CN102667587A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供充分提高了反射率的液晶显示装置。本发明的液晶显示装置具备一对基板和被夹持在该一对基板间的液晶层，上述一对基板的至少一方具有绝缘层和用于反射显示的反射像素电极，上述绝缘层在反射像素电极的周围具有平坦部，在反射像素电极下具有凸部，而且在该平坦部和该凸部之间具有从该平坦部向下方倾斜的斜面部，上述凸部的平均直径是1～50μm，设置于上述凸部的上面的反射像素电极层的顶点部的高度大于等于该平坦部的高度。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。更详细地说，涉及适合反射型液晶模块的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置发挥薄型轻量和低耗电量这样的特长，被广泛利用于监视器、投影仪、便携电话、便携信息终端(PDA)等电子设备。这样的液晶显示装置已知透射型、反射型、半透射型(反射透射两用型)等。
透射型液晶显示装置通过将设置于液晶显示面板的背面侧的背光源等的来自背面侧的光引导至液晶显示面板的内部、出射至外部来进行显示。与此相对，拥有反射型功能的液晶显示装置有上述的反射型、半透射型，反射型液晶显示装置仅通过将周围或者前光源等的来自前面侧(观察面侧)的光引导至液晶显示面板的内部而反射来进行显示，拥有在屋外等的比较明亮的环境下的优异视认性。另外，半透射型液晶显示装置在明亮的环境下进行利用来自前面侧的光的反射显示，并且在屋内等的比较昏暗的环境下进行利用来自背面侧的光的透射显示。即，兼有反射型液晶显示装置在明亮环境下的优异视认性和透射型液晶显示装置在昏暗环境下的优异视认性。
在拥有反射型功能的液晶显示装置中，希望在有限的反射像素电极面积中使外光高效地散射、具有宽视野角且高反射率的液晶显示装置。例如，已公开在基板上形成许多微小的凸部，能够得到比较良好的反射率的反射型液晶显示装置(例如，参照专利文献1、2。)。
另外，公开了一种液晶显示装置，其由配置成矩阵状的多个具有反射性的像素电极来形成像素区域，上述像素电极的端部的至少一边相对于像素电极的显示面方向倾斜(例如，参照专利文献3。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开平4-243226号公报
专利文献2：特开平5-232465号公报
专利文献3：特开2002-268073号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，上述的液晶显示装置在用简便的方法使反射率充分提高这方面还有研究的余地。
而且，近年来需求液晶显示装置的高精细化，还需求半透射型液晶显示装置。图14是示出液晶显示装置中的反射像素电极的大小和凹凸的配置的俯视示意图。现有大小的反射像素电极516反射像素电极面积大，用于提高反射率的反射像素电极内的凸部568的配置数(凹凸配置数)也多。相比之下，高精细的反射像素电极514反射像素电极面积更小，凸部568的配置数也更少，半透射型反射像素电极512通常反射像素电极面积进一步小，凸部568的配置数也进一步少(图14)。这样，在要求反射像素电极面积和凸部568的配置数被限制的高精细的反射像素电极514和半透射型反射像素电极512的现状下，为了实现每1个像素的反射电极面积虽小但反射率优异的液晶显示装置还有研究的余地。
本发明是鉴于上述现状完成的，目的在于提供充分提高了反射率的液晶显示装置。
用于解决问题的方案
本发明的发明人等对反射率优异的液晶显示装置进行种种研究时，着眼于反射像素电极内的凸部的大小和配置部位。并且发现，在现有的不规则地形成尽可能多的凸部的液晶显示装置中未能使反射率充分提高。还发现，为了能够将从反射区域的外周起靠内侧的反射像素电极周边区域的斜面有效地利用为外光的散射面，在比该反射像素电极周边区域靠内侧处配置规定的凹凸，由此能够制作具有高反射率的液晶显示装置，想到能够出色地解决上述问题，达成了本发明。
