CN1224859C - 半透过反射型液晶装置和使用其的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了即使由层厚调整层使透过显示区域与反射显示区域之间的液晶层的层厚平衡合理化时也不发生基板间隔的偏差的半透过反射型液晶装置和使用该半透过反射型液晶装置的电子设备。在半透过反射型液晶装置100的对向基板20中，在对向电极21的下层侧中的透过显示区域100c形成薄且色度域宽的透过显示用彩色滤光器241，在反射显示区域100b形成厚且色度域窄的反射显示用彩色滤光器242。另外，TFT阵列基板10与对向基板20的间隔由在TFT阵列基板10上形成的柱状突起40进行控制，不向TFT阵列基板10与对向基板20之间散布间隙材料。

Description

半透过反射型液晶装置和使用其的电子设备
技术领域
本发明涉及在1个像素内具备反射显示区域和透过显示区域的半透过反射型液晶装置和具备该半透过反射型液晶装置的电子设备。
背景技术
在各种液晶装置中，可以用透过模式和反射模式双方显示图像的液晶装置称为半透过反射型液晶装置，可以在所有的场景使用。
在这样的半透过反射型液晶装置中的有源矩阵型的半透过反射型液晶装置中，如图21所示，具有在表面形成透明的像素电极9a(第1透明电极)和像素开关的TFT(薄膜晶体管/Thin Film Transistor)30的TFT阵列基板10(第1透明基板)；形成有对向电极21(第2透明电极)和彩色滤光器24的对向基板20(第2透明基板)；和保持在这些基板10、20之间的液晶层50。这里，TFT阵列基板10与对向基板20的基板间隔，通过在任意一方的基板表面散布规定粒径的间隙材料5后，由密封材料(图中未示出)将TFT阵列基板10和对向基板20贴合而规定。
在这样构成的液晶装置中，在TFT阵列基板10，在像素电极9a与对向电极21相对的像素100中形成构成反射显示区域100b的光反射层8a，未形成该光反射层8a的其余的区域(光透过窗8d)成为透过显示区域100c。
因此，从配置在TFT阵列基板10的背面一侧的背光装置(图中未示出)射出的光中，入射到透过显示区域100c的光如箭头LB所示，从TFT阵列基板10一侧入射到液晶层50上，由液晶层50进行光调制后从对向基板20一侧作为透过显示光射出，显示图像(透过模式)。
另外，从对向基板20一侧入射的外光中，入射到反射显示区域100b上的光如箭头LA所示，通过液晶层50到达反射层8a，由该反射层8a反射后再次通过液晶层50从对向基板20侧作为反射显示光射出，显示图像(反射模式)。
进行这样的光调制时，将液晶的扭转角设定小时，偏振状态的变化是折射率差Δn与液晶层50的层厚d的乘积(延迟Δn·d，リタ一デ一ション)的函数，所以，如果使该值恰当，则可以进行可视性好的显示。
但是，在半透过反射型液晶装置中，透过显示光仅1次通过液晶层50后射出，而反射显示光要2次通过液晶层50，所以，在透过显示光和反射显示光双方中，难于使延迟Δn·d实现最佳化。因此，如果设定液晶层50的层厚d使反射模式中的显示可视性好，将牺牲透过模式中的显示。反之，如果设定液晶层50的层厚d使透过模式中的显示可视性好，将牺牲反射模式中的显示。
因此，提出有在对TFT阵列基板10规定反射显示区域100b的光反射层8a的下层一侧形成厚的层厚调整层，使反射显示区域100b中的液晶层50的层厚d小于透过显示区域100c中液晶层50的层厚d。
作为以往的例子，有特开昭61-173221号公报中所记载的方法。
但是，如果形成层厚调整层将延迟Δn·d最佳化，在基板表面将形成由层厚调整层起因的凹凸。结果，在组装液晶装置时，或者向对向基板20的表面散布间隙材料5用以控制TFT阵列基板10和对向基板20时，间隙材料将会滚落到由层厚调整层起因而形成的凹部内，在制造液晶装置时或制造以后基板间隔将发生偏差，从而不能将延迟Δn·d保持为最佳状态。
另外，尽管为了在TFT阵列基板10上形成像素开关用的TFT30、光反射层8a等，要进行光刻工序，如果对TFT阵列基板10形成厚的层厚调整层，将发生显著的高低差、段差等。结果，光刻工序的曝光精度等将显著降低，发生段差断裂、膜残留等，存在液晶装置的可靠性、成品率降低的问题。
鉴于上述问题，本发明的课题首先是提供即使是由层厚调整层将透过显示区域与反射显示区域间的液晶层的层厚平衡合理化的情况也不会发生基板间隔的偏差的半透过反射型液晶装置和使用该半透过反射型液晶装置的电子设备。
其次，本发明的课题是提供即使是由层厚调整层将透过显示区域与反射显示区域间的液晶层的层厚平衡合理化的情况，在使用光刻技术形成像素开关元件等时，曝光精度也不会降低的半透过反射型液晶装置和使用该半透过反射型液晶装置的电子设备。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的半透过反射型液晶装置具有在表面矩阵状地形成有第1透明电极和像素开关元件的第1透明基板、在与上述第1透明电极相对的表面一侧形成有第2透明电极的第2透明基板、和保持在上述第1透明基板与上述第2透明基板之间的液晶层；在上述第1透明基板一侧，形成有在上述第1透明电极与上述第2透明电极相对的像素上构成反射显示区域、将该像素的其余的区域作为透过显示区域的光反射层，其特征在于：上述第1透明基板和上述第2透明基板被形成为使上述反射显示区域中的上述液晶层的层厚比上述透过显示区域中的上述液晶层的层厚薄；在上述第1透明基板和上述第2透明基板中的至少一方的基板的上述液晶层一侧的面上，形成有通过从一方的基板突出并与另一方的基板接触而规定上述第1透明基板与上述第2透明基板的基板间隔的柱状突起。
在本发明中，由于上述第1透明基板和上述第2透明基板形成为使上述反射显示区域中上述液晶层的厚比上述透过显示区域中上述液晶层的层厚薄，所以，即使透过显示光仅1次通过液晶层后射出而反射显示光2次通过液晶层，在透过显示光和反射显示光双方中都可以使延迟Δn·d实现最佳化。另外，即使通过调整液晶层的厚度在第1透明基板一侧或第2透明基板一侧形成凹凸，在本发明中也可以由在第1透明基板或第2透明基板上形成的柱状突起控制基板间隔，而不散布间隙材料。因此，在第1透明基板与第2透明基板之间，不会发生由于间隙材料滚落到层厚调整层起因的凹凸中的凹部而引起基板间隔的偏差，从而可以将延迟Δn·d保持为最佳的状态。因此，可以进行品质高的显示。
