JP2004069826A - Electro-optical apparatus and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半透過反射型の液晶装置等の電気光学装置及びそのような電気光学装置を具備してなる電子機器の技術分野に属する。
【0002】
【背景技術】
一般にこの種の電気光学装置は、例えば薄膜トランジスタ(以下適宜、TFT(Thin Film Transistor)と称す)駆動によるアクティブマトリクス駆動方式であれば、多数の画素電極及びこれをスイッチング制御するTFT並びにこれに接続され画像信号や走査信号を供給するデータ線、走査線等の配線などが設けられた素子アレイ基板と、これに対向配置される対向電極、カラーフィルタなどが設けられた対向基板とを備える。その動作時には、画素毎に画素電極及び対向電極間に駆動電圧を発生させる。この駆動電圧により、各電気光学物質部分を画素単位で駆動して、例えば液晶の配向状態を変化させて、表示動作を行なうように構成されている。
【0003】
従って、電気光学物質層の層厚を規定する両基板間の間隔(以下適宜、“基板間ギャップ”或いは単に“ギャップ”という)を正確に制御することは、表示動作を正確に行うために必要である。このため、例えば対角数インチから十数インチといった比較的大型の液晶表示装置では、液晶中に所定粒径のビーズ状或いはファイバ状のギャップ材を散布して、基板間ギャップを制御する。或いは、例えば対角数インチ以下といった小型の液晶表示装置では、両基板を貼り合せるシール材中に所定粒径のビーズ状或いはファイバ状のギャップ材を混合して、基板間ギャップを制御するのが一般的である。
【0004】
更に、特開平4−240622号公報、特開2000−19527号公報、特開2001−305552号公報等に開示されているように、素子アレイ基板或いは対向基板の表面に所定高さを有する微小な貝柱状或いは柱状のスペーサを多数形成して、これにより基板間ギャップを制御する技術も開発されている。
【0005】
他方、この種の電気光学装置では、明所では外光を用いた反射表示を行い、暗所では内蔵された光源或いはバックライトから発せられる光源光を用いて透過表示を行うという、これら両型の表示を切替可能な半透過反射型の電気光学装置も開発されている。係る半透過反射型の電気光学装置の場合には、反射表示時には、外光は電気光学物質層を2回通過するのに対して、透過表示時には、光源光は電気光学物質層を1回しか通過しない。ここで、両型の表示を適正に行うためには、電気光学物質層での偏光特性を揃えることが好ましく、このため、表示用の光が通過する電気光学物質層の合計厚さを、透過表示及び反射表示間で揃える技術が提案されている。具体的には、反射表示用の領域と透過表示用の領域とでは、前者における電気光学物質層の厚さ即ち基板間ギャップが、後者におけるそれの半分程度に設定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のビーズ状、ファイバー状のギャップ材を用いて基板間ギャップを制御する技術によれば、各画素の領域が二分された反射表示用の領域と透過表示用の領域とで、相異なる基板間ギャップを規定することは、技術的に困難である。
【0007】
更に、上述した従来の貝柱状或いは柱状のスペーサを用い基板間ギャップを制御する技術によっても、やはり各画素の領域が二分された反射表示用の領域と透過表示用の領域とで、相異なる基板間ギャップを規定することは、困難である。より具体的には、二種類の高さのスペーサを形成すること自体の困難性に加えて、その上に形成される配向膜のラビング処理を二種類の高さのスペーサが存在する場合に、配向ムラを引き起こさないように行うことが技術的に困難となる。特に、広い方の基板間ギャップを制御する方の、例えば高さが4μ〜10μm程度である、より高い貝柱状或いは柱状のスペーサについては、その高さに応じて相当量のラビング不良が発生してしまい、これにより液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良が起こる。よって、高品位の画像表示が困難となる。或いは、各画素についてこのような動作不良が起こる領域を遮光膜で覆う必要により、表示画像が暗くなってしまうという技術的問題点が生じる。
【0008】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、例えば液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良が低減されており、透過表示及び反射表示のいずれの表示時にも高品位で且つ明るい画像表示が可能である半透過反射型の電気光学装置及びそのような電気光学装置を具備してなる電子機器を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気光学装置は上記課題を解決するために、一対の第1及び第2基板間に電気光学物質層が挟持されてなり、前記電気光学物質層が配置された画像表示領域における前記第2基板上に、透過表示用の領域及び反射表示用の領域を夫々有する複数の半透過反射型の表示用電極と、該表示用電極に画像信号を供給するための配線及び電子素子の少なくとも一方とを備えており、前記画像表示領域における前記第1及び第2基板のいずれか一方上に、前記電気光学物質層に面する側の表面に立設されていると共に前記第1及び第2基板間のギャップを規定する柱状部を備えており、前記第1及び第2基板の少なくとも一方における前記電気光学物質層に対向する側の表面には、前記反射表示用の領域を含む所定領域に凸状の段差部が形成されており、前記柱状部は、前記段差部に対向する位置に配置されている。
【0010】
本発明の電気光学装置によれば、例えば素子アレイ基板からなる第2基板上には、複数の半透過反射型の表示用電極が備えられている。このような表示用電極は、画素毎に分断形成された画素電極でもよいし、ストライプ状電極或いはセグメント状電極でもよい。そして特に、各表示用電極は、透過表示用の領域及び反射表示用の領域を有する。例えば、各表示用電極は、各画素の片側半分や中央半分等を占める透過表示用の領域においては、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム・ティン・オキサイド)等の透明導電膜からなり、それ以外の反射表示用の領域においては、係る透明導電膜にAl(アルミニウム)膜等の反射膜が積層されてなったり、或いはこのような反射膜単独からなる。当該電気光学装置の動作時には、このような表示用電極に、データ線等の配線や、TFT、TFD等の電子素子から画像信号が供給され、例えばアクティブマトリクス駆動、パッシブマトリクス駆動、セグメント駆動等により、例えば明所にて第1基板における電気光学物質層と反対側からの外光を用いて反射表示が可能とされ、暗所にて第2基板における電気光学物質層と反対側からの光源光を用いて透過表示が可能とされる。
【0011】
ここで、画像表示領域における第1及び第2基板のいずれか一方上には、柱状部が、電気光学物質層に面する側の表面に立設されている。即ち、柱状部が、ギャップ材として第1及び第2基板間のギャップを規定する。このような柱状部は、例えば円筒状、角柱状、円錐台状、角錐台状等の島状でもよいし、配線に沿って若干延びる十字状或いは長手状であってもよい。そして、第1及び第2基板の少なくとも一方における電気光学物質層に対向する側の表面には、反射表示用の領域を含む所定領域に凸状の段差部が形成されている。この際、好ましくは、凸状の段差部は、反射表示領域のみならず、実際に表示に寄与する光が透過或いは反射する各画素の開口領域以外の、配線や電子素子が形成された各画素の非開口領域、即ち各画素の開口領域の間隙となる領域にも延設されており、柱状部は、各画素の非開口領域における凸状の段差部に対向する位置に配置されている。いずれにせよ、柱状部は、凸状の段差部に対向する位置に配置されている。よって、凸状の段差部の高さを調整すると共に、ギャップ材としての柱状部の高さを調整することで、透過表示用の領域における電気光学物質層の層厚を、反射表示用の領域におけるそれよりも厚くでき、例えば2倍程度にすることも可能となる。即ち、反射表示用の領域で基板間ギャップを狭くできると同時に透過表示用の領域で基板間ギャップを広くできる。
【0012】
そして特に、このような柱状部は、凸状の段差部に対向する位置に、即ち狭い方の基板間ギャップを規定するように配置されており、広い方の基板間ギャップに対応する相対的に凹状となる第1又は第2基板の表面には設けられていない。この際、画素ピッチが、例えば数μから十数μm程度、或いは数百〜数千μmよりも小さい程度であれば、このように透過表示用の領域に対応する広い基板間ギャップを規定するギャップ材を設けなくとも、二種類の基板間ギャップを安定して規定できる。しかも、このように相対的に高さが低い柱状部であれば、当該電気光学装置の製造プロセス中に柱状部を形成した後に、配向膜を塗布し更にこれにラビング処理を行った際に、相対的に高さが高い柱状部を形成した場合と比較して、柱状部を基準としてラビング方向の下流側に広がるラビング不良の発生領域が小さくて済む。
【0013】
以上の結果、二種類の基板間ギャップにより反射表示及び透過表示間で電気光学物質層での偏光特性を揃えることが可能となる。しかも、反射表示時にも透過表示時にも、例えば液晶の配向不良等の電気光学物質の動作不良を低減できるので、最終的に高品位の画像表示が可能となり、更に電気光学物質の動作不良を隠すために遮光膜を形成する領域を狭められるので、明るい表示が可能となる。 本発明の電気光学装置の一態様では、前記第1及び第2基板の一方上に、前記段差部を少なくとも部分的に形成するための透明な段差形成膜を更に備える。
【0014】
この態様によれば、例えば酸化シリコン膜等の透明な段差形成膜の存在によって、第1及び第2基板の一方上に、段差部を比較的容易に形成でき、更にその高さ制御も比較的容易にして高精度に行える。
【0015】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記段差部は、平面的に見て前記複数の表示用電極に跨って所定方向に延びている。
【0016】
この態様によれば、段差部は、平面的に見て複数の表示用電極に跨って、例えば表示用電極の配列に沿った方向或いは走査線やデータ線等の配線に沿った方向に帯状に延びているので、各画素毎に分断して形成するよりも容易に形成でき、その平面パターンにおける寸法制御や高さ制御も高精度で行うことが可能となる。
【0017】
但し、このような段差部は、画素毎に分断して形成されてもよい。
【0018】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記段差部は、前記第1基板に形成されており、前記柱状部は、前記第1基板に形成されている。
【0019】
