(57)【要約】【課題】表示領域周辺の額縁領域を反射型表示領域とする構成の液晶表示装置において、額縁領域に保護ダイオードを形成する。【解決手段】額縁領域２０を反射型表示領域とするために、額縁領域２０に画素電極１１０と反射電極１１１を形成する。額縁領域２０に形成する保護ダイオードＤ１、Ｄ２は、表示領域１０に形成されるＴＦＴと同じプロセスで形成されるＴＦＴに対して接続電極１３０を用いてゲート電極とドレイン電極あるいはソース電極とを接続することによって形成される。接続電極１３０が形成される部分は額縁領域２０の画素電極１１０および反射電極１１１に対してスルーホール１２０が形成される。これによって、プロセスを増加させることなく保護ダイオードＤ１、Ｄ２を形成することが出来る。【選択図】図１
2009244300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示領域と前記表示領域の周辺に配置された額縁領域とを有するＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴ基板は、第１の方向に延在し、前記第１の方向に交差する第２の方向に配列した走査線と、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に配列した映像信号線とを有し、
前記表示領域内においては、前記走査線と前記映像信号線とで囲まれた領域に画素電極と画素内ＴＦＴとを有する画素が形成され、
前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域は、額縁領域画素電極と額縁領域反射電極とが形成されて、反射型表示が可能な構成となっており、
前記額縁領域には、前記画素内ＴＦＴを保護する保護ダイオードが形成されており、前記保護ダイオードは、前記画素内ＴＦＴと同じプロセスで形成されるＴＦＴに対して接続電極を設置することによって、形成されており、
前記保護ダイオードは、一部が絶縁膜を介して前記額縁領域反射電極と重畳しているとともに、
前記接続電極が設置された部分には、前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに対してスルーホールが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】
前記保護ダイオードは、前記走査線および前記映像信号線に対して設置されてい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】
前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに形成された前記スルーホールのピッチは、前記走査線のピッチあるいは、前記映像信号線のピッチに等しいことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記接続電極は、前記画素電極と同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域に形成された前記額縁領域反射電極の前記スルーホールに対応する位置において、前記対向基板には、遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
表示領域と前記表示領域の周辺に配置された額縁領域とを有するＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴ基板は、第１の方向に延在し、前記第１の方向に交差する第２の方向に配列した走査線と、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に配列した映像信号線とを有し、
前記表示領域内においては、前記走査線と前記映像信号線とで囲まれた領域に画素内ＴＦＴを有する画素が形成され、
前記画素は、画素電極を有し、バックライトからの透過光を制御する透過表示領域と、反射電極を有し、外部からの光を制御する反射表示領域とによって構成され、
前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域は、額縁領域画素電極と額縁領域反射電極とが形成されて、反射型表示が可能な構成となっており、
前記額縁領域には、前記画素内ＴＦＴを保護する保護ダイオードが形成されており、前記保護ダイオードは、前記画素内ＴＦＴと同じプロセスで形成されるＴＦＴに対して接続電極を設置することによって、形成されており、
前記保護ダイオードは、一部が絶縁膜を介して前記額縁領域反射電極と重畳しているとともに、
前記接続電極が設置された部分には、前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに対してスルーホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
前記保護ダイオードは、前記走査線および前記映像信号線に対して設置されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに形成された前記スルーホールのピッチは、前記走査線のピッチあるいは、前記映像信号線のピッチに等しいことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記接続電極は、前記画素電極と同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項６から８の何れかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域に形成された前記額縁領域反射電極の前記スルーホールに対応する位置において、前記対向基板には、遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項６から９の何れかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、表示領域周辺の額縁領域に対して反射電極を利用して白色表示などを行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は表示領域とその周辺の額縁領域に分けられる。携帯電話等に使用される液晶表示装置における表示は一般には、バックライトを用いた透過型の表示が多いが、戸外おけるように外光が強い場合は、反射型の表示も可能なものが要望されている。これを満足するために、半透過型の液晶表示装置が開発されている。表示領域は多くの画素によって形成されているが、半透過型の液晶表示装置では、画素を透過表示領域と反射表示領域とに分けることによってこれを実現している。
