(57)【要約】【課題】反射部及び透過部を利用して表示される画像の表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  液晶表示パネル１は、各画素に反射部ＰＲ及び透過部ＰＴを有し、画素の行方向に沿って配置された走査線と、画素の列方向に沿って配置された信号線と、各画素に配置された画素電極と、走査線に電気的に接続されたゲート電極１２Ｇ、信号線に電気的に接続されたソース電極１２Ｓ、及び、画素電極１３に電気的に接続されたドレイン電極１２Ｄを有するスイッチ素子１２と、スイッチ素子１２と画素電極１３との間に介在した絶縁膜１５と、を備え、絶縁膜１５には透過部ＰＴに対応した開口部ＯＰが形成され、画素電極１３とドレイン電極１２Ｄとは、開口部ＯＰを介して電気的に接続されたことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶層を保持した構成の液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射部及び透過部を有し、
画素の行方向に沿って配置された走査線と、
画素の列方向に沿って配置された信号線と、
各画素に配置された画素電極と、
前記走査線に電気的に接続されたゲート電極、前記信号線に電気的に接続されたソース電極、及び、前記画素電極に電気的に接続されたドレイン電極を有するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子と前記画素電極との間に介在した絶縁膜と、を備え、
前記絶縁膜には透過部に対応した開口部が形成され、
前記画素電極と前記ドレイン電極とは、前記開口部を介して電気的に接続されたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記ドレイン電極は、前記反射部と前記透過部との境界の少なくとも一部に延在することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記ドレイン電極は、前記境界において、前記画素電極上に配置される配向膜のラビング方向の始点側に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、外光を利用して画像を表示する反射部とバックライト光を利用して画像を表示する透過部とを一画素内に有する半透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半透過型液晶表示装置は、同一画素内において、反射電極を有する反射部と、透過電極を有する透過部とを備えている。このような半透過型液晶表示装置は、画素内の透過部を利用してバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過型液晶表示装置として機能するとともに、画素内の反射部を利用して外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射型液晶表示装置として機能する。このような構成により、消費電力を大幅に低減することができる。
【０００３】
半透過型液晶表示装置においては、反射部と透過部とでは適正なギャップ（つまりアレイ基板と対向基板との間隔）が異なる。多くの場合、反射部におけるギャップは、実質的に透過部の半分に設定される。このようなギャップ差は、画素電極の下地となる絶縁膜を利用して形成される。すなわち、絶縁膜には、透過部に対応して開口部が形成されている。反射電極は少なくとも絶縁膜上に配置され、また、透過電極は少なくとも開口部に配置される。このため、反射部と透過部とでは、実質的に絶縁膜の膜厚分のギャップ差が形成される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２９３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような半透過型の液晶表示装置においては、画素電極の下地として絶縁膜が配置されているため、画素電極とスイッチ素子とを電気的に接続するために絶縁膜を貫通するコンタクトホールが必要となる。コンタクトホールでは、反射部として適正なギャップが形成されていないため、反射電極を配置しても反射表示に寄与しない。このため、反射部にコンタクトホールを設ける構成では、コンタクトホールの大きさに応じて反射率をロスするといった課題がある。
【０００５】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、反射部及び透過部を利用して表示される画像の表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の態様による液晶表示装置は、
