JP2006285128A - Liquid crystal display device and electronic apparatus with same - Google Patents

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JP2006285128A JP2005108485A JP2005108485A JP2006285128A JP 2006285128 A JP2006285128 A JP 2006285128A JP 2005108485 A JP2005108485 A JP 2005108485A JP 2005108485 A JP2005108485 A JP 2005108485A JP 2006285128 A JP2006285128 A JP 2006285128A
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Mitsuo Oizumi
満夫 大泉
Yuzo Hayashi
祐三 林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transreflective liquid crystal display device which can have excellent display quality in either of a transmission display state and a reflection display state by reducing a difference in visibility between both display modes. <P>SOLUTION: The transreflective liquid crystal display device is characterized in that the thickness d<SB>T</SB>of a liquid crystal layer 5 on a transmission section 30 and the thickness d<SB>R</SB>of the liquid crystal layer 5 on a reflection section 35 are different from each other, and a dielectric layer 80 is formed on a pixel electrode 11, the dielectric layer 80 equalizing voltages applied to the liquid crystal layer 5 on the transmission section 30 and reflection part 35. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、外光反射を利用しての反射表示とバックライトを利用しての透過表示との両方を行うことができる半透過反射型の液晶表示装置に係わり、詳しくは反射部上と透過部上とで液晶層の厚みが異なるデュアルギャップタイプの半透過反射型の液晶表示装置とそれを備えた電子機器に関する。   The present invention relates to a transflective liquid crystal display device that can perform both reflective display using external light reflection and transmissive display using a backlight. The present invention relates to a dual gap type transflective liquid crystal display device in which the thickness of a liquid crystal layer is different on the part and an electronic apparatus including the same.

従来から、液晶表示装置にバックライトを併設し、反射型液晶表示装置を部分的に透過表示可能な構成とした半透過反射型の液晶表示装置が広く使用されている。(特許文献1、2参照)
特許文献1および特許文献2に記載の半透過反射型の液晶表示装置では、1つの画素に反射表示領域と透過表示領域を作り込み、反射表示領域のセルギャップ(液晶層厚)を透過表示領域のセルギャップの半分程になるように作り込むデュアルギャップタイプ構造とされる。これは、反射表示領域では外部から入射した光が観察者に到達するまでの間に2回液晶層を通過するのに対して、透過表示領域では光が1回のみ液晶層を通過して観察者に到達するので、反射表示形態で光が液晶層を2回通過する際の光路と、透過表示形態で光が1回液晶層を通過する際の光路とを均一化して、透過表示領域と反射表示領域とで光路差に起因する表示の色付きやコントラスト、色味のバラツキを防止したものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a transflective liquid crystal display device in which a backlight is provided in addition to the liquid crystal display device and the reflective liquid crystal display device can be partially transmissively displayed has been widely used. (See Patent Documents 1 and 2)
In the transflective liquid crystal display devices described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a reflective display area and a transmissive display area are formed in one pixel, and the cell gap (liquid crystal layer thickness) of the reflective display area is set as the transmissive display area. The dual gap type structure is built to be about half the cell gap. This is because, in the reflective display area, light incident from the outside passes through the liquid crystal layer twice before reaching the observer, whereas in the transmissive display area, the light passes through the liquid crystal layer only once and is observed. The light path when the light passes through the liquid crystal layer twice in the reflective display form and the light path when the light passes once through the liquid crystal layer in the transmissive display form, This prevents display coloration, contrast, and color variation due to the optical path difference from the reflective display area.

しかしながら、デュアルギャップタイプ構造の半透過反射型の液晶表示装置とした場合であっても、透過表示形態のときと反射表示形態のときとでは同一の駆動電圧を印加した場合に、コントラストが異なってしまうため、透過表示形態と反射表示形態とでの表示の視認性の差を少なくすることが要求されていた。   However, even in the case of a transflective liquid crystal display device having a dual gap type structure, the contrast is different between the transmissive display mode and the reflective display mode when the same driving voltage is applied. Therefore, it has been required to reduce the difference in display visibility between the transmissive display mode and the reflective display mode.

また、バックライトを備えた液晶表示装置において、コントラストを適正に設定する技術として、バックライトの点灯/消灯に応じたコントラスト調整を可能とする技術がある(例えば、特許文献3、4参照)。
特願2000−171794号公報 特許第3235102号公報 特開2001−343938号公報 特開平10−96895号公報
In addition, in a liquid crystal display device having a backlight, as a technique for appropriately setting the contrast, there is a technique that enables contrast adjustment according to whether the backlight is turned on or off (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
Japanese Patent Application No. 2000-171794 Japanese Patent No. 3235102 JP 2001-343938 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-96895

しかしながら、デュアルギャップタイプ構造の半透過反射型の液晶表示装置は、一般に、透過表示領域と反射表示領域とで表示電極が相互接続されて同一電圧とされているので、駆動電圧を個別に設定することができない。このため、特許文献3および特許文献4に記載の技術は、デュアルギャップタイプ構造の半透過反射型の液晶表示装置に適用できなかった。   However, in a transflective liquid crystal display device having a dual gap type structure, generally, the display electrodes are interconnected in the transmissive display area and the reflective display area so as to have the same voltage. Therefore, the drive voltage is set individually. I can't. For this reason, the techniques described in Patent Document 3 and Patent Document 4 cannot be applied to a transflective liquid crystal display device having a dual gap type structure.

本発明は、上述の課題に鑑みて創案されたもので、反射表示領域のセルギャップと透過表示領域のセルギャップとが異なるマルチギャップタイプ(デュアルギャップタイプ)の半透過反射型の液晶表示装置において、透過表示形態と反射表示形態とでの表示の視認性の差を少なくし、いずれの表示状態でも良好な表示品質が得られる半透過反射型の液晶表置を提供することを目的とする。   The present invention was devised in view of the above-described problems, and is a multi-gap type (dual gap type) transflective liquid crystal display device in which the cell gap of the reflective display region and the cell gap of the transmissive display region are different. An object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display in which a difference in display visibility between a transmissive display mode and a reflective display mode is reduced and good display quality can be obtained in any display state.

本発明の液晶表示装置は、対向配置された基板間に液晶が封入され、前記一方の基板の液晶層側の面に共通電極が形成され、前記他方の基板の液晶層側に複数のスイッチング素子が形成され、これらのスイッチング素子が絶縁膜に覆われ、該絶縁膜上に前記スイッチング素子と電気的に接続された光反射性の画素電極が複数形成される一方、前記画素電極の少なくとも一部に透孔が形成され、該透孔の下に位置する前記絶縁膜に窪部が形成され、該窪部の底部側に少なくとも位置するとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された透明電極が、前記他方の基板上に直接位置するように形成され、前記窪部形成部分が前記他方の基板側からの入射光を透過する透過部とされ、前記画素電極の非透孔部が前記一方の基板側からの入射光を反射する反射部とされ、前記透過部上の液晶層厚と前記反射部上の液晶層厚が異なる値とされ、前記液晶層に印加される電圧を調整するための誘電体層が前記画素電極上に形成されていることを特徴とする。   In the liquid crystal display device of the present invention, liquid crystal is sealed between the substrates disposed opposite to each other, a common electrode is formed on the liquid crystal layer side surface of the one substrate, and a plurality of switching elements are disposed on the liquid crystal layer side of the other substrate. These switching elements are covered with an insulating film, and a plurality of light-reflective pixel electrodes electrically connected to the switching elements are formed on the insulating film, and at least a part of the pixel electrodes A transparent electrode is formed at least on the bottom side of the recess and electrically connected to the switching element, and a through hole is formed in the insulating film located below the through hole. It is formed so as to be directly positioned on the other substrate, the recessed portion forming portion is a transmitting portion that transmits incident light from the other substrate side, and the non-perforated portion of the pixel electrode is the one substrate The incident light from the side And a dielectric layer for adjusting a voltage applied to the liquid crystal layer is provided on the pixel electrode, the thickness of the liquid crystal layer on the transmission portion being different from the thickness of the liquid crystal layer on the reflection portion. It is characterized by being formed.

また、上記の液晶表示装置では、前記スイッチング素子が、ソース電極とドレイン電極とゲート電極を具備する薄膜トランジスタからなり、前記ソース電極に前記画素電極と前記透明電極とが、前記薄膜トランジスタを介して電気的に接続され、前記薄膜トランジスタにより前記画素電極と前記透明電極が駆動自在とされているものとすることができる。   In the above liquid crystal display device, the switching element includes a thin film transistor having a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode, and the pixel electrode and the transparent electrode are electrically connected to the source electrode through the thin film transistor. The pixel electrode and the transparent electrode can be driven by the thin film transistor.

また、本発明の液晶表示装置は、対向配置された基板間に液晶が封入され、前記一方の基板の液晶層側の面に複数の透明電極が形成され、前記他方の基板の液晶層側に絶縁膜が形成され、該絶縁膜上に光反射性の電極が複数形成され、前記光反射性の電極の少なくとも一部に透孔が形成され、該透孔の下に位置する前記絶縁膜に窪部が形成され、前記窪部形成部分が前記他方の基板側からの入射光を透過する透過部とされ、前記光透過性の電極の非透孔部が前記一方の基板側からの入射光を反射する反射部とされ、前記透過部上の液晶層厚と前記反射部上の液晶層厚が異なる値とされ、前記液晶層に印加される電圧を調整するための誘電体層が前記光反射性の電極上に形成されている単純マトリクス型液晶表示素子であることを特徴とする。   In the liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal is sealed between the substrates disposed opposite to each other, a plurality of transparent electrodes are formed on the surface of the one substrate on the liquid crystal layer side, and the liquid crystal layer side of the other substrate is formed. An insulating film is formed, a plurality of light reflective electrodes are formed on the insulating film, a through hole is formed in at least a part of the light reflective electrode, and the insulating film located under the through hole is formed on the insulating film. A recessed portion is formed, the recessed portion forming portion is a transmitting portion that transmits incident light from the other substrate side, and a non-perforated portion of the light transmitting electrode is incident light from the one substrate side. And a dielectric layer for adjusting a voltage applied to the liquid crystal layer has a value different from the thickness of the liquid crystal layer on the transmission portion and the thickness of the liquid crystal layer on the reflection portion. It is a simple matrix type liquid crystal display element formed on a reflective electrode.

また、上記のいずれかに記載の液晶表示装置では、前記誘電体層が平坦化層を兼ねるものとすることができる。   In the liquid crystal display device according to any one of the above, the dielectric layer may also serve as a planarization layer.

また、上記のいずれかに記載の液晶表示装置では、誘電体層の比誘電率が1.5〜2.8の範囲であるものとすることができる。   In the liquid crystal display device according to any one of the above, the relative dielectric constant of the dielectric layer may be in the range of 1.5 to 2.8.

また、上記のいずれかに記載の液晶表示装置では、誘電体層の平均厚さが0.6〜1.3μmの範囲であるものとすることができる。   In the liquid crystal display device according to any one of the above, the average thickness of the dielectric layer may be in the range of 0.6 to 1.3 μm.

また、上記のいずれかに記載の液晶表示装置では、誘電体層が、有機系化合物、シリコンまたは金属元素のフッ化物、酸化物あるいはカルコゲナイドから選択される薄膜であるものとすることができる。また、上記の液晶表示装置では、前記有機系化合物が、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系 あるいはこれらからなる変性樹脂であるものとすることができる。また、上記の液晶表示装置では、シリコンまたは金属元素のフッ化物、酸化物あるいはカルコゲナイドが、MgF2, CaF2, SiO2, Al2O3, CeF2, MgO, SiO, ZrO2 から選択されるものとすることができる。であるものとすることができる。 In any of the above liquid crystal display devices, the dielectric layer may be a thin film selected from organic compounds, silicon or metal element fluorides, oxides, or chalcogenides. In the above liquid crystal display device, the organic compound may be an acrylic resin, an epoxy resin, a urethane resin, or a modified resin made of these. In the above liquid crystal display device, the fluoride, oxide or chalcogenide of silicon or metal element is selected from MgF 2 , CaF 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , CeF 2 , MgO, SiO, ZrO 2 Can be. It can be assumed that

また、上記の単純マトリクス型の液晶表示装置では、前記液晶が、スーパーツイステッドネマチック(Super-Twisted Nematic)液晶であるものとすることができる。   In the simple matrix type liquid crystal display device, the liquid crystal may be a super-twisted nematic liquid crystal.