在本发明中，在调整液晶层的厚度时，在例如上述第1透明基板的液晶层一侧的面中，在上述第1电极的下层一侧形成的膜的总厚在上述反射显示区域比上述透过显示区域厚。另外，也可以是在上述第2透明基板的液晶层一侧的面中，在上述第2电极的下层一侧形成的膜的总厚在上述反射显示区域比上述透过显示区域厚的结构。
在这样构成时，在例如上述第1透明基板和上述第2透明基板中的一方的透明基板的液晶层一侧的面上，可以形成使上述反射显示区域中上述液晶层的层厚比上述透过显示区域中上述液晶层的层厚薄的层厚调整层。
这里，优选地，上述层厚调整层在上述第2透明基板一方形成。即，在第1透明基板为TFT阵列基板时，在TFT阵列基板一侧为了形成像素开关用的TFT、光反射层等进行光刻工序，所以，如果对TFT阵列基板形成厚的层厚调整层，将发生显著的高低差、段差等，结果，光刻工序中的曝光精度等将显著降低，发生段差断裂、膜残留等现象，所以，发生液晶装置的可靠性、成品率等将降低的问题。然而，在本发明中，第2透明基板一侧，即对不形成像素开关元件一方的第2透明基板形成层厚调整层，使反射显示区域中液晶层的层厚比透过显示区域中液晶层的层厚薄。因此，即使设置层厚调整层，在用于在第1透明基板上形成像素开关元件的光刻工序中曝光精度也不会降低。因此，可以提供可靠性高并且显示品质高的半透过反射型液晶装置。
在本发明中，上述层厚调整层是，例如上述像素中，在上述反射显示区域有选择地形成的透明层，或者在上述反射显示区域形成得厚而在上述透过显示区域形成得比上述反射显示区域薄的透明层。
在本发明中，进行彩色显示时，在上述第2透明基板的上述液晶层一侧的面上，在上述像素上形成彩色滤光器。
在形成这样的彩色滤光器时，优选地在上述像素中的上述透过显示区域中比上述透明层更上层一侧和下层一侧中的一方形成透过显示用彩色滤光器，在上述反射显示区域中相对于上述透明层在与上述透过显示用彩色滤光器相同的一侧形成反射显示用彩色滤光器。
另外，也可以构成为在上述第2基板的上述液晶层一侧的面上，在上述像素中的上述透过显示区域在上述透明层的更上层一侧和更下层一侧中的一方形成有透过显示用彩色滤光器，在上述反射显示区域，在相对于上述透明层与上述透过显示用彩色滤光器相反一侧形成有反射显示用彩色滤光器。
在本发明中，优选地，上述透过显示用彩色滤光器与上述反射显示用彩色滤光器相比，色度域宽。在半透过反射型液晶装置中，因为透过显示光仅1次通过彩色滤光器后射出，而反射显示光2次通过彩色滤光器，所以，如果使透过显示用彩色滤光器的色度域比反射显示用彩色滤光器的宽，则在透过显示光和反射显示光双方中都可以用同一色调显示图像。
本说明书中的“色度域宽”，是指例如在CIE1931rgb表色系色度图中表示的颜色三角形的面积大，与色调浓的情况对应。
在本发明中，优选地上述透过显示用彩色滤光器通过例如使颜色材料的种类或混合量与上述反射显示用彩色滤光器不同而使色度域宽。即，如果使透过显示用彩色滤光器比反射显示用彩色滤光器厚且色度域宽，将影响层厚调整层的效果，但是，如果通过颜色材料的种类或混合量而使透过显示用彩色滤光器的色度域比反射显示用彩色滤光器宽，就不会影响层厚调整层的效果。相反，因为可以使上述反射显示用彩色滤光器的膜厚比上述透过显示用彩色滤光器的厚，所以，通过彩色滤光器的膜厚差也可以使透过显示区域与反射显示区域之间的液晶层的层厚平衡实现合理化。
在本发明中，对于上述层厚调整层，也可以由在上述像素中在上述透过显示区域形成得薄的透过显示用彩色滤光器和在上述反射显示区域中形成得比上述透过显示用彩色滤光器厚的反射显示用彩色滤光器构成。采用这样的结构时，因为不需要新增加层厚调整层，所以不会增加工序数。
在本发明中，优选地，将彩色滤光器作为层厚调整层利用时，对于上述透过显示用彩色滤光器，由薄且色度域宽的第1颜色材料层形成，对于上述反射显示用彩色滤光器，由比上述第1颜色材料层厚且色度域窄的第2颜色材料层形成。在半透过反射型液晶装置中，由于透过显示光仅1次通过彩色滤光器后射出而反射显示光2次通过彩色滤光器，所以，如果使透过显示用彩色滤光器的色度域比反射显示用彩色滤光器宽，则在透过显示光和反射显示光双方中可以用同一色调显示图像。
另外，在本发明中，优选地，对于上述透过显示用彩色滤光器由第1颜色材料层形成，而上述反射显示用彩色滤光器由与上述透过显示用彩色滤光器一体形成的第1颜色材料层和在该第1颜色材料层的上层或下层一侧层积的第2颜色材料层形成。
适用本发明的液晶装置，可以作为便携电话机、移动式计算机等的电子设备的显示装置使用。
附图说明
图1是从对向基板一侧看应用本发明的半透过反射型液晶装置时的平面图。
图2是沿图1的H-H’线的剖面图。
图3是在半透过反射型液晶装置中在矩阵状的多个像素上形成的元件等的等效电路图。
图4是表示本发明的半透过反射型液晶装置的TFT阵列基板的各像素的结构的平面图。
图5是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例1的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图6是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例2的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图7是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例2的变形例的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图8是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例3的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图9是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例3的变形例的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图10是