JP2001147427A

JP2001147427A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001147427A
Application number: JP33072099A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Hirakata; 吉晴平形; Shingo Eguchi; 晋吾江口
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】対向ＢＭが必要なく工程の簡略化と、対向基
板との位置合わせ精度からくる反射面積の低減を考慮す
る必要が無く、反射電極材料の選択範囲を広げ、液晶の
配向に影響を与え難い構造をもち、かつ生産しやすい反
射型液晶表示装置を実現することを目的とする。【解決手段】一対の基板間に液晶が挟持されてなり、
一方の基板にマトリクス状に配置された透明電導膜から
なる画素電極と、画素電極に接続された半導体素子とが
形成された液晶表示装置において、一方の基板は透明性
および絶縁性を有する基板でなり、他方の基板上には反
射層と透明電導膜からなる共通電極を設ける。本発明は
反射層と画素電極および共通電極を分離し、反射層を対
向基板側に設けることを特徴とする。ここで反射層と
は、使用される材料単体もしくは積層構造からなる媒体
の空気中での反射率が３０％以上の特性を有する層とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型および半透
過型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子を利用したアクティブマトリ
クス液晶表示装置は、モバイルコンピュータ、ビデオカ
メラ、デジタルカメラ、携帯電話、ヘッドマウントディ
スプレイ等の直視形表示装置として、またフロントおよ
びリアプロジェクタの様なレンズ等の光学系により拡大
表示を目的とする投射形の表示装置として開発が活発に
行われている。

【０００３】これらは外光を反射させて表示する反射型
表示装置と、バックライトもしくはメタルハライド等の
光源光を透過させて表示する透過型表示装置の他、両者
の特徴を有する半透過型に分類される。

【０００４】反射型表示装置は、バックライトが必要無
いことから低消費電力化が図れ携帯する装置に有利であ
る。さらに太陽光線の下で表示を見る場合はバックライ
トよりも見やすい。

【０００５】反面、暗いところでは見えず使えない、外
光を使用するため明るい表示が得難い、コントラストを
高くし難いという欠点がある。

【０００６】このため暗いところでもその使用が可能に
なるように考えられたものが半透過型の表示装置であ
る。しかし、この場合もコントラストおよび明るさに反
射型よりも劣り、表示的にはさらに厳しい状況である。

【０００７】以下に従来の反射型アクティブマトリクス
液晶表示装置について説明する。ここでは反射作用を有
しこの特性を利用する画素電極を反射画素電極と称す。

【０００８】図１（Ａ）に反射画素電極を鏡面とした場
合における１枚偏光板方式直視形のアクティブマトリク
ス反射型液晶表示装置の従来例を示す。

【０００９】カラーフィルタ層１０１、ブラックマトリ
クス（以下ＢＭ）１０２、共通電極１０３からなる対向
基板と、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の半導体素子１
０４で形成されるアクティブマトリクス回路が形成され
た素子基板を有する。

【００１０】この両基板間に液晶１０５を注入し、共通
電極１０３と反射画素電極１０６の電界を制御すること
により電気光学変調を行う。この場合、液晶１０５を配
向させるため、両電極上１０３、１０６には配向膜１０
７が成膜され、ラビング等による配向処理が行われる。

【００１１】この後、液晶１０５との組み合わせで光の
透過量を制御する偏光板１１０や視野角改善、映り込み
対策を兼ねて位相差板１０９、散乱板１０８等を貼付す
る。

【００１２】本明細書では偏光板、散乱板、位相差板、
λ／４板というように語尾に板という表現を用いている
が、通常これらはフィルムの形態をしていることが多い
ために、慣習的に呼ばれるものである。しかし本明細書
では、これらは必ずしも板状のものでなければならな
い、ということはない。偏光板とは偏光機能を、散乱板
とは前方散乱機能を、そして位相差板およびλ／４板は
光の変調機能をそれぞれ有するものの総称としてここで
は定義する。

【００１３】鏡面反射画素電極１０６を採用した直視形
液晶表示装置では、白色をより白くするため、任意の視
野範囲内で隣接画素に影響を与えない範囲で光を散乱さ
せる必要があり、これを散乱板１０８等で実現してい
る。

【００１４】外光を反射するための反射板は画素電極１
０６を兼ねて素子基板上に形成される。データ線、ゲー
ト線、ＴＦＴ部、容量形成部の上に構成されるため、画
素領域において９０％前後の電極面積率が得られる。

【００１５】さらに半導体素子１０４上部に反射板１０
７があるため直接的、間接的に、この半導体層への光の
照射量が減る。これによりオフ電流が増加する光リーク
が防止できるという効果がある。特に強力な光源からの
光を照射するプロジェクターでは有効である。

【００１６】上記のような構造において、反射型の液晶
表示モードとして、液晶１０５への電圧印加時に黒表
示、無印加に白表示となるノーマリホワイトモードを採
用することが多い。これはノーマリブラックモードと比
べて明るさを得やすいためである。

【００１７】しかし、液晶表示装置にてノーマリホワイ
トモードを採用した場合、隣接する画素の境界部で光漏
れが生じ、コントラストを劣化させる原因となってい
る。

【００１８】これは各画素の電極間では対向基板との間
に印加される電界よりも、基板面に対して平行な横方向
電界の影響が顕著となり、この部分に存在する液晶分子
がこの横方向電界の影響を受け、異なる液晶配向状態の
ドメインを生じるためである。このドメインの境界部が
データ線、ゲート線上もしくは、この近傍にディスクリ
ネーションとして観察される。表示において、この部分
に強い光漏れが見られるだけでなく、その周辺にも光漏
れが観察される。

【００１９】通常、液晶表示装置では液晶および配向膜
材料中の不純物イオン等の影響による残留直流電界の発
生を抑え、また表示におけるフリッカー（ちらつき）現
象を防止するため、フレーム周期ごと、および同一フレ
ーム内の隣接画素間において交流駆動を採用している。
このため、極性の異なる電界が隣接画素の境界部で存在
し、対向基板と（反射）画素電極間に印加される電界の
２倍の電界となっていることも、光漏れが広範囲におよ
ぶ要因になっている。

【００２０】この対策としては、物理的にこの光漏れを
隠す方法がある。対向基板に光を遮光もしくは吸収する
ＢＭ１０２を形成して、光漏れ部を隠す手段がとられ
る。

【００２１】この方法は簡単だが、対向基板にＢＭ１０
２を形成する工程が必要なこと、および対向基板と素子
基板の貼り合わせマージンを考慮してＢＭの領域を確保
しなければならないという欠点がある。このため、反射
画素電極１０６の有効な反射面積はかなり削減される。

【００２２】透過型液晶表示装置の場合は素子基板上に
ＢＭを形成し、貼り合わせ精度をマスクの位置合わせ精
度に改善できる。しかし、対向基板側より観察する反射
型液晶表示装置においては、対向基板上にＢＭを形成せ
ざるをえないのが実状である。

【００２３】ディスクリネーションによる光漏れ幅を２
μｍに抑えた場合でも、データ線あるいはゲート線の線
幅を４μｍとすると、対向基板と素子基板の貼り合わせ
精度はその他マージンを含めて±２μｍ程度見積もる必
要があり、ＢＭ幅としては６μｍ程度必要となる。

【００２４】このため２μｍ画素領域を遮光することと
なり、結局、反射画素電極１０６の有効反射面積を活か
せない。

【００２５】他の対策としては、液晶表示装置のセルギ
ャップ（概略対向電極と画素電極の間隔）を従来の半分
程度に狭くし、画素電極１０６と対向基板間の垂直電界
を、画素に周辺においても強くする手段が考えられる。

【００２６】セルギャップは、光を有効利用するための
液晶表示装置における光学パラメータの要因であるた
め、これにあった液晶の動作モードに制限される。

【００２７】また、もう一つの光学パラメータである液
晶材料自体の屈折率異方性定数は従来の２倍前後のもの
が必要となるが、材料の信頼性等を含めて考慮すると、
この対応はかなり限定されたものになる。

【００２８】今後、高精細化が進みデータ線やゲート線
の線幅が狭くなると、対向基板と素子基板の貼り合わせ
マージンの占める割合が大きくなりＢＭ１０２の占有領
域が増加する。このため反射画素電極１０６の有効領域
が減少する問題が予想される。

【００２９】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の鏡面反射画素
電極と散乱板の組み合わせではなく、反射画素電極自体
に散乱効果を有する構成とした例を示す。

