JP2004233959A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過領域での反射を低減し、画像のコントラストを向上し、反転画像の表示を抑制した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ガラス基板上に窒化シリコンからなる第１下地膜９と酸化シリコンからなる第２の下地膜１０を有し、この第２の下地膜１０の上に薄膜トランジスタと光透過性の画素部が形成されている。薄膜トランジスタはポリシリコン膜５とゲート電極Ｇとドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとから構成され、画素部にはゲート絶縁膜、層間絶縁膜、有機膜が形成されている。また、外光を反射させる機能を有しており、第１下地膜を第２下地膜より厚く形成することで、透過型液晶パネルの画像の反転を抑制する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に外来光の反射を防止して画像のコントラストを向上させた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、テレビ、パソコン、携帯用端末のディスプレイ等に使用されている。液晶表示装置は、軽量で且つ消費電力が少ないため携帯電話機などの小型電子端末の表示手段として利用されている。
【０００３】
また、携帯用端末は屋内外で使用されるため、部分透過型の液晶表示装置が用いられる。部分透過型の液晶表示装置は、使用環境が明るいときは外光を利用して画像を表示し、使用環境が暗いときにはバックライトの光を利用して画像を表示する。（例えば、特許文献１参照）。また、全透過型のパネルであっても、バックライトの光を主に用いる透過表示と、画像観察側から入射する光をバックライトの反射板で反射させる反射表示とを行える液晶表示装置がある。（例えば、特許文献２、３参照）。また、多くの液晶表示装置ではスイッチング素子として薄膜トランジスタが使用されている。
【０００４】
近年、より高精細な液晶表示装置が求められており、液晶表示装置の画素数が増加している。画素数の増加に伴い、動作速度の速い薄膜トランジスタが必要となっている。高精細の液晶表示装置には薄膜トランジスタの半導体層としてアモルファスシリコンに替わりポリシリコン（多結晶シリコン）が用いられる。半導体層としてポリシリコンを用いることで薄膜トランジスタの動作速度が速くなり、結果として、高精細の画像を表示できる。また、ガラス基板上に上側下地層と下側下地層とを堆積させ、上側下地層上の半導体薄膜にレーザを照射してこの半導体薄膜を結晶化させる技術が知られている。（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３５０１５８号公報
【特許文献２】
特開２００２−９８９６０号公報（段落００３４−００４３、図２−図３）
【特許文献３】
特開２００２−９８９６３号公報（段落０００１−０００７、００１６−００１７、図１、図３、図５）
【特許文献４】
特開平６−１３２３０６号公報（段落０００２−０００７、図１−図４）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
通常、薄膜トランジスタはガラス基板上に形成され、ガラス基板は無アルカリガラスと称されるガラスを使用する。このガラス基板は不純物を含んでおり、不純物がポリシリコン膜に浸透して基板上に形成した薄膜トランジスタのトランジスタ特性が劣化する。
【０００７】
ガラス基板からポリシリコン膜への不純物の浸透を抑制するために、ガラス基板とポリシリコン膜との間に窒化シリコン、酸化シリコン等の下地膜を有する。下地膜はパネル全面に形成され、下地膜の上には薄膜トランジスタの他に光透過性の画素電極が形成される。しかしながら、下地膜や画素電極を積層すると、各膜の屈折率の違いに起因する外来光の反射が起こる。
【０００８】
バックライトを用いた従来の液晶表示装置は、光透過領域にも下地膜が形成されているため、光透過性の画素電極を形成した領域で外来光が反射すると、画像のコントラストが低下するという問題があった。
【０００９】
また、部分透過型の液晶表示装置は一つの画素内に光反射領域と光透過領域が形成されている。そのため、バックライトの光を利用して画像を表示するとき、反射領域で透過光が遮られ、画面の輝度が低かった。画素電極内に反射電極を持たない全透過型のパネル構造とし、外来光をバックライトで反射させることで、バックライト使用時の輝度を向上させることができる。このような表示装置は下地膜、電極、層間絶縁膜等を積層して形成しているため、各膜の界面では屈折率の差に起因する界面反射が起きる。バックライトで外来光を反射させる全透過型液晶表示装置は、反射光で画像を表示すると画像の濃淡が逆転した反転画像が表示されるという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の代表的な液晶表示装置では、基板上に形成された薄膜トランジスタと画素電極とを有し、薄膜トランジスタはシリコン膜とゲート電極と前記画素電極に電気的に接続されたソース電極とを有し、シリコン膜と基板との間と画素電極と基板との間とには酸化シリコン膜と、酸化シリコン膜と基板との間に形成された窒化シリコン膜とを有し、窒化シリコン膜の膜厚は酸化シリコンの膜厚よりも厚いことを特徴とする。
【００１１】
ここで、上述の窒化シリコン膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
を満たすことを特徴とする。
【００１２】
また、上述の窒化シリコン膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
０．９ｄ≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦１．１ｄ
を満たすことを特徴とする。
【００１３】
また、上述の窒化シリコン膜の膜厚は、１３０ｎｍから１６０ｎｍの範囲であることを特徴とする。
【００１４】
或いは、上述の窒化シリコン膜の膜厚は、１２６ｎｍから１６５ｎｍの範囲であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の別の代表的な液晶表示装置は、基板上に薄膜トランジスタと光透過性の画素電極とを備え、この薄膜トランジスタはポリシリコン膜とゲート電極とドレイン電極とソース電極とから構成されており、基板は下地膜を有し、当該下地膜の上にポリシリコン膜と光透過性の画素電極を配置してあり、下地膜は基板側の窒化シリコン膜と液晶層側の酸化シリコン膜とから成り、窒化シリコン膜は酸化シリコン膜より厚い。
【００１６】
ここで、窒化シリコン膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
を満たす。
【００１７】
また、基板側の窒化シリコン膜と光透過性画素電極との間には、酸化シリコン膜と、第２の窒化シリコン膜とを順次積層してある。酸化シリコン膜及び第２の窒化シリコンの層間絶縁膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
を夫々満たす。
【００１８】
更に、基板側の窒化シリコン膜と光透過性画素電極との間に配置した酸化シリコン膜は液晶側の下地膜とゲート絶縁膜と層間絶縁であり、第２の窒化シリコン膜は層間絶縁膜である。
【００１９】
本発明の他の構成は、液晶層を介在させて対向させた２枚の基板のうち、一方の基板は薄膜トランジスタを有し、薄膜トランジスタは、半導体層と、ゲート線に接続されたゲート電極と、ドレイン線に接続されたドレイン電極と、画素電極に接続するソース電極とを含む。また、隣接する２本のゲート線と隣接する２本のドレイン線とで囲まれた領域内に、ソース電極に接続され液晶層を通過した外来光を反射させる反射電極を備えた反射領域と、ソース電極に接続されバックライトからの光を透過させる光透過性画素電極を備える透過領域とを有し、液晶層は反射領域と透過領域とで厚さが異なる。さらに透過領域の光透過性画素電極と基板との間に第１の膜と第２の膜を有し、第１の膜と第２の膜は屈折率が異なり、第１の膜と前記第２の膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
