JP2001183700A - 反射型液晶装置および電子機器 - Google Patents
反射型液晶装置および電子機器Info
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Abstract
ションを抑制し、明るく、コントラストの高い表示が得
られる反射型液晶装置を提供する。 【解決手段】 本発明の反射型液晶表示装置は、TFT
アレイ基板上に、複数の走査線と、複数のデータ線と、
これら走査線およびデータ線により区画された各画素領
域毎に設けられたTFT、共通電極9、共通電極9との
間で横電界を発生させる画素電極8と、反射電極14と
が設けられている。
Description
よび電子機器に関し、特に横電界モードを適用した反射
型液晶装置に関するものである。
型液晶表示装置が従来から知られている。この種の投射
型液晶表示装置の一構成例を図16に示す。本例の投射
型液晶表示装置は、光源101と、光源101からの出
射光を平行光に変換するレンズ102と、一方の偏光を
反射するとともに他方の偏光を透過する偏光ビームスプ
リッタ103と、平行光を赤(R)、緑(G)、青
(B)の3原色に分離、合成するダイクロイックプリズ
ム104などの光学部材からなる色分離合成系を有して
いる。そして、上記の色分離合成系で分離された3原色
の光を入射光とし、それぞれの色の画像信号に応じて反
射率を制御して反射する3枚の反射モード液晶ライトバ
ルブ105R、105G、105Bと、この反射光を再
び色分離合成系で合成し、スクリーン106上に拡大投
影する投射レンズ107を有している。
構成例を示している。この図に示すように、素子基板1
10、対向基板111の2枚の透明基板の間に枠状のシ
ール材112が挟持され、液晶113が封止されてい
る。この液晶113は、電圧無印加時に液晶分子をほぼ
垂直に配向させ、負の誘電率異方性を有する材料を用い
て、電圧印加時に液晶分子を水平に傾斜させる(以下、
垂直配向モードという)ものである。素子基板110の
上面に、反射膜と画素電極とを兼ねた反射電極114が
複数配置されている。例えばこの素子基板110がスイ
ッチング素子に薄膜トランジスタ(Thin Film Transist
or, 以下、TFTと略記する)を用いたアクティブマト
リクス基板であったとすると、多数の反射電極114が
マトリクス状に配置され、各反射電極114が格子状に
配置されたデータ線(図示略)および走査線(図示略)
にTFT(図示略)を介して接続される。この反射電極
114は通常、銀やアルミニウム等の金属で形成され、
その表面は対向基板111側から入射する光を反射する
反射面となっている。反射電極114上には配向膜11
5が設けられている。他方、対向基板111上には、隣
接する反射電極114の間にあたる領域に遮光膜116
が設けられ、遮光膜116を覆う絶縁膜117が設けら
れ、絶縁膜117上にインジウム錫酸化物(Indium Tin
Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電膜から
なる対向電極118が設けられている。対向電極118
上には配向膜119が設けられている。さらに、対向基
板111の外側に位相差板120、偏光板121が設け
られている。
成の反射型液晶ライトバルブには、以下のような問題点
があった。
直配向モードの液晶が検討されてきた。その理由は、垂
直配向モードでは、液晶分子が基板面に対して垂直に配
列された状態(法線方向から見た光学的リターデーショ
ンが無い)を黒表示として用いるため、黒表示の画質が
良く、高いコントラストが得られる。また、正面コント
ラストに優れる垂直配向モードのTN液晶では、一定の
コントラストが得られる視角範囲は水平配向モードのツ
イステッド・ネマティック(Twisted Nematic,以下、T
Nと略記する)液晶に比較して広くなる。さらに、TN
方式に比較して液晶層にツイスト構造を用いないため、
応答速度が速い、といった種々の効果が期待できるから
である。
あるが、その反面、反射型液晶ライトバルブに適用した
