JP2006276858A

JP2006276858A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2006276858A
Application number: JP2006082784A
Authority: JP
Inventors: Nanshaku Ro; 盧　南　錫; Young-Chol Yang; 梁　英　▲チョル▼; Munshaku Ko; 洪　▲ムン▼　杓
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2006-10-12
Also published as: CN1837913A; TW200634380A; KR20060102968A; US20060215089A1

Abstract

【課題】画素の光反射率を高く維持したまま、画素の開口率を更に向上させ得る半透過型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による液晶表示装置では、画素電極（190）の下地に半透過膜（186）が形成されている。半透過膜（186）はレンズ膜（188）と複数の光反射素子（189）とを含む。画素電極（190）から半透過膜（186）に入射した光はレンズ膜（188）の表面で屈折して光反射素子（189）に集中し、光反射素子（189）で入射方向に反射される。一方、ＴＦＴパネル（100）の基板（110）を透過して半透過膜（186）に入射した光は、光反射素子（189）により反射されることなく、レンズ膜（188）をそのまま透過する。
【選択図】図４

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、半透過型液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は現在最も広く使用されている平板表示装置の一つである。液晶表示装置に含まれている表示パネルは、画素電極と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とが形成されているＴＦＴパネル、共通電極が形成されている共通電極パネル、及びそれら二枚のパネル間に挟まれている液晶層を含む。画素電極と共通電極との間に電圧が印加されるとき、液晶層では電界が生じ、液晶層に含まれている液晶分子の方向を変化させる。それにより、液晶層を透過する光の偏光方向が画素ごとに制御され、各画素の光透過率が調節される。こうして、映像が表示パネルに再現される。

液晶表示装置は、透過型、反射型、及び半透過型に大別される。透過型液晶表示装置は、表示パネルの背面に配置された照明部（バックライト）を利用する。反射型液晶表示装置は、表示パネルの前面を照らす外部の光源、特に自然光を利用する。半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置の構造と反射型液晶表示装置の構造とを結合させた構造を持つ。外部の光が弱く暗い所（例えば屋内）では、半透過型液晶表示装置が透過モードで動作し、内蔵の照明部を利用して画像を表示する。一方、高照度の環境下（例えば屋外）では、半透過型液晶表示装置が反射モードで動作し、外部の光を表示パネルで反射して画像を表示する。半透過型液晶表示装置では、各画素が透過領域と反射領域とに分けられている。透過領域は透明な部材から構成されているので入射光を透過させる。透過モードではその透過光の強度が画素の輝度を決める。一方、反射領域は光反射率の高い金属層で覆われているので入射光を反射する。反射モードではその反射光の強度が画素の輝度を決める。

半透過型液晶表示装置が透過モードで動作しているとき、各画素では反射領域がバックライトからの光を遮蔽する。従って、透過モードでの画素の開口率を更に向上させるには、反射領域を更に縮小することが望ましい一方、反射領域が大きいほど画素の光反射率が高いので、反射モードでの表示パネルの視認性を更に向上させるには、反射領域を更に拡大することが望ましい。このように、従来の半透過型液晶表示装置では、透過モードで望ましい反射領域の大きさと反射モードで望ましい反射領域の大きさとがトレードオフの関係にあった。その結果、透過モードでの画素の開口率の更なる向上と、反射モードでの表示パネルの視認性の更なる向上とは、両立が困難であった。
本発明の目的は、画素の光反射率を高く維持したまま、画素の開口率を更に向上させ得る半透過型液晶表示装置、を提供することである。

本発明による液晶表示装置は、
基板、
基板の上に形成された信号線、
基板の上に形成され、信号線に接続されているスイッチング素子、
基板、又はスイッチング素子を覆う絶縁膜、
光反射素子、及び、所定の方向から入射された光を屈折させて光反射素子に集めるレンズ膜、を含み、上記の絶縁膜の上に形成されている半透過膜、並びに、
半透過膜の上に形成され、上記のスイッチング素子に接続されている画素電極、を備える。

本発明による上記の液晶表示装置では好ましくは、光反射素子がレンズ膜の内部に形成されている。光反射素子は好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、又は銀合金の少なくともいずれかを含む。光反射素子の形状は好ましくは、球または楕円体である。好ましくは、光反射素子を含む半透過膜の領域内に画素電極の全体が配置されている。更に好ましくは、その領域内では光反射素子が不均一に分布している。その他に、その領域内で光反射素子が均一に分布していても良い。

