CN1521539A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置。是在具备兼用做显示电极的反射体的液晶显示装置中，防止起因于施加电压时的电场的紊乱的液晶的取向的紊乱，提高对比度的液晶显示装置。该液晶显示装置的构成为：在相向配置的一对基板(31)、(32)之间挟持着液晶，在下基板(31)上边矩阵状地设置多条扫描线和多条数据线的同时，在用这些扫描线和数据线划分成区的各个区域上设置兼用做显示电极的散射反射体(36)和已连接到该散射反射体上的薄膜晶体管(T)，在上基板(32)的下边设置公用电极(38)，散射反射体(36)由具有导电性的镜面反射板(41)、用配置在镜面反射板(41)上边的透明电介质构成的光散射部分(42)构成，光散射部分(42)在面朝液晶的一侧的表面上具有凹凸形状。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。
背景技术
一般地说，在液晶显示装置的显示形态中，有被叫做具备背光源的半透过型、透过型的显示形态，和被叫做反射型的显示形态。反射型液晶显示装置，是仅仅利用太阳光、照明光等的外光不要背光源进行显示的液晶显示装置，例如多在要求薄型且轻量化、低功耗的携带式信息终端(个人数字助理)等中使用。此外，半透过型液晶显示装置，在不能充分得到外光的环境中，就使背光源亮灯用透过模式进行动作，在可以充分得到外光的情况下则用不使背光源亮灯的反射模式进行动作的液晶显示装置，多在移动电话或笔记本式个人计算机等的便携电子设备中使用。
作为现有的反射型液晶显示装置，人们熟悉图3所示的那样的液晶显示装置。
该反射型液晶显示装置，在一对玻璃基板113、114之间挟持有液晶层115。
在下侧的玻璃基板113上边，设置矩阵状地设置多条扫描线(未画出来)和多条数据线(未画出来)、在用这些扫描线和数据线划分成区的各个区域上设置兼用做像素电极的凹凸反射体125，和已连接到该凹凸反射体125上的无定形硅薄膜晶体管(a-Si TFT)126。兼用做像素电极的凹凸反射体125由金属膜构成，在其表面上具有凹凸形状。a-Si TFT126的构成为：在从扫描线引出形成的栅极电极129上边形成栅极绝缘层130，在该栅极绝缘层130上边设置a-Si半导体层131，再在该半导体层131上边形成源极电极127和漏极电极128。在表面上形成具有凹凸形状的层间绝缘层132，使得把这些a-Si TFT126和栅极绝缘层130覆盖起来，在该层间绝缘层132上边形成上述凹凸反射体125。在该层间绝缘层132上形成接触孔132a，通过该接触孔132a把漏极电极128和凹凸反射体125连接起来。然后，形成取向膜(未画出来)，使得把这些凹凸反射体125和层间绝缘层132覆盖起来。
另一方面，在一侧的玻璃基板114的下边，依次形成滤色片层123、公用电极124和取向膜(未画出来)。
发明内容
(发明要解决的课题)
然而，在该现有的反射型液晶显示装置中，为了如上所述地赋予散射性在反射体125本身的表面上形成了凹凸，另一方面，该凹凸反射体125还兼用做用来给液晶施加信号电压的像素电极(显示电极)。因此，当给该凹凸反射体125施加上信号电压时，起因于该凹凸反射体125的表面的凹凸形状将产生电场的紊乱。该电场的紊乱，由于在兼用做像素电极的反射体125的面内产生，故将对显示造成坏影响，归因于此液晶的取向紊乱，黑色显示不能充分地变暗，因而就产生了对比度降低的问题。
本发明就是鉴于上述事情而发明的，目的在于提供在具备兼用做显示电极的反射体的液晶显示装置中，防止起因于施加电压时的电场的紊乱的液晶的取向的紊乱，提高对比度的液晶显示装置。
(解决课题的手段)
