JP2004109797A

JP2004109797A - Semitransmission type liquid crystal display

Info

Publication number: JP2004109797A
Application number: JP2002275060A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Akai; 赤井　喜洋; Masayuki Kametani; 亀谷　雅之; Naoko Yasunobu; 安信　直子
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semitransmission type liquid crystal display wherein not only an ITO but also an IZO can be used as a material for a transparent electrode and a flicker is effectively prevented. <P>SOLUTION: A TFT element 16 as a switching element of the semitransmission type liquid crystal display is formed on a glass substrate 12, a reflection electrode 26 is not directly electrically connected to a drain electrode D of the TFT element 16 and is provided at the lower part of a transparent electrode 17 so as to be electrically connected to the transparent electrode 17 and the transparent electrode 17 is coated over the entire pixel and electrically connected to the drain electrode D of the TFT element. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は半透過型の液晶表示装置に関し、特に透明電極としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）のみならずＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）をも使用でき、しかも、フリッカ及び焼き付きを防止し得る半透過型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信機器のみならず一般の電気機器においても液晶表示装置の適用が急速に普及している。特に、携帯型のものについては消費電力を減少させるためにバックライトを必要としない反射型の液晶表示装置が多く用いられているが、この反射型液晶表示装置は、外光を光源として用いるために、暗い室内などでは見えにくくなってしまう。そこで、近年に至り特に透過型と反射型の性質を併せ持つ半透過型の液晶表示装置の開発が進められてきている。
【０００３】
この半透過型液晶表示装置は、一つの画素内に透明電極を備えた透過部と反射電極を備えた反射部を有しており、暗い場所においてはバックライトを点灯して画素領域の透過部を利用して画像を表示し、明るい場所においてはバックライトを点灯することなく反射部において外光を利用して画像を表示しているため、常時バックライトを点灯する必要がなくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるという利点を有している。
【０００４】
図４は、下記特許文献１に従来例として記載されている半透過型液晶表示装置のアレイ基板１０の簡略化した断面図である。
【０００５】
図４において、ガラス基板１２上にはそれぞれの画素ごとにゲート電極Ｇ、補助容量電極Ｃｓが配置され、その表面を含むガラス基板１２全体が窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１４で被覆され、次いでゲート電極Ｇの周囲にアモルファスシリコン層１５、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが順次形成されてスイッチング素子であるＴＦＴ素子１６が形成されている。
【０００６】
そして、ＴＦＴ素子１６を覆うように酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜１８が形成され、この層間絶縁膜１８の上部にはスキャタリング層及び平坦化層からなる層間膜２０が形成され、この層間絶縁膜１８と層間膜２０には、ＴＦＴ素子１６のドレイン電極Ｄに対応する部分にコンタクトホール２２が、また、ＴＦＴ素子１６から離れた場所には溝部２４が設けられている。
【０００７】
また、透明電極１７用の材料としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）を一画素全体に積層し、次いで透明電極１７上に反射電極２６用の材料を溝部２４を除いた部分に積層してそれぞれの画素ごとにそれぞれ画素電極を形成させる。画素電極のうち、透明電極１７が反射電極２６に覆われていない溝部２４の領域が透過部となり、アレイ基板１０の下方に配置されたバックライト（図示せず）からの光はこの透過部を通過し、また反射電極２６が形成されている領域が反射部２８となり、外光はこの反射部２８で反射される。
【０００８】
このアレイ基板１０は、周知のように、対向電極３０、液晶材料、カラーフィルタ、バックライト等（図示省略）と組み合わされて半透過型液晶表示装置が作成される。
【０００９】
なお、下記特許文献１に記載の発明では、反射電極２６用の材料としてアルミニウムを使用すると、ＩＴＯとアルミニウムとはその間にチタンを介在させないとオーミックなコンタクトを形成しないため、反射電極２６用の材料としては従来から広く使用されているアルミニウムに換えて高価な銀を用いている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３５０１５８号公報（２〜３頁、図４）
一方、透明電極の材料としては、一般的に用いられているＩＴＯの他にＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）も知られている。通常アルミニウムとＩＴＯとは同じエッチング溶液でエッチングされることはないために、上記特許文献１に記載されているアレイ基板１０のように、画素電極を作成する際にまずＩＴＯを用いて透明電極１７を設けた後、その上にアルミニウムを用いて反射電極２６を設ける場合は、アルミニウムのエッチングの際に透明電極１７はエッチングされることがないため、何等の問題は生じない。しかしながら、ＩＺＯはアルミニウムと同じエッチング溶液でエッチングされてしまうため、ＩＺＯを用いて透明電極１７を設けた後、その上にアルミニウムを用いて反射電極を設けると、アルミニウムのエッチングの際に透明電極１７もエッチングされてしまうという問題点が存在している。
