JPH11149096A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents
反射型液晶表示装置Info
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- JPH11149096A JPH11149096A JP31751997A JP31751997A JPH11149096A JP H11149096 A JPH11149096 A JP H11149096A JP 31751997 A JP31751997 A JP 31751997A JP 31751997 A JP31751997 A JP 31751997A JP H11149096 A JPH11149096 A JP H11149096A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温多結晶シリコンＴＦＴを用いた反射型液
晶表示装置の最適化。 【解決手段】 ＴＦＴ基板上に、低温多結晶シリコン薄
膜を能動層として用いるＴＦＴを形成し、該ＴＦＴ及び
電極配線を覆うようにこれらの上に層間絶縁膜を介して
Ａｌ等の反射材料からなる複数の画素電極を形成する。
液晶層の配向は垂直配向とし、液晶材料として、負の誘
電異方性を備え、少なくとも側鎖にフッ素を有するフッ
素系液晶分子を用いる。液晶層の複屈折Δｎと、液晶層
の厚さｄの積をΔｎ・ｄ＝０．３０以下とすることで良
好な電圧−透過率特性を達成することができ、多結晶シ
リコンＴＦＴによって実現される低電圧駆動で液晶層を
十分動作させることが可能となる。
晶表示装置の最適化。 【解決手段】 ＴＦＴ基板上に、低温多結晶シリコン薄
膜を能動層として用いるＴＦＴを形成し、該ＴＦＴ及び
電極配線を覆うようにこれらの上に層間絶縁膜を介して
Ａｌ等の反射材料からなる複数の画素電極を形成する。
液晶層の配向は垂直配向とし、液晶材料として、負の誘
電異方性を備え、少なくとも側鎖にフッ素を有するフッ
素系液晶分子を用いる。液晶層の複屈折Δｎと、液晶層
の厚さｄの積をΔｎ・ｄ＝０．３０以下とすることで良
好な電圧−透過率特性を達成することができ、多結晶シ
リコンＴＦＴによって実現される低電圧駆動で液晶層を
十分動作させることが可能となる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、画素をそれぞれ
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Tin film Transistor）で
駆動して液晶表示を行うアクティブマトリクス型液晶表
示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）であり、特
に薄膜トランジスタに低温プロセスによって作成した多
結晶シリコンを利用した反射型液晶表示装置に関する。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Tin film Transistor）で
駆動して液晶表示を行うアクティブマトリクス型液晶表
示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）であり、特
に薄膜トランジスタに低温プロセスによって作成した多
結晶シリコンを利用した反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一対の基板間に液晶を封入し、この液晶
に電圧を印加して所望の表示を行う液晶表示装置は、小
型、薄型であるという利点があり、また低消費電力化が
容易であるため、現在、各種ＯＡ機器、ＡＶ機器或いは
携帯用、車載用情報機器などのディスプレイとして実用
化が進んでいる。特に、各液晶画素を駆動するためのス
イッチング素子として、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ
という）を用いたいわゆるアクティブマトリクス型液晶
表示装置は、ＴＦＴを選択的に駆動して液晶画素を選択
することができるためクロストークのないより高精細な
画像表示が可能である。
に電圧を印加して所望の表示を行う液晶表示装置は、小
型、薄型であるという利点があり、また低消費電力化が
容易であるため、現在、各種ＯＡ機器、ＡＶ機器或いは
携帯用、車載用情報機器などのディスプレイとして実用
化が進んでいる。特に、各液晶画素を駆動するためのス
イッチング素子として、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ
という）を用いたいわゆるアクティブマトリクス型液晶
表示装置は、ＴＦＴを選択的に駆動して液晶画素を選択
することができるためクロストークのないより高精細な
画像表示が可能である。
【０００３】液晶表示装置に用いられるＴＦＴとして
は、能動層に非晶質（アモルファス）シリコンを用いた
非晶質シリコンＴＦＴと、能動層により移動度の高い多
結晶シリコンを用いた多結晶シリコンＴＦＴが知られて
おり、非晶質シリコンＴＦＴは、低温プロセスによって
大面積にわたって形成が可能なことから、大型のディス
プレイ用等に多く用いられている。これに対し、多結晶
シリコンＴＦＴは、非晶質シリコンに比べてその移動度
が高く、また自己整合によって素子を形成することがで
きるため、非晶質シリコンＴＦＴよりもＴＦＴ面積及び
画素面積を小さくすることが容易で、高精細なディスプ
レイを製造できる。また、多結晶シリコンを用いると、
ＴＦＴをＣＭＯＳ構造とすることも容易であるため、表
示部ＴＦＴとほぼ同一工程によって、同一基板上に表示
部ＴＦＴを駆動するドライバＴＦＴを形成することがで
きる。
は、能動層に非晶質（アモルファス）シリコンを用いた
非晶質シリコンＴＦＴと、能動層により移動度の高い多
結晶シリコンを用いた多結晶シリコンＴＦＴが知られて
おり、非晶質シリコンＴＦＴは、低温プロセスによって
大面積にわたって形成が可能なことから、大型のディス
プレイ用等に多く用いられている。これに対し、多結晶
シリコンＴＦＴは、非晶質シリコンに比べてその移動度
が高く、また自己整合によって素子を形成することがで
きるため、非晶質シリコンＴＦＴよりもＴＦＴ面積及び
画素面積を小さくすることが容易で、高精細なディスプ
レイを製造できる。また、多結晶シリコンを用いると、
ＴＦＴをＣＭＯＳ構造とすることも容易であるため、表
示部ＴＦＴとほぼ同一工程によって、同一基板上に表示
部ＴＦＴを駆動するドライバＴＦＴを形成することがで
きる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように特性が優れ
ドライバを基板上に内蔵可能な多結晶シリコンＴＦＴ
は、高温プロセスによって非晶質シリコンを多結晶化し
て形成することは知られているが、プロセス中に高温に
曝されるため、基板に安価なガラス基板を用いることが
できず、実用化には難がある。
ドライバを基板上に内蔵可能な多結晶シリコンＴＦＴ
は、高温プロセスによって非晶質シリコンを多結晶化し
て形成することは知られているが、プロセス中に高温に
曝されるため、基板に安価なガラス基板を用いることが
できず、実用化には難がある。
【０００５】しかし、レーザアニールやランプアニール
などのアニール処理を用いた多結晶化技術の向上によ
り、低温プロセスによる多結晶シリコンの製造が可能と
なりつつある。このように、低温プロセスによって多結
晶シリコンＴＦＴを形成する方法は、基板として安価な
ガラス基板を用いることができるので低コスト化が図
れ、さらには大面積化が可能となり低温プロセスによる
多結晶シリコンＴＦＴ（以下低温多結晶シリコンＴＦＴ
という）の実用化に至っている 以上のように低温多結晶シリコンＴＦＴの実用化が進み
つつあるが、例えば反射型液晶表示装置としてプロジェ
クタ等に用いた場合に、低温多結晶シリコンＴＦＴの特
