JP2007017756A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させる。
【解決手段】アクティブマトリクス基板２０ａは、各画素毎に絶縁基板１０ａに設けられた第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂと、第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂ上に設けられ第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂの一部をそれぞれ矩形状に露出させる第１開口部７ａ及び第２開口部７ｂを有する絶縁層７と、絶縁層７の上面に設けられ第１透明電極６ａに第１開口部７ｂの側壁を介して接続された反射電極８とを有し、第１透明電極６ａのうち反射電極８から第１開口部７ａを介して露出した部分が第１透過領域１５ａを構成し、第１透過領域１５ａの周囲の一部に沿って、光を遮断する延長部８ａが設けられ、第１透明電極６ａと第２透明電極６ａとの間には、両電極６ａ及び６ｂの間の電気的接続をスイッチングするＴＦＴ９ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、透過領域と反射領域とを有し、電圧無印加時に液晶層の液晶分子が基板面に対して実質的に垂直配向する垂直配向方式の半透過型液晶表示装置に関するものである。

半透過型液晶表示装置は、画像の最小単位である画素毎に、屋内でバックライトの光を透過して画像表示を行う透過領域と、屋外で外光を反射して画像表示を行う反射領域とを有している。そのため、半透過型液晶表示装置は、屋外及び屋内の何れにおいても、十分なコントラストを維持し、高い視認性を得ることができ、広く用いられている。また、半透過型液晶表示装置は、従来からよく知られており、例えば、特許文献１には、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置が開示されている。この垂直配向方式の半透過型液晶表示装置は、液晶層を構成する液晶分子の誘電率異方性が負であって、液晶層に電圧が印加されていないときに、その液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に配向するので、広い視野角を有している。
特開２００３−２２８０７３号公報

ところで、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、矩形状に形成された上記透過領域の周囲に上記反射領域が設けられている場合には、透過領域と反射領域との境界及びその近傍において、液晶分子の配向が不連続になり、液晶分子の応答速度が低下するという問題がある。

以下に、上記液晶分子の応答速度の低下の問題について、具体的に説明する。

図８は、半透過型液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板１２０での電圧印加時の透過領域及び反射領域における液晶分子の配向状態を示した平面模式図であり、図９は、図８中の断面IX-IXに沿った半透過型液晶表示装置１５０の断面模式図である。

反射電極１０８は、液晶層１４０における透過領域と反射領域との位相差を補償するために、図９に示すように、透明電極１０６上の絶縁層１０７を覆うように設けられているので、絶縁層１０７の傾斜面Ｓを介して、透明電極１０６に接続されている。そのため、図８に示すように、枠状に形成された傾斜面Ｓの内側には、透過領域１１５が配置され、その傾斜面１１８の外側には、反射領域を構成する反射電極１０８が配置されている。そして、液晶層１４０に電圧が印加されると、液晶分子Ｌｔ、Ｌｓ及びＬｒが、図９に示すように、基板面に対して平行に、且つ、透過領域では、図８に示すように、液晶分子Ｌｔがリベット１１４を中心に捻れて配向し、反射領域でも、液晶分子Ｌｒがリベット１１４を中心に捻れて配向する。

ここで、各リベット１１４から離れ、リベット１１４の配向規制力の影響を受けにくい傾斜面Ｓのうち、例えば、図８の右上の隅部Ｃでは、液晶分子Ｌｓの配向方向が、その近傍の透過部の液晶分子Ｌｔの配向方向と大きく異なるので、配向が不連続になる。そうなると、隅部Ｃにおいて、液晶分子Ｌｔの配向が安定するまでに時間が必要になり、液晶分子Ｌｔの応答速度が低下してしまう。

そこで、反射電極１０８を、図１０に示すように、液晶分子Ｌｔの応答速度が遅い隅部Ｃの外周端付近まで延長して、透過領域に遮光部１０８ａを形成することにより、液晶分子Ｌｔの応答速度を向上させることが考えられる。

しかしながら、上記のような垂直配向方式の半透過型液晶表示装置では、液晶分子の応答速度を向上させることができても、遮光部を形成することによって、画素の開口率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、遮光部が設けられている第１透過領域と、遮光部が設けられていない第２透過領域とを、スイッチング素子によって適宜使い分けるようにしたものである。

具体的に本発明に係る液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた垂直配向方式の液晶層と、マトリクス状に設けられた複数の画素とを備えた液晶表示装置であって、上記アクティブマトリクス基板は、絶縁基板と、上記各画素毎に上記絶縁基板に設けられた第１透明電極及び第２透明電極と、上記第１透明電極及び第２透明電極の上に設けられた絶縁層と、上記絶縁層の上面に設けられた反射電極とを備え、上記絶縁層は、上記第１透明電極の一部を矩形状に露出させる第１開口部と、上記第２透明電極の一部を露出させる第２開口部とを有し、上記反射電極は、上記第１透明電極に上記第１開口部の側壁を介して接続され、上記第１透明電極のうち上記反射電極から上記第１開口部を介して露出した部分が第１透過領域を構成し、上記第２透明電極のうち上記反射電極から上記第２開口部を介して露出した部分が第２透過領域を構成すると共に、上記第１透過領域の周囲の少なくとも一部に沿って、上記第１透過領域を透過する光の一部を遮断する遮光部が設けられ、上記第１透明電極と第２透明電極との間には、該第１透明電極と第２透明電極との間の電気的接続をスイッチングするスイッチング素子が設けられていることを特徴とする。