为了解决上述课题，本发明的液晶显示装置，其特征在于：在相向配置的一对基板之间挟持着液晶，在上述一对基板中一方的基板上边，矩阵状地设置多条扫描线和多条数据线的同时，在用这些扫描线和数据线划分成区的各个区域上设置兼用做显示电极的散射反射体和已连接到该散射反射体上的开关元件，在另一方的基板的下边设置相向电极，
上述散射反射体，由具有导电性的镜面反射板、用配置在镜面反射板上边的透明电介质构成的光散射部分构成，该光散射部分在面朝液晶的一侧的表面上具有凹凸形状。
倘采用这样的构成，由于在面朝散射反射体上具备的镜面反射板的液晶的一侧的表面已变成为镜面，故可以具有反射特性，此外，由于该镜面反射板本身被作成为平面，在面朝液晶的一侧的表面上没有凹凸，故即便是施加上信号电压也可以抑制在该显示电极内的电场的紊乱，可以防止起因于施加电压时的电场的紊乱的液晶的取向的紊乱，可以作成为提高了对比度的液晶显示装置。特别是在用常态白色模式进行显示的情况下，由于可以防止在黑色显示时的电场的紊乱，故可以防止液晶的取向的紊乱，可以使黑色显示充分地暗，可以提高对比度。
此外，即便是像这样地把反射板的表面作成为镜面，采用在该镜面反射板的面朝液晶的一侧上设置在表面上具有凹凸形状的光散射部分的办法，也可以具有充分的光散射性。此外，由于该光散射部分不是由导电体而是由电介质形成的，故即便是在面朝液晶的一侧的表面上具有凹凸形状，在施加电压时不通电，因而不会使电场形成大的紊乱。
因此，倘采用本发明的液晶显示装置，与在兼用做显示电极的反射体本身表面上形成了凹凸的现有的液晶显示装置比较，可以抑制施加电压时的电场的紊乱，可以改善对比度。
作为上述开关元件，可以使用薄膜晶体管或薄膜二极管。
另外，在本说明书中，所谓‘未施加电压时’、‘施加电压时’，分别意味着‘向液晶层施加的施加电压小于液晶的阈值电压时’、‘向液晶层施加的施加电压大于液晶的阈值电压时’。
此外，即便是使用如下特征的液晶显示装置，也可以解决上述课题。其特征是：在相向配置的一对基板间挟持着液晶，在上述一对基板中一方的基板上边，设置兼用做显示电极的散射反射体，在另一方的基板的下边设置与上述显示电极进行交叉的相向电极，
上述散射反射体，由具有导电性的镜面反射板、用配置在镜面反射板上边的透明电介质构成的光散射部分构成，该光散射部分在面朝液晶的一侧的表面上具有凹凸形状。
即便是在这样的构成的液晶显示装置中，也可以得到与先前所述的构成的液晶显示装置同样的效果。
在这里，所谓上述显示电极和相向电极进行交叉，指的是在从一方或另一方的基板一侧看该液晶显示装置时(在俯视时)所看到的上述显示电极和相向电极交叉的情况。
上述光散射部分的构成，也可以是离开间隔地配置多个凸部。
此外，上述光散射部分，也可以在面朝由透明电介质构成的层的液晶的一侧的表面上形成凹凸。
作为上述液晶，在虽然有源矩阵方式的情况下大多使用TN(扭曲向列)方式，在单纯矩阵方式的情况下则大多使用STN(超扭曲向列)方式，但是，由于TN和STN不论哪一种方式的液晶在施加电压时和未施加电压时分子的扭曲角都不同，因此液晶的介电系数的值在施加电压时和未施加电压时也不同。
在本发明中，理想的是构成上述光散射部分的透明电介质的介电系数的值，比对上述液晶未施加电压时的液晶的介电系数的值，更接近于对液晶施加电压时的液晶的介电系数的值。倘采用这样的构成，则在进行黑色显示时，可以改善归因于上述透明电介质的介电系数的值和施加电压时的液晶的介电系数的值的差而产生的电场的紊乱的抑制效果，此外，还可以提高对比度。
在本发明中，理想的是构成上述光散射部分的透明电介质的折射率的值，比对上述液晶未施加电压时的液晶的折射率的值，更接近于对液晶施加电压时的液晶的折射率的值。倘采用这样的构成，由于在显示要求散射特性的白色显示时可以把透明电介质的折射率的值与未施加电压时的液晶的折射率之差形成得大，故可以效果良好地得到散射功能，使白色显示变得更加明亮，另一方面，在进行黑色显示时，由于可以把透明电介质的折射率的值与施加电压时的液晶的折射率之差形成得小，由于可以把散射抑制得小，使黑色显示变得更暗，故可以进一步提高对比度。
