JP4907193B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、半透過型液晶表示装置に係り、特に画素部に透過領域と反射領域を有する半透過型液晶表示装置に関する。

現在主流のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、反射型の液晶表示装置、透過型の液晶表示装置、そしてこの反射型の液晶表示装置と透過型の液晶表示装置を組み合わせた半透過半反射型の液晶表示装置（以下、半透過型液晶表示装置という。）が知られている。この半透過型液晶表示装置は、画素部にバックライトからの光を透過する透過領域と外光を反射する反射領域を有することにより、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の利点を一つの液晶表示装置で実現しようとしたものである。

下記特許文献１には、図５のように、半透過型と呼ばれる液晶表示装置の画素部の断面図を示しており、反射領域の画素電極として金属反射膜４１（Ｍｏ膜上にＡｌ膜を形成して構成）が配置され、また透過領域の画素電極としてＩＴＯ層４２が配置された構成が示されている。

さらに特許文献１には、半透過型の液晶表示装置を低周波駆動する場合において特に顕著に視認されるフリッカ対策として、図６のように、反射領域に配置された反射電極５１（Ａｌ）の表面にＩｎＺｎＯｘ（酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃））と酸化亜鉛（ＺｎＯ）とを主成分とする酸化物、仕事関数が約４．８ｅＶ）からなる非晶質透明導電膜５２が被覆された構成が記載されている。尚、図６の５３は透過領域を構成するＩＴＯである。尚、一般的にはアルミニウムの仕事関数は４.０６ｅＶで、ＩＴＯの仕事関数は４.４１ｅＶであり、反射領域と透過領域のコモン電位が０.４Ｖ程度ずれるためフリッカが発生し、このフリッカの発生を抑止するため、反射領域にもＩＴＯを配置して仕事関数を同じにしてコモン電位の差をなくすというものである。

特開２００３-３１５７６６号公報

反射電極に用いる金属としては、特許文献１に記載のようなアルミニウムが良く用いられるが、このアルミニウムを用いる場合には、上層に配置するＩＴＯ等の透明導電膜との相性が問題となる。アルミニウムの上層にＩＴＯを配置した構成では、導通とともにアルミニウムとＩＴＯの界面に酸化アルミニウムが形成され、さらにこの界面に電荷が蓄積されることで、残像が発生するという課題がわかった。さらに、このような構成では、残像の発生の問題だけではなく、アルミニウムとＩＴＯの界面で導通がとれなくなり、ＩＴＯが電極として機能しなった結果として、透過領域に配置されているＩＴＯとの間で仕事関数差が発生してしまう可能性があることがわかった。

この対策として、薄い膜厚のＩＴＯ膜（例えば、３０μｍ以下）を配置すれば手段が考えられるが、薄いＩＴＯ膜ではトランジスタと画素電極を接続するスルーホールの箇所での段差でＩＴＯが断切れする可能性があり、有効な対策とはいえない。

本発明は、このような課題に鑑み、半透過型の液晶表示装置における、反射領域にアルミニウムとその上層にＩＴＯ等の透明導電膜を配置した構成を採用した場合においても残像の発生を低減することができる半透過型の液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの実施態様によれば、一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、透過領域の画素電極を第一の透明導電膜で構成し、反射領域の画素電極は、高融点金属にアルミニウムを積層させ、このアルミニウムの上に第二の透明導電膜を配置して構成しており、反射領域における第二の透明導電膜と高融点金属とは、高融点金属の端部において接触しているというものである。

この構成により、残像の発生を低減した半透過型の液晶表示装置を提供することができる。

尚、高融点金属としては例えばモリブデンが考えられ、第一の透明導電膜及び第二の透明導電膜は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、若しくはＩＧＯの何れかが考えられる。ここで、第一の透明導電膜と第二の透明導電膜とは名称を分けているが、透過領域に配置される透明導電膜と反射領域に配置される透明導電膜という意味であり、この透過領域に配置する透明導電膜と反射部に配置する透明導電膜を同じ工程により形成することもできる。

本実施態様の構成を詳しく示すと、液晶表示装置は、一方の基板と他方の基板と、この一方の基板と他方の基板間に挟持された液晶を有して構成されており、一つの画素は、一方の基板に配置された複数の走査信号線と、この複数の走査信号線に交差するように配置された複数の映像信号線に囲われた領域に対応して構成されており、一つの画素には、走査信号線に接続されたスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ）と、このスイッチング素子の上に配置された無機絶縁膜と、この無機絶縁膜の上に配置された有機保護膜とを有しており、高融点金属がスイッチング素子と有機保護膜及び無機絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されているというものである。

