JP2000250037A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射した光と出射した光とにそのガラス基板
の厚みによる視差発生を防止するとともに、反射及び透
過一体型液晶表示装置を得る。 【解決手段】 ＴＦＴ、そのＴＦＴに接続され島状の反
射表示電極５０、及び各反射表示電極５０間の開口部６
０を備えた絶縁性のＴＦＴ基板１０であって、さらにＴ
ＦＴ基板１０側から入射された光をＴＦＴ基板１０上に
設けた反射表示電極５０に反射させる反射体６１を開口
部６０に対応した位置に備えたＴＦＴ基板１０と、対向
電極３４を備えた対向電極基板３０との間に、負の誘電
率異方性を有し両基板１０，３０に対して垂直に配向す
る液晶を充填する。また、両基板１０，３０の外側には
位相差板４３，２２及び偏光板４４，２３を設けてい
る。開口部６０と反射体６１との間では光の位相差を生
じないため、反射型と透過型の両機能を有する液晶表示
装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射及び透過を一
体に備えた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機能を有するいわゆる反射型液晶表
示装置と、観察者とは反対側から光を入射して光を透過
させて表示を見る機能を有するいわゆる透過型液晶表示
装置とが一体化された反射型及び透過型液晶表示装置が
提案されている。

【０００３】図４に、図１中のＡ−Ａ線に沿った従来の
反射及び透過型液晶表示装置の断面図を示し、図５に図
１中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。

【０００４】図４及び図５に示すように、従来の反射及
び透過型液晶表示装置は、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、スイッチング素子で
ある薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）
が形成されている。

【０００５】まず、絶縁性基板（ＴＦＴ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。

【０００６】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。

【０００７】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
ルにアルミニウム（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
を介してソース１３ｓとコンタクトしたＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）から成りソース電極を兼ねた透明電極で
ある透明表示電極１９を平坦化絶縁膜１７上に形成す
る。そしてその透明表示電極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。また、透明表示電極１９を設けた側とは反対の側
には、ＴＦＴ基板１０側から順に位相差板２２、偏光板
２３、及び半透過ミラー２４が積層されている。この半
透過ミラー２４は、入射される光を反射及び透過する機
能を有している。

【０００８】また、ＴＦＴ基板１０に対向し絶縁性基板
からなる対向電極基板３０には、ＴＦＴ基板１０側に、
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ＩＴＯから成る対向電極３４及び配向
膜３５を備えており、またその反対側の面、即ち観察者
側１０１には偏光板４４が配置されている。そして、対
向電極基板３０とＴＦＴ基板１０の周辺をシール接着剤
（図示せず）により接着し、それにより形成された空隙
にツイスティッドネマティック（ＴＮ）液晶２１を充填
する。

【０００９】こうして完成した液晶表示装置のＴＦＴ基
板１０側には光源であるバックライト５１が備えてあ
る。

【００１０】ここで、反射型液晶表示装置として用いる
場合の光の進み方を説明する。

【００１１】外部から入射される自然光１００は、図５
中の破線矢印で示すように、観察者１０１側の偏光板４
４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、透明表示電極１
９、平坦化絶縁膜１７、層間絶縁膜１５、ゲート絶縁膜
１２、ＴＦＴ基板１０及び偏光板２３を透過して半透過
ミラー２４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４４から出射
し観察者の目１０１に入る。

【００１２】また、透過型液晶表示装置として用いる場
合には、ＴＦＴ基板１０側からバックライト５１の光１
０２が入射される場合には、図５中の実線矢印で示すよ
うに、半透過ミラー２４を透過して更に偏光板２３、Ｔ
ＦＴ基板１０、ゲート絶縁膜１２、層間絶縁膜１５、平
坦化絶縁膜１７、透明表示電極１９、配向膜２０、ＴＮ
液晶２１、配向膜３５、対向電極３４、保護膜３３、カ
ラーフィルタ３１、対向電極基板３０及び偏光板４４を
透過して観察者１０１の目に入る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図５に示し
たように、反射型として用いる場合、入射される自然光
が破線矢印１００で示されるように入射されて進んだ場
合には、半透過ミラー２４によって反射された光はガラ
スから成るＴＦＴ基板１０を再び透過することになる。
そのため、入射した光と出射した光とにそのガラス基板
の厚みによる視差が生じてしまうという欠点があった。

