KR100764255B1 - 액정 장치 및 전자기기 - Google Patents

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KR100764255B1
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도시하루 마츠시마
히데키 가네코
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엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 반사 표시와 투과 표시의 쌍방에서 고품질의 표시를 얻을 수 있고, 또한 설계 변경의 자유도가 높아, 다양한 기기로의 적용에 용이하게 대응할 수 있는 횡전계 방식의 액정 장치를 제공한다.
본 발명의 액정 장치(100)는 액정층(50)을 사이에 유지하여 대향 배치된 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 구비하고, 하나의 도트 영역 내에 반사 표시를 행하는 반사 표시 영역(R)과 투과 표시를 행하는 투과 표시 영역(T)이 마련된 반투과 반사형의 액정 장치로서, TFT 어레이 기판(10)의 액정층(50) 쪽에, 상기 도트 영역 내에서 상기 액정층에 대략 기판 평면 방향의 전계를 인가하는 화소 전극(9)과 공통 전극(19)이 마련되고, 상기 반사 표시 영역(R)에 반사부 유전체막(17)이 마련되어 있다.

Description

액정 장치 및 전자기기{LIQUID CRYSTAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
도 1은 실시예 1의 액정 장치의 회로 구성을 나타낸 도면,
도 2는 임의의 1도트 영역의 평면 구성도,
도 3은 도 2의 A-A'선을 따르는 단면 구성도,
도 4는 도 2의 B-B'선을 따르는 단면 구성도,
도 5는 실시예 1의 액정 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면,
도 6은 실시예 2의 액정 장치에 있어서의 TFT 어레이 기판의 복수의 구성도,
도 7은 실시예 2의 액정 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 그래프,
도 8은 실시예 3의 액정 장치의 1도트 영역의 평면 구성도,
도 9는 도 8의 D-D'선을 따르는 단면 구성도,
도 10은 실시예 3의 액정 장치의 작용 효과를 설명하기 위한 도면,
도 11은 전자기기의 일례를 나타내는 사시 구성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100, 300 : 액정 장치 10 : TFT 어레이 기판(제 1 기판)
20 : 대향 기판(제 2 기판) 10A, 20A : 기판 본체
10a, 12a : 오목부 101 : 데이터선 구동 회로
102 : 주사선 구동 회로 30 : TFT
3a : 주사선 3b : 용량선
6a : 데이터선 6b : 소스 전극
9 : 화소 전극(제 2 전극) 9a : 기단부
9b : 콘택트부 9c, 19c : 띠형상 전극
119 : 공통 전극(제 1 전극) 19a : 본선부
29 : 반사층 31 : 용량 전극
32 : 드레인 전극 70 : 축적 용량
본 발명은 액정 장치 및 전자기기에 관한 것이다.
액정 장치의 일형태로서, 액정층에 기판면 방향의 전계를 인가하여 액정 분자의 배향 제어를 행하는 방식(이하, 횡전계 방식이라고 칭함)이 알려져 있으며, 액정에 전계를 인가하는 전극의 형태에 따라 IPS(In-Plane Switching) 방식, FFS(Frige-Field Switching) 방식 등으로 불리는 것이 알려져 있다. 또한, 최근에는, 횡전계 방식을 채용한 반투과 반사형의 액정 장치에 대해서도 검토되고 있다(하기 비특허 문헌 1 참조).
[비특허 문헌 1] "Electro-optic Characteristics of In-Plane Driven Transflective LCD", I.H.Yu et.al., IDW'04, LCTp2-5
반투과 반사형의 액정 장치에서는, 반사 표시와 투과 표시에서 표시광이 액정층을 투과하는 길이가 상이하기 때문에, 양쪽의 전기 광학 특성을 일치시키기 위한 구조가 필요하다. 상기 비특허 문헌 1에서는, IPS 방식의 액정 장치에 있어서의 전극 상의 액정이, 전극 사이에 배치된 액정보다도 움직이기 어려운 것을 이용하여 반사 표시와 투과 표시의 전기 광학 특성을 일치시키는 것이 제안되고 있다. 그러나, 이와 같이 구동 전극 상에서 반사 표시를 행하는 구성이면, 예를 들면 도트 영역 내에서 반사 표시 영역과 투과 표시 영역의 비율을 변경하고자 하는 경우 등의 설계상의 자유도가 극히 낮아져 버리는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 반사 표시와 투과 표시의 쌍방에서 고품질의 표시를 얻을 수 있고, 또한 설계 변경의 자유도가 높아, 다양한 기기로의 적용에 용이하게 대응할 수 있는 횡전계 방식의 액정 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 액정층을 사이에 유지하여 대향 배치된 제 1 기판과 제 2 기판을 구비하고, 하나의 도트 영역 내에 반사 표시를 행하는 반사 표시 영역과 투과 표시를 행하는 투과 표시 영역이 마련된 반투과 반사형 의 액정 장치로서, 상기 제 1 기판의 상기 액정층 쪽에, 상기 도트 영역 내의 상기 액정층에 대략 기판 평면 방향의 전계를 인가하는 제 1 전극과 제 2 전극이 마련되고, 상기 반사 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에, 해당 반사 표시 영역에서의 양 전극 사이의 정전 용량을 상기 투과 표시 영역에서의 상기 정전 용량보다 작게 하는 반사부 유전체막이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 상기 반사부 유전체막에 따라 부여되는 정전 용량에 의해서, 반사 표시 영역에서 액정층에 대해서 인가되는 실효적인 전압을 작게 할 수 있다. 따라서, 투과 표시 영역과 반사 표시 영역에서 동일한 전극 구성으로 하고, 그것들에게 동일 전압을 인가한 경우에도, 상기 반사부 유전체막의 비유전율이나 막 두께의 조정에 의해서, 반사 표시 영역의 액정층에 대한 실효 전압만을 용이하게 조정할 수 있으므로, 투과 표시와 반사 표시의 전기 광학 특성을 일치시킬 수 있다. 그 결과, 투과 표시와 반사 표시에서 화상의 시각적 품질이 상이한 것을 방지할 수 있어, 표시 품질이 우수한 액정 장치라고 할 수 있다.
또한, 본 액정 장치에서는, 용도 등에 따라서 반사 표시 영역과 투과 표시 영역의 비율(면적비)을 변경하는 경우에도, 외광을 반사시키는 반사층의 평면적과, 그에 대응하는 반사부 유전체막의 평면적을 변경하는 것만으로 대응할 수 있다. 즉, 반사 표시 영역과 투과 표시 영역과의 면적비를 변경하는 경우에 전극 구조를 변경할 필요가 없으므로, 설계 변경의 자유도가 극히 높아, 다양한 기기로의 적용이 용이한 액정 장치로 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 액정층을 사이에 유지하여 대향 배치된 제 1 기판과 제 2 기판을 구비하고, 하나의 도트 영역 내에 반사 표시를 행하는 반사 표시 영역과 투과 표시를 행하는 투과 표시 영역이 마련된 반투과 반사형의 액정 장치로서, 상기 제 1 기판의 상기 액정층 쪽에, 상기 도트 영역 내에서 상기 액정층에 대략 기판 평면 방향의 전계를 인가하는 제 1 전극 및 제 2 전극이 마련되고, 상기 반사 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에, 당해 반사 표시 영역에서 상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이의 상기 액정에 인가되는 실효 전압을, 상기 투과 표시 영역에서의 상기 실효 전압보다 작게 하는 유전체막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성을 채용해도 좋다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 투과 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에 투과부 유전체막이 마련되어 있고, 상기 반사부 유전체막을 포함하여 상기 반사 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에 마련된 유전체막의 비유전률이, 상기 투과 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에 마련된 유전체막의 비유전률보다 작은 구성으로 할 수도 있다.