【００１１】
このとき、ＩＺＯがエッチングされないようにするために、透過部の透明電極１７を形成するＩＺＯの上に更にＩＺＯを保護するための膜を形成し、そしてアルミニウムを用いて反射電極を形成することも考えられなくはないが、その場合だと更に製造工程が増加してしまい、コストも上昇してしまうので、透明電極１７としてＩＺＯを用いることは実用的でなくなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明者等は、透明電極としてＩＺＯを使用できるようにアレイ基板の構成について種々検討を重ねた結果、既に特願２００２−１４６３６０号として、透明電極としてＩＺＯを使用し得るようになした半透過型液晶表示装置に関する特許出願（以下、「先願」という。）を行っている。
【００１３】
上記先願明細書及び図面に開示されている半透過型液晶表示装置のアレイ基板の断面図を図５に示す。なお、以下においては上記特許文献１に記載のものと同じ構成の部分には同じ符号を付して具体的に説明することとする。
【００１４】
図５において、ガラス基板１２上にはそれぞれの画素ごとにゲート電極Ｇ、補助容量電極Ｃｓが配置され、その表面を含むガラス基板１２全体が窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜１４で被覆され、次いでゲート電極部の周囲にアモルファスシリコン層１５、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが順次形成されてスイッチング素子であるＴＦＴ素子１６が形成されている。
【００１５】
ＩＺＯからなる透明電極１７はドレイン電極Ｄと電気的に接続するように形成され、更にＴＦＴ素子１６及び透明電極１７を覆うように無機絶縁膜からなる層間絶縁膜（保護膜）１８が形成され、この層間絶縁膜１８の上部には層間膜２０が形成され、この層間絶縁膜１８と層間膜２０には、ＴＦＴ素子１６のドレイン電極Ｄに対応する部分にコンタクトホール２２が、また、ＴＦＴ素子１６から離れた場所には溝部２４が設けられている。
【００１６】
それぞれの画素において、層間膜２０上には反射電極２６としてのアルミニウムが積層されており、この反射電極２６はコンタクトホール２２を介してドレイン電極Ｄと電気的に接続されているとともに、このドレイン電極Ｄを介して透明電極１７と電気的に接続されていることになる。
【００１７】
上記先願明細書及び図面に開示されている半透過型液晶表示装置のアレイ基板１０は、上述の構成を備えることにより、反射電極としてのアルミニウムをエッチングする際に透明電極がエッチング液に露出されることがないため、工程数を増やすことなく、透明電極としてＩＴＯだけでなくＩＺＯを用いることができるようになる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に記載の半透過型液晶表示装置のアレイ基板１０においては、ＴＦＴ素子１６のドレイ電極Ｄとのコンタクトは、透明電極１７と反射電極２６とが積層されており、そのうち下層の透明電極がドレイン電極Ｄと接続されている。この場合、ドレイン電極Ｄの信号は、反射電極２６には透明電極１７を介して電圧が印加されることとなるが、反射電極２６及び透明電極１７間には異種物質接触のために接触電位差が生じ、透明電極１７の電位と反射電極２６の電位は異なってしまう。
【００１９】
同様に、先願明細書及び図面に記載の半透過型液晶表示装置のアレイ基板１０においては、透明電極１７及び反射電極２６がそれぞれ個別にＴＦＴ素子１６のドレイン電極Ｄと接続しているため、それぞれの電極とドレイン電極Ｄとの間の異種物質接触による接触電位の差に基いて反射電極２６と透明電極１７との間の電位が異なってしまう。
【００２０】
したがって、上述の従来技術の半透過型液晶表示装置のアレイ基板においては、透過部と反射部２８とでは画素電極に電圧の差異が生じてしまうため、透過モードと反射モードとでは表示状態が異なるものとなってしまい、フリッカが発生してしまうという問題点が存在しており、加えて、上述の先願明細書及び図面に記載の半透過型液晶表示装置においては、焼き付きが見られるという問題点も存在していた。
【００２１】
更に、上述の従来技術においては、反射部２８の反射電極と対向電極３０の間の距離及び透過部の透明電極１７と対向電極間３０の間の距離が異なるため、一画素間に２種類の容量が形成されていることになる。すなわち、半透過型液晶表示装置の１画素の等価回路図は図６に示すとおりであって、ＴＦＴ素子のドレイン電極には、補助容量電極Ｃｓとの間に形成される補助容量Ｃ_ＣＯＭ以外に、透明電極１７と対向電極３０の間に形成される透過部画素容量Ｃ１及び反射電極２６と対向電極３０の間に形成される反射部画素容量Ｃ２が存在している。
【００２２】
したがって、上述の従来技術においては、反射部２８の反射電極２６と対向電極３０の間の距離及び透過部の透明電極１７と対向電極３０の間の距離が異なるので、Ｃ１及びＣ２が異なる値となるため、これによっても、１つの画素内で透明電極の駆動電圧と反射電極の駆動電圧とが異なる原因となり、フリッカが生じてしまうという問題点も存在していた。
【００２３】
本発明者等は上記従来技術の有する問題点を解決すべく種々検討を重ねた結果、特に上述の先願明細書及び図面に記載の半透過型液晶表示装置の焼き付きは、透明電極１７上に透明絶縁膜１８が存在するため、透明電極１７により供給される電圧値が変化して透過モードの最適Ｖ_ＣＯＭ値が変化してしまうことに起因するものであることを知見した。
【００２４】
そして、本発明者等は、透明絶縁膜１８を排除するとともに反射電極上に透明電極を積層するがＴＦＴとの接続を透明電極のみで行うようになすことにより、透明電極の構成材料としてＩＴＯのみならずＩＺＯも使用することができるようになり、しかも透明電極及び反射電極間の異種物質接触による接触電位が物理的に無視できるようになるだけでなく透明電極により供給される電圧値も安定となることを見出し、更には透過部にも反射部と同様に層間膜を設けることにより透明電極と対向電極間の距離を反射電極と対向電極間の距離とほぼ等しくすれば、透過部画素容量Ｃ１及び反射部画素容量Ｃ２をほぼ等しくすることができ、結果としてフリッカ及び焼き付きを防止した半透過型液晶表示装置が得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００２５】
すなわち、本発明の目的は、透明電極の材料としてＩＴＯのみでなくＩＺＯも使用することができ、しかもフリッカ及び焼き付きを防止した半透過型液晶表示装置を提供することにある。本発明の上記目的は以下の構成により達成することができる。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、平行に配置された複数の走査線と、前記走査線と直交する複数の映像線に囲まれた領域に形成される画素であって、バックライトからの光を透過する透明電極を備える透過部と外光を反射する反射電極を備える反射部からなる画素、を有している半透過型液晶表示装置であって、前記画素にはスイッチング素子が形成されており、前記反射電極は、前記スイッチング素子とは直接電気的に接続されておらず、かつ前記透明電極の下部に該透明電極と電気的に接続するように設けられ、前記透明電極は、画素全体にわたって被覆されているとともに、前記スイッチング素子と電気的に接続されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置が提供される。
