(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶が挟持されてなり、前記一対の基板のうち、一方の基板には光反射性を有する第１の電極が形成される一方、他方の基板には透明性を有する第２の電極が形成された液晶表示装置であって、
前記第１の電極には、スリット状の開口部が、前記一方の基板側における液晶分子の配向方位に対して±１５°以内の角度で設けられている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記一方の基板側から入射して、他方の基板側から出射する光を照射する光源を備える
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】
前記開口部の幅は、３μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記開口部の面積は、当該開口部が設けられる第１の電極と前記第２の電極との交差領域の面積に対して１０〜２５％である
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して配置されるスイッチング素子とを備え、
前記第１の電極は、前記スイッチング素子に接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子は、第１の導電層／絶縁体／第２の導電層の構造を有する二端子型非線形素子である
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の電極と前記第２の導電層とが同一層からなる
ことを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記スイッチング素子は、ゲートが前記走査線に、ソースが前記データ線に、ドレインが前記第１の電極に、それぞれ接続された三端子型非線形素子である
ことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項９】
複数の走査線と、複数のデータ線とを備え、
前記開口部は、走査線とデータ線との交差領域に対応して、走査線またはデータ線のいずれかに設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９いずれか記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外光がある場合には反射型として機能する一方、外光がほとんどない場合には透過型として機能する液晶表示装置、および、この液晶表示装置を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、液晶表示装置は、液晶それ自体が発光するのではなく、単に光の道筋を変えることによって表示を行うものである。このため、液晶表示装置には、パネルに対して必ず何らかの形で光を入射させる構成が必要となり、この点において、他の方式を用いた表示装置、例えば、エレクトロルミネッセンス表示装置や、プラズマディスプレイなどとは大きく相違する。ここで、液晶表示装置において、光源をパネルの裏側に配置し、その光がパネルを通過してユーザに視認されるタイプは透過型と呼ばれる一方、光源をパネルの表側に配置し、あるいは配置せずに、前面からの入射光がパネルによって反射してユーザに視認されるタイプは反射型と呼ばれている。
【０００３】
このうち、透過型では、パネルの背面側に配置される光源（ゆえにバックライトと呼ばれる）から発せられた光は、導光板によってパネル全体に導かれた後、一般には、偏光板→背面基板→電極→液晶→電極→（カラーフィルタ）→前面基板→偏光板という経路を辿って、ユーザに視認される。これに対して反射型では、パネルに入射した光は、一般には、偏光板→前面基板→（カラーフィルタ）→電極→液晶→反射電極まで到達すると、当該反射電極で反射して、いま来た経路を逆に辿ってユーザに視認される。このように、反射型では、透過型と比較すると、環境からの採光量は、パネルの裏側に配置される光源ほど多くなく、さらに、光がパネルに入射して反射するという二重の経路を有するため、各部での光減衰量が大きく、ユーザに視認される光量がそれだけ少なくなる。このため、反射型では、一般的に透過型と比較して表示画面が暗い、という欠点がある。
【０００４】
ただし、反射型は、消費電力の大きい光源がなくても表示が可能である点や、日光が当たる屋外でも視認性が高い点など、上記欠点を補って余りある利点を有する。このため、近年、反射型の（特にカラー表示が可能な）液晶表示装置は、携帯型電子機器などを中心に徐々に普及し始めている。
【０００５】
ところで、反射型では、外光がほとんどない場合、ユーザは表示を視認できない、という本質的な問題点を有する。これを解決するため、反射電極をスリット状に開口させるとともに、パネルの背面にバックライトを設ける（半透過・半反射型パネル）方式が提案されている。この方式では、外光がほとんどない場合には、バックライトの点灯によって透過型となり、これによって表示の視認性が確保される一方、外光が十分にある場合には、バックライトの消灯によって反射型となり、これによって、低消費電力化が図られる構成となっている。すなわち、外光の強弱に応じて透過型または反射型、あるいは、両型併用することにより、表示の視認性確保および低消費電力化を両立する構成となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半透過・半反射型パネルでは、透過型として機能する場合と、反射型として機能する場合との表示品質、特に視角特性において差が生じることが指摘されている。