이와 같은 구성으로 한 경우에도, 반사 표시 영역에서의 액정 장치에 대한 실효 전압과, 투과 표시 영역에서의 액정층에 대한 실효 전압을, 각각 용이하게 제어할 수 있으므로, 앞서의 구성의 액정 장치와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 반사부 유전체막이, 해당 반사부 유전체막을 투과하는 광에 대해서 실질적으로 위상차를 부여하지 않는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 액정층을 투과하여 표시광으로서 이용되는 광의 편광 상태를 고려하는 일 없이, 반사부 유전체막의 막 두께나 비유전률의 조정에 의해서, 반사 표시의 전기 광학 특성을 조정할 수 있기 때문에, 액정 장치의 전기 광학 특성의 조정이 용이하게 된다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 반사 표시 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압이, 상기 투과 표시 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 대략 1/2인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 하면, 반사 표시 영역에서의 인가 전압에 대한 액정 분자의 회전각을, 투과 표시 영역에서의 회전각의 개략 절반으로 할 수 있으므로, 액정층을 2회 투과하는 반사 표시의 표시광과, 액정층을 1회만 투과하는 투과 표시의 표시광과의 편광 상태를 일치시키는 것이 용이하게 되어, 양쪽 표시 모드의 시각적 품질을 용이하게 일치시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극이, IPS 방식의 전극 형태로 되어 있는 구성으로 할 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극이, 동일 층에서 평면적으로 대향하는 구성의 횡전계 방식을 채용할 수 있다. 예를 들면, 제 1 전극 및 제 2 전극 모두 평면에서 보아서 대략 빗살 형상의 전극으로 하고, 그들 빗살 부분을 구성하는 띠형상 전극이 서로 맞물리도록 배치되어 있는 전극 형태로 할 수 있다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 FFS 방식의 전극 형태로 되어 있어도 좋다. 예를 들면, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 중, 한쪽의 전극이 평면 베타 형상의 전극으로 되고, 다른쪽의 전극이 평면에서 보아서 대 략 빗살 형상의 전극으로 되어 있어, 상기 베타 형상의 전극 상에 형성된 유전체막 상에 평면에서 보아서 대략 빗살 형상을 이루는 다른쪽의 전극이 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다.
반투과 반사형의 액정 장치에서는, 반사 표시를 행하기 위한 반사층이 도트 영역 내에 부분적으로 마련되지만, 이러한 반사층은, 통상, 금속막에 의해 형성되는 것이기 때문에, 앞서의 IPS 방식의 액정 장치에서는, 제 1 전극 및 제 2 전극과 상기 반사층을 동일 기판 상에 마련하면, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 형성되는 전계에 왜곡을 발생할 우려가 있다. 이에 반해서, FFS 방식의 액정 장치에서는, 제 1 전극과 제 2 전극의 한쪽은 베타 형상의 전극이기 때문에, 이러한 베타 형상의 전극 근방에 상기 반사층을 마련했다고 해도, 상기 전계의 왜곡은 발생하지 않는다. 따라서, FFS 방식의 전극 형태를 채용하면, 반투과 반사형의 액정 장치의 구조를 간소화할 수 있고, 제조도 용이한 것으로 된다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 반사부 유전체막이 상기 제 1 기판 상에 형성된 오목부 내에 매설되어 있는 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 반사 표시 영역에만 선택적으로 형성되는 상기 반사부 유전체막의 막 두께에 기인하여 제 1 기판의 액정층을 향하는 면에 요철(단차)이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 반사 표시 영역과 투과 표시 영역에서 액정층 두께를 균일하게 할 수 있어, 양쪽 영역에서의 전기 광학 특성을 접근시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 오목부의 깊이가 상기 반사부 유전체막의 막 두께와 대략 동일한 것이 바람직하다. 이 구성에 의하면, 더욱더 제 1 기판 표 면의 평탄성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 제 1 기판은 기체(基體) 상에 층간 절연막과, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 반사부 유전체막을 순서대로 적층해서 이루어지는 것이며, 상기 오목부는 상기 층간 절연막의 표면에 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다.
본 발명의 액정 장치에서는, 상기 제 1 기판은 기체 상에 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 반사부 유전체막을 순서대로 적층하여 이루어지는 것이며, 상기 오목부는 상기 기체의 표면에 형성되어 있는 구성으로 할 수도 있다.
상기 오목부는 상기 제 1 전극 및 제 2 전극이 형성되는 층간 절연막에 형성되어 있어도 무방하고, 또한 그 하층 쪽에 마련된 절연막에 형성되어 있어도 무방하다. 혹은, 기체 자체에 각설(刻設)되어 있어도 무방하다.
다음에, 본 발명의 전자기기는 앞서 기재한 본 발명의 액정 장치를 구비한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 밝고, 높은 콘트라스트의 표시부를 구비한 전자기기가 제공된다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예 1에 따른 액정 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 액정 장치는 액정에 대해서 기판면 방향의 전계(횡전계)를 인가하여, 배향을 제어하는 것에 의해 화상 표시를 행하는 횡전계 방식중, IPS(In-Plane Switching) 방식으로 불리는 방식을 채용한 액정 장치이다.
또한, 본 실시예의 액정 장치는 기판 상에 컬러 필터를 구비한 컬러 액정 장치로서, R(빨강), G(초록), B(파랑)의 각 색 광을 출력하는 3개의 도트로 1개의 화소를 구성하는 것으로 되어 있다. 따라서, 표시를 구성하는 최소 단위로 되는 표시 영역을 「도트 영역」, 1세트(R, G, B)의 도트로 구성되는 표시 영역을 「화소 영역」이라고 칭한다.
도 1은 본 실시예의 액정 장치를 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 도트 영역의 회로 구성도이다. 도 2는 액정 장치(100)의 임의의 1도트 영역에서의 평면 구성도이다. 도 3은 도 2의 (a)의 A-A'선을 따르는 부분 단면 구성도이고, 도 4는 도 2의 B-B'선을 따르는 단면 구성도이다.
또한, 각 도면에서는 각 층이나 각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해서, 각 층이나 각 부재마다 축척을 상이하게 해서 표시하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 액정 장치(100)의 화상 표시 영역을 구성하는 매트릭스 형상으로 형성된 복수의 도트 영역에는, 각각 화소 전극(9)과 화소 전극(9)을 스위칭 제어하기 위한 TFT(30)가 형성되어 있고, 데이터선 구동 회로(101)로부터 연장되는 데이터선(6a)이 TFT(30)의 소스에 전기적으로 접속되어 있다. 데이터선 구동 회로(101)는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)를 데이터선(6a)을 거쳐서 각 화소에 공급한다. 상기 화상 신호(S1~Sn)는 이 순서로 선순차적으로 공급해도 상관없고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a) 끼리에 대해서 그룹마다 공급하도록 해도 된다.
