JP2007328355A - Reflection type liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a liquid crystal display device of lightweightness, small size and low electric power consumption by compensating optical anisotropy of a liquid crystal material, thereby improving a visual field angle characteristic and improving the response speed of the liquid crystal material. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device is provided with an electrode for display and a reference electrode on one substrate and further, the liquid crystal display device is formed as a reflection type, and the alignment of the liquid crystal material is made into HAN (Hybrid Alignment Nematic) type, and thereby the optical anisotropy of the liquid crystal material is compensated and the response speed is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本明細書で開示する発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。   The invention disclosed in this specification relates to an active matrix liquid crystal display device.

液晶表示装置は、CRTと比較して軽量かつコンパクトな表示装置としてコンピュータ、電卓、時計など幅広い分野で使用されている。液晶表示装置は、液晶材料の外場(電場、熱等)の印加に対する液晶分子の配向状態の変化や相転移により、液晶材料の光学的性質(干渉、散乱、回折、旋光、吸収等)が変化することを動作原理としている。   Liquid crystal display devices are used in a wide range of fields such as computers, calculators, and watches as lighter and more compact display devices than CRTs. The liquid crystal display device has the optical properties (interference, scattering, diffraction, optical rotation, absorption, etc.) of the liquid crystal material due to the change in the alignment state and phase transition of the liquid crystal molecules in response to the application of an external field (electric field, heat, etc.) The principle of operation is to change.

一般的な液晶表示装置の構成、駆動方法は、少なくとも一方が透光性を有し、間隔が1乃至数10μmに保たれた2枚の基板の間に液晶材料を挟み(以下これを液晶パネルと言う)、前記2枚の基板の両方又はいずれか一方に形成された電極により液晶材料に電界を印加して液晶分子の配向状態を基板面内の画素毎に制御し、液晶パネルを透過する光量を制御する事で画像表示を行うものである。この時、上記のいずれの光学的性質を利用するかによって、例えば液晶パネルの外側に偏光板を設ける等、動作モードに応じた構成とする。   As for the structure and driving method of a general liquid crystal display device, a liquid crystal material is sandwiched between two substrates, at least one of which has translucency and a distance of 1 to several tens of μm (hereinafter referred to as a liquid crystal panel). In other words, an electric field is applied to the liquid crystal material by the electrodes formed on both or one of the two substrates to control the alignment state of the liquid crystal molecules for each pixel in the substrate surface and transmit the liquid crystal panel. Image display is performed by controlling the amount of light. At this time, depending on which of the above optical properties is used, for example, a polarizing plate is provided on the outside of the liquid crystal panel, so that a configuration corresponding to the operation mode is adopted.

現在液晶表示装置で広く用いられているのは、TN(ツイステッド・ネマチック)型またはSTN(スーパー・ツイステッド・ネマチック)型というもので、これらはそれぞれ液晶材料の旋光性、複屈折光の干渉といった光学的性質を利用しており、いずれも偏光板を設ける必要がある。   Currently, the TN (twisted nematic) type or STN (super twisted nematic) type is widely used in liquid crystal display devices, and these are optical properties such as optical rotation of liquid crystal materials and interference of birefringent light, respectively. In any case, it is necessary to provide a polarizing plate.

また、上記液晶表示装置で画像を表示させる場合、数多くの画素を同時に動作制御するために、種々の方法が提案されているが、この中でアクティブマトリクス駆動が高画質、高密度の表示が可能な方法として、広く用いられている。これは各画素に非線型能動素子(ダイオード、トランジスタ等)を配置し、各画素を電気的に独立した関係になるようにし、余分な信号の干渉を排除し高画質を実現することを目的とするものである。この方法によれば各画素は電気的スイッチが接続されたコンデンサとして見ることができる。従って必要に応じてスイッチをON/OFFさせることで画素に電荷を注入/流出させることができる。さらにスイッチをOFFにすれば画素に電荷を保持されるためメモリー性を付与することが可能となる。   In addition, when displaying an image on the above-mentioned liquid crystal display device, various methods have been proposed to control the operation of a large number of pixels at the same time. Among them, active matrix driving enables high-quality and high-density display. Is widely used. The purpose of this is to provide non-linear active elements (diodes, transistors, etc.) in each pixel so that each pixel is in an electrically independent relationship, eliminating interference of extra signals and realizing high image quality. To do. According to this method, each pixel can be viewed as a capacitor to which an electrical switch is connected. Accordingly, the charge can be injected / extracted to / from the pixel by turning on / off the switch as necessary. Further, when the switch is turned OFF, the charge is held in the pixel, so that it is possible to impart memory characteristics.