上記の構成によれば、第１透過領域では、絶縁層の矩形状の開口部の周囲の少なくとも一部に沿って遮光部が設けられているので、画素の開口率が低下するものの、反射領域との境界及びその近傍において、液晶層の応答速度の低下が抑制される。また、第２透過領域では、遮光膜が設けられていないので、反射領域との境界及びその近傍において、液晶層の応答速度の低下するものの、開口率の低下が抑制される。ここで、液晶層の応答速度は、低温時に低下して、表示品位に大きく影響するので、例えば、スイッチング素子によって、常温時において、第１透明電極と第２透明電極とを電気的に接続することにより、第１透過領域及び第２透過領域の双方を用いて画像表示を行い、低温時において、第１透明電極と第２透明電極との間の電気的接続を解除することにより、第１透過領域のみを用いて画像表示を行うことが可能になる。そのため、液晶層の応答速度が表示品位に影響を与えにくい常温時には、画素の開口率が第１透過領域の開口率と第２透過領域の開口率との中間程度になるので、その画素の開口率は、第１透過領域のみの場合よりも高くなる。また、液晶層の応答速度が表示品位に影響を与えやすい低温時には、第１透過領域のみを用いることになるので、画素の開口率が低下するものの、応答速度の低下が抑制される。したがって、画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させることが可能になる。

雰囲気温度が０℃以下のときに、上記第１透明電極と第２透明電極との間の電気的接続を解除するように上記スイッチング素子を制御する制御手段を備えていてもよい。

上記の構成によれば、液晶層の応答速度は、雰囲気温度が０℃以下のときに表示品位に大きく影響するので、制御手段によって、雰囲気温度が０℃以下のときに第１透明電極と第２透明電極との間の電気的接続を解除することにより、液晶層の応答速度の低下が抑制される。

上記遮光部は、上記第１開口部の４つの隅部に、１つずつ設けられていてもよい。

上記の構成によれば、透過領域と反射領域との境界及びその近傍における液晶層の応答速度の低下は、絶縁層の開口部の４つの隅部で発生することが多いので、その４つの隅部に遮光部を設けることによって、第１透過領域における液晶層の応答速度の低下が抑制される。

上記対向基板は、上記液晶層側に突出して形成された突出部を有し、上記液晶層の液晶分子は、上記液晶層に電圧が印加されていないときに、基板面に対して実質的に垂直に配向し、上記液晶層に電圧が印加されているときに、基板面に対して平行に、且つ、上記突出部を中心に捻れて配向してもよい。

上記構成によれば、液晶層が垂直配向方式となって、広視野角特性を有する液晶表示装置が実現する。

上記遮光部は、上記反射電極が上記第１開口部の内側へ延長された延長部により構成されていてもよい。

上記の構成によれば、反射電極を用いて遮光部が形成されるので、製造工程を追加することなく、画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させることが可能になる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板と、上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた垂直配向方式の液晶層と、マトリクス状に設けられた複数の画素とを備えた液晶表示装置であって、上記アクティブマトリクス基板は、絶縁基板と、上記各画素毎に上記絶縁基板に設けられた第１透明電極及び第２透明電極と、上記第１透明電極及び第２透明電極の上に設けられ絶縁層と、上記絶縁層の上面に設けられた第１反射電極及び第２反射電極と、上記第１透明電極及び第２透明電極に表示信号を供給するためのソース線とを備え、上記絶縁層は、上記第１透明電極の一部を矩形状に露出させる第１開口部と、上記第２透明電極の一部を露出させる第２開口部とを有し、上記第１反射電極は、上記第１透明電極に上記第１開口部の側壁を介して接続されていると共に、上記第２反射電極は、上記第２透明電極に上記第２開口部の側壁を介して接続され、上記第１透明電極のうち上記第１反射電極から上記第１開口部を介して露出した部分が第１透過領域を構成し、上記第２透明電極のうち上記第２反射電極から上記第２開口部を介して露出した部分が第２透過領域を構成すると共に、上記第１透過領域の周囲の少なくとも一部に沿って、上記第１透過領域を透過する光の一部を遮断する遮光部が設けられ、上記第１透明電極及び第２透明電極には、該各透明電極と上記ソース線との間の電気的接続をスイッチングするスイッチング素子がそれぞれ接続されていることを特徴とする。