또한, TFT(30)의 게이트에는 주사선 구동 회로(102)로부터 연장되는 주사선 (3a)이 전기적으로 접속되어 있고, 주사선 구동 회로(102)로부터 소정의 타이밍에서 주사선(3a)에 펄스적으로 공급되는 주사 신호(G1, G2, …, Gm)가 이 순서로 선순차적으로 TFT(30)의 게이트에 인가되도록 되어 있다. 화소 전극(9)은 TFT(30)의 드레인에 전기적으로 접속되어 있다. 스위칭 소자인 TFT(30)가 주사 신호(G1, G2, …, Gm)의 입력에 의해 일정 기간동안 온 상태로 됨으로써, 데이터선(6a)으로부터 공급되는 화상 신호(S1, S2, …, Sn)가 소정의 타이밍에서 화소 전극(9)에 기입되도록 되어 있다.
화소 전극(9)을 거쳐서 액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호(S1, S2, …, Sn)는 화소 전극(9)과 액정을 거쳐서 대향하는 공통 전극 사이에서 일정 기간 유지된다. 여기서, 유지된 화상 신호가 누설는 것을 방지하기 위해서, 화소 전극(9)과 공통 전극 사이에 형성되는 액정 용량과 병렬로 축적 용량(70)이 부여되어 있다. 축적 용량(70)은 TFT(30)의 드레인과 용량선(3b) 사이에 마련되어 있다.
다음에, 도 2~도 4를 참조하여 액정 장치(100)의 상세한 구성에 대해서 설명한다. 액정 장치(100)는 도 3에 나타내는 바와 같이 TFT 어레이 기판(제 1 기판)(10)과 대향 기판(제 2 기판)(20) 사이에 액정층(50)을 사이에 유지한 구성을 구비하고 있고, 액정층(50)은 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)이 대향하는 영역의 에지단(緣端)을 따라서 마련된 도시 생략된 밀봉재에 의해서 기판(10, 20) 사이에 봉지되어 있다. 대향 기판(20)의 배면 쪽(도시 하면 쪽)에는, 도광판(91)과 반사판(92)을 구비한 백 라이트(조명 장치)(90)가 마련되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 액정 장치(100)의 도트 영역에는, 평면에서 보 아서 대략 갈퀴 형상(빗살 형상)을 이루는 Y축 방향으로 긴 화소 전극(제 2 전극)(9)과, 평면에서 보아서 대략 빗살 형상을 이루고 X축 방향으로 연장되는 공통 전극(제 1 전극)(19)이 마련되어 있다. 도트 영역의 도시 왼쪽 위의 모서리부(角部)에는, TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 소정 간격으로 이격한 상태로 유지하기 위한 기둥 형상 스페이서(40)가 입설(立設)되어 있다.
화소 전극(9)은 Y축 방향으로 연장되는 복수개(도시에서는 3개)의 띠형상 전극(9c)과, 이들 복수의 띠형상 전극(9c)의 도시 아래쪽(-Y측)의 각 단부(端部)에 접속되어 X축 방향으로 연장하는 기단부(9a)와, 기단부(9a)의 X축 방향 중앙부로부터 -Y측으로 연장되어 나온 콘택트부(9b)로 이루어진다.
공통 전극(19)은 상기 화소 전극(9)의 띠형상 전극(9c)과 교대로 배치되어 띠형상 전극(9c)과 평행(Y축 방향)하게 연장되는 복수(도시에서는 2개)의 띠형상 전극(19c)과, 이들 띠형상 전극(19c)의 +Y측의 단부에 접속되어 X축 방향으로 연장되는 본선부(19a)를 갖고 있다. 공통 전극(19)은 X축 방향으로 배열된 복수의 도트 영역에 걸쳐서 연장되는 평면에서 보아서 대략 빗살 형상의 전극 부재이다.
도 2에 나타내는 도트 영역에서는, Y축 방향으로 연장되는 3개의 띠형상 전극(9c)과, 이들 띠형상 전극(9c) 사이에 배치된 2개의 띠형상 전극(19c) 사이에 전압을 인가함으로써, 당해 도트 영역의 액정에 XY면 방향(기판면 방향)의 전계(횡전계)를 인가하여 구동하도록 되어 있다.
도 2에 나타내는 도트 영역에는, X축 방향으로 연장되는 데이터선(6a)과, Y축 방향으로 연장되는 주사선(3a)과, 주사선(3a)과는 반대쪽의 도트 영역의 주변 에지부(邊緣部)에서 주사선(3a)과 평행하게 연장되는 용량선(3b)이 형성되어 있다. 데이터선(6a)과 주사선(3a)과의 교차부 근방에 TFT(30)가 마련되어 있다. TFT(30)는 주사선(3a)의 평면 영역 내에 부분적으로 형성된 비정질 실리콘으로 이루어지는 반도체층(35)과, 반도체층(35)과 일부 평면적으로 겹쳐서 형성된 소스 전극(6b) 및 드레인 전극(32)을 구비하고 있다. 주사선(3a)은 반도체층(35)과 평면적으로 겹치는 위치에서 TFT(30)의 게이트 전극으로서 기능한다.
TFT(30)의 소스 전극(6b)은 데이터선(6a)으로부터 분기되어 반도체층(35)으로 연장되는 평면에서 보아서 대략 L형으로 형성되어 있으며, 드레인 전극(32)은 그 -Y측의 단부에 있어서 접속 배선(31a)과 전기적으로 접속되어 있다. 접속 배선(31a)은 도트 영역의 -X측의 주변단을 따라서 연장되고, 화소 전극(9)을 사이에 두고 주사선(3a)과는 반대쪽에 마련된 용량 전극(31)과 전기적으로 접속되어 있다. 용량 전극(31)은 용량선(3b)과 평면적으로 겹쳐서 형성된 평면에서 보아서 대략 직사각형 형상의 도전 부재로서, 용량 전극(31) 상에는 화소 전극(9)의 콘택트부(9b)가 평면적으로 겹쳐서 배치되어 있고, 양쪽이 중첩된 위치에 용량 전극(31)과 화소 전극(9)을 전기적으로 접속하는 화소 콘택트 홀(45)이 마련되어 있다. 또한, 용량 전극(31)과 용량선(3b)이 평면적으로 겹치는 영역에, 두께 방향에서 대향하는 용량 전극(31)과 용량선(3b)을 전극으로 하는 축적 용량(70)이 형성되어 있다.
도트 영역에는 당해 도트 영역과 거의 동일한 평면 형상을 갖는 컬러 필터(22)가 마련되어 있고, 또한 도트 영역 내에 부분적으로 반사층(29)이 마련되어 있다. 반사층(29)은 알루미늄이나 은 등의 광반사성의 금속 재료로 이루어지는 금속 반사막으로서, 상기 컬러 필터(22)와 함께, 대향 기판(20) 상에 형성되어 있다(도 3 참조). 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 띠형상 전극(9c, 19c)이 교대로 배열되어 있는 영역 중, 반사층(29)의 형성 영역이 당해 도트 영역의 반사 표시 영역(R)으로 되고, 나머지 영역이 투과 표시 영역(T)으로 되어 있다.
