JP4603190B2

JP4603190B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4603190B2
Application number: JP2001116286A
Authority: JP
Inventors: 玄士朗河内; 敏夫宮沢; 徹也永田; 長谷川　　篤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2021-04-16
Also published as: KR100461485B1; US6891588B2; TWI252347B; KR20020081108A; JP2002311445A; US20020149724A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に、透過表示領域と反射表示領域を有する部分透過・反射型の液晶表示装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は薄型、軽量、低消費電力といった特長を生かして、パーソナルコンピュータに代表される情報機器や携帯型の情報端末や携帯電話、デジタルカメラやカメラ一体型VTR機器等のビジュアル機器の画像情報、文字情報の表示機器として広く用いられている。近年、特に携帯電話、携帯情報端末の急速な普及に伴い、消費電力の極めて小さな中小型の液晶表示装置に対する要求が強くなっている。
【０００３】
従来、パーソナルコンピュータや液晶モニタに用いられる液晶表示装置にはバックライトから発する光の透過量を液晶パネルで制御する透過型の表示モードが一般的に用いられる。しかしながら、バックライトで消費される電力は通常液晶パネル全体の５０％以上を占め、携帯電話、携帯情報端末等の小型機器には許容できないものである。このため、これらの機器には、バックライトを用いず、パネル表面に反射板を設け、周囲光を反射することで画像を表示する反射モードの液晶表示装置が用いられる。
【０００４】
このような反射型の液晶表示装置は周囲光が暗い場合には視認性が低下してしまう問題がある。屋内、屋外問わず使用する携帯電話のような機器の場合、周囲光によらず使用できる機能が必要である。このような問題点を解決するために、特開２０００−１９５６３号には、一つの画素内に透過表示領域と反射表示領域を形成して透過表示機能と反射表示機能を同時に実現する部分透過・反射型の液晶表示装置が開示されている。
【０００５】
また、反射表示時の視認性を改善するための方法として、特開平２０００−１６２６３７号には、反射電極下層に表面に、円形の平面形状でなだらかな断面形状をもつ凹凸を形成した有機樹脂膜を配置して反射光を適度な方向に散乱させる方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような部分透過・反射型の液晶表示装置の本質的な問題として、反射部、透過部各々の開口率が完全反射、完全透過型の表示装置に比べ小さくなることがある。このため、反射、透過を合わせたトータルの開口率の拡大が表示の明るさを確保するためには極めて重要である。画素開口率は配線電極や反射電極、画素電極の平面配置によって大きく左右されるため、その設計は重要であるが前記従来技術においては、この点についての検討はなされていない。
【０００７】
また、通常アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、電極間寄生容量やトランジスタのリーク電流による画素電圧の変動を抑制し、良好な表示品質を得るために各画素に電荷保持容量を設けることが一般的である。保持容量の大きさ、配置は画素開口率に影響を及ぼすが、前記従来技術においては、部分透過・反射型の画素において電荷保持容量をどのように設けるかについて開示されていない。
【０００８】
また、有機樹脂を用いて緩やかな断面形状を持つ凹凸を形成するためには、従来のＴＦＴ作製工程に追加の工程を付与する必要があり、製造コストが高くなってしまう問題がある。
【０００９】
本発明の目的はこのような課題を解決し、開口率が高く良好な画質が実現でき、かつ生産性の高い部分透過・反射型液晶表示装置の構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では以下の手段を講じた。
（１）少なくとも一方が透明な一対の基板と、この基板に挟持された液晶層を有する液晶表示装置であって、
前記一対の基板の一方の基板は少なくともその主表面が絶縁性であり、
前記絶縁性の主表面に形成された複数の走査電極と、
前記複数の走査電極に交差するように形成された複数の信号電極と、
複数の共通電極と、
前記複数の信号電極と複数の走査電極の交差点近傍に形成された複数の薄膜トランジスタと、
隣接する2本の走査電極と隣接する2本の信号電極によって規定される画素領域内に前記薄膜トランジスタの各々に接続され配置された液晶駆動電極（画素電極とも呼ばれる）と、
前記画素領域内の一部に配置された光反射層とを有し、
前記液晶駆動電極に与える電圧によって前記液晶層を駆動する機能を有する液晶表示装置において、
前記光反射層は隣接する2本の信号電極の間の略中央部に配置され、画素の長手方向に延伸された略長方形の平面形状とし、前記反射表示領域と、これに隣接する2本の信号電極の間の領域を透過表示領域と規定した。
【００１１】
ここでいう略長方形の平面形状とは、上記一対の基板の一方の液晶層に対向する主面内（又はこれに沿う仮想的な面内）における光反射層の形状を指し、その形状は長方形に限らず、その４隅の少なくとも一つを面取りしたもの又は曲線状に代えたものをも含む。例えば、画素領域を囲む一対の信号電極の一方の延伸方向（第１の方向）と一対の走査電極の一方の延伸方向（第２の方向）とを基準としたとき、本発明の光反射層はその第１の方向に沿った最大の寸法とその第２の方向に沿った最大の寸法とが相違する。
（２）前記（１）の液晶表示装置において、液晶駆動電極と光反射電極とを絶縁層により分離された異なる層に形成した。ここでいう「層」とは、液晶駆動電極や光反射電極が設けられる基板の主面に対する階層（レベル）であり、所定の絶縁層（１層に限らない）の下側にこれらの電極の一方が、その絶縁層の上側にこれらの電極の他方が夫々配置される。２つの膜（ここでは電極）をこのように配置することを、本願明細書では「異層化」と呼ぶ。
（３）前記（１）の液晶表示装置において、前記光反射層と前記液晶駆動電極を接続し、前記光反射電極と、その下層に配置された、前記走査電極を構成する材料で形成された共通電極を配置し、この共通電極と光反射層と、これらに挟持された誘電体層により電荷蓄積容量を構成した。
（４）前記（１）の液晶表示装置において、前記光反射層は前記信号電極を構成する電極材料群の一部を用いて構成し、前記光反射層の下層の絶縁膜を所定の凹形状にパターニングし光反射層に拡散性をもたせた。
（５）前記（４）の液晶表示装置において、前記光反射層の下層の絶縁膜のパターニング形状は、個々のパターンのパターン周囲長をＬ、パターンの面積をＳとしたときに、
log Ｓ＝Ａ×log L ＋Ｂの関係式において、１．０≦Ａ＜２．０
を満たすパターン形状とした。
（６）前記（５）の液晶表示装置において、前記絶縁膜のパターン下層に、走査電極と同一材料からなる電極、または、前記薄膜トランジスタの活性層を構成する半導体膜を配置した。
（７）前記（５）又は（６）の液晶表示装置において、個々の画素内の前記光反射層は、当該画素の長手方向に隣接する2つの画素の光反射層と接続した。
（８）前記（７）の液晶表示装置において、前記相互に接続された光反射層を電荷保持容量の共通電極とし、この光反射層と前記液晶駆動電極と、これらに挟持される誘電体層により電荷保持容量を形成した。
【００１２】
上記各々の手段の効果について説明する。
【００１３】
まず、光反射層を信号電極を構成する電極材料群の一部を用いて構成する。このことにより、光反射層を設けるための工程を付加することが不要となるので、製造工程を削減でき製造コスト低減に寄与する。
【００１４】
さらに、液晶駆動電極と光反射層を絶縁層により異層化し、液晶駆動のための電極と光反射層の機能を分離した。このことで画素内で液晶層が駆動される面積は液晶駆動電極のパターンによって規定される。一方、画素内の反射表示領域は光反射層の配置によって規定され、平面的に見て液晶駆動電極のパターン内で光反射電極が存在する部分は反射表示に、光反射電極が存在しない部分は透過表示に寄与する。
【００１５】