本発明による上記の液晶表示装置では好ましくは、所定の方向に突出し、光反射素子に対応づけられている突出部、をレンズ膜が含む。更に好ましくは、レンズ膜の突出部の焦点が光反射素子に合っている。レンズ膜の突出部は好ましくは、凸形状である。更に好ましくは、レンズ膜の突出部の形状が実質的に半球である。その他に、レンズ膜の突出部の形状が、実質的に楕円体であっても、実質的に多面体であっても良い。好ましくは、レンズ膜の突出部を含む半透過膜の領域内に画素電極の全体が配置されている。レンズ膜の突出部の大きさは好ましくは、0.1μm乃至100μmの範囲に収まっている。そのとき、好ましくは、レンズ膜の突出部が光反射素子より２倍以上大きい。更に好ましくは、レンズ膜の各突出部の大きさが上記の範囲の中で不均一に分布している。

本発明による上記の液晶表示装置では好ましくは、レンズ膜の上に形成され、レンズ膜の突出部の形状と実質的に同一の形状を持つコーティング膜、を半透過膜がさらに含む。好ましくは、レンズ膜の突出部とコーティング膜との結合部分の焦点が光反射素子に合っている。

本発明による上記の液晶表示装置では、所定の方向（好ましくは表示パネルの前方）から半透過膜に入射した光がレンズ膜（特にその突出部）で屈折して光反射素子に集まり、更に光反射素子で入射方向に反射される。その結果、光反射素子の大きさより広い範囲で所定の方向からの光が反射される。一方、所定の方向とは逆の方向（好ましくは表示パネルの背後）から半透過膜に入射する光はそのまま直進するので、そのほとんどが光反射素子で反射されることなく、半透過膜を透過する。すなわち、半透過膜は、所定の方向からの入射光に対しては反射率が高く、逆の方向からの入射光に対しては透過率が高い。そのような半透過膜を備えることで、透過モードでは画素のほぼ全面を透過領域として活用できる一方、反射モードでは画素のほぼ全面を反射領域として活用できる。こうして、本発明による上記の液晶表示装置は従来の半透過型液晶表示装置とは異なり、画素の光反射率を高く維持したまま、画素の開口率を更に向上させ得る。

以下、添付された図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置について詳細に説明する。
本発明の一実施形態による液晶表示装置は好ましくは半透過型である。その表示パネルは、図４に示されているように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）パネル100、共通電極パネル200、及び液晶層3を有する。ＴＦＴパネル100と共通電極パネル200とは液晶層3を隔てて対向している。二つのパネル100、200間に電圧が印加されていない期間では、液晶層3に含まれている液晶分子の方向が各パネル100、200の表面に対して垂直に、又は平行に揃っている。

ＴＦＴパネル100は基板110を含む（図４参照）。基板110は透明な絶縁物であり、好ましくはガラスである。基板110の背面（図４では下側の表面）には第１偏光子12が備えられている。第１偏光子12に入射する光のうち、第１偏光子12の透過軸と同じ方向の偏光成分のみが第１偏光子12を透過可能である。

基板110の前面（図４では上側の表面）の上には、複数のゲート線121とそれと同数の維持電極線131とが形成されている。ゲート線121はＴＦＴパネル100の横方向に延びている（図１参照）。ＴＦＴパネル100の縦方向では、複数のゲート線121が互いに分離され、等間隔に配置されている。各ゲート線121は、複数のゲート電極124を含む。複数のゲート電極124はＴＦＴパネル100の横方向で等間隔に配置されている。各ゲート電極124はＴＦＴパネル100の縦方向に拡がっている。各ゲート線121の一端には面積の広い端部129が形成されている（図１、３、５(a)参照）。端部129は、他の層または外部装置（特にゲート駆動回路）に接続されている。ゲート線121は端部129を通してゲート駆動回路からゲート信号を伝達する。尚、ゲート駆動回路がＴＦＴパネル100に集積化されている場合、端部129が設けられることなく、ゲート線121がゲート駆動回路に直結されていても良い。維持電極線131はＴＦＴパネル100の横方向に延びている（図１参照）。各維持電極線131はゲート線121の一つの近傍に配置されている。維持電極線131は更に、複数の維持電極の対133a、133bを含む。維持電極の各対133a、133bはゲート電極124の近傍からゲート電極124とは逆方向に延びている。維持電極線131に対しては所定の電圧（好ましくは共通電圧）が印加される。