【０００７】
一方、反射型パネルでは、外光がほとんどない場合でも表示の視認性を確保すべく、前面基板の手前側にフロントライト（導光板）を設ける構成も提案されているが、この構成では、表示画面の厚み感が増し、さらに、パネル前面にタッチパネルを設けると、表示画面とタッチパネルとに視差が生じて操作性が悪化する、といった不具合が指摘されいるため、安易に採用することはできない。このため、表示装置としての拡張性までも考慮すると、上述した半透過・半反射型パネルにおいて、表示品質の差をなくす方策が、現状において最善と考えられる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半透過・半反射型パネルにおいて、透過型として機能する場合と、反射型として機能する場合とにおける表示品質の差を少なくした液晶表示装置、および、この液晶表示装置を用いた電子機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る液晶表示装置にあっては、一対の基板間に液晶が挟持されてなり、前記一対の基板のうち、一方の基板には光反射性を有する第１の電極が形成される一方、他方の基板には透明性を有する第２の電極が形成された液晶表示装置であって、前記第１の電極には、スリット状の開口部が、前記一方の基板側における前記液晶分子の配向方位に対して±１５°以内の角度で設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、第１の電極の開口部における電界強度は、ほぼ開口端部からの距離に応じて減衰するが、スリット状の開口部が設けられている方向と、一方の基板側における液晶分子の配向方位とは、互いに略平行方向であるので、開口部での液晶分子が受ける電界強度は、分子方向にわたって一様となる。したがって、電界が発生しても、液晶分子は、電極が存在する領域と同様に、電界強度に応じて配列するので、表示品質に差が発生するのが防止されることとなる。
【００１１】
さらに、本発明において、前記一方の基板側から入射して、他方の基板側から出射する光を照射する光源を備えることが望ましい。この構成によれば、外光が少ない場合には、光源の照射光が開口部を通過した後、液晶分子の配列方向に応じて旋光するので、光反射性を有する第１の電極による反射が少なくても、表示の視認性が確保されることとなる。
【００１２】
また、本発明において、前記開口部の幅は、３μｍ以下であることが望ましい。一般的な液晶表示装置では、一対の基板間が数μｍ程度であり、この場合、第１および第２の電極が交差する領域のみならず、当該交差領域から１．５μｍ程度離れた領域でも、電極外周端から漏れる電界の影響によって、電極が存在する領域と同様に液晶分子が配列する。したがって、スリット状の開口部が幅３μｍの程度であれば、スリットの両側端部からの漏れる電界が存在によって、当該開口部の液晶分子は、電極が存在する領域と同様に配列することとなる。なお、これ以上、開口部の幅を広くしても、電界強度に応じて液晶分子の配列が変化しないデッドスペースが増加するだけである。
【００１３】
上述のように、開口部の幅は、３μｍ以下であることが望ましいが、この程度では、複数のスリットを設けないと、第１の電極を通過する光量が十分に得られない。ただし、開口部の総面積が、当該開口部が設けられる第１の電極と前記第２の電極との交差領域の面積に比較して広すぎると、反射領域が低下することになるので、反射型での表示画面が暗くなってしまう。そこで、主観的評価によれば、開口部の面積は、当該開口部が設けられる第１の電極と前記第２の電極との交差領域の面積に対して１０〜２０％であることが望ましい。
【００１４】
また、本発明において、複数の走査線と、複数のデータ線と、前記走査線と前記データ線との交差に対応して配置されるスイッチング素子とを備え、前記第１の電極は、前記スイッチング素子に接続されていることが望ましい。これによれば、スイッチング素子によりオン画素とオフ画素とを電気的に分離できるので、コントラストやレスポンスなどが良好であり、かつ、高精細な表示が容易に達成できる。
【００１５】
さらに、本発明において、前記スイッチング素子は、第１の導電層／絶縁体／第２の導電層の構造を有する二端子型非線形素子であることが望ましい。このような二端子型非線形素子としては、薄膜ダイオード素子が挙げられる。ここで、このような構成においては、前記第１の電極と前記第２の導電層とが同一層からなることが望ましい。これによれば、二端子型非線形素子を構成する第２の導電層自体がそのまま画素電極となるので、第２の導電層と画素電極とを異なる層から形成する場合よりもプロセスの簡略化を図ることができる。
【００１６】
一方、本発明において、前記スイッチング素子は、ゲートが前記走査線に、ソースが前記データ線に、ドレインが前記第１の電極に、それぞれ接続された三端子型非線形素子であることも望ましい。これによれば、スイッチング素子として、二端子型非線形素子を形成する場合よりもプロセスが複雑化するが、良好な表示が得やすい。
【００１７】
また、複数の走査線と、複数のデータ線とを備え、前記開口部は、走査線とデータ線との交差領域に対応して、走査線またはデータ線のいずれかに設けられていることも望ましい。これによれば、スイッチング素子を用いないので、製造プロセスが簡略化されることとなる。
【００１８】
