JP2003215564A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性の低い反射層とスイッチング素子を具
備し、かつ製造時の加熱による前記反射層の特性劣化を
防止し得る構成を備えた液晶表示装置を提供する 【解決手段】 本発明の液晶表示装置１０は、互いに対
向する一対の基板１１，１２間に液晶１３が挟持され、
前記一対の基板の一方の基板１２側に反射層１５が形成
されており、他方の基板１１の液晶１３側に前記液晶１
３を駆動するためのスイッチング素子（ＴＦＤ素子）２
５が形成され、前記反射層１５が、誘電体反射膜、コレ
ステリック反射膜、ホログラム反射膜のいずれかよりな
る構成とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
び電子機器に係り、特に多機能であるが耐熱性の低い反
射膜を用いた液晶表示装置の構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は、バックライト等
の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種
々の携帯電子機器や装置の付属的な表示部等に多用され
ている。近年、このような反射型液晶表示装置の反射層
として、異なる屈折率を有する誘電体薄膜を交互に積層
した誘電体反射膜や、コレステリック液晶を用いたコレ
ステリック反射膜、あるいはホログラム反射膜などが提
案されている。これらの反射膜は、従来用いられてきた
金属薄膜の反射層よりも高輝度、高色純度の表示を実現
することができることから、液晶表示装置の表示品質を
向上させ得る技術として注目されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
反射層は、従来用いられてきたＡｌやＡｇ等の金属反射
層に比較して耐熱性が低いため、特にアクティブマトリ
クス型の液晶表示装置に適用する際には、ＴＦＴ（Thin
Film Transistor，薄膜トランジスタ）素子やＴＦＤ
（Thin Film Diode，薄膜ダイオード）素子の作製プロ
セスにおける加熱により反射層の特性が変化したり、劣
化するといった問題があった。このような反射層の劣化
は、表示品質の低下や製造時の歩留まり低下の原因とな
るため、アクティブマトリクス型の液晶表示装置にこれ
らの反射膜を適用する際の障害となっていた。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、耐熱性の低い反射層とスイッチング素子を具備
し、かつ製造時の加熱による前記反射層の特性劣化を防
止し得る構成を備えた液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【０００５】また本発明は、上記の液晶表示装置を備え
た電子機器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下の構成を備えた液晶表示装置を提供す
る。

【０００７】本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向
する一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板の
一方の基板側に反射層が形成された液晶表示装置であっ
て、他方の基板の液晶側に前記液晶を駆動するためのス
イッチング素子が形成され、前記反射層が、誘電体反射
膜からなることを特徴とする。

【０００８】本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向
する一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板の
一方の基板側に反射層が形成された液晶表示装置であっ
て、他方の基板の液晶側に前記液晶を駆動するためのス
イッチング素子が形成され、前記反射層が、コレステリ
ック反射膜からなることを特徴とする。

【０００９】本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向
する一対の基板間に液晶が挟持され、前記一対の基板の
一方の基板側に反射層が形成された液晶表示装置であっ
て、他方の基板の液晶側に前記液晶を駆動するためのス
イッチング素子が形成され、前記反射層が、ホログラム
反射膜からなることを特徴とする。

【００１０】上記本発明に係る液晶表示装置の３つの態
様における特徴的な点は、従来の金属反射膜に比して耐
熱性の低い誘電体反射膜、コレステリック反射膜、ホロ
グラム反射膜のいずれかよりなる反射層を、液晶を駆動
するためのスイッチング素子が形成された基板とは別の
基板（対向する基板）に形成したことにある。すなわ
ち、製造時に高温に加熱されるスイッチング素子側の基
板に反射層を設けない構成とすることで、これらの反射
層が過熱されるのを防ぎ、もって反射層の特性の変化や
劣化を防止するようになっている。

【００１１】また、スイッチング素子の製造プロセスに
着目すると、仮にスイッチング素子と反射層とが同一基
板上に形成される場合に反射層の特性を劣化させること
なく製造を行うには、スイッチング素子形成時の加熱温
度を上記反射層の耐熱温度以下にまで下げて製造を行う
ことになる。このように加熱温度を大幅に下げてスイッ
チング素子の製造を行うのは極めて困難であり、スイッ
チング素子の性能低下等による歩留まりの低下が生じる
おそれがあるが、上記構成によれば、通常の処理温度で
スイッチング素子の形成を行うことができ、スイッチン
グ素子側の基板においても歩留まりの低下が生じないよ
うにすることができる。