【００３０】この構成においては、散乱効果を表示部直
近で実現するため、透明基板の厚みを介して散乱させる
場合に比較して、映像の輪郭部でのボケが生じ難という
特徴がある。また散乱板等による光の吸収等もなく、反
射散乱光の指向性を制御することも可能であり、表示輝
度、コントラストにも有利となる。

【００３１】しかし、上記構造では素子基板上の反射画
素電極もしくは、その下地膜に任意の凹凸１１１を形成
する必要があり、このための加工工程が追加されるた
め、この基板の歩留まりへの影響もあり製造コストを上
げる要因でもある。

【００３２】さらに、反射画素電極部に凹凸１１１があ
るため、液晶の配向が均一化し難く、この電極の形状
や、上部の膜構成によっては、焼き付きの原因となる電
荷の蓄積が生じる可能性がある。

【００３３】反射型液晶表示装置において、明るさを改
善することが、見易さやコントラスト、美しさ等の表示
品位を改善する上でも必須となる。このため反射率の高
い材料の採用が望まれている。

【００３４】現在はアルミニウム、アルミニウム合金か
らなる材料が一般的である。これは実使用時の可視光に
おいて反射率が８３〜８８％で、エッチングの加工と材
料の安定性から選択されている。現状のアルミニウムを
主体とする材料より、１０％からそれ以上のより高い反
射率を得るためには、銀や銀合金、誘電体多層膜等の採
用が考えられる。

【００３５】しかし、これらの材料は酸化による腐食や
加工性の悪さが知られている。銀は酸化しやすく腐食し
やすい。さらに、加工時の膜の剥がれや、残渣物の液晶
への影響等の問題がある。

【００３６】このため銀にこれを防止する不純物を添加
すること、表面をコートする等の工夫がされ一部実用化
されていが信頼性、生産性における問題が多い。

【００３７】誘電体多層膜は屈折率の異なる膜を多層積
層することにより１００％により近い反射率を得ること
が可能である。しかし、これに用いられる無機の誘電体
膜は、その加工性が著しく劣る。

【００３８】また、画素電極上にこの膜を積層すると、
その誘電率の影響により液晶に任意の電界をかけられな
くなってしまう。

【００３９】鏡面反射画素電極および凹凸等のテクスチ
ャを形成した反射画素電極においては、画素単位の加工
が必要である。このため上記の材料は採用し難かった。

【００４０】

【発明が解決しようとする課題】ここでは、前記の問題
点を解決することを課題とし、対向ＢＭが必要なく工程
の簡略化と、対向基板との位置合わせ精度からくる反射
面積の低減を考慮する必要が無く、反射電極材料の選択
範囲を広げ、液晶の配向に影響を与え難い構造をもち、
かつ生産しやすい反射型液晶表示装置を実現することを
目的とする。その結果、総合的に反射輝度、コントラス
ト等の表示品位の改善と信頼性の高い製品を低価格で提
供できる手段を提供する。

【００４１】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
に液晶が挟持されてなり、前記一対の基板の一方の基板
にマトリクス状に配置された透明電導膜からなる画素電
極と、前記画素電極に接続された半導体素子とが形成さ
れてなる液晶表示装置において、前記一方の基板は透明
性および絶縁性を有する基板でなり、他方の基板上には
反射層と透明電導膜からなる共通電極を有することを特
徴とする。

【００４２】上記構成としては、反射もしくは半透過の
液晶表示装置において、反射層と画素電極および共通電
極を分離し、反射層を対向基板側に設けることを特徴と
する。ここで反射層とは、使用される材料単体もしくは
積層構造からなる媒体の空気中での反射率が３０％以上
の特性を有する層とする。

【００４３】対向基板側での反射層の加工は、画素電極
のような設計ルールでの加工の必要がなく非常にシンプ
ルになる。加工時の下地膜の制約も受け難い。このため
材料の選択範囲を広げることができる。画素電極はこれ
まで条件の確立しているITOを使用しているため、従来
のプロセスルールで加工すればよい。

【００４４】これにより電極材料としては、従来アルミ
ニウムもしくはアルミニウムを主成分とする材料が一般
的であったが、光学的に、より高い反射率もしくは散乱
特性、指向性を得られる銀や銀の酸化を抑制する材料を
添加した材料、誘電体多層膜、ダイクロイックミラー、
ホログラム等の適用が容易になる。反射率の高い材料が
使えることで、反射輝度が高められ、より明るい表示が
得られる。

【００４５】また、ダイクロイックミラー等で特定の可
視光波長領域のみ反射させカラーフィルタを用いない
で、カラー表示用の直視もしくは投射型の液晶表示装置
を実現することも可能である。

【００４６】さらに反射層と電極を分離することで、反
射膜材料へのコートが可能となる。これにより例えば銀
のような反射膜材の酸化を防止する手段が容易となるだ
けでなく、液晶の保持率等に影響を与える加工時の残渣
等の影響を防ぐことか可能となる。

【００４７】散乱性および指向性をもたせたテクスチャ
形状を有する反射膜を形成する場合でも、対向基板の反
射膜材への直接の加工や、下地膜への加工をすればよ
く、素子基板の歩留まりを劣化させることがない。

【００４８】また、画素電極や共通電極自体にテクスチ
ャを形成しなくてもよいため、液晶でもっとも重要なセ
ルギャップを均一化でき、色むら等おき難い構造である
だけでなく、配向も表示領域全般に均一化しやすく、構
造的要因、例えば凹凸や段差に起因するディスクリネー
ションの元となる配向不良を防止できる。

【００４９】画素の高精細化による、狭画素ピッチの構
造にもコンタクトホール等の加工スペースを考慮するこ
となく容易に適用できる。

【００５０】また、明細書中で記述される半導体素子と
しては薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が代表的であるが、
その他にもＭＩＭ（Metal−Insulator−Metal）、薄膜
ダイオード、バリスタ、絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタ、バイポーラトランジスタ等により構成される素子
を用いても良い。

【００５１】また他の発明は、一対の基板間に液晶が挟
持されてなり、前記一対の基板の一方の基板にマトリク
ス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続され
た半導体素子とが形成されてなる液晶表示装置におい
て、前記一方の基板は透明性および絶縁性を有する基板
でなり、他方の基板上には反射層と透明電導膜からなる
共通電極を有し、前記反射層と前記共通電極は電気的に
接続されていることを特徴とする。

【００５２】反射層と共通電極を接続し電気的に同電位
とすることにより、静電気的な浮遊電荷や、反射層と共
通電極間にある物質中の不純物イオン等による残留ＤＣ
分の発生を防止する。

【００５３】また他の発明は、一対の基板間に液晶が挟
持されてなり、前記一対の基板の一方の基板にマトリク
ス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続され
た半導体素子とが形成されてなる液晶表示装置におい
て、前記一方の基板は透明性および絶縁性を有する基板
でなり、前記スイッチング素子が形成された基板面の裏
面にλ／４板を有し、他方の基板上には反射層と透明電
導膜からなる共通電極を有することを特徴とする。

【００５４】上記構成としては、反射もしくは半透過の
液晶表示装置において、表示観察面を素子基板の裏面と
し、λ／４板をこの基板の観察面に配置したことを特徴
とする。

【００５５】図２（Ａ）、（Ｂ）にλ／４板に直線偏光
を入射した場合の出力光の偏光状態を示す。

【００５６】まず、透過の場合について図２（Ａ）の光
学系を用いて説明する。ここでは入射光２０１が第一の
偏光板２０２、第一のλ／４板２０３、第二のλ／４板
２０４、第二の偏光板２０５、の順に透過するときのこ
とを考える。本光学系において、第一の偏光板２０２の
透過軸と第一のλ／４板２０３の遅相軸とのなす角は４
５°であり、第一のλ／４板２０３と第二のλ／４板２
０４のそれぞれの遅相軸方向は同じであり、第一の偏光
板２０２と第二の偏光板２０５のそれぞれの透過軸方向
は同じであるとする。

【００５７】入射光２０１は第一の偏光板２０２を通過
することにより、この偏光板２０２の透過軸に平行な直
線偏光２０６となり出力される。λ／４板２０３は屈折
率がＸ軸およびＹ軸にて異なる一軸性を有する光学媒体
であり、直線偏光２０６がこの光学媒体に入射すると、
常光成分と異常光成分に分離し、これらの間に位相差を
有する光となる。この光学媒体中を光が進む距離（膜
厚）でこの位相差をλ／４となるようにしたものがλ／
４板である。この結果、この媒体からの出力光は楕円偏
光となる。この時特に、本光学系に示すような、第一の
λ／４板２０３の軸と４５°の角度で直線偏光２０６を
入射すると円偏光２０７となる。