ゲート線121と維持電極線131とはそれぞれ導電膜である（図４参照）。その導電膜は好ましくは、アルミニウム系金属（アルミニウム（Al）やアルミニウム合金等）、銀系金属（銀（Ag）や銀合金等）、銅系金属（銅（Cu）や銅合金等）、モリブデン系金属（モリブデン（Mo）やモリブデン合金等）、クロム（Cr）、タンタル（Ta）、又はチタニウム（Ti）から成る。ゲート線121と維持電極線131とは更に、物理的な性質の異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多層構造であっても良い。その場合、好ましくは、二つの導電膜の一方が比抵抗の低い金属（例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、又は銅系金属）から成り、ゲート線121と維持電極線131とのそれぞれで信号遅延や電圧降下を低減させる。更に好ましくは、二つの導電膜の他方が、特にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）に対する接触特性の優れた物質（例えば、モリブデン系金属、クロム、チタニウム、タンタル）から成る。そのような二つの導電膜の組み合わせは好ましくは、クロム製の下部膜とアルミニウム（合金）製の上部膜との組み合わせ、又は、アルミニウム（合金）製の下部膜とモリブデン（合金）製の上部膜との組み合わせである。クロム製の下部膜とアルミニウム（合金）製の上部膜とでゲート線121が形成された場合、ゲート線121の端部129では上部膜の一部が除去されて下部膜が露出している。ゲート線121と維持電極線131とはその他に、単層構造、又は三層以上の多層構造であっても良い。ゲート線121と維持電極線131との各側面は好ましくは、基板110の表面に対して傾斜している。その傾斜角は好ましくは約30°〜80°である。

ゲート線121、維持電極線131、及びそれらの近傍の基板110の表面は、ゲート絶縁膜140で覆われている（図４参照）。ゲート絶縁膜140は好ましくは、窒化ケイ素（SiNx）から成る。ゲート絶縁膜140の上には複数の線状半導体151が形成されている（図１、３、４参照）。線状半導体151は好ましくは、水素化非晶質シリコン（a−Si：H）または多結晶シリコンから成る。各線状半導体151は維持電極の各対133a、133bの間に配置され、ＴＦＴパネル100の縦方向に延びている（図１参照）。各線状半導体151はゲート線121との交差点ごとに突出部154を含む。各突出部154はＴＦＴパネル100の横方向に拡がり、特にゲート電極124を覆っている（図４参照）。線状半導体151の側面は基板110の表面に対して傾斜している。その傾斜角は好ましくは30°〜80°である。

線状半導体151の上には、線状オーミック接触部材（図示せず）と島状オーミック接触部材165とが形成されている（図４参照）。各オーミック接触部材は好ましくは、シリサイドまたはｎ＋水素化非晶質シリコン（ｎ型不純物が高濃度にドーピングされている水素化非晶質シリコン）から成る。線状オーミック接触部材は線状半導体151とほぼ同じパターンである。すなわち、線状オーミック接触部材はＴＦＴパネル100の縦方向に延び、線状半導体151を覆っている。線状オーミック接触部材は更に、ゲート線121との交差点ごとに突出部163を含む（図４参照）。突出部163と島状オーミック接触部材165との対が線状半導体151の突出部154の上に配置されている。特にゲート電極124の直上では、線状オーミック接触部材の突出部163と島状オーミック接触部材165との対が所定の距離を隔てて対向し、その間から線状半導体151の突出部154の一部が露出している。線状半導体151とオーミック接触部材163、165との各側面は、基板110の表面に対して傾斜している。その傾斜角は好ましくは30°〜80°である。

