JP2003255392A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型ＬＣＤの反射表示電極が平坦な場合、
反射が一定の方向になるため視野角が広げられない問題
があった。また、ＴＦＴと反射表示電極のコンタクトが
１箇所であり、コンタクト不良を招いていた。 【解決手段】 反射表示電極と、画素駆動用のＴＦＴと
のコンタクト部を反射表示電極したほぼ全面にわたって
複数設ける。これにより、反射表示電極表面が凹凸形状
を有するので、反射の方向が多方向となり、視野角が広
がる。また、コンタクト不良を低減し、画素欠陥を防止
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、スイッチング素子
として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以
下、「ＴＦＴ」と称する。）を用い、このＴＦＴに接続
された反射表示電極を備えた反射型液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置には背面からの光を透過さ
せて表示する透過型と、観察者側から入射した光を反射
表示電極にて反射させて表示する反射型とがある。

【０００３】以下に、従来の表示装置について、ＴＦＴ
を備えた反射型液晶表示装置を例に説明する。図５に従
来の反射型液晶表示装置の表示画素領域近傍の平面図を
示す。行方向に複数配置されたゲート信号線１５１と、
列方向に複数配置されたドレイン信号線１５２との交差
点付近にＴＦＴが設けられている。ＴＦＴは、能動層１
１３とゲート電極１１１より構成される。ゲート電極１
１１はゲート信号線１５１の一部に一体的に接続され、
ゲート信号線１５１を介してゲート信号が供給される。
能動層１１３のドレイン１１３ｄは、ドレイン信号線１
５２の一部であるドレイン電極１１６にコンタクトを介
して接続され、ドレイン信号線１５２を介して映像信号
であるドレイン信号が供給される。能動層のソース１１
３ｓはコンタクトＣＴを介して反射表示電極１２０に接
続されている。

【０００４】図６に図５中のＣ−Ｃ線に沿った断面図を
示す。石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性
基板１１０上に、島状の多結晶シリコン膜からなる能動
層１１３、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜から成るゲート絶縁
膜１１２、及びＣｒ、Ｍｏ等の高融点金属からなるゲー
ト電極１１１が順に形成されている。能動層１１３に
は、ゲート電極１１１下方のチャネル１１３ｃと、その
チャネル１１３ｃの両側にイオン注入されて形成された
ソース１１３ｓ及びドレイン１１３ｄとが設けられてい
る。以上がＴＦＴの構成である。

【０００５】そして、ゲート絶縁膜１１２、能動層１１
３上の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜が積
層された層間絶縁膜１１５が形成されている。その層間
絶縁膜１１５に設けたコンタクトホールにドレイン１１
３ｄに対応した位置にＡｌ単体、あるいはＭｏ及びＡｌ
を順に積層した金属を充填してなるドレイン電極１１
６、ドレイン信号線１５２が形成されている。そして全
面に例えば有機樹脂からなる平坦化絶縁膜１１９が形成
されている。平坦化絶縁膜１１９、層間絶縁膜１１５の
ソース１１３ｓに対応した位置にコンタクトホールＣＴ
が設けられ、Ａｌ等の反射導電材料から成る反射表示電
極１２０がソース１１３ｓと接続されている。その上に
は液晶１３６を配向させる配向膜１２１が形成されてい
る。なお、図５において、反射表示電極１２０はわかり
やすくするために点線で示しているが、その形成する位
置は図６に示すように平坦化絶縁膜１１９の上層であ
る。以上がＴＦＴを備えた絶縁性基板１１０の構成であ
る。

【０００６】絶縁性基板１１０に対向電極基板１３０が
対向配置される。対向電極基板１３０は、液晶１３６を
配置する側に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の各色を
呈するカラーフィルター１３１、対向電極１３２及び配
向膜１３３を備え、その反対側の基板１３０上には位相
差板１３４及び偏光板１３５を備えている。

【０００７】絶縁性基板１１０と対向電極基板１３０と
を周辺をシール接着剤（不図示）により接着し、形成さ
れた空隙に液晶１３６を充填して液晶表示装置が完成す
る。

【０００８】図６において、外部から入射される自然光
１０１は、矢印で示すように、観察者１００側の位相差
板１３５から入射し、偏光板１３４、対向電極基板１３
０、カラーフィルタ１３１、対向電極１３２、配向膜１
３３、液晶１３６、ＴＦＴ基板１１０上の配向膜１２１
を透過して反射表示電極１２０で反射され、再び対向電
極基板１３０上の位相差板１３５から出射し観察者１０
０の目に入る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の液晶
表示装置の場合、反射表示電極が平坦であるため、反射
光もある特定の角度で出射されることになり、表示を観
察できる範囲、すなわち視野角が狭くなるという欠点が
あった。