この態様によれば、例えば対向基板である第1基板側に、段差部及び柱状部の両者を形成すればよいので、例えば素子アレイ基板であり製造が比較的困難である第2基板側の製造プロセスとは切り離して、これら段差部及び柱状部を形成できる。よって、全体として製造が容易となる。
【0020】
或いは本発明の電気光学装置の他の態様では、前記段差部は、前記第2基板に形成されており、前記柱状部は、前記第1基板に形成されている。
【0021】
この態様によれば、例えば対向基板である第1基板側に、柱状部を形成すればよいので、例えば素子アレイ基板であり製造が比較的困難である第2基板側の製造プロセスとは切り離して、柱状部を形成できる。更に、段差部については第2基板側に設けることで、第2基板を構成する配線や電子素子等の存在を利用して、段差部を少なくとも部分的に形成することが可能となる。
【0022】
但し、これとは逆に、段差部が第1基板に形成され、柱状部が第2基板に形成されてもよいし、更に、段差部及び柱状部共に、第2基板に形成されてもよい。
【0023】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記柱状部は、前記所定領域内における前記反射表示用の領域を外れた領域内で、前記段差部に対向する位置に配置されている。
【0024】
この態様によれば、柱状部は、例えば各画素の非開口領域などの、反射表示用の領域を外れた領域内に配置されているので、柱状部の存在が、反射表示の妨げとなる事態を未然防止できる。この場合、段差部を、平面的に見て各画素の開口領域にある反射表示領域から各画素の非開口領域に延設すればよい。
【0025】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記配線及び電子素子の少なくとも一方は、格子状又はストライプ状に平面配置されており、前記柱状部は、前記段差部に対向する位置であって前記配線及び電子素子の少なくとも一方に対向する位置に配置されている。
【0026】
この態様によれば、配線や電子素子が形成された各画素の間隙となる格子状の非開口領域内に、柱状部が配置されるので、柱状部の存在が、反射表示の妨げとなる事態を未然防止できると共に、柱状部の存在によって、各画素の開口領域を狭める事態も回避できる。
【0027】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記段差部の少なくとも一部は、前記配線及び電子素子の少なくとも一方の存在によって形成されている。
【0028】
この態様によれば、データ線、走査線、容量線等の各種配線や、TFT、TFD等の各種素子の存在を利用して、段差部を少なくとも部分的に形成するので、段差部を形成するために専用膜や専用工程を用いる場合と比較して、基板上の積層構造及び製造プロセスを簡略化可能となる。
【0029】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1及び第2基板の少なくとも一方に、前記表示用電極に対向するカラーフィルタを更に備えており、前記カラーフィルタの色は、前記透過表示用の領域における色度域が前記反射表示用の領域における色度域より広くなるように、相異なっている。
【0030】
この態様によれば、カラーフィルタの色は、光源光がカラーフィルタを一度だけ通過する透過表示用の領域における色度域が、外光がカラーフィルタを往復で2度通過する反射表示用の領域における色度域より広いので、透過表示と反射表示との両者において、適切な色で表示できる。
【0031】
このカラーフィルタに係る態様では、前記カラーフィルタは、前記透過表示用の領域における色材膜部分が、前記反射表示用の領域における色材膜部分よりも膜厚であるように構成されてもよい。
【0032】
このように構成すれば、色材膜の膜厚を変えることで、比較的容易にして、透過表示用の領域における色度域が、反射表示用の領域における色度域よりも広くなるカラーフィルタを構築可能となる。例えば、透過表示用の領域における色材膜の膜厚を、反射表示用の領域におけるそれの2倍程度にすれば、透過表示と反射表示との両者において、適切な色で表示できる。
【0033】
但し、カラーフィルタは、透過表示用の領域における色材膜中の色材濃度が、反射表示用の領域における色材膜中の色材濃度よりも濃くなるように構成されてもよい。
【0034】
更にこのカラーフィルタに係る態様では、前記カラーフィルタは、前記第1基板に設けられてもよい。
【0035】
このように構成すれば、例えば対向基板である第1基板側に、カラーフィルタを形成すればよいので、例えば素子アレイ基板であり製造が比較的困難である第2基板側の製造プロセスとは切り離して、カラーフィルタを形成できる。
【0036】
但し、カラーフィルタは、第2基板に形成されてもよい。
【0037】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1及び第2基板のうち前記段差部が形成された方の基板上に、前記電気光学物質層に面する表面に塗布され且つラビングされた配向膜を更に備えており、平面的に見て前記柱状部を基準として前記配向膜のラビング方向の下流側に向かって、前記段差部が延在している。
【0038】
この態様によれば、柱状部の存在によってラビング不良が発生する可能性が高いラビング方向の下流側に向かって、凸状の段差部が延在している。従って、このような段差部が延在していない場合と比較して、高さが相対的に低められた柱状部付近におけるラビング不良を低減できる。
【0039】
この配向膜に係る態様では、前記第1及び第2基板の少なくとも一方に、前記配線及び電子素子の少なくとも一方を覆うと共に前記表示用電極の間隙を覆う遮光膜を更に備えており、前記ラビング方向は、前記遮光膜の延びる方向に沿っているように構成してもよい。
【0040】
このように構成すれば、柱状部の存在によってラビング不良が発生する可能性が高いラビング方向の下流側に向かって、遮光膜が延びている。従って、このような遮光膜が存在していない場合と比較して、柱状部付近における、例えば液晶の配向不良の如き電気光学物質の動作不良を、遮光膜によって効率良く隠すことが可能となる。逆に言えば、遮光膜により遮光すべき領域を小さくでき、これにより画像品位を低下させないようにしつつ各画素の開口領域を相対的に大きくすることが可能となる。
【0041】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記第1及び第2基板のうち前記段差部が形成された方の基板上に、前記電気光学物質層に面する表面に塗布され且つラビングされた配向膜を備え、前記第1及び第2基板の少なくとも一方に、前記表示用電極に対向するカラーフィルタを備え、平面的に見て前記柱状部を基準としての前記ラビング方向の下流側には前記カラーフィルタのうち青色部分が位置するように、前記カラーフィルタ及び前記柱状部の相対的位置関係が規定されている。
【0042】
この態様によれば、柱状部を基準としてのラビング方向の下流側には、例えば液晶の配向不良の如き電気光学物質の動作不良が発生するが、当該動作不良の影響が、カラーフィルタを構成する色の中で、人間の視覚に対して最も影響を与え難い青色の部分が位置する。よって、視覚上は、柱状部の存在による悪影響を低減できる。この結果、柱状部の付近を隠す遮光膜の幅を狭く出来き、画像品位を維持しつつ明るい画像表示を行える。
【0043】
本発明の電気光学装置の他の態様では、前記表示用電極は、画素電極からなり、前記配線及び電子素子の少なくとも一方は、前記画素電極をスイッチング制御するためのスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して画像信号を前記画素電極に供給するためのデータ線と、前記スイッチング素子を駆動するための走査線とを含む。
【0044】
この態様によれば、例えばTFTであるスイッチング素子に対して、データ線により画像信号をそのソースに供給しつつ走査線により走査信号をそのゲートに供給することによって、当該電気光学装置をアクティブマトリクス駆動可能となる。
【0045】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の電気光学装置(但し、その各種態様を含む)を具備する。
【0046】
本発明の電子機器によれば、上述した本発明の電気光学装置を具備するので、基板間ギャップが高精度で制御されている。このため、透過表示及び反射表示の両方の表示について、表示品質に優れた、液晶テレビ、携帯電話、電子手帳、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネル、投射型表示装置などの各種電子機器を実現できる。
【0047】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【0048】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態は、本発明の電気光学装置を、半透過反射型の液晶装置に適用したものである。
【0049】
(第1実施形態)
先ず、本発明の第1実施形態における電気光学装置の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。ここでは、電気光学装置の一例として、バックライトを備えており駆動回路内蔵型のTFTアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型の液晶装置を例にとる。
【0050】
図1は、TFTアレイ基板をその上に形成された各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図であり、図2は、図1のH−H’断面図である。
【0051】
図1及び図2において、本実施形態に係る電気光学装置では、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向配置されている。TFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が封入されており、TFTアレイ基板10と対向基板20とは、画像表示領域10aの周囲に位置するシール領域に設けられたシール材52により相互に接着されている。
【0052】
シール材52は、両基板を貼り合わせるための、例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等からなり、製造プロセスにおいてTFTアレイ基板10上に塗布された後、紫外線照射、加熱等により硬化させられたものである。
【0053】
本実施形態では特に、画像表示領域10aの全域に渡って、基板間ギャップを規定するギャップ材として多数の柱状部520が、液晶層50が封入されたセル内に設けられている。但し、このような柱状部520に加えて、シール材52中に、グラスファイバ或いはガラスビーズ等のギャップ材を散布してもよい。柱状部520については、後で詳述する。
