(57)【要約】【課題】  画素電極がソースバス配線と重なる部分における静電容量を低減する構造にして、画面品質の向上を図った反射型ないしは半透過型の液晶表示装置を提供すること。【解決手段】  凹凸構造３５を有する反射層２２が形成された液晶表示装置において、画素電極ないしは前記反射層２２が基板上のソースバス配線２３と重なる領域は凹凸構造のないほぼ平坦層で形成されているようにする。  この場合、前記平坦層は、前記画素電極ないしは反射層２２を構成する凹凸構造３５の凸部頂点３７の高さで形成されていることが好ましい。【選択図】        図２
2005242133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸構造を有する反射層が形成された液晶表示装置において、画素電極ないしは前記反射層が基板上のソースバス配線と重なる領域に、凹凸構造のないほぼ平坦層が画素電極ないしは前記反射層で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記平坦層は、前記画素電極ないしは反射層を構成する凹凸構造の凸部頂点の高さで形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記平坦層は前記ソースバス配線に添って形成され、ソースバス配線の両端部を除く平坦部上には画素電極及び反射層が形成されていないことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
反射部と透過部とを有する凹凸構造を有する半透過型反射層が形成された液晶表示装置において、画素電極ないしは前記半透過型反射層が基板上のソースバス配線と重なる領域に、凹凸構造のないほぼ平坦層が画素電極ないしは前記半透過型反射層で形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
前記平坦層は、前記画素電極ないしは半透過型反射層を構成する凹凸構造の凸部頂点の高さで形成されていることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記平坦層は前記ソースバス配線に添って形成され、ソースバス配線の両端部を除く平坦部上には画素電極及び半透過型反射層が形成されていないことを特徴とする請求項４又は５記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの入射光を反射することによって表示を行う液晶表示装置に係り、特に基板配線と画素電極間の静電容量を低減する構造にして、画面品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。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置としては、外部から入射した光を反射させて表示を行うようにした反射型液晶表示装置、或は１つの表示画素に外光を反射する反射部とバックライトからの光を透過する透過部とを形成し、反射型と透過型との両方の機能を併せ持った液晶表示装置、いわゆる半透過型液晶表示装置が知られている。前者の装置は、バックライトが不要であるため消費電力が低く、薄型・軽量化が可能になっている。また、後者の装置は、周囲が暗いときバックライトからの透過部を透過する光を利用して画像表示を行い、外光が暗いときは、透過部を透過する光と反射部により反射した外光とを利用して画像表示を行い、外光が明るいときは、反射部により反射した外光により画像を表示しているため、外光の明るさに拘わらず、常に優れた画像表示が可能になり、しかも、常時、バックライトを点灯する必要がないので、消費電力を大幅に低減させることができるという特徴を備えている。（例えば、特許文献１、２参照。）。  
【０００３】
図５、６は、上記特許文献１に記載された反射型液晶表示装置を示し、図５は、アクティブマトリクス方式に用いられる基板の平面図、図６は図５の切断線Ｘ−Ｘに沿った断面図である。
【０００４】
この反射型液晶表示装置１０Ａは、図６に示すように、液晶層を介在して対向配置された一対の基板を備え、一方の基板１２には、アクティブ素子として薄膜トランジスター（以下、ＴＦＴという）１１が搭載されている。この基板１２は、図５、６に示すように、その基板上に複数のゲートバス配線１３が互いに平行に設けられ、このゲートバス配線１３からは、ゲート電極１４が分岐され、基板１２上の全面がゲート絶縁膜１５で覆われている。ゲート電極１４の上方のゲート絶縁膜１５上には、アモルファス−Ｓｉなどからなる半導体層１６が形成され、この半導体層１６の両端部にアモルファス−Ｓｉなどからなるコンタクト層１７が形成され、一方のコンタクト層１７上にはソース電極１８が重畳形成され、他方のコンタクト層１７上には、ドレイン電極１９が重畳されている。ソース電極１８には、ゲートバス配線１３とゲート絶縁膜１５を挟んで交差するようにしてソースバス配線２３が接続されている。そして、ゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、半導体層１６、コンタクト層１７、ソース電極１８及びドレイン電極１９でＴＦＴ１１を構成している。