この高融点金属は、透過領域の第一の透明導電膜と、反射領域と透過領域が接する端部においても接続されている。

本発明の別の実施態様によれば、一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、透過領域の画素電極を第一の透明導電膜で構成し、反射領域の画素電極は、高融点金属にアルミニウムを積層させ、このアルミニウムの上に窒化アルミニウムを配置し、この窒化アルミニウム上に第二の透明導電膜を配置して構成しており、反射領域における第二の透明導電膜と高融点金属とは、高融点金属の端部において接触して構成されているというものである。

尚、高融点金属としては例えばモリブデンが考えられ、第一の透明導電膜及び第二の透明導電膜は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、若しくはＩＧＯの何れかが考えられる。ここで、第一の透明導電膜と第二の透明導電膜とは名称を分けているが、透過領域に配置される透明導電膜と反射領域に配置される透明導電膜という意味であり、この透過領域に配置する透明導電膜と反射部に配置する透明導電膜を同じ工程により形成することもできる。

本実施態様の構成を詳しく示すと、液晶表示装置は、一方の基板と他方の基板と、この一方の基板と他方の基板間に挟持された液晶を有して構成されており、一つの画素は、一方の基板に配置された複数の走査信号線と、この複数の走査信号線に交差するように配置された複数の映像信号線に囲われた領域に対応して構成されており、一つの画素には、走査信号線に接続されたスイッチング素子（例えば薄膜トランジスタ）と、このスイッチング素子の上に配置された無機絶縁膜と、この無機絶縁膜の上に配置された有機保護膜とを有しており、高融点金属がスイッチング素子と有機保護膜及び無機絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されているというものである。

この高融点金属は、透過領域の第一の透明導電膜と、反射領域と透過領域が接する端部においても接続されている。

本発明によれば、この構成により、残像の発生を低減した半透過型の液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の半透過型の液晶表示装置の構成を示す図である。

基板１１上には複数の走査配線１２と、この複数の走査配線１２に交差するように配置された複数の信号配線１３が配置されている。そして、この走査配線１２と信号配線１３により囲われた領域に対応して画素が構成されている。また、この走査配線１２は複数の画素により形成された表示領域の外側にこの走査配線の駆動を制御する走査駆動回路１４が配置され、信号配線１３も表示領域の外側にこの信号配線の駆動を制御する信号駆動回路１５が配置されている。尚、この走査駆動回路１４は１個の半導体素子で構成されても良いし、複数個の半導体素子で構成されても良い。信号駆動回路１５についても同様である。さらに、走査駆動回路１４と信号駆動回路１５を１個の半導体素子で構成しても良い。

各画素には、走査配線１２と信号配線１３の交差部に対応して薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴ）等のスイッチング素子１６が配置されており、このスイッチング素子１６には反射領域１７の画素電極が接続され、さらにこの反射領域１７の画素電極に透過領域１８の画素電極が接続されている。尚、基板１１はこのようにスイッチング素子であるＴＦＴが配置される基板であることからＴＦＴ基板と呼ぶ場合もある。

図２は、図１におけるＡ-Ａ’断面図である。尚、図示していないが、図２の液晶パネルの下側にはバックライト装置が配置されており、透過領域１８の下側からバックライトの光が透過してくる構成である。

図２の基板１１上には、透過領域１８を構成するＩＴＯ等の第一の透明導電膜２９１が配置されている。そして、この第一の透明導電膜２９１は、透過領域１８と反射領域１７との境界部３１において、反射領域１７側に配置された高融点金属２７を載り上げるように配置されている。

基板１１上の反射領域１７には、走査配線１２に接続されたゲート電極２０と、ゲート電極２０の上に配置されたゲート絶縁膜２１、ゲート絶縁膜２１の上に配置され半導体層２２と、半導体層２２上に配置され信号配線１３に接続されたドレイン電極２３と、反射領域１７の画素電極に接続されたソース電極２４により構成される薄膜トランジスタ１６が配置されている。そして、この薄膜トランジスタ１６の上には例えば窒化シリコン（SiN）等の無機絶縁膜２５と、この無機絶縁膜２５上に配置された例えばエポキシ樹脂のような有機保護膜２６が配置されている。

さらに、この有機保護膜２６上に、反射領域１７における画素電極が配置されている。

反射領域１７における画素電極について詳しく説明する。

本発明では、反射領域１７の画素電極として、有機保護膜２６側から高融点金属２７、アルミニウム２８、ＩＴＯ等の透明導電膜２９を積層した構成を用いている。本発明での高融点金属２７としては、例えばクロム、モリブデン、タングステン、チタン、それとこれらの金属の何れかを含む合金が考えられる。
[反射領域１７における端部３１の構成の説明]
反射領域１７における端部３１の構成について説明する。