即，本发明是具备一对基板和被夹持在该一对基板间的液晶层的液晶显示装置，上述一对基板中的至少一方具有绝缘层和用于反射显示的反射像素电极，上述绝缘层在反射像素电极的周围具有平坦部，在反射像素电极下具有凸部，而且在该平坦部和该凸部之间具有从该平坦部向下方倾斜的斜面部，上述凸部的平均直径是1～50μm，设置于上述凸部上的反射像素电极层的顶点部的高度大于等于该平坦部的高度。
通过这样的方式，本发明的液晶显示装置可以利用反射像素电极内的凸部(凹凸部)来进行反射，并且能够将上述斜面部用作外光的散射面，能够简便地使反射率提高。
所谓在上述反射像素电极的周围具有平坦部，是指在俯视基板主面时，只要反射像素电极的外周处于平坦部区域内或者与平坦部区域相接即可。此外，上述平坦部通常设置于栅极总线和源极总线上，以及在有透射区域的情况下设于该透射区域中。
上述凸部的平均直径是1～50μm。通过设为该范围，能够得到良好的反射率。所谓上述凸部的平均直径，是指在俯视基板主面时该凸部的最大外径和最小外径的平均值。另外优选凸部的间隔是1～10μm。当小于1μm或超过10μm时就有反射率不充分的可能性。
所谓设置于上述凸部上的反射像素电极层的顶点部的高度大于等于该平坦部的高度，意思是以起自具有绝缘层的基板主面的高度为基准，设置于凸部上的反射像素电极层的顶点部的高度大于等于反射像素电极周围的绝缘层的平坦部的高度。
优选反射像素电极层的顶点部的高度与其周围的绝缘层的平坦部为相同高度。其原因是，例如在半透射机型中，为了使透射部和反射部的光路长(或者Δn·d)一致(透射单元厚度＝反射单元厚度×2)，通常需要在彩色滤光片(CF)侧形成透明的膜(在其上层形成ITO电极，使反射部的单元厚度为透射部的单元厚度的一半)。那时，如果凸部低于周边的平坦部，就需要相应增大透明膜的膜厚。那样的话，例如TFT基板侧的平坦部与CF侧的透明膜的距离会变得极端狭窄，由于小的突起物(异物等)而导致在TFT和CF之间容易发生泄漏，成为点缺陷不良。依据上述，优选凸部的顶点的高度大于等于平坦部的高度。
另外，优选使上述凸部不规则配置在比反射像素电极内的斜面部靠内侧的区域。所谓上述凸部的不规则配置，是指只要凸部不是在像素的纵方向或者横方向上以一定间隔配置即可。由此，能够充分防止发生光的干涉。
有效地反射外光的反射面的角度，换言之，上述斜面部和凸部的角度是相对于基板主面为30°～60°的角度，更优选45°～60°的角度。在这样的范围内，对于正面光能够均衡地分配正反射成分和低角度侧反射成分来使之反射。
此外，在目前的工艺中难以形成比这更小的凸部(凹凸部)。
通常在俯视基板主面时，上述反射像素电极的区域包括：占有平坦部上的一部分的区域、从反射区域的外周起到距离为d(优选d是大于等于1μm。)的内侧为止的区域(本说明书中也称为反射像素电极周边区域)以及比从反射区域的外周起距离为d靠内侧的区域。
作为本发明的液晶显示装置的构成，只要是必须形成上述构成要素即可，对其它的构成要素没有特别限制。
下面具体説明本发明的液晶显示装置的优选方式。
作为本发明的液晶显示装置的一个优选方式，可以举出如下方式：在俯视基板主面时从上述平坦部的端部起设置大于等于1μm的上述斜面部。由此，能够扩大对外光的散射影响更大的从反射区域的外周起到距离为d的内侧为止的区域的斜面的面积，能够使反射率进一步提高。
作为本发明的液晶显示装置的一个优选方式，可以举出如下方式：1个像素内的1个反射区域的面积大于等于在该1个反射区域中设有1个以上的凸部的平均面积的4倍。由此，能够使反射率进一步提高。
所谓上述1个反射区域的面积，在俯视基板主面时，在1个像素内仅有1个反射区域情况下，指该仅有的1个反射区域所占部分的面积，在1个像素内反射区域被分割为2个以上的情况下，指该被分割的反射区域中的1个反射区域所占部分的面积。另外，所谓上述凸部的平均面积，是指在反射区域(像素内仅有1个反射区域或者在像素内被分割成2个以上的反射区域中的1个)中设有1个以上的凸部面积的按1个凸部算的平均值。
作为本发明的液晶显示装置的一个优选方式，可以举出如下方式：1个像素内的1个反射区域的面积小于在该1个反射区域中仅设有1个的凸部的面积的4倍。由此，能够使反射率进一步提高。特别是在该方式中，本发明的液晶显示装置是在1个像素内反射区域被分割成2个以上的半透射型液晶显示装置，在反射区域变窄的情况下也能够充分提高反射率，在这方面特别适合。