【００１４】また、例えば赤色の表示画素（Ｒ）に入射
された光が隣接する緑色の表示画素（Ｇ）に出射してし
まい、その結果、表示としてはＲとＧの色のにじみが生
じてしまうことになるという欠点があった。

【００１５】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、視差が生じず色にじみの無い表
示を得ることが可能な反射透過一体型液晶表示装置を提
供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、複数のゲート信号線と複数のドレイン信号線に接続
された薄膜トランジスタ、及び該薄膜トランジスタに接
続された反射材料から成る島状の反射表示電極を備えた
第１の基板と、前記各反射表示電極に対向して設けられ
た透明導電材料から成る対向電極、及び前記第１の基板
側から入射した光を該第１の基板側に反射する反射体が
前記反射表示電極間に対応した箇所に備えられた第２の
基板とを備え、負の誘電率異方性を有し前記第１及び第
２の基板に対して垂直に配向する液晶を充填して成り、
前記第１及び第２の基板の前記液晶を充填していない側
にそれぞれ偏光板及び位相差板を備えており、該偏光板
及び位相差板は前記第２の基板側から見て同一方向の円
偏光を生じるように配置されたものである。

【００１７】また、本発明は、前記反射体と前記反射表
示電極間との間に、前記第１の基板側から入射した光の
位相差を生じない材料を配置した液晶表示装置である。

【００１８】更に、本発明は、前記位相差を生じない材
料はアクリル系樹脂である液晶表示装置である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の反射及び透過の両機能を
一体に備えた液晶表示装置について以下に説明する。

【００２０】図１に本発明の液晶表示装置の平面図を示
し、図２に図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図
３に図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。

【００２１】図１に示すように、複数のゲート信号線Ｇ
及び複数のドレイン信号線Ｄの交点付近に設けられたＴ
ＦＴに接続された反射表示電極５０が島状に設けられて
いる。従ってその各反射表示電極５０間には開口部６０
が形成されることになる。この開口部６０を後述のバッ
クライト５１からの光が透過する。また、その開口部６
０はその上方に設けた反射体６１と重畳して設けられて
いる。この反射体６１はＡｌ等の反射材料で帯状に形成
されている。入射した光をもれなく反射することができ
るように、開口部６０の幅よりもドレイン信号線Ｄの幅
のほうが大きいことが好ましい。

【００２２】また、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絶縁性基板１０上に、スイッ
チング素子であるＴＦＴを形成する。

【００２３】この一方の絶縁性基板（ＴＦＴ基板）１０
上のＣｒ、Ｍｏ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
同じであるので説明を省略する。

【００２４】平坦化絶縁膜１７上には、多結晶シリコン
膜からなる能動層１３のソース１３ｓに接続されたＡ
ｌ、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。図１及び図３に示すように、この反
射表示電極５０には、その導電性反射材料が反射表示電
極５０の概ね中央部の一部が除去されて形成された窓６
０が設けられている。その反射表示電極５０の上には
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を呈する備えたカラーフィルタ３１が
設けられている。なお、窓６０の上にはカラーフィルタ
３１は設けられていない。そしてカラーフィルタ３１を
保護するアクリル樹脂等から成る保護膜３３をカラーフ
ィルタ３１上及び窓６０に設け、更にその上にポリイミ
ド等からなり液晶２１を配向させる配向膜２０が形成さ
れている。

【００２５】他方の対向電極基板３０は、液晶２１を設
ける側には、光を反射するＡｌ等の金属から成り各反射
表示電極５０に設けた窓６０に応じた形状の反射体６１
を設ける。この反射体６１の表面、即ちＴＦＴ基板１０
側は入射した光を拡散させるために凹凸形状であっても
良い。また、反射体６１の断面形状は図３に示す以外に
も半球状でも三角形状でも光を反射する形状であれば良
い。反射体６１以外の領域には各反射表示電極５０に対
向した対向電極３４が設けられている。更にその全面に
はポリイミドから成る配向膜３５が形成されている。な
お、各反射表示電極５０間、即ち反射表示電極５０の周
囲には光を遮蔽してコントラストを向上させるために黒
色の樹脂等から成るブラックマトリクス３２がドレイン
信号線Ｄに対応した位置に設けられている。