【００２７】
係る構成においては、透明電極をエッチング処理する際には反射電極が露出することはないので、透明電極材料と反射電極材料とが同じエッチング溶液に溶解する性質のものであっても有効に使用することができるようになり、また、反射部及び透過部の透明電極電位が一定となるため、フリッカ及び焼き付きが少なくなる。
【００２８】
また、本発明の第２の態様においては、透過部及び反射部には所定厚さの層間膜が設けられ、前記透過部における透明電極は該層間膜上に設けられている半透過型液晶表示装置が提供される。係る構成においては、透過部のセルギャップ及び反射部のセルギャップがほとんど等しくなるため、透過部画素容量Ｃ１と反射部画素容量Ｃ２がほぼ等しくすることができ、係るＣ１及びＣ２の差異に基づく画素内での透明電極の駆動電圧と反射電極の駆動電圧との差異が生じにくくなって、フリッカが生じにくくなり、加えて透過部と反射部との境界の段差が少なくなるため、この段差起因する液晶の配向の乱れが少なくなるため、表示ムラを低減することができる。
【００２９】
また、本発明の第３の態様においては、反射部に表面に凹凸を有する所定厚さの層間膜が設けられ、前記透過部には前記層間膜が取除かれていることを半透過型液晶表示装置が提供される。係る構成においては、透過部と反射部では液晶層を通過する光の経路が異なるため、透過部と反射部において高い透過率が得られるようにそれぞれに適したセルギャップを確保することができる。
【００３０】
上記の態様においては、前記透明電極がＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）又はＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）を用いて形成されているものとなし、更に前記反射電極はアルミニウムを含む金属からなるものとなすこと好ましい。
【００３１】
また、前記第２の態様においては、前記層間膜は加熱しながら紫外線処理されて透明化されたものとなすことが好ましい。係る構成となすことによりエッチング処理により着色した層間膜を透明化し得るので、透過部の透過効率の低下及び透過光の品質の劣化を防ぐことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体例を図面を用いて、従来例と同じ構成の部分には同じ符号を付して具体的に説明する。図１は本発明の第１の具体例の液晶パネルを構成するアレイ基板１０の１画素の拡大平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’線部分の概略断面拡大図である。
【００３３】
透明な絶縁性を有するガラス基板１２上に、アルミニウムやクロム等の金属からなる複数の走査線３２が略等間隔で平行に形成されており、また、隣り合う走査線３２間の略中央には走査線３２と同時に補助容量線Ｃｓが平行して形成されている。そして、走査線３２からはゲート電極Ｇが延設されている。
【００３４】
ガラス基板１２上には、走査線３２、補助容量線Ｃｓ、ゲート電極Ｇを覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコンなとからなるゲート絶縁膜１４が積層され、このゲート電極Ｇの上には、ゲート絶縁膜１４を介して非晶質シリコンや多結晶シリコンなとからなる半導体層１５が形成され、またゲート絶縁膜１４上には複数の映像線３４が走査線３２と直交するようにして形成されている。なお、この映像線３４は図示しないが下部をＡｌとし、上部をＣｒにより形成した２層構造をしている。また、映像線３４からはソース電極Ｓが延設され、このソース電極Ｓは半導体層１５と接続している。
【００３５】
さらに、映像線３４、ソース電極Ｓと同一の材料でかつ同時形成されたドレイン電極Ｄがゲート絶縁膜１４上に設けられており、半導体層１５と接続している。
【００３６】
ここで、走査線３２と映像線３４とに囲まれた領域が１画素に相当する。そしてゲート電極Ｇ、ゲート絶縁膜１４、半導体層１５、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄによってスイッチング素子となるＴＦＴ素子１６が構成され、それぞれの画素にこのＴＦＴ素子１６が形成される。
【００３７】
この場合、ドレイン電極Ｄと補助容量線Ｃｓによって各画素の補助容量を形成することになる。
【００３８】
映像線３４、ＴＦＴ素子１６、ゲート絶縁膜１４を覆うようにして例えば無機の絶縁膜からなる層間絶縁膜（保護膜１８）が積層され、この保護膜１８上には有機絶縁膜からなる層間膜２０が積層されている。そして保護膜１８と層間膜２０には、ＴＦＴ素子１６のドレイン電極Ｄに対応する位置にコンタクトホール２２が、またＴＦＴ素子１６から離れた位置に溝部２４が長方形状に形成されている。
【００３９】
それそれの画素において、層間膜２０上及びコンタクトホール２２にはアルミニウムからなる反射電極２６が、保護絶縁膜１８とは接触しているがＴＦＴ素子１６のドレイン電極には接触しないように、設けられている。アルミニウムは、反射率が高く低抵抗であるため、反射電極の材料として一般的に用いられている。この他反射電極２６の材料としてはアルミニウムを含む合金などてもよい。
【００４０】
アレイ基板１０の底面方向から見た場合、反射電極２６は隣接する反射電極２６と接しないで、かつ走査線３２、映像線３４とに若干重なるようにして形成され、また、溝部２４の周囲を囲むようにして形成されている。
【００４１】
この反射電極２６の上、コンタクトホール２２及び溝部２４には透明電極１７が設けられ、この透明電極１７はコンタクトホール２２の底部でドレイン電極Ｄと接続するように設けられている。この際、透明電極１７の材料としては、この透明電極をエッチングして反射電極を露出させる必要がないため、透明電極と反射電極が同じエッチング液でエッチングされてしまうような組み合わせでも使用することができるので、ＩＴＯだけでなくＩＺＯも任意に選択して使用することができる。
【００４２】
そして、液晶パネル１０の下方には、図示しない周知の光源、導光板、拡散シート等を有するバックライト装置が配置されており、また、アレイ基板１０の上方には総ての画素を覆うように配向膜（図示せず）が積層され、そして、画素に対応して形成されるＲ、Ｇ、Ｂ３色のカラーフィルタ、対向電極３０等が設けられているカラーフィルタ基板（図示せず）をこのアレイ基板１０と対向させ、両基板を貼り合せ、両基板間に液晶を注入することにより半透過型の液晶パネルとなる。
【００４３】
