を有するようになっている。

そして、この絶縁膜の表面に非晶質（アモルファス）のＳｉ（シリコン）からなる半導体層ＡＳが形成されている。

この半導体層ＡＳは、薄膜トランジスタＴＦＴのそれであって、その上面にドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２を形成することにより、ゲート信号線ＧＬの一部をゲート電極とする逆スタガ構造のＭＩＳ型トランジスタを構成することができる。

なお、前記半導体層ＡＳはゲート信号線ＧＬのドレイン信号線ＤＬとの交差部にも延在されて形成され、これによりそれら各信号線の層間絶縁膜としての機能を前記絶縁膜ＧＩとともに強化している。

また、図３では明確化されていないが、前記半導体層ＡＳの表面であって前記ドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２との界面には高濃度の不純物（たとえば燐）がドープされた半導体層が形成され、この半導体層によってコンタクト層ｄ０を構成するようになっている。

前記ドイレン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２は、たとえばドレイン信号線ＤＬの形成の際に同時に形成されるようになっている。

すなわち、ｙ方向に延在されｘ方向に並設されるドレイン信号線ＤＬが形成され、その一部が前記半導体層ＡＳの上面にまで延在されてドレイン電極ＳＤ１が形成され、また、このドレイン電極ＳＤ１と薄膜トランジスタＴＦＴのチャネル長分だけ離間されてソース電極ＳＤ２が形成されている。

このドレイン信号線ＤＬはたとえばＣｒとＡｌの順次積層体から構成されている。

ソース電極ＳＤ２は半導体層ＡＳ面から画素領域側へ至るようにして若干延在されて前記画素電極ＰＸ１との電気的接続が図れるとともに、後述の反射電極を兼ねる画素電極ＰＸ２との接続を図るためのコンタクト部が形成されている。

ここで、このソース電極ＳＤ２の延在部は、上述のように前記画素電極ＰＸ１およびＰＸ２との接続を図らんとする機能ばかりでなく、光反射部（後述の画素電極ＰＸ２が形成される領域）において、該画素電極ＰＸ２に段差による高低差が大幅にでないように、該光反射部の大部分の領域にまで及んで形成されている。

すなわち、前記ソース電極ＳＤ２の延在部を前記画素電極ＰＸ１およびＰＸ２との接続を図る機能をもたせるのみとした場合、該延在部をコンタクト部として形成すればよく、その延在部も比較的短いものとなる。すると、その延在部の周辺の段差が後述の反射電極を兼ねる画素電極ＰＸ２を形成する面（後述する保護膜ＰＳＶの上面）に顕在化され、該画素電極ＰＸ２の面にも段差が形成されることになる。

また、本実施例のような構成とすることによって、前記ソース電極ＳＤ２の延在部は比較的面積の大きな領域を占め、このことは、その辺が比較的長くなることを意味する。

このため、液晶表示装置の製造において、該画素電極ＰＸ２の近傍にごみ等の不純物が残存しにくくなり、該不純物による弊害を除去できることになる。

ちなみに、コンタクト部としての機能を有する薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極の場合、該コンタクト部の面積は小さく、その辺もフォトリソグラフィ技術による選択エッチングによって若干複雑な形状となり、そこにごみ等の不純物が残存してコンタクト部としての機能を損なわせる場合が往々にして生じていた。

このようにドイレン信号線ＤＬ、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２が形成された透明基板ＳＵＢ１の表面にはたとえばＳｉＮからなる保護膜ＰＳＶが形成されている。この保護膜ＰＳＶは前記薄膜トランジスタＴＦＴの液晶との直接の接触を回避する層で、該薄膜トランジスタＴＦＴの特性劣化を防止せんとするものである。

また、この保護膜ＰＳＶにはコンタクトホールＣＨが形成され、このコンタクトホールＣＨには薄膜トランジスタＴＦＴの前記ソース電極ＳＤ２の一部が露出されるようになっている。

保護膜の上面には反射電極を兼ねる画素電極ＰＸ２が形成されている。この画素電極はたとえばＣｒおよびＡｌの順次積層体からなる非透光性の導電膜から構成されている。

この画素電極ＰＸ２は光透過部となる領域を回避して画素領域の大部分を占めるようにして形成されている。

これにより、画素電極ＰＸ２が形成された領域が画素領域中の光反射部として機能し、該画素電極ＰＸ２から露出（平面的に観て）された画素電極ＰＸ１の形成領域が光透過部として機能するようになっている。

