(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス型液晶表示装置において、データライン等による反射光の干渉を抑止し、ＬＣＤパネルに虹状のむらが生じるのを防止する。【解決手段】アクティブマトリクス型液晶表示装置において、距離的に周期性を有して配置されている構成要素、例えば、データライン１０、ゲートライン２０、補助容量ライン３０、能動層６１については、これらの表面に入射する外光による反射による反射光の干渉が生じ、虹状の表示むらが発生する。これらの表面に、複数の凹部及び凸部が形成し、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないようにすることで、反射光の干渉をなくす。距離的に周期性を有して配置されている構成要素の全てにそのような複数の凹部及び凸部を形成することが好ましいが、少なくとも１つの構成要素にそのような複数の凹部及び凸部を形成してもよい。【選択図】図３
2006010801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素と、複数のゲートラインと、前記複数のゲートラインと交差する方向に配置された複数のドレインラインと、複数の補助容量ラインと、を備え、
各画素は、絶縁性基板上に配置され、前記ゲートラインからの画素選択信号に応じて導通する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを通して前記ドレインラインからの表示信号が供給される画素電極と、
前記薄膜トランジスタの能動層と前記補助容量ラインとが容量絶縁層を介して重畳されて形成され、前記画素電極に供給される表示信号を保持する補助容量素子と、
前記画素電極と対向して配置された共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極の間に封入された液晶と、を備え、
前記ゲートライン、前記ドレインライン、前記補助容量ライン、若しくは前記薄膜トランジスタの能動層のように距離的に周期性を持って配置された構成要素のうち、少なくともいずれかの構成要素の表面に複数の凹部及び凸部が形成され、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項２】
前記互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔が０μｍより大きく、１０μｍ以下の範囲に分布していることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項３】
前記凸部の高さと凹部の深さは前記表面の平均的な高さを基準として±１μｍの範囲に分布していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項４】
互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔は、正規分布を成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項５】
前記凹部と凸部の高低差は正規分布を成していることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項６】
複数の画素と、複数のゲートラインと、前記複数のゲートラインと交差する方向に配置された複数のドレインラインと、複数の補助容量ラインと、を備え、
各画素は、絶縁性基板上に配置され、前記ゲートラインからの画素選択信号に応じて導通する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを通して前記ドレインラインからの表示信号が供給される画素電極と、
前記薄膜トランジスタの能動層と前記補助容量ラインとが容量絶縁層を介して重畳されて形成され、前記画素電極に供給される表示信号を保持する補助容量素子と、
前記画素電極と対向して配置された共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極の間に封入された液晶と、を備えるアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法であって、
前記ゲートライン、前記ドレインライン、前記補助容量ライン、若しくは前記薄膜トランジスタの能動層のように距離的に周期性を持って配置された構成要素のうち、少なくともいずれかの構成要素が形成される下地層を多数の粒子を用いて研磨して複数の凹部及び凸部を形成し、その後、前記下地層の上に、その構成要素を形成することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
複数の画素と、複数のゲートラインと、前記複数のゲートラインと交差する方向に配置された複数のドレインラインと、複数の補助容量ラインと、を備え、