加えて、本発明に係る電子機器にあっては、液晶表示装置を備えるので、外光が少ない場所でも良好な視認性が確保される一方、外光がある場所では、低消費電力化が図られることとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明は、光反射性を有する電極に形成されるスリット状の開口部を、液晶分子の配向方位に一致させて形成することをその要旨とするので、アクティブマトリクス方式にも、パッシブマトリクス方式にも適用可能である。このうち、画素電極をスイッチング（非線形）素子で駆動するアクティブマトリクス方式の方が、コントラストやレスポンスなどが良好であり、かつ、高精細な表示が容易に達成できるので、パッシブマトリクス方式に比較して有利である。ここで、アクティブマトリクス方式は、スイッチング素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などの三端子型素子を用いる方式と、薄膜ダイオード（ＴＦＤ：Thin Film Diode）などの二端子型素子を用いる方式との２方式に大別されるが、後者方式の方が、配線の交差部分がないために配線間の短絡不良が原理的に発生しない点、さらに、成膜工程およびフォトリソグラフィ工程を短縮できる点において有利である。そこで、ＴＦＤにより画素電極を駆動する液晶表示装置について、本発明の最良な実施形態として、以下、図面を参照して説明することとする。
【００２０】
＜電気的構成＞
図１は、この表示装置における液晶パネルの電気的構成を示すブロック図である。この図に示されるように、液晶パネル１００には、複数本の走査線２１２が行（Ｘ）方向に延在して形成される一方、複数本のデータ線３１２が列（Ｙ）方向に延在して形成されるとともに、走査線２１２とデータ線３１２との各交差点において画素１１６が形成されている。ここで、各画素１１６は、液晶表示要素（液晶層）１１８とＴＦＤ（Thin Film Diode）２２０との直列接続からなる。そして、各走査線２１２は、走査線駆動回路１２２によって駆動される一方、各データ線３１２は、データ線駆動回路１２４によって駆動される構成となっている。
【００２１】
ここで、液晶パネル１００は、半透過・半反射型であり、後述するように、素子基板と対向基板とが互いに一定の間隙を保った状態で貼付され、この間隙に液晶が注入された構成となっている。このうち、素子基板には、走査線２１２や、ＴＦＤ２２０、画素電極などが形成される一方、対向基板には、データ線３１２などが形成されて、一列分の画素電極と１本のデータ線３１２とが対向するような位置関係となっている。このため、液晶層１１８は、データ線３１２と画素電極とこれらの間に挟持される液晶とから構成されることとなる。
【００２２】
なお、図１において、ＴＦＤ２２０は走査線２１２の側に接続され、液晶層１１８がデータ線３１２の側に接続されているが、これとは逆に、ＴＦＤ２２０がデータ線３１２の側に、液晶層１１８が走査線２１２の側にそれぞれ接続される構成でも良い。ただし、この構成では、開口率が低下するので、この点において若干不利である。
【００２３】
＜素子基板における１画素分のレイアウト＞
次に、素子基板における１画素分のレイアウトについて説明する。図２（ａ）は、液晶パネル１００において、ＴＦＤ２２０を含む１画素分のレイアウトを示す平面図であり、同図（ｂ）は、そのＡ−Ａ’線に沿って示す断面図である。これらの図に示されるように、ＴＦＤ２２０は、第１のＴＦＤ２２０ａおよび第２のＴＦＤ２２０ｂからなり、素子基板２００の表面に形成された絶縁膜２０１において、第１金属膜２２２と、この第１金属膜２２２の表面に陽極酸化によって形成された絶縁体たる酸化膜２２４と、この表面に形成されて相互に離間した第２金属膜２２６ａ、２２６ｂとから構成されている。また、第２金属膜２２６ａは、そのまま走査線２１２となる一方、第２金属膜２２６ｂは、画素電極２３４に接続されている。
【００２４】
ここで、第１のＴＦＤ２２０ａは、走査線２１２の側からみると順番に、第２金属膜２２６ａ／酸化膜２２４／第１金属膜２２２となって、金属／絶縁体／金属のサンドイッチ構造を採るため、その電流−電圧特性は正負双方向にわたって非線形となる。一方、第２のＴＦＤ２２０ｂは、走査線２１２の側からみると順番に、第１金属膜２２２／酸化膜２２４／第２金属膜２２６ｂとなって、第１のＴＦＤ２２０ａとは、反対の電流−電圧特性を有することになる。したがって、ＴＦＤ２２０は、２つの素子を互いに逆向きに直列接続した形となるため、１つの素子を用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負双方向にわたって対称化されることになる。
【００２５】
ところで、素子基板２００自体は、例えば、石英や、ガラス、プラスティックなどが用いられる。ここで、単純な反射型にあっては、透明であることは素子基板２００の要件ではないが、本実施形態のように、反射型としても、透過型としても用いるのであれば、透明であることは素子基板２００の要件となる。また、素子基板２００の表面に絶縁膜２０１が設けられる理由は、第２金属膜の堆積後における熱処理により、第１金属膜２２２が下地から剥離しないようにするため、および、第１金属膜２２２に不純物が拡散しないようにするためである。したがって、このような点が問題にならないのであれば、絶縁膜２０１については省略可能である。
【００２６】
なお、ＴＦＤ２２０は、二端子型非線形素子としての一例であり、他にＭＳＩ（Metal Semi-Insulator）などのようなダイオード素子構造を用いた素子や、これらの素子を逆向きに直列接続もしくは並列接続したものなどについても適用可能である。さらに、電流−電圧特性を正負双方向で厳密に対称化する必要がないのであれば、１つの素子のみを用いても良い。
【００２７】