다음에, 도 3에 나타내는 단면 구조를 보면, 서로 대향하여 배치된 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에 액정층(50)이 유지되어 있다. TFT 어레이 기판(10) 및 대향 기판(20)의 외면 쪽(액정층(50)과는 반대쪽)에는 각각 편광판(14, 24)이 배치되어 있다.
TFT 어레이 기판(10)은 유리나 석영, 플라스틱 등의 투광성의 기판 본체(10A)를 기체로 해서 이루어지고, 기판 본체(10A)의 내면 쪽(액정층(50) 쪽)에는 주사선(3a) 및 용량선(3b)이 형성되고, 주사선(3a) 및 용량선(3b)을 덮고 산화 실리콘 등의 투명 절연막으로 이루어지는 게이트 절연막(11)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(11) 상에 비정질 실리콘의 반도체층(35)이 형성되어 있고, 반도체층(35)에 일부 올라타도록 하여 소스 전극(6b)과, 드레인 전극(32)이 마련되어 있다. 드레인 전극(32)은 접속 배선(31a) 및 용량 전극(31)과 일체로 형성되어 있다. 반도체층(35)은 게이트 절연막(11)을 거쳐서 주사선(3a)과 대향 배치되어 있고, 당해 대향 영역에서 주사선(3a)이 TFT(30)의 게이트 전극을 구성하도록 되어 있다. 용량 전극(31)은 게이트 절연막(11)을 거쳐서 용량선(3b)과 대향하는 위치에 형성되어 있고, 용량 전극(31)과 용량선(3b)을 전극으로 하여, 양쪽 사이에 유지된 게이트 절연막(11)을 유전체막으로 하는 축적 용량(70)을 형성하고 있다.
반도체층(35), 소스 전극(6b)(데이터선(6a)), 드레인 전극(32), 및 용량 전극(31)을 덮고, 산화 실리콘 등으로 이루어지는 층간 절연막(12)이 형성되어 있고, 층간 절연막(12) 상에 ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 화소 전극(9) 및 공통 전극(19)이 형성되어 있다. 층간 절연막(12)상에 ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 화소 전극(9)이 형성되어 있다. 제 1 층간 절연막(12)을 관통하여 용량 전극(31)에 도달하는 화소 콘택트 홀(45)이 형성되어 있고, 이 화소 콘택트 홀(45)내에 화소 전극(9)의 콘택트부(9b)가 일부 매설됨으로써, 화소 전극(9)과 용량 전극(31)이 전기적으로 접속되어 있다. 화소 전극(9)의 일부를 덮고, 아크릴 등의 수지 재료나 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료로 이루어지는 반사부 유전체막(17)이 형성되어 있다. 반사부 유전체막(17)은 대향 기판(20) 상에 형성된 반사층(29)과 평면적으로 겹치는 위치에 형성되어 있다. 화소 전극(9), 공통 전극(19), 및 반사부 유전체막(17)을 덮고 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막(18)이 형성되어 있다.
또한, 도 4에 나타내는 B-B'단면 구조를 보면, 층간 절연막(12) 상의 동일 층에 화소 전극(9)의 띠형상 전극(9c)과, 공통 전극(19)의 띠형상 전극(19c)이 교대로 배열되어 있고, 이들 띠형상 전극(9c, 19c)을 덮도록 반사부 유전체막(17)이 형성되어 있다. 이와 같은 구성하에서, TFT(30)를 거쳐서 화소 전극(9)에 전압이 기입되면, 띠형상 전극(9c)과 띠형상 전극(19c) 사이에 도 2의 X축 방향의 횡전계가 형성되고, 이러한 횡전계에 의해서 액정층(50)의 액정이 구동되도록 되어 있다.
한편, 대향 기판(20)의 내면 쪽(액정층(50) 쪽)에는 반사층(29)이 부분적으 로 마련되고, 반사층(29)상에 위상차 층(25)이 형성되어 있다. 위상차 층(25)은 자신을 투과하는 광에 대해서 소정의 위상차를 부여하는 것으로서, 예를 들면 상기 투과광에 대해서 대략 1/4 파장의 위상차를 부여하는 것이 이용된다. 위상차 층(25)은 투과 표시와 반사 표시 사이에서 표시의 명암에 차이가 발생하는 것을 방지하여, 표시 콘트라스트를 향상시키는 기능을 가진다.
위상차 층(25)을 덮도록 컬러 필터(22)가 마련되어 있고, 컬러 필터(22) 상에는 배향막(28)이 적층되어 있다. 대향 기판(20)의 외면 쪽에는 편광판(24)이 마련되어 있다. 앞서 기재한 바와 같이, 반사층(29)의 형성 영역이 반사 표시 영역(R)을 구성하고, 반사층(29)의 비형성 영역이 투과 표시 영역(T)을 구성하고 있다.
컬러 필터(22)는 도트 영역 내에서 색도가 상이한 2종류의 영역으로 구획되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 구체예를 들면, 투과 표시 영역(T)의 평면 영역에 대응하여 제 1 색재 영역이 마련되고, 반사 표시 영역(R)의 평면 영역에 대응하여 제 2 색재 영역이 마련되어 있으며, 제 1 색재 영역의 색도가 제 2 색재 영역의 색도보다 큰 것으로 되어 있는 구성을 채용할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 컬러 필터(22)를 표시광이 1회만 투과하는 투과 표시 영역(T)과, 2회 투과하는 반사 표시 영역(R) 사이에서 표시광의 색도가 상이한 것을 방지할 수 있어, 반사 표시와 투과 표시의 시각적 품질을 일치시켜 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 5의 (a)는 TFT 어레이 기판(10)의 개략 단면 구조를 나타내는 설명도이고, 도 5의 (b)는 액정 장치(100)의 전기 광학 특성의 측정 결과이다. 도 5의 (b) 에 나타내는 측정 결과는, 도 5의 (a)에 나타내는 TFT 어레이 기판(10)의 구성에 있어서, 띠형상 전극(9c, 19c)의 폭(w1)을 2㎛, 전극의 간격(w2)을 6㎛, 반사부 유전체막(17)의 막 두께(d)를 0.5㎛, 반사부 유전체막(17)의 비유전률(ε)을 3으로 한 경우의 결과이다. 또한, 투과 표시 영역(T)에 있어서의 액정층 두께(셀 갭)는 3.5㎛이며, 반사 표시 영역(R)에 있어서의 액정층 두께는 3㎛(반사부 유전체막(17)의 막 두께만큼 좁아짐)이다. 또한, 액정의 비유전률은 ε//= 15.3, ε⊥= 4이다.
도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 액정 장치에서는, 액정 구동에 통상 이용되는 전압 범위(1V~5V)에 있어서, 투과 표시, 반사 표시의 쌍방에서 인가 전압의 증가에 따라 투과율/반사율이 거의 균일하게 증가하는 경향이 얻어지고 있어, 동일 전압에 대응하는 투과율과 반사율의 차이도 작아지고 있다.