光反射層は信号電極とほぼ同一の材料で構成され、液晶表示電極は光反射層と絶縁膜によって異層化されているということは、液晶表示電極と信号電極も絶縁膜によって異層化されていることに他ならない。このため、液晶表示電極と信号電極のパターンは重畳させても何ら表示機能に支障はない。よって、液晶駆動電極の面積を最大化できるので、トータルの開口率を拡大できることになる。
【００１６】
一方、光反射層と信号電極は同一のレイヤ上に形成される。これらの間の短絡不良を防止するためには、これらのパターンをある程度離す必要がある。液晶表示装置の画素は多くの場合アスペクト比が３：１の所謂縦ストライプ型の平面形状をもつ。そこで光反射層をこの縦ストライプ型の画素の長手方向いっぱいに延伸したほぼ長方形のパターンとしてこれを2本の信号電極のほぼ中央に配置することにより、光反射層と信号電極間の距離を離すと同時に反射表示部の面積を最大化できる。光反射層と信号電極の間の領域は自動的に透過表示領域となるため反射、透過の面積比率はほぼ長方形の光反射層の短軸長さを調整することで自由に設計可能である。
【００１７】
従来例においては、単に画素の中央に反射表示部あるいは透過表示部を設けただけでありトータル開口率の最大化に関して十分な考察がなされていなかった。このような従来例と本発明による液晶表示装置とを比較すると、本発明による液晶表示装置の主な構成は以下の如く記述することもできる。
【００１８】
その一つは：
（９）一対の基板並びにこの一対の基板に挟持された液晶層を備えた液晶表示装置において、
前記一対の基板の一方はその主面の上部に第１の方向に延伸し且つ第１の方向に交差する第２の方向に沿って並設された複数の走査電極と、前記第２の方向に延伸し且つ前記第１の方向に並設された複数の信号電極と、前記複数の走査電極の隣接する一対と前記複数の信号電極の隣接する一対とにより夫々囲まれた複数の画素領域とを有し、
前記複数の画素領域の各々には、前記複数の信号電極の一つより当該画素領域に対応する（供給されるべき）画像信号を受け且つ前記複数の走査電極の一つにより制御される能動素子から前記画像信号が入力される液晶駆動電極と、前記液晶駆動電極より面積が小さく且つ前記一対の基板の他方から入射する光を反射する少なくとも一つの光反射層が設けられ、
前記光反射層は、（ａ）これが設けられる前記画素領域を囲む前記複数の信号電極の一対及び前記複数の走査電極の一対のうちの該画素領域に沿った長さが長い一対に沿って延伸し，且つ（ｂ）該画素領域に沿った長さが長い一対の夫々から離間されている。
【００１９】
また、別の見方によれば：
（１０）第１の基板並び第２の基板とこれら第１及び第２の基板間に挟まれた液晶層を備えた液晶表示装置において、
前記第１の基板はその主面上部に第１の方向に延伸し且つ第１の方向に交差する第２の方向に沿って並設された複数の走査電極と、前記第２の方向に延伸し且つ前記第１の方向に並設された複数の信号電極と、前記複数の走査電極の隣接する一対と前記複数の信号電極の隣接する一対とにより夫々囲まれ且つ前記第１の方向よりも前記第２の方向に沿って長く延びた（換言すれば、その長手方向が信号電極の延伸方向に沿う）複数の画素領域と、前記複数の信号電極の一つにより画像信号を夫々受け且つ前記複数の走査電極の一つにより夫々制御される複数の能動素子を有し、
前記複数の画素領域の各々には、前記複数の能動素子の一つから該画像信号を受ける液晶駆動電極と、前記第２の基板から入射する光を反射する少なくとも一つの光反射層とが設けられ、
前記光反射層は、これが設けられる前記画素領域を囲む前記複数の信号電極の一対の夫々から離間されている。
【００２０】
これら（９），（１０）の液晶表示装置においては、前記液晶駆動電極をこれが設けられた基板主面に対して前記光反射層よりも液晶層側に設け、また、液晶駆動電極を画素領域を囲む一対の信号電極及び一対の走査電極の少なくとも一の上部に延在させ、さらに、これらの電極のいずれの上部にも延在させるとよい。また、前記液晶駆動電極を前記画素領域の長手方向に交差する方向に沿って光反射層を覆うように延ばし、この延伸方向に沿って画素領域を透過表示用、反射表示用、透過表示用の順に分けてもよい。一方、前記光反射層を画素領域の長手方向に、例えば、ブラック・マトリクス（遮光膜の当該画素領域に対応する開口）の輪郭を超えて延伸させ、さらに、この長手方向に隣接する別の画素領域の光反射層と電気的に接続してもよい。即ち、所定の画素領域において、前記光反射層を前記液晶駆動電極から電気的に分離し、例えば、液晶駆動電極の電荷保持に利用してもよい。
【００２１】
次に光拡散性の付与に関し、光反射層の下層の絶縁膜を所定の凹形状にパターニングする構造を採用した。この方法は従来ＴＦＴ作製で使用するホトマスクを変更するだけで実現でき、工程の増加がないので製造工程を削減でき製造コスト低減に寄与する。従来よりＴＦＴを構成する部材をパターニングして反射電極の下層に配置して反射電極に凹凸パターンを形成する方法は知られている。しかし通常このような方法で作製された凹凸では断面形状が十分滑らかでなく、光拡散性が十分ではなかった。たとえばＳｉＯ_２のような無機膜で有機樹脂のような滑らかな断面形状を形成することは困難であり。このため、多くの場合有機樹脂に滑らかな凹凸を形成する方法が主流となっている。
【００２２】
しかし、従来無機膜の加工パターンで十分な光拡散性能が得られない原因は平面形状に問題があることを発明者等は見出した。従来凹凸の平面パターンは円形あるいはそれに近いものであった。例えば、ＳｉＯ_２膜をエッチングで凹状に加工した場合、エッチングされた底面部とエッチングされない膜面は平坦面になり、この面上に形成された反射電極拡散性をもたない。一方、凹状パターンの端部はある角度をもったテーパー状になっており、この部分に形成された反射電極は光拡散性に寄与する。したがって光拡散性を十分得るためにはパターンの端部の長さを十分長くする必要がある。しかるに、従来用いられているような円形あるいはそれに近いパターン形状ではパターンの占有する面積に対してパターンの周囲長が大きくなく、このような形状では拡散性を付与するパターン端部の長さが十分大きくできない。
【００２３】
このような2次元パターンでは一般的にパターン周囲長Ｌとパターン面積Ｓの間に次式（式１）の関係が成立する。
【００２４】
【数１】

【００２５】
たとえば、パターンを半径ｒの円形とした場合、その面積Ｓ１は下記の式２で表わせられる。
【００２６】
【数２】

【００２７】
円周Ｐが、Ｐ＝４πｒで与えられることを鑑みると、式２の関係は次の式３の如く書き換えられる。
【００２８】
【数３】

【００２９】
このように式３は上記式１の関係を満足する。円形に限らず、正方形やその他の多角形のパターンでも同様な関係が成立するが、このようなパターン形状では満足な光拡散性を付与することは困難である。そこで、本発明では次の式４を基づき拡散性を付与するパターンの形状を設定する。
【００３０】
【数４】

【００３１】
この式４において、特に係数Ａが次の不等式を満たすパターン形状が望ましい。
【００３２】
【数５】

【００３３】
Ａは周囲長とパターン面積の増大の仕方を示す係数であり、上記式の関係を満足するパターンは周囲長が長くなってもパターン占有面積の増大がそれほど大きくならないことを示している。よって、パターンのパッキング密度を大きくできるのでより効率よく光拡散性を付与できる。
【００３４】
次に、上記の凹状パターン下層に、走査電極と同一材料からなる電極、または、前記薄膜トランジスタの活性層を構成する半導体膜を配置した。この電極層あるいは半導体層は絶縁膜のエッチングストッパとして働き、エッチングがより下層の膜にまで進行することを防止する。最下層にはＢａやＣａを含有するガラス基板が存在する。エッチングがガラス基板まで進行すると、これらアルカリ土類金属がＴＦＴや製造装置を汚染することになり望ましくない。このため、このようなエッチングストッパ層が必要となる。
【００３５】
また、各々の画素の光反射層を、当該画素の長手方向に隣接する2つの画素の光反射層と接続し、前記相互に接続された光反射層を電荷保持容量の共通電極とし、この共通電極と前記液晶駆動電極と、これらに挟持される誘電体層により電荷保持容量を形成した。
【００３６】
このように、光反射層を共通電極として用い、信号電極と平行な方向に延伸して配置することにより、共通電極一本あたりの負荷容量を共通電極を走査電極と平行に延伸させた場合にくらべ小さくすることができる。
【００３７】
