JP3085115B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばアクティブマト
リクス型の液晶表示装置に関する。The present invention relates to, for example, an active matrix type liquid crystal display device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、分子配列が固体のような一定の
秩序を保ちながら、その一方では液体のように流動性を
有し、電界に対して容易に配列を変えて光学的性質の変
化として現われる液晶を用いた装置として液晶表示装置
が知られている。この液晶表示装置は共通電極とこれに
対向して配置した個別に制御可能な画素電極との間に液
晶を封じ込め、画素電極に選択的にデータ信号を印加す
ることにより、対応する画素電極間の液晶の光学的特性
を変化させるようになっている。2. Description of the Related Art Generally, a molecular arrangement maintains a certain order like a solid, while it has fluidity like a liquid, and easily changes its arrangement with respect to an electric field to change optical properties. A liquid crystal display device is known as a device using the appearing liquid crystal. This liquid crystal display device encloses liquid crystal between a common electrode and an individually controllable pixel electrode disposed opposite to the common electrode, and selectively applies a data signal to the pixel electrode, thereby forming a liquid crystal display between corresponding pixel electrodes. The optical characteristics of the liquid crystal are changed.
【０００３】この種の液晶表示装置は、一般的には、透
過型表示装置と反射型表示装置とに大別され、透過型表
示装置は光学系の構成が比較的簡単になるのでコストダ
ウンを図り易いメリットがある反面、表示パネルを小型
化すると、画素電極を選択するスイッチトランジスタや
配線の占める面積割合が増えて開口率が下がり、画像の
明るさが低下して暗くなるという欠点がある。これに対
して、反射型表示装置は、反射画素電極の下にスイッチ
トランジスタや配線を配置するので、表示パネルを小型
化しても開口率が下がらず、明るい画像を得ることがで
きる。従って、拡大投影方式の液晶表示装置では、小型
高密度の反射型表示パネルが適している。[0003] This type of liquid crystal display device is generally roughly classified into a transmission type display device and a reflection type display device. The transmission type display device has a relatively simple optical system configuration, so that the cost can be reduced. On the other hand, when the display panel is miniaturized, there is a disadvantage that the area ratio occupied by the switch transistors and wirings for selecting the pixel electrodes increases, the aperture ratio decreases, and the brightness of the image decreases and the image becomes dark. On the other hand, in the reflective display device, since the switch transistor and the wiring are arranged below the reflective pixel electrode, even if the display panel is miniaturized, the aperture ratio does not decrease and a bright image can be obtained. Therefore, a small and high-density reflective display panel is suitable for a liquid crystal display device of the enlarged projection system.
【０００４】この反射型表示装置の性能を十分に引き出
すためには、反射面の反射率を高めると共に入射光の漏
れ込みによる特性変動を押さえることが重要である。従
来の反射型表示装置の一例は、ＳｉＤ ８３ ＤＩＧＥ
ＳＴ（１９８３年）の１５０頁から１５１頁に示されて
おり、これを図３に基づいて説明する。この装置例で
は、アクティブマトリクスにＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘ
ｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｕｄｕｃｔｏｒ）基板を用いてい
る。まず、単結晶シリコン基板１内にドレイン２、ソー
ス３及び補助容量端子４が作られ、このドレイン２とソ
ース３との間にゲート酸化膜５を介して多結晶シリコン
ゲート７を設け、ＭＯＳトランジスタを構成する。補助
容量端子４の上には酸化膜６を介して多結晶シリコン電
極８を設けてここに補助容量を構成する。In order to sufficiently bring out the performance of the reflection type display device, it is important to increase the reflectivity of the reflection surface and to suppress the characteristic fluctuation due to leakage of incident light. One example of a conventional reflective display device is SiD 83 DIGE.
This is shown on pages 150 to 151 of ST (1983), which will be described with reference to FIG. In this device example, MOS (Metal Ox) is used as an active matrix.
(Ide Semiconductor) substrate is used. First, a drain 2, a source 3, and an auxiliary capacitance terminal 4 are formed in a single-crystal silicon substrate 1. A polycrystalline silicon gate 7 is provided between the drain 2 and the source 3 via a gate oxide film 5, and a MOS transistor Is configured. A polycrystalline silicon electrode 8 is provided on the auxiliary capacitance terminal 4 via an oxide film 6 to form an auxiliary capacitance.
【０００５】上記ドレイン２は信号線１０に接続され、
一方、ソース３と補助容量の多結晶シリコン電極８は金
属配線１１を介して金属でできた反射画素電極１２に接
続されている。この画素電極１２の表面に液晶の配向膜
１３を形成し、これと対向する透明な共通電極１４との
間に液晶１５を封じ込め、表示パネルを形成する。信号
線１０や金属配線１１と多結晶シリコンゲート７や多結
晶シリコン電極８との間は、絶縁膜９が介在されて絶縁
されており、また、画素電極１２と金属配線１１との接
続点以外は、これらは絶縁層１６で分離される。この絶
縁層１６としては例えばポリイミド樹脂が用いられる。
このポリイミドは例えばスピンコート法で塗布されるの
でその表面がかなり平らになる性質があり、従って、画
素電極１２の下層である上記絶縁膜１６の表面を平らに
することによりこの上層の反射画素電極１２の表面その
ものも平らにし、この反射率を高めるようにしている。The drain 2 is connected to a signal line 10,
On the other hand, the source 3 and the polycrystalline silicon electrode 8 of the storage capacitor are connected to the reflective pixel electrode 12 made of metal via the metal wiring 11. A liquid crystal alignment film 13 is formed on the surface of the pixel electrode 12, and the liquid crystal 15 is sealed between the liquid crystal alignment film 13 and a transparent common electrode 14 facing the film, thereby forming a display panel. An insulating film 9 is interposed between the signal line 10 or the metal wiring 11 and the polycrystalline silicon gate 7 or the polycrystalline silicon electrode 8 for insulation. Are separated by an insulating layer 16. As the insulating layer 16, for example, a polyimide resin is used.