【００５８】さらに、この円偏光２０７が第二のλ／４
板２０４を通過すると、この光学媒体中で常光成分と異
常光成分の位相差がさらにλ／４付加される。この結
果、円偏光２０７は直線偏光２０８となるが、この時の
直線偏光２０８は偏光板２０２通過直後の直線偏光２０
６に対して９０°方向が異なるものとなる。つまり第一
のλ／４板２０３および第二のλ／４板２０４を通過し
た光はλ／２板を通過した光と等価となる。直線偏光２
０８の偏光軸は第二の偏光板２０５の透過軸と互いに垂
直であるため、直線偏光２０８は第二の偏光板に吸収さ
れる。これは観察者には黒色として認識されることを示
している。

【００５９】次に反射の場合について図２（Ｂ）の光学
系を用いて説明する。ここでは入射光２０９が偏光板２
１０、λ／４板２１１の順に透過し、反射媒体２１２に
よって反射された後、λ／４板２１１、偏光板２１０の
順に透過するときのことを考える。本光学系において、
偏光板２１０の透過軸とλ／４板２１１の遅相軸とのな
す角は４５°であるとする。

【００６０】入射光２０９が偏光板２１０を通過して、
偏光板の透過軸と平行な直線偏光２１３が出力され、こ
れがさらにλ／４板２１１を通過して、円偏光２１４が
出力されるのは、透過の場合と同じである。

【００６１】この円偏光２１４は反射媒体２１２によっ
て反射し、反射光２１５となる。この反射光２１５の偏
光状態２１６は円偏光２１４と同一である。この光２１
６が、こんどはλ／４板２１１によって直線偏光２１７
に変換されるが、直線偏光２１７の偏光軸は偏光板２１
０の透過軸と互いに垂直であるため、直線偏光２１７は
偏光板に吸収される。これは観察者には黒色として認識
されることを示している。

【００６２】ここでは、光は光学的に等方性を有する媒
体中を透過、もしくは所定の角度で反射してもその性質
を変えないことを利用している。ここで所定の角度とは
アルミニウムを材質とする反射層の反射面の法線方向と
なす角度で１２°以下程度である。

【００６３】これ以上の角度で反射する場合、入射光は
Ｓ波成分およびＰ波成分の２成分の光に所定の割合で分
離してしまいコントラスト低下の要因となる。

【００６４】Ｐ波、Ｓ波の定義を図３（Ａ），（Ｂ）に
示す。ここで図３（Ａ）のように入射光の変位ベクトル
が入射面内にある偏光がＰ波、図３（Ｂ）のように入射
面に垂直な偏光をＳ波である。

【００６５】反射面と入射光の制限は特に強い入射光源
を使用する投射形の液晶表示装置で厳しいものとなる。
通常、光の入射角（反射面の法線となす角）は通常数度
以下で好ましくは２°以下で使用するため上記の問題は
無い。

【００６６】しかし、反射型液晶表示装置では広範囲の
光を入射光に利用する。このため上記の制限内で利用す
ることは不可能である。このため、実験的に反射板の上
にλ／４板を配置し、この軸と偏光軸を４５°に合わせ
た偏光板を設けた実験基板を用意した。入射光の角度を
変えて観測した結果、通常の使用環境化において問題な
い黒レベルが得られることを確認した。

【００６７】つまり、反射面と入射光の制限は、外光や
蛍光燈レベルの入射光で使用される反射型液晶表示装置
への利用時には顕著な問題とはならない。

【００６８】以上のことから素子基板裏面にλ／４板と
偏光板を配置すると、半導体層、データ線、ゲート線、
容量電極等に使用されている材料による反射光は、この
偏光板に吸収され、素子基板裏面からの観察者には黒と
認識される。

【００６９】本発明は前述の特徴を活かし、これらをＢ
Ｍとして利用するものである。

【００７０】液晶の配向状態の差異で出現するディスク
リネーションをプレチルト角および画素形状、構造、セ
ルギャップによりバスライン上にのみ存在するよう制御
することは可能であり、これらと組み合わせればデータ
線やゲート線等でディスクリネーションによる光漏れを
隠すことができる。そして、ここではλ／４板と偏光板
を用いることにより、これら遮蔽物自体の反射光を吸収
できＢＭとしての機能を果たす。

【００７１】ここでは偏光板としたが、ランダムな成分
の入射光に対し、所定の軸方向成分の直線偏光を出力
し、他の成分を吸収もしくは反射する機能を有するもの
であれば、有機材料、無機材料のいずれか、あるいはそ
の両方で構成されるものであってもよい。

【００７２】さらに、対向基板にＢＭを形成しなくても
良いため、貼り合わせマージンを従来ほど考慮しなくて
良い。反射電極の有効面積を高精細の液晶表示装置にも
適用できる。画素ピッチが数十μｍ以下の高精細化した
液晶表示装置では特に有効である。

【００７３】また他の発明は、一対の基板間に液晶が挟
持されてなり、前記一対の基板の一方の基板にマトリク
ス状に配置された画素電極と、前記画素電極に接続され
た半導体素子とが形成されてなる液晶表示装置におい
て、前記一方の基板は透明性および絶縁性を有する基板
でなり、他方の基板上には反射層とカラーフィルタ層お
よび透明電導膜からなる共通電極を有し、前記反射層と
前記共通電極の間にカラーフィルタ層を配置したことを
特徴とする。

【００７４】上記構成としては、反射層の上にカラーフ
ィルタ層、その上に共通電極を設け、カラー表示を実現
するものである。

【００７５】ここでカラーフィルタの材料はアクリルも
しくはポリイミドを主成分とする有機樹脂に顔料を充填
したものでもよいし、無機系材料を用いて特定帯域の可
視光波長成分のみ透過するものでもよい。

【００７６】また、カラーフィルタ層はカラーフィルタ
材料からなる層の上部にアクリルもしくはポリイミドを
主成分とする有機樹脂膜や、酸化珪素、窒化珪素等から
なる無機材料で、平坦化もしくは、あるいは同時に保
護、分離膜とすることを目的としたオーバーコート層を
形成してもよい。

【００７７】

【発明の実施の形態】[実施例１]本発明の実施例につい
て説明する。本実施例では直視型の反射型または半透過
型の液晶表示装置の一例で、素子基板作製プロセス中に
用いられるマスク枚数を従来構造よりも減らして、工程
時間短縮とコスト削減をねらった構成について述べる。
なお、液晶表示装置の構成要素のひとつである、素子基
板についての詳細は、特願平１１−１９１０９３号公報
に記載された方法に従えばよい。まず素子基板の構造に
ついて、図４（ａ）〜（ｂ）、および図６を用いて、簡
単に説明する。

【００７８】基板４０１の上に、窒化酸化シリコン膜４
０２を成膜して、基板４０１からの不純物拡散を防ぐ目
的の下地膜とした。その上の所望の位置には薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）４０３が形成されている。ＴＦＴ４０
３は画素領域およびその周辺にある駆動回路領域に存在
し、結晶質シリコンからなる活性層４０４、導電性物質
からなるゲート配線４０９、ゲート配線４０９と活性層
４０４を絶縁するゲート絶縁膜４０８からなる。

【００７９】また、ＴＦＴ４０３の活性層４０４には、
イオンドーピング法を用いることによって、ｎ型または
Ｐ型の不純物元素を所望の活性層領域に、かつ所望の濃
度で添加されている。その結果、ＬＤＤ領域４０５、ソ
ース領域４０６、ドレイン領域４０７、４１５およびＰ
チャネル型ＴＦＴ（図示しない）が形成されている。

【００８０】このうち、ソース領域４０６、ドレイン領
域の一部４０７にはそれぞれデータ配線４１２、画素電
極４１３がコンタクトホールと通して接続されている。
さらに、ドレイン領域の他の領域４１５と容量配線４１
４との間では、ゲート絶縁膜４０８を誘電体膜として、
保持容量が形成されている。

