(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明電極を有する頂板と、
約１０キロワット〜４０キロワットのスパッタ出力でかつ約０．３Ｐａ〜約１Ｐａの膜形成圧で、窒化アルミニウム薄膜から形成されるトランスフレクティブ電極を有する底板と、
前記頂板と前記底板との間に形成した液晶層と、
底板の後部に配置した光源とを具備するトランスフレクティブ型液晶表示装置であって、
周囲光が前記頂板の表面に入射したとき又は前記光源によって光が発生したときのいずれかにおいて、前記トランスフレクティブ型液晶表示装置が画像を発生するようにしたことを特徴とするトランスフレクティブ型液晶表示装置。
【請求項２】
前記底板はさらに、
複数の平行な走査線と、
前記走査線と直交して形成される複数の平行なデータ線であって、二つの隣接した走査線と二つの隣接したデータ線によって画成される画素領域からなるマトリックスを形成する前記複数の平行なデータ線と、
前記走査線と前記データ線の交差部に形成される複数の薄膜トランジスタを具備し、
前記各トランスフレクティブ電極が各画素領域にそれぞれ配置され画素電極として機能するようにしたことを特徴とする請求項１記載のトランスフレクティブ型液晶表示装置。
【請求項３】
前記トランスフレクティブ電極の可視光透過率が１０％以上であることを特徴とする請求項２記載のトランスフレクティブ型液晶表示装置。
【請求項４】
前記トランスフレクティブ電極の厚みが約１００オングストローム〜約４００オングストロームであることを特徴とする請求項３記載のトランスフレクティブ型液晶表示装置。
【請求項５】
前記トランスフレクティブ電極の厚みが約２００オングストローム〜約３００オングストロームであることを特徴とする請求項４記載のトランスフレクティブ型液晶表示装置。
【請求項６】
前記トランスフレクティブ電極の厚みが約２５０オングストロームであることを特徴とする請求項５記載のトランスフレクティブ型液晶表示装置。
【請求項７】
透明電極を有する頂板と、
約１０キロワット〜４０キロワットのスパッタ出力でかつ約０．３Ｐａ〜約１Ｐａの膜形成圧で、窒化アルミニウム薄膜から形成されるトランスフレクティブ電極を有する底板と、
前記頂板と前記底板との間に形成した液晶層とを具備するトランスフレクティブ型液晶パネルであって、
光が前記頂板又は前記底板の表面に入射したときに、前記トランスフレクティブ型液晶パネルが画像を発生するようにしたことを特徴とするトランスフレクティブ型液晶パネル。
【請求項８】
前記底板は、さらに、
複数の平行な走査線と、
前記走査線と直交して形成される複数の平行なデータ線であって、前記走査線と前記データ線は画素領域からなるマトリックスを形成するように配列され、各画素領域は２つの隣接した走査線と２つの隣接したデータ線によって画成される前記複数のデータ線と、
前記走査線と前記データ線間の交差部に形成される複数の薄膜トランジスタとを具備し、
前記各トランスフレクティブ電極はそれぞれ前記画素領域のそれぞれに配置され、画素電極として機能するようにしたことを特徴とする請求項７記載のトランスフレクティブ型液晶パネル。
【請求項９】
前記トランスフレクティブ電極の可視光透過率が１０％以上であることを特徴とする請求項８記載のトランスフレクティブ型液晶パネル。
【請求項１０】
前記トランスフレクティブ電極の厚みが約１００オングストローム〜約４００オングストロームであることを特徴とする請求項９記載のトランスフレクティブ型液晶パネル。
【請求項１１】
前記トランスフレクティブ電極の厚みが約２００オングストローム〜約３００オングストロームであることを特徴とする請求項１０記載のトランスフレクティブ型液晶パネル。
【請求項１２】
前記トランスフレクティブ電極の厚みが約２５０オングストロームであることを特徴とする請求項７記載のトランスフレクティブ型液晶パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置(LCD)、特にトランスフレクティブ型液晶表示装置及びトランスフレクティブ型液晶パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は光源によって分類される。反射型表示装置は前面から表示装置に入る周囲光によって照明される。液晶表示装置組立体の後方に配置されるアルミニウムや銀製の反射板などからなる反射面は、反射面に入射する光の偏光配列を保持しながら、液晶表示装置組立体に向けて光を戻し、液晶表示装置組立体を照明する。このような反射型表示装置は低電力消費の要求を満たすが、その表示はしばしば暗く現れ、従って表示を読むことが困難となる。さらに、十分な周囲光を確保できない場合が多く、純粋な反射型表示装置は、その利便性が制約されていた。