一方、第２金属膜２２６ｂから延長形成される画素電極２３４は、アルミニウムなどの反射率の大きな金属膜から形成されている。また、画素電極２３４には、図において斜方向に開口するスリット状の開口部２３６が複数設けられ、反射型として機能する際には、これら開口部２３６を通過する光が液晶層１１８に進入する構成となっている。なお、画素電極２３４には、反射光が散乱するように微妙な起伏が設けられているが、この点については、本発明と直接関係がないので、その説明を省略することとする。
【００２８】
さて、液晶パネル１００は、素子基板と対向基板とが互いに一定の間隙を保った状態で貼付され、この間隙に液晶が封入された構成となっているが、両基板におけるラビング方向は、パネルの視覚特性を考慮して、図３に示される方向にそれぞれ設定されている。すなわち、電圧無印加時における液晶分子の配向方位を定めるラビング方向は、両基板を貼付した状態にあって対向基板の側から透視すると、手前側に位置する対向基板では左斜め上方４５度の方向であり、背面側に位置する素子基板２００では、左斜め下方４５度の方向である。したがって、素子基板２００における開口部２３６のスリット方向は、ラビング方向に一致して形成されている。
【００２９】
ここで、画素電極２３４と、これに対向するデータ線３１２とによって発生する電界方向は、図４に示されるように、開口部２３６以外では、両基板に対して垂直方向となるので、その強度も一様となる。これに対して開口部２３６では、当然のことながら電極が存在しないので、画素電極２３４の開口端からの漏れによって電界が発生するに過ぎない。このため、開口部２３６近傍での電界強度は、開口端から距離が大きくなるにつれて弱くなり、一様ではない。このことは、逆に言えば、画素電極２３４における開口端から等距離の地点、すなわち、図５（ａ）における破線で示される地点では、電界強度がほぼ等しいことを意味する。
【００３０】
一方、画素電極２３４が形成された素子基板２００のラビング方向と、そこに形成される開口部２３６のスリット方向とは一致しているので、電圧無印加時において素子基板２００側での液晶分子Ｍは、開口端に沿って平行に配向方位することになる。
【００３１】
したがって、画素電極２３４とデータ線３１２との電位差が発生した場合（特にこの電位差が小さい場合）、液晶分子Ｍの一端と他端とにおいては、ともに電界強度が互いに等しくなるので、開口部２３６に位置する液晶分子Ｍは、電極が存在する領域、すなわち、反射型として機能する際、表示に寄与する領域に位置する液晶分子と同様にティルトすることとなる。このため、開口部２３６を通過する光と、画素電極２３４による反射光との旋光方向が互いにほぼ等しくなるので、透過型と反射型との表示品質の差を少なくすることができる。
【００３２】
このとき、ラビング方向と開口部２３６のスリット方向とが一致することが望ましいが、両者が±１５°以内の角度範囲内であれば、上記の表示品質の差を実用上支障の無い程度にすることができると考える。
【００３３】
なお、ラビング方向と開口部２３６のスリット方向とが互いに一致しない場合には、図５（ｂ）に示されるように、開口部２３６に位置する液晶分子Ｍが、電圧無印加時において開口端と交差する方向に配向方位する。このため、画素電極２３４とデータ線３１２との電位差が発生しても（特にこの電位差が小さい場合には）、液晶分子Ｍの一端と他端との電界強度が異なるので、反射型とした際、表示に寄与する領域に位置する液晶分子と同様にティルトしない。この結果、開口部２３６を通過する光と、画素電極２３４による反射光とでは、旋光方向が互いに異なってしまうので、透過型と反射型との表示品質に差が生じることとなる。
【００３４】
次に、画素電極２３４に形成される開口部の幅および面積について検討する。一般に、一対の基板間に封入される液晶がＴＮ（Twisted Nematic）型である場合、基板間隔は数μｍ程度であり、この場合、例えばノーマリーホワイトであれば、両基板の電極が交差する領域の端部から１．５μｍ程度離れた地点でも、電圧を印加すれば、電極の外周一端から漏れる電界の影響によって黒表示が行われることが発明者によって実験的に確認されている。これを根拠とすると、図２において、スリット状の開口部２３６の幅Ｗが、１．５μｍの倍である３μｍ程度以下であれば、開口部２３６の両側端部から漏れる電界によって、当該開口部の液晶分子は、電極の存在領域と同様にティルトする、と考えられる。このことは、逆に言えば、スリット状の開口部２３６の幅Ｗを３μｍ以上にすると、反射型においても透過型においても、電界に応じて液晶分子がティルトしないデッドスペースが画素電極２３４に形成されることを意味する。したがって、開口部２３６の幅Ｗは、３μｍ以下であることが望ましいと考える。
【００３５】
さて、開口部２３６の幅Ｗを３μｍ以下とした場合、画素電極２３４のサイズによっては、複数の開口部２３６を設けないと、透過型として機能させるのに必要な光量が十分に得られない事態が想定される。反面、開口部２３６を多数設けて、その総面積を増やすと、透過型とした場合の透過光量は増加するが、それだけ反射光量が減少するので、反射型とした場合の表示画面は暗くなる。そこで、発明者が、画素電極２３４に対して開口部２３６の総面積を変化させる実験を行い、透過型・反射型の表示品質がバランスする範囲を主観的評価した結果、開口部の面積は、当該開口部が設けられる画素電極２３４の面積に対して１０〜２５％であることが望ましいと考える。なお、ここでいう画素電極の面積２３４とは、厳密に言えば、画素電極２３４とデータ線３１２との交差領域であって、ブラックマトリクスなどによって遮光されない有効表示領域の面積をいう。
【００３６】
＜素子基板の製造プロセス＞
