JP2006146271A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲光及びバックライト光の利用効率がよく、どんな光環境下でも優れた表示ができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 少なくとも２枚の基板間に液晶層が挾持され、液晶層に電圧を印加する一対の電極によって規定される複数の画素を備える液晶表示装置において、複数の画素内には、光の透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとが設けられており、それぞれの領域において光の透過効率の高い層７または反射効率の高い層８が画素電極６として機能し、透過効率の高い層７がＩＴＯであり、反射効率の高い層８がＡｌまたはＡｌ系合金である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透過表示領域と反射表示領域を備えた液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特長を生かして、ワードプロセッサやパーソナルコンピューターなどのＯＡ機器や、電子手帳等の携帯情報機器、あるいは、液晶モニターを備えたカメラ一体型ＶＴＲ等に広く用いられている。

また、上記液晶表示装置に搭載する液晶表示パネルはＣＲＴ（ブラウン管）やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示とは異なり自らは発光しないため、バックライトと呼ばれる蛍光管からなる照明装置をその背面または側方に設置して、バックライト光の透過量を液晶表示パネルで制御して画像表示を行なう所謂透過型液晶表示装置がよく用いられている。

しかしながら、透過型液晶表示装置では、通常バックライトが液晶表示装置の全消費電力のうち５０％以上を占めるため、バックライトを設けることで消費電力が増大してしまう。

よって、上記透過型液晶表示装置とは別途、戸外や常時携帯して使用する機械の多い携帯情報機器ではバックライトの代わりに一方基板に反射板を設置し、周囲光を反射板表面で反射させることにより表示を行なう反射型液晶表示装置が用いられている。

反射型液晶表示装置で用いられる表示モードには、現在透過型液晶表示装置で広く用いられているＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティク）モードといった偏光板を利用するものや、偏光板を用いないため明るい表示が実現できる相転移型ゲストホストモードも近年盛んに開発が行なわれている。

しかしながら、周囲光の反射光を利用する反射型液晶表示装置は、周囲光が暗い場合には視認性が極端に低下するという欠点を有する。一方、透過型液晶表示装置は、反射型液晶表示装置とは逆に周囲光が非常に明るい場合には、周囲光に比べて表示光が暗いため表示を観察できないという問題が発生し、表示を観察できるようにするにはバックライト光の強度を上げる必要があるため、バックライトによる液晶表示装置の消費電力の増大等の問題があった。

したがって、上記問題点を解消するために従来では特許文献１に示されるように、光の一部を透過し、また光の一部を反射する半透過反射膜を用いることにより、透過型表示と反射型表示の両方を一つの液晶表示装置にて実現する構成が開示されている。

図２８に上記半透過反射膜を用いた液晶表示装置を示す。液晶表示装置は、偏光板３０、位相差板３１、透明基板３２、ブラックマスク３３、対向電極３４、配向膜３５、液晶層３６、ＭＩＭ３７、画素電極３８、光源３９、反射膜４０から構成されている。

半透過反射膜である画素電極３８は、金属粒子を画素内一面にごく薄く堆積させるか、或いは、面内に微小な孔欠陥や凹入欠陥等が点在するよう形成されたものであり、光源３９からの光を、画素電極３８を透過させると共に自然光や室内照明光等の外光を画素電極３８で反射させることによって透過型表示機能と反射型表示機能とを同時に実現することができる。
特開平７−３３３５９８号公報

しかしながら、図２８に示された表示装置では以下のような不具合が生じる。まず、上述の半透過反射膜として金属粒子をごく薄く堆積させたものを用いた場合、金属粒子は吸収係数が大きな材料であるため入射光の内部吸収が大きく、また表示に利用されない吸収光が生じてしまい光の利用効率が悪いという問題を有していた。例えば、１００％の光が入射しても透過に３０％、反射に１５％の光しか利用することはできなかった。

他方、画素電極３８として面内に微小な孔欠陥や凹入欠陥等が点在する膜を用いた場合、膜の構造があまりにも複雑で製造においては緻密な設計条件が伴うため制御が困難であり、均一な特性の膜を製造することが困難であるという問題を有していた。言い換えれば、電気特性や光学特性の再現性が悪く、液晶表示装置として表示品位を制御することが極めて困難であった。

例えば、近年、液晶表示装置のスイッチング素子として一般に用いられている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を上記従来技術において採用しようとすれば、画素内に補助容量形成のための電極を、他の電極・配線材料によって形成することがあるが、上記従来技術のように画素電極として半透過反射膜を用いた場合にはさらに補助容量形成には不向きであるという不具合があった。さらに、絶縁層を介してこれらの配線や素子の一部を覆って画素電極を形成した場合でも、透過成分が共存しているため、開口率の向上には寄与しにくいという問題があった。また、ＭＩＭやＴＦＴ等、スイッチング素子の半導体層に光が入射すれば光励起電流が生じてしまうため、半透過反射膜を遮光層として使用したとしてもさらに対向基板側に遮光膜を設ける必要があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、透過型表示と反射型表示を一枚の基板で同時に実現する液晶表示装置において、従来の液晶表示装置よりも周囲光及びバックライト光の利用効率を向上させ、品質を安定化させると共に製造を簡単化した液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、少なくとも２枚の基板間に液晶層が挾持され、該液晶層に電圧を印加する一対の電極によって規定される複数の画素を備える液晶表示装置において、前記複数の画素内には、光の透過効率の高い領域と反射効率の高い領域とが設けられており、それぞれの前記領域において光の透過効率の高い層または反射効率の高い層が画素電極として機能し、前記透過効率の高い層がＩＴＯであり、前記反射効率の高い層がＡｌまたはＡｌ系合金であることを特徴とし、それにより上記課題が解決される。

前記反射効率の高い層の厚さは、０．０１乃至１．０μｍが適しており、１００ｎｍ以上であれば周囲光を効果的に反射させることができる。

前記複数の画素は、基板上に形成された複数のゲート配線と、該ゲート配線と直交するように配置された複数のソース配線と、によって包囲されることが好ましい。

前記反射効率の高い領域が、前記ゲート配線またはソース配線、またはスイッチング素子の何れかの一部分を被覆するものであることが好ましい。

前記透過効率または反射効率の高い層が、前記ゲート配線またはソース配線の何れかを構成する材料にて形成されていることが望ましい。

前記透過効率の高い層のみが画素電極として機能し、且つ、前記反射効率の高い層が前記透過効率の高い層とは電気的に絶縁されていてもよい。

さらに望ましくは、前記画素領域（液晶に電圧を印加する画素領域）に占める前記反射効率の高い領域の面積比率が１０〜９０％である。

以下に上記構成による作用について説明を行う。

本発明によれば、半透過反射膜よりも透過効率の高い領域及び反射効率の高い領域を各画素内に設け、それぞれの領域において透過効率の高い層または反射効率の高い層を画素として機能させるので、従来の半透過反射膜を用いた液晶表示装置のように、例えば迷光現象によって周囲光や照明光の利用効率が低下することがない。さらに、液晶層を１回通過する透過モードと、２回通過する反射モードでは、電気光学特性が異なる、そこで、本発明では、透過効率の高い領域と反射効率の高い領域とを明確に分離して存在させていることにより、例えば、透過効率の高い領域と反射効率の高い領域とで液晶層のセル厚を変えたり、印加電圧を変えたり、位相差板の種類を変えたりするなどして、両モードの調整を行い整合性をとることができる。したがって、周囲光の輝度がどの程度であっても反射型表示として、透過型表示として、或いはそれらの両用型として、常に良好な画像を表示することができる。また、バックライト光と周囲光の両者を同時に、効率よく表示に寄与させることができるので、常に強いバックライト光のみを利用する所謂、透過型液晶表示装置と比較して消費電力量を格段に減少させることが可能となる。

すなわち、従来の反射型液晶表示装置にあった、周囲光が暗い場合に視認性が極端に低下するという欠点と、従来の透過型液晶表示装置にあった、周囲光が非常に明るい場合に表示が見えにくくなる欠点を、本発明によって光の利用効率を高めながら同時に解決することができる。