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例4的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图11是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例4的变形例的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图12是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例5的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图13是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例6的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图14是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例6的变形例的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图15是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例6的另一变形例的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图16是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例7的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图17是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例8的半透过反射型液晶装置切断的剖面图。
图18是表示将本发明的半透过反射型液晶装置作为显示装置使用的电子设备的电路结构的框图。
图19是表示使用本发明的半透过反射型液晶装置的移动式的个人计算机的说明图。
图20是使用本发明的半透过反射型液晶装置的便携电话机的说明图。
图21是以往的半透过反射型液晶装置的剖面图。
符号说明
1a    半导体膜
2     栅极绝缘膜
3a    扫描线
3b    电容线
4     层间绝缘膜
6a    数据线
6b    漏极电极
7a    上层绝缘膜
8a    光反射膜
8d    光透过窗
8g    光反射膜表面的凹凸图案
9a    像素电极
10    TFT阵列基板
11    基底保护膜
13a   凹凸形成层
20    对向基板
21    对向电极
23    遮光膜
24    彩色滤光器
30    像素开关用TFT
40    柱状突起
70    液晶
60    存储电容
100   半透过反射型液晶装置
100a  像素
100b  反射显示区域
100c  透过显示区域
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。在以下说明中使用的各图中，为了将各层、各部件等在图面上设为可以识别的大小，对各层、各部件每个的比例尺是不同的。
实施例1.
半透过反射型液晶装置的基本的结构
图1是与各结构要素一起从对向基板侧看应用本发明的半透过反射型液晶装置时的平面图，图2是沿图1的H-H’线的剖面图。图3是在半透过反射型液晶装置的图像显示区域中形成为矩阵状的多个像素中的各种元件、配线等的等效电路图。另外在本实施例的说明中使用的各图中，为了将各层、各部件等在图面上设置为可以识别的大小，对各层、各部件每个的比例尺是不同的。
在图1和图2中，本实施例的半透过反射型液晶装置100，将作为电光物质的液晶层50保持在由密封材料52贴合的TFT阵列基板10(第1透明基板)与对向基板20(第2透明基板)之间，在密封材料52的形成区域的内侧区域，形成有由遮光性材料构成的周边分离线(見切り)53。在密封材料52的外侧的区域，沿TFT阵列基板10的一边形成有数据线驱动电路101和装配端子102，沿着与该一边相邻的两边形成有扫描线驱动电路104。在TFT阵列基板10的其余的一边设置有用于将在图像显示区域的两侧设置的扫描线驱动电路104间连接的多个配线105，此外，有时利用周边分离线53的下面等设置预充电电路、检测电路等。另外，在对向基板20的角部的至少1个部位形成有用于在TFT阵列基板10与对向基板20之间进行电气导通的上下导通部件106。另外，数据线驱动电路101和扫描线驱动电路104等可以与密封材料52重叠地形成，也可以在密封材料52的内侧区域形成。
另外，代替在TFT阵列基板10上形成数据线驱动电路101和扫描线驱动电路104，也可以例如将装配了驱动用LSI的TAB(带式自动键合)基板通过各向异性导电膜与在TFT阵列基板10的周边部形成的端子群相对进行电气和机械连接。另外，在半透过反射型液晶装置100中，根据使用的液晶层50的种类，即TN(扭转向列)模式、STN(超级TN)模式等工作模式、常白模式/常黑模式的不同，以规定的方向配置偏振膜、相位差膜、偏振片等，这里省略其图示。另外，将半透过反射型液晶装置100作为彩色显示用构成时，如后面所述，在对向基板20中，在与TFT阵列基板10的各像素电极9a相对的区域中将RGB的彩色滤光器与其保护膜一起形成。
在半透过反射型液晶装置100的画面显示区域中，如图3所示，多个像素100a构成为矩阵状，同时，在这些像素100a的各自上，形成有像素电极9a和用于驱动该像素电极9a的像素开关用的TFT30，供给像素信号S1、S2···Sn的数据线6a与该TFT30的源极电气连接。写入数据线6a的像素信号S1、S2···Sn可以依次地按线顺序供给，也可以对相邻接的多个数据线6a每组地供给。另外，将扫描线3a与TFT30的栅极电气连接，以规定的定时脉冲式地将扫描信号G1、G2···Gm依次按线顺序供给扫描线3a。像素电极9a与TFT30的漏极电气连接，通过使作为开关元件的TFT30只在一定期间设置为ON(导通)状态，将从数据线6a供给的像素信号S1、S2···Sn以规定的定时写入各像素。这样，通过像素电极9a写入液晶的规定电平的像素信号S1、S2···Sn就在与图2所示的对向基板20的对向电极21之间保持一定期间。