線状オーミック接触部材の上（すなわち、線状半導体151の上）にはデータ線171が形成され、島状オーミック接触部材165の上にはドレイン電極175が形成されている（図１、３、４参照）。データ線171はＴＦＴパネル100の縦方向に延び、ゲート線121と維持電極線131と交差する（図１参照）。データ線171の一端には面積の広い端部179が形成されている（図１、３、５(b)参照）。データ線171は端部179を通して他の層または外部装置（特にデータ駆動回路）に接続される。データ線171は端部179を通してデータ駆動回路からデータ電圧を伝達する。データ線171は更に、ゲート線121との交差点ごとにソース電極173を含む（図１、３、４参照）。ソース電極173はＴＦＴパネル100の横方向に突出し、線状オーミック接触部材の突出部163を覆う。線状オーミック接触部材の突出部163とソース電極173とは、島状オーミック接触部材165とドレイン電極175の端部とを囲んでいる。ドレイン電極175は島状オーミック接触部材165の上から更にゲート絶縁膜140の上に延び、ゲート絶縁膜140を隔てて維持電極線131と重なっている（図１、３、４参照）。その重なり部分、すなわち拡張部177の形状は長方形または菱形であり、拡張部177の各辺が維持電極線131の辺と実質的に平行である。データ線171とドレイン電極175とは好ましくは、耐熱性金属（例えば、モリブデン系金属、クロム、タンタル、及びチタニウム）、またはそれらの合金から成る。それらは更に好ましくは、耐熱性金属から成る導電膜と低抵抗物質から成る導電膜との多層膜である。その多層膜は例えば、クロムまたはモリブデン（合金）製の下部膜とアルミニウム（合金）製の上部膜から成る二重膜、又は、モリブデン（合金）製の下部膜、アルミニウム（合金）製の中間膜、及びモリブデン（合金）製の上部膜から成る三重膜である。データ線171とドレイン電極175とは好ましくは、ゲート線121と維持電極線131と同様に、各側面が基板110の表面に対して約30°〜80°の角度で傾斜している。

ゲート電極124、ゲート絶縁膜140、線状半導体151の突出部154、ソース電極173、及びドレイン電極175が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成し、スイッチング素子として利用される。そのＴＦＴのチャンネルは、ソース電極173とドレイン電極175との間に露出している、線状半導体151の突出部154の一部に形成される（図１、３、４参照）。ここで、線状及び島状オーミック接触部材163、165により、線状半導体151とデータ線171との間、及び、線状半導体151とドレイン電極175との間ではいずれも、接触抵抗が低い。

データ線171、ドレイン電極175、及び線状半導体151の露出部分は、保護膜180で覆われている（図４参照）。保護膜180は好ましくは無機の絶縁物（例えば、窒化ケイ素や酸化ケイ素（SiO2））である。保護膜180は更に、有機絶縁膜187で覆われている。有機絶縁膜187は好ましくは、平坦化特性に優れ、かつ感光性を有する有機物質から成る。尚、ゲート線121の端部129とデータ線171の端部179とでは、有機絶縁膜187が除去されて保護膜180のみが残っている（図５参照）。有機絶縁膜187は更に半透過膜186で覆われている。半透過膜186の詳細については後述する。

ゲート線121の端部129を覆うゲート絶縁膜140と保護膜180との部分には、第１コンタクトホール181が形成されている（図１、３、５(a)参照）。第１コンタクトホール181からはゲート線121の端部129が露出している。データ線171の端部179を覆う保護膜180の部分には第２コンタクトホール182が形成されている（図１、３、５(b)参照）。第２コンタクトホール182からはデータ線171の端部179が露出している。維持電極線131の一部を覆う、ゲート絶縁膜140、保護膜180、有機絶縁膜187、及び半透過膜186の部分には、第３コンタクトホール183が形成されている（図１、３参照）。第３コンタクトホール183からは、維持電極線131の一部が露出している。維持電極の各対の一方133bの先端部を覆う、ゲート絶縁膜140、保護膜180、有機絶縁膜187、及び半透過膜186の部分には、第４コンタクトホール184が形成されている（図１、３参照）。第４コンタクトホール184からは、維持電極の各対の一方133bの先端部が露出している。尚、図１、３に示されているように、第３及び第４コンタクトホール183、184からは、基板110の一部分が露出していても良い。ドレイン電極175の拡張部177を覆う、保護膜180、有機絶縁膜187、及び半透過膜186の部分には、第５コンタクトホール185が形成されている（図１、３、４参照）。第５コンタクトホール185からは、ドレイン電極175の拡張部177が露出している。第１〜第５コンタクトホール181−185はいずれも、多角形または円形など多様な形状に形成され得る。更に、第１〜第５コンタクトホール181−185の各側壁は好ましくは、基板110の表面に対して30°〜85°の角度で傾斜している。各側壁はその他に、階段状であっても良い。