【０００３】
表示を視認するためには周囲光の強度が不十分な用途では、バックライト組立体のような補助的光源が表示装置を照明するために用いられる。典型的なバックライト組立体は光学的空所や光を発生するランプ、発光ダイオード（LED）やその他の構造を具備する。補助的光源は、周囲の照明状態如何にかかわらず、表示装置を照明することができるが、高価なバッテリの寿命を短くすることになる。従って、例えば、携帯型コンピュータのバッテリは、一般的に２時間から４時間のバックライトの連続使用毎にチャージしなければならない。
【０００４】
従来においても、上記した反射型及び透過型表示装置の問題点を克服する試みがなされている。即ち、利用できるときは周囲光を用い、必要な時のみバックライトによる照明を用いるように設計された電子表示装置が開発されている。この反射と透過の二つの機能を持つ装置は「トランスフレクティブ(transflective)」と定義づけられる。トランスフレクティブ型液晶表示装置（LCD）は二重表示モード装置を形成する。これらの表示装置は、反射モードにおいては利用できる周囲光によって作動し、透過モードにおいては内部光源を用いて作動する。
【０００５】
Van Aerle等に２００１年４月３日付で付与された米国特許第６，２１１，９９２号は、クロムまたはアルミニウムからなる電極を有する先行するトランスフレクティブ型液晶表示装置を開示し、この電極は透過状態では光を透過し、反射状態では周囲光を反射する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、透過状態で十分な光を透過させるためには、電極を薄くしなければならないが（例えばアルミニウムの場合、電極の厚みは１５０オングストロームより薄くなければならない）、十分な正確さでそのような厚みの電極を提供することは極めて困難である。厚みの変動は光透過量の大きな変動をもたらし、その結果、反射状態と透過状態の両方において、不均一な表示が生じることになる。比較的大きなパネルを用いる場合、電極の薄いとシート抵抗が極めて高くなるので、その挙動性能にも付加的に影響を及ぼすことになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した問題を解決するために、本発明の主たる目的は、窒化アルミニウムのようなアルミニウム組成物からなるトランスフレクティブ電極を有し、上記した先行技術の問題点を克服または少なくとも低減することができる液晶表示装置及び液晶パネルを提供することにある。
【０００８】
本発明の好ましい実施態様によれば、液晶表示装置は、透明電極を有する頂板と、頂板に接合されかつ窒化アルミニウムからなるトランスフレクティブ電極を有する底板と、頂板と底板の間に形成される液晶層と底板の後部に配置される光源とを具備する。トランスフレクティブ電極は、周囲光を入射させると共に、光源から照射される光を透過させる。本発明による液晶表示装置において、窒化アルミニウムからなるトランスフレクティブ電極は、従来の透明画素電極を置換するものであり、周囲光が頂板の表面に入射するか、又は、光が光源によって発生する時に、トランスフレクティブ型液晶表示装置は画像を生じることができる。本発明に係るトランスフレクティブ型液晶表示装置においては、光源（バックライト）からの十分な光は、窒化アルミニウムからなるトランスフレクティブ電極を透過することができ、一方、トランスフレクティブ電極は、製作時の変動によって生じる厚みの変動が表示の均一性に影響を与えない厚み（例えば、約２５０オングストローム）とすることができる。さらに、シート抵抗を大きく低減することができるので、駆動挙動を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上述した従来のトランスフレクティブ型液晶表示装置において生じる問題について、本出願の発明者は、トランスフレクティブ電極の研究の結果、トランスフレクティブ電極として、窒化アルミニウム（AlN）のようなアルミニウム組成物が、クロム（以下、「Cr」とする。）やアルミニウム（以下、「Aｌ」とする。）を置換することができることを知見した。
【００１０】