一対の基板間に液晶層を保持した構成の液晶表示パネルを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射部及び透過部を有し、
画素の行方向に沿って配置された走査線と、
画素の列方向に沿って配置された信号線と、
各画素に配置された画素電極と、
前記走査線に電気的に接続されたゲート電極、前記信号線に電気的に接続されたソース電極、及び、前記画素電極に電気的に接続されたドレイン電極を有するスイッチ素子と、
前記スイッチ素子と前記画素電極との間に介在した絶縁膜と、を備え、
前記絶縁膜には透過部に対応した開口部が形成され、
前記画素電極と前記ドレイン電極とは、前記開口部を介して電気的に接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、反射部及び透過部を利用して表示される画像の表示品位を改善することが可能な液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、液晶表示装置として、１画素内に外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部とバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部とを有する半透過型液晶表示装置を例に説明する。
【０００９】
図１乃至図３に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１を照明するバックライト６０と、を備えている。液晶表示パネル１は、一対の基板すなわちアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層３０を保持した構成であり、マトリクス状に配置された複数の画素ＰＸを備えている。各画素ＰＸは、反射部ＰＲと、透過部ＰＴと、を有している。バックライト６０は、液晶表示パネル１の背面側に配置されている。
【００１０】
アレイ基板１０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板１１を用いて形成されている。このアレイ基板１０は、絶縁基板１１の一方の主面に、画素ＰＸの行方向に沿って配置された複数の走査線Ｓｃ、画素ＰＸの列方向に沿って配置された複数の信号線Ｓｇ、走査線Ｓｃと信号線Ｓｇとの交差部近傍において画素ＰＸ毎に配置されたスイッチ素子１２、スイッチ素子１２に接続され画素ＰＸ毎に配置された画素電極１３、反射部ＰＲと透過部ＰＴとでの液晶層３０のギャップ差を形成するための第１絶縁膜１４及び第２絶縁膜１５、画素電極１３上に配置された配向膜１６などを備えている。
【００１１】
走査線Ｓｃと信号線Ｓｇとは、第１絶縁膜１４を介して交差している。スイッチ素子１２は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）によって構成されている。第１絶縁膜１４は、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜などの無機膜である。第２絶縁膜１５は、樹脂によって形成された有機膜である。この第２絶縁膜１５の表面には、反射表示における表示品位を改善するなどの目的で凹凸パターン１５Ｐが形成されている。
【００１２】
画素電極１３は、反射部ＰＲに対応して設けられた反射電極１３Ｒ及び透過部ＰＴに対応して設けられた透過電極１３Ｔを有している。反射電極１３Ｒは、主に第２絶縁膜１５上に配置されており、凹凸パターン１５Ｐの表面を覆っている。この反射電極１３Ｒは、アルミニウムなどの光反射性を有する導電性部材によって形成されている。透過電極１３Ｔは、主に第１絶縁膜１４上に配置されている。この透過電極１３Ｔは、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。
【００１３】
対向基板２０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板２１を用いて形成されている。この対向基板２０は、絶縁基板２１の一方の主面に、複数の画素ＰＸに共通に配置された対向電極２２、対向電極２２上に配置された配向膜２３などを備えている。対向電極２２は、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。
【００１４】
上述したような構成のアレイ基板１０と対向基板２０とは、図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で配置され、シール材によって貼り合わせられている。液晶層３０は、これらアレイ基板１０と対向基板２０との間のギャップに封入されている。