次に、素子基板２００の製造プロセスについて説明する。まず、図６（１）に示されるように、基板２００上面に絶縁膜２０１が形成される。この絶縁膜２０１は、例えば、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなり、スパッタリング法で堆積したタンタル（Ｔａ）膜を熱酸化する方法や、酸化タンタルからなるターゲットを用いたスパッタリングあるいはコスパッタリング法などにより形成される。また、この絶縁膜２０１は、上述したように、第１金属膜２２２の密着性を向上させるとともに、基板２００からの不純物拡散を防止することを主目的として設けられるので、その膜厚は、例えば、50〜200nm程度で十分である。
【００３７】
次いで、同図（２）に示されるように、絶縁膜２０１上面に第１金属膜２２２が成膜される。ここで、第１金属膜２２２の膜厚は、ＴＦＤ２２０の用途によって好適な値が選択され、通常、100〜500nm程度である。また、第１金属膜２２２の組成は、例えば、タンタル単体やタンタル合金からなる。ここで、第１金属膜２２２としてタンタル単体を用いる場合には、スパッタリング法や電子ビーム蒸着法などで形成可能である。また、第１金属膜２２２としてタンタル合金を用いる場合には、主成分のタンタルに、例えば、タングステン、クロム、モリブデン、レニウム、イットリウム、ランタン、ディスプロリウムなどの周期律表において第６〜第８族に属する元素が添加される。この際、添加元素としては、タングステンが好ましく、その含有割合は、例えば、0.1〜6重量％が望ましい。また、タンタル合金からなる第１金属膜２２２を形成するには、混合ターゲットを用いたスパッタリング法や、コスパッタリング法、電子ビーム蒸着法などが用いられる。
【００３８】
そして、同図（３）に示されるように、第１金属膜２２２が、一般に用いられているフォトリソグラフィおよびエッチング技術によってパターニングされる。
【００３９】
続いて、同図（４）に示されるように、酸化膜２２４が第１金属膜２２２の表面に形成される。詳細には、第１金属膜２２２の表面が陽極酸化法によって酸化されて、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が形成される。このとき、走査線２１２の基礎となる部分の表面も同時に酸化されて、同様に酸化タンタルからなる酸化膜２２４が形成される。酸化膜２２４の膜厚は、その用途によって好ましい値が選択され、例えば、10〜35nm程度であり、１つの画素について１個のＴＦＤを用いる場合と比べると半分である。陽極酸化に用いられる化成液は、特に、限定されないが、例えば、0.01〜0.1重量％のクエン酸水溶液を用いることができる。
【００４０】
そして、同図（５）に示されるように、走査線２１２から枝分かれした酸化膜２２４のうちの破線部分２２９が、その基礎となっている第１金属膜２２２とともに除去される。これにより、第１のＴＦＤ２２０ａおよび第２のＴＦＤ２２０ｂで共用される第１金属膜２２２が、走査線２１２と電気的に分離されることになる。さらに、破線部分２２９の除去の際には、走査線２１２およびＴＦＤ２２０の形成領域以外に位置する絶縁膜２０１についても除去される。ここで、絶縁膜２０１を除去する理由は、第１に、上記目的からすると、絶縁膜２０１はＴＦＤ２２０が形成される領域以外では不要であるためであり、第２に、透過型として機能する場合に、絶縁膜２０１によって透過光が減衰するのを少しでも防止するためである。なお、破線部２２９および不要な絶縁膜２０１の除去については、一般に用いられているフォトリソグラフィおよびエッチング技術が用いられる。
【００４１】
次に、図７（６）に示されるように、画素電極２３４を兼ねる第２金属膜２２６が成膜される。この第２金属膜２２６は、例えば、アルミニウムなどが好適であり、スパッタリング法などによって堆積させることによって形成される。また、第２金属膜２２６の膜厚は、例えば、50〜300nm程度である。
【００４２】
そして、同図（７）に示されるように、第２金属膜２２６が、一般に用いられているフォトリソグラフィおよびエッチング技術によってパターニングされる。これにより素子部分にあっては、第１のＴＦＤ２２０ａにおける第２金属膜２２６ａ、および、第２のＴＦＤ２２０ｂにおける第２金属膜２２６ｂが、相互に離間して形成される一方、走査線２１２における最上層が第２金属膜２２６によって被覆されることになる。また、画素電極部分にあっては、ラビング方向に一致して開口するスリット状の開口部２３６が複数形成されることとなる。さらに、他の部分にあっては、後述するＩＣチップ（ドライバ）を実装するための端子や、ＦＰＣ基板を接続するための端子なども、第２金属膜２２６のパターニングによって形成される。このようなプロセスにより、素子基板２００には、第１のＴＦＤ２２０ａと第２のＴＦＤ２２０ｂとを互いに逆向きに接続したＴＦＤ２２０が、開口部２３６が設けられた画素電極２３４とともに、マトリックス状に形成されることとなる。
【００４３】
この後、特に図示はしないが、第１に、配向膜としてポリイミド溶液が基板対向面に塗布された後、焼成され、第２に、このポリイミドのポリマー主鎖が、ラビング処理によって、図３に示される方向に延伸される。このラビング処理により、液晶が封入された際に、液晶分子が延伸方向に沿って配向方位する（と言われている）。ここで、ラビング処理は、一般に、ローラに巻回されたバフ布を一定方向に擦ることで行われるため、静電気の発生や各種ダストの発生など、製造プロセスにおいて好ましくない事態が発生しやすい。本実施形態によれば、ラビング処理においてバフ布の進行方向が開口部２３６のスリット方向と一致するため、画素電極２３４での開口部２３６の段差による影響が低減されるので、静電気の発生や各種ダストの発生が抑えられる、という効果もある。
【００４４】
