JP3953320B2 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射機能を備えた反射型あるいは半透過型表示装置などに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（以下ＬＣＤという）は薄型で低消費電力であるという特徴を備え、現在、コンピュータモニターや、携帯情報機器などのモニターとして広く用いられている。このようなＬＣＤは、一対の基板間に液晶が封入され、それぞれの基板に形成され電極によって間に位置する液晶の配向を制御することで表示を行うものであり、ＣＲＴ（陰極線管）ディスプレイや、エレクトロルミネッセンス(以下、ＥＬ）ディスプレイ等と異なり、原理上自ら発光しないため、観察者に対して画像を表示するには光源を必要とする。
【０００３】
そこで、透過型ＬＣＤでは、各基板に形成する電極として透明電極を採用し、液晶表示パネルの後方や側方に光源を配置し、この光源光の透過量を液晶パネルで制御することで周囲が暗くても明るい表示ができる。しかし、常に光源を点灯させて表示を行うため、光源による電力消費が避けられないこと、また昼間の屋外のように外光が非常に強い環境下では、十分なコントラストが確保できないという特性がある。
【０００４】
一方、反射型ＬＣＤでは、太陽や室内灯等の外光を光源として採用し、液晶パネルに入射するこれらの周囲光を、非観察面側の基板に形成した反射電極によって反射する。そして、液晶層に入射し反射電極で反射された光の液晶パネルからの射出光量を画素ごとに制御することで表示を行う。このように反射型ＬＣＤは、光源として外光を採用するため、外光がないと表示が見えないが、透過型ＬＣＤと異なり光源による電力消費がなく非常に低消費電力であり、また屋外など周囲が明るいと十分なコントラストが得られる。しかし、この反射型ＬＣＤは、従来においては、色再現性や表示輝度など一般的な表示品質の点で透過型と比較すると不十分であるという課題があった。
【０００５】
他方で、機器の低消費電力化に対する要求が一段と強まる状況下では透過型ＬＣＤよりも消費電力の小さい反射型ＬＣＤは有利であるため、携帯機器の高精細モニター用途などへの採用が試みられており、表示品質の向上のための研究開発が行われている。
【０００６】
図６は、各画素ごとに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin film Transistor）を備えた従来のアクティブマトリクス型の反射型ＬＣＤの１画素あたりの平面構造（第１基板側）を示し、図７は、この図６のＣ−Ｃ線に沿った位置での反射型ＬＣＤの概略断面構造を示している。
【０００７】
反射型ＬＣＤは所定ギャップ隔てて貼り合わされた第１基板１００と第２基板２００との間に液晶層３００が封入されて構成されている。第１及び第２基板１００及び２００としてはガラス基板やプラスチック基板などが用いられ、少なくともこの例では、観察面側に配置される第２基板２００には透明基板が採用されている。
【０００８】
第１電極１００の液晶側の面には、各画素ごとに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin film Transistor）１１０が形成されている。このＴＦＴ１１０の能動層１２０の例えばドレイン領域には、層間絶縁膜１３４に形成されたコンタクトホールを介して各画素にデータ信号を供給するためのデータライン１３６が接続され、ソース領域は、層間絶縁膜１３４及び平坦化絶縁膜１３８を貫通するように形成されたコンタクトホールを介して、画素ごとに個別パターンに形成された第１電極（画素電極）１５０に接続されている。
【０００９】
上記第１電極１５０としては、反射機能を備えたＡｌ、Ａｇなどが用いられており、この反射電極１５０上に液晶層３００の初期配向を制御するための配向膜１６０が形成されている。
【００１０】
第１基板１００と対向配置される第２基板２００の液晶側には、カラー表示装置の場合カラーフィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）２１０が形成され、カラーフィルタ２１０の上に第２電極として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料が用いられた透明電極２５０が形成されている。またこの透明電極２５０の上には、第１基板側と同様の配向膜２６０が形成されている。