なお、この実施例では、青色（Ｂ）を担当する画素領域の光透過部が占める面積は他の色（Ｒ、Ｇ）を担当する画素領域の光透過部が占める面積よりも小さく形成されている。換言すれば、青を担当する画素領域の第２画素電極ＰＸ２の面積は他の色を担当する画素領域の第１画素電極ＰＸ２の面積よりも大きく形成されている。

この理由は、光透過部を通して照射されるバックライトからの光の光量は青の場合に小さくする方が三原色の混合に適しており、また、この光量の光反射部に対する光透過部の割合を適当に設定することによりさらに適切になるからである。

画素電極ＰＸ２は、その一部が前記保護膜ＰＳＶの一部に形成されたコンタクトホールＣＨを通して薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＤ２に電気的に接続されている。

また、この画素電極ＰＸ２は、前記薄膜トランジスタＴＦＴを駆動させるゲート信号線ＧＬとは異なる他の隣接するゲート信号線ＧＬに重畳されるまで延在されて形成され、この部分において前記保護膜ＰＳＶを誘電体膜とする容量素子Ｃａｄｄが形成されている。

このように画素電極ＰＸ２が形成された透明基板ＳＵＢ１の上面には該画素電極ＰＸ２等をも被って配向膜（図示せず）が形成されている。この配向膜は液晶ＬＣと直接に当接する膜で、その表面に形成されたラビングによって該液晶の分子の初期配向方向を決定づけるようになっている。

このように構成された透明基板ＳＵＢ１に、液晶ＬＣを介して透明基板ＳＵＢ２が対向配置され、この透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面には、その各画素領域を画するようにしてブラックマトリクスＢＭが形成されている。すなわち、少なくとも液晶表示部ＡＲに形成されたブラックマトリクスＢＭは各画素領域の周辺部を残す領域に開口が形成されたパターンをなし、これにより表示のコントラストの向上を図っている。

また、このブラックマトリクスＢＭは透明基板ＳＵＢ１側の薄膜トランジスタＴＦＴを充分被うようにして形成され、該薄膜トランジスタＴＦＴへの外来光の照射を妨げることによって該薄膜トランジスタＴＦＴの特性劣化を回避するようになっている。このブラックマトリクスＢＭはたとえば黒色顔料が含有された樹脂膜で構成されている。

ブラックマトリクスＢＭが形成された透明基板ＳＵＢ２の面には該ブラックマトリクスＢＭの開口を被ってカラーフィルタＦＩＬが形成されている。このカラーフィルタはたとえば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のフィルタからなり、ｙ方向に並設される各画素領域群にたとえば赤色のフィルタが共通に形成され、該画素領域群にｘ方向に順次隣接する画素領域群に共通に赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色、赤（Ｒ）色、……、というような配列で形成されている。これら各フィルタはその色に対応する顔料が含有された樹脂膜で構成されている。なお、各フィルタの色としてはシアン、マゼンダ、イエローであってもよいことはいうまでもない。

ここで、この実施例では、前記カラーフィルタＦＩＬは画素領域の一部に形成され、たとえば図４（ａ）に示すように、画素領域の左右のそれぞれを除く中央部に形成されるようになっている。換言すれば、第２画素電極ＰＸ２の一部（画素領域の左右）と対向する部分にて開口部（あるいは切欠き）ＨＬが形成されるようになっている。

カラーフィルタＦＩＬを上述のように構成した理由は、反射時における各画素の明るさを色の三原色の混合という観点から調整できるようにしたものである。これにより、色によって光透過部と光反射部の面積比を変更しただけでは調整しきれないような場合であっても色のバランスおよび明るさの調整ができ、自由度が増す。さらに、前記開口部ＨＬの面積は隣接する他の異なる色を担当する画素領域のカラーフィルタＦＩＬの開口部ＨＬの面積と異なるようになってもよい。

この場合、青のカラーフィルタＦＩＬの開口部ＨＬを他の色のカラーフィルタＦＩＬの開口部ＨＬよりも小さく設定することにより、色の調整が行いやすいことが確認されている。このことから、他の実施例として、特に青のカラーフィルタＦＩＬの開口部ＨＬを設けることなく、他の色のカラーフィルタＦＩＬに開口部ＨＬを設けるようにしてもよい。

そして、カラーフィルタＦＩＬをこのように構成した場合、それにより色のバランス調整ができることから、上述したように、青色を担当する画素領域の光透過部の面積を他の色を担当する画素領域の光透過部の面積よりも小さくすることなく、たとえば他の色を担当する画素領域の光透過部の面積と同じようにすることもできる。

