JP2007148405A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部光源が弱い暗状態の場合にも半透過型液晶表示装置のように画面を表示できるように改善された反射型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】反射型液晶表示装置１００は、一方側に偏光板が設けられた上部基板１１０と、上部基板１１０の他方側に離隔して設けられた下部基板１２０と、上部基板１１０と下部基板１２０との間に介在された液晶層１３０とを含み、上部基板１１０の他方側にはカラーフィルタ層１１１と、画素領域の以外の領域で電流によって光をそれ自体によって発する自発光体１１２とが交互に並んで設けられ、カラーフィルタ層１１１と自発光体１１２との他方側には透明のＩＴＯ層１１３を形成する。これによって、外部光源が弱い暗状態でも反射効率の低下なしに反射型液晶表示装置１００を駆動させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射型液晶表示装置に関し、特に液晶表示装置に自発光体を内蔵して外部の自然光と共に光源として利用できる反射型液晶表示装置に関する。

液晶表示装置の場合、光源としてバックライトによる直接光源を利用する透過型と、外部光源や太陽光、電灯などによる間接光源を利用する反射型及び両方の特徴を有し、通常外部光に曝されるモバイルフォンなどに利用される半透過型がある。

このうち、反射型液晶表示装置の場合、外部の人工的な光源や自然光を利用するので、夜のように自然光が弱いときや、人工的な光源のない暗い所、即ち、暗状態では画面を適切に表示できない問題がある。

ここに、反射型液晶表示装置の問題を解決するために提示されたものが半透過型液晶表示装置であるが、このような半透過型液晶表示装置は外部光源が弱いまたは外部光源がない暗状態では内部に設けられた内部光源を利用して透過型として、そして、外部光源が充分な明状態では外部光源を利用して反射型として使用することができる。

ところが、このような半透過型液晶表示装置も透過領域と反射領域とを１つのピクセルに共に形成しなければならないので、反射モードの際、反射型液晶表示装置よりも反射効率が低下する問題があり、また内部光源からの透過する光の光路と外部光源からの光の透過され反射される光路に差が生じて画面の品位の低下が生じる問題がある。

本発明は、上記の問題を解決するために案出したものであって、外部光源の弱い暗状態の場合にも半透過型液晶表示装置のように画面が表示できるように改善された反射型液晶表示装置を提供することをその目的とする。

上記の目的の達成のための本発明の反射型液晶表示装置は、一方側に偏光板が設けられた上部基板と、前記上部基板の他方側に離隔されて設けられた下部基板と、前記上部基板と前記下部基板との間に介在された液晶層とを含み、前記上部基板の他方側にはカラーフィルタ層と、電流によって光をそれ自体によって発する自発光体とが交互に並んで設けられ、前記カラーフィルタ層と前記自発光体との他方側には透明のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層が形成される。

ここで、前記下部基板の一方面には、不透明金属のソース・ドレーンと、前記ソース・ドレーンの一方面に設けられたアクティブ領域と、前記ソース・ドレーンと前記アクティブ領域とを覆う絶縁層と、前記絶縁層の一方面に設けられ、前記アクティブ領域と重なるように設けられた不透明金属のゲートとが設けられることが好ましい。

また、前記ソース・ドレーンは画素領域の全体に形成されて画素電極として利用されることが好ましい。

また、前記ソース・ドレーン一方側には入射光の反射効率を向上させるための多数のエンボシングが形成されることが好ましい。

また、前記下部基板の一方側には、不透明金属のゲートと、前記ゲートを覆うように前記下部基板の一方側に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の一方側に前記ゲートと重なるように設けられたアクティブ領域と、前記絶縁層の一方側に設けられ、前記アクティブ領域と連結されたソース・ドレーンと、前記ソース・ドレーンの一方側で前記アクティブ領域を覆うように設けられたブラックマトリックスとが設けられることが好ましい。