また、本発明の電子機器は、上記いずれかに記載の液晶表示装置を表示部に備えたことを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus including the liquid crystal display device according to any one of the above in a display unit.

本発明によれば、反射表示領域のセルギャップと透過表示領域のセルギャップとが異なるマルチギャップタイプの半透過反射型の液晶表示装置において、液晶層に印加される電圧を調整するための誘電体層が形成されているので、基板間に同じ大きさの駆動電圧を印加した場合に、反射部を構成する画素電極(あるいは光反射性の電極)から液晶に印加される電圧が小さくなり、透過部と反射部とにおける液晶層へ印加される電圧実効値を揃えることができ、透過表示形態と反射表示形態のいずれの表示状態においても、同一画素領域内で透過部上の液晶層(透過表示領域の液晶層)と反射部上の液晶層(反射表示領域の液晶層)の駆動電圧印加時の透過度および反射度、あるいは透過率および反射率の電圧依存性を略同じに揃えることができる。
よって、従来の液晶表示表置と比較して、透過表示形態と反射表示形態とでの表示の視認性の差が少なく、いずれの表示状態でも良好な表示品質が得られるアクティブマトリクス方式あるいは単純マトリクス方式の半透過反射型の液晶表示表置を提供することができる。
According to the present invention, in a multi-gap type transflective liquid crystal display device in which the cell gap of the reflective display region and the cell gap of the transmissive display region are different, the dielectric for adjusting the voltage applied to the liquid crystal layer Since the layers are formed, when the same driving voltage is applied between the substrates, the voltage applied to the liquid crystal from the pixel electrode (or light-reflecting electrode) constituting the reflecting portion is reduced and transmitted. The voltage effective value applied to the liquid crystal layer in the display portion and the reflection portion can be made uniform, and the liquid crystal layer (transmission display) on the transmission portion within the same pixel region in both the transmissive display mode and the reflective display mode. The liquid crystal layer in the region) and the liquid crystal layer on the reflective portion (the liquid crystal layer in the reflective display region) can be made to have substantially the same transmittance and reflectivity when driving voltage is applied, or the voltage dependence of the transmittance and reflectivity. That.
Therefore, compared with the conventional liquid crystal display table, there is little difference in display visibility between the transmissive display mode and the reflective display mode, and an active matrix system or a simple matrix that can obtain good display quality in any display state A transflective liquid crystal display table of the type can be provided.

以下、図面により本発明の一実施形態としての半透過反射型の液晶表示装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせて示してある。
図1〜図9は本発明に係る半透過反射型の液晶表示装置の第1の実施形態を示すものである。図2に示すように、第1実施形態の液晶表示装置Aは、本体である液晶パネル1と、この液晶パネル1の背面側に配されたバックライト4とを備えて構成されている。液晶パネル1は、図2に示すように、スイッチング素子が形成された側のアクティブマトリクス基板(他方の基板)2と、それに対向して設けられた対向基板(一方の基板)3と、アクティブマトリクス基板2と対向基板3との間に保持されている光変調層としての液晶層5とを備えて構成されている。液晶層5としては、TN(Twisted Nematic)、ECB(electrically controlled birefringence),VA(vertical aligned),MVA(multi-domain vertical aligned),IPS(in-plane switching),HAN(hybrid aligned nematic:垂直と水平の配向の組み合わせ)、OCB等のモードが採用される。
Hereinafter, a transflective liquid crystal display device as one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings below, the film thicknesses and dimensional ratios of the respective components are appropriately changed for easy understanding of the drawings.
1 to 9 show a first embodiment of a transflective liquid crystal display device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device A according to the first embodiment includes a liquid crystal panel 1 as a main body and a backlight 4 disposed on the back side of the liquid crystal panel 1. As shown in FIG. 2, the liquid crystal panel 1 includes an active matrix substrate (the other substrate) 2 on the side where the switching elements are formed, a counter substrate (one substrate) 3 provided opposite to the active matrix substrate, and an active matrix. The liquid crystal layer 5 is provided as a light modulation layer held between the substrate 2 and the counter substrate 3. As the liquid crystal layer 5, TN (Twisted Nematic), ECB (electrically controlled birefringence), VA (vertical aligned), MVA (multi-domain vertical aligned), IPS (in-plane switching), HAN (hybrid aligned nematic: vertical) A combination of horizontal orientations), OCB and other modes are employed.

アクティブマトリクス基板2は、図1、図3または図4に示すように、ガラスやプラスチック等からなる透明の基板本体6上に、それぞれ行方向(図3、図4のx方向)と列方向(図3、図4のy方向)に複数の走査線7と信号線8が電気的に絶縁されて形成され、各走査線7、信号線8の交差部の近傍にTFT(スイッチング素子)10が形成されている。
上記基板本体6上において、画素電極11が形成される領域、TFT10が形成される領域、走査線7及び信号8が形成される領域を、それぞれ画素領域、素子領域、配線領域と呼称することができる。
As shown in FIG. 1, FIG. 3, or FIG. 4, the active matrix substrate 2 is placed on a transparent substrate body 6 made of glass, plastic, or the like in the row direction (x direction in FIGS. 3 and 4) and the column direction ( A plurality of scanning lines 7 and signal lines 8 are electrically insulated in the y direction in FIGS. 3 and 4, and a TFT (switching element) 10 is provided in the vicinity of the intersection of each scanning line 7 and signal line 8. Is formed.
On the substrate body 6, a region where the pixel electrode 11 is formed, a region where the TFT 10 is formed, a region where the scanning line 7 and the signal 8 are formed are referred to as a pixel region, an element region, and a wiring region, respectively. it can.

本実施形態のTFT10は、逆スタガ型の構造を有し、基板本体6の最下層部から順にゲート電極13、ゲート絶縁膜15、i型半導体層14、ソース電極18及びドレイン電極17が形成され、i型半導体層14の上であってソース電極18とドレイン電極17との間にはエッチングストッパ層9が形成されている。
即ち、走査線7の一部が延出されてゲート電極13が形成され、これを覆ったゲート絶縁膜15上にゲート電極13を平面視で跨るようにアイランド状のi型半導体層14が形成され、このi型半導体層14の両端側の一方にn型半導体層16を介してソース電極18、他方にn型半導体層16を介してドレイン電極17がそれぞれ形成されている。
The TFT 10 of this embodiment has an inverted staggered structure, and a gate electrode 13, a gate insulating film 15, an i-type semiconductor layer 14, a source electrode 18 and a drain electrode 17 are formed in order from the bottom layer portion of the substrate body 6. An etching stopper layer 9 is formed on the i-type semiconductor layer 14 and between the source electrode 18 and the drain electrode 17.
That is, a part of the scanning line 7 is extended to form the gate electrode 13, and the island-like i-type semiconductor layer 14 is formed on the gate insulating film 15 covering the gate line 13 in plan view. A source electrode 18 is formed on one end of the i-type semiconductor layer 14 via an n-type semiconductor layer 16, and a drain electrode 17 is formed on the other end via an n-type semiconductor layer 16.

また、走査線7と信号線8とが囲む矩形状の各領域の中央部側にITOなどの透明電極材料からなる透明電極19が、基板本体6上に直接位置するように形成されている。従って、透明電極19は、図1に示すように、ゲート電極13と同一面位置に形成されている。これらの透明電極19は、その一端19aに乗り上がる形で接続された先のソース電極18の一端の接続部17aに直に接続されるとともに平面視短冊状に形成されている。この透明電極19は、図3に示すように走査線7と信号線8とが囲む矩形状の領域の縦幅より若干短く、先の矩形状の領域の横幅の数分の1程度の大きさに形成されている。   A transparent electrode 19 made of a transparent electrode material such as ITO is formed directly on the substrate body 6 on the central side of each rectangular region surrounded by the scanning line 7 and the signal line 8. Therefore, the transparent electrode 19 is formed in the same plane position as the gate electrode 13 as shown in FIG. These transparent electrodes 19 are directly connected to the connecting portion 17a at one end of the source electrode 18 connected so as to ride on the one end 19a, and are formed in a strip shape in plan view. As shown in FIG. 3, the transparent electrode 19 is slightly shorter than the vertical width of the rectangular area surrounded by the scanning line 7 and the signal line 8, and is about a fraction of the horizontal width of the previous rectangular area. Is formed.

基板本体6はガラスの他、合成樹脂等の絶縁性透明基板からなる。ゲート電極13は導電性の金属材料からなり、図3に示すように行方向に配設される走査線7と一体に形成されている。ゲート絶縁膜15は、酸化シリコン(SiOx)や窒化シリコン(SiNy)等のシリコン系の絶縁膜からなり、走査線7及びゲート電極13を覆うように、かつ、透明電極19を覆わないようにして基板上に形成されている。なおここで、ゲート絶縁膜15を形成する位置は、少なくとも透明電極19とドレイン電極17の接続部分を除く位置とする必要があるので、この実施形態では透明電極19上にゲート絶縁膜15を形成していないが、透明電極19においてドレイン電極17との接続部分のみを除くように透明電極19上にゲート絶縁層15を形成しても差し支えない。   The substrate body 6 is made of an insulating transparent substrate such as synthetic resin in addition to glass. The gate electrode 13 is made of a conductive metal material, and is integrally formed with the scanning lines 7 arranged in the row direction as shown in FIG. The gate insulating film 15 is made of a silicon-based insulating film such as silicon oxide (SiOx) or silicon nitride (SiNy), and covers the scanning line 7 and the gate electrode 13 but does not cover the transparent electrode 19. It is formed on a substrate. Here, the position where the gate insulating film 15 is formed needs to be at least a position excluding the connection portion between the transparent electrode 19 and the drain electrode 17, so in this embodiment, the gate insulating film 15 is formed on the transparent electrode 19. However, the gate insulating layer 15 may be formed on the transparent electrode 19 so as to exclude only the connection portion with the drain electrode 17 in the transparent electrode 19.

i型半導体層14は、アモルファスシリコン(a−Si)等からなり、ゲート絶縁膜15を介してゲート電極13と対向する領域がチャネル領域として構成される。ドレイン電極17及びソース電極18は導電材料からなり、i型半導体層14上に、チャネル領域を挟むように対向して形成されている。また、ソース電極18は列方向に配設される信号線8から個々に延出されて形成されている。
なお、図1に示すように、i型半導体層14とドレイン電極17及びソース電極18との間で良好なオーミック接触を得るために、半導体層14と各電極17、18との間には、リン(P)等のV族元素を高濃度にドープしたn型半導体層(オーミックコンタクト層)16が設けられている。
The i-type semiconductor layer 14 is made of amorphous silicon (a-Si) or the like, and a region facing the gate electrode 13 through the gate insulating film 15 is configured as a channel region. The drain electrode 17 and the source electrode 18 are made of a conductive material, and are formed on the i-type semiconductor layer 14 so as to face each other with a channel region interposed therebetween. The source electrodes 18 are individually extended from the signal lines 8 arranged in the column direction.
As shown in FIG. 1, in order to obtain a good ohmic contact between the i-type semiconductor layer 14 and the drain electrode 17 and the source electrode 18, between the semiconductor layer 14 and each of the electrodes 17 and 18, An n-type semiconductor layer (ohmic contact layer) 16 doped with a group V element such as phosphorus (P) at a high concentration is provided.