【０００３】
また、携帯電話等に使用される液晶表示装置は種々のデザインのものが要求されている。最近は額縁領域のデザインを種々変化させたいという要求がある。額縁領域をカラフルにしたり、特定の画像を形成したりするものがその例である。一方、額縁領域に印刷によって固定画像を形成したり、印刷によって特定の色を別途形成するのではなく、額縁領域を反射表示領域と同じ構成とし、額縁領域を例えば白表示などの一定の表示とすることによって、デザイン性を向上させるという要求がある。
【０００４】
表示領域の各画素にはＴＦＴが形成されているが、このＴＦＴを静電気等から保護するためには、走査線、あるいは映像信号線と接続した保護ダイオードを形成する必要がある。そしてこの保護ダイオードは表示領域外に形成する必要がある。したがって、額縁領域に反射モードの表示領域を形成する場合においても、額縁領域の一部に保護ダイオードを形成する必要がある。なお、保護ダイオードについて記載した文献として「特許文献１」を挙げることが出来る。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３は、携帯電話等に使用される液晶表示パネルの平面図である。図３において、ＴＦＴ基板１００上に対向基板２００が設置されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間には、液晶層が挟持されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との内側周辺には、シール材が設置され、液晶層を封止すると共に、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００とを接着している。
【０００７】
液晶表示パネルにおいて、画像が形成される領域は図３における表示領域１０である。ＴＦＴ基板１００の表示領域１０には、画素毎に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、画素電極１１０等が形成され、対向基板２００の表示領域１０には、対向電極、カラーフィルタ、ブラックマトリクス（遮光膜）等が形成されている。表示領域１０は、多数の画素によって形成されるが、各画素には液晶表示パネルの後方に配置されたバックライトからの透過光を制御することによって画像を形成する透過表示領域と外光の反射光を制御することによって画像を形成する反射表示領域が形成されている。図３に示す液晶表示パネルは、１画素内に透過表示領域と反射表示領域とを備えている。
【０００８】
表示領域１０の周辺には、額縁領域２０が形成されている。額縁領域２０は、反射表示領域と同様の構成となっている。そして、図３に示す液晶表示パネルの額縁領域２０は、例えば、外光を全面的に反射する白表示のモードなどのように一定の表示となるように設定されている。
【０００９】
図３において、ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されている。ＴＦＴ基板１００が対向基板２００よりも大きくなっている部分には、液晶表示パネルに対して外部から電源や信号を供給するための端子部１５０が形成されている。また、この端子部１５０には、液晶表示パネルを駆動するためのＩＣドライバ３０が設置されている。ＩＣドライバ３０には、走査信号駆動回路３１および映像信号駆動回路３２が設置されている。
【００１０】
表示領域１０には多数の画素がマトリクス状に形成されており、各画素毎にＴＦＴが形成されている。ＴＦＴは図示しない走査線および映像信号線と接続しており、走査線あるいは映像信号線に外部から静電気等による高電圧が侵入すると、ＴＦＴが破壊する。ＴＦＴが破壊されれば、その部分の画素は不良となる。したがって、ＴＦＴの破壊を防止するためには、表示領域１０の周辺に走査線あるいは映像信号線と接続する保護回路を形成する必要がある。
【００１１】
図３に示すような液晶表示パネルにおいては、表示領域１０の周辺に反射モードの領域が形成されているが、反射モードの表示のためには、ＴＦＴ基板１００側に金属膜で形成された反射電極を形成する必要がある。
【００１２】
ここで、保護回路を構成する保護ダイオードを、額縁領域２０の反射モードの表示を行う領域に重ならないように、そのさらに外周側に配置した場合、額縁領域２０が広くなってしまうという問題がある。
【００１３】
そこで、狭額縁化のためには、反射電極の下に保護ダイオードを形成する必要がある。しかし、単純に両者を重ねただけだと、製造プロセスの増加、あるいは、保護ダイオードと反射電極との間のショートなどが問題となる。
【００１４】
本発明の課題は、反射電極の下に保護ダイオードを形成して狭額縁化する場合に、大幅なコスト上昇を伴うことなく、効率よく、かつ、額縁領域２０の表示品質を損なうことなく形成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題を克服するものであり、具体的な手段は下記の通りである。
【００１６】
（１）表示領域と前記表示領域の周辺に配置された額縁領域とを有するＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板は、第１の方向に延在し、前記第１の方向に交差する第２の方向に配列した走査線と、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に配列した映像信号線とを有し、前記表示領域内においては、前記走査線と前記映像信号線とで囲まれた領域に画素電極と画素内ＴＦＴとを有する画素が形成され、前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域は、額縁領域画素電極と額縁領域反射電極とが形成されて、反射型表示が可能な構成となっており、前記額縁領域には、前記画素内ＴＦＴを保護する保護ダイオードが形成されており、前記保護ダイオードは、前記画素内ＴＦＴと同じプロセスで形成されるＴＦＴに対して接続電極を設置することによって、形成されており、前記保護ダイオードは、一部が絶縁膜を介して前記額縁領域反射電極と重畳しているとともに、前記接続電極が設置された部分には、前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに対してスルーホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００１７】