性を最大限発揮させ、またその特性をより向上させるた
めに最適な条件、例えば液晶材料や最適なパネル構成な
どについては、開発は進んでいない。従って、従来の非
晶質シリコンＴＦＴ用の液晶表示装置に用いられていた
材料や構成をそのまま転用しており、多結晶シリコンＴ
ＦＴの特性を十分に発揮させることができていないとい
う問題があった。
などのアニール処理を用いた多結晶化技術の向上によ
り、低温プロセスによる多結晶シリコンの製造が可能と
なりつつある。このように、低温プロセスによって多結
晶シリコンＴＦＴを形成する方法は、基板として安価な
ガラス基板を用いることができるので低コスト化が図
れ、さらには大面積化が可能となり低温プロセスによる
多結晶シリコンＴＦＴ（以下低温多結晶シリコンＴＦＴ
という）の実用化に至っている 以上のように低温多結晶シリコンＴＦＴの実用化が進み
つつあるが、例えば反射型液晶表示装置としてプロジェ
クタ等に用いた場合に、低温多結晶シリコンＴＦＴの特
性を最大限発揮させ、またその特性をより向上させるた
めに最適な条件、例えば液晶材料や最適なパネル構成な
どについては、開発は進んでいない。従って、従来の非
晶質シリコンＴＦＴ用の液晶表示装置に用いられていた
材料や構成をそのまま転用しており、多結晶シリコンＴ
ＦＴの特性を十分に発揮させることができていないとい
う問題があった。
【０００６】上記課題を解決するために、この発明に係
る液晶表示装置は、多結晶シリコンＴＦＴを用いた反射
型の液晶表示装置に最適な液晶材料やパネル構成など提
案することを目的とする。
る液晶表示装置は、多結晶シリコンＴＦＴを用いた反射
型の液晶表示装置に最適な液晶材料やパネル構成など提
案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、以下のような特徴を有する。
にこの発明は、以下のような特徴を有する。
【０００８】まず、この発明は、第１基板上に、マトリ
クス状に設けられた光反射材料からなる複数の画素電極
と、対応する前記画素電極に接続されるように形成され
た薄膜トランジスタ及びその電極配線と、を備え、前記
第１基板上の前記複数の画素電極と、該第１基板に対向
配置された第２基板上の共通電極との間に挟持された液
晶層を画素電極毎に駆動して表示を行う反射型液晶表示
装置であって、前記薄膜トランジスタとして、能動層に
低温で形成された多結晶シリコン層を利用した多結晶シ
リコン薄膜トランジスタを用い、前記第１及び第２基板
間に挟持される前記液晶層の各液晶分子の初期配向を前
記画素電極に対してほぼ垂直方向となるように制御し、
さらに、前記液晶層の複屈折Δｎと前記液晶層の厚さｄ
との積Δｎ・ｄを０．３０以下とすることを特徴とす
る。また、画素電極としては、Ａｌ反射材料を用いるこ
とができる。
クス状に設けられた光反射材料からなる複数の画素電極
と、対応する前記画素電極に接続されるように形成され
た薄膜トランジスタ及びその電極配線と、を備え、前記
第１基板上の前記複数の画素電極と、該第１基板に対向
配置された第２基板上の共通電極との間に挟持された液
晶層を画素電極毎に駆動して表示を行う反射型液晶表示
装置であって、前記薄膜トランジスタとして、能動層に
低温で形成された多結晶シリコン層を利用した多結晶シ
リコン薄膜トランジスタを用い、前記第１及び第２基板
間に挟持される前記液晶層の各液晶分子の初期配向を前
記画素電極に対してほぼ垂直方向となるように制御し、
さらに、前記液晶層の複屈折Δｎと前記液晶層の厚さｄ
との積Δｎ・ｄを０．３０以下とすることを特徴とす
る。また、画素電極としては、Ａｌ反射材料を用いるこ
とができる。
【０００９】Δｎ・ｄの値を０．３０とすれば、反射型
の液晶表示装置であっても液晶層の電圧−透過率特性が
良好となり、多結晶シリコン薄膜トランジスタによって
実現される低電圧の駆動電圧でも、液晶を確実に駆動す
ることができる。
の液晶表示装置であっても液晶層の電圧−透過率特性が
良好となり、多結晶シリコン薄膜トランジスタによって
実現される低電圧の駆動電圧でも、液晶を確実に駆動す
ることができる。
【００１０】また、前記液晶層に用いる液晶材料とし
て、側鎖にフッ素を備える分子構造を備えた液晶分子を
少なくとも一種類選択することが好適である。側鎖にフ
ッ素を備えた液晶分子は、側鎖方向、つまり液晶分子の
短軸方向における極性が高く、多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタによって実現される低い駆動電圧であっても十
分動作させることができる。また、短軸方向における極
性が高いことは、例えば、液晶配向膜との反発を強める
ことにより、液晶の初期配向を垂直とすることが容易と
なる。
て、側鎖にフッ素を備える分子構造を備えた液晶分子を
少なくとも一種類選択することが好適である。側鎖にフ
ッ素を備えた液晶分子は、側鎖方向、つまり液晶分子の
短軸方向における極性が高く、多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタによって実現される低い駆動電圧であっても十
分動作させることができる。また、短軸方向における極
性が高いことは、例えば、液晶配向膜との反発を強める
ことにより、液晶の初期配向を垂直とすることが容易と
なる。
【００１１】さらに、前記第２基板上の前記共通電極に
は、前記画素電極と対向する所定対応領域内に前記液晶
の配向を制御するための電極不在部を配向制御窓として
設け、液晶分子の配向を垂直配向から変化させながら、
各画素電極領域内に傾斜方角の異なる複数の配向領域を
作成する。配向制御窓により、液晶分子の配向領域が安
定的に分割されるため、表示装置に優先視野方向を複数
設けることが可能となり、視野角が拡大する。
は、前記画素電極と対向する所定対応領域内に前記液晶
の配向を制御するための電極不在部を配向制御窓として
設け、液晶分子の配向を垂直配向から変化させながら、
各画素電極領域内に傾斜方角の異なる複数の配向領域を
作成する。配向制御窓により、液晶分子の配向領域が安
定的に分割されるため、表示装置に優先視野方向を複数
設けることが可能となり、視野角が拡大する。
【００１２】また、本発明において、前記第１基板で
は、該第１基板上に形成された薄膜トランジスタ及びそ
の電極配線を覆うように平坦化層間絶縁膜が形成され、
前記平坦化層間絶縁膜上に、少なくとも前記薄膜トラン
ジスタの形成領域を覆うよう前記複数の画素電極が形成
されている。
は、該第１基板上に形成された薄膜トランジスタ及びそ
の電極配線を覆うように平坦化層間絶縁膜が形成され、
前記平坦化層間絶縁膜上に、少なくとも前記薄膜トラン
ジスタの形成領域を覆うよう前記複数の画素電極が形成
されている。
【００１３】さらに、本発明は、前記液晶層に用いられ
る液晶材料として負の誘電異方性を備えたものを用い、
前記液晶層の垂直配向は、ラビング工程を施すことな
く、前記共通電極及び前記画素電極をそれぞれ覆うよう
に形成された垂直配向膜と、前記共通電極に設けられた
前記配向制御窓と、前記複数の画素電極にそれぞれ印加
される電圧によって制御されることを特徴とする。
る液晶材料として負の誘電異方性を備えたものを用い、
前記液晶層の垂直配向は、ラビング工程を施すことな
く、前記共通電極及び前記画素電極をそれぞれ覆うよう
に形成された垂直配向膜と、前記共通電極に設けられた
前記配向制御窓と、前記複数の画素電極にそれぞれ印加
される電圧によって制御されることを特徴とする。
【００１４】画素電極を薄膜トランジスタ等の上に形成
すれば、薄膜トランジスタ等によって１画素の開口率が
制限されることない。このため、開口率の飛躍的な向上
を図ることができ、極めて明るい反射型液晶表示が可能
となる。また、平坦化層間絶縁膜上に画素電極を形成す
ることで、液晶分子の垂直配向に画素電極の凹凸が悪影
響を与えないようにする共に、画素電極が薄膜トランジ