また、図1に示すように、基板本体6上には有機材料からなる絶縁膜20が積層され、絶縁膜20上にAlやAg等の高反射率の金属材料からなる光拡散反射性の画素電極11が形成されている。
画素電極11は、図4に示すように、走査線7と信号線8とが囲む矩形状の領域よりも若干小さくなるような平面視矩形状になるように絶縁膜20上に形成され、平面視した場合に上下左右に並ぶ画素電極11どうしが短絡しないように所定の間隔をあけてマトリクス状に配置されている。即ち、画素電極11は、それらの端辺がそれらの下に位置する走査線7及び信号線8に沿うように配置されており、走査線7と信号線8が区画する領域のほぼ全域を画素領域とするように形成されている。なお、この画素領域が液晶パネル1での表示領域に相当する。
As shown in FIG. 1, an insulating film 20 made of an organic material is laminated on the substrate body 6, and a light diffusive reflective pixel made of a highly reflective metal material such as Al or Ag is formed on the insulating film 20. An electrode 11 is formed.
As shown in FIG. 4, the pixel electrode 11 is formed on the insulating film 20 so as to have a rectangular shape in plan view that is slightly smaller than a rectangular region surrounded by the scanning line 7 and the signal line 8. When viewed, the pixel electrodes 11 arranged vertically and horizontally are arranged in a matrix with a predetermined interval so as not to be short-circuited. That is, the pixel electrode 11 is arranged so that the end sides thereof are along the scanning line 7 and the signal line 8 positioned below the pixel electrode 11, and the pixel electrode 11 covers almost the entire region defined by the scanning line 7 and the signal line 8. It is formed to be a region. Note that this pixel region corresponds to a display region on the liquid crystal panel 1.

絶縁膜20は、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ベンゾシクロブテンポリマ(BCB)等からなる有機絶縁膜とされており、TFT10の保護機能を強化するようになっている。この絶縁膜20は基板本体6上に比較的厚く積層され、画素電極11とTFT10及び各種配線との絶縁を確実にし、画素電極11との間に大きな寄生容量が発生するのを防止するとともに、厚膜の絶縁膜20によりTFT10や各種配線によって形成された基板本体6上の段差構造が平坦化されるようになっている。   The insulating film 20 is an organic insulating film made of acrylic resin, polyimide resin, benzocyclobutene polymer (BCB) or the like, and enhances the protection function of the TFT 10. This insulating film 20 is laminated relatively thickly on the substrate body 6 to ensure insulation between the pixel electrode 11 and the TFT 10 and various wirings, and prevent a large parasitic capacitance from being generated between the pixel electrode 11 and The step structure on the substrate body 6 formed by the TFT 10 and various wirings is flattened by the thick insulating film 20.

図1に示すように、絶縁膜20において各ソース電極17の一端部17aに達するようにコンタクトホール21が形成されるとともに、各透明電極19の上に位置するように窪部22が形成されている。窪部22の位置に相当する部分の画素電極11には、図1および図4に示すように、窪部22の開口部22aに合致するような平面形状の透孔23が形成されている。図1に示すように、これらの窪部22は、絶縁膜20をその深さ方向に大部分除去してその底部22b側に一部分のみを被覆層20aとして残すように形成され、窪部22の平面形状は、透明電極19の平面形状に対応するように透明電極19よりも若干短い短冊状に形成されている。
図1および図4に示すように、各画素領域において、窪部22の形成部分が基板2側からの入射光(バックライト4から出射された光)を透過する透過部30とされており、画素電極11の非透孔部(透孔23が形成されていない部分)が基板3側からの入射光を反射する反射部35とされている。
As shown in FIG. 1, a contact hole 21 is formed in the insulating film 20 so as to reach one end 17 a of each source electrode 17, and a recess 22 is formed so as to be positioned on each transparent electrode 19. Yes. As shown in FIGS. 1 and 4, the pixel electrode 11 in a portion corresponding to the position of the recess 22 is formed with a planar through hole 23 that matches the opening 22 a of the recess 22. As shown in FIG. 1, these recesses 22 are formed so as to remove most of the insulating film 20 in the depth direction and leave only a part as a covering layer 20 a on the bottom 22 b side. The planar shape is formed in a strip shape slightly shorter than the transparent electrode 19 so as to correspond to the planar shape of the transparent electrode 19.
As shown in FIG. 1 and FIG. 4, in each pixel region, the formation part of the recess 22 is a transmission part 30 that transmits incident light from the substrate 2 side (light emitted from the backlight 4). A non-perforated portion (a portion where the through-hole 23 is not formed) of the pixel electrode 11 is a reflecting portion 35 that reflects incident light from the substrate 3 side.

また、画素電極11の1つが、ほぼ1つの画素領域に対応し、透孔23の面積が透過表示の際の光通過領域に対応するので、先の画素電極11の面積に占める透孔23の面積割合を20〜50%の範囲とすることが好ましい。更に、この実施形態では画素電極11に透孔23を1つのみ形成したが、画素電極11に複数の透孔を形成しても良い。その場合に複数の透孔を合わせた総面積を画素電極11の面積の20〜50%の範囲とする。勿論その場合に複数の透孔の形成位置に合わせて各透孔の下にそれぞれ凹部を設けることとなる。   In addition, since one of the pixel electrodes 11 corresponds to almost one pixel region, and the area of the through hole 23 corresponds to a light passage region at the time of transmissive display, the through hole 23 occupying the area of the previous pixel electrode 11. The area ratio is preferably in the range of 20 to 50%. Furthermore, in this embodiment, only one through hole 23 is formed in the pixel electrode 11, but a plurality of through holes may be formed in the pixel electrode 11. In this case, the total area of the plurality of through holes is set to a range of 20 to 50% of the area of the pixel electrode 11. Of course, in that case, a concave portion is provided under each through hole in accordance with the formation position of the plurality of through holes.

図1に示すように、コンタクトホール21には、導電材料からなる導電部25が形成され、この導通部25を介して、画素電極11と、絶縁膜20の下層側に配置されたドレイン電極17とが電気的に接続されている。従って、ドレイン電極17は、画素電極11と透明電極19の両方に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, a conductive portion 25 made of a conductive material is formed in the contact hole 21, and the pixel electrode 11 and the drain electrode 17 disposed on the lower layer side of the insulating film 20 through the conductive portion 25. And are electrically connected. Accordingly, the drain electrode 17 is electrically connected to both the pixel electrode 11 and the transparent electrode 19.

ところで、絶縁膜20の表面には、画素領域に対応する位置に、所定の凹凸形状を有する押圧ツール、例えば転写型を絶縁膜20の表面に圧着する等して形成された複数の凹部26が設けられている。この絶縁膜20の表面に形成された複数の凹部26は、図5に示すように画素電極11に所定の表面凹部形状28を付与し、画素電極11に形成された複数の凹部27によって液晶パネルに入射した光は一部散乱され、より広い観察範囲でより明るい表示が得られるような拡散反射機能が付与されている。また、図5に示すように各凹部27は左右に隣接したものが互いにそれらの開口部側の内面の一部を連続させて隣接するように密接配置されている。   By the way, a plurality of recesses 26 are formed on the surface of the insulating film 20 at positions corresponding to the pixel regions by pressing a pressing tool having a predetermined concavo-convex shape, for example, a transfer mold against the surface of the insulating film 20. Is provided. The plurality of recesses 26 formed on the surface of the insulating film 20 give a predetermined surface recess shape 28 to the pixel electrode 11 as shown in FIG. 5, and the plurality of recesses 27 formed in the pixel electrode 11 provide a liquid crystal panel. A part of the incident light is scattered, and a diffuse reflection function is provided so that a brighter display can be obtained in a wider observation range. Further, as shown in FIG. 5, the concave portions 27 are arranged closely so that adjacent ones on the left and right sides are adjacent to each other with a part of the inner surface on the opening side being continuous.

凹部27の内面は、この実施形態では球面状に形成され、画素電極11に所定角度(例えば30°)で入射した光の拡散反射光の輝度分布がその正反射角度を中心として広い範囲で略対称となるようになっている。具体的には、図6に示すように凹部27の内面の傾斜角θgは、例えば−18°〜+18°の範囲に設定されている。また、隣接する凹部27のピッチはランダムとなるように配置されており、凹部27の配列に起因するモアレの発生を防止できるようになっている。
また、製造の容易性から凹部27の直径は5μm〜100μmに設定されている。さらに、凹部27の深さは0.1μm〜3μmの範囲に形成されている。
なお、図4に示す画素電極11の平面形状では図面の簡略化のために画素電極11上の凹部27を略しているが、画素電極11は通常の液晶パネルでは縦100〜200μm程度、横幅30〜90μm程度の大きさであるので、先の凹部27の画素電極11に対する相対的な大きさの一例を図4の1つの画素上に鎖線で示しておく。
The inner surface of the concave portion 27 is formed in a spherical shape in this embodiment, and the luminance distribution of diffusely reflected light incident on the pixel electrode 11 at a predetermined angle (for example, 30 °) is substantially in a wide range centering on the regular reflection angle. It is designed to be symmetric. Specifically, as shown in FIG. 6, the inclination angle θg of the inner surface of the recess 27 is set, for example, in the range of −18 ° to + 18 °. Further, the pitches of the adjacent concave portions 27 are arranged to be random, and the generation of moire due to the arrangement of the concave portions 27 can be prevented.
Moreover, the diameter of the recessed part 27 is set to 5 micrometers-100 micrometers from the ease of manufacture. Furthermore, the depth of the recess 27 is formed in the range of 0.1 μm to 3 μm.
Note that, in the planar shape of the pixel electrode 11 shown in FIG. 4, the concave portion 27 on the pixel electrode 11 is omitted for simplification of the drawing, but the pixel electrode 11 is about 100 to 200 μm in length and 30 in width in a normal liquid crystal panel. Since the size is about 90 μm, an example of the relative size of the concave portion 27 with respect to the pixel electrode 11 is indicated by a chain line on one pixel in FIG.

ここで、「凹部27の深さ」とは、凹部27が形成されていない部分の画素電極11の表面から凹部27の底部までの距離をいい、「隣接する凹部27のピッチ」とは、平面視したときに円形形状を有する凹部27の中心間距離をいう。また、「凹部27の内面の傾斜角」とは、図6に示すように、凹部27の内面の任意の箇所において、微小な区間例えば0.5μm幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における斜面の水平面(基板本体6の表面)に対する角度θgのことである。この角度θgの正負は、凹部27が形成されていない部分の画素電極11の表面に立てた法線に対し、例えば図6における右側の斜面を正、左側の斜面を負と定義する。   Here, the “depth of the concave portion 27” refers to the distance from the surface of the pixel electrode 11 where the concave portion 27 is not formed to the bottom of the concave portion 27, and the “pitch of the adjacent concave portion 27” refers to a plane. The distance between the centers of the concave portions 27 having a circular shape when viewed. The “inclination angle of the inner surface of the concave portion 27” means, as shown in FIG. 6, when a small section, for example, a small range of 0.5 μm width is taken at an arbitrary position on the inner surface of the concave portion 27. It is the angle θg with respect to the horizontal plane (surface of the substrate body 6) in the minute range. For example, the right slope in FIG. 6 is defined as positive and the left slope in FIG. 6 is defined as negative with respect to the normal line standing on the surface of the pixel electrode 11 where the recess 27 is not formed.