場合、ディスクリネーション(液晶の配向不良)の発生
が避けられず、実際のところ、明るく、コントラストの
高い反射型液晶ライトバルブを得るのは困難であった。
示装置において、液晶に印加される電界と光の透過率を
シミュレーションした結果を示している。図において、
符号130は画素電極(反射電極)、131は対向電
極、1点鎖線で示した曲線Eは等電位線、実線で示した
曲線Tは透過率曲線である。また、1つの画素電極に共
通電極に対して+5Vの電圧(以下、画素電極の電圧の
設定は共通電極に対して、また共通電極の電圧の設定は
液晶に印加する電圧幅の中心電圧に対してである)が印
加されたとするとその隣の画素電極には−5Vの電圧が
印加されるというように、隣接する画素電極に逆極性の
電圧が印加されるドット反転駆動、ライン反転駆動等の
駆動方式を採用するものとする。また、本例では垂直配
向モードの液晶を用いているので、液晶分子は等電位線
に沿う方向に傾斜する。
Rの中央にディスクリネーションが発生しているのに加
え、隣接する画素電極に印加される電界の影響を受けて
画素領域Rの端部にもディスクリネーションの発生が見
られる。ドット反転駆動等の駆動方式を採る以上、画素
領域中央部のディスクリネーションと画素領域端部のデ
ィスクリネーションを抑制しない限り、明るく、コント
ラストの高い表示は期待できない。
説明したが、水平配向モードのTN液晶を用いた場合で
も、全く同様の問題点があった。
されたものであって、隣接画素の電界の影響によるディ
スクリネーションを抑制し、明るく、コントラストの高
い表示が得られる反射型液晶装置およびこれを用いた電
子機器を提供することを目的とする。
めに、本発明の反射型液晶装置は、素子基板と対向基板
からなる一対の基板間に液晶が挟持され、前記素子基板
上に、複数の走査線と、複数のデータ線と、これら走査
線およびデータ線により区画された各画素領域毎に設け
られたスイッチング素子および共通電極および該共通電
極との間で横電界を発生させる画素電極と、前記対向基
板側から前記液晶を透過して入射される光を反射する反
射層とが設けられたことを特徴とする。
子基板上に共通電極と画素電極とを設け、これら電極間
で横電界を発生させる横電界モードの液晶装置を反射型
液晶装置に適用したものである。本発明者らは、素子基
板上に共通電極と画素電極とを備えた横電界モードの反
射型液晶装置について、図18に示したのと同様の液晶
への印加電界と液晶分子の配列とのシミュレーションを
実施した。その結果、横電界モードの適用によって隣接
画素からの印加電界の影響を低減でき、特に画素領域端
部のディスクリネーションを充分に抑制できることを発
見した。この構成により、従来に比べて明るく、コント
ラストの高い表示が得られる反射型液晶装置を実現でき
る。
膜と電極とを兼ねる反射電極として機能する構成にして
もよい。
通電極を各画素領域の両端部に設け、画素電極を、絶縁
膜を介した共通電極の上層の各画素領域の中央部に設け
ることができる。
設けることができる。対向側共通電極には0Vを印加し
てもよいし、素子基板上の画素電極と逆極性の電圧を印
加してもよい。
は、データ線や走査線の幅と同程度に共通電極や画素電
極の幅を細く形成してもよいし、共通電極と画素電極と
が1つの画素領域内をほぼ覆う程度に幅広く形成しても
よい。
電極の上方に、補助共通電極を設けてもよい。通常、共
通電極には0Vを印加するが、補助共通電極には0Vに
近いわずかな電圧(例えば1V程度)を印加する。印加
電圧の極性については、画素電極への印加電圧と同極性
の電圧を印加してもよいし、画素電極への印加電圧と逆
極性の電圧を印加してもよい。
て、上記の場合とは逆に、画素電極を各画素領域の両端
部に設け、共通電極を、絶縁膜を介した画素電極の上層
の各画素領域の中央部に設けてもよい。
画素領域の両端部に設け、画素電極を、共通電極と同一
層上で共通電極とは絶縁状態とした上で各画素領域の中
央部に設けてもよい。
ることに代えて、誘電体材料で形成していわゆる誘電体
ミラーとし、反射層に電圧を印加しない構成としてもよ
い。
示したが、これら全ての場合において従来に比べて隣接