【０００５】
この反射型液晶表示装置１０Ａには、更に、表面に複数の凸部２０ａを有する有機絶縁膜２０が形成され、この有機絶縁膜２０はドレイン電極１９上にコンタクトホール２１を有すると共に、この有機絶縁膜２０上には凹凸形状を有する反射電極２２が形成され、この反射電極２２はコンタクトホール２１を介してドレイン電極１９と接続されている。
【０００６】
この構成によると、外部から入射した光を凹凸形状を有するの反射電極２２でランダムに反射させて見やすい表示を行うことができる。
【０００７】
また、図７、８は、上記特許文献２に記載された半透過型液晶表示装置であって、図７はアクティブマトリクス方式に用いられる基板の平面図、図８は図７基板の断面図である。
【０００８】
この半透過型液晶表示装置は、画素３８の反射層３３が凹凸形状に形成され、この凹凸構造３５を有する凸部の頂点（頂部）３７を含む領域に透過部３６が形成され、この凸部の頂点３７は平坦構造になっている。この平坦な頂点３７は、外光を鏡面的に反射するため反射率の向上には寄与しないようになっている。この凹凸構造によると、凹凸構造３５の凸部の頂点３７がほぼ平坦になっているため、凸部の頂点３７を含む領域を透過部３６とすることで、バックライトの光を透過させて透過型液晶表示装置として使用できると共に、反射層３３を有するので、反射型としても使用できる。なお、図中、符号２５は基板、２６は第１絶縁層、２７は第２絶縁層、２８はアモルファス−Ｓｉ層、２９ａは第１コンタクト層、２９ｂは第２コンタクト層、３０は透明電極、３１はゲートバス配線、３２はソースバス配線、３４はコンタクトホールである。
【０００９】
ところが、これらの液晶表示装置は何れも、図５、７に見られるように、ゲートバス配線１３、３１及びソースバス配線２３、３２上には、凹凸構造を有した反射層（画素電極）が形成されたものになっている。
【００１０】
ゲートバス配線及びソースバス配線上に凹凸構造を有した画素電極が形成されると、ゲートバス配線及びソースバス配線と反射層の上に形成された画素電極との間に所定の静電容量が存在することになる。
【００１１】
この静電容量が所定値以上になると、液晶パネルの駆動時に表示画面にフリッカが発生し、画像品質低下の要因になることが判明した。そこで、このフリッカ防止対策として、上記特許文献２に記載された液晶表示装置では、ゲートバス配線或はソースバス配線と重なる領域における凹凸構造を工夫してフリッカの発生を防止するようにしている。
【特許文献１】特開平１０−３１９４２２号（図２７、２８、［００１１］）
【特許文献２】特開２００１−７５０９１号（図１、２、［００５８］、［００８５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、このような液晶表示装置は、表示画面にこのフリッカとは別に、クロストークが発生していることが判明した。このクロストークは、特に、白表示の背景画面に黒表示がされた場合、この黒表示の周辺に発生することが分った。そして、フリッカとクロストークとは、それぞれ発生するメカニズムが違っている。すなわち、フリッカは、一定の対向電極電圧に対して、画素電極電圧が交流駆動であるため、所定の周期（例えば、６０Ｈｚ）で±の極性が交互に切り替り、画素電極電圧が変化した場合に発生し、この画素電極電圧の変化は、ゲートバス配線の駆動端子に近い側では発生せず、駆動端子から遠い側で発生する。
【００１３】
これに対して、クロストーク発生のメカニズムは、以下によるものと考えられる。図９は、例えば図５〜８で構成された液晶表示画面において、クロストークが発生する画面を示している。図９に示すように、白背景に黒の画面が表示された場合に、白背景領域内をポイントＧ、黒画面の上下、すなわちソースバス配線側における領域内をポイントＨとすると、各ポイントＧ、Ｈにおける電圧波形は、図１０に示すようになっている。
【００１４】
この図１０に示すように、ＴＦＴのゲートに信号が加えられると、ＴＦＴが駆動され、書き込みが開始される。なお、このときの電位は、補助電極容量により所定期間維持される。（図１０（ａ）参照。）。そして、この書き込み期間に画素に書き込まれる白表示用の電位は、対向電極電位Ｖcomの振幅（図１０（ｂ）参照。）に合わせて保持期間中は上下している。
【００１５】
この状態において、ポイントＧ、Ｈにおけるソースバス配線及び画素電極に印加される電圧波形を観察すると、ポイントＧ部分のソースバス配線には、次の書き込み期間が来るまで常に白表示の電圧が印加され、このポイントＧ部分のソース電位は、次の書き込み期間が来るまで同じ振幅で上下している。（図１０（ｃ）、（ｄ）参照。）。