(従来技術の問題点)
(1)液晶表示装置の消費電力
いずれの液晶表示装置も、液晶材料自身は発光しないので、画像の視認性を良好にするため、光源として装置内に発光源を設けるか(透過型)、周囲から装置に入射する光を利用(反射型)する。
(Problems of conventional technology)
(1) Power consumption of liquid crystal display device Since any liquid crystal display device does not emit light, the liquid crystal material itself does not emit light. The light incident on the device is utilized (reflection type).

透過型の場合、光源の発光輝度を高くすればそれだけ明るい表示装置を実現できるが、装置全体の消費電力は増加してしまう。透過型の液晶表示装置の消費電力の大部分は光源が占めており(消費電力の割合・・・液晶パネル:光源=1:100乃至1:1000)、低消費電力化は、光源の消費電力を如何に低減するかがポイントになる。しかし上記TN型、STN型では偏光板を2枚用いた構成が一般的であり、この場合液晶パネルの透過率はかなり低下するので、明るいディスプレイを実現するためには光源の輝度を高くする必要がある。ある程度の明るさを維持する必要がある以上、余程発光効率の良い光源を用いない限り、大幅な消費電力削減は望めない。   In the case of the transmissive type, if the light emission luminance of the light source is increased, a brighter display device can be realized, but the power consumption of the entire device increases. The light source occupies most of the power consumption of the transmissive liquid crystal display device (ratio of power consumption: liquid crystal panel: light source = 1: 100 to 1: 1000), and low power consumption is the power consumption of the light source. The point is how to reduce the value. However, in the TN type and STN type, a configuration using two polarizing plates is generally used, and in this case, the transmittance of the liquid crystal panel is considerably lowered. Therefore, in order to realize a bright display, it is necessary to increase the luminance of the light source. There is. As long as it is necessary to maintain a certain level of brightness, a significant reduction in power consumption cannot be expected unless a light source with a sufficiently high luminous efficiency is used.

一方、反射型液晶表示装置の場合、装置内に特別な光源が無いため、低消費電力、小型化が可能で、より理想的な表示装置といえる。但し、周囲からの光を利用する以上、少ない光量でより明るい表示装置とするためには効率良く光を利用する必要がある。反射型でTN型、STN型にした場合装置の明るさは、光源を利用してない分さらに乏しくなる。   On the other hand, in the case of a reflective liquid crystal display device, since there is no special light source in the device, low power consumption and downsizing are possible, which can be said to be a more ideal display device. However, as long as light from the surroundings is used, in order to obtain a brighter display device with a small amount of light, it is necessary to use light efficiently. When the reflective type is the TN type or STN type, the brightness of the device is further reduced because the light source is not used.

(2)応答速度
表示する画像の高精細化に伴い、液晶材料の応答速度の高速化が望まれる。しかし、上記TN型液晶の場合、応答速度はTN型では数10ms、またSTN型では100ms程度であり、これらの場合、画面上に形成された像が画面内を移動する場合、像が尾を引く様に見えてしまうなど、余り良好ではない表示状態となってしまった。この様な現象を改善するためにも、より高速な応答速度の液晶材料を利用するか、高速な応答を実現する動作モードとする必要がある。
(2) Response speed As the image to be displayed becomes higher in definition, it is desired to increase the response speed of the liquid crystal material. However, in the case of the TN type liquid crystal, the response speed is about several tens of ms for the TN type and about 100 ms for the STN type. In these cases, when the image formed on the screen moves in the screen, the image has a tail. The display state is not so good, such as it looks like pulling. In order to improve such a phenomenon, it is necessary to use a liquid crystal material having a higher response speed or to set an operation mode that realizes a higher response speed.