Since this polyimide is applied by, for example, a spin coating method, its surface has a property of being considerably flat. Therefore, by flattening the surface of the insulating film 16 which is the lower layer of the pixel electrode 12, the reflective pixel electrode of this upper layer is formed. The surface itself of 12 is also flattened to increase its reflectivity.
【０００６】しかしながら、下層の絶縁膜１６の表面が
精度良く平らでもこの上に形成される金属製の画素電極
１２の表面には微視的に見れば微小な凹凸が発生するこ
とは避けられず、十分な反射率がえられない場合があっ
た。更には、この構成では入射光の一部が隣接する画素
電極の間隙から基板に入り込み、以下の理由から画素電
極１２の電圧を変動させて好ましくない。この画素電極
の電圧変動のメカニズムは以下の通りである。すなわ
ち、画素電極１２につながるソース３は、ゲート７にゲ
ート選択電圧がかかるとソース３とドレイン２との間に
チャンネルが形成されることからドレイン２を介して信
号線１０の信号電位に充電される。ここでゲート７の電
圧が非選択時の電圧になると、次にゲート選択電圧がか
かるまでの間、ソース３はチャネルが断たれてフローテ
ィング状態となり、ソース３と画素電極１２の電圧は先
の信号電位に保持される。この状態で隣接画素電極の光
が漏れてソース３の近くに入射すると光キャリアが発生
する。発生したキャリアの内、正孔は基板１に流れるの
で特性には影響がないが、例えば基板がＰ型半導体でソ
ースがＮ型半導体の場合に、発生した電子はソース３に
流れ込み、ソース電圧が下がって画素電極１２の電圧が
下がってしまい、電圧が変動してしまう。However, even if the surface of the lower insulating film 16 is accurately flat, it is inevitable that microscopic irregularities occur on the surface of the metal pixel electrode 12 formed thereon, when viewed microscopically. In some cases, a sufficient reflectance could not be obtained. Further, in this configuration, a part of the incident light enters the substrate from the gap between the adjacent pixel electrodes, and the voltage of the pixel electrode 12 fluctuates for the following reasons, which is not preferable. The mechanism of the voltage fluctuation of the pixel electrode is as follows. That is, the source 3 connected to the pixel electrode 12 is charged to the signal potential of the signal line 10 via the drain 2 because a channel is formed between the source 3 and the drain 2 when a gate selection voltage is applied to the gate 7. You. Here, when the voltage of the gate 7 becomes a voltage at the time of non-selection, the channel of the source 3 is cut off and becomes a floating state until the next gate selection voltage is applied. Held at potential. In this state, when light from the adjacent pixel electrode leaks and enters near the source 3, photo carriers are generated. Of the generated carriers, holes flow into the substrate 1 and thus have no effect on the characteristics. For example, when the substrate is a P-type semiconductor and the source is an N-type semiconductor, the generated electrons flow into the source 3 and the source voltage is reduced. As a result, the voltage of the pixel electrode 12 decreases, and the voltage fluctuates.
【０００７】上記した欠点、例えば画素電極１２の表面
の凹凸の問題を解決するためには、例えばテレビジョン
学会誌の［液晶投写型ハイビジョン用高密度反射型ＴＦ
Ｔアレイ］（ＶO１．４４、Ｎｏ５、ＰＰ．５４４〜５
４９（１９９０））に示されているように上述のように
形成した反射画素電極１２の表面を研磨して鏡面にし、
反射率を高めることも行なわれるが、この場合には、製
造工程が複雑になり、製品の歩留まりが低下するという
恐れがあった。In order to solve the above-mentioned drawbacks, for example, the problem of irregularities on the surface of the pixel electrode 12, for example, a high-density reflection type TF for liquid crystal projection type high-vision
T array] (V O 1.44, No5, PP.544~5
49 (1990)), the surface of the reflective pixel electrode 12 formed as described above is polished to a mirror surface,
Although it is also possible to increase the reflectance, in this case, the manufacturing process becomes complicated, and there is a fear that the yield of the product may be reduced.
【０００８】また、隣接画素からの入射光に起因する光
キャリアの影響を抑制する手法は、例えば特公昭６１−
４３７１２号公報に開示されており、図４に示すように
図３に示した構造をベースとして遮光膜１７を挿入した
構造となっている。すなわち、画素電極１９の下に新た
な絶縁層１８を介して上記遮光層１７を形成している。
この遮光層１７は光を吸収する材料、例えばアルミニウ
ムやモリブデン等の金属薄膜が用いられるので、画素電
極１９と遮光膜１７との絶縁を図るために上記した新た
な絶縁層１８が不可欠となる。A technique for suppressing the influence of optical carriers caused by incident light from adjacent pixels is disclosed in, for example,
No. 43712, and has a structure in which a light shielding film 17 is inserted based on the structure shown in FIG. 3 as shown in FIG. That is, the light shielding layer 17 is formed below the pixel electrode 19 with the new insulating layer 18 interposed therebetween.
