JP2000089210A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

反射型液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 視差の生じない表示が得られるとともに広視
野角の反射型液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 ＴＦＴ及びそのＴＦＴに接続された反射
表示電極５０及び垂直配向膜２０を備えた絶縁性基板１
０と、カラーフィルタ３１、一部に配向制御窓３６を備
えた対向電極３４、垂直配向膜３５を積層して形成さ
れ、観察側１０１には拡散層４３、位相差板４４及び偏
光板４５を備えた対向電極基板３０との間に誘電性異方
率が負である液晶２１を挟持することによれり、視差が
生じずかつ表示装置のあらゆる方向からの視野角を広く
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、観察方向から入射した光を反
射させて表示を見るいわゆる反射型の液晶表示装置が提
案されている。
【０００３】図６に、従来の反射型液晶表示装置の断面
図を示す。
【０００４】同図に示すように、従来の反射型液晶表示
装置は、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁
性基板１０上に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）
などの高融点金属からなるゲート電極１１、ゲート絶縁
膜１２、及び多結晶シリコン膜からなる能動層１３を順
に形成する。
【０００５】その能動層１３には、ゲート電極１１上方
のチャネル１３ｃと、このチャネル１３ｃの両側に、チ
ャネル１３ｃ上のストッパ絶縁膜１４をマスクにしてイ
オン注入されて形成されるソース１３ｓ及びドレイン１
３ｄが設けられている。
【０００６】そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３及
びストッパ絶縁膜１４上の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ
膜及びＳｉＯ2膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形
成し、ドレイン１３ｄに対応して設けたコンタクトホー
ルにＡｌ等の金属を充填してドレイン電極１６を形成す
る。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にす
る平坦化絶縁膜１７を形成する。そして、その平坦化絶
縁膜１７のソース１３ｓに対応した位置にコンタクトホ
ールを形成し、このコンタクトホールを介してドレイン
１３ｄとコンタクトしたＩＴＯ（Indium Thin Oxide）
から成りドレイン電極１８を兼ねた透明電極である表示
電極１９を平坦化絶縁膜１７上に形成する。そしてその
表示電極１９上にポリイミド等の有機樹脂からなり液晶
２１を配向させる配向膜２０を形成する。
【０００７】こうして作成されたＴＦＴを備えた絶縁性
基板（ＴＦＴ基板）１０のＴＦＴ形成面と反対側の面に
は偏光板４０及び入射する光を反射する反射板４２とが
配置されている。
【０００８】また、ＴＦＴ基板１０に対向した対向電極
基板３０の絶縁性基板１０側には、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の各色及び遮光機能を有するブラック
マトリックス３２を備えたカラーフィルタ３１、その上
に形成された樹脂から成る保護膜３３、その全面に形成
された対向電極３４及び配向膜３５を備えている。ま
た、絶縁性基板１０側とは反対側の面には偏光板４１が
配置されている。そして、絶縁性基板１０と対向電極基
板２０との周辺をシール接着剤により接着し、形成され
た空隙に正の誘電率異方性を有するツイスティッドネマ
ティック（ＴＮ）液晶２１を挟持する。
【０００９】上述の反射型液晶表示装置を観察する際の
光の進み方を説明する。
【００１０】外部から入射される自然光等の外光１００
は、破線矢印で示すように、観察者１０１側の偏光板４
１から入射し、対向電極基板３０、カラーフィルタ３
１、保護膜３３、対向電極３４、配向膜３５、ＴＮ液晶
２１、ＴＦＴ基板１０上の配向膜２０、表示電極１９、
平坦化絶縁膜１７、層間絶縁膜１５、ゲート絶縁膜１
２、ガラス基板１０及び偏光板４０を透過して、反射板
４２にて反射され、その後、入射と逆の方向に各層を透
過して対向電極基板３０上の偏光板４１から出射し観察
者の目１０１に入る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、入射した光１
００は表示電極１９ａを透過し、反射板４２にて反射し
た後、その反射した光は、表示電極１９ｂとの間を透過
して観察者の目１００に入る。即ち、反射した光は表示
電極１９ａに出射しないため、視差が生じ表示電極１９
ａの表示が本来の表示として見えず、ずれを生じてしま
うという欠点があった。
【００１２】図 に示すようにカラーフィルタを備えて
カラー表示を見る際には、本来の表示電極の色が視差に
よって色ずれとして現れることになる。
【００１３】また、従来の反射型液晶表示装置は、液晶