このことは、携帯電話、携帯情報機器用として用いられる低消費電力LCDにおいて大きな利点をもたらす。低消費電力化するためには、供給する電源電圧を低電圧化することが必須である。液晶層に印加する駆動電圧を下げるためには、対向基板上のコモン電極の電圧を一定値ではなく液晶駆動電極の電圧波形と同期させて駆動する、いわゆるコモン反転駆動方式を採用することが有効である。電荷保持容量を有する画素で構成されるLCDに対してコモン反転駆動で液晶層に正しい駆動電圧を供給するためには、電荷保持容量の共通電極も、対向基板のコモン電極と同時に駆動しなければならない。
【００３８】
線順次走査によるコモン反転駆動において選択されている走査線に着目すると、共通電極を走査電極と平行に延伸させた場合には、選択されている走査線に対応する共通電極を入力側から見た負荷容量は選択走査線に接続された1ライン分の画素の電荷保持容量と液晶層容量および共通電極と信号電極の交差容量の和になる。また、非選択走査線に対応する共通電極の一本あたりの容量は第０近似では共通電極と信号電極の交差容量の和で与えられる。この容量は選択されている走査線に対応する共通電極の容量に比べると非常に小さい値である。
【００３９】
一方、共通電極を信号電極と平行な方向に延伸して配置した場合には、共通電極一本あたりの容量は、共通電極と走査電極の交差容量と選択された画素1個分の電荷保持容量と液晶層容量の和になり、すべての共通電極で等しい。
【００４０】
共通電極全体の容量は共通電極を延伸させる方向によらず等しいが、共通電極を走査電極と平行に延伸させた場合には、共通電極の容量の内選択走査線に対応する共通電極の容量が非選択走査線に対応する他の共通電極に比べて大きいため、共通電極の抵抗値が十分小さくない場合、信号遅延により横方向のシャドウイングが発生し画質不良になる可能性がある。一方、共通電極を信号電極と平行な方向に延伸して配置した場合には共通電極一本あたりの容量はすべての共通電極で等しく、小さな値になる。このため、上記のような信号遅延による画質問題は発生しない。
【００４１】
以上に記した本発明の作用並びに効果、及びその望ましき実施形態の詳細に関しては、後述の説明で明らかになろう。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態をこれに関連する図面を参照して説明する。以下の説明にて参照する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００４３】
＜実施の形態１＞
図1および図２は本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置に係る単位画素の平面および断面図である。図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図１中のA-A'、B-B'、C-C'部の断面（夫々の両端に矢印が付けられた線に沿って切断したときの断面図）を示す。なお、図１の平面図（４箇所の画素領域の平面構造をアレイ状に並べて示す）及び図２の各断面図は、液晶表示装置の液晶層を挟む一対の基板のうち、各画素の表示動作を制御する能動素子（ここでは、薄膜トランジスタ又はＴＦＴとして知られる電界効果型トランジスタ）が形成された、所謂ＴＦＴ基板のみを示し、液晶層及び当該一対の基板の他方は省略してある。また、ＴＦＴ基板の断面図においては、その主面（上面及び下面）のうち、液晶層とは反対側の主面に積層される偏光板等の表示は省略してある。
【００４４】
全体は歪点約６７０℃の無アルカリガラス基板１上に膜厚５０nmのSi_３N_４膜２００と膜厚１２０nmのＳｉＯ_２膜２からなるバッファ絶縁膜の上に形成されている。バッファ絶縁膜はガラス基板１からのＮａ等の不純物の拡散を防止する役割を持つ。
【００４５】
バッファ絶縁膜２１上には、TFT（薄膜トランジスタ）を構成する膜厚５０nmの多結晶Ｓｉ（以下ｐoｌｙ‐Ｓｉと記す）膜３０が形成され、各々のpoly-Si３０上にはSiO₂からなり膜厚100nmのゲート絶縁膜２０を介して膜厚200nmのMo（モリブデン）よりなる走査配線電極（走査信号線、ゲート信号線ともよばれる）１０が形成されている。また、前記走査配線電極１０と同じMｏを用いて電荷蓄積容量の共通電極（後述の画素電極又はこれに導通する電極に対向する場合、対向電極ともよばれる）１１が形成されている。図１の平面図においては、共通電極１１の輪郭を点線で示す。上記部材全部を覆うように膜厚400nmのＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜２１が形成され。層間絶縁膜２１に設けたコンタクトスルーホールＴＨ１，ＴＨ２を介して、Mo（１２ａと記す）／Ａｌ（アルミニウム，１２ｂと記す）／Mo（１２ｃと記す）の3層金属膜よりなる信号配線電極（映像信号線、データ信号線ともよばれる）１２およびソース電極を兼ねる反射電極１３がpoly-Si層の一部に設けられたソース、ドレイン層に接続されている。反射電極１３を構成するMo／Ａｌ／Moの3層金属膜の内、Ａｌ膜１３ｂの下層のMo膜１３ａはpoly-Si膜３０とAlの間のコンタクト抵抗を、Ａｌの上層のMo膜１３ｃはソース電極１５（反射電極１３の一部として形成されたMo／Ａｌ／Moの3層金属膜）と画素電極１４の間のコンタクト抵抗を低減するために設けている。
【００４６】
なお、本明細書における上述のMo／Ａｌ／Moなる表記は、２種類以上の膜を基板主面に対して積層してなる層の材料のプロファイルを、当該層を構成する各々の膜の材料を当該基板主面から順次にスラント（／）で区切って示す。例えば、Ｍｏ／Ａｌなる材料プロファイルを有する層は、基板主面からＭｏ膜とＡｌ膜とをこの順に積層して形成される。このような表記は、本実施の形態のみならず後述の他の実施の形態にも適用される。
【００４７】
図１及び図２（ａ）に示された電界効果型トランジスタの構造を有するＴＦＴにおいて、上記ソース層及びドレイン層は双方の電位に応じ、その機能が逆転するが、本明細書では本実施の形態のみならず後述の他の実施の形態においても便宜的に信号電極から信号電圧を受ける側をドレイン層又はドレイン電極、その信号電圧をＴＦＴのチャネル（図２（ａ）に示されるｐｏｌｙ−Ｓｉ層（半導体層）３０の走査電極１０の下側に位置する部分）を介して受ける側をソース層又はソース電極と呼ぶ。本実施の形態では、ｐｏｌｙ−Ｓｉ（多結晶シリコン）としてチャネルを形成したが、これをａ−Ｓｉ（非晶質シリコン）に置換えてもよく、走査配線電極は、その電圧変化がｐｏｌｙ−Ｓｉ層、即ち半導体層３０内の電界強度分布を変調し得る限りにおいて、半導体層３０の下側に設けても、また走査配線電極１０と半導体層３０との間に例えば絶縁性材料や誘電体からなる膜を設けてもよい。図２（ａ）において、半導体層３０上には２つの走査配線電極１０が形成される。これらの２つの走査配線電極１０のうち、一方は１つは並設された複数の画素領域に沿って延伸する言わば本線となり、他方はこの本線から或る１つの画素領域に突き出た分岐線となることは、図１のＡ−Ａ’線に沿った部分から明らかである。しかし、これら２つの信号配線電極に印加される電圧は同じであるため、双方ともその下に設けられた半導体層３０内におけるキャリア（電子や正孔）の挙動の制御に寄与する。即ち、本実施の形態に採用される薄膜トランジスタは２つのゲート電極をもつ電界効果型トランジスタと見なすことができる。また、この電界効果型トランジスタのチャネルは、上記半導体層３０の上記２つの信号配線電極１０の下側に位置する２つの部分として定義され、図２（ａ）において上記半導体層３０の左側のチャネルの左に隣接する部分（半導体層３０の左端）がドレイン層に、上記半導体層３０の右側のチャネルの右に隣接する部分（半導体層３０の右端）がドレイン層に夫々相当する。
【００４８】
前記ソース電極１５を兼ねる反射電極１３のうち、上層のMo膜１３ｃは、後述の画素電極１４をなすITO膜とのコンタクト部分とその周辺部分にのみ残し、それ以外の大部分では上層のMo膜を除去してある。このことにより高い光反射率を達成できた。本実施の形態では、反射電極１３を基板の主面側に半導体層とのコンタクト抵抗を低減するに好適な材料からなる第１の導電膜を、この第１の導電膜の上側（第１の導電層より液晶層側）に第１の導電膜より反射率の高い第２の導電膜を夫々形成した所謂積層構造で構成した。従って、この第１の導電膜の材料が半導体層との良好なオーミック・コンタクトを示す限りにおいては、Ｍｏに代えて、例えば、Ｍｏを含む合金、Ｍｏ以外の高融点金属やその合金（Refractory Metal or Refractory Alloy）…Ｔａ（タンタル），Ｎｂ（ニオブ），Ｗ（タングステン）等…、またはＣｒ（クロム）やその合金を用いてもよい。第２の導電膜は、液晶表示装置の仕様に応じ、上記第１の導電膜がその機能、即ち液晶層を通ってＴＦＴ基板主面に入射する光を液晶層へ反射し、この反射光をＴＦＴ基板に対向する他の基板（充分な光透過率を有する所謂透明基板）から液晶表示装置の外に、そのユーザが表示画像を視認するに充分な強度で出射させる限りにおいては、設ける必要はない。しかし、この出射強度が不充分な場合、表面に入射する光を反射する比率（反射率）が第１の導電膜の材料より高い材料からなる第２の導電膜を第１の導電膜上に積層する。この積層形態は、特に第１の導電膜が所謂遮光性の材料である場合、効果的である。