在本发明中，理想的是构成所述光散射部分的厚度的最大值是3微米以下，当超过光散射部分的厚度的最大值3微米时，容易造成对液晶施加电压的损耗和烧附。
在本发明中，构成所述光散射部分的透明电介质也可以由聚酰亚胺构成。在像这样地由聚酰亚胺构成透明电介质的情况下。采用对该透明电介质施行摩擦处理的办法，就可以兼备作为取向膜的功能。
在本发明中，所述散射反射体，也可以采用在上述镜面反射板上形成孔，或者使厚度变薄的办法，制作成半透过反射体。
附图说明
图1的平面构成图示出了本发明的反射型液晶显示装置的一个
实施方式。
图2是沿着图1的II-II线的剖面构成图。
图3的剖面图示出了现有的反射型液晶显示装置的一个例子。
符号说明：
31-下基板(一方的基板)；32-上基板(另一方的基板)；33-液晶层；36-兼用做像素电极(显示电极)的散射反射体；38-公用电极(相向电极)；41-兼用做像素电极(显示电极)的镜面反射板；42-光散射部分；42a-凸部；T-薄膜晶体管(开关元件)。
具体实施方式
以下，对把本发明的液晶显示装置应用于有源矩阵方式的反射型液晶显示装置的情况进行说明，但是，本发明并不限定于以下的
实施方式。
图1示出了本实施方式的反射型液晶显示装置的平面构成图，图2示出了沿着图1的II-II线的剖面构成图。
图1和图2所示的反射型液晶显示装置的构成为把液晶层33挟持在相向配置的下基板(一方的基板)31和上基板(另一方的基板)32之间。
在下基板31的上边(内面一侧，面朝液晶的一侧)设置有俯视矩阵状地排列形成的多个大体上长方形的兼用做像素电极(显示电极)的散射反射体36，和在这些每一个散射反射体36上形成的像素开关用的薄膜晶体管(开关元件)T。另外，在图1中，为了便于看图，把薄膜晶体管T画成了等效电路图。
散射反射体36，由镜面反射板41、在该镜面反射板41上边(面朝液晶的一侧)形成的光散射部分42构成，该光散射部分42，在面朝液晶的一侧的表面上具有凹凸形状。
镜面反射板41，由Al、Al合金、Ag、Ag合金等的具有导电性，具有光反射性的材料构成。由于镜面反射板41像这样地由具有光反射性和导电性的材料构成，故可以兼具反射体的像素电极的功能。
光散射部分42，是为了在用散射反射体36反射入射到液晶显示装置上的光时使之进行散射而设置的，故其构成为在镜面反射板41上边离开间隔地配置多个凸部42a。该光散射部分42的材质是透明电介质，具体地说，可以从聚丙烯系、聚苯乙烯系、聚酰亚胺系等的有机材料、Si3N4等的无机材料中适宜选用。如上所述，由于光散射部分42是由透明电介质构成的，故在施加电压时不会通电。
光散射部分42的厚度的最大值，根据先前所说的理由，理想的是在3微米以下。
此外，上述多个的凸部42a，理想的是不规则地配置。
构成光散射部分42的透明电介质的介电系数ε的值，根据先前所说的理由，理想的是比起在对上述液晶未施加电压时(换句话说，在用常态白色模式显示的情况下的白色显示时)的液晶的介电系数εW的值来更接近于对上述液晶施加电压时(换句话说，在黑色显示时)的液晶的介电系数εB的值(条件1)。
构成光散射部分42的透明电介质的折射率n的值，根据先前所说的理由，理想的是比起在对上述液晶未施加电压时(换句话说，在白色显示时)的液晶的折射率nW的值来更接近于对上述液晶施加电压时(换句话说，在黑色显示时)的液晶的折射率nB的值(条件2)。
构成光散射部分42的透明电介质，更为理想的是满足上述条件1和2这两方的条件。