（２）前記保護ダイオードは、前記走査線および前記映像信号線に対して設置されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
【００１８】
（３）前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに形成された前記スルーホールのピッチは、前記走査線のピッチあるいは、前記映像信号線のピッチに等しいことを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。
【００１９】
（４）前記接続電極は、前記画素電極と同じ材料で形成されていることを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載の液晶表示装置。
【００２０】
（５）前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域に形成された前記額縁領域反射電極の前記スルーホールに対応する位置において、前記対向基板には、遮光膜が形成されていることを特徴とする（１）から（４）の何れかに記載の液晶表示装置。
【００２１】
（６）表示領域と前記表示領域の周辺に配置された額縁領域とを有するＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向する対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板は、第１の方向に延在し、前記第１の方向に交差する第２の方向に配列した走査線と、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に配列した映像信号線とを有し、前記表示領域内においては、前記走査線と前記映像信号線とで囲まれた領域に画素内ＴＦＴを有する画素が形成され、前記画素は、画素電極を有し、バックライトからの透過光を制御する透過表示領域と、反射電極を有し、外部からの光を制御する反射表示領域とによって構成され、前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域は、額縁領域画素電極と額縁領域反射電極とが形成されて、反射型表示が可能な構成となっており、前記額縁領域には、前記画素内ＴＦＴを保護する保護ダイオードが形成されており、前記保護ダイオードは、前記画素内ＴＦＴと同じプロセスで形成されるＴＦＴに対して接続電極を設置することによって、形成されており、前記保護ダイオードは、一部が絶縁膜を介して前記額縁領域反射電極と重畳しているとともに、前記接続電極が設置された部分には、前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに対してスルーホールが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００２２】
（７）前記保護ダイオードは、前記走査線および前記映像信号線に対して設置されていることを特徴とする（６）に記載の液晶表示装置。
【００２３】
（８）前記額縁領域画素電極と前記額縁領域反射電極とに形成された前記スルーホールのピッチは、前記走査線のピッチあるいは、前記映像信号線のピッチに等しいことを特徴とする（７）に記載の液晶表示装置。
【００２４】
（９）前記接続電極は、前記画素電極と同じ材料で形成されていることを特徴とする（６）から（８）の何れかに記載の液晶表示装置。
【００２５】
（１０）前記ＴＦＴ基板の前記額縁領域に形成された前記額縁領域反射電極の前記スルーホールに対応する位置において、前記対向基板には、遮光膜が形成されていることを特徴とする（６）から（９）の何れかに記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【００２６】
表示領域の周辺である額縁領域に反射表示領域を形成し、額縁領域に例えば白表示などの一定の表示を行い、かつ、額縁領域に、表示領域に形成されたＴＦＴを保護する保護回路を形成出来るので、デザイン性に優れ、また、信頼性の高い液晶表示装置を実現することが出来る。
【００２７】
また、本発明によれば、保護ダイオードを反射電極の下に形成することができるので、狭額縁化を図れる。
【００２８】
また、本発明によれば、保護ダイオードを表示領域内に形成したＴＦＴと同じプロセスで形成したＴＦＴによって構成し、かつ、保護ダイオードを形成するためのスルーホールおよび接続電極をプロセス工数の増大を伴うことなく形成出来るので、デザイン性に優れ、また、信頼性の高い液晶表示装置を製造コストの増大を伴うことなく実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図４は液晶表示装置の回路を示す概略模式図である。図４において、表示領域１０の左側には走査信号駆動回路３１が、表示領域１０の上側には映像信号駆動回路３２が設置されている。図４は模式図であり、実際の製品では、図３に示すように、走査信号駆動回路３１も、映像信号駆動回路３２も一個のＩＣドライバ３０に組み込まれており、画面の下側に設置されている。
【００３０】
図４において、走査信号駆動回路３１から表示領域１０に向かって走査線４０が第１の方向（例えば横方向）に延在し、第１の方向に交差する第２の方向（例えば縦方向）に配列している。また、映像信号駆動回路３２から映像信号線５０が表示領域１０に向かって第２の方向（例えば縦方向）に延在し、第１の方向（例えば横方向）に配列している。表示領域１０において、走査線４０と映像信号線５０によって囲まれた領域に画素が形成されている。画素内には、画素電極１１０、あるいはスイッチングのためのＴＦＴ等が形成されている。