上記構成によれば、第１透過領域では、その周囲の少なくとも一部に沿って遮光部が設けられているので、画素の開口率が低下するものの、反射領域との境界及びその近傍において、液晶層の応答速度の低下が抑制される。また、第２透過領域では、遮光膜が設けられていないので、反射領域との境界及びその近傍において、液晶層の応答速度の低下するものの、開口率の低下が抑制される。ここで、液晶層の応答速度は、低温時に低下して、表示品位に大きく影響するので、例えば、各スイッチング素子によって、常温時において、ソース線と第１透明電極及び第２透明電極とを電気的に接続することにより、第１透過領域及び第２透過領域の双方を用いて画像表示を行い、低温時において、ソース線と第１透明電極とを電気的に接続すると共に、ソース線と第２透明電極との間の電気的接続を解除することにより、第１透過領域のみを用いて画像表示を行うことが可能になる。そのため、液晶層の応答速度が表示品位に影響を与えにくい常温時には、画素の開口率が第１透過領域の開口率と第２透過領域の開口率との中間程度になるので、第１透過領域のみの場合よりも高くなる。また、液晶層の応答速度が表示品位に影響を与えやすい低温時には、第１透過領域のみを用いることになるので、画素の開口率が低下するものの、応答速度の低下が抑制される。したがって、画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させることが可能になる。

本発明によれば、遮光部によって画素の開口率が低下するものの液晶層の応答速度の低下が抑制される第１透過領域と、応答速度が低下するものの画素の開口率の低下が抑制された第２透過領域とを、スイッチング素子によって適宜使い分けるようにしたので、画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス駆動型の液晶表示装置を例に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図３は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態１を示している。

図１は、本実施形態に係る液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板２０ａの平面図であり、図２は、図１中のII−II断面線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。

この液晶表示装置５０は、図２に示すように、互いに対向するように配置されたアクティブマトリクス基板２０ａ及び対向基板３０と、それら両基板２０及び３０との間に設けられた液晶層４０と、マトリクス状に設けられた複数の画素とを備えている。

アクティブマトリクス基板２０ａは、図１に示すように、絶縁基板１０ａと、絶縁基板１０ａ上に互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線１と、各ゲート線１の間に互いに平行に延びるように設けられたスイッチング線１ｂと、ゲート線１と直交する方向に設けられた複数のソース線２と、隣り合う一対のゲート線１及び一対のソース線２に囲まれる各画素毎に、すなわち、ゲート線１及びソース線２の各交差部分に、設けられた第１ＴＦＴ９ａと、本発明の特徴として各画素毎にスイッチング線１ｂ上に設けられた第２ＴＦＴ９ｂと、各画素毎に設けられた画素電極とを備えている。なお、本実施形態では、容量線及び容量電極が省略されているが、それらを設けることによって、補助容量を形成してもよい。

上記画素電極は、反射領域を構成する反射電極８と、第１透過領域１５ａを構成する第１透明電極６ａと、第２透過領域１５ｂを構成する第２透明電極６ｂとを備えている。ここで、本実施形態の透過領域は、１つの第１透過領域１５ａと１つの第２透過領域１５ｂとにより構成されている。

第１ＴＦＴ９ａは、図１及び図２に示すように、ゲート線１の突出部であるゲート電極１ａと、ゲート電極１ａを覆うように設けられたゲート絶縁膜４と、ゲート絶縁膜４上でゲート電極１ａに対応する位置に島状に設けられた半導体層３と、半導体層３上に設けられソース線２に接続されたソース電極５ａ、同じく半導体層３上でソース電極５ａに対峙するように設けられ第１透明電極６ａに接続されたドレイン電極５ｂとを備えている。

また、第２ＴＦＴ９ｂは、図１及び図２に示すように、ゲート電極を兼ねるスイッチング線１ｂと、スイッチング線１ｂを覆うように設けられたゲート絶縁膜４と、ゲート絶縁膜４上でスイッチング線１ｂに対応する位置に島状に設けられた半導体層３と、半導体層３上に設けられ第１透明電極６ａに接続されたソース電極５ａと、同じく半導体層３上でソース電極５ａに対峙するように設けられ第２透明電極６ｂに接続されたドレイン電極５ｂとを備えている。さらに、第２ＴＦＴ９ｂは、図３に示すように、第１透明電極６ａと第２透明電極６ｂとの間に介設されており、そのゲート電極（スイッチング線１ｂ）には、制御手段４５が接続されている。この制御手段４５は、スイッチング線１ｂに対し、例えば、雰囲気温度が０℃以下の低温時に、第２ＴＦＴ９ｂをオフ状態にするスイッチング信号が供給されると共に、雰囲気温度が０℃より高い常温時に、第２ＴＦＴ９ｂをオン状態にするスイッチング信号が供給されるように構成されている。

また、アクティブマトリクス基板２０ａには、図２に示すように、第１ＴＦＴ９ａ及び第２ＴＦＴ９ｂを覆うように絶縁層７が設けられている。この絶縁層７は、矩形状の第１開口部７ａ及び第２開口部７ｂを有している。そして、絶縁層７上には、その側壁Ｓを介して第１透明電極６ａに接続された反射電極８が設けられている。さらに、反射電極８、絶縁層７の反射電極８から露出した部分、第１透明電極６ａの絶縁層７から露出した部分、及び第２透明電極６ｂの絶縁層７から露出した部分を覆うように配向膜（不図示）が設けられている。

ここで、上記矩形状の開口部は、その四隅が、直角に形成されたものだけではなく、円弧状、或いは、カットされたものであってもよい。

また、側壁Ｓは、図１中においてそれぞれ左右方向に延びる上辺部分及び下辺部分と、図１中の右側及び左側にそれぞれ上下方向に延びる右辺部分及び左辺部分とにより、枠状に形成されている。そして、その枠状に形成された側壁Ｓの内側には、第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂが絶縁層７から露出して配置されていると共に、その枠状の側壁Ｓの外側には、反射電極８が配置されている。