【００１１】
反射型ＬＣＤは、上述のような構成を備えており、液晶パネルに入射され、反射電極１５０で反射され、再び液晶パネルから射出される光の量を、画素ごと制御して所望の表示を行う。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
反射型に限らず、ＬＣＤにおいては、焼き付き防止のため液晶を交流電圧駆動している。透過型ＬＣＤでは、第１基板上の第１電極及び第２基板の第２電極のいずれも透明であることが求められており、双方とも電極材料としてＩＴＯが採用されている。従って、液晶の交流駆動に際して、第１及び第２電極は、互いに正、負電圧をほぼ同一の条件で液晶に印加することができる。
【００１３】
しかし、上記図７のように、第１電極１５０として金属材料からなる反射電極、第２電極２５０としてＩＴＯなどの透明金属酸化材料からなる透明電極を用いた反射型ＬＣＤでは、駆動条件によっては、表示のちらつき（フリッカ）が発生したり、液晶の焼き付きの問題が起こることがあった。これは、例えば最近報告されている限界フリッカ周波数（ＣＦＦ）以下で液晶を駆動した場合に顕著である。ＣＦＦ以下での駆動とは、ＬＣＤにおける一層の低消費電力化を目的として、液晶の駆動周波数（≒第１及び第２電極との対向領域にそれぞれ形成された画素それぞれにおける液晶（液晶容量）へのデータ書き込み周波数）を、例えばＮＴＳＣ規格などで基準とされている６０Ｈｚより低くするなど、人の目にフリッカとして感知され得るＣＦＦ以下、例えば４０Ｈｚ〜３０Ｈｚとする試みである。ところが、従来の反射型液晶パネルの各画素をこのようなＣＦＦ以下の周波数で駆動したところ、上記フリッカや液晶の焼き付きの問題は顕著となり、表示品質の大幅な低下を招くことがわかったのである。
【００１４】
図６、図７に示すような反射型ＬＣＤのフリッカや液晶焼き付き発生の原因について、出願人の研究の結果、これらは上述のような液晶層３００に対する第１及び第２電極の電気的性質についての非対称性が原因の一つであることが判明した。この非対称性は、第２電極２５０に用いられるＩＴＯなどの透明金属酸化物の仕事関数が４．７ｅＶ〜５．２ｅＶ程度であるのに対し、第１電極１５０に用いられるＡｌなどの金属の仕事関数が４．２ｅＶ〜４．３ｅＶ程度と差が大きいことに起因すると考えられる。仕事関数の相違は、同一電圧を各電極に印加した時に、実際に配向膜１６０，２６０を介して液晶界面に誘起される電荷に差を生じさせる。そして、このような液晶の配向膜界面に誘起される電荷の差により、液晶層内の不純物イオンなどが一方の電極側に偏り、結果として残留ＤＣ電圧が液晶層３００に蓄積される。液晶の駆動周波数が低くなればなるほど、この残留ＤＣが液晶に及ぼす影響が大きくなってフリッカや液晶の焼き付き発生が顕著となるため、特に、ＣＦＦ以下での駆動は実質的には困難であった。
【００１５】
なお、反射型ＬＣＤとしては、従来、第１第２電極に透過型ＬＣＤのようにＩＴＯを用い、第１基板の外側（液晶との非対向側）に別途反射板を設ける構造も知られている。しかし、第１基板の外側に反射板を設けた場合、透明な第１電極１５０及び透明第１基板の厚さ分だけ光路長が伸び、視差による表示品質の低下が発生しやすい。従って、高い表示品質の要求されるディスプレイ用途の反射型ＬＣＤでは、画素電極として反射電極を用いており、上述のように駆動周波数を低くするとフリッカ等を生ずるため、低消費電力化のために駆動周波数を低下させることはできなかった。
【００１６】
上記課題を解決するために本発明は、液晶層に対する第１及び第２電極の電気的特性をそろえ、フリッカや視差の影響がなく、表示品質が高くて低消費電力な反射機能を備えた表示装置を実現することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、第１電極を備える第１基板と、第２電極を備える第２基板との間に液晶層が封入されて構成され、画素ごとの表示を行う表示装置であって、前記第１基板は、さらに、前記画素ごとに設けられたスイッチ素子と、前記スイッチ素子を覆う絶縁膜の上に前記スイッチ素子と絶縁されて形成され、それぞれ透明な第２基板及び第２電極側から前記液晶層に入射された光を反射する反射層と、前記反射層を覆って形成された保護膜と、スイッチ素子対応領域において前記保護膜及び前記絶縁膜を貫通して開口されたコンタクトホールを介して、透明導電材料から構成された前記第１電極が、前記スイッチ素子に電気的に接続されている。
【００１８】