【００１６】
一方、ポイントＨ部分のソースバス配線には、途中に黒表示用の電圧が印加されると、ポイントＨ部分のソース電位は、ソースバス配線に黒表示用電圧が印加されている間、振幅が変化することになる。（図１０（ｅ）参照。）。
【００１７】
この結果、画素に書き込まれる電位の実効値がポイントＧとＨで異なり、差分ΔＶが発生し、この差分ΔＶが輝度の差として表れクロストローク発生の原因となる。（図１０（ｆ）参照。）。
【００１８】
本発明の発明者は、このフリッカ及びクロストークの発生メカニズムの違いを解析して、クロストークの原因を探求し、その原因がゲートバス配線及びソースバス配線と画素電極間の静電容量のうち、特に、ソースバス配線と画素電極との間で形成される静電容量がクロストークの原因になることを突き止め、本発明を完成するに至ったものである。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、画素電極がソースバス配線と重なる部分における静電容量を低減する構造にして、画面品質の向上を図った反射型ないしは半透過型の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】
【００２０】
前記目的を達成するために、本願の請求項１に係る液晶表示装置の発明は、凹凸構造を有する反射層が形成された液晶表示装置において、画素電極ないしは前記反射層が基板上のソースバス配線と重なる領域に、凹凸構造のないほぼ平坦層画素電極ないしは前記反射層が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１記載の液晶表示装置の発明において、前記平坦層は、前記画素電極ないしは反射層を構成する凹凸構造の凸部頂点の高さで形成されていることを特徴とする。
【００２２】
また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の液晶表示装置の発明において、前記平坦層は前記ソースバス配線に添って形成され、両端部を除く前記平坦部上には画素電極及び反射層が形成されていないことを特徴とする。
【００２３】
更に、本願の請求項４に係る液晶表示装置の発明は、反射部と透過部とを有する凹凸構造を有する半透過型反射層が形成された液晶表示装置において、画素電極ないしは前記半透過型反射層が基板上のソースバス配線と重なる領域に、凹凸構造のないほぼ平坦層の画素電極ないしは前記半透過型反射層がで形成されていることを特徴とする。
【００２４】
また、本願の請求項５に係る発明は、請求項４記載の液晶表示装置の発明において、前記平坦層は、前記画素電極ないしは半透過型反射層を構成する凹凸構造の凸部頂点の高さで形成されていることを特徴とする。
【００２５】
また、本願の請求項６に係る発明は、請求項４又は５記載の液晶表示装置の発明において、前記平坦層は前記ソースバス配線に添って形成され、ソースバス配線の両端部を除く前記平坦部上には画素電極及び半透過型反射層が形成されていないことを特徴とする。  
【発明の効果】
【００２６】
本願の請求項１記載の発明によれば、ソースバス配線と画素電極間の静電容量値を低減できるので、クロストークの発生を防止でき、画面品質の向上を図ることができる。
【００２７】
更に詳述すると、図３は１画素における等価回路を示しており、この回路においてクロストークの原因となる差分ΔＶは、以下の式（１）で表わすことができる。
【００２８】
ΔＶ＝Ｃsd×Ｖcom÷（Ｃ1c＋Ｃst＋Ｃsd）・・・・・・・・・(1)
但し、
Ｃst：補助電極容量
Ｃsd：ソースドレイン間容量
Ｃ1c：液晶容量
この式（１）から、ソースドレイン間の容量Ｃsdが小さくなれば、差分ΔＶが小さくなることがわかる。
【００２９】
したがって、ソースバス配線と画素電極との距離が離れれば、ソースドレイン間容量のＣsdが減少するから、結果として、ΔＶが小さくなり、クロストークを低減することができる。
【００３０】
また、本願の請求項２記載の発明によれば、ソースバス配線と画素電極間の距離がより長くなり、両者間の静電容量値を更に低減できるので、クロストークの発生を防止でき、より画面品質が向上する。
【００３１】
また、本願の請求項３記載の発明によれば、ソースバス配線と画素電極間の距離が更に長くなり、両者間の静電容量値が低減できるので、クロストークの発生を防止でき、更に画面品質が向上する。
【００３２】
また、本願の請求項４記載の発明によれば、前記請求項１に記載の発明と同様に、ソースバス配線と画素電極間の静電容量値を低減できるので、クロストークの発生を防止でき、半透過型液晶表示装置における画面品質の向上を図ることができる。
【００３３】
また、本願の請求項５記載の発明によれば、前記請求項２に記載の発明と同様に、ソースバス配線と画素電極間の距離がより長くなり、両者間の静電容量値をより低減できるので、クロストークの発生を防止でき、より画面品質が向上する。