另外，本发明的液晶显示装置能够特别适合应用于高精细的液晶显示装置和/或者半透射型液晶显示装置。反射像素电极的面积越小，从反射区域的外周起靠内侧的反射像素电极周边区域的斜面的面积对外光的散射效率影响的比例就越大，因此在上述液晶显示装置中能够使反射率特别提高。
例如，优选像素的长度方向上的像素间距的上限值是200μm以下。更优选是170μm以下。下限值优选是大于等于50μm。更优选是大于等于100μm。另外，优选像素的宽度方向上的像素间距的上限值是小于等于60μm。更优选是小于等于50μm。下限值优选是大于等于20μm。更优选是大于等于30μm。
此外，所谓像素间距，是指像素列中的按一个像素算的长度，例如是指在像素的长度方向上的像素的长边的中点间距离或者在像素的宽度方向上的像素的短边的中点间距离。
上述的各方式在不脱离本发明宗旨的范围内也可以适当组合。
发明效果
根据本发明的液晶显示装置，能够使反射率充分提高。
附图说明
图1是实施方式1的反射型液晶显示装置的截面示意图。
图2是示出实施方式1的反射型液晶显示装置的TFT基板的反射像素电极的俯视示意图。
图3是示出实施方式1的反射型液晶显示装置的像素的俯视示意图。
图4是沿着图3中的A-A′线的截面示意图。
图5是沿着图3中的B-B′线的截面示意图。
图6是示出液晶显示装置的凸部的截面示意图。
图7是示出实施方式1的变形例的半透射型液晶显示装置的像素的俯视示意图。
图8是示出实施方式1的变形例的半透射型液晶显示装置中的反射像素电极的高低差的示意图。
图9是示出本发明的一个实施方式的反射像素电极中的凹凸的配置的俯视示意图。
图10是示出本发明的一个实施方式的反射像素电极中的凹凸的配置的俯视示意图。
图11是沿着图10中的A-A′线的截面示意图。
图12是示出现有的半透射型液晶显示装置的像素的俯视示意图。
图13是示出现有的半透射型液晶显示装置中的反射像素电极的高低差的示意图。
图14是示出液晶显示装置中的反射像素电极的大小和凹凸的配置的俯视示意图。
具体实施方式
此外，在本说明书中所谓“反射区域”，是指在俯视基板主面时在由绝缘层平坦部包围的内侧配置有反射像素电极的区域(面积)。另外，所谓“透射区域”，是指有助于透射显示的区域。即，用于透射显示的光通过透射区域的液晶层，用于反射显示的光通过反射区域的液晶层。半透射型液晶显示装置具有上述反射区域和透射区域。另外，在本说明书中所谓“反射像素电极”，是指用于反射显示的为了驱动液晶而设置的电极。
反射型液晶显示装置中的具有反射像素电极的基板以及半透射型液晶显示装置中的具有透射部和反射部的两个像素电极的基板通常是配置有TFT的基板，因此也称为TFT侧基板。另外与TFT基板相对的基板通常是配置有彩色滤光片(CF)的基板，因此也称为CF侧基板。
下面列举实施方式进一步详细说明本发明，但本发明不限于这些实施方式。
(实施方式1)
图1是实施方式1的反射型液晶显示装置的截面示意图。
图2是示出实施方式1的反射型液晶显示装置的TFT基板的反射像素电极的俯视示意图。
如图1和图2所示，实施方式1的反射型液晶显示装置，在玻璃基板12的上层将源极总线42和栅极总线52交叉布线，在其交点上形成作为开关元件的薄膜晶体管，用具有配置成矩阵状的反射像素电极34和绝缘层(优选膜厚为2～5μm的树脂层)36的基板(TFT基板)以及具有共用电极20和RGB(红、绿、蓝)彩色滤光片24的相对电极侧的基板(CF基板)来夹着液晶层32。在CF基板侧的玻璃基板22的显示面侧层叠有相位差板26和偏振板28。此外，薄膜晶体管的栅极电极13，以及源极电极11和漏极电极15分别与栅极总线52和源极总线42连接。
TFT基板在栅极电极13、源极电极11、漏极电极15、源极总线42、栅极总线52的上层(在未配置电极和配线的部位是玻璃基板12的上层)具有绝缘层36。另外，绝缘层36在反射像素电极34(反射性好的金属膜：优选铝或者银等)下具有凸部。由此，能够扩大反射面积。此外，反射像素电极34通过接触孔30与下层的漏极电极15导通。
