JP4929795B2

JP4929795B2 - 反射部を有する液晶表示装置

Info

Publication number: JP4929795B2
Application number: JP2006101627A
Authority: JP
Inventors: 英樹金子; 利範上原; 公二吉田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-04-03
Also published as: JP2007279095A

Description

本発明は、反射部を有する液晶表示装置に関し、特に反射率が高く、信号線と反射層な
いし画素電極間の静電容量を低減させて表示画質の向上を図った反射型ないしは半透過型
液晶表示装置に関する。

近年、情報通信機器のみならず一般の電気機器においても液晶表示装置の適用が急速に
普及している。特に、携帯型のものについては消費電力を減少させるためにバックライト
を必要としない反射型の液晶表示装置が多く用いられているが、この反射型液晶表示装置
は、外光を光源として用いるために、暗い室内などでは見えにくくなってしまう。そこで
、近年に至り特に透過型と反射型の性質を併せ持つ半透過型の液晶表示装置の開発が進め
られてきている。（特許文献１、２参照）

この半透過型液晶表示装置は、一つの画素内に透明電極を備えた透過部と反射層を備え
た反射部を有しており、暗い場所においてはバックライトを点灯して画素領域の透過部を
利用して画像を表示し、明るい場所においてはバックライトを点灯することなく反射部に
おいて外光を利用して画像を表示しているため、常時バックライトを点灯する必要がなく
なるので、消費電力を大幅に低減させることができるという利点を有している。

ここで、従来例の半透過型液晶表示装置の一例を図４及び図５を用いて説明する。なお
、図４は従来例の半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ基板を透視して表した１画素分
の平面図であり、図５はカラーフィルタ基板を含む図４のＶ−Ｖ線断面図である。

この従来例の半透過型液晶表示装置１０Ａは、液晶層１１を挟んで互いに対向するアレ
イ基板１２及びカラーフィルタ基板１３を備えている。アレイ基板１２は、透明なガラス
基板１４上にアルミニウムやモリブデンからなる複数の走査線１５を等間隔に平行になる
ように形成されているとともに、隣り合う走査線１５間の略中央に補助容量電極１６が平
行になるように形成され、更に走査線１５からＴＦＴ（Thin Film Transistor）のゲート
電極Ｇが延設されている。

更に、アレイ基板１２の表面全体にわたり、走査線１５、補助容量電極１６、ゲート電
極Ｇを覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜１７が積層さ
れ、ゲート電極Ｇの上にゲート絶縁膜１７を介して非晶質シリコンや多結晶シリコンなど
からなる半導体層１８が形成され、更に、ゲート絶縁膜１７上にアルミニウムやモリブデ
ン等の金属からなる複数の信号線１９が走査線１５と直交するように形成されているとと
もに、この信号線１９からＴＦＴのソース電極Ｓが延設され、このソース電極Ｓは半導体
層１８の一部と接触されている。また、信号線１９及びソース電極Ｓと同一の材料でかつ
同時形成されたドレイン電極Ｄがゲート絶縁膜１７上に設けられており、このドレイン電
極Ｄも半導体層１８の一部と接触されている。

ここで、走査線１５と信号線１９とに囲まれた領域が１画素に相当する。そしてゲート
電極Ｇ、ゲート絶縁膜１７、半導体層１８、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄによってスイ
ッチング素子となるＴＦＴが構成され、それぞれの画素にこのＴＦＴが形成されている。
この場合、ドレイン電極Ｄと補助容量電極１６によって各画素の補助容量を形成すること
になる。

これらの信号線１９、ＴＦＴ、ゲート絶縁膜１７を覆うようにしてアレイ基板１２の表
面全体にわたり、例えば窒化硅素等の無機絶縁材料からなるパッシベーション膜２０が積
層され、このパッシベーション膜２０上に有機絶縁物層からなる層間膜２１がアレイ基板
１２の表面全体にわたり積層され、この各画素部分の層間膜２１の表面には部分的に多数
の反射凹凸部２２が形成されているとともに、反射凹凸部２２が形成されていない部分は
表面が平らにされている。なお、図４においてはこの反射凹凸部２２は省略されている。