【００３１】
図４に示す液晶表示装置の背面には、バックライトが設置されている。図４に示す画素には、バックライトからの光を制御して画像を形成する透過表示領域１３と、外部からの光を反射して画像を形成する反射表示領域１２とが形成されている。図４において、画素内の点線は透過表示領域１３と反射表示領域１２との間の境界を示している。反射型の表示モードは、戸外のように、外部が明るい場合に使用される。
【００３２】
走査線４０あるいは映像信号線５０に静電気が進入してきたような場合、表示領域１０内に形成されたＴＦＴが破壊される場合がある。ＴＦＴが破壊された画素は不良となる。図４において、ＴＦＴが破壊されることを防止するために、表示領域１０の周辺に保護ダイオード７０が形成されている。表示領域１０の周辺には、アース線６０が配置されている。アース線６０と走査線４０あるいは映像信号線５０との間に保護ダイオード７０が形成されており、走査線４０あるいは映像信号線５０に静電気等による高電圧が進入した場合に、保護ダイオード７０が放電して静電気等をアース線６０に逃がしてＴＦＴを保護する。
【００３３】
保護ダイオード７０は、表示領域１０に形成されるＴＦＴと同じプロセスで製造されるＴＦＴのゲートをドレインあるいはソースと接続することによって形成される。図４において、第１保護ダイオードＤ１はゲートが走査線４０あるいは映像信号線５０と接続し、第２保護ダイオードＤ２はゲートがアース線６０と接続している。向きの異なるダイオードが走査線４０あるいは映像信号線５０とアース線６０との間に設置されているのは、静電気が正電圧の場合と負電圧の場合があるからである。
【００３４】
尚、走査線４０に交差する部分のアース線６０は、映像信号線５０と同時に同一材料で形成し、映像信号線５０に交差する部分のアース線６０は、走査線４０と同時に同一材料で形成することが望ましい。
【００３５】
図５は図４に示すダイオードの構成を示す回路である。図５（ａ）は例えば、図４の第１保護ダイオードＤ１に対応し、図５（ｂ）は例えば、図２の第２保護ダイオードＤ２に対応する。図５（ａ）、図５（ｂ）のいずれのダイオードもＴＦＴのゲートをドレインあるいはソースに接続することによって形成されている。
【００３６】
図６は画素部において、ＴＦＴが形成されている部分の液晶表示装置の断面図である。画素部は、透過表示領域１３と反射表示領域１２とに分かれているが、図６は反射表示領域１２における断面構造である。なお、反射表示領域１２、透過表示領域１３ともに、一個のＴＦＴによって映像信号の供給が制御される。図６の液晶表示装置は半導体層１０３としてａ−Ｓｉを用いたもので、いわゆるボトムゲートの構造である。
【００３７】
図６において、ＴＦＴ基板１００上には、ゲート電極１０１が形成されている。ゲート電極１０１はスパッタリングによって形成され、その後、フォトリソグラフィによってパターニングされる。ゲート電極１０１はＡｌによって形成され、膜厚は３００ｎｍ程度である。ゲート電極１０１と同層で走査線４０、アース線６０の一部等が同時に形成される。ゲート電極１０１を覆って、ゲート絶縁膜１０２が形成される。ゲート絶縁膜１０２は、例えば、ＳｉＮ膜をＣＶＤ法で成膜することによって形成される。ゲート絶縁膜１０２は例えば、４００ｎｍ程度である。
【００３８】
ゲート電極１０１の上には、ゲート絶縁膜１０２を挟んで半導体層１０３が形成される。半導体層１０３はａ−Ｓｉで形成され、膜厚は１５０ｎｍ程度である。ａ−Ｓｉ層にＴＦＴのチャネル領域が形成される。ａ−Ｓｉ層にソース電極１０５およびドレイン電極１０６を設置する前に、ｎ＋Ｓｉ層１０４を形成する。ａ−Ｓｉ層とソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６との間にオーミックコンタクトを形成するためである。
【００３９】
ｎ＋Ｓｉ層１０４の上にソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６が形成される。ソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６と同層で、映像信号線５０、アース線６０の一部等が形成される。ソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６は、Ｍｏあるいは、Ａｌ等によって形成される。なお、Ａｌが使用される場合は、その上下をＭｏ等によって覆う。Ａｌがコンタクトホール１１３部において、ＩＴＯ等と接触すると、接触抵抗が不安定になる場合があるからである。
【００４０】
ソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６を形成したあと、ソース電極１０５およびドレイン電極１０６をマスクとしてチャネルエッチングを行う。チャンネル層からｎ＋Ｓｉ層１０４を完全に除去するために、ａ−Ｓｉ層の上部までエッチングを行い、チャネルエッチング領域１０９が形成される。その後、ＴＦＴ全体を覆って無機パッシベーション膜１０７を形成する。無機パッシベーション膜１０７はＳｉＮによって形成する。無機パッシベーション膜１０７は例えば、４００ｎｍ程度である。
【００４１】
無機パッシベーション膜１０７を覆って有機パッシベーション膜１０８が形成される。有機パッシベーション膜１０８は平坦化膜としての役割を有するので、厚く形成され、例えば、２μｍ程度の厚さに形成される。有機パッシベーション膜１０８には例えば、アクリル樹脂が使用される。有機パッシベーション膜１０８は感光性のアクリル樹脂が使用され、レジストを使用せずにパターニングを行なうことが出来る。
【００４２】
その後、有機パッシベーション膜１０８および無機パッシベーション膜１０７にコンタクトホール１１３を形成する。ＩＴＯで形成される画素電極１１０とＴＦＴのソース電極１０５との導通をとるためである。図６は反射表示領域１２の断面図であるので、画素電極１１０の上に反射電極１１１が形成されている。反射電極１１１は、反射率の高いＡｌが使用される。なお、透過表示領域１３においては、反射電極１１１は存在せず、透明電極である画素電極１１０のみが形成されている。尚、図６では反射表示領域１２の反射電極１１１の下の全ての領域に透明電極である画素電極１１０が形成されている例を示しているが、これに限定されるものではなく、反射表示領域１２の反射電極１１１の下の一部の領域のみに透明電極である画素電極１１０を形成してもよいし、反射表示領域１２には透明電極である画素電極１１０を形成しないようにしてもよい。