ゲート線121とデータ線171とで区切られた各矩形領域が一つの画素として利用される（図１、３参照）。各画素では、半透過膜186の上に画素電極190が形成されている（図１、３、４参照）。画素電極190は好ましくは、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質から成る。画素電極190はほぼ矩形であり、画素のほぼ全域を覆っている。画素電極190は更に、第５コンタクトホール185を介してドレイン電極175の拡張部177に接続されている（図４参照）。ゲート信号によりゲート電極124に対してゲートオン電圧が印加されるとき、線状半導体151の突出部154内にはチャンネルが形成される。そのとき、画素電極190に対し、データ線171から、ソース電極173、線状半導体151の突出部154内のチャンネル、及びドレイン電極175を通してデータ電圧が印加される。画素電極190の三辺はそれぞれ、維持電極線131と二つの維持電極133a、133bと重なっている（図１、３参照）。更に、ドレイン電極175の拡張部177が維持電極線131と重なっている（図１、３、４参照）。それらの重なり部分がストレージキャパシタとして利用される。特に、それらの重なり部分の面積が大きく、かつドレイン電極175の拡張部177と維持電極線131との間の距離が小さいので、ストレージキャパシタの容量は十分に大きい。画素電極190は更に好ましくは、隣接するゲート線121と重なっている。それにより、画素の開口率が高い。画素電極190はその上、隣接するデータ線171と重なっていても良い。画素電極190は更に、第１配向膜11で覆われている。第１配向膜11は、特に画素電極190の近傍で液晶層3に含まれている液晶分子の方向を所定の方向に揃える機能を持つ。

各画素では更に、半透過膜186の上に維持電極接続ブリッジ84が形成されている（図１、３参照）。維持電極接続ブリッジ84は、ＴＦＴパネル100の縦方向で隣接する二つの画素の間の境界部で、ゲート線121と交差している。維持電極接続ブリッジ84の一端は第３コンタクトホール183を介し、二つの画素の一方に含まれている維持電極線131に接続されている。維持電極接続ブリッジ84の他端は第４コンタクトホール184を介し、二つの画素の他方に含まれている維持電極の一つ133bに接続されている。維持電極接続ブリッジ84により、ＴＦＴパネル100に含まれている複数の維持電極線131が互いに接続されている。

好ましくは、第１接触補助部材81が第１コンタクトホール181を介してゲート線121の端部129に接続され、第２接触補助部材82が第２コンタクトホール182を介してデータ線171の端部179に接続されている（図１、３、５参照）。各接触補助部材81、82は、ゲート線121の端部129とデータ線171の端部179とを外部装置に良好に接着させ、かつ各接着部を保護する。特に、ゲート駆動回路がＴＦＴパネル100に集積化される場合、第１接触補助部材81がゲート駆動回路の金属層とゲート線121との間を接続する。同様に、データ駆動回路がＴＦＴパネル100に集積化される場合、第２接触補助部材82がデータ駆動回路の金属層とデータ線171との間を接続する。尚、接触補助部材81、82の設置は必須ではなく選択的である。

共通電極パネル200は基板210を含む（図４参照）。基板210は透明な絶縁物質（好ましくはガラスから成る。基板210の背面（図４では下側の表面）の上には遮光部材（ブラックマトリックスともいう）220が形成されている（図２、４参照）。遮光部材220は、画素電極190と対向する開口領域を区分けしている。それにより、画素電極190間では光漏れが防止される。基板210の上には更に、複数のカラーフィルタ230が形成されている。各カラーフィルタ230が、遮光部材220に囲まれた開口領域を一つずつ覆っている。各カラーフィルタ230の色は好ましくは、三原色（赤色、緑色、及び青色）のいずれかである。特に、共通電極パネル200の縦方向ではカラーフィルタ230が同じ色に揃えられ、更に、隣接する二つのカラーフィルタ230が互いに接続されて一つの帯を構成していても良い。

