(57)【要約】【課題】  アクティブマトリクス型で半透過反射型の液晶表示装置において、段差形成膜（３４）の存在により、透過型として使用するときのバックライト光の液晶層通過距離と反射型として使用するときの外光の液晶層通過距離とをほぼ同じとすることができる上、補助容量を大きくしても、消費電力が増加しないようにする。【解決手段】  反射層６を走査ライン２が設けられた薄膜トランジスタ基板１の上面に設け、補助容量電極７を層間絶縁膜１９の上面に設け、補助容量電極７と反射層６とを、その間にゲート絶縁膜１２および層間絶縁膜１９を介在させた状態で、少なくとも一部を重ね合わせているので、補助容量電極７と反射層６との重合部により補助容量が形成されるが、補助容量電極７と反射層６とはその間に介在されたゲート絶縁膜１２および層間絶縁膜１９により電気的に絶縁されており、したがって補助容量を大きくしても、消費電力が増加しないようにすることができる。【選択図】  図２
2006215060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１画素が反射部および透過部を有し、前記反射部の液晶層の層厚が前記透過部の液晶層の層厚よりも小さい液晶表示装置において、基板上に、該基板上の１画素に対応する領域に設けられた画素電極との間で補助容量を形成するための補助容量電極と前記反射部を形成するための反射層とを、その間に絶縁膜を介在させた状態で、少なくとも一部を重ね合わせて設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
薄膜トランジスタ基板と対向基板との間に液晶が封入され、且つ、１画素が反射部および透過部を有する液晶表示装置において、前記対向基板の内面側の前記反射部に対応する領域に段差形成膜を設け、前記段差形成膜を含む前記対向基板の内面側に共通電極を設け、前記薄膜トランジスタ基板の内面側に設けられた薄膜トランジスタをオーバーコート膜で覆い、前記オーバーコート膜上の１画素に対応する領域に画素電極を設け、前記薄膜トランジスタ基板の内面側で前記オーバーコート膜下に、前記画素電極との間で補助容量を形成するための補助容量電極と前記反射部を形成するための反射層とを、その間に絶縁膜を介在させた状態で、少なくとも一部を重ね合わせて設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発明において、前記反射層の全部は前記画素電極の一部とその間に絶縁膜が介在された状態で重ね合わされていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の発明において、前記補助容量電極は前記画素電極の全周辺部とその間に絶縁膜が介在された状態で重ね合わされていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、前記反射層の周辺部の一部は前記画素電極の周辺部の一部とその間に絶縁膜が介在された状態で重ね合わされていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発明において、前記補助容量電極は、前記画素電極の周辺部と重ね合わされた前記反射層の周辺部と重ね合わされていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項２に記載の発明において、前記薄膜トランジスタ基板の内面側で前記オーバーコート膜下に前記薄膜トランジスタのゲート電極に接続された走査ラインが設けられ、前記反射層は前記走査ラインと同一面上に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項２に記載の発明において、前記薄膜トランジスタ基板の内面側で前記オーバーコート膜下に前記薄膜トランジスタのドレイン電極に接続されたデータラインが設けられ、前記反射層は前記データラインと同一面上に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項２に記載の発明において、前記段差形成膜の存在により、前記反射部の液晶層の層厚が前記透過部の液晶層の層厚の１／３〜２／３となっていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半透過反射型の液晶表示装置には、透過型として使用するときのバックライト光の液晶層通過距離と反射型として使用するときの外光の液晶層通過距離とをほぼ同じとするために、表面側基板の内面の１画素の反射部に対応する領域に段差形成膜が設けられ、段差形成膜を含む表面側基板の内面にカラーフィルタおよび共通電極がこの順で設けられ、裏面側基板の内面の１画素の反射部に対応する領域に反射層が設けられ、反射層を含む裏面側基板の内面に保護膜および透過電極がこの順で設けられ、段差形成膜の存在により、１画素の反射部の液晶層の層厚を１画素の透過部の液晶層の層厚のほぼ半分としたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１０２２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１には、画素電極との間で補助容量を形成するための補助容量電極についての記載はない。