在本实施方式中，绝缘层36在反射像素电极34的周围具有平坦部38，而且在该平坦部38和该凸部之间具有从该平坦部向下方倾斜的斜面部。上述凸部的平均直径是1～50μm。优选是8～20μm。所谓凸部的平均直径，是指在俯视基板主面时该凸部的最大外径和最小外径的平均值。另外凸部的间隔是1～10μm。
而且，在本实施方式中，设置于凸部上的反射像素电极层34的顶点部的高度高于该平坦部38的高度。此外，设置于凸部上的反射像素电极层34的顶点部的高度也可以与该平坦部的高度相同。
图3是示出实施方式1的反射型液晶显示装置的像素的俯视示意图。
图4是沿着图3中的A-A′线的截面示意图。
图5是沿着图3中的B-B′线的截面示意图。
图3所示的反射区域64的面积是设置于反射区域64中的凸部68的平均面积的4倍以上，凸部68不规则配置于从反射区域64的外周(绝缘层的平坦部)起距离为d(d是大于等于1μm)的内侧的区域66中。即，凸部68不规则配置于图3中的从反射区域64的外周起靠内侧大于等于1μm的区域中。通过这样在从反射区域64的外周起靠内侧大于等于1μm的区域中配置凸部68，使得如图4和图5所示从平坦部的端部起设置大于等于1μm的从平坦部向下方倾斜的斜面部72，能够将斜面部72有效地用作外光的散射面来提高反射率。另外，通过不规则配置凸部68，能够充分防止光的干涉。
如图4和图5所示，优选绝缘层36连续具有大致相同的凸部68(凹凸部)的方式。换言之，优选凹凸部是梳型结构。另外，从平坦部向下方倾斜的斜面部72和凸部68的角度相对于基板主面成30°以上。
如上所述，在本实施方式的液晶显示装置中，在从反射区域64的外周起靠内侧大于等于1μm的区域中配置凸部68(凹凸部)，其制造方法如下。对绝缘层36进行半曝光，由此形成凸部68和在该平坦部与该凸部68之间从该平坦部向下方倾斜的斜面部72，在其上层喷镀反射性好的金属膜，用光刻法进行图案形成来形成反射像素电极34。即，绝缘层36是在反射像素电极34下具有凸部68的结构。在不形成反射像素电极34的反射区域间的空隙间(在俯视基板主面时，与源极总线和栅极总线，以及在有透射区域的情况下与该透射区域重叠的区域)，绝缘层36保持平坦的状态(绝缘层36的平坦部38)。反射像素电极34是被平坦部38包围的结构，换言之，绝缘层36是在反射像素电极34的周围具有平坦部的结构。此外，如图4和图5所示，反射像素电极34也可以配置于平坦部38的一部分。
图6是示出液晶显示装置的凸部的截面示意图。
在本说明书中，凸部的面积不是凸部的顶点部分的面积，而是指在俯视基板主面时含有构成凸部的倾斜部分的区域(图6中的a所示的区域)的面积。
图7是示出实施方式1的变形例的半透射型液晶显示装置的像素的俯视示意图。
图8是示出实施方式1的变形例的半透射型液晶显示装置中的反射像素电极的高低差的示意图。
在实施方式1的变形例的半透射型液晶显示装置中，在1个像素内分割成3个由点划线示出的反射区域164。在分割后的1个反射区域164中设置有3个凸部168，在该区域中，反射区域164的面积是设置于反射区域164中的凸部168的平均面积的4倍以上，将凸部168不规则配置在从绝缘层的平坦部(反射区域的外周)距离为d(d是大于等于1μm)的内侧。此外，所谓凸部168的平均面积，是指设置于反射区域(像素内的仅1个反射区域或者在像素内被分割成2个以上的反射区域中的1个)中的1个以上凸部面积的按1个凸部算的平均值。
另外，其余2个分割后的反射区域164仅设有1个凸部168。在该区域中，反射区域164的面积小于设置于反射区域164的凸部168的面积的4倍，在反射像素电极中央部且从绝缘层的平坦部(反射区域的外周)起距离为d(d是大于等于1μm)的内侧形成1个凸部168。在本实施方式中，通过这样的方式能够使反射率进一步提高。
用图7所示的基于本发明而配置有凸部168的半透射型液晶显示装置和图12所示的按以往配置有凸部468的半透射型液晶显示装置(此外，图13示出表示该显示装置的反射像素电极的高低差的示意图。)来测定反射率的结果是能够证实在本发明的半透射型液晶显示装置中反射率有7％程度的提高。这是由于，与由于设置为自反射区域的外周起距离为d的凸部468而倾斜的部分相比，从设置为自反射区域164的外周起距离为d(也称为反射像素电极周边区域)的平坦部向下方倾斜的斜面部使每单位面积的外光散射的作用更大。