また、前記ソース・ドレーンは画素領域の全体に形成されて画素電極として利用されることが好ましい。

また、前記ソース・ドレーンの一方側には入射光の反射効率を向上させるための多数のエンボシングが形成されることが好ましい。

前記自発光体は、前記上部基板の他方側に順次に設けられた、不透明の負極電極と、有機物層と、正極電極とを含み、前記正極電極は前記ＩＴＯ層を利用することが好ましい。

また、前記自発光体から発した光は偏光であり、前記偏光板からの偏光成分と同一の偏光成分を有することが好ましい。

また、前記自発光体から発した光の光路は前記液晶層に入射する外部の自然光と同一の光路を形成することが好ましい。

上述のように、本発明の反射型液晶表示装置によれば、上部基板に外部光源の光路と同一の光路を有する内部光源の自発光体を設けることによって、外部光源が弱い暗状態でも反射効率の低下なしに反射型液晶表示装置を駆動させることができる効果を提供する。

本発明は、前記に説明されて図面に例示されたものに限定されるものではなく、請求範囲内でより多くの変形及び変用例が可能であることは勿論である。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る反射型液晶表示装置を示す分解斜視図である。

図１を参照して、反射型液晶表示装置１００は、上部基板１１０と、上部基板１１０に所定間隔離隔対向する下部基板１２０と、上部基板１１０と下部基板１２０との間に介在された液晶層１３０とを含む。

上部基板１１０の一方側には偏光板１５０が設けられ、他方側には水平方向にカラーフィルタ層１１１と自発光体１１２とが交互に並んで設けられ、カラーフィルタ層１１１と自発光体１１２との他方側上にはＩＴＯ層１１３が設けられる。ここで、自発光体１１２は画素領域の以外の領域に設けられる。

自発光体１１２は、図２のように、不透明の負極電極１１２ａ、有機物層１１２ｂ及び正極電極１１３ｂを有する。有機物層１１２ｂ上に積層された透明のＩＴＯ層１１３の一部が正極電極１１３ｂとして使用され、光が放出される。

これに対し、より詳細に説明すれば、有機物層１１２ｂは蛍光特性が優れる高分子物質からなるものであって、電極に電圧を印加すると、透明の正極電極１１３ｂでは正孔が注入され、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａなどの仕事関数の小さい金属からなる負極電極１１２ａでは電子が注入されて、有機物層１１２ｂで正孔と電子が再結合してエキシトンを形成する。

この際、エネルギーギャップに該当する光が発生して透明の正極電極１１３ｂを通じて光が放出される。

即ち、自発光体１１２は有機物層１１２ｂに電流が流れることによって有機物層１１２ｂ自体が発光して外部光の光路と同一の光路を有する光を放出する。

このような自発光体１１２として、本発明では、ＯＬＥＤ（organic light emitting diodes）を使用し、その構造は上部基板１１０の他方側、即ち、液晶層１３０と対向する側に水平方向にカラーフィルタ層１１１と交互に並んで設けられる。

この自発光体１１２は従来の反射型液晶表示装置で光漏れを遮断するためのブラックマトリックスの代替物として使用され、上部基板１１０の他方側に不透明金属からなる負極電極１１２ａが設けられ、この負極電極１１２ａ上に有機物層１１２ｂが設けられ、この有機物層１１２ｂ上に正極電極１１３ｂとしての透明ＩＴＯ層１１３が設けられる。

ここで、自発光体１１２が従来のブラックマトリックスの代わりをすることができる理由は、負極電極１１２ａが不透明金属からなるので、この不透明金属により液晶のディスクリネーション（disclination）による光漏れを防止できるためである。

一方、ＩＴＯ層１１３は、反射型液晶表示装置の製造工程上、有機物層１１２ｂを積層させた後、この有機物層１１２ｂに個別的にＩＴＯ層１１３を用意することもでき、カラーフィルタ層１１１を積層させた後、一体にカラーフィルタ層１１１と有機物層１１２ｂ上にＩＴＯ層１１３を設けることができる。

即ち、カラーフィルタ層１１１と自発光体１１２上に設けられるＩＴＯ層１１３は自発光体１１２の正極電極１１３ｂとして、そして反射型液晶表示装置の共通電極１１３ａとしても利用される。

この自発光体１１２は高分子素材であって、一次元高分子鎖が整列して発光できる特徴を有するので、偏光板なしに偏光を放出することができ、この偏光は上部基板１１０の一方側に設けられた偏光板１５０からの偏光成分と同一の成分の偏光成分を有する。