횡전계 방식의 액정 장치에서는, 전극 사이에 형성한 횡전계에 의한 액정 분자의 면내 회전각에 따른 투과율/반사율의 변화에 의해 중간 계조의 표시를 행하게 되어 있다. 따라서, 투과 표시 영역(T)과 반사 표시 영역(R)에서 액정 분자의 회전각이 동일한 경우에는, 반사 표시 영역(R)에서는 표시광이 액정층(50)을 2회 투과하기 때문에, 액정에 의해 표시광에 부여되는 위상차가 투과 표시 영역(T)의 표시광의 약 2배로 되어, 투과 표시 영역(T)과 반사 표시 영역(R)에서 도트의 휘도가 상이해져 버린다. 그래서, 본 실시예의 액정 장치에서는, 반사 표시 영역(R)의 전극(9,19) 상에 선택적으로 반사부 유전체막(17)을 마련함으로써, 화소 전극(9)과 공통 전극(19) 사이의 정전 용량을, 투과 표시 영역(T)과 반사 표시 영역(R)에서 상이하게 하도록 하고 있다. 즉, 반사부 유전체막(17)에 따라서, 반사 표시 영역(R)의 화소 전극(9)과 공통 전극(19) 사이에, 투과 표시 영역(T)에 비해서 작은 정전 용량을 부여하고, 반사 표시 영역(R)에서의 액정층(50)의 정전 용량(액정 용량)에 대해서 인가되는 전압이 작아지도록 조정하고 있다. 이에 따라, 반사 표시 영역(R)의 액정층(50)에서는 액정 분자의 면내 회전각이 투과 표시 영역(T)에 비해서 작아져, 투과 표시의 전기 광학 특성과 반사 표시의 전기 광학 특성을 대략 일치시키도록 되어 있다.
또한, 투과 표시와 반사 표시의 전기 광학 특성을 더욱더 일치시키기 위해서는, 반사 표시 영역(R)에서의 액정층(50)에 대한 실효적인 인가 전압을, 투과 표시 영역(T)에서의 실효적인 인가 전압에 대해서 대략 1/2로 하는 것이 바람직하고, 이러한 구성을 얻기 위해서는, 예를 들면, 상기 액정 장치(100)의 각 조건에 있어서, 반사부 유전체막(17)의 비유전률(ε)을 4로 하고, 반사부 유전체막(17)의 막 두께(d)를 2㎛로 하면 된다.
이와 같이 본 실시예의 액정 장치에 의하면, 반사 표시 영역(R)에만 선택적으로 반사부 유전체막(17)을 마련한 것에 의해, 투과 표시 영역(T)과 반사 표시 영역(R)과의 전기 광학 특성을 일치시킬 수 있고, 따라서 투과 표시 영역(T)과 반사 표시 영역(R)과의 면적비를 변경하는 경우에도, 전극의 구조를 변경하는 일 없이, 반사층(29)의 형성 영역을 변경하는 것만으로 용이하게 대응할 수 있도록 되어 있다. 또한, 띠형상 전극(9c, 19c)의 폭을 변경해도 반사 표시와 투과 표시와의 전기 광학 특성의 차이에는 영향을 미치지 않기 때문에, 상기 띠형상 전극(9c, 19c) 의 폭을 좁게 할 수 있고, 이에 따라 도트 영역의 개구율을 향상시켜, 밝은 표시를 얻을 수 있게 된다.
(실시예 2)
다음에, 본 발명의 실시예 2를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 액정 장치는 실시예 1의 액정 장치(100)와 마찬가지 기본 구성을 구비하고, 또한 반사 표시 영역(R)에 선택적으로 형성되는 반사부 유전체막(17)에 기인하는 TFT 어레이 기판(10) 표면의 단차를 해소할 수 있는 구조를 구비한 것으로 되어 있다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 TFT 어레이 기판(10)의 단면 구조를 나타내는 도면으로서, (a)~(d)는 본 실시예에 있어서의 TFT 어레이 기판(10)의 구성의 복수의 형태를 나타내는 것이다. 그리고, 도 6의 각 도면은 도 3에 나타낸 A-A′선을 따르는 단면 구조 중, 화소 전극(9)의 형성 영역에 대응하는 부분만을 나타낸 것에 상당한다. 도 6에서는 화소 전극(9), 공통 전극(19), 반사부 유전체막(17) 등을 덮어서 형성되는 배향막(18)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 6에 나타내는 각 도면에 있어서, 도 1~도 5와 공통하는 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그들의 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 6의 (a)에 나타내는 형태에 대해서 설명한다.
도 6의 (a)에 나타내는 TFT 어레이 기판(10)에서는, 기판 본체(10A) 상에 게이트 절연막(11), 층간 절연막(12)이 적층 형성되어 있다. 층간 절연막(12) 상의 반사 표시 영역(R)에 대응하는 영역에, 동일 영역과 대략 동일한 평면 영역을 갖는 오목부(12a)가 각설되어 있고, 층간 절연막(12) 상에 형성된 화소 전극(9)(및 공통 전극(19))은 상기 오목부(12a) 내에 연장해서 마련되며, 이들 오목부(12a) 내에 형성된 화소 전극(9)(및 공통 전극(19))을 덮도록 반사부 유전체막(17)이 형성되어 있다.
상기 구성을 구비한 TFT 어레이 기판(10)에서는, 층간 절연막(12)에 오목부(12a)를 마련하고, 그의 내부에 반사 표시 영역(R)의 화소 전극(9) 및 공통 전극(19)을 형성하며, 그 위에 반사부 유전체막(17)을 형성하도록 되어 있다. 이에 따라, 도 3에 나타낸 바와 같이, 반사부 유전체막(17)에 기인하여 반사 표시 영역(R)과 투과 표시 영역(T) 사이의 단차가 해소되어, 액정층(50)을 향하는 TFT 어레이 기판(10) 표면이 평탄화된다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 도트 영역 내의 단차에 의한 액정의 배향 흐트러짐을 효과적으로 방지할 수 있어, 고콘트라스트의 표시를 얻을 수 있는 것으로 된다. 또한, 반사 표시 영역(R)과 투과 표시 영역(T)에서 셀 갭을 일치시킬 수 있어, 액정의 거동에 대한 셀 갭의 영향을 배제할 수 있다. 그 결과, 반사부 유전체막(17)의 막 두께 조정에 의해서 용이하게 반사 표시 영역(R)의 전기 광학 특성과 투과 표시 영역(T)의 전기 광학 특성을 일치시키는 것이 가능해진다.
오목부(12a)의 깊이는 반사부 유전체막(17)의 막 두께와 대략 동일하게 하는 것이 바람직하고, 이와 같은 구성으로 함으로써 TFT 어레이 기판(10) 표면의 평탄성을 향상시킬 수 있어, 상기 작용 효과를 더욱더 높일 수 있다.