【００８１】ＴＦＴ４０３の上には無機材料からなる保
護絶縁膜４１０、有機膜からなる層間絶縁膜４１１が形
成されている。

【００８２】層間絶縁膜４１１の上には、チタン（Ｔ
ｉ）やアルミニウム（Ａｌ）合金からなるデータ配線４
１２と、酸化インジウム・酸化錫（ＩＴＯ）からなる画
素電極４１３がある。なお、データ配線４１２と画素電
極４１３とは互いに電気的に接続しない位置に配置され
ている。

【００８３】この構成は、比較的少ないマスク枚数で素
子基板を作製することができるように、ＴＦＴおよび配
線類の構造を最適化している。事実、この構成による素
子基板はマスク枚数が７枚で作製でき、成膜工程、パタ
ーニング工程、エッチング工程、レジスト剥離工程や、
これに付随して発生する洗浄工程、乾燥工程などを減ら
している。これにより、歩留まりの向上と工程時間の短
縮及びコストの削減などの効果が期待できる。

【００８４】次に、対向基板５０２を作製する工程につ
いて図５を用いて説明する。この基板は、前述の素子基
板５０１と対になって液晶表示装置を形成するものであ
る。

【００８５】図５において、基板５０３には素子基板作
製プロセスの項で述べた基板４０１で示したような無ア
ルカリガラスを使用した。

【００８６】基板５０３の上に反射層５０４を真空蒸着
法で成膜する。反射層５０４は主たる反射材料となる銀
を１０００Å、銀を保護するＳｉＯ₂を２５００Å積層
した。

【００８７】ここで銀の蒸着時はシャドウマスクを用
い、表示部に対応する領域に成膜して、位置合わせマー
カー等隠れないようにした。銀の成膜後、ＳｉＯ₂は基
板全領域に成膜して、反射層５０４を形成した。

【００８８】反射層形成後、カラーフィルタ５０５をス
ピンコート法により塗布する。その後、ホットプレート
にて８０℃で５分間の予備硬化を行う。そして、フォト
マスクを用いて、フォトリソグラフィー法に従い、露光
を行う。この処理が終わった基板は、現像液に浸し、揺
動させることによって現像を行う。現像液は水酸化テト
ラメチルアンモニウムの０．２％水溶液を用いる。１分
ほど現像液に浸したら、流水中で洗浄する。

【００８９】なお、カラーフィルタ５０５は顔料が混入
されているため、流水だけではきれいに顔料がとれない
場合がある。そのため、水を高圧の圧縮空気に乗せて噴
射させることによって洗浄している。

【００９０】カラーフィルタ５０５のパターンがきれい
に形成されていることを確認できたら、クリーンオーブ
ンにて２５０℃で１時間の本焼成を行う。以上の工程を
赤、青、緑の３種のカラーフィルタについて行う。ま
た、カラーフィルタ５０５の形成の順序は、どの色から
始めて、どの色で終わっても問題はない。

【００９１】３色のカラーフィルタが形成された後は、
その上からオーバーコート材５０６を塗布する。本実施
例では、アクリル系のオーバーコート材を用いた。スピ
ンコートによって基板に塗布し、ホットプレートにて８
０℃で３分間の仮硬化を行う。その後、クリーンオーブ
ンにて２２０℃で１時間の本焼成を行う。

【００９２】次に、この基板の上に透明導電膜による共
通電極５０７を成膜する。共通電極５０７にはＩＴＯを
スパッタ法により１０００Å成膜した。成膜後、透過率
の改善のためクリーンオーブンにて２５０℃ １時間ベ
ークを行った。

【００９３】本実施例では、カラーフィルタ５０５とオ
ーバーコート５０６からなる層がカラーフィルタ層とな
る。

【００９４】次に、素子基板５０１と、対向基板５０２
から、アクティブマトリクス型液晶パネルを作製する工
程について図５を用いて説明する。

【００９５】まず、素子基板５０１および対向基板５０
２に対して配向膜５０８を形成する。通常液晶表示素子
の配向膜にはポリイミド樹脂またはポリアミック酸系樹
脂を用いるが、本実施例では日産化学製の配向膜ＳＥ７
７９２を用いた。配向膜形成には、オフセット印刷法を
用いた。配向膜５０８を形成した後は、速やかに８０℃
で９０秒の仮硬化を行い、さらにクリーンオーブンで２
００℃で９０分の本焼成を行った。配向膜５０８の膜厚
は，本焼成後に５００Å程度としている。

【００９６】このような処理が終わった両基板５０１お
よび５０２に対してラビング処理を施して液晶分子があ
る一定のプレチルト角を持って配向するようにする。そ
のラビング角度は、後述する液晶物質５１０がパネル内
に導入されたときに５５度のツイストをなすように設定
した。なお、ツイスト角は５５度に限ることはなく、５
０〜６０度程度に設定して、コントラストの向上を狙っ
てもよい。

【００９７】ラビングによって発生したゴミやラビング
布の抜け毛を洗浄によって除去したあと、対向基板５０
０に対してシール材（図示しない）を塗布する。シール
材の仮硬化はクリーンオーブンにて９０℃で３０分の条
件で行う。

【００９８】仮硬化後、さらに球状のスペーサ５０９を
散布する。本実施例で用いたスペーサ５０９は、４μｍ
の直径をもつプラスチック球である。

【００９９】そして、画素部と駆動回路が形成された素
子基板５０１と対向基板５０２とを精度よく貼り合わせ
る。シール材の中には４．２μｍの径をもつ円柱状のフ
ィラー（図示しない）が混入されていて、このフィラー
と、スペーサ５０９によって均一な間隔を持って両基板
５０１で５０２が位置の精度よく貼り合わせられる。

【０１００】精度のよいギャップ制御を達成するため
に、０．３〜０．８ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を、貼りあわ
せた基板の面に対して垂直な方向にかつ、基板全面に均
一に加え、同時にクリーンオーブンにて１６０℃で１２
０分の焼成を行った。

【０１０１】そして基板が冷却するのを待ってから、所
望のパネルサイズになるように貼りあわせた基板を分断
し、パネルの形にしあげた。

【０１０２】その後、パネルの内部に液晶材料５１０を
注入した。液晶には屈折率異方性Δｎが０．１２４の材
料中に、カイラル材Ｓ−８１１を混入し、ヘリカルピッ
チ長が６０〜８０μｍになるように調製したものを用い
た。パネル内部全体が液晶５１０で満たされたことを確
認したら、封止剤（図示しない）によって完全に封止す
る。ここで作製した液晶表示装置の構成仕様を表１に示
す。

【０１０３】

【表１】

【０１０４】図７は素子基板７００の上面図を示し、画
素部７０１および駆動回路部７０２、７０３、７０４と
シール材７１１の位置関係を示す上面図である。画素部
７０１の周辺に駆動回路として走査信号駆動回路７０２
と画像信号駆動回路７０３が設けられている。

【０１０５】さらに、その他ＣＰＵやメモリなどの信号
処理回路７０４も付加されていても良い。これら、画素
部の周辺に設けられる駆動回路はＣＭＯＳ回路を基本と
して構成されている。そして、これらの駆動回路は接続
配線群７０５によって外部入出力端子群７０６と接続さ
れている。画素部７０１では走査信号駆動回路７０２か
ら延在するゲート配線群７０７と画像信号駆動回路７０
３から延在するデータ配線群７０８がマトリクス状に交
差して画素を形成し、各画素にはそれぞれ画素ＴＦＴ７
０９と保持容量７１０が設けられている。

【０１０６】シール剤７１１は、基板７００上の画素部
７０１および走査信号制御回路７０２、画像信号制御回
路７０３、その他の信号処理回路７０４の外側であっ
て、外部入出力端子７０６よりも内側に形成する。

【０１０７】また、パネルの外側では、フレキシブルプ
リント配線板（Flexible ＰprintedCircuit：ＦＰＣ）
７１２が外部入力端子７０６に接続していて画像信号な
どを入力するのに用いる。そして接続配線７０５でそれ
ぞれの駆動回路に接続している。

【０１０８】外部入出力端子７０６はデータ配線７０８
またはドレイン配線７１３と同じ構成で導電性金属膜か
ら形成される。ＦＰＣ７１２はポリイミドなどの有機樹
脂フィルムに銅配線が形成されている構造であり、異方
性導電性接着剤で外部入出力端子７０６と接続する。

【０１０９】異方性導電性接着剤は接着剤と、その中に
混入され金などがメッキされた数十〜数百μｍ径の導電
性表面を有する粒子により構成され、この粒子が外部入
出力端子７０６と銅配線とに接触することによりこの部
分で電気的な接触が形成される。