【００１２】次に、本発明に係る液晶表示装置において
は、前記スイッチング素子が、ＴＦＤ素子とされた構成
とすることができる。本発明の液晶表示装置では、ＴＦ
Ｄ素子と反射層とがそれぞれ別々の基板上に形成される
ので、ＴＦＤ素子を形成する際の加熱により反射層の特
性が劣化することが無く、ＴＦＤ素子を形成する際の加
熱温度が反射層の耐熱温度により制限されないので、従
来用いられてきた製造プロセスによりＴＦＤ素子を形成
することができる。従って、製造時の歩留まりを低下さ
せることなく、高輝度、高色純度の液晶表示装置を実現
することができる。

【００１３】また、本構成においては、ＴＦＤ素子が形
成された基板が使用者側に配置されるが、ＴＦＤ素子基
板はＴＦＴ素子基板に比べて配線領域を狭くできるた
め、ＴＦＴ素子を用いた場合に比して画素の開口率を高
めることができ、より高輝度の表示が可能な液晶表示装
置を実現することができる。

【００１４】次に、本発明に係る液晶表示装置において
は、前記スイッチング素子が、ＴＦＴ素子とされていて
も良い。作製により多くの工程を必要とするＴＦＴ素子
の形成においても、その製造時の加熱温度が反射層の耐
熱温度に制限されないので、従来用いられてきた製造プ
ロセスを適用することができ、歩留まり良く製造が可能
なアクティブマトリクス型の液晶表示装置とすることが
できる。

【００１５】次に、本発明に係る電子機器は、先のいず
れかに記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
係る構成を備えた本発明の電子機器によれば、高輝度で
高精細の表示が可能な本発明に係る液晶表示装置を表示
部に備えたことで、表示部における視認性を大きく向上
させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施の形態である液晶
表示装置の断面構造を模式的に示す図であり、図２は、
図１に示す液晶表示装置の一部を拡大して示す斜視図で
ある。尚、図１に示す断面構造は、図２のＡ−Ａ線に沿
う断面構造に対応している。図１に示すように、液晶表
示装置１０は、対向して配置された素子基板１１と、反
射基板１２との間に挟持された液晶１３と、この液晶１
３を封止するために前記基板１１，１２の周縁部に設け
られたシール材１９とを備えて構成されている。素子基
板１１の液晶１３側には、液晶１３を駆動するためのス
イッチング素子であるＴＦＤ素子２５とこのＴＦＤ素子
２５に接続された透明導電膜からなる画素電極２４とが
各画素毎に配列形成されている。隣接する画素電極２
４，２４間には、図２に示すように、ストライプ状に延
在する信号線２２が多数形成されており、この信号線２
２に沿う方向に配列されたＴＦＤ素子２５が、同一の信
号線２２に電気的に接続されている。

【００１８】一方、反射基板１２の液晶１３側には、反
射層１５と、上記画素電極２４と対向する位置の反射層
１５上に各画素毎に形成されたカラーフィルタ２１Ｒ，
２１Ｇ，２１Ｂ、…と、上記走査線２２と交差する方向
に延在する短冊状の透明導電膜からなる走査電極１８と
が形成されている。この走査電極１８は、その延在方向
に配列されたカラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ、
…を覆って形成されている。

【００１９】尚、これら素子基板１１及び反射基板１２
の液晶１３側には、液晶１３の配向を制御するための配
向膜が形成されているが、図１及び図２では図示を省略
した。

【００２０】図２に示すＴＦＤ素子２５は、２層の導電
膜の間に絶縁膜が積層された構造であり、一方の導電膜
は信号線２２に接続され、他方の導電膜は画素電極２４
に接続される。このような構造を備えたＴＦＤ素子２５
は、例えば信号線２２に接続される側の導電膜をタンタ
ル膜で構成し、このタンタル膜の表面を陽極酸化させて
酸化タンタル膜からなる絶縁膜を形成し、この絶縁膜上
に画素電極２４に接続される側の導電膜を、クロム、ア
ルミニウム、チタン、モリブデン等の金属膜で構成して
形成することができる。

【００２１】反射層１５は、素子基板１１側から入射し
た光を反射させて反射表示を行うために設けられてお
り、本発明に係る液晶表示装置では、誘電体反射膜、コ
レステリック反射膜、ホログラム反射膜のいずれかが用
いられる。これらの反射膜について以下に詳細に説明す
る。