作为用上述有机材料构成上述光散射部分42的情况下的形成方法，可以使用借助于丝网漏印、凸版印刷等的印刷法，在上述镜面反射板41上边形成多个凸部42a的方法，或用旋转涂敷法等的方法向上述镜面反射板41上边涂敷上感光性的树脂后，用光掩模进行暴光、显影以形成多个凸部42a的方法等。
薄膜晶体管T的构成为：在基板31上边形成的栅极电极49上边形成栅极绝缘层50，在该栅极绝缘层50上边设置a-Si半导体层51，再在该半导体层51上边形成源极电极57和漏极电极58。
使之把这些薄膜晶体管T和栅极绝缘层50覆盖起来那样地形成层间绝缘层62，在该层间绝缘层62上边形成上述散射反射体36。在该层间绝缘层62上形成接触孔62a，通过该接触孔62a把漏极电极58和兼用做像素电极的镜面反射板41连接起来。
薄膜晶体管T的栅极电极49，如图1所示，连接到在散射反射体36之间(特别是镜面反射板41之间)的图示的左右方向上延伸的扫描线G1～G3上，源极电极57则连接到在图示上下方向上延伸的数据线(信号线)S1上。
形成取向膜(未画出来)，使之把这些散射反射体36和层间绝缘层62覆盖起来。
在上基板32的下边(内面一侧，面朝液晶的一侧)，设置滤色片层39、在滤色片层39的下侧的大体上整个面上形成的铟锡氧化物(以下，简写为ITO)等构成的透明的公用电极(相向电极)38。形成取向膜(未画出来)，使之把该公用电极38覆盖起来。
此外，在与下基板31的散射反射体36对应的位置的滤色片层39上，分别配置红色R用的着色部分39R、绿色G用的着色部分39G、蓝色B用的着色部分39B，在相邻的着色部分之间俯视网格状地形成黑色矩阵(未画出来)。因此，形成了与构成滤色片层39的各个着色部分对应的的3个散射反射体36的区域，就对应于1个像素20c。
此外，虽然图示省略了，但是在下基板31的内面一侧上，也形成有俯视网格状的黑色矩阵，使得把散射反射体36的周围围起来，结果变成为从上表面一侧入射的光不会向薄膜晶体管T或连接到其上边的扫描线或数据线入射。
上述构成的反射型液晶显示装置，采用借助于薄膜晶体管T控制兼用做像素电极的镜面反射板41的电位，控制镜面反射板41和上基板32的公用电极38之间的液晶层33的光透过状态的办法，就可以进行显示。
在本实施方式的反射型液晶显示装置中，采用用具有导电性的镜面反射板41、配置在该镜面反射板41上边的由透明电介质构成的光散射部分42构成散射反射体36的办法，由于上述镜面反射板41本身已被作成为平面，在面朝液晶的一侧的表面上没有凹凸，故即便是施加上信号电压，也可以抑制在该显示电极内的电场的紊乱，可以防止起因于施加电压时的电场的紊乱的液晶的取向的紊乱，可以制作成提高了对比度的液晶显示装置。此外，采用在镜面反射板41上边如上所述设置具有凹凸形状的光散射部分42的办法，就可以具有充分的光散射性。因此，倘采用本实施方式的反射型液晶显示装置，与在兼用做显示电极的反射体本身表面上形成了凹凸的现有的液晶显示装置比较，可以抑制施加电压时的电场的紊乱，可以改善对比度。
另外，在本实施方式中，虽然说明的是在下基板31一侧与光散射部分42分开地设置取向膜的情况，但是在用聚酰亚胺构成构成光散射部分42的的情况下，由于采用对该透明电介质施行摩擦处理的办法就可以具备兼具作为取向膜的功能，故也可以分开地设置光散射部分42和取向膜。
此外，在本实施方式中，虽然说明的是光散射部分42的构成为离开间隔地配置多个凸42a的情况，但是，由于只要至少在面朝液晶的一侧的表面上形成了凹凸的构成即可，故也可以是在由透明电介质构成的层的面朝液晶的一侧的表面上形成了凹凸的构成。