这里，液晶层50通过由施加的电压电平使分子集合的取向、次序等变化，对光进行调制，可以进行灰度显示。如果是常白模式，则入射光通过液晶层50的部分的光量与所加的电压对应而降低，如果是常黑模式，则入射光通过液晶层50的部分的光量与所加的电压对应而增加。结果，总体上从半透过反射型液晶装置100射出具有与像素信号S1、S2···Sn对应的对比度的光。
为了防止保持的像素信号S1、S2···Sn泄漏，有时与在像素电极9a和对向电极之间形成的液晶电容并联地附加存储电容60。例如，像素电极9a的电压，通过存储电容60而保持比施加源极电压的时间长3位数的时间。这样，可以改善电荷的保持特性，从而可以实现对比度高的半透过反射型液晶装置100。另外，作为形成存储电容60的方法，如图3所示，可以在与作为用于形成存储电容60的配线的电容线3b之间形成或在与前级的扫描线3a之间形成。
TFT阵列基板的结构
图4是本实施例的半透过反射型液晶装置中使用的TFT阵列基板的相邻的多个像素群的平面图。图5是在与图4的C-C’线相当的位置将半透过反射型液晶装置的像素的一部分切断时的剖面图。
在图4中，在TFT阵列基板10上，由多个透明的ITO(Indium TinOxide)膜构成的像素电极9a(第1透明电极)被形成为矩阵状，与这些各像素电极9a相对分别连接有像素开关元件用的TFT30。另外，沿像素电极9a的纵横的边界形成数据线6a、扫描线3a和电容线3b，TFT30与数据线6a和扫描线3a相对连接。即，数据线6a通过接触孔与TFT30的高浓度源极区域1d电气连接，扫描线3a的突出部分构成TFT30的栅电极。
另外，存储电容60的结构是，将用于形成像素开关用的TFT30的半导体膜1的延伸部分1f进行导电化处理后作为下电极，将电容线3b重叠到该下电极41上作为上电极。
这样构成的像素100a的C-C’线的剖面，如图5所示，在作为TFT阵列基板10的基体的透明的基板10’的表面形成由厚度300nm～500nm的硅氧化膜(绝缘膜)构成的基底保护膜11，在该基底保护膜11的表面，形成厚度30nm～100nm的岛状的半导体膜1a。在半导体膜1a的表面，形成由厚度约50～150nm的硅氧化膜构成的栅极绝缘膜2，在该栅极绝缘膜2的表面，形成厚度300nm～800nm的扫描线3a。在半导体膜1a中，通过栅极绝缘膜2与扫描线3a对峙的区域成为沟道区域1a’。相对该沟道区域1a’在一侧形成具备低浓度源极区域1b和高浓度源极区域1d的源极区域，在另一侧形成具备低浓度漏极区域1c和高浓度漏极区域1e的漏极区域。
在像素开关用的TFT30的表面一侧形成由厚度300nm～800nm的硅氧化膜构成的层间绝缘膜4，在该层间绝缘膜4的表面有时形成由厚度100nm～300nm的硅氮化膜构成的表面保护膜(图中未示出)。在层间绝缘膜4的表面，形成厚度300nm～800nm的数据线6a，该数据线6a通过在层间绝缘膜4上形成的接触孔与高浓度源极区域1d电气连接。在层间绝缘膜4的表面形成与数据线6a体形成的漏电极6b，该漏电极6b通过在层间绝缘膜4上形成的接触孔与高浓度漏极区域1e电气连接。
在层间绝缘膜4的上层，以规定的图案形成由第1感光性树脂构成的凹凸形成层13a，在该凹凸形成层13a的表面形成由第2感光性树脂构成的上层绝缘膜7a。另外，在上层绝缘膜7a的表面，形成由铝膜等构成的光反射膜8a。因此，在光反射膜8a的表面，通过上层绝缘膜7a反映凹凸形成层13a的凹凸，形成有由凹部8c和凸部8b构成的凹凸图案8g。
这里，在光反射层8a形成有光透过窗8d。因此，光反射层8a在像素电极9a与对向电极21相对的像素区域100a中构成反射显示区域100b，同时，由未形成光反射层8a的其余的区域(光透过窗8d)构成透过显示区域100c。
在光反射膜8a的上层，形成有由ITO膜构成的像素电极9a。像素电极9a在光反射膜8a的表面直接层积，像素电极9a与光反射膜8a电气连接。另外，像素电极9a通过在感光性树脂7a和层间绝缘膜4上形成的接触孔与漏电极6b电气连接。
在像素电极9a的表面一侧，形成有由聚酰亚胺膜构成的取向膜12。该取向膜12是对聚酰亚胺膜施加摩擦处理后的膜。
另外，对于从高浓度漏极区域1e的延伸部分1f(下电极)，中间介于与栅绝缘膜2同时形成的绝缘膜(电介质膜)，电容线3b作为上电极与其相同，这样来构成存储电容60。
此外，在本实施例中，在电容线3b的上层一侧，对每个像素100形成多个由透明的聚酰亚胺树脂等构成的高度2μm～3μm的柱状突起40，由这些柱状突起40规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔。因此，在本实施例的半透过反射型液晶装置100中，在TFT阵列基板10与对向基板20之间不散布间隙(ギヤツプ)材料。
另外，TFT30优选地如上述那样具有LDD结构，但是，也可以具有不将杂质离子注入与低浓度源极区域1b和低浓度漏极区域1c相当的区域中的偏移(オフセツト)结构。另外，TFT30可以是将栅电极(扫描线3a的一部分)作为掩模以高浓度注入杂质离子而自匹配地形成高浓度的源极和漏极区域的自调整(セルフアライン)型的TFT。
另外，在本实施例中，虽然采用将TFT30的栅电极(扫描线3a)在源极-漏极区域之间仅配置1个的单栅极结构，但是，也可以在它们之间配置2个或2个以上的栅电极。这时，将同一信号施加到各个栅电极上。这样，如果用双栅极或三栅极或以上构成TFT30，则可以防止沟道与源极一漏极区域的接合部的泄漏电流，从而可以降低OFF(断开)时的电流。如果使这些栅电极中的至少1个成为LDD结构或偏移结构，可以进一步降低OFF电流，从而可以得到稳定的开关元件。
对向基板的结构
在对向基板20中，在与在TFT阵列基板10上形成的像素电极9a的纵横的边界部分相对的区域中形成称为黑矩阵或黑条纹等的遮光膜23，并在其上层一侧形成由ITO膜构成的对向电极21(第2电极)。另外，在对向电极21的上层一侧，形成由聚酰亚胺膜构成的取向膜22，该取向膜22是对聚酰亚胺膜进行了摩擦处理的膜。