【００４３】
図６において、反射電極１１１の上には液晶分子を配向させるための配向膜１１２が形成されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に液晶層３００が挟持されている。液晶層３００の液晶分子は、ＴＦＴ基板１００に形成された配向膜１１２と対向基板２００に形成された配向膜１１２とによって初期配向が規定されている。
【００４４】
図６において、対向基板２００の内側には、カラーフィルタ２０１が形成されている。カラーフィルタ２０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタ２０１が形成されており、カラー画像が形成される。カラーフィルタ２０１と他のカラーフィルタ２０１との間にはブラックマトリクス（遮光膜）２０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、画素の透過表示領域１３においては、ブラックマトリクス２０２はＴＦＴに対する遮光膜としての役割を有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。反射表示領域１２においては、ＴＦＴはＡｌの反射膜（反射電極１１１）によって覆われており、これによって観察者側から入射する光は遮光されている。したがって、反射表示領域１２においては、ブラックマトリクス２０２には、ＴＦＴに対する遮光膜としての機能は必要ないので、ブラックマトリクス２０２の面積は透過表示領域１３に比べて小さくとも良い。
【００４５】
カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。カラーフィルタ２０１およびブラックマトリクス２０２の表面は凹凸となっているために、オーバーコート膜２０３によって表面を平らにしている。オーバーコート膜２０３の上には、段差形成層２０４が形成されている。段差形成層２０４は、反射表示領域１２にのみ形成されている。
【００４６】
反射表示領域１２は、外部から液晶層３００に入射する光を制御するので、光は、入射と反射の２回液晶層３００によって変調される。これに対して、透過表示領域１３では、バックライトから入射する光のみを液晶層３００によって変調する。したがって、Δｎ・ｄを透過表示領域１３と反射表示領域１２において、合わせるために、反射層における液晶の層厚を透過表示領域１３の１／２とするために、段差形成層２０４が必要である。なお、Δｎは液晶層３００の屈折率異方性であり、ｄは液晶層３００の層厚である。
【００４７】
段差形成層２０４の上に、対向電極２０５が形成される。ＴＦＴ基板１００の画素に形成された画素電極１１０または反射電極１１１と、対向基板２００に形成された対向電極２０５との間に電圧を印加することによって液晶分子を回転等させて透過光あるいは反射光を制御することによって画像を形成する。そして、対向電極２０５の上には液晶の初期配向を規定する配向膜１１２が形成されている。
【００４８】
図６は、いわゆるＴＮ方式あるいは、ＶＡ方式のように、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００との間に縦電界を印加することによって液晶を動作させる方式である。いわゆるＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式は、液晶分子をＴＦＴ基板１００と平行な方向に回転させることによって光を制御するものである。ＩＰＳ方式の場合は、画素電極１１０と対向電極２０５はいずれもＴＦＴ基板１００に形成されている。本発明は、ＴＮ方式、ＶＡ方式、ＩＰＳ方式等に係わり無く適用することが出来る。
【００４９】
本発明が適用される液晶表示装置は、図３に示すように、表示領域１０の周辺の額縁領域２０に反射表示領域１２が形成され、この額縁領域２０に常に、例えば白表示などの一定の表示を行うものである。このような額縁領域２０が形成されている場合も、表示領域１０内に形成されたＴＦＴを保護するために、保護ダイオード７０を形成しなければならない。
【００５０】
この場合、保護ダイオード７０を額縁領域２０の反射表示領域１２と重ならない位置に配置すると、額縁が広くなってしまうという問題がある。したがって、狭額縁化のためには額縁領域２０の反射表示領域１２の下に保護ダイオード７０を形成する必要がある。保護ダイオード７０を額縁領域２０の反射表示領域１２の下に形成した例が図７である。図７は、本発明の比較例であり、額縁領域２０の反射表示領域１２の下に形成された保護ダイオードのレイアウト等を示す平面図である。図８は図７のＡ−Ａ断面図である。
【００５１】
図７において、２点鎖線の右側が表示領域１０で、左側が額縁領域２０である。図７において、走査線４０が横方向に延在し、縦方向に配列している。また、映像信号線５０が縦方向に延在し、横方向に配列している。表示領域１０において、走査線４０と映像信号線５０とで囲まれた領域が画素である。画素は、透過表示領域１３と反射表示領域１２とに区別されている。透過表示領域１３には画素電極１１０が形成されているのに対し、反射表示領域１２には画素電極１１０の上に反射電極１１１が形成されている。各画素には図示しないＴＦＴが形成されており、透過表示領域１３および反射表示領域１２を共通に制御する。
【００５２】
反射表示領域１２に形成されたコンタクトホール１１３は画素電極１１０の下に形成されたＴＦＴのソース電極１０５と画素電極１１０との導通をとるためのものである。層構造としては、図６で説明したとおりであるが、導電膜としては走査線４０が最も下部に形成され、その上に映像信号線５０、その上に画素電極１１０という順で形成されている。
【００５３】