また、半透過反射膜よりも透過効率の高い領域及び反射効率の高い領域を各画素内に設け、それぞれの領域において透過効率の高い層または反射効率の高い層を画素電極として機能させるので、周囲光の輝度がどの程度であっても反射型表示として、透過型表示として、或いはそれらの両用型として、常に良好な画像を表示することができる。また、バックライト光と周囲光の両者を同時に、効率よく表示に寄与させることができるので、常に強いバックライト光のみを利用する所謂、透過型液晶表示装置と比較して消費電力量を格段に減少させることが可能となる。

前記反射効率の高い領域が、ゲート配線またはソース配線、またはスイッチング素子の何れかの一部分を被覆するものであれば、この部分に入射した光をも表示に寄与させることが可能となり、その結果、画素の有効エリアを格段に向上することが可能となる。半透過反射膜を用いた上記従来技術の課題を解決するばかりか、一般の透過型液晶表示装置と比較しても画素開口率を向上させることができる。

透過効率の高い領域または反射効率の高い領域を構成する材料と、ソース配線またはゲート配線を構成する材料と同一であれば、液晶表示装置の製造プロセスが簡単になる。

透過効率の高い層のみで画素電極を構成すれば、例えば、透過効率の高い層と反射効率の高い層とが電気的に互いに接続されることにより一画素分の画素電極をなしている場合や、透過効率の高い層と反射効率の高い層のそれぞれ一部分が互いに重なり合うことにより一つの画素電極をなす場合等と比較して、画素電極に起因する不良発生を低減でき、良品率が向上する。

反射効率の高い領域の面積比率を１０〜９０％にすれば、周囲光が明るすぎて表示が霞んで見えにくくなるという従来の透過型液晶表示装置で生じていた問題と、また、周囲光強度が極めて弱い場合には全く観察ができなかったという従来の反射型液晶表示装置で生じていた問題の両方が解決され、周囲光がどのような状況であっても反射型表示として、透過型表示として、或いはその両用型として、最適な表示を行なうことが可能となる。

本発明の液晶表示装置によれば、半透過反射膜よりも透過効率の高い領域及び反射効率の高い領域を各画素内に設け、それぞれの領域において透過効率の高い層または反射効率の高い層を画素として機能させるので、従来の半透過反射膜を用いた液晶表示装置のように、例えば迷光現象によって周囲光や照明光の利用効率が低下することがなく、周囲光の輝度がどの程度であっても反射型表示として、透過型表示として、或いはそれらの両用型として、常に良好な画像を表示することができる。また、バックライト光と周囲光の両者を同時に、効率よく表示に寄与させることができるので、常にバックライト光のみを利用する所謂、透過型液晶表示装置と比較して消費電力量を格段に減少させることが可能となる。

すなわち、従来の反射型液晶表示装置にあった、周囲光が暗い場合に視認性が極端に低下するという欠点と、従来の透過型液晶表示装置にあった、周囲光が非常に明るい場合に表示が見えにくくなる欠点を、本発明によって光の利用効率を高めながら同時に解決することができる。

また、前記反射効率の高い領域が、ゲート配線またはソース配線、またはスイッチング素子の何れかの一部分を被覆すれば、この部分に入射した光をも表示に寄与させることが可能となり、その結果、画素の有効エリアを格段に向上することが可能となる。半透過反射膜を用いた上記従来技術の課題を解決するばかりか、一般の透過型液晶表示装置と比較しても画素開口率を向上させることができる。

また、透過効率の高い層のみで画素電極を構成すれば、例えば、透過効率の高い層と反射効率の高い層とが電気的に互いに接続されることにより一画素分の画素電極をなしている場合や、透過効率の高い層と反射効率の高い層のそれぞれ一部分が互いに重なり合うことにより一つの画素電極をなす場合等と比較して、画素電極に起因する不良発生を低減でき、良品率が向上する。

また、透過効率の高い領域または反射効率の高い領域を構成する材料と、ソース配線またはゲート配線を構成する材料と同一とすれば、液晶表示装置の製造プロセスが簡単になる。

さらに、反射効率の高い領域の面積比率を１０〜９０％にすれば、周囲光が明るすぎて表示が霞んで見えにくくなるという従来の透過型液晶表示装置で生じていた問題と、また、周囲光強度が極めて弱い場合には全く観察ができなかったという従来の反射型液晶表示装置で生じていた問題の両方が解決され、周囲光がどのような状況であっても反射型表示として、透過型表示として、或いはその両用型として、最適な表示を行なうことが可能となる。

（実施形態１）
本発明の実施形態１について図面に基づき以下に説明を行なう。図１は本実施形態の液晶表示装置におけるアクテイブマトリクス基板の部分平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

図１において、ガラスまたはプラスチック等からなる透明絶縁性基板上１に、複数のゲート配線２と複数のソース配線３が直交するように配設され、これらの包囲する領域が画素であり、前記配線の交差部近傍にはＴＦＴ４が設けられている。ＴＦＴ４のドレイン電極５には画素電極６が接続されている。この画素電極６が形成された部分は基板上方から観察したときに透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂの２つの領域からなるもので、本実施形態では前者の上面には透過効率の高い層としてＩＴＯ７（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、後者には反射効率の高い層としてＡｌまたはＡｌ系合金８がそれぞれ設けられ、それらが一体となって画素電極６をなしている。また、画素電極６は次段のゲート配線２ａ上にゲート絶縁膜９を介して重畳しているので、駆動時にはこの部分で液晶駆動時のための補助容量が生成される。

上記ＴＦＴ４は、ゲート配線２から分岐するゲート電極１０の上部に、ゲート絶縁膜９、半導体層１２（図２に示す）、チャネル保護層１３、ソース・ドレイン電極となるｎ⁺−Ｓｉ層１１が順に積層されてなる。

図示しないが、以上のようなアクティブマトリクス基板に配向膜を塗布し、これを透明電極及び配向膜を形成した対向基板と貼り合わせ、基板間に液晶を封入し、後方にバックライトを設置することにより本実施形態の液晶表示装置が完成する。

尚、液晶としては、黒色色素を混入したゲストホスト液晶ＺＬＩ２３２７（メルク社製）に、光学活性物質Ｓ−８１１（メルク社製）を０．５％混入したものを用いた。これ以外にも、液晶モードとしては、偏光板を液晶層の上下に配置させＥＣＢモードを用いることも可能である。さらに、カラー表示を所望とする場合には、赤・緑・青等の着色層からなるカラーフィルタを液晶層の前方に配置させることでこれを実現できる。

以下に、本実施形態のアクティブマトリクス基板の製造方法について説明を行なう。まず、絶縁性基板１上にＴａにてゲート配線２およびゲート電極１０を形成した後、基板全面にゲート絶縁膜９を成膜した。続いて、ゲート電極１０上に半導体層１２、チャネル保護層１３を形成した後、ソース・ドレイン電極としてｎ⁺−Ｓｉ層１１を形成した。

さらに、ソース配線３としてＩＴＯ層３ａ（下層）と金属層３ｂ（上層）とをそれぞれ、順にスパッタ法によって成膜した後、パターニングする。本実施形態では金属層３ｂとしてＴｉを用いた。

このように、ソース配線３を二層構造とすることにより、仮にソース配線３を構成する金属層３ｂの一部に膜の欠損があったとしてもＩＴＯ層３ａによって電気的に接続されるため、ソース配線３の断線不良を低減することが出来るという利点がある。

さらに、本実施形態の画素電極６のうち、ＩＴＯ７で形成された透過効率の高い領域Ａは、ソース配線３のＩＴＯ層３ａと同一材料、同一プロセスにて形成されている。反射効率の高い領域Ｂは、順にＭｏ１４とＡｌ８をスパッタ法により成膜した後、パターニングを行なった。Ａｌの厚みとしては、１５０ｎｍ以上であれば十分安定な反射効率（９０％程度）を得ることができるが、本実施形態ではＡｌの厚みを１５０ｎｍとし、反射効率が９０％となり、周囲光を効果的に反射させることができる。尚、反射効率の高い材料としては、ＡｌまたはＡｌ系合金の他、Ａｇ、ＴａやＷ等の金属を用いてもよい。