本発明では、反射領域１７の端部３１において、最下層の高融点金属２７が上層の透明導電膜２９と接続されている点が特徴である。このように端部３１においてオーミックコンタクトが良好な高融点金属２７と透明導電膜２９が接続されているため、喩え高融点金属２７上のアルミニウム２８とその上層の透明導電膜２９がその界面で導通がとれなくなったとしても、透明導電極２９は高融点金属２７と導通しており透明導電膜２７が電極として機能しなくなることはなく、残像の発生を低減できる半透過型の液晶表示装置を提供することができる。
[反射領域１７と透過領域１８の境界部３２の構成の説明]
反射領域１７と透過領域１８の境界部３２の構成について説明する。

本発明では、反射領域１７と透過領域１８の境界部３２まで反射領域１７に配置された高融点金属２７、アルミニウム２８が形成されており、透過領域１８に配置されている画素電極となる透明導電膜（第一の透明導電膜）が、反射領域１７から延びてきた高融点金属２７を載り上げるようにして形成されている点が特徴である。

このように構成することで、この境界部３２でもオーミックコンタクトが良好な高融点金属２７と透明導電膜が接続される構成とすることができる。尚、透過領域の透明導電膜２９１と反射領域の透明導電膜２９２は、同じ工程で形成することで工程数を増やすことなく構成できる。本実施例では、便宜上反射慮領域１７の透明導電膜を透明導電膜２９２（第二の透明導電膜）、透過領域１８の透明導電膜を透明導電膜２９１（第一の透明導電膜）として説明したが、同じ工程で形成した場合は、この透明導電膜２９１、透明導電膜２９２は一体となって構成された透明導電膜となることはいうまでもない。
[反射領域におけるコンタクトホール部１０の構成の説明]
反射領域１７におけるコンタクトホール部１０の構成について説明する。

本発明では、反射領域１７において薄膜トランジスタ等のスイッチング素子と画素電極が接続されている。

反射領域１７の画素電極の高融点金属２７が、無機絶縁膜２５及び有機保護膜２６に形成されたコンタクトホール部１０を介して薄膜トランジスタのソース電極２４と接続されている。勿論、このコンタクトホール部１０でも、この高融点金属２７上にアルミニウム２８、透明導電膜２９が積層されて配置されている。

尚、本発明で用いるアルミニウムは、純アルミニウムのほか、Ａｌ-Ｎｄのようなアルミニウム合金の場合も同様である。
（実施例２）
図３は本発明の第２の実施例を示す図である。

図３は、図２に対応して、反射領域１７の端部３２について記載した図面である。図３にあるように、本実施例では有機保護膜２６上に画素電極として、高融点金属２７、アルミニウム２８、さらにこのアルミニウムの上に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）３０１を配置し、この窒化アルミニウム３０１上に第二の透明導電膜２９２が配置されて構成されている。この構成でも、高融点金属２７は端部３２において上層の第二の透明導電膜２９２と接続されており、実施例１と同様の効果が得られる。ＡｌＮはＩＴＯと接続抵抗が低いことから，端部の接続よりさらに接続抵抗を低くすくことができる。
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。

図４は実施例３を説明する図であり、トップエミッション型ＯＬＥＤのカソード電極に本発明を適用した図面を示す。トップエミッション型のＯＬＥＤでは、発光した光をデバイスから前面に出すために反射膜を必要とする。しかしその一方で電子輸送層の下部にはＩＴＯ膜を配置することが適しており、アルミニウム及びその上層にＩＴＯ膜を配置した積層構造が適していると考えられる。

膜厚の厚い平坦化膜に形成した高段差のスルーホールを介してソース電極とＩＴＯ電極をコンタクトすることは可能であるが、高段差のため断切れ防止にはＩＴＯ膜を厚く形成する必要がある。しかし、３原色の波長に関して同様の透過率を維持するためにはＩＴＯ膜は３０ｎｍ程度の厚さに形成する必要がある。

このような理由により、薄いＩＴＯ膜単層でソース電極にコンタクトすることは不可能で何らかの金属層を積層する必要があり、しかもこの金属層は反射の機能も果たさなければならない。

そこで、ＩＴＯ膜とソース電極から引き回された高融点金属を端部でコンタクトすることにより、特別に１工程増やしてＩＴＯ膜とコンタクトする膜表面を出す必要がなくなるというものである。

図４において、基板４０１上には薄膜トランジスタ等のスイッチングのソース電極４０２が配置されており、このソース電極４０２上に無機絶縁膜４０３及び平坦化膜４０４が配置されており、この無機絶縁膜４０３と平坦化膜４０４はコンタクトホールを介して高融点金属４０５（例えばモリブデン-タングステン合金）及び反射層となるアルミニウム合金（例えば、ＡｌＳｉ）、さらにこのアルミニウム合金４０６の上層にＩＴＯ４０７が配置されて構成されている。そして、このＩＴＯ４０７と高融点金属４０５が、高融点金属４０５の端部４００で接続されている点が特徴である。尚、４０８は画素電極分離用のバンクである。