１点鎖線の左側が額縁領域２０である。額縁領域２０は反射表示領域１２となっているので、表面は額縁領域画素電極１１０および額縁領域反射電極１１１で覆われている。額縁領域画素電極１１０および額縁領域反射電極１１１は、表示領域１０の画素内の画素電極１１０および反射電極１１１と同じであるが、面積が広い。以後、額縁領域画素電極１１０も単に画素電極１１０と呼び、額縁領域反射電極１１１も単に反射電極１１１と呼ぶ。図７において、額縁領域２０には走査線４０が表示領域１０と同様に延在している。走査線４０は折れ曲がって、第１走査線引出し線４１となって、図７の下側に配置される図示しないＩＣドライバ３０に接続する。
【００５４】
多くの走査線４０が存在するために、走査線４０の引出し線の必要とする領域が増大してしまう。これを防止するために、走査線４０が形成されている層とは異なる、映像信号線５０が形成される層を第２走査線引出し線４２として利用する。第１走査線引出し線４１と第２走査線引出し線４２とはゲート絶縁膜１０２を挟んで層が異なるために、線間の間隔を小さくでき、その結果走査線４０の引出し配線の面積を小さくすることが出来る。走査線４０と第２走査線引出し線４２とは、コンタクトホール１１３を介して接続電極１３０によって接続している。
【００５５】
図７において、２点鎖線より左側の額縁領域２０の縦方向にはアース線６０が延在している。アース線６０の両側には、第１保護ダイオードＤ１と第２保護ダイオードＤ２とが設置されている。第１保護ダイオードＤ１、第２保護ダイオードＤ２ともに、ＴＦＴで形成されており、ＴＦＴのゲート電極１０１をソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６と接続した構成となっている。第１保護ダイオードＤ１、第２保護ダイオードＤ２とも同一の走査線４０に接続している。
【００５６】
第１保護ダイオードＤ１のソース電極１０５はアース線６０に接続し、ゲート電極１０１およびドレイン電極１０６は走査線４０と接続している。一方、第２保護ダイオードＤ２のソース電極１０５は走査線４０と接続し、ゲート電極１０１とドレイン電極１０６はアース線６０と接続している。これによって、走査線４０から見た場合、アース線６０に対して双方向のダイオードが形成されていることになる。なお、ドレイン電極１０６、あるいは、ソース電極１０５は仮に名づけたものであり、呼び方は相互に交換しても良い。第１保護ダイオードＤ１および第２保護ダイオードＤ２は全ての走査線４０に対応して形成されている。
【００５７】
ＴＦＴを保護ダイオード７０として使用するためには、ＴＦＴのドレイン電極１０６またはソース電極１０５を走査線４０またはゲート電極１０１と接続しなければならない。ＴＦＴのドレイン電極１０６およびソース電極１０５は同層で形成され、走査線４０およびＴＦＴのゲート電極１０１は同層で形成される。したがって、ドレイン電極１０６あるいはソース電極１０５とゲート電極１０１あるいは走査線４０との接続はゲート絶縁膜１０２にコンタクトホール１１３を形成し、接続電極１３０によって接続する必要がある。接続電極１３０には画素電極１１０と同様に透明導電膜であるＩＴＯが使用される。
【００５８】
図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。図８において、左側は額縁領域２０の断面であり、右側は表示領域１０の１画素における反射表示領域１２の断面図である。図８の最左側であるＡＲ１領域は走査線４０および第２走査線引出し線４２が表示されている。走査線４０は図７の下側に形成されるＩＣドライバ３０へと接続するための引出し線が必要である。走査線４０と同層の引出し線を使用しても良いが、引出し線の間隔を小さくするために、走査線４０の引出し線には、映像信号線５０と同層で形成された第２走査線引出し線４２と走査線４０と同層で形成された第１走査線引出し線４１とを交互に用いている。図８は走査線４０の引出し線として第２走査線引出し線４２を用いている例である。走査線４０と第２走査線引出し線４２とは接続電極１３０によって接続されている。
【００５９】
図８において、領域ＡＲ２は図７における第２保護ダイオードＤ２のドレイン電極１０６およびゲート電極１０１等が表示されている。図７に示すように、アース線６０が分岐して第２保護ダイオードＤ２のドレイン電極１０６を形成している。このドレイン電極１０６とゲート電極１０１とがゲート絶縁膜１０２に形成されたコンタクトホール１１３を介して接続電極１３０によって接続されている。なお、接続電極１３０はゲート電極１０１から分岐した部分と接続しているが、表現を簡単にするためにゲート電極１０１と呼んでいる。
【００６０】
第２保護ダイオードＤ２の右側には、映像信号線５０を挟んで、領域ＡＲ３で示す画素部における反射表示領域１２の断面図が表示されている。領域ＡＲ３には、画素部に形成されているＴＦＴのソース電極１０５の一部が表示されている。ＴＦＴのソース電極１０５と、画素電極１１０とが、コンタクトホール１１３を介して接続されている。図８は反射表示領域１２であるから、画素電極１１０の上に反射電極１１１が形成されている。
【００６１】
図８において、額縁領域２０は反射表示領域１２として動作するので、額縁領域２０全体が画素電極１１０および反射電極１１１によって覆われている。図７および図８に示す構造によって、額縁領域２０を反射表示領域１２として動作させつつ、額縁領域２０の反射電極１１１の下に保護ダイオード７０を形成することが出来る。しかし、図７および図８に示す構造を実現するには、必要なプロセス工数が増大してしまうという問題を生ずる。
【００６２】
すなわち、図８に示すように、この構造を実現するためには、無機パッシベーション膜１０７を形成したあと、無機パッシベーション膜１０７あるいは、無機パッシベーション膜１０７とゲート絶縁膜１０２にコンタクトホール１１３を形成し、その後、接続電極１３０を構成するためのＩＴＯを被着し、さらにＩＴＯをフォトリソグラフィによってパターニングする。その後、有機パッシベーション膜１０８を形成する等のプロセスを行うことになる。すなわち、図７および図８の構成では、無機パッシベーション膜１０７、あるいは無機パッシベーション膜１０７とゲート絶縁膜１０２のコンタクトホール１１３の形成プロセス、接続電極１３０としてのＩＴＯの被着プロセス、ＩＴＯのパターニングのプロセス等が増加することになる。
【００６３】
