JP2007065132A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射部の反射効率が良好であり、表示品位の優れた半透過型ないしは反射型の液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】 反射部２１を有する複数のサブ画素が形成された第一基板と、カラーフィルタが形成された第二基板と、前記両基板間に配置された液晶層とを有する液晶表示装置において、
前記第１基板及び第２基板のいずれか一方の前記反射部２１に対応するサブ画素間に、複数のサブ画素からなる一画素毎に一つの割合で、柱状リブ３３を設けるとともに、前記第１基板の前記柱状リブ３３に対応する位置に平坦なリブ受け部３４を設ける。
この場合、柱状リブ３３及びリブ受け部３４は、最も被視感度が高い緑（Ｇ)の側端を除いた部分に設けるとよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、反射部を備えた液晶表示装置に関し、特に、セルギャップを維持するための柱状リブを備えた半透過型ないし反射型の液晶表示装置に関する。

近年、情報通信機器のみならず一般の電気機器においても液晶表示装置の適用が急速に普及している。液晶表示装置は、自ら発光しないために、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置が多く使用されている。

しかしながら、バックライトの消費電力が大きいために、特に携帯型の機器については消費電力を減少させるためにバックライトを必要としない反射型の液晶表示装置が用いられているが、この反射型液晶表示装置は、外光を光源として用いるために、暗い室内などでは見えにくくなってしまう。そこで、近年に至り特に透過型と反射型の機能を兼ね備えた半透過型の液晶表示装置の開発が進められてきている。

この半透過型液晶表示装置は、一つの画素領域内に画素電極を備えた透過部と画素電極及び反射電極の両方を備えた反射部を有しており、暗い場所においてはバックライトを点灯して画素領域の透過部を利用して画素を表示し、明るい場所においてはバックライトを点灯することなく反射部において外光を利用して画像を表示しているため、常時バックライトを点灯する必要がなくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるという利点を有している。

この半透過型液晶表示装置の一例を図５を用いて説明する。なお、図５は従来の半透過型液晶表示パネルのカラーフィルタを透視して表した概略平面図である。

半透過型液晶表示パネル５０においては、一方の基板上にマトリクス状に配置された複数の走査線５１及び信号線５２により区画されるそれぞれの位置に反射部５３と透過部５４とが形成されている。そして、走査線５１と信号線５２とに囲まれた領域が１サブ画素に相当し、それぞれのサブ画素にスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor、図示せず）が形成されている。そして、他方の基板上にそれぞれのサブ画素に対応して赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうち何れか一色のカラーフィルタ等が形成され、両基板を互いに対向させ、両基板の周囲にシール材を設けることにより両基板を貼り合せ、両基板間に液晶を充填することにより半透過型液晶表示パネル５０が作製される。

そして、この半透過型液晶表示パネル５０においては、下記特許文献１及び２に示されているように、セルギャップを一定に保つため柱状リブ５５を設けるものが知られている。この柱状リブ５５を配置されている位置は、リブが部分的に見えても光学的な影響が少ない反射部５３であり、あるいは、柱状リブ５５自体は光学的に画像表示に寄与しないために表示部の外周に沿った遮光部に設けられている。更に、一方の基板側にはこの柱状リブ５５を受ける土台となるリブ受け部５６が形成されるが、このリブ受け部５６は、半透過型液晶表示装置５０の製造の際の重ねずれ量を考慮して、柱状リブ５５の先端部の大きさよりも少し大きめになされ、かつ、均一なセルギャップを得るために表面が平らにされている。
特開２００２−７２２２０号公報 特開２００４−２２６６１２号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された半透過型液晶表示装置のように、柱状リブ５５を受けるリブ受け部５６を反射部５３に設けると、このリブ受け部５５の面積分だけ反射部の面積が狭くなってしまい、反射率が低くなるという問題点を有している。なお、本願明細書でいう反射部の面積とは、反射電極が存在し、かつ、この反射電極の表面に凹凸が形成されている部分の面積をいう。

また、上記特許文献２に開示された半透過型液晶表示装置のように、柱状リブ５５を受けるリブ受け部５６の大部分を表示部の外周に沿った遮光部である信号線上に設けた場合においても、図５に示したように、信号線５２上に収まりきらないリブ受け部５６が反射部５３にはみ出すため、同様に反射部５３の面積が小さくなって反射効率が低下するという問題点を有している。加えて、上記特許文献２に開示された半透過型液晶表示装置によれば、柱状リブ５５を設けないサブ画素も含めて全てのサブ画素に平らなリブ受け部５６が設けられており、この平らな部分がたとえ反射電極が存在しているとしても実質的に反射電極としては機能しなくなるので、反射部５３の面積が大幅に小さくなり、それによって反射効率が大幅に減衰するため、表示品位が低下するという問題点を有している。特に、緑色のサブ画素部分は被視感度が最も高いため、反射効率の減衰による表示品位の低下は著しい。