一方、スイッチング素子としての薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリクス型で半透過反射型の従来の液晶表示装置では、一般的に、生産性を良くするため、アルミニウム系金属などの高反射性金属により薄膜トランジスタのゲート電極、補助容量電極および反射層を同一面上に形成している。この場合、補助容量を大きくするため、補助容量電極の一部に反射層を兼ねさせることがある。しかしながら、補助容量電極の一部に反射層を兼ねさせた場合には、補助容量を大きくすることができるが、それに応じて消費電力が増加するという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明は、補助容量を大きくしても、消費電力が増加しないようにすることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するため、１画素が反射部および透過部を有し、前記反射部の液晶層の層厚が前記透過部の液晶層の層厚よりも小さい液晶表示装置において、基板上に、該基板上の１画素に対応する領域に設けられた画素電極との間で補助容量を形成するための補助容量電極と前記反射部を形成するための反射層とを、その間に絶縁膜を介在させた状態で、少なくとも一部を重ね合わせて設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、補助容量電極と反射層とを、その間に絶縁膜を介在させた状態で、少なくとも一部を重ね合わせているので、補助容量電極と反射層との重合部により補助容量が形成されるが、補助容量電極と反射層とはその間に介在された絶縁膜により電気的に絶縁されており、したがって補助容量を大きくしても、消費電力が増加しないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としてのアクティブマトリクス型で半透過反射型の液晶表示装置における薄膜トランジスタ基板側の要部の透過平面図を示し、図２は図１のII−II線に沿う部分に相当する断面図を示し、図３は図１のIII−III線に沿う部分に相当する断面図を示す。この液晶表示装置は、ガラス基板などからなる薄膜トランジスタ基板１および対向基板３１を備えている。
【０００９】
まず、図１を参照して、薄膜トランジスタ基板１側について説明する。薄膜トランジスタ基板１の上面側（対向基板３１と対向する内面側）には走査ライン２およびデータライン３がマトリクス状に設けられ、その各交点近傍には薄膜トランジスタ４、画素電極５および反射層６が設けられ、さらにほぼ格子状の補助容量電極７が走査ライン２およびデータライン３と平行して設けられている。ここで、図１を明確にする目的で、画素電極５の縁部に斜めの短い実線のハッチングが記入されている。
【００１０】
この場合、反射層６は画素電極５の一端側の下側に該画素電極５の一部と重合して配置されている。画素電極５の四辺部は、その周囲に配置されたほぼ格子状の補助容量電極７と重ね合わされている。上述した反射層６は、平面的には全領域が画素電極５の領域内に形成されており、画素電極５の中央側の一辺部を除く三辺部は、その周囲に配置されたほぼ格子状の補助容量電極７と重ね合わされている。そして、画素電極５のうち、反射層６形成領域、補助容量電極７形成領域および後述するソース電極１７形成領域を除く領域が実質的な透過用画素領域となっている。また、反射層６のうち、補助容量電極７形成領域を除く領域が実質的な反射用画素領域となっている。
【００１１】
ほぼ格子状の補助容量電極７は、データライン３と重ね合わされた部分を含む第１の補助容量電極部７ａと、走査ライン２と重ね合わされた部分を含む第２の補助容量電極部７ｂと、薄膜トランジスタ４と重ね合わされた部分を含む第３の補助容量電極部７ｃとからなっている。この場合、後で説明するが、補助容量電極７は走査ライン２とは別の層上に設けられ、且つ、そのうちの特に第１の補助容量電極７ａは、厚さ方向において、すなわち、図１における紙面垂直方向において、データライン３と画素電極５との間にそれぞれ絶縁膜を介して設けられている。
【００１２】
そして、第１の補助容量電極７ａの幅はデータライン３の幅よりもある程度大きくなっている。これにより、第１の補助容量電極７ａは、データライン３と直交する方向の位置ずれがあっても、データライン３が画素電極５と直接対向しないように、データライン３を確実に覆うようになっている。また、第１の補助容量電極７ａはデータライン３の配置領域のほぼ全域に亘って配置されている。これにより、第１の補助容量電極７ａは、画素電極５に対し、データライン３と平行な方向の位置ずれがあっても、画素電極５の左右辺部と確実に重なり、当該方向の位置合わせずれによる補助容量の変動を確実に防止するようになっている。
【００１３】
第２の補助容量電極７ｂの幅は走査ライン２の幅よりもある程度大きくなっている。これにより、第２の補助容量電極７ｂは、走査ライン２と直交する方向の位置ずれがあっても、走査ライン２と確実に重なるようになっている。また、第２の補助容量電極７ｂは走査ライン２の配置領域のほぼ全域に亘って配置されている。これにより、第２の補助容量電極７ｂは、画素電極５に対し、走査ライン２と平行な方向の位置ずれがあっても、画素電極５の上下辺部と確実に重なり、当該方向の位置合わせずれによる補助容量の変動を確実に防止するようになっている。