综上所述，为了将反射像素电极34周边的斜面有效地用作外光的散射面，优选如下设定反射像素电极34下的凸部(凹凸)的配置。(1)在反射区域的面积是设置于反射区域的凸部的平均面积的4倍以上的情况下，在从绝缘层的平坦部(反射区域的外周)起靠内侧大于等于1μm的区域中不规则配置凸部。(2)在反射区域的面积小于设置于反射区域中的凸部的面积的4倍的情况下，在反射像素电极34中央部且从绝缘层的平坦部起靠内侧大于等于1μm的区域中形成1个凸部。
图9是示出本发明的一个实施方式的反射像素电极中的凹凸的配置的俯视示意图。在反射区域264中设置有凸部268a，在该区域中，反射区域264的面积是设置于反射区域264的凸部268a的平均面积的4倍以上，在从绝缘层的平坦部(反射区域的外周)起靠内侧大于等于1μm的区域(区域266)不规则配置凸部268a。这是示出上述(1)的一个例子。
图10是示出本发明的一个实施方式的反射像素电极中的凹凸的配置的俯视示意图。在反射区域364中仅设置有1个凸部368。在该区域中，反射区域364的面积小于设置于反射区域364的凸部368的面积的4倍，在反射像素电极中央部且从绝缘层的平坦部(反射区域的外周)起靠内侧大于等于1μm的区域(区域366)中形成1个凸部368。这是示出上述(2)的方式的一个例子。
图11是沿着图10中的A-A′线的截面示意图。形成有2个大致相同的凹部，在各自的反射区域外周侧(换言之，从反射区域的外周起大于等于1μm)设置有从平坦部向下方倾斜的斜面372。
上述实施方式中的各方式也可以在不脱离本发明宗旨的范围内适当组合。
此外，本申请以2009年12月8日申请的日本国专利申请2009-278782号为基础，主张基于巴黎公约以及进入国的法规的优先权。该申请的全部内容作为参照被编入本申请中。
附图标记说明
11：源极电极
12、22：玻璃基板
13：栅极电极
15：漏极电极
20：共用电极
24：RGB彩色滤光片
26：相位差板
28：偏振板
30：接触孔
32：液晶层
34：反射像素电极
36：绝缘层
38：平坦部
42、142、142、442：源极总线
52、152、152、452：栅极总线
62：凹凸区域
64、164、264、364、464：反射区域
66、166、266、366、466：从反射区域的外周起距离为d的内侧的区域
68、168、268、368、468、568：凸部
72、372：从平坦部向下方倾斜的斜面部
512：半透射型反射像素电极
514：高精细的反射像素电极
516：现有大小的反射像素电极

Claims (4)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
具备一对基板和被夹持在该一对基板间的液晶层，
该一对基板中的至少一方具有绝缘层和用于反射显示的反射像素电极，
该绝缘层在反射像素电极的周围具有平坦部，在反射像素电极下具有凸部，而且在该平坦部和该凸部之间具有从该平坦部向下方倾斜的斜面部，
该凸部的平均直径是1～50μm，
设置于该凸部上的反射像素电极层的顶点部的高度大于等于该平坦部的高度。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
在俯视基板主面时，从上述平坦部的端部起设置有大于等于1μm的上述斜面部。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
在上述液晶显示装置中，1个像素内的1个反射区域的面积大于等于在该1个反射区域中设有1个以上的凸部的平均面积的4倍。
4.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：
在上述液晶显示装置中，1个像素内的1个反射区域的面积小于在该1个反射区域中仅设有1个的凸部的面积的4倍。
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