各画素は、絶縁性基板上に配置され、前記ゲートラインからの画素選択信号に応じて導通する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを通して前記ドレインラインからの表示信号が供給される画素電極と、
前記薄膜トランジスタの能動層と前記補助容量ラインとが容量絶縁層を介して重畳されて形成され、前記画素電極に供給される表示信号を保持する補助容量素子と、
前記画素電極と対向して配置された共通電極と、
前記画素電極と前記共通電極の間に封入された液晶と、を備えるアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法であって、
前記ゲートライン、前記ドレインライン、前記補助容量ライン、若しくは前記薄膜トランジスタの能動層のように距離的に周期性を持って配置された構成要素のうち、少なくともいずれかの構成要素を形成した後、その表面を多数の粒子を用いて研磨して複数の凹部及び凸部を形成することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリクス型液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（以下ＬＣＤという）は、薄型で低消費電力であるという特徴を備え、現在コンピュータのモニターや、携帯電話等の携帯情報機器のモニターとして広く用いられている。ＬＣＤには、透過型ＬＣＤと反射型ＬＣＤとがある。透過型ＬＣＤは、液晶に電圧を印加するための画素電極として透明電極を用い、ＬＣＤパネルの後方にバックライト光源を配置し、このバックライトの透過光量をＬＣＤパネルで制御することで周囲が暗くても明るい表示ができる。しかし、常にバックライト光源を点灯して表示を行うため、消費電力が大きいこと、また昼間の屋外のように外光が強い環境では、十分なコントラストが確保できない特性がある。
【０００３】
一方、反射型ＬＣＤでは、太陽光や室内灯などの外光を光源として用い、ＬＣＤパネルに入射するこれらの外光を、観察面側の基板に形成した反射層から成る画素電極によって反射する。そして、液晶に入射し、反射電極で反射された光のＬＣＤパネルからの射出光量を画素毎に制御することで表示を行う。この反射ＬＣＤは、光源として外光を用いるため、外光がない環境では表示を行えないが、透過型ＬＣＤと異なり、光源による消費電力がなく低消費電力であり、また外光が強い環境で十分なコントラストが得られるという特性がある。
【０００４】
近年、透過機能と反射機能の両方を併せ持ち、周囲が明るい環境でも暗い環境でも見やすいＬＣＤとして半透過型ＬＣＤが開発されている。この半透過型ＬＣＤでは、１つの画素内で、透過機能を実現するためにＩＴＯなどの透明電極を用い、反射機能を実現するためにＡｌなど反射特性の良い反射電極を用いる。
【０００５】
上述のように、反射型ＬＣＤ、半透過型ＬＣＤは反射層から成る画素電極を備えているが、外光を色々な方向に散乱させ、反射電極での鏡面反射を防止するために、画素電極の表面にマスクを用いて複数の凹部及び凸部を形成したものが知られている。
【特許文献１】特開平５−３２５５８６号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述の透過型ＬＣＤ、反射型ＬＣＤ、半透過型ＬＣＤのいずれにおいても、表示信号が供給されるデータラインや画素毎に設けられた薄膜トランジスタを選択するための画素選択信号が供給されるゲートライン等は一定間隔を持って複数本配置されている。即ち、データラインやゲートラインは距離的な周期性を有しており、しかもそれらの表面は鏡面であるために、パネル面へ入射する外光がこれらの表面で反射されると、反射光同士が干渉して、虹状の表示むらが生じるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の画素と、複数のゲートラインと、前記複数のゲートラインと交差する方向に配置された複数のドレインラインと、複数の補助容量ラインと、を備え、各画素は、絶縁性基板上に配置され、前記ゲートラインからの画素選択信号に応じて導通する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを通して前記ドレインラインからの表示信号が供給される画素電極と、前記薄膜トランジスタの能動層と前記補助容量ラインとが容量絶縁層を介して重畳されて形成され、前記画素電極に供給される表示信号を保持する補助容量素子と、前記画素電極と対向して配置された共通電極と、前記画素電極と前記共通電極の間に封入された液晶と、を備え、前記ゲートライン、前記ドレインライン、前記補助容量ライン、若しくは前記薄膜トランジスタの能動層のように距離的に周期性を持って配置された構成要素のうち、少なくともいずれかの構成要素の表面に複数の凹部及び凸部が形成され、