Since the light-shielding layer 17 is made of a light-absorbing material, for example, a metal thin film such as aluminum or molybdenum, the above-described new insulating layer 18 is indispensable for insulating the pixel electrode 19 from the light-shielding film 17.
【０００９】しかしながら、この金属製遮光膜１７を形
成した構造にあっては、入射光の一部は金属性の画素電
極１９と金属製遮光膜１７との間で多重反射して基板に
入り込むことになり、入射光の漏れ込みを完全には防ぐ
ことができない。この場合、画素電極１９と遮光膜１７
との間の絶縁膜１８をできるだけ薄くすれば多重反射は
少なくなるが、今度は画素電極と遮光膜との短絡不良が
発生し易くなるという新たな問題が生じ、上記絶縁膜１
８の薄さには限界がある。更には、この種の構造におい
ては、積層工程が増加することから製造工程が複雑にな
る。すなわち金属膜が、信号線１０と遮光膜１７と画素
電極１９の３層構造となり、それぞれの間の絶縁膜形成
工程も含めて工程数が大幅に増し、その分、製品の歩留
まりも低下する原因となっていた。However, in the structure in which the metal light-shielding film 17 is formed, a part of the incident light is reflected multiple times between the metal pixel electrode 19 and the metal light-shielding film 17 and enters the substrate. And leakage of incident light cannot be completely prevented. In this case, the pixel electrode 19 and the light shielding film 17
If the thickness of the insulating film 18 between them is made as thin as possible, multiple reflection is reduced. However, a new problem arises that short-circuit failure between the pixel electrode and the light-shielding film easily occurs.
8 has a limit. Further, in this type of structure, the number of laminating steps is increased, so that the manufacturing process becomes complicated. That is, the metal film has a three-layer structure of the signal line 10, the light-shielding film 17, and the pixel electrode 19, and the number of processes including the process of forming an insulating film therebetween is greatly increased, and the product yield is reduced accordingly. Had become.
【００１０】上記図３及び図４に示す構造は、金属製の
画素電極１２自体により光を反射させる方式であるが、
これに対して、画素電極とは別に設けた反射膜で光を反
射させるようにした構造が例えば米国特許第５０５６８
９５号に開示されている。この構造を図５に基づいて説
明すると、シリコン基板内にＭＯＳトランジスタのマト
リクスを形成することろから金属の画素電極１９を設け
るまでの工程は、図３に示した装置例の場合と同じであ
る。ただし、この画素電極１９は、図３に示す場合と異
なり、反射膜としては使用されない。この図示例におい
ては、画素電極１９を形成した後に、この上に平坦化の
ために絶縁層２０を形成し、更に、絶縁性の材料で反射
膜２１を形成する。この絶縁性の反射膜２１は例えばＴ
ｉＯ2とＳｉＯ2の多層膜で形成することができる。The structure shown in FIGS. 3 and 4 is a system in which light is reflected by the metal pixel electrode 12 itself.
On the other hand, a structure in which light is reflected by a reflection film provided separately from the pixel electrode is disclosed in, for example, US Pat.
No. 95. This structure will be described with reference to FIG. 5. The steps from forming a matrix of MOS transistors in a silicon substrate to providing a metal pixel electrode 19 are the same as those of the device example shown in FIG. . However, unlike the case shown in FIG. 3, the pixel electrode 19 is not used as a reflection film. In the illustrated example, after the pixel electrode 19 is formed, an insulating layer 20 is formed on the pixel electrode 19 for planarization, and a reflective film 21 is formed of an insulating material. The insulating reflective film 21 is made of, for example, T
It can be formed of a multilayer film of iO 2 and SiO 2 .
【００１１】そして、この絶縁性反射膜２１の上に液晶
の配向膜２２を形成する。この構成によれば、光を反射
するのはこの反射膜２１なので、画素電極１２の形状や
表面の微小な凹凸は反射特性に影響を与えず、しかも、
絶縁層２０の平坦性を良くすれば、絶縁性反射膜２１の
反射率は金属製の画素電極よりも高めることができる。
更には、先に説明したように画素電極で光を反射する方
式では、隣接する画素電極の間からの入射光がＭＯＳト
ランジスタの基板に漏れ込んで画素電極の電圧を変動さ
せるが、上記米国特許にて開示したように別途設けた絶
縁性反射膜２１で光を反射させる方式では、ＭＯＳ基板
の全面が絶縁性反射膜に覆われているので、入射光の漏
れ込みを抑えることができ、画素電極の変動を小さくで
きるという利点を有する。Then, a liquid crystal alignment film 22 is formed on the insulating reflection film 21. According to this configuration, it is the reflection film 21 that reflects light, so that the shape of the pixel electrode 12 and minute irregularities on the surface do not affect the reflection characteristics.
If the flatness of the insulating layer 20 is improved, the reflectance of the insulating reflective film 21 can be higher than that of the metal pixel electrode.