なお、このようにカラーフィルタＦＩＬに開口部ＨＬを設けることは液晶ＬＣの層厚の均一化を妨げることになるが、前述したように透明基板ＳＵＢ１側において段差を充分になくした構成としていることから、事実上弊害のない範囲に抑えることができるようになる。

ブラックマトリクスＢＭおよびカラーフィルタＦＩＬが形成された透明基板ＳＵＢ２の表面にはこれらブラックマトリクスＢＭおよびカラーフィルタＦＩＬをも被って平坦化膜ＯＣが形成されている。この平坦化膜ＯＣは塗布によって形成できる樹脂膜からなり、前記ブラックマトリクスＢＭおよびカラーフィルタＦＩＬの形成によって顕在化する段差を少なくするために設けられる。

この平坦化膜ＯＣの上面には、たとえばＩＴＯ膜からなる透光性の導電膜が形成され、この導電膜によって各画素領域に共通の対向電極ＣＴが形成されている。

この平坦化膜ＯＣの表面には配向膜（図示せず）が形成され、この配向膜は液晶ＬＣと直接に当接する膜で、その表面に形成されたラビングによって該液晶の分子の初期配向方向を決定づけるようになっている。

このように形成された液晶表示装置は、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＤ２が画素領域の光反射部に相当する領域に及んで延在されて形成されている。

このため、この光反射部に保護膜ＰＳＶを介して形成する画素電極ＰＸ２は、段差による高低差のない平坦な形状で形成されることになる。

このことは、光反射部において、液晶の層厚は均一になり、このばらつきによって発生するコントラストの低減を大幅に抑制できるようになる。

また、光反射部とは言えないが、容量素子Ｃａｄｄが形成される部分における画素電極ＰＸ２の透明基板ＳＵＢ１に対する高さは、光反射部における画素電極ＰＸ２の透明基板ＳＵＢ１に対する高さとほぼ等しくすることができる。

容量素子Ｃａｄｄが形成されている部分は、ブラックマトリクスＢＭによって覆われる部分となっているが、該ブラックマトリクスＢＭの開口部内の該容量素子Ｃａｄｄに近接する部分において、前記画素電極ＰＸ２の透明基板ＳＵＢ１に対する高さの相違による影響がでるのを防止することができるようになる。

このことから、容量素子Ｃａｄｄの部分であるゲート信号線ＧＬの層厚と反射部の下にある画素電極ＰＸ１および薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＤ２の合計した層厚との差を０．１μｍ以下に設定することにより、画素電極ＰＸ２の透明基板ＳＵＢ１に対する高さのばらつきを０．１μｍ以下に設定することができる。

これにより、画素領域の光反射部において液晶ＬＣの層厚をほぼ均一にできることから、コントラストの低減を抑制することができる。

なお、上述した実施例では、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＤ２を光反射部の領域に充分延在させることによって、その上方に形成する画素電極ＰＸ２の段差の発生を回避せんとしたものである。

しかし、前記ソース電極ＳＤ２と電気的（あるいは物理的）に分離された他の材料層を用いることによって上述したと同様の効果をもたらすようにしてもよいことはいうまでもない。

この場合、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＤ２とは無関係に、該材料層の膜厚を設定できるので、画素電極ＰＸ２の平坦化を達成しやすいという効果を奏する。

また、上述した実施例では、カラーフィルタＦＩＬをその画素領域の左右の部分であって第２画素電極ＰＸ２と対向する部分に開口部（切欠き）ＨＬを設けるようにしたものであるが、たとえば図４（ｂ）に示すように、画素領域の上下の部分であって第２画素電極ＰＸ２と対向する部分に開口を形成するようにしてもよいことはもちろんである。また、図４（ｃ）に示すように、画素領域のほぼ中央部に、比較的面積の大きな開口を設けるようにしてもよいことはもちろんである。さらには、図４（ｄ）に示すように、画素領域のほぼ中央部に散在させた複数のたとえば径が２０μｍ以下の小さな開口を形成するようにしてもよいことはもちろんである。

図４（ｄ）に示した構成とすることにより、カラーフィルタＦＩＬの開口による段差の影響を少なくでき、これにより液晶の層厚の均一化を図ることができるようになる。

この場合において、各色のカラーフィルタＦＩＬにおいて、たとえば青色のカラーフィルタＦＩＬの開口の面積を小さくし、さらには該開口を形成しないようにしてもよいことは上述したとおりである。
《製造方法》
以下、上述した液晶表示装置のうち透明基板ＳＵＢ１側の構成の製造方法の一実施例を図５を用いて説明する。