以上のように、第２基板の第２電極と同様の特性を備える透明な第１電極を反射層よりも液晶層側に配置し、この第１電極の下であって、スイッチ素子を覆う層間絶縁膜や平坦化絶縁膜などの絶縁膜の上に、スイッチ素子と絶縁され、保護膜で覆われた反射層を配置する。このような構成を採用することで、液晶層を第２電極と、各画素のスイッチ素子に接続された第１電極とによって、対称性よく駆動することができる。特に、各画素における液晶層の駆動周波数を例えば６０Ｈｚより低く設定した場合でも、電気的な構造が第１電極と第２電極側とで揃うため、フリッカなどを発生することなく高品質な表示が可能である。反射層が保護膜で覆われることで、第１電極とスイッチ素子との接続時に反射層の反射面が劣化することが防止されており、良好な反射特性を備えた表示装置が得られる。
【００１９】
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記スイッチ素子は、能動層にシリコンを用いた薄膜トランジスタであり、前記第１電極は、該薄膜トランジスタの前記能動層に直接コンタクトしている。
【００２０】
本発明の他の態様では、上記表示装置において、前記第１電極の前記透明導電性材料の仕事関数と、前記第２基板の液晶層側に形成される前記第２電極の透明導電性材料の仕事関数との差は、０．５ｅＶ以下である。
【００２１】
本発明の他の態様では、透明な第１電極を備える第１基板と透明な第２電極を備える第２基板との間に液晶層が封入されて構成された表示装置の製造方法において、前記第１基板上に薄膜トランジスタを形成し、前記薄膜トランジスタを覆って少なくとも一層の絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上を覆って反射材料層を形成し、前記薄膜トランジスタの能動層に対応する領域を除く所定画素領域に該材料層が残るようにパターニングして反射層を形成し、前記反射層を覆って保護膜を形成し、前記薄膜トランジスタの能動層対応領域に前記保護膜及び前記絶縁膜を貫通するコンタクトホールを形成して、前記能動層を露出させ、前記保護膜及び前記露出した能動層を覆うように透明導電材料から構成される前記第１電極を形成し、前記コンタクトホールを介して前記第１電極と前記能動層とを接続する。
【００２２】
このように、反射層よりも第１電極を液晶側に配置した構成において、反射層を保護膜で覆うことで、その後に実行される薄膜トランジスタの能動層と第１電極とを接続する際のエッチング工程において、反射層の反射面が晒されて反射特性が劣化することを防止しながら、能動層と第１電極との確実な接続を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の好適な実施の形態（以下実施形態という）について説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る反射型ＬＣＤとして反射型アクティブマトリクスＬＣＤの第１基板側の平面構成の一部、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った位置におけるＬＣＤの概略断面構成を示している。アクティブマトリクス型ＬＣＤでは、表示領域内にマトリクス状に複数の画素が設けられ、各画素に対してここでは、スイッチ素子としてＴＦＴ１１０が設けられている。ＴＦＴ１１０は、第１及び第２基板の一方、例えば第１基板１００側に画素ごとに形成され、このＴＦＴ１１０に個別パターンに形成された画素電極（第１電極）５０がそれぞれ接続されている。
【００２５】
第１及び第２基板１００，２００には、ガラスなどの透明基板が用いられ、第１基板１００と対向する第２基板２００側には、従来と同様に、カラータイプの場合にはカラーフィルタ２１０が形成され、このカラーフィルタ２１０上に透明導電材料からなる第２電極２５０が形成されている。第２電極２５０の透明導電材料としては、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）やＩＴＯなどが採用される。なお、アクティブマトリクス型において、この第２電極２５０は各画素に対する共通電極として形成されている。またこの第２電極２５０の上には、ポリイミドなどからなる配向膜２６０が形成されている。
【００２６】