を夫々満たす。
【００２０】
ここで、第１の膜は窒化シリコンであり、第２の膜は酸化シリコンであることを特徴とする。
【００２１】
また、第２の膜の上に窒化シリコンの第３の膜を有し、第３の膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
を夫々満たすことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の他の液晶表示装置は、液晶層を介して２枚の基板を対向させた液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の面側にバックライトを有した全透過型液晶表示装置であり、一方の基板は下地膜を有し、この下地膜の上に薄膜トランジスタと光透過性の画素電極とを備え、薄膜トランジスタは、ポリシリコン膜とゲート電極とドレイン電極とソース電極とを有する。ここで、下地膜は基板側の窒化シリコン膜と液晶層側の酸化シリコン膜とから成り、窒化シリコン膜は前記酸化シリコン膜より厚く形成されている。また窒化シリコン膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
０．９ｄ≦５５５・ｍ／（２・ｎ）≦１．１ｄ
を満たす。
【００２３】
また下地膜と画素電極との間に、酸化シリコン膜と、第２の窒化シリコン膜とを順次積層しており、酸化シリコン膜及び第２の窒化シリコン膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
０．９ｄ≦５５５・ｍ／（２・ｎ）≦１．１ｄ
を満たす。
【００２４】
また上述の構成に加えて、画素電極と同一基板上にコモン電極が、或いは、他の一方の基板にコモン電極が形成されている。
【００２５】
この発明によれば、コントラストを向上させ、画像の視認性を向上させた表示装置を提供することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施例の液晶表示装置の画素部の平面図である。
【００２８】
液晶層を介在させて対向させた２枚の基板のうち、一方の基板は薄膜トランジスタを有している。また、互いに交差するゲート線群とドレイン線群とで囲まれる各領域に、該ゲート線からの走査信号によってオンするスイッチング素子と、該ドレイン線からの映像信号が前記スイッチング素子を介して供給される画素電極とが形成されて、いわゆる画素が構成されている。これらゲート線群とドレイン線群とで囲まれた領域が画素領域である。スイッチング素子としては薄膜トランジスタがある。
【００２９】
隣接する２本のゲート線１と隣接する２本のドレイン線２とで囲まれた領域に１つの画素が形成される。この画素を３種類（赤用画素、緑用画素、青用画素）使ってカラー画像をパネル前面に表示することができる。
【００３０】
１つの画素内に、反射電極３の形成された光反射領域と、反射電極の形成されていない光透過領域４とを備えている。光透過領域は反射電極３に開口を設けることにより形成される。光透過領域４には透明電極７が形成されており、反射電極３と透明電極４とで画素電極を構成している。
【００３１】
反射電極より下層にはゲート線（ゲート電極）１、ドレイン線（ドレイン電極）２、ポリシリコン膜５、ストレージ線（ストレージ電極）６、透明電極７が形成されている。
【００３２】
図２は図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００３３】
薄膜トランジスタを形成する基板８の上に第１の下地膜９が形成され、第１の下地膜９の上に第２の下地膜１０が形成されている。そして、第２の下地膜の上にポリシリコン膜５が形成されている。
【００３４】
ポリシリコン膜は固相成長法またはレーザアニール法により形成することができる。固相成長法は基板全体を高温で加熱するため石英ガラス等の熱に強い材料を使用しなけばならない。一方、レーザアニール法は、ガラス基板上に形成したアモルファスシリコン層をレーザでアニールして形成される。そのため、基板全体を高温で加熱する必要がない。固相成長法に比べ低温で形成できるポリシリコン膜は、無アルカリガラスと称されるガラス基板上に形成される。このガラス基板は不純物を含んでいる。不純物がポリシリコン膜に浸透しないようにガラス基板上に下地膜を形成してある。
【００３５】
ポリシリコン膜を形成するためには酸化シリコン膜上で結晶化させることにより、粒界の少ない層を形成できる。しかしながら、酸化シリコン膜でガラス基板からの不純物を浸透を抑制するためには、酸化シリコン膜の膜厚を厚くしなけばならない。
【００３６】
そこで、第１の下地膜９として窒化シリコン膜を形成した。窒化シリコン膜はポリシリコン膜５の形成には不向きであるが、ガラス基板８からポリシリコン膜５への不純物の浸透を抑制するこができる。よって、ガラス基板からのナトリウム等の拡散によるトランジスタ特性の劣化を抑制できる。
【００３７】
第２の下地膜１０として酸化シリコン膜を形成した。酸化シリコン膜上にポリシリコン膜５を形成することで粒径の大きな結晶化したシリコンを形成できる。さらに酸化膜を形成することによりトランジスタのしきい電圧の変動を防ぐことができる。
【００３８】
第１の下地膜９として窒化シリコン膜を形成し、第２の下地膜１０として酸化シリコンを形成することで、全体として薄い下地膜を形成することができる。下地膜が薄くなることにより、うねりの少ない下地膜を形成でき、膜厚の変化の少なくすることができる。
【００３９】
ポリシリコン膜５を覆ってゲート絶縁膜１２が形成される。ゲート絶縁膜１２の上にゲート電極１が形成される。ゲート絶縁膜１２はポリシリコン膜５とゲート電極１を絶縁するために配置されている。本実施例において、ゲート絶縁膜１２は酸化シリコン膜で、ゲート電極１はモリブデンタングステンである。
【００４０】
ゲート絶縁膜１２の上層に、ゲート線１を覆って第１の層間絶縁膜１３が形成されている。第１の層間絶縁膜１３は酸化シリコン膜で形成され、主にゲート電極１とドレイン電極２またはソース電極１４との絶縁を目的としている。
【００４１】
ゲート絶縁膜１２と第１の層間絶縁膜にはコンタクトホール１５が形成され、コンタクトホール１５でドレイン電極１と半導体層５、及びソース電極１４と半導体層５が接続している。本実施例において、ドレイン電極及びソース電極は上層にチタン、中層にアルミニウム、下層にチタンの３層構造（チタン／アルミニウム／チタン）である。上層と下層にチタンを配置することで、ポリシリコン膜５及び透明電極（ＩＴＯ）７との電気的接続を確実にしている。
【００４２】
第１の層間絶縁膜１３上にドレイン電極２とソース電極１４を覆って第２の層間絶縁膜１６が形成されている。第２の層間絶縁膜１６は窒化シリコン膜である。第２の層間絶縁膜１６に窒化シリコンを用いることで、有機絶縁膜１８から薄膜トラジスタへの汚染物質の浸透を防止し、かつ有機絶縁膜１８と第２の層間絶縁膜との密着性が向上する。
【００４３】
第２の層間絶縁膜１６の上に透明電極７が形成されている。第２の層間絶縁膜１６にはコンタクトホール１５が形成され、コンタクトホール１５でソース電極１４と透明電極７が電気的に接続されている。透明電極はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を使用している。
【００４４】
第２の層間絶縁膜１６の上には透明電極７を部分的に覆って第３の層間絶縁膜１８が形成されている。第３の層間絶縁膜は有機材料で形成されている（有機絶縁膜）。有機絶縁膜１８を配置することにより、ゲート線またはドレイン線等の配線間の結合容量を低減することができる。結合容量を低減することにより、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。