スタ等の形成領域を覆うように形成することで、薄膜ト
ランジスタ等の発生する電界が液晶層に漏れることを防
止する。また、画素電極を上層に位置させることで液晶
層により効率的に電圧を印加することが可能となってい
る。さらに、このような構成とすることで、周辺駆動回
路などを同一基板上に形成した場合にも、ラビング工程
が省略可能であるため、ラビングによる駆動回路素子の
破損などの可能性がなくなる。
すれば、薄膜トランジスタ等によって１画素の開口率が
制限されることない。このため、開口率の飛躍的な向上
を図ることができ、極めて明るい反射型液晶表示が可能
となる。また、平坦化層間絶縁膜上に画素電極を形成す
ることで、液晶分子の垂直配向に画素電極の凹凸が悪影
響を与えないようにする共に、画素電極が薄膜トランジ
スタ等の形成領域を覆うように形成することで、薄膜ト
ランジスタ等の発生する電界が液晶層に漏れることを防
止する。また、画素電極を上層に位置させることで液晶
層により効率的に電圧を印加することが可能となってい
る。さらに、このような構成とすることで、周辺駆動回
路などを同一基板上に形成した場合にも、ラビング工程
が省略可能であるため、ラビングによる駆動回路素子の
破損などの可能性がなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の好
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。
適な実施の形態（以下実施形態という）について説明す
る。
【００１６】図１は、この発明の実施形態に係る反射型
液晶表示装置の１画素についての平面構成の一例、図２
は図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面の一例を示してい
る。この実施形態に係る液晶表示装置は、低温多結晶シ
リコンＴＦＴが形成され、Ａｌ反射材料を用いた画素電
極２６がＴＦＴの上層に配置されたＴＦＴ基板（第１基
板）１０を有し、さらに、ＴＦＴ基板１０と間に液晶層
４０を挟んで対向配置され、配向制御窓３４を備えた共
通電極３２の形成された対向基板（第２基板）３０を備
えた反射型の液晶表示装置である。そして、この反射型
液晶表示装置において、本実施形態では、液晶層４０の
複屈折Δｎと液晶層４０の厚さｄとの積（リタデーショ
ン）Δｎ・ｄが０．３０以下なるように、複屈折Δｎの
小さい液晶材料を選択し、かつ液晶層の厚さｄを適切な
厚さに設定することで、低電圧駆動を可能とし、かつ、
着色現象を防止しつつ、良好な電圧−透過率特性を有す
る反射型液晶表示装置を実現している。
液晶表示装置の１画素についての平面構成の一例、図２
は図１のＡ−Ａ線に沿った概略断面の一例を示してい
る。この実施形態に係る液晶表示装置は、低温多結晶シ
リコンＴＦＴが形成され、Ａｌ反射材料を用いた画素電
極２６がＴＦＴの上層に配置されたＴＦＴ基板（第１基
板）１０を有し、さらに、ＴＦＴ基板１０と間に液晶層
４０を挟んで対向配置され、配向制御窓３４を備えた共
通電極３２の形成された対向基板（第２基板）３０を備
えた反射型の液晶表示装置である。そして、この反射型
液晶表示装置において、本実施形態では、液晶層４０の
複屈折Δｎと液晶層４０の厚さｄとの積（リタデーショ
ン）Δｎ・ｄが０．３０以下なるように、複屈折Δｎの
小さい液晶材料を選択し、かつ液晶層の厚さｄを適切な
厚さに設定することで、低電圧駆動を可能とし、かつ、
着色現象を防止しつつ、良好な電圧−透過率特性を有す
る反射型液晶表示装置を実現している。
【００１７】［反射型液晶表示装置の構成］ガラスなど
からなるＴＦＴ基板１０上には、図２に示す例では、Ｃ
ｒ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属をパターニングして得られたゲ
ート電極１２及びゲート電極１２と一体のゲート電極配
線１２Ｌを備え、これらゲート電極１２、ゲート電極配
線１２Ｌを覆うように、例えばＳｉＮｘ及びＳｉＯ2の
積層構造又はいずれか一方よりなるゲート絶縁膜１４が
形成されている。ゲート絶縁膜１４上には、ＴＦＴの能
動層として機能する多結晶シリコン薄膜２０が形成され
ている。この多結晶シリコン薄膜２０は、非晶質シリコ
ン薄膜にレーザアニール及びランプアニールの組み合わ
せ又はいずれか一方アニール処理などを用いた低温アニ
ール処理を施すことによって多結晶化し、その後、島状
にパターニングして得たものである。
からなるＴＦＴ基板１０上には、図２に示す例では、Ｃ
ｒ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属をパターニングして得られたゲ
ート電極１２及びゲート電極１２と一体のゲート電極配
線１２Ｌを備え、これらゲート電極１２、ゲート電極配
線１２Ｌを覆うように、例えばＳｉＮｘ及びＳｉＯ2の
積層構造又はいずれか一方よりなるゲート絶縁膜１４が
形成されている。ゲート絶縁膜１４上には、ＴＦＴの能
動層として機能する多結晶シリコン薄膜２０が形成され
ている。この多結晶シリコン薄膜２０は、非晶質シリコ
ン薄膜にレーザアニール及びランプアニールの組み合わ
せ又はいずれか一方アニール処理などを用いた低温アニ
ール処理を施すことによって多結晶化し、その後、島状
にパターニングして得たものである。
【００１８】多結晶シリコン薄膜２０上には、ＳｉＯ2
等からなる注入ストッパ２３が形成されている。この注
入ストッパ２３は、ゲート電極１２をマスクとしてＴＦ
Ｔ基板１０の裏面（図２の下側）から露光することで、
自己整合的にゲート電極１２とほぼ同一形状にパターニ
ングして形成されている。そして、この注入ストッパ２
３を利用して多結晶シリコン薄膜２０にリン、砒素等の
不純物を低濃度に注入することにより、多結晶シリコン
薄膜２０の注入ストッパ２３の直下領域の両側には、自
己整合的にこれらの不純物を低濃度に含む低濃度ソース
領域２０ＬＳ及び低濃度ドレイン領域２０ＬＤがそれぞ
れ形成されている。また、注入ストッパ２３の直下領域
は、注入ストッパ２３がマスクとなって不純物が注入さ
れないため、実質的に不純物を含有しない真性領域とな
り、この真性領域がＴＦＴのチャネル領域２０ＣＨとし
て機能する。低濃度ソース領域２０ＬＳ、低濃度ドレイ
ン領域２０ＬＤの外側には、同じ不純物をさらに高濃度
に注入することによりソース領域２０Ｓ、ドレイン領域
２０Ｄが形成されている。
等からなる注入ストッパ２３が形成されている。この注
入ストッパ２３は、ゲート電極１２をマスクとしてＴＦ
Ｔ基板１０の裏面（図２の下側）から露光することで、
自己整合的にゲート電極１２とほぼ同一形状にパターニ
ングして形成されている。そして、この注入ストッパ２
３を利用して多結晶シリコン薄膜２０にリン、砒素等の
不純物を低濃度に注入することにより、多結晶シリコン
薄膜２０の注入ストッパ２３の直下領域の両側には、自
己整合的にこれらの不純物を低濃度に含む低濃度ソース
領域２０ＬＳ及び低濃度ドレイン領域２０ＬＤがそれぞ
れ形成されている。また、注入ストッパ２３の直下領域
は、注入ストッパ２３がマスクとなって不純物が注入さ
れないため、実質的に不純物を含有しない真性領域とな
り、この真性領域がＴＦＴのチャネル領域２０ＣＨとし
て機能する。低濃度ソース領域２０ＬＳ、低濃度ドレイ
ン領域２０ＬＤの外側には、同じ不純物をさらに高濃度
に注入することによりソース領域２０Ｓ、ドレイン領域
２０Ｄが形成されている。
【００１９】各領域（２０ＣＨ、２０ＬＳ、２０ＬＤ、
２０Ｓ、２０Ｄ）が形成された多結晶シリコン薄膜２０
及び注入ストッパ２３上にはこれらを覆うようにＳｉＮ
ｘ等からなる層間絶縁膜２２が形成されている。この層
間絶縁膜２２上には、Ａｌ、Ｍｏ等からなるソース電極
１６、ドレイン電極１８及びドレイン電極１８と一体の
ドレイン電極配線１８Ｌが形成されている。また、ソー
