JP2007101648A - Reflection type liquid crystal display element, method for manufacturing the same, and reflection type liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は反射型液晶表示素子とその製造方法及び反射型液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a reflective liquid crystal display element, a manufacturing method thereof, and a reflective liquid crystal display device.
単結晶シリコン基板の表面に液晶表示素子に必要な回路網を形成し、単結晶シリコン基板と透明な基板とで液晶を挟持して液晶表示素子とする液晶表示素子はLCOS(Liquid Crystal On Silicon)と呼ばれ、小型・高精細化に有利な表示素子であり、液晶プロジェクターやビューファインダーに使用されている。従来、液晶表示素子のカラー表示は、液晶セル上にカラーフィルタを実装し実現していため、LCOSにおいては上から、カラーフィルタ、透明基板、液晶、反射電極、液晶駆動回路の層構造となっている。 A liquid crystal display element in which a circuit network necessary for a liquid crystal display element is formed on the surface of a single crystal silicon substrate and liquid crystal is sandwiched between the single crystal silicon substrate and a transparent substrate is used as an LCOS (Liquid Crystal On Silicon). This is a display element that is advantageous for miniaturization and high definition, and is used in liquid crystal projectors and viewfinders. Conventionally, color display of a liquid crystal display element has been realized by mounting a color filter on a liquid crystal cell, so in LCOS, it has a layer structure of a color filter, a transparent substrate, a liquid crystal, a reflective electrode, and a liquid crystal drive circuit from the top. Yes.
図4は、従来技術による反射型液晶表示素子の断面図である。上面に反射電極6を有したシリコン基板5と一面に透明電極を形成したガラス基板3とを、液晶表示素子部の表示領域外周に環状に塗布されたシール材4を介して貼り合わせて成る反射型液晶パネルに、カラーフィルタ1を貼り合せた構造であり、カラーフィルタ1は赤フィルタ2R、緑フィルタ2G、青フィルタ2Bとブラックマトリクスで構成されている。
FIG. 4 is a sectional view of a reflective liquid crystal display device according to the prior art. A reflection substrate comprising a
反射型液晶パネルは、フレキシブル基板など電気配線パターンが施された基板に実装し、反射型液晶パネルの各表示画素とカラーフィルタの画素を精確に位置合わせし、反射型液晶パネル上面に貼り付ける。 The reflective liquid crystal panel is mounted on a substrate having an electrical wiring pattern such as a flexible substrate, the display pixels of the reflective liquid crystal panel and the pixels of the color filter are accurately aligned, and attached to the upper surface of the reflective liquid crystal panel.
図4のような構造では、カラーフィルタに形成されたブラックマトリクスによる開口率の制限、カラーフィルタの光吸収による輝度の低下が起きる。また、これら機能上の問題以外に製造上の問題として、反射型液晶パネルの各表示画素とカラーフィルタの画素を精確に位置合わせする必要がある他、カラーフィルタを貼り合わせる際に、反射型液晶パネルとカラーフィルタの間に空気だまりが出来たりゴミが入るなどの不具合が生じる。 In the structure as shown in FIG. 4, the aperture ratio is limited by the black matrix formed in the color filter, and the luminance is lowered due to the light absorption of the color filter. In addition to these functional problems, as a manufacturing problem, it is necessary to precisely align each display pixel of the reflective liquid crystal panel and the pixel of the color filter, and when the color filter is bonded, the reflective liquid crystal Problems such as air accumulation or dust entering between the panel and the color filter occur.