【００４５】
第３の層間絶縁膜１８の上に反射電極３が形成されている。反射電極３は上層にチタンタングステン、下層にアルミニウムの２層構造（チタンタングステン／アルミニウム）である。チタンタングステンは透明電極７との電気的接続を確実にしている。
【００４６】
図３は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断図面である。
反射電極３の形成されている領域が反射領域ＲＡ、反射電極の形成されていない領域が透過領域ＴＡである。
【００４７】
ガラス基板８の上に第１の下地膜９と第２の下地膜１０が形成されている。これらの下地膜は画素領域全体に形成されている。低温ポリシリコンの製造工程の途中で下地膜を除いてしまうと、その後のホトリソの工程で現像液、エッチング液、レジスト除去液等がガラス基板に直接触れる。そのため、ガラス基板のナトリウム等のイオンが溶出する。
【００４８】
下地膜により、ホトリソ工程で現像液、エッチング液、レジスト除去液等がガラスに接触しないため、フィルタを通してからこれらの液を再利用することが可能であり、ライン全体を汚染を防止することができる。また、製造コストを低減できる。
【００４９】
第２の下地膜の上にポリシリコン膜５が形成され、第２の下地膜の上にポリシリコン膜を覆って第１の層間絶縁膜１３が形成されている。第１の層間絶縁膜の上にはストレージ電極６が形成されている。ストレージ電極６はソース電極１４及び透明電極７と絶縁膜を介して対向し、保持容量を形成している。
【００５０】
またストレージ電極６は反射領域ＲＡ内に形成されるため光を透過させる必要がない。よって、モリブデンタングステン膜で形成できる。
【００５１】
第３の層間絶縁膜１８は一部に開口部を有している。図１に示すように、反射電極３は第３の層間絶縁膜の開口をトレースして開口部４を形成している。反射電極は第３の層間絶縁膜の開口部に接続部１１を有している。この接続部１１で透明電極７と電気的に接続している。
【００５２】
また、第３の層間絶縁膜１８は透明電極７との間に角度θをもつ傾斜部１７を持っている。角度θは９０度よりも小さく、約４５度である。傾斜部１７を形成することで、配向膜のラビング斑を少なくしている。
【００５３】
透明電極７は反射電極の開口部４よりも広い領域に形成されている。ガラス基板の下方には図示しないバックライトが配置され、透明電極７はバックライトからの光を透過させる光透過性画素電極である。
【００５４】
画素部は液晶層１９を介在して対向電極２０を備える対向基板２１と対向している。また液晶層の厚さ（ギャップ）は反射領域のギャップＬ１と透過領域のギャップＬ２とで異なっている。すなわち液晶層は反射領域と透過領域とで厚さが異なる。
【００５５】
本実施例では上述の構成をノーマリブラック表示の液晶表示装置に適用した。
【００５６】
ノーマリブラック表示の液晶表示装置は、ノーマリホワイト表示の液晶表示装置よりも光の透過率が高い、そのため濃いカラーフルタを使用することができ、色再現性に優れている。
【００５７】
さらに、透過領域のギャップＬ２を反射領域のギャップＬ１よりも大きくすることで、輝度を向上させることができる。
【００５８】
透過領域においては、光透過性の膜が積層されており、これらの積層された膜は屈折率が異なる。対向基板側からの外来光の反射を防止するために光透過性の膜の膜厚を制御してある。
【００５９】
透過領域において、透明電極７とガラス基板８との間に、第１の下地膜９、第２の下地膜１０、ゲート絶縁膜１２、第１の層間絶縁膜１３がある。
【００６０】
これらの各膜が、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
を夫々満たすように構成する。
【００６１】
このように構成することで、透過領域での外来光の反射を抑制でき、コントラストの向上した液晶表示装置を提供できる。
【００６２】
図４に各膜又は層の材質と厚さ（膜厚）と波長が５５５ｎｍの時の屈折率のより具体的な実施例を示す。本実施例では透過領域のギャップＬ２は５．２μｍ、反射領域のギャップＬ１は３．７μｍとした。
【００６３】
第１の下地膜と第２の下地膜は屈折率が異なる。ポリシリコン膜をガラス基板の不純物から保護するために、第１の下地膜は少なくとも４５ｎｍあれば良い。本実施例では、第１の下地膜９の材質は窒化シリコンであり、屈折率は２．０、膜厚は１３０ｎｍ〜１５０ｎｍである。第２の下地膜１０の材質は酸化シリコンであり、屈折率は１．５、膜厚は１００ｎｍである。第１の下地膜を第２の下地膜よくり厚く形成した。
【００６４】
ゲート絶縁膜１２の材質は第２の下地膜と同様に酸化シリコンであり、屈折率は２．０、膜厚は１００ｎｍである。第１の層間絶縁膜１３の材質は第２の下地膜と同様に酸化シリコンであり、屈折率は２．０、膜厚は５４０ｎｍである。第２の層間絶縁膜１６の材質は窒化シリコンであり、屈折率は２．０、膜厚は２００ｎｍである。透明電極の材質はＩＴＯであり、屈折率は２．０、膜厚は７７ｎｍである。また、配向膜２２と液晶の屈折率は１．５である。
【００６５】
これらの各膜のうち、液晶層側の下地膜である第２の下地膜はゲート絶縁膜及び第１の層間絶縁膜と同じ屈折率を持つので同一の膜とみなすことができる。また第２の層間絶縁膜と透明電極もほぼ同じ屈折率を持つので同一の膜としてみなすことができる。よって、第１の膜は第１の下地膜である窒化シリコン膜であり、屈折率は２．０、膜厚は１３０ｎｍ〜１５０ｎｍである。第２の膜は第２の下地膜とゲート絶縁膜と第１の層間絶縁膜とにより構成された酸化シリコン膜であり、屈折率は１．５、膜厚は７４０ｎｍである。さらに第３の膜は屈折率２．０、膜厚は２７７ｎｍである。
【００６６】
上述の膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
を夫々満たす。（ｍは負でない任意の整数）
このように構成することで、透過領域での外来光の反射を抑制でき、コントラストの向上した液晶表示装置を提供できる。
【００６７】
より好ましくは、第１の下地膜を１４０ｎｍとすると良い。
【００６８】
図５は、第２の下地膜とゲート絶縁膜と第１の層間絶縁膜と第２の層間絶縁膜を図４の値とし、第１の下地膜を５０ｎｍ〜１８０ｎｍに変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。また、図６は図５の第１の下地膜が５０ｎｍのときの光の波長と視感度補正反射率の関係を示す図、図７は図５の第１の下地膜が１４０ｎｍのときの光の波長と視感度補正反射率の関係を示す図である。
【００６９】
図５、図６、図７から明らかなように、下地膜を１４０ｎｍとしたときに最も視感度補正反射率が低い。
【００７０】
この値は膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき、
ｄ＝５５５・ｍ／２・ｎ
と一致する。人間にとって５５５ｎｍの波長の光が最も感度が良く、５５５ｎｍ近傍の波長の反射を抑制することで、コントラストを向上することができる。
【００７１】
計算値に加え製造誤差を考慮して膜厚の約１０％の厚さを加減する必要がある。好ましくは膜厚を１０ｎｍの誤差に制御すると良い。
【００７２】
図８はノーマリブラック表示の部分透過型液晶表示装置のフィルム構成を示した図である。
【００７３】
透過領域の液晶層の厚さは、偏向板及び位相差板を考慮し、液晶層を１回通過する透過光に対しコントラスト及び透過率等の透過光学特性が最良となるように設定してある。また、反射領域の液晶層の厚さは、偏向板及び位相差板を考慮し、液晶層を２回通過する反射光に対しコントラスト及び透過率等の透過光学特性が最良となるように設定してある。このため、液晶層、反射電極、液晶層の順で通過した光が位相差板、偏向板で遮られて黒表示をする場合、透過領域からの反射光は通過してきた液晶層の厚さが異なるため液晶層のリタデーションが異なり、位相差板及び偏向板では遮れない偏向状態になっている。
