JP2009122569A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】半透過反射型あるいは全反射型の液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器において、十分な静電容量をもった保持容量を形成することのできる構成を提供すること。
【解決手段】ＦＦＳ方式の液晶装置１００において、光反射層８ａはドレイン電極５ｂを介して薄膜トランジスタ３０に電気的に接続され、画素電極７ａは、光反射層８ａおよびドレイン電極５ｂを介して薄膜トランジスタ３０に電気的に接続されている。従って、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜７４を介して重なっている部分に形成された容量成分Ｃ1と、共通電極９ａと光反射層８ａとが絶縁膜７３を介して重なっている部分に形成された容量成分Ｃ2とを合成した容量成分を保持容量６０として利用することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、いわゆるフリンジフィールドスイッチング（以下、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）という）モードの液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器に関するものである。

携帯電話機やモバイルコンピュータなどに用いられる液晶装置では、広視野角化を実現することを目的に、横電界により液晶を駆動するＦＦＳ方式の液晶装置が実用化されつつある（特許文献１参照）。

このような液晶装置は、例えば、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の画素１００ａの各々で画素スイッチンング素子としての薄膜トランジスタ３０に電気的に接続する透光性の画素電極７ａと、透光性の共通電極９ａとが絶縁膜７４を介して平面視で重ねて形成された素子基板１０と、素子基板１０に対向配置された対向基板２０と、対向基板２０と素子基板１０との間に保持された液晶層５０とを有しており、画素電極７ａおよび共通電極９ａのうち、上層側に形成された画素電極７ａには、共通電極９ａとの間にフリンジ電界を形成するためのスリット７ｂが形成されている。かかる液晶装置１００では、画素電極７ａと共通電極９ａとの重なり部分に発生する容量成分Ｃ1を保持容量６０として利用する。また、液晶装置１００において、対向基板２０側から入射した光を再び対向基板２０から出射する反射モードで表示を行なうには、共通電極９ａの下層側に光反射層８ｓが形成され、かかる光反射層８ａは電気的にフロート状態にある。
特開２００２−１８２２３０号公報

しかしながら、ＦＦＳ方式の液晶装置１００においては、画素電極７ａのスリット７ｂの幅寸法や絶縁膜７４の厚さは、液晶層５０に対する駆動性を考慮して設定される結果、画素電極７ａと共通電極９ａとの重なり部分の面積が狭くて容量成分Ｃ1が小さすぎ、保持容量６０が十分に機能しないことがある。このような場合、ＴＮ（Twisted Nematic）方式の液晶装置と同様、容量線を形成して保持容量を形成することも考えられるが、ＦＦＳ方式の液晶装置１００に容量線を利用した保持容量を形成すると、ＦＦＳ方式の液晶装置の利点が損なわれてしまう。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、半透過反射型あるいは全反射型の液晶装置、および当該液晶装置を備えた電子機器において、十分な静電容量をもった保持容量を形成することのできる構成を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、複数の画素の各々で画素スイッチング素子に電気的に接続する透光性の画素電極と、該画素電極との間にフリンジ電界を形成するための透光性の共通電極とが第１誘電体層を介して平面視で重ねて形成された素子基板と、該素子基板に対向配置された対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶層と、を有し、前記素子基板上には前記画素電極および前記共通電極より下層側で前記画素電極および前記共通電極に平面視で重ねて光反射層が形成された半透過反射型あるいは全反射型の液晶装置において、前記光反射層は、前記画素電極および前記共通電極のうちの下層側に位置する一方の電極に対して第２誘電体層を介して平面視で重ねて形成されているとともに、上層側に位置する他方の電極と同電位が印加され、前記複数の画素の各々には、前記画素電極と前記共通電極との間に形成された容量成分と、前記一方の電極と前記光反射層との間に形成された容量成分とにより保持容量が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る半透過反射型あるいは全反射型のＦＦＳ方式の液晶装置において、反射モードでの表示を可能とする金属膜からなる光反射層は、画素電極および共通電極のうちの下層側に位置する一方の電極に対して第２誘電体層を介して平面視で重ねて配置されているとともに、上層側に位置する他方の電極と同電位が印加されるため、当該一方の電極と光反射層との間に形成された容量成分は、画素電極と共通電極との間に形成された容量成分とともに、保持容量を形成する。このため、画素電極の形状や第１誘電体層の厚さが液晶層に対する駆動性を考慮して設定された結果、画素電極と共通電極との重なり部分に発生する容量成分が小さすぎる場合でも、かかる容量値の不足を一方の電極と光反射層との間に形成された容量成分で補うことができる。それ故、半透過反射型あるいは全反射型の液晶装置において、容量線を追加しなくても、十分な静電容量をもった保持容量を形成することができる。

本発明において、前記一方の電極は前記共通電極であり、前記他方の電極は前記画素電極である構成を採用することができ、この場合、前記光反射層は、前記複数の画素の各々に独立して形成されている。かかる構成を採用した場合、前記光反射層は、前記画素スイッチング素子に電気的に接続され、前記画素電極は、前記光反射層を介して前記画素スイッチング素子に電気的に接続されていることが好ましい。このように構成すると、画素電極および光反射層の双方に同一の信号を印加できるとともに、画素電極と画素スイッチング素子とを簡素な構成で電気的に接続することができる。