したがって、液晶の複屈折作用と自発光体１１２から発した偏光によって画面の色表示を行う。

一方、このＯＬＥＤからなる自発光体１１２は、薄膜トランジスタが設けられてドット全部が発光できる方式であるＡＭモード（active matrix mode）で使用されてもよいが、ドットが順次発光する方式であるＰＭモード（passive matrix mode）で使用されてもよい。

このように、上部基板１１０の他面に自発光体１１２を設ける理由は、反射型液晶表示装置の光源として使われる外部光が存在しなかったり、その強さが微弱な場合など、暗状態では反射型液晶表示装置が駆動できないので、このような暗状態でも電流の印加によって自ら発光して反射型液晶表示装置を駆動するためのものである。

下部基板１２０は、図３のように、一方面に不透明金属のソース・ドレーン１２１が設けられ、このソース・ドレーン１２１上にアクティブ領域１２３が設けられ、ソース・ドレーン１２１とアクティブ領域１２３とを覆うように絶縁層１２４が設けられる。そして、この絶縁層１２４上にはアクティブ領域１２３と重畳されるように不透明金属からなるゲート１２５が設けられる。

上記のように、不透明金属からなるゲート１２５をアクティブ領域１２３に重ねて覆うように配置する理由は、液晶層１３０の上部に光を遮断するブラックマトリックスの代わりに自発光体１１２を設けることによって、自発光体１１２から出てくる光がアクティブ領域１２３に照射されることを遮断して、アクティブ領域１２３にあるＴＦＴでの光漏洩電流の発生を防止するためのものである。

そして、上記のソース・ドレーン１２１は画素領域の全体に形成されて外部光、または、自発光体１１２からの光を反射する反射板として利用され、また画素電極としても利用される。

このように、ソース・ドレーン１２１を画素領域の全体部分に形成して、画素電極として使用する理由は、本発明の反射型液晶表示装置が全反射型液晶表示装置であるためであり、半透過型液晶表示装置で画素電極として使われるＩＴＯ層より面抵抗を格段に低下させてＲＣ遅延を短縮することができるためである。

ここで、反射板としての効率の増大のためにソース・ドレーン１２１の表面には多数のエンボシング１２２が形成される。

一方、ゲート１２５の表面に多数のエンボシングを形成することもできる。これは、ゲート１２５がアクティブ領域１２３への光を遮断すると同時に、入射された光を反射する役割も果たすので、反射の効率を増大させる。

一方、上述と異なり、絶縁層１２４をアクティブ領域のみを覆うように積層させることもできる。

図４は、本発明の下部基板の別の実施形態を示すものであって、下部基板１２０の一側に不透明金属のゲート１２５を設け、このゲート１２５を覆うように下部基板１２０の一側に絶縁層１２４が設けられ、絶縁層１２４上にゲート１２５と重なるように設けられたアクティブ領域１２３が設けられる。

そして、絶縁層１２４上にアクティブ領域１２３と連結されるように不透明金属のソース・ドレーン１２１が設けられ、ソース・ドレーン１２１上にアクティブ領域１２３を覆うようにブラックマトリックス１２６が設けられる。

ここで、ブラックマトリックス１２６は自発光体１１２または外部光源からアクティブ領域１２３に入射する光を遮断するための遮断膜としての役割を果たす。

一方、ソース・ドレーン１２１及びブラックマトリックス１２６の表面にも反射効率を向上させるために多数のエンボシング１２２を形成することができる。

このような構成の反射型液晶表示装置は画面を表示できる充分な外部光源が存在するとき、外部光源のみを使用して画面を表示することができ、画面を表示できる程度の外部光源が存在しない場合は、内部光源である自発光体を利用して画面を表示することができる。

これに対し、外部光源が存在するときと存在しないときとで分けて説明すれば次の通りである。

即ち、外部光源により画面を表示する場合、ホワイト状態で外部光源により偏光板を通過した光はカラーフィルタを過ぎて液晶層を経て反射板の役割をするソース・ドレーンで反射され、この反射された光はまた液晶層を経て外部に出ることによって画面を表示することになる。