工程１．（図５(ａ））
透明基板ＳＵＢ１を用意し、その主表面（液晶側の面）にたとえばスパッタリング法でＡｌを膜厚約３００ｎｍで形成し、これをフォトリソグラフィ技術による選択エッチングをし、ゲート信号線ＧＬを形成する。エッチング液としてはたとえば燐酸、塩酸、および硝酸の混合溶液が用いられる。

そして、このゲート信号線ＧＬを酒石酸溶液中で陽極酸化することにより、その表面に陽極酸化膜ＡＯＦを形成する。この陽極酸化膜ＡＯＦの膜厚としては約１８０ｎｍが適当である。

工程２．（図５（ｂ））
ゲート信号線ＧＬが形成された透明基板ＳＵＢ１の主表面にたとえばＩＴＯ（Indium−Tin−Oxide）膜からなる透光性の導電膜をその膜厚約１００ｎｍで形成し、これをフォトリソグラフィ技術による選択エッチングをし、画素電極ＰＸ１を形成する。エッチング液としてはたとえば王水溶液が用いられる。

工程３．(図５（ｃ）)
画素電極ＰＸ１が形成された透明基板ＳＵＢ１の主表面にたとえばＣＶＤ法によりＳｉＮからなる絶縁膜を膜厚約２４０ｎｍで形成する。そして、同様の方法で非晶質シリコン層を膜厚約２００ｎｍで形成した後、さらに、燐（Ｐ）をドープしたｎ^＋型の非晶質シリコン層を膜厚約３５ｎｍで形成する。

そして、フォトリソグラフィ技術による選択エッチングをし、前記半導体層および絶縁膜を一括エッチングして絶縁膜ＧＩおよび半導体層ＡＳを形成する。この場合のエッチングとしては、六フッ化硫黄ガスを用いたドライエッチングが適当である。

この場合、非晶質シリコンの方が絶縁膜よりもエッチング速度が大きいことから、前記絶縁膜ＧＩの輪郭を構成する辺に約４°の順テーパが、前記半導体層ＡＳの輪郭を構成する辺に約７０°の順テーパが形成されるようになる。

工程４．（図５（ｄ））
絶縁膜ＧＩおよび半導体層ＡＳが形成された透明基板ＳＵＢ１の主表面にたとえばスパッタリング法によりＣｒ層およびＡｌ層を順次形成する。この場合、Ｃｒ層の膜厚を３０nmにＡｌ層の膜厚を２００nmとするのが適当である。

その後、フォトリソグラフィ技術による選択エッチングをし、二層構造からなるドレイン信号線ＤＬ、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２を形成する。

この場合、Ａｌのエッチング液としては燐酸、塩酸、および硝酸の混合溶液が、Ｃｒのエッチング液としては硝酸第二セリウムアンモニウム溶液が適当である。

そして、パターン化された薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２をマスクとして、これから露出された半導体層ＡＳの表面のｎ^＋型の非晶質シリコン層をエッチングする。この場合のエッチング液としては六フッ化硫黄ガスを用いたドライエッチングが適当である。

工程５．(図５（ｅ）)
ドレイン信号線ＤＬ、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極ＳＤ１およびソース電極ＳＤ２が形成された透明基板ＳＵＢ１の主表面に、たとえばＣＶＤ法を用いてＳｉＮを膜厚約６００ｎｍで形成し、これをフォトリソグラフィ技術による選択エッチングをし保護膜ＰＳＶを形成する。

このエッチングの際には、前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＤ２の延在部の一部を露出させるためのコンタクトホールＣＨを同時に形成する。

工程６．（図５（ｆ））
保護膜ＰＳＶが形成された透明基板ＳＵＢ１の主表面に、たとえばスパッタリング法を用いて約３０ｎｍの層厚でＣｒ層および約２００ｎｍの層厚でＡｌ層を順次形成し、これをフォトリソグラフィ技術による選択エッチングをし、反射電極を兼ねる画素電極ＰＸ２を形成する。