Further, as described above, in the method in which light is reflected by the pixel electrode, incident light from between adjacent pixel electrodes leaks into the substrate of the MOS transistor and fluctuates the voltage of the pixel electrode. In the method in which light is reflected by the separately provided insulating reflective film 21 as disclosed in the above, since the entire surface of the MOS substrate is covered with the insulating reflective film, leakage of incident light can be suppressed, and This has the advantage that electrode fluctuations can be reduced.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す構造においては、以下に示す２つの問題点がある。
１つ目の問題点は、画素電極１９に高い電圧を印加しな
ければならない点である。すなわち、画素電極１９と液
晶１５との間には、平坦化絶縁層２０、絶縁性反射膜２
１、液晶配向膜２２が介在するので、これらの層或いは
膜における電圧降下を見込んで、画素電極の電圧を予め
高くしなければ液晶１５に十分な電界を付与することが
できない。そのために、ＭＯＳトランジスタのマトリク
スの動作電圧を高くしなければならず、トランジスタを
高耐圧化させるに伴ってパターン形状が大きくなって工
程が複雑化し、このため製品歩留まりを低下させるのみ
ならず、コスト高を招来してしまう。更には、高電圧動
作により消費電力も増え、マトリクス基板の発熱のため
に液晶の画質が劣化する恐れもある。However, the structure shown in FIG. 5 has the following two problems.
The first problem is that a high voltage must be applied to the pixel electrode 19. That is, between the pixel electrode 19 and the liquid crystal 15, the planarizing insulating layer 20 and the insulating reflective film 2 are provided.
1. Since the liquid crystal alignment film 22 is interposed, a sufficient electric field cannot be applied to the liquid crystal 15 unless the voltage of the pixel electrode is raised in advance in consideration of the voltage drop in these layers or films. For this reason, the operating voltage of the MOS transistor matrix must be increased, and the pattern shape becomes larger as the transistor withstands higher voltage, which complicates the process. As a result, not only the product yield decreases, but also the cost increases. Invite high. Furthermore, the power consumption increases due to the high voltage operation, and the image quality of the liquid crystal may be deteriorated due to the heat generated by the matrix substrate.
【００１３】２つ目の問題点は、上記した構造の装置に
使用することができる液晶の種類が限定されてしまう点
である。すなわち、液晶の抵抗率が平坦化絶縁層２０、
絶縁性反射膜２１、液晶配向膜２２の各抵抗率と同程度
か、それ以上でなければならない。その理由は、もし液
晶の抵抗率が各絶縁膜の抵抗率より１桁位小さいと、画
素電極１９と共通電極１４との間に印加される電圧は、
印加直後は各層の容量比で分割されて各層にかかるが、
時間の経過とともに大部分が絶縁膜の両端にかってしま
い、液晶１５の両端には電圧があまりかからなくなって
画像の表示ができなくなってしまう。絶縁性反射膜や平
坦化絶縁膜の抵抗は、いろいろな液晶の抵抗範囲に比べ
てかなり高く、従って、図５に示す構造の装置に適用す
ることができる抵抗率の液晶の種類は非常に少なく、電
圧特性や各種表示品質を満足する液晶を選ぶのが困難で
ある。The second problem is that the types of liquid crystals that can be used in the device having the above structure are limited. That is, the resistivity of the liquid crystal is reduced to the leveling insulating layer 20,
The resistivity must be equal to or greater than each resistivity of the insulating reflective film 21 and the liquid crystal alignment film 22. The reason is that if the resistivity of the liquid crystal is one order of magnitude smaller than the resistivity of each insulating film, the voltage applied between the pixel electrode 19 and the common electrode 14 is
Immediately after application, it is divided by the capacity ratio of each layer and applied to each layer.
Most of the liquid crystal 15 is applied to both ends of the insulating film with the passage of time, so that a voltage is not applied to both ends of the liquid crystal 15 and an image cannot be displayed. The resistance of the insulating reflective film and the planarizing insulating film is considerably higher than the resistance range of various liquid crystals, and therefore, very few types of liquid crystal having a resistivity applicable to the device having the structure shown in FIG. It is difficult to select a liquid crystal that satisfies the voltage characteristics and various display qualities.
【００１４】また、液晶パネルの組み立て途中で液晶に
水分等の不純物が混入すると、抵抗率が下がり、画質の
劣化も容易に生じてしまうので、工程管理も厳しくしな
ければならない。本発明は、以上のような問題点に着目
し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、そ
の目的は、低い電圧で動作し且つ入射光の漏れ込みによ
る画素電圧の変動の少ない液晶表示装置を提供すること
にある。Further, if impurities such as moisture are mixed into the liquid crystal during the assembly of the liquid crystal panel, the resistivity is lowered and the image quality is easily deteriorated, so that the process control must be strict. The present invention has been made in view of the above problems, and has been made in order to solve the problems effectively. The purpose of the present invention is to operate at a low voltage and to reduce the fluctuation of the pixel voltage due to leakage of incident light. It is to provide a liquid crystal display device.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、基板上に一次元または二次元マトリク
ス状に配置されたスイッチトランジスタと、このトラン
ジスタのドレインまたはソースにつながる画素電極と、
この画素電極に液晶を介して対向配置された共通電極
と、前記トランジスタの導通または非導通を制御するゲ
ートと、前記画素電極に映像信号電圧を与える信号線と
からなる液晶表示装置において、前記画素電極の下に、
平坦な絶縁性の反射膜を設けるように構成したものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a switch transistor arranged on a substrate in a one-dimensional or two-dimensional matrix, and a pixel electrode connected to a drain or a source of the transistor. When,
In a liquid crystal display device comprising: a common electrode opposed to the pixel electrode via a liquid crystal; a gate for controlling conduction or non-conduction of the transistor; and a signal line for applying a video signal voltage to the pixel electrode. Under the electrodes,
It is configured to provide a flat insulating reflective film.