【００１４】
第２の補助容量電極７ｂを含む第３の補助容量電極７ｃは、薄膜トランジスタ４を覆うように設けられている。これにより、薄膜トランジスタ４への外光の入射を確実に防止するようになっている。なお、図１において、画素電極５よりも大きめの点線で囲まれた領域は、後述する対向基板３１の内面に設けられた光漏れ防止用のブラックマスク３２の開口部３２ａである。この場合、ブラックマスク３２は、走査ライン２、データライン３および薄膜トランジスタ４の所定の一部を覆うように設けられている。しかし、走査ライン２、データライン３および薄膜トランジスタ４はほぼ格子状の補助容量電極７によって覆われているので、対向基板３１にブラックマスク３２を設けないようにしてもよい。
【００１５】
次に、この液晶表示装置の具体的な構造について、図２および図３を参照して説明する。薄膜トランジスタ基板１の上面の所定の箇所にはアルミニウム系金属などの高反射性金属からなるゲート電極１１を含む走査ライン２および反射層６が設けられている。ゲート電極１１、走査ライン２および反射層６を含む薄膜トランジスタ基板１の上面には窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１２が設けられている。
【００１６】
ゲート絶縁膜１２の上面のゲート電極１１に対応する箇所には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜１３が設けられている。半導体薄膜１３の上面のゲート電極１１のほぼ中央部に対応する箇所には、窒化シリコンからなり、ゲート電極１１の外形より小さい外形を有するチャネル保護膜１４が設けられている。チャネル保護膜１４の上面両側およびその両側における半導体薄膜１３の上面にはｎ型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層１５、１６が設けられている。オーミックコンタクト層１５、１６の上面にはクロムなどからなるソース電極１７およびドレイン電極１８が設けられている。
【００１７】
そして、ゲート電極１１、ゲート絶縁膜１２、半導体薄膜１３、チャネル保護膜１４、オーミックコンタクト層１５、１６、ソース電極１７およびドレイン電極１８により、薄膜トランジスタ４が構成されている。
【００１８】
ゲート絶縁膜１２の上面の所定の箇所にはクロムなどからなるデータライン３がドレイン電極１８に接続されて設けられている。ソース電極１７、ドレイン電極１８およびデータライン３などを含むゲート絶縁膜１２の上面には窒化シリコンからなる層間絶縁膜１９が設けられている。層間絶縁膜１９の上面の所定の箇所にはクロムなどからなる補助容量電極７が設けられている。
【００１９】
補助容量電極７を含む層間絶縁膜１９の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜２０が設けられている。ソース電極１７上における層間絶縁膜１９およびオーバーコート膜２０にはコンタクトホール２１が設けられている。オーバーコート膜２０の上面にはＩＴＯなどの透明導電材料からなる画素電極５がコンタクトホール２１を介してソース電極１７に接続されて設けられている。
【００２０】
一方、対向基板３１の下面（薄膜トランジスタ１と対向する側の内面）には、各画素電極５の周囲に対応して、クロムなどの遮光性金属からなるブラックマスク３２が設けられている。ブラックマスク３２を含む対向基板３１の下面には赤色、緑色、青色の樹脂からなるカラーフィルタ３３が設けられている。カラーフィルタ３３の下面はほぼ平坦となっている。
【００２１】
カラーフィルタ３３の下面において画素電極５の実質的な透過用画素領域にほぼ対応する領域以外の領域にはエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂などの透明樹脂からなる段差形成膜３４が設けられている。この場合、段差形成膜３４は、図２において、両側面を傾斜面とされた断面台形形状となっている。段差形成膜３４を含むカラーフィルタ３３の下面にはＩＴＯなどの透明導電材料からなる対向電極３５が設けられている。
【００２２】
そして、薄膜トランジスタ基板１と対向基板３１とはシール材（図示せず）を介して互いに貼り合わされ、シール材の内側における両基板１、３１間には液晶３６が封入されている。この状態では、段差形成膜３４の存在により、反射層６の実質的な反射用画素領域（反射部）に対応する領域における液晶３６層の層厚ｄ1は画素電極５の実質的な透過用画素領域（透過部）に対応する領域における液晶３６層の層厚ｄ2の１／３〜２／３、望ましくは１／２程度となっている。
【００２３】
そして、この液晶表示装置を透過型として使用する場合には、薄膜トランジスタ基板１の下面側に配置されたバックライト（図示せず）を点灯させると、バックライトからの光が薄膜トランジスタ基板１、ゲート絶縁膜１２、層間絶縁膜１９、オーバーコート膜２０、画素電極５のうちの実質的な透過用画素領域、液晶３６、対向電極３５、カラーフィルタ３３および対向基板１を透過して対向基板３１の上面側に出射され、これにより表示を行なう。
【００２４】