【００７４】
すなわち、透過領域のギャップＬ２と反射領域のギャップＬ１とに差が無い場合には、液晶のリタデーションが透過領域と反射領域とで同じため、位相差板と偏向板とにより光が遮られていた。しかしながら、透過領域のギャップＬ２と反射領域のギャップＬ１とに差がある場合、液晶のリタデーションが透過領域と反射領域とで異なり、透過領域からの反射光を遮ることができない。
【００７５】
図９は本発明を適用する液晶表示装置２４の一部断面を含む斜視図である。液晶表示装置２４は、フレーム２５内に画像表示面のある対向基板２１と、対向基板２１と液晶層を介して配置したガラス基板８と、ガラス基板８の背面に配置したバックライト組立て２３を含んで構成されている。
【００７６】
本発明は、透過領域における外来光の反射を抑制することができるため、特に透過領域のギャップＬ２と反射領域のギャップＬ１とに差がある液晶表示装置において、コントラストを向上させることができる。
【００７７】
多層膜からの反射光は、多層膜を構成する個々の層の屈折率が異なっていることにより各層間での界面反射が生じ、この界面反射が干渉して生じる。
【００７８】
低温ポリシリコン薄膜トランジスタでは、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、有機層間絶縁膜、ＩＴＯであるが、このうち、屈折率の大きい膜について光化学的厚さをｎ・ｄ（ｎ：屈折率、ｄ：膜厚）を５５５／２（ｎｍ）とすることにより最も視感度の高い緑の波長の光に対し、屈折率の大きい膜の両界面で反射光の位相が逆となり相殺するため、反射率が小さくなる。
【００７９】
また、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜、透明電極の膜厚は低温ポリシリコントランジスタ及び保持容量の電気的特性に最適な膜厚にしたまま、下地膜に用いる窒化シリコンの膜厚を前述の実施例のようにすることで界面反射を低減することができる。
【００８０】
図１０は本発明の第２の実施例を説明するための図であり、液晶表示装置の画素部の平面図である。また、図１０は画素部に外光を反射させて画像を表示するための反射電極を備えていない全透過型の表示装置に適用される。
【００８１】
液晶層を介在させて対向させた２枚の基板のうち、一方の基板（第１の基板）には薄膜トランジスタが形成されている。また、後述する他の基板（第２の基板）にはカラーフィルタが形成されている。
【００８２】
互いに交差するゲート線１群とドレイン線２群とで囲まれる各領域に、該ゲート線１からの走査信号によってオンするスイッチング素子と、該ドレイン線２からの映像信号が前記スイッチング素子を介して供給される画素電極３とが形成されている。これらゲート線群とドレイン線群とで囲まれた領域が画素領域である。スイッチング素子としては薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）がある。薄膜トランジスタはゲート線に接続しているゲート電極Ｇ、多結晶シリコン膜５、ドレイン線に接続しているドレイン電極Ｄ、画素電極に接続しているソース電極Ｓから構成されている。
【００８３】
隣接する２本のゲート線１と隣接する２本のドレイン線２とで囲まれた領域に１つの画素が形成される。この画素を３種類（赤用画素、緑用画素、青用画素）使ってカラー画像をパネル前面に表示することができる。
【００８４】
１つの画素内に、コモン電極Ｃと画素電極３が形成されている。またコモン電極Ｃと画素電極３は同一基板上に形成され、いわゆる横電界（Ｉｎ−Ｐｌａｉｎ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置を構成している。コモン電極Ｃに接続しているコモン線６はゲート線の上層に平行して配置することで画素を大きくしている。
【００８５】
図１１は図１０のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００８６】
薄膜トランジスタはガラス基板８上に形成され、ガラス基板８は無アルカリガラスと称されるガラスを使用する。このガラス基板８は不純物を含んでおり、不純物がポリシリコン膜５に浸透して基板上に形成した薄膜トランジスタのトランジスタ特性が劣化する可能性がある。ガラス基板８からポリシリコン膜５への不純物の浸透を抑制するために、ガラス基板８とポリシリコン膜５との間に窒化シリコン、酸化シリコン等の下地膜を形成する。下地膜はパネル全面に形成され、下地膜の上には薄膜トランジスタの他に光透過性の画素電極３、コモン電極Ｃが形成される。
【００８７】
薄膜トランジスタを形成する基板８の上に第１の下地膜９が形成され、第１の下地膜９の上に第２の下地膜１０が形成されている。そして、第２の下地膜の上にポリシリコン膜５が形成されている。それらの形成方法や、第１の層間絶縁膜や第２の層間絶縁膜等の構成、形成方法は第１の実施形態と同様である。
【００８８】
第２の層間絶縁膜上に形成される有機絶縁膜１８は平坦化膜とも呼ばれ、有機絶縁膜１８を形成することで、コモン電極Ｃおよび画素電極３を形成する面は第２層間絶縁膜１６の凹凸に影響されない平坦な面を形成できる。有機絶縁膜１８を配置することにより、ゲート線およびドレイン線とコモン線との配線間の結合容量を低減することができる。結合容量を低減することにより、液晶表示装置の消費電力を低減することができる。
【００８９】
有機絶縁膜１８の上にコモン電極Ｃおよび画素電極３が形成される。コモン電極Ｃと画素電極３は画素内に形成されており、光透過性の膜である。例えば、透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が使用される。
【００９０】
第２層間絶縁膜１６と有機絶縁膜１８にはソース電極Ｓと画素電極３とを電気的に接続するためのコンタクトホール１５が形成されている。
【００９１】
本実施例では上述の構成をノーマリブラック表示の液晶表示装置に適用した。
【００９２】
画素部においては、光透過性の膜が積層されており、これらの積層された膜は屈折率が異なる。対向基板側からの外来光の反射を防止するために光透過性の膜の膜厚を制御してある。
【００９３】
図１２は図１０のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００９４】
下地膜を有することにより、ホトリソ工程で現像液、エッチング液、レジスト除去液等がガラスに接触しないので、ガラス基板からのナトリウム等のイオンの溶出を抑制できる。イオンの溶出が無ければ、フィルタを通してからこれらの液を再利用することが可能であり、ライン全体の汚染を防止することができる。また、製造コストを低減できる。
【００９５】
第２の下地膜の上にゲート絶縁膜１２、第１層間絶縁膜１３、第２層間絶縁膜１６、有機絶縁膜１８が積層されている。有機絶縁膜１８の上には画素電極３とコモン電極Ｃとが同一基板上に形成されている。配向膜２２は有機絶縁膜１８、画素電極３、コモン電極Ｃとを覆って形成されている。配向膜２２に接して液晶層が形成される。
【００９６】
これらの膜は画素内に配置されており、光透過特性を持っている。特に画素電極とコモン電極は所定の電圧が印加されるため透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成されている。画素電極とコモン電極の間の電界により液晶分子を制御し光の透過量を制御している。
【００９７】
理想的には、各膜において膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
ｄ＝５５５・ｍ／（２・ｎ）
を夫々満たすように構成する。しかし実際は製造誤差等があるため計算値に加え膜厚の約１０％の厚さを加減する必要がある。好ましくは膜厚を１０ｎｍの誤差に制御すると良い。
【００９８】