【０１１０】ＦＰＣ７１２は基板７００との接着強度を
高めるために、外部入出力端子７０６の外側にはみだし
て接着されると共に、端部には樹脂層が設けられこの部
分における機械的強度を高めている。

【０１１１】次に、パネルの表示観察面、すなわちここ
では素子基板の素子形成面の裏面に形成する偏光機能や
視野角改善機能を備えた光学フィルム類の配置方法につ
いて図５を用いて説明する。

【０１１２】まず、パネルの表示面側に前方散乱板５１
１を貼付する。この前方散乱板５１１はヘイズ値が５０
〜７５％のものを使用すれば良好な光学特性が得られ
た。

【０１１３】偏光板５１２は白レベルでの反射率をかせ
ぐために、高透過高偏光タイプのものを用いる。本実施
例で用いたものは、単体透過率４４％、偏光度９９．９
５％のものである。

【０１１４】さらに液晶表示装置の表示状況に応じて
は、偏光板５１２における外光の映り込みを抑える役目
を有する処理、たとえばアンチリフレクタ処理またはア
ンチグレア処理を偏光板５１２に対して行ってもよい。

【０１１５】以上のようなプロセスにより、反射型の液
晶表示装置を作製することができる。

【０１１６】本実施例では、図８（Ａ）に示すように、
対向基板の反射層の表面を平坦な状態にして、いわゆる
鏡面性の反射層８０１を形成し、その上にカラーフィル
タ８０２、オーバーコート８０３および共通電極８０４
を形成した構造のものが述べられているが、この方式に
限ることなく図８（Ｂ）に示すように、反射層の表面に
散乱性および指向性をもたせたテクスチャ形状８０５を
有する構造にしてもよい。この場合は、パネルの表示面
側に配置される光学フィルムのうち、前方散乱板が不要
になる。

【０１１７】あるいは図８（Ｃ）に示すように、銀、銀
合金、アルミニウム、アルミニウム合金、誘電体多層膜
または、これらの組み合わせからなる導電性の金属膜８
０６の上に、回折格子の構造を基本とするホログラム８
０７を形成して、ホログラム構造により選択的に特定の
波長の光を反射させるような構造にしてもよい

【０１１８】または、基板８００の上に形成する反射層
８０１の代わりに、反射特性と透過特性を併せ持つよう
な層、たとえばハーフミラ−や半透過特性を有する誘電
体多層膜８０８を形成すると、反射モードおよび透過モ
ードのいずれにも使える、いわゆる半透過型の液晶表示
装置にも応用できる。

【０１１９】より高いコントラストが確保できる液晶仕
様を有する実施例を次に述べる。

【０１２０】[実施例２]素子基板および対向基板の作製
に関しては実施例１に準じる。

【０１２１】図１０において、素子基板１００１と、対
向基板１００２から、アクティブマトリクス型液晶パネ
ルを作製する工程を説明する。

【０１２２】まず、素子基板１００１および対向基板１
００２に対して配向膜１００３を形成する。通常液晶表
示素子の配向膜にはポリイミド樹脂またはポリアミック
酸系樹脂を用いるが、本実施例では日産化学製の配向膜
ＳＥ７７９２を用いた。配向膜形成には、オフセット印
刷法を用いた。配向膜１００３を形成した後は、速やか
に８０℃で９０秒の仮硬化を行い、さらにクリーンオー
ブンで２００℃で９０分の本焼成を行った。配向膜１０
０３の膜厚は，本焼成後に５００Å程度としている。

【０１２３】このような処理が終わった両基板１００１
および１００２に対してラビング処理を施して液晶分子
がある一定のプレチルト角を持って配向するようにす
る。そのラビング角度は、後述する液晶物質１００５が
パネル内に導入されたときに９０度のツイストをなすよ
うに設定した。なお、ツイスト角は９０度に限ることは
なく、７５〜９０度程度に設定して、白レベルにおける
反射率の向上を狙ってもよい。

【０１２４】ラビングによって発生したゴミやラビング
布の抜け毛を洗浄によって除去したあと、対向基板１０
０２に対してシール材（図示しない）を塗布する。シー
ル材の仮硬化はクリーンオーブンにて９０℃で３０分の
条件で行う。

【０１２５】仮硬化後、さらに球状のスペーサ１００４
を散布する。本実施例で用いたスペーサ１００４は、
２．５μｍの直径をもつプラスチック球である。

【０１２６】そして、画素部と駆動回路が形成された素
子基板１００１と対向基板１００２とを精度よく貼り合
わせる。シール材の中には２．７μｍの径をもつ円柱状
のフィラー（図示しない）が混入されていて、このフィ
ラーと、スペーサ１００４によって均一な間隔を持って
両基板１００１および１００２が位置の精度よく貼り合
わせられる。

【０１２７】精度のよいギャップ制御を達成するため
に、０．３〜０．８ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を、貼りあわ
せた基板の面に対して垂直な方向にかつ、基板全面に均
一に加え、同時にクリーンオーブンにて１６０℃で１２
０分の焼成を行った。

【０１２８】そして基板が冷却するのを待ってから、所
望のパネルサイズになるように貼りあわせた基板を分断
し、パネルの形にしあげた。

【０１２９】その後、パネルの内部に液晶材料１００５
を注入した。液晶材料にはメルク社製のＺＬＩ４７９２
に、同社のカイラル材Ｓ−８１１を混入し、ヘリカルピ
ッチ長が６０〜８０μｍになるように調製したものを用
いた。パネル内部全体が液晶１００５で満たされたこと
を確認したら、封止剤（図示しない）によって完全に封
止する。

【０１３０】ここで作製した液晶表示装置の構成仕様を
表２に示す。

【０１３１】

【表２】

【０１３２】次に、パネルの表示観察面、すなわちここ
では素子基板の素子形成面の裏面に形成する偏光機能や
視野角改善機能を備えた光学フィルム類の配置方法につ
いて図１０を用いて説明する。

【０１３３】まず、図１０に示すように、パネルの表示
面側に前方散乱板１００６を貼付する。この前方散乱板
１００６はヘイズ値が５０〜７５％のものを使用すれば
良好な光学特性が得られた。

【０１３４】この上に偏光板１００８とλ／４板１００
７を貼付する。ここで、偏光板１００８とλ／４板１０
０７のそれぞれの光学軸については、λ／４板１００７
の遅相軸と、偏光板１００８の偏光軸が互いに４５度の
角度をなすように配置する。ここでλ／４板１００７は
可視光波長で使用可能な広帯域のフィルムを使用した。

【０１３５】広帯域λ／４板１００７は、ポリカーボネ
イト系材質の標準λ／４板と標準λ／２板とを組み合わ
せて作製してもよいし、市販の広帯域λ／４板を用いて
もよい。但し、良好な黒を実現する為には、３８０−８
００ｎｍの波長領域において、各波長に対して、４／２
０〜６／２０の複屈折位相差をもつように、広帯域性を
持たせるのがよい。

【０１３６】偏光板１００８は白レベルでの反射率をか
せぐために、高透過高偏光タイプのものを用いる。本実
施例で用いたものは、単体透過率４４％、偏光度９９．
９５％のものである。

【０１３７】また、図１０において、偏光板１００８お
よびλ／４板１００７の光学軸の方向も重要であり、そ
れは、液晶１００５のツイスト角と密接な関係がある。
たとえば、ツイスト角を９０度に設定した場合は、偏光
板１００８の偏光軸を、素子基板１００２に対して施さ
れたラビング方向に対して９０度の角度をなすように、
貼付すればよい。

【０１３８】さらに液晶表示装置の表示状況に応じて
は、偏光板１００８における外光の映り込みを抑える役
目を有する処理、たとえばアンチリフレクタ処理または
アンチグレア処理を偏光板１００８に対して行ってもよ
い。

【０１３９】以上のようなプロセスにより、反射型の液
晶表示装置を作製することができる。

【０１４０】上記のような光学フィルムの構成にするこ
とは、次のメリットを有する。図１１（Ａ）〜（Ｃ）に
示すように、液晶表示装置へと入射した外光は、偏光板
１１０１およびλ／４板１１０２によって円偏光に変換
されてパネルへと導入されるが、その円偏光のうち、素
子基板１１０３の基板の裏面（表示面側）や、素子基板
１１０３中にある反射性を有する膜などにおいて反射し
てきた光、すなわち液晶層を通過せずに戻ってきた光
は、λ／４板１１０２によって、偏光板１１０１の偏光
軸とは垂直な偏光に再変換される。このため、このよう
な光は偏光板１１０１に吸収されて、観察者の目には入
ってこない。