なお、この製造プロセスについては、上記工程の順番に限られない。例えば、図６（４）における工程よって第１金属膜２２２の表面に酸化膜２２４を形成した直後に、図７（６）および（７）の工程を実行し、最後に、図６（５）の工程におって、破線部分２２９を除去する工程としても良い。また、上述した製造プロセスにあっては、第２金属膜２２６と画素電極２３４との組成を同一としたが、第２金属膜２２６として、クロムや、チタン、モリブデンなどの非反射性金属をパターニングして形成し、この後、画素電極２３４として、アルミニウムなどの反射性金属をパターニングして形成しても良い。ただし、金属膜の成膜・パターニングが１工程分余計に増加する。
【００４５】
＜対向基板の製造プロセス＞
次に、対向基板３００の製造プロセスについて簡単に説明する。対向基板３００には、ＴＦＤ２２０のようなスイッチング素子が形成されないため、素子基板２００と比較すると、その製造プロセスは極めて簡易である。すなわち、基板の一方の面に、第１に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電膜を成膜した後、第２に、これをパターニングして、データ線３１２を形成する。この際、後述するＩＣチップ（ドライバ）を実装するための端子や、ＦＰＣ基板を接続するための端子なども、透明導電膜をパターニングして形成される。
【００４６】
ここで、カラー表示を行う場合には、第１に、画素電極２３４と対向する領域において、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の原色いずれかのカラーフィルタが所定の配列で形成されるとともに、それ以外の表示領域においてはＢｋ（ブラック）のブラックマトリクスが形成され、第２に、平滑化層が、カラーフィルタおよびブラックマトリクスの保護を兼ねてコーティングされ、この後、透明導電膜が成膜・パターニングされることとなる。
【００４７】
この後、素子基板２００と同様に、第１に、配向膜としてポリイミド溶液が基板対向面に塗布された後、焼成され、第２に、このポリイミドのポリマー主鎖が、ラビング処理によって、図３に示される方向に延伸される。
【００４８】
＜液晶パネルの全体構成等＞
次に、上述した液晶パネル１００を含む液晶表示装置の全体構成について図８および図９を参照して説明する。ここで、図８は、液晶パネル１００の構成を示す斜視図であり、図９は、図８におけるＢ−Ｂ’線の断面図である。なお、図９については、図８では省略されているバックライトユニットについても、液晶パネル１００と併せて示されている。
【００４９】
これらの図に示されるように、液晶パネル１００は、走査線２１２や画素電極２３４などが形成された素子基板２００と、データ線３１２などが形成された対向基板３００とを、スペーサＳを混入したシール材１０４により一定の間隙を保って、互いに電極形成面が対向するように貼付されるとともに、この間隙に液晶１０５を封入した構造となっている。また、素子基板２００の背面側および対向基板３００の手前側には、それぞれ偏光板２０６、３０６が設けられ、その偏光軸は、対応基板のラビング方向に応じて設定される。
【００５０】
さらに、素子基板２００の背面には、バックライトユニットが、シリコンゴムなどの緩衝材１０６を介して設けられている。このバックライトユニットは、光を照射する線状の蛍光管４０１と、この蛍光管４０１による光をもれなく反射して導光板４０３に導く反射板４０２と、導光板４０３に導かれた光を液晶パネル１００に一様に拡散させる拡散板４０４と、導光板４０３から液晶パネル１００とは反対方向に出射される光を液晶パネル１００側へ反射させる反射板４０５とから構成される。ここで、蛍光管４０１は、常に点灯するのではなく、外光がほとんどないような場合にだけ、ユーザあるいはセンサの指示によって点灯するものである。したがって、蛍光管が点灯している場合には、バックライトユニットからの光が開口部２３６を通過することによって、透過型として機能する一方、蛍光管が点灯している場合には、対向基板３００の側からの入射した光が画素電極２３４で反射することによって、反射型として機能することになる。
【００５１】
一方、素子基板２００においてマトリクス状に配列される画素電極２３４のうち、各列の画素電極と、対向基板３００において列方向に延在して形成される各データ線３１２とは、貼付した状態で透視した場合に、互いが対向するような位置関係とされる。したがって、液晶層１１８は、走査線２１２とデータ線３１２との交点において、画素電極２３４とデータ線３１２とこれらの間に挟持される液晶１０５とによって構成されるとともに、画素１１６が、図１に示されるように、走査線２１２とデータ線３１２との各交点において、液晶層１１８とＴＦＤ２２０との直列接続を介して電気的に結合した状態となる。このため、走査線２１２に走査信号を供給するとともに、データ線３１２にデータ信号を供給することによって、ＴＦＤ２２０にしきい値以上の電位差を印加すると、当該ＴＦＤがオンとなって導通状態になるので、当該ＴＦＤに接続された液晶層に所定の電荷が蓄積される。そして、電荷蓄積後、当該ＴＦＤをオフ状態にしても、液晶層の抵抗が十分に高ければ、当該液晶層における電荷の蓄積が維持される。このようにＴＦＤ２２０を駆動して、蓄積させる電荷の量を制御すると、画素毎に液晶の配向状態が変化するので、所定の表示を行わせることが可能となる。
【００５２】
この際、各画素１１６の液晶層１１８に電荷を蓄積させるのは一部の期間で良いため、第１に、走査線駆動回路１２２によって、各走査線２１２を順次選択するとともに、第２に、走査線２１２の選択期間において、データ線駆動回路１２４によりデータ線３１２に表示すべき画像に応じたデータ信号を供給する構成により、走査線２１２およびデータ線３１２を複数の画素１１６について共通化した時分割マルチプレックス駆動が可能となる。