また、本実施形態では画素電極６としてＩＴＯ７とＡｌ８を用いたがこの限りではなく、例えばＡｌまたはＡｌ系合金の厚みをそれぞれ異ならせることで透過効率の高い領域と反射効率の高い領域を形成して、領域Ａ、Ｂにて用いてもよい。このような構成とすることで、異なる材料を用いる場合よりも製造プロセスを簡略化することができる。あるいは、上記ソース配線３の金属層３ｂと、領域Ｂを構成する高い反射効率を有する材料（本実施形態ではＡｌ８）とを同一材料とすることにより、従来の透過型液晶表示装置と同様の製造プロセスにて形成することが可能となる。

以上のように本実施形態では画素電極６として、反射効率の高い領域Ｂと透過効率の高い領域Ａとを設けているので、従来の半透過反射膜を用いた液晶表示装置と比較して周囲光や照明光をロスなく利用しながら透過型表示、反射型表示、或いはその両用型の表示が可能な液晶表示装置が実現される。

また、画素電極６として、画素内部の全域及び次段ゲート配線２ａ上部にＩＴＯがゲート絶縁膜９を介して重畳するよう形成されており、領域Ｂにおいて、ＩＴＯ７の上にＭｏ１４を介してＡｌ８が画素中央部に島状に形成されている。このように、ＩＴＯ７とＡｌ８とが電気的に接続されているので、二つの領域Ａ，Ｂは同一のＴＦＴ７によって同電圧を液晶に印加することになる。すなわち、電圧印加時に、同一画素内で液晶の配向状態が部分的に異なるために起こる、ディスクリネーションラインが発生するような不具合が生じない。

また、ＩＴＯ７とＡｌ８との間にＭｏ１４を介在させることにより、製造工程においてＩＴＯ７とＡｌ８とが電解液を介して接触することによる電食が生じるのを防ぐことができる。

また、本実施形態では領域Ａと領域Ｂの面積比率を６０：４０とすることにより、良好な表示特性を得ることができた。尚、面積比率はこの値に限定されることはなく、領域Ａ，Ｂの透過効率または反射効率、及び使用目的に応じて適宜変更してもよい。

本発明では、領域Ｂの面積比率は有効画素面積（領域Ａの面積と領域Ｂの面積とを合せた面積）に対して１０〜９０％であることが好ましい。この比率が１０％未満であるとき、すなわち透過効率の高い領域が画素に占める割合が高すぎると、外部光が明るすぎて表示が霞んでしまうという従来の透過型液晶表示装置で生じていたのと同じ問題が生じてしまう。反対に、領域Ｂの面積比率が９０％を超えてしまうと、周囲光だけでは表示を観察することができない程に周囲光が暗くなってしまった時にバックライトを点灯させて表示したとしても領域Ａの割合が低すぎて表示が見づらくなってしまう。

特に、主な使用環境が戸外である商品形態に搭載する場合にはバッテリ寿命を重視する必要があり、低消費電力化を優先させた、外部光を効率良く利用できるような設計としなければならない。したがって、反射効率の高い領域Ｂの割合は４０〜９０％であることが望ましい。ここで、領域Ｂの面積比率が４０％であると、反射型だけで表示できる環境が非常に限定され、バックライトを点灯しなければない時間が長くなるのでバッテリ寿命が短くなる。

また逆に、主な使用環境を屋内とする商品形態に搭載する場合にはバックライト光を効率良く利用するような設計とする。したがって、領域Ｂの割合は１０〜６０％が望ましい。領域Ｂの面積比率が６０％を超えてしまうと、バックライト光が透過する領域Ａの面積が小さく、バックライトの輝度を、例えば透過型液晶表示装置よりも著しく高くする必要があるため、消費電力が高くなりバックライトの利用効率が低下してしまう。

本発明の液晶表示装置をバッテリ駆動方式のビデオカメラに搭載したところ、周囲光がどのような明るさであっても、バックライトの輝度を調節することによって常に観察しやすい明るさに保つことができた。特に、晴天下、屋外にて使用した際にはバックライトを点灯しなくてよいので電力消費量は小さく、透過型液晶表示装置を搭載したものと比較してバッテリ使用時間を格段に延長することができた。

（実施形態２）
以下、実施形態２について図面に基づき以下に説明を行う。図３は本実施形態の液晶表示装置におけるアクテイブマトリクス基板の部分平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。

本実施形態は、画素電極が形成された部分を上方から観察したときに、透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとが、画素中央付近を境に分割されている形状となっている。

尚、図中の参照符号については上記実施形態１と同様の符号を用いた。また、画素やＴＦＴの構成及び製造プロセスに関しては上記実施形態１と同様である。

図３，４において、透過効率の高いＩＴＯ７が画素内の中央部付近より自段ゲートライン近傍にわたり設けられ、一部ＴＦＴ４のドレイン電極５に接続されている。また、反射効率の高いＡｌ８が画素中央部にてＭｏ１４を介して前記ＩＴＯ７に重畳し、ＩＴＯ７とは逆側の次段ゲート配線２方向へ延在すると共にゲート配線２上にゲート絶縁膜９を介して重畳している。

ここで、ＩＴＯ７とＡｌ８とはＭｏ１４を介して電気的に接続されるので、ＩＴＯ７とＡｌ８による電食が抑制される。また、Ａｌ８すなわち領域Ｂがゲート絶縁膜９を介して次段ゲート配線２に重畳されることにより、液晶駆動時の補助容量が形成されると共に、この部分の領域Ｂも表示に寄与することになるので従来の構成よりも画素の有効エリアが格段に向上する。

尚、開口率をさらに向上させるには、ＴＦＴ４またはソース配線３上に絶縁膜を介して上記Ａｌ８等の反射効率の高い膜を画素電極６として形成（ドレイン電極５に電気的に接続させる）すればよい。但しこの場合は、ＴＦＴ４またはソース配線３との間で寄生容量による画質劣化を最低限に抑えられるよう、絶縁膜の材料や絶縁膜として用いる材料やパターン設計を適宜考慮する必要がある。

（実施形態３）
以下、実施形態３について図面に基づき以下に説明を行う。図５は本実施形態の液晶表示装置におけるアクテイブマトリクス基板の部分平面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ断面図である。

本実施形態は、反射効率の高い領域Ｂの下層にゲート絶縁膜９を介してコモン配線１５が配設されている点で上記実施形態２と相違する。

尚、図中の参照符号については上記実施形態１，２と同様のものとする。また、画素やＴＦＴの構成及び製造プロセスに関しては特に説明がない限り上記実施形態１，２と同様である。

図５，６において、透過効率の高いＩＴＯ７が画素内の中央部付近より自段ゲート配線２近傍にわたり設けられ、ＴＦＴ４のドレイン電極５に接続されている。また、反射効率の高いＡｌ８が画素中央部にてＭｏ１４を介して前記ＩＴＯ７に重畳し、ＩＴＯ７とは逆側の次段ゲート配線２ａ近傍まで延在すると共に、下層のコモン配線１５とゲート絶縁膜９を介して重畳している。

ここで、ＩＴＯ７とＡｌ８とはＭｏ１４を介して電気的に接続されるのでＩＴＯ７とＡｌ８による電食が抑制される。また、Ａｌ８すなわち領域Ｂがゲート絶縁膜９を介してコモン配線１５に重畳されることにより、液晶駆動時の補助容量が形成されて良好な表示を行うことが可能となり、また、補助容量の形成にあたって開口率が低下する不具合も生じない。