遮光部材220とカラーフィルタ230とはオーバーコート膜250で覆われている（図４参照）。オーバーコート膜250は好ましくは有機物質から成り、カラーフィルタ230を保護すると共に、その表面を平坦化する。オーバーコート膜250は共通電極270で覆われている。共通電極270は好ましくは、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質から成る。共通電極270に対しては共通電圧が印加される。共通電極270は第２配向膜21で覆われている。第２配向膜21は、特に共通電極270の近傍で液晶層3に含まれている液晶分子の方向を所定の方向に揃える機能を持つ。

基板210の前面（図４では上側の表面）には第２偏光子22が備えられている。第２偏光子22に入射する光のうち、第２偏光子22の透過軸と同じ方向の偏光成分のみが第２偏光子22を透過可能である。第２偏光子22の透過軸は、ＴＦＴパネル100の背面に備えられた第１偏光子12の透過軸に対して直交する。更に、第１偏光子12と第２偏光子22とのいずれかの透過軸がゲート線121に対して平行である。

ＴＦＴパネル100の基板110と第１偏光子12との間、又は共通電極パネル200の基板210と第２偏光子22との間には、遅延フィルムが形成されていても良い（図示せず）。遅延フィルムは複屈折性を有し、液晶層3の複屈折性に起因する透過光の偏光状態の乱れを補償する。遅延フィルムとしては好ましくは、一軸性または二軸性の光学フィルムが利用可能であり、特に、陰性の一軸性光学フィルムの利用が好ましい。

本発明の実施形態による液晶表示装置は更に照明部を備える（図示せず）。液晶表示装置が特に透過モードで動作するとき、照明部がＴＦＴパネル100の背面に光を照射する。その光のうち、第１偏光子12の透過軸と同方向の偏光成分が、ＴＦＴパネル100を透過して液晶層3に達する。画素電極190に対してデータ電圧が印加され、共通電極270に対して共通電圧が印加されているとき、画素電極190と共通電極270との間には電界が生じ、両電極間の液晶層3に含まれている液晶分子が配向している。その結果、液晶層3を透過する光の偏光方向が回転する。ここで、その回転角はデータ電圧と共通電圧との間の差に応じて変化する。そのような偏光方向の変化により、第１偏光板12と第２偏光板22とを同時に透過可能な光の光量が変化する。こうして、各画素の輝度が変化する。尚、画素電極190、共通電極270、及びその間に挟まれた液晶層3はキャパシタと等価である（以下、液晶キャパシタと言う）。更に、上記のストレージキャパシタが液晶キャパシタと並列に接続されているので、それら二つのキャパシタの合成容量が十分に大きい。従って、薄膜トランジスタがターンオフした後も十分に長い時間、画素電極190と共通電極270との間では電界が安定に維持されるので、画素の輝度が安定に維持される。

次に、本発明の実施形態による半透過膜186の詳細について、図４、６〜８を参照しながら説明する。
半透過膜186は有機絶縁膜187を覆っている（図４参照）。ここで、半透過膜186は好ましくは、ＴＦＴパネル100の全面に形成されている。その他に、画素電極190が形成されるべき領域にのみ半透過膜186が形成されていても良い。

半透過膜186はレンズ膜188と光反射素子189とを有する。レンズ膜188は好ましくは、透明な有機物質から成る。レンズ膜188は更に好ましくは、複数の突出部を含む（図４、６参照）。各突出部は、ＴＦＴパネル100の前方（図４、６では上方）に向かって凸形に膨らんでいる。突出部の形状は好ましくは、半球（図７Ａ参照）、楕円体（図７Ｂ参照）、及び多面体（図７Ｃ参照）のいずれかである。尚、突出部がその他の形状であっても良く、更に上記の形状のいくつかを組み合わせた複合形状であっても良い。レンズ膜188の突出部の大きさは、好ましくは約0.1μm〜100μm、更に好ましくは1μm〜10μm（より好ましくは約3〜10μm）の範囲に収まっている。レンズ膜188では、突出部とは反対側（図４、６では下側）の表面に入射する照明部の光L1のほとんどがその表面内に進入する。一方、レンズ膜188の突出部側（図４、６では上側）の表面では、表示パネルの外部から入射する光L2の一部が乱反射する。それにより、表示パネルでは、外部の光源の写り込みに起因する画面の眩しさが軽減する。ここで、レンズ膜188の突出部の大きさや、半透過膜186内での分布は好ましくは、例えば図１、３、４に示されているように、半透過膜186の全体で均一である。その他に、レンズ膜188の突出部の大きさや、半透過膜186内での分布が半透過膜186の全体で不均一であっても良い。その場合、半透過膜186での外部光の正反射に起因する画面上での光の干渉が防止される。レンズ膜188では更に、外部から各突出部の表面に入射した光L2が屈折し、その突出部の焦点領域に集中する（図６参照）。