本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、反射部の反射効率が良好であり、表示品位の優れた半透過型ないしは反射型の液晶表示装置を提供することにある。

本発明の上記目的は以下の構成により解決し得る。すなわち、請求項１に係る液晶表示装置の発明は、反射部を有する複数のサブ画素が形成された第一基板と、カラーフィルタが形成された第二基板と、前記両基板間に配置された液晶層とを有する液晶表示装置において、
前記第１基板及び第２基板のいずれか一方の前記反射部に対応するサブ画素間に、複数のサブ画素からなる一画素毎に一つの割合で、柱状リブを設けるとともに、前記第１基板の前記柱状リブに対応する位置に平坦部分を設けたことを特徴とする。

この請求項１に係る発明においては、液晶表示装置はアクティブマトリクス型のものであっても単純マトリクス型のものであってもよく、また、反射部を備えていれば反射型のものであっても半透過型のものであってもよい。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記柱状リブを前記第２基板に設けたことを特徴とする。

また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の液晶表示装置において、前記平坦部の大きさを前記平坦部に当接する柱状リブの先端部の大きさよりも大きくしたことを特徴とする。

また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記サブ画素は少なくとも赤、緑、青の３色分からなり、前記柱状リブ及び平坦部は緑のサブ画素の側端を除いた部分に設けられていることを特徴とする。この場合、前記サブ画素は赤、緑、青の３色分以外に、更にシアン（Ｃ)、マゼンダ（Ｍ)、黄（Ｙ)等の少なくとも１色分を含んでいてもよい。

また、本願の請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の半透過型液晶表示装置において、前記反射部に対応するカラーフィルタ層上には所定厚さの透明なトップコート層を配置したことを特徴とする。

本発明は上記の構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１に係る発明によれば、反射部に設けた柱状リブ及び平坦部は、複数のサブ画素からなる一画素毎に一つの割合で設けられているため、従来例に比すると実質的に反射部として機能しない反射部に設けられる平坦部の面積を少なくすることができため、反射部の反射効率を必要以上に減衰させることなく、セルギャップを維持することができ、表示品位の優れた半透過型液晶表示装置を得ることができる。

また、請求項２に係る発明によれば、第１基板の平坦部は第２基板に設けた柱状リブを受けるリブ受け部として機能するが、
（１）第１基板側と第２基板側の製造工程における全工程数を比較した場合、第１基板側の製造工程のほうがかなり多いので、第２基板側の製造工程に含めたほうが第１基板側の製造工程数を増加させずにすみ、各工程数のバランスがとれる、
（２）柱状スペーサの製造用材料としては通常ネガ型レジストを使用するが、このようなレジストを使用するのはカラーフィルタ層製造工程のみなので、第１基板製造工程に含めると別途ネガ型レジスト処理のための装置を設置する必要が生じるが、第２基板製造工程には元々ネガ型レジスト処理のための装置を備えられているから、製造工程上有利となる、
という優れた効果を奏する。

また、請求項３に係る発明によれば、平坦部の大きさをこの平坦部に当接する柱状リブの先端部の大きさよりも大きくしたため、第１基板及び第２基板を貼り合わせる際に位置ずれがあっても、この位置ずれを吸収してセルギャップを正確に維持することができるようになる。

また、請求項４に係る発明によれば、柱状リブ及び平坦部は緑のサブ画素の側端を除いた部分に設けられているため、被視感度が最も高い緑のサブ画素における反射部の面積が小さくならず、表示品位の優れた半透過型液晶表示装置を得ることができる。

また、請求項５に係る発明によれば、トップコートにより反射部のセルギャップを均一かつ正確に所定の値に維持でき、しかも特に半透過型の液晶表示装置に適用した場合には、正確に反射部のセルギャップを透過部のセルギャップの半分にすることができるので、反射部と透過部とで色調が同じになるようにすることができ、周囲が明るい状態でも暗い状態でも同じような表示画質の半透過型液晶表示装置が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面１〜図４を用いて詳細に説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのアクティブマトリクス型半透過型液晶表示装置の一実施形態を示すものであって、本発明をこのアクティブマトリクス型半透過型液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、単純マトリクス型半透過型液晶表示装置や、アクティブマトリクス型ないし単純マトリクス型の反射型液晶表示装置等、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。