另外，在对向基板20中，在对向电极21的下层一侧，利用光刻技术、苯胺印刷法或喷墨法在反射显示区域100b和透过显示区域100c以1μm～数μm的厚度形成RGB的彩色滤光器24。这里，彩色滤光器24，与反射显示区域100b和透过显示区域100c一体地形成，在反射显示区域100b和透过显示区域100c中，膜厚是一定的。
此外，在本实施例中，在对向电极21与彩色滤光器24的层间，即在对向电极21的下层一侧，形成使反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c中液晶层50的层厚d薄的层厚调整层25。在本实施例中，层厚调整层25是利用光刻技术、苯胺印刷法或喷墨法在反射显示区域100b中有选择地形成的，厚度2μm～3μm的丙烯树脂、聚酰亚胺树脂等的透明层。
本实施例的作用·效果
在这样结构的液晶装置中，从配置在TFT阵列基板10的背面一侧的背光装置(图中未示出)射出的光中，入射到透过显示区域100c的光，如箭头LB所示，从TFT阵列基板10一侧入射到液晶层50，由液晶层50进行光调制后，从对向基板20一侧作为透过显示光射出，显示图像(透过模式)。
另外，从对向基板20一侧入射的外光中，入射到反射显示区域100b的光，如箭头LA所示，通过液晶层50到达反射层8a，由该反射层8a反射后再次通过液晶层50从对向基板20一侧作为反射显示光射出，显示图像(反射模式)。
进行这样的显示时，虽然透过显示光仅1次通过液晶层50后反射，而反射显示光2次通过液晶层50，但是，在本实施例中，利用在反射显示区域100b中形成的层厚调整层25，反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c中液晶层50的层厚d薄很多。因此，在透过显示光和反射显示光双方中都可以将延迟Δn·d最佳化，所以，可以进行品质高的显示。
而且，在本实施例中，对向基板一侧，即对不形成像素开关用的TFT30的一方的基板形成层厚调整层25，使反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c中液晶层50的层厚d薄。因此，即使设置层厚调整层25，在用于在TFT阵列基板10上形成TFT30的光刻工序中曝光精度也不会降低。因此，可以提供可靠性高并且显示品质高的半透过反射型液晶装置100。
进而，在本实施例中，由在TFT阵列基板10上形成的柱状突起40规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔，不在TFT阵列基板10与对向基板20之间散布间隙材料。因此，如本实施例那样，即使在对向基板20上有由层厚调整层25起因的凹凸，也不会发生间隙材料积存在其凹部中失去功能的现象。由此，因为高精度地规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔，使延迟Δn·d实现最佳化，所以可以进行品质高的显示。
另外，在本实施例中，因为在形成层厚调整层25之前形成彩色滤光器24，所以在形成彩色滤光器24时，即使利用旋转涂敷(スピンコ一ト)法，层厚调整层25也不会使彩色滤光器24的膜厚发生偏差。
实施例2.
图6是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例2的半透过反射型液晶装置的像素的一部分切断时的剖面图。并且在本实施例和以下说明的任意一个实施例中，基本的结构与实施例1相同。因此，对于共同的部分标以相同的符号，并省略其说明，仅说明作为各实施例的特征点的对向基板的结构。
在图6所示的对向基板20中，通过在反射显示区域100b中有选择地形成的透明的层厚调整层25，反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c的液晶层50的层厚d薄很多。因此，在透过显示光和反射显示光双方中都可以使延迟Δn·d实现最佳化，所以，可以进行品质高的显示。
而且，在本实施例中，对向基板一侧，即对不形成像素开关用的TFT30的一方的基板形成层厚调整层25，使反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c的液晶层50的层厚d薄。因此，即使设置层厚调整层25，在用于在TFT阵列基板10上形成TFT30的光刻工序中曝光精度也不会降低。因此，可以提供可靠性高并且显示品质高的半透过反射型液晶装置100。
另外，在本实施例中，由在TFT阵列基板10上形成的柱状突起40规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔，不在TFT阵列基板10与对向基板20之间散布间隙材料。因此，如本实施例那样，即使在对向基板20上有层厚调整层25起因的凹凸，也不会发生间隙材料存积在其凹部中失去作用的现象。由此，因为高精度地规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔而使延迟Δn·d实现最佳化，所以可以进行品质高的显示。
另外，在对向电极21的下层一侧，在反射显示区域100b和透过显示区域100c形成RGB的彩色滤光器，关于该彩色滤光器，在本实施例中，在透过显示区域100c中形成的透过显示用彩色滤光器241和在反射显示区域100b形成的反射显示用彩色滤光器242的膜厚相等，但是，由于颜色材料和混合量不同，透过显示用彩色滤光器241的色度域比反射显示用彩色滤光器242的宽。
因此，在半透过反射型液晶装置100中，虽然透过显示光仅1次通过彩色滤光器后射出而反射显示光2次通过彩色滤光器，但是，由于透过显示用彩色滤光器241的色度域比反射显示用彩色滤光器242宽，所以，在透过显示光和反射显示光双方中可以用相同色调显示图像。
这里，如果使透过显示用彩色滤光器241比反射显示用彩色滤光器242厚而色度域宽，将影响层厚调整层25的效果，但是，在本实施例中，通过颜色材料的种类或混合量而使透过显示用彩色滤光器241的色度域比反射显示用彩色滤光器242宽，所以，不会影响层厚调整层25的效果。
相反，如图7所示，如果使反射显示用彩色滤光器242的膜厚比透过显示用彩色滤光器241厚，则除了层厚调整层25外，还可以通过彩色滤光器241、242的膜厚差使透过显示区域100b与反射显示区域100c之间的液晶层50的层厚平衡实现最佳化。
实施例3.