画素からの印加電界の影響を低減することができる。各
電極構成におけるシミュレーション結果については次の
「発明の実施の形態」の項で詳述する。
液晶表示装置を備えたことを特徴とするものである。
ことにより、従来より明るく、コントラストの高い液晶
表示部を有する電子機器を実現することができる。
明の第1の実施の形態を図1ないし図3を参照して説明
する。
を構成するTFTアレイ基板(素子基板)における隣接
する2画素分の平面図であり、図2は、図1のA−A’
線に沿う断面図である。なお、図2においては、各層や
各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、
各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
は、図1に示すように、紙面縦方向に延びるデータ線2
と、紙面横方向に延びる走査線3とが格子状に設けられ
ている。これらデータ線2と走査線3とにより区画され
た各画素領域Rの角部にTFT5が設けられている。本
実施の形態の場合、TFT5は、図2に示すように、ボ
トムゲート型TFTであり、走査線3から延びるゲート
電極6上を半導体層7が横断し、半導体層7の一端にデ
ータ線2(TFT5ではソース電極に相当)が接続され
るとともに、半導体層7の他端に画素電極8(TFT5
ではドレイン電極に相当)が接続されている。画素領域
Rの周縁部に沿って額縁状の共通電極9が形成される一
方、画素領域Rの中央部には画素電極8が延びている。
したがって、このTFTアレイ基板1においては、共通
電極9と画素電極8との間に電圧が印加されると、画素
領域R端部の紙面縦方向に延びる共通電極9の2辺と、
画素領域R中央部の画素電極8との間に横電界(矢印
B)が生じる構成となっている。
は、図2に示すように、一対の透明基板10,11を有
しており、その一方の基板をなすTFTアレイ基板1
と、これに対向配置される他方の基板をなす対向基板1
2とを備え、これら基板1,12間に水平配向モードの
液晶13が挟持されている。
0上の全面に、アルミニウム、銀等の反射率の高い金属
膜(導電性材料)からなる反射電極14(反射層)が形
成されている。反射電極14上に第1の絶縁膜15が形
成され、第1の絶縁膜15上に走査線3、ゲート電極6
と、共通電極9とが形成されている。これら走査線3、
ゲート電極6、共通電極9を覆うようにTFT5のゲー
ト絶縁膜となる第2の絶縁膜16が形成され、第2の絶
縁膜16上に半導体層7が形成されている。この半導体
層7の両端にそれぞれ接するようにデータ線2、画素電
極8が形成され、全面を覆うように第3の絶縁膜17が
形成されている。ここでは図示を省略したが、第3の絶
縁膜17上には配向膜が形成されている。
上に隣接する画素領域R間の領域を遮光する遮光膜18
が形成され、全面に配向膜(図示略)が形成されてい
る。
いて、液晶に印加される電界のシミュレーションを行っ
た結果を示している。図において、符号14は反射電
極、9は共通電極、8は画素電極、実線で示した曲線E
は電気力線である。また、1つの画素電極8に+5Vの
電圧が印加されたとするとその隣の画素電極8には−5
Vの電圧が印加されるというように、隣接する画素電極
8に逆極性の電圧が印加されるドット反転駆動、ライン
反転駆動等の駆動方式を採用するものとする。共通電極
9には0Vを印加している。また、本実施の形態では水
平配向モードの液晶を用いているので、液晶分子は電気
力線Eにほぼ直交する方向に傾斜する。
はディスクリネーションが発生しているが、画素領域R
の端部近傍においては、図18に示した従来例に比べて
隣接する画素領域Rからの電界の影響が少なく、電気力
線Eが基板面に対して比較的立った状態となり、液晶分
子の配列の乱れが少なく、ディスクリネーションの発生
が抑制できていることが確認される。したがって、本実
施の形態によれば、従来に比べて明るく、コントラスト
の高い反射型液晶表示装置を実現することができる。
の実施の形態を図4、図5を参照して説明する。
の断面図である。本実施の形態の反射型液晶表示装置の