そして、反射電極８は、図１の下側半分に示されているように、第１開口部７ａの内側に延長された延長部８ａを有している。この延長部８ａは、各側壁Ｓ（上辺部分、下辺部分、右辺部分及び左辺部分）毎に形成され、第１透過領域１５ａを透過する光の一部を遮光する遮光部である。また、延長部８ａは、絶縁層７の第１開口部７ａの周方向に沿って、その第１開口部７ａの隅部から各側壁Ｓの中央部までに形成されている。なお、本実施形態では、各延長部８ａが、矩形状に形成されているが、本発明を構成する延長部８ａの形状は、これに限定されるものでなく、液晶分子の配向が不連続となる領域を遮光できる形状であればよい。

対向基板３０は、絶縁基板１０ｂ上に、着色層１１及びブラックマトリクス１３からなるカラーフィルター層、オーバコート層（不図示）、共通電極１２及び配向膜（不図示）が順に積層された構造になっている。そして、共通電極１２と配向膜との層間には、アクティブマトリクス基板２０ａ上の反射領域を構成する反射電極８、並びに透過領域を構成する上記第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂの各露出部分に対応して、突出部であるリベット１４が設けられている。ここで、リベット１４は、液晶層４０側に突出して形成されており、各画素電極の透過領域及び反射領域において、電圧印加時での液晶層４０の配向中心を形成するためのものである。

液晶層４０は、電気光学特性を有するネマチック液晶材料であり、誘電率異方性が負である液晶分子と、カイラル剤とを含んでいる。ここで、カイラル剤は、液晶層４０の中の液晶分子をねじれた配向に配列させ、透過領域及び反射領域での液晶分子の配向を安定させると共に、応答速度を向上させるための添加剤であり、例えば、カイラル方向が左旋性で、ピッチが６０μｍのものである。

このような構成の液晶表示装置５０は、反射領域において対向基板３０側から入射する外光を反射電極８で反射すると共に、第１透過領域１５ａ及び第２透過領域部１５ｂにおいてアクティブマトリクス基板２０ａ側から入射するバックライトからの光を透過するように構成されている。

そして、液晶表示装置５０では、常温時に各画素において、制御手段４５によって、ゲート線１からゲート信号がゲート電極１ａに送られて、第１ＴＦＴ９ａがオン状態になったときに、ソース線２からソース信号がソース電極５ａに送られて、半導体層３及びドレイン電極５ｂを介して、第１透過電極６ａ及び反射電極８に所定の電荷が書き込まれる。これと同時に、制御手段４５によって、スイッチング線１ｂからスイッチング信号が第２ＴＦＴ９ｂに送られて、第２ＴＦＴ９ｂがオン状態となることにより、第１透明電極６ａに書き込まれた電荷が、第２ＴＦＴ９ｂのソース電極５ａ、半導体層３及びドレイン電極５ｂを介して、第２透明電極６ｂにも書き込まれる。これにより、第１透明電極６ａ、第２透明電極６ｂ及び反射電極８からなる画素電極と共通電極１２との間で電位差が生じ、液晶層４０に所定の電圧が印加される。

また、液晶表示装置５０では、低温時に各画素において、制御手段４５によって、ゲート線１からゲート信号がゲート電極１ａに送られて、第１ＴＦＴ９ａがオン状態になったときに、ソース線２からソース信号がソース電極５ａに送られて、半導体層３及びドレイン電極５ｂを介して、第１透過電極６ａ及び反射電極８に所定の電荷が書き込まれる。これと同時に、制御手段４５によって、スイッチング線１ｂからスイッチング信号が第２ＴＦＴ９ｂに送られて、第２ＴＦＴ９ｂがオフ状態となることにより、第１透明電極６ａと第２透明電極６ｂとの間の電気的接続が解除される。これにより、第１透明電極６ａ及び反射電極８からなる画素電極と共通電極１２との間で電位差が生じ、液晶層４０に所定の電圧が印加される。

そして、液晶表示装置５０では、液晶層４０に印加される電圧の大きさによって液晶分子の配向状態を変えることにより、液晶層４０の透過する光の透過率を調整して画像が表示される。

また、液晶表示装置５０は、電圧印加時に液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に配向すると共に、電圧無印加時に液晶分子がリベット１４を中心に基板面に対して実質的に平行に配向するという垂直配向方式になっている。この垂直配向方式の液晶表示装置は、一般に画像表示の際の視野角が広いという特徴を有している。

さらに、液晶表示装置５０の第１透過領域１５ａでは、絶縁層７の第１開口部７ａの周囲に沿って、透過する光を遮断するための延長部８ａが設けられているので、画素の開口率が低下しているものの、反射領域との境界及びその近傍において、液晶層４０の応答速度の低下が抑制されている。また、第２透過領域１５ｂでは、上記延長部８ａが設けられていないので、反射領域との境界及びその近傍において、液晶層４０の応答速度の低下しているものの、開口率の低下が抑制されている。