ス電極１６及びドレイン電極１８は、層間絶縁膜２２に
設けられたコンタクトホールにおいて上記多結晶シリコ
ン薄膜２０に形成されたソース領域２０Ｓ、ドレイン領
域２０Ｄに接続されている。
２０Ｓ、２０Ｄ）が形成された多結晶シリコン薄膜２０
及び注入ストッパ２３上にはこれらを覆うようにＳｉＮ
ｘ等からなる層間絶縁膜２２が形成されている。この層
間絶縁膜２２上には、Ａｌ、Ｍｏ等からなるソース電極
１６、ドレイン電極１８及びドレイン電極１８と一体の
ドレイン電極配線１８Ｌが形成されている。また、ソー
ス電極１６及びドレイン電極１８は、層間絶縁膜２２に
設けられたコンタクトホールにおいて上記多結晶シリコ
ン薄膜２０に形成されたソース領域２０Ｓ、ドレイン領
域２０Ｄに接続されている。
【００２０】なお、本実施形態における低温多結晶シリ
コンＴＦＴは、上記ゲート電極１２、ゲート絶縁膜１
４、多結晶シリコン薄膜２０（２０ＣＨ、２０ＬＳ、２
０ＬＤ、２０Ｓ、２０Ｄ）、ソース電極１６、ドレイン
電極１８を備え、低温プロセスで形成された多結晶シリ
コン薄膜２０を能動層として有し、またゲート電極１２
が素子下側に位置する逆スタガ型のＴＦＴによって構成
されている。但し、ＴＦＴ形状は逆スタガ型に限定され
ることはなく、ゲート電極が多結晶シリコン薄膜よりも
上層に配置されるスタガ型の構成であってもよい。
コンＴＦＴは、上記ゲート電極１２、ゲート絶縁膜１
４、多結晶シリコン薄膜２０（２０ＣＨ、２０ＬＳ、２
０ＬＤ、２０Ｓ、２０Ｄ）、ソース電極１６、ドレイン
電極１８を備え、低温プロセスで形成された多結晶シリ
コン薄膜２０を能動層として有し、またゲート電極１２
が素子下側に位置する逆スタガ型のＴＦＴによって構成
されている。但し、ＴＦＴ形状は逆スタガ型に限定され
ることはなく、ゲート電極が多結晶シリコン薄膜よりも
上層に配置されるスタガ型の構成であってもよい。
【００２１】このようなＴＦＴ及び層間絶縁膜２２を覆
うようにＴＦＴ基板１０のほぼ全面には、さらに平坦化
のための平坦化層間絶縁膜２４が１μｍ程度或いはそれ
以上の厚さに形成されている。この平坦化層間絶縁膜２
４は、例えばＳＯＧ（Spin On Grass）、ＢＰＳＧ（Bor
o-phospho-Silicate Glass）、アクリル樹脂等が用いら
れている。平坦化層間絶縁膜２４上には、Ａｌ反射材料
等を用いた画素電極２６がＴＦＴ形成領域上を覆うよう
に形成され、この画素電極２６は、平坦化絶縁膜２４に
設けられたコンタクトホールを介してソース電極１６に
接続されている。また、画素電極２６を覆うようにＴＦ
Ｔ基板１０のほぼ全面には、ラビング工程なしで液晶分
子を垂直方向に配向させるための配向膜として、例えば
ポリイミド（ＳｉＮｘ）等を用いた垂直配向膜２８が形
成されている。
うようにＴＦＴ基板１０のほぼ全面には、さらに平坦化
のための平坦化層間絶縁膜２４が１μｍ程度或いはそれ
以上の厚さに形成されている。この平坦化層間絶縁膜２
４は、例えばＳＯＧ（Spin On Grass）、ＢＰＳＧ（Bor
o-phospho-Silicate Glass）、アクリル樹脂等が用いら
れている。平坦化層間絶縁膜２４上には、Ａｌ反射材料
等を用いた画素電極２６がＴＦＴ形成領域上を覆うよう
に形成され、この画素電極２６は、平坦化絶縁膜２４に
設けられたコンタクトホールを介してソース電極１６に
接続されている。また、画素電極２６を覆うようにＴＦ
Ｔ基板１０のほぼ全面には、ラビング工程なしで液晶分
子を垂直方向に配向させるための配向膜として、例えば
ポリイミド（ＳｉＮｘ）等を用いた垂直配向膜２８が形
成されている。
【００２２】対向基板（第２基板）３０は、以上のよう
に各構成されたＴＦＴ基板１０と液晶層４０を挟んで対
向配置されている。この対向基板３０は、ＴＦＴ基板１
０と同様にガラス等から構成されており、ＴＦＴ基板１
０との対向側表面にはＲＧＢのカラーフィルタ３８が形
成され、さらにその上にはアクリル樹脂などの保護膜３
６を介し、対向する画素電極２６とで液晶を駆動するた
めのＩＴＯなどからなる共通電極３２が形成されてい
る。そして、本実施形態では、後述するように、この共
通電極３２に、各画素電極２６と対向する領域に配向制
御窓３４として、例えば図２に示すようなＸ字状の電極
不在部が形成されている。また、共通電極３２及びこの
配向制御窓３４上にはこれらを覆うようにＴＦＴ基板１
０側と同様の垂直配向膜２８が形成されている。
に各構成されたＴＦＴ基板１０と液晶層４０を挟んで対
向配置されている。この対向基板３０は、ＴＦＴ基板１
０と同様にガラス等から構成されており、ＴＦＴ基板１
０との対向側表面にはＲＧＢのカラーフィルタ３８が形
成され、さらにその上にはアクリル樹脂などの保護膜３
６を介し、対向する画素電極２６とで液晶を駆動するた
めのＩＴＯなどからなる共通電極３２が形成されてい
る。そして、本実施形態では、後述するように、この共
通電極３２に、各画素電極２６と対向する領域に配向制
御窓３４として、例えば図２に示すようなＸ字状の電極
不在部が形成されている。また、共通電極３２及びこの
配向制御窓３４上にはこれらを覆うようにＴＦＴ基板１
０側と同様の垂直配向膜２８が形成されている。
【００２３】液晶層４０は、例えば３μｍ程度に設定さ
れた基板間の間隙に封入され、液晶材料としては、液晶
分子４２の長軸方向の誘電率よりも短軸方向の誘電率が
大きい、いわゆる負の誘電率異方性を有する液晶材料が
用いられている。また、この液晶材料は、下記化学式
（１）〜（６）で示される液晶分子を所望の割合で混合
して作製されており、側鎖にフッ素を有するこれら化学
式（１）〜（６）のいずれかの少なくとも１種類の液晶
分子を含むように混合され、複屈折Δｎは、反射型液晶
表示装置用として例えば０．０７程度以下に設定され
る。
れた基板間の間隙に封入され、液晶材料としては、液晶
分子４２の長軸方向の誘電率よりも短軸方向の誘電率が
大きい、いわゆる負の誘電率異方性を有する液晶材料が
用いられている。また、この液晶材料は、下記化学式
（１）〜（６）で示される液晶分子を所望の割合で混合
して作製されており、側鎖にフッ素を有するこれら化学
式（１）〜（６）のいずれかの少なくとも１種類の液晶
分子を含むように混合され、複屈折Δｎは、反射型液晶
表示装置用として例えば０．０７程度以下に設定され
る。
【００２４】
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】 現在、負の誘電異方性を有する液晶材料としては、移動
度の低い非晶質シリコンＴＦＴをスイッチング素子とす
るアクティブマトリクス型液晶表示装置用として、側鎖
にシアノ（ＣＮ−）基を有する液晶分子が主に用いられ
ている。しかし、シアノ基を側鎖に備える液晶分子は、
低電圧駆動では残留直流電圧が存在するため十分高い電
圧で駆動する必要があり、電圧保持率が低く、また液晶
の焼き付きの可能性がある。しかし、本実施形態ではＴ
ＦＴとして低温プロセスによって作製され、低電圧駆動
可能な多結晶シリコンＴＦＴを用いている。従って、現
在用いられているシアノ基を側鎖に備えた液晶材料を用
いたのでは、低電圧駆動ができるという多結晶シリコン
ＴＦＴの特性を活かすことができないこととなる。液晶
材料として、本実施形態では、上記化学式（１）〜
（６）に示すように側鎖にフッ素を有する液晶分子を配
合する。側鎖がフッ素の液晶分子は、側鎖の極性がシア
ノ基のものに比べて高く、このような液晶分子を配合し
た液晶層４０は、例えば温度範囲−２０℃〜８０℃以上
の範囲において、２Ｖ程度の低電圧での駆動が保証さ
れ、さらに、多結晶シリコンＴＦＴによる低電圧駆動で
も十分に電圧が保持され、焼き付きが防止されている。
また、液晶表示装置を低電圧で駆動することができるた
め、非晶質シリコンＴＦＴを用いた液晶表示装置と比較
してより低消費電力の装置とすることを可能とする。
度の低い非晶質シリコンＴＦＴをスイッチング素子とす