【００４９】
第２の導電膜は、上記反射率の条件さえ満たせば、例えば半導体層とのコンタクト抵抗が上記第１の導電膜より高くとも支障はない。例えば、上述のＡｌのみならず、Ａｌの合金、Ｃｕ（銅）やその合金を用いてもよい。なお、本実施の形態の如く、反射電極１３の一部がソース電極１５を兼ね、また信号配線電極１２と同じレベル（層間絶縁膜２１の上面）に形成される場合、これらの電極を上記第１の導電膜及び第２の導電膜から構成し、さらに信号配線電極１２及びソース電極１５においては、必要に応じ、第２の導電膜と異なる材料の第３の導電膜を第２の導電膜上に積層させる。特に、ソース電極１５においては、その上面において後述の画素電極、即ち、上記ＩＴＯやインジウム−亜鉛酸化物という酸化物の半導体層とコンタクトを取るため、第３の導電膜は第２の導電膜に比べて第１の導電膜に近い物性を有する材料、プロセス上からみれば、第１の導電膜と同じ材料で形成することが望ましい。さらに、プロセス上の条件によっては、Ｃｕ（銅）又はその合金の膜で信号配線電極１２、反射電極１３、及びソース電極１５を形成してもよい。これらの材料の選択条件は、本実施の形態のみならず、後述の他の実施形態においても適宜適用される。
【００５０】
以上に述べた工程で、ＴＦＴ基板の主面上に形成された素子は、その上面の殆どが膜厚200nmのSi₃N₄からなる保護絶縁膜２２と膜厚２μｍのアクリル系樹脂を主成分とする有機保護膜２３により被覆されている。さらにＴＦＴのソース電極１３には保護絶縁膜２２および有機絶縁膜２３に設けたコンタクトスルーホールＴＨ３を介してインジウム‐スズ酸化物（ＩＴＯ）よりなる画素電極１４が接続されている（前述のＭｏ膜１３とＩＴＯ膜とのコンタクト部分）。
【００５１】
前記ソース電極を兼ねる反射電極１３は隣接する2本の信号電極１２の間の略中央部に配置され、画素の長手方向に延伸された略長方形の平面形状として反射表示領域を規定しており、前記反射表示領域と、これに隣接する2本の信号配線電極の間の領域を透過表示領域（例えば、液晶表示装置に備えられたバックライト・ユニットからの光を透過させる領域）と規定した平面構成とした。また、前記反射電極１３と電荷蓄積容量の共通電極１１と、これらに挟持された層間絶縁膜２１によって電荷蓄積容量を形成した。
【００５２】
また、前記画素電極１４は、2本の信号配線電極１２と2本の走査配線電極１０によって囲まれた画素領域の略全面を覆うように形成されている。図１（本実施の形態の平面図）及び後述の各実施の形態における平面図（図３，５，１０，１２）のいずれにおいても、画素電極１４の輪郭が破線で示される。
【００５３】
反射電極１３を信号配線電極１２と同一の材料で構成することにより、製造工程を簡略化できる。また、光反射層をこの縦ストライプ型の画素の長手方向いっぱいに延伸したほぼ長方形のパターンとしてこれを2本の信号電極のほぼ中央に配置することにより、光反射層と信号電極間の短絡不良を防止できる。加えて、液晶を駆動する画素電極１４を2本の信号配線電極と2本の走査配線電極によって囲まれた画素領域の略全面を覆うように形成したことにより、光反射層と信号電極の間の領域を透過表示領域として機能させることができるためトータルの開口率を拡大できる。尚、反射、透過の面積比率はほぼ長方形の光反射層の短軸長さを調整することだけで自由に設計可能である。
【００５４】
このような利点は、画素領域において反射電極１３（光反射層）を当該画素領域を挟む一対の信号電極から夫々離間させ、この反射電極１３と当該一対の信号電極の夫々とに挟まれた領域を光透過領域として用いることにより得られる。当該一対の信号配線電極１２の夫々とこれらに挟まれた反射電極１３とを離間する幅は少なくとも信号配線電極の幅と同じ又はそれ以上とすることが望ましい。上述の利点を別の観点から捉えれば、一画素領域において、これを囲む一対の走査電極１０の少なくとも一方に沿って、これを囲む一対の信号電極１２の一方から透過表示領域、反射表示領域、透過表示領域と並設することによりもたらされる。この一画素領域を囲む一対の信号電極１２の夫々に沿って、これに隣接する透過表示領域（一画素領域あたり２箇所）を設ける限りにおいては、その間に複数の反射表示領域とこれらを離間する（上記２箇所のそれとは別の）透過表示領域を設けてもよい。また、本実施の形態では、一画素領域に隣接する走査電極１０に対し、これに隣接する信号電極１２を長くした場合に関して論じたが、この走査電極をこの信号電極より長くした場合は、上述とは逆に反射電極１３をこの走査電極１０と離間させ、この信号電極１２に沿って透過表示領域、反射表示領域、及び透過表示領域をこの順に並設するとよい。なお、画素領域に設けられた反射電極１３と当該画素領域を挟む一対の信号電極１２との干渉を防ぎ、又はこの反射電極１３とこれに隣接する画素領域の表示制御に用いられる走査電極１０とで容量素子を構成する観点からして、本実施の形態の如く、画素領域を囲む一対の走査電極１０よりこれを囲む一対の信号電極１２を長くし、反射電極１３の信号電極１２の延伸方向（図１のｘ軸）に沿った寸法をその走査電極の延伸方向（図１のｙ軸）に沿った寸法より長くすることが望ましい。
【００５５】
本実施の形態では、反射電極１３（光反射層）を略長方形に形成したが、例えば長方形の４隅を面取りし、或いは曲線状に変えて、例えば八角形や楕円に近い形状に換えてもよい。この場合、反射電極１３の長軸方向の寸法は例えば、図１の信号電極１２の延伸方向（ｘ軸）に沿った長さの最大値（例えば図１の長方形の反射電極１３を楕円形に置換えた場合、その長軸）に、短軸方向の寸法は例えば、図１の走査電極１０の延伸方向（ｙ軸）に沿った長さの最大値（例えば図１の長方形の反射電極１３を楕円形に置換えた場合、その短軸）に、夫々置き換える。
【００５６】
光反射層を画素領域の周縁に例えば環状に設ける従来の反射型液晶表示装置の画素領域の光反射層構造に比べて、これを少なくともこれに隣接する信号配線電極から離間する本実施の形態の光反射層構造は、反射電極と信号配線電極との容量結合の確率を低減するため、画面上に縦スミア（シャドウィング）が生じ難くなる。
【００５７】
一方、反射電極１３の下層に共通電極１１を配置することにより、比較的大きな容量値をもつ電荷蓄積容量を開口率に影響を及ぼすことなく形成可能である。液晶表示装置の画素領域において、画素電極、即ち上述の能動素子からの出力に応じて液晶層に所与の電圧を印加する電極を、所定の期間（例えば、１画像の表示開始から次の画像の表示への切り替えまでの期間：１フレーム期間）において所望の電位（許容される誤差範囲の変動を含む）に維持するために、画素電極又はこれと導通する電極と、これとは異なる電位を有する（望ましくは上記所定の期間における電位変動の少ない）電極とで容量素子又はこれに類するものを形成する。この容量素子は、電荷蓄積容量、又は付加容量と呼ばれ、その一例としては、上述した反射電極１３とこれが設けられた画素領域に隣接する別の画素領域の能動素子制御に用いられる走査電極１０とで形成される容量素子が挙げられる。電荷蓄積容量はTFTや液晶層のリーク電流による画素電圧の変動や、走査信号や映像信号からのクロストークによる画素電圧の変動を抑制する働きを持ち、画質向上に寄与する。本実施の形態では、反射電極１３の上側（図示されない液晶層側）に画素電極１４が設けられているため、所謂反射表示領域においても液晶層における液晶分子の配向方向を制御する役割を画素電極１４に、この画素電極１４の電位を維持する役割を反射電極１３に、夫々分担させることもできる。
【００５８】
以上の効果により、開口率が大きく明るい部分透過・反射型液晶表示装置を構成できた。
【００５９】
＜実施の形態２＞
図３および図４は本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置に係る単位画素の平面および断面図である。図４の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図３のD-D'、E-E'、F-F'部の断面を示す。なお、図３の平面図及び図４の各断面図は、上述の図１及び図２と同様に液晶表示装置の液晶層を挟む一対の基板のうちの所謂ＴＦＴ基板のみを示し、また、ＴＦＴ基板の断面図における液晶層とは反対側の主面に積層される偏光板等は省略してある。