この場合、Ａｌのエッチング液としては燐酸、塩酸、および硝酸の混合溶液が、Ｃｒのエッチング液としては硝酸第二セリウムアンモニウム溶液が適当である。

この場合の画素電極ＰＸ２は画素領域の約半分の領域を占めるように開口が形成される。

なお、画素電極ＰＸ２としてＣｒ層およびＡｌ層を順次形成する代わりに、Ｍｏ合金とＡｌを順次形成するか、Ｍｏ合金とＡｌ合金を順次形成する構成としてもよい。Ｍｏ合金としてはＭｏＣｒが好ましい。この場合には一度にエッチングできるという効果を有する。

実施例２．
図６（ａ）ないし（ｅ）、図７（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図３と対応した図となっている。

図６（ａ）は、画素電極ＰＸ２の上面に該画素電極ＰＸ２をも被って第２の保護膜ＰＳＶ２を形成した構成としたものである。図６（ｂ）は、光透過部に相当する領域において保護膜ＰＳＶに開口を形成した構成としたものである。図６（ｃ）は、画素電極ＰＸ２の上面に該画素電極ＰＸ２をも被って第２の保護膜ＰＳＶ２を形成した構成とし、かつ、保護膜ＰＳＶおよび第２の保護膜ＰＳＶ２のいずれも光透過部に相当する領域において開口を形成した構成としたものである。図６（ｄ）は、画素電極ＰＸ２の上面に該画素電極ＰＸ２をも被って第２の保護膜ＰＳＶ２を形成した構成とし、かつ、保護膜ＰＳＶのみに光透過部に相当する領域において開口を形成した構成としたものである。図６（ｅ）は、画素電極ＰＸ２の上面に該画素電極ＰＸ２をも被って第２の保護膜ＰＳＶ２を形成した構成とし、かつ、保護膜ＰＳＶおよび第２の保護膜ＰＳＶ２のいずれも光透過部に相当する領域において一括して開口を形成した構成としたものである。

また、図７（ａ）は、ゲート電極ＧＬを表面が陽極酸化されたＡｌ層以外の金属で形成したもので、たとえばＭｏとＣｒとの合金層から構成されたものを示している。

さらに、図７（ｂ）において、図３の場合と異なる部分は、光反射部および容量素子Ｃａｄｄが形成されている部分に高さ調整用の材料層ＤＭＬが形成されていることにある。

これにより、それらの各部分において透明基板ＳＵＢ１に対するそれぞれの画素電極ＰＸ２の高さの差を０．１μｍ以下に設定することができる。

このことから、前記高さ調整用の材料層ＤＭＬは、同図に示したように、光反射部および容量素子Ｃａｄｄが形成されている部分にそれぞれ形成する必要はなく、そのうちのいずれか一方に形成するようにしてもよいことはもちろんである。

実施例３．
図８は本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、カラー表示用の各画素にそれぞれ形成されるブラックマトリクスＢＭのパターンを示した平面図である。

同図において、ブラックマトリクスＢＭの各画素（Ｒ表示用、Ｇ表示用、Ｂ表示用の各画素）における開口をそれぞれ異なった面積としたことにある。

カラーフィルタＦＩＬに開口（切欠き）を形成することにより、色バランス調整を図るとともに、さらに、ブラックマトリクスＢＭの各画素における開口によっても行わんとしていることにある。これにより、色バランスの調整の自由度が増大するようになる効果を奏する。

本実施例は、上述した各実施例の構成を前提として構成したものであってもよく、また一部の構成を組み合わせるようにして構成してもよい。

実施例４．
また、上述した各実施例の構成を前提とし、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間に電圧差がない場合に黒表示ができるいわゆるノーマリブラックモードとするようにしてもよい。

ノーマリブラックモードはノーマリホワイトモードと比較すると液晶の層厚の不均一によっていわゆる色つきが生じやすいことが確認されている。

上述した実施例は、透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面にて平坦化を達成でき、このことから、たとえノーマリブラックモードとしてもそれによる色つきが発生しにくいものを得ることができるようになる。

この場合、必ずしも、カラーフィルタＦＩＬあるいはブラックマトリクスＢＭにおいて色バランス調整用の開口を設けなくてもよいことはいうまでもない。

実施例５．
図９は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す断面図で、図３と対応した図となっている。

透明基板ＳＵＢ２側に形成されたカラーフィルタＦＩＬには開口（あるいは切欠き）が形成され、透明基板ＳＵＢ１側の液晶側の面には、前記開口（あるいは切欠き）に対向する領域に該カラーフィルタＦＩＬの開口（切欠き）により生じる段差とほぼ等しい層厚の材料層を形成していることにある。