この液晶パネル１０において、溝部２４より透明電極１７が覗いている範囲が透過部であり、この透過部においてバックライト装置から出射してきた光が通過し、また反射電極２６が積層されている範囲が反射部２８であり、この反射部２８において外光が反射される。
【００４４】
このような構成とすることで、透明電極１７はコンタクトホール２２の底部でのみドレイン電極Ｄと電気的に接続していることになり、しかも、反射電極２６の表面は全て透明電極１７により被覆されているので、たとえ反射電極２６と透明電極１７との間に接触電位差が生じているとしても、反射部２８の電位は全て透明電極１７の電位によって定まるため、前記接触電位差は外部に何等の影響も与えることはなく、しかも反射部の透明電極の電位と透過部の透明電極の電位は同じになるから、従来技術のような透明電極１７と反射電極２６との間の電位の差異により生じるフリッカを有効に防止することができるようになるとともに、焼き付きも少なくなる。
【００４５】
なお、図示はしていないが層間膜２０の表面にバターニング等によって凹凸を設けておき、その上の反射電極２６を凹凸状に形成してもよい。とくに層間膜２０は通常有機絶縁膜であるために凹凸形成を比較的容易に行える。このようにすることにより反射部２８での外光の反射量を増加させることが可能となる。また一画素における透過部の占める割合は調整可能であるが、あまり透過部の占める割合が多くなってしまうと反射部２８の割合が少なくなるので、外光の反射量は減ってしまう。逆に透過部の占める割合が少なすぎると外光の不足をバックライトの光で補うには不十分となってしまう。本実施例においては透過部の占める割合が約２０％となっている。
【００４６】
このように透明電極１７の材料として一般的なＩＴＯだけではなく、ＩＺＯをも使用することができ、しかもフリッカ及び焼き付きを有効に防止することができる半透過型の液晶表示装置を提供することができる。
【００４７】
なお、上述の第１の具体例では、溝部２４は透明電極１７を設ける際に層間膜２０が取り除かれており、このような構成であると、既に従来技術について述べたように、透過部の透明電極１７の部分と対向電極３０との間の距離（透過部のセルギャップ）及び反射部２８の透明電極１７の部分と対向電極３０との間の距離（反射部のセルギャップ）が異なるため、透過部画素容量Ｃ１と反射部画素容量Ｃ２が異なることとなるため、これによっても、１つの画素内で透明電極の駆動電圧と反射電極の駆動電圧とが異なる原因となり、フリッカの原因となってしまうので、以下においてはこの問題点を解決した第２の具体例について図３を用いて説明する。
【００４８】
図３において、図２に示された第１の具体例と異なっている部分は、図１の溝２２に対応する部分にも層間膜２０が設けられており、透過部の透明電極１７はこの層間膜２０の上部に設けられている点のみであるので、その他の構成要件の詳細な説明は省略する。
【００４９】
このような構成となすことにより、透過部のセルギャップ及び反射部のセルギャップがほとんど等しくなるため、透過部画素容量Ｃ１と反射部画素容量Ｃ２をほぼ等しくすることができ、係るＣ１及びＣ２の差異に基づく画素内での透明電極の駆動電圧と反射電極の駆動電圧との差異が生じにくくなって、フリッカが生じにくくなり、加えて透過部と反射部との境界の段差が少なくなるため、この段差起因する液晶の配向の乱れが少なくなるため、表示ムラを低減することができる。
【００５０】
なお、前記第２の具体例では透過部にも層間膜２０が形成されているため、前記第１の具体例と比すると透過部での透過率が劣ることとなるが、かかる点はフリッカ及び表示ムラの減少の程度を勘案の上で適宜好ましい厚さの層間膜を作成する等、当業者が任意に決定することができる。
【００５１】
さらに、この透過部の層間膜は、エッチングの際にわずかに着色することがあるが、この着色は透過率の低下及び透過光の品質劣化に繋がるので、望ましくはない。しかし、この着色は基板全体を層間膜が劣化しない程度に加熱しながら紫外線を照射することにより容易に除去することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、透明電極の材料としてＩＴＯのみでなくＩＺＯも使用することができ、しかもフリッカ及び焼き付きを有効に防止した半透過型液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の具体例の液晶パネルを構成するアレイ基板の１画素の拡大平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ’線部分の概略断面拡大図である。
【図３】図３は、本発明に第２の具体例の図２に対応する概略断面拡大図である。
【図４】図４は、特許文献１に従来例として記載されている半透過型液晶表示装置の図２に対応する概略拡大断面図である。
【図５】図５は、特願２００２−１４６３６０号に係る半透過型液晶表示装置の図２に対応する概略拡大断面図である。
【図６】図６は、半透過型液晶表示装置の１画素の等価回路図である。
【符号の説明】[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a transflective liquid crystal display device, and in particular, can use not only ITO (Indium-Tin-Oxide) but also IZO (Indium-Zinc-Oxide) as a transparent electrode, and can prevent flicker and image sticking. The present invention relates to a transmission type liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, the application of liquid crystal display devices has rapidly spread to not only information communication devices but also general electric devices. Particularly, for a portable type, a reflection type liquid crystal display device which does not require a backlight is often used in order to reduce power consumption, but since this reflection type liquid crystal display device uses external light as a light source. In addition, it becomes difficult to see in a dark room. Therefore, recently, a transflective liquid crystal display device having both transmissive and reflective properties has been developed.