また、図1に示すように、画素電極11を覆うように、液晶層5に印加される電圧を調整するための誘電体層80が形成されている。誘電体層80は、画素電極11上の段差構造を平坦化する平坦化層を兼ねている。
誘電体層80としては、可視光領域に顕著な吸収・着色のないもので、密な膜質を有する薄膜、例えば、硬質安定な有機系化合物(アクリル系、エポキシ系、スチレン系、ポリイミド系、ウレタン系 あるいはこれらの変性樹脂類)が好適に利用できるが、シリコンあるいは金属元素のフッ化物、酸化物あるいはカルコゲナイド等も必要な厚みで均一な膜が得られる場合には使用可能である。シリコンあるいは金属元素のフッ化物、酸化物あるいはカルコゲナイドとしては、例えば、MgF2、CaF2、 SiO2、 Al2O3、 CeF3、 MgO、 SiO、 ZrO2、TiO2、CeO2等を用いることができる。
これらの材料、例えば有機系化合物の樹脂類では、ロールコータやスピンコータ塗布の後、フォトリソグラフィを用いる方法、あるいはフレキソ印刷法やインクジェット印刷法等を用いて所定パターンで膜形成することが可能である。
一方シリコンあるいは金属元素のフッ化物、酸化物あるいはカルコゲナイドの薄膜を使用する場合には、それらのシリコンあるいは金属元素の中間有機化合物を用いて、いわゆる紫外線を併用した「ゾル・ゲル法」、CVD法等で成膜することができる。
また、基板上に形成された機能性膜(アクティブ素子、配線等)への化学的・熱的ダメージを低減する意味では、公知の物理的成膜法、例えば、熱または電子ビーム蒸着、スパッタリング法、反応性スパッタリング法等も利用できる。
これらの方法では、基板の加熱温度、アニール温度・時間、あるいは成膜時の各種条件(減圧度、温度、成膜材料蒸着源またはターゲットへの印加エネルギー、雰囲気 等)により、得られる膜の物性が調整可能である。
Further, as shown in FIG. 1, a dielectric layer 80 for adjusting a voltage applied to the liquid crystal layer 5 is formed so as to cover the pixel electrode 11. The dielectric layer 80 also serves as a planarizing layer that planarizes the step structure on the pixel electrode 11.
As the dielectric layer 80, there is no remarkable absorption / coloration in the visible light region, and a thin film having a dense film quality, for example, a hard and stable organic compound (acrylic, epoxy, styrene, polyimide, urethane, etc. System or these modified resins) can be suitably used, but fluorides, oxides, chalcogenides, etc. of silicon or metal elements can also be used when a uniform film can be obtained with a required thickness. For example, MgF 2 , CaF 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , CeF 3 , MgO, SiO, ZrO 2 , TiO 2 , CeO 2 etc. should be used as the fluoride, oxide or chalcogenide of silicon or metal element Can do.
With these materials, such as organic compound resins, it is possible to form a film in a predetermined pattern using a roll coater or spin coater, followed by a method using photolithography, a flexographic printing method, an inkjet printing method, or the like. .
On the other hand, when using thin films of silicon or metal element fluoride, oxide or chalcogenide, the so-called “sol-gel method”, CVD method using an intermediate organic compound of such silicon or metal element, combined with so-called ultraviolet rays The film can be formed by, for example.
Further, in the sense of reducing chemical and thermal damage to the functional film (active element, wiring, etc.) formed on the substrate, a known physical film forming method such as heat or electron beam evaporation, sputtering method is used. A reactive sputtering method or the like can also be used.
In these methods, the physical properties of the obtained film depend on the substrate heating temperature, annealing temperature / time, or various conditions during film formation (degree of pressure reduction, temperature, energy applied to the deposition material deposition source or target, atmosphere, etc.). Is adjustable.

ここで、誘電体層80を設けることにより液晶層5に印加される電圧を調整する原理について説明する。
本実施形態の液晶表示装置Aでは、図1に示すように、透過部30上の液晶層5(透過表示領域の液晶層と呼ぶこともある。)の厚さdは、反射部35上の液晶層5(反射表示領域の液晶層と呼ぶこともある。)の厚さdより大きい値とされている。
本実施形態の液晶表示装置Aにおいて、透過部30の液晶による容量Cは、下記の数式で示される。
Here, the principle of adjusting the voltage applied to the liquid crystal layer 5 by providing the dielectric layer 80 will be described.
In the liquid crystal display device A of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the thickness d T of the liquid crystal layer 5 (also referred to as a liquid crystal layer in the transmissive display region) on the transmissive portion 30 is on the reflective portion 35. The thickness d R is larger than the thickness d R of the liquid crystal layer 5 (sometimes referred to as a liquid crystal layer in the reflective display region).
In the liquid crystal display device A of this embodiment, the capacitance C T by the liquid crystal of the transmissive portion 30 is represented by the following equation.

Figure 2006285128
Figure 2006285128

反射部35の液晶による容量Cは、下記の数式で示される。 Capacitance C R by the liquid crystal of the reflective portion 35 is represented by the following equation.

Figure 2006285128
Figure 2006285128

また、反射部35の誘電体層80による容量Cは、下記の数式で示される。 Further, the capacitance C 1 due to the dielectric layer 80 of the reflecting portion 35 is expressed by the following mathematical formula.

Figure 2006285128
Figure 2006285128

上記の数式〔数1〕〜〔数3〕において、「A」は透過部30の面積、「A」は反射部35の面積、「d」は透過部30上の液晶層5の厚さ、「d」は反射部35上の液晶層5の厚さ、「d」は誘電体層80の平均厚さ、「k」は誘電定数、「ε」は液晶の比誘電率、「ε」は誘電体層80の比誘電率を示す。 In the above formulas [Equation 1] to [Equation 3], “A T ” is the area of the transmissive part 30, “A R ” is the area of the reflective part 35, and “d T ” is the liquid crystal layer 5 on the transmissive part 30. The thickness, “d R ” is the thickness of the liquid crystal layer 5 on the reflector 35, “d 1 ” is the average thickness of the dielectric layer 80, “k” is the dielectric constant, and “ε” is the relative dielectric constant of the liquid crystal. , “Ε 1 ” indicates the relative dielectric constant of the dielectric layer 80.

また、透過部30の等価回路を図8に示し、反射部35の等価回路を図9に示す。
図8に示す透過部30に印加される電圧Vは、透明電極19から液晶に印加される電圧であり、下記の数式で示される。
Further, an equivalent circuit of the transmission part 30 is shown in FIG. 8, and an equivalent circuit of the reflection part 35 is shown in FIG.
Voltage V T applied to the transmission unit 30 shown in FIG. 8 is a voltage applied from the transparent electrode 19 to the liquid crystal is represented by the following equation.

Figure 2006285128
Figure 2006285128

図9に示す反射部35に印加される電圧Vは、画素電極11から液晶に印加される電圧Vと画素電極11から誘電体層80に印加される電圧Vとの和であり、画素電極11から液晶に印加される電圧Vは、下記の数式で示される。 Voltage V R applied to the reflective portion 35 shown in FIG. 9 is the sum of the voltage V 2 applied from the voltage V 1 and the pixel electrode 11 which is applied from the pixel electrode 11 in the liquid crystal dielectric layer 80, A voltage V 1 applied to the liquid crystal from the pixel electrode 11 is expressed by the following mathematical formula.

Figure 2006285128
Figure 2006285128

画素電極11から誘電体層80に印加される電圧Vは、下記の数式で示される。 A voltage V 2 applied from the pixel electrode 11 to the dielectric layer 80 is expressed by the following mathematical formula.

Figure 2006285128
Figure 2006285128

上記の数式〔数4〕〜〔数6〕において、「Q」は透過部30の液晶層5の保持する電荷量、「Q」は反射部35の液晶層5の保持する電荷量を示す。 In the above equations [Equation 4] to [Equation 6], “Q T ” represents the amount of charge held by the liquid crystal layer 5 of the transmissive portion 30, and “Q R ” represents the amount of charge retained by the liquid crystal layer 5 of the reflective portion 35. Show.

電荷量は容量と電圧との積(Q=CV)で示されるので、透過部30の面積Aと反射部35の面積Aとが同じで、図8に示す電圧Vと図9に示す電圧Vとが同じであると仮定した場合に、透過部30と反射部35とにおける液晶層5の保持する電荷量Q、Qを同じとする、画素電極11から液晶に印加される電圧Vは下記の数式で示される。 Since the charge amount is represented by the product (Q = CV) between the capacitance and the voltage, the area A T of the transmissive portion 30 and the area A R of the reflective portion 35 are the same, the voltage V T and 9 shown in FIG. 8 when the voltage V R shown is assumed to be the same, the charge amount Q R for holding the liquid crystal layer 5 in the transmissive portion 30 reflecting portion 35., the same Q T, is applied from the pixel electrode 11 in the liquid crystal that voltages V 1 is given by the following equation.

Figure 2006285128
Figure 2006285128

また、上記の数式〔数2〕〔数3〕を上記の数式〔数5〕〔数6〕に代入した上で、上記の数式〔数7〕に代入すると、下記の数式となる。   Further, after substituting the above formula [Equation 2] and [Equation 3] into the above equation [Equation 5] and [Equation 6] and substituting it into the above equation [Equation 7], the following equation is obtained.

Figure 2006285128
Figure 2006285128

すなわち、誘電体層80の比誘電率εと平均厚さdとの関係が数式〔数8〕を満たすものである場合、反射部35を構成する画素電極11から液晶に印加される電圧Vが数式〔数7〕を満たす値となり、透過部30と反射部35とにおける液晶層5の保持する電荷量Q、Qを同じとすることができ、透過表示形態と反射表示形態のいずれの表示状態においても、同一画素領域内で透過部上の液晶層と反射部上の液晶層の駆動電圧印加時の電圧依存性を略同じに揃えることができる。
すなわち、数式〔数8〕に示す関係を満たすように、d,d,d及びε、εを設定することにより、透過部と反射部との駆動電圧をマッチングさせることができる。説明を簡単にするために、d,dをある値に設定した場合について以下に述べる。
That is, when the relationship between the relative dielectric constant ε 1 of the dielectric layer 80 and the average thickness d 1 satisfies the formula [Equation 8], the voltage applied to the liquid crystal from the pixel electrode 11 constituting the reflecting portion 35. V 1 becomes a value satisfying the formula [Equation 7], and the charge amounts Q R and Q T held by the liquid crystal layer 5 in the transmissive part 30 and the reflective part 35 can be made the same, and the transmissive display form and the reflective display form In any of the display states, it is possible to make the voltage dependency of the liquid crystal layer on the transmissive portion and the liquid crystal layer on the reflective portion in the same pixel region substantially equal to each other when the drive voltage is applied.
That is, by setting d R , d T , d 1, and ε, ε 1 so as to satisfy the relationship shown in the equation [Equation 8], it is possible to match the driving voltages of the transmissive part and the reflective part. In order to simplify the description, a case where d T and d R are set to certain values will be described below.

例えば、数式〔数8〕に、液晶の比誘電率ε、透過部30上の液晶層5の厚さd、反射部35上の液晶層5の厚さdとして、一般的な値(ε=4.9、d=4.25μm、d=2μm)をそれぞれ代入すると(d/ε)≒0.459となる。(d/ε)≒0.459を満たし、反射部35上の液晶層5の厚さdと誘電体層80の平均厚さdとの和が、透過部30上の液晶層5の厚さdよりも小さい(d+d<d)誘電体層80の比誘電率εおよび平均厚さdの例を表1に示す。 For example, in the formula [Equation 8], the relative dielectric constant ε of the liquid crystal, the thickness d T of the liquid crystal layer 5 on the transmissive portion 30, and the thickness d R of the liquid crystal layer 5 on the reflective portion 35 are general values ( Substituting ε = 4.9, d T = 4.25 μm, d R = 2 μm, respectively, (d / ε 1 ) ≈0.459. (D / ε 1 ) ≈0.459 is satisfied, and the sum of the thickness d R of the liquid crystal layer 5 on the reflective portion 35 and the average thickness d 1 of the dielectric layer 80 is the liquid crystal layer 5 on the transmissive portion 30. Table 1 shows examples of the relative dielectric constant ε 1 and the average thickness d 1 of the dielectric layer 80 smaller than the thickness d T of (d 1 + d R <d T ).