【００１６】[0016]
【作用】以上のように構成することにより、画素電極の
下に絶縁性の反射膜が略全面的に形成されたので、これ
に基板の表面がほとんど覆われてしまい、従って、入射
光の基板への漏れ込みが少なくなり、画素電圧の変動を
大幅に抑制することができる。また、画素電極を絶縁性
反射膜の上に設けているので、画素電極と液晶との間に
は例えば配向膜だけが存在する構造となり、従って、両
電極間の電圧を効率的に液晶間に印加することができ、
画素電極に高電圧を印加する必要もない。According to the above construction, the insulating reflective film is formed almost entirely under the pixel electrode, so that the surface of the substrate is almost covered by the reflective film. And the fluctuation of the pixel voltage can be largely suppressed. Further, since the pixel electrode is provided on the insulating reflective film, for example, only the alignment film is present between the pixel electrode and the liquid crystal, so that the voltage between both electrodes is efficiently applied between the liquid crystal. Can be applied
There is no need to apply a high voltage to the pixel electrode.
【００１７】また、画素電極をＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極で構成することによ
り、画素電極表面ではなく、電極の下の絶縁性反射膜で
光を反射させることができる。一般に、金属表面よりは
絶縁性反射膜の方が光の反射率を高くできるので、明る
い画像を得ることができる。The pixel electrode is made of ITO (Indium).
By using a transparent electrode such as Tin Oxide, light can be reflected not by the surface of the pixel electrode but by the insulating reflective film below the electrode. In general, a bright image can be obtained because an insulating reflective film can have a higher light reflectance than a metal surface.
【００１８】[0018]
【実施例】以下に、本発明に係る液晶表示装置の一実施
例を添付図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係
る液晶表示装置を示す部分断面図である。尚、図３に示
す従来装置と同一部分については同一符号を付して説明
する。この液晶表示装置２３はアクティブマトリクス型
の液晶表示装置であり、アクティブマトリクスとしてＭ
ＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ）基板を用いている。すなわち、基板として単結
晶のシリコン基板１を用い、この基板１の表面に、ドレ
イン２、ソース３、補助容量素子４が作られ、ドレイン
２とソース３の間にゲート酸化膜５を介して多結晶シリ
コンゲート７を設けてスイッチトランジスタとして、Ｍ
ＯＳトランジスタ３０を構成している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a partial sectional view showing a liquid crystal display device according to the present invention. The same parts as those of the conventional device shown in FIG. The liquid crystal display device 23 is an active matrix type liquid crystal display device.
OS (Metal Oxide Semiconductor)
(tor) substrate. That is, a single-crystal silicon substrate 1 is used as a substrate, and a drain 2, a source 3, and an auxiliary capacitance element 4 are formed on the surface of the substrate 1. A crystalline silicon gate 7 is provided to serve as a switch transistor.
The OS transistor 30 is configured.
【００１９】図示例においては、トランジスタ３０は１
つしか記載していないが、実際には一次元または二次元
的にマトリクス状に多数整然と配置されている。補助容
量端子４の上には、酸化膜６を介して多結晶シリコン電
極８を設けてここに補助容量を構成する。上記ドレイン
２は信号線１０に接続され、一方、ソース３と補助容量
の多結晶シリコン電極８は金属配線１１を介して接続さ
れている。上記配線１０、１１と酸化膜６或いはシリコ
ンゲート７、シリコン電極８との間には絶縁膜９が形成
されている。また、上記配線１０、１１の上には、平坦
化のための絶縁層１６が全体にわたって形成され、この
上に本発明の特長とする絶縁性の反射膜２４が略全面に
亘って形成される。この絶縁性の反射膜２４は、入射光
の反射を効率的に行なわせるために、例えばＴｉＯ2と
ＳｉＯ2の多層膜で形成し、反射効率を考慮してこの反
射膜２４の厚みは、例えば１μｍ以上の厚さに設定す
る。In the illustrated example, the transistor 30 is 1
Although only one is described, a large number of them are actually arranged one-dimensionally or two-dimensionally in a matrix. A polycrystalline silicon electrode 8 is provided on the auxiliary capacitance terminal 4 via an oxide film 6 to form an auxiliary capacitance. The drain 2 is connected to a signal line 10, while the source 3 is connected to a storage capacitor polycrystalline silicon electrode 8 via a metal wiring 11. An insulating film 9 is formed between the wirings 10 and 11 and the oxide film 6 or the silicon gate 7 and the silicon electrode 8. On the wirings 10 and 11, an insulating layer 16 for flattening is formed over the entire surface, and an insulating reflective film 24, which is a feature of the present invention, is formed over substantially the entire surface. . The insulating reflective film 24 is formed of, for example, a multilayer film of TiO 2 and SiO 2 in order to efficiently reflect the incident light. The thickness is set to 1 μm or more.