【0054】
シール材52が配置されたシール領域の内側に並行して、画像表示領域10aの額縁領域を規定する遮光性の額縁遮光膜53が、対向基板20側に設けられている。但し、このような額縁遮光膜の一部又は全部は、TFTアレイ基板10側に内蔵遮光膜として設けられてもよい。
【0055】
画像表示領域の周辺に広がる領域のうち、シール材52が配置されたシール領域の外側に位置する周辺領域には、データ線駆動回路101及び外部回路接続端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路104が、この一辺に隣接する2辺に沿って設けられている。更にTFTアレイ基板10の残る一辺には、画像表示領域10aの両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線105が設けられている。また図1に示すように、対向基板20の4つのコーナー部には、両基板間の上下導通端子として機能する上下導通材106が配置されている。他方、TFTアレイ基板10にはこれらのコーナーに対向する領域において上下導通端子が設けられている。これらにより、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的な導通をとることができる。
【0056】
図2において、TFTアレイ基板10は、その基板本体として、石英板、ガラス板等からなる透明な第2透明基板202を備えてなる。第2透明基板202の上には、画素スイッチング用のTFTや走査線、データ線等の配線、画素電極9aが形成され、更にその最上層部分に配向膜が形成されている。他方、対向基板20上は、その基板本体として、石英板、ガラス板等からなる透明な第1透明基板201を備えてなる。第1透明基板201上には、対向電極21及び格子状の遮光膜23が形成されており、更にその最上層部分に配向膜が形成されている。また、液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなり、これら一対の配向膜間で、所定の配向状態をとる。
【0057】
対向基板20は更に、第1透明基板201における液晶層50と反対側には、偏光板207及び位相差板208を備えて構成されている。
【0058】
TFTアレイ基板10は更に、第2透明基板202における液晶層50と反対側に、偏光板217及び位相差板218を備える。加えて、偏光板217の外側に、蛍光管220と蛍光管220からの光を偏光板217から液晶パネル内に導くための導光板219とを備えて構成されている。導光板219は、裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管220の光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するようになっている。尚、図1では説明の便宜上、このようなTFTアレイ基板10に対して外付けされる蛍光管220の図示を省略してある。
【0059】
尚、図1及び図2に示したTFTアレイ基板10上には、これらのデータ線駆動回路101、走査線駆動回路104等に加えて、画像信号線上の画像信号をサンプリングしてデータ線に供給するサンプリング回路、複数のデータ線に所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、製造途中や出荷時の当該電気光学装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。更に、本実施形態では、データ線駆動回路101や走査線駆動回路104をTFTアレイ基板10の上に設ける代わりに、例えばTAB(Tape Automated bonding)基板上に実装された駆動用LSIに、TFTアレイ基板10の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。
【0060】
次に図3から図5を参照して、図1に示した対向基板20について詳細に説明する。ここに、図3は、対向基板20の部分平面図であり、図4は、そのK−K’断面図であり、図5は、図3の部分拡大図である。尚、図4において、厚み関係の理解のため、高さ方向を拡大してある。また、図4は、図1に示した対向基板20を上下逆転して示したものであり、偏光板及び位相差板ついては省略してある。
【0061】
図3から図5に示すように、本発明に係る「第1基板」の一例を構成する対向基板20は、第1透明基板201、遮光膜23、カラーフィルタ500、段差形成膜510、対向電極21、柱状部520及び配向膜22から構成されている。
【0062】
遮光膜23は、画像表示領域内において各画素の非開口領域を規定すべく格子状に、第1透明基板201上に形成されている。遮光膜23は、例えばCr(クロム)、Ni(ニッケル)等の金属から形成されている。前述したTFTアレイ基板側に形成される配線部や素子部は、遮光膜23によって隠される。即ち、各画素の非開口領域内に配置される。遮光膜23は、各画素の非開口領域を規定すると共に各画素の間隙における光抜けを防止し、更にカラーフィルタ500における混色防止の機能を有すると共に入射光に起因する電気光学装置の温度上昇を防ぐ機能を有する。
【0063】
カラーフィルタ500は、画像表示領域内に設けられており、各画素に対応してマトリクス状に、赤(R)、緑(G)及び青(B)に分けられており、更に各画素内において各色のカラーフィルタ部分は、更に、透過表示用の領域に形成された色が濃い部分と反射表示用の領域に形成された色が薄い部分とに分けられている。即ち、カラーフィルタ500は、赤、緑、青3色×2=6色のカラーフィルタとして構築されている。
【0064】
より具体的には、カラーフィルタ500において、カラーフィルタ部分RRは、赤色(R)の反射表示用であり、カラーフィルタ部分TRは、赤色(R)の透過表示用である。カラーフィルタ部分RGは、緑色(G)の反射表示用であり、カラーフィルタ部分TGは、緑色(G)の透過表示用である。カラーフィルタ部分RBは、青色(B)の反射表示用であり、カラーフィルタ部分TBは、青色(B)の透過表示用である。これらのカラーフィルタ部分RR〜TBのうち透過表示用のものは、反射表示用のものよりも、約半分の明るさが得られるように色度域としては広くなっている。
【0065】
カラーフィルタ500は、顔料分散法などのフォトリソグラフィを用いて製造され、各カラーフィルタ部分RR〜TBは、アクリル等の有機絶縁材料で作られる。各カラーフィルタ部分RR〜TBは、本例では、同一顔料で濃度を変える又は顔料成分を変えることにより、色度域を変えて形成されており、6色のカラーフィルタ部分は、相互に同一の膜厚となっている。
【0066】
カラーフィルタ500は、図3では、ストライプ配列とされているが、その他に、デルタ配列、モザイク配列、トライアングル配列等で配列されてもよい。
【0067】
段差形成膜510は、図4に示すように反射表示用の領域に形成されたカラーフィルタ部分RR、RG及びRB上に形成されており、その平面形状が、図3に示すように左右の画素の配列方向に沿って延びるストライプ状に形成されている。段差形成膜510は、後述の如く対向基板20をTFTアレイ基板10と対向配置して構成された電気光学装置における基板間ギャップのうち狭い方の第1ギャップを直接的に規定するものであり、これらのうち広い方の2ギャップの半分程度の高さを有する。より具体的には、段差形成膜510の高さは、例えば、2〜4μm程度であり、アクリル等の透明有機絶縁材料で形成されている。
【0068】
各画素内の領域のうち、このようにストライプ状の段差形成膜510が形成されることで相対的に凸状とされた段差部或いは土手部の上に存在する領域は、反射表示領域とされており、段差形成膜510が形成されないことで相対的に凹状とされた平坦部或いは底部にある領域は、透過表示用の領域とされている。即ち、このような段差部の存在によって、光源光が1回だけ液晶層50を通過する透過表示と、外光が2回液晶層50を通過する反射表示との間で、液晶層50における偏光特性を揃えることが可能とされている。これらの反射表示用の領域と透過表示用の領域との間の領域には、なだらかなスロープで形成されており、配向膜22に対するラビング処理を良好に施すことが可能とされている。
【0069】
対向電極21は、段差形成膜510及びカラーフィルタ500上の全面に渡って、ITO膜等の透明電極膜から形成されている。
【0070】
柱状部520は、対向電極21上であって、段差形成膜510の形成された領域内に形成されている。柱状部は、例えば、6色分のカラーフィルタ500部分に対して1個、つまり3画素に1個の割合で形成されている。柱状部520の高さは、第2ギャップの半分程度で例えば2〜4μm程度であり、アクリル等の有機絶縁材料から形成されている。柱状部520は、本例では、円柱の形状を有する。但し、これは、例えば八角や六角の角柱でもよく、また製造プロセル中のラビング処理を考慮して、ラビング方向に流線型をした形状でもよい。柱状部520の径は、例えば10〜15μm程度である。柱状部520は、透明ではないので、好ましくは、各画素の非開口領域内に配置されている。即ち遮光膜23によって表示時に観察者から見えないように隠されている。
【0071】
配向膜23は、柱状部520及び対向電極21上の全面に渡って、形成されている。配向膜23は、例えば、ポリイミド樹脂による配向膜が塗布された後、焼成され、更にラビング処理が行われることで形成されている。
【0072】
図5に示すように、このラビング処理の際に、柱状部520から見てラビング方向550の下流側に、ラビング不良の領域570が発生する。例えば柱状部520の横幅が10〜15μmであり且つ高さが2〜3μmであると想定すると、ラビング不良の領域570は、ラビング方向に550に、柱状部の高さの2倍である約5〜6μmの長さを持つように発生する。
【0073】
従って、図5でラビング不良の領域570として示すように、横方向に走る遮光膜23の幅を広げ、さらに柱状部520の位置を横方向に走る遮光膜23の中心から透過表示領域に近い側に(即ち、図5で上側に)距離Sだけ偏らせるとよい。これにより、ラビング不良の領域570を各画素の非開口領域内に隠すことが容易となる。尚、ここでの距離Sは、柱状部520の横方向の中心線565と、横方向に走る遮光膜23の中心線560との距離である。
【0074】
加えて本実施形態では特に、ラビング方向550は、カラーフィルタ部分RBに向かう方向に一致されている。これは、柱状部520により生じるラビング不良の領域570で発生する液晶層50の配向不良が、青色表示の画素で発生する場合が、表示として一番目立たないからである。
【0075】
次に、図6から図9を参照して、図1に示したTFTアレイ基板10について詳細に説明する。ここに、図6は、TFTアレイ基板上に構成される配線、電子素子等の等価回路図であり、図7は、TFTアレイ基板の部分平面図であり、図8は、図7の部分拡大図であり、図9は、図7に示したJJ’線に沿って切断したときの電気光学装置の断面図である。尚、図9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。