るアクティブマトリクス型液晶表示装置用として、側鎖
にシアノ（ＣＮ−）基を有する液晶分子が主に用いられ
ている。しかし、シアノ基を側鎖に備える液晶分子は、
低電圧駆動では残留直流電圧が存在するため十分高い電
圧で駆動する必要があり、電圧保持率が低く、また液晶
の焼き付きの可能性がある。しかし、本実施形態ではＴ
ＦＴとして低温プロセスによって作製され、低電圧駆動
可能な多結晶シリコンＴＦＴを用いている。従って、現
在用いられているシアノ基を側鎖に備えた液晶材料を用
いたのでは、低電圧駆動ができるという多結晶シリコン
ＴＦＴの特性を活かすことができないこととなる。液晶
材料として、本実施形態では、上記化学式（１）〜
（６）に示すように側鎖にフッ素を有する液晶分子を配
合する。側鎖がフッ素の液晶分子は、側鎖の極性がシア
ノ基のものに比べて高く、このような液晶分子を配合し
た液晶層４０は、例えば温度範囲−２０℃〜８０℃以上
の範囲において、２Ｖ程度の低電圧での駆動が保証さ
れ、さらに、多結晶シリコンＴＦＴによる低電圧駆動で
も十分に電圧が保持され、焼き付きが防止されている。
また、液晶表示装置を低電圧で駆動することができるた
め、非晶質シリコンＴＦＴを用いた液晶表示装置と比較
してより低消費電力の装置とすることを可能とする。
【００２５】また、本実施形態では、上述のような負の
誘電異方性を有するフッ素系液晶分子を含有する液晶材
料を用い、かつ垂直配向膜２８を用いることにより、液
晶分子の初期配向を垂直方向に制御するＤＡＰ（deform
ation of vertially alignedphase）型の配向制御を行
っている。ＤＡＰ型は、電圧制御複屈折（ＥＣＢ：elct
rically controlled birefringence）方式の一種であ
り、液晶分子の長軸と短軸と屈折率の差、つまり複屈折
現象を利用して、液晶層へ入射した光の透過率を制御す
るものである。
誘電異方性を有するフッ素系液晶分子を含有する液晶材
料を用い、かつ垂直配向膜２８を用いることにより、液
晶分子の初期配向を垂直方向に制御するＤＡＰ（deform
ation of vertially alignedphase）型の配向制御を行
っている。ＤＡＰ型は、電圧制御複屈折（ＥＣＢ：elct
rically controlled birefringence）方式の一種であ
り、液晶分子の長軸と短軸と屈折率の差、つまり複屈折
現象を利用して、液晶層へ入射した光の透過率を制御す
るものである。
【００２６】このＤＡＰ型の液晶表示装置は、液晶層４
０への電圧印加時、例えば後述するようにプロジェクタ
等に用いられる場合に、対向基板３０の外側にそれぞれ
設けられた互いに直交する偏光方向を備えた偏光板の一
方を通過して液晶層４０へ入射した直線偏光を、その複
屈折により楕円偏光、さらには円偏光として、他方の偏
光板からの射出を可能とする。液晶層４０への電圧非印
加時には、液晶分子は垂直配向膜２８により垂直に配向
しているので、一方の偏光板から液晶層４０へ入射され
た光は、複屈折を受けず、他方の偏光板から射出される
ことはない。つまり、このＤＡＰ型は、液晶層４０にお
ける電界強度に従ってその複屈折量、つまり入射直線偏
光の常光成分と異常光成分との位相差（リタデーション
量）が決定し、液晶層４０への印加電圧の上昇に伴って
表示が黒から白へと変化するいわゆるノーマリブラック
モードの表示を行う。そして、液晶層４０への印加電圧
を各画素毎に制御することで、他方の偏光板からの射出
光量、つまり透過率が画素毎に制御され、表示装置全体
で所望のイメージ表示が可能となっている。
０への電圧印加時、例えば後述するようにプロジェクタ
等に用いられる場合に、対向基板３０の外側にそれぞれ
設けられた互いに直交する偏光方向を備えた偏光板の一
方を通過して液晶層４０へ入射した直線偏光を、その複
屈折により楕円偏光、さらには円偏光として、他方の偏
光板からの射出を可能とする。液晶層４０への電圧非印
加時には、液晶分子は垂直配向膜２８により垂直に配向
しているので、一方の偏光板から液晶層４０へ入射され
た光は、複屈折を受けず、他方の偏光板から射出される
ことはない。つまり、このＤＡＰ型は、液晶層４０にお
ける電界強度に従ってその複屈折量、つまり入射直線偏
光の常光成分と異常光成分との位相差（リタデーション
量）が決定し、液晶層４０への印加電圧の上昇に伴って
表示が黒から白へと変化するいわゆるノーマリブラック
モードの表示を行う。そして、液晶層４０への印加電圧
を各画素毎に制御することで、他方の偏光板からの射出
光量、つまり透過率が画素毎に制御され、表示装置全体
で所望のイメージ表示が可能となっている。
【００２７】さらに、本実施形態では、図１及び図２に
示すように共通電極３２に電極不在部としての配向制御
窓３４を設けることにより、配向制御窓３４を基準とし
て所定の方角に傾け、液晶分子の応答性の向上を図ると
共に、画素内で配向方向を分割することによって液晶表
示の視角依存性を緩和し、広い視野角の表示装置を実現
している。液晶層４０への電圧印加時において、図１に
示す画素電極２６の各辺のエッジ部分には、図２に点線
で示すように共通電極３２との間にそれぞれ異なる方角
に斜めの電界が発生するため、画素電極２６の辺のエッ
ジ部分では、液晶分子は垂直配向状態から斜め電界の反
対に向かって傾く。画素電極２６のエッジ部分で斜め電
界で液晶分子の傾き方角が決定すると（傾き角度は電界
強度によって決定）、液晶分子４２は連続体性を有して
いるため、画素電極２６の中央付近の液晶分子の傾く方
角は、該画素電極２６の各辺における液晶分子の傾き方
角に従うこととなり、結果として、１つの画素領域内に
は、液晶分子の傾き方角の異なる複数の領域が発生する
こととなる。
示すように共通電極３２に電極不在部としての配向制御
窓３４を設けることにより、配向制御窓３４を基準とし
て所定の方角に傾け、液晶分子の応答性の向上を図ると
共に、画素内で配向方向を分割することによって液晶表
示の視角依存性を緩和し、広い視野角の表示装置を実現
している。液晶層４０への電圧印加時において、図１に
示す画素電極２６の各辺のエッジ部分には、図２に点線
で示すように共通電極３２との間にそれぞれ異なる方角
に斜めの電界が発生するため、画素電極２６の辺のエッ
ジ部分では、液晶分子は垂直配向状態から斜め電界の反
対に向かって傾く。画素電極２６のエッジ部分で斜め電
界で液晶分子の傾き方角が決定すると（傾き角度は電界
強度によって決定）、液晶分子４２は連続体性を有して
いるため、画素電極２６の中央付近の液晶分子の傾く方
角は、該画素電極２６の各辺における液晶分子の傾き方
角に従うこととなり、結果として、１つの画素領域内に
は、液晶分子の傾き方角の異なる複数の領域が発生する
こととなる。
【００２８】配向制御窓３４は共通電極３２の不在部で
あるから、常に液晶動作閾値以下の電圧しか印加されな
い。このため、図２に示すように配向制御窓３４に位置
する液晶分子は、垂直配向したままとなり、配向制御窓
３４が、常に上記液晶分子の傾き方角の異なる領域の境
界となる。例えば、図１に示すように配向制御窓３４を
Ｘ字状とすれば、それぞれ傾き方角の異なる領域Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの境界がこのＸ字状の配向制御窓３４上に固
定されることとなる。
あるから、常に液晶動作閾値以下の電圧しか印加されな
い。このため、図２に示すように配向制御窓３４に位置
する液晶分子は、垂直配向したままとなり、配向制御窓
３４が、常に上記液晶分子の傾き方角の異なる領域の境
界となる。例えば、図１に示すように配向制御窓３４を
Ｘ字状とすれば、それぞれ傾き方角の異なる領域Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの境界がこのＸ字状の配向制御窓３４上に固
定されることとなる。