【００１０】また、画素は開口部を大きくする必要から
ＴＦＴのｐ−Ｓｉをできるだけ小さくし、画素電極とＴ
ＦＴとのコンタクトＣＴは１画素内に1箇所であった。
このため、製造工程中におけるダストやマスクあわせず
れなどでコンタクト不良が起こりやすく、画素欠陥が多
くなる問題があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、第１に、絶縁性基板上に、複数のゲート信
号線と複数のドレイン信号線が互いに交差して配置さ
れ、前記両信号線に接続された薄膜トランジスタと、該
薄膜トランジスタに接続され反射材料から成る反射表示
電極とを備えた表示装置であって、前記反射表示電極と
前記薄膜トランジスタとのコンタクトを複数設け、前記
反射表示電極表面を凹凸形状とすることにより解決する
ものである。

【００１２】上記の構造の如く反射型液晶表示装置で
は、基板下方に設けられた照明装置からの光を透明電極
で透過させて観察する透過型液晶表示装置と異なり、画
素電極の全面が利用できる。つまり、コンタクト数を多
くし、コンタクト面積を大きくしても開口率には影響が
ない。反射表示電極は、半導体層とコンタクトするため
コンタクトの位置が凹み、表面が凹凸形状となる。この
コンタクトを複数設けることで、複数の凹凸を設け、入
射角を多方向に反射することができ、反射型液晶表示装
置の表示を観察できる範囲、即ち視野角を広くすること
ができる。凹凸はコンタクトを形成するのと同時に形成
されるので、別途凹凸を形成するためのプロセスは不要
であり、低コストで視野角の広い反射型液晶表示装置を
製造することができる。更に、コンタクト数が増えるの
で、コンタクト不良を低減できる特徴がある。

【００１３】また、前記コンタクトは前記反射表示電極
ほぼ全面にわたって設けられることを特徴とするもので
ある。

【００１４】これにより、それぞれの方向に均等に光を
反射する事ができる。

【００１５】また、前記薄膜トランジスタを構成する半
導体層を前記反射表示電極下ほぼ全面に設けることを特
徴とするものである。

【００１６】また、前記反射表示電極および前記半導体
層は前記ドレイン信号線と同層に設けられたパッドを介
してコンタクトすることを特徴とするものである。

【００１７】更に、前記反射表示電極および前記半導体
層は前記ゲート信号線と同層に設けられたパッドを介し
てコンタクトすることを特徴とするものである。

【００１８】パッドを形成する層を適切に選択すること
により、反射表示電極の凹凸深さを適切に設定でき、凹
凸の頂点と底面とで光の光路差が著しく異なることを防
止し、良好な表示を実現できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施形態に
かかる反射型液晶表示装置について説明する。図１に本
発明の反射型液晶表示装置の表示画素領域付近の平面図
を示す。行方向に複数配置されたゲート信号線５１と、
列方向に複数配置されたドレイン信号線５２との交差点
付近にＴＦＴが設けられている。ＴＦＴは、能動層１３
とゲート電極１１より構成される。ゲート電極１１はゲ
ート信号線５１の一部に一体的に接続され、ゲート信号
線５１を介してゲート信号が供給される。能動層１３の
ドレイン１３ｄは、ドレイン信号線５２の一部であるド
レイン電極１６にコンタクトを介して接続され、ドレイ
ン信号線５２を介して映像信号であるドレイン信号が供
給される。能動層のソース１３ｓはコンタクト１７を介
して反射表示電極２０に接続されている。

【００２０】本実施形態の特徴的な点は、反射表示電極
２０と接続するＴＦＴの能動層１３、特にソース１３ｓ
が反射表示電極２０下ほぼ全面に延在し、反射表示電極
とＴＦＴとのコンタクトホール１７を多数個設けたこと
にある。コンタクトホール１７は反射表示電極２０ほぼ
全面に渡って多数個配置されるので、１つのコンタクト
がダストなどの原因で導通不良となっても、他のコンタ
クトが良好であれば、ＴＦＴと反射表示電極２０の導通
がなくなることがない。従って、コンタクト不良を低減
し、画素欠陥を大幅に低減することができる。このコン
タクトホール１７上の反射表示電極表面は凹凸形状とな
り、入射した光を多方向に反射することができ、広い視
野角が得られる。本実施形態では、図の如く、円形のコ
ンタクトホールをマトリクス状に配列した。更に、後に
詳述するが、コンタクトホールの短軸方向の開口幅（本
実施形態では直径）は、反射表示電極の膜厚の２倍以上
の開口幅で形成される。