【００３４】
また、本願の請求項６記載の発明によれば、ソースバス配線と画素電極間の距離が更に長くなり、両者間の静電容量値が低減できるので、クロストークの発生を防止でき、更に画面品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこの液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他実施形態のものも等しく適用し得るものである。
【実施例１】
【００３６】
図１、２は、本発明の一実施形態に係る反射型液晶表示装置を示し、図１はアクティブマトリクス方式に用いられる基板の平面図、図２は、図１に示されるＡ−Ａ線に沿った拡大断面図、図３は反射型液晶表示装置における１画素の等価回路である。
【００３７】
この反射型液晶表示装置１０は、図５、６に示した液晶表示装置とソースバス配線と重なる領域における層構成が異なるのみで、他の構成は同じである。そこで、両者に共通する構成は、図６を引用して説明する。
【００３８】
この反射型液晶表示装置１０は、図５、６に示すように、液晶層を介在して対向配置された一対の基板を備え、一方の基板１２は、ガラスなどの絶縁性基板からなり、この基板上にアクティブ素子として薄膜トランジスター（以下、ＴＦＴという）１１が搭載される。この基板１２は、図１に示すように、その基板上にクロム、タンタルなどからなる複数のゲートバス配線１３が互いに平行に設けられ、ゲートバス配線１３からはゲート電極１４が分岐している。このゲートバス配線１３は、走査線として機能するものである。
【００３９】
基板１２上は、ゲート電極１４を含めた基板の全面に窒化シリコン、酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜１５で覆われ、ゲート電極１４の上方のゲート絶縁膜１５上にアモルファス−Ｓｉなどからなる半導体層１６が形成される。この半導体層１６の両端部には、アモルファス−Ｓｉなどからなるコンタクト層１７が形成され、このコンタクト層１７上には、ソース電極１８が重畳形成され、他方のコンタクト層１７上には、ドレイン電極１９が重畳形成される。
【００４０】
また、ソース電極１８には、ゲートバス配線１３とゲート絶縁膜１５を挟んで交差するソースバス配線２３が接続される。このソースバス配線２３は、信号線として機能するものである。そして、ゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、半導体層１６、コンタクト層１７、ソース電極１８及びドレイン電極１９でＴＦＴ１１を構成している。
【００４１】
更に、その上に複数の凸部２０ａを有し、ドレイン電極１９上にコンタクトホール２１を有する有機絶縁膜２０が形成され、この有機絶縁膜２０上には画素電極を兼ねる反射電極（反射層）２２が形成され、この反射電極２２はコンタクトホール２１を介してドレイン電極１９と接続される。画素電極が反射層を兼ねない場合は、積層構造で設けても良く、積層形成時のエッチング剥離条件により、画素電極は反射層の上方または下方に反射層とは異なる金属膜で形成しても良い。
【００４２】
ＴＦＴ１１が搭載された基板１２上には、凹凸構造２０ａを有する有機絶縁膜２０を設け、この有機絶縁膜２０上に反射電極２２が形成される。その際、ソースバス配線と重なる領域は、凹凸構造にすることなく平坦層で形成される。
【００４３】
この平坦層は、図２の拡大断面図に示すように、ソースバス配線２３と重なる領域に形成される有機絶縁膜２０が平坦になっている。この平坦化された部分、すなわち、平坦層はソースバス配線に添って形成され、この両端部を除く前記平坦層上には反射電極が形成されていない。そして、この平坦層は、ソースバス配線から外れた領域に形成されている凹凸構造２０ａの凸部頂点の高さで平坦化することが好ましい。
【００４４】
この構成によると、ソースバス配線と画素電極を兼ねる反射電極との距離が長くなり、その結果、ソースドレイン間の静電容量が小さくなる。好ましい構造として、平坦層の高さは、反射層の凸部頂点とほぼ同じ高さで平坦化され、凹部の高さで平坦化されたものに比べて、ソースバス配線２３と画素電極を兼ねる反射電極との距離が長くなり、これに比例して両者間に発生する静電容量の値が更に小さくなる。製造上、平坦層の高さは、反射層の凹部より高く、凸部より低い構造となる場合もあるが、この場合にも、平坦層を反射部の凹部に形成するよりは、静電容量の値を小さくする効果を得ることができる。
【００４５】
図３に示す等価回路において、クロストークの原因となる差分電圧ΔＶは、以下の式（１）で表わすことができる。
【００４６】
ΔＶ＝Ｃsd×Ｖcom÷（Ｃ1c＋Ｃst＋Ｃsd）・・・・・・・・・（１）
但し、
Ｃst：補助電極容量
Ｃsd：ソースドレイン間容量
Ｃ1c：液晶容量
なお、図中、記号Ｄはドレイン、Ｇはゲート、Ｓはソース、Ｃgdはゲートドレイン間容量を示す。