光反射素子189はレンズ膜188の内部に形成され、特にレンズ膜188の各突出部の焦点領域に配置されている（図４、６参照）。光反射素子189は好ましくは、不透明で光反射率の高い金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、又は銀合金）から成る。光反射素子189の形状は好ましくは、球または楕円体である。それにより、レンズ膜188の各突出部の焦点領域に集中した外部光L2はその焦点領域に位置した光反射素子189で反射される。従って、表示パネルの前方（図４、６では上方）からレンズ膜188の突出部の表面に入射する光L2のほとんどが突出部の前方に反射される。光反射素子189は更に、レンズ膜188の突出部より十分に小さい。好ましくは、光反射素子189の大きさ（直径）がレンズ膜188突出部の大きさ（直径）の半分以下である。それにより、レンズ膜188では、突出部とは反対側（図４、６では下側）の表面から入射する照明部の光L1のほとんどが、光反射素子189により反射されることなく、そのまま透過する。好ましくは、光反射素子189の直径が、例えば図１、３、４に示されているように、半透過膜186の全体で均一である。その他に、光反射素子189の直径が半透過膜186の全体で不均一であっても良い。尚、光反射素子189の直径の選択では、光反射素子189によって反射される外部光と、光反射素子189によって反射されることなく半透過膜186を透過する照明部の光との間での光量のバランスが考慮される。すなわち、反射モードでは十分に多量の外部光が反射可能である一方、透過モードでは照明部の光を過度に遮断しないように、光反射素子189の直径が設定される。好ましくは、光反射素子189の直径がレンズ膜188の直径の1／100〜1／2の範囲、更に好ましくは1／5〜1／3の範囲に設定される。

このように、半透過膜186では、表示パネルの前方から入射した光L2がレンズ膜188の突出部で屈折して光反射素子189に集まり、その光反射素子189により表示パネルの前方に反射される（図６参照）。従って、表示パネルの前方からの入射光に対する反射率を十分に高く維持したまま、光反射素子189の直径を十分に小さく設定できる。それ故、表示パネルの後方から半透過膜186に入射した光L1のほとんどが、光反射素子189で反射されることなく、半透過膜186を透過する。こうして、半透過膜186は、表示パネルの前方からの入射光に対しては反射率が高く、後方からの入射光に対しては透過率が高い。本発明の実施形態による液晶表示装置はこの半透過膜186を備えることで、透過モードでは画素のほぼ全面を透過領域として活用でき、反射モードでは画素のほぼ全面を反射領域として活用できる。その結果、従来の半透過型液晶表示装置とは異なり、画素の光反射率を高く維持したまま、画素の開口率を更に向上させ得る。特に、90％以上の画素の開口率を確保できる。

本発明の実施形態による半透過膜186では更に、図８に示されているように、レンズ膜188aをコーティング膜188bが覆っていても良い。ここで、レンズ膜188aと光反射素子189とは、図６に示されているものと同様であるので、その詳細については前述の説明を援用する。コーティング膜188bはレンズ膜188aの突出部を覆っているので、レンズ膜188aの突出部と実質的に同じ凸形状である。コーティング膜188bの屈折率は好ましくは、レンズ膜188aの屈折率と同一である。そのとき、レンズ膜188aの突出部の焦点領域が、図６に示されているレンズ膜188の突出部の焦点領域から変位する。例えば、図６のレンズ膜188と図８のレンズ膜188aとの間で、直径と突出部の形状とが同一であり、かつ材質が同一である場合を想定する。そのとき、図８に示されているレンズ膜188bの突出部とコーティング膜188bとの結合部分の焦点領域は、図６に示されているレンズ膜188の突出部の焦点領域より突出部の表面に近い。ここで、焦点領域の変位量はコーティング膜188bの厚さで調節可能である。従って、光反射素子189の位置が比較的自由に設定可能である。このように、コーティング膜188bの利用は半透過膜186の設計を更に柔軟にできる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明した。しかし、当業者であれば、特許請求の範囲に記載されている本発明の基本概念に基づき、上記の実施形態の様々な変形や改良が可能であろう。従って、上記の実施形態に限らず、当業者による多様な変形や改良も当然に、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。