Figure 2006285128
Figure 2006285128

表1に示す判定結果は、得られる反射及び透過の表示特性及び実際のパネル形成における製造のしやすさの点で好適である場合を「○」と表し、表示特性(反射及び透過)面では許容しうるものの、パネル形成時にやや困難さを伴う場合を「△」と表し、表示特性(特に反射状態)にばらつきを生じると同時に、パネル形成も困難である場合を「×」で表した。
表1に示すように、誘電体層80の比誘電率εが大きくなると誘電体層80の平均厚さdも大きくしなければならない。本実施形態の液晶表示装置Aでは、表1に示す誘電体層80の例は、すべて実施可能であるが、表1に示す誘電体層80の例のうち平均厚さdが1.3μm(d-d)以下、比誘電率が2.8以下である例1〜例8のものが望ましく、特に、平均厚さdが1.0μm以下、比誘電率εが2.0以下で(判定結果が○)であるものが、成膜のしやすさ、得られる膜質の安定性、或いは視認性の良い表示を行うために、必要な反射凹凸形状を付与し得るだけの樹脂膜を安定して形成し得ることや、必要なON/OFF間の液晶層のリターデーション変化量を確保するという点で、より望ましい。
The determination results shown in Table 1 indicate “○” when the reflection and transmission display characteristics obtained are preferable in terms of ease of manufacturing in actual panel formation, and the display characteristics (reflection and transmission) surfaces are Although it is acceptable, the case where the panel formation is somewhat difficult is represented by “Δ”, and the case where the display characteristics (particularly the reflection state) vary and the panel formation is difficult is represented by “x”.
As shown in Table 1, when the relative dielectric constant ε 1 of the dielectric layer 80 increases, the average thickness d 1 of the dielectric layer 80 must also be increased. In the liquid crystal display device A of the present embodiment, all examples of the dielectric layer 80 shown in Table 1 can be implemented, but among the examples of the dielectric layer 80 shown in Table 1, the average thickness d 1 is 1.3 μm. (D T -d R ) or less, and those having a relative dielectric constant of 2.8 or less are desirable, and in particular, the average thickness d 1 is 1.0 μm or less, and the relative dielectric constant ε 1 is 2. What is less than or equal to 0 (judgment result is ◯) can only give the necessary reflective uneven shape for easy film formation, stable film quality, or display with good visibility. It is more desirable in that a resin film can be stably formed and a necessary amount of retardation change of the liquid crystal layer between ON / OFF is ensured.

また、表1に示すように、誘電体層80の比誘電率εを小さくすると誘電体層80の平均厚さdも小さくしなければならない。誘電体層80の平均厚さdが0.6μm未満であると、誘電体層80が平坦化層を兼ねることが困難となる場合がある。また、誘電体層80として使用可能な材質が少なくなり、材質を選択する際の自由度が低下する。
なお、本発明の液晶表示素子において、反射部35の拡散反射特性を良好にするためには、反射部35に相当する断面凹凸形状を与える絶縁膜20を、所定の厚みd、例えば1.2〜1.5μm以上にすることが望ましく、この意味で、d,d,d、dの間に、
≒d+d+d
の関係を満たすようにするのが良い。(正確には、導通用の金属層、反射層としての金属層等の合計厚みをdとしたとき、
=d+d+d+d
となる。)
Further, as shown in Table 1, when the relative dielectric constant ε 1 of the dielectric layer 80 is decreased, the average thickness d 1 of the dielectric layer 80 must be decreased. If the average thickness d 1 of the dielectric layer 80 is less than 0.6 .mu.m, there is a case where the dielectric layer 80 becomes difficult to also serve as a planarizing layer. In addition, the material that can be used as the dielectric layer 80 is reduced, and the degree of freedom in selecting the material is reduced.
In the liquid crystal display element of the present invention, in order to improve the diffuse reflection characteristics of the reflective portion 35, the insulating film 20 giving the cross-sectional concavo-convex shape corresponding to the reflective portion 35 has a predetermined thickness d 0 , for example, 1. 2 to 1.5 μm or more is desirable, and in this sense, between d R , d T , d 1 , and d 0 ,
d T ≈d 0 + d 1 + d R
It is better to satisfy the relationship. (More precisely, when the metal layer for conducting, the total thickness of the metal layer such as a reflective layer was d m,
d T = d 0 + d 1 + d R + d m
It becomes. )

そして、上述のように構成された基板本体6上には、更に誘電体層80及び絶縁層20を覆うようにラビング等の所定の配向処理が施されたポリイミド等からなる下基板側配向膜29が形成されている。この下基板側配向膜29は、透過部30上に形成する部分と、反射部35上に形成する部分とで異なる配向処理が施されたものであり、透過部30の液晶層側の面に形成された透過部配向膜29aと、反射部35の液晶層側の面に形成された反射部配向膜29bとから構成されている。   On the substrate body 6 configured as described above, the lower substrate-side alignment film 29 made of polyimide or the like that has been subjected to a predetermined alignment process such as rubbing so as to further cover the dielectric layer 80 and the insulating layer 20. Is formed. The lower substrate-side alignment film 29 has been subjected to different alignment treatments for the portion formed on the transmissive portion 30 and the portion formed on the reflective portion 35, and on the surface of the transmissive portion 30 on the liquid crystal layer side. The transmission part alignment film 29a is formed, and the reflection part alignment film 29b formed on the liquid crystal layer side surface of the reflection part 35.

一方、図2に示す対向基板3はカラーフィルタアレイ基板として構成され、図1に示すように、ガラスやプラスチック等からなる透光性の基板本体41の液晶層5側の面に、カラーフィルタ層42が形成されている。
カラーフィルタ層42は、図7に示すように、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)の波長の光を透過するカラーフィルタ42R、42G、42Bが周期的に配列された構成とされており、各カラーフィルタ42R、42G、42Bは各画素電極11に対向する位置に設けられている。
また、カラーフィルタ層42において、カラーフィルタ42R、42G,42Bが形成されていない領域には、ブラックマトリクス等の遮光層42S、42Tが格子状になるように形成されている。
On the other hand, the counter substrate 3 shown in FIG. 2 is configured as a color filter array substrate. As shown in FIG. 1, the color filter layer is formed on the surface of the translucent substrate body 41 made of glass, plastic or the like on the liquid crystal layer 5 side. 42 is formed.
As shown in FIG. 7, the color filter layer 42 is configured by periodically arranging color filters 42R, 42G, and 42B that transmit light of red (R), green (G), and blue (B) wavelengths, respectively. The color filters 42R, 42G, and 42B are provided at positions facing the pixel electrodes 11.
In the color filter layer 42, light shielding layers 42S and 42T such as a black matrix are formed in a lattice pattern in regions where the color filters 42R, 42G, and 42B are not formed.

そして、上述のカラーフィルタ層42の液晶層側には、ITO等の透明な対向電極(共通電極)43と上基板側配向膜44が形成されている。上基板側配向膜44は、ラビング等の所定の配向処理が施されたポリイミド等からなるものである。   A transparent counter electrode (common electrode) 43 such as ITO and an upper substrate side alignment film 44 are formed on the liquid crystal layer side of the color filter layer 42 described above. The upper substrate side alignment film 44 is made of polyimide or the like that has been subjected to a predetermined alignment process such as rubbing.

そして、上述のように構成されたアクティブマトリクス基板2と対向基板3とは、図2に示すように、スペーサ(図示略)によって互いに一定に離間された状態で保持されるとともに、基板周辺部に矩形枠状に塗布された熱硬化性または光硬化性のシール材45によって接着一体化されている。そして、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とシール材45とによって密閉された空間に液晶が封入されて光変調層としての液晶層5が形成され、液晶パネル1が構成されている。   Then, as shown in FIG. 2, the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 configured as described above are held in a state of being spaced apart from each other by a spacer (not shown), and are also provided on the periphery of the substrate. They are bonded and integrated by a thermosetting or photocurable sealing material 45 applied in a rectangular frame shape. Then, liquid crystal is sealed in a space sealed by the active matrix substrate 2, the counter substrate 3, and the sealing material 45 to form a liquid crystal layer 5 as a light modulation layer, thereby configuring the liquid crystal panel 1.

なお、図2においては図面の簡略化のために、アクティブマトリクス基板2の液晶側の種々の層と配線並びに対向基板3の液晶側の種々の層を略して記載し、配向膜29、44の位置関係のみを示した。
また、基板本体41及びアクティブ基板2の外面側には図1に示すように偏光板H1、H1’、位相差板H2、H3,H2’,H3’が設けられている。
In FIG. 2, for simplification of the drawing, various layers and wirings on the liquid crystal side of the active matrix substrate 2 and various layers on the liquid crystal side of the counter substrate 3 are abbreviated to describe the alignment films 29 and 44. Only the positional relationship is shown.
Further, as shown in FIG. 1, polarizing plates H1, H1 ′ and retardation plates H2, H3, H2 ′, H3 ′ are provided on the outer surface side of the substrate body 41 and the active substrate 2.

なお、上基板側配向膜44、下基板側配向膜29に用いられる材料としては、上記のような有機材料に限らず、無機配向膜であってもよい。   The material used for the upper substrate side alignment film 44 and the lower substrate side alignment film 29 is not limited to the organic material as described above, and may be an inorganic alignment film.

この実施形態のバックライト4は、図2に示すように、液晶パネル1の背面側に設けられ、平板状の透明なアクリル樹脂などからなる透明導光板52と光源53と拡散性反射体55と保持部材58とから概略構成されている。バックライト4において、光源53は、導光板52に光を導入する端面52a側に配設されており、拡散性反射体55は導光板52の出射面(上面、一方の面)52b側と反対側の面(下面、他方の面)に空気層56を介して設けられている。
導光板52は、液晶パネル1の背面側に配置されて光源53から出射された光を液晶パネル1側に照射するものである。図2に示すように、光源53から出射される光は端面52aを介して導光板52の内部に導入され、導光板52の出射面52bから液晶パネル1側に出射されるようになっている。
また、導光板52の出射面52bと反対側の面52cには段部を形成することで、光源53から離れるにしたがって漸次厚みが減少するようにされており、すなわち光源53に遠い側の方が光源53に近い側よりも薄くされている。
As shown in FIG. 2, the backlight 4 of this embodiment is provided on the back side of the liquid crystal panel 1 and includes a transparent light guide plate 52, a light source 53, and a diffusive reflector 55 made of a flat transparent acrylic resin. The holding member 58 is generally configured. In the backlight 4, the light source 53 is disposed on the end surface 52 a side that introduces light into the light guide plate 52, and the diffusive reflector 55 is opposite to the emission surface (upper surface, one surface) 52 b side of the light guide plate 52. It is provided on the side surface (lower surface, the other surface) via an air layer 56.
The light guide plate 52 is disposed on the back side of the liquid crystal panel 1 and irradiates the light emitted from the light source 53 to the liquid crystal panel 1 side. As shown in FIG. 2, the light emitted from the light source 53 is introduced into the light guide plate 52 through the end face 52a, and is emitted from the light emission surface 52b of the light guide plate 52 to the liquid crystal panel 1 side. .
Further, a step portion is formed on the surface 52c opposite to the exit surface 52b of the light guide plate 52 so that the thickness gradually decreases as the distance from the light source 53 increases. Is made thinner than the side closer to the light source 53.