本発明者は、透過率／反射率と窒化アルミニウム膜（以下｛AlN膜｝とする。）及び アルミニウム膜（以下、「Al膜」とする。）の厚みとの間の関係を調査し、その結果を図１に示す。図１のグラフは、膜厚が５００オングストローム以下の場合は、同一の厚みにおいて、AlN膜の透過率がAl膜の透過率よりも高いことを示している。さらに、AlN膜の透過率曲線と反射率曲線は、１００オングストロームより大きい膜厚に対応する点で交差している。これと対称的に、Al膜の透過率曲線と反射率曲線は、１００オングストロームよりも薄い膜厚に対応する点で交差するように補外する。従って、Alと比較して、AlNはより広いプロセスウィンドウで用いることができ、従って、AlNは大量生産により適している。
【００１１】
次に、本発明者は、１００オングストロームの膜厚にAlまたはAlNをスパッタリングによって蒸着した際における、Al膜またはAlN膜の反射率／透過率とスパッタリング処理における膜成形圧間の関係を調査し、その結果を図２に示す。図２のグラフは、AlN膜の透過率がAl膜の透過率よりも３０％高く、かつ、AlN膜の反射率がAl膜の反射率よりも１０％だけ若干少ないということを示している。従って、高い透過率が強調される液晶表示装置の設計においては、AlN膜はより好ましい選択となる。
【００１２】
さらに、本発明者は、２５０オングストロームの膜厚にAlまたはAlNをスパッタリングによって蒸着した際における、Al膜またはAlN膜の反射率／透過率とスパッタリング処理における膜成形圧間の関係を調査し、その結果を図３に示す。図３のグラフは、AlN膜の反射率曲線と透過率曲線が、一般的なスパッタリング圧力、即ち、０．３Paと１Paとの間の圧力における膜厚に対応する点で交差することを示している。従って、AlN膜のスパッタリング処理を容易に行なうことができる。これと比較して、スパッタリング圧力が約０．３〜約１Paの値に設定されている場合、Al膜の最大透過率は１０％に過ぎない。
【００１３】
さらに、本発明者は、AlN膜をスパッタリングによって形成する際のAlN膜の透過率／反射率とスパッタリング処理におけるN2/Ar比との関係を調査し、その結果を図４に示す。図４のグラフは、N2/Ar比を調整することによって、製品の設計要求を満たす特定の透過率／反射率を有するAlN膜を得ることができることを示している。一般的には、十分な光が透過するのを確保するためには、可視スペクトル上のトランスフレクティブ電極の平均透過率は、１０％以上とすることが望ましい。
【００１４】
図５は、本発明の好ましい実施例に係るトランスフレクティブ型液晶表示装置１００の一部の断面図である。トランスフレクティブ型液晶表示装置は主として液晶パネルからなり、この液晶パネルは、底板１１０と、底板１１０に接合される頂板１２０と、頂板１２０と底板１１０との間に封入される液晶１３０を具備する。一般的に、底板１１０はマトリックス状に配置された複数の画素領域を有し、頂板１２０はカラー表示するためのカラーフィルター１２０aと、共通電極としてのITO電極のような透明電極１２０bを有する。可視光を偏光する偏光板１４０が、それぞれ頂板と底板の表面に取り付けられている。バックライトモジュール１５０のような光源が、底板１１０上でかつ偏光板１４０の後部に設けられている。バックライトモジュール１５０は、一般に、内部に鏡面を有する管状ハウジング１５４に収納される蛍光管１５２のようなランプを有する。蛍光管１５２によって発生した光は、バックライトモジュール１５０に入射し、その後、液晶層に向けて反射される。
【００１５】
図６は本発明に係る液晶表示装置の底板１１０の上部平面図である。底板１１０の中央領域には、複数の平行な走査線１１２と、走査線１１２に直交する複数の平行なデータ線１１４が形成されている。上記した画素領域は、二つの隣接した走査線１１２と、二つの隣接したデータ線１１４によって囲まれる領域である。図示しないが、これらの走査線１１２とデータ線１１４は、層間絶縁膜によって相互に絶縁されている。さらに、表示領域は、その内部で走査線１１２とデータ線１１４が交差する領域によって形成され、各画素領域は、二つの隣接した走査線１１２と二つの隣接したデータ線１１４によって囲まれる領域である。
【００１６】
具体的には、各画素領域において、図７に示すように、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（TFT）１１６が形成されており、また、画素電極としてトランスフレクティブ電極１１８が形成されている。走査信号が走査線に供給されると、薄膜トランジスタがオン作動し、映像信号が薄膜トランジスタを通して画素電極に供給される。