다음에, 도 6의 (b)에 나타내는 예에서는, 기판 본체(10A) 상에 게이트 절연막(11)과 층간 절연막(12)이 적층되어 있고, 층간 절연막(12) 상에 제 2 층간 절연막(13)이 형성되어 있다. 투과부 유전체막(27)은 앞서의 반사부 유전체막(17)과 마찬가지로, 아크릴 수지 등의 유기 절연 재료, 내지 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
투과부 유전체막(27)과 층간 절연막(12)의 표면에 걸쳐서 화소 전극(9)(및 공통 전극(19))이 형성되어 있고, 상기 화소 전극(9) 및 공통 전극(19)은 투과부 유전체막(27)에 의해서 층간 절연막(12) 상에 형성된 단차 형상을 따르는 단차 형상을 갖고서 형성되어 있다. 그리고, 반사 표시 영역(R)의 화소 전극(9) 및 공통 전극(19)을 덮어서 반사부 유전체막(17)이 형성되어 있다. 상기 투과부 유전체막(27)은 반사부 유전체막(17)과 대략 동일한 막 두께로 하는 것이 바람직하고, 이와 같은 막 두께로 하면, TFT 어레이 기판(10) 표면의 평탄성을 양호한 것으로 할 수 있다.
상기 구성으로 한 경우에도, 투과 표시 영역(T)에 선택적으로 형성한 투과부 유전체막(27)에 의해서, 반사부 유전체막(17)의 막 두께에 상당하는 깊이의 오목부가 반사 표시 영역(R)에 형성된 구성으로 할 수 있으므로, 반사부 유전체막(17)의 막 두께에 기인하는 단차가 TFT 어레이 기판(10) 표면에 형성되는 것을 방지할 수 있어, 상기 단차에 의한 액정 배향의 흐트러짐을 방지할 수 있다. 따라서, 본 형태에 있어서도, 도 6의 (a)에 나타낸 구성과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 도 6의 (c)에 나타내는 예에서는, 기판 본체(10A)의 표면으로서, 반사 표시 영역(R)에 대응하는 평면 영역에 오목부(10a)가 형성되어 있고, 이와 같은 오목부(10a)를 구비한 기판 본체(10A) 상에 게이트 절연막(11)과, 층간 절연막(12)과, 화소 전극(9)(및 공통 전극(19))이 적층되어 있다. 상기 게이트 절연막(11), 층간 절연막(12), 및 화소 전극(9)은, 오목부(10a)를 구비한 기판 본체(10A)의 표면 형상을 따르는 단차 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 반사 표시 영역(R)에 있어서, 투과 표시 영역(T)에서의 표면보다도 단 아래에 형성된 화소 전극(9)(및 공통 전극(19))을 덮도록, 반사부 유전체막(17)이 형성되어 있고, 그 결과, TFT 어레이 기판(10)의 표면은 평탄면으로 되어 있다.
상기 구성으로 한 경우에도, 기판 본체(10A)에 형성한 오목부(10a)에 의해서 반사부 유전체막(17)의 막 두께에 기인하는 단차를 해소할 수 있으므로, 도 6의 (a)에 나타낸 구성과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 도 6의 (d)에 나타내는 예에서는, 기판 본체(10A) 상에 게이트 절연막(11)과, 층간 절연막(12)과, 화소 전극(9)(및 공통 전극(19))이 적층된 구성을 구비하고 있다. 화소 전극(9)(및 공통 전극(19)) 상의 영역 중, 투과 표시 영역(T)에 대응하는 영역에 투과부 유전체막(27)이 형성되어 있고, 반사 표시 영역(R)에 대응하는 영역에 반사부 유전체막(17)이 형성되어 있다. 투과부 유전체막(27)의 표면과 반사부 유전체막(17)의 표면은 동일한 면에 형성되어 있다.
상기 구성으로 한 경우에도, 화소 전극(9) 상에 형성한 투과부 유전체막(27)의 표면과 반사부 유전체막(17)의 동일한 면이므로, 액정층(50)을 향하는 TFT 어레 이 기판(10)의 표면이 평탄면으로 되어, 도 6의 (a)에 나타낸 구성과 마찬가지 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 6의 (d)에 나타내는 구성에 있어서는, 반사부 유전체막(17)의 비유전률(εr)이 투과부 유전체막(27)의 비유전률(εt)보다 작아지도록 그 구성 재료가 선정되고, 반사 표시 영역(R)에서의 액정층(50)에 대한 실효적인 인가 전압이 투과 표시 영역(T)에서의 실효 전압보다 작아지도록 조정된다.
여기서, 도 7은 도 6의 (a)에 나타낸 구성의 TFT 어레이 기판을 구비한 액정 장치(100)의 작용 효과를 설명하기 위한 도면으로서, 동일 액정 장치(100)의 전기 광학 특성의 측정 결과를 도시하는 그래프이다. 도 7에 나타내는 전기 광학 특성의 측정에 있어서, 띠형상 전극(9c, 19c)의 폭(w1)이나 간격(w2), 반사부 유전체막(17)의 막 두께(d), 액정의 유전율 이방성 등은 도 5의 (b)에 나타낸 전기 광학 특성의 측정시와 동일 조건이며, 변경점은 TFT 어레이 기판(10)의 표면이 평탄화되어 있는 점뿐이다.
도 7에 도시하는 그래프와 도 5의 (b)에 도시하는 그래프를 비교하면, 투과 표시의 전기 광학 특성은 변화되지 않아, 반사 표시의 전기 광학 특성을 나타내는 곡선이 더욱 투과 표시의 곡선에 접근하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예와 같이, 층간 절연막(12)에 오목부(12a)를 마련하여 TFT 어레이 기판(10) 표면을 평탄화하면, 투과 표시와 반사 표시의 전기 광학 특성을 일치시키는 효과를 향상시킬 수 있어, 액정 장치의 표시 품질을 더욱더 향상시킬 수 있다.
(실시예 3)
다음에, 도 8~도 10을 참조하여 본 발명의 실시예 3에 대해서 설명한다.
도 8은 본 실시예의 액정 장치(300)의 임의의 1도트 영역을 나타내는 평면 구성도이다. 도 9는 도 8의 D-D′선을 따르는 단면 구성도이다. 도 10은 본 실시예의 액정 장치(300)에 있어서의 작용 효과를 설명하기 위한 TFT 어레이 기판(10)의 개략 단면 구성도이다.
본 실시예의 액정 장치는 액정에 대해서 기판면 방향의 전계(횡전계)를 인가하여, 배향을 제어하는 것에 의해 화상 표시를 행하는 횡전계 방식 중, FFS(Fringe Field Switching) 방식으로 불리는 방식을 채용한 액정 장치이다. 또한, 본 실시예의 액정 장치(300)의 회로 구성, 및 전체 구성은 앞서의 실시예 1의 액정 장치(100)와 마찬가지이며, 본 실시예에서 참조하는 각 도면에 있어서, 도 1~도 4에 나타낸 실시예 1의 액정 장치(100)와 공통의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이기로 하고, 이하에서는 그들 공통 구성요소의 설명은 생략한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 액정 장치(300)의 도트 영역에는 평면에서 보아서 대략 갈퀴 형상(빗살 형상)을 이루는 Y축 방향으로 긴 화소 전극(제 2 전극)(9)과, 화소 전극(9)과 평면적으로 겹쳐서 배치된 평면 대략 베타 형상의 공통 전극(제 1 전극)(119)이 마련되어 있다. 도트 영역의 도시 왼쪽 위의 모서리부에는 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20)을 소정 간격으로 이격한 상태로 유지하기 위한 기둥 형상 스페이서(40)가 입설되어 있다.