【００２２】＜誘電体反射膜＞誘電体反射膜は、屈折率
の異なる誘電体層を交互に積層して構成され、１００％
に近い極めて高い反射率を有することが特徴である。こ
の誘電体反射膜は、例えばＴｉＯ₂層とＳｉＯ₂層を、厚
さを変えながら交互に１０層程度積層して構成すること
ができる。また、誘電体層の積層ピッチや積層数を調整
することで、特定の波長の光のみを反射させるようにす
ることもでき、色種毎にマスク成膜することで、反射層
１５にカラーフィルタ機能を持たせることができる。こ
のようにすればカラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ
を設けなくともカラー表示を行うことができ、液晶表示
装置１０の構成を簡素化することができる。

【００２３】また、誘電体反射膜は、その厚さを調整す
ることで、入射した光の一部を反射し、一部を透過する
半透過反射膜として使用することができ、液晶表示装置
１０の背面側（反射基板１２の外面側）に照明装置を配
設すれば、半透過反射型の液晶表示装置を実現すること
ができる。この誘電体反射膜を用いた半透過反射型の液
晶表示装置では、誘電体反射膜における光の吸収が殆ど
生じないため、従来用いられてきた金属反射膜よりも明
るい表示を得ることができる。その理由を以下に示す。
例えばＡｌ膜を用いた金属反射膜は、反射率が９０％程
度であり、このＡｌ膜を薄膜化して入射する光の７０％
を反射し、残部を透過する構成とした場合、Ａｌ膜にお
ける吸収が１０％生じるので、７０％を反射し、２０％
を透過する半透過反射膜となる。これに対して、誘電体
反射膜を用いた半透過反射膜では、入射光の７０％を反
射する構成とした場合、誘電体反射膜での光の吸収がほ
とんどないため、残り３０％のほぼ全てを透過光として
使用することができる。従って、反射表示が同じ明るさ
であれば、誘電体反射膜を反射層に用いた液晶表示装置
の方が光の利用効率が高いため、明るい透過表示を得る
ことができる。

【００２４】＜コレステリック反射膜＞コレステリック
反射膜は、フィルム状に形成したコレステリック液晶か
らなる反射膜であり、特定の偏光方向を有する特定波長
の光を選択的に反射する機能を有する反射膜である。こ
のコレステリック反射膜を用いることで、高輝度、高色
純度の反射層を実現することができる。また、コレステ
リック液晶の螺旋構造を適切に制御することで、半透過
反射膜として用いたり、カラーフィルタを兼ねる反射層
とすることができる。

【００２５】図３は、コレステリック反射膜における光
の反射／透過作用を説明するための説明図であり、コレ
ステリック反射膜３０は、右回りの螺旋構造を有するコ
レステリック液晶３０Ａを備えて構成されている。図３
に示すように、コレステリック反射膜３０の図示上面側
から自然光Ｌ１が入射した場合には、コレステリック液
晶３０Ａが右回りの螺旋構造を有しているために、右回
りの偏光成分が反射光Ｒ１として図示上方へ反射され、
左回りの偏光成分は透過光Ｔ１として反射膜３０の下面
側へ透過される。また、コレステリック反射膜３０の下
面側から自然光Ｌ２が入射した場合にも、自然光Ｌ２に
含まれる右回りの円偏光成分は反射光Ｒ２として反射さ
れ、左回りの円偏光成分は透過光Ｔ２として反射膜３０
の上面側へ透過される。

【００２６】本発明に係る液晶表示装置においては、上
述のコレステリック反射膜の特性を反射層１５に利用す
ることで、高輝度かつ優れた表示品質を備えた反射型ま
たは半透過反射型の液晶表示装置を実現している。

【００２７】尚、上記コレステリック反射膜３０を半透
過反射型の液晶表示装置に適用する場合には、図３に示
す反射膜３０下面側から上面側へ透過する透過光Ｔ２を
利用して表示を行う構成としても良いが、この透過光Ｔ
２は左回りの円偏光であるため、右回りの円偏光を表示
に利用する反射モードと光の偏光状態が異なり、液晶の
電圧印加状態を反射モードと透過モードで異ならせる必
要がある。このような構成とすると、透過モード表示時
に外光が入射した場合に、暗表示の画素が外光により明
表示され、コントラストが低下するという問題がある。
この問題を回避するには、コレステリック反射膜３０に
反射される光（反射光Ｒ２）の一部（例えば２０％）が
反射膜３０を透過されるようにしておき、透過モードで
は反射光Ｒ１と同一の偏光状態を有するこの透過光を用
いて表示を行うようにすればよい。