(3)視野角特性
また、上記TN型、STN型の液晶表示装置について装置を斜方から見た場合にコントラストの低減や中間調の反転等の現象が見られた。これは液晶表示装置中の液晶層において斜めからの入射光の偏光状態が変わってしまうためである。この問題に対し、画素電極分割法や配向分割法等が提案されてきたが根本的な解決にはなっていない。
(3) Viewing angle characteristics In addition, when the TN type and STN type liquid crystal display devices are viewed obliquely, phenomena such as a reduction in contrast and inversion of halftone are observed. This is because the polarization state of incident light from an oblique direction changes in the liquid crystal layer in the liquid crystal display device. To solve this problem, pixel electrode division methods, alignment division methods, and the like have been proposed, but they have not been fundamentally solved.

本発明は上で述べた(1)消費電力、(2)応答速度、(3)視野角特性を改善し、軽量小型、かつ低消費電力で高画質表示が可能な液晶表示装置を提供するものである。   The present invention provides a liquid crystal display device which is improved in the above-mentioned (1) power consumption, (2) response speed and (3) viewing angle characteristics, is light and small, and can display high image quality with low power consumption. It is.

上記課題を解決するために、本発明は、透光性を有する第一の絶縁基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するための配線を有することを特徴とする液晶表示装置である。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first insulating substrate having translucency, a second insulating substrate facing the substrate and having light reflectivity, the first substrate, and the second substrate. In a liquid crystal display device having at least a liquid crystal material sandwiched between two substrates, a first pixel electrode on the first substrate, a wiring for applying an electric signal to the electrode, and the pixel electrode and the wiring are insulated The liquid crystal display device is characterized in that the second pixel electrode formed has a wiring for applying an electric signal to the electrode.

また本発明は、透光性を有する第一の絶縁基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するための配線が形成され、前記液晶材料の配向状態が前記第一の基板近傍と前記第二の基板近傍とで異なることを特徴とする液晶表示装置である。   The present invention also includes a first insulating substrate having translucency, a second insulating substrate facing the substrate and having light reflectivity, and sandwiched between the first substrate and the second substrate. In a liquid crystal display device having at least a liquid crystal material, a first pixel electrode on the first substrate, a wiring for applying an electric signal to the electrode, and a second pixel electrode insulated from the pixel electrode and the wiring And a wiring for applying an electric signal to the electrode, and the alignment state of the liquid crystal material is different between the vicinity of the first substrate and the vicinity of the second substrate. .

また本発明は、透光性を有する第一の絶縁基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するための配線が形成され、前記液晶材料が前記第一の基板近傍で該基板に対して平行又は略平行かつ前記第二の基板近傍で垂直又は略垂直に配向していることを特徴とする液晶表示装置である。   The present invention also includes a first insulating substrate having translucency, a second insulating substrate facing the substrate and having light reflectivity, and sandwiched between the first substrate and the second substrate. In a liquid crystal display device having at least a liquid crystal material, a first pixel electrode on the first substrate, a wiring for applying an electric signal to the electrode, and a second pixel electrode insulated from the pixel electrode and the wiring And a wiring for applying an electric signal to the electrode is formed, and the liquid crystal material is parallel or substantially parallel to the substrate in the vicinity of the first substrate and perpendicular or substantially vertical in the vicinity of the second substrate. A liquid crystal display device characterized by being oriented.

また本発明は、透光性を有する第一の絶縁基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するための配線が形成され、前記第一の画素電極もしくは第二の画素電極のいずれか一方に非線形素子が接続されていることを特徴とする液晶表示装置である。   The present invention also includes a first insulating substrate having translucency, a second insulating substrate facing the substrate and having light reflectivity, and sandwiched between the first substrate and the second substrate. In a liquid crystal display device having at least a liquid crystal material, a first pixel electrode on the first substrate, a wiring for applying an electric signal to the electrode, and a second pixel electrode insulated from the pixel electrode and the wiring And a wiring for applying an electric signal to the electrode, and a non-linear element is connected to either the first pixel electrode or the second pixel electrode. is there.