材料としてＴＮ液晶を用いるため表示観察可能な視野角
が極めて狭いという欠点があった。
【００１４】そこで本発明は、上記の従来の欠点に鑑み
て為されたものであり、視差の生じない表示が得られる
とともに広視野角の反射型液晶表示装置を提供すること
を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置は、互いに対向して配置された第１及び第２の基板
間に負の誘電率異方性を示す液晶を挟持しており、前記
第１の基板にはスイッチング素子、該スイッチング素子
に接続され導電性反射材料から成る表示電極、及び前記
液晶を配向する配向膜を備え、前記第２の基板には前記
液晶を配向制御する配向制御窓が一部に設けられた対向
電極、及び配向膜を前記第１の基板側に備え、光を拡散
する拡散層、位相差板及び偏光板を前記第１の基板側と
は反対側に備えたものである。
【００１６】また、前記第１の基板の第２の基板側また
は第２の基板側とは反対側に光を拡散する拡散層が設け
られているものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の反射型液晶表示装置につ
いて以下に説明する。
【００１８】図１に本発明の反射型液晶表示装置の平面
図を示し、図２に図１中のＡ−Ａ線に沿った反射型液晶
表示装置の断面図を示す。
【００１９】図１に示すように、ゲート電極１１を一部
に有するゲート信号線Ｇとドレイン電極１６を一部に有
するドレイン信号線Ｄとの交差点付近に、スイッチング
素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に接続した表示
電極１９が設けられている。なお、図中の点線で示す形
状の配向制御窓３６は対向電極基板３０側に設けられて
いる。
【００２０】図２に示すように、石英ガラス、無アルカ
リガラス等からなる一方の絶縁性基板１０上にＣｒ、Ｍ
ｏ等の高融点金属からなるゲート電極１１の形成から平
坦化絶縁膜１７の形成までは従来の構造と同じであるの
で省略する。
【００２１】平坦化絶縁膜１７上には、能動層１３のソ
ース１３ｓに接続されたＡｌ、銀（Ａｇ）等の導電性反
射材料から成る反射表示電極５０を形成する。この反射
表示電極５０の材料は高反射率を示すものが好ましい。
その上にはポリイミド等からなり液晶を垂直に配向させ
る垂直配向膜２０が形成されている。この垂直配向膜２
０へのラビング処理は必要としない。なお、この絶縁性
基板１０の液晶を設けない側、即ち外側には従来のよう
に偏光板及び反射板は設けていない。
【００２２】他方の対向電極基板３０は、液晶を設ける
側には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色及び遮光昨日を有するブラッ
クマトリックス３２を備えたカラーフィルタ３１、その
カラーフィルタ３１を保護するアクリル樹脂等から成る
保護膜３３を設ける。その保護膜３３の上には各反射表
示電極５０に対向した対向電極３４がその一部に配向制
御窓３６を備えて設けられている。その全面にはポリイ
ミドから成る配向膜３５が形成されている。
【００２３】また、対向電極基板３０の液晶を設けない
側、即ち観察側には、光を拡散する拡散層４３、位相差
（λ／４）板４４及び偏光板４５が順に設けられてい
る。拡散層４３を設けることにより拡散層４３に入射し
た光が入射方向以外にも拡散されるため均一で明るい表
示を得ることができる。
【００２４】更に、液晶２１としては、負の誘電率異方
性を示す液晶を用いる。即ち、電圧印加時に液晶分子が
基板に対して垂直に配向し、電圧印加時に平行に配向す
る液晶を用いる。
【００２５】上述の反射型液晶表示装置を観察する際の
光の進み方を説明する。
【００２６】外部から入射される自然光１００は、図２
中に破線矢印で示すように、観察者１０１側の偏光板４
５から入射し、位相差板４４、拡散層４３、対向電極基
板３０、カラーフィルタ３１、保護膜３３、対向電極３
４、配向膜３５、液晶２１、ＴＦＴ基板１０上の配向膜
２０、表示電極１９、平坦化絶縁膜１７、層間絶縁膜１
５、ゲート絶縁膜１２、ガラス基板１０及び偏光板４０
を透過して、反射板４２にて反射され、その後入射と逆
の方向に各層を透過して対向電極基板３０上の偏光板４
１から出射し観察者の目１０１に入る。
【００２７】液晶に電圧が印加されていない場合には、
外部から入射した光は偏光板４５により直線偏光とな
り、位相差板４４により円偏光となって液晶２１に入射
され、そして反射表示電極５０によって反射して位相が
更にλ／２変化して、再び液晶２１を通過し、位相差板
４４により位相がλ／４変化して偏光板４５によって遮
光されて黒色として見える。
【００２８】また、液晶に電圧が印加されている場合に
は、外部から入射した光は偏光板４５により直線偏光と
なり、位相差板４４により円偏光となって液晶２１に入
射され、そして反射表示電極５０によって反射して位相
が更にλ／２変化して、再び液晶２１を通過する。この
とき楕円偏光となって、位相差板４４により位相がλ／
４変化して偏光板４５より直線偏光となって白色として
見える。
【００２９】こうして作製されたＴＦＴを備えた絶縁性
基板１０と、この基板１０に対向した対向電極３４及び
配向膜３５を備えた対向基板３０とを周辺をシール接着