[0003]
This transflective liquid crystal display device has a transmissive portion having a transparent electrode and a reflective portion having a reflective electrode in one pixel. In a dark place, the backlight is turned on and the transmissive portion of the pixel area is turned on. Since the image is displayed by using the backlight, and the image is displayed using the external light in the reflection part without turning on the backlight in a bright place, the backlight does not need to be always turned on, so that the power consumption is reduced. Can be greatly reduced.
[0004]
FIG. 4 is a simplified cross-sectional view of an array substrate 10 of a transflective liquid crystal display device described as a conventional example in Patent Document 1 below.
[0005]
In FIG. 4, a gate electrode G and an auxiliary capacitance electrode Cs are arranged for each pixel on a glass substrate 12, and the entire glass substrate 12 including the surface thereof is formed of a gate insulating film 14 made of a silicon nitride film and a silicon oxide film. Then, an amorphous silicon layer 15, a source electrode S and a drain electrode D are sequentially formed around the gate electrode G to form a TFT element 16 as a switching element.
[0006]
Then, an interlayer insulating film 18 made of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed so as to cover the TFT element 16, and an interlayer film 20 made of a scattering layer and a flattening layer is formed on the interlayer insulating film 18. In the interlayer insulating film 18 and the interlayer film 20, a contact hole 22 is provided in a portion corresponding to the drain electrode D of the TFT element 16, and a groove 24 is provided in a place away from the TFT element 16.
[0007]
In addition, ITO (Indium-Tin-Oxide) is laminated as a material for the transparent electrode 17 over the entire pixel, and then a material for the reflective electrode 26 is laminated on the transparent electrode 17 in a portion excluding the groove 24 to form each of the pixels. A pixel electrode is formed for each pixel. In the pixel electrode, the area of the groove 24 where the transparent electrode 17 is not covered with the reflective electrode 26 becomes a transmission part, and light from a backlight (not shown) disposed below the array substrate 10 passes through this transmission part. The area where the light passes through and where the reflective electrode 26 is formed becomes a reflective portion 28, and external light is reflected by the reflective portion 28.
[0008]
As is well known, the array substrate 10 is combined with a counter electrode 30, a liquid crystal material, a color filter, a backlight and the like (not shown) to produce a transflective liquid crystal display device.
[0009]
In the invention described in Patent Literature 1 below, when aluminum is used as the material for the reflective electrode 26, an ohmic contact is not formed between the ITO and the aluminum unless titanium is interposed between the ITO and the aluminum. In this case, expensive silver is used in place of aluminum which has been widely used in the past.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-350158 A (pages 2-3, FIG. 4)
On the other hand, as a material of the transparent electrode, IZO (Indium-Zinc-Oxide) is also known in addition to commonly used ITO. Normally, aluminum and ITO are not etched by the same etching solution. Therefore, like the array substrate 10 described in Patent Document 1, when a pixel electrode is formed, a transparent electrode 17 is first formed using ITO. When the reflective electrode 26 is formed using aluminum after the transparent electrode 17 is provided, no problem occurs because the transparent electrode 17 is not etched when aluminum is etched. However, since IZO is etched with the same etching solution as aluminum, if a transparent electrode 17 is provided using IZO and a reflective electrode is provided thereon using aluminum, the transparent electrode However, there is a problem that the metal is also etched.
[0011]
At this time, in order to prevent the IZO from being etched, a film for protecting the IZO may be further formed on the IZO for forming the transparent electrode 17 in the transmission portion, and a reflection electrode may be formed using aluminum. Although it is not conceivable, in that case, the number of manufacturing steps is further increased, and the cost is also increased. Therefore, it is not practical to use IZO as the transparent electrode 17.
[0012]
Therefore, the present inventors have conducted various studies on the configuration of the array substrate so that IZO can be used as a transparent electrode, and as a result, as disclosed in Japanese Patent Application No. 2002-146360, IZO can be used as a transparent electrode. We have filed a patent application for a transflective liquid crystal display device (hereinafter referred to as "prior application").
[0013]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the array substrate of the transflective liquid crystal display device disclosed in the above-mentioned specification and drawings. In the following, portions having the same configuration as those described in Patent Document 1 will be denoted by the same reference numerals and will be specifically described.
[0014]
In FIG. 5, a gate electrode G and an auxiliary capacitance electrode Cs are arranged for each pixel on a glass substrate 12, and the entire glass substrate 12 including the surface thereof is formed of a gate insulating film 14 made of a silicon nitride film and a silicon oxide film. Then, an amorphous silicon layer 15, a source electrode S, and a drain electrode D are sequentially formed around the gate electrode portion to form a TFT element 16 as a switching element.
[0015]
The transparent electrode 17 made of IZO is formed so as to be electrically connected to the drain electrode D, and an interlayer insulating film (protective film) 18 made of an inorganic insulating film is formed so as to cover the TFT element 16 and the transparent electrode 17. An interlayer film 20 is formed on the interlayer insulating film 18. A contact hole 22 is formed in the interlayer insulating film 18 and the interlayer film 20 at a portion corresponding to the drain electrode D of the TFT element 16. A groove 24 is provided at a location away from the groove.