ここで、液晶層４０の応答速度は、一般的に低温時に低下して、表示品位に大きく影響するので、上述のように制御手段４５によって、常温時において、第１透明電極６ａと第２透明電極６ｂとを第２ＴＦＴ９ｂを介して電気的に接続することにより、第１透過領域１５ａ及び第２透過領域１５ｂの双方、及び反射領域を用いて画像表示を行い、また、低温時において、第１透明電極６ａと第２透明電極６ｂとの間の電気的接続を解除することにより、第１透過領域１５ｂ及び反射領域を用いて画像表示を行うことになる。

以上のように、液晶表示装置５０では、第１透過領域１５ａと第２透過領域１５ｂとを、制御部４５によって適宜使い分けるようにしたので、画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させることができる。

次に、本実施形態に係る液晶表示装置５０の製造方法について、詳細に説明する。本実施形態の液晶表示装置５０は、以下に示すアクティブマトリクス基板作製工程、対向基板作製工程、及び液晶表示装置作製工程により製造される。

まず、アクティブマトリクス基板作製工程では、ガラス基板等の絶縁基板１０ａ上の基板全体に、チタン等からなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィー技術（Photo Engraving Process、以下、「ＰＥＰ技術」と称する）によりパターン形成して、ゲート線１、ゲート電極１ａ及びスイッチング線１ｂを形成する。

続いて、ゲート線１、ゲート電極１ａ及びスイッチング線１ｂ上の基板全体に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により窒化シリコン膜等を成膜し、ゲート絶縁膜４を形成する。

さらに、ゲート絶縁膜４上の基板全体に、ＣＶＤ法により真性アモルファスシリコン膜と、リンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン膜とを連続して成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりゲート電極１ａ及びスイッチング線１ｂ上に島状にパターン形成して、真性アモルファスシリコン層とｎ＋アモルファスシリコン層とを有する半導体層３を形成する。

次いで、半導体層３が形成されたゲート絶縁膜４上の基板全体に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂを形成する。

続いて、第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂが形成された基板全体に、チタン等からなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、ソース線２、ソース電極５ａ及びドレイン電極５ｂを形成する。

さらに、ソース電極５ａ及びドレイン電極５ｂをマスクとして半導体層３のｎ＋アモルファスシリコン層をエッチング除去することにより、チャネル部を形成する。

その後、ソース電極５ａ及びドレイン電極５ｂ上の基板全体に、感光性アクリル樹脂等を塗布し、その後、ＰＥＰ技術により第１ＴＦＴ６ａ及び第２ＴＦＴ６ｂを覆うと共に、透過領域となる部分が矩形状に開口するようにパターン形成して、第１開口部７ａ及び第２開口部を有する絶縁層７を形成する。

なお、絶縁層７は、ＰＥＰ技術によって表面形状を凹凸状にしてもよい。これによって、絶縁層７上の反射電極８の表面形状が凹凸状になり、対向基板３０側からの反射電極８に入射する外光を適度に拡散させることができる。

また、絶縁層７の膜厚は、反射領域の液晶層４０の厚さが第１透過領域１５ａ及び第２透過領域１５ｂの液晶層４０の厚さの１／２程度になるように調整されている。これによって、反射領域と両透過領域１５ａ及び１５ｂとの間の位相差を補償することができる。

次いで、絶縁層７上の基板全体に、モリブデン膜及びアルミニウム膜をスパッタリング法により順に成膜し、その後、ＰＥＰ技術により、第１ＴＦＴ６ａ及び第２ＴＦＴ６ｂと重なると共に、第１開口部７ａの内側に延長されるようにパターン形成して、延長部８ａを有する反射電極８を形成する。

ここで、反射電極８を構成するアルミニウム膜と第１透明電極６ａを構成するＩＴＯ膜との間にモリブデン膜が挟持されているので、アルミニウム膜をＰＥＰ技術によりパターン形成する際に、アルミニウム膜とＩＴＯ膜との間で局部電池が形成されることなく、アルミニウム膜の電気的な腐食するのを防ぐことができる。

最後に、反射電極８、第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂ上の基板全体に、ポリイミド樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜を形成する。

以上のようにしてアクティブマトリクス基板２０ａが作製される。

なお、上述のアクティブマトリクス基板２０ａの作製方法では、半導体層３を、アモルファスシリコン膜により形成させる方法を例示したが、ポリシリコン膜により形成させてもよく、さらには、それらアモルファスシリコン膜及びポリシリコン膜にレーザアニール処理を行って半導体層３の結晶性を向上させてもよい。

次に行う対向基板作製工程では、まず、ガラス基板等の絶縁基板１０ｂ上に、クロム薄膜を成膜した後、ＰＥＰ技術によりパターン形成してブラックマトリクス１３を形成する。

続いて、ブラックマトリクス１３の各パターンの間に、赤、緑及び青の何れかの着色層１１を形成して、カラーフィルター層を形成する。

さらに、カラーフィルター層上の基板全体に、アクリル樹脂を塗布してオーバーコート層を形成する。

その後、オーバーコート層上の基板全体に、ＩＴＯ膜を成膜して共通電極１２を形成する。

次いで、共通電極１２上の基板全体に、感光性アクリル樹脂等を塗布し、その後、ＰＥＰ技術により、アクティブマトリクス基板２０ａ上の反射領域を構成する反射電極８、並びに各透過領域を構成する第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂの各露出部分に対応するようにパターン形成して、リベット１４を形成する。