また本発明は、透光性を有する第一の絶縁基板と、該基板に対向し、光反射性を有する第二の絶縁基板と、前記第一の基板と第二の基板間に挟持された液晶材料を少なくとも有する液晶表示装置において、前記第一の基板上に第一の画素電極及び該電極に電気信号を印加するための配線と、該画素電極及び配線と絶縁された第二の画素電極が及び該電極に電気信号を印加するための配線が形成され、液晶材料は基板に平行な成分を有する電界により駆動されることを特徴とする液晶表示装置の駆動方法である。   The present invention also includes a first insulating substrate having translucency, a second insulating substrate facing the substrate and having light reflectivity, and sandwiched between the first substrate and the second substrate. In a liquid crystal display device having at least a liquid crystal material, a first pixel electrode on the first substrate, a wiring for applying an electric signal to the electrode, and a second pixel electrode insulated from the pixel electrode and the wiring And a wiring for applying an electrical signal to the electrode is formed, and the liquid crystal material is driven by an electric field having a component parallel to the substrate.

本発明の液晶表示装置の構成を図1に示す。図中(101) は第一の基板で、表示用電極(110) 及び基準電極(111) を形成した。(102) は第二の基板で反射層(103を基板上に形成した。(104) は2軸性フィルム、(105) は偏光板、(106) は液晶分子である。(107) は偏光板の光軸方向、(108) は第一の基板を一軸配向処理したときの配向処理方向である。(109) は本発明の液晶表示装置において、アクティブマトリクス駆動を行う場合に形成する非線型素子、(112) は走査(ゲート)線、(113) は信号(ソース)線である。   The structure of the liquid crystal display device of the present invention is shown in FIG. In the figure, (101) is a first substrate, on which a display electrode (110) and a reference electrode (111) are formed. (102) is a second substrate and a reflective layer (103 is formed on the substrate. (104) is a biaxial film, (105) is a polarizing plate, (106) is a liquid crystal molecule. (107) is a polarized light. The optical axis direction of the plate, (108) is the alignment processing direction when the first substrate is uniaxially aligned, and (109) is a non-linear type formed when active matrix driving is performed in the liquid crystal display device of the present invention. Elements (112) are scanning (gate) lines, and (113) is a signal (source) line.

上記第一の絶縁基板(101) には、透光性を有し、かつ外力に対しある程度の強度を有する材料、例えばガラス、石英などの無機材料などが用いられる。基板上にTFTを形成する場合、無アルカリガラスや石英基板を用いる。また液晶パネルの軽量化を目的とする場合、複屈折性の少ないフィルム、例えばPES(ポリエチレンサルフェート)などを用いることもできる。   For the first insulating substrate (101), a material having translucency and a certain degree of strength against external force, for example, an inorganic material such as glass or quartz is used. When a TFT is formed on a substrate, non-alkali glass or a quartz substrate is used. For the purpose of reducing the weight of the liquid crystal panel, a film having low birefringence, such as PES (polyethylene sulfate), can also be used.

また上記第二の基板(102) は外力に対しある程度の強度を有し、かつ光を反射する機能を持つ材料であればよい。例えば上記第一の基板の表面にAl、Cr等の薄膜(103) を形成したものを用いても良い。また、Si基板を用いることも可能である。   The second substrate (102) may be any material having a certain strength against external force and a function of reflecting light. For example, a film in which a thin film (103) such as Al or Cr is formed on the surface of the first substrate may be used. It is also possible to use a Si substrate.