[0016]
In each pixel, aluminum as a reflective electrode 26 is laminated on the interlayer film 20, and the reflective electrode 26 is electrically connected to the drain electrode D via the contact hole 22, and the drain electrode D It is electrically connected to the transparent electrode 17 via D.
[0017]
The array substrate 10 of the transflective liquid crystal display device disclosed in the specification and the drawings of the above-mentioned prior application has the above-described configuration, so that the transparent electrode is exposed to the etchant when etching the aluminum as the reflective electrode. Therefore, not only ITO but also IZO can be used as the transparent electrode without increasing the number of steps.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the array substrate 10 of the transflective liquid crystal display device described in Patent Literature 1 described above, the contact between the drain electrode D of the TFT element 16 and the transparent electrode 17 and the reflective electrode 26 are stacked, and the lower electrode The transparent electrode is connected to the drain electrode D. In this case, as for the signal of the drain electrode D, a voltage is applied to the reflective electrode 26 via the transparent electrode 17, but a contact potential difference is generated between the reflective electrode 26 and the transparent electrode 17 due to contact between different substances. As a result, the potential of the transparent electrode 17 and the potential of the reflective electrode 26 are different.
[0019]
Similarly, in the array substrate 10 of the transflective liquid crystal display device described in the specification and the drawings of the prior application, since the transparent electrode 17 and the reflective electrode 26 are individually connected to the drain electrode D of the TFT element 16, respectively. The potential between the reflective electrode 26 and the transparent electrode 17 is different based on the difference in the contact potential between the respective electrodes and the drain electrode D due to the contact between different substances.
[0020]
Therefore, in the array substrate of the above-described conventional transflective liquid crystal display device, a voltage difference occurs in the pixel electrode between the transmissive portion and the reflective portion 28, and the display state is different between the transmissive mode and the reflective mode. In addition, there is a problem that flicker occurs, and in addition, in the transflective liquid crystal display device described in the specification and drawings of the above-mentioned prior application, there is a problem that image sticking is observed. Points also existed.
[0021]
Further, in the above-described conventional technique, the distance between the reflective electrode of the reflective portion 28 and the counter electrode 30 and the distance between the transparent electrode 17 of the transmissive portion and the distance between the counter electrodes 30 are different, so that two types of pixels are provided in one pixel. The capacitance is formed. That is, the equivalent circuit diagram of one pixel of the transflective liquid crystal display device is as shown in FIG. 6, and the drain electrode of the TFT element has a portion other than the storage capacitor C _COM formed between the storage device and the storage capacitor Cs. There is a transmission portion pixel capacitance C1 formed between the transparent electrode 17 and the counter electrode 30, and a reflection portion pixel capacitance C2 formed between the reflection electrode 26 and the counter electrode 30.
[0022]
Therefore, in the above-described prior art, the distance between the reflective electrode 26 of the reflective portion 28 and the counter electrode 30 and the distance between the transparent electrode 17 and the counter electrode 30 of the transmissive portion are different. Therefore, this also causes a difference between the drive voltage of the transparent electrode and the drive voltage of the reflective electrode in one pixel, and there is a problem that flicker occurs.
[0023]
The present inventors have conducted various studies in order to solve the problems of the above-mentioned prior art, and as a result, in particular, the burn-in of the transflective liquid crystal display device described in the above-mentioned specification and drawings shows that the transparent electrode 17 It has been found that the presence of the transparent insulating film 18 causes the voltage value supplied by the transparent electrode 17 to change and the optimum _VCOM value in the transmission mode to change.
[0024]
The present inventors have eliminated the transparent insulating film 18 and laminated the transparent electrode on the reflective electrode, but the connection with the TFT was made only by the transparent electrode, so that only ITO was used as the constituent material of the transparent electrode. In addition, IZO can be used, and the contact potential due to the contact between different materials between the transparent electrode and the reflective electrode becomes physically negligible, and the voltage value supplied by the transparent electrode is stable. Furthermore, if the distance between the transparent electrode and the opposing electrode is made substantially equal to the distance between the reflecting electrode and the opposing electrode by providing an interlayer film in the transmitting portion in the same manner as the reflecting portion, the transmission portion pixel capacitance C1 can be obtained. And the reflection portion pixel capacitance C2 can be made substantially equal, and as a result, a transflective liquid crystal display device in which flicker and image sticking are prevented can be obtained. Which has led to that.
[0025]
That is, an object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display device which can use not only ITO but also IZO as a material for a transparent electrode, and in which flicker and image sticking are prevented. The above object of the present invention can be achieved by the following configurations.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a pixel formed in a region surrounded by a plurality of scanning lines arranged in parallel and a plurality of video lines orthogonal to the scanning lines, wherein A transflective liquid crystal display device, comprising: a pixel including a transmission portion including a transparent electrode that transmits light and a reflection portion including a reflection electrode that reflects external light, wherein a switching element is formed in the pixel. The reflective electrode is not directly electrically connected to the switching element, and is provided below the transparent electrode so as to be electrically connected to the transparent electrode, and the transparent electrode is a pixel. A transflective liquid crystal display device is provided which is entirely covered and is electrically connected to the switching element.
[0027]
In such a configuration, since the reflective electrode is not exposed when the transparent electrode is etched, even if the transparent electrode material and the reflective electrode material have a property of dissolving in the same etching solution, they are effectively used. In addition, since the potentials of the transparent electrode of the reflection portion and the transmission portion are constant, flicker and image sticking are reduced.