以上のような構成の第２基板側に対し、本実施形態では、第１基板側の液晶層３００に対する電気的特性を揃えるような電極構造が採用されている。具体的には、図２に示すように、第１基板１００上の配向膜の直下には、従来のような反射金属電極ではなく、第２電極２５０と仕事関数の類似した材料、即ち、ＩＺＯやＩＴＯなど、第２電極２５０と同様の透明導電材料からなる第１電極５０を形成している。そして、反射型ＬＣＤとするため、この第１電極５０よりも下層に、第２基板側からの入射光を反射する反射層４４が形成されている。
【００２７】
第１電極５０として用いる材料は、第２電極２５０の材料と同一とすることにより、液晶層３００に対して、同一の仕事関数の電極が、間に配向膜６０，２６０を介して配置されることになるため、第１電極５０と第２電極２５０とにより液晶層３００を非常に対称性よく交流駆動することが可能となる。但し、第１電極５０と第２電極２５０とはその仕事関数が完全に同一でなくても、液晶層３００を対称性よく駆動可能な限り近似していればよい。例えば、両電極の仕事関数の差を０．５ｅＶ程度以下とすれば、液晶の駆動周波数を上述のようなＣＦＦ以下とした場合であっても、フリッカや液晶の焼き付きなく、高品質な表示が可能となる。
【００２８】
このような条件を満たす第１電極５０及び第２電極２５０としては、例えば、第１電極５０にＩＺＯ（仕事関数４．７ｅＶ〜５．２ｅＶ）、第２電極２５０にＩＴＯ（仕事関数４．７ｅＶ〜５．０ｅＶ）、あるいはその逆などが可能であり、材料の選択にあたっては、透過率、パターニング精度などプロセス上の特性や、製造コストなどを考慮して各電極に用いる材料をそれぞれ選択してもよい。
【００２９】
反射層４４としては、Ａｌ、Ａｇ、これらの合金（本実施形態ではＡｌ−Ｎｄ合金）など、反射特性に優れた材料を少なくともその表面側（液晶層側）に用いる。また、反射層４４はＡｌ等の金属材料の単独層であってもよいが、平坦化絶縁膜３８と接する下地層としてＭｏ等の高融点金属層を設けてもよい。このような下地層を形成すれば、反射層４４と平坦化絶縁膜３８との密着性が向上するため、素子の信頼性向上を図ることができる。なお、図２の構成では、平坦化絶縁膜３８の各画素領域内に所望の角度の傾斜面が形成されており、この平坦化絶縁膜３８を覆って反射層４４を積層することで、反射層４４の表面に同様な傾斜が形成されている。このような傾斜面を最適な角度、位置で形成すれば、各画素毎に外光を集光して射出することができ、例えばディスプレイの正面位置での表示輝度の向上を図ることが可能である。もちろん、このような傾斜面は必ずしも存在しなくてもよい。
【００３０】
本実施形態において、上記反射層４４と第１電極５０との間には、反射層４４を覆って保護膜４６が形成されている。この保護膜４６は、例えばアクリル樹脂やＳｉＯ₂などが用いられている。保護膜４６は、反射層４４を保護するための膜であり、特に、ＴＦＴ１１０の能動層２０と第１電極５０とを接続するためのコンタクトホール底面で、能動層２０を露出させるスライトエッチングに使用されるエッチング液などから反射層４４の反射面を保護する機能を備える。
【００３１】
保護膜４６としては、上記反射層４４をエッチング処理から保護して良好な反射特性を維持させることができる機能を備えていればよく、その材質は上記樹脂やＳｉＯ₂などには限定されず、また膜厚は、この保護機能を発揮できる程度があればよい。また、この保護膜４６の上層に形成される第１電極５０の形成面を平坦にするという観点からは、上記アクリル樹脂など上面の平坦化機能を備えた材料を採用することが好適である。また、保護膜４６の膜厚及び材質は、最適な厚さと屈折率となるように選択することで、例えば色付きの補償、反射率の向上機能等を備えた光学バッファ層としても利用することが可能である。
【００３２】
反射層４４は、Ａｌなど導電性材料によって構成されるが、本実施形態において、この反射層４４は、ＴＦＴ１１０と第１電極５０とのコンタクト領域から除去されている。このようにコンタクト領域から除去することで、
（ａ）Ａｌ等からなる反射層４４は表面に自然酸化膜が形成されやすく、もしコンタクト領域に反射層４４が存在していると、少なくともこのコンタクト領域において反射層４４の上面の自然酸化膜を除去しないと上層の第１電極５０と電気的に接続できない；
（ｂ）反射層４４から自然酸化膜を除去するためのエッチング処理を行うと、反射層４４の上面つまり反射面が荒れ、反射率が低下する；
（ｃ）反射層４４の反射率の低下を防止するため、コンタクト領域でのみ反射層４４の上面の自然酸化膜を除去することとすれば、そのためだけにフォトリソグラフィ技術を用いた露光・エッチング工程が必要になる；