本発明においては、前記一方の電極は前記画素電極であり、前記他方の電極は前記共通電極である構成を採用することもできる。この場合、前記光反射層は、前記複数の画素に跨って形成され、前記共通電極は、前記光反射層に複数個所で接続されていることが好ましい。このように構成すると、共通電極が薄い透光性導電膜によって形成されることに起因して抵抗値が高い場合でも、光反射層が補助配線として機能するので、共通電極の抵抗値を小さくしたのと同様な効果を得ることができる。本発明において、前記光反射層は、前記複数の画素に跨って帯状に延在して構成を採用してもよい。このように構成すると、液晶装置が半透過反射型である場合、および全反射型である場合のいずれにおいても光反射層を共通配線に対する補助配線として利用でき、共通電極の抵抗値を小さくしたのと同様な効果を得ることができる。

本発明を適用した液晶装置は、携帯電話機あるいはモバイルコンピュータなどの電子機器の表示部などとして用いられる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、薄膜トランジスタでは、印加する電圧によってソースとドレインが入れ替わるが、以下の説明では、説明の便宜上、画素電極が接続されている側をドレインとして説明する。また、以下の説明では、図１０を参照して説明した構成との対応が分りやすいように、可能な限り、共通する部分には同一の符号を付して説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）において、本形態の液晶装置１００は、半透過反射型のアクティブマトリクス型液晶装置であり、素子基板１０と対向基板２０とはシール材１０７によって所定の隙間を介して貼り合わされている。対向基板２０は、シール材１０７とほぼ同じ輪郭を備えており、素子基板１０と対向基板２０との間において、シール材１０７で区画された領域内にホモジニアス配向された液晶層５０が保持されている。液晶層５０は、配向方向の誘電率がその法線方向よりも大きい正の誘電率異方性を示す液晶組成物であり、広い温度範囲においてネマチック相を示す。

素子基板１０において、シール材１０７の外側の領域には、データ線駆動回路１０１および実装端子１０２が素子基板１０の一辺に沿って設けられており、実装端子１０２が配列された辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。素子基板１０の残る一辺には、画像表示領域１０ａの両側に設けられた走査線駆動回路１０４間をつなぐための複数の配線１０５が設けられており、さらに、額縁２３ｂの下などを利用して、プリチャージ回路や検査回路などの周辺回路が設けられることもある。

詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極７ａがマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁２３ｂが形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。対向基板２０では、素子基板１０の画素電極７ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３ａが形成されている。

本形態の液晶装置１００は、液晶層５０をＦＦＳ方式で駆動する。このため、素子基板１０の上には、画素電極７ａに加えて共通電極（図１（ｂ）には図示せず）も形成されており、対向基板２０には、対向電極が形成されていない。このため、対向基板２０の側からは静電気が侵入しやすいので、対向基板２０において素子基板１０側とは反対側の面にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などからなるシールド層が形成される場合もある。

本形態の液晶装置１００は半透過反射型であるため、対向基板２０が表示光の出射側に位置するように配置され、素子基板１０に対して対向基板２０と反対側にはバックライト装置（図示せず）が配置される。また、対向基板２０側および素子基板１０側の各々に偏光板などの光学部材（図示せず）が配置される。なお、液晶装置１００は全反射型として構成される場合があり、この場合、バックライト装置や、素子基板１０側の光学部材は省略される。

（液晶装置１００の詳細な構成）
図２を参照して、本発明を適用した液晶装置１００およびそれに用いた素子基板１０の構成を説明する。図２は、本発明を適用した液晶装置１００に用いた素子基板１０の画像表示領域１０ａの電気的な構成を示す等価回路図である。

図２に示すように、液晶装置１００の画像表示領域１０ａには複数の画素１００ａがマトリクス状に形成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素電極７ａ、および画素電極７ａを制御するための薄膜トランジスタ３０（画素トランジスタ）が形成されており、データ信号（画像信号）を線順次で供給するデータ線５ａが薄膜トランジスタ３０のソースに電気的に接続されている。薄膜トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａに走査信号を線順次で印加するように構成されている。画素電極７ａは、薄膜トランジスタ３０のドレインに電気的に接続されており、薄膜トランジスタ３０を一定期間だけそのオン状態とすることにより、データ線５ａから供給されるデータ信号を各画素１００ａに所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極７ａを介して、液晶層５０に書き込まれた所定レベルの画素信号は、素子基板１０に形成された画素電極７ａと共通電極９ａとの間で一定期間保持される。

ここで、画素電極７ａと共通電極９ａとの間には、後述する容量成分によって保持容量６０が形成されており、画素電極７ａの電圧は、例えば、ソース電圧が印加された時間よりも３桁も長い時間だけ保持される。これにより、電荷の保持特性は改善され、コントラスト比の高い表示を行うことのできる液晶装置１００が実現される。

図２では、共通電極９ａが走査線駆動回路１０４から延びた配線のように示してあるが、後述するように、素子基板１０の画像表示領域１０ａの全域に形成されており、所定の電位に保持される。また、共通電極９ａは、複数の画素１００ａに跨って形成される場合や、複数の画素１００ａ毎に形成される場合もあるが、いずれの場合も一定の電位が印加される。