此外，在本实施方式中，虽然说明的是把本发明的液晶显示装置应用于有源矩阵方式的液晶显示装置内的情况，但是，也可以应用于在相向配置的一对基板间挟持着液晶，在上述一对基板中一方的基板上边设置兼用做显示电极的散射反射体，在另一方的基板的下边设置与上述显示电极进行交叉的相向电极的单纯矩阵型的液晶显示装置，在该情况下，作为上述散射反射体，由具有导电性的镜面反射板、配置在该镜面反射板上边的透明电介质构成的光散射部分构成，该光散射部分可以使用在面朝液晶的一侧的表面上具备凹凸形状的光散射部分。
此外，在本实施方式中，虽然说明的是把本发明的液晶显示装置应用于反射型液晶显示装置的情况，但是，散射反射体36，也可以借助于在镜面反射板41上形成孔，或者使厚度变薄等制作成半透过反射体，在该情况下，也可以采用在下基板31的下方设置背光源的办法，制作成半透过反射型液晶显示装置。
[实施例]
以下，用实施例和比较例更为具体地说明本发明，但是，本发明并不仅仅限定于这些实施例。
(实施例)
除了把光散射部分的材质变成为Si3N4之外，制作与图1至图2同样的反射型液晶显示装置。对该反射型液晶显示装置的黑色显示时(施加电压时)的对比度进行研究，得知在40以上。此外，表1同时示出了白色显示时(未施加电压时)和黑色显示时(施加电压时)的液晶的折射率、介电系数。此外，在表1中还同时示出了由Si3N4构成的光散射部分的折射率和介电系数。
(比较例)
除了把光散射部分的材质变成为SiO2之外，制作与图1至图2同样的反射型液晶显示装置，当作比较例。对比较例的反射型液晶显示装置的黑色显示时(施加电压时)的对比度进行研究，得知在20以下(10至15左右)。此外，在表1中还同时示出了由SiO2构成的光散射部分的折射率和介电系数。
[表1]
  白色显示时的液晶   黑色显示时的液晶  Si3N4光散射部分(实施例)   SiO2光散射部分(比较例)
折射率   1.475   1.54  2.05   1.46
介电系数   3.8   9.5  7.5   3.9
此外，由对比度的测定结果可知：和比较例的对比度比较，实施例的对比度在黑色显示时的对比度是良好的。
由上述表1可知：在比较例的反射型液晶显示装置中，光散射部分的介电系数的值与黑色显示时的液晶的介电系数的值之差为5.6，此外，光散射部分的介电系数的值，比黑色显示时是液晶的介电系数更接近于白色显示时的液晶的介电系数的值。此外，比较例的装置的光散射部分的折射率的值和白色显示时的液晶的折射率的值之差为0.015，此外，光散射部分的折射率的值，比黑色显示时的液晶的折射率的值更接近于白色显示时液晶的折射率的值。
相对于此在实施例的反射型液晶显示装置中，可知：光散射部分的介电系数的值和黑色显示时的液晶的介电系数的值之差为2.0，此外，光散射部分的介电系数的值比白色显示时的液晶的介电系数的值更接近于黑色显示时的液晶的介电系数的值。如上所述，由于实施例的装置的与比较例的装置比较，光散射部分的介电系数的值与施加电压时的液晶的介电系数的值之差小，故可以认为具有归因于上述透明电介质的介电系数的值与施加电压时的液晶的介电系数的值之差而产生的电场的紊乱的抑制效果，因而可以提高对比度。
此外，可知：实施例的装置的光散射部分的折射率的值与白色显示时的液晶的折射率的值之差为0.575，此外，光散射部分的折射率的值，比白色显示时的液晶的折射率的值更接近于黑色显示时的液晶的折射率的值。如上所述，实施例的装置，由于在白色显示时，与比较例的装置比较，光散射部分的折射率的值和白色显示时的液晶的折射率的值之差可以形成的得大，所以可以效率良好地得到散射功能，可以明亮地进行白色显示，另一方面，由于在黑色显示时，与比较例的装置比较，光散射部分的折射率的值与液晶的黑色显示时的折射率的值之差可以形成得小，故被认为可以把散射抑制得小，可以把黑色显示形成得更暗，可以提高对比度。
(发明的效果)
如上所述，倘采用本发明，则可以提供防止起因于施加电压时的电场的紊乱的液晶的取向的紊乱，提高对比度的液晶显示装置。

Claims (14)