光源53は、種々のものが使用可能で、無機または有機EL、冷陰極管或いはLED等から適宜選択されて良い。
この図では、冷陰極管の場合を示す。すなわち、長尺の冷陰極管53aと、この冷陰極管53aの周囲に設けられた反射板53bから構成されている。拡散性反射体55は、例えば先の液晶パネル1において適用されていた絶縁膜20とその上に形成されていた複数の凹部27と画素電極11と同等の拡散反射構造が適用されている。
即ち、基板59の上に有機膜60が形成され、該有機膜60の表面に微小凹部が複数形成され、その上に光反射性を有するAlやAgなどの金属製の反射膜61が形成されてこの反射膜61の表面に複数の微小凹部61dが形成され、先に図5を基に説明した構造と同様に広い角度範囲で明るい拡散反射性能を発揮し得るものである。
このような構成のバックライト4であるならば、光源53からの光を導光板52によって液晶パネル1側に導いて液晶パネル1を裏面側から照明できるとともに、光の進行方向により、導光板52の背面側からの漏れた光を反射膜61で再度効率よく反射させて導光板52側に反射し、導光板52を介して液晶パネル1側に反射できるので、より明るいバックライト4を得ることができる。
Various light sources 53 can be used, and may be appropriately selected from inorganic or organic EL, cold cathode fluorescent lamps, LEDs, and the like.
This figure shows the case of a cold cathode tube. That is, it comprises a long cold cathode tube 53a and a reflector 53b provided around the cold cathode tube 53a. For the diffusive reflector 55, for example, a diffuse reflection structure equivalent to the insulating film 20 applied in the previous liquid crystal panel 1, the plurality of recesses 27 formed thereon, and the pixel electrode 11 is applied.
That is, the organic film 60 is formed on the substrate 59, a plurality of minute recesses are formed on the surface of the organic film 60, and the reflective film 61 made of metal such as Al or Ag having light reflectivity is formed thereon. A plurality of minute recesses 61d are formed on the surface of the reflecting film 61, and can exhibit a bright diffuse reflection performance in a wide angular range as in the structure described above with reference to FIG.
If it is the backlight 4 of such a structure, while the light from the light source 53 can be guide | induced to the liquid crystal panel 1 side by the light guide plate 52, the liquid crystal panel 1 can be illuminated from a back surface side, and the light guide plate 52 is based on the advancing direction of light. The light leaked from the back side of the light is efficiently reflected again by the reflection film 61 and reflected to the light guide plate 52 side, and can be reflected to the liquid crystal panel 1 side through the light guide plate 52, so that a brighter backlight 4 is obtained. Can do.

以上説明のごとく構成されたバックライト4を備えた液晶パネル1は、明るい屋外や照明が施された明るい室内において使用する場合は、反射表示形態の液晶パネルとしてバックライト4を点灯することなく利用する。ここで液晶パネル1に入射された外光は基板3側の各層を通過して液晶層5を通過し、光拡散反射性の複数の画素電極11(反射部35)により反射され、再度液晶層5を通過して基板3側の各層を通過し、観察者の目に到達する。そして、この間に各画素領域毎の画素電極11に薄膜トランジスタ10から通電して画素電極11上の液晶分子の配向制御を行い、各画素領域毎の表示状態を制御して表示を行うことができる。
また、暗い場所において透過表示形態で使用するには、バックライト4の光源53を点灯し、光源53から導光板52の内部に導かれた光を出射面52bから液晶パネル1側に出射する。ここでバックライト4から液晶パネル1側に出射された光は、窪部22(透過部30)を透過し、さらにこの窪部22に対応して設けられている透孔11aを介して透過し、液晶層5を通過し、基板3側の各層を透過して観察者に至る。これにより透過表示状態を得ることができる。
The liquid crystal panel 1 having the backlight 4 configured as described above is used without turning on the backlight 4 as a liquid crystal panel in a reflective display form when used in a bright outdoor or bright room with illumination. To do. Here, external light incident on the liquid crystal panel 1 passes through each layer on the substrate 3 side, passes through the liquid crystal layer 5, is reflected by the plurality of pixel electrodes 11 (reflecting portions 35) having light diffusivity, and is again liquid crystal layer. 5 passes through each layer on the substrate 3 side and reaches the eyes of the observer. During this period, the pixel electrode 11 in each pixel region can be energized from the thin film transistor 10 to control the orientation of the liquid crystal molecules on the pixel electrode 11, and display can be performed by controlling the display state in each pixel region.
In order to use in a transmissive display form in a dark place, the light source 53 of the backlight 4 is turned on, and the light guided from the light source 53 to the inside of the light guide plate 52 is emitted from the emission surface 52b to the liquid crystal panel 1 side. Here, the light emitted from the backlight 4 to the liquid crystal panel 1 side passes through the recess 22 (transmission portion 30), and further passes through the through hole 11a provided corresponding to the recess 22. Then, it passes through the liquid crystal layer 5 and passes through each layer on the substrate 3 side to reach the observer. Thereby, a transmissive display state can be obtained.

本実施形態によれば、液晶層5に印加される電圧を調整するための誘電体層80が形成されているので、透過部30と反射部35とにおける液晶層5へ印加される駆動電圧の実効値を略同じとすることができ、透過表示形態と反射表示形態のいずれの表示状態においても、同一画素領域内で透過部30上の液晶層5と反射部35上の液晶層5の駆動電圧印加時の光透過度あるいは反射度(または光透過率または反射率)の電圧依存性を略同じに揃えることができ、透過表示形態と反射表示形態とで表示の視認性が異なるのを改善できる。     According to this embodiment, since the dielectric layer 80 for adjusting the voltage applied to the liquid crystal layer 5 is formed, the drive voltage applied to the liquid crystal layer 5 in the transmissive part 30 and the reflective part 35 is determined. The effective values can be substantially the same, and the liquid crystal layer 5 on the transmissive portion 30 and the liquid crystal layer 5 on the reflective portion 35 are driven in the same pixel region in both the transmissive display mode and the reflective display mode. The voltage dependency of light transmittance or reflectivity (or light transmittance or reflectivity) when voltage is applied can be made to be almost the same, improving the visibility of display between transmissive display mode and reflective display mode. it can.

また、本実施形態の液晶表示装置では、スイッチング素子が、ソース電極18とドレイン電極17とゲート電極15を具備するTFT10からなり、ドレイン電極17に画素電極11と透明電極19とが電気的に接続され、TFT10により画素電極11と透明電極19が駆動自在とされているので、TFT10のドレイン電極17に画素電極11と透明電極19とが接続されることで、TFT10の作動に応じて画素電極11と透明電極19の両方を同時駆動して液晶の配向状態を制御することができる。   In the liquid crystal display device according to the present embodiment, the switching element includes the TFT 10 including the source electrode 18, the drain electrode 17, and the gate electrode 15, and the pixel electrode 11 and the transparent electrode 19 are electrically connected to the drain electrode 17. Since the pixel electrode 11 and the transparent electrode 19 can be driven by the TFT 10, the pixel electrode 11 and the transparent electrode 19 are connected to the drain electrode 17 of the TFT 10, so that the pixel electrode 11 corresponds to the operation of the TFT 10. And the transparent electrode 19 can be driven simultaneously to control the alignment state of the liquid crystal.

次に、本発明に係る半透過反射型の液晶表示装置に適用される光反射性の画素電極に形成する凹部形状の第2の例について、図10および図11を用いて説明する。
図10はこの例に係る画素電極上の一つの凹部を示す斜視図、図11は該凹部のy方向断面図である。
本変形例に係る凹部70は、先の第1実施形態の液晶パネル1における画素電極11の凹部27の内面の球面形状を一部変形したものであり、画素電極11に所定角度(例えば30°)で入射した光の拡散反射光の輝度分布がその正反射角度を中心として非対称となるように構成されている。
具体的には、本凹部70は曲率の小さい第1曲面と曲率の大きい第2曲面とから構成され、第1曲面及び第2曲面はそれぞれ図11に示すY方向断面において凹部70の一方の周辺部S1から最深点Dに至る第1曲線A1と、第1曲線A1になだらかに連続して凹部70の最深点Dから他方の周辺部S2に至る第2曲線B1とで示される形状を有している。
Next, a second example of the concave shape formed in the light-reflective pixel electrode applied to the transflective liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a perspective view showing one concave portion on the pixel electrode according to this example, and FIG. 11 is a sectional view in the y direction of the concave portion.
The concave portion 70 according to this modification is a partial modification of the spherical shape of the inner surface of the concave portion 27 of the pixel electrode 11 in the liquid crystal panel 1 of the first embodiment, and the pixel electrode 11 has a predetermined angle (for example, 30 °). The luminance distribution of the diffusely reflected light of the light incident on (1) is asymmetric with respect to the regular reflection angle.
Specifically, the concave portion 70 is composed of a first curved surface having a small curvature and a second curved surface having a large curvature, and the first curved surface and the second curved surface are each one periphery of the concave portion 70 in the Y-direction cross section shown in FIG. A first curve A1 extending from the part S1 to the deepest point D, and a second curve B1 extending gently from the deepest point D of the recess 70 to the other peripheral part S2 in a continuous manner. ing.

この最深点Dは凹部70の中心Oからy方向側にずれた位置にあり、基板6の水平面に対する第1曲線A1の傾斜角及び第2曲線B1の傾斜角の絶対値の平均値はそれぞれ1°〜89°、0.5°〜88°の各範囲で不規則にばらついて設定され、第1曲線A1の傾斜角の平均値は第2曲線B1のものに比べて大きくなっている。また、最大傾斜角を示す第1曲線A1の周辺部S1における傾斜角δaは凹部70において概ね4°〜35°の範囲内で不規則にばらついている。これにより、各凹部70の深さdは0.25μm〜3μmの範囲内で不規則にばらついて構成されている。   This deepest point D is at a position shifted from the center O of the recess 70 in the y direction, and the average of the absolute values of the inclination angle of the first curve A1 and the second curve B1 with respect to the horizontal plane of the substrate 6 is 1 respectively. It is set to vary irregularly in the respective ranges of ° to 89 ° and 0.5 ° to 88 °, and the average value of the inclination angle of the first curve A1 is larger than that of the second curve B1. In addition, the inclination angle δa in the peripheral portion S1 of the first curve A1 indicating the maximum inclination angle varies irregularly within the range of approximately 4 ° to 35 ° in the recess 70. Thereby, the depth d of each recessed part 70 is comprised irregularly within the range of 0.25 micrometer-3 micrometers.

したがって、光反射性の画素電極に形成する凹部形状を図10および図11に示した凹部70にした半透過反射型液晶表示装置においても、第1の実施形態と同様の効果が得られる他、画素電極の凹部を構成する第1曲面と第2曲面とを最深点Dに関して非対称に構成し反射光に指向性を持たせているため、特定の観察方向の表示の明るさを更に高めて反射光を有効利用することができる。   Therefore, in the transflective liquid crystal display device in which the recess shape formed in the light-reflective pixel electrode is the recess 70 shown in FIGS. 10 and 11, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Since the first curved surface and the second curved surface constituting the concave portion of the pixel electrode are asymmetric with respect to the deepest point D and the reflected light has directivity, the brightness of the display in a specific observation direction is further enhanced and reflected. Light can be used effectively.

図12は本発明に係る先の実施形態の液晶表示装置を備えた携帯電話機器(電子機器)の一例を示すもので、この例の携帯電話機器Kは偏平型のケース体90の上部正面側中央に形成した窓部91から液晶表示装置Aの液晶パネル1の表示面が露出するように液晶パネル1が設けられ、ケース体90の下部表面側に操作ボタン92が複数配列形成されている。
この構成の携帯電話機器は、明るい室内や屋外では反射表示形態で使用し、暗い室内や夜間ではバックライトを点灯して透過表示状態で使用することができる。また、先の実施形態の液晶表示装置Aを備えているので、反射表示状態と透過表示状態で色合いや色味が異なることがなく、しかも透過表示形態と反射表示形態とで表示の視認性が異なるのを改善でき、いずれの表示状態でも表示品質の高い液晶表示が得られる。
FIG. 12 shows an example of a mobile phone device (electronic device) provided with the liquid crystal display device of the previous embodiment according to the present invention. The mobile phone device K in this example is an upper front side of a flat type case body 90. The liquid crystal panel 1 is provided so that the display surface of the liquid crystal panel 1 of the liquid crystal display device A is exposed from the window portion 91 formed in the center, and a plurality of operation buttons 92 are arranged on the lower surface side of the case body 90.
The cellular phone device having this configuration can be used in a reflective display form in a bright room or outdoors, and can be used in a transmissive display state by turning on a backlight in a dark room or at night. In addition, since the liquid crystal display device A of the previous embodiment is provided, there is no difference in hue and color between the reflective display state and the transmissive display state, and the display visibility is different between the transmissive display mode and the reflective display mode. The difference can be improved, and a liquid crystal display with high display quality can be obtained in any display state.