基本構造は第1の実施の形態と同様であり、異なる点は
対向基板側にも対向側共通電極が設けられた点のみであ
る。よって、図4において図2と共通の構成要素には同
一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図4に示すように、対向基板12上の遮光膜18を覆う
絶縁膜21が形成され、絶縁膜21上におけるTFTア
レイ基板1上の共通電極9の上方にあたる位置に対向側
共通電極22が形成されている。
いて、液晶に印加される電界のシミュレーションを行っ
た結果を示している。図において、符号14は反射電
極、9は共通電極、8は画素電極、22は対向側共通電
極、実線で示した曲線Eは電気力線である。隣接する画
素電極8に逆極性の電圧が印加されるドット反転駆動、
ライン反転駆動等の駆動方式を採用し、対向側共通電極
22には0Vを印加している。
近傍においては、図18に示した従来例に比べて隣接す
る画素領域Rからの電界の影響が少なく、電気力線Eが
基板面に対して比較的立った状態となり、液晶分子の配
列の乱れが少なく、ディスクリネーションの発生が抑制
できていることが確認される。したがって、本実施の形
態によれば、従来に比べて明るく、コントラストの高い
反射型液晶表示装置を実現することができる。
を印加した例を示したが、対向側共通電極22にはTF
Tアレイ基板1上の画素電極8と逆極性の電圧を印加し
てもよい。
の実施の形態を図6を参照して説明する。
液晶に印加される電界のシミュレーションを行った結果
を示している。第1、第2の実施の形態においては、共
通電極や画素電極の幅をデータ線や走査線の幅と同程度
に細く形成しているが、本実施の形態は共通電極と画素
電極とが1つの画素領域内をほぼ覆う程度に幅広く形成
した例である。
共通電極、8は画素電極、実線で示した曲線Eは電気力
線である。隣接する画素電極8間に逆極性の電圧が印加
されるドット反転駆動、ライン反転駆動等の駆動方式を
採用している。
近傍において、図18に示した従来例に比べて隣接する
画素領域Rからの電界の影響が少なく、電気力線Eが基
板面に対して比較的立った状態となり、液晶分子の配列
の乱れが少なく、ディスクリネーションの発生が抑制で
きていることが確認される。したがって、本実施の形態
によれば、従来に比べて明るく、コントラストの高い反
射型液晶表示装置を実現することができる。
の実施の形態を図7ないし図9を参照して説明する。
の断面図である。本実施の形態の反射型液晶表示装置の
基本構造は上記実施の形態と同様であり、異なる点はT
FTアレイ基板上に補助共通電極を設けた点のみであ
る。よって、図7において図2と共通の構成要素には同
一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図7に示すように、TFTアレイ基板1の第2の絶縁膜
16上の共通電極9の上方にあたる位置に2個の補助共
通電極24が形成されている。
いて、液晶に印加される電界のシミュレーションを行っ
た結果を示している。図において、符号14は反射電
極、9は共通電極、24は補助共通電極、8は画素電
極、実線で示した曲線Eは電気力線である。隣接する画
素電極8に逆極性の電圧が印加されるドット反転駆動、
ライン反転駆動等の駆動方式を採用し、画素電極8に+
5V、補助共通電極24には当該画素電極8と同極性の
電圧である+1Vを印加している。
近傍において、図18に示した従来例に比べて隣接する
画素領域Rからの電界の影響が少なく、電気力線Eが基
板面に対して比較的立った状態となり、液晶分子の配列
の乱れが少なく、ディスクリネーションの発生が抑制で
きていることが確認される。したがって、本実施の形態
によれば、従来に比べて明るく、コントラストの高い反
射型液晶表示装置を実現することができる。
に対して、図9は補助共通電極24に当該画素電極8と
逆極性の電圧である−1Vを印加した場合のシミュレー
ション結果である。図9の場合も図8とほぼ同様の結果
を示し、ディスクリネーションの発生が抑制できる。
の実施の形態を図10を参照して説明する。