前記欠点を解消するカラー液晶表示素子として、カラーフィルタを使用しないカラー液晶表示素子が開発されている。例えば干渉光を利用した反射型液晶表示素子であり、外部から入射した光が反射板から反射した光と、薄膜上で反射した光の光路差が波長の整数倍となった光が強められ、逆に整数倍以外の光は弱められる光の干渉を利用したものである。(例えば特許文献1) A color liquid crystal display element that does not use a color filter has been developed as a color liquid crystal display element that eliminates the above-described drawbacks. For example, it is a reflection type liquid crystal display element using interference light, and light whose light path difference between light reflected from the reflection plate and light reflected on the thin film is an integral multiple of the wavelength is strengthened. Conversely, light other than an integral multiple uses light interference that is weakened. (For example, Patent Document 1)
干渉光を利用した反射型液晶表示素子の容易な製造方法とそれを使用した反射型液晶表示装置を提供する。 An easy manufacturing method of a reflective liquid crystal display element using interference light and a reflective liquid crystal display device using the same are provided.
少なくとも、上面に反射電極を有した単結晶シリコン基板に形成された液晶表示素子部の表示領域外周にシール材を環状に塗布し、一面に透明電極を形成したガラス基板を前記シール材を介して前記単結晶シリコン基板に貼り合わせて成る反射型液晶表示素子において、前記単結晶シリコン基板上の反射電極上にλ=4ndとしてR(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれの波長λに対応した厚さの透明酸化膜を形成した反射型液晶表示素子とする。ここで、nは酸化膜の屈折率、dは透明酸化膜の厚さである。 At least, a sealing material is annularly applied to the outer periphery of the display region of the liquid crystal display element portion formed on the single crystal silicon substrate having a reflective electrode on the upper surface, and a glass substrate having a transparent electrode formed on one surface is interposed through the sealing material. In the reflective liquid crystal display element bonded to the single crystal silicon substrate, the wavelengths of R (red), G (green), and B (blue) are set on the reflective electrode on the single crystal silicon substrate with λ = 4nd. A reflective liquid crystal display element having a transparent oxide film having a thickness corresponding to λ is formed. Here, n is the refractive index of the oxide film, and d is the thickness of the transparent oxide film.
少なくとも、単結晶シリコンマザー基板に液晶表示素子部をマトリクス状に所定距離離して複数個形成する工程と、前記液晶表示素子部の反射電極上にλ=4ndとしてR、G、Bのそれぞれの波長λに対応した厚さの透明酸化膜を形成する工程と、前記液晶表示素子部の表示領域の外周にシール材を塗布する工程と、一面に透明電極を形成したガラスマザー基板と前記単結晶シリコンマザー基板を前記シール材を介して貼り合わせる工程と、個々の液晶表示素子部に分断する工程と、個々の液晶表示素子部に液晶を注入し封口する工程を具備する反射型液晶表示素子の製造方法とする。 At least a step of forming a plurality of liquid crystal display element portions in a matrix at a predetermined distance on a single crystal silicon mother substrate, and each wavelength of R, G, and B with λ = 4nd on the reflective electrode of the liquid crystal display element portion a step of forming a transparent oxide film having a thickness corresponding to λ, a step of applying a sealing material to the outer periphery of the display region of the liquid crystal display element portion, a glass mother substrate having a transparent electrode formed on one surface, and the single crystal silicon Manufacturing of a reflective liquid crystal display device comprising a step of bonding a mother substrate through the sealing material, a step of dividing the mother substrate into individual liquid crystal display device portions, and a step of injecting and sealing liquid crystal into the individual liquid crystal display device portions The method.
Rのフィルターに相応した膜厚の透明酸化膜を成膜する工程と、前記透明酸化膜のRとGに対応した画素上にマスクをしBに対応した画素上の透明酸化膜を所定の膜厚までドライエッチングする工程と、RとBに対応した画素上にマスクをしGに対応した画素上の透明酸化膜を所定の膜厚までドライエッチングする工程を具備する反射型液晶表示素子の製造方法とする。 A step of forming a transparent oxide film having a thickness corresponding to the filter of R, a mask on the pixels corresponding to R and G of the transparent oxide film, and a transparent oxide film on the pixel corresponding to B being a predetermined film Production of a reflective liquid crystal display device comprising a step of dry etching to a thickness and a step of performing a dry etching to a predetermined thickness of a transparent oxide film on a pixel corresponding to G by masking the pixel corresponding to R and B The method.