ここで、共通電極１２上にリベット１４を形成する代わりに、リベット１４に対応する位置の共通電極１２の表面に穴を形成したり、対向するアクティブマトリクス基板２０ａ上の反射電極８及び第１透明電極６ａ及び第２透明電極６ｂの各露出部分の表面に穴を形成してもよい。

最後に、リベット１４上の基板全体に、ポリイミド樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜を形成する。

以上のようにして、対向基板３０が作製される。

最後に行う液晶表示装置作製工程では、まず、アクティブマトリクス基板２０ａ及び対向基板３０のうちの一方の基板にスクリーン印刷により、熱硬化性エポキシ樹脂等からなるシール材料を、液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンで塗布し、他方の基板に液晶層４０の厚さに相当する直径を持ち、樹脂又はシリカからなる球状のスペーサーを散布する。

続いて、アクティブマトリクス基板２０ａと対向基板３０とを貼り合わせ、シール材料を硬化させ、空セルを形成する。

さらに、空セルを構成するアクティブマトリクス基板２０ａ及び対向基板３０の基板間に、減圧法により液晶分子及びカイラル剤を含む液晶材料を注入し液晶層４０を形成する。

最後に、上記液晶注入口にＵＶ硬化樹脂を塗布し、ＵＶ照射によりＵＶ硬化樹脂を硬化し、注入口を封止する。

以上のようにして、本実施形態の液晶表示装置５０を製造することができる。

次に、具体的に行った実験について説明する。

本実施形態の実施例として上記実施形態と同様な構成の液晶表示装置を、比較例１として図６に示すようなアクティブマトリクス基板１２０ａを備えた液晶表示装置を、及び比較例２として図７に示すようなアクティブマトリクス基板１２０ｂを備えた液晶表示装置をそれぞれ製造した。そして、各液晶表示装置について、画素の開口率及び応答速度を測定した。

比較例１のアクティブマトリクス基板１２０ａの各画素では、図６に示すように、反射電極１０８が延長部１０８ａを有しており、その延長部１０８ａからなる遮光部が設けられた透過領域１１５ａが縦に２つ配設されている。

また、比較例２のアクティブマトリクス基板１２０ｂの各画素では、図７に示すように、反射電極１０８が矩形状に開口しており、矩形状の透過領域１１５ｂが縦に２つ配設されている。

さらに、アクティブマトリクス基板１２０ａ及び１２０ｂには、図１に示すようなスイッチング線１ｂ及び第２ＴＦＴ９ｂが設けられていなく、画素電極を構成する透明電極１０６及び反射電極１０８がＴＦＴ１０９のドレイン電極１０５ｂに接続されている。

そして、上記構成のアクティブマトリクス基板２０ａ、１２０ａ及び１２０ｂを備えた各液晶表示装置について、常温（２５℃）及び低温時（−１５℃）における画素の開口率、及び応答速度を測定した。

表１は、各液晶表示装置における画素の開口率、及び応答速度の測定結果を示している。ここで、開口率は各画素における光の透過が可能な領域の面積比率であり、応答速度は、各画素に駆動信号を供給したときに、画素の透過率が所定値に達するまでの時間である。なお、表１において、開口率は、遮光部が設けられていない場合を１００％としている。

まず、画素の開口率についてみると、常温において第１透過領域及び第２透過領域の双方を用いて透過の画像表示を行う実施例では、遮光部が設けられていない比較例２（１００％）と遮光部が設けられた比較例１（８５％）とのちょうど中間の９２．５％となり、低温において第１透過領域のみを用いて透過の画像表示を行う実施例では、比較例１及び２と比べてかなり低い４２．５％となった。

一方、応答速度についてみると、常温において第１透過領域及び第２透過領域の双方を用いて透過の画像表示を行う実施例では、遮光部が設けられ応答速度の速い比較例１と同等の４６ｍｓｅｃとなり、低温において第１透過領域のみを用いて透過の画像表示を行う実施例では、応答速度の速い比較例１と同等の２９５ｍｓｅｃとなった。