一方、この液晶表示装置を反射型として使用する場合には、バックライトを点灯させず、対向基板３１の上面側から入射された外光が対向基板３１、カラーフィルタ３３、段差形成膜３４、対向電極３５、液晶３６、画素電極５、オーバーコート膜２０、層間絶縁膜１９およびゲート絶縁膜１２を透過して反射層６で反射され、この反射光が上記とは逆の光路を経て対向基板３１の上面側に出射され、これにより表示を行なう。
【００２５】
以上のように、この液晶表示装置では、透過型として使用するとき、バックライト光が液晶３６層を１回通過し、反射型として使用するとき、外光が液晶３６層を２回通過する。しかるに、段差形成膜３４の存在により、反射層６の実質的な反射用画素領域（反射部）に対応する領域における液晶３６層の層厚ｄ1は画素電極５の実質的な透過用画素領域（透過部）に対応する領域における液晶３６層の層厚ｄ2の１／３〜２／３、望ましくは１／２程度となっているので、反射率および透過率が共に最適となるマルチギャップ構造とすることができる。一例として、層厚ｄ2が４μｍ程度であれば、層厚ｄ1を２μｍ程度となるようにする。
【００２６】
また、この液晶表示装置では、反射層６を走査ライン２が設けられた薄膜トランジスタ基板１の上面に設け、補助容量電極７を層間絶縁膜１９の上面に設け、補助容量電極７と反射層６とを、その間にゲート絶縁膜１２および層間絶縁膜１９を介在させた状態で、少なくとも一部を重ね合わせているので、補助容量電極７と反射層６との重合部により補助容量が形成されるが、補助容量電極７と反射層６とはその間に介在されたゲート絶縁膜１２および層間絶縁膜１９により電気的に絶縁されており、したがって補助容量を大きくしても、消費電力が増加しないようにすることができる。この場合、反射層６と画素電極５との重合部によっても補助容量が形成されるので、補助容量をさらに大きくすることができる。
【００２７】
（第２実施形態）
図４はこの発明の第２実施形態としての液晶表示装置の図２同様の断面図を示し、図５は同第２実施形態としての液晶表示装置の図３同様の断面図を示す。この液晶表示装置において、図２および図３に示す場合と異なる点は、反射層６を、走査ライン２が設けられた薄膜トランジスタ基板１の上面ではなく、データライン３が設けられたゲート絶縁膜１２の上面に設けた点である。
【００２８】
したがって、この場合、反射層６、データライン３、ソース電極１７およびドレイン電極１８はアルミニウム系金属などの高反射性金属によって形成されている。また、ゲート電極１１を含む走査ライン２は、アルミニウム系金属などの高反射性金属によって形成してもよいが、これに限らず、クロムなどによって形成してもよい。
【００２９】
そして、この液晶表示装置では、反射層６を走査ライン２が設けられたゲート絶縁膜１２の上面に設け、補助容量電極７を層間絶縁膜１９の上面に設け、補助容量電極７と反射層６とを、その間に層間絶縁膜１９を介在させた状態で、少なくとも一部を重ね合わせているので、補助容量電極７と反射層６との重合部により補助容量が形成されるが、補助容量電極７と反射層６とはその間に介在された層間絶縁膜１９により電気的に絶縁されており、したがって補助容量を大きくしても、消費電力が増加しないようにすることができる。また、この場合も、反射層６と画素電極５との重合部によっても補助容量が形成されるので、補助容量をさらに大きくすることができる。
【００３０】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、画素電極５（および反射層６）が列方向に直線状に配列されたストライプ配列とし、データライン３および第１の補助容量電極７ａをこの画素電極５間において列方向に直線状に形成した場合で説明したが、画素電極５を１行毎に半ピッチずつずらした、所謂、デルタ配列となしたものにも適用することが可能であり、その場合には、データライン３および第１の補助容量電極７ａは、画素電極５の各行間において、走査ライン２と平行に画素電極５の半ピッチ分延出されたジグザグ形状に形成される。また、スイッチング素子として薄膜トランジスタを用いているが、ダイオードなどの他のスイッチング素子を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１実施形態としての液晶表示装置における薄膜トランジスタ基    板側の要部の透過平面図。
【図２】図１のII−IIに沿う部分に相当する断面図。
【図３】図１のIII−IIIに沿う部分に相当する断面図。
【図４】この発明の第２実施形態としての液晶表示装置の図２同様の断面図。
【図５】同第２実施形態としての液晶表示装置の図３同様の断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  薄膜トランジスタ基板
２  走査ライン
３  データライン
４  薄膜トランジスタ
５  画素電極
６  反射層
７  補助容量電極
３１  対向基板
３２  ブラックマスク
３３  カラーフィルタ
３４  段差形成膜
３５  共通電極
３６  液晶
【図１】
2006215060.tif 000003
【図２】
2006215060.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006215060.tif 000006
【図５】
2006215060.tif 000007