そしてパッシベーション膜２０と層間膜２１には、ＴＦＴのドレイン電極Ｄに対応する
位置にコンタクトホール２３が形成され、コンタクトホール２３及び層間膜２１の反射凹
凸部２２表面の一部を被覆するように、それぞれの画素毎に独立して例えば銀又はアルミ
ニウムからなる反射層２４が形成され、この反射層２４の表面及びそれぞれの画素毎に層
間膜２１の平らな表面にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）ないしＩＺＯ（Indium Zinc Oxid
e）等の透明導電性材料からなる画素電極２５が積層形成され、更に、画素電極２５の表
面に全ての画素を覆うように配向膜（図示せず）が積層されている。このうち、それぞれ
の画素毎に反射層２４が形成されている部分が反射部２６を形成し、反射層２４が設けら
れていない部分が透過部２７を形成する。

また、カラーフィルタ基板１３は、透明なガラス基板２８上に、アレイ基板１２に設け
られたそれぞれの画素に対応して、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）からなる
カラーフィルタ層２９がストライプ状に形成されるように設けられており、更に、このカ
ラーフィルタ層２９の表面には共通電極及び配向膜（いずれも図示せず）が積層されてい
る。そして、アレイ基板１２及びカラーフィルタ基板１３の間に液晶層１１を封入するこ
とにより半透過型液晶表示装置１０Ａが形成される。

なお、反射型液晶表示装置は、反射凹凸部が各画素領域の全面に設けられているととも
に、反射層及び画素電極もそれぞれの画素領域ごとに独立して全面的に設けられており、
透過部が存在しない以外は上述の半透過型液晶表示装置の構成と実質的に同一の構成を備
えている。

このような構成の半透過型液晶表示装置１０Ａ及び図示しない反射型液晶表示装置にお
いては、各画素部分の層間膜２１の表面に多数の反射凹凸部２２が形成されているが、こ
の反射凹凸部２２は、この表面に形成された反射層２４により外光を拡散反射させて表示
画像の視認性を向上させるために用いられるものである。すなわち、半透過型液晶表示装
置１０Ａないし反射型液晶表示装置においては、周囲の外光を利用して明るい表示を行な
うためには、あらゆる角度からの入射光に対して表示画面に垂直な方向へ散乱する光の強
度を増加させる必要があり、そのため、反射凹凸部２２によってあらゆる角度からの入射
光に対して観察者の方向へ散乱させるようにしている。

この場合、反射凹凸部２２の形状は、反射層２４が適度な拡散反射特性を持つようにす
るために、凸部の裾の径は約１０μｍ程度、凸部の高さは約０．５μｍ程度、また、凸部
の傾斜角度は１０°以下、好ましくは７°程度に形成される。また、一画素における透過
部２７及び反射部２６の占める割合は調整可能であるが、あまり透過部２７の占める割合
が多くなってしまうと反射部２６の割合が少なくなるので、外光の反射量は減ってしまう
。逆に透過部２７の占める割合が少なすぎると外光の不足をバックライトの光で補うには
不十分となってしまうので、液晶表示装置の用途に応じて適宜反射部２６及び透過部２７
の割合が設定されている。

ところで、反射部を有する半透過型液晶表示装置ないし反射型液晶表示装置においては
、光漏れ防止等の目的で反射層及び画素電極が信号線及び走査線の一部と重複するように
設けられているが、信号線と画素電極との間に生じる寄生容量が大きくなるとフリッカな
いしクロストークが生じることが知られている。そこで、下記特許文献２に開示されてい
る反射部を有する液晶表示装置においては、画素電極ないしは反射層が基板上の信号線と
重なる領域の層間膜を凹凸構造のないほぼ平坦な状態となし、この平坦な層間膜上に画素
電極ないし反射層が位置するようにして、信号線と画素電極との間に生じる寄生容量を抑
制するようにしている。