（各画素の詳細な構成）
図３（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡ１−Ａ１′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。また、図３（ｂ）では、画素電極７ａは長い点線で示し、データ線５ａおよびそれと同時形成された薄膜は一点鎖線で示し、走査線３ａは二点鎖線で示してある。また、図３（ｂ）では、光反射層は、右上がりの斜線を付した領域として示してある。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０上には、透光性の画素電極７ａ（長い点線で囲まれた領域）が各画素１００ａ毎に形成され、画素電極７ａの縦横の境界領域に沿ってデータ線５ａ（一点鎖線で示す領域）、および走査線３ａ（二点鎖線で示す領域）が延在している。また、素子基板１０において、図２（ａ）に示す画像表示領域１０ａの略全面には透光性の共通電極９ａが形成されている。画素電極７ａおよび共通電極９ａはいずれもＩＴＯ膜からなる。

本形態では、画素電極７ａおよび共通電極９ａのうち、共通電極９ａが下層側に位置する一方の電極として形成され、画素電極７ａが上層側に位置する他方の電極として形成されている。このため、本形態では、上側の画素電極７ａにフリンジ電界形成用の複数のスリット７ｂが互いに平行に形成され、スリット７ｂは、例えば、走査線３ａに対して５度の傾きをもって延びている。

図３（ａ）に示す素子基板１０の基体は、石英基板や耐熱性のガラス基板などの透光性基板１０ｂからなり、対向基板２０の基体は、石英基板や耐熱性のガラス基板などの透光性基板２０ｂからなる。本形態では、透光性基板１０ｂ、２０ｂのいずれについてもガラス基板が用いられている。素子基板１０には、透光性基板１０ｂの表面にシリコン酸化膜などからなる下地保護膜（図示せず）が形成されているとともに、その表面側において、各画素電極７ａに対応する位置にトップゲート構造の薄膜トランジスタ３０が形成されている。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、薄膜トランジスタ３０は、島状の半導体層１ａに対して、チャネル領域１ｂ、ソース領域１ｃ、ドレイン領域１ｄが形成された構造を備えており、チャネル領域１ｂの両側に低濃度領域を備えたＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有するように形成されることもある。本形態において、半導体層１ａは、素子基板１０に対してアモルファスシリコン膜を形成した後、レーザアニールやランプアニールなどにより多結晶化されたポリシリコン膜である。半導体層１ａの上層には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜からなるゲート絶縁膜２が形成され、ゲート絶縁膜２の上層には、走査線３ａの一部がゲート電極として重なっている。本形態では、半導体層１ａがコの字形状に屈曲しおり、ゲート電極がチャネル方向における２箇所に形成されたツインゲート構造を有している。

ゲート電極（走査線３ａ）の上層にはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜からなる層間絶縁膜７１が形成されている。層間絶縁膜７１の表面にはデータ線５ａが形成され、このデータ線５ａは、層間絶縁膜７１およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホール７１ａを介して最もデータ線５ａ側に位置するソース領域に電気的に接続している。層間絶縁膜７１の表面にはドレイン電極５ｂが形成されており、ドレイン電極５ｂは、データ線５ａと同時形成された導電膜である。データ線５ａおよびドレイン電極５ｂの上層側には、層間絶縁膜７２および絶縁膜７３、７４が形成されている。本形態では、絶縁膜７４が第１誘電体層に相当し、絶縁膜７３が第２誘電体層に相当する。

層間絶縁膜７２の表面には、アルミニウム膜、アルミニウム合金膜、銀膜、銀合金膜からなる光反射層８ａが形成されている。第２誘電体層としての絶縁膜７３の表面には、ベタのＩＴＯ膜からなる共通電極９ａが形成されている。第１誘電体層としての絶縁膜７４の上層には、ＩＴＯ膜からなる画素電極７ａが島状に形成されており、画素電極７ａにはスリット７ｂが形成されている。

対向基板２０の内面（液晶層５０が位置する側の面）には、画素電極７ａの境界領域などと重なる領域にブラックマトリクスなどと称せられる遮光膜２３ａが形成され、遮光膜２３で挟まれた領域に各色のカラーフィルタ２２が形成されている。

図示を省略するが、素子基板１０および対向基板２０には配向膜が形成されており、対向基板２０側の配向膜に対しては走査線３ａと平行にラビング処理が施され、素子基板１０側の配向膜に対しては、対向基板２０の配向膜に対するラビング方向と逆向きのラビング処理が施されている。このため、液晶層５０をホモジニアス配向することができる。ここで、素子基板１０の画素電極７ａに形成されたスリット７ｂは、互いに平行に形成されているが、走査線３ａに対して５度の傾きをもって延びている。このため、配向膜に対しては、スリット７ｂが延びている方向に５度の角度をもってラビング処理が施されていることになる。また、偏光板は、互いの偏光軸が直交するように配置されており、対向基板２０側の偏光板の偏光軸は、配向膜に対するラビング方向と直交し、素子基板１０側の偏光板の偏光軸は、配向膜に対するラビング方向と平行である。