【0076】
図6において、本実施形態における電気光学装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素には夫々、画素電極9aと当該画素電極9aをスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、TFT30のゲートに走査線3aが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線3aにパルス的に走査信号G1、G2、…、Gmを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極9aは、TFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。画素電極9aを介して電気光学物質の一例としての液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、対向基板20に形成された対向電極21(図2参照)との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ノーマリーホワイトモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が減少し、ノーマリーブラックモードであれば、各画素の単位で印加された電圧に応じて入射光に対する透過率が増加され、全体として電気光学装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9aと対向電極21との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70を付加する。蓄積容量70は、容量線300の一部からなる固定電位側容量電極と、TFT30のドレイン側及び画素電極に9aに接続された画素電位側容量電極とを備える。
【0077】
次に図7及び図8に示すように、TFTアレイ基板10上には、半透過反射型の画素電極9aがマトリクス状に配列されており、画素電極9aに対応する画素の領域は、透過表示用の領域と反射表示用の領域とに二分されている。尚、図7は、図3に示した対向基板20の平面図に対応しているが、左右反転した平面図である。即ち、図3における線分ABが、図7における線分A’B’に対して平面図上で一致するように両基板は、対向配置される。加えて、図7では、6色のカラーフィルタ部分RR〜TBに夫々対応させる意味で、カラーフィルタ部分RR’〜TB’として表示している。
【0078】
図8に拡大して示すように、TFTアレイ基板10には、半透過反射型の画素電極9a(点線部9a’により輪郭が示されている)が設けられており、画素電極9aの縦横の境界に各々沿ってデータ線6a及び走査線3aが設けられている。また、半導体層1aのうち図8中ハッチングで示したのがチャネル領域1a’である。角状のゲート電極405は、チャネル領域1a’において半導体層1aに対向するように走査線3aから突出して形成されている。尚、ゲート電極405は、走査線3aと同一導電材料から一体形成されてもよいし、別材料から形成されてもよい。このように、画素には夫々、チャネル領域1a’に走査線3aに接続するゲート電極405が対向配置された画素スイッチング用のTFT30が設けられている。
【0079】
図7から図9に示すように、蓄積容量70は、画素電極9aに重なるように配置された平面形状を有する。蓄積容量70の画素電位側容量電極は、半導体層1aのドレイン領域1eから延設された部分からなり、その固定側容量電極は、走査線3aと並んで配列された容量線300から延設された部分からなる。容量線300は、画像表示領域10aからその周囲に延設され、定電位源と電気的に接続されて、固定電位とされる。半導体層1aのドレイン領域1eは、コンタクトホール83、中継層71及びコンタクトホール85を介して画素電極9aと電気的に接続されている。半導体層1aのソース領域1dはコンタクトホ−ル81を介してデータ線6aと接続されている。
【0080】
図8に示すように本実施形態では特に、半透過反射電極の一例を構成する画素電極9aに対応する画素の領域は、透過表示用の領域と反射表示用の領域とに二分されている。より具体的には、図8中KK’線の上側が、反射表示用の領域であり、カラーフィルタ部分RR’に対応している。他方、図8中KK’線の下側が、透過表示用の領域であり、カラーフィルタ部分TR’に対応している。
【0081】
図8及び図9に示すように、反射表示用の領域には、表面に多数の微小な略半球状の凹部420が形成されたAl(アルミニウム)膜からなる反射膜430が、画素電極9aの下に重なるように積層されている。これにより、反射表示用の領域には、画素電極9a及び反射膜430から反射電極が構築されることになる。尚、凹部420は、鏡面反射を避けるためのものであり、凸部であっても構わない。
【0082】
TFTアレイ基板10側には、画素単位で液晶層50部分を駆動可能となるように、画素電極9a及びこれに接続されたTFT30及び配線部が設けられている。対向基板20側には、画素電極9aに対向した全面ベタの透明な対向電極21が形成されている。
【0083】
画素スイッチング用のTFT30下には、下地絶縁膜12が設けられている。下地絶縁膜12は、下側遮光膜11aからTFT30を層間絶縁する機能の他、第2透明基板202の全面に形成されることにより、その表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用のTFT30の特性変化を防止する機能を有する。
【0084】
図9において、画素スイッチング用のTFT30は、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、ゲート405、当該ゲート405からの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル領域1a’、ゲート405と半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜を含む絶縁膜2、半導体層1aの低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c、半導体層1aの高濃度ソース領域1d並びに高濃度ドレイン領域1eを備えている。前述したようにゲート405は走査線3aに接続され、高濃度ソース領域1dは、データ線6aに接続され、高濃度ドレイン領域1eは、蓄積容量70の画素電位側容量電極に接続されている。
【0085】
データ線6aは、Al等の低抵抗な金属膜や金属シリサイド等の合金膜などから構成されている。
【0086】
走査線3a、ゲート405及び容量線300の上には、第1層間絶縁膜41が形成されている。第1層間絶縁膜41には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール81及び高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール83が各々開孔されている。
【0087】
第1層間絶縁膜41上には、中継層71とデータ線6aが形成されており、これらの上には、コンタクトホール85と反射光を散乱させるための凹部410とが開孔された第2層間絶縁膜42が形成されている。凹部410は、反射表示用の領域に形成され、すり鉢状をしており、凹部410の上縁における内径は、例えば1〜10μm程度である。
【0088】
第2層間絶縁層42の上には、コンタクトホール85が形成された第3層間絶縁膜43が形成されている。第3層間絶縁膜43では、第2層間絶縁膜42のすり鉢状の凹部410に起因して、略半球状の凹部420が形成されている。画素電極9aは、このように構成された第3層間絶縁膜43の上面に形成されており、コンタクトホール85を介して中継層71に接続されている。
【0089】
画素電極9aの上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜16が設けられている。配向膜16は例えば、ポリイミド膜などの有機膜からなる。画素電極9aには前述したように、反射表示用の領域における反射膜430が下地側に重ねられた反射部と、透過表示用の領域における反射膜430が重ねられない透過部とを含んでなる。また、反射部には、多数の半球状の凹部420が形成されており、鏡面反射を避けた反射表示が可能とされている。
【0090】
尚、図9では、図2に示した如き第1透明基板201の外面に取り付けられる偏光板207及び位相差板208、並びに第2透明基板202の外面に取り付けられる偏光板217、位相差板218、導光板219及び蛍光管220については、説明の簡便化のために省略してある。
【0091】
次に以上のように構成された半透過反射型の電気光学装置の動作ついて図2を参照して説明する。
【0092】
まず、反射表示について説明する。
【0093】
この場合には、図2において、偏光板207の側(即ち、図2で上側)から外光が入射すると、偏光板207、位相差板208、透明な第1基板201及び液晶層50等を介して、第2基板202上に設けられた半透過反射型の画素電極9aのうち反射表示用の領域により反射され、液晶層50等を介して、カラーフィルタ500によって所定色に着色され、更に位相差板208により色補正済みの反射光として偏光板207側から出射される。ここで、外部回路から所定タイミングでデータ線6aに画像信号を供給すると共に走査線3aに走査信号を供給すれば、画素電極9aにおける液晶層50部分には、画像信号に対応する電界が印加される。従って、この印加電圧により液晶層50の配向状態を各画素単位で制御することにより、偏光板207から出射する光量を変調し、カラーの階調表示が可能となる。
【0094】
次に透過表示について説明する。
【0095】
この場合には、図2において第2基板202の下側から導光板219、偏光板217等を介してバックライト220からの光源光が入射すると、半透過反射型の画素電極9aにおける透過表示用の領域を透過し、カラーフィルタ500によって所定色に着色され、更に位相差板208により色補正済みの透過光として、偏光板207側から出射される。ここで、外部回路から所定タイミングでデータ線6aに画像信号を供給すると共に走査線3aに走査信号を供給すれば、画素電極9aにおける液晶層50部分には、画像信号に対応する電界が印加される。従って、この印加電圧により液晶層50の配向状態を各画素単位で制御することにより、偏光板207から出射する光量を変調し、カラーの階調表示が可能となる。
【0096】
以上の結果、第1実施形態によれば、透過表示と反射表示との間で、液晶層50における偏光特性を揃えることが可能となると共に、カラーフィルタ500による色付け濃度についても揃えることが可能となる。