この下記特許文献２に示されている、半透過型液晶表示装置１０Ｂを図６及び図７を用
いて説明する。なお、図６は従来の半透過型液晶表示装置１０Ｂの数画素分の層間膜の平
面図であり、図７は画素電極／反射層をも含めて表した図６のVII−VII線断面図である。
そして、図５及び図６に示した半透過型液晶表示装置１０Ｂは、層間膜２１の表面構造を
除いて図４及び図５に示した従来例の半透過型液晶表示装置１０Ａとは実質的に同一の構
成を備えている。そのため、以下においては、必要に応じて図４及び図５を援用して説明
するとともに、図４及び図５に示した半透過型液晶表示装置１０Ａと同一の構成部分には
同一の参照符号を付与して詳細な説明は省略する。

この半透過型液晶表示装置１０Ｂは、図６に示すように、それぞれの画素毎に反射部２
６及び透過部２７を備えている。なお、図６において、行方向に沿った実線３１は列方向
における画素の設計上の境界を示すものであって実質的に図示しない走査線に沿ってこの
走査線の中央部に位置し、同じく、列方向に沿った実線３２は列方向に沿った画素の設計
上の境界を示すものであって実質的に信号線１９（図７参照）に沿ってこの信号線１９の
中央部に位置している。従って、半透過型液晶表示装置１０Ｂにおいては、上記実線３１
及び３２の部分は、それぞれの画素部分を区別して説明するために設けられたものである
から、構成として現われてくるものではない。

そして、図６における透過部２７のハッチングを付与してある部分は有機絶縁物層から
なる層間膜２１の平らな部分を示し、反射部２６のハッチングを付与してある部分は層間
膜２１における反射凹凸部２２の凸部を示す。したがって、反射部２６のハッチングが付
与されていない部分は反射凹凸部２２の凹部を示す。そして、この半透過型液晶表示装置
１０Ｂにおいては、反射部２６における信号線の表面に設けられている層間膜２１_１の表
面は、図７に示すように、透過部２７の層間膜２１の場合と同様に実質的に平らになされ
ている。そして、半透過型液晶表示装置１０Ｂにおいては、この平らな層間膜２１_１の表
面に、一部が平面視で信号線１９と重なるように、反射層２４及び画素電極２５が設けら
れている。

従って、半透過型液晶表示装置１０Ｂによれば、反射層２４及び画素電極２５は、一部
が信号線１９と重なるように設けられているとしても、信号線１９からの距離が長くなる
ため、画素電極２５と信号線１９との間に生じる寄生容量は小さくなるため、この寄生容
量に起因するフリッカないしクロストークの発生が抑制され、高表示画質の反射部を有す
る液晶表示装置が得られるというものである。
特開２００５−１５７１０４号公報（［０００５］〜［００１５］、図１〜図３）特開２００５−２４２１３３号公報（特許請求の範囲、［００３６］〜［００４９］、図２、図３）

しかしながら、近年の携帯型の機器に使用される反射部を有する液晶表示装置において
も高精細化の進展が著しくなっており、それに伴い、上述のような寄生容量を減少させる
ために設けられている信号線上に位置する層間膜の平坦部分の占める割合も増加し、相対
的に反射光量の減少に繋がってきている。反射部を有する液晶表示装置において、反射光
量を増加させて反射部で明るい表示ができるようにするためには反射凹凸部の占める割合
を増加させるとともに、この凹凸部の表面に反射層及び画素電極を設ける必要がある。し
かしながら、単純に信号線上に反射凹凸部を設けてこの信号線上の反射凹凸部上に反射層
及び画素電極を設けると、上述のように寄生容量の増加に繋がるため、フリッカないしク
ロストークに基づく表示画質の低下に繋がってしまう。

本発明は、上述のような反射部を有する液晶表示装置の問題点を解決すべくなされたも
のであって、寄生容量の増加を抑えながら反射光量の増加を達成して、反射部での明るい
表示と良好な表示画質の両立を達成した反射部を有する液晶表示装置を提供することを目
的とする。