【００６０】
歪点約６７０℃の無アルカリガラス基板１上に膜厚５０nmのSi_３N_４膜２００と膜厚１２０nmのＳｉＯ_２膜２からなるバッファ絶縁膜の上に形成されている。
【００６１】
バッファ絶縁膜２１上には、TFTを構成する膜厚５０nmの多結晶Ｓｉ（以下ｐoｌｙ‐Ｓｉと記す）膜３０が形成され、各々のpoly-Si膜３０上にはSiO₂からなる膜厚100nmのゲート絶縁膜２０を介して膜厚200nmのMoよりなる走査配線電極１０が形成されている。
【００６２】
上記部材全部を覆うように膜厚400nmのＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜２１が形成され、層間絶縁膜２１に設けたコンタクトスルーホールＴＨ１，ＴＨ２を介して、Mo／Ａｌ／Moの3層金属膜（１２ａ／１２ｂ／１２ｃ及び１５ａ／１５ｂ／１５ｃ）よりなる信号配線電極１２及びソース電極１５がpoly-Si層３０の一部に設けられたソース層、ドレイン層に接続されている。
【００６３】
Mo／Alの積層電極（１３ａ／１３ｂ）からなる反射電極１３は、前記ソース電極１５とは分離されて形成されている。これらの素子全体は、膜厚200nmのSi₃N₄からなる保護絶縁膜２２と膜厚２μｍのアクリル系樹脂を主成分とする有機保護膜２３により被覆されている。さらにＴＦＴのソース電極１５には保護絶縁膜２２および有機絶縁膜２３に設けたコンタクトスルーホールＴＨ３を介してインジウム‐スズ酸化物（ＩＴＯ）よりなる画素電極１４が接続され、２本の信号配線電極と２本の走査配線電極によって囲まれた画素領域の略全面を覆うように形成されている。
【００６４】
前記反射電極１３は隣接する2本の信号電極１２の間の略中央部に配置され、画素の長手方向（信号配線電極１２の延伸方向）に延伸された略長方形の平面形状として反射表示領域を規定する。本実施の形態における一つの画素領域は、前記反射表示領域、及びこの反射表示領域とこれから離間されて隣接する2本の信号配線電極との間の領域として規定された透過表示領域とからなる平面構造を有する。また前記反射電極１３は、当該画素の長手方向（図３における横方向）に隣接する2つの画素の反射電極１３と接続し、前記相互に接続された反射電極を電荷保持容量の共通電極とし、この共通電極と画素電極と、これらに挟持される保護絶縁膜２２、有機絶縁膜２３により電荷保持容量を形成した。
【００６５】
本実施の形態によれば、上記第1の実施の形態がもたらす効果に加えて、1本の共通電極に付与される負荷容量が小さくなるので、共通電極電圧の波形の歪みが低減され、画質が向上する。これは、反射電極１３を画素電極１４から電気的に分離し、これに実施の形態１の共通電極１１に印加される電位を持たせていることに起因する。また、画素電極の電位を有する導電層と共通電極の電位を有する層とを層間絶縁膜２１のみで離間する実施の形態１の電荷蓄積容量に比べて、これらの導電層を層間絶縁膜２１より厚い保護絶縁膜２２と有機絶縁膜２３との積層構造で離間するため、画素電極１４に貯えられた電荷を画像情報の入替えの際に画素電極１４から信号配線電極１２側に速やかに吐き出すことができる（画素電極に一旦貯えた電荷が画像情報の入替後に残留する確率が非常に低くなる）。
【００６６】
＜実施の形態３＞
図５および図６は本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置に係る単位画素の平面および断面図である。図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図５のG-G'、H-H'、I-I'部の断面を示す。なお、図５の平面図及び図６の各断面図は、上述の図１及び図２と同様に液晶表示装置の液晶層を挟む一対の基板のうちの所謂ＴＦＴ基板のみを示し、また、ＴＦＴ基板の断面図における液晶層とは反対側の主面に積層される偏光板等は省略してある。
【００６７】
歪点約６７０℃の無アルカリガラス基板１上に膜厚５０nmのSi_３N_４膜２００と膜厚１２０nmのＳｉＯ_２膜２からなるバッファ絶縁膜の上に形成されている。
【００６８】
バッファ絶縁膜２１上には、TFTを構成する膜厚５０nmの多結晶Ｓｉ（以下ｐoｌｙ‐Ｓｉと記す）膜３０が形成され、各々のpoly-Si膜３０上にはSiO₂からなり膜厚100nmのゲート絶縁膜２０を介して膜厚200nmのMoよりなる走査配線電極１０が形成されている。
【００６９】
また、前記走査配線電極１０と同じMoを用いて電荷蓄積容量の共通電極１１が形成されている。
【００７０】
上記部材全部を覆うように膜厚400nmのＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜２１が形成され。層間絶縁膜２１に設けたコンタクトスルーホールを介して、Mo／Ａｌ／Moの3層金属膜（１２ａ／１２ｂ／１２ｃ及び１５ａ／１５ｂ／１５ｃ）よりなる信号配線電極１２およびソース電極１５がpoly-Si層の一部に設けられたソース、ドレイン層に接続されている。
【００７１】
Ｍｏ／Ａｌの積層電極（１３ａ／１３ｂ）からなる反射電極１３は、前記ソース電極１５とは分離されて形成されている。これらの素子全体は、膜厚200nmのSi₃N₄からなる保護絶縁膜２２と膜厚２μｍのアクリル系樹脂を主成分とする有機保護膜２３により被覆されている。さらにＴＦＴのソース電極１５には保護絶縁膜２２および有機絶縁膜２３に設けたコンタクトスルーホールを介してインジウム‐スズ酸化物（ＩＴＯ）よりなる画素電極１４が接続され、２本の信号配線電極と２本の走査配線電極によって囲まれた画素領域の略全面を覆うように形成されている。
【００７２】
前記反射電極１３は隣接する2本の信号電極１２の間の略中央部に配置され、画素の長手方向に延伸された略長方形の平面形状として反射表示領域を規定しており、前記反射表示領域と、これに隣接する2本の信号配線電極の間の領域を透過表示領域と規定した平面構成とした。また前記反射電極１３は、当該画素の長手方向に隣接する2つの画素の反射電極１３と接続し、前記相互に接続された反射電極を電荷保持容量の共通電極とし、この共通電極と画素電極と、これらに挟持される保護絶縁膜２２、有機絶縁膜２３により電荷保持容量を形成した。
【００７３】
また、本実施の形態は、前記反射電極１３の下層の層間絶縁膜２１に所定の形状の凹状パターン２１ａを形成し、このパターンに応じて反射電極１３表面に凹凸を形成させて光拡散性を持たせている点に特徴を有する。図７は、層間絶縁膜２１に形成した凹状パターン２１ａを形成した例を示す。図７は層間絶縁膜２１の平面を俯瞰したイメージを示し、このイメージのなかでハッチングを施した部分が凹状に加工される領域２１ａを示す。実際の画素上のパターンは図７のパターンの一部を利用したものである。
【００７４】
図８はこの凹状加工パターンの断面図を示す。SiO₂からなる層間絶縁膜２１は湿式エッチング法によりテーパ角約４５°の断面形状で加工され、その上に反射電極１３が形成されている。層間絶縁膜２１の下層には共通電極１１が配置され、SiO₂膜のエッチングストッパとしての役割を果たす。パターン端部のテーパー面が光拡散に寄与する。したがって、十分な光拡散性を得るためにはパターンの端部（輪郭）の長さを十分長くする必要がある。
【００７５】
図９は、図７で用いられた凹状パターンの周囲長とパターンの面積の関係を示す。パターン端部の長さを大きくするためにはパターン形状は円形や正方形ではなく、Ｊ字型、Ｕ字型、Ｗ字型、またはＹ字型とも表現されるような入り組んだ複雑なパターンにすることが必要である。このような入り組んだ輪郭は、凹状パターンの全てに適用せずともよく、凹状パターンのうちの一部がこの種の複雑な輪郭を有するだけでも、これによる相当の光拡散効果が期待できる。具体的には、パターン周囲長Ｌとパターン面積Ｓとが、先述の式４の関係：「log Ｓ＝Ａ×log L＋Ｂ」において、先述の式５の関係：「１．０≦Ａ＜２．０」を満たすようにパターン形状を決めればよい。
【００７６】