【００５３】
一方、素子基板２００の対向面であって、対向基板３００から張り出した端子部分には、走査信号を各走査線２１２に供給するＩＣチップ２５０がＣＯＧ実装されるとともに、外部制御基板（図示省略）からＩＣチップ２５０に制御信号を供給するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）基板２６０が接続される。また、対向基板３００の対向面であって、素子基板２００から張り出した端子部分には、データ信号を各データ線３１２に供給するＩＣチップ３５０がＣＯＧ実装されるとともに、外部制御基板からＩＣチップ３５０に制御信号を供給するためのＦＰＣ基板３６０が接続される。ここで、ＩＣチップ２５０、３５０におけるＣＯＧ実装は、それぞれ、第１に、基板との所定位置において、接着材中に導電性微粒子を均一に分散させたフィルム状の異方性導電膜を挟持し、第２に、ＩＣチップ２５０、３５０を基板に加圧・加熱することにより行われる。ＦＰＣ基板３５０、３６０の接続も同様にして行われる。
【００５４】
なお、ＩＣチップ２５０、３５０を、基板２００、３００にＣＯＧ実装する替わりに、例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術を用いてＩＣチップ２５０、３５０が実装された各ＴＣＰ（Tape Carrier Package）を、基板２００、３００の所定位置に設けられる異方性導電膜により電気的および機械的に接続する構成としても良い。
【００５５】
さらに、液晶パネル１００の前面側には、必要に応じてタッチパネルを設けても良い。このようにタッチパネルを設けても、本実施形態にあっては、前面側に光源が配置されないので、表示画面とタッチパネルとに視差はほとんど生じない。このため、操作性が悪化するといった不具合も発生しない。
【００５６】
＜応用例＞
上述した実施形態にあっては、画素１１６のスイッチング素子として、ＴＦＤなどのような二端子型素子を用いたが、上述のように、本発明はこれに限られず、ＴＦＴなどのような三端子型素子を用いる場合にも適用可能である。図１０は、画素１１６のスイッチング素子としてＴＦＴを用いた液晶パネルの１画素分の構成を示す断面図である。
【００５７】
この図に示されるように、ＴＦＴ２７０は、素子基板２００において形成されるとともに、そのゲート電極が走査線２１２に接続され、そのソース電極がデータ線３１２に接続され、そのドレイン電極が、開口部２３６を有する画素電極２３４に接続されている。
【００５８】
ここで、図１０に示される素子基板２００の製造プロセスについて簡単に説明すると、まず、第１に、素子基板２００上面全体に、ポリシリコン層２７２がパターニングされた後、熱酸化処理等によって、その表面にゲート絶縁膜２７４が形成される。第２に、このゲート絶縁膜２７４の上面にさらにポリシリコン層がパターニング形成されて、これがＴＦＴ２７０のゲート電極および走査線２１２を兼ねる。第３に、このゲート電極自身がマスクとなってドーピングされ、これにより、自己整合されたソース領域およびドレイン領域となる半導体領域が形成される。第４に、第１の層間絶縁膜２７６が堆積された後、ソース電極を開口するコンタクトホールが形成される。第５に、アルミニウムなどの導電層が形成されて、これがＴＦＴ２７０のソース電極およびデータ線３１２を兼ねる。第６に、第２の層間絶縁膜２７８が堆積された後、ドレイン電極を開口するコンタクトホールが形成される。そして、第７に、アルミニウムなどの導電層が成膜された後、所定の形状にパターニングされる。これによって、ＴＦＴ２７０のドレイン電極と開口部２３６を有する画素電極２３４とが一括して形成されることとなる。
【００５９】
なお、先に延べた各実施形態においては、配向処理方法として、ラビング処理による配向について説明したが、本発明にあっては、これに限るものではなく、例えば酸化珪素などの配向剤を基板面に対して斜め方向から蒸着する、斜方蒸着法による配向処理を行ってもよい。
【００６０】
さらに、本発明にあっては、ＴＦＤやＴＦＴなどのようなスイッチング素子を有しないパッシブマトリクス方式の液晶パネルについても適用可能である。ここで、パッシブマトリクス方式では、一方の基板に設けられる走査線と他方の基板とに設けられるデータ線との交差領域に基づいて表示が行われるため、この交差領域にスリット状の開口部２３６を設ければ良い。例えば、背面基板に走査線が設けられるのであれば、当該走査線を反射性金属で形成するとともに、前面基板に設けられるデータ線との交差する領域において、開口部を走査線に設ければ良く、反対に、背面基板にデータ線が設けられるのであれば、当該データ線を反射性金属で形成するとともに、前面基板に設けられる走査線との交差する領域において、開口部をデータ線に設ければ良い。
【００６１】
＜電子機器＞
次に、上述した半透過・半反射型の液晶パネルを各種の電子機器を表示装置として適用する場合について説明する。この場合、電子機器は、図１１に示されるように、主に、表示情報出力源１０００、表示情報処理回路１００２、電源回路１００４、タイミングジェネレータ１００６、液晶パネル１００、および、駆動回路１２０により構成される。このうち、表示情報出力源１０００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリ、各種ディスクなどのストレージユニット、ディジタル画像信号を同調出力する同調回路などを備え、タイミングジェネレータ１００６により生成される各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの表示情報を表示情報処理回路１００２に供給するものである。次に、表示情報処理回路１００２は、シリアル−パラレル変換回路や、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像信号をクロック信号ＣＬＫとともに駆動回路１２０に供給するものである。ここで、駆動回路１２０は、図１における走査線駆動回路１２２や、データ線駆動回路１２４、検査回路などを総称したものである。また、電源回路１００４は、各構成要素に所定の電源を供給するものである。