少なくとも、回路基板と、該回路基板に表示面を上にして搭載される前記反射型液晶表示素子と、該回路基板に搭載され回路基板面上部に発光する発光素子と、前記発光素子の上面に位置するように配置される導光板と、該導光板の内側面の前面に配置される拡散部材及び偏光板と、該偏光板から前記回路基板に対して平行に出光する光を反射し、前記反射型液晶表示素子に入射するように前記平行光の前方に配置される半透過型反射シートとを組み込んだ筐体を有し、前記筐体が前記反射型液晶表示素子の上部に搭載されてなる反射型液晶表示装置とする。 At least a circuit board, the reflective liquid crystal display element mounted on the circuit board with a display surface facing upward, a light emitting element mounted on the circuit board and emitting light on the circuit board surface, and an upper surface of the light emitting element A light guide plate arranged to be positioned, a diffusion member and a polarizing plate arranged in front of the inner side surface of the light guide plate, and reflecting light emitted in parallel to the circuit board from the polarizing plate, A casing incorporating a transflective reflection sheet disposed in front of the parallel light so as to enter the reflective liquid crystal display element, and the casing is mounted on top of the reflective liquid crystal display element; A reflection type liquid crystal display device.
本発明では、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のカラーを反射電極上に形成する透明酸化膜の厚さ調整だけで実現するため開口率が高く、かつ高輝度のディスプレイを実現できる。 In the present invention, since a color of R (red), G (green), and B (blue) is realized only by adjusting the thickness of the transparent oxide film formed on the reflective electrode, a display with a high aperture ratio and a high luminance is achieved. realizable.
請求項4の発明では、反射型液晶表示素子に入射する光が垂直になるので鮮明な画像が得られる。
In the invention of
少なくとも、上面に反射電極を有した単結晶シリコン基板に形成された液晶表示素子部の表示領域外周にシール材を環状に塗布し、一面に透明電極を形成したガラス基板を前記シール材を介して前記単結晶シリコン基板に貼り合わせて成る反射型液晶表示素子において、前記単結晶シリコン基板上の反射電極上にλ=4ndとしてR(赤)、G(緑)、B(青)のそれぞれの波長λに対応した厚さの透明酸化膜を形成した反射型液晶表示素子とし、その製造方法は、最初にRのフィルターに相応した膜厚の透明酸化膜を成膜し、前記透明酸化膜のRとGに対応した画素上にマスクをしてBに対応した画素上の透明酸化膜を所定の膜厚までドライエッチングし、RとBに対応した画素上にマスクをしGに対応した画素上の透明酸化膜を所定の膜厚までドライエッチングする製造方法とする。 At least, a sealing material is annularly applied to the outer periphery of the display region of the liquid crystal display element portion formed on the single crystal silicon substrate having a reflective electrode on the upper surface, and a glass substrate having a transparent electrode formed on one surface is interposed through the sealing material. In the reflective liquid crystal display element bonded to the single crystal silicon substrate, the wavelengths of R (red), G (green), and B (blue) are set on the reflective electrode on the single crystal silicon substrate with λ = 4nd. A reflective liquid crystal display element having a transparent oxide film having a thickness corresponding to λ is formed, and the manufacturing method thereof is to first form a transparent oxide film having a film thickness corresponding to the R filter, A mask is formed on the pixel corresponding to G and G, and the transparent oxide film on the pixel corresponding to B is dry-etched to a predetermined thickness, and the mask corresponding to R and B is masked on the pixel corresponding to G. A transparent oxide film with a predetermined thickness The manufacturing method is dry etching.