图8是在与图4的C-C’线相当的位置将本发明实施例3的半透过反射型液晶装置的像素的一部分切断时的剖面图。
在实施例1、2中，虽然在对向电极21与彩色滤光器之间形成层厚调整层25，但是在本实施例中，如图8所示，相对于在透过显示区域100c形成的透过显示用彩色滤光器241和在反射显示区域100b形成的反射显示用彩色滤光器242的下层一侧，在反射显示区域100b中有选择地形成透明的层厚调整层25。
因此，反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c中液晶层50的层厚d薄很多。因此，在透过显示光和反射显示光双方中都可以使延迟Δn·d实现最佳化，所以，可以进行品质高的显示。而且，在本实施例中，对向基板一侧，即对不形成像素开关用的TFT30的一方的基板形成层厚调整层25，使反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c中液晶层50的层厚d薄，所以，即使设置层厚调整层25，在用于在TFT阵列基板10上形成TFT30的光刻工序中曝光精度也不会降低。因此，可以提供可靠性高并且显示品质高的半透过反射型液晶装置100。
另外，在本实施例中，透过显示用彩色滤光器241的色度域比反射显示用彩色滤光器242宽。因此，在透过显示光和反射显示光双方中可以用同一色调显示图像。
进而，由在TFT阵列基板10上形成的柱状突起40规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔，不在TFT阵列基板10与对向基板20之间散布间隙材料，即使在对向基板20上有层厚调整层25起因的凹凸，也不会发生间隙材料存积在其凹部中失去功能的现象。因此，高精度地规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔而使延迟Δn·d实现最佳化，所以，可以进行品质高的显示。
在本实施例中，是使透过显示用彩色滤光器241的色度域比反射显示用彩色滤光器242宽，但是，也可以如图9所示的那样，对反射显示区域100b和透过显示区域100c形成共同的彩色滤光器24。
实施例4.
图10是在与图4的C-C’相当的位置将本发明实施例4的半透过反射型液晶装置的像素的一部分切断时的剖面图。
在实施例1、2中，在对向电极21与彩色滤光器之间形成层厚调整层25，在实施例3中，是在彩色滤光器的下层一侧形成层厚调整层25，但是，在本实施例，如图10所示，在透过显示区域100c中形成的透过显示用彩色滤光器241的上层一侧，在反射显示区域100b有选择地形成透明的层厚调整层25，在该层厚调整层25的上层一侧形成反射显示用彩色滤光器242。
在这样构成的半透过反射型液晶装置100中，反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c的液晶层50中层厚d薄很多。因此，在透过显示光和反射显示光双方中都可以使延迟Δn·d实现最佳化，所以，可以进行品质高的显示。而且，在本实施例中，由于在对向基板侧，即对不形成像素开关用的TFT30的基板形成层厚调整层25，使反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c中液晶层50的层厚d薄，所以，即使设置层厚调整层25，在用于在TFT阵列基板10上形成TFT30的光刻工序中曝光精度也不会降低。因此，可以提供可靠性高并且显示品质高的半透过反射型液晶装置100。
另外，在本实施例中，透过显示用彩色滤光器241的色度域比反射显示用彩色滤光器242宽。因此，在透过显示光和反射显示光双方中可以用同一色调显示图像。
此外，由在TFT阵列基板10上形成的柱状突起40规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔，不在TFT阵列基板10与对向基板20之间散布间隙材料，因此，即使在对向基板20上有层厚调整层25起因的凹凸，也不会发生间隙材料存积在其凹部中失去功能的现象。由此，高精度地规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔，使延迟Δn·d实现最佳化，所以，可以进行品质高的显示。
在本实施例中，虽然使透过显示用彩色滤光器241的色度域比反射显示用彩色滤光器242宽，但是，也可以如图11所示的那样，对反射显示区域100b和透过显示区域100c形成膜厚和色度域相同的彩色滤光器241、242。
实施例5.
图12是在与图4的C-C’相当的位置将本发明实施例5的半透过反射型液晶装置的像素的一部分切断时的剖面图。
虽然在上述实施例1、2、3、4中，是在反射显示区域100b有选择地形成层厚调整层25的结构，但是，也可以例如图12所示的那样，形成在透过显示区域100c薄而在反射显示区域100b厚的透明层作为层厚调整层25。这样的结构的层厚调整层25，可以通过光刻技术、苯胺印刷法或喷墨法2次形成透明层的方法，或者进行半曝光的光刻技术形成。
实施例6.