て、液晶に印加される電界のシミュレーションを行った
結果を示している。上記実施の形態においては、共通電
極と画素電極の位置関係を、共通電極を下層側、画素電
極を上層側としたのに対し、本実施の形態は共通電極を
上層側、画素電極を下層側とした例である。
は共通電極、8は画素電極、実線で示した曲線Eは電気
力線である。隣接する画素電極8に逆極性の電圧が印加
されるドット反転駆動、ライン反転駆動等の駆動方式を
採用している。
極8の位置関係が逆の第1の実施の形態の結果(図3参
照)と同様であり、画素領域Rの端部近傍において、図
18に示した従来例に比べて隣接する画素領域Eからの
電界の影響が少なく、電気力線Eが基板面に対して比較
的立った状態となり、液晶分子の配列の乱れが少なく、
ディスクリネーションの発生が抑制できていることが確
認される。したがって、本実施の形態によれば、従来に
比べて明るく、コントラストの高い反射型液晶表示装置
を実現することができる。
の実施の形態を図11を参照して説明する。
て、液晶に印加される電界のシミュレーションを行った
結果を示している。本実施の形態は、共通電極と画素電
極の位置関係として、共通電極と画素電極とを同一層上
に設けた例である。
は共通電極、8は画素電極、実線で示した曲線は電気力
線である。隣接する画素電極8間に逆極性の電圧が印加
されるドット反転駆動、ライン反転駆動等の駆動方式を
採用している。
近傍において、図18に示した従来例に比べて隣接する
画素領域Rからの電界の影響が少なく、電気力線Eが基
板面に対して比較的立った状態となり、液晶分子の配列
の乱れが少なく、ディスクリネーションの発生が抑制で
きていることが確認される。したがって、本実施の形態
によれば、従来に比べて明るく、コントラストの高い反
射型液晶表示装置を実現することができる。
の実施の形態を図12を参照して説明する。
て、液晶に印加される電界のシミュレーションを行った
結果を示している。第1〜第6の実施の形態は全て反射
層を導電性材料で形成し、反射電極としていたのに対
し、本実施の形態は反射層を誘電体材料で形成し、反射
層に電圧を印加しない場合の例である。
画素電極、実線で示した曲線Eは電気力線である。な
お、反射層は誘電体材料で形成され、いわゆる誘電体ミ
ラーを構成しているが、これは単に反射層として機能す
るのみであって、電圧は印加されないため、図12には
示していない。また、隣接する画素電極8に逆極性の電
圧が印加されるドット反転駆動、ライン反転駆動等の駆
動方式を採用している。
近傍において、図18に示した従来例に比べて隣接する
画素領域Rからの電界の影響が少なく、電気力線Eが基
板面に対して比較的立った状態となり、液晶分子の配列
の乱れが少なく、ディスクリネーションの発生が抑制で
きていることが確認される。したがって、本実施の形態
によれば、従来に比べて明るく、コントラストの高い反
射型液晶表示装置を実現することができる。特に本実施
の形態の場合は、上記実施の形態の中で隣接する画素領
域からの電界の影響が最も少ないと推定される。
晶装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
である。
本体を示し、符号1001は上記の液晶装置を用いた液
晶表示部を示している。
た斜視図である。
を示し、符号1101は上記の液晶装置を用いた液晶表
示部を示している。
型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
装置、符号1202はキーボードなどの入力部、符号1
204は情報処理装置本体、符号1206は上記の液晶
装置を用いた液晶表示部を示している。
記の反射型液晶装置を用いた液晶表示部を備えたもので
あるので、明るく、コントラストの高い表示部を備えた
電子機器を実現することができる。
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば横電界を発生する共通電極や画素電極の平面配置、
寸法等に関しては、任意に設計することが可能である。
よれば、横電界モードの適用によって隣接画素からの電