画素領域において、ガラス基板８上には相対的に屈折率の低い第２下地膜１０、ゲート絶縁膜１２、第１層間絶縁膜１３、平坦化膜１８と、相対的に屈折率の高い第１の下地膜９、第２の層間絶縁膜１６がある。
【００９９】
相対的に屈折率の高い各膜が、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
０．９ｄ≦５５５・ｍ／（２・ｎ）≦１．１ｄ
を夫々満たすように構成する。上記範囲では膜厚の±１０％を誤差範囲として許容しているが、膜厚ｄが２００ｎｍを超える場合は所定の膜厚の±１５％迄許容できる。このように構成することで、屈折率の高い膜から屈折率の低い膜に光が通過する際の、屈折率の違いに起因する外来光の反射を抑制でき、反転画像の表示を抑制できる。
【０１００】
さらに、相対的に屈折率の低い膜が、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
０．９ｄ≦５５５・ｍ／（２・ｎ）≦１．１ｄ
を夫々満たすように構成する。上記範囲では膜厚の±１０％を誤差範囲として許容しているが、膜厚ｄが２００ｎｍを超える場合は所定の膜厚の±１５％迄許容できる。このように構成することで、透過領域での外来光の反射をさらに抑制でき、反転画像の表示を抑制できる。
【０１０１】
図１３に各膜又は層の材質と厚さ（膜厚）と波長が５５５ｎｍの時の屈折率の具体的な実施例を示す。本実施例では透過領域のギャップＬ２は５．２μｍとした。
【０１０２】
第１の下地膜と第２の下地膜は屈折率が異なる。ポリシリコン膜をガラス基板の不純物から保護するために、第１の下地膜は少なくとも４５ｎｍあれば良い。本実施例では、第１の下地膜９の材質は窒化シリコンであり、屈折率は１．８５、膜厚は１５０ｎｍである。第２の下地膜１０の材質は酸化シリコンであり、屈折率は１．５、膜厚は１００ｎｍである。第１の下地膜を第２の下地膜より厚く形成した。
【０１０３】
ゲート絶縁膜１２の材質は第２の下地膜と同様に酸化シリコンであり、屈折率は１．５、膜厚は１００ｎｍである。第１の層間絶縁膜１３の材質は第２の下地膜と同様に酸化シリコンであり、屈折率は１．５、膜厚は５４０ｎｍである。第２の層間絶縁膜１６の材質は窒化シリコンであり、屈折率は１．８５、膜厚は３００ｎｍである。平坦化膜１８は屈折率が１．６の有機膜を使用し、膜厚は１７５０ｎｍである。画素電極３およびコモン電極６はＩＴＯであり、屈折率は２．０、膜厚は１４０ｎｍである。また、配向膜２２と液晶の屈折率は１．５である。
【０１０４】
これらの各膜のうち、液晶層側の下地膜である第２の下地膜はゲート絶縁膜及び第１の層間絶縁膜と同じ屈折率を持つので同一の膜とみなすことができる。よって、第１の膜は第１の下地膜である窒化シリコン膜であり、屈折率は１．８５、膜厚は１５０ｎｍである。第２の膜は第２の下地膜とゲート絶縁膜と第１の層間絶縁膜とにより構成された酸化シリコン膜であり、屈折率は１．５、膜厚は７４０ｎｍである。さらに第３の膜は第２層間絶縁膜、第４の膜は平坦化膜、第５の膜はＩＴＯである。
【０１０５】
第１の膜と第５の膜は膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
ｄ（１−０．１）≦５５５・ｍ／（２・ｎ）≦ｄ（１＋０．１）
を満たし、
第２の膜、第３の膜、第４の膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
ｄ（１−０．１５）≦５５５・ｍ／（２・ｎ）≦ｄ（１＋０．１５）
を夫々満たす。
【０１０６】
このように構成することで、透過領域におけるガラス基板８に形成した各種膜での外来光の反射を抑制でき、外光をパネルのバックライト側で反射させて画像を表示するときの画像の視認性を向上さることができる。特に第１の下地膜を厚く形成したので、基板からポリシリコン膜への不純物の浸透を抑制できる。
【０１０７】
図１４および図１５は画素のうち画素電極およびコモン電極の形成されていない領域の視感度補正反射率を示す図である。
【０１０８】
図１４は、第１下地膜、第２下地膜、ゲート絶縁膜、第１層間絶縁膜、平坦化膜、ＩＴＯを図１３の値とし、第２層間絶縁膜を１００ｎｍ〜５００ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。縦軸は視感度補正反射率、横軸は第２層間絶縁膜の膜厚である。第２層間絶縁膜が約１５０ｎｍのときの視感度反射率は約０．４５％で、最も視感度反射率が低い。次に約３００ｎｍのときの視感度反射率が低く、視感度反射率は約０．８８％である。
【０１０９】
図１５は、第２下地膜、ゲート絶縁膜、第１層間絶縁膜、第２層間絶縁膜、平坦化膜、ＩＴＯを図１３の値とし、第１下地膜を２５ｎｍ〜３５０ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。縦軸は視感度補正反射率、横軸は第１下地膜の膜厚である。第１下地膜が約１５０ｎｍのときの視感度反射率は約０．８８％で、最も視感度反射率が低い。次に約３００ｎｍのときの視感度反射率が低く、視感度反射率は約１．３３％である。
【０１１０】
図１６、図１７および図１８は画素のうち画素電極およびコモン電極の形成されている領域の視感度補正反射率を示す図である。
【０１１１】
図１６は、第１下地膜、第２下地膜、ゲート絶縁膜、第１層間絶縁膜、第２層間絶縁膜、平坦化膜を図１３の値とし、ＩＴＯを５０ｎｍ〜３００ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。縦軸は視感度補正反射率、横軸はＩＴＯの膜厚である。図１６に示すとおり、ＩＴＯの膜厚が約１４０ｎｍのとの視感度反射率は約１．３％であり、最も視感度反射率が低い。次に約２８０ｎｍのときの視感度反射率が低く、視感度反射率は約２．１％である。
【０１１２】
図１７は、第１下地膜、第２下地膜、ゲート絶縁膜、第１層間絶縁膜、平坦化膜、ＩＴＯを図１３の値とし、第２層間絶縁膜を１００ｎｍ〜４００ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。縦軸は視感度補正反射率、横軸は第２層間絶縁膜の膜厚である。第２層間絶縁膜が約１５０ｎｍのときの視感度反射率は約１．０２％で、最も視感度反射率が低い。次に約３００ｎｍのときの視感度反射率が低く、視感度反射率は約１．３％である。
【０１１３】
図１８は、第２下地膜、ゲート絶縁膜、第１層間絶縁膜、第２層間絶縁膜、平坦化膜、ＩＴＯを図１３の値とし、第１下地膜を５０ｎｍ〜３２５ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。縦軸は視感度補正反射率、横軸は第１下地膜の膜厚である。第１下地膜が約１５０ｎｍのときの視感度反射率は約１．３％で、最も視感度反射率が低い。次に約３００ｎｍのときの視感度反射率が低く、視感度反射率は約１．５６％である。
【０１１４】
本実施例では、図１４、図１７の結果に加え、容量低減、有機膜からの汚染低減等の観点から第２層間絶縁膜の膜厚は３００ｎｍとし、図１５、図１８から第１下地膜の膜厚は１５０ｎｍとした。このような構成とすることで相対的に高い屈折率の膜から相対的に低い屈折率に光が進む際に起きる界面反射を抑制することができる。
【０１１５】
図１９は図１２の第１の下地膜が７５ｎｍのときの光の波長と視感度補正反射率の関係を示す図、図２０は図１２の第１の下地膜が１５０ｎｍのときの光の波長と視感度補正反射率の関係を示す図である。図１９、図２０において縦軸は反射率（％）、視感度補正反射率（％）、視感度であり、横軸は光の波長（ｎｍ）である。なお、視感度は人間にとって最も視感度の強い５５５ｎｍを１とした。図１９において、波長が５５５ｎｍのときの視感度は約０．０２８である。
【０１１６】
一方、図２０において、波長が５５５ｎｍのときの視感度は約０．０００９であり、５５５ｎｍの波長の反射光をほとんど認識できない程度まで抑制できた。人間にとって５５５ｎｍの波長の光が最も感度が良く、５５５ｎｍ近傍の波長の反射を抑制することで、コントラストを向上することができる。