【０１４１】一方、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すとお
り、液晶層１２０３を通過して、偏光状態が変化した光
は、その変化状態に応じて偏光板１２０１を通過するよ
うになり、観察者の目に入ることになる。つまり、不必
要な光は偏光板１１０１、１２０１によって吸収され、
必要な光のみが透過するので、コントラストの向上につ
ながることになる。

【０１４２】素子基板１１０３中にある反射性を有する
膜は、見方を変えれば、ＢＭとなる。なぜなら、前述し
たように、素子基板１１０３中にある反射性を有する膜
などにおいて反射してきた光は、結局観察者の目には入
らないからである。

【０１４３】遮光性を示す膜がＢＭの役目を兼ねるから
には、液晶表示装置を駆動したときに各画素の辺縁部な
どに発生する液晶の配向乱れに起因する光漏れ、いわゆ
るディスクリネーションを隠すように配置するべきであ
る。また、開口率をできるだけ確保するためには、遮光
性を示す膜の面積の占める割合ができるだけ小さいこと
が望ましい。

【０１４４】実施例１（図４と図５）または、本実施例
（図１０）において、素子基板５０１、１００１の画素
領域において、遮光性を示す主な膜は、薄膜トランジス
タを形成する活性層４０４、ゲート線（ゲート電極）４
０９、データ線４１２および容量配線４１４である。

【０１４５】このうち、まず容量配線４１４について述
べる。本実施例における保持容量は、容量配線４１４と
ＴＦＴのドレイン領域４１５とを容量の両電極とし、ゲ
ート絶縁膜４０８の一部を電極間の誘電体膜として構成
されている。

【０１４６】保持容量の誘電体膜は、ゲート絶縁膜４０
８と同一の材質であり、ＳｉＯ２またはＳｉＯＮなどで
ある。ＳｉＯ２またはＳｉＯＮなどを誘電体膜として保
持容量を形成するときは、これらの比誘電率は３．８程
度であるため、誘電体膜厚７５０Åとすると、単位面積
あたりの電気容量は０．７５ｆＦ／μｍ²程度となる。
一方、各画素において、それらの画素に必要とされる電
気容量は（０．０６〜０．０７[ｆＦ／μｍ²]）×（画
素面積[μｍ²]）[ｆＦ]以上である。

【０１４７】つまり本実施例のように、ＳｉＯ２または
ＳｉＯＮを誘電体とする場合、画素電極４１３による開
口部の全面積の１０％前後を容量配線４１４で占められ
る必要があり、結果として画素電極４１３の開口率を落
とす原因にもなりうる。

【０１４８】より高い開口率を達成するための改善策に
ついては、実施例３にて述べる。

【０１４９】[実施例３]本実施例では直視型の反射型ま
たは半透過型の液晶表示装置のもう一つの例において、
実施例１および実施例２の構成よりもさらに高開口率化
を目指すことのできる構成について述べる。

【０１５０】なお、液晶表示装置の構成要素のひとつで
ある、素子基板についての詳細は、特願平１１−０５３
４２４（半導体エネルギー研究所）に記載された方法に
従えばよい。

【０１５１】まず素子基板の構造について、図１３
（ａ）、（ｂ）を用いて、簡単に説明する。

【０１５２】基板１３０１の上に、窒化酸化シリコン膜
１３０２を成膜して、基板１３０１からの不純物拡散を
防ぐ目的の下地膜とした。その上の所望の位置には薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）１３０３が形成されている。

【０１５３】ＴＦＴ１３０３は画素領域およびその周辺
にある駆動回路領域に存在し、結晶質シリコンからなる
活性層１３０４、導電性物質からなるゲート配線１３０
９、ゲート配線１３０９と活性層１３０４を絶縁するゲ
ート絶縁膜１３０８からなる。

【０１５４】また、ＴＦＴ１３０３の活性層１３０４に
は、イオンドーピング法を用いることによって、ｎ型ま
たはＰ型の不純物元素を所望の活性層領域に、かつ所望
の濃度で添加されている。その結果、ＬＤＤ領域１３０
５、ソース領域１３０６、ドレイン領域１３０７および
Ｐチャネル型ＴＦＴ（図示しない）が形成されている。
このうち、ソース領域１３０６、ドレイン領域１３０７
にはそれぞれデータ配線１３１２、ドレイン配線１３１
３がコンタクトホールと通して接続されている。

【０１５５】ＴＦＴ１３０３の上には無機材料からなる
保護絶縁膜１３１０、第一の層間絶縁膜１３１１が形成
されている。

【０１５６】データ配線１３１２、ドレイン配線１３１
３、および第一の層間絶縁膜１３１１の上には、第二の
層間絶縁膜１３１４が形成されている。この上におい
て、画素マトリクス回路となる領域に、アルミニウムか
らなる容量配線１３１５が形成されている。この容量配
線１３１５は陽極酸化されていて、そのために表面に酸
化アルミニウムからなる酸化膜１３１６が形成されてい
る。酸化膜１３１６の膜厚は５０ｎｍ程度である。

【０１５７】この上には画素電極１３１７が形成されて
いる。画素電極１３１７は酸化インジウム・酸化錫（Ｉ
ＴＯ）からなり、コンタクトホールを通じてドレイン配
線１３１３と接続されていて、データ配線１３１２、ゲ
ート配線１３０９、容量配線１３１５とは部分的にオー
バーラップしている。特に容量配線１３１５とは、酸化
膜１３１６を誘電体膜として、保持容量を形成してい
る。

【０１５８】対向基板１４０２の構造、工程、および素
子基板１４０１と対向基板１４０２から液晶表示装置を
作製する工程については、実施例１または実施例２に述
べた事柄と同様な方法である。このようにして図１４に
示すような液晶表示装置を作製することができる。

【０１５９】また、図１５に示すように反射膜をテクス
チャ構造１５０１にして、散乱性を実現してもよい。こ
の場合前方散乱板が不用となる。

【０１６０】図２０に本実施例で述べた液晶表示装置の
意義を、断面図を用いて示している。

【０１６１】光源２００１より液晶表示装置２０００に
導入される外光２００２は、偏光板２００３、λ／４板
２００４、および前方散乱板２００５を通して、素子基
板２００６に至る。

【０１６２】入射光２００２の一部（図示しない）は、
素子基板２００６の表面（前方散乱板２００５と素子基
板２００６の界面）で反射され、また一部２００２ａは
素子基板にある反射性を有する膜の表面で反射される。
このような光２００２ａは、その偏光状態になんら変調
を受けていないので、帰路のλ／４板２００４と偏光板
２００３の作用により、ここで吸収され、観察者の目２
０１０には入ってこない。つまり、素子基板にある反射
性を有する膜はすべて、換言するとＢＭである。

【０１６３】その他の大部分の光２００２ｂは、素子基
板通過後、液晶層２００７、カラーフィルタ層２００８
を透過し、反射層２００９で反射される。そのあと光２
００２ｂは、入射とは逆の経路をたどることになる。こ
のような光２００２ｂのうち、液晶によってその偏光状
態に何らかの変調を受けたものは、その受け方に応じ
て、液晶表示装置２０００を出る直前の偏光板２００１
の透過軸と平行な偏光成分が残ることになり、その偏光
成分が偏光板を通過してはじめて観察者の目２０１０に
入ることになる。一方液晶を通過してもその偏光状態に
何ら変調を受けなかった光は丁度、光２００２ａと同じ
運命をたどり、観察者の目２０１０には入らない。

【０１６４】このように、液晶表示装置２０００に導入
された光２００２のうち、表示には関係しない不必要な
光２００２ａを遮断し、一方、表示に関与する光２００
２ｂに対しては、液晶の変調作用により選択的に液晶表
示装置外へと出力することで、コントラストの高い表示
を得ることができる。

【０１６５】ところで、実施例１および実施例２におい
て低開口率になる要因は、容量配線面積の、画素電極面
積に占める割合が大きくせざるを得ないことにあること
は前述した。