図９の例ではＡの値はＬが約２０μｍより大きい領域で１．１、Ｌが約２０μｍより小さい領域で約１．９となる。Ｌが小さくなると、パターン形状は円形や正方形などの単純な形状に近くなるのでＡは２に漸近していく。換言すれば、上記式４及び式５の関係を満足するパターンは、その周囲長が長くなってもパターン占有面積の増大がそれほど大きくならないことが図９より判る。よって、本実施の形態に述べた如く、層間絶縁膜２１に凹部又は開口のパターンを形成し、その上に反射電極又は光反射層となる金属又は合金の薄膜を形成することで、この反射電極又は光反射層における凹部パターンのパッキング密度（凹部によって与えられる反射面の密度）を大きくできるので、より効率よく光拡散性を付与できる。なお、本実施の形態では凹部のパターンを反射電極１３が形成される層間絶縁膜２１の上面に形成したが、これに代えて層間絶縁膜２１の下側に位置する他の絶縁膜又は反射電極１３自体（例えば、本実施例におけるＭｏからなる第１の導電層）に凹部パターンを形成してもよい。また、図８による説明は層間絶縁膜２１の凹部２１ａの縁により反射電極１３の上面に４５°の斜面（テーパ）を形成したが、このような斜面の角度の大きさに限らず、例えば、反射電極１３の上面に現れた凹部が基板主面に対し概ね直交する側壁を有するとしても、若干の程度の差こそあれ、本実施の形態が意図する入射光（図８に「ｈν」として示される）の拡散が実現できる。
【００７７】
また、本実施の形態においては、反射電極１３と共通電極１１を接続し、かつ前記反射電極１３を当該画素の長手方向に隣接する2つの画素の反射電極１３と接続して、走査配線電極と平行な方向と垂直な方向の両方向から給電できるようにした。このため、共通電極電圧の波形の歪みが低減され、画質が向上する。
【００７８】
＜実施の形態４＞
図１０および図１１は本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置に係る単位画素の平面および断面図である。図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図１０のJ‐J'、K-K'、L-L'部の断面を示す。なお、図１０の平面図及び図１１の各断面図は、上述の図１及び図２と同様に液晶表示装置の液晶層を挟む一対の基板のうちの所謂ＴＦＴ基板のみを示し、また、ＴＦＴ基板の断面図における液晶層とは反対側の主面に積層される偏光板等は省略してある。
【００７９】
本第４の実施の形態は、前記の第３の実施の形態とほぼ同じであるが、反射電極１３の下層に共通電極１１ではなく、ＴＦＴを構成する半導体層３０を配置した点が異なる。
【００８０】
反射電極１３は当該画素の長手方向に隣接する2つの画素の反射電極１３と接続して電荷蓄積容量の共通電極とし、反射電極１３と画素電極１４とこれらに挟持された保護絶縁膜２２と有機絶縁膜２３によって電荷保持容量を構成した。
【００８１】
本実施の形態では、前記第３の実施の形態において走査配線電極１０と平行に配置されていた共通電極１１を排除したので透過部分の開口率を向上できる。また、反射電極１３の下側において共通電極１１を半導体層３０（図１０においてはその輪郭が点線で示される）に置換えることにより、基板１から反射電極１３の下側を通して斜めに入射する光を反射電極１３の側方に拡散させて出射できるため、バックライト・ユニットからの光をより多く液晶層に入射できる。
【００８２】
＜実施の形態５＞
図１２および図１３は本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置に係る単位画素の平面および断面図である。図１３の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図１２のＭ‐Ｍ'、Ｎ-Ｎ'、Ｏ-Ｏ'部の断面を示す。なお、図１２の平面図及び図１３の各断面図は、上述の図１及び図２と同様に液晶表示装置の液晶層を挟む一対の基板のうちの所謂ＴＦＴ基板のみを示し、また、ＴＦＴ基板の断面図における液晶層とは反対側の主面に積層される偏光板等は省略してある。
【００８３】
歪点約６７０℃の無アルカリガラス基板１上に膜厚５０nmのSi_３N_４膜２００と膜厚１２０nmのＳｉＯ_２膜２からなるバッファ絶縁膜の上に形成されている。
【００８４】
バッファ絶縁膜２１上には、TFTを構成する膜厚５０nmの多結晶Ｓｉ（以下ｐoｌｙ‐Ｓｉと記す）膜３０が形成され、各々のpoly-Si膜３０上にはSiO₂からなり膜厚100nmのゲート絶縁膜２０を介して膜厚200nmのMoよりなる走査配線電極１０が形成されている。
【００８５】
上記部材全部を覆うように膜厚400nmのＳｉＯ_２からなる層間絶縁膜２１が形成され。層間絶縁膜２１に設けたコンタクトスルーホールを介して、Mo／Ａｌ／Moの3層金属膜（１２ａ／１２ｂ／１２ｃ及び１５ａ／１５ｂ／１５ｃ）よりなる信号配線電極１２およびソース電極１５がpoly-Si膜３０の一部に設けられたソース、ドレイン層に接続されている。
【００８６】
Mo／Al／Moの積層電極（１１ａ／１１ｂ／１１ｃ）からなる共通電極１１は、前記ソース電極１５とは分離されて形成されている。これらの素子全体は、膜厚200nmのSi₃N₄からなる保護絶縁膜２２と膜厚２μｍのアクリル系樹脂を主成分とする有機保護膜２３により被覆されている。さらにＴＦＴのソース電極１５には保護絶縁膜２２および有機絶縁膜２３に設けたコンタクトスルーホールを介してインジウム‐スズ酸化物（ＩＴＯ）よりなる画素電極１４が接続され、２本の信号配線電極と２本の走査配線電極によって囲まれた画素領域の略全面を覆うように形成されている。
【００８７】
Al-Nd合金膜からなる反射電極１６は、前記画素電極の下層に、略前記共通電極１１を覆うように配置されており、前記反射電極１６下層の有機絶縁膜２３は凹状に加工されており反射電極に光拡散性を持たせている（有機絶縁膜上面に形成された凹状部分２３ａ参照）。凹状の加工パターンの平面形状は、前記図７に示したような形状になっている。効率よく光拡散性を付与できる。
【００８８】
＜実施の形態６＞
図１４は、周辺駆動回路をＴＦＴアクティブマトリックスとともに同一基板上に集積した表示装置全体の等価回路を示す。例えば、図１および図２に示した構成を持つ画素と、Y1〜Yendの走査配線電極１０とX1R、X1G、X1B〜XendBの第１の信号配線電極１２、Ｃ１〜Ｃendの第２の信号配線電極１５とからなるＴＦＴのアクティブ・マトリックス・アレイ５０と、これを駆動する垂直走査回路５１、第１の信号側駆動回路（水平走査回路）５２および第２の信号配線電極に信号Ｖｃｏｍを供給する第２の信号側駆動回路（図示せず）とからなる。本実施例では、走査線数は６００本、信号線数は２４００本で、表示部の対角サイズは約５インチである。
【００８９】
垂直走査回路５１は垂直クロック信号により駆動されるシフトレジスタ回路SRVと行選択電圧を供給されるレベルシフタDRVとからなり、走査配線電極１０に行選択パルスを出力する。
【００９０】
水平走査回路５２は水平クロック信号により駆動されるシフトレジスタ回路SRHと６ビットにデジタル化された画像データDATAをラッチするためのラッチ回路L1、ラッチされたデジタルデータをアナログデータにデコードするデジタル−アナログ・コンバータ回路DAC、１行分のDACからの出力を一時的に蓄えるラインメモリLM,およびラインメモリに蓄えた画像データを信号配線電極１２に供給するためのアナログスイッチSWよりなる。尚、DACには各ビットに対応して重み付けされた基準電圧信号Vrefが供給されている。
【００９１】
これら駆動回路は相補型（CMOS）のpoly-Si TFT（多結晶シリコンからなるチャネルを有する薄膜トランジスタ）あるいは、N型のpoly-Si TFTにより構成される。
【００９２】
Poly-Si TFTを用いてデジタルアナログコンバータ等の駆動回路を基板上に集積したため、外部接続端子数、外部部品点数を大幅に低減できた。また本発明の画素を用いたことにより、光利用効率を改善できたので、LCDモジュール全体の消費電力を低減できた。
【００９３】
＜実施の形態７＞
図１５は周辺駆動回路の一部をＴＦＴアクティブマトリックスとともに同一基板上に集積した表示装置全体の等価回路を示す。例えば、図３および図４に示した構成を持つ画素と、Y1〜Yendの走査配線電極１０とX1R、X1G、X1B〜XendBの第１の信号配線電極１２、Ｃ１〜Ｃendの第２の信号配線電極とからなるＴＦＴアクティブマトリックス５０と、これを駆動する垂直走査回路５１、水平側ドライバLSI（大規模集積回路）DRV、ドライバLSIの出力を複数の第1の信号配線電極に振り分けるためのスイッチ回路SWとからなる。本実施例では、走査線数は１７６本、信号線数は４３２本で表示部の対角サイズは約２インチである。また、本実施の形態においてはpoly-Si TFTによる駆動回路は全てN型TFTのみを用いて構成されている。
【００９４】
図１６は本実施の形態にかかる液晶表示装置の外観を示す平面図である。
【００９５】
ガラス基板１上にTFTアクティブマトリクス５０と垂直走査回路５１およびスイッチ回路SWが形成され、これに、水平側ドライバLSI（大規模集積回路）Drvおよび電源用IC（集積回路）５３が表面実装されたFPC（可撓性の印刷回路基板）３００が接続されている。