【００１５】
ところで、スイッチ素子１２は、半導体層1２ＳＣを備えている。このスイッチ素子１２は、さらに、ゲート電極１２Ｇ、ソース電極１２Ｓ、及び、ドレイン電極１２Ｄを有している。
【００１６】
ゲート電極１２Ｇは、絶縁基板１１上に配置されている。このゲート電極１２Ｇは、対応する走査線Ｓｃに電気的に接続されている（あるいは走査線と一体に形成されている）。第１絶縁膜１４は、ゲート電極１２Ｇ及び走査線Ｓｃを覆っている。半導体層１２ＳＣは、第１絶縁膜１４上に配置されている。この半導体層１２ＳＣは、例えばアモルファスシリコン薄膜によって形成されている。
【００１７】
ソース電極１２Ｓ及びドレイン電極１２Ｄは、第１絶縁膜１４上に配置されている。ソース電極１２Ｓは、半導体層１２ＳＣにコンタクトしているとともに、対応する信号線Ｓｇに電気的に接続されている（あるいは信号線と一体に形成されている）。ドレイン電極１２Ｄは、半導体層１２ＳＣにコンタクトしている。ソース電極１２Ｓ及びドレイン電極１２Ｄは、第２絶縁膜１５によって覆われている。
【００１８】
第２絶縁膜１５には、透過部ＰＴに対応して開口部ＯＰが形成されている。すなわち、画素ＰＸのほぼ半分は、第２絶縁膜１５によって覆われており、また、スイッチ素子１２などや各種配線の一部も第２絶縁膜１５によって覆われている。このような第２絶縁膜１５によって覆われた部分には、反射電極１３Ｒが配置され、反射部ＰＲとして利用可能となる。反射部ＰＲにおいては、第２絶縁膜１５上の反射電極１３Ｒと対向電極２２との間に実質的なギャップが形成される。透過部ＰＴにおいては、第１絶縁膜１４上の透過電極１３Ｔと対向電極２２との間に実質的なギャップが形成される。つまり、反射部ＰＲには、透過部ＰＴのほぼ半分程度のギャップが形成される。
【００１９】
このように、反射電極１３Ｒの下地として第２絶縁膜１５が配置される構成においては、スイッチ素子１２と画素電極１３とを電気的に接続するために第２絶縁膜１５を貫通するコンタクトホールが必要となる。しかしながら、このコンタクトホールでは、反射部ＰＲとして適正なギャップが形成されず、反射電極を配置したとしても反射表示に寄与しないため、コンタクトホールの大きさに応じて反射率のロスを生ずる。
【００２０】
そこで、この実施の形態においては、スイッチ素子１２のドレイン電極１２Ｄを透過部ＰＴに相当する開口部ＯＰまで延在させ、この開口部ＯＰを介してスイッチ素子１２と画素電極１３とを電気的に接続している。すなわち、ドレイン電極１２Ｄは、その一部が第２絶縁膜１５に形成した開口部ＯＰを介して露出するように配置されている。この開口部ＯＰに反射電極１３Ｒの一部または透過電極１３Ｔが配置された際に、露出したドレイン電極１２Ｄと接続される。
【００２１】
つまり、半透過型液晶表示装置において、透過部ＰＴの最適ギャップを形成するのに必要とされる第２絶縁膜１５に形成した開口部ＯＰを、スイッチ素子１２と画素電極１３とを接続するためのコンタクトホールとして利用している。したがって、従来のようなコンタクトホールを形成する必要がないため、反射部ＰＲの有効面積が拡大し、反射率を向上させることが可能となる。これにより、透過表示のみならず、反射表示においても画像の表示品位を改善することが可能となる。
【００２２】
ドレイン電極１２Ｄは、ソース電極１２Ｓや信号線Ｓｇなどと同様に遮光性を有する金属材料（例えばチタン（Ｔｉ）／アルミニウム（Ａｌ）／チタン（Ｔｉ）の積層体や、モリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）の積層体など）によって形成されている。
【００２３】
このため、ドレイン電極１２Ｄが開口部ＯＰに必要以上に延在することは、透過部ＰＴの開口率の低下を招くため、好ましくない。したがって、ドレイン電極１２Ｄは、画素電極１３とコンタクト可能な程度に開口部ＯＰを介して露出するように配置されることが望ましい。
【００２４】
このようなドレイン電極１２Ｄは、反射部ＰＲと透過部ＰＴとの境界ＢＤの少なくとも一部に延在することが望ましい。すなわち、図２に示した例のように、開口部ＯＰがほぼ矩形状に形成された場合には、ドレイン電極１２Ｄは、反射部ＰＲと透過部ＰＴとの境界（すなわち開口部ＯＰを規定する第２絶縁膜１５のエッジ）ＢＤに沿って４辺に延在している。つまり、ドレイン電極１２Ｄは、開口部ＯＰを囲むようにドーナツ上に配置されており、第２絶縁膜１５からその一部が露出している。露出したドレイン電極１２Ｄは、反射電極１３Ｒまたは透過電極１３Ｔと接続されている。
【００２５】