【０１１７】
多層膜からの反射光は、多層膜を構成する個々の層の屈折率が異なっていることにより各層間での界面反射が生じ、この界面反射が干渉して生じる。
【０１１８】
図２１は第１基板４に、カラーフィルタを形成した第２基板７を重ね合わせたときの平面図である。特に第１基板に形成されたドレイン線とゲート線の位置と、第２基板に形成されたブラックマトリクスＢＭとの位置関係を説明する図である。第２基板７にはカラーフィルタとブラックマトリクスＢＭが形成されている。
【０１１９】
全透過型の液晶表示装置は金属薄膜で形成されているドレイン線やゲート線で外光が反射し、画像のコントラストが劣化する。そこで、ドレイン線およびゲート線と重なるようにブラックマトリクスＢＭを配置する。ブラックマトリクスＢＭを配置することで画像のコントラストの劣化を抑制できる。
【０１２０】
図２２は第３の実施例を説明するための図であり、画素電極を形成した基板とコモン電極を形成した基板とを液晶層を介して対向させる液晶表示装置の平面図である。第１の実施例と同じ機能の部位には同じ参照符号を付けた。また、図２２は画素部に外光を反射させて画像を表示するための反射電極を備えていない全透過型の表示装置に適用される。
【０１２１】
以下第２の実施例と異なる点について詳細に説明する。
【０１２２】
液晶層を介在させて対向させた２枚の基板のうち、一方の基板には薄膜トランジスタと、画素電極３とが形成されている。画素部分は第１の実施例と同様に、ゲート電極Ｇ、ドレイン電極Ｄ、ソース電極Ｓ、ゲート線１、ドレイン線２、画素電極３、ポリシリコン膜５、ＴＦＴを形成するためのコンタクトホール１４、コンタクトホール１５が形成されている。第１の実施例との大きな違いは、画素電極３と同じ層にコモン電極が形成されていない点と、ゲート線と同じ層にストレージ線（ストレージ電極）６が形成されている点である。ストレージ線を形成することで画素電極の保持容量を増大させている。
【０１２３】
図２３は第２の基板７（カラーフィルタ基板）に形成されるブラックマトリクスＢＭの平面図である。ブラックマトリクスＢＭ図２２のメタル部分であるゲート電極Ｇ、ドレイン電極Ｄ、ソース電極Ｓ、ゲート線１、ドレイン線２、ストレージ線６を隠すように配置される。このように配置することで、メタル部分による外光の反射を防止でき、コントラストを向上させることができる。また、第２の基板７の液晶層対向する面は対向電極（コモン電極）Ｃが形成され、この対向電極Ｃを覆って配向膜が形成されている。
【０１２４】
図２４は図２２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【０１２５】
ガラス基板８上に第１の下地膜９、第２の下地膜１０が形成され、第２の下地膜１０の上にポリシリコン膜５が形成される。ポリシリコン膜５を覆ってゲート絶縁膜１２が形成され、ゲート絶縁膜上にゲート電極Ｇが形成される。またゲート絶縁膜１２上にはゲート電極Ｇと同層にストレージ電極６が形成される。ゲート電極Ｇ、ストレージ電極６およびゲート絶縁膜を覆って第１の層間絶縁膜１３が形成される。第１の層間絶縁膜とゲート絶縁膜の一部にはコンタクトホール１４が形成されポリシリコン膜５とゲート電極Ｇ、ポリシリコン膜５とソース電極Ｓを夫々接続可能にしている。第１の層間絶縁膜上に形成されているドレイン電極Ｄとソース電極Ｓは下層にチタンタングステン、中層にアルミニウム、上層にチタンタングステンの３層構造になっている。図２４では下層と中層を１つの膜として示した。上層のチタンタングステンは画素電極３との電気的接続を確実にしている。ドレイン電極、ソース電極および第１の層間絶縁膜を覆って第２の層間絶縁膜１６が形成され、第２の層間絶縁膜を覆って有機絶縁膜１８が形成される。有機絶縁膜の一部にはコンタクトホール１５が形成されてソース電極と画素電極との接続を可能にしている。画素電極はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を使用している。これらの各層を形成した第１の基板の液晶層１９と対向する面には配向２２膜が形成される。
【０１２６】
画素領域においては、光透過性の膜が積層されており、これらの積層された膜は屈折率が異なる。対向基板側からの外来光の反射を防止するために光透過性の膜の膜厚を制御してある。
【０１２７】
第３の実施例においても、理想的には、各膜の膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
ｄ＝５５５・ｍ／（２・ｎ）
を夫々満たすように構成する。また製造誤差、視感度等を考慮すると、計算値に加え膜厚の約１０％の厚さを加減する必要がある。好ましくは膜厚を１０ｎｍの誤差に制御すると良い。
【０１２８】
即ち、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
０．９ｄ≦５５５・ｍ／（２・ｎ）≦１．１ｄ
を夫々満たすように構成する。
【０１２９】
また、視感度の許容範囲から、膜厚ｄが２００ｎｍを超える場合は所定の膜厚の±１５％迄許容できる。
【０１３０】
即ち、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは負でない任意の整数）、
０．８５ｄ≦５５５・ｍ／（２・ｎ）≦１．１５ｄ
具体的な厚さは図１３に示す通りである。
【０１３１】
このように構成することで、屈折率の高い膜から屈折率の低い膜に光が通過する際の、屈折率の違いに起因する外来光の反射を抑制でき、反転画像の表示を抑制できる。
【０１３２】
図２５は本発明の実施例に共通に使用されるバックライト構体の配置を説明するための液晶表示装置の断面図である。
【０１３３】
液晶層１９を挟んで第１の基板４と第２の基板７が対向配置されている。第１の基板と第２の基板はシール材１１によって接着している。
【０１３４】
第２の基板の画像表示面側（画像観察面側）には偏光板２０が配置されており、第１の基板のバックライト側（画像観察面と反対側）にも偏光板２１が配置されている。また、第１の基板７と偏光板２１との間には光拡散層１７がある。さらに偏光板２１のバックライト側には反射偏光板２３が配置されている。
【０１３５】
バックライト構体は少なくとも、導光板２５、光源２６、反射板２７から構成されている。必要に応じ光拡散シート２４を導光板２５の前面に配置していもよい。
【０１３６】
光拡散層１７は拡散粘着材を使用した。拡散粘着材は光拡散機能と、偏光板と第１基板とを接着する機能とを兼ね備えている。また、導光板の前（観察窓側）に光拡散シート２４を配置して光を拡散させている。
【０１３７】
観察窓からパネルに入射した光２８は光拡散層１７と光拡散シート２４で拡散されて反射板２７に到達する。反射した光２９も拡散シート、光拡散層１７を通過しパネルから射出される。ため、光が充分に拡散するため、輝度斑を抑制することができる。また、画像を斜めから見たときに発生する画像の影を防止することができ、画像認識性が良好になる。特に横電界方式の液晶表示装置は視野角が広く、このような表示装置に適用すると良い。また、反射偏光板２３を配置することで、外光を有効に利用することができる。
【０１３８】
一方バックライトの光源２６から出射された光３０は導光板２５内を通過し、画像表地面側に曲げられる。光３０も光拡散シートおよび光拡散層で拡散されるので、画像表示面での輝度斑を抑制できる。このような構成とすることで、使用環境が暗いときはバックライトの光を使用して画像を表示し、使用環境が明るいときは外光を反射させて画像を表示できる。特に、外光を反射させて画像を表示する際の画像の反転表示を抑制することができる。
【０１３９】
また外光とバックライトの両方を使用することもでき、使用環境が明るい場合でもコントラストの良好な画像を表示できる。
【０１４０】
なお、上記各実施例では第１基板４をガラス基板として説明したが、下地膜の必要な基板であれば、同様の課題が発生する。第１基板はガラス基板以外の物を使用しても良い。また、下地膜以外であっても、光透過部に多層膜を形成した構造に適用上述の構成を適用することで、画像認識性を向上させることができる。