また、本発明では液晶材料を動作させるために、基板に平行な成分を有する電界(以下横方向電界と言う)を液晶セル内で発生させ、この横方向電界の強度により液晶分子の配向状態を制御する方法をとった。このため、本発明では第一の基板上に電気的に絶縁した表示用電極(110) と基準電極(111) の2種の電極を形成した。前記2種の電極は、Al、Cr等の導電性を有する材料を用いればよい。また、前記電極にITO等の透光性を有する材料を用いれば画素の開口率を向上させることが可能である。電極の基本的な構成は図2に示すように表示用電極(110) と基準電極(111) とが間隙をおいて咬合するような構造となっている。また、必要に応じて第二の基板上に形成した反射板を電極として利用しても構わない。   In the present invention, in order to operate the liquid crystal material, an electric field having a component parallel to the substrate (hereinafter referred to as a lateral electric field) is generated in the liquid crystal cell, and the alignment state of the liquid crystal molecules is determined by the intensity of the lateral electric field. Took the way to control. Therefore, in the present invention, two types of electrodes, the display electrode (110) and the reference electrode (111), which are electrically insulated, are formed on the first substrate. The two types of electrodes may be made of a conductive material such as Al or Cr. Further, if a transparent material such as ITO is used for the electrode, the aperture ratio of the pixel can be improved. The basic structure of the electrode is such that the display electrode (110) and the reference electrode (111) are engaged with each other with a gap as shown in FIG. Moreover, you may utilize the reflecting plate formed on the 2nd board | substrate as an electrode as needed.

本発明に用いることが可能な液晶表示の動作モードは視野角改善のためOCB(光学補償複屈折)モードを用いる。OCBモードは3次元方向で屈折率が実効的に等しくなるようにしたものである。OCBモードの基本的な構成は、2枚の偏光板の間にベンドセルと2軸性のフィルムを入れた構成であり、3次元方向で屈折率の補償を行っている。なお、ベンドセルの液晶分子の配向状態は、液晶パネル内で液晶分子の長軸が一対の基板面近傍では基板と平行で、一方の基板から他方の基板へ向かうにつれ長軸が基板と垂直方向に180゜回転するような配向となっているものである。   As an operation mode of the liquid crystal display that can be used in the present invention, an OCB (optically compensated birefringence) mode is used to improve the viewing angle. The OCB mode is such that the refractive index is effectively equal in the three-dimensional direction. The basic configuration of the OCB mode is a configuration in which a bend cell and a biaxial film are inserted between two polarizing plates, and the refractive index is compensated in a three-dimensional direction. The alignment state of the liquid crystal molecules in the bend cell is such that the major axis of the liquid crystal molecules in the liquid crystal panel is parallel to the substrate in the vicinity of the pair of substrate surfaces, and the major axis is perpendicular to the substrate as it goes from one substrate to the other. The orientation is such that it rotates 180 °.

しかし上記構成をそのまま利用すると偏光板を2枚使用していることになり、明るい液晶表示装置が実現できなくなるので、本発明では反射型の液晶表示装置とし、偏光板を一枚ですむようにした。これは、OCBモードについて液晶分子の配向が一対の基板のちょうど中間を軸として鏡像の関係になっており、この軸を折り返しとして反射型とすると、液晶材料の配向状態がHAN(ハイブリッド配向ネマチック)モードの液晶表示装置と同じ構成となることを利用したものである。HANモードは、液晶分子が一方の基板で垂直配向、他方の基板で水平配向するように配向制御したものである。電界を印加してないときの液晶分子106の配向状態を図1に示した。液晶材料には誘電異方性が正又は負の材料のネマチック材料を用いる。また、配向処理について、垂直配向をさせる基板面上には一塩基クロム錯体処理やシランカップリング材を塗布すればよい(図示せず)。水平配向させる基板面上にはポリイミド等を塗布し(図示せず)公知のラビング処理などを行えばよい。   However, if the above configuration is used as it is, two polarizing plates are used, and a bright liquid crystal display device cannot be realized. Therefore, in the present invention, a reflective liquid crystal display device is used, and only one polarizing plate is required. This is because the orientation of the liquid crystal molecules in the OCB mode is in the form of a mirror image centered on the middle of a pair of substrates, and the orientation state of the liquid crystal material is HAN (hybrid alignment nematic) when this axis is turned to be a reflection type. This utilizes the same configuration as the mode liquid crystal display device. In the HAN mode, the alignment is controlled so that the liquid crystal molecules are vertically aligned on one substrate and horizontally aligned on the other substrate. The alignment state of the liquid crystal molecules 106 when no electric field is applied is shown in FIG. As the liquid crystal material, a nematic material having a positive or negative dielectric anisotropy is used. As for the alignment treatment, a monobasic chromium complex treatment or a silane coupling material may be applied on the substrate surface to be vertically aligned (not shown). A known rubbing process or the like may be performed by applying polyimide or the like (not shown) on the substrate surface to be horizontally aligned.