この実施例では、該材料層を、第１画素電極ＰＸ１とソース電極ＳＤ２との間にパターン化されて形成された絶縁膜ＧＩおよび半導体層ＡＳの積層体によって構成している。

このようにした場合、前記カラーフィルタＦＩＬの開口によってその部分における液晶の層厚が周囲のそれと変わってしまうのを前記材料層の形成によって回避できるようになる。

すなわち、上述したように透明基板ＳＵＢ１の液晶側の面は充分な平坦性が確保され、たとえばビーズからなるスペーサＳＰを介して透明基板ＳＵＢ２とのギャップを確保せんとした場合に、カラーフィルタＦＩＬの開口部において、液晶の層厚が大きくなってしまうのを、透明基板ＳＵＢ１側にて前記材料層からなる凸部を設けることによって防止している。

なお、この実施例は、カラーフィルタＦＩＬが形成された透明基板ＳＵＢ２の面に該カラーフィルタＦＩＬをも被って平坦化膜ＯＣが形成された構成となっている。

このため、平坦化膜ＯＣの表面に顕在化されるカラーフィルタＦＩＬの開口あるいは切欠きにより生じる段差は該カラーフィルタＦＩＬの層厚よりも小さく形成されることになる。このため、前記材料層の層厚は該カラーフィルタＦＩＬの層厚よりも小さくすることができる。

なお、この実施例において、上述した他の実施例に示した構成を合わせて適用できることはいうまでもない。

実施例６．
図１０は、本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す断面図で、図９と対応した図となっている。

図９と比較して異なる部分は、まず、透明基板ＳＵＢ２側に平坦化膜ＯＣが形成されていない構成となっている。

このため、カラーフィルタＦＩＬに形成された開口（切欠き）の段差は実施例５に示した場合よりも大きくなってしまう。

そこで、透明基板ＳＵＢ１側において、上述した材料層の他にゲート信号線ＧＬを形成する際の材料をも積層させ、この積層体の合計した高さを前記開口（切欠き）の段差に合わせるようにしている。

ＳＵＢ１，ＳＵＢ２…透明基板、ＧＬ…ゲート信号線、ＤＬ…ドレイン信号線、ＰＸ１…画素電極（透光性）、ＰＸ２…画素電極（反射電極）、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、Ｃａｄｄ…容量素子、ＣＴ…対向電極。

Claims (8)

1. 液晶を介して対向配置された第１の基板及び第２の基板と、
   光反射部と光透過部とを有する複数の画素と、
   開口が設けられたブラックマトリクスとを備えた液晶表示装置であって、
   前記複数の画素は、前記ブラックマトリクスの開口に第１の色のカラーフィルタが形成された第１の画素と、前記ブラックマトリクスの開口に前記第１の色とは異なる第２の色のカラーフィルタが形成された第２の画素とを有し、
   少なくとも一色のカラーフィルタは前記光反射部と対向する部分の一部に開口あるいは切欠きが形成されており、
   前記第１の画素の前記ブラックマトリクスの開口の面積は、前記第２の画素の前記ブラックマトリクスの開口の面積と異なることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記カラーフィルタは、赤、緑、青のうちから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記カラーフィルタは、シアン、マゼンダ、イエローのうちから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 青色のカラーフィルタが形成されている画素の光反射部の面積は、他の色のカラーフィルタが形成されている画素の光反射部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. イエローのカラーフィルタが形成されている画素の光反射部の面積は、他の色のカラーフィルタが形成されている画素の光反射部の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 液晶を介して対向配置された第１の基板及び第２の基板と、
   光反射部と光透過部とを有する複数の画素とを備えた液晶表示装置であって、
   前記第２の基板には、カラーフィルタが形成され、少なくとも一色のカラーフィルタは前記光反射部と対向する部分の一部に開口あるいは切欠きが形成されているとともに、
   前記第１の基板には、前記カラーフィルタの開口あるいは切欠きに対向する領域に前記カラーフィルタの開口あるいは切欠きにより生じる段差とほぼ層厚の等しい凸部が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
7. 前記画素は、一対のゲート信号線と一対のドレイン信号線によって囲まれた領域として形成され、ゲート信号線からの走査信号によって作動される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを介してドレイン信号線からの映像信号が供給される光透過部の画素電極および光反射部の画素電極とを有することを特徴とする請求項１から６のうちいずれかに記載の液晶表示装置。
8. バックライトを有することを特徴とする請求項１から７のうちいずれかに記載の液晶表示装置。

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