【０１６６】そこで本実施例では、図１３〜１５に示す
ように、アルミニウムからなる容量電極１３１５を第二
の層間絶縁膜１３１４の上に形成し、この表面を陽極酸
化することによって、酸化アルミニウムからなる絶縁膜
１３１６を得て、この上に直接画素電極１３１７を形成
する。このような構造にすることで容量配線１３１５と
画素電極１３１７をその容量の両電極とし、その間に形
成される絶縁膜１３１６を誘電体膜とする保持容量が形
成される。

【０１６７】酸化アルミニウムの比誘電率は８と大きい
うえに、その膜厚を５００Åにすることができるため、
従来の保持容量の４〜５倍もの大きな容量を形成でき
る。

【０１６８】つまり、必要とする保持容量が実施例１お
よび実施例２のものと本実施例に採用している構造のも
のとで同じ場合、本願の実施例に採用している構造のも
のにおいては、その容量配線１３１５の面積を数分の１
以下と小さくすることができ、高開口率化に有効であ
る。

【０１６９】さらには、ゲート線１３０９およびデータ
線１３１２の構造および容量配線１３１５の配置は、パ
ネルの画素サイズに従って次のように使い分ければよ
い。

【０１７０】図１６（Ａ）に示すように、画素サイズが
５０μｍ×１５０μｍ程度かそれよりも大きい場合は、
ゲート線１６０１およびデータ線１６０２をそれぞれ各
画素電極１６０３の辺縁部に対応する領域に配置し、か
つゲート線１６０１またはデータ線１６０２のどちらか
一方の幅を３〜６μｍ程度に太くすることで、液晶表示
装置を駆動したときに現れる液晶の配向乱れに起因する
光漏れ（ディスクリネーション）の大部分を隠すように
する、いわゆるブラックマトリクスの役割を兼ねるよう
にするとよい。

【０１７１】容量配線１６０４は、ゲート線１６０１ま
たはデータ線１６０２のどちらか一方にオーバーラップ
するように配置し、かつ、各画素領域内において、ゲー
ト線１６０１またはデータ線１６０２を太くすることで
は隠しきれない部分にディスクリネーションが存在する
なら、その部分に優先的に配置すればよい。

【０１７２】他方、図１６（Ｂ）に示すように、画素サ
イズが５０μｍ×１５０μｍ程度よりも小さい場合は、
ゲート線１６０５およびデータ線１６０６をそれぞれ各
画素電極１６０７の辺縁部に対応する領域に配置し、か
つ両配線の幅を２μｍ以下と細くし、開口率をかせぐの
がよい。容量配線１６０８は、ゲート線１６０５または
データ線１６０６の両方にオーバーラップするように配
置して、ここで必要な保持容量をかせぎ、さらには各画
素電極１６０７の辺縁部にもかかるように配置する（す
なわち、ほとんど容量配線１６０８のみでディスクリネ
ーションを隠す）のがよい。

【０１７３】[実施例４]本実施例は投射形仕様の反射型
液晶表示装置について、図１７を用いて述べる。

【０１７４】なお、液晶表示装置の構成要素のひとつで
ある、素子基板についての詳細のほとんどは、実施例１
〜実施例３に記載された方法に準じる。

【０１７５】ただし、実施例１〜実施例３に示された素
子基板構造と異なる点は、図１７に示したように、ＴＦ
Ｔ素子にオーバーラップして、金属膜よりなるライトシ
ールド１７０１が存在することである。

【０１７６】このライトシールド１７０１は、投射装置
の光源より液晶表示装置へと導入される光が直接もしく
は間接的にＴＦＴ素子１７０２に照射されるのを防ぐた
めに設けられるものである。これによりＴＦＴ１７０２
の光によるオフ電流の増加を防止し、これを原因とする
表示映像のクロストークや色むら対策としている。

【０１７７】次に液晶表示装置のもうひとつの構成要素
である対向基板１７０３について述べる。本実施例では
主として、反射層１７０７としてアルミニウム合金と誘
電体多層膜からなるものを使用している。基板としては
無アルカリガラス基板や石英基板を用いる。ここでは、
素子基板１７００と同種の材質をもつ無アルカリガラス
基板を用いた。詳細は図９を用いて説明する。

【０１７８】図９（Ａ）に示すように、基板９０１の上
に反射層９０２としてアルミニウム合金９０３と誘電体
多層膜９０４を成膜する。アルミニウム合金９０３はア
ルミニウム中にチタンを１％含む材料を使用した。誘電
体多層膜９０４は真空蒸着法により屈折率１．４および
２．１の材料を８層積層し（図は４層までを記載）、反
射率を高めた。当然これらは可視光領域に広帯域の光を
反射するよう膜厚を調整して成膜した。

【０１７９】反射層形成後、この基板の上に透明導電膜
による共通電極９０５を成膜する。共通電極９０５には
ＩＴＯをスパッタ法により１０００Å成膜した。成膜
後、透過率の改善のためクリーンオーブンにて２５０℃
１時間ベークを行った。

【０１８０】ここでは誘電体多層膜による高反射率化を
目的としたが、図９（Ｂ）のように単層の膜９０６を用
いて構成してもよいし、さらに図９（Ｃ）のように反射
膜をダイクロイックミラー９０８とし、電気光学装置自
体に色を付けてもよい。この構造をもちいれば周辺光学
系を小型化可能となる。

【０１８１】次に、素子基板１７００と、対向基板１７
０３を使用した液晶表示装置の作製工程を、図１７を用
いて説明する。

【０１８２】通常液晶表示素子の配向膜１７０４にはポ
リイミド樹脂またはポリアミック酸系樹脂を用いるが、
本実施例では日産化学製の配向膜ＳＥ７７９２を用い
た。

【０１８３】配向膜形成はオフセット印刷法を用いた。
配向膜１７０４を形成した後は、速やかに８０℃で９０
秒の仮硬化を行い、さらにクリーンオーブンで２００℃
で９０分の本焼成を行った。本焼成後の配向膜１７０４
の膜厚は５０２Å程度である。

【０１８４】このような処理が終わった両基板１７００
および１７０３に対してラビング処理を施して液晶分子
がある一定のプレチルト角を持って配向するようにす
る。そのラビング角度は、後述する液晶物質１７０６が
パネル内に導入されたときに４５度のツイストをなすよ
うに設定した。なお、ツイスト角は４５度に限ることは
なく、所望の光学特性が得られるように設定すればよ
い。

【０１８５】ラビングによって発生したゴミやラビング
布の抜け毛を洗浄によって除去したあと、対向基板１７
０３に対してシール材（図示しない）を塗布する。シー
ル材の仮硬化はクリーンオーブンにて９０℃で３０分の
条件で行う。

【０１８６】仮硬化後、さらに球状のスペーサ１７０５
を散布する。本実施例で用いたスペーサ１７０５は、
５．０μｍの直径をもつプラスチック球である。

【０１８７】画素部と駆動回路が形成された素子基板１
７００と対向基板１７０３とを貼り合わせる。シール材
の中には５．２μｍの径をもつ円柱状のフィラー（図示
しない）が混入されていて、このフィラーと、スペーサ
１７０５によって均一な間隔を持って両基板１７００お
よび１７０３が位置の精度よく貼り合わせられる。

【０１８８】さらに精度のよいギャップ制御を達成する
ために、０．３〜０．８ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力を、貼り
あわせた基板の面に対して垂直な方向にかつ、基板全面
に均一に加え、同時にクリーンオーブンにて１６０℃で
１２０分の焼成を行った。そして基板が冷却するのを待
ってから、所望のパネルサイズになるように貼りあわせ
た基板を分断し、パネルの形にしあげた。

【０１８９】その後、パネルの内部に液晶材料１７０６
を注入した。液晶材料にはメルク社製のＺＬＩ４７９２
に、同社のカイラル材Ｓ−８１１を混入し、ヘリカルピ
ッチ長が６０〜８０μｍになるように調製したものを用
いた。

【０１９０】パネル内部全体が液晶１７０６で満たされ
たことを確認したら、封止剤（図示しない）によって完
全に封止する。

【０１９１】表３に液晶表示装置の構成仕様を示す。

【０１９２】

【表３】

【０１９３】以下、液晶パネルの外部入出力端子にＦＰ
Ｃを取り付けて、外部から液晶パネルに必要な信号を送
ることができるようにする事柄については、実施例１で
述べた内容と同様である。