等の問題を解消することを可能としている。さらに、上述のように反射層４４が保護膜４６で覆われるので、反射層４４の表面がコンタクトホール形成のエッチング液などに晒されることが防止され、第１電極５０とＴＦＴ１１０とを直接コンタクトさせる構造において、反射層４４は、第１電極５０の下層で良好な反射特性を維持することができる。なお、反射層４４は、上述のように第１電極５０及びＴＦＴ１１０のいずれとも絶縁されるため、必ずしも図１のような画素ごとの個別パターンとする必要はなく、各画素共通で第１電極５０とＴＦＴ１１０とを接続する第２コンタクトホール領域において開口されたパターンを採用することも可能である。
【００３３】
ところで、最近、光透過機能と反射機能の両方を備えたいわゆる半透過型ＬＣＤが提案されており、この半透過型としては、透過型ＬＣＤと同様、ＩＴＯなどの画素電極が先に形成されて、この透明電極の一部領域を覆ってＡｌなどの反射電極を積層する構成が知られている。このような半透過型ＬＣＤでは、基板側から透明電極層／反射電極層を順に積層すれば２つの電極層は電気的に接続されて１つ画素電極として機能する。しかし、上述のように、液晶層側に反射電極が配置されるので、第２電極との仕事関数の相違から、液晶層３００を対称性よく駆動できないという問題が生じてしまう。さらに、電気的な対称性を向上させるため、この電極の積層順を逆にすることが考えられるが、上述のように反射電極に用いられるＡｌやＡｇ系の金属材料は、その表面に自然酸化膜が形成されやすく、特に、これらの金属層の形成後に、透明導電材料層を形成するためのスパッタリングなどに晒されて自然酸化膜に表面が覆われ、金属層と透明電極とが絶縁されてしまう。従って、単に電極の積層順を変えただけでは、第１基板側において、透明電極によって液晶を駆動することができず、結局、第１基板側と第２基板側とで液晶に対する電気的特性を揃えることができないのである。
【００３４】
これに対して、本実施形態では、上述のように、ＴＦＴ１１０に確実に接続可能な第１電極５０を液晶層側に配置して液晶を駆動することが可能であり、また、良好な反射面を備える反射層４４を、第１電極５０の下層に配置でき、優れた反射型ＬＣＤが実現されている。
【００３５】
以下、本実施形態のような第１電極５０と対応するＴＦＴ１１０とを確実に接続するための構造、及びこの構造を実現する製造方法について説明する。
【００３６】
まず、本実施形態では、ＴＦＴ１１０として、トップゲート型を採用しており、また、能動層２０としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）をレーザアニールで多結晶化して得た多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いている。もちろん、ＴＦＴ１１０は、トップゲート型ｐ−Ｓｉに限定されるものではなく、ボトムゲート型でもよいし、能動層にａ−Ｓｉが採用されていてもよい。また、ＴＦＴ１１０の能動層２０のソース・ドレイン領域２０ｓ、２０ｄにドープされる不純物は、ｎ導電型、ｐ導電型のいずれでもよいが、本実施形態ではリンなどのｎ導電型不純物をドープし、ｎ−ｃｈ型のＴＦＴ１１０を採用している。
【００３７】
ＴＦＴ１１０の能動層２０はゲート絶縁膜３０により覆われ、ゲート絶縁膜３０の上に、Ｃｒなどからなるゲート電極３２を形成した後、このゲート電極３２をマスクとして能動層２０には上記不純物がドープされ、能動層２０にソース領域２０ｓ、ドレイン領域２０ｄ及び不純物のドープされないチャネル領域２０ｃが形成される。その後、第１基板全体を覆って層間絶縁膜３４を形成し、この例では、ウエットエッチングにより、層間絶縁膜３４のドレイン対応領域には第１コンタクトホールを形成し、ソース対応領域には第２コンタクトホール４０を形成する。次に、ドレイン電極材料を積層し、パターニングすることで、ｐ−Ｓｉ能動層２０のここではドレイン領域２０ｄに、第１コンタクトホールを介して接続された各ＴＦＴ１１０に表示内容に応じたデータ信号を供給するデータラインを兼用したドレイン電極３６が形成される。
【００３８】