【００２６】また、対向電極基板３０の液晶２１を配置
しない側、即ち観察者１０１側には、位相差（λ／４）
板４３及び偏光板４４が対向電極基板３０側から順に設
けられている。

【００２７】こうして形成された対向電極基板３０とＴ
ＦＴ基板１０の周辺をシール接着剤（図示せず）により
接着し、それにより形成された空隙に液晶２１を充填し
て反射及び透過一体型液晶表示装置を完成させる。な
お、この液晶２１は、負の誘電率異方性を有しており、
ＴＦＴ基板１０及び対向電極基板３０の両基板に対して
垂直に配向する液晶である。またＴＦＴ基板１０側には
バックライト等の光源５１が備えてある。

【００２８】ここで、上述の液晶表示装置において反射
型液晶表示装置として用いる場合についての光の進み方
を説明する。

【００２９】観察者１０１側の対向電極基板３０側から
入射される自然光１００は、図３中に点線矢印で示すよ
うに、観察者１０１側の偏光板４４から入射し、位相差
板４３を通って、更に対向電極基板３０、配向膜３５、
液晶２１、配向膜２０、保護膜３３、カラーフィルタ３
１を通って、反射材料から成る反射表示電極５０に到達
する。その到達した光は反射表示電極５０によって反射
されて再び入射した逆の光路をたどって外部に出射し観
察者１０１によって観察される。

【００３０】ここで、反射型として用いた場合の光の偏
光状態を説明する。なお、以下の偏光状態の説明は液晶
に電圧を印加した場合について説明する。

【００３１】観察者１０１側の対向電極基板３０側から
入射した光は偏光板４４を通り直線偏光の光になり、位
相差板４３によって例えば右回りの円偏光となり、液晶
層の液晶２１を通る際に円へ光が楕円偏光になる。その
偏光状態で反射表示電極５０に到達して反射されて位相
が反転する。再び液晶２１を通ることにより左回りの円
偏光となって再び位相差板４３に到達する。そして、偏
光板４４の透過軸と同方向に振動する直線偏光の光にな
って透過して観察者１０１側に出射する。

【００３２】次に、上述の液晶表示装置を透過型として
用いた場合の光の進み方を説明する。

【００３３】図３中に実線で示すように、バックライト
５１から発せられた光１０２は、偏光板２３、位相差板
２２、ＴＦＴ基板１０、ゲート絶縁膜１２、層間絶縁膜
１５、平坦化絶縁膜１７、そして各反射表示電極５０間
の開口部６０を透過して、その光は対向電極基板３０上
に形成された反射体６１にて反射されて、カラーフィル
タ３１に入射されて反射表示電極５０に達し、そこで再
び反射されてカラーフィルタ３１、保護膜３３、配向膜
２０、液晶２１を透過して、対向電極基板３０上の配向
膜３５、対向電極３４、対向電極基板３０、位相差板４
３及び偏光板４４を透過して出射して観察者１０１に観
察される。

【００３４】ここで、透過型として用いた場合の光の偏
光状態を説明する。

【００３５】図３中に実線で示すように、バックライト
５１から発せられた光１０２は偏光板２３を通り直線偏
光の光になり、次に位相差板２２によって例えば右回り
の円偏光となる。その後、開口部６０を透過して液晶層
の液晶２１を通り反射体６１に達する。このとき、開口
部６０の領域には電極がないので開口部６０の領域では
液晶２１に電圧が印加されない状態となる。液晶２１が
負の誘電率異方性を有する液晶であるので電圧が印加さ
れない状態では両基板１０、３０に対して垂直に配向す
るため、開口部６０と反射体６１との間は位相差が生じ
ない。従って、左回りの円偏光のままで反射体６１に到
達し、その反射体６１によって位相が反転して右回りの
円偏光になる。

【００３６】そして、反射体６１によって位相が反転し
て右回りの円偏光になった光は、液晶層の液晶２１を通
る際に円偏光から楕円偏光になる。その偏光状態で反射
表示電極５０に到達してそこで反射して位相が反転す
る。その後再び液晶２１を通ることにより左回りの円偏
光となり位相差板４３に到達し、偏光板４４の透過軸と
同一方向に振動する直線偏光の光になり透過して観察者
１０１側に出射する。