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記ゲートライン、前記ドレインライン、前記補助容量ライン、若しくは前記薄膜トランジスタの能動層のように距離的に周期性を持って配置された構成要素のうち、少なくともいずれか構成要素の表面に複数の凹部及び凸部が形成され、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないため、その構成要素の表面による反射光の干渉が抑止されるので、ＬＣＤパネルに虹状のむらが生じるのが防止され、表示品位を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の第１の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置ついて、図面を参照しながら説明する。図１は、このアクティブマトリクス型液晶表示装置の４画素の等価回路である。図２の図１の画素のパターンレイアウト図である。図１、図２では４つの画素を示しているが、実際には多数の画素が行及び列のマトリクスに配置されて画素領域を形成している。
【００１０】
複数のデータライン１０は互いに一定間隔を有して列方向に延び、複数のゲートライン２０はこれと交差する行方向に互いに一定間隔を有して延びている。これらのデータライン１０、ゲートライン２０の表面には、後述するように、複数の凹部及び凸部が形成され、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないものである。
【００１１】
また、各画素は、データライン１０とゲートライン２０に接続された、画素選択用の薄膜トランジスタ１１（以下、ＴＦＴ１１と称する）を備えている。ゲートライン２０に出力される画素選択信号に応じてＴＦＴ１１がオンすると、データライン１０からこのＴＦＴ１１を介して表示データが液晶１２の画素電極１４に供給される。液晶１２を介して画素電極１４と対向する共通電極１４（対向電極とも呼ばれる）には共通電圧Ｖｃｏｍが供給されている。
【００１２】
また、前記画素選択信号に応じてＴＦＴ１１が選択されて表示データが画素に書き込まれてから次にＴＦＴ１１が再び選択されるまでの期間、画素に書き込まれた表示データを確実に保持することが必要であるため、補助容量素子１３が設けられている。補助容量素子１３の第１の端子１３ａはＴＦＴ１１のソース領域６１ｓ及び画素電極１４に接続され、その第２の端子１３ｂは補助容量ライン３０に接続されている。補助容量ライン３０には一定の電圧Ｖｓｃが供給されている。補助容量ライン３０もゲートライン２０と同一方向に、互いに一定間隔を有して複数本配置されている。そして、補助容量ライン３０の表面には、複数の凹部及び凸部が形成され、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないものである。
【００１３】
図３は、図２のＸ−Ｘ線に沿った位置での画素の断面構造を示している。この画素は、反射型ＬＣＤの画素であり、第１の絶縁性基板１００と第２の絶縁性基板２００の間に液晶１２が封入された構成を備え、第１基板１００上にＴＦＴ１１、アルミニウム層等の反射層から成る画素電極１４が配置されている。
【００１４】
第１の絶縁性基板１００と対向配置される第２の絶縁性基板２００には共通電圧Ｖｃｏｍの印加される共通電極１５、カラーフィルター層５０が形成されている。そして、画素電極１４と、液晶１２を挟んで対向する共通電極１５との間に印加する電圧により液晶１２を駆動する。
【００１５】
以下、この断面構造についてさらに詳しく説明する。第１の絶縁性基板１００上には、ＴＦＴ１１が形成され、ゲート電極２０ａが能動層６１より上層に位置する、いわゆるトップゲート型ＴＦＴである。ＴＦＴ１１の能動層６１はポリシリコンから成り、第１の基板１００上にパターニングされる。この能動層６１を覆ってゲート絶縁層６２が形成され、ゲート絶縁層６２上にはゲートライン２０の一部であるゲート電極２０ａが形成されている。ゲート電極２０ａの下方の能動層６１の部分はＴＦＴ１１のチャネル領域６１ｃであり、このチャネル領域６１ｃを挟む両側に、不純物が注入されたドレイン領域６１ｄ及びソース領域６１ｓが形成されている。能動層６１のドレイン領域６１ｄは、ゲート電極２０ａを覆って形成される層間絶縁層６５に形成されたコンタクトホールＨ１に埋め込まれた接続用金属層を介し、データライン１０に接続されている。
【００１６】
また、データライン１０を覆って平坦化絶縁層７０が形成されており、能動層６１のソース領域６１ｓは、この平坦化絶縁層７０の上に形成された反射層から成る画素電極１４と、コンタクトホールＨ２に埋め込まれた接続用金属層を介して接続されている。
【００１７】