尚、開口率をさらに向上させるには、ＴＦＴ４またはソース配線３上に絶縁膜を介して上記Ａｌ８等の反射効率の高い膜を画素電極６として形成（ドレイン電極に電気的に接続させる）すればよい。但しこの場合は、画素電極６とＴＦＴ４またはソース配線３との間で寄生容量が生じないよう、絶縁膜の膜厚や絶縁膜として用いる材料を適宜考慮する必要がある。例えば、ＩＴＯ７を形成した後に、基板全面に誘電率３．６程度の有機絶縁膜を厚み３μｍ程度に厚く堆積させ、続いてＡｌ８を画素内及びＴＦＴ４またはソース配線３上に重畳させるようにして形成し、Ａｌ８をドレイン電極５に電気的に接続させればよい。接続方法としてはドレイン電極５またはＩＴＯ７上にコンタクトホールを形成し、これを介して接続させる等の方法がある。

また、本実施形態では画素電極６の形成された部分を透過効率の高い領域と反射効率の高い領域の２つの領域にて分割したがこの限りではなく、３つ以上に分割するものであってもよい。すなわち、図７に示すように、画素電極６を透過効率及び反射効率の高い領域Ａ，Ｂと、さらにそれらとは透過効率または反射効率の異なる領域Ｃの３つの領域により分割されていたとしてもよい。

（実施形態４）
以下、実施形態４について図面に基づき以下に説明を行う。図８は本実施形態の液晶表示装置におけるアクテイブマトリクス基板の部分平面図であり、図９（ａ）〜（ｄ）は本実施形態の液晶表示装置の製造方法であり、図８のＤ−Ｄ断面に相当する。

本実施形態は、反射効率の高い領域Ｂにおいて、ソース配線と同じ材料で反射効率の高い層を形成するものである。尚、図中の参照符号については上記実施形態１〜３と同様の符号を用いた。また、画素やＴＦＴの構成及び製造プロセスに関しては特に説明がない限り上記実施形態１〜３と同様である。

本実施形態の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を上方から観察すると、図８に示すように、画素内中央部に透過効率の高い領域Ａが設けられ、それを囲うような帯状の領域Ｂが設けられている。領域Ｂの外郭は、ゲート配線とソース配線の縁に沿った四角形となっている。領域Ｂにはソース配線材料と同一材料によって形成された反射効率の高い層が設けられることにより、反射効率が高くなっている。

この製造方法を以下に説明する。図９（ａ）に示すように、絶縁性基板１上にゲート配線（図示せず）及びゲート電極１０、ゲート絶縁膜９、半導体層１２、チャネル保護層１３、ソース・ドレイン電極となるｎ⁺−Ｓｉ層１１を順に形成する。さらに、ソース配線（図８に示す）を構成する導電膜４１をスパッタ法によって堆積させる。

続いて図９（ｂ）に示すように、上記導電膜４１をパターニングすることにより反射効率の高い層４２、ドレイン−画素電極接続層４３、及びソース配線３を形成する。この反射効率の高い層４２が形成された部分が上記領域Ｂに相当する。さらに、図９（ｃ）に示すように、層間絶縁膜４４を形成し、続いて層間絶縁膜４４を貫通するコンタクトホール４５を形成する。

次に、図９（ｄ）に示すように、透過効率の高い層４６としてＩＴＯを各画素内全域に形成した。尚、透過効率の高い層４６としてはＩＴＯでなくとも透過効率の高い材料であれば構わない。また透過効率の高い層４６は層間絶縁膜４４を貫くコンタクトホール４５を介して上記接続層４３に接続されることにより、ドレイン電極５と電気的に接続されている。さらに、透過効率の高い層４６は液晶層に対して電圧を印加するための画素電極として機能し、領域Ａ，Ｂの何れの液晶層にも上記透過効率の高い層４６により電圧が印加されている。よって、画素電極を領域Ａの透過効率の高い層と領域Ｂの反射効率の高い層とで形成する場合に比べて、本実施形態では、画素電極を透過効率の高い層４６のみで形成しているので、透過型液晶表示装置と比べて、プロセス数の増加が無く、反射効率の高い領域を形成することができ、しかも画素電極の形成不良が起りにくいという利点がある。

（実施形態５）
以下、実施形態５について図面に基づき以下に説明を行う。図１０は本実施形態の液晶表示装置におけるアクテイブマトリクス基板の部分平面図であり、図１１（ａ）〜（ｄ）は本実施形態の液晶表示装置の製造方法であり、図１０のＥ−Ｅ断面に相当する。

本実施形態は、反射効率の高い領域Ｂ（図１０の斜線部）において、ゲート配線と同じ材料で反射効率の高い層を形成するものである。尚、図中の参照符号については上記実施形態１〜４と同様の符号を用いた。また、画素やＴＦＴの構成及び製造プロセスに関しては特に説明がない限り上記実施形態１〜４と同様である。

図１０において、本実施形態の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を上方から観察すると、画素内中央部に透過効率の高い領域Ａが四角形に設けられ、それを囲うような帯状の領域Ｂが設けられている。領域Ｂの外郭は、ゲート配線とソース配線の縁に沿った四角形となっている。領域Ｂにはゲート配線材料と同一材料によって形成された反射効率の高い層が設けられることにより、反射効率が高くなっている。

この液晶表示装置の製造方法を以下に説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、絶縁性基板１上に導電膜を堆積させる。続いて、この導電膜をパターニングすることによりゲート電極１０、ゲート配線（図１０に示す）及び反射効率の高い層４２を形成する。この反射効率の高い層４２が形成された部分が上記領域Ｂに相当する。

次に、図１１（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜９、半導体層１２、チャネル保護層１３、ソース・ドレイン電極となるｎ⁺−Ｓｉ層１１を順に形成する。さらに、ソース配線３の一部となる金属層３ｂと、ドレイン−画素電極接続層４３を同一プロセスにて形成する。接続層４３はＴＦＴ４のドレイン電極５に一部重畳している。

さらに図１１（ｃ）に示すように、ＩＴＯをスパッタ法によって成膜し、透過効率の高い層４６及びソース配線３の一部となるＩＴＯ層３ａとしてパターニングする。透過効率の高い層４６としては各画素内全域に形成し、ＩＴＯ層３ａとしては前記金属層３ｂ上に金属層３ｂと同一形状となるようパターニングする。また、透過効率の高い層４６は上記接続層４３に一部重畳することによりＴＦＴ４に電気的に接続されている。

次に図１１（ｄ）に示すように、パシベーション膜４７を形成しパターニングする。

このように、画素内中央部に透過効率の高い領域Ａが設けられ、ソース配線の縁に沿って帯状の反射効率の高い領域Ｂが設けられている。この場合、ソース配線のＩＴＯ層３ａと画素領域の一部である反射効率の高い層４２とが別層に存在するので、それとは領域Ａ，Ｂが逆のパターンとなっている場合（中央部が反射効率の高い領域になっている場合）と比較して、ＩＴＯ層３ａと反射効率の高い層４２とのリークを防止するための間隔をより狭くすることが可能となるため、画素電極の開口率を向上させることができる。

また、本実施形態では上記実施形態４と同様に、一種類の電極（透過効率の高い層４６）のみで画素電極を形成しているので、画素電極を二種類の電極で形成するよりも不良発生が少なく、効率良く製造することができる。

尚、本実施形態ではソース配線３として金属層３ｂとＩＴＯ層３ａとの二層構造としているため、仮に金属層３ｂの一部に膜の欠損があったとしてもＩＴＯ層３ａによって電気的に接続されるためソース配線３の断線を少なくすることが出来るという利点がある。

（実施形態６）
以下、実施形態６について図面に基づき以下に説明を行う。図１２は本実施形態の液晶表示装置におけるアクテイブマトリクス基板の部分平面図であり、図１３（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の液晶表示装置の製造方法であり、図１２のＦ−Ｆ断面に相当する。

本実施形態は、ゲート配線またはソース配線上に絶縁膜を介して画素電極を形成することにより、有効画素面積（実質的に画素として機能する面積）を向上させることを可能とするものである。尚、図中の参照符号については上記実施形態１〜５と同様の符号を用いた。また、画素やＴＦＴの構成及び製造プロセスに関しては特に説明がない限り上記実施形態１〜５と同様である。