ドレイン電極３６の形成後、既に開口されている第２コンタクトホール４０を含む基板全面を覆ってアクリル樹脂などの樹脂材料からなる平坦化絶縁膜３８を形成する。次に、この平坦化絶縁層３８によって埋められた上記第２コンタクトホール４０付近をウエットエッチングにより選択的に除去し、この第２コンタクトホール４０と重なり、該第２コンタクトホールより少し径の小さい（平坦化絶縁層材料がコンタクトホール内壁を覆う）第３コンタクトホール４１を形成する。第３コンタクトホール４１形成後、この第３コンタクトホール４１を含む平坦化絶縁膜３８の上に、反射層４４として、Ａｌ−Ｎｄ合金や、Ａｌなどの反射特性に優れた材料を蒸着やスパッタリングなどによって積層する。積層されたこの反射材料は、次に、第１電極５０とＴＦＴ１１０のソース領域２０ｓとのコンタクトを妨げないよう、第３コンタクトホール４１及びソース領域付近からエッチング除去される。これにより図１に示すようなパターンの反射層４４が各画素に形成される。なお、ＴＦＴ１１０（特にチャネル領域２０ｃ）に光が照射されてリーク電流が発生してしまうことを防止し、かつ反射可能な領域（つまり表示領域）をできるだけ広くするために、本実施形態では、反射層４４は、図１のように、ＴＦＴ１１０のチャネル上方領域にも積極的に形成している。
【００３９】
反射層４４の形成・パターニング終了後、この反射層４４を覆う基板全面に、アクリル樹脂などからなる保護膜４６が形成される。そして、この保護膜４６によって埋められた第３コンタクトホール４１付近をウエットエッチングにより選択的に除去することで、第３コンタクトホール４１と重なり、該第３コンタクトホール４１より径の小さい（保護膜材料がコンタクトホール内壁を覆う）第４コンタクトホール４３を形成する。これにより、第４コンタクトホール４３の底部に各ＴＦＴ１１０のソース領域２０ｓが露出する。ここで、本実施形態のようにＩＴＯなどの第１電極５０を直接ｐ−Ｓｉ能動層２０に直接接触させる場合、コンタクト抵抗を下げるためには、ｐ−Ｓｉ能動層２０の表面に形成されているＳｉＯ₂のゲート絶縁膜３０あるいは後の工程で露出した能動層表面に形成された酸化膜を確実に除去する必要がある。このため本実施形態では、第３コンタクトホール４３を埋めた保護膜４６を貫通する第４コンタクトホール４３の形成後、さらに、ＨＦ（フッ酸）を用いたスライトエッチングを施す。このフッ酸は、反射層４４に用いられるＡｌなどの金属材料もエッチングしてしまうが、本実施形態では、このスライトエッチング時において、反射層４４を覆う十分な厚さの保護膜４６が犠牲となり、反射層４４の表面がこのようなフッ酸などに晒されることが防がれている。
【００４０】
以上のようにして第４コンタクトホール４３を形成し、スライトエッチングを行った後、透明導電層が、スパッタリングによって第４コンタクトホール領域を含む基板全面に積層される。ここで、上述のようにＡｌなどからなる反射層４４は、保護膜４６に既に覆われているので、スパッタリング時に反射層表面に形成される自然酸化膜はほとんどない。もちろん自然酸化膜が形成されても、本実施形態では反射層４４は、もともとＴＦＴ１１０及び第１電極５０と絶縁されているので電気的特性が変化することにはならない。基板全面に形成された透明導電層は、その後、図１に示すように画素毎に独立した形状にパターニングされ、これにより第４コンタクトホール４３を介してＴＦＴ１１０の能動層２０と接続された画素電極（第１電極）５０が得られる。また、各画素領域に第１電極５０が形成された後、基板全面を覆うようにポリイミドなどからなる配向膜６０が形成され、第１基板側の構造体が完成する。後は、配向膜２６０まで形成した第２基板２００とこの第１基板１００とを一定のギャップだけ離して基板の周辺部分で貼り合わせ、基板間に液晶を封入し、液晶表示装置が得られる。なお、製造プロセスの種類及び順番は必ずしも以上の説明のものには限られず、例えば第２〜第４コンタクトホールは保護膜４６まで積層した後、ドライエッチングなどによって一度に保護膜、平坦化絶縁膜、層間絶縁膜、ゲート絶縁膜全てを貫通するコンタクトホールを形成する方法を採用することもできる。
【００４１】
次に、半透過型ＬＣＤについて説明する。以上では、反射層４４が１画素領域内のほぼ全域に形成された反射型ＬＣＤを例に説明した。しかし本発明は反射型としてだけでなく半透過型ＬＣＤにも適用することが可能である。図３は、このような半透過型アクティブマトリクスＬＣＤの一画素あたりの平面構成、図４は、図３のＢ−Ｂ線に沿った位置におけるＬＣＤの概略断面構成を示している。上記図１及び図２に示した反射型ＬＣＤにおいて、反射層４４は、１画素領域のほぼ全て（ＴＦＴとのコンタクト領域は除く）に形成されている。これに対し、図３及び図４に記載するような半透過型ＬＣＤでは、１画素内に反射層４４、保護膜４６及び透明な第１電極５０が積層された反射領域と、反射層４４が除去されて透明第１電極５０（保護膜４６は存在していても除去されていてもよい）しか存在しない光透過領域とが形成されている。このような半透過型ＬＣＤにおいても、第１電極５０は反射層４４よりも液晶層側に配置され、反射層４４は、保護膜４６に覆われ、またＴＦＴ１１０と第１電極５０とのコンタクト領域から除去されている。従って、この半透過型ＬＣＤによっても、ＴＦＴ１１０と第１電極５０とを確実に接続し、仕事関数の近似した第１電極５０及び第２電極２５０によって、それぞれ配向膜を間に挟んで液晶層３００を対称性よく交流駆動することができる。もちろん、反射領域では、第１電極５０の下に設けられ、良好な反射面をもつ反射層４４によって液晶パネル内に入射した光を反射することが可能である。