図13は本発明に係る先の実施形態の液晶表示装置を備えた携帯型情報端末機器(電子機器)の一例を示すもので、この例の携帯型情報端末機器Jは偏平型のケース体95、96が折り畳み自在にヒンジ結合され、一方のケース体95に形成された窓部97から液晶表示装置Aの液晶パネル1の表示面が露出するように設けられ、他方のケース体96にキーボードスイッチ98が設けられて構成されてなる。
この構成の携帯型情報端末機器Jは、明るい室内や屋外では反射表示形態で使用し、暗い室内や夜間ではバックライトを点灯して透過表示状態で使用できる。また、先の実施形態の液晶表示装置Aを備えているので、反射表示状態と透過表示状態で色合いや色味が異なることがなく、しかも透過表示形態と反射表示形態とで表示の視認性が異なるのを改善でき、いずれの表示状態でも表示品質の高い液晶表示が得られる。
FIG. 13 shows an example of a portable information terminal device (electronic device) provided with the liquid crystal display device of the previous embodiment according to the present invention. The portable information terminal device J of this example is a flat case body 95. 96 are foldably hinged and provided so that the display surface of the liquid crystal panel 1 of the liquid crystal display device A is exposed from a window 97 formed in one case body 95, and a keyboard switch is connected to the other case body 96. 98 is provided.
The portable information terminal device J having this configuration can be used in a reflective display form in a bright room or outdoors, and can be used in a transmissive display state by turning on a backlight in a dark room or at night. In addition, since the liquid crystal display device A of the previous embodiment is provided, there is no difference in hue and color between the reflective display state and the transmissive display state, and the display visibility is different between the transmissive display mode and the reflective display mode. The difference can be improved, and a liquid crystal display with high display quality can be obtained in any display state.

なお、本発明は上述の実施形態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で種々変形して実施することができる。
例えば、上記のTFT10は逆スタガ型の構造に限定されず、正スタガ型のTFTであってもよい。また、スイッチング素子はTFTに限定されず、メタル層間に絶縁層を挟んでなるMIM(Metal Insulator Metal)構造の薄膜ダイオードであってもよい。このMIM構造の場合、対向基板側には短冊状の共通電極が複数形成されるので、共通電極は複数設けられる。
また、カラーフィルタ層42の形成される基板は対向基板3側に限定されず、基板2側にカラーフィルタ層42を設けてもよい。これに伴って、遮光層42Sは基板2と対向基板3のいずれかに形成されることになる。勿論、カラーフィルタ42R、42G、42Bと遮光層42Sとを別々の基板に設けてもよい。
さらに、上述の実施形態では遮光層42Sをストライプ状に形成しているが、カラーフィルタ42R、42G、42Bの周囲を囲むように格子状に形成しても良い。更にまた、画素電極11に形成する透孔23の形状は、長方形状に限らず円形状や楕円状あるいはその他の形状でも差し支えなく、その大きさや個数も特に制限されるものではない。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can implement in various deformation | transformation in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, the TFT 10 is not limited to an inverted stagger type structure, and may be a normal stagger type TFT. The switching element is not limited to a TFT, and may be a thin film diode having an MIM (Metal Insulator Metal) structure in which an insulating layer is sandwiched between metal layers. In the case of this MIM structure, since a plurality of strip-like common electrodes are formed on the counter substrate side, a plurality of common electrodes are provided.
The substrate on which the color filter layer 42 is formed is not limited to the counter substrate 3 side, and the color filter layer 42 may be provided on the substrate 2 side. Accordingly, the light shielding layer 42S is formed on either the substrate 2 or the counter substrate 3. Of course, the color filters 42R, 42G, and 42B and the light shielding layer 42S may be provided on different substrates.
Furthermore, although the light shielding layer 42S is formed in a stripe shape in the above-described embodiment, it may be formed in a lattice shape so as to surround the color filters 42R, 42G, and 42B. Furthermore, the shape of the through-hole 23 formed in the pixel electrode 11 is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape, an elliptical shape, or other shapes, and the size and the number thereof are not particularly limited.

上記実施形態においてはアクティブマトリクス方式の半透過反射型の液晶表示装置において反射部上と透過部上とで液晶層の厚みが異なるデュアルギャップタイプに本発明を適用した場合について説明したが、単純マトリクス方式の半透過反射型の液晶表示装置において反射部上と透過部上とで液晶層の厚みが異なるデュアルギャップタイプにも本発明を適用できる。
単純マトリクス型の半透過反射型の液晶表示装置としては、対向配置された基板間に液晶が封入され、前記一方の基板の液晶層側の面に複数の透明電極が形成され、前記他方の基板の液晶層側に絶縁膜が形成され、該絶縁膜上に光反射性の電極が複数形成され、前記光反射性の電極の少なくとも一部に透孔が形成され、該透孔の下に位置する前記絶縁膜に窪部が形成され、前記窪部形成部分が前記他方の基板側からの入射光を透過する透過部とされ、前記光透過性の電極の非透孔部が前記一方の基板側からの入射光を反射する反射部とされ、前記透過部上の液晶層厚と前記反射部上の液晶層厚が異なる値とされ、前記液晶層に印加される電圧を調整するための誘電体層が前記光反射性の電極上に形成されている液晶表示装置とすることができる。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the dual gap type in which the thickness of the liquid crystal layer is different between the reflective portion and the transmissive portion in the active matrix type transflective liquid crystal display device has been described. The present invention can also be applied to a dual gap type in which the thickness of the liquid crystal layer is different between the reflective portion and the transmissive portion in a transflective liquid crystal display device of the type.
As a simple matrix type transflective liquid crystal display device, a liquid crystal is sealed between opposed substrates, a plurality of transparent electrodes are formed on the surface of the one substrate on the liquid crystal layer side, and the other substrate is formed. An insulating film is formed on the liquid crystal layer side, a plurality of light reflective electrodes are formed on the insulating film, and a through hole is formed in at least a part of the light reflective electrode, and is positioned below the through hole. A recess is formed in the insulating film, the recess forming portion is a transmission portion that transmits incident light from the other substrate side, and a non-perforated portion of the light transmissive electrode is the one substrate A reflection part that reflects incident light from the side, and the liquid crystal layer thickness on the transmission part and the liquid crystal layer thickness on the reflection part are different from each other, and a dielectric for adjusting a voltage applied to the liquid crystal layer A liquid crystal display device having a body layer formed on the light-reflective electrode can be provided. .

単純マトリクス型の液晶表示装置では、液晶として、スーパーツイステッドネマチック(Super-Twisted Nematic)液晶を用いることが望ましい。
単純マトリクス型の液晶表示装置では、マルチプレクス駆動される為、駆動電圧を印加したときの透過表示形態と反射表示形態とでの表示の視認性の差がより鋭敏に表示特性に表れ易いため、単純マトリクス方式の液晶表示装置における本発明の効果は大きい。
In a simple matrix type liquid crystal display device, it is desirable to use a super-twisted nematic liquid crystal as the liquid crystal.
In the simple matrix type liquid crystal display device, since it is multiplex-driven, the difference in display visibility between the transmissive display mode and the reflective display mode when a driving voltage is applied is more likely to appear more sharply in the display characteristics. The effect of the present invention in a simple matrix type liquid crystal display device is great.

(実験例1)
図1に示すような半透過反射型TFT液晶表示装置を作成した。すなわち、TFT10と、TFT10に電気的に接続された透明電極19とが形成されたアクティブマトリクス2基板上に、膜厚約1.2μmの感光性アクリル樹脂をスピンコートして所定のパターニングを行い、TFT10を覆い、所定の凹凸形状を有する絶縁膜20を形成した。さらに、この絶縁膜20上に、TFT10に電気的に接続された膜厚0.20μmからなる画素電極11を形成し、画素電極11を覆うようにアクリル系樹脂(ネガ型感光性PMAシリーズ、チッソ製、硬化後誘電率約2.3)を膜厚1.03μmスピンコートしたのちフォトリソグラフィによりパターニングして誘電体層80を形成した。こうして得たアクティブマトリクス基板2上に下基板側配向膜29(ポリシリコーンイミド系、チッソ製)を約600Åの厚みになるようフレキソ印刷し焼成した。
(Experimental example 1)
A transflective TFT liquid crystal display device as shown in FIG. 1 was prepared. That is, on the active matrix 2 substrate on which the TFT 10 and the transparent electrode 19 electrically connected to the TFT 10 are formed, a photosensitive acrylic resin having a film thickness of about 1.2 μm is spin-coated, and predetermined patterning is performed. An insulating film 20 having a predetermined uneven shape was formed so as to cover the TFT 10. Further, a pixel electrode 11 having a film thickness of 0.20 μm electrically connected to the TFT 10 is formed on the insulating film 20, and an acrylic resin (negative photosensitive PMA series, Chisso is covered so as to cover the pixel electrode 11. The dielectric layer 80 was formed by spin-coating a dielectric constant of about 2.3) after being manufactured and cured, followed by patterning by photolithography. On the active matrix substrate 2 thus obtained, a lower substrate-side alignment film 29 (polysiliconeimide-based, manufactured by Chisso) was flexographically printed and baked to a thickness of about 600 mm.

また、対向基板3上に、RGBの顔料分散型マイクロカラーフィルタ層42(各色膜厚約1μm)を形成し、マイクロカラーフィルタ層42上に、下基板側配向膜29と同様の配向膜からなる上基板側配向膜44を形成した。   Further, an RGB pigment-dispersed micro color filter layer 42 (each color film thickness of about 1 μm) is formed on the counter substrate 3, and the micro color filter layer 42 is made of the same alignment film as the lower substrate side alignment film 29. An upper substrate side alignment film 44 was formed.

そして、アクティブマトリクス基板2と対向基板3とを、樹脂製球状スペーサ(粒径約4.3μm)を対向基板3上に散布したのちシール剤で貼りあわせてパネルとし、Δε=8のネマテイック液晶(チッソ製)を注入し液晶層5を形成した。得られた液晶表示装置における液晶層5のねじれ角は約30°、反射部のギャップは2.0μm、透過部のギャップは4.23μmであった。さらに、アクティブマトリクス基板2および対向基板3の外側に、偏光板、位相差板をそれぞれ貼り付けてズ1に示す液晶表示装置を完成させた。
このようにして得られた液晶表示装置を動作させたところ、透過部と反射部とでほぼ等しいしきい電圧値(約1.6V)を示した。
Then, the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 are sprayed with resin spherical spacers (particle size: about 4.3 μm) on the counter substrate 3 and bonded together with a sealant to form a panel, and a nematic liquid crystal (Δε = 8) A liquid crystal layer 5 was formed by injecting the same. In the obtained liquid crystal display device, the twist angle of the liquid crystal layer 5 was about 30 °, the gap of the reflection part was 2.0 μm, and the gap of the transmission part was 4.23 μm. Further, a polarizing plate and a retardation plate were respectively attached to the outside of the active matrix substrate 2 and the counter substrate 3 to complete the liquid crystal display device shown in FIG.
When the liquid crystal display device thus obtained was operated, the threshold voltage value (approximately 1.6 V) was approximately equal between the transmissive portion and the reflective portion.