上記目的を達成するため、本願の反射部を有する液晶表示装置の発明は、マトリクス状に配置された複数の走査線及び信号線で囲まれた領域のそれぞれに、凹凸構造を有する絶縁物層と、前記凹凸構造を有する絶縁物層上に設けられた反射層及び画素電極が形成された反射部を有する液晶表示装置において、前記凹凸構造は信号線上に前記信号線を横断する凹構造が存在しないように設けられており、前記反射層及び画素電極は平面視で前記信号線の一部と重なるように設けられ、前記信号線上の絶縁物層の凹凸構造は、前記信号線の中央部に沿って連続した凸部が生じるように形成され、さらに、前記信号線の中央部に沿って、凹凸のパターンが略１／２ピッチずれるように設けられている、ことを特徴とする。

また、本願の反射部を有する液晶表示装置の発明は、上記反射部を有する液晶表示装置
において、前記マトリクス状に配置された複数の走査線及び信号線で囲まれた領域のそれ
ぞれに部分的に平らな絶縁物層と画素電極とを備える透過部が設けられていることを特徴
とする。

本発明は上記のような構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する
。すなわち、本発明の反射部を有する液晶表示装置によれば、前記凹凸構造は信号線上の
絶縁物層に前記信号線を横断する凹構造が存在しないように設けられており、前記反射層
及び画素電極は平面視で前記信号線の一部と重なるように設けられているため、それぞれ
の画素に設けられる反射層の面積が大きくなるため、反射率が大きくなって明るい表示の
反射部を有する液晶表示装置が得られる。

なお、信号線上にも絶縁物層の凹凸構造を設けたため、信号線上の絶縁物層の表面を平
坦化した従来例に比すると、信号線上の凹部で反射層及び画素電極と信号線との間の距離
が部分的に短くなるために、画素電極と信号線との間の寄生容量が僅かに大きくなるが、
この寄生容量の増加に基づく表示画質の低下を十分に補って余る反射部での明るさの増加
が得られる。加えて、本発明では信号線上まで絶縁物層の凹凸領域を拡大しているため、
その上に設ける画素電極及び反射層もこの領域まで拡大することが可能となり、開口率が
向上した反射部を有する液晶表示装置が得られる。

また、上記発明によれば、信号線上の絶縁物層の凹凸構造は、前記信号線の中央部に沿
って連続した凸部が生じるように形成されているため、信号線上の絶縁物層に形成される
凹部の面積が少なくなり、寄生容量の増加を招かずに反射率の向上を達成した反射部を有
する液晶表示装置となる。

また、上記発明によれば、凹凸パターンのピッチを略１／２ピッチずれるようにしたた
め、簡単に信号線上の絶縁物層の凹凸構造を信号線の中央部に沿って連続した凸部が生じ
るように形成することができる。なお、このピッチのずれはそれぞれの凹凸形状が全て異
なる形状をしていても、あるいは異なる大きさであってもよいため、正確に１／２ピッチ
ずつずらすことは困難であるので、それぞれの凹凸形状の大きさや形状に応じて１／２ピ
ッチに近い範囲で換えてもよい。

また、上記発明によれば、前記マトリクス状に配置された複数の走査線及び信号線で囲
まれた領域のそれぞれに部分的に平らな絶縁物層と画素電極とを備える透過部が設けるこ
とにより、上記の効果を奏することができる半透過型液晶表示装置が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例及び図面を用いてより具体的に説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための半透過型液晶
表示パネルを例示するものであって、本発明をこの実施例に特定することを意図するもの
ではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく反射型液晶表示
装置等にも均しく適用し得るものである。なお、図１は実施例の半透過型液晶表示装置１
０の数画素分の層間膜の平面図であり、図２は画素電極／反射層をも含めて表した図１の
II−II線断面図である。そして、図１及び図２に示した半透過型液晶表示装置１０は、層
間膜２１の表面構造を除いて図６及び図７に示した従来例の半透過型液晶表示装置１０Ｂ
とは実質的に同一の構成を備えている。そのため、以下においては、図６及び図７に示し
た半透過型液晶表示装置１０Ｂと同一の構成部分には同一の参照符号を付与して詳細な説
明は省略する。