このように、実施例では、常温時において、画素の開口率が比較例１よりも高く、応答速度が比較例１と同程度であり、低温時において、画素の開口率が極端に低下するものの、応答速度が比較例２よりも高くなった。したがって、画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させることができた。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置５０によれば、第１透過領域１５ａでは、絶縁層７の矩形状の第１開口部７ａの周囲の少なくとも一部に沿って遮光部となる延長部８ａが設けられているので、画素の開口率が低下するものの、反射領域との境界及びその近傍において、液晶層４０の応答速度の低下が抑制される。また、第２透過領域１５ｂでは、上記遮光膜（延長部８ａ）が設けられていないので、反射領域との境界及びその近傍において、液晶層４０の応答速度の低下するものの、画素の開口率の低下が抑制される。ここで、液晶層４０の応答速度は、雰囲気温度が０℃以下のときに表示品位に大きく影響するので、例えば、制御手段４５によって、常温時において、第１透明電極６ａと第２透明電極６ｂとを第２ＴＦＴ９ｂを介して電気的に接続することにより、第１透過領域１５ａ及び第２透過領域１５ｂの双方を用いて透過の画像表示を行い、雰囲気温度が０℃以下の低温時において、第１透明電極６ａと第２透明電極６ｂとの間の電気的接続を解除することにより、第１透過領域１５ａのみを用いて透過の画像表示を行うことが可能になる。そのため、液晶層４０の応答速度が表示品位に影響を与えにくい常温時には、画素の開口率が第１透過領域１５ａの開口率と第２透過領域１５ｂの開口率との中間程度になるので、その画素の開口率は、第１透過領域１５ａのみの場合よりも高くなる。また、液晶層４０の応答速度が表示品位に影響を与えやすい低温時には、第１透過領域１５ａのみを用いることになるので、画素の開口率が低下するものの、応答速度の低下が抑制される。また、延長部８ａは、反射電極８を用いて形成されるので、製造工程を追加することなく、画素の開口率の低下を可及的に抑制して、応答速度を向上させることができる。

《発明の実施形態２》
本発明は、上記実施形態１について、以下のような構成としてもよい。

図４は、本発明の実施形態２に係る液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板２０ｂの平面図である。なお、以下の各実施形態では、図１〜図３と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

このアクティブマトリクス基板２０ｂでは、図４に示すように、各画素において、２本のスイッチング線１ｂが設けられ、各スイッチング線１ｂ上に第２ＴＦＴ９ｂが設けられている。そして、図中下側のスイッチング線１ｂと図中下側のゲート線との間には下側のの第１透過領域１５ａが、及び図中下側のスイッチング線１ｂと図中上側のスイッチング線１ｂとの間には上側の第１透過領域１５ａがそれぞれ配置され、図中上側のスイッチング線１ｂと図中上側のゲート線１との間には第２透過領域１５ｂが配置されている。これにより、上記実施形態１で説明した液晶表示装置よりも、画素の開口率が若干低下するものの、低温時の応答速度が向上することになる。

なお、その他の構成、アクティブマトリクス基板の作製方法、及び本実施形態における効果については、上記実施形態１と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

《発明の実施形態３》
図５は、本発明の実施形態３に係る液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板２０ｃの平面図である。

このアクティブマトリクス基板２０ｃは、図５に示すように、互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート線１と、各ゲート線１の間に互いに平行に延びるように設けられたスイッチング線１ｂと、ゲート線１と直交する方向に設けられた複数のソース線２と、ゲート線１及びソース線２の各交差部分に設けられた第１ＴＦＴ９ａと、スイッチング線１ｂ及びソース線２の各交差部分に設けられた第２ＴＦＴ９ｃと、隣り合う一対のゲート線１及び一対のソース線２に囲まれた画素毎に設けられた画素電極とを備えている。

画素電極は、第１透過領域１５ａを構成する第１透明電極６ａと、第１透過領域１５ａの周囲に配置して第１反射領域を構成する第１反射電極８ｂと、第２透過領域１５ｂを構成する第２透明電極６ｂと、第２透過領域１５ｂの周囲に配置して第２反射領域を構成する第２反射電極８ｃとを備えている。

第２ＴＦＴ９ｃは、上記実施形態１で説明した第２ＴＦＴ９ｂと異なり、第１ＴＦＴ９ａと同様な構成になっている。

このアクティブマトリクス基板２０ｃを備えた液晶表示装置では、常温時に各画素において、制御手段４５によって、ゲート線１からゲート信号がゲート電極１ａに送られて、第１ＴＦＴ９ａがオン状態になると共に、スイッチング線１ｂからのスイッチング信号がゲート電極１ａに送られて、第２ＴＦＴ９ｃがオン状態になったときに、ソース線２からソース信号がソース電極５ａに送られて、半導体層３及びドレイン電極５ｂを介して、第１透過電極６ａ、第１反射電極８ｂ、第２透過電極６ｂ及び第２反射電極８ｃに所定の電荷がそれぞれ書き込まれる。これにより、第１透明電極６ａ、第１反射電極８ｂ、第２透明電極６ｂ及び第２反射電極８ｃからなる画素電極と共通電極１２との間で電位差が生じ、液晶層４０に所定の電圧が印加される。

また、液晶表示装置５０では、低温時に各画素において、制御手段４５によって、ゲート線１からゲート信号がゲート電極１ａに送られて、第１ＴＦＴ９ａがオン状態になったときに、ソース線２からソース信号がソース電極５ａに送られて、半導体層３及びドレイン電極５ｂを介して、第１透過電極６ａ及び反射電極８に所定の電荷が書き込まれる。これと同時に、制御手段４５によって、スイッチング線１ｂからスイッチング信号が第２ＴＦＴ９ｃに送られて、第２ＴＦＴ９ｃがオフ状態となる。これにより、第１透明電極６ａ及び第１反射電極８ｂからなる画素電極と共通電極１２との間で電位差が生じ、液晶層４０に所定の電圧が印加される。

なお、その他の構成、アクティブマトリクス基板の作製方法、及び本実施形態における効果については、上記実施形態１と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