【0097】
尚、図2では、説明の便宜上、位相差板や偏光板を、TFTアレイ基板10及び対向基板20の外面側に夫々一枚ずつ配置しているが、偏光板や位相差板の光学特性、配置個所、枚数等については、例えば、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertically Aligned)モード、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード/ノーマリーブラックモードの別に応じて各種の態様を採用可能である。
【0098】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態における電気光学装置の構成及び動作について図10及び図11を参照して説明する。ここに、図10は、TFTアレイ基板の部分平面図であり、図11は、図10に示したLL’線に沿って切断したときの電気光学装置の断面図である。図10及び図11においては、図1から図9に示した第1実施形態の場合と同様の構成要素については同様の参照符号を付し、それらの説明は適宜省略する。尚、図11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。
【0099】
第1実施形態では、対向基板側に、段差形成膜と柱状部との両方が形成されているが、第2実施形態では、対向基板側に段差形成膜が形成され、且つTFTアレイ基板側に柱状部が形成されている。
【0100】
即ち図10及び図11に示すように、対向基板20’側には、遮光膜23及び柱状部520が形成されていない。他方、TFTアレイ基板10’側には、第1実施形態における遮光膜23とほぼ同様の平面領域に格子状の遮光膜11aが第2透明基板202に密着して形成されており、その上に透明な下地絶縁膜12が形成され、更にその上にTFT30等が形成されている。そして、第3層間絶縁膜43上であって、配向膜16の下地側に、柱状部53’が形成されている。加えて、図10に示した配向膜16に対するラビング方向550’についても、柱状部520’を基準としてラビング方向550’の下流側が大きく遮光膜11aで覆われるように規定されており、更に柱状部520’を基準とするラビング方向550’の下流側には、青のカラーフィルタ部分RB’が位置するように、ラビング方向550’とカラーフィルタ500との相対的な位置関係が規定されている。その他の構成及び動作については、図1から図9を参照して説明した第1実施形態の場合と同様である。
【0101】
尚、第2実施形態では、遮光膜11aを、柱状部520’の存在するTFTアレイ基板10’側に形成しているが、第2実施形態においても、第1実施形態の場合と同様に遮光膜11a代えて又は加えて、対向基板20’側に遮光膜23を形成してもよい。
【0102】
(電子機器)
次に、上述した各実施形態に係る半透過反射型の電気光学装置を電子機器に用いた例について図12から図14を参照して説明する。
【0103】
先ず、上述した電気光学装置を、モバイル型コンピュータの表示部に適用した例について説明する。図12は、この構成を示す斜視図である。図12において、コンピュータ1200は、キーボード1202を備えた本体部1204と、表示部として用いられる表示装置1005とを備えている。
【0104】
次に、上述した電気光学装置を、携帯電話の表示部に適用した例について説明する。図13は、この構成を示す斜視図である。図13において、携帯電話1250は、複数の操作ボタン1252のほか、受話口、送話口とともに、上述した電気光学装置を表示装置1005として備えるものである。
【0105】
次に、上述した電気光学装置を、ファインダに用いたデジタルスチルカメラについて説明する。図14は、この構成を背面から示す斜視図である。デジタルスチルカメラ1300におけるケース1302の背面には、上述した電気光学装置が表示装置1005として設けられ、ケース1302の前面に設けられたCCD1304による撮像信号に基づいて、表示を行うようになっている。即ち、表示装置1005は、被写体を表示するファインダとして機能することになる。
【0106】
なお、電子機器としては、これらの他、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーションシステム、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。
【0107】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴なう電気光学装置及び電子機器もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電気光学装置の平面図である。
【図2】図1のH−H’断面図である。
【図3】実施形態に係る対向基板の部分平面図である。
【図4】図3のK−K’断面図である。
【図5】図3の部分拡大図である。
【図6】実施形態に係るTFTアレイ基板上に構成される配線、電子素子等の等価回路図である。
【図7】実施形態に係るTFTアレイ基板の部分平面図である。
【図8】図7の部分拡大図である。
【図9】図7に示したJJ’線に沿って切断したときの電気光学装置の断面図である。
【図10】実施形態に係るTFTアレイ基板の部分平面図である。
【図11】図10に示したLL’線に沿って切断したときの電気光学装置の断面図である。
【図12】実施形態に係る電気光学装置を適用した電子機器の一例たるモバイル型コンピュータを示す斜視図である。
【図13】実施形態に係る電気光学装置を適用した電子機器の他の例たる携帯電話を示す斜視図である。
【図14】実施形態に係る電気光学装置を適用した電子機器の他の例たるデジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
9a…画素電極
10…TFTアレイ基板
20…対向基板
21…透明電極
50…液晶層
201…第1透明基板
202…第2透明基板
500…カラーフィルタ
510…段差形成膜
520、520’…柱状部
550、550’…ラビング方向[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an electro-optical device such as a transflective liquid crystal device and an electronic apparatus including such an electro-optical device.
[0002]
[Background Art]
In general, this type of electro-optical device is, for example, in the case of an active matrix driving method by driving a thin film transistor (hereinafter, appropriately referred to as a TFT (Thin Film Transistor)), a large number of pixel electrodes, TFTs for controlling switching thereof, and TFTs connected thereto. The device includes an element array substrate provided with wiring such as data lines and scanning lines for supplying image signals and scanning signals, and a counter substrate provided with a counter electrode, a color filter, and the like which are disposed to face the device array substrate. During the operation, a driving voltage is generated between the pixel electrode and the counter electrode for each pixel. With this drive voltage, each electro-optical material portion is driven on a pixel-by-pixel basis, for example, by changing the alignment state of liquid crystal to perform a display operation.
[0003]
Therefore, it is necessary to accurately control the distance between the two substrates that defines the layer thickness of the electro-optical material layer (hereinafter, appropriately referred to as “substrate gap” or simply “gap”) in order to perform a display operation accurately. It is. For this reason, in a relatively large liquid crystal display device having a diagonal size of several inches to tens of inches, for example, a bead-like or fiber-like gap material having a predetermined particle size is scattered in the liquid crystal to control the gap between the substrates. Alternatively, in a small-sized liquid crystal display device having a diagonal size of several inches or less, for example, a gap between the substrates is controlled by mixing a bead-like or fiber-like gap material having a predetermined particle diameter into a sealing material for bonding the two substrates. General.