このように構成した半透過反射型の液晶装置１００において、光反射層８ａは、複数の画素１００ａの各々において共通電極９ａおよび画素電極７ａに対して下層側で重なる領域の一部のみに形成されている。このため、対向基板２０側から入射した光を光反射層８ａによって反射して対向基板２０の側から出射することにより、反射モードで画像を表示することができるとともに、バックライト装置から出射した光は、素子基板１０の側から入射した後、光反射層８ａが形成されていない領域（透過表示領域）を透過して対向基板２０の側から出射することにより、透過モードで画像を表示することができる。ここで、透過モードと反射モードとでは光が辿る経路の長さが相違する。そこで、本形態では、対向基板２０の内面には、光反射層８ａと重なる領域（反射表示領域）に液晶高分子からなる位相差層２５が形成されている。このため、透過モードと反射モードとでは光が辿る経路の長さが相違している場合でも双方のリタデーションを調整することができる。

（保持容量６０の構成）
絶縁膜７３、７４には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、あるいはそれらの積層膜を用いることができる。本形態において、絶縁膜７３、７４はいずれも、シリコン酸化膜に比して誘電率が高いシリコン窒化膜からなり、その厚さは１００〜３００ｎｍである。それ故、絶縁膜７３、７４はいずれも、誘電体層として十分機能することができる。また、絶縁膜７３、７４としてシリコン窒化膜を用いると、シリコン窒化膜の屈折率が高いので、ＩＴＯ膜との界面での不要な反射を抑制することができる。なお、層間絶縁膜７２は、厚さが１．５〜２．０μｍの厚い感光性樹脂からなる平坦化膜として形成されている。

光反射層８ａは、複数の画素１００ａの各々において島状に独立して形成されており、層間絶縁膜７２に形成されたコンタクトホール７２ａを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続している。ドレイン電極５ｂは、層間絶縁膜７１およびゲート絶縁膜２に形成されたコンタクトホール７１ｂを介して薄膜トランジスタ３０のドレイン領域１ｄに電気的に接続している。画素電極７ａは、絶縁膜７３、７４に形成されたコンタクトホール７４ａを介して光反射層８ａに電気的に接続している。従って、光反射層８ａは、ドレイン電極５ｂを介して薄膜トランジスタ３０に電気的に接続され、画素電極７ａは、光反射層８ａおよびドレイン電極５ｂを介して薄膜トランジスタ３０に電気的に接続されている。このため、光反射層８ａには画素電極７ａと同一の信号（電位）が印加される。なお、画素電極７ａと光反射層８ａとの電気的な接続が可能なように、共通電極９ａには切り欠き９ｃが形成されている。

このように構成した液晶装置１００では、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜７４（第１誘電体層）を介して重なっている部分に容量成分Ｃ1が形成されているとともに、共通電極９ａと光反射層８ａとが絶縁膜７３（第２誘電体層）を介して重なっている部分に容量成分Ｃ2が形成されている。また、容量成分Ｃ1と容量成分Ｃ2とは並列に電気的に接続している。このため、本形態では、容量成分Ｃ1、Ｃ2を合成した容量成分によって保持容量６０が形成されている。

（製造方法）
図４は、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の製造工程のうち、素子基板の製造工程を示す工程断面図である。本形態の液晶装置１００に用いた素子基板１０を製造するには、まず、図４（ａ）に示すように、ガラス基板からなる透光性基板１０ｂの表面にシリコン酸化膜からなる下地保護膜（図示せず）を形成した後、薄膜トランジスタ形成工程を行う。具体的には、まず、ポリシリコン膜からなる半導体層１ａを島状に形成する。それには、基板温度が１５０〜４５０℃の温度条件下で、透光性基板１０ｂの全面に、非晶質シリコン膜からなる半導体層をプラズマＣＶＤ法により、例えば、４０〜５０ｎｍの厚さに形成した後、レーザアニール法などにより、シリコン膜を多結晶化させ、次に、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、半導体層１ａを形成する。次に、ＣＶＤ法などを用いて、半導体層１ａの表面にシリコン窒化膜やシリコン酸化膜、あるいはそれらの積層膜からなるゲート絶縁膜２を形成する。次に、透光性基板１０ｂの表面全体にモリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜などの金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、走査線３ａ（ゲート電極）を形成する。次に、半導体層１ａに不純物を導入して、薄膜トランジスタ３０のソース領域１ｃ、ドレイン領域１ｄ、チャネル領域１ｂを形成する。

次に、第１層間絶縁膜形成工程では、ＣＶＤ法などを用いて、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜、あるいはそれらの積層膜からなる層間絶縁膜７１を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、層間絶縁膜７１にコンタクトホール７１ａ（不図示）、７１ｂを形成する。次に、データ線形成工程では、透光性基板１０ｂの表面全体にモリブデン膜、アルミニウム膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜、あるいはそれらの積層膜などの金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、データ線５ａおよびドレイン電極５ｂを形成する。その結果、図３（ｂ）に示すように、データ線５ａはコンタクトホール７１ａを介して薄膜トランジスタ３０のソース領域に電気的に接続し、ドレイン電極５ｂはコンタクトホール７１ｂを介して薄膜トランジスタ３０のドレイン領域１ｄに電気的に接続する。