공통 전극(119)은 도 8에 나타내는 도트 영역 내에서 투명 공통 전극(19t)과 반사 공통 전극(19r)이 구획되어 있고, 화상 표시 영역 전체에서는 X축 방향으로 연장되는 투명 공통 전극(19t)과 반사 공통 전극(19r)이 Y축 방향에 관해서 교대로 배열된 구성이다. 본 실시예의 경우, 투명 공통 전극(19t)은 ITO(인듐 주석 산화물) 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 도전막이고, 반사 공통 전극(19r)은, 상세는 후술하겠지만, 알루미늄이나 은 등의 광반사성의 금속막으로 이루어지는 반사층이다. 또한, 공통 전극(119)은 본 실시예와 같이 투명 공통 전극(19t)과 반사 공통 전극(19r)이 평면적으로 구획되어 있는 구성 외에, 반사 공통 전극(19r)을 덮도록 투명 공통 전극(19t)이 형성되어 있는 구성도 채용할 수 있다.
도트 영역에는 X축 방향으로 연장되는 데이터선(6a)과, Y축 방향으로 연장되는 주사선(3a)과, 주사선(3a)에 인접하여 주사선(3a)과 평행하게 연장되는 용량선(3b)이 형성되어 있다. 데이터선(6a)과 주사선(3a)의 교차부 근방에 TFT(30)가 마련되어 있다. TFT(30)는 주사선(3a)의 평면 영역 내에 부분적으로 형성된 비정질 실리콘으로 이루어지는 반도체층(35)과, 반도체층(35)과 일부 평면적으로 겹쳐서 형성된 소스 전극(6b), 및 드레인 전극(132)을 구비하고 있다. 주사선(3a)은 반도체층(35)과 평면적으로 겹치는 위치에서 TFT(30)의 게이트 전극으로서 기능한다.
TFT(30)의 소스 전극(6b)은 데이터선(6a)으로부터 분기되어 반도체층(35)으로 연장되는 평면에서 보아서 대략 L형으로 형성되어 있고, 드레인 전극(132)은 -Y측으로 연장되어 평면에서 보아서 대략 직사각형 형상의 용량 전극(131)과 전기적으로 접속되어 있다. 용량 전극(131) 상에는 화소 전극(9)의 콘택트부(9b)가 -Y측으로부터 진출하여 배치되어 있으며, 양쪽이 평면적으로 겹치는 위치에 마련된 화 소 콘택트 홀(45)을 거쳐서 용량 전극(131)과 화소 전극(9)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 용량 전극(131)은 용량선(3b)의 평면 영역 내에 배치되어 있고, 당해 위치에 두께 방향에서 대향하는 용량 전극(131)과 용량선(3b)을 전극으로 하는 축적 용량(70)이 형성되어 있다.
도 9에 나타내는 단면 구조를 보면, 서로 대향하여 배치된 TFT 어레이 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에 액정층(50)이 유지되어 있다. TFT 어레이 기판(10)은 기판 본체(10A)를 기체로 해서 이루어지고, 기판 본체(10A)의 내면쪽(액정층(50) 쪽)에는 주사선(3a) 및 용량선(3b)이 형성되어 있으며, 주사선(3a) 및 용량선(3b)을 덮어서 게이트 절연막(11)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(11) 상에 비정질 실리콘의 반도체층(35)이 형성되어 있고, 반도체층(35)에 일부 올라타도록 하여 소스 전극(6b)과, 드레인 전극(132)이 마련되어 있다. 드레인 전극(132)의 도시 오른쪽에는 용량 전극(131)이 일체로 형성되어 있다. 반도체층(35)은 게이트 절연막(11)을 거쳐서 주사선(3a)과 대향 배치되어 있고, 당해 대향 영역에서 주사선(3a)이 TFT(30)의 게이트 전극을 구성하도록 되어 있다.
용량 전극(131)은 게이트 절연막(11)을 거쳐서 용량선(3b)과 대향 배치되어 있고, 용량 전극(131)과 용량선(3b)이 대향하는 영역에 게이트 절연막(11)을 유전체막으로 하는 축적 용량(70)이 형성되어 있다.
반도체층(35), 소스 전극(6b), 드레인 전극(132), 및 용량 전극(131)을 덮어서 제 1 층간 절연막(12)이 형성되어 있으며, 제 1 층간 절연막(12) 상에 ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 투명 공통 전극(19t)과, 알루미늄 등의 반사성 금속막을 주체로 해서 이루어지는 반사 공통 전극(반사층)(19r)으로 이루어지는 공통 전극(119)이 형성되어 있다. 따라서, 본 실시예의 액정 장치(300)는, 도 8에 나타내는 1도트 영역내 중, 투명 공통 전극(19t)의 평면 영역과, 화소 전극(9)을 내포하는 평면 영역이 겹치는 영역이, 백 라이트(90)로부터 입사하여 액정층(50)을 투과하는 광을 변조해서 표시를 행하는 투과 표시 영역(T)으로 되어 있다. 또한, 반사 공통 전극(19r)의 평면 영역과, 화소 전극(9)을 내포하는 평면 영역이 겹치는 영역이, 대향 기판(20)의 바깥쪽으로부터 입사하여 액정층(50)을 투과하는 광을 반사, 변조해서 표시를 행하는 반사 표시 영역(R)으로 되어 있다.
공통 전극(119)을 덮고 산화 실리콘 등으로 이루어지는 제 2 층간 절연막(13)이 형성되어 있고, 제 2 층간 절연막(13) 상에 ITO 등의 투명 도전 재료로 이루어지는 화소 전극(9)이 형성되어 있다. 제 1 층간 절연막(12) 및 제 2 층간 절연막(13)을 관통하여 용량 전극(31)에 도달하는 화소 콘택트 홀(45)이 형성되어 있고, 이 화소 콘택트 홀(45) 내에 화소 전극(9)의 콘택트부(9b)가 일부 매설됨으로써, 화소 전극(9)과 용량 전극(31)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 상기 화소 콘택트 홀(45)의 형성 영역에 대응하여 공통 전극(119)(투명 공통 전극(19t))에도 개구부가 마련되어 있고, 공통 전극(119)과 화소 전극(9)이 접촉하지 않도록 되어 있다. 화소 전극(9) 상에는 반사 공통 전극(19r)의 형성 영역에 대응해서 반사부 유전체막(17)이 형성되어 있다. 화소 전극(9)을 덮는 제 2 층간 절연막(13) 상의 영역에 배향막(18)이 형성되어 있다.
또한, 본 실시예의 액정 장치(300)에 있어서도, 앞서의 실시예의 액정 장치(100)와 마찬가지로, 반사 표시 영역(R)에 대응해서 위상차 층을 마련해도 된다. 이러한 위상차 층은 반사 공통 전극(19r)과 대향 기판(20)의 기판 본체(20A) 사이이면 임의의 배선층에 마련할 수 있으며, 예를 들면 반사 공통 전극(19r)의 표면이나, 화소 전극(9)과 반사부 유전체막(17) 사이에 마련할 수 있다.