【００２０】そして、絶縁性の反射膜２４と平坦化絶縁
膜１６を貫通して金属配線１１につながる穴２５を形成
し、この金属配線１１と電気的に接続した画素電極２６
を反射膜２４上に形成する。この画素電極２６は、１つ
の画素に対して１つ設けられ、全体としてマトリクス状
に配置されるに対して、上記絶縁性の反射膜２４は、穴
２５に対応する部分を除いて基板表面全面に亘って設け
られる。これにより、入射光の漏れ込みを可及的に抑制
している。上記画素電極２６としては、アルミニウム、
金等の反射効率の高い金属で構成する。Then, a hole 25 which penetrates the insulating reflective film 24 and the planarizing insulating film 16 and is connected to the metal wiring 11 is formed, and the pixel electrode 26 electrically connected to the metal wiring 11 is formed.
Is formed on the reflection film 24. One pixel electrode 26 is provided for one pixel and is arranged in a matrix as a whole. On the other hand, the insulating reflective film 24 is provided on the entire surface of the substrate except for the portion corresponding to the hole 25. Are provided. Thereby, leakage of incident light is suppressed as much as possible. The pixel electrode 26 is made of aluminum,
It is made of a metal having high reflection efficiency such as gold.
【００２１】そして、この画素電極２６及び露出してい
る絶縁性の反射膜２４の上に液晶の配向膜１３を全面に
亘って形成し、これと対向する透明な、例えばＩＴＯ製
の共通電極１４との間に液晶１５を封じ込め、表示パネ
ルを形成して全体を完成する。Then, a liquid crystal alignment film 13 is formed over the entire surface of the pixel electrode 26 and the exposed insulating reflection film 24, and a transparent common electrode 14 made of, for example, ITO facing the liquid crystal alignment film 13. Then, the liquid crystal 15 is sealed between them, and a display panel is formed to complete the whole.
【００２２】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、多結晶シリコンゲート７
に選択電圧が印加されると、ドレイン２とソース３との
間にチャネルが形成されてドレイン２とソース３間が導
通し、従って、ソース３及びこれに金属配線１１を介し
て電気的に接続されている画素電極２６が信号線１０の
電位に充電される。そして上記ゲート７の電圧が非選択
時の電圧になると、次にゲート選択電圧がかかるまでの
間、チャネルが断たれてソース３及び画素電極２６はフ
ローティング状態となり、ソース３と画素電極２６の電
位は信号電位に維持される。そして、画素電極２６と共
通電極１４との間に所定の電位が印加されている間だけ
この間の液晶１５が光学的な変位を受けることになる。Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. First, the polycrystalline silicon gate 7
Is applied, a channel is formed between the drain 2 and the source 3 and conduction between the drain 2 and the source 3 is established. Therefore, the source 3 and the metal 3 are electrically connected thereto. The charged pixel electrode 26 is charged to the potential of the signal line 10. When the voltage of the gate 7 becomes the voltage at the time of non-selection, the channel is cut off and the source 3 and the pixel electrode 26 are in a floating state until the gate selection voltage is applied next time. Are maintained at the signal potential. The liquid crystal 15 undergoes an optical displacement during a period in which a predetermined potential is applied between the pixel electrode 26 and the common electrode 14.
【００２３】透明な共通電極１４側から入ってくる入射
光は、光学的変位を受けた液晶１５のパターンに従って
これを透過し、透過光は液晶の配向膜１３を透過した
後、金属製の薄い画素電極２６により反射されて、入射
光路を戻って行く。この戻り光がオペレータに視認され
ることになる。画素電極２６以外の部分を透過した光
は、この画素電極２６の直下に設けた絶縁性反射膜２４
の表面に反射されて、入射光路を戻って行く。この場
合、図３及び図４に示すような従来装置にあっては、隣
接する画素電極間を通ってくる入射光が漏れ込んでキャ
リアを発生することからソース電位が変動していたが、
本実施例においては、金属配線１１と画素電極２６を接
続する穴２５に対応する部分を除いて基板表面のほとん
ど全部を絶縁性の反射膜２４により覆っているので、入
射光への基板側への漏れ込みを非常に少なくすることが
できる。The incident light coming from the transparent common electrode 14 side is transmitted according to the pattern of the liquid crystal 15 which has been optically displaced, and the transmitted light is transmitted through the alignment film 13 of the liquid crystal. The light is reflected by the pixel electrode 26 and returns along the incident optical path. This return light is visually recognized by the operator. Light transmitted through portions other than the pixel electrode 26 is reflected by the insulating reflective film 24 provided immediately below the pixel electrode 26.
Is reflected by the surface of the lens and returns along the incident optical path. In this case, in the conventional device as shown in FIGS. 3 and 4, the source potential fluctuates because incident light passing between adjacent pixel electrodes leaks to generate carriers.
In the present embodiment, almost the entire surface of the substrate is covered with the insulating reflective film 24 except for the portion corresponding to the hole 25 connecting the metal wiring 11 and the pixel electrode 26. Leakage can be greatly reduced.