【００２１】図２に図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図を
示す。石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性
基板１０上に、島状の多結晶シリコン膜からなる能動層
１３、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜から成るゲート絶縁膜１
２、及びＣｒ、Ｍｏ等の高融点金属からなるゲート電極
１１が順に形成されている。能動層１３には、ゲート電
極１１下方のチャネル１３ｃと、そのチャネル１３ｃの
両側にイオン注入されて形成されたソース１３ｓ及びド
レイン１３ｄとが設けられている。以上がＴＦＴの構成
である。

【００２２】そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３上
の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜が積層さ
れた層間絶縁膜１５が形成されている。その層間絶縁膜
１５に設けたコンタクトホールにドレイン１３ｄに対応
した位置にＡｌ単体、あるいはＭｏ及びＡｌを順に積層
した金属を充填してなるドレイン電極１６、ドレイン信
号線５２が形成されている。そして全面に例えば有機樹
脂からなる平坦化絶縁膜１９が形成されている。平坦化
絶縁膜１９、層間絶縁膜１５のソース１３ｓに対応した
位置にコンタクトホール１７が設けられ、Ａｌ等の反射
導電材料から成る反射表示電極２０がソース１３ｓと接
続されている。その上には液晶３６を配向させる配向膜
２１が形成されている。なお、図１において、反射表示
電極２０はわかりやすくするために点線で示している
が、その形成する位置は図２に示すように平坦化絶縁膜
１９の上層である。以上がＴＦＴを備えた絶縁性基板１
０の構成である。

【００２３】図２（ｂ）を参照して、絶縁性基板１０に
対向電極基板３０が対向配置される。対向電極基板３０
は、液晶３６を配置する側に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）等の各色を呈するカラーフィルター３１、対向電
極３２及び配向膜３３を備え、その反対側の基板３０上
には位相差板３４及び偏光板３５を備えている。

【００２４】絶縁性基板１０と対向電極基板３０とを周
辺をシール接着剤（不図示）により接着し、形成された
空隙に液晶３６を充填して液晶表示装置が完成する。

【００２５】外部から入射される自然光１０１は、図２
（ｂ）中に矢印で示すように、観察者１００側の偏光板
３５から入射し、位相差板３４、対向電極基板３０、カ
ラーフィルタ３１、対向電極３２、配向膜３３、液晶３
６、ＴＦＴ基板１０上の配向膜２１を透過して、反射材
料からなり凹凸形状を有する反射表示電極に到達する。
その到達した光は反射表示電極によって反射される。反
射電極の凹凸によって、反射方向が散乱され、視野角が
拡大する。そして反射型液晶表示装置の場合には、観察
者１００側から入射光１０１を反射表示電極２０により
反射し、その反射光１０２により画素を表示するため、
多くのコンタクトを設けても開口率にまったく影響しな
い。

【００２６】次に、コンタクト１７の形成方法について
述べる。本実施形態のコンタクト１７は、同一工程で同
時に形成すれば、コンタクトホール形成工程が従来同様
１回で完了することができる。また、複数のコンタクト
ホールをたとえば２回に分けて形成してもよい。コンタ
クトホールを別々に形成することによって、形成工程で
の不良発生リスクが分散されるので、歩留まり向上のメ
リットが増大する。このときは、奇数列のコンタクトホ
ールをまず形成し、同一マスクをずらして偶数列のコン
タクトホールを形成すると、同一マスクで形成すること
ができる。このようにする場合、このマスクで同時に形
成するのはこのコンタクトと対極パッド（ＴＦＴ側のガ
ラス基板１０と対向電極基板３０とを接続する電極：不
図示）や、外部回路接続端子（ガラス基板１０と外付け
の制御回路とをＦＰＣ（FlexiblePrinted Circuit）に
接続するための端子：不図示）がよい。対極パッドや外
部回路接続端子は例えば２００μｍ程度のサイズであ
る。これに対し、コンタクトホールは高々数μｍ〜数十
μｍであるので、コンタクトホール１列分程度マスクを
ずらしても対極パッドや外部回路接続端子の形成に大き
な支障がない。

【００２７】コンタクトホール１７は、その短軸方向の
開口幅（本実施形態では内径）が反射表示電極２０の膜
厚の少なくとも2倍以上で形成される。これにより、反
射表示電極２０がコンタクトホール内に埋設されず、反
射表示電極はコンタクトホール内壁に沿った形状に、コ
ンタクトホール内壁を被覆して形成され、その表面が凹
凸形状を有するようになる。凹凸をなだらかな形状とす
るためには、コンタクトホールの内径を反射表示電極２
０の膜厚の３倍以上、好ましくは５倍以上確保するとよ
い。