能動層６１のソース領域６１ｓは、更に、各画素に設けられる補助容量素子１３の第１の端子１３ａを兼用しており、図２に示すように、画素電極１４とのコンタクト領域から更に補助容量ライン３０と重畳する領域に延びている。補助容量素子１３の第２の端子１３ｂは補助容量ライン３０と一体化されており、ゲート電極２０ａと同層で同じ工程で形成される。補助容量ライン３０は、ゲート電極２０ａ、ゲートライン２０とは、所定の間隙をあけて別の領域に形成されている。補助容量素子１３の容量絶縁膜はゲート絶縁層６２が兼用している。
【００１８】
画素電極１４上、及び平坦化絶縁層７０上には液晶１２を配向させるための第１の配向膜８１が形成されている。また、画素電極１４と液晶１２を介して対向する共通電極１５の下にも液晶１２を配向させるための第２の配向膜８２が形成されている。
【００１９】
上述したアクティブマトリクス型液晶表示装置において、距離的に周期性を有して配置されている構成要素、例えば、データライン１０、ゲートライン２０、補助容量ライン３０、能動層６１については、これらの表面に入射する外光による反射による反射光の干渉が生じ、虹状の表示むらが発生する。そこで、これらの表面に、複数の凹部及び凸部が形成し、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないようにすることで、反射光の干渉をなくし、虹状の表示むらの発生を防止することができる。距離的に周期性を有して配置されている構成要素の全てにそのような複数の凹部及び凸部を形成することが好ましいが、少なくとも１つの構成要素にそのような複数の凹部及び凸部を形成しても干渉防止の効果がある。
【００２０】
なお、反射型ＬＣＤにおいては補助容量ライン３０、能動層６１は反射層から成る画素電極１４の下層に配置される部分があるため、この部分は画素電極１４によって外光の入射が遮られるため、そのような複数の凹部及び凸部を形成しても効果はないが、透過型ＬＣＤにおいては、画素電極１４は透明電極で形成されるため、外光が遮られずに、補助容量ライン３０、能動層６１に入射される部分が増加する。したがって、補助容量ライン３０、能動層６１にそのような複数の凹部及び凸部を形成することは透過型ＬＣＤにおいて特に効果的である。
【００２１】
図４は、データライン１０の表面に形成された複数の凹部及び凸部を拡大して示した断面図である。この断面図はデータライン１０の任意方向の断面図である。上述の他の構成要素についてもこれと全く同様である。
【００２２】
互いに隣接する凸部の間隔Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・及び、互いに隣接する凹部の間隔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・には距離的な周期性がない。即ち、これらの間隔は全く不規則であり、短距離的な規則性及び長距離的な規則性がないものである。この点は他のすべての画素の画素電極１４についても同じである。
【００２３】
これにより、太陽光などの外光はこのデータライン１０によって不規則に反射されるため、反射光の同士の干渉が抑止され、ＬＣＤパネルに虹状のむらが生じることが防止される。また、互いに隣接する凸部の間隔Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・、及び互いに隣接する凹部の間隔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・は０μｍより大きく、１０μｍ以下の範囲に分布していることが好ましい。また、凸部の高さｈと凹部の深さｄはデータライン１０の表面の平均的な高さＨａｖを基準として±１μｍの範囲に分布していることが好ましい。
【００２４】
ここで、凸部の高さｈはデータライン１０の表面の平均的な高さＨａｖを基準とした高さであり、凹部の深さｄは、データライン１０の表面の平均的な高さＨａｖを基準とした深さである。さらに互いに隣接する凸部の間隔Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・及び互いに隣接する凹部の間隔Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・は、正規分布をなしていることが好ましい。
【００２５】
上記のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法は、例えばデータライン１０については、アルミニウム等の金属をスパッタして金属層を形成し、この金属層の表面を多数の粒子（例えば、酸化セリウムの微粒子）を用いて粒子研磨することによって複数の凹部及び凸部を形成する。この粒子研磨によれば、距離的な周期性がない複数の凹部及び凸部が形成される。その後、粒子研磨された金属層のパターニングを行い、データライン１０を形成する。ゲートライン２０、補助容量ライン２０、能動層６１については、構成材料はデータライン１０とは相違しても、これらの表面に粒子研磨を行う点では全く同じである。
【００２６】