また、液晶材料の駆動方法としてはマルチプレックス方式でもアクティブマトリクス方式でもよい。マルチプレックス方式では第一の基板上に形成するのは表示用電極、基準電極の2種だけでよいが、アクティブマトリクス方式の場合、このほかにスイッチング素子として非線型素子(109) 、例えば薄膜トランジスタ(TFT)やダイオードを各画素毎に形成する。TFTとしては活性層にアモルファスシリコンまたはポリ(多結晶)シリコンを用いたトランジスタを用いることができる。また、前記非線型素子(109) は表示用電極(110) に接続する。   The liquid crystal material may be driven by a multiplex method or an active matrix method. In the multiplex method, only two types of display electrodes and reference electrodes need be formed on the first substrate. However, in the case of the active matrix method, a non-linear element (109) such as a thin film transistor (for example) can be used as a switching element. TFT) or a diode is formed for each pixel. As the TFT, a transistor using amorphous silicon or poly (polycrystalline) silicon as an active layer can be used. The non-linear element (109) is connected to the display electrode (110).

またさらに進んだ構成として、周辺駆動回路を薄膜トランジスタで構成し、基板上に集積化してしまう構成がある。この構成は、基板上に画素領域と周辺回路領域とを集積化した一体構造として得られるので、液晶パネルをより利用しやすいものとすることができる。   As a further advanced configuration, there is a configuration in which the peripheral drive circuit is formed of thin film transistors and integrated on a substrate. Since this configuration is obtained as an integrated structure in which the pixel region and the peripheral circuit region are integrated on the substrate, the liquid crystal panel can be more easily used.

また、表示特性の向上のため表示に関係ない部分(配線、非線型素子部分、周辺駆動回路)上に(図3(328) )ブラックマトリクスを形成する。前記ブラックマトリクスとして、Cr等の金属や、液晶表示装置の内部での乱反射によるコントラスト低下を防止する為、透明な物質中に黒色の物質が分散しているものを用いることができる。特に、透明な物質としてはガラス、石英などの無機材料や、樹脂などの有機材料を使用することができるが、作製の容易さの点で樹脂材料を用いるのがよい。樹脂材料はアクリル系材料などを用いることができる。また、黒色性の物質としてはカーボンブラック、または顔料などを用いることができる。   Further, a black matrix is formed (FIG. 3 (328)) on a portion not related to display (wiring, non-linear element portion, peripheral driver circuit) in order to improve display characteristics. As the black matrix, it is possible to use a metal such as Cr or a material in which a black substance is dispersed in a transparent substance in order to prevent a decrease in contrast due to irregular reflection inside the liquid crystal display device. In particular, an inorganic material such as glass or quartz or an organic material such as a resin can be used as the transparent substance, but a resin material is preferably used in terms of ease of manufacture. As the resin material, an acrylic material or the like can be used. As the black substance, carbon black or a pigment can be used.

前記樹脂材料への黒色性材料の分散方法としては、用いる黒色性材料に応じて適宜選択することが可能で、スターラーによる攪拌法、ボールミル法、3本ロール法などがある。また、分散の際には、界面活性剤などの分散助剤を小量添加することにより、黒色性材料の分散性を向上させることも可能である。なお、分散する黒色性材料の粒径は分散安定性、およびブラックマトリクス層を薄膜化する目的から1μm以下が望ましい。   The method for dispersing the black material in the resin material can be appropriately selected according to the black material to be used, and examples thereof include a stirrer stirring method, a ball mill method, and a three-roll method. Further, at the time of dispersion, it is possible to improve the dispersibility of the black material by adding a small amount of a dispersion aid such as a surfactant. The particle size of the black material to be dispersed is desirably 1 μm or less in view of dispersion stability and the purpose of thinning the black matrix layer.