この実施例１の半透過型液晶表示装置１０は、図１に示すように、それぞれの画素毎に
反射部２６及び透過部２７を備えている。なお、図１において、行方向に沿った実線３１
は列方向における画素の設計上の境界を示すものであって実質的に図示しない走査線に沿
ってこの走査線の中央部に位置し、同じく、列方向に沿った実線３２は列方向に沿った画
素の設計上の境界を示すものであって実質的に信号線１９（図２参照）に沿ってこの信号
線１９の中央部に位置している。従って、実施例の半透過型液晶表示装置１０においては
、上記実線３１及び３２の部分は、それぞれの画素部分を区別して説明するために設けら
れたものであって、構成として現われてくるものではない。

そして、図１における透過部２７のハッチングを付与してある部分は有機絶縁物層から
なる層間膜２１の平らな部分を示し、反射部２６のハッチングを付与してある部分は層間
膜２１における反射凹凸部２２の凸部を示す。したがって、反射部２６のハッチングが付
与されていない部分は反射凹凸部２２の凹部を示す。そして、この半透過型液晶表示装置
１０においては、反射部２６における信号線１９の表面に設けられている反射凹凸部２２
_１は、実線３２の両側でそれぞれの凹凸構造が略１／２ピッチずれた構成となっている。
そのため信号線１９の上部の反射凹凸部２２_１の凹部は、信号線１９の上部中央部で遮ら
れており、信号線１９の上部の反射凹凸部２２_１を横切るように形成された凹部は存在し
ない。そして、この半透過型液晶表示装置１０においては、この透過部２７における層間
膜２１の表面には画素電極が、また、反射部２６における層間膜２１の反射凹凸部２２の
表面には、一部が平面視で信号線１９と重なるように、すなわち、少なくとも信号線１９
の上部の反射凹凸部２２_１の一部を被覆するように、反射層２４及び画素電極２５が設け
られている。

そのため、図１のII−II線に沿った断面は、図２に示したとおり、信号線１９の中央部
に反射凹凸部２２_１に対応する凸部のピークが存在し、そのピークの両側の裾はそれぞれ
隣り合う反射凹凸部に繋がっている。したがって、信号線１９上に形成された凹部上に反
射層２４及び画素電極２５がそれぞれ平面視で僅かに信号線１９と重なるように設けられ
ると、信号線１９と反射層２４ないし画素電極２５との間に、図２に矢印３３で示したよ
うに、距離が短い部分が生じるが、この距離が短い部分は信号線１９を横切る状態には形
成されないから、この距離が短い部分が形成されたことによる画素電極２５と信号線１９
との間の寄生容量の増加は僅かでしかなく、この寄生容量の増加に基づくフリッカないし
クロストークによる表示画質の低下は小さい。

それに対し、信号線１９の上部に形成された反射凹凸部２２_１の上部には反射層２４及
び画素電極２５がそれぞれ平面視で僅かではあるが信号線１９と重なるように設けられて
いるから、この反射凹凸部２２_１の部分に設けられた反射層により反射層２４全体の面積
は増大するため、反射層２４による反射率が向上し、画素を精細化しても反射部２６の表
示が明るい半透過型液晶表示装置１０が得られる。加えて、実施例の半透過型液晶表示装
置１０においては、信号線上の絶縁物層の表面を平坦化した図６及び図７に示した従来例
の半透過型液晶表示装置１０Ｂに比すると信号線の上部にまで層間膜の反射凹凸部領域を
拡大しているため、その上に設ける画素電極及び反射層もこの領域まで拡大することが可
能となり、開口率が向上し、信号線の幅を狭くできる反射部を有する液晶表示装置が得ら
れる。

実施例２では反射型液晶表示装置１０'の例を図３を用いて説明する。なお、図３は実
施例２の反射型液晶表示装置の数画素分の層間膜の平面図である。この反射型液晶表示装
置１０'が図１及び図２に示した実施例１の半透過型液晶表示装置１０と構成が相違する
点は、実施例１の半透過型液晶表示装置１０はそれぞれの画素毎に反射部２６と透過部２
７とを備えているのに対し、実施例２の反射型液晶表示装置１０'は、それぞれの画素の
全てが反射部とされて透過部は存在せず、しかもバックライトを備えていない点であり、
その他の構成は実質的に同一である。従って、図３においては図１及び図２に示した実施
例１の半透過型液晶表示装置１０と同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳
細な説明は省略する。