【００４２】
以上、反射層４４を備える反射または半透過型のＬＣＤについて説明したが、本発明に係るスイッチ素子（ＴＦＴ）、反射層及び透明第１電極の構成は、ＥＬディスプレイに適用することで、反射機能を透明な第１電極の下部に設けつつ、この第１電極と下層のＴＦＴとを確実に接続することができる。図５は本実施形態に係るアクティブマトリクス型のＥＬディスプレイの各画素における部分断面構造を示す。
【００４３】
図５のＥＬディスプレイにおいて採用された素子は、発光材料として有機化合物を用いた有機ＥＬ素子９０であり、陽極８０と陰極８６との間に有機素子層８８が形成されている。有機素子層８８は、少なくとも有機発光機能分子を含む発光層８３を備え、有機化合物の特性、発光色などにより単層構造、２層、３層またはそれ以上の多層構造から構成することができる。図５の例では、有機素子層８８は、基板側１００に配置される陽極８０側から正孔輸送層８２／発光層８３／電子輸送層８４がこの順に形成され、発光層８３は陽極８０と同様に画素ごとに個別パターンとされ、正孔輸送層８２及び電子輸送層８４が陰極８６と同様に全画素共通で形成されている。なお、隣接する画素間で各陽極８０を絶縁し、また陽極８０のエッジ領域において上層の陰極８６とのショートを防止する目的で、隣接画素の陽極間領域には平坦化絶縁膜３９が形成されている。
【００４４】
以上のような構成の有機ＥＬ素子９０は、陽極８０から注入される正孔と陰極８６から注入される電子とが発光層８３で再結合して有機発光分子が励起され、これが基底状態に戻る際に光が放射される。このように有機ＥＬ素子９０は電流駆動型の発光素子であり、陽極８０は、有機素子層８８に対して十分な正孔注入能力を備える必要があり、仕事関数の高いＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電材料が用いられることが多い。従って、多くの場合、発光層８３からの光は、この透明な陽極８０側から透明な基板１００を透過して外部に射出される。しかし、図５に示すアクティブマトリクス型有機ＥＬディスプレイでは、陰極側から光を射出することができる。
【００４５】
このような図５のディスプレイは、上記有機ＥＬ素子９０を駆動するＴＦＴ１１０の他、反射層４４、反射層４４を覆う保護膜４６、そして、有機ＥＬ素子９０の陽極８０として、例えば図２に示すＴＦＴ１１０、反射層４４、保護膜４６及び第１電極５０と同様の構成が採用されている。つまり、陽極８０に透明導電材料を用いた場合において、この陽極８０の下層に、保護膜４６に覆われ、該陽極８０と絶縁されたＡｌやＡｌ−Ｎｄ合金など反射特性に優れた材料かからなる反射層４４が設けられている。このため、有機ＥＬ素子９０の陰極８６として、陽極８０と同様にＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料を用いるか、または光を透過可能な程度薄くＡｌ、Ａｇなどの金属材料を用いて形成することで（開口部を設けてもよい）、発光層８３からの光を陰極８６側から外部に射出するトップエミッション型構造を容易に実現することができる。即ち、図５に示すように、陽極８０の下層には反射層４４が配置されているため、陽極８０側に進んだ光は反射層４４で反射され、結局発光層８３で得られた光を陰極８６側から射出することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明では、反射型または半透過型ＬＣＤのように一方の基板側に反射機能を持たせる必要がある場合おいても、良好な反射特性を持ちながら、同等な特性を有する第１電極と第２電極とによって液晶層を対称性よく交流駆動することができる。このため、液晶の駆動周波数を例えばＣＦＦ以下に設定したような場合であっても、フリッカの発生なく、また焼き付きを発生させることなく高品質な表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型の反射型ＬＣＤの第１基板側の概略平面構成を示す図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿った位置における反射型ＬＣＤの概略断面構成を示す図である。