図3は本発明の原理を説明するための図である。図3においてdは透明酸化膜8の厚さ、nは透明酸化膜8の屈折率である。波長λの平行な入射光7が入射角iで透明酸化膜8に入射すると、透明酸化膜8の上面で反射した反射光7aと、反射電極6で反射した反射光7bの間には、2ndcosj(i+j=90度)の光路差が生じる。透明酸化膜8は例えば屈折率2.4の酸化チタンで、液晶は屈折率が約1.5である。透明酸化膜8は上面で液晶と接しているので、透明酸化膜8の上面で反射する光は固定端による反射で位相が反転する。すなわち波長が1/2ずれる。よって光路差がλ/2の時反射光は干渉により強めあうことになる。これを式に表すと、λ/2=2ndcosjとなる。反射型の液晶表示素子では、光は液晶表示素子に垂直に入射するので、j=90度であり上式は、λ/2=2nd(λ=4nd)となる。すなわち、R、G、Bのそれぞれの波長λに対応した透明酸化膜厚dを選択することによりR、G、Bが実現できる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the present invention. In FIG. 3, d is the thickness of the
図1は本発明の原理を説明するための図である。上面に反射電極6を有したシリコン基板5と一面に透明電極(不図示)を形成したガラス基板3とを、液晶表示素子部の表示領域外周に環状に塗布されたシール材4を介して貼り合わせて成る反射型液晶表示素子で、反射電極6上に透明酸化膜8が3原色用に赤8R、緑8G、青8Bが形成されている。透明酸化膜8R、8G、8Bの厚さはR、G、Bの波長λから前式で求められる。各波長は例えばR=660nm、G=520nm、B=450nmである。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. A
図2は、本発明による反射型液晶表示素子の透明酸化膜の製造方法を説明するための各工程の側面断面図である。工程(A)において単結晶シリコン基板5に形成された液晶表示素子部の全画素上に最も厚い透明酸化膜厚を要するRのフィルターに相応した膜厚の透明酸化膜8を成膜し、工程(B)において、まずRとGに対応した画素上にマスク9を形成し、Bに対応した画素上の透明酸化膜8を所定の膜厚までドライエッチングする。マスク9を除去し、次に工程(C)において、RとBに対応した画素上にマスク9を形成しGに対応した画素上の透明酸化膜8を所定の膜厚までドライエッチングする。工程(D)でマスク9を除去する。Rに対応した画素上の透明酸化膜8は成膜時に既に所定の膜厚になっているためエッチングの必要は無い。これで3原色に対応した透明酸化膜8R、8G、8Bが完成する。
FIG. 2 is a side cross-sectional view of each step for explaining a method for producing a transparent oxide film of a reflective liquid crystal display device according to the present invention. In step (A), a
図1は、一つの反射型液晶表示素子の断面図(実際にはR、G、Bが多数個形成されて表示素子となる)であるが、通常量産では一対のマザー基板間に一体に形成された複数の液晶表示素子部を分割して独立した複数の液晶表示素子を製造するのが液晶表示素子の製造方法として一般化している。 FIG. 1 is a cross-sectional view of one reflective liquid crystal display element (actually, a large number of R, G, and B are formed to form a display element). In normal mass production, it is integrally formed between a pair of mother substrates. Dividing the plurality of liquid crystal display element portions to manufacture a plurality of independent liquid crystal display elements is generalized as a method for manufacturing a liquid crystal display element.