図１は本発明の実施例に係るアクティブマトリクス型半透過型液晶表示装置のカラーフィルタを透視して表した概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

この実施形態の半透過型液晶表示パネル１０は、第１基板１１及び第２基板１２とを備えている。このうち、第１基板１１は、透明な絶縁性を有するガラス基板１３の表示領域上に、アルミニウムやモリブデン等の金属からなる複数の走査線１４が等間隔で平行に形成されており、また、隣り合う走査線１４間の略中央には走査線１４と同時に補助容量線１５が平行して形成され、走査線１４からはＴＦＴのゲート電極Ｇが延設されている。

更に、ガラス基板１３上には、走査線１４、補助容量線１５、ゲート電極Ｇを覆うようにして窒化シリコンや酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜１６が積層されている。そして、ゲート電極Ｇの上にはゲート絶縁膜１６を介して非晶質シリコンや多結晶シリコンなどからなる半導体層１７が形成され、またゲート絶縁膜１６上にはアルミニウムやモリブデン等の金属からなる複数の信号線１８が走査線１４と直交するようにして形成されており、この信号線１８からはＴＦＴのソース電極Ｓが延設され、このソース電極Ｓは半導体層１７と接触している。更に、信号線１８及びソース電極Ｓと同一の材料でかつ同時形成されたドレイン電極Ｄがゲート絶縁膜１６上に設けられており、このドレイン電極Ｄも半導体層１７と接触している。

ここで、走査線１４と信号線１８とに囲まれた領域が１サブ画素に相当する。そしてゲート電極Ｇ、ゲート絶縁膜１６、半導体層１７、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄによってスイッチング素子となるＴＦＴ（Thin Film Transistor）が構成され、それぞれのサブ画素にこのＴＦＴが形成される。この場合、ドレイン電極Ｄと補助容量線１５によって各画素の補助容量を形成することになる。

これらの信号線１８、ＴＦＴ、ゲート絶縁膜１６を覆うようにして例えば無機絶縁材料からなる保護絶縁膜１９が積層され、この保護絶縁膜１９上に、有機絶縁膜からなる層間膜２０が積層されている。この層間膜２０の表面は、反射部２１においては微細な凹凸部が形成され、透過部２２においては平坦となされている。そして保護絶縁膜１９と層間膜２０には、ＴＦＴのドレイン電極Ｄに対応する位置にコンタクトホール２３が形成されている。そして、それぞれのサブ画素において、コンタクトホール２３上及び層間膜２０の表面の一部分には、反射部２１に例えばアルミニウム金属からなる反射電極２４が設けられ、この反射電極２４の表面及び透過部２２における層間膜２０の表面には例えばＩＴＯからなる画素電極２５が形成され、更に、画素電極２５の表面には全てのサブ画素を覆うように配向膜２６が積層されている。

また、第２基板１２は、透明な絶縁性を有するガラス基板２７の表示領域上に、それぞれのサブ画素に対応して形成される赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のうち何れか一色からなるカラーフィルタ２８、共通電極２９及び配向膜３０が順次積層さている。そして、前記第１基板１１及び第２基板１２を互いに対向させ、両基板の周囲にシール材を設けることにより両基板を貼り合せ、両基板間に液晶を充填することにより半透過型液晶表示パネル１０となる。なお、第１基板１１の下方には、図示しない周知の光源、導光板、拡散シート等を有するバックライト装置が配置されている。

ここで、反射部２１と透過部２２とで同じ厚さのカラーフィルタ２８を使用するため、反射部２１のカラーフィルタ２８の一部分にカラーフィルタが存在しない切り欠き部３１及び所定の厚さのトップコート３２が設けられている。このトップコート３２は、反射部２１全体にわたって設けられており、その厚さは反射部２１における液晶層の厚さいわゆるセルギャップｄ１が透過部２２のセルギャップｄ２の半分となるようにされている。また、切り欠き部３１は、反射部２１では入射光は入射時と出射時の２回カラーフィルタを通過するため、一部分に色がない部分を設けて色調が透過部２２と同じようになるように設けられているものである。