【００２４】従って、漏れ込み光によるキャリアの発生
を大幅に抑制することができるので、画素電圧の変動を
抑制することができる。また、図４に示す従来装置にお
いては、金属膜としては、金属配線１１と、アルミニウ
ム等の遮光膜１７と画素電極１２の３層構造としている
ことから、工程数が増え、且つ各層間の短絡に起因する
歩留まりの低下も生じ易かったが、本実施例では、金属
膜としては金属配線１１と画素電極２６だけの２層で済
み、工程数も減少させ、且つ層間の短絡も少ないので歩
留まりを向上させることができる。Therefore, the generation of carriers due to the leaked light can be largely suppressed, and the fluctuation of the pixel voltage can be suppressed. Further, in the conventional device shown in FIG. 4, the metal film has a three-layer structure of the metal wiring 11, the light-shielding film 17 made of aluminum or the like, and the pixel electrode 12, so that the number of steps is increased, and short-circuit between the layers is caused. However, in the present embodiment, the metal film needs only two layers of the metal wiring 11 and the pixel electrode 26, and the number of steps is reduced, and the short-circuit between the layers is small. Can be improved.
【００２５】また、図５に示す従来装置においては、液
晶１４と画素電極１９との間に配向膜２２、反射膜２１
及び絶縁層２０等の複数の層を介在させていることから
途中の電位のロスが多く、画素電極１９の電位をかなり
高く設定しなければならなかったが、本実施例では液晶
１４と画素電極２６との間は配向膜１３しか介在させて
ないので、画素電極２６の電圧の大部分が液晶の両端に
印加されることになり、従って画素電極２６に高電圧を
かける必要がなく、高電圧作用に伴なう諸問題を解決す
ることができる。例えば、画素電圧の低下により発熱も
抑制して液晶の画質の劣化を防止でき、また、ＣＭＯＳ
プロセスでのマトリクス基板の作成も容易になる。マト
リクス基板全体の駆動電圧下げることができるので、安
価な低電圧駆動用の集積回路が使え、また、駆動回路を
マトリクス基板と一体化して作成する場合でも消費電力
を抑制することができる。In the conventional device shown in FIG. 5, the alignment film 22 and the reflection film 21 are provided between the liquid crystal 14 and the pixel electrode 19.
In addition, since a plurality of layers such as the insulating layer 20 are interposed, there is a large loss of potential on the way, and the potential of the pixel electrode 19 has to be set to a considerably high level. 26, only the alignment film 13 is interposed therebetween, so that most of the voltage of the pixel electrode 26 is applied to both ends of the liquid crystal. Therefore, it is not necessary to apply a high voltage to the pixel electrode 26. Problems associated with the operation can be solved. For example, it is possible to prevent heat generation due to a decrease in pixel voltage and to prevent deterioration of the image quality of the liquid crystal.
The matrix substrate can be easily formed in the process. Since the driving voltage of the entire matrix substrate can be reduced, an inexpensive integrated circuit for low-voltage driving can be used, and power consumption can be suppressed even when the driving circuit is integrated with the matrix substrate.
【００２６】更には、上記した理由により液晶１５とし
て抵抗率が低いもの、例えば配向膜１３の抵抗率と同程
度のものも使用することができるので、選択し得る液晶
の種類の範囲を拡大することができる。このように低い
抵抗率の液晶を使用することができるので、液晶パネル
の組立途中にて液晶中に水分等の不純物が混入してその
抵抗率が低下しても画質の劣化が生ぜず、この点よりも
製品の歩留まりを向上させることができる。上記実施例
においては、絶縁性の反射膜２４の直上に設けた画素電
極２６としてはアルミニウム、金などの光反射率の高い
金属材料を用いたが、これに替えて、導電性の良好な透
明な材料、例えば共通電極１４と同じ材料のＩＴＯを用
いて画素電極２６を構成すようにしてもよい。Further, for the above-mentioned reason, a liquid crystal 15 having a low resistivity, for example, a liquid crystal having the same resistivity as that of the alignment film 13 can be used, so that the range of types of liquid crystal that can be selected is expanded. be able to. Since the liquid crystal having such a low resistivity can be used, even if impurities such as moisture are mixed into the liquid crystal during the assembly of the liquid crystal panel and the resistivity is lowered, the image quality is not deteriorated. The product yield can be improved more than the point. In the above embodiment, a metal material having a high light reflectance such as aluminum or gold is used for the pixel electrode 26 provided immediately above the insulating reflective film 24. However, a transparent material having good conductivity is used instead. The pixel electrode 26 may be formed using a suitable material, for example, ITO of the same material as the common electrode 14.