まず、図１２において、本実施形態の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を上方から観察すると、画素内中央部に透過効率の高い領域Ａが設けられ、それを囲うよう帯状に反射効率の高い領域Ｂ（図１２の斜線部）が設けられている。透過効率の高い層からなる画素電極はゲート配線及びソース配線上に層間絶縁膜を介して重畳しており、ゲート配線２及びソース配線３上の液晶層にも電圧が印加されるので、上記実施形態と比較して有効画素面積を拡大することが可能となる。この構成では、領域Ｂにおける反射効率の高い層としてはゲート配線２、ソース配線３が機能する。

この製造方法を以下に説明する。図１３（ａ）に示すように、絶縁性基板１上にゲート電極１０及びゲート配線２（図１２に示す）、ゲート絶縁膜９、半導体層１２、チャネル保護層１３、ソース・ドレイン電極となるｎ⁺−Ｓｉ層１１、ソース配線３を順に形成する。尚、ここで形成するゲート配線２またはソース配線３のうち、少なくとも後の工程において画素電極となる光透過層と重畳させる方については、反射効率の高い材料を用いることが好ましい。

次に、図１３（ｂ）に示すように、層間絶縁膜４４を形成し、続いて層間絶縁膜４４を貫通するコンタクトホール４５を形成する。続いて、図１３（ｃ）に示すように、ＩＴＯ等の透過効率の高い材料からなる透過効率の高い層４６をスパッタ法によって形成しパターニングする。この透過効率の高い層４６は層間絶縁膜４４を貫くコンタクトホール４５を介してＴＦＴ４のドレイン電極５と接続されている接続層４３と接続される。ここで、透過効率の高い層４６はゲート配線２、ソース配線３の少なくとも一方に重なるようにパターニングすることで、透過効率の高い層４６と層間絶縁膜４４を介して重なり合うゲート配線２またはソース配線３を、反射効率の高い層として利用できる。

尚、この構成では透過効率の高い層４６とゲート配線２、ソース配線３の間で発生する容量によりクロストーク等の画質劣化が発生しないよう、パネル設計を行なうことが必要となる。

このように本実施形態では、画素内中央部に透過効率の高い領域Ａが設けられ、ゲート配線またはソース配線の縁に沿って反射効率の高い領域Ｂが形成されている場合に、新たに反射効率の高い領域を設置する必要がなくプロセスの短縮を図ることができる。

（実施形態７）
以下、実施形態７について図面に基づき以下に説明を行う。図１４は本実施形態の液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板の部分平面図であり、図１５（ａ）〜（ｃ）及び図１６（ａ）〜（ｃ）は本実施形態の液晶表示装置の製造方法を示す断面図であり、図１４のＧ−Ｇ断面に相当する。

図１４に示すように、画素中央部に透過効率の高い領域Ａが設けられ、それをソース配線３の縁に沿って帯状の反射効率の高い領域Ｂ（図中斜線部）が設けられている。

この領域Ｂにおいては、絶縁性基板１の上にランダムに形成した高さの高い凸部（図１６の５３ａに示す）及び高さの低い凸部（図１６の５３ｂに示す）と、これらの凸部の上に形成された高分子樹脂（図１６の５４に示す）とが存在し、さらにこれを覆うように反射効率の高い層（図１６の４２に示す）が形成されている。これにより、領域Ｂの表面層である反射効率の高い層はその表面が連続する波状となっており、コンタクトホール４５及び下地電極（図示せず）を介してドレイン電極５と電気的に接続されている。

次に、この液晶表示装置の製造方法を図１５（ａ）〜（ｃ）及び図１６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。まず、図１５（ａ）に示すように、絶縁性基板１の上にはＣｒ，Ｔａ等からなる複数のゲート配線２（図１４に示す）と、このゲート配線２から分岐したゲート電極１０とを形成する。

そして、これらのゲート配線２及びゲート電極１０とを覆って、絶縁性基板１上の全面に、ＳｉＮｘ，ＳｉＯｘ等からなるゲート絶縁膜９を形成し、ゲート電極１０の上方のゲート絶縁膜９上には、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）や多結晶シリコン、ＣｄＳｅ等からなる半導体層１２を形成する。そして、この半導体層１２の両端部には、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）等からなるコンタクト層４８をチャネル保護層１３上で離間して形成する。

このコンタクト層４８のうち、一方側上にはＴｉ，Ｍｏ，Ａｌ等からなるソース電極４９を重畳形成し、他方側上にはソース電極４９と同様にＴｉ，Ｍｏ，Ａｌ等からなるドレイン電極５を重畳形成する。尚、本実施形態７では、絶縁性基板１としては、例えばコーニング社製、商品名７０５９である厚さ１．１ｍｍのガラス板を用いることができる。

次に、図１５（ｂ）に示すように、スパッタ法を用いて導電膜を成膜しパターニングすることによってソース配線の一部となる金属層３ｂと同時に下地電極５０を形成する。このとき下地電極５０を、図示していないがその一部を次段のゲート配線２とゲート絶縁膜９を介して重なるような構成とすることにより、補助容量を形成することができる。

尚、このとき、補助容量を形成するゲート配線上の領域に反射効率の高い層を重ねるか、或いは、ゲート配線自体の反射効率を高くする等して、画素領域（領域Ｂ）とすることにより、開口率をさらに向上させることができる。

続いて、図１５（ｃ）に示すように、上記金属層３ｂと併せてソース配線３を構成するＩＴＯ層３ａをスパッタ法によって成膜、パターニングした。本実施形態７においては、ソース配線３を構成する層を金属層３ｂとＩＴＯ層３ａとの二層構造とした。この構造には、仮にソース配線３を構成する金属層３ｂの一部に膜の欠陥があったとしても、ＩＴＯ層３ａによって電気的に接続されるためソース配線３の断線を少なくすることができるという利点がある。

さらに、この工程においてはこのＩＴＯ層３ａの形成と同時に画素電極を構成する透過効率の高い層４６をパターニングした。このようにすることで、画素電極として透過効率の高い層４６をソース配線３の形成と同時に作り込むことができる。

次に、図１６（ａ）に示すように、感光性樹脂からなるレジスト膜５２を成膜及びパターニングし、熱処理等を施して角落としすることにより、その一部を断面が略円形状の高さの高い凸部５３ａおよび高さの低い凸部５３ｂとして領域Ｂに相当する部分に形成する。このとき、透過効率の高い層４６の上には、液晶層に効率良く電圧を印加するために凸部５３ａおよび５３ｂを形成しない方が好ましいが、たとえ形成したとしてもそれが透明であれば、光学的には大きな影響を与えることはない。

次に、図１６（ｂ）に示すように、凸部５３ａおよび５３ｂに沿って、高分子膜５４を形成する。この工程により領域Ｂにおける凹凸表面を平坦部の少ないさらに滑らかな形状とすることができる。但し、製造条件を変更することで、この工程を省略することも可能である。

続いて、図１６（ｃ）に示すように、上述した高分子膜５４の上の所定箇所に、画素電極としてのＡｌからなる反射効率の高い層４２を、例えばスパッタリング法により形成した。反射効率の高い層４２として使用するのに適した材料としては、ＡｌやＡｌ合金の他に、例えば反射効率の高いＴａ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｇなどを挙げることができ、反射効率の高い層４２の厚さとしては、０．０１〜１．０μｍ程度が適している。

以上のように本実施形態によれば、画素内中央部に透過効率の高い領域Ａが形成され反射効率の高い領域Ｂがソース配線に沿うように形成されている。このような形状は、ソース配線のＩＴＯ層３ａと画素領域の一部である反射効率の高い層４２とが別層に存在するので、逆パターン（中央部が反射効率の高い領域になっている場合）と比較して、これらがリークするのを防止するために設ける間隔を狭くでき、画素電極の開口率を向上させることができる。