[0028]
Further, in the second aspect of the present invention, a transmissive portion and a reflective portion are provided with an interlayer film having a predetermined thickness, and the transparent electrode in the transmissive portion is provided on the interlayer film. An apparatus is provided. In such a configuration, since the cell gap of the transmissive portion and the cell gap of the reflective portion are almost equal, the transmissive portion pixel capacitance C1 and the reflective portion pixel capacitance C2 can be made substantially equal, and the pixel based on the difference between C1 and C2 can be obtained. The difference between the drive voltage of the transparent electrode and the drive voltage of the reflective electrode is less likely to occur, and flicker is less likely to occur. In addition, the step at the boundary between the transmissive portion and the reflective portion is reduced. Since the disorder in the alignment of the liquid crystal is reduced, display unevenness can be reduced.
[0029]
According to a third aspect of the present invention, a semi-transmissive liquid crystal is provided in which a reflective portion is provided with an interlayer film of a predetermined thickness having irregularities on the surface, and the transmissive portion has the interlayer film removed. A display device is provided. In such a configuration, the path of light passing through the liquid crystal layer is different between the transmission part and the reflection part, so that a cell gap suitable for each of the transmission part and the reflection part can be ensured so as to obtain high transmittance.
[0030]
In the above aspect, the transparent electrode is formed using ITO (Indium-Tin-Oxide) or IZO (Indium-Zinc-Oxide), and the reflective electrode is made of a metal containing aluminum. It is preferable that
[0031]
Further, in the second aspect, it is preferable that the interlayer film is made transparent by being subjected to an ultraviolet treatment while being heated. With such a configuration, the colored interlayer film can be made transparent by the etching process, so that a decrease in the transmission efficiency of the transmission portion and a deterioration in the quality of the transmitted light can be prevented.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific examples of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, in which the same reference numerals are assigned to the same components as those in the conventional example. FIG. 1 is an enlarged plan view of one pixel of an array substrate 10 constituting a liquid crystal panel according to a first specific example of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional enlarged view taken along line AA ′ of FIG.
[0033]
A plurality of scanning lines 32 made of metal such as aluminum or chromium are formed in parallel at substantially equal intervals on a glass substrate 12 having a transparent insulating property. The storage capacitance line Cs is formed in parallel with the scanning line 32. A gate electrode G extends from the scanning line 32.
[0034]
On the glass substrate 12, a gate insulating film 14 made of silicon nitride or silicon oxide is laminated so as to cover the scanning lines 32, the auxiliary capacitance lines Cs, and the gate electrodes G. A semiconductor layer 15 made of amorphous silicon or polycrystalline silicon is formed via a gate insulating film 14, and a plurality of video lines 34 are formed on the gate insulating film 14 so as to be orthogonal to the scanning lines 32. Have been. Although not shown, the video line 34 has a two-layer structure in which the lower portion is made of Al and the upper portion is made of Cr. A source electrode S extends from the video line 34, and the source electrode S is connected to the semiconductor layer 15.
[0035]
Further, a drain electrode D made of the same material as the image line 34 and the source electrode S and formed at the same time is provided on the gate insulating film 14 and is connected to the semiconductor layer 15.
[0036]
Here, a region surrounded by the scanning lines 32 and the video lines 34 corresponds to one pixel. The gate electrode G, the gate insulating film 14, the semiconductor layer 15, the source electrode S, and the drain electrode D constitute a TFT element 16 serving as a switching element, and the TFT element 16 is formed in each pixel.
[0037]
In this case, the storage capacitor of each pixel is formed by the drain electrode D and the storage capacitor line Cs.
[0038]
An interlayer insulating film (protective film 18) made of, for example, an inorganic insulating film is laminated so as to cover the video line 34, the TFT element 16, and the gate insulating film 14, and an interlayer film made of an organic insulating film is formed on the protective film 18. 20 are stacked. In the protective film 18 and the interlayer film 20, a contact hole 22 is formed in a position corresponding to the drain electrode D of the TFT element 16, and a groove 24 is formed in a rectangular shape in a position away from the TFT element 16.
[0039]
In each pixel, a reflective electrode 26 made of aluminum is provided on the interlayer film 20 and the contact hole 22 so as to be in contact with the protective insulating film 18 but not with the drain electrode of the TFT element 16. ing. Aluminum is generally used as a material for the reflective electrode because aluminum has high reflectance and low resistance. In addition, the material of the reflective electrode 26 may be an alloy containing aluminum.
[0040]
When viewed from the bottom direction of the array substrate 10, the reflective electrode 26 is formed so as not to be in contact with the adjacent reflective electrode 26 and to slightly overlap with the scanning line 32 and the image line 34. It is formed so as to surround it.
[0041]
On the reflective electrode 26, a transparent electrode 17 is provided in the contact hole 22 and the groove 24. The transparent electrode 17 is provided so as to be connected to the drain electrode D at the bottom of the contact hole 22. In this case, as the material of the transparent electrode 17, it is not necessary to etch the transparent electrode to expose the reflective electrode, and therefore, it is also possible to use a combination in which the transparent electrode and the reflective electrode are etched by the same etchant. Therefore, not only ITO but also IZO can be arbitrarily selected and used.
[0042]
A backlight device having a well-known light source, a light guide plate, a diffusion sheet and the like (not shown) is arranged below the liquid crystal panel 10, and above the array substrate 10 so as to cover all the pixels. An alignment film (not shown) is laminated, and a color filter substrate (not shown) provided with R, G, and B color filters, corresponding to pixels, and a counter electrode 30 is provided. A semi-transmissive liquid crystal panel is formed by opposing the array substrate 10, bonding both substrates, and injecting liquid crystal between the two substrates.
[0043]
In this liquid crystal panel 10, the range in which the transparent electrode 17 is viewed through the groove 24 is a transmissive portion, in which light emitted from the backlight device passes and in which the reflective electrode 26 is laminated. It is a reflection section 28, and external light is reflected on the reflection section 28.