この実施例２の反射型液晶表示装置１０'においても、信号線（図示せず）の表面に設
けられている反射凹凸部２２_１は信号線の中央部に対応する実線３２の両側でそれぞれの
凹凸構造が略１／２ピッチずれた構成となっている。そのため信号線の上部の反射凹凸部
２２_１の凹部は、信号線１９の上部中央部で遮られており、信号線の上部の反射凹凸部２
２_１を横切るように形成された凹部は存在しないようになされている。そして、この反射
型液晶表示装置１０'においては、層間膜２１の反射凹凸部２２の表面には、一部が平面
視で信号線と重なるように、すなわち、少なくとも信号線の上部の反射凹凸部２２_１の一
部を被覆するように、反射層及び画素電極（いずれも図示せず）が設けられている。

そのため、実施例２の反射型液晶表示装置１０'の信号線を横切る方向の断面図は、実
施例１の半透過型液晶表示装置１０における図２に示したものと同様になり、信号線の中
央部に反射凹凸部２２_１に対応する凸部のピークが存在し、そのピークの両側の裾はそれ
ぞれ隣り合う反射凹凸部２２に繋がっている。従って、実施例２の反射型液晶表示装置１
０'においても、信号線上に形成された反射凹凸部２２_１上に反射層２４及び画素電極２
５がそれぞれ平面視で僅かに信号線と重なるように設けられても、実施例１の半透過型液
晶表示装置１０の場合と同様に、寄生容量の増加に基づくフリッカないしクロストークに
よる表示画質の低下は小さく、しかも、信号線の上部に形成された反射凹凸部２２_１の上
部設けられた反射層により反射層全体の面積は増大するため、反射層による反射率が向上
するとともに開口率を向上し、かつ、画素を精細化しても明るい表示の反射型液晶表示装
置１０'が得られる。

実施例１の半透過型液晶表示装置の数画素分の層間膜の平面図である。画素電極／反射層をも含めて表した図１のII−II線断面図である。実施例２の反射型液晶表示装置の数画素分の層間膜の平面図である。従来例の半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ基板を透視して表した１画素分の平面図である。カラーフィルタ基板を含む図４のＶ−Ｖ線断面図である。別の従来の半透過型液晶表示装置の数画素分の層間膜の平面図である。画素電極／反射層をも含めて表した図６のVII−VII線断面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ半透過型液晶表示装置
１０' 反射型液晶表示装置
１１液晶層
１２アレイ基板
１３カラーフィルタ基板
１５走査線
１６補助容量電極
１７ゲート絶縁膜
１９信号線
２０パッシベーション膜
２１、２１_１層間膜
２２、２２_１反射凹凸部
２３コンタクトホール
２４反射層
２５画素電極
２６反射部
２７透過部

Claims

マトリクス状に配置された複数の走査線及び信号線で囲まれた領域のそれぞれに、凹凸構造を有する絶縁物層と、前記凹凸構造を有する絶縁物層上に設けられた反射層及び画素電極が形成された反射部を有する液晶表示装置において、前記凹凸構造は信号線上に前記信号線を横断する凹構造が存在しないように設けられており、前記反射層及び画素電極は平面視で前記信号線の一部と重なるように設けられ、
前記信号線上の絶縁物層の凹凸構造は、前記信号線の中央部に沿って連続した凸部が生じるように形成され、さらに、前記信号線の中央部に沿って、凹凸のパターンが略１／２ピッチずれるように設けられている、
ことを特徴とする反射部を有する液晶表示装置。
前記マトリクス状に配置された複数の走査線及び信号線で囲まれた領域のそれぞれに部分的に平らな絶縁物層と画素電極とを備える透過部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の反射部を有する液晶表示装置。