1.一种液晶显示装置，其特征在于：
在相向配置的一对基板之间挟持着液晶，在所述一对基板中一方的基板上边，矩阵状地设置多条扫描线和多条数据线的同时，在用这些扫描线和数据线划分成区的各个区域上设置兼用做显示电极的散射反射体和已连接到该散射反射体上的开关元件，在另一方的基板的下边设置相向电极，
所述散射反射体，由具有导电性的镜面反射板、用配置在镜面反射板上边的透明电介质构成的光散射部分构成，该光散射部分在面朝液晶的一侧的表面上具有凹凸形状。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光散射部分的构成为离开间隔地配置多个凸部。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：构成所述光散射部分的透明电介质的介电系数的值，比对所述液晶未施加电压时的液晶的介电系数的值，更接近于对液晶施加电压时的液晶的介电系数的值。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：构成所述光散射部分的透明电介质的折射率的值，比对所述液晶未施加电压时的液晶的折射率的值，更接近于对液晶施加电压时的液晶的折射率的值。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光散射部分的厚度的最大值在3微米以下。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：构成所述光散射部分的透明电介质由聚酰亚胺构成，采用对该透明电介质施行摩擦处理的办法使之具备作为取向膜的功能。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：所述散射反射体是半透过反射体。
8.一种液晶显示装置，其特征在于：
在相向配置的一对基板间挟持着液晶，在所述一对基板中一方的基板上边，设置兼用做显示电极的散射反射体，在另一方的基板的下边设置与所述显示电极进行交叉的相向电极，
所述散射反射体，由具有导电性的镜面反射板、用配置在镜面反射板上边的透明电介质构成的光散射部分构成，该光散射部分在面朝液晶的一侧的表面上具有凹凸形状。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光散射部分的构成为离开间隔地配置多个凸部。
10.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：构成所述光散射部分的透明电介质的介电系数的值，比对所述液晶未施加电压时的液晶的介电系数的值，更接近于对液晶施加电压时的液晶的介电系数的值。
11.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：构成所述光散射部分的透明电介质的折射率的值，比对所述液晶未施加电压时的液晶的折射率的值，更接近于对液晶施加电压时的液晶的折射率的值。
12.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：所述光散射部分的厚度的最大值在3微米以下。
13.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：构成所述光散射部分的透明电介质由聚酰亚胺构成，采用对该透明电介质施行摩擦处理的办法使之具备作为取向膜的功能。
14.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：所述散射反射体是半透过反射体。
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