界の影響を充分に低減でき、画素領域端部のディスクリ
ネーションを抑制できるので、従来に比べて明るく、コ
ントラストの高い表示が得られる反射型液晶装置を実現
することができる。
置を構成するTFTアレイ基板の画素の平面図である。
電界のシミュレーション結果である。
置の断面図である。
電界のシミュレーション結果である。
液晶への印加電界のシミュレーション結果である。
置の断面図である。
極に当該画素電極と同極性の電圧を印加した場合の液晶
への印加電界のシミュレーション結果である。
極に当該画素電極と逆極性の電圧を印加した場合の液晶
への印加電界のシミュレーション結果である。
る液晶への印加電界のシミュレーション結果である。
る液晶への印加電界のシミュレーション結果である。
る液晶への印加電界のシミュレーション結果である。
の一例を示す斜視図である。
の他の例を示す斜視図である。
のさらに他の例を示す斜視図である。
す図である。
成例を示す図である。
ける液晶への印加電界のシミュレーション結果である。
Claims (12)
- 【請求項1】 素子基板と対向基板からなる一対の基板
間に液晶が挟持され、前記素子基板上に、複数の走査線
と、複数のデータ線と、これら走査線およびデータ線に
より区画された各画素領域毎に設けられたスイッチング
素子および共通電極および該共通電極との間で横電界を
発生させる画素電極と、前記対向基板側から前記液晶を
透過して入射される光を反射する反射層とが設けられた
ことを特徴とする反射型液晶装置。 - 【請求項2】 前記反射層が、導電性材料で形成され、
反射電極を構成していることを特徴とする請求項1に記
載の反射型液晶装置。 - 【請求項3】 前記共通電極が各画素領域の両端部に設
けられ、前記画素電極が、絶縁膜を介した前記共通電極
の上層における各画素領域の中央部に設けられたことを
特徴とする請求項2に記載の反射型液晶装置。 - 【請求項4】 前記対向基板上に、対向側共通電極が設
けられたことを特徴とする請求項3に記載の反射型液晶
装置。 - 【請求項5】 前記共通電極および前記画素電極が1つ
の画素領域内をほぼ覆っていることを特徴とする請求項
3に記載の反射型液晶装置。 - 【請求項6】 前記各画素領域の端部に配置された前記
共通電極の上方に、絶縁膜を介して補助共通電極が設け
られたことを特徴とする請求項3に記載の反射型液晶装
置。 - 【請求項7】 前記補助共通電極に対し、前記画素電極
に供給される電圧と同極性の電圧が供給されることを特
徴とする請求項6に記載の反射型液晶装置。 - 【請求項8】 前記補助共通電極に対し、前記画素電極
に供給される電圧と逆極性の電圧が供給されることを特
徴とする請求項6に記載の反射型液晶装置。 - 【請求項9】 前記画素電極が各画素領域の両端部に設
けられ、前記共通電極が、絶縁膜を介した前記画素電極
の上層における各画素領域の中央部に設けられたことを
特徴とする請求項2に記載の反射型液晶装置。 - 【請求項10】 前記共通電極が各画素領域の両端部に
設けられ、前記画素電極が、前記共通電極と同一層上に
おける各画素領域の中央部に設けられたことを特徴とす
る請求項2に記載の反射型液晶装置。 - 【請求項11】 前記反射層が誘電体材料で形成されて
いることを特徴とする請求項1に記載の反射型液晶装
置。 - 【請求項12】 請求項1ないし11のいずれかに記載
の反射型液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP36495399A Withdrawn JP2001183700A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 反射型液晶装置および電子機器 |
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JP (1) | JP2001183700A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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