上記のアクティブマトリクス型液晶表示装置の他の製造方法は、これらの構成要素の下地層を多数の粒子（例えば、酸化セリウムの微粒子）を用いて粒子研磨することによって複数の凹部及び凸部を形成し、その後、この下地層の上に構成要素を形成することである。これにより、下地層の形状が反映されて、構成要素の表面にも距離的な周期性がない複数の凹部及び凸部が形成される。例えば、データライン１０については、下地層である層間絶縁層６５の表面を粒子研磨し、その後、アルミニウム等の金属をスパッタして金属層を形成し、その後、粒子研磨された金属層のパターニングを行い、データライン１０を形成すればよい。
【００２７】
次に本発明の第２の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置ついて、図面を参照しながら説明する。第１の実施形態では反射型ＬＣＤ、透過型ＬＣＤについて説明したが、本実施形態は半透過型ＬＣＤに関するものである。図５はこのアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素のレイアウトパターン図であり、図６は図５のＹ−Ｙ線に沿った位置での画素の断面構造を示している。なお、アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素の等価回路図は図１に示したものと同じである。
【００２８】
このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、１つの画素内に反射領域と透過領域を備えている。反射領域は反射型ＬＣＤとして機能し、透過領域は透過型ＬＣＤとして機能する。本実施形態を第１の実施形態と比較すると、画素電極１４の構造が互いに異なっている。本実施形態の画素電極１４は、反射層から成る反射電極１４ａと透明電極１４ｂで構成され、反射領域では、反射電極１４ａが平坦化絶縁層７０上に形成され、その上にＩＴＯのような透明導電層から成る透明電極１４ｂが形成されている。この透明電極１４ｂは反射領域から透過領域の平坦化絶縁層７０上に延びるように形成されている。
【００２９】
この半透過型ＬＣＤにおいても、距離的に周期性を有して配置されている構成要素、例えば、データライン１０、ゲートライン２０、補助容量ライン３０、能動層６１を備えているため、これらの表面に入射する外光による反射による反射光の干渉が生じ、虹状の表示むらが発生する。
【００３０】
そこで、これらの表面に、複数の凹部及び凸部が形成し、互いに隣接する凸部の間隔及び互いに隣接する凹部の間隔に距離的な周期性がないようにすることで、反射光の干渉をなくし、虹状の表示むらの発生を防止することができる。距離的に周期性を有して配置されている構成要素の全てにそのような複数の凹部及び凸部を形成することが好ましいが、少なくとも１つの構成要素にそのような複数の凹部及び凸部を形成しても干渉防止の効果がある。その製造方法については第１の実施形態で説明した方法と全く同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の４画素の等価回路である。
【図２】図２の図１の画素のパターンレイアウト図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿った位置での画素の断面図である。
【図４】画素電極１４の表面付近の拡大断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素のパターンレイアウト図である。
【図６】図６のＹ−Ｙ線図２のＸ−Ｘ線に沿った位置での画素の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  データライン      １１  ＴＦＴ          １２  液晶      １３  補助容量素子
１３ａ  第１の端子      １３ｂ  第２の端子    １４  画素電極
１４ａ  反射電極        １４ｂ  透明電極      １５  共通電極
２０  ゲートライン      ２０ａ  ゲート電極    ３０  補助容量ライン
５０  カラーフィルター層      ６１  能動層              ６１ｄ  ドレイン領域
６１ｃ  チャネル領域        ６１ｓ  ソース領域            ６２  ゲート絶縁層
６５  層間絶縁層              ７０  平坦化絶縁層          ８１  第１の配向膜
８２  第２の配向膜          １００  第１の絶縁性基板    ２００  第２の絶縁性基板
【図１】
2006010801.tif 000003
【図２】
2006010801.tif 000004
【図３】
2006010801.tif 000005
【図４】
2006010801.tif 000006
【図５】
2006010801.tif 000007
【図６】
2006010801.tif 000008