【００３７】なお、上述の説明においては光の円偏光の
向きは光の進行方向に対する方向を示して説明した。ま
た、上述の反射型として用いる場合の説明においては位
相差板４３によって右回りの円偏光になる場合について
示したが、反射体６１で反射した後の円偏光の向きと反
射型の場合において位相差板４３を透過した後の円偏光
の向きとが同じになるように設定すれば左回りの円偏光
の場合でも良い。

【００３８】以上のように、反射型の液晶表示装置とし
て用いる場合の反射表示電極５０に到達する光の偏光状
態と、透過型として用いる場合の反射表示電極５０に到
達する光の偏光状態が同じであるため、１つの液晶表示
装置で反射型及び透過型の両方の機能を備えることが可
能となる。

【００３９】また、反射表示電極５０がＴＦＴ基板１０
の内側、即ち液晶層２１側に設けられているため、反射
型として用いた場合にも従来のようにガラス基板の厚み
による視差を生じることを抑制することができ、またあ
る色の表示画素を透過した光が隣接する表示画素を透過
して出射してしまうことによる色にじみを抑制すること
ができる。

【００４０】なお、上述の実施形態においては、開口部
６０とその開口部６０に対応した反射体６１との間に液
晶２１を配置した場合について説明したが、本発明はそ
れに限定されるものではなく、そこに例えばアクリル系
樹脂等の位相差が生じない物質を挿入しても本発明と同
様の効果が得られるものである。具体的には、アクリル
系樹脂をＴＦＴ基板３０上に形成した後に対向電極基板
３０と両基板の周辺を貼り合わせる場合には、保護膜３
３上にアクリル系樹脂を塗布した後ホトリソ技術を用い
てドレイン信号線Ｄまでの間に断面形状が長方形又は正
方形のアクリル系樹脂を形成する。

【００４１】また、本実施の形態においては、ＴＦＴの
能動層として多結晶シリコンを用いたが、本発明はそれ
に限定されるものではなく、非晶質シリコン等の半導体
材料を用いても、本発明の効果を奏するものである。

【００４２】更に、本発明においては、Ａｌ、銀以外の
導電性反射材料を反射表示電極材料として用いても良
い。

【００４３】また、本実施の形態においては、行方向に
隣接する反射表示電極間に開口部を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、列方向に
隣接する反射表示電極間に開口部を設けた場合にも採用
は可能である。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、視差が生じず色にじみ
がなく、反射と透過の両方の機能を有する液晶表示装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射及び透過一体型液晶表示装置の平
面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った本発明の反射及び透
過一体型液晶表示装置の断面図である。

【図３】図１中のＢ−Ｂ線に沿った本発明の反射及び透
過一体型液晶表示装置の断面図である。

【図４】図１中のＡ−Ａ線に対応した従来の反射及び透
過一体型液晶表示装置の断面図である。

【図５】図１中のＢ−Ｂ線に対応した従来の反射及び透
過一体型液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１０ ＴＦＴ基板 １３ 能動層 １５ 層間絶縁膜 １６ ドレイン電極 １７ 平坦化絶縁膜 １９ 透明電極 ２１ 液晶 ３０ 対向電極基板 ３１ カラーフィルタ ２２、４３ 位相差板 ２３、４４ 偏光板 ５０ 反射表示電極 ６０ 開口部 ６１ 反射体 Ｇ ゲート信号線 Ｄ ドレイン信号線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のゲート信号線と複数のドレイン信
   号線に接続された薄膜トランジスタ、及び該薄膜トラン
   ジスタに接続された反射材料から成る島状の反射表示電
   極を備えた第１の基板と、前記各反射表示電極に対向し
   て設けられた透明導電材料から成る対向電極、及び前記
   第１の基板側から入射した光を該第１の基板側に反射す
   る反射体が前記反射表示電極間に対応した箇所に備えら
   れた第２の基板とを備え、負の誘電率異方性を有し前記
   第１及び第２の基板に対して垂直に配向する液晶を充填
   して成り、前記第１及び第２の基板の前記液晶を充填し
   ていない側にそれぞれ偏光板及び位相差板を備えてお
   り、該偏光板及び位相差板は前記第２の基板側から見て
   同一方向の円偏光を生じるように配置されたことを特徴
   とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記反射体と前記反射表示電極間との間
   に、前記第１の基板側から入射した光の位相差を生じな
   い材料を配置したことを特徴とする請求項１に記載の液
   晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記位相差を生じない材料はアクリル系
   樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示
   装置。