[0004]
Further, as disclosed in JP-A-4-240622, JP-A-2000-19527, JP-A-2001-305552, and the like, a minute surface having a predetermined height is provided on the surface of an element array substrate or a counter substrate. A technique has been developed in which a large number of shell-shaped or columnar spacers are formed and the gap between the substrates is thereby controlled.
[0005]
On the other hand, this type of electro-optical device performs reflective display using external light in a bright place, and performs transmissive display using a built-in light source or light source light emitted from a backlight in a dark place. There has been developed a transflective electro-optical device capable of switching the display. In the case of such a transflective electro-optical device, external light passes through the electro-optical material layer twice during reflective display, whereas light source light passes through the electro-optical material layer only once during transmissive display. Do not pass. Here, in order to properly perform both types of display, it is preferable that the polarization characteristics in the electro-optical material layer are uniform, and therefore, the total thickness of the electro-optical material layer through which light for display passes is transmitted. A technique has been proposed for aligning the display and the reflection display. Specifically, in the reflective display region and the transmissive display region, the thickness of the electro-optical material layer in the former, that is, the gap between the substrates, is set to about half of that in the latter.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the above-described conventional technique of controlling the gap between substrates using a bead-like or fiber-like gap material, a region for each pixel is divided into a region for reflective display and a region for transmissive display, It is technically difficult to define different gaps between the substrates.
[0007]
Furthermore, even with the above-described conventional technique of controlling the gap between the substrates using the columnar or columnar spacers, the substrate for the reflective display and the region for the transmissive display in which each pixel region is bisected also have different substrates. It is difficult to define the gap. More specifically, in addition to the difficulties of forming spacers of two different heights, the rubbing treatment of the alignment film formed thereon is performed when spacers of two different heights are present. It is technically difficult to perform the process without causing the alignment unevenness. In particular, for a higher shell-column or column-shaped spacer having a larger inter-substrate gap, for example, a height of about 4 μm to 10 μm, a considerable amount of rubbing failure occurs depending on the height. As a result, malfunction of the electro-optical material such as poor alignment of the liquid crystal occurs. Therefore, it is difficult to display a high-quality image. Alternatively, it is necessary to cover an area where such an operation failure occurs in each pixel with a light-shielding film, which causes a technical problem that a display image becomes dark.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and has reduced the operation failure of an electro-optical material such as, for example, poor alignment of a liquid crystal, and has a high-quality and bright image in both transmissive display and reflective display. It is an object to provide a transflective electro-optical device capable of displaying and an electronic apparatus including such an electro-optical device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an electro-optical device according to the present invention includes an electro-optical material layer sandwiched between a pair of first and second substrates, and the electro-optical device includes an electro-optical material layer in an image display area where the electro-optical material layer is disposed. A plurality of transflective display electrodes each having a transmissive display area and a reflective display area on two substrates, and at least one of a wiring and an electronic element for supplying an image signal to the display electrodes And the first and second substrates are erected on one of the first and second substrates in the image display area on the surface facing the electro-optical material layer. A columnar portion defining a gap between the first and second substrates, and a surface of at least one of the first and second substrates facing the electro-optical material layer is convex to a predetermined region including the reflective display region. Shaped step is formed And, the columnar portion is disposed at a position facing the stepped portion.
[0010]
According to the electro-optical device of the present invention, a plurality of transflective display electrodes are provided on the second substrate formed of, for example, an element array substrate. Such a display electrode may be a pixel electrode divided and formed for each pixel, or may be a stripe electrode or a segment electrode. In particular, each display electrode has an area for transmissive display and an area for reflective display. For example, each display electrode is made of a transparent conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide) in a transmissive display region occupying one half or the center half of each pixel. In the reflective display region, a reflective film such as an Al (aluminum) film is laminated on the transparent conductive film, or such a reflective film is used alone. At the time of operation of the electro-optical device, an image signal is supplied to such a display electrode from a wiring such as a data line or an electronic element such as a TFT or a TFD, for example, by active matrix driving, passive matrix driving, segment driving, or the like. For example, in a bright place, reflective display can be performed using external light from the side opposite to the electro-optical material layer on the first substrate, and in a dark place, light source light from the side opposite to the electro-optical material layer on the second substrate can be used. Is used to enable transmissive display.
[0011]
Here, on either one of the first and second substrates in the image display area, a columnar portion is provided upright on the surface facing the electro-optical material layer. That is, the columnar portion defines a gap between the first and second substrates as a gap material. Such a columnar portion may be, for example, an island shape such as a cylindrical shape, a prismatic shape, a truncated cone shape, a truncated pyramid shape, or a cross shape or a longitudinal shape slightly extending along the wiring. On at least one of the first and second substrates, the surface facing the electro-optical material layer is provided with a convex step in a predetermined area including a reflective display area. In this case, preferably, the convex step portion is formed not only in the reflective display region, but also in each of the pixels on which wiring and electronic elements are formed, other than the opening region of each pixel through which light that actually contributes to display is transmitted or reflected. , That is, a region that is a gap between the opening regions of the respective pixels, and the columnar portion is disposed at a position facing the convex step portion in the non-opening region of each pixel. In any case, the columnar portion is disposed at a position facing the convex step portion. Therefore, by adjusting the height of the convex step portion and the height of the columnar portion as the gap material, the layer thickness of the electro-optical material layer in the area for transmissive display is reduced. The thickness can be made thicker than that in the case of, for example, about twice. That is, the gap between the substrates can be narrowed in the area for the reflective display, and the gap between the substrates can be widened in the area for the transmissive display.
[0012]
In particular, such a columnar portion is disposed at a position facing the convex step portion, that is, so as to define a narrower inter-substrate gap, and is relatively positioned corresponding to a wider inter-substrate gap. It is not provided on the surface of the concave first or second substrate. At this time, if the pixel pitch is, for example, about several μm to several tens μm, or about several hundred μm to less than several thousand μm, the gap defining the wide inter-substrate gap corresponding to the area for transmissive display in this way. The gap between the two types of substrates can be stably defined without providing any material. Moreover, if the columnar portion has such a relatively low height, after forming the columnar portion during the manufacturing process of the electro-optical device, when the alignment film is applied and further rubbed, Compared with the case where the columnar portion having a relatively high height is formed, the region where the rubbing failure occurs, which spreads downstream in the rubbing direction with respect to the columnar portion, can be reduced.
[0013]
As a result, the polarization characteristics of the electro-optical material layer can be made uniform between the reflective display and the transmissive display by the two types of gaps between the substrates. In addition, in the reflective display and the transmissive display, the operation failure of the electro-optical material such as a poor alignment of the liquid crystal can be reduced, so that a high-quality image display can be finally achieved, and the operation failure of the electro-optic material is further hidden. As a result, the region where the light-shielding film is formed can be narrowed, so that a bright display can be achieved. In one aspect of the electro-optical device of the present invention, the electro-optical device further includes a transparent step-forming film for forming the step at least partially on one of the first and second substrates.
[0014]
According to this aspect, the step can be relatively easily formed on one of the first and second substrates due to the presence of the transparent step forming film such as a silicon oxide film, and the height of the step can be relatively controlled. It can be done easily and with high precision.
[0015]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the step portion extends in a predetermined direction across the plurality of display electrodes as viewed in plan.
[0016]
According to this aspect, the step portion is formed in a band shape in a direction along the arrangement of the display electrodes or in the direction along the wiring such as the scanning line or the data line, for example, across the plurality of display electrodes in plan view. Since it is extended, it can be formed more easily than divided and formed for each pixel, and dimensional control and height control in its planar pattern can be performed with high precision.
[0017]
However, such a step portion may be formed separately for each pixel.
[0018]
In another aspect of the electro-optical device according to the invention, the step portion is formed on the first substrate, and the columnar portion is formed on the first substrate.
[0019]
According to this aspect, since both the step portion and the columnar portion may be formed on the first substrate side, which is the opposite substrate, for example, the production on the second substrate side which is an element array substrate and is relatively difficult to produce These steps and columns can be formed separately from the process. Therefore, manufacturing becomes easy as a whole.
[0020]
Alternatively, in another aspect of the electro-optical device of the present invention, the step portion is formed on the second substrate, and the columnar portion is formed on the first substrate.
[0021]
According to this aspect, for example, the columnar portion may be formed on the first substrate side, which is the opposite substrate, so that it is separated from the manufacturing process on the second substrate side, which is an element array substrate and is relatively difficult to manufacture. And columnar portions can be formed. Further, by providing the step portion on the second substrate side, it is possible to form the step portion at least partially using the presence of the wiring, the electronic element, and the like that constitute the second substrate.
[0022]
However, conversely, the step portion may be formed on the first substrate and the columnar portion may be formed on the second substrate, or both the step portion and the columnar portion may be formed on the second substrate. .