【００２７】これによれば、金属画素電極２６ではその
表面で光射するのに対し、ＩＴＯ画素電極では、ＩＴＯ
の下の絶縁性反射膜で光を反射する。一般に金属よりは
絶縁性反射膜の方が反射率を高くできるので、反射膜２
４での反射光量が多くなり、一層、明るい画像を得るこ
とが可能となる。このように、本発明装置によれば、図
３及び図５に示す従来装置の両方の有する欠点を同時に
解消することが可能となる。尚、上記実施例においては
マトリクス基板として単結晶シリコンを使ったＭＯＳ基
板を用いたがこれに限定されず、例えば図２に示すよう
ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に
より形成してもよい。すなわち、ガラス基板２７上に例
えば多結晶シリコン層２８を形成し、この多結晶シリコ
ン層２８に図１に示したと同様にドレイン２、ソース
３、補助容量端子４を形成する。また、ドレイン２とソ
ース３との間はチャネル２９として構成されることにな
る。これ以降の製造工程及び構成は図１にて説明したと
同様である。この場合にも、図１に示す構造において説
明したと同様な作用効果を得ることができる。According to this, the metal pixel electrode 26 emits light on its surface, whereas the ITO pixel electrode
The light is reflected by the insulating reflective film below. In general, an insulating reflective film can have a higher reflectance than a metal, so that the reflective film 2
4, the amount of reflected light increases, and a brighter image can be obtained. As described above, according to the device of the present invention, it is possible to simultaneously solve the disadvantages of both the conventional device shown in FIGS. 3 and 5. In the above embodiment, a MOS substrate using single crystal silicon was used as the matrix substrate. However, the present invention is not limited to this. For example, the matrix substrate may be formed by a TFT (Thin Film Transistor) as shown in FIG. That is, for example, a polycrystalline silicon layer 28 is formed on a glass substrate 27, and a drain 2, a source 3, and an auxiliary capacitance terminal 4 are formed on the polycrystalline silicon layer 28 as shown in FIG. A channel 29 is formed between the drain 2 and the source 3. Subsequent manufacturing steps and configurations are the same as those described with reference to FIG. In this case, the same operation and effect as described in the structure shown in FIG. 1 can be obtained.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液晶
表示装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮す
ることができる。画素電極の下に基板上面をほとんど被
う平坦な絶縁性の反射膜を設けるようにしたので、マト
リクス基板への入射光の漏れ込みを大幅に減らすことが
できるので、画素電圧の変動を抑制することができる。
また、画素電極と液晶との間に介在する層の数を減少さ
せることができるので、画素電圧を低く設定することが
でき、従って、高電圧動作に起因する問題を解決するこ
とができる。また、液晶の抵抗率が高くなくても良いの
で、この選択の幅を広げることができるのみならず、組
立時における水分等の不純物の混入に対しても強くな
り、製品歩留まりを向上させることができる。更には、
画素電極を透明材料により構成することにより、画素電
極の下の絶縁性反射膜で光を反射させることができ、そ
の分、明るい画像を得ることができる。As described above, according to the liquid crystal display of the present invention, the following excellent functions and effects can be obtained. A flat insulating reflective film that almost covers the upper surface of the substrate is provided below the pixel electrode, so that leakage of incident light to the matrix substrate can be significantly reduced, thereby suppressing pixel voltage fluctuation. be able to.
Further, since the number of layers interposed between the pixel electrode and the liquid crystal can be reduced, the pixel voltage can be set low, and thus, the problem caused by the high voltage operation can be solved. Also, since the resistivity of the liquid crystal does not need to be high, not only can the range of this selection be expanded, but also the incorporation of impurities such as moisture at the time of assembling becomes strong, and the product yield can be improved. it can. Furthermore ,
When the pixel electrode is made of a transparent material, light can be reflected by the insulating reflective film below the pixel electrode, and a bright image can be obtained accordingly.
【図１】本発明に係る液晶表示装置を示す部分断面図で
ある。FIG. 1 is a partial sectional view showing a liquid crystal display device according to the present invention.
【図２】本発明の表示装置の他の実施例を示す部分断面
図である。FIG. 2 is a partial sectional view showing another embodiment of the display device of the present invention.
【図３】従来の反射型表示装置の一例を示す部分断面図
である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating an example of a conventional reflective display device.
【図４】図３に示す表示装置の改良型を示す部分断面図
である。FIG. 4 is a partial sectional view showing an improved version of the display device shown in FIG. 3;
【図５】従来の他の反射型表示装置の一例を示す部分断
面図でる。FIG. 5 is a partial sectional view showing an example of another conventional reflection type display device.
１…単結晶シリコン基板（基板）、２…ドレイン、３…
ソース、５…ゲート酸化膜、７…多結晶シリコンゲー
ト、１０…信号線、１４…共通電極、１５…液晶、２３
…液晶表示装置、２４…絶縁性の反射膜、２６…画素電
極、２７…ガラス基板（基板）、３０…ＭＯＳトランジ
スタ（スイッチトランジスタ）。1. Single crystal silicon substrate (substrate), 2. Drain, 3.
Source 5 Gate oxide film 7 Polycrystalline silicon gate 10 Signal line 14 Common electrode 15 Liquid crystal 23
... a liquid crystal display device, 24 ... an insulating reflective film, 26 ... a pixel electrode, 27 ... a glass substrate (substrate), 30 ... a MOS transistor (switch transistor).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1343 G02F 1/1362 G02F 1/1333 G02F 1/1335 G09F 9/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1343 G02F 1/1362 G02F 1/1333 G02F 1/1335 G09F 9/30
Claims (2)
状に配置されたスイッチトランジスタと、このトランジ
スタのソースにつながる画素電極と、この画素電極に液
晶を介して対向配置された共通電極と、前記トランジス
タの導通または非導通を制御するゲートと、前記画素電
極に映像信号電圧を与える信号線とからなる液晶表示装
置において、前記画素電極の下に、平坦な絶縁性の反射
膜を設けるように構成したことを特徴とする液晶表示装
置。A switch transistor disposed on a substrate in a one-dimensional or two-dimensional matrix; a pixel electrode connected to a source of the transistor; a common electrode disposed opposite to the pixel electrode via a liquid crystal; In a liquid crystal display device including a gate for controlling conduction or non-conduction of a transistor and a signal line for applying a video signal voltage to the pixel electrode, a flat insulating reflection film is provided below the pixel electrode. A liquid crystal display device characterized in that:
により構成した透明電極とすることを特徴とする請求項
１記載の液晶表示装置。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pixel electrode is a transparent electrode made of a transparent material that transmits light.
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