【００９６】
図１７は本実施の形態に係る液晶表示装置の液晶セル断面模式図を示す。液晶層５０６を基準に下部のガラス基板１上には、走査配線電極と信号配線電極１２とがマトリックス状に形成され、その交点近傍に形成されたＴＦＴを介してＩＴＯよりなる画素電極１４を駆動する。液晶層LCを挾んで対向する対向ガラス基板５０３上には、カラーフィルタCF、カラーフィルタ保護膜ＯＣ、対向電極５０８が形成されている。偏光板５０１、５０５はそれぞれ一対のガラス基板１，５０３の外側の表面に形成されている。液晶層LCは液晶分子の向きを設定する下部配向膜ＯＲＩ２と、上部配向膜ＯＲＩ１の間に封入され、シール材ＳＬ（図示せず）によってシールされている。この液晶表示装置はガラス基板１側と対向ガラス基板５０３側の層を別々に形成し、その後上下ガラス基板１，５０３を重ねあわせ、両者間に液晶LCを封入することによって組立られる。バックライト・ユニット５０６からの光（ｈν）の透過を画素電極１４で調節することによりＴＦＴ駆動型のカラ−液晶表示装置が構成される。
【００９７】
図１８は本液晶表示素子の全体構成図を示す。ＴＦＴアクティブマトリクス、周辺駆動回路等を形成したガラス基板１と、内表面にカラーフィルタCFが形成された対向基板５０３とが張り合わされ、間に液晶組成物が封入されている、ガラス基板１と対向基板５０３それぞれの外表面には偏光フィルム５０５、５０１が配置されている。ガラス基板１には水平側ドライバLSI（大規模集積回路）Drvと電源IC（集積回路）５３が実装されたFPC（可撓性の印刷回路基板）が接続されている。
【００９８】
更に下側の偏光フィルム５０５とガラス基板の間には位相差フイルム５０４が配置されており、上側の偏光フィルムと対向基板の間には拡散粘着層５０２と位相差フィルム５０９が配置され、部分透過・反射型表示装置を構成する。下側偏光フィルムの下部にはLED（発光ダイオード）を使用したバックライト・ユニット５０６（図１７参照）が配置され、これら全体はケース（上側フレーム）５００とケース（下側ケース）５０７によって保持されている。
【００９９】
このような液晶表示装置は携帯電話や携帯端末用の画像表示装置として好適なものである。
【０１００】
＜実施の形態８＞
次に、前記図１５に示すようなN型TFTだけで構成した液晶表示素子に用いるTFTアクティブマトリクス基板を例に取り、その製造工程を図１９〜図２５を用いて説明する。
【０１０１】
《工程１（図１９参照）》
厚さ５００μｍ、幅７５０ｍｍ、幅９５０ｍｍの歪点約６７０℃の無アルカリガラス基板１上を洗浄後、SiH₄とNH₃とN₂の混合ガスを用いたプラズマCVD法により膜厚５０nmのSi_３N_４膜２００を形成する。続いて、テトラエトキシシランとO₂の混合ガスを用いたプラズマCVD法により、膜厚１２０nmのＳｉＯ_２膜２を形成する。Si₃N₄、SiO₂ともに形成温度は４００℃である。
【０１０２】
次に、SiO₂膜２上にSiH₄、Arの混合ガスを用いたプラズマCVD法により水素化非晶質シリコン膜３０を５０nm形成する。成膜温度は４００℃で、成膜直後水素量は約５at%であった。次に基板を４５０℃で約３０分アニールすることにより、水素化非晶質シリコン膜３００中の水素を放出させる。アニール後の水素量は約１at%であった。
【０１０３】
次に、波長３０８nmのエキシマレーザ光LASERを前記非晶質シリコン膜にフルエンス（光束密度）４００ｍJ/cm²、で照射し，非晶質シリコン膜を溶融再結晶化させて、ほぼ真性の多結晶シリコン膜３０を得る。この時レーザビームは幅0.3mm、長さ200mmの細線状の形状であり、ビームの長手方向とほぼ垂直な方向に基板を10μmピッチで移動しながら照射した。レーザ照射は、窒素雰囲気にて行なった。
【０１０４】
この後、通常のホトリソグラフィ法により所定のレジストパターンを多結晶シリコン（poly-Si）膜３０上に形成しCF_４とO₂の混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチング法により多結晶シリコン膜３０を所定の形状に加工する。
【０１０５】
《工程２．（図２０参照）》
次に、テトラエトキシシランと酸素の混合ガスを用いたプラズマCVD法により膜厚１００nmのSiO₂をpoly-Si膜３０上に形成しゲート絶縁膜２０を得る。この時のテトラエトキシシランとO₂の混合比は１：５０、形成温度は４００℃である。
【０１０６】
次にスパッタリング法により、Mo膜を２００nm形成後、通常のホトリソグラフィ法により所定のレジスト・パターンＰＲをMo膜上に形成し、混酸を用いたウエットエッチング法によりMo膜を所定の形状に加工し走査配線電極１０を得る。
【０１０７】
エッチングに用いたレジスト・パターンを残したまま、イオン注入法によりPイオン（P⁺）を加速電圧６０KeV、ドーズ量１×１０¹⁵（cm^-2）でpoly-Si膜３０に打ちこみ、N型TFTのソース領域及びドレイン領域３１を形成する。
【０１０８】
《工程３．（図２１参照）》
次に、エッチングに用いたレジスト・パターンＰＲを除去後、再度イオン注入法によりPイオンP⁺を加速電圧６５KeV、ドーズ量2×10¹³（cm^-2）でpoly-Si膜３０，３１に打ちこみ、走査配線電極１０沿いにN型TFTのLDD領域３２（上記ソース領域及びドレイン領域３１に比べて不純物濃度の低いＮ型不純物含有領域）を新たに形成する。
【０１０９】
LDD領域の長さは、Mo膜をウエット・エッチングしたときのサイド・エッチング量で定められる。本実施例の場合約0.8μmである。この長さはMoのオーバーエッチング時間を変化させるすることで制御できる。基板内でのLDD長のばらつきは約0.1μｍと良好であった。このような工程を用いることで、LDDを形成するためのマスクパターン形成工程を省略できるので、工程を簡略にできる。
【０１１０】
《工程４．（図２２参照）》
次に、基板にエキシマ・ランプまたはメタルハライド・ランプの光を照射するラピッド・サーマル・アニール（RTＡ)法により前記工程２及び工程３でpoly-Si膜に打ち込んだ不純物を活性化する。エキシマランプまたはメタルハライドランプ等の紫外光を多く含む光を用いてアニールすることにより、poly-Si層３１，３２のみを選択的に加熱できる、ガラス基板が加熱されることによるダメージを回避できる。不純物の活性化は、基板収縮や曲がり変形等が問題にならない範囲で、450℃程度以上の温度での熱処理によっても可能である。
【０１１１】
《工程５．（図２３参照）》
次に、テトラエトキシシランと酸素の混合ガスを用いたプラズマCVD法により膜厚５００nmのSiO₂を形成し層間絶縁膜２１を得る。この時のテトラエトキシシランとO₂の混合比は１：５、形成温度は３５０℃である。
【０１１２】
次に、所定のレジストパターンを形成後、混酸を用いたウエットエッチング法により、前記層間絶縁膜にコンタクト・スルーホールＴＨ１，ＴＨ２を開孔する。続いて、スパッタリング法により、Moを５０nm、Al-Si-Cu合金を５００nm、Mo 50 nmを順次積層形成した後、所定のレジストパターンを形成後、BCｌ_３とCl₂の混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチング法により一括エッチングし、信号配線電極１２とソース電極１３、共通電極１１を得る。
【０１１３】
《工程６．（図２４参照）》
SiH₄とNH₃とN₂の混合ガスを用いたプラズマCVD法により膜厚２００nmのSi_３N_４膜２２を形成し、さらに、スピン塗布法によりアクリル系感光性樹脂を約３．５μｍの膜厚で塗布し、所定のマスクを用いて露光、現像して前記アクリル系樹脂にスルーホールＴＨ３を形成する。次に２３０℃で２０分ベークすることで、アクリル樹脂を焼成し、膜厚２．３μｍの有機保護膜２３を得る。続いて、前記有機保護膜２３に設けたスルーホールＴＨ３のパターンをマスクとして下層のSi₃N₄膜２２をCF₄を用いたリアクティブイオンエッチング法により加工し、Si₃N₄膜にスルーホールを形成する。
【０１１４】
このように。有機保護膜２３をマスクとして用いて下層の絶縁膜２２を加工することにより、一回のホトリソグラフィ工程で２層の膜をパターニングでき、工程を簡略化できた。
【０１１５】
《工程７．（図２５参照）》