尚、本実施形態では反射光を広範囲に散乱させるために反射効率の高い層４２の表面を滑らかな凹凸構造としたが、別に散乱シートを併用する場合は、レジスト膜５２により凹凸を形成せず、反射効率の高い層４２の表面を平坦としてもよい。いずれの場合でも、画素電極を構成する反射効率の高い層４２と透過効率の高い層４６とが、第三の物質（例えば、樹脂、Ｍｏなどの金属等）を間に介した別層として存在することで、透過効率の高い層の材料として特にＩＴＯ、領域Ｂのパターンに相当する反射効率の高い層の材料としてＡｌやその合金をそれぞれ使用した場合に、Ａｌのエッチング工程で発生しやすい電食反応によって生じるＡｌのパターニング不良を低減させることが可能である。

（実施形態８）
以下、実施形態８について図面に基づき説明を行なう。図１７は実施形態８の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の一画素部分の平面図である。また図１８は本実施形態の液晶表示装置の断面構造を示す図であって、図１７のＨ−Ｈ断面に相当する。

図１７及び図１８において、アクティブマトリクス基板には、画素電極６がマトリクス状に設けられており、画素電極６の周囲を通り互いに直交差するように、走査信号を供給するためのゲート配線２と、表示信号を供給するためのソース配線３が設けられている。ゲート配線２とソース配線３は、その一部が画素電極６の外周部分と層間絶縁膜４４を介して重なっている。また、ゲート配線２及びソース配線３は金属膜で形成されている。

また、ゲート配線２とソース配線３の交差部付近に、画素電極６に表示信号を供給するためのスイッチング素子としてのＴＦＴ４が設けられている。このＴＦＴ４のゲート電極１０にはゲート配線２が接続され、ゲート電極１０に入力される信号によってＴＦＴ４が駆動制御される。また、ＴＦＴ４のソース電極４９にはソース配線３が接続され、ソース電極４９にデータ信号が入力される。更に、ＴＦＴ４のドレイン電極５には接続電極５５が接続され、更にコンタクトホール４５を介して画素電極６と電気的に接続される。

接続電極５５は、ゲート絶縁膜９を介して、コモン配線１５との間に補助容量を形成している。コモン配線１５は、金属膜で形成され、図示しない配線によって対向基板５６に形成された対向電極に接続されている。コモン配線１５はゲート配線２と同一工程で形成されるとプロセスを短縮することができる。

画素電極６は、ＡｌまたはＡｌ系合金からなる反射効率の高い層４２とＩＴＯからなる透過効率の高い層４６とによって形成されている。この画素電極６を上面から観察すると透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂ（図１７の斜線部に相当）とからなっている。但し、反射効率の高い層４２としては、他の実施形態と同様、Ｔａ等の反射効率の高い導電性を有する金属層等であっても構わない。

ここで、領域Ｂは、ゲート配線２、ソース配線３、ＴＦＴ４及びコモン配線１５等、バックライト光が透過しないような遮光性の電極や配線部の一部分を覆うように設計している。この構造により、領域Ａとして利用できない領域を、反射効率の高い領域Ｂとして利用することができるので、開口率を向上させることができる。また、領域Ａは領域Ｂに包囲されるように形成されている。

以上のように本実施形態８のアクティブマトリクス基板が構成され、以下のようにして製造することができる。

まず、ガラス等の透明な絶縁性基板１上にゲート電極１０、ゲート配線２、コモン配線１５、ゲート絶縁膜９、半導体層１２、チャネル保護層１３、ソース電極４９及びドレイン電極５を順次成膜して形成する。次にソース配線３及び接続電極５５を構成する透明導電膜と金属膜をスパッタ法により積層形成して所定形状にパターニングする。

ソース配線３はＩＴＯ層３ａと金属層３ｂの二層構造であって、金属層３ｂの一部に断線等の欠損があったとしてもＩＴＯ層３ａによって電気的に接続されるためソース配線３の断線を少なくすることができる。

更にその上に層間絶縁膜４４として感光性アクリル樹脂をスピン塗布法により３μｍの膜厚で形成する。アクリル樹脂を所望のパターンにしたがって露光し、アルカリ性の溶液によって現像処理する。これにより露光された部分のみがアルカリ性の溶液によってエッチングされ、層間絶縁膜４４を貫通するコンタクトホール４５を形成する。このアルカリ現像によるコンタクトホール４５の形成においては、コンタクトホール４５のテーパ形状も良好なものであった。

この様に層間絶縁膜４４として感光性アクリル樹脂を用いることより、薄膜の形成をスピン塗布法によって形成することができるので数μｍという膜厚の薄膜を容易に形成することができ、層間絶縁膜４４のパターニングにはフォトレジストの塗布工程が不要となる等、生産性の点で有利である。

また、本実施形態において用いたアクリル樹脂は着色されており、パターニング後に全面に露光処理を施すことによって透明化することができる。尚、上記透明化処理は化学的にも行うことが可能であり、それを用いても良いことは言うまでもない。

その後、画素電極６の透過効率の高い層４６となるＩＴＯをスパッタ法により成膜しパターニングする。これにより画素電極６である透過効率の高い層４６は、層間絶縁膜４４を貫くコンタクトホール４５を介して接続電極５５と電気的に接続される。

次にゲート配線２、ソース配線３、ＴＦＴ４及びコモン配線１５と重なるよう、透過効率の高い層４６の上に領域Ｂに対応するＡｌまたはＡｌ系合金からなる反射効率の高い層４２を形成し、両層を電気的に接続する。隣接する画素電極６の間は電気的に接続されないようにゲート配線２及びソース配線３上で離間する。

このようにして本実施形態のアクティブマトリクス基板を製造することができる。また、図１８のように、このアクティブマトリクス基板と対向基板５６とを貼り合せ、これらの間隙に液晶を封入することにより液晶表示装置が完成する。

以上のように、本実施形態８の液晶表示装置では、ＴＦＴ４、ゲート配線２及びソース電極３上に画素電極６の領域Ｂに対応する部分に反射効率の高い層４２を設けており、ＴＦＴ４への光の入射を防止し、ドメインやディスクリネーションライン等の表示領域内の光漏れが発生しやすいゲート配線、ソース配線及びコモン配線上の画素電極を遮光するための遮光膜を設ける必要がなく、従来では遮光膜を設けて遮光していたために表示領域として用いることができなかった領域を、画素電極の表示領域として用いることができるため、液晶パネルの表示領域を有効に使用することができる。

また、ゲート配線やソース配線が金属膜で形成されている場合、これらの配線は、従来、透過型表示装置ではバックライト光を遮断してしまい表示領域として利用することはできなかったが、本実施形態では、画素中心部に透過効率の高い領域Ａが設けられ（本実施形態では二か所）、それを囲うように帯状の反射効率の高い領域Ｂが設けられている。したがって、ゲート配線やソース配線やコモン配線やスイッチング素子の上方に反射効率の高い領域Ｂを形成し、これを画素電極の反射領域として用いることができるため、その逆のパターンの場合（領域Ａが領域Ｂを囲むパターンになっている場合）よりも画素電極の開口率を向上させることができる。

尚、図１９に示すように接続電極５５を斜線で示す領域Ｂ内に設けることにより、領域Ａでの透過光の輝度の低下を抑えることができる。

（実施形態９）
以下、実施形態９について図面に基づき説明を行なう。図２０は本実施形態の単純マトリクス型の液晶表示装置における基板の部分平面図であり、図２０（ｂ）および図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

図２０において、ガラスまたはプラスチック等からなる一対の透明絶縁性基板上に、複数のストライプ状の電極２０がそれぞれ直交するように配設され、これらの交差する領域が画素６となっている。この画素６が形成された部分は、基板上方から観察したときに、透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂの２つの領域からなるもので、本実施形態では、画素中央部に透過効率の高い層としてのＩＴＯ７（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が設けられ、その周囲を覆って反射効率の高い層としてのＡｌとＭｏとの２層構造からなる層８が設けられ、それらが一体となって画素６をなしている。