以上説明したように、本発明は、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、低温時の液晶分子の応答速度を向上させることができるので、寒冷地で使用される動画表示用途の液晶表示装置について有用である。

実施形態１に係る液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板２０ａの平面図である。 図１中のII−II断面線に沿った液晶表示装置５０の断面図である。 第１透明電極６ａ、第２透明電極６ｂ及び制御手段４５の関係を示すブロック図である。 実施形態２に係る液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板２０ｂの平面図である。 実施形態３に係る液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板２０ｃの平面図である。 比較例１の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板１２０ａの平面図である。 比較例２の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板１２０ｂの平面図である。 従来の半透過型液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板１２０での電圧印加時の透過領域及び反射領域における液晶分子の配向状態を示した平面模式図である。 図８中の断面IX-IXに沿った半透過型液晶表示装置１５０の断面模式図である。 透過領域１１５の隅部に遮光部１０８ａを有するアクティブマトリクス基板１２０ｃでの電圧印加時の透過領域及び反射領域における液晶分子の配向状態を示した平面模式図である。

符号の説明

６ａ 第１透明電極
６ｂ 第２透明電極
７ 絶縁層
７ａ 第１開口部
７ｂ 第２開口部
８ 反射電極
８ａ 遮光部（延長部）
８ｂ 第１反射電極
８ｃ 第２反射電極
９ａ 第１ＴＦＴ（スイッチング素子）
９ｂ 第２ＴＦＴ（スイッチング素子）
１０ａ 絶縁基板
１４ リベット（突出部）
１５ａ 第１透過領域
１５ｂ 第２透過領域
２０ アクティブマトリクス基板
３０ 対向基板
４０ 液晶層
４５ 制御手段
５０ 液晶表示装置

Claims (6)

1. アクティブマトリクス基板と、
   上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、
   上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた垂直配向方式の液晶層と、
   マトリクス状に設けられた複数の画素とを備えた液晶表示装置であって、
   上記アクティブマトリクス基板は、絶縁基板と、上記各画素毎に上記絶縁基板に設けられた第１透明電極及び第２透明電極と、上記第１透明電極及び第２透明電極の上に設けられた絶縁層と、上記絶縁層の上面に設けられた反射電極とを備え、
   上記絶縁層は、上記第１透明電極の一部を矩形状に露出させる第１開口部と、上記第２透明電極の一部を露出させる第２開口部とを有し、
   上記反射電極は、上記第１透明電極に上記第１開口部の側壁を介して接続され、
   上記第１透明電極のうち上記反射電極から上記第１開口部を介して露出した部分が第１透過領域を構成し、上記第２透明電極のうち上記反射電極から上記第２開口部を介して露出した部分が第２透過領域を構成すると共に、
   上記第１透過領域の周囲の少なくとも一部に沿って、上記第１透過領域を透過する光の一部を遮断する遮光部が設けられ、
   上記第１透明電極と第２透明電極との間には、該第１透明電極と第２透明電極との間の電気的接続をスイッチングするスイッチング素子が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   雰囲気温度が０℃以下のときに、上記第１透明電極と第２透明電極との間の電気的接続を解除するように上記スイッチング素子を制御する制御手段を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   上記遮光部は、上記第１開口部の４つの隅部に、１つずつ設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   上記対向基板は、上記液晶層側に突出して形成された突出部を有し、
   上記液晶層の液晶分子は、上記液晶層に電圧が印加されていないときに、基板面に対して実質的に垂直に配向し、上記液晶層に電圧が印加されているときに、基板面に対して平行に、且つ、上記突出部を中心に捻れて配向することを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   上記遮光部は、上記反射電極が上記第１開口部の内側へ延長された延長部により構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
6. アクティブマトリクス基板と、
   上記アクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板と、
   上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた垂直配向方式の液晶層と、
   マトリクス状に設けられた複数の画素とを備えた液晶表示装置であって、
   上記アクティブマトリクス基板は、絶縁基板と、上記各画素毎に上記絶縁基板に設けられた第１透明電極及び第２透明電極と、上記第１透明電極及び第２透明電極の上に設けられ絶縁層と、上記絶縁層の上面に設けられた第１反射電極及び第２反射電極と、上記第１透明電極及び第２透明電極に表示信号を供給するためのソース線とを備え、
   上記絶縁層は、上記第１透明電極の一部を矩形状に露出させる第１開口部と、上記第２透明電極の一部を露出させる第２開口部とを有し、
   上記第１反射電極は、上記第１透明電極に上記第１開口部の側壁を介して接続されていると共に、上記第２反射電極は、上記第２透明電極に上記第２開口部の側壁を介して接続され、
   上記第１透明電極のうち上記第１反射電極から上記第１開口部を介して露出した部分が第１透過領域を構成し、上記第２透明電極のうち上記第２反射電極から上記第２開口部を介して露出した部分が第２透過領域を構成すると共に、
   上記第１透過領域の周囲の少なくとも一部に沿って、上記第１透過領域を透過する光の一部を遮断する遮光部が設けられ、
   上記第１透明電極及び第２透明電極には、該各透明電極と上記ソース線との間の電気的接続をスイッチングするスイッチング素子がそれぞれ接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
   

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