【００２９】上述のようにＤＡＰ型液晶表示装置では、
入射光に対する液晶分子の傾きにより透過率が異なるた
め、一つの画素領域内における液晶分子の傾き方角が一
方向であると、優先視野角方向も対応する一方向に限定
されてしまい、視角依存性が強くなる。また、一つの画
素領域内で異なる複数の傾き方角の領域が存在する場合
であっても、その傾きの領域の境界が各選択期間毎に変
化すると、表示にザラツキが発生して表示品質の低下を
招く。しかし、配向制御窓３４を設けることにより、複
数の異なる方角に傾く領域の境界を配向制御窓３４上に
固定しつつ配向領域分割を行うことが可能となり、優先
視角方向を複数設けることができ（本実施形態の場合、
上下左右の４つ）、液晶表示装置の広視野角化が図られ
る。
入射光に対する液晶分子の傾きにより透過率が異なるた
め、一つの画素領域内における液晶分子の傾き方角が一
方向であると、優先視野角方向も対応する一方向に限定
されてしまい、視角依存性が強くなる。また、一つの画
素領域内で異なる複数の傾き方角の領域が存在する場合
であっても、その傾きの領域の境界が各選択期間毎に変
化すると、表示にザラツキが発生して表示品質の低下を
招く。しかし、配向制御窓３４を設けることにより、複
数の異なる方角に傾く領域の境界を配向制御窓３４上に
固定しつつ配向領域分割を行うことが可能となり、優先
視角方向を複数設けることができ（本実施形態の場合、
上下左右の４つ）、液晶表示装置の広視野角化が図られ
る。
【００３０】また、本実施形態ではＴＦＴ及び電極配線
を覆うように平坦化層間絶縁膜２４を形成し、その上に
画素電極２６を形成する構造を有している。このような
構成とすることで、ＴＦＴ及び電極配線等により開口率
が低下することなく、最大の開口率を得ることができ
る。また、同時にＴＦＴ及び電極配線で発生する電界を
この画素電極２６によって遮蔽することができるため、
これらの電界によって液晶層４０の配向が乱されること
を確実に防止している。さらに、平坦化層間絶縁膜２４
によって画素電極２６の表面の平坦性を向上させること
により、画素電極２６の表面の凹凸により液晶分子の配
向が乱れることを防止している。このように液晶の配向
の乱れを防止することが容易となっていることで、本実
施形態では、ラビング工程を省略することができる。ラ
ビング工程を省略できるということは、表示部のスイッ
チング素子として多結晶シリコンＴＦＴを用い、液晶表
示部の周辺にも同様の多結晶シリコンＴＦＴを形成する
場合、ラビングによりこのドライバ部に密集して形成さ
れた多結晶シリコンＴＦＴに悪影響を与えることが無く
なる。従って、液晶表示装置としての歩留まり向上を図
ることが可能となる。
を覆うように平坦化層間絶縁膜２４を形成し、その上に
画素電極２６を形成する構造を有している。このような
構成とすることで、ＴＦＴ及び電極配線等により開口率
が低下することなく、最大の開口率を得ることができ
る。また、同時にＴＦＴ及び電極配線で発生する電界を
この画素電極２６によって遮蔽することができるため、
これらの電界によって液晶層４０の配向が乱されること
を確実に防止している。さらに、平坦化層間絶縁膜２４
によって画素電極２６の表面の平坦性を向上させること
により、画素電極２６の表面の凹凸により液晶分子の配
向が乱れることを防止している。このように液晶の配向
の乱れを防止することが容易となっていることで、本実
施形態では、ラビング工程を省略することができる。ラ
ビング工程を省略できるということは、表示部のスイッ
チング素子として多結晶シリコンＴＦＴを用い、液晶表
示部の周辺にも同様の多結晶シリコンＴＦＴを形成する
場合、ラビングによりこのドライバ部に密集して形成さ
れた多結晶シリコンＴＦＴに悪影響を与えることが無く
なる。従って、液晶表示装置としての歩留まり向上を図
ることが可能となる。
【００３１】［Δｎ・ｄと電圧−透過率特性との関係］
次に、負の誘電異方性の液晶を垂直配向させたノーマリ
ブラックモードの液晶表示装置のΔｎ・ｄと電圧−透過
率特性との関係について図３を参照して説明する。但
し、透過率は反射率として表わす。まず、図２の画素電
極２６としてＩＴＯ（Indium Tin Oxid）等を用いた透
過型の液晶表示装置の場合には、Δｎ・ｄが０．３５の
場合、その電圧−透過率特性は良好である。具体的に
は、液晶層への印加電圧１Ｖ〜２Ｖ付近で透過率（図３
では反射率）は０から０．４７程度まで上昇し、電圧２
〜６Ｖの範囲において透過率はほぼそのまま維持され
る。
次に、負の誘電異方性の液晶を垂直配向させたノーマリ
ブラックモードの液晶表示装置のΔｎ・ｄと電圧−透過
率特性との関係について図３を参照して説明する。但
し、透過率は反射率として表わす。まず、図２の画素電
極２６としてＩＴＯ（Indium Tin Oxid）等を用いた透
過型の液晶表示装置の場合には、Δｎ・ｄが０．３５の
場合、その電圧−透過率特性は良好である。具体的に
は、液晶層への印加電圧１Ｖ〜２Ｖ付近で透過率（図３
では反射率）は０から０．４７程度まで上昇し、電圧２
〜６Ｖの範囲において透過率はほぼそのまま維持され
る。
【００３２】一方、反射画素電極２６を用い、光が２回
液晶層４０を通る反射型の場合には、Δｎ・ｄが同じ
０．３５の場合でも、その電圧−透過率特性は透過型と
は全く異なり、１Ｖ付近に透過率の急峻なピークが発生
してしまう。そして、電圧３Ｖ付近で透過率は再び０と
なり、それ以上の電圧を印加しても透過率は殆ど上昇し
ない。従って、低温多結晶シリコンＴＦＴの採用によっ
て物理的には２Ｖ程度の低電圧駆動が可能となっても、
反射型の液晶表示装置とした場合には、液晶層の配向を
高い精度で制御することは困難であり、表示の着色の問
題が発生する。また、反射型でΔｎ・ｄ＝０．４３の場
合には、１Ｖ付近に存在する透過率のピークはさらに鋭
くなり、低電圧での制御はさらに困難となる。また、２
Ｖ付近では透過率は一旦０となり、その後２Ｖ以上で再
び上昇する。
液晶層４０を通る反射型の場合には、Δｎ・ｄが同じ
０．３５の場合でも、その電圧−透過率特性は透過型と
は全く異なり、１Ｖ付近に透過率の急峻なピークが発生
してしまう。そして、電圧３Ｖ付近で透過率は再び０と
なり、それ以上の電圧を印加しても透過率は殆ど上昇し
ない。従って、低温多結晶シリコンＴＦＴの採用によっ
て物理的には２Ｖ程度の低電圧駆動が可能となっても、
反射型の液晶表示装置とした場合には、液晶層の配向を
高い精度で制御することは困難であり、表示の着色の問
題が発生する。また、反射型でΔｎ・ｄ＝０．４３の場
合には、１Ｖ付近に存在する透過率のピークはさらに鋭
くなり、低電圧での制御はさらに困難となる。また、２
Ｖ付近では透過率は一旦０となり、その後２Ｖ以上で再
び上昇する。
【００３３】しかし、図３に示すように、反射型でΔｎ
・ｄ＝０．３０程度であれば、１Ｖ〜２Ｖの電圧領域に
おける透過率特性は緩やかである。また、６Ｖ程度とな
っても透過率は０より大きい値を示す。さらに、反射型
でΔｎ・ｄ＝０．２２の場合には、１Ｖ〜２Ｖの間でさ
らに緩やかな特性となる。また、０．４７程度に上昇し
た透過率は、電圧６Ｖになっても０．３５程度までしか
低下せず、使用上、透過型のΔｎ・ｄ＝０．３５に比較
して遜色ない程度の安定した制御が可能となる。
・ｄ＝０．３０程度であれば、１Ｖ〜２Ｖの電圧領域に
おける透過率特性は緩やかである。また、６Ｖ程度とな
っても透過率は０より大きい値を示す。さらに、反射型
でΔｎ・ｄ＝０．２２の場合には、１Ｖ〜２Ｖの間でさ
らに緩やかな特性となる。また、０．４７程度に上昇し
た透過率は、電圧６Ｖになっても０．３５程度までしか
低下せず、使用上、透過型のΔｎ・ｄ＝０．３５に比較
して遜色ない程度の安定した制御が可能となる。
【００３４】以上のことから、Δｎ・ｄを０．３０程度
より小さく設定し、より好ましくは０．２２程度とする
ことで、多結晶シリコンＴＦＴを用いたノーマリブラッ