[0023]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the columnar portion is disposed at a position facing the step portion in a region outside the reflective display region in the predetermined region.
[0024]
According to this aspect, since the columnar portion is arranged in a region outside the region for reflective display, for example, the non-opening region of each pixel, the presence of the columnar portion hinders the reflective display. Can be prevented beforehand. In this case, the step portion may be extended from the reflective display area in the opening area of each pixel to the non-opening area of each pixel when viewed in plan.
[0025]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, at least one of the wiring and the electronic element is planarly arranged in a lattice shape or a stripe shape, and the columnar portion is located at a position facing the step portion, and It is arranged at a position facing at least one of the wiring and the electronic element.
[0026]
According to this aspect, since the columnar portion is arranged in the lattice-shaped non-opening region serving as a gap between the pixels in which the wiring and the electronic element are formed, the presence of the columnar portion hinders the reflective display. Can be prevented beforehand, and a situation in which the aperture region of each pixel is narrowed by the presence of the columnar portion can be avoided.
[0027]
In another aspect of the electro-optical device according to the invention, at least a part of the step portion is formed by the presence of at least one of the wiring and the electronic element.
[0028]
According to this aspect, the step portion is formed at least partially using the presence of various wirings such as data lines, scanning lines, and capacitance lines, and various elements such as TFTs and TFDs, so that the step portion is formed. For this reason, the laminated structure on the substrate and the manufacturing process can be simplified as compared with the case where a dedicated film or a dedicated process is used.
[0029]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, at least one of the first and second substrates further includes a color filter facing the display electrode, and the color filter has a color for the transmissive display. Are different from each other so that the chromaticity range in the region is wider than the chromaticity range in the reflective display region.
[0030]
According to this aspect, the color of the color filter is such that the chromaticity region in the transmissive display region in which the light source light passes through the color filter only once and the reflective display region in which the external light passes through the color filter twice back and forth. Since the chromaticity range is wider than the chromaticity range of, it is possible to display an appropriate color in both the transmissive display and the reflective display.
[0031]
In this aspect of the color filter, the color filter may be configured such that a color material film portion in the transmissive display region is thicker than a color material film portion in the reflective display region. .
[0032]
According to this structure, by changing the thickness of the color material film, the color filter in which the chromaticity range in the area for transmissive display is wider than the chromaticity range in the area for reflective display is made relatively easy. Can be constructed. For example, if the thickness of the color material film in the transmissive display area is about twice that in the reflective display area, an appropriate color can be displayed in both the transmissive display and the reflective display.
[0033]
However, the color filter may be configured such that the color material density in the color material film in the transmissive display area is higher than the color material density in the color material film in the reflective display area.
[0034]
Further, in the aspect according to the color filter, the color filter may be provided on the first substrate.
[0035]
According to this structure, for example, a color filter may be formed on the first substrate, which is the opposite substrate, so that it is separated from the manufacturing process on the second substrate, which is an element array substrate and is relatively difficult to manufacture. Thus, a color filter can be formed.
[0036]
However, the color filter may be formed on the second substrate.
[0037]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the first and second substrates are coated and rubbed on the surface facing the electro-optical material layer on the substrate on which the stepped portion is formed. An alignment film is further provided, and the step portion extends toward the downstream side in the rubbing direction of the alignment film with respect to the columnar portion in plan view.
[0038]
According to this aspect, the convex step portion extends toward the downstream side in the rubbing direction in which rubbing failure is highly likely to occur due to the presence of the columnar portion. Therefore, compared with the case where such a step portion does not extend, it is possible to reduce rubbing defects near the columnar portion whose height is relatively reduced.
[0039]
In the aspect according to the alignment film, at least one of the first and second substrates further includes a light-shielding film that covers at least one of the wiring and the electronic element and covers a gap between the display electrodes, and the rubbing direction. May be configured to extend along the direction in which the light-shielding film extends.
[0040]
With this configuration, the light-shielding film extends toward the downstream side in the rubbing direction in which the possibility of rubbing failure due to the presence of the columnar portion is high. Therefore, as compared with the case where such a light-shielding film is not present, an operation failure of the electro-optical material such as, for example, a liquid crystal alignment defect near the columnar portion can be more efficiently hidden by the light-shielding film. Conversely, the area to be shielded by the light-shielding film can be reduced, and thereby the opening area of each pixel can be relatively increased without deteriorating the image quality.
[0041]
In another aspect of the electro-optical device of the present invention, the first and second substrates are coated and rubbed on the surface facing the electro-optical material layer on the substrate on which the stepped portion is formed. An alignment film is provided, at least one of the first and second substrates is provided with a color filter facing the display electrode, and the color filter is provided on the downstream side in the rubbing direction with respect to the columnar portion in plan view. The relative positional relationship between the color filter and the columnar portion is defined so that the blue portion of the color filter is located.
[0042]
According to this aspect, an operation failure of the electro-optical material such as a liquid crystal alignment failure occurs on the downstream side in the rubbing direction with respect to the columnar portion, but the influence of the operation failure constitutes a color filter. Among the colors, there is a blue portion that has the least effect on human vision. Therefore, visually, the adverse effect due to the presence of the columnar portion can be reduced. As a result, the width of the light shielding film that hides the vicinity of the columnar portion can be reduced, and a bright image display can be performed while maintaining image quality.
[0043]
In another aspect of the electro-optical device according to the aspect of the invention, the display electrode includes a pixel electrode, and at least one of the wiring and the electronic element includes a switching element for controlling switching of the pixel electrode, and a switching element. A data line for supplying an image signal to the pixel electrode via the pixel electrode; and a scanning line for driving the switching element.
[0044]
According to this aspect, for a switching element such as a TFT, an image signal is supplied to its source by a data line while a scanning signal is supplied to its gate by a scanning line, thereby driving the electro-optical device in an active matrix drive. It becomes possible.
[0045]
An electronic apparatus of the present invention includes the above-described electro-optical device (including various aspects thereof) of the present invention in order to solve the above-described problems.
[0046]
According to the electronic apparatus of the present invention, since the above-described electro-optical device of the present invention is provided, the gap between the substrates is controlled with high accuracy. Therefore, for both the transmissive display and the reflective display, the liquid crystal television, the mobile phone, the electronic organizer, the word processor, the view finder type or the monitor direct-view type video tape recorder, the workstation, the video phone, and the POS are excellent in display quality. Various electronic devices such as a terminal, a touch panel, and a projection display device can be realized.
[0047]
The operation and other advantages of the present invention will become more apparent from the embodiments explained below.
[0048]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the electro-optical device of the present invention is applied to a transflective liquid crystal device.
[0049]
(1st Embodiment)
First, the overall configuration of the electro-optical device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, as an example of the electro-optical device, a transflective liquid crystal device having a backlight and a driving circuit built-in TFT active matrix driving method is taken as an example.
[0050]
FIG. 1 is a plan view of a TFT array substrate together with components formed thereon viewed from a counter substrate side, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line HH ′ of FIG.
[0051]
1 and 2, in the electro-optical device according to the present embodiment, a
[0052]
The sealing
[0053]
In the present embodiment, in particular, a large number of
[0054]
A light-shielding frame light-shielding
[0055]
In a region extending around the image display region, a data
[0056]
In FIG. 2, the
[0057]
The
[0058]
The
[0059]
On the
[0060]
Next, the
[0061]
As shown in FIGS. 3 to 5, the opposing
[0062]
The light-shielding
[0063]
The
[0064]
More specifically, in the
[0065]
The
[0066]
The color filters 500 are arranged in a stripe pattern in FIG. 3, but may be arranged in a delta pattern, a mosaic pattern, a triangle pattern, or the like.
[0067]
The
[0068]
Of the regions in each pixel, the region present on the step portion or the bank portion which is relatively convex due to the formation of the stripe-shaped
[0069]
The
[0070]
The
[0071]
The
[0072]
As shown in FIG. 5, during the rubbing process, a
[0073]
Accordingly, as shown as a rubbing
[0074]
In addition, in the present embodiment, particularly, the rubbing
[0075]
Next, the
[0076]
In FIG. 6, a plurality of pixels formed in a matrix and constituting an image display area of the electro-optical device according to the present embodiment are each provided with a
[0077]
Next, as shown in FIGS. 7 and 8,
[0078]
As shown in an enlarged manner in FIG. 8, the
[0079]
As shown in FIGS. 7 to 9, the
[0080]
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, in particular, the area of the pixel corresponding to the
[0081]
As shown in FIGS. 8 and 9, a
[0082]
On the
[0083]
A
[0084]
In FIG. 9, the
[0085]
The
[0086]
A first
[0087]
A
[0088]
On the second
[0089]
On the upper side of the
[0090]
In FIG. 9, the
[0091]
Next, the operation of the transflective electro-optical device configured as described above will be described with reference to FIG.