そして、図示しないが、以上のような基板上に配向膜を塗布し、これら一対の基板をストライプ状の電極２０が直交差するように貼り合わせ、これらの基板間に液晶を封入し、後方にバックライトを設置することにより本実施形態の液晶表示装置が完成する。なお、カラー表示を所望とする場合には、赤・緑・青等の着色層からなるカラーフィルタを液晶層の前方に配置させることでこれを実現できる。

以下に、図２０（ａ）〜（ｃ）を用いて、本実施形態の単純マトリクス型の液晶表示装置の製造方法について簡単に説明を行なう。図２０に示すように、絶縁性基板１上にストライプ状の電極２０としてＩＴＯ層３ａ（下層）と金属層３ｂ（上層）とをそれぞれ、順にスパッタ法によって成膜した後、パターニングする。本実施形態では電極２０としてＩＴＯ７とＡｌ８を用いて透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとを形成した。

また、Ａｌの厚みとしては、１００ｎｍ以上であれば十分安定な反射効率（９０％程度）を得ることができるが、本実施形態ではＡｌの厚みを１００ｎｍ、Ｍｏの厚みを５０ｎｍとし、反射効率が９０％となり、周囲光を効果的に反射させることができる。尚、反射効率の高い材料としては、ＡｌまたはＡｌ系合金の他、Ａｇ、ＴａやＷ等の金属を用いてもよい。

以上のように本実施形態ではストライプ状の電極２０として、反射効率の高い領域Ｂと透過効率の高い領域Ａとを設けているので、従来の半透過反射膜を用いた液晶表示装置と比較して周囲光や照明光をロスなく利用しながら透過型表示、反射型表示、或いはその両用型の表示が可能な液晶表示装置が実現される。

なお、図２０（ｂ）では、電極２０として、画素６内部にＡｌがＩＴＯに重畳するよう形成されており、ＩＴＯが画素中央部に形成されている。このように、ＩＴＯとＡｌとが電気的に接続されているので、電圧印加時に同一画素内で液晶の配向状態が部分的に異なるために起こるディスクリネーションラインが発生するような不具合が生じない。

また、図２０（ｃ）に示す基板を使用して、対向電極２２の形成された対向基板２３により液晶表示装置を作製した場合、図２１に示すように、透過効率の高い領域Ａに対応する液晶層２４のセル厚ｄｔ、反射効率の高い領域Ｂに対応する液晶層２４のセル厚ｄｒが絶縁層の分だけ異なる。これを利用して、両モードの光学特性の整合性をとることができる。例えば、ｄｔ＞ｄｒとなるように、液晶表示装置を作成した場合、両モードの光路長を近づけることができるので、良好な表示が得られる。さらに、ｄｔ＝２ｄｒとなるように、絶縁層の膜厚や両基板を指示するスペーサで調整しながら液晶表示装置を作成した場合には、電圧の供給状態が同じであると、両者の電気光学特性の整合性が一層良くなり、明るさ、コントラストが両モードで揃うため、より良好な表示が得られる。

ここで、透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとを設けた対角８．４インチの液晶表示装置を作製し、バックライトからの光による透過光と外光による反射光との６４階調表示の特性評価を行った結果を図２２に示す。なお、外光による透過光の測定はトプコン製のＢＭ−５で、外光による反射光の測定は大塚電子製のＬＣＤ−５０００を用いて行った。また、このとき、トプコン製のＢＭ−５ではバックライトを光源とし、大塚電子製のＬＣＤ−５０００では外光光源として積分球を用い、光の取り込み角は液晶表示装置の基板面に対して垂直になるように測定を行った。

この液晶表示装置は、画素に対して透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとの比率を約４対６にして構成し、透過効率の高い領域ＡをＩＴＯ、反射効率の高い領域ＢをＡｌにより形成した。また、透過効率の高い領域Ａのセル厚が約５．５μｍであるのに対して、反射効率の高い領域Ｂのセル厚は約３μｍに設定した。これは、バックライトからの光による透過光の光路長と外光による反射光の光路長をできるだけ合わせるためである。透過効率の高い領域Ａは、図２２に示すように、バックライトからの光による透過光と外光による反射光の６４階調表示の透過率・反射率はほぼ一致しており、バックライトからの光による透過光と外光による反射光との両方を同時に利用して表示するときにも十分な表示品位が得られる。このときのコントラスト比は、バックライトからの光による透過光において約２００、外光による反射光において約２５が得られた。

図２３に、従来の対角８．４インチの透過型の液晶表示装置の色再現性を示し、図２４に、本実施形態における対角８．４インチの透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとを設けた液晶表示装置の色再現性を示す。図２３に示すように、従来の液晶表示装置は、外光のパネル照度が８００（ｌｘ）、１７００（ｌｘ）と増加するにつれて色再現範囲は著しく低下する。しかしながら、図２４に示すように、本実施形態における液晶表示装置は、外光のパネル照度が８００（ｌｘ）、１７００（ｌｘ）と増加しても色再現範囲の低下はほとんど発生していない。これは、従来の液晶表示装置は、外光の液晶表示装置表面での表面反射や遮光用のブラックマスク・バスラインなどからの反射光によりコントラストが低下するためである。これに対して、本実施形態における液晶表示装置は、外光を用いて反射領域で表示を行うため、従来の液晶表示装置で発生していたコントラストの低下は、どれだけ外光が強くなっても反射領域でのコントラスト低下にはならない。そのため、本実施形態における透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとを設けた液晶表示装置は、外光のパネル照度がどれだけ増加しても色再現範囲の低下はほとんど発生せず、どのような環境下においても視認性の高い表示を行うことが可能となっている。

本実施形態のように、透過効率の高い領域と反射効率の高い領域とを設けた液晶表示装置は、使用者の都合で画面の向きを変えたり見やすい環境のところへ移動して作業をするということができないような商品に搭載すれば特に効果的である。

なお、このような本実施形態における液晶表示装置の特徴点に関し、上述した実施形態７で説明した図１６（ｃ）に示した基板を使用して液晶表示装置を作製した場合でも同様の効果が得られる。

さらに、本実施形態では領域Ａと領域Ｂとの面積比率を６０：４０とすることによっても、良好な表示特性を得ることができた。尚、面積比率はこの値に限定されることはなく、領域Ａ、Ｂの透過効率または反射効率、及び使用目的に応じて適宜変更してもよい。

本発明では、領域Ｂの面積比率は有効画素面積（領域Ａの面積と領域Ｂの面積とを合せた面積）に対して１０〜９０％であることが好ましい。この比率が１０％未満であるとき、すなわち透過効率の高い領域が画素に占める割合が高すぎると、外部光が明るすぎて表示が霞んでしまうという従来の透過型液晶表示装置で生じていたのと同じ問題が生じてしまう。反対に、領域Ｂの面積比率が９０％を超えてしまうと、周囲光だけでは表示を観察することができない程に周囲光が暗くなってしまった時にバックライトを点灯させて表示したとしても領域Ａの割合が低すぎて表示が見づらくなってしまう。

特に、主な使用環境が戸外である商品形態に搭載する場合にはバッテリ寿命を重視する必要があり、低消費電力化を優先させた、外部光を効率良く利用できるような設計としなければならない。したがって、反射効率の高い領域Ｂの割合は４０〜９０％であることが望ましい。ここで、領域Ｂの面積比率が４０％であると、反射型だけで表示できる環境が非常に限定され、バックライトを点灯しなければない時間が長くなるのでバッテリ寿命が短くなる。

また逆に、主な使用環境を屋内とする商品形態に搭載する場合にはバックライト光を効率良く利用するような設計とする。したがって、領域Ｂの割合は１０〜６０％が望ましい。領域Ｂの面積比率が６０％を超えてしまうと、バックライト光が透過する領域Ａの面積が小さく、バックライトの輝度を、例えば透過型液晶表示装置よりも著しく高くする必要があるため、消費電力が高くなりバックライトの利用効率が低下してしまう。