(実験例2)
実施例1における誘電体層80をMgF2(比誘電率約1.86)の平均厚さd=0.8μmからなるものとし、絶縁膜20の厚みを、1.45μmとしたこと以外は、実施例1と同様の液晶表示装置を形成した。
得られた液晶表示装置を動作させたところ、実験例1と同様の結果が得られた。
(Experimental example 2)
The dielectric layer 80 in Example 1 is made of MgF 2 (relative permittivity about 1.86) average thickness d 1 = 0.8 μm, and the thickness of the insulating film 20 is 1.45 μm. A liquid crystal display device similar to that of Example 1 was formed.
When the obtained liquid crystal display device was operated, the same results as in Experimental Example 1 were obtained.

(実験例3)
実施例1における誘電体層80をCaF2(比誘電率約1.91)の平均厚さd=1.1μmからなるものとし、絶縁膜20の厚みを、1.2μmにしたこと以外は、実施例1と同様の液晶表示装置を形成した。
得られた液晶表示装置を動作させたところ、実験例1と同様の結果が得られた。
(Experimental example 3)
Except that the dielectric layer 80 in Example 1 is made of CaF 2 (relative dielectric constant about 1.91) average thickness d 1 = 1.1 μm, and the thickness of the insulating film 20 is 1.2 μm. A liquid crystal display device similar to that of Example 1 was formed.
When the obtained liquid crystal display device was operated, the same results as in Experimental Example 1 were obtained.

アクティブマトリクス方式又は単純マトリクス方式の半透過反射型の液晶表示装置において反射部上と透過部上とで液晶層の厚みが異なるデュアルギャップタイプに適用できる。また、このような半透過反射型の液晶表示装置を備えた携帯電話機器や携帯型情報端末機器等の電子機器に適用できる。     In a transflective liquid crystal display device of an active matrix system or a simple matrix system, the present invention can be applied to a dual gap type in which the thickness of the liquid crystal layer is different between the reflective portion and the transmissive portion. Further, the present invention can be applied to an electronic device such as a mobile phone device or a portable information terminal device provided with such a transflective liquid crystal display device.

図1は本発明に係る液晶表示装置に適用される液晶パネルの第1実施形態の要部断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of a first embodiment of a liquid crystal panel applied to a liquid crystal display device according to the present invention. 図2は液晶パネルとバックライトを備えた本発明に係る液晶表示装置の第1実施形態の断面略図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention provided with a liquid crystal panel and a backlight. 図3は同液晶パネルの薄膜トランジスタ部分と透明電極の配置構成の一例を示す平面略図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of the arrangement configuration of the thin film transistor portion and the transparent electrode of the liquid crystal panel. 図4は同液晶パネルの画素電極部分を示す平面略図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing a pixel electrode portion of the liquid crystal panel. 図5は同液晶パネルの画素電極部分に形成されている窪部の形状を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the shape of a recess formed in the pixel electrode portion of the liquid crystal panel. 図6は同液晶パネルの画素電極部分に形成されている窪部の断面形状を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the cross-sectional shape of the recess formed in the pixel electrode portion of the liquid crystal panel. 図7は同液晶パネルに備えられるカラーフィルタの一例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a color filter provided in the liquid crystal panel. 図8は、透過部の等価回路を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit of the transmission part. 図9は、反射部の等価回路を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit of the reflecting portion. 図10は同液晶パネルの画素電極部分に形成される凹部の第2の形状例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a second shape example of the recess formed in the pixel electrode portion of the liquid crystal panel. 図11は図10に示す凹部の断面形状を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory view showing the cross-sectional shape of the recess shown in FIG. 図12は本発明に係る液晶表示装置を備えた携帯電話装置の一例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing an example of a cellular phone device provided with the liquid crystal display device according to the present invention. 図13は本発明に係る液晶表示装置を備えた携帯型情報端末機器の他の例を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing another example of a portable information terminal device including the liquid crystal display device according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

A・・・液晶表示装置、1・・・液晶パネル、2・・・アクティブマトリクス基板(他方の基板)、3・・・対向基板(一方の基板)、4・・・バックライト、5・・・液晶層、6・・・基板本体、7・・・走査線、8・・・信号線、10・・・薄膜トランジスタ(TFT)、11・・・画素電極、13・・・ゲート電極、15・・・ゲート絶縁膜、16・・・半導体層、17・・・ドレイン電極、18・・・ソース電極、19・・・透明電極、20・・・絶縁膜、20a・・・被覆層、21・・・コンタクトホール、22・・・窪部、22b・・・底部、23・・・透孔、25・・・導電部、26・・・凹部、27・・・凹部、29・・・下基板側配向膜、29a・・・透過部配向膜、29b・・・反射部配向膜、30・・・透過部、35・・・反射部、41・・・対向基板、42・・・カラーフィルタ、43・・・共通電極、44・・・上基板側配向膜、45・・・シール材(封止剤)、52・・・導光板、53・・・光源、d・・・透過表示領域の液晶層の厚さ、d・・・反射表示領域の液晶層の厚さ、80・・・誘電体層

A ... Liquid crystal display device, 1 ... Liquid crystal panel, 2 ... Active matrix substrate (the other substrate), 3 ... Counter substrate (one substrate), 4 ... Backlight, 5 ...・ Liquid crystal layer, 6... Substrate body, 7 .. scanning line, 8... Signal line, 10... Thin film transistor (TFT), 11. ..Gate insulating film, 16 ... semiconductor layer, 17 ... drain electrode, 18 ... source electrode, 19 ... transparent electrode, 20 ... insulating film, 20a ... covering layer, 21. ..Contact hole, 22 ... recess, 22b ... bottom, 23 ... through hole, 25 ... conductive part, 26 ... recess, 27 ... recess, 29 ... lower substrate Side alignment film, 29a ... transmission part alignment film, 29b ... reflection part alignment film, 30 ... transmission part, 35 ..Reflecting part, 41... Counter substrate, 42... Color filter, 43 .. common electrode, 44 .. upper substrate side alignment film, 45. · light guide plate, 53 ... light source, d T ... thickness of the liquid crystal layer in the transmissive display region, d R ... the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display area, 80 ... dielectric layer

Claims (11)

対向配置された基板間に液晶が封入され、前記一方の基板の液晶層側の面に共通電極が形成され、前記他方の基板の液晶層側に複数のスイッチング素子が形成され、これらのスイッチング素子が絶縁膜に覆われ、該絶縁膜上に前記スイッチング素子と電気的に接続された光反射性の画素電極が複数形成される一方、前記画素電極の少なくとも一部に透孔が形成され、該透孔の下に位置する前記絶縁膜に窪部が形成され、該窪部の底部側に少なくとも位置するとともに前記スイッチング素子に電気的に接続された透明電極が、前記他方の基板上に直接位置するように形成され、
前記窪部形成部分が前記他方の基板側からの入射光を透過する透過部とされ、前記画素電極の非透孔部が前記一方の基板側からの入射光を反射する反射部とされ、前記透過部上の液晶層厚と前記反射部上の液晶層厚が異なる値とされ、
前記液晶層に印加される電圧を調整するための誘電体層が前記画素電極上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
Liquid crystal is sealed between the substrates arranged opposite to each other, a common electrode is formed on the surface of the one substrate on the liquid crystal layer side, and a plurality of switching elements are formed on the liquid crystal layer side of the other substrate. Are covered with an insulating film, and a plurality of light-reflective pixel electrodes electrically connected to the switching element are formed on the insulating film, and a through hole is formed in at least a part of the pixel electrode, A recess is formed in the insulating film located under the through hole, and a transparent electrode that is at least positioned on the bottom side of the recess and electrically connected to the switching element is directly positioned on the other substrate. Formed to
The recessed portion forming portion is a transmitting portion that transmits incident light from the other substrate side, and the non-perforated portion of the pixel electrode is a reflecting portion that reflects incident light from the one substrate side, The liquid crystal layer thickness on the transmission part and the liquid crystal layer thickness on the reflection part are different values,
A liquid crystal display device, wherein a dielectric layer for adjusting a voltage applied to the liquid crystal layer is formed on the pixel electrode.
前記スイッチング素子が、ソース電極とドレイン電極とゲート電極を具備する薄膜トランジスタからなり、前記ソース電極に前記画素電極と前記透明電極とが前記薄膜トランジスタを介して電気的に接続され、前記薄膜トランジスタにより前記画素電極と前記透明電極が駆動自在とされていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。     The switching element includes a thin film transistor having a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode, and the pixel electrode and the transparent electrode are electrically connected to the source electrode via the thin film transistor, and the pixel electrode is connected to the source electrode by the thin film transistor. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the transparent electrode is freely driven. 対向配置された基板間に液晶が封入され、前記一方の基板の液晶層側の面に複数の透明電極が形成され、前記他方の基板の液晶層側に絶縁膜が形成され、該絶縁膜上に光反射性の電極が複数形成され、前記光反射性の電極の少なくとも一部に透孔が形成され、該透孔の下に位置する前記絶縁膜に窪部が形成され、前記窪部形成部分が前記他方の基板側からの入射光を透過する透過部とされ、前記光透過性の電極の非透孔部が前記一方の基板側からの入射光を反射する反射部とされ、前記透過部上の液晶層厚と前記反射部上の液晶層厚が異なる値とされ、
前記液晶層に印加される電圧を調整するための誘電体層が前記光反射性の電極上に形成されていることを特徴とする単純マトリクス型の液晶表示装置。
Liquid crystal is sealed between the substrates arranged opposite to each other, a plurality of transparent electrodes are formed on the surface of the one substrate on the liquid crystal layer side, and an insulating film is formed on the liquid crystal layer side of the other substrate. A plurality of light-reflective electrodes are formed, a through hole is formed in at least a part of the light-reflective electrode, and a recess is formed in the insulating film located under the through-hole, thereby forming the recess The portion is a transmission portion that transmits incident light from the other substrate side, and the non-perforated portion of the light transmissive electrode is a reflection portion that reflects incident light from the one substrate side, and the transmission The liquid crystal layer thickness on the part and the liquid crystal layer thickness on the reflection part are different values,
A simple matrix type liquid crystal display device, wherein a dielectric layer for adjusting a voltage applied to the liquid crystal layer is formed on the light reflective electrode.
前記誘電体層が平坦化層を兼ねることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the dielectric layer also serves as a planarizing layer. 前記誘電体層の比誘電率が1.5〜2.8の範囲であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。   5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a relative dielectric constant of the dielectric layer is in a range of 1.5 to 2.8. 前記誘電体層の平均厚さが0.6〜1.3μmの範囲であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の液晶表示装置。   6. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an average thickness of the dielectric layer is in a range of 0.6 to 1.3 [mu] m. 前記誘電体層が、有機系化合物、シリコンまたは金属元素のフッ化物、酸化物あるいはカルコゲナイドから選択される薄膜であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の液晶表示装置。   5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the dielectric layer is a thin film selected from an organic compound, a fluoride of silicon or a metal element, an oxide, or a chalcogenide. . 前記有機系化合物が、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系 あるいはこれらからなる変性樹脂であることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。   8. The liquid crystal display device according to claim 7, wherein the organic compound is an acrylic resin, an epoxy resin, a urethane resin, or a modified resin made of these. 前記シリコンまたは金属元素のフッ化物、酸化物あるいはカルコゲナイドが、MgF2, CaF2, SiO2, Al2O3, CeF2, MgO, SiO, ZrO2 から選択されることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。 8. The silicon or metal element fluoride, oxide or chalcogenide is selected from MgF 2 , CaF 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , CeF 2 , MgO, SiO, ZrO 2. A liquid crystal display device according to 1. 前記液晶が、スーパーツイステッドネマチック液晶であることを特徴とする請求項3ないし9のいずれか一項に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the liquid crystal is a super twisted nematic liquid crystal. 請求項1ないし10のいずれか一項に記載の液晶表示装置を表示部に備えたことを特徴とする電子機器。

An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 1 in a display unit.

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EP1956420A1 (en) 2007-02-08 2008-08-13 Seiko Epson Corporation Liquid crystal device and electronic apparatus
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