そして、この実施形態の半透過型液晶表示パネル１０においては、第２基板１２側の柱状リブ３３を緑（Ｇ）のカラーフィルタ層によって構成されたサブ画素の側端を除いた位置にのみ配置し、更に、第１基板１１側のこの柱状リブ３３と対向する反射部２１のみにこの柱状リブ３３の先端と当接する平坦なリブ受け部３４を設けている。すなわち、図1に示すように、柱状リブ３３及びリブ受け部３４は、１画素に含まれる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ層によって構成される３つのサブ画素のうち、緑（Ｇ）のカラーフィルタ層によって構成されたサブ画素の側端を除いた位置、すなわち、赤（Ｒ）及び青（Ｂ)の間の信号線１８に対応する位置にのみ設けられている。この信号線１８はアルミニウム／モリブデン等の金属から形成されているために遮光性を有しており、しかも、この信号線１８に対向する位置の第２基板１２にはブラックマトリクス３５が配置されているから、柱状リブ３３及びリブ受け部３４は実質的に緑（Ｇ）のサブ画素以外の画素の外周に沿った遮光部に設けられていることになる。

なお、ここでは柱状リブ３３の先端が信号線１８の幅よりも広いため、平坦なリブ受け部３４は反射部２１にまで広がっている。そのため、平坦なリブ受け部３４に位置する反射電極２５の表面は、平らにされているため、実質的に反射電極としては機能しなくなるが、第１基板と第２基板を貼り合わせて液晶表示装置１０を製造する際に僅かに位置ずれがあってもこの位置ずれを吸収して正確に柱状リブ３３の先端が平坦なリブ受け部３４上に位置させることができるようになる。

したがって、この実施形態の半透過型液晶表示パネル１０においては、特に被視感度が高い緑（Ｇ)のサブ画素部分の反射部２１の側端には柱状リブ３３及びリブ受け部３４が設けられていないため、緑（Ｇ)のサブ画素部分の反射部２１の面積を十分に確保することができ、優れた表示品位の半透過型液晶表示パネル１０を得ることができる。

なお、本実施形態では、カラーフィルタ層として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三色を用いた半透過型液晶表示パネルを例にとって説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、シアン（Ｓ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のうちの少なくとも１色のカラーフィルタ層を追加した半透過型液晶表示装置おいても適用することが可能である。この場合においても、前記柱状リブ３３及びリブ受け部３４は緑のサブ画素の側端を除いた部分に設ければよい。

また、本実施形態では、透過部２２と反射部２１におけるカラーフィルタ層の厚さが等しい半透過型液晶表示装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、透過部２２と反射部２１におけるカラーフィルタ層の厚さが異なるもの、例えば、反射部２１のカラーフィルタ層の厚さを透過部２２のカラーフィルタ層の厚さよりも薄くしてカラーフィルタが存在しない切り欠き部３１を無くしたものを使用した半透過型液晶表示装置においても適用することが可能である。

また、本実施形態では、透過部２２と反射部２１における層間膜２０の厚さが等しい半透過型液晶表示装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、透過部２２には層間膜が存在せず、反射部２２にのみ層間膜２０をもうけた半透過型液晶表示装置においても適用することが可能である。

更に、本実施形態では、各サブ画素の中間部で反射部と透過部とが区分されている半透過型液晶表示パネルを例にとって説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、透過部が各サブ画素の中央部に設けられた半透過型液晶表示パネルにおいても適用することが可能である。

図１は、図１は、本発明の実施例に係る半透過型液晶表示パネルのカラーフィルタを透視して表した概略平面図。 図２は、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図３は、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図４は、図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図５は、従来の半透過型液晶表示パネルのカラーフィルタを透視して表した概略平面図である。

符号の説明

１０、５０ 半透過型液晶表示パネル
１１ 第１基板
１２ 第２基板
１３、２７ ガラス基板
１４、５１ 走査線
１６ ゲート絶縁膜
１８、５２ 信号線
２０ 層間膜
２１、５３ 反射部
２２、５４ 透過部
２４ 反射電極
２５ 画素電極
２６、３０ 配向膜
２８ カラーフィルタ
２９ 共通電極
３１ 切欠部
３２ トップコート
３３、５５ 柱状リブ
３４、５５ リブ受け部

Claims (5)

1. 反射部を有する複数のサブ画素が形成された第一基板と、カラーフィルタが形成された第二基板と、前記両基板間に配置された液晶層とを有する液晶表示装置において、
   前記第１基板及び第２基板のいずれか一方の前記反射部に対応するサブ画素間に、複数のサブ画素からなる一画素毎に一つの割合で、柱状リブを設けるとともに、前記第１基板の前記柱状リブに対応する位置に平坦部分を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記柱状リブを前記第２基板に設けたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記平坦部の大きさを前記平坦部に当接する柱状リブの先端部の大きさよりも大きくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記サブ画素は少なくとも赤、緑、青の３色分からなり、前記柱状リブ及び平坦部は緑のサブ画素の側端を除いた部分に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記反射部に対応するカラーフィルタ層の表面には所定厚さの透明なトップコート層を配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。

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