図5は本発明による反射型液晶表示装置の正面断面図である。反射型液晶表示装置10は図中に示す目17方向から画像を見るものである。発光素子12からの光(矢印A)は導光部材13の下面から導光部材13に導入される。導入された光は導光部材13の内側面の前面に配置された拡散部材14で拡散され、偏光板15を透過した直線偏光光(以下P波という)だけが矢印Bの方向に進む。半透過型反射シート16はP波を反射するものであり、半透過型反射シート16で反射されたP波は矢印Cに進み、回路基板18に載置されている反射型液晶表示素子11に入射するように半透過型反射シート16が配置されている。19は筐体である。
FIG. 5 is a front sectional view of a reflective liquid crystal display device according to the present invention. The reflective liquid
反射型液晶表示素子11は電源オフ状態でP波がそのまま液晶を通過するように配置してあり、反射型液晶表示素子11で反射されたP波は矢印方向に進む。半透過型反射シート16の偏光板16bはP波を透過しない状態に配置してあり、電源オフ状態では黒表示状態となっている。
The reflective liquid
反射型液晶表示素子11の電源オン状態ではP波は液晶で偏光され、反射型液晶表示素子11で偏光されて反射された偏光光は矢印方向に進む。半透過型反射シート16の偏光板16bは電源オン状態で反射された光を透過する状態に配置されているので、矢印方向Dに進むので電源オン状態では白表示状態となっている。
In the power-on state of the reflective liquid
反射型液晶表示素子のR、G、B素子をオン、オフすることによりカラー表示がされるが、本実施例では目17に入る光は反射型液晶表示素子11に垂直なので、鮮明な画像が得られる。
Color display is performed by turning on / off the R, G, and B elements of the reflective liquid crystal display element. However, in this embodiment, since the light entering the
1 カラーフィルタ
2R 赤フィルタ
2G 緑フィルタ
2B 青フィルタ
3 ガラス基板
4 シール材
5 シリコン基板
6 反射電極
7 入射光
7a 反射光
7b 反射光
8 透明酸化膜
8R 赤用透明酸化膜
8G 緑用透明酸化膜
8B 青用透明酸化膜
9 マスク
10 反射型液晶表示装置
11 反射型液晶表示素子
12 発光素子
13 導光部材
14 拡散部材
15 偏光板
16 半透過型反射シート
16b 偏光板
17 目
18 回路基板
19 筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記液晶表示素子部の反射電極上にλ=4ndとしてR、G、Bのそれぞれの波長λに対応した厚さの透明酸化膜を形成する工程と、
前記液晶表示素子部の表示領域の外周にシール材を塗布する工程と、
一面に透明電極を形成したガラスマザー基板と前記単結晶シリコンマザー基板を前記シール材を介して貼り合わせる工程と、
個々の液晶表示素子部に分断する工程と、
個々の液晶表示素子部に液晶を注入し封口する工程を具備することを特徴とする反射型液晶表示素子の製造方法。 At least a step of forming a plurality of liquid crystal display element portions at a predetermined distance in a matrix on a single crystal silicon mother substrate;
Forming a transparent oxide film having a thickness corresponding to each of the wavelengths λ of R, G, and B with λ = 4nd on the reflective electrode of the liquid crystal display element portion;
Applying a sealing material to the outer periphery of the display area of the liquid crystal display element unit;
Bonding the glass mother substrate having a transparent electrode formed on one surface and the single crystal silicon mother substrate through the sealing material;
Dividing into individual liquid crystal display element parts;
A method of manufacturing a reflective liquid crystal display element, comprising the step of injecting and sealing liquid crystal into each liquid crystal display element part.
前記透明酸化膜のRとGに対応した画素上にマスクをしBに対応した画素上の透明酸化膜を所定の膜厚までドライエッチングする工程と、
RとBに対応した画素上にマスクをしGに対応した画素上の透明酸化膜を所定の膜厚までドライエッチングする工程を具備することを特徴とする請求項2記載の反射型液晶表示素子の製造方法。 Forming a transparent oxide film having a film thickness corresponding to the R filter;
Masking the pixels corresponding to R and G of the transparent oxide film and dry etching the transparent oxide film on the pixels corresponding to B to a predetermined film thickness;
3. The reflective liquid crystal display element according to claim 2, further comprising a step of masking the pixels corresponding to R and B and dry etching the transparent oxide film on the pixels corresponding to G to a predetermined thickness. Manufacturing method.
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JP2005288350A JP2007101648A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Reflection type liquid crystal display element, method for manufacturing the same, and reflection type liquid crystal display device |
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Cited By (1)
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JP2009169419A (en) * | 2008-01-14 | 2009-07-30 | Sysview Technology Inc | Color-based microdevice of liquid crystal on silicon (lcos) microdisplay |
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2005
- 2005-09-30 JP JP2005288350A patent/JP2007101648A/en active Pending
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