【００４７】
上記式（１）から、ソースドレイン間容量Ｃsdが小さくなれば、差分ΔＶが小さくなることがわかる。
【００４８】
したがって、ソースバス配線と画素電極（反射電極）との距離を長くすることにより、ソースドレイン間容量のＣsdが減少するので、結果としてΔＶが小さくなり、クロストークを低減させることができる。
【００４９】
なお、本実施例１では反射電極として画素電極を兼る例を示したが、画素電極と反射層とを別個に設ける場合は画素電極が両端部を除く前記平坦層上に形成されないようにすればよい。
【実施例２】
【００５０】
前記のソースドレイン間容量Ｃsdを低減する技術は、半透過型液晶表示装置にも適用できる。図４は、本発明の他の実施形態に係る半透過型液晶表示装置を示し、アクティブマトリクス方式に用いられる基板の平面図である。
【００５１】
この半透過型液晶表示装置は、図７、８に示した液晶表示装置とソースバス配線と重なる領域における層構成が異なるのみで、他の構成は同じである。そこで、両者に共通する構成は、図７、８を引用してその説明を省略し異なる部分を説明する。
【００５２】
この半透過型液晶表示装置は、画素３８の画素電極を兼ねる反射層３３が凹凸形状に形成され、この凹凸構造３５を有する凸部の頂点３７を含む領域に透過部３６が形成され、この凸部の頂点３７は平坦構造になっている。
【００５３】
そして、ソースバス配線３２と重なる領域に形成される層構造が平坦になっている。この平坦化された部分、すなわち、この平坦層は、ソースバス配線に添って形成され、ソースバス配線と重なる領域の両端部以外には画素電極を兼ねる反射層が形成されていない。この平坦層は、ソースバス配線から外れた領域に形成されている凹凸構造３７の凸部頂点の高さで平坦化することが好ましい。
【００５４】
この平坦層は、図４には、１画素分の反射層が図示され、隣接する画素が省略されているが、ソースバス配線２３と重なる領域に形成される平坦層の構造は、図２に示した構造と同じである。この構成によれば、半透過型液晶表示装置においても、クロストークの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る反射型液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス方式に用いられる基板の平面図である。
【図２】図１に示されるＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。
【図３】図１の反射型液晶表示装置における１画素の等価回路である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る半透過型液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス方式に用いられる基板の平面図である。
【図５】従来技術の反射型液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス方式に用いられる基板の平面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図７】従来技術の半透過型液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス方式に用いられる基板の平面図である。
【図８】図７の断面図である。
【図９】従来技術の液晶表示装置において、クロストークが発生する画面を示す平面図である。
【図１０】図９の表示画面における電圧波形図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０、１０Ａ  反射型液晶表示装置
１１          ＴＦＴ
１２          基板
１３、３１    ゲートバス配線
１８          ソース電極
１９          ドレイン電極
２０          有機絶縁膜
２０ａ        凸部
２２、３３    反射電極（反射層）
２３、３２    ソースバス配線
３０          透明電極
３５          凹凸構造
３６          透過部
３７          凸部の頂点
３８          画素
【図１】
2005242133.tif 000003
【図２】
2005242133.tif 000004
【図３】
2005242133.tif 000005
【図４】
2005242133.tif 000006
【図５】
2005242133.tif 000007
【図６】
2005242133.tif 000008
【図７】
2005242133.tif 000009
【図８】
2005242133.tif 000010
【図９】
2005242133.tif 000011
【図１０】
2005242133.tif 000012