[0044]
With this configuration, the transparent electrode 17 is electrically connected to the drain electrode D only at the bottom of the contact hole 22, and the entire surface of the reflective electrode 26 is covered with the transparent electrode 17. Therefore, even if there is a contact potential difference between the reflective electrode 26 and the transparent electrode 17, since the potential of the reflective portion 28 is entirely determined by the potential of the transparent electrode 17, the contact potential difference has no external effect. And the potential of the transparent electrode of the reflection part is the same as the potential of the transparent electrode of the transmission part. Therefore, the flicker caused by the difference in potential between the transparent electrode 17 and the reflection electrode 26 as in the prior art is caused. Can be effectively prevented, and burn-in is reduced.
[0045]
Although not shown, irregularities may be provided on the surface of the interlayer film 20 by patterning or the like, and the reflective electrode 26 thereon may be formed in an irregular shape. In particular, since the interlayer film 20 is usually an organic insulating film, unevenness can be formed relatively easily. By doing so, it is possible to increase the amount of external light reflected by the reflector 28. Further, the ratio of the transmissive portion in one pixel can be adjusted. However, if the ratio of the transmissive portion increases too much, the ratio of the reflective portion 28 decreases, so that the amount of reflection of external light decreases. Conversely, if the proportion of the transmitting portion is too small, it is insufficient to compensate for the lack of external light with the light of the backlight. In this embodiment, the ratio of the transmission portion is about 20%.
[0046]
As described above, it is possible to provide a transflective liquid crystal display device that can use not only general ITO but also IZO as a material of the transparent electrode 17 and that can effectively prevent flicker and image sticking. it can.
[0047]
In the first specific example described above, the groove 24 is removed from the interlayer film 20 when the transparent electrode 17 is provided. With such a configuration, as described in the related art, the groove 24 is formed in the transparent portion. Since the distance between the transparent electrode 17 and the counter electrode 30 (cell gap of the transmission part) and the distance between the transparent electrode 17 part of the reflection part 28 and the counter electrode 30 (cell gap of the reflection part) are different. Also, since the transmissive portion pixel capacitance C1 and the reflective portion pixel capacitance C2 are different from each other, this also causes a difference between the drive voltage of the transparent electrode and the drive voltage of the reflective electrode within one pixel, which causes flicker. Therefore, a second specific example that solves this problem will be described below with reference to FIG.
[0048]
In FIG. 3, the portions different from the first specific example shown in FIG. 2 are also provided with an interlayer film 20 in the portion corresponding to the groove 22 in FIG. Since it is only provided on the upper part of the interlayer film 20, the detailed description of the other components is omitted.
[0049]
With such a configuration, the cell gap of the transmissive portion and the cell gap of the reflective portion become almost equal, so that the transmissive portion pixel capacitance C1 and the reflective portion pixel capacitance C2 can be made substantially equal. Because the difference between the drive voltage of the transparent electrode and the drive voltage of the reflective electrode in the pixel based on the difference is less likely to occur, flicker is less likely to occur, and in addition, the step at the boundary between the transmissive part and the reflective part is reduced, Since the disturbance of the alignment of the liquid crystal caused by the step is reduced, display unevenness can be reduced.
[0050]
In the second specific example, since the interlayer film 20 is also formed on the transmission part, the transmittance in the transmission part is inferior to that in the first specific example. A person skilled in the art can arbitrarily determine, for example, by appropriately creating an interlayer film having a preferable thickness in consideration of the degree of reduction in display unevenness.
[0051]
Further, the interlayer film of the transmitting portion may be slightly colored during etching, but this coloring is not desirable because it leads to a decrease in transmittance and a deterioration in quality of transmitted light. However, this coloring can be easily removed by irradiating the whole substrate with ultraviolet rays while heating it so as not to deteriorate the interlayer film.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, not only ITO but also IZO can be used as the material of the transparent electrode, and a transflective liquid crystal display device in which flicker and image sticking are effectively prevented can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged plan view of one pixel of an array substrate constituting a liquid crystal panel according to a first specific example of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of a second specific example of the present invention.
FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of a transflective liquid crystal display device described as a conventional example in Patent Document 1.
FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view corresponding to FIG. 2 of the transflective liquid crystal display device according to Japanese Patent Application No. 2002-146360.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of one pixel of the transflective liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]

Claims

A plurality of scanning lines arranged in parallel, and a pixel formed in a region surrounded by a plurality of image lines orthogonal to the scanning lines, a transmission unit including a transparent electrode that transmits light from a backlight. A transflective liquid crystal display device having a pixel comprising a reflective portion having a reflective electrode that reflects external light,
A switching element is formed in the pixel,
The reflective electrode is not directly electrically connected to the switching element, and provided to be electrically connected to the transparent electrode below the transparent electrode,
The transparent electrode is coated over the entire pixel, and is electrically connected to the switching element.
A transflective liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.

2. The transflective liquid crystal according to claim 1, wherein an interlayer film having a predetermined thickness is provided on the transmission portion and the reflection portion, and a transparent electrode in the transmission portion is provided on the interlayer film. 3. Display device.

2. The transflective liquid crystal display according to claim 1, wherein the reflective portion is provided with an interlayer film of a predetermined thickness having irregularities on the surface, and the transmissive portion has the interlayer film removed. apparatus.

The transflective liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the transparent electrode is formed using ITO (Indium-Tin-Oxide) or IZO (Indium-Zinc-Oxide). .

The transflective liquid crystal display device according to claim 4, wherein the reflective electrode is made of a metal including aluminum.

3. The transflective liquid crystal display device according to claim 2, wherein the interlayer film is made transparent by an ultraviolet treatment while being heated.