상기 구성을 구비한 액정 장치(300)에 있어서도, 반사 표시 영역(R)에 대응해서 반사부 유전체막(17)이 형성되어 있으므로, 이러한 반사부 유전체막(17)에 의해 화소 전극(9)과 공통 전극(19) 사이에, 투과 표시 영역(T)의 정전 용량보다 작은 정전 용량을 부여할 수 있고, 반사 표시 영역(R)의 액정층(50)에 대한 실효적인 인가 전압을 투과 표시 영역(T)에서의 실효적인 인가 전압보다 작게 할 수 있다. 이에 따라, 투과 표시의 전기 광학 특성과 반사 표시의 전기 광학 특성을 일치시켜, 양쪽 표시 모드의 시각적 품질을 동일하게 하여 표시 품질의 향상을 도모할 수 있다.
본 실시예의 액정 장치(300)는 FFS 방식의 액정 장치로서, 화소 전극(9)의 주변 에지와 공통 전극(119) 사이에 형성되는 전계에 의해 액정을 구동하는 것이기 때문에, 반사부 유전체막(17)의 막 두께의 변화에 대한 액정층(50)으로의 실효 전압의 변화가 IPS 방식의 액정 장치(100)에 비해서 커지는 경향이 있다. 여기서, 도 10은 당해 작용을 설명하기 위한 도면으로서, TFT 어레이 기판(10)의 개략 단면 구성도이다.
도 10에 나타내는 구성에 있어서, 반사부 유전체막(17)의 막 두께 조정에 의 해서, 반사 표시 영역(R)에서의 액정층(50)에 대한 실효 전압을, 투과 표시 영역(T)에서의 실효 전압의 대략 절반으로 하는 경우, 띠형상 전극(9c)의 폭(w1)이 2㎛, 띠형상 전극(9c, 9c)의 간격(w2)이 2㎛이며, 반사부 유전체막(17)의 비유전률이 4일 때, 반사부 유전체막(17)의 막 두께(d)는 0.4㎛이다.
이와 같이 본 실시예의 액정 장치에 의하면, 반사 표시 영역(R)에만 선택적으로 반사부 유전체막(17)을 마련한 것에 의해, 투과 표시 영역(T)과 반사 표시 영역(R)의 전기 광학 특성을 일치시킬 수 있고, 따라서 투과 표시 영역(T)과 반사 표시 영역(R)의 면적비를 변경하는 경우에도, 전극의 구조를 변경하는 일 없이, 반사 공통 전극(19r)의 형성 영역, 및 반사부 유전체막(17)을 변경하는 것만으로 용이하게 대응할 수 있도록 되어 있다. 또한, 띠형상 전극(9c)의 폭을 변경해도, 반사 표시와 투과 표시의 전기 광학 특성의 차이에는 영향을 미치지 않기 때문에, 상기 띠형상 전극(9c)의 폭을 좁게 할 수 있고, 이에 따라 도트 영역의 개구율을 향상시켜, 밝은 표시를 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 실시예와 같이 FFS 방식의 전극 배치를 채용하면, 반사층인 반사 공통 전극(19r)을 TFT 어레이 기판(10) 쪽에 마련하고, 이러한 TFT 어레이 기판(10)을 백 라이트(90) 쪽(관찰자로부터 보아서 배면쪽)에 배치할 수 있으므로, TFT 어레이 기판(10) 상에 형성되는 주사선(3a)이나 데이터선(6a), 용량선(3b) 등의 금속 배선에 대해서 외광이 입사하는 것을 방지할 수 있어, 이들 금속 배선에 의해 외광이 난반사하여 표시의 시인성을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
(전자기기)
도 11은 본 발명에 따른 액정 장치를 표시부에 구비한 전자기기의 일례인 휴대 전화의 사시 구성도로서, 이 휴대 전화(1300)는 본 발명의 액정 장치를 작은 사이즈의 표시부(1301)로서 구비하고, 복수의 조작 버튼(1302), 수화구(1303), 및 송화구(1304)를 구비해서 구성되어 있다.
상기 실시예의 액정 장치는 상기 휴대 전화에 한정되지 않고, 전자 북, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 액정 텔레비전, 뷰파인더형 혹은 모니터 직시형의 비디오 테이프 레코더, 카 네비게이션 장치, 페이저, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 텔레비전 전화, POS 단말, 터치 패널을 구비한 기기 등의 화상 표시 수단으로서 적합하게 이용할 수 있으며, 모든 전자기기에 있어서도, 높은 휘도, 높은 콘트라스트, 넓은 시야각의 투과 표시 및 반사 표시를 얻을 수 있다.
이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상기 반사부 유전체막에 따라 부여되는 정전 용량에 의해서, 반사 표시 영역에서 액정층에 대해서 인가되는 실효적인 전압을 작게 할 수 있다. 따라서, 투과 표시 영역과 반사 표시 영역에서 동일한 전극 구성으로 하고, 그것들에게 동일 전압을 인가한 경우에도, 상기 반사부 유전체막의 비유전률이나 막 두께의 조정에 의해서, 반사 표시 영역의 액정층에 대한 실효 전압만을 용이하게 조정할 수 있으므로, 투과 표시와 반사 표시의 전기 광학 특성을 일치시킬 수 있다. 그 결과, 투과 표시와 반사 표시에서 화상의 시각적 품질이 상이한 것을 방지할 수 있어, 표시 품질이 우수한 액정 장치로 할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Claims (11)

  1. 액정층을 사이에 유지하여 대향 배치된 제 1 기판과 제 2 기판을 구비하고, 하나의 도트 영역 내에 반사 표시를 행하는 반사 표시 영역과 투과 표시를 행하는 투과 표시 영역이 마련된 반투과 반사형 액정 장치로서,
    상기 제 1 기판의 상기 액정층 쪽에, 상기 도트 영역 내의 상기 액정층에 대략 기판 평면 방향의 전계를 인가하는 제 1 전극과 제 2 전극이 마련되고,
    상기 반사 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에, 해당 반사 표시 영역에서의 양 전극 사이의 정전 용량을 상기 투과 표시 영역에서의 상기 정전 용량보다 작게 하는 반사부 유전체막이 마련되어 있는
    것을 특징으로 하는 액정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에 투과부 유전체막이 더 마련되어 있고,
    상기 반사부 유전체막을 포함하여 상기 반사 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에 마련된 유전체막의 비유전률이 상기 투과 표시 영역의 상기 제 1 전극 및/또는 제 2 전극 상에 마련된 유전체막의 비유전률보다 작은 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사부 유전체막은 해당 반사부 유전체막을 투과하는 광에 대해서 실질적으로 위상차를 부여하지 않는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사 표시 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압은 상기 투과 표시 영역에서 상기 액정층에 인가되는 전압의 대략 1/2인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 IPS 방식의 전극 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 FFS 방식의 전극 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사부 유전체막은 상기 제 1 기판 상에 형성된 오목부 내에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 오목부의 깊이는 상기 반사부 유전체막의 막 두께와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은, 기체(基體) 상에, 층간 절연막과, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 반사부 유전체막을 순서대로 적층하여 이루어지는 것이며,
    상기 오목부는 상기 층간 절연막의 표면에 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 액정 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 기판은, 기체 상에, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극과, 상기 반사부 유전체막을 순서대로 적층하여 이루어지는 것이며,
    상기 오목부는 상기 기체의 표면에 형성되어 있는
    것을 특징으로 하는 액정 장치.
  11. 청구항 1 또는 2에 기재된 액정 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자기기.
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