【００２８】また、コンタクトホールの形成は、ウェッ
トエッチを用い、コンタクトホールの内壁を、できるだ
け緩やかなテーパーとするとよい。たとえば平坦化膜１
９上にマスクを形成し、まず平坦化膜１９を１回目ウェ
ットエッチし、しかる後層間絶縁膜１５、ゲート絶縁膜
１２を２回目ウェットエッチする。２回目ウェットエッ
チのエッチャントを、平坦化膜１９との選択比が小さい
ものを選択し、絶縁膜１５、ゲート絶縁膜１２と同時に
平坦化膜１９の内壁を少しエッチングすれば、緩やかな
テーパー形状とする事ができる。

【００２９】ここで、反射表示電極表面を凹凸形状にす
ることで視野角を広げる構造そのものは、従来から知ら
れた構造であるが、本発明によれば、コンタクトを多数
設けることで反射表示電極の凹凸を実現している。従来
は、反射表示電極下層の平坦化膜をエッチングして反射
表示電極の凹凸形状を形成していた。この場合、反射表
示電極のコンタクトホール形成と、凹凸形状形成のエッ
チング深さが異なることから、フォトエッチング工程が
別途必要であった。しかし、本発明によれば、通常の平
坦化膜を用い、１回のフォトエッチング工程でコンタク
ト形成と凹凸形成が実施できるので、製造行程の簡素化
が実現する。

【００３０】次に、本発明の第２の実施形態にかかる反
射型液晶表示装置について説明する。図３に本実施形態
の表示画素領域付近の平面図を示す。図３（ａ）は、平
面図であり、図３（ｂ）には、Ｂ−Ｂ線の断面図を示
す。第１の実施形態と同様の構成については同じ番号を
付し、説明を省略する。本実施形態の特徴的な点は、コ
ンタクトホールの平面形状にある。本実施形態では、反
射表示電極２０のほぼ全面にわたって、長尺のコンタク
トホール１８を形成し、列方向に並べて配置した。中央
のコンタクトホール１８ｃは列方向に長い長方形（設計
上は長方形でも実際にコンタクトホールとして形成する
と角がなまる。）であり、コンタクトホール１８ｃの両
側に配置されるコンタクトホール１８ｓは外側に広がる
ように屈曲している。コンタクトホール１８ｓの屈曲角
度は外側に配置されるものほど大きくなっている。この
ように屈曲させることで、コンタクトホールの、ひいて
は反射表示電極表面の凹凸の傾斜面が様々な方向に向く
ため、例えば、全て平行な線状のコンタクトホールを平
行に配置するのに比較して、より広い視野角を得ること
ができる。

【００３１】コンタクトホールは、反射光の偏りを防ぐ
ために、反射表示電極ほぼ全面に渡って設けられること
と、反射表示電極表面が凹凸形状なるように、コンタク
トホールが反射表示電極により埋設されないように形成
すれば、どのような形状および配列でも実施可能であ
る。

【００３２】また、コンタクトホールの配置は、上述し
た第１、第２の実施形態に限らず、様々なパターンでよ
い。たとえば各画素内でランダムに配置されても良い
が、反射表示電極とのコンタクトであるので、少なくと
も各画素で同じ面積に形成する必要がある。

【００３３】次に、本願の第３の実施形態について説明
する。図４は本実施形態の断面図である。本実施形態の
平面図は図１（ａ）または図３（ａ）と同様である。本
実施形態の特徴的な点は、反射表示電極２０と能動層１
３との間にパッド４０を配置し、これを介して反射表示
電極２０と能動層１３とを導通させる点にある。コンタ
クトホールを覆って反射表示電極を形成する場合、凹凸
が深すぎると、凹凸の頂点と底面とで光路差（光が液晶
に入ってから出るまでの距離の差）が大きくなる。本実
施形態は、パッド４０を入れることで、過大な光路差を
なくし、良好な表示を行っている。もちろん、層間絶縁
膜１５や平坦化膜１９が十分に薄く、光路差が問題とな
らないのであればパッド４０を設ける必要はない。パッ
ド４０は、ドレイン電極１６もしくはゲート電極１１の
ような、すでに存在する導電層と同層に設ければ別途の
製造工程を増加させる必要がない。どの層と同層にする
かは、反射電極表面に形成する凹凸の深さに応じて決定
すればよい。より下層の導電層とパッド４０とを同層で
形成すれば、コンタクト１７（１８）はより深くなるた
め、反射表示電極２０表面の凹凸も深くなる。凹凸は、
上述したように、深すぎると光路差が過大となり、浅す
ぎると視野角拡大の効果が出にくくなる。平坦化絶縁膜
１９が２０００Å以上４０００Å以下であるときは、パ
ッド４０は層間絶縁膜１９上、すなわちドレイン電極１
６と同層に形成するとよい。平坦化絶縁膜１９が２００
０Å未満の場合、パッド４０は層間絶縁膜１５上、すな
わちゲート電極１１と同層に設けるとよい。もちろん、
パッド４０の材料としては、ドレイン電極１６、ゲート
電極１１と同一である必要はなく、それ以外の金属や不
純物を導入したポリシリコンなど導電性材料であればよ
い。