图13是在与图4的C-C’相当的位置将本发明实施例6的半透过反射型液晶装置的像素的一部分切断时的剖面图。
虽然在实施例1～5中，是在对向电极21的下层侧增加了由透明层构成的层厚调整层25的结构，但是，也可以如以下说明的实施例6、7那样，将彩色滤光器本身作为层厚调整层利用。
如图13所示，在本实施例的半透过反射型液晶装置100中，对于对向电极21的下层侧，利用光刻技术、苯胺印刷法或喷墨法，在透过显示区域100c形成薄的透过显示用彩色滤光器241，在反射显示区域100b形成厚的反射显示用彩色滤光器242。
因此，反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c中液晶层50的层厚d薄很多。因此，在透过显示光和反射显示光双方中都可以使延迟Δn·d实现最佳化，所以，可以进行品质高的显示。而且，在本实施例中，由于在对向基板一侧，即对不形成像素开关用的TFT30的基板形成层厚调整层25，使反射显示区域100b中液晶层50的层厚d比透过显示区域100c中液晶层50的层厚d薄，所以，即使设置层厚调整层25，在用于在TFT阵列基板10上形成TFT30的光刻工序中曝光精度也不会降低。因此，可以提供可靠性高并且显示品质高的半透过反射型液晶装置100。
另外，在本实施例中，透过显示用彩色滤光器241通过颜色材料的种类、混合量等使色度域比反射显示用彩色滤光器242宽。因此，在透过显示光和反射显示光双方中可以用同一色调显示图像。
进而，在本实施例中，由在TFT阵列基板10上形成的柱状突起40规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔，不在TFT阵列基板10与对向基板20之间散布间隙材料，因此，即使在对向基板20上有层厚调整层25起因的凹凸，也不会发生间隙材料存积在其凹部中失去功能的现象。由此，因为高精度地规定TFT阵列基板10与对向基板20的间隔，使延迟Δn·d实现最佳化，所以可以进行品质高的显示。
虽然在本实施例中，是使透过显示用彩色滤光器241的色度域比反射显示用彩色滤光器242宽，但是，也可以如图11所示的那样，对反射显示区域100b和透过显示区域100c，分别形成颜色材料相同但膜厚度不同的彩色滤光器241、242。
另外，如图15所示，也可以采用对反射显示区域100b层积色度域和膜厚与透过显示区域100c相等的彩色滤光器241(第1颜色材料层)和由其它的颜色材料构成的彩色滤光器242(第2颜色材料层)而使膜厚有差别的结构。
实施例7.
图16是在与图4的C-C’相当的位置将本发明实施例7的半透过反射型液晶装置的像素的一部分切断时的剖面图。
虽然在实施例1～6中，是在对向基板20一侧增加了层厚调整层25的结构，但是，也可以如图16所示的那样，通过对TFT阵列基板10的反射显示区域100b，利用光刻技术、苯胺印刷法或喷墨法有选择地形成由感光性树脂构成的层厚调整层15，从而在透过显示光和反射显示光双方中使延迟Δn·d实现最佳化。
虽然在图16所示的例子中，是在凹凸形成层13a的下层侧形成层厚调整层15，但是，如果是像素电极9a的下层侧，则也可以在任意一层间形成层厚调整层15。另外，如果是在光反射膜8a的下层侧形成层厚调整层15，则层厚调整层15就不必限定为透明膜。
实施例8.
图17是在与图4的C-C’相当的位置将本发明实施例8的半透过反射型液晶装置的像素的一部分切断时的剖面图。
虽然在实施例1～7中，通过增加层厚调整层15、25，在透过显示光和反射显示光双方中使延迟Δn·d实现最佳化，但是，也可以如图17所示的那样，通过在TFT阵列基板10的透过显示区域100c中除去上层绝缘膜7a，使在像素电极9a的下层侧形成的膜的总厚度在反射显示区域100b厚而在透过显示区域100c薄，对液晶层50的层厚d进行调整。
其他实施例.