【図３】 本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型の半透過型ＬＣＤの第１基板側の概略平面構成を示す図である。
【図４】 図３のＢ−Ｂ線に沿った位置における半透過型ＬＣＤの概略断面構成を示す図である。
【図５】 本発明のアクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイの概略断面構造を示す図である。
【図６】 従来のアクティブマトリクス型の反射型ＬＣＤにおける第１基板側の一部平面構造を示す図である。
【図７】 図６のＣ−Ｃ線に沿った位置における従来の反射型ＬＣＤの概略断面構造を示す図である。
【符号の説明】
２０ 能動層（ｐ−Ｓｉ層）、３０ ゲート絶縁膜、３２ ゲート電極（ゲートライン）、３４ 層間絶縁膜、３６ ドレイン電極（データライン）、３８ 平坦化絶縁膜、４０ 第２コンタクトホール、４１ 第３コンタクトホール、４３ 第４コンタクトホール、４４ 反射層、４６ 保護膜、５０ 第１電極、６０，２６０ 配向膜、８０ 陽極（第１電極）、８２ 正孔輸送層、８３ 発光層、８４ 電子輸送層、８６ 陰極（第２電極）、８８ 有機素子層、９０ 有機ＥＬ素子、１００ 第１基板、１１０ ＴＦＴ、２００ 第２基板、２１０ カラーフィルタ、２５０ 第２電極、３００ 液晶層。

Claims (5)

1. 第１電極を備える第１基板と、第２電極を備える第２基板との間に液晶層が封入されて構成され、画素ごとの表示を行う表示装置であって、
   前記第１基板は、さらに、
   前記画素ごとに設けられたスイッチ素子と、
   前記スイッチ素子を覆う絶縁膜の上に前記スイッチ素子と絶縁されて形成され、それぞれ透明な第２基板及び第２電極側から前記液晶層に入射された光を反射する反射層と、
   前記反射層を覆って形成された保護膜と、
   スイッチ素子対応領域において前記保護膜及び前記絶縁膜を貫通して開口されたコンタクトホールを介して、透明導電材料から構成された前記第１電極が、前記スイッチ素子に電気的に接続されているとともに、前記保護膜を貫通して開口されるコンタクトホールの内壁は前記保護膜によって覆われていることを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記スイッチ素子は、能動層にシリコンを用いた薄膜トランジスタであり、前記第１電極は、該薄膜トランジスタの前記能動層に直接コンタクトしていることを特徴とする表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
   前記第１電極の前記透明導電性材料の仕事関数と、前記第２基板の液晶層側に形成される前記第２電極の透明導電性材料の仕事関数との差は、０．５ｅＶ以下であることを特徴とする表示装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の表示装置において、
   前記画素ごとにおける液晶層の駆動周波数は、６０Ｈｚより低いことを特徴とする液晶表示装置。
5. 透明な第１電極を備える第１基板と透明な第２電極を備える第２基板との間に液晶層が封入されて構成された表示装置の製造方法において、
   前記第１基板上に薄膜トランジスタを形成し、
   前記薄膜トランジスタを覆って少なくとも一層の絶縁膜を形成し、
   前記絶縁膜上を覆って反射材料層を形成し、前記薄膜トランジスタの能動層に対応する領域を除く所定画素領域に該材料層が残るようにパターニングして反射層を形成し、
   前記反射層を覆って保護膜を形成し、
   前記薄膜トランジスタの能動層対応領域に前記保護膜及び前記絶縁膜を貫通し、その内壁は前記保護膜によって覆われたコンタクトホールを形成して、前記能動層を露出させ、
   前記保護膜及び前記露出した能動層を覆うように透明導電材料から構成される前記第１電極を形成し、前記コンタクトホールを介して前記第１電極と前記能動層とを接続することを特徴とする表示装置の製造方法。

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