【０１９４】反射型液晶パネルを投映する装置の一例に
ついて図１８を用いて述べる。投射装置の光源１８０１
から出射された光１８０９は、光学系の中へと導入され
るが、この光はまず、プリズム型の偏光ビームスプリッ
タ（ＰＢＳ）１８０２によってＳ波成分１８１０とＰ波
成分１８１１とに分解される。

【０１９５】このＰＢＳ１８０２は、プリズム内にある
反射面において、光のＳ波成分１８１０のみを反射さ
せ、Ｐ波成分１８１１は透過させる性質を有している。
そのため、光のＳ波成分１８１０のみがダイクロイック
プリズム１８０３へと進むことになる。

【０１９６】ダイクロイックプリズム１８０３はこの入
射してきた光１８１０をその偏光状態を変えることな
く、赤、緑、青の成分１８１２〜１８１４に分解し、そ
れぞれ赤色担当のパネル１８０４、緑色担当のパネル１
８０５、青色担当のパネル１８０６へと光を供給する。

【０１９７】それぞれ３枚のパネル１８０４〜１８０６
に入射した偏光１８１２〜１８１４は、それぞれのパネ
ル内において、液晶のダイレクタ配列に応じて適宜変調
を受ける。その結果それぞれの光１８１２〜１８１４
は、それぞれのパネル１８０４〜１８０６においてＳ波
成分とＰ波成分として、パネル外へと出射され、ダイク
ロイックプリズム１８０３へ戻される。

【０１９８】ダイクロイックプリズム１８０３によって
赤、緑、青の光１８１５〜１８１７が再合成され、ＰＢ
Ｓ１８０２へ至る。ＰＢＳ１８０２では、今度は光のＰ
波成分１８１８のみがプリズムの反射面を透過し、この
光が光学レンズ１８０７を通してスクリーン１８０８へ
と投射される。このようにして、カラーの投射表示が達
成される。

【０１９９】このような光学系は図１９（Ａ）に示すよ
うなフロントプロジェクタ、および（Ｂ）に示すような
リアプロジェクタの本体に組み込むことが可能である。
このようにして、投射型の反射型液晶表示装置が完成す
る。

【０２００】

【発明の効果】本明細書で述べられた液晶表示装置に
は、次の３点の利点がある。第一に、対向基板にＢＭを
形成しなくても良いため、貼り合わせマージンを考慮し
なくて良いため、高開口率化が望める。それに、その反
射電極の有効面積を高精細の液晶表示装置にも適用でき
る。このことは、直視形の反射型液晶表示装置だけでな
く、特に投射形液晶表示装置に使用される小型の反射型
液晶表示装置に対しても有利であることを示している。

【０２０１】第二に、反射電極を対向基板側に作製する
ため、加工が容易となり、さらに反射層の材料や構成の
選択範囲が広がる（銀電極、誘電体多層膜、ホログラ
ム）ことが期待される。これにより従来のアルミニウム
を主成分とする反射電極と比して高い反射率が得られ
る。そのうえ、対向基板上の反射層と対向電極を分離す
るため、反射層の材料にオーバーコート等が可能とな
り、酸化により反射率が劣化する材料（銀電極等）への
適用が可能である。

【０２０２】第三に、反射電極自体に散乱効果をもつ構
造とする場合、対向基板側に作製するため、この加工が
素子基板に不要となり、この工程による素子基板の歩留
まり低下が無い。このためコスト上昇が抑えられる。ま
た、その反射層や、他の上層に幾層かの有機層を形成し
た場合は、対向基板側の共通電極および素子基板側の画
素電極はいずれも平坦な構造となり、セルギャップを均
一化できる。このため、液晶の配向も均一かつ容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術において用いられる反射型液晶表示
装置を示す断面図である。

【図２】入射光が偏光板およびλ／４板を通過する様子
を示す図および、その各々の点での偏光状態を示す図で
ある。

【図３】Ｐ波およびＳ波について説明する図である。

【図４】実施例１または実施例２において用いられる素
子基板の構造を示す断面図である。

【図５】実施例１において用いられる液晶表示装置の構
造を示す断面図である。

【図６】実施例１または実施例２において用いられる素
子基板の、各配線および電極の配置を示した平面図であ
る。

【図７】実施例１から実施例４までにおいて、液晶表示
装置の駆動回路および接続配線の配置を示した平面図で
ある。

【図８】実施例１から実施例３までにおいて、液晶表示
装置の構成要素のひとつである対向基板として用いるこ
とのできる構造の例を示した断面図である。

【図９】実施例４において、液晶表示装置の構成要素の
ひとつである対向基板として用いることのできる構造の
例を示した断面図である。

【図１０】実施例２において用いられる液晶表示装置の
構造を示す断面図である。

【図１１】実施例２および実施例３において、入射光が
液晶表示装置に導入されたときに、その光が受ける影響
について示した模式図である。

【図１２】実施例２および実施例３において、入射光が
液晶表示装置に導入されたときに、その光が受ける影響
について示した模式図である。

【図１３】実施例３または実施例４において用いられる
素子基板の構造を示す断面図である。

【図１４】実施例３において用いられる液晶表示装置の
構造を示す断面図である。

【図１５】実施例３において用いられる液晶表示装置の
構造を示す断面図である。

【図１６】実施例３において用いられる素子基板の、各
配線および電極の配置を示した平面図である。

【図１７】実施例４において用いられる液晶表示装置の
構造を示す断面図である。

【図１８】実施例４において用いられる液晶表示装置の
光学系の構造と、それに用いられる光の挙動について示
した模式図である。

【図１９】投射型液晶表示装置の全体図を示した図であ
る。

【図２０】本明細書における発明の概要をあらわす断面
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H048 BA02 BA45 BB02 BB10 BB14 BB28 BB37 BB44 2H091 FA02Y FA14Y FB08 FC02 FD06 GA03 GA13 GA16 LA12 LA30 2H092 GA17 HA04 JA24 JB13 NA07 PA08 PA12 5C094 AA05 AA06 AA10 AA25 AA42 AA43 AA44 AA48 BA03 BA16 BA43 CA19 CA24 DA12 DA13 DB01 DB04 DB10 EA04 EA05 EA06 EA07 EB02 EB04 EC03 ED03 ED11 ED13 ED14 ED15 ED20 FA01 FA02 FB01 FB02 FB12 FB15 FB16 GA10 GB10

Claims

【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
記一対の基板の一方の基板にマトリクス状に配置された
透明電導膜からなる画素電極と、前記画素電極に接続さ
れた半導体素子とが形成されてなる表示装置において、
前記一方の基板は透明性および絶縁性を有する基板でな
り、他方の基板上には反射層と透明電導膜からなる共通
電極を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】一対の基板間に液晶が挟持されてなり、前
記一対の基板の一方の基板にマトリクス状に配置された
透明電導膜からなる画素電極と、前記画素電極に接続さ
れた半導体素子とが形成されてなる表示装置において、
前記一方の基板は透明性および絶縁性を有する基板でな
り、他方の基板上には反射層とカラーフィルタ層および
透明電導膜からなる共通電極を有することを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項３】請求項２において前記他方の基板上の前記
カラーフィルタ層は、前記反射層の上層、かつ前記共通
電極の下層に形成されることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項４】請求項２乃至請求項３のいずれか一項にお
いて、前記カラーフィルタ層は、カラーフィルタ形成後
に有機樹脂材料からなるオーバーコート膜を有すること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
いて、前記反射層は、銀、銀合金、アルミニウム、アル
ミニウム合金から選ばれた一つ、またはこれらの組み合
わせからなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか一項にお
いて、前記他方の基板上の反射層と透明電導膜とは電気
的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項５のいずれか一項にお
いて、前記反射層は誘電体多層膜からなることを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項８】請求項１乃至請求項５のいずれか一項にお
いて、前記反射層はホログラム（回折格子）、銀、銀合
金、アルミニウム、アルミニウム合金、誘電体多層膜、
ダイクロイックミラーから選ばれた一つ、またはこれら
を組み合わせたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】請求項７乃至請求項８のいずれか一項にお
いて、前記反射層の誘電体多層膜は半透過特性を有する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれか一項に
おいて、前記反射層は、反射膜と、オーバーコート膜、
アンカーコート膜のいずれか、もしくはその両方からな
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
において、前記一方の基板の光入射面にλ／４板と偏光
板を配置したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】請求項１乃至請求項１０のいずれか一項
において、前記一方の基板の光入射面にλ／４板と散乱
板と偏光板とを配置したことを特徴とする液晶表示装
置。