虽然在上述实施例中，说明了利用柱状突起40对在对向基板20上形成有层厚调整层25的液晶装置进行基板间隔的控制的例子，但是，也可以利用柱状突起40对在TFT阵列基板10上形成有层厚调整层25的液晶装置进行基板间隔的控制。
另外，柱状突起40也可以在对向基板20一侧形成。
此外，虽然在上述实施例中，说明了作为像素开关用的有源元件使用TFT的例子，但是，作为有源元件，使用MIM(Metal Insulator Metal)元件等薄膜二极管元件(TFD元件/Thin Film Diode元件)的情况也是同样。
半透过反射型液晶装置在电子设备中的应用
这样构成的半透过反射型液晶装置100可以作为各种电子设备的显示部使用，下面参照图18、图19和图20说明其一例。
图18是表示将本发明的半透过反射型液晶装置作为显示装置使用的电子设备的电路结构的框图。
在图18中，电子设备具有显示信息输出源70、显示信息处理电路71、电源电路72、定时发生器73和液晶装置74。另外，液晶装置74具有液晶显示面板75和驱动电路76。作为液晶装置74，可以使用上述半透过反射型液晶装置100。
显示信息输出源70具备ROM、RAM等的存储器、各种盘等的存储单元和调谐输出数字图像信号的调谐电路等，根据由定时发生器73生成的各种时钟信号将规定格式的图像信号等的显示信息供给显示信息处理电路71。
显示信息处理电路71具备串一并变换电路、放大·反相电路、旋转电路、伽马补正电路、箝位电路等这样的众所周知的各种电路，进行输入的显示信息的处理，并将该图像信号与时钟信号CLK一起供给驱动电路76。电源电路72向各构成要件供给规定的电压。
图19表示作为本发明电子设备的1个实施例的移动式个人计算机。这里所示的个人计算机80具有包括键盘81的主体部82和液晶显示单元83。液晶显示单元83被构成为包含上述半透过反射型液晶装置100。
图20表示作为本发明电子设备的另一实施例的便携电话机。这里所示的便携电话机90具有多个操作按钮91和由上述半透过反射型液晶装置100构成的显示部。
如上所述，在本发明中，第1透明基板和第2透明基板，被形成为使反射显示区域中液晶层的层厚比透过显示区域中液晶层的层厚薄，所以，即使透过显示光仅1次通过液晶层后射出而反射显示光2次通过液晶层，在透过显示光和反射显示光双方中可以使延迟Δn·d实现最佳化。另外，即使通过调整液晶层的厚度而在第1透明基板侧或第2透明基板侧形成了凹凸，在本发明中利用在第1透明基板或第2透明基板上形成的柱状突起控制基板间隔，不散布间隙材料。因此，在第1透明基板与第2透明基板之间，不会发生由于间隙材料滚落到层厚调整层起因的凹凸中的凹部而引起基板间隔的偏差，从而可以将延迟Δn·d保持为最佳的状态。因此，可以进行品质高的显示。

Claims (18)

1.一种半透过反射型液晶装置，具有在表面矩阵状地形成有第1透明电极和像素开关元件的第1透明基板、在与上述第1透明电极相对的表面一侧形成有第2透明电极的第2透明基板、和保持在上述第1透明基板与上述第2透明基板之间的液晶层；在上述第1透明基板一侧，形成有在上述第1透明电极与上述第2透明电极相对的像素上构成反射显示区域、将该像素的其余的区域作为透过显示区域的光反射层，其特征在于：
上述第1透明基板和上述第2透明基板被形成为使上述反射显示区域中的上述液晶层的层厚比上述透过显示区域中的上述液晶层的层厚薄；
在上述第1透明基板和上述第2透明基板中的至少一方的基板的上述液晶层一侧的面上，形成有通过从一方的基板突出并与另一方的基板接触而规定上述第1透明基板与上述第2透明基板的基板间隔的柱状突起。
2.根据权利要求1所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，在上述第2透明基板的液晶层一侧的面上，在上述第2电极与上述液晶层相反的一侧形成的膜的总厚，与上述透过显示区域相比在上述反射显示区域中厚。
3.根据权利要求1所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，在上述第1透明基板的液晶层一侧的面上，在上述第1电极的下层一侧形成的膜的总厚，与上述透过显示区域相比在上述反射显示区域中厚。
4.根据权利要求1所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，在上述第1透明基板和上述第2透明基板中的一方的透明基板的液晶层一侧的面上，形成有使上述反射显示区域中的上述液晶层的层厚比上述透过显示区域中的上述液晶层的层厚薄的层厚调整层。
5.根据权利要求4所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述层厚调整层在上述第2透明基板上形成。
6.根据权利要求5所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述层厚调整层是被选择性地形成在上述反射显示区域的透明层。
7.根据权利要求5所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述层厚调整层是在上述反射显示区域形成得厚而在上述透过显示区域形成得比上述反射显示区域薄的透明层。
8.根据权利要求6或7所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，在上述第2透明基板的上述液晶层一侧的面上，在上述像素上形成有彩色滤光器。
9.根据权利要求6或7所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，在上述第2透明基板的上述液晶层一侧的面上，在上述像素中的上述透过显示区域在上述透明层的更上层一侧和更下层一侧中的一方形成有透过显示用彩色滤光器，在上述反射显示区域，在相对于上述透明层与上述透过显示用彩色滤光器相同的一侧形成有反射显示用彩色滤光器。
10.根据权利要求6或7所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，在上述第2基板的上述液晶层一侧的面上，在上述像素中的上述透过显示区域在上述透明层的更上层一侧和更下层一侧中的一方形成有透过显示用彩色滤光器，在上述反射显示区域，在相对于上述透明层与上述透过显示用彩色滤光器相反一侧形成有反射显示用彩色滤光器。
11.根据权利要求9所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述透过显示用彩色滤光器，与上述反射显示用彩色滤光器比较，色度域宽。
12.根据权利要求11所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述透过显示用彩色滤光器，由于与上述反射显示用彩色滤光器的颜色材料的种类或混合量不同，色度域宽。
13.根据权利要求12所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述透过显示用彩色滤光器和上述反射显示用彩色滤光器，膜厚相等。
14.根据权利要求13所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述反射显示用彩色滤光器，与上述透过显示用彩色滤光器比较，膜厚厚。
15.根据权利要求5所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述层厚调整层，由上述像素中在上述透过显示区域形成得薄的透过显示用彩色滤光器和在上述反射显示区域形成得比上述透过显示用彩色滤光器厚的反射显示用彩色滤光器构成。
16.根据权利要求15所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述透过显示用彩色滤光器由薄且色度域宽的第1颜色材料层形成，上述反射显示用彩色滤光器由比上述第1颜色材料层厚且色度域窄的第2颜色材料层形成。
17.根据权利要求15所述的半透过反射型液晶装置，其特征在于，上述透过显示用彩色滤光器由第1颜色材料层形成，上述反射显示用彩色滤光器由与上述透过显示用彩色滤光器一体地形成的第1颜色材料层和在该第1颜色材料层的上层或下层一侧层积的第2颜色材料层形成。
18.一种电子设备，其特征在于，在显示部中具有权利要求1所述的半透过反射型液晶装置。
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