剤２３により接着し、形成された空隙に液晶２１を充填
してＬＣＤが完成する。
【００３０】以下に、配向制御窓３６と液晶２１の配向
について、図２、図３及び図４に従って説明する。
【００３１】図３に図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を
示し、図４に図１中のＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。
【００３２】図２、図３及び図４に示すように、反射表
示電極５０の端部において、対向電極３５側に向かって
広がるように斜めに生じる電界５１によって、液晶分子
５２はその電界強度に依存した法線方向からの傾斜角度
が制御されるとともに、傾斜する方角が制御されて安定
する。
【００３３】このような反射表示電極５０の端部での液
晶分子の傾斜方角は配向制御窓３６によって仕切られる
４つの領域において異なる。
【００３４】反射表示電極５０の各領域において異なる
制御を受けた液晶分子は、液晶の連続体性のために反射
表示電極の中央付近に向かって影響を受ける。即ち、そ
の中央付近においては対向電極３５に設けた配向制御窓
３６によって配向はほぼ傾斜を持つことが無くなるよう
に制御され、中央付近から離れるに従って制御を受けず
液晶分子は基板に対して平行に配向する。
【００３５】このように、負の誘電率異方性を有する液
晶分子の配向を配向制御窓を設けて制御することによ
り、反射型液晶表示装置のあらゆる方向の視野角を広く
することができる。
【００３６】なお、上述の実施の形態においては、拡散
層４３を対向電極基板３０の液晶２１を設ける側とは反
対の側に設けた場合を示したが、本発明はそれに限定さ
れるものではなく、図５に示すように、対向電極基板３
０の液晶２１を設けた側であって、一部に配向制御窓３
６を備えた対向電極３４とカラーフィルタ３１の保護膜
３３との間に設けても本発明の効果を奏するものであ
る。
【００３７】上述のように、本発明によれば、反射表示
電極とすることにより、従来のように反射板をＴＦＴ基
板の外側に設けていた場合に比べ、ガラスの厚み等によ
る視差が生じることを防止できる。
【００３８】また、負の誘電率異方性を有する液晶を用
い配向制御窓を設けることにより、上下左右のいずれか
らも視認が可能な広視野角の反射型表示装置を得ること
ができる。更に拡散層を設けることにより、表示装置に
入射された光及び表示装置から出射する光が拡散され、
各方向において明るい表示を得ることができる。
【００３９】また、従来は偏光板を各基板に設けていた
が、本発明によれば、偏光板を１枚のみ使用すればよい
ことから、入射された光が減衰することを低減できるた
め、明るい表示を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、視差の生じない表示が
得られるとともに広視野角の反射型液晶表示装置を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射型液晶表示装置の平面図である。
【図２】本発明の図１中のＡ−Ａ線に沿った反射型液晶
表示装置の断面図である。
【図３】本発明の図１中のＢ−Ｂ線に沿った反射型液晶
表示装置の断面図である。
【図４】本発明の図１中のＣ−Ｃ線に沿った反射型液晶
表示装置の断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す反射型液晶表示
装置の断面図である。
【図６】従来の反射型液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ ＴＦＴ基板 １３ 多結晶シリコン膜 ２２ 層間絶縁膜 ２６ 平坦化絶縁膜 １９ 表示電極 ３０ 対向電極基板 ３３ 液晶
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA08X FA11Z FA14Y FA32X FA35Y FB08 GA13 HA07 LA15 LA19 2H092 JA24 JB07 KB13 NA01 PA02 PA08 PA10 PA11 PA12 QA07

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに対向して配置された第１及び第２
    の基板間に負の誘電率異方性を示す液晶を挟持してお
    り、前記第１の基板にはスイッチング素子、該スイッチ
    ング素子に接続され導電性反射材料から成る表示電極、
    及び前記液晶を配向する配向膜を備え、前記第２の基板
    には前記液晶を配向制御する配向制御窓が一部に設けら
    れた対向電極、及び配向膜を前記第１の基板側に備え、
    位相差板及び偏光板を前記第１の基板側とは反対側に備
    えたことを特徴とする反射型液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の基板の第２の基板側または第
    ２の基板側とは反対側に光を拡散する拡散層が設けられ
    ていることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表
    示装置。
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