そして、内部光源である自発光体、即ち、ＯＬＥＤから出た光は偏光板を経なくても、それ自体によって偏光されており、液晶層を経てソース・ドレーンで反射後、また液晶層を経て外部に出ることによって外部光源による画面表示と同様に画面を表示することになる。

これは自発光体からの偏光成分と偏光板からの偏光成分が同一であり、自発光体から発した光の光路と外部光源による光の光路が同一であるためである。

このような構造の反射型液晶表示装置によれば、外部光源以外に光路が同一の内部光源を有するので、光効率を極大化させることができ、反射透過型液晶表示装置と異なって、反射領域と透過領域を１ピクセルに形成する必要がないので、反射領域に対する透過領域の面積を考慮する必要がなく、特にモバイルディスプレイのようにピクセルサイズの割にはブラックマトリックス領域の面積が大きい場合には一層適合した特性を有する。

また、ＣＣＦＬやＬＥＤのようなバックライトを使用しないので、液晶表示装置全体の厚さを縮めることができることになる。

本発明の一実施形態に係る反射型液晶表示装置を示す分解斜視図である。 図１の上部基板を示す断面図である。 図１の下部基板を示す断面図である。 図１の別の実施形態に係る下部基板を示す断面図である。

符号の説明

１００ 反射型液晶表示装置
１１０ 上部基板
１１１ カラーフィルタ層
１１２ 自発光体
１１２ａ 負極電極
１１２ｂ 有機物層
１１３ ＩＴＯ層
１１３ａ 共通電極
１１３ｂ 正極電極
１２０ 下部基板
１２１ ソース・ドレーン
１２２ エンボシング
１２３ アクティブ領域
１２４ 絶縁層
１２５ ゲート
１２６ ブラックマトリックス
１３０ 液晶層
１５０ 偏光板

Claims (10)

1. 一方側に偏光板が設けられた上部基板と、前記上部基板の他方側に離隔されて設けられた下部基板と、前記上部基板と前記下部基板との間に介在された液晶層とを含む反射型液晶表示装置であって、
   前記上部基板の他方側にはカラーフィルタ層と、画素領域の以外の領域で電流によって光をそれ自体によって発する自発光体とが交互に並んで設けられ、前記カラーフィルタ層と前記自発光体との他方側には透明のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層が形成されることを特徴とする反射型液晶表示装置。
2. 前記下部基板の一方面には、不透明金属のソース・ドレーンと、前記ソース・ドレーンの一方面に設けられたアクティブ領域と、前記ソース・ドレーンと前記アクティブ領域とを覆う絶縁層と、前記絶縁層の一方面に設けられ、前記アクティブ領域と重なるように設けられた不透明金属のゲートとが設けられることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
3. 前記ソース・ドレーンは画素領域の全体に形成されて画素電極として利用されることを特徴とする請求項２に記載の反射型液晶表示装置。
4. 前記ソース・ドレーンの一方側には入射光の反射効率を向上させるための多数のエンボシングが形成されることを特徴とする請求項２に記載の反射型液晶表示装置。
5. 前記下部基板の一方側には、不透明金属のゲートと、前記ゲートを覆うように前記下部基板の一方側に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の一方側に前記ゲートと重なるように設けられたアクティブ領域と、前記絶縁層の一方側に設けられ、前記アクティブ領域と連結されたソース・ドレーンと、前記ソース・ドレーンの一方側で前記アクティブ領域を覆うように設けられたブラックマトリックスとが設けられることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
6. 前記ソース・ドレーンは画素領域の全体に形成されて画素電極として利用されることを特徴とする請求項５に記載の反射型液晶表示装置。
7. 前記ソース・ドレーンの一方側には入射光の反射効率を向上させるための多数のエンボシングが形成されることを特徴とする請求項５に記載の反射型液晶表示装置。
8. 前記自発光体は、前記上部基板の他方側に順次に設けられた、不透明の負極電極と、有機物層と、正極電極とを含み、前記正極電極は前記ＩＴＯ層を利用することを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
9. 前記自発光体から発した光は偏光であり、前記偏光板からの偏光成分と同一の偏光成分を有することを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
10. 前記自発光体から発した光の光路は前記液晶層に入射する外部の自然光と同一の光路を形成することを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。

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