次に、第２層間絶縁膜形成工程では、感光性樹脂を塗布した後、露光、現像し、図４（ｂ）に示すように、コンタクトホール７２ａを備えた層間絶縁膜７２（平坦化膜）を１．５〜２．０μｍの厚さに形成する。

次に、光反射層形成工程では、図４（ｃ）に示すように、透光性基板１０ｂの表面全体にアルミニウム、アルミニウム合金、銀、あるいは銀合金からなる光反射性の金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて金属膜をパターニングし、複数の画素１００ａの各々に光反射層８ａを島状に形成する。その結果、光反射層８ａはコンタクトホール７２ａを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続する。

次に、下層側絶縁膜形成工程では、図４（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法などを用いて、シリコン窒化膜からなる絶縁膜７３を形成する。

次に、共通電極形成工程では、透光性基板１０ｂの表面全体にＩＴＯ膜からなる透光性導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて透光性導電膜をパターニングし、共通電極９ａを形成する。その際、共通電極９ａに切り欠き９ｃを形成する。

次に、上層側絶縁膜形成工程では、図４（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法などを用いて、シリコン窒化膜からなる絶縁膜７４を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁膜７３、７４にコンタクトホール７４ａを形成する。なお、コンタクトホール７４ａを形成するにあたっては、別工程で絶縁膜７３、７４の各々に、互いに連通するコンタクトホールを形成してもよい。

次に、画素電極形成工程では、透光性基板１０ｂの表面全体にＩＴＯ膜からなる透光性導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて透光性導電膜をパターニングし、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、スリット７ｂを備えた画素電極７ａを形成する。その結果、画素電極７ａは、コンタクトホール７４ａを介して光反射層８ａに電気的に接続する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の液晶装置１００ではＦＦＳ方式が採用されており、上側の画素電極７ａにはフリンジ電界形成用の複数のスリット７ｂが形成され、複数のスリット７ｂと重なる領域には下側の共通電極９ａが存在する。このため、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとの間に形成したフリンジ電界で液晶層５０を駆動することができる。

また、上側の画素電極７ａと下側の共通電極９ａとが絶縁膜７４（第１誘電体層）を介して対向する部分に形成される容量成分Ｃ１をそのまま保持容量６０の一部として利用することができる。

さらに、本形態の液晶装置１００において、金属膜からなる光反射層８ａは、下層側に位置する共通電極９ａに対して絶縁層７３（第２誘電体層）を介して平面視で重ねて配置されているとともに、上層側に位置する画素電極７ａと同電位が印加されるため、光反射層８ａと共通電極９ａとの間に形成された容量成分Ｃ2は、画素電極７ａと共通電極９ａとの間に形成された容量成分Ｃ1とともに、保持容量６０を形成する。このため、画素電極７ａのスリット幅や絶縁膜７４の厚さが液晶層５０に対する駆動性を考慮して設定された結果、画素電極７ａと共通電極９ａとの重なり部分に発生する容量成分Ｃ1が小さすぎる場合でも、かかる容量値の不足を光反射層８ａと共通電極９ａとの間に形成された容量成分Ｃ2で補うことができる。それ故、半透過反射型液晶装置１００において、容量線を追加しなくても、十分な静電容量をもった保持容量６０を形成することができる。

［実施の形態２］
図５（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図５（ａ）は、図５（ｂ）のＡ２−Ａ２′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにしてそれらの説明を省略する。

図５（ａ）、（ｂ）に示す液晶装置１００も、実施の形態１と同様、半透過反射型の液晶装置であり、素子基板１０において、層間絶縁膜７１の上層に形成されたドレイン電極５ｂは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ｂを介して薄膜トランジスタ３０のドレイン領域１ｄに電気的に接続されている。

本形態において、ドレイン電極５ｂは、共通電極９ａおよび画素電極７ａに対して下層側で重なる領域まで延設されており、かかるドレイン電極５ｂの延設部分５ｃは、反射モードで画像を表示するための光反射層として用いられている。このため、ドレイン電極５ｂは、全体がアルミニウム、アルミニウム合金、銀、あるいは銀合金からなる光反射性の金属膜、あるいは、モリブデン膜、チタン膜、タングステン膜、タンタル膜などの金属膜の上層にアルミニウム、アルミニウム合金、銀、あるいは銀合金からなる光反射性の金属膜を積層した構造を有している。

また、ドレイン電極５ｂおよびデータ線５ａの上層側には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、それらの積層膜、あるいは薄い感光性樹脂層からなる絶縁膜７５（第２誘電体層）が形成されており、絶縁膜７５の上層には、ベタのＩＴＯ膜からなる共通電極９ａが形成されている。共通電極９ａの上層側には、シリコン窒化膜からなる絶縁膜７４（第１誘電体層）が形成されている。絶縁膜７４の上層には、ＩＴＯ膜からなる画素電極７ａが島状に形成されている。

本形態でも、実施の形態１と同様、画素電極７ａおよび共通電極９ａのうち、共通電極９ａが下層側に位置する一方の電極として形成され、画素電極７ａが上層側に位置する他方の電極として形成されている。このため、本形態では、上側の画素電極７ａにフリンジ電界形成用の複数のスリット７ｂが互いに平行に形成されている。