一方で、配向膜１６は、反射電極１３Ｒ及び透過電極１３Ｔの上に配置されている。この配向膜１６は、所定の手法によりラビング処理される。このラビング処理において、反射部ＰＲと透過部ＰＴとの段差部分にラビング部材が十分に入り込まず、この段差部分を覆う配向膜１６のラビング処理が不十分となることがある。このような場合、段差部分で液晶分子の配向不良が発生し、反射電極１３Ｒによって覆われていない部分（つまり透過電極１３Ｔのみの部分）では、バックライト６０からのバックライト光が抜けてしまう。
【００２６】
このように、遮光性を有するドレイン電極１２Ｄが第２絶縁膜１５のエッジに配置された構成例においては、反射部ＰＲと透過部ＰＴとの段差部分における非配向領域を遮光することが可能となる。このため、透過表示におけるコントラストを向上することが可能となる。
【００２７】
なお、図２に示した例では、開口部ＯＰがほぼ矩形状の場合について説明したが、円形状や楕円形状の場合であっても、境界ＢＤの全周にわたってドレイン電極１２Ｄを配置することで同様の効果が得られる。
【００２８】
ドレイン電極１２Ｄは、図２に示した例のように、必ずしも境界ＢＤの全体にわたって延在している必要はない。すなわち、ドレイン電極１２Ｄは、境界ＢＤにおいて、配向膜１６のラビング方向の始点側のみに配置しても良い。例えば、図４に示すように、開口部ＯＰが走査線Ｓｃと略平行な方向に延びる一対の短辺と信号線Ｓｇと略平行な方向に延びる一対の長辺とを有するようなく形状である場合に、ラビング方向Ａが走査線Ｓｃ及び信号線Ｓｇと交差するような方向に設定されているとき、ドレイン電極１２Ｄは、ラビング方向Ａの始点側となる境界ＢＤの２辺にわたって延在している。つまり、ドレイン電極１２Ｄは、開口部ＯＰを規定する長辺の１つと短辺の１つの上に配置されており、第２絶縁膜１５からその一部が露出している。露出したドレイン電極１２Ｄは、反射電極１３Ｒまたは透過電極１３Ｔと接続されている。
【００２９】
ラビング処理においては、ラビング方向Ａの始点側における反射部ＰＲと透過部ＰＴとの段差部分にラビング部材が入り込みにくい一方で、ラビング方向Ａの終点側における段差部分には比較的ラビング部材が入りやすい。このため、ラビング方向Ａの終点側と比較して始点側の段差部分を覆う配向膜１６のラビング処理が不十分となりやすい。
【００３０】
このため、遮光性を有するドレイン電極１２Ｄがラビング方向の少なくとも始点側の第２絶縁膜１５のエッジに配置された構成であれば、非配向領域となりやすい領域を遮光することが可能となり、透過表示におけるコントラストを向上することが可能となる。
【００３１】
以上説明したように、この実施の形態によれば、一画素内に反射部及び透過部を有する半透過型の液晶表示装置であって、反射部と透過部とのギャップ差を形成するのに利用される絶縁膜がスイッチ素子と画素電極との間に介在する構成において、画素電極とドレイン電極とは、透過部に対応して絶縁膜に形成された開口部を利用して電気的に接続されている。このため、反射部として利用可能な面積が拡大し、反射率を向上することが可能となる。
【００３２】
また、遮光性を有するドレイン電極を反射部と透過部との境界の少なくとも一部に延在している。このため、境界付近の配向不良に伴う光抜けを防止することが可能となり、透過表示のコントラストを改善することが可能となる。
【００３３】
したがって、反射部及び透過部を利用して表示される画像の表示品位を改善することが可能となる。
【００３４】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの一画素の構成を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示した液晶表示パネルをＡ−Ａ線で切断したときの断面構造を概略的に示す図である。
【図４】図４は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの一画素の他の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
ＰＸ…画素  ＰＲ…反射部  ＰＴ…透過部  Ｓｃ…走査線  Ｓｇ…信号線  ＯＰ…開口部  ＢＤ…境界  １…液晶表示パネル  １０…アレイ基板  １１…絶縁基板  １２…スイッチ素子  1２ＳＣ…半導体層  １２Ｇ…ゲート電極  １２Ｓ…ソース電極  １２Ｄ…ドレイン電極  １３…画素電極  １３Ｒ…反射電極  １３Ｔ…透過電極  １４…第１絶縁膜  １５…第２絶縁膜  １５Ｐ…凹凸パターン  １６…配向膜  ２０…対向基板  ２１…絶縁基板  ２２…対向電極  ２３…配向膜  ３０…液晶層  ６０…バックライト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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