【０１４１】
本出願の優先権主張の基礎となる出願では、窒化シリコンの膜厚を、
ｄ±１０＝５５５・ｍ／２・ｎ
と規定していた。しかし、先の出願では、図５、図６、図７から明らかなように、下地地膜の膜厚を１４０ｎｍとしたときに最も視感度補正反射率が低くなることが示されている。つまり、この下地膜の膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき、
ｄ＝５５５・ｍ／２・ｎ
の式が満たされると記載されている。更に、製造誤差を考慮して下地膜の膜厚を約１０％の厚さに加減する必要があり、好ましくは膜厚を１０ｎｍの誤差に制御すると良いとも記載されている。つまり、本発明の思想では、下地膜の膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
を満たすことが条件とされているが、先の出願の明細書では式の記載に不備が存在していた。
【０１４２】
本発明の表示装置では、下地膜の窒化シリコンの膜厚を視感度補正屈折率が極小となる膜厚である１４０ｎｍから±１０ｎｍの範囲（１３０ｎｍから１５０ｎｍ）にすることが好ましい。しかし、この範囲は窒化シリコンの屈折率を２．０とした場合の値であり、窒化シリコンの屈折率は２．０から１．８５の範囲でばらつく。屈折率が１．８５の場合は１５０ｎｍから±１０ｎｍの範囲（１４０ｎｍから１６０ｎｍの範囲）にすることが好ましい。故に、窒化シリコンの屈折率の変動を考慮すれば、下地膜の窒化シリコンの膜厚は、１３０ｎｍから１６０ｎｍの範囲に形成することが好ましいと言える。
【０１４３】
また、先の出願の明細書では、製造誤差を考慮して下地膜の窒化シリコンの膜厚を１０％の厚さに加減する必要があると記載されている。この条件では、下地膜の窒化シリコンの屈折率が２．０の場合、膜厚を１４０ｎｍから±１４ｎｍの範囲、つまり１２６ｎｍから１５４ｎｍの範囲に加減する必要がある。また、窒化シリコンの屈折率が１．８５の場合、膜厚を１５０ｎｍから±１５ｎｍの範囲、つまり１３５ｎｍから１６５ｎｍの範囲に加減する必要がある。故に、窒化シリコンの屈折率の変動を考慮すれば、下地膜の窒化シリコンの膜厚は、１２６ｎｍから１６５ｎｍの範囲に加減する必要があると言える。尚、製造装置、製造プロセスによっては、窒化シリコンの膜厚が１５％程度ばらつく場合がある。その場合は、窒化シリコン下地膜の膜厚をおおよそ１２０ｎｍから１７０ｎｍの範囲に形成する必要がある。この範囲であっても、従来に比べて窒化シリコンの反射を低減することは可能である。また、上述しているように、ポリシリコン膜を基板の不純物から保護するためには第１の下地膜である窒化シリコンの膜厚は４５ｎｍ以上あればよい。図４で示した窒化シリコン下地膜の膜厚の５０ｎｍ〜１８０ｎｍは、基板からの不純物の進入を低減する効果に主眼をおいた範囲であり、窒化シリコン膜の反射を低減する効果を更に得るためには、より狭い範囲に膜厚を抑えることが好ましい。
【０１４４】
尚、図５で示す下地窒化シリコン膜の膜厚と視感度補正反射率との関係は、窒化シリコン膜の屈折率を約２（概ね１．９８）として求めたものであり、上記では屈折率が１．８５の場合についても示している。しかし、窒化シリコン膜の屈折率は、製造装置の特性や製造プロセスにより、１．８から２．１の間で変動する。そのため、窒化シリコンの屈折率が２．１の場合は、膜厚を１３２ｎｍとし、屈折率が１．８の場合は、膜厚を１５４ｎｍとしたときに視感度補正反射率が最も低くなることとなる。つまり、下地膜の窒化シリコン膜の屈折率の変動を考慮した場合、窒化シリコンの膜厚を１３２ｎｍから１５４ｎｍの範囲で形成することにより視感度補正反射率を低く抑えることが可能となる。
【０１４５】
ここで、下地膜の屈折率が１．８から２．１まで変動することを考慮し、上述のように膜厚を１０ｎｍの範囲で加減した場合、膜厚を１２２ｎｍから１６４ｎｍの範囲にすることが好ましい。また、下地膜の窒化シリコンの膜厚を１０％の厚さに加減した場合、下地膜の窒化シリコンの膜厚を１１８ｎｍから１６９ｎｍの範囲に加減する必要がある。
【０１４６】
ここで示す窒化シリコン下地膜の膜厚の規定は、画素領域内の透過部分に関するものである。
【０１４７】
以上、膜厚の数値を示してきたが、これらの数値は、窒化シリコンの下地膜の膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき、膜厚を±１０ｎｍの範囲で抑える場合は、
ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
の式を満たし、
膜厚を±ａ％の範囲で抑える場合は、
ｄ×（１−０．０１×ａ）≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ（１＋０．０１ａ）
の式を満たすように膜厚を形成すると良い。
【０１４８】
また、上記では、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を酸化シリコンで形成しているが、窒化シリコン膜で形成しても良い。この場合は、酸化シリコン膜で挟まれたゲート絶縁膜（窒化シリコン膜）のみ反射率を考慮して上述した式で膜厚を決定してもよい。
【０１４９】
尚、本明細書では、基板上に形成された窒化シリコン膜と酸化シリコン膜とを下地膜と称しているが、下地膜とは薄膜トランジスタと基板との間に形成されている絶縁性の膜のことである。故に、当初より基板にそれらの膜が形成されているものであっても、薄膜トランジスタを作成する前に形成したものであってもよい。
【０１５０】
【発明の効果】
本発明によれば、透過領域からの反射を低減することで、反射画素電極とその上の液晶層と、位相差板と、偏向板とで形成される反射画像のコントラストを向上させることができる。また、本発明によれば、外光を第１基板よりも背面側で反射させて画像を表示するときの画像の視認性を向上させた表示装置を提供することができる。また反射光とバックライトの光を同時に使用するときも画像の視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の画素部の平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】膜又は層の材質と厚さと波長が５５５ｎｍの時の屈折率を示す図である。
【図５】第１の下地膜を５０ｎｍ〜１８０ｎｍに変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。
【図６】図５の第１の下地膜が５０ｎｍのときの光の波長と視感度補正反射率の関係を示す図である。
【図７】図５の第１の下地膜が１４０ｎｍのときの光の波長と視感度補正反射率の関係を示す図である。
【図８】ノーマリブラック表示の部分透過型液晶表示装置のフィルム構成を示した図である。
【図９】本発明を適用する液晶表示装置の一部断面を含む斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の液晶表示装置の画素部の平面図である。
【図１１】図１０のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図１２】図１０のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図１３】膜又は層の材質と厚さ（膜厚）と波長が５５５ｎｍの時の屈折率を示す図である。
【図１４】第２層間絶縁膜を１００ｎｍ〜５００ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正した反射率を示す図である。
【図１５】第１の下地膜を２５ｎｍ〜３５０ｎｍに変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。
【図１６】ＩＴＯを５０ｎｍ〜３００ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。