絶縁膜７５にはコンタクトホール７５ａが形成されており、コンタクトホール７５ａの内側には、絶縁膜７４にコンタクトホール７４ｂが形成されている。このため、画素電極７ａはコンタクトホール７４ｂを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続されている。かかる接続を可能とすることを目的に、共通電極９ａには切り欠き９ｃが形成されている。

このように構成した液晶装置１００では、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜７４（第１誘電体層）を介して重なっている部分に容量成分Ｃ1が形成されているとともに、共通電極９ａとドレイン電極５ｂの延設部分５ｃ（光反射層）とが絶縁膜７５（第２誘電体層）を介して重なっている部分に容量成分Ｃ2が形成されている。また、容量成分Ｃ1と容量成分Ｃ2とは並列に電気的に接続している。このため、容量成分Ｃ1、Ｃ2を合成した容量成分によって保持容量６０が形成されており、容量成分Ｃ1が小さすぎる場合でも、かかる容量値の不足を容量成分Ｃ2で補うことができるなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。

このような構成の液晶装置１００を製造するには、実施の形態１に関して図４を参照して説明した製造方法において、延設部分５ｃを備えるドレイン電極５ｂをパターニング形成した後、図４（ｄ）、（ｅ）を参照して説明した下層側絶縁膜形成工程、共通電極形成工程、上層側絶縁膜形成工程、および画素電極形成工程と略同様な工程を行なえばよく、光反射層形成工程を別途、行なう必要がない分、製造工程数を減らすことができ、生産性の向上を図ることができる。

なお、本形態では、絶縁膜７５を誘電体層として利用するため、感光性樹脂によって絶縁膜７５を平坦化膜として形成すると、容量成分Ｃ2の容量値が小さすぎることになる。かかる場合には、ポリシラザンを所定の溶媒に溶解、分散させてなる液状材料を塗布した後、焼成してシリコン酸化膜を形成すれば、絶縁膜７を平坦化膜として形成でき、かつ、樹脂層に比して高い誘電率を得ることができる。すなわち、ポリシラザンは、Ｓｉ−Ｈ結合、Ｎ−Ｈ結合、Ｓｉ−Ｎ結合のみを備えた無機ポリマーであり、キシレン、ミネラルターペン、高沸点芳香族系溶剤を溶媒として溶解、分散させた液状物として塗布した後、大気中で温度が３５０〜５００℃程度の条件、あるいは水蒸気含有雰囲気中で温度が１００℃程度の条件で焼成すると、水分や酸素と反応し、緻密なアモルファスのシリコン酸化膜に転化する。

［実施の形態３］
実施の形態１、２では、画素電極７ａおよび共通電極９ａのうち、共通電極９ａが下層側に位置する一方の電極として形成され、画素電極７ａが上層側に位置する他方の電極として形成されていたが、以下に説明する実施の形態３，４のように、画素電極７ａおよび共通電極９ａのうち、画素電極７ａが下層側に位置する一方の電極として形成され、共通電極９ａが上層側に位置する他方の電極として形成されている構成を採用してもよい。

図６（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態３に係る液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図６（ａ）は、図６（ｂ）のＡ３−Ａ３′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。図７は、本発明の実施の形態３に係る液晶装置の製造工程のうち、素子基板の製造工程を示す工程断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにしてそれらの説明を省略する。

図６（ａ）、（ｂ）に示す液晶装置１００も、実施の形態１と同様、半透過反射型の液晶装置であり、素子基板１０において、層間絶縁膜７１の上層に形成されたドレイン電極５ｂは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ｂを介して薄膜トランジスタ３０のドレイン領域１ｄに電気的に接続されている。ドレイン電極５ｂの上層側には、層間絶縁膜７２、７３、７４が形成されている。

層間絶縁膜７２の表面には、アルミニウム膜、アルミニウム合金膜、銀膜、銀合金膜からなる光反射層８ａが形成されている。本形態において、光反射層８ａは、走査線３ａの延在方向に沿って配列された複数の画素１００ａに跨るように帯状に形成されたベタの金属膜からなる。

光反射層８ａの上層にはシリコン窒化膜からなる絶縁膜７３（第２誘電体層）が形成されており、絶縁膜７３の上層には、ベタのＩＴＯ膜からなる画素電極７ａが島状に形成されている。また、層間絶縁膜７２には、コンタクトホール７２ｂが形成されているとともに、コンタクトホール７２ｂの内側では、絶縁膜７３にコンタクトホール７３ｂが形成されている。このため、画素電極７ａは、コンタクトホール７３ｂを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続している。かかる接続を可能とする目的で、光反射層８ａには切り欠き８ｃが形成されている。

画素電極７ａの上層にはシリコン窒化膜からなる絶縁膜７４（第１誘電体層）が形成されており、絶縁膜７４の上層には、ＩＴＯ膜からなる共通電極９ａが、図２（ａ）に示す画像表示領域１０ａの略全面に形成されている。共通電極９ａには、フリンジ電界形成用のスリット９ｂが形成されている。

ここで、光反射層８ａには共通電極９ａと同一の電位が印加されている。かかる構成は、例えば、光反射層８ａと共通電極９ａとをコンタクトホール（図示せず）を介して電気的に接続した構成や、光反射層８ａおよび共通電極９ａの各々に同一の電位を印加する構成を採用することにより実現することができる。