本発明は、このような問題を解決し、従来例とほとんど変わらないプロセスによって、額縁領域２０を反射表示領域１２として動作させつつ、額縁領域２０に保護ダイオード７０を形成することを可能とする構成を実現することが出来る。
【実施例】
【００６４】
図１は、本発明の実施例を示す液晶表示装置のＴＦＴ基板１００側の平面図である。図２は図１のＢ−Ｂ断面図である。図１において、２点鎖線の右側が表示領域１０で、左側が額縁領域２０である。図１における表示領域１０は図７で説明したのと同様であるので、説明は省略する。図１において、２点鎖線の左側が額縁領域２０である。額縁領域２０は図７の構造とは異なっている。図１において、額縁領域２０を反射表示領域１２として動作させるために、画素電極１１０と反射電極１１１とが形成されていることは図７と同様である。しかし、図１においては、接続電極１３０が形成される部分には、画素電極１１０と反射電極１１１は形成されていない。すなわち、接続電極１３０が形成される部分には、画素電極１１０と反射電極１１１に対して１点鎖線で示すスルーホール１２０が形成されている。
【００６５】
しかし、スルーホール１２０が形成された部分は反射表示領域１２として動作させることはできない。スルーホール１２０の部分が画面のムラ等となることを防止するために、本実施例では、対向基板２００において、スルーホール１２０に対応する部分には、ブラックマトリクス（遮光膜）２０２が形成され、コントラストの劣化等を防止する。スルーホール１２０のピッチＨＬは走査線４０のピッチと同一である。
【００６６】
図１において、走査線４０の引出し線の領域を小さくするために、走査線４０と同層で形成された第１走査線引出し線４１と映像信号線５０と同層で形成された第２走査線引出し線４２が使用されることは図７と同様である。しかし、第２走査線引出し線４２と走査線４０を接続するコンタクトホール１１３および接続電極１３０の構成が異なっている。
【００６７】
図１の額縁領域２０において、全ての走査線４０に対して第１保護ダイオードＤ１と第２保護ダイオードＤ２とが設置されていることも図７と同様である。しかし、第１保護ダイオードＤ１と第２保護ダイオードＤ２とを構成するためのＴＦＴの接続方法が図７とは異なっている。図１において、アース線６０の一部が分岐して、第１保護ダイオードＤ１および第２保護ダイオードＤ２のソース電極１０５あるいはドレイン電極１０６を構成している。また、走査線４０が分岐して第１保護ダイオードＤ１のゲート電極１０１を構成している。また、第１保護ダイオードＤ１においては、分岐した走査線４０は、接続電極１３０を介してドレイン電極１０６と接続している。また、第２保護ダイオードＤ２においては、分岐した走査線４０は、接続電極１３０を介してソース電極１０５と接続している。このようにして全ての走査線４０に対して、アース線６０との間に２個のダイオードで構成される双方向ダイオードが形成される。
【００６８】
図２は図１のＢ−Ｂ断面図であり、図１の構成をより詳しく説明するための断面図である。図２において、左側は額縁領域２０の断面であり、右側は表示領域１０の１画素における反射表示領域１２の断面図である。図２の額縁領域２０は反射表示領域１２として動作させるために、有機パッシベーション膜１０８の上には画素電極１１０と反射電極１１１とが形成されているが、接続電極１３０が形成される部分にはスルーホール１２０が形成されている。
【００６９】
本発明の特徴は、額縁領域２０において、画素電極１１０と反射電極１１１とにスルーホール１２０を形成することによって、接続電極１３０を形成するためのプロセスが簡略化できるということである。すなわち、本発明においては、同一層に形成された映像信号線５０、アース線６０（アース線６０の一部）、ドレイン電極１０６、ソース電極１０５等と、他の層に形成された走査線４０、ゲート電極１０１等（必要に応じてアース線６０の他の一部を含む）との接続を、有機パッシベーション膜１０８および無機パッシベーション膜１０７、あるいは、有機パッシベーション膜１０８と無機パッシベーション膜１０７とゲート絶縁膜１０２にコンタクトホール１１３を形成することによって、画素電極１１０と同じＩＴＯによって形成された接続電極１３０によって行う。
【００７０】
コンタクトホール１１３の形成プロセスは、表示領域１０内のＴＦＴと画素電極１１０とを接続するためのコンタクトホール１１３の形成と同様なプロセスで行うことが出来る。表示領域１０内のコンタクトホール１１３は画素電極１１０とＴＦＴのソース電極１０５との接続であるから、有機パッシベーション膜１０８と無機パッシベーション膜１０７に対するコンタクトホール１１３であるのに対し、本実施例の額縁領域２０のコンタクトホール１１３は有機パッシベーション膜１０８、無機パッシベーション膜１０７、および、ゲート絶縁膜１０２に対するコンタクトホール１１３も必要になるが、これは、コンタクトホール１１３形成のためのエッチング時間等の制御で対処可能である。
【００７１】
接続電極１３０として用いるＩＴＯは画素電極１１０と同一のプロセスで被着されパターニングされる。したがって、接続電極１３０を形成するためのプロセスは実質的には増加しない。その後、反射電極１１１をＩＴＯ膜の上に被着する。反射電極１１１はパターニングしてスルーホール１２０部分から除去するが、このパターニングは、表示領域１０の反射電極１１１と同様のパターニングプロセスによって行うことができるので、反射電極１１１のスルーホール１２０形成プロセスも実質的には増加しない。したがって、本実施例においては、プロセスを実質的に増加させることなく、額縁領域２０に保護ダイオード７０を形成することが出来る。
【００７２】
図２のスルーホール１２０内において、領域ＢＲ１は走査線４０と第２走査線引出し線４２との接続を示す図である。図２の領域ＢＲ１とＢＲ２との間には、走査線４０から分岐して、ゲート電極１０１となる途中の配線が表示されている。図２の領域ＢＲ２は、第１保護ダイオードＤ１のドレイン電極１０６と走査線４０との接続を示す図である。第１保護ダイオードＤ１においては、ゲート電極１０１は走査線４０およびドレイン電極１０６と同一電位となっている。
【００７３】