【００３４】なお、本願の実施形態では、補助容量の図
示を省略したが、必要に応じて配置することは言うまで
もない。このときは、補助容量をゲート電極１１と同層
に形成し、その部分を避けてコンタクトを配置しても良
いし、図１に示すコンタクト１７の間に網目状に補助容
量を配置しても良い。また、能動層１３と基板１０との
間に導電層を配置してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
反射表示電極と薄膜トランジスタとを導通させるための
コンタクトを複数設けているため、１つのコンタクトが
ダストなどの原因で導通不良となっても、他のコンタク
トが良好であれば、ＴＦＴと反射表示電極の導通がなく
なることがない。従って、コンタクト不良を低減し、画
素欠陥を大幅に低減することができる。また、このコン
タクトホール１７上の反射表示電極表面は凹凸形状とな
り、入射した光を多方向に反射することができ、広い視
野角が得られる。特に反射型表示装置であるので、基板
下方に設けられた照明装置からの光を透明電極で透過さ
せて観察する透過型液晶表示装置と異なり、画素電極の
全面が利用できる。つまり、コンタクト数を多くし、コ
ンタクト面積を大きくしても開口率には影響がない。

【００３６】さらに、コンタクトは反射表示電極ほぼ全
面にわたって設けられるので、反射光が様々な方向に均
等に反射され、良好な視角特性を得ることができる。

【００３７】さらに、反射表示電極と半導体層とは、パ
ッドを介して導通されるので、反射表示電極表面の凹凸
の深さを光路差と視野角拡大の観点から最適な深さにで
き、表示品質を高めることができる。

【００３８】また、コンタクトホールの側壁をテーパー
形状とすれば、より多方面に反射できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す平面図である。

【図２】本発明の実施形態を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態を示す（ａ）平面図、（ｂ）
断面図である。

【図４】本発明の実施形態を示す断面図である。

【図５】従来技術を説明する平面図である。

【図６】従来の技術を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０ 絶縁性基板 １１ ゲート電極 １３ 能動層 １３ｓ ソース １３ｄ ドレイン １３ｃ チャネル １５ 層間絶縁膜 １７ コンタクトホール １９ 平坦化絶縁膜 ２０ 反射表示電極 ３６ 液晶 １００ 観察者 １０１ 入射光 １０２ 反射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 岳雄 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA14Y FB08 FD02 GA01 GA02 LA19 LA30 2H092 GA17 GA29 GA30 HA05 JA24 JB07 JB56 MA13 MA17 NA01 NA12 NA13 5F110 AA26 AA30 BB01 CC02 DD02 DD03 EE04 FF02 FF03 GG02 GG13 HJ13 HL03 HL04 HL08 HL11 HL14 HM12 HM18 HM20 NN03 NN23 NN24 NN27 NN72

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板上に、複数のゲート信号線と
   複数のドレイン信号線が互いに交差して配置され、前記
   ゲート信号線及び前記ドレイン信号線に接続された複数
   の薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続され
   反射材料から成る反射表示電極とを備えた反射型液晶表
   示装置であって、前記反射表示電極と前記薄膜トランジ
   スタとを導通させるためのコンタクトを複数設け、前記
   コンタクトによって前記反射表示電極表面を凹凸形状と
   することを特徴とする反射型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記コンタクトは前記反射表示電極ほぼ
   全面にわたって設けられることを特徴とする請求項１に
   記載の反射型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記薄膜トランジスタを構成する半導体
   層を前記反射表示電極下ほぼ全面に設けることを特徴と
   する請求項２に記載の反射型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記反射表示電極と前記半導体層とは、
   導電体よりなるパッドを介して導通され、前記反射表示
   電極表面の凹凸を浅く形成することを特徴とする請求項
   １に記載の反射型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記パッドは前記ドレイン信号線または
   ゲート信号線と同層に設けられていることを特徴とする
   請求項４に記載の反射型液晶表示装置。