クモードの反射型液晶表示装置を低電圧で確実に制御す
ることが可能となる。
より小さく設定し、より好ましくは０．２２程度とする
ことで、多結晶シリコンＴＦＴを用いたノーマリブラッ
クモードの反射型液晶表示装置を低電圧で確実に制御す
ることが可能となる。
【００３５】本実施形態では、上述のように少なくとも
側鎖にフッ素を有する液晶分子（化学式（１）〜
（６））を含む液晶材料を液晶層４０に用いており、そ
の複屈折Δｎは０．０７程度、或いはそれ以下の低い値
とすることが可能となっている。従って、液晶層の厚み
ｄが一般的な例えば５μｍ程度の場合でも、上述のよう
な液晶材料を利用しその配合割合を調整することで、Δ
ｎ・ｄを０．３０以下とすることが可能となる。また、
液晶層の厚みｄを３μｍ程度とすれば、図３に示すΔｎ
・ｄ＝０．２２のような特性も容易に得られる。
側鎖にフッ素を有する液晶分子（化学式（１）〜
（６））を含む液晶材料を液晶層４０に用いており、そ
の複屈折Δｎは０．０７程度、或いはそれ以下の低い値
とすることが可能となっている。従って、液晶層の厚み
ｄが一般的な例えば５μｍ程度の場合でも、上述のよう
な液晶材料を利用しその配合割合を調整することで、Δ
ｎ・ｄを０．３０以下とすることが可能となる。また、
液晶層の厚みｄを３μｍ程度とすれば、図３に示すΔｎ
・ｄ＝０．２２のような特性も容易に得られる。
【００３６】さらに、本実施形態ではＴＦＴ及び電極配
線上に平坦化層間絶縁膜２４を形成し、その上に画素電
極２６を形成する構造を有している。このような構成で
あるため、液晶層４０へ電圧印加効率を変えることな
く、平坦化層間絶縁膜２４の膜厚を調整することで液晶
層４０の厚さｄを簡単に変更することができ、Δｎ・ｄ
の調整が容易である。
線上に平坦化層間絶縁膜２４を形成し、その上に画素電
極２６を形成する構造を有している。このような構成で
あるため、液晶層４０へ電圧印加効率を変えることな
く、平坦化層間絶縁膜２４の膜厚を調整することで液晶
層４０の厚さｄを簡単に変更することができ、Δｎ・ｄ
の調整が容易である。
【００３７】［プロジェクタ装置］図４は、上述のよう
な多結晶シリコンＴＦＴを用いた垂直配向型の反射型液
晶表示装置をプロジェクタ装置のライトバルブに適用し
た場合の構成例を概念的に示している。光源６０から射
出された光は、偏光分離フィルタ６２に入射され、ここ
で、所定方向の偏光が分離され、分離された光が第１の
偏光板６４に入射される。この第１の偏光板６４を所定
の直線偏光のみが通過し、上述の反射型液晶表示装置５
０に入射する。なお、光源６０からの光を直接第１の偏
光板６４に入射させることも可能ではあるが、偏光分離
フィルタ６２は、分離して第１の偏光板６４に射出され
ない他の方向の偏光を光源６０方向に戻すので、その光
を光源光として再利用することができ光利用率を高める
ことができる。
な多結晶シリコンＴＦＴを用いた垂直配向型の反射型液
晶表示装置をプロジェクタ装置のライトバルブに適用し
た場合の構成例を概念的に示している。光源６０から射
出された光は、偏光分離フィルタ６２に入射され、ここ
で、所定方向の偏光が分離され、分離された光が第１の
偏光板６４に入射される。この第１の偏光板６４を所定
の直線偏光のみが通過し、上述の反射型液晶表示装置５
０に入射する。なお、光源６０からの光を直接第１の偏
光板６４に入射させることも可能ではあるが、偏光分離
フィルタ６２は、分離して第１の偏光板６４に射出され
ない他の方向の偏光を光源６０方向に戻すので、その光
を光源光として再利用することができ光利用率を高める
ことができる。
【００３８】反射型液晶表示装置５０は、第１の偏光板
６４を通過した直線偏光をその反射画素電極において反
射することで射出し、装置５０からの射出光は第２の偏
光板６６、プロジェクタレンズ６８を介し、スクリーン
７０に拡大投射される。よって、反射型液晶表示装置５
０の画素毎において液晶層への電圧印加を制御すること
で、液晶表示装置５０から射出され第２の偏光板６６を
通過する光量を画素毎に制御でき、スクリーン７０上に
任意のイメージを投射することができる。
６４を通過した直線偏光をその反射画素電極において反
射することで射出し、装置５０からの射出光は第２の偏
光板６６、プロジェクタレンズ６８を介し、スクリーン
７０に拡大投射される。よって、反射型液晶表示装置５
０の画素毎において液晶層への電圧印加を制御すること
で、液晶表示装置５０から射出され第２の偏光板６６を
通過する光量を画素毎に制御でき、スクリーン７０上に
任意のイメージを投射することができる。
【００３９】特に、本実施形態においては、反射型液晶
表示装置５０として、上述したように配向制御窓３４に
よって一画素領域内で配向方角を分割した広視野角の液
晶表示装置を利用している。従って、図４に示すように
液晶表示装置５０への入射角を斜め方向に設定しても、
十分な反射光を得ることができ、スクリーン７０上に明
るい映像を得ることができる。このため、液晶表示装置
５０その他の光学系のレイアウトの自由度が増し、各部
のレイアウトを工夫することで装置全体を小型化するこ
とが可能となる。
表示装置５０として、上述したように配向制御窓３４に
よって一画素領域内で配向方角を分割した広視野角の液
晶表示装置を利用している。従って、図４に示すように
液晶表示装置５０への入射角を斜め方向に設定しても、
十分な反射光を得ることができ、スクリーン７０上に明
るい映像を得ることができる。このため、液晶表示装置
５０その他の光学系のレイアウトの自由度が増し、各部
のレイアウトを工夫することで装置全体を小型化するこ
とが可能となる。
【００４０】また、液晶表示装置５０は、画素電極２６
がＴＦＴ上を覆うような構成を有しているため、反射型
とすることで開口率は、透過型のようにＴＦＴや電極配
線に制限されることなく、極めて高い値とすることがで
き、スクリーン７０により明るい映像を投射することが
可能となる。さらに、反射型とすることでレイアウト
上、光源６０をプロジェクタレンズ６８の近くに配置す
ることができ、プロジェクタ装置全体の厚みを薄くする
ことができる。従って、フロント投写型、つまりスクリ
ーン７０を大型の別体のものとして構成したシステムの
場合に、プロジェクタ装置自体を比較的小さくできる。
また、スクリーンの裏面から映像を映し出すシステム、
つまりいわゆるリア投写型の場合にも、装置全体を小型
のものにできる。
がＴＦＴ上を覆うような構成を有しているため、反射型
とすることで開口率は、透過型のようにＴＦＴや電極配
線に制限されることなく、極めて高い値とすることがで
き、スクリーン７０により明るい映像を投射することが
可能となる。さらに、反射型とすることでレイアウト
上、光源６０をプロジェクタレンズ６８の近くに配置す
ることができ、プロジェクタ装置全体の厚みを薄くする
ことができる。従って、フロント投写型、つまりスクリ
ーン７０を大型の別体のものとして構成したシステムの
場合に、プロジェクタ装置自体を比較的小さくできる。
また、スクリーンの裏面から映像を映し出すシステム、
つまりいわゆるリア投写型の場合にも、装置全体を小型
のものにできる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、駆動回路を同一基板上に内蔵可能であってかつ低電
圧駆動可能な低温多結晶シリコンＴＦＴを液晶駆動用の
素子として用い、液晶として負の誘電異方性の者を用
い、かつ画素電極に反射材料を用いた反射型の液晶表示
装置の場合に、Δｎ・ｄの値を０．３０以下とすること
で、良好な電圧−透過率特性が得られ、液晶層を確実に
駆動することが可能となる。また、液晶材料として、上
述の化学式（１）〜（６）に示すような側鎖にフッ素を
有する液晶分子を配合すれば、上記Δｎ・ｄ＝０．３０
以下という条件を容易に満たすことができ、多結晶シリ
コンＴＦＴに適した低電圧駆動により、液晶層を十分駆