最後にスパッタリング法によりITO膜を７０nm形成し、混酸を用いたウエットエッチングにより所定の形状に加工して画素電極を形成しアクティブマトリクス基板が完成する。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明によれば、低消費電力で、良好な画質をもつ明るい液晶表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素平面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に用いた光拡散のためのパターン（凹状部分）の平面形状を示す平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に用いた光拡散のためのパターン断面形状とその機能を説明する断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に用いた光拡散のためのパターンのパターン周囲長とパターン面積との関係を示す図（グラフ）である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素平面図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態にかかる液晶表示装置の画素断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態にかかる駆動回路内蔵型液晶表示装置の構成図である。
【図１５】本発明の第７の実施の形態にかかる駆動回路内蔵型液晶表示装置の構成図である。
【図１６】本発明の第７の実施の形態にかかる駆動回路内蔵型液晶表示装置（液晶表示モジュール）の全体平面図である。
【図１７】本発明の第７の実施の形態にかかる液晶表示装置のセル断面図である。
【図１８】本発明の第７の実施の形態にかかる駆動回路内蔵型液晶表示装置の全体鳥瞰図である。
【図１９】本発明の第７の実施例にかかるNMOS駆動回路内蔵型液晶表示装置の工程１を示す断面図である。
【図２０】本発明の第７の実施例にかかるNMOS駆動回路内蔵型液晶表示装置の工程２を示す断面図である。
【図２１】本発明の第７の実施例にかかるNMOS駆動回路内蔵型液晶表示装置の工程３を示す断面図である。
【図２２】本発明の第７の実施例にかかるNMOS駆動回路内蔵型液晶表示装置の工程４を示す断面図である。
【図２３】本発明の第７の実施例にかかるNMOS駆動回路内蔵型液晶表示装置の工程５を示す断面図である。
【図２４】本発明の第７の実施例にかかるNMOS駆動回路内蔵型液晶表示装置の工程６を示す断面図である。
【図２５】本発明の第７の実施例にかかるNMOS駆動回路内蔵型液晶表示装置の工程７を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ガラス基板、１０…走査配線電極、、１２…第１の信号配線電極、１１…共通電極、１３…反射電極１４…画素電極、１５…ソース電極、１６…反射電極、２…Si₃N₄バッファ膜、２００…SiO₂バッファ膜、２０…ゲート絶縁膜、２１…層間絶縁層、２２…保護絶縁膜、２３…有機絶縁膜、３００…水素化非晶質Si膜、３０…poly-Si膜、３１…低抵抗ｎ型poly-Si層、３３…高抵抗ｎ型poly-Si層、５０…TFTアクティブマトリクス、５１…垂直走査回路、５２…信号側駆動回路、ＤＲＶ…ドライバＬＳＩ、５３…電源ＩＣ、５０１、５０５…偏光板、ＬＣ…液晶組成物、ＣＦ…カラーフィルタ、５０３…対向基板、ＯＣ…カラーフィルタ保護膜、ＯＲＩ１、ＯＲＩ２…配向膜、５０６…バックライト、３００…ＦＰＣ、５０９、５０４…位相差フィルム、５０２…拡散粘着層、５００、５０６…ケース、ＳＲＨ…水平側シフトレジスタ、Ｌ１…ラッチ回路、ＤＡＣ…デジタルアナログ変換回路、ＳＷ…アナログスイッチ回路、ＬＭ…ラインメモリ、ＳＲＶ…垂直側シフトレジスタ、ＰＲ…ホトレジスト、ＬＡＳＥＲ…エキシマレーザ光、ＵＶ…紫外ランプ光。

Claims

一対の透明基板と、前記一対の透明基板に挟持された液晶層とを備え、
前記一対の透明基板の一方の透明基板は、その主面の上部に第１の方向に延伸し且つ前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って並設された複数の走査電極と、前記第２の方向に延伸し且つ前記第１の方向に並設された複数の信号電極と、前記複数の走査電極のうち互いに隣接する一対の走査電極と前記複数の信号電極のうち互いに隣接する一対の信号電極とにより夫々囲まれた複数の画素領域とを有し、
前記複数の画素領域の各々には、前記複数の信号電極の一つから画像信号を前記複数の走査電極の一つにより制御される能動素子を通して受ける液晶駆動電極と、前記液晶駆動電極より面積が小さく且つ前記一対の透明基板の他方の透明基板から入射する光を前記他方の透明基板へ反射する光反射層と、前記光反射層の下側にて前記光反射層に覆われる共通電極とが設けられ、
前記光反射層は、前記液晶駆動電極の下側において前記画素領域の長手方向に延在し、且つ前記画素領域の長手方向に延在する前記一対の信号電極の夫々から離間され、且つ前記液晶駆動電極に電気的に接続され、
前記液晶駆動電極は、前記光反射層の上側の第１の領域及び前記光反射層と前記一対の信号電極とに夫々挟まれた第２の領域の上側にも形成されて、前記一方の透明基板からの光を前記第２の領域及び前記液晶駆動電極を通して前記液晶層へ通し、
前記共通電極は、前記液晶駆動電極及び前記光反射層から電気的に分離され且つ絶縁層により前記光反射層から離されて、前記光反射層及び前記絶縁層とともに前記液晶駆動電極の電荷蓄積容量を形成していることを特徴とする液晶表示装置。
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板及び前記第２の基板の間に挟まれた液晶層とを備え、
前記第１の基板の前記液晶層に対向する主面上には、第１の方向に延伸し且つ前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って並設された複数の走査電極と、前記第２の方向に延伸し且つ前記第１の方向に並設された複数の信号電極と、複数の画素領域とを有し、
前記複数の画素領域の各々は、前記複数の走査電極のうち互いに隣接する一対の走査電極と前記複数の信号電極のうち互いに隣接する一対の信号電極とにより囲まれ且つ前記第１の方向よりも前記第２の方向に沿って長く延び、
前記複数の画素領域の各々は、前記複数の信号電極の一つにより画像信号を受け且つ前記複数の走査電極の一つにより制御される能動素子と、前記能動素子から前記画像信号を受けて前記画像信号に応じた電圧を前記液晶層に印加する液晶駆動電極と、前記液晶駆動電極の下側に設けられて前記第２の基板から入射する光を前記液晶駆動電極を通して前記液晶層へ反射する少なくとも一つの光反射層と、前記光反射層の下側で前記光反射層に覆われる共通電極とが設けられ、
前記光反射層は、前記一対の信号電極の各々から離間されて、前記光反射層の両側に、前記一対の信号電極に沿って延び且つ前記第１の基板から前記液晶層へ光を通す領域を形成し、且つ、前記光反射層は、前記液晶駆動電極に電気的に接続され、
前記光反射層の両側に形成された前記液晶層へ光を通す前記領域は、前記液晶駆動電極に覆われて、前記領域を通過する光を前記液晶駆動電極を通して前記液晶層へ通し、
前記共通電極は、前記液晶駆動電極及び前記光反射層から電気的に分離され且つ絶縁層により前記光反射層から離されて、前記光反射層及び前記絶縁層とともに前記液晶駆動電極の電荷蓄積容量を形成していることを特徴とする液晶表示装置。
前記複数の走査電極は、前記絶縁層の下側で、前記共通電極と同層に設けられており、
前記共通電極は、前記複数の走査電極に用いられている材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
前記液晶駆動電極は、インジウム−スズ酸化物またはインジウム−亜鉛酸化物で形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示装置。
前記複数の信号電極は、前記絶縁層の上側で、前記光反射層と同層に設けられており、
前記光反射層は、前記複数の信号電極に用いられている材料で形成されており、
前記光反射層及び前記複数の信号電極は、第２の絶縁層で覆われていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の液晶表示装置。
前記液晶表示装置は、背面側にバックライトを有することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の液晶表示装置。
前記光反射層は、前記第２の方向に延びる略長方形の平面形状を有することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の液晶表示装置。