【図１７】第２層間絶縁膜を１００ｎｍ〜４００ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。
【図１８】第１下地膜を５０ｎｍ〜３２５ｎｍの間で変化させたときの、視感度補正をした反射率を示す図である。
【図１９】第１下地膜が７５ｎｍ場合の光の波長と視感度補正反射率の関係を示す図である。
【図２０】第１下地膜が１５０ｎｍ場合の光の波長と視感度補正反射率の関係を示す図である。
【図２１】第１基板にカラーフィルタを形成した第２基板を重ね合わせたときの平面図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態の液晶表示装置の画素領域の平面図である。
【図２３】第２の基板に形成されるブラックマトリクスＢＭの平面図である。
【図２４】図２２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図２５】バックライト構体の配置を説明するための液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１、Ｇ・・・ゲート電極、２、Ｄ・・・ドレイン電極、３・・・反射電極、４・・・反射電極開口部、５・・・ポリシリコン膜、６・・・ストレージ電極（ストレージ線）、７・・・透明電極、８・・・ガラス基板、９・・・第１の下地膜、１０・・・第２の下地膜、１１・・・接続部、１２・・・ゲート絶縁膜、１３・・・第１の層間絶縁膜、Ｓ・・・ソース電極、１５・・・コンタクトホール、１６・・・第２の層間絶縁膜、１７・・・傾斜部、１８・・・有機絶縁膜、１９・・・液晶層、２０・・・対向電極、２１・・・対向基板、２２・・・配向膜、Ｃ・・・コモン電極、１・・・ゲート線、２・・・ドレイン線、３・・・画素電極、４・・・第１の基板、７・・・第２の基板、１１・・・シール材、１４，１５・・・コンタクトホール、１６・・・第２の層間絶縁膜、１７・・・光拡散層、２０，２１・・・偏光板、２３・・・反射偏光板、２４・・・光拡散シート、２５・・・導光板、２６・・・光源、２７・・・反射板。

Claims (21)

1. 基板上に形成された薄膜トランジスタと画素電極とを有する液晶表示装置であって、
   前記薄膜トランジスタは、シリコン膜と、ゲート電極と、前記画素電極に電気的に接続されたソース電極とを有し、
   前記シリコン膜と前記基板との間と、前記画素電極と前記基板との間とには、酸化シリコン膜と前記酸化シリコン膜と前記基板との間に形成された窒化シリコン膜とを有し、
   前記窒化シリコン膜の膜厚は、前記酸化シリコンの膜厚よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記窒化シリコン膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
   ｄ−１０≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦ｄ＋１０
   を満たすことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記窒化シリコン膜は、膜厚をｄ（ｎｍ）、波長が５５５ｎｍのときの屈折率をｎとしたとき（ｍは任意の整数）、
   ０．９ｄ≦５５５×ｍ／（２×ｎ）≦１．１ｄ
   を満たすことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記屈折率は、２．０であることを特徴とする請求項２又は３記載の液晶表示装置。
5. 前記屈折率は、１．８５であることを特徴とする請求項２又は３記載の液晶表示装置。
6. 前記窒化シリコン膜の膜厚は、１３０ｎｍから１６０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
7. 前記窒化シリコン膜の膜厚は、１２６ｎｍから１６５ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
8. 前記シリコン層と前記ゲート電極との間にはゲート絶縁膜が形成されており、
   前記ゲート絶縁膜と前記画素電極との間には、前記ゲート絶縁膜に隣接した層間膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７記載の液晶表示装置。
9. 前記層間膜は、第１の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜と前記画素電極との間に形成された第２の層間絶縁膜とを有していることを特徴とする請求項８の何れかに記載の液晶表示装置。
10. 前記ゲート絶縁膜と前記第１の層間絶縁膜とは同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
11. 前記ゲート絶縁膜と前記第１の層間絶縁膜とは酸化シリコンで形成されており、前記酸化シリコン膜と前記ゲート絶縁膜と前記第１の層間絶縁膜の合計の膜厚をｄ（ｎｍ）、ｍを任意の整数としたとき、
    ０．９ｄ≦５５５×ｍ／（２×１．５）≦１．１ｄ
    を満たすことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
12. 前記第２の層間絶縁膜と前記画素電極の合計の膜厚をｄ（ｎｍ）、ｍを任意の整数としたとき、
    ０．９ｄ≦５５５×ｍ／（２×２）≦１．１ｄ
    を満たすことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の液晶表示装置。
13. 前記画素電極は、反射電極と光透過性電極とを有し、
    前記基板から前記反射電極までの距離と、前記基板から前記光透過性電極までの距離とは異なっていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
14. 前記反射電極と前記基板との間には、有機膜が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記画素電極は、光透過性の電極であり、
    前記光透過性の電極と前記基板との間には、有機膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の液晶表示装置。
16. 前記有機膜の膜厚をｄ（ｎｍ）、ｍを任意の整数としたとき、
    ０．９ｄ≦５５５×ｍ／（２×１．６）≦１．１ｄ
    を満たすことを特徴とする請求項１４又は１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
17. 前記基板と対向する基板上に、光透過性の対向電極が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の液晶表示装置。
18. 前記基板の外側にバックライトが設けられており、前記バックライトには反射板が設けられていることを特徴とする請求項１５記載の液晶表示装置。
19. 前記画素電極は、基板上に形成された有機膜の上に形成されており、
    前記有機膜の上にはコモン電極も形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の液晶表示装置。
20. 前記有機膜の膜厚をｄ（ｎｍ）、ｍを任意の整数としたとき、
    ０．９ｄ≦５５５×ｍ／（２×１．６）≦１．１ｄ
    を満たすことを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置。
21. 前記基板の外側にバックライトが設けられており、前記バックライトには反射板が設けられていることを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置。

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