【００２８】また、このコレステリック反射膜は、カラ
ーフィルタを兼ねることができる。このような構成とす
る場合には、コレステリック液晶の螺旋ピッチを変化さ
せ、反射光の色とほぼ同一の波長とすることで実現する
ことができる。具体的には、コレステリック液晶を塗布
した後の露光工程における温度を変化させることで上記
螺旋ピッチを任意の寸法で形成することができるので、
各画素毎に所定の波長（色）の光を反射させるようにマ
スク露光を行うことで図２に示すカラーフィルタ２１
Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと同様の機能を兼ね備えた反射層を
実現することができる。また、このコレステリック反射
膜によりカラーフィルタを兼ねる反射層を構成する場合
には、顔料や染料を分散させた透過型のカラーフィルタ
と異なり、特定の色の光を反射させるカラーフィルタと
なるので、より高輝度で色純度の高い反射表示が可能で
ある。

【００２９】＜ホログラム反射膜＞ホログラム反射膜
は、特定の波長の光を特定の方向へ高反射率で反射させ
ることができるため、例えば液晶表示装置に３０°で入
射する光を液晶表示装置の法線方向へ反射させて液晶表
示装置の使用者方向への光量を増加させ、実質的な表示
の明るさを向上させることができる。また、このホログ
ラム反射膜も上述の誘電体反射膜やコレステリック反射
膜と同様にカラーフィルタとして用いることができる。
この場合には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素に
それぞれの色の反射光が入射するように反射膜の干渉度
を調整すればよい。さらに、ホログラム反射膜は優れた
色再現性を有するため、従来よりも色の再現性に優れた
液晶表示装置を実現することができる。

【００３０】また、このホログラム反射膜は、特定の波
長の光を透過させるようにすることで、半透過反射型の
反射層として利用することもできる。従って、このよう
なホログラム反射膜を反射層として備えた液晶表示装置
の背面側に照明装置を配することで、高輝度の半透過反
射型液晶表示装置を実現することができる。

【００３１】カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ
は、従来用いられてきた顔料分散型、あるいは染料分散
型のカラーフィルタを用いることもできるが、上述のよ
うに本発明に係る反射層１５に用いられる反射膜は、い
ずれもカラーフィルタ機能を兼ね備える構成とすること
ができるので、必ずしも設ける必要はない。

【００３２】以上の構成を備えた本発明に係る液晶表示
装置においては、液晶１３を駆動するためのＴＦＤ素子
２５が素子基板１１上に形成され、反射層１５は前記素
子基板１１と対向する反射基板１２上に形成されている
ので、その製造工程において素子基板１１と、反射基板
１２との加熱温度を異ならせることができる。従って、
反射基板１２側においては、従来のＡｌやＡｇの反射層
に比して耐熱性に劣る誘電体反射膜、コレステリック反
射膜、ホログラム反射膜を反射層１５として用いていて
も、その製造過程においてこれらの反射層１５が過熱さ
れることが無く、製造時にこれらの反射層１５の特性の
変化や劣化を防止することができ、これら高機能の反射
層の機能を十分に発揮させることができる。

【００３３】より具体的に説明すると、素子基板１１側
のＴＦＤ素子２５を形成する際には、素子基板１１は少
なくとも３００℃程度には加熱される。しかしながら、
誘電体反射膜の耐熱温度は３００℃程度、コレステリッ
ク反射膜の耐熱温度は２００℃程度、ホログラム反射膜
の耐熱温度は１２０℃程度でしかないため、仮に素子基
板１１側にこれらの反射膜を形成したとすると、ＴＦＤ
素子２５形成時の加熱によりこれらの反射膜の特性が変
化、あるいは劣化することになる。

【００３４】また、ＴＦＤ素子２５が形成された素子基
板１１側においては、ＴＦＤ素子２５の形成時の加熱温
度が、耐熱性の低い反射層１５の耐熱温度に制限される
ことがないので、従来と同様に加熱してＴＦＤ素子２５
等を形成することができるので、加熱温度の不足による
ＴＦＤ素子２５の性能低下や、それに伴う歩留まりの低
下が生じることが無い。

【００３５】また、図１、２に示す本実施形態の液晶表
示装置は、ＴＦＤ素子を備えたアクティブマトリクス型
の液晶表示装置とされていることで、ＴＦＴ素子を備え
た液晶表示装置よりも画素の開口率を高めることがで
き、反射基板に備えられた反射層による効果をより高め
ることができる。すなわち、より高輝度の液晶表示装置
を実現することができる。