【００１７】
本発明は、トランスフレクティブ電極１１８をAlNより形成し、このトランスフレクティブ電極１１８が透過状態では光を透過し、反射状態では周囲光を反射するようにしたことを特徴とする。従って、周囲光が頂板の表面に入射した際、また、光源によって光が生じた際のいずれかにおいて、本発明に係るトランスフレクティブ型液晶表示装置によって画像が生じることになる。
【００１８】
本発明によれば、トランスフレクティブ電極１１８は、約１０ｋｗ〜約４０ｋｗのスパッタ出力でかつ約０．３Pa〜約１Paの膜成形圧で蒸着されたAlNからなる薄膜によって成形されている。一般に、AlN膜は化学的蒸着（CVD）またはスパッタリングによって蒸着される。本発明によれば、AlN膜は、好ましくは真空室におけるアルミニウムからなる対象基板を、反応ガスとして窒素ガスプラズマを用いると共に、不活性スパッタガスとしてアルゴンを用いてスパッタリングすることによって蒸着される。
【００１９】
画素電極は、透過状態において十分な光を透過させるために十分に薄くなければならない。一方、画素電極は電極厚みの精度を十分に確保するために十分な厚さでなければならない。従って、AlN膜の厚みは、好ましくは、約１００オングストローム〜約４００オングストロームの範囲に選択し、さらに好ましくは、約２００オングストローム〜約３００オングストロームの範囲に選択し、そして、最も好ましくは、約２５０オングストロームに選択する。その後、フォトレジスト層がAlN膜の表面に付着され、そして、画素電極のパターンがフォトリソグラフィーによって転写される。最後に、AlN膜の非保護部分が除去されて、対応するトランスフレクティブ電極１１８が形成される。
【００２０】
本発明に係るトランスフレクティブ型液晶表示装置において、従来の透明画素電極を置換するAlNからなるトランスフレクティブ電極を用いることによって、AlN電極は、処理上の変動によって生じる厚さ変動が表示の均一性に影響を与えないような厚み（例えば、約２５０オングストローム）を有し、一方、AlN電極は、電源（バックライト）からの十分な光を透過させることができる。さらに、このことによって、シート抵抗が大幅に低減し駆動挙動が向上することになる。
本発明は、好ましい実施例を参照して説明してきたが、特許請求の範囲に記載されている発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、多くの他の実施例や変容例がなされうることは理解できよう。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るトランスフレクティブ型液晶表示装置及びトランスフレクティブ型液晶パネルによれば、表示の均一性を維持しながら、十分な明るさとトランスフレクティブ電極の機械的強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  AlN膜又はAl膜の透過率又は反射率と厚みとの関係を示すグラフ。
【図２】  Al膜又はAlN膜（１００オングストロームの厚みを有する）の反射率及び透過率と膜成形圧との間の関係を示すグラフ。
【図３】  Al膜又はAlN膜（２５０オングストロームの厚みを有する）の反射率及び透過率と膜成形圧との間の関係を示すグラフ。
【図４】  AlN膜の反射率及び透過率とN2/Ar比との間の関係を示すグラフ。
【図５】本発明の好ましい実施例に係るトランスフレクティブ型液晶表示装置の一部の断面図。
【図６】本発明に係る図５に示す液晶表示装置の底板の上部平面図。
【図７】本発明に係る図６の一部Iを拡大して示す図。
【符号の説明】
１００…トランスフレクティブ型液晶表示装置
１１０…底板
１１２…走査線
１１４…データ線
１１６…薄膜トランジスタ
１１８…トランスフレクティブ電極
１２０…頂板
１２０a…カラーフィルター
１２０b…透明電極
１３０…液晶
１４０…偏光板
１５０…バックライトモジュール
【図１】
0004162121.tif 000002
【図２】
0004162121.tif 000003
【図３】
0004162121.tif 000004
【図４】
0004162121.tif 000005
【図５】
0004162121.tif 000006
【図６】
0004162121.tif 000007
【図７】
0004162121.tif 000008