本発明の実施形態による液晶表示装置に含まれているＴＦＴパネルの、特に画素近傍の構成を示す拡大平面図本発明の実施形態による液晶表示装置に含まれている共通電極パネルの、特に画素近傍の構成を示す拡大平面図図１に示されているＴＦＴパネルと、図２に示されている共通電極パネルとを重ねた状態を示す拡大平面図図３に示されている折線IV−IV'に沿った断面の展開図図３に示されている折線V(a)−V(a)、V(b)−V(b)のそれぞれに沿った断面の展開図図４に示されている破線部VIに含まれている半透過膜の構成を示す拡大断面図本発明の実施形態による半透過膜の形状の一例を示す断面図本発明の実施形態による半透過膜の形状の別例を示す断面図本発明の実施形態による半透過膜の形状の更に別の例を示す断面図本発明の実施形態による半透過膜の他の構成を示す断面図

符号の説明

3 液晶層
11 第１配向膜
12 第１偏光子
81、82 接触補助部材
84 維持電極接続ブリッジ
100 ＴＦＴパネル
110 ＴＦＴパネルの基板
121 ゲート線
124 ゲート電極
129 ゲート線の端部
131 維持電極線
133a、133b 維持電極
140 ゲート絶縁膜
151 線状半導体
154 線状半導体の突出部
163 線状オーミック接触部材の突出部
165 島状オーミック接触部材
171 データ線
173 ソース電極
175 ドレイン電極
177 ドレイン電極の拡張部
179 データ線の端部
180 保護膜
181−185 コンタクトホール
186 半透過膜
187 有機絶縁膜
188、188a レンズ膜
188b コーティング膜
189 光反射素子
190 画素電極
21 第２配向膜
22 第２偏光子
200 共通電極パネル
210 共通電極パネルの基板
220 遮光部材
230 カラーフィルタ
250 オーバーコート膜
270 共通電極

Claims

基板、
前記基板の上に形成された信号線、
前記基板の上に形成され、前記信号線に接続されているスイッチング素子、
前記基板、又は前記スイッチング素子を覆う絶縁膜、
光反射素子、及び、所定の方向から入射された光を屈折させて前記光反射素子に集めるレンズ膜、を含み、前記絶縁膜の上に形成されている半透過膜、並びに、
前記半透過膜の上に形成され、前記スイッチング素子に接続されている画素電極、
を備える液晶表示装置。
前記光反射素子が前記レンズ膜の内部に形成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光反射素子が、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、又は銀合金の少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光反射素子の形状が球又は楕円体である、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光反射素子を含む前記半透過膜の領域内に前記画素電極の全体が配置されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記光反射素子が前記半透過膜の領域内で不均一に分布している、請求項５に記載の液晶表示装置。
前記光反射素子が前記半透過膜の領域内で均一に分布している、請求項５に記載の液晶表示装置。
前記所定の方向に突出し、前記光反射素子に対応づけられている突出部、を前記レンズ膜が含む、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部の焦点が前記光反射素子に合っている、請求項８に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部が凸形状である、請求項８に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部の形状が実質的に半球である、請求項８に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部の形状が実質的に楕円体である、請求項８に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部の形状が実質的に多面体である、請求項８に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部を含む前記半透過膜の領域内に前記画素電極の全体が配置されている、請求項８に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部の大きさが0.1μm乃至100μmの範囲に収まっている、請求項８に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部が前記光反射素子より２倍以上大きい、請求項１５に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の各突出部の大きさが前記範囲の中で不均一に分布している、請求項１５に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の上に形成され、前記レンズ膜の突出部の形状と実質的に同一の形状を持つコーティング膜、を前記半透過膜がさらに含む、請求項８に記載の液晶表示装置。
前記レンズ膜の突出部と前記コーティング膜との結合部分の焦点が前記光反射素子に合っている、請求項１８に記載の液晶表示装置。