【００３６】本実施の形態では、ＴＦＤ素子をスイッチ
ング素子として用いた液晶表示装置について説明した
が、本発明の技術分野はこれに限定されるものではな
く、ＴＦＴ素子をスイッチング素子に用いた液晶表示装
置であっても適用できるのは勿論である。スイッチング
素子にＴＦＴ素子を用いる場合には、アモルファスシリ
コンＴＦＴでも３００℃程度、高温ポリシリコンＴＦＴ
では１０００℃程度の加熱温度を要するため、これらの
ＴＦＴ素子を含む基板上に上記誘電体反射膜やコレステ
リック反射膜、ホログラム反射膜を形成するのは極めて
困難であるが、本発明の構成によれば、容易にこれらの
反射膜と、ＴＦＴ素子を備えた液晶表示装置を歩留まり
良く作製することができる。

【００３７】（電子機器の実施形態）次に、上記の実施
形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について
説明する。

【００３８】図４（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜
視図である。図４（ａ）において、符号２００は携帯電
話本体を示し、符号２０１は上記の実施形態の液晶表示
装置を用いた液晶表示部を示している。

【００３９】図４（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの
携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図４
（ｂ）において、符号３００は情報処理装置、符号３０
１はキーボードなどの入力部、符号３０３は情報処理装
置本体、符号３０２は上記の実施形態の液晶表示装置を
用いた液晶表示部を示している。

【００４０】図４（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を
示した斜視図である。図４（ｃ）において、符号４００
は時計本体を示し、符号４０１は上記の実施形態の液晶
表示装置いずれかを用いた液晶表示部を示している。

【００４１】図４（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子
機器は、上記の実施形態の液晶表示装置を用いた液晶表
示部（表示手段）を備えたものであるので、高輝度かつ
高色純度の表示が可能であり、鮮鋭な表示品質の優れた
ものである。

【００４２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶が
挟持され、前記一対の基板の一方の液晶側に反射層が形
成された液晶表示装置であって、他方の基板の液晶側に
前記液晶を駆動するためのスイッチング素子が形成さ
れ、前記反射層が、誘電体反射膜、コレステリック反射
膜、ホログラム反射膜のいずれかよりなる構成とされて
いる。すなわち、製造時に高温に加熱されるスイッチン
グ素子側の基板に反射層を設けない構成とされているこ
とで、これらの反射層が過熱されるのを防ぎ、もって反
射層の特性の変化や劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の一実施の形態である液晶表
示装置の模式断面図である。

【図２】 図２は、図１に示す液晶表示装置の一部を拡
大して示す斜視図である。

【図３】 図３は、本発明に係るコレステリック反射膜
の反射／透過作用を説明するための説明図である。

【図４】 図４は、本発明の電子機器の応用例を示すも
ので、図４（ａ）は携帯型電話機を示す斜視図、図４
（ｂ）は携帯型情報処理装置の一例を示す斜視図、図４
（ｃ）は腕時計型電子機器の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】 １０ 液晶表示装置 １１ 素子基板 １２ 反射基板 １３ 液晶 １５ 反射層 ２５ ＴＦＤ素子（スイッチング素子） ２１Ｒ，Ｇ，Ｂ カラーフィルタ ３０ コレステリック反射膜 ３０Ａ コレステリック液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 治 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA14Y FA19Y FA41Z FB02 GA03 GA13 HA11 LA04 LA15 LA19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する一対の基板間に液晶が挟
   持され、前記一対の基板の一方の基板側に反射層が形成
   された液晶表示装置であって、 他方の基板の液晶側に前記液晶を駆動するためのスイッ
   チング素子が形成され、 前記反射層が、誘電体反射膜からなることを特徴とする
   液晶表示装置。
2. 【請求項２】 互いに対向する一対の基板間に液晶が挟
   持され、前記一対の基板の一方の基板側に反射層が形成
   された液晶表示装置であって、 他方の基板の液晶側に前記液晶を駆動するためのスイッ
   チング素子が形成され、 前記反射層が、コレステリック反射膜からなることを特
   徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 互いに対向する一対の基板間に液晶が挟
   持され、前記一対の基板の一方の基板側に反射層が形成
   された液晶表示装置であって、 他方の基板の液晶側に前記液晶を駆動するためのスイッ
   チング素子が形成され、 前記反射層が、ホログラム反射膜からなることを特徴と
   する液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記スイッチング素子が、ＴＦＤ素子と
   されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１
   項に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記スイッチング素子が、ＴＦＴ素子と
   されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１
   項に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項に記載
   の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。