このように構成した液晶装置１００では、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜７４（第１誘電体層）を介して重なっている部分に容量成分Ｃ1が形成されているとともに、画素電極７ａと光反射層８ａとが絶縁膜７３（第２誘電体層）を介して重なっている部分に容量成分Ｃ2が形成されている。また、容量成分Ｃ1と容量成分Ｃ2とは並列に電気的に接続している。このため、本形態では、実施の形態１と同様、容量成分Ｃ1、Ｃ2を合成した容量成分によって保持容量６０が形成されているため、容量成分Ｃ1が小さすぎる場合でも、かかる容量値の不足を容量成分Ｃ2で補うことができる。

本形態の液晶装置１００を製造するにあたっては、まず、図７（ａ）に示すように、実施の形態１と同様な方法で薄膜トランジスタ３０、走査線３ａ、層間絶縁膜７１、データ線５ａ、ドレイン電極５ｂを形成した後、感光性樹脂の塗布、露光、現像を行ない、コンタクトホール７２ｂを備えた層間絶縁膜７２（平坦化膜）を１．５〜２．０μｍの厚さに形成する。

次に、光反射層形成工程では、透光性基板１０ｂの表面全体にアルミニウム、アルミニウム合金、銀、あるいは銀合金からなる光反射性の金属膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて金属膜をパターニングし、図７（ｂ）に示すように、複数の画素１００ａに跨るように光反射層８ａを帯状に形成する。その際、光反射層８ａに切り欠き８ｃも形成する。

次に、下層側絶縁膜形成工程では、図７（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法などを用いて、シリコン窒化膜からなる絶縁膜７３を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、絶縁膜７３にコンタクトホール７３ｂを形成する。

次に、画素電極形成工程では、図７（ｄ）に示すように、透光性基板１０ｂの表面全体にＩＴＯ膜からなる透光性導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて透光性導電膜をパターニングし、画素電極７ａを形成する。その結果、画素電極７ａは、コンタクトホール７３ｂを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続する。

次に、上層側絶縁膜形成工程では、図７（ｅ）に示すように、ＣＶＤ法などを用いて、シリコン窒化膜からなる絶縁膜７４を形成する。

次に、共通電極形成工程では、透光性基板１０ｂの表面全体にＩＴＯ膜からなる透光性導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて透光性導電膜をパターニングし、共通電極９ａを形成する。その際、共通電極９ａにスリット９ｂを形成する。

［実施の形態４］
図８（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る液晶装置１００の画素１つ分の断面図、および素子基板１０において相隣接する画素の平面図であり、図８（ａ）は、図８（ｂ）のＡ４−Ａ４′線に相当する位置で液晶装置１００を切断したときの断面図に相当する。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにしてそれらの説明を省略する。

図８（ａ）、（ｂ）に示す液晶装置１００も、実施の形態１、３と同様、半透過反射型の液晶装置であり、素子基板１０において、層間絶縁膜７１の上層に形成されたドレイン電極５ｂは、層間絶縁膜７１に形成されたコンタクトホール７１ｂを介して薄膜トランジスタ３０のドレイン領域１ｄに電気的に接続されている。ドレイン電極５ｂの上層側には、層間絶縁膜７２、７３、７４が形成されている。

層間絶縁膜７２の表面には、アルミニウム膜、アルミニウム合金膜、銀膜、銀合金膜からなる光反射層８ａが形成されている。本形態において、光反射層８ａは、走査線３ａの延在方向に沿って配列された複数の画素１００ａに跨るように帯状に形成されたベタの金属膜からなる。

本形態において、絶縁膜７３（第２誘電体層）の表面には、ベタのＩＴＯ膜からなる画素電極７ａが島状に形成されている。また、層間絶縁膜７２には、コンタクトホール７２ｂが形成されているとともに、コンタクトホール７２ｂの内側では、絶縁膜７３にコンタクトホール７３ｂが形成されている。このため、画素電極７ａは、コンタクトホール７３ｂを介してドレイン電極５ｂに電気的に接続している。また、絶縁膜７４（第１誘電体層）の表面には、ＩＴＯ膜からなる共通電極９ａが、図２（ａ）に示す画像表示領域１０ａの略全面に形成されており、共通電極９ａには、フリンジ電界形成用のスリット９ｂが形成されている。

本形態では、光反射層８ａおよび共通電極９ａに同一の電位を印加するにあたって、複数の画素１００ａの全てにおいて絶縁膜７３、７４にはコンタクトホール７４ｂが形成されており、共通電極９ａはコンタクトホール７４ｂを介して複数の画素１００ａの各々において共通電極９ａに電気的に接続されている。このように構成した場合も、画素電極７ａと共通電極９ａとが絶縁膜７４を介して重なっている部分に容量成分Ｃ1とが形成されているとともに、画素電極７ａと光反射層８ａとが絶縁膜７３を介して重なっている部分に容量成分Ｃ2が形成されており、容量成分Ｃ1、Ｃ2を合成した容量成分によって保持容量６０を構成することができる。