動することが可能となる。従って、明るく低消費電力の
かつ高精細な反射型液晶表示装置を提供することができ
る。
は、駆動回路を同一基板上に内蔵可能であってかつ低電
圧駆動可能な低温多結晶シリコンＴＦＴを液晶駆動用の
素子として用い、液晶として負の誘電異方性の者を用
い、かつ画素電極に反射材料を用いた反射型の液晶表示
装置の場合に、Δｎ・ｄの値を０．３０以下とすること
で、良好な電圧−透過率特性が得られ、液晶層を確実に
駆動することが可能となる。また、液晶材料として、上
述の化学式（１）〜（６）に示すような側鎖にフッ素を
有する液晶分子を配合すれば、上記Δｎ・ｄ＝０．３０
以下という条件を容易に満たすことができ、多結晶シリ
コンＴＦＴに適した低電圧駆動により、液晶層を十分駆
動することが可能となる。従って、明るく低消費電力の
かつ高精細な反射型液晶表示装置を提供することができ
る。
【００４２】また、共通電極の各画素電極と対向する領
域に配向制御窓を設けることにより、一画素領域内で液
晶分子の配向の方角を分割することにより、液晶表示装
置の視角依存性を低減でき、表示装置をプロジェクタ装
置に利用した場合や、また、表示画面を大型化した場合
に有利となる。
域に配向制御窓を設けることにより、一画素領域内で液
晶分子の配向の方角を分割することにより、液晶表示装
置の視角依存性を低減でき、表示装置をプロジェクタ装
置に利用した場合や、また、表示画面を大型化した場合
に有利となる。
【００４３】さらに、薄膜トランジスタを覆うように平
坦化層間絶縁層を形成しその上に画素電極を形成するの
で、表示装置の開口率の向上が図れる。また、画素電極
の平坦性が確保され、かつ、画素電極を薄膜トランジス
タよりも上層に配置することにより、薄膜トランジスタ
及びそのための電極配線からの電界が液晶層に漏れて配
向に悪影響を与えることを防止できる。従って、ラビン
グ工程を施さずに垂直配向される液晶分子の配向の乱れ
を防ぐことが容易となる。また、ラビング工程なしで液
晶層の初期配向を垂直配向とすることが可能であるた
め、液晶駆動用の低温多結晶シリコンＴＦＴと同一基板
上にドライバＴＦＴを内蔵した場合であっても、ラビン
グにより、基板周辺領域に形成されたドライバＴＦＴに
損傷を与える可能性が無くなり、ドライバ内蔵型とされ
る多結晶シリコンＴＦＴを用いた液晶表示装置により好
適となる。
坦化層間絶縁層を形成しその上に画素電極を形成するの
で、表示装置の開口率の向上が図れる。また、画素電極
の平坦性が確保され、かつ、画素電極を薄膜トランジス
タよりも上層に配置することにより、薄膜トランジスタ
及びそのための電極配線からの電界が液晶層に漏れて配
向に悪影響を与えることを防止できる。従って、ラビン
グ工程を施さずに垂直配向される液晶分子の配向の乱れ
を防ぐことが容易となる。また、ラビング工程なしで液
晶層の初期配向を垂直配向とすることが可能であるた
め、液晶駆動用の低温多結晶シリコンＴＦＴと同一基板
上にドライバＴＦＴを内蔵した場合であっても、ラビン
グにより、基板周辺領域に形成されたドライバＴＦＴに
損傷を与える可能性が無くなり、ドライバ内蔵型とされ
る多結晶シリコンＴＦＴを用いた液晶表示装置により好
適となる。
【図１】 本実施形態に係る反射型液晶表示装置の平面
構成の一例を示す概念図である。
構成の一例を示す概念図である。
【図２】 図１の液晶表示装置のＡ−Ａ線に沿った概略
断面を示す図である。
断面を示す図である。
【図３】 ノーマリブラックモードの液晶表示装置にお
ける電圧−反射率特性を示す図である。
ける電圧−反射率特性を示す図である。
【図４】 本実施形態の反射型液晶表示装置を用いたプ
ロジェクタ装置の概略構成を示す図である。
ロジェクタ装置の概略構成を示す図である。
１０ ＴＦＴ基板（第１基板）、１２ ゲート電極、１
３，１４ ゲート絶縁膜、１６ ソース電極、１８ ド
レイン電極、２０ 多結晶シリコン薄膜、２０Ｓ ソー
ス領域、２０ＬＳ 低濃度ソース領域、２０ＣＨ チャ
ネル領域、２０Ｄ ドレイン領域、２０ＬＤ 低濃度ド
レイン領域、２２ 層間絶縁膜、２３注入ストッパ、２
４ 平坦化層間絶縁膜（ＳＯＧ）、２６ 画素電極、２
８ 垂直配向膜、３０ 対向基板（第２基板）、３２
共通電極、３４ 配向制御窓、３６ 保護膜、３８ カ
ラーフィルタ、４０ 液晶層、４２ 液晶分子、５０Ｌ
ＣＤ、６０ 光源、６２ 偏光分離フィルタ、６４，６
６ 偏光板、６８ プロジェクタレンズ、７０ スクリ
ーン。
３，１４ ゲート絶縁膜、１６ ソース電極、１８ ド
レイン電極、２０ 多結晶シリコン薄膜、２０Ｓ ソー
ス領域、２０ＬＳ 低濃度ソース領域、２０ＣＨ チャ
ネル領域、２０Ｄ ドレイン領域、２０ＬＤ 低濃度ド
レイン領域、２２ 層間絶縁膜、２３注入ストッパ、２
４ 平坦化層間絶縁膜（ＳＯＧ）、２６ 画素電極、２
８ 垂直配向膜、３０ 対向基板（第２基板）、３２
共通電極、３４ 配向制御窓、３６ 保護膜、３８ カ
ラーフィルタ、４０ 液晶層、４２ 液晶分子、５０Ｌ
ＣＤ、６０ 光源、６２ 偏光分離フィルタ、６４，６
６ 偏光板、６８ プロジェクタレンズ、７０ スクリ
ーン。
Claims (5)
- 【請求項１】 第１基板上に、マトリクス状に設けられ
た光反射材料からなる複数の画素電極と、対応する前記
画素電極に接続されるように形成された薄膜トランジス
タ及びその電極配線と、を備え、 前記第１基板上の前記複数の画素電極と、該第１基板に
対向配置された第２基板上の共通電極との間に挟持され
た液晶層を画素電極毎に駆動して表示を行う反射型液晶
表示装置であって、 前記薄膜トランジスタとして、能動層に低温で形成され
た多結晶シリコン層を利用した多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタを用い、 前記第１及び第２基板間に挟持される前記液晶層の各液
晶分子の初期配向を前記画素電極に対してほぼ垂直方向
となるように制御し、 さらに、前記液晶層の複屈折Δｎと前記液晶層の厚さｄ
との積Δｎ・ｄを０．３０以下とすることを特徴とする
反射型液晶表示装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の反射型液晶表示装置に
おいて、 前記液晶層に用いる液晶材料として、側鎖にフッ素を備
える分子構造を備えた液晶分子を少なくとも一種類選択
することを特徴とする反射型液晶表示装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の反射型液晶表示装置に
おいて、 前記第２基板上の前記共通電極には、前記画素電極と対
向する所定対応領域内に前記液晶の配向を制御するため
の電極不在部を配向制御窓として設け、液晶分子の配向
を垂直配向から変化させながら、各画素電極領域内に傾
斜方角の異なる複数の配向領域を作成することを特徴と
する反射型液晶表示装置。 - 【請求項４】 請求項１又は請求項２のいずれかに記載
の反射型液晶表示装置において、 前記第１基板では、 該第１基板上に形成された薄膜トランジスタ及びその電
極配線を覆うように平坦化層間絶縁膜が形成され、 前記平坦化層間絶縁膜上に、少なくとも前記薄膜トラン
ジスタの形成領域を覆うよう前記複数の画素電極が形成
されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。 - 【請求項５】 請求項３に記載の反射型液晶表示装置に
おいて、 前記液晶層に用いられる液晶材料は、負の誘電異方性を
備え、 前記液晶層の垂直配向は、ラビング工程を施すことな
く、前記共通電極及び前記画素電極をそれぞれ覆うよう
に形成された垂直配向膜と、前記共通電極に設けられた
前記配向制御窓と、前記複数の画素電極にそれぞれ印加
される電圧によって制御されることを特徴とする反射型
液晶表示装置。
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