[0092]
First, the reflection display will be described.
[0093]
In this case, in FIG. 2, when external light enters from the side of the polarizing plate 207 (that is, the upper side in FIG. 2), the
[0094]
Next, the transmissive display will be described.
[0095]
In this case, in FIG. 2, when light from the
[0096]
As a result, according to the first embodiment, the polarization characteristics of the
[0097]
In FIG. 2, for convenience of explanation, a retardation plate and a polarizing plate are disposed one by one on the outer surface side of the
[0098]
(2nd Embodiment)
Next, the configuration and operation of the electro-optical device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 10 is a partial plan view of the TFT array substrate, and FIG. 11 is a cross-sectional view of the electro-optical device when cut along the line LL ′ shown in FIG. 10 and 11, the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. In FIG. 11, the scale of each layer and each member is different so that each layer and each member have a size that can be recognized in the drawing.
[0099]
In the first embodiment, both the step forming film and the columnar portion are formed on the counter substrate side. In the second embodiment, however, the step forming film is formed on the counter substrate side and the TFT array substrate is formed. A columnar portion is formed.
[0100]
That is, as shown in FIGS. 10 and 11, the light-shielding
[0101]
In the second embodiment, the light-shielding
[0102]
(Electronics)
Next, an example in which the transflective electro-optical device according to each of the above-described embodiments is used in an electronic device will be described with reference to FIGS.
[0103]
First, an example in which the above-described electro-optical device is applied to a display unit of a mobile computer will be described. FIG. 12 is a perspective view showing this configuration. 12, a
[0104]
Next, an example in which the above-described electro-optical device is applied to a display unit of a mobile phone will be described. FIG. 13 is a perspective view showing this configuration. In FIG. 13, a
[0105]
Next, a digital still camera using the above-described electro-optical device for a finder will be described. FIG. 14 is a perspective view showing this configuration from the back. The electro-optical device described above is provided as a
[0106]
In addition, as the electronic devices, in addition to these, a liquid crystal television, a viewfinder type, a video tape recorder of a monitor direct view type, a car navigation system, a pager, an electronic notebook, a calculator, a word processor, a workstation, a videophone, a POS terminal, a touch panel And the like.
[0107]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or the idea of the invention which can be read from the claims and the entire specification, and the electro-optic with such changes The device and the electronic device are also included in the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an electro-optical device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line HH ′ of FIG. 1;
FIG. 3 is a partial plan view of a counter substrate according to the embodiment.
FIG. 4 is a sectional view taken along line KK ′ of FIG. 3;
FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 3;
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of wiring, electronic elements, and the like configured on a TFT array substrate according to the embodiment.
FIG. 7 is a partial plan view of the TFT array substrate according to the embodiment.
FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. 7;
9 is a cross-sectional view of the electro-optical device when cut along a line JJ ′ shown in FIG.
FIG. 10 is a partial plan view of the TFT array substrate according to the embodiment.
11 is a cross-sectional view of the electro-optical device when cut along the line LL ′ shown in FIG.
FIG. 12 is a perspective view showing a mobile computer as an example of an electronic apparatus to which the electro-optical device according to the embodiment is applied.
FIG. 13 is a perspective view showing a mobile phone as another example of the electronic apparatus to which the electro-optical device according to the embodiment is applied.
FIG. 14 is a perspective view illustrating a configuration of a digital still camera as another example of the electronic apparatus to which the electro-optical device according to the embodiment is applied.
[Explanation of symbols]
9a: Pixel electrode
10 ... TFT array substrate
20: Counter substrate
21 ... Transparent electrode
50 ... Liquid crystal layer
201: first transparent substrate
202: second transparent substrate
500 ... Color filter
510: Step forming film
520, 520 '... columnar part
550, 550 '... rubbing direction
Claims (16)
前記電気光学物質層が配置された画像表示領域における前記第2基板上に、透過表示用の領域及び反射表示用の領域を夫々有する複数の半透過反射型の表示用電極と、該表示用電極に画像信号を供給するための配線及び電子素子の少なくとも一方とを備えており、
前記画像表示領域における前記第1及び第2基板のいずれか一方上に、前記電気光学物質層に面する側の表面に立設されていると共に前記第1及び第2基板間のギャップを規定する柱状部を備えており、
前記第1及び第2基板の少なくとも一方における前記電気光学物質層に対向する側の表面には、前記反射表示用の領域を含む所定領域に凸状の段差部が形成されており、
前記柱状部は、前記段差部に対向する位置に配置されていることを特徴とする電気光学装置。An electro-optic material layer is sandwiched between the pair of first and second substrates,
A plurality of transflective display electrodes each having an area for transmissive display and an area for reflective display on the second substrate in the image display area where the electro-optical material layer is arranged; and the display electrode. Having at least one of a wiring and an electronic element for supplying an image signal to the
On the one of the first and second substrates in the image display area, the electro-optical material layer is erected on the surface facing the electro-optical material layer and defines a gap between the first and second substrates. It has a columnar part,
On at least one of the first and second substrates, a surface of the surface facing the electro-optical material layer is formed with a convex step in a predetermined region including the reflective display region,
The electro-optical device according to claim 1, wherein the columnar portion is disposed at a position facing the step portion.
前記柱状部は、前記第1基板に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気光学装置。The step portion is formed on the first substrate,
4. The electro-optical device according to claim 1, wherein the columnar portion is formed on the first substrate. 5.
前記柱状部は、前記第1基板に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気光学装置。The step portion is formed on the second substrate,
4. The electro-optical device according to claim 1, wherein the columnar portion is formed on the first substrate. 5.
前記柱状部は、前記段差部に対向する位置であって前記配線及び電子素子の少なくとも一方に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の電気光学装置。At least one of the wiring and the electronic element is arranged in a plane in a lattice shape or a stripe shape,
7. The column according to claim 1, wherein the columnar portion is arranged at a position facing the step portion and at least one of the wiring and the electronic element. 8. Electro-optical device.
前記カラーフィルタの色は、前記透過表示用の領域における色度域が前記反射表示用の領域における色度域より広くなるように、相異なっていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の電気光学装置。At least one of the first and second substrates further includes a color filter facing the display electrode,
9. The color filter according to claim 1, wherein the colors of the color filters are different from each other such that a chromaticity range in the transmissive display region is wider than a chromaticity range in the reflective display region. The electro-optical device according to claim 1.
平面的に見て前記柱状部を基準として前記配向膜のラビング方向の下流側に向かって、前記段差部が延在していることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の電気光学装置。On the one of the first and second substrates on which the step portion is formed, further comprising an alignment film applied and rubbed on a surface facing the electro-optical material layer,
The step portion extends toward the downstream side in the rubbing direction of the alignment film with respect to the columnar portion when viewed in a plan view, the step portion extending as described in any one of claims 1 to 11. Electro-optical device.
前記ラビング方向は、前記遮光膜の延びる方向に沿っていることを特徴とする請求項12に記載の電気光学装置。At least one of the first and second substrates further includes a light-shielding film that covers at least one of the wiring and the electronic element and covers a gap between the display electrodes.
The electro-optical device according to claim 12, wherein the rubbing direction is along a direction in which the light shielding film extends.
前記第1及び第2基板の少なくとも一方に、前記表示用電極に対向するカラーフィルタを備え、
平面的に見て前記柱状部を基準としての前記ラビング方向の下流側には前記カラーフィルタのうち青色部分が位置するように、前記カラーフィルタ及び前記柱状部の相対的位置関係が規定されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の電気光学装置。An alignment film applied and rubbed on a surface facing the electro-optical material layer on the one of the first and second substrates on which the stepped portion is formed,
A color filter facing the display electrode on at least one of the first and second substrates;
The relative positional relationship between the color filter and the columnar portion is defined such that the blue portion of the color filter is located on the downstream side in the rubbing direction with respect to the columnar portion when viewed in plan. The electro-optical device according to any one of claims 1 to 8, wherein:
前記配線及び電子素子の少なくとも一方は、前記画素電極をスイッチング制御するためのスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して画像信号を前記画素電極に供給するためのデータ線と、前記スイッチング素子を駆動するための走査線とを含むことを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の電気光学装置。The display electrode includes a pixel electrode,
At least one of the wiring and the electronic element drives a switching element for controlling switching of the pixel electrode, a data line for supplying an image signal to the pixel electrode via the switching element, and the switching element. The electro-optical device according to any one of claims 1 to 14, further comprising a scanning line.
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