また、共通電極９ａはコンタクトホール７４ｂを介して複数個所で共通電極９ａに電気的に接続されているため、共通電極９ａが薄いＩＴＯ膜によって形成されることに起因して抵抗値が高い場合でも、光反射層８ａが共通電極９ａに対する補助配線として機能するので、共通電極９ａの抵抗値を小さくしたのと同様な効果を得ることができ、表示品位の向上を図ることができる。

このような構成の液晶装置１００を製造するには、図７（ｅ）に示すように、絶縁膜７４を形成した後、絶縁膜７３、７４にコンタクトホール７４ｂを形成し、しかる後に、共通電極９ａを形成すればよい。なお、本形態では、コンタクトホール７４ｂが絶縁膜７３、７４を連続的に貫通している構成を採用したが、絶縁膜７３、７４の各々に、互いに連通するコンタクトホールを形成した構成を採用してもよい。

［全反射型の液晶装置への適用例］
上記実施の形態では、半透過反射型の液晶装置１００に本発明を適用した例であったが、全反射型の液晶装置に本発明を適用してもよい。すなわち、上記実施の形態において、複数の画素１００ａのいずれにおいても、画素電極７ａおよび共通電極９ａと平面視で重なる領域の全てに光反射層８ａを形成すれば、各実施の形態のいずれにおいても全反射型の液晶装置１００を構成することができる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、半導体層１ａとしてポリシコン膜を用いた例であったが、半導体層としてアモルファスシリコン膜や単結晶シリコン層を用いた液晶装置１００に本発明を適用してもよい。また、画素スイッチング素子として薄膜ダイオード素子（非線形素子）を用いた液晶装置に本発明を適用してもよい。さらに、上記実施の形態では、光反射層８ａの表面が平滑であったが、液晶装置１００を直視型の表示装置として用いる場合に、光反射層８ａでの反射によって背景の写り込みが発生することを防止することを目的に、光反射層８ａの下層側に凹凸を形成して光反射層８の表面に光散乱用の凹凸を付した液晶装置に本発明を適用してもよい。

［電子機器への搭載例］
次に、上述した実施形態に係る液晶装置１００を適用した電子機器について説明する。図９（ａ）に、液晶装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての液晶装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図９（ｂ）に、液晶装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、液晶装置１００に表示される画面がスクロールされる。図９（ｃ）に、液晶装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての液晶装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が液晶装置１００に表示される。

なお、液晶装置１００が適用される電子機器としては、図９に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部などとして、前述した液晶装置１００が適用可能である。

（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。 本発明を適用した液晶装置に用いた素子基板の画像表示領域の電気的な構成を示す等価回路図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 本発明の実施の形態１に係る液晶装置に用いた素子基板の製造方法を示す工程断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態３に係る液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 本発明の実施の形態３に係る液晶装置に用いた素子基板の製造方法を示す工程断面図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態４に係る液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。 本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の説明図である。 従来の液晶装置の画素１つ分の断面図、および素子基板において相隣接する画素の平面図である。

符号の説明

１ａ・・半導体層、３ａ・・走査線、５ａ・・データ線、５ｂ・・ドレイン電極、５ｃ・・ドレイン電極の延設部分（光反射層）、７ａ・・画素電極、７ｂ、９ｂ・・スリット、７１、７２・・層間絶縁膜、７３、７５・・下層側の絶縁膜（第２誘電体層）、７４・・上層側の絶縁膜（第１誘電体層）、８ａ・・光反射層、９ａ・・共通電極、１０・・素子基板、２０・・対向基板、５０・・液晶層、３０・・薄膜トランジスタ（画素スイッチング素子）、６０・・保持容量、１００・・液晶装置

Claims (7)

1. 複数の画素の各々で画素スイッチング素子に電気的に接続する透光性の画素電極と、該画素電極との間にフリンジ電界を形成するための透光性の共通電極とが第１誘電体層を介して平面視で重ねて形成された素子基板と、該素子基板に対向配置された対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶層と、を有し、
   前記素子基板上には前記画素電極および前記共通電極より下層側で前記画素電極および前記共通電極に平面視で重ねて光反射層が形成された半透過反射型あるいは全反射型の液晶装置において、
   前記光反射層は、前記画素電極および前記共通電極のうちの下層側に位置する一方の電極に対して第２誘電体層を介して平面視で重ねて形成されているとともに、上層側に位置する他方の電極と同電位が印加され、
   前記複数の画素の各々には、前記画素電極と前記共通電極との間に形成された容量成分と、前記一方の電極と前記光反射層との間に形成された容量成分とにより保持容量が形成されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記一方の電極は前記共通電極であり、
   前記他方の電極は前記画素電極であり、
   前記光反射層は、前記複数の画素の各々に独立して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記光反射層は、前記画素スイッチング素子に電気的に接続され、
   前記画素電極は、前記光反射層を介して前記画素スイッチング素子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記一方の電極は前記画素電極であり、
   前記他方の電極は前記共通電極であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
5. 前記光反射層は、前記複数の画素に跨って形成され、
   前記共通電極は、前記光反射層に複数個所で接続されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記光反射層は、前記複数の画素に跨って帯状に延在していることを特徴とする請求項５に記載の液晶装置。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の液晶装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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