図２の領域ＢＲ３は、アース線６０と第２保護ダイオードＤ２のゲート電極１０１との接続を示す図である。図２の領域ＢＲ４は、第２保護ダイオードＤ２のソース電極１０５と走査線４０との接続を示す図である。したがって、第２保護ダイオードＤ２においては、ドレイン電極１０６とゲート電極１０１とがアース線６０に接続することになる。
【００７４】
図２のＢＲ５は表示領域１０の画素における反射表示領域１２の断面図である。ＢＲ５は画素のＴＦＴのソース電極１０５部分のみが記載されている。ＴＦＴのソース電極１０５とＩＴＯで形成される画素電極１１０が接続している。領域ＢＲ５は反射表示領域１２であるから、画素電極１１０の上にＡｌで形成された反射電極１１１が形成されている。なお、図２において、画素は映像信号線５０によって区画されている。
【００７５】
図１および図２においては、接続電極１３０はＩＴＯで行うとして説明したが、ＩＴＯとＡｌ電極の両方を用いることも出来る。また、必要に応じて、接続電極１３０として反射電極１１１のＡｌを用いることも出来る。いずれにしても、フォトリソグラフィにおける露光マスクを変えるだけであり、プロセス工数は実質的には増加しない。
【００７６】
これによって、保護ダイオード７０の一部を額縁領域２０の反射電極１１１の下に隠すことができるので、狭額縁化が可能となる。尚、スルーホール１２０の数および面積を小さくするために、１本の走査線４０または１本の映像信号線５０に対応する接続電極１３０が複数ある場合は、例えば図１に示すように対応するもの同士を１箇所にまとめて配置することが望ましい。
【００７７】
以上の説明においては、走査線４０に接続される保護ダイオード７０について説明した。保護ダイオード７０は走査線４０のみでなく、映像信号線５０に対しても設置される。映像信号線５０に対して設置する場合も、ＴＦＴをダイオードとして使用するためのレイアウト、アース線６０が形成されている層の位置、アース線６０と保護ダイオード７０とを接続するためのレイアウト等が若干変わるだけであり、本質的には、以上で説明した走査線４０に対する保護ダイオード７０の形成方法と同じである。
【００７８】
映像信号線５０に対する保護ダイオード７０も反射表示領域１２として動作する額縁領域２０に形成される。したがって、有機パッシベーション膜１０８上に画素電極１１０と反射電極１１１が形成されるが、画素電極１１０と反射電極１１１には接続電極１３０のためのスルーホール１２０が形成される。そしてスルーホール１２０のピッチは映像信号線５０のピッチと同一となる。なお、映像信号線５０は図３に示すＩＣドライバ３０に対しては、図３の下側に引き出せば良く、走査線４０の引出し線のように、引出し線領域を設ける必要がないので、別層にて引出しを行う必要はなく、映像信号線５０は全て同層の配線で行うことが出来る。
【００７９】
以上の説明においては、表示領域１０は透過表示モードと反射表示モードとが可能な半透過型の液晶表示装置であるとして説明した。すなわち、画素は、透過表示領域１３と反射表示領域１２とから構成されている。しかし、本発明は、表示領域１０が全て反射表示モードの反射表示型液晶表示装置についても適用することが出来る。さらに、表示領域１０が全て透過型の液晶表示装置である場合にも本発明を適用することが出来る。
【００８０】
また、以上の説明では、画素電極１１０におけるＴＦＴおよび、額縁領域２０において保護ダイオード７０を形成するためのＴＦＴはａ−Ｓｉ膜を用いたボトムゲート型であるとして説明したが、本発明はこれに限らず、画素電極１１０におけるＴＦＴ、および、額縁領域２０において保護ダイオード７０を形成するためのＴＦＴをｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を使用した、いわゆるトップゲート型のＴＦＴを用いた場合についても本発明を適用することが出来る。
【００８１】
また、図９の本発明の図２の変形例を示す断面図のように、接続電極１３０を形成する領域において、有機パッシベーション膜１０８にも開口を形成し、無機パッシベーション膜１０７の上に接続電極１３０を形成してもよい。この場合も、接続電極１３０は、画素電極１１０または反射電極１１１と同一のプロセスで同時に形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明のＴＦＴ基板のレイアウトを示す平面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。
【図４】液晶表示装置の駆動回路の模式図である。
【図５】保護ダイオードの構成図である。
【図６】画素の反射表示領域の断面図である。
【図７】比較例のＴＦＴ基板のレイアウトを示す平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】本発明の変形例を示す図であり、図２に対応する断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…表示領域、  １２…反射表示領域、  １３…透過表示領域、  ２０…額縁領域、  ３０…ＩＣドライバ、  ３１…走査信号駆動回路、  ３２…映像信号駆動回路、  ４０…走査線、  ４１…第１走査線引出し線、  ４２…第２走査線引出し線、  ５０…映像信号線、  ６０…アース線、  ７０…保護ダイオード、  １００…ＴＦＴ基板、  １０１…ゲート電極、  １０２…ゲート絶縁膜、  １０３…半導体層、  １０４…ｎ＋Ｓｉ層、  １０５…ソース電極、  １０６…ドレイン電極、  １０７…無機パッシベーション膜、  １０８…有機パッシベーション膜、  １０９…チャネルエッチング領域、  １１０…画素電極、  １１１…反射電極、  １１２…配向膜、  １１３…コンタクトホール、  １２０…スルーホール、  １３０…接続電極、  １５０…端子部、  ２００…対向基板、  ２０１…カラーフィルタ、  ２０２…ブラックマトリクス、  ２０３…オーバーコート膜、  ２０４…段差形成層、  ２０５…対向電極、  ３００…液晶層、Ｄ１…第１保護ダイオード、Ｄ２…第２保護ダイオード。
【図１】
2009244300.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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