【００６２】
次に、上述した液晶表示装置を具体的な電子機器に用いた例のいくつかについて説明する。
【００６３】
＜その１：モバイル型コンピュータ＞
まず、この液晶表示装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した例について説明する。図１２は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図において、パーソナルコンピュータ１２００は、キーボード１２０２を備えた本体部１２０４と、液晶表示ユニット１２０６とから構成されている。この液晶表示ユニット１２０６は、先に述べた液晶パネル１００の背面にバックライトを付加することにより構成されている。これにより、外光が全くない場所でも、バックライトを点灯させることにより表示が視認できるようになっている。
【００６４】
＜その２：携帯電話＞
さらに、この液晶表示装置を、携帯電話に適用した例について説明する。図１３は、この携帯電話の構成を示す斜視図である。図において、携帯電話１３００は、複数の操作ボタン１３０２とともに、先に述べた液晶パネル１００を備えるものである。この液晶パネル１００の背面にあっても、バックライトユニットが設けられている。
【００６５】
なお、図１２および図１３を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器に適用可能なのは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、開口部での液晶分子が受ける弱電界強度は、分子方向にわたって均一となるので、この液晶分子は、電極が存在する領域と同様に、電界強度に応じて配列する。このため、透過型として機能する場合と反射型として機能する場合とにおける表示品質の差を少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る液晶パネルの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】  （ａ）は、同液晶パネルにおける素子基板の１画素分の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、そのＡ−Ａ’線の断面図である。
【図３】  同液晶パネルにおける素子基板および対向基板のラビング方向を示す平面図である。
【図４】  素子基板における電界方向を示す断面図である。
【図５】  （ａ）および（ｂ）は、それぞれ素子基板における電界強度と液晶分子の配列との関係を示す平面図である。
【図６】  （１）〜（５）は、それぞれ同液晶パネルの素子基板における製造プロセスを示す図である。
【図７】  （６）〜（７）は、それぞれ同液晶パネルの素子基板における製造プロセスを示す図である。
【図８】  同液晶パネルの構成を示す斜視図である。
【図９】  同液晶パネル等の構成を示すＢ−Ｂ’線の断面図である。
【図１０】  本発明の応用形態に係る液晶パネルの１画素分の構成を示す平面図である。
【図１１】  実施形態または応用形態に係る液晶パネルが適用される電子機器の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】  同液晶パネルを適用した電子機器の一例たるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図１３】  同液晶パネルを適用した電子機器の一例たる携帯電話の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１００……液晶パネル
１０５……液晶
２００……（素子）基板
２０１……絶縁膜
２０６……偏光板
２１２……走査線
２２０……ＴＦＤ
２２２……第１金属膜
２２４……酸化膜
２２６……第２金属膜
２３４……画素電極
２３６……開口部
２５０……ＩＣチップ
２６０……ＦＰＣ基板
２７０……ＴＦＴ
３００……（対向）基板
３０６……偏光板
３１２……データ線
３５０……ＩＣチップ
３６０……ＦＰＣ基板
４０１……蛍光管
４０２、４０５……反射板
４０３……導光板
４０４……拡散板
【図１】
0003744244.tif 000002
【図２】
0003744244.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003744244.tif 000005
【図５】
0003744244.tif 000006
【図６】
0003744244.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003744244.tif 000009
【図９】
0003744244.tif 000010
【図１０】
0003744244.tif 000011
【図１１】
0003744244.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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