バンク形成した後、蒸着法にて有機層４０９を形成する。有機層は下層から電子輸送層、発光層、ホール輸送層とからなる。さらに、スパッタダメージ防止用に５酸化バナジウム層（Ｖ_２Ｏ_５）４１０を成膜する。最後に透明導電層（ＩＴＯ）４１１をスパッタリングで成膜する。バンクで画素分離した領域から発光するトップエミッション構造ＯＬＥＤとなる。

本発明の半透過型の液晶表示装置の構成を示す図である。 図１におけるＡ-Ａ’断面図である。 本発明の別の実施例を示す図である。 本発明のさらに別の実施例を示す図である。 従来技術における半透過型の液晶表示装置の構成を示す図である。 従来技術における半透過型の液晶表示装置の構成を示す図である。

符号の説明

１１・・・基板、１７・・・反射領域、１８・・・透過領域、２７・・・高融点金属、２８・・・アルミニウム、２９１・・・第一の透明導電膜、２９２・・・第二の透明導電膜、３２・・・反射領域の端部

Claims (10)

1. 一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、
   前記透過領域の画素電極を第一の透明導電膜で構成し、
   前記反射領域の画素電極は、高融点金属の上にアルミニウム若しくはアルミニウム合金を積層させ、該アルミニウム又はアルミニウム合金の上に第二の透明導電膜を配置して構成しており、
   前記高融点金属は、前記透過領域の前記第一の透明導電膜と、前記反射領域と前記透過領域が接する端部において接続され、
   前記第一の透明導電膜は、無機絶縁膜の上面に接して形成されて、
   前記高融点金属は、前記無機絶縁膜の上面に接する位置まで延伸し、
   前記第一の透明導電膜は、前記高融点金属が前記無機絶縁膜の上面に接する位置で前記高融点金属に載り上げて接続する液晶表示装置。
2. 請求項１において、
   前記高融点金属は、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、それとこれらの金属の何れかを含む合金の何れかである液晶表示装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記第一の透明導電膜及び前記第二の透明導電膜は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、若しくはＩＧＯの何れかである液晶表示装置。
4. 請求項３において、
   前記第一の透明導電膜と前記第二の透明導電膜は、同じ工程により形成されている液晶表示装置。
5. 請求項１から４の何れか一項において、
   前記液晶表示装置は、一方の基板と他方の基板と、該一方の基板と該他方の基板間に挟持された液晶を有して構成されており、
   前記一つの画素は、前記一方の基板に配置された複数の走査信号線と、該複数の走査信号線に交差するように配置された複数の映像信号線に囲われた領域に対応して構成されており、
   前記一つの画素には、前記走査信号線に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子の上に配置された前記無機絶縁膜と、該無機絶縁膜の上に配置された有機保護膜とを有しており、
   前記高融点金属が、前記スイッチング素子と、前記有機保護膜及び前記無機絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されている液晶表示装置。
6. 一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、
   前記透過領域の画素電極を第一の透明導電膜で構成し、
   前記反射領域の画素電極は、高融点金属の上にアルミニウム若しくはアルミニウム合金を積層させ、該アルミニウム若しくはアルミニウム合金の上に窒化アルミニウムを配置し、該窒化アルミニウム上に第二の透明導電膜を配置して構成しており、
   前記高融点金属は、前記透過領域の前記第一の透明導電膜と、前記反射領域と前記透過領域が接する端部において接続され、
   前記第一の透明導電膜は、無機絶縁膜の上面に接して形成されて、
   前記高融点金属は、前記無機絶縁膜の上面に接する位置まで延伸し、
   前記第一の透明導電膜は、前記高融点金属が前記無機絶縁膜の上面に接する位置で前記高融点金属に載り上げて接続する液晶表示装置。
7. 請求項６において、
   前記高融点金属は、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、それとこれらの金属の何れかを含む合金の何れかである液晶表示装置。
8. 請求項６又は７において、
   前記第一の透明導電膜及び前記第二の透明導電膜は、ＩＴＯ、ＩＺＯ、若しくはＩＧＯの何れかである液晶表示装置。
9. 請求項８において、
   前記第一の透明導電膜と前記第二の透明導電膜は、同じ工程により形成されている液晶表示装置。
10. 請求項６から９の何れか一項において、
    前記液晶表示装置は、一方の基板と他方の基板と、該一方の基板と該他方の基板間に挟持された液晶を有して構成されており、
    前記一つの画素は、前記一方の基板に配置された複数の走査信号線と、該複数の走査信号線に交差するように配置された複数の映像信号線に囲われた領域に対応して構成されており、
    前記一つの画素には、前記走査信号線に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子の上に配置された前記無機絶縁膜と、該無機絶縁膜の上に配置された有機保護膜とを有しており、
    前記高融点金属が、前記スイッチング素子と、前記有機保護膜及び前記無機絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して接続されている液晶表示装置。

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