なお、上述した実施形態では、基板を上方から観察した場合に、画素内中央部に透過効率の高い領域Ａが設けられ、それを囲うように反射効率の高い領域Ｂが設けられているような構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図２５（ａ）〜（ｃ）に示すように、画素内中央部に反射効率の高い領域Ｂが設けられ、それを囲うような透過効率の高い領域Ａが設けられているような構成であっても構わない。このような単純マトリクス型の液晶表示装置についても、上述した実施形態と同様の手法により製造することが可能である。

（実施形態１０）
以下、実施形態１０について図面に基づき以下に説明を行う。図２６（ａ）は本実施形態の単純マトリクス型の液晶表示装置における基板の部分平面図であり、図２６（ｂ）および図２６（ｃ）は図２６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

本実施形態は、ストライプ状の電極２０が形成された部分を上方から観察したときに、透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとが、画素中央付近を境に分割されている形状となっている。尚、図中の参照符号については上記実施形態９と同様のものとする。また、画素の構成及び製造プロセスに関しても特に説明がない限り上記実施形態９と同様である。

図２６に示すように、本実施形態では、透過効率の高いＩＴＯ７が画素内の中央部付近より分割されて設けられ、また、ＡｌとＭｏとの２層構造からなる層８が画素中央部にて前記ＩＴＯ７に重畳し、ＩＴＯ７とは逆側に分割されて設けられている。

このように本実施形態ではストライプ状の電極２０として、透過効率の高い領域Ｂと透過効率の高い領域Ａとを設けているので、従来の半透過反射膜を用いた液晶表示装置と比較して周囲光や照明光をロスなく利用しながら透過型表示、反射型表示、或いはその両用型の表示が可能な液晶表示装置が実現される。

なお、図２６（ｂ）では、電極２０として、画素６内の中央部付近より分割されてＡｌがＩＴＯに重畳するよう形成されており、ＩＴＯが画素６全面に形成されている。また、図２６（ｃ）では、ＩＴＯとＡｌとが画素６内の中央部付近において一部重畳して分割形成されている。

なお、上述した実施形態では、ストライプ状の電極２０が形成された部分を上方から観察したときに、透過効率の高い領域Ａと反射効率の高い領域Ｂとが、画素中央付近を境に分割されているような構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図２７（ａ）（ｂ）に示すように、ストライプ状の電極２０内中央部に反射効率の高い領域Ｂが設けられ、それを覆うように両側に透過効率の高い領域Ａが設けられているような構成であっても構わない。このような単純マトリクス型の液晶表示装置についても、上述した実施形態と同様の手法により製造することが可能である。

以上、本発明の液晶表示装置の実施形態１〜８について説明を行なったが、以下ではさらに本発明と従来の反射型液晶表示装置または透過型液晶表示装置との相違点について説明を行なう。

従来の反射型液晶表示装置では、低消費電力を目的として周囲光を利用して表示を行なうため、十分な電源を供給できる環境下でも周囲光がある限界値よりも暗い場合には表示を認識することができなくなる。このことは、反射型液晶表示装置の最大の欠点であった。

また、その製造において反射電極の反射特性がばらつくと周囲光の利用効率にもばらつきが生じるため、表示を認識することができなくなる臨界値としての周囲光強度もパネル間でばらつくことになる。そのため、製造の際には従来の透過型液晶表示装置における開口率のばらつき以上に反射特性のばらつきを制御しなければ安定した表示特性を有する液晶表示装置を得ることができなかった。

これに対し、本発明の液晶表示装置は十分な電源を供給できる環境下では従来の透過型液晶表示装置と同様にバックライト光を利用するため、周囲光の強度にかかわらず表示認識が可能となる。よって、本発明は反射特性のばらつきによる周囲光の利用効率のばらつきも反射型液晶表示装置ほど緻密に制御する必要はないという利点を有するものである。

他方、従来の透過型液晶表示装置では周囲光が明るくなると表面反射成分が増加するため表示認識が困難となりやすかった。これに対し、本発明の液晶表示装置では周囲光が明るくなると反射領域を併用することによりパネル輝度も増加するため、より視認性が向上するという利点を有している。

以上のように、本発明の液晶表示装置は従来の透過型液晶表示装置において周囲光が明るい環境下で表面反射により視認性が低下するという課題と、従来の反射型液晶表示装置において周囲光が暗い環境下でパネル輝度低下により表示観察が困難となるという課題の、両方を同時に解消することができると共に、何れの特長をも有する優れたものである。

本発明の実施形態１の液晶表示装置を示す平面図である。 図1のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態２の液晶表示装置を示す平面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施形態３の液晶表示装置を示す平面図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の他の実施形態の液晶表示装置を示す平面図である。 本発明の実施形態４の液晶表示装置を示す平面図である。 図８のＤ−Ｄ断面図である。 本発明の実施形態５の液晶表示装置を示す平面図である。 図１０のＥ−Ｅ断面図である。 本発明の実施形態６の液晶表示装置を示す平面図である。 図１２のＦ−Ｆ断面図である。 本発明の実施形態７の液晶表示装置を示す平面図である。 図１４のＧ―Ｇ断面に相当する液晶表示装置の製造右方法を示す図である。 図１４のＧ―Ｇ断面に相当する液晶表示装置の製造右方法を示す図である。 本発明の実施形態８の液晶表示装置を示す平面図である。 図１７のＨ−Ｈ断面図である。 実施形態８における他の液晶表示装置を示す平面図である。 実施形態９における単純マトリクス型液晶表示装置を示す図面である。 実施形態９における単純マトリクス型液晶表示装置を示す断面面である。 実施形態９における液晶表示装置の特性評価を示す面である。 実施形態９において用いた従来の透過型液晶表示装置の色再現性を示す面である。 実施形態９における液晶表示装置の色再現性を示す面である。 実施形態９における他の単純マトリクス型液晶表示装置を示す図面である。 実施形態１０における単純マトリクス型液晶表示装置を示す図面である。 実施形態１０における他の単純マトリクス型液晶表示装置を示す図面である。 従来の液晶表示装置を示す平面図である。

符号の説明

１ 絶縁性基板
２ ゲート配線
２ａ 次段ゲート配線
３ ソース配線
３ａ ＩＴＯ層
３ｂ 金属層
４ ＴＦＴ
５ ドレイン電極
６、３８ 画素電極
７ ＩＴＯ
８ ＡｌまたはＡｌ系合金
９ ゲート絶縁膜
１０ ゲート電極
１１ ｎ⁺−Ｓｉ層
１２ 半導体層
１３ チャネル保護層
１４ Ｍｏ
１５ コモン配線
２０ ストライプ状電極
２１ 絶縁層
２２ ストライプ対向電極
２３ 対向基板
２４ 液晶層
３０ 偏光板
３１ 位相差板
３２ 透明基板
３３ ブラックマスク
３４ 対向電極
３５ 配向膜
３６ 液晶層
３７ ＭＩＭ
３９ 光源
４１ 導電膜
４２ 反射効率の高い層
４３ （ドレイン−画素電極）接続層
４４ 層間絶縁膜
４５ コンタクトホール
４６ 透過効率の高い層
４７ パッシベーション膜
４８ コンタクト層
４９ ソース電極
５０ 下地電極
５２ レジスト膜
５３ａ 高さの高い凸部
５３ｂ 高さの低い凸部
５４ パッシベーション膜
５５ 接続電極
５６ 対向基板

Claims (3)

1. 少なくとも２枚の基板間に液晶層が挾持され、該液晶層に電圧を印加する一対の電極によって規定される複数の画素を備える液晶表示装置において、
   前記複数の画素内には、光の透過効率の高い領域と反射効率の高い領域とが設けられており、それぞれの前記領域において光の透過効率の高い層または反射効率の高い層が画素電極として機能し、前記透過効率の高い層がＩＴＯであり、前記反射効率の高い層がＡｌまたはＡｌ系合金であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記反射効率の高い層の厚さは、０．０１乃至１．０μｍであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記反射効率の高い層の厚さは、１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
   
   

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