また、TFT基板上にブラックマトリクスを形成するのは、通常のフォトリソグラフィー法においてレジストパターンを形成するのと同様な方法でよい。まず、前記黒色性材料が分散した有機溶液を、TFT基板上にスピンコート法または印刷法により塗布する。次に、公知のフォトリソグラフィー法で、パターニングする。その後200℃前後でポストベークする。   Further, the black matrix may be formed on the TFT substrate by the same method as that for forming a resist pattern in a normal photolithography method. First, the organic solution in which the black material is dispersed is applied onto the TFT substrate by a spin coating method or a printing method. Next, patterning is performed by a known photolithography method. Then post-bake at around 200 ° C.

また、本発明に示したHANモードによれば液晶材料に印加する電圧を制御することで色を制御することが可能である。従って従来の液晶表示装置に用いられていたカラーフィルターは形成する必要がない。   Further, according to the HAN mode shown in the present invention, the color can be controlled by controlling the voltage applied to the liquid crystal material. Therefore, there is no need to form a color filter used in a conventional liquid crystal display device.

このようにして配向処理を施された基板は、配向処理面もしくはTFT、透明電極などが形成された面を向かい合わせるようにして配置され、前記対向する基板間に液晶材料が挟まれる。前記一対の基板には、基板間隔が一定になるようにスペーサーなどが散布される。使用するスペーサーは1〜10μmの直径を有する。前記一対の基板はエポキシ系の接着剤などで固定される。接着剤のパターンは画素領域および周辺駆動回路領域が内側になるように基板の外周に形成される。   The substrate subjected to the alignment treatment in this manner is arranged so that the alignment treatment surface or the surface on which the TFT, the transparent electrode or the like is formed faces each other, and a liquid crystal material is sandwiched between the opposing substrates. Spacers or the like are dispersed on the pair of substrates so that the distance between the substrates is constant. The spacer used has a diameter of 1 to 10 μm. The pair of substrates is fixed with an epoxy adhesive or the like. The adhesive pattern is formed on the outer periphery of the substrate so that the pixel region and the peripheral drive circuit region are on the inside.

本発明の構成とすることで、バックライトが不要な明るいディスプレイを作製できた。また、従来の液晶表示装置とは異なり偏光板1枚で装置を構成することが可能となった。従って、消費電力の低減が可能となった。さらに、駆動電圧の低減により電源として乾電池を用いることが可能となり、携帯用各種電気機器への応用がより容易になる。   By adopting the structure of the present invention, a bright display that does not require a backlight can be manufactured. In addition, unlike a conventional liquid crystal display device, it is possible to configure the device with a single polarizing plate. Therefore, power consumption can be reduced. Furthermore, the reduction of the driving voltage makes it possible to use a dry battery as a power source, which makes it easier to apply to various portable electric devices.

(作用)
本発明は、液晶表示装置について、一方の電極に表示用電極と基準電極を設け、基板に平行な電界で液晶分子を駆動させるものである。さらに、液晶分子の配向をHAN型とすることで、液晶材料の有する光学的異方性を補償され、視野角特性が向上する。また、上記配向とすることで従来のTN、STN型と比べ応答速度が改善される。また、他方の基板には反射板を形成することで、反射型液晶表示装置とすることができ、装置内に光源を設ける必要がなくなるため、消費電力を低減することが可能となる。
(Function)
In the liquid crystal display device, a display electrode and a reference electrode are provided on one electrode, and liquid crystal molecules are driven by an electric field parallel to the substrate. Further, by making the alignment of the liquid crystal molecules HAN type, the optical anisotropy of the liquid crystal material is compensated and the viewing angle characteristics are improved. Further, by adopting the above-mentioned orientation, the response speed is improved as compared with the conventional TN and STN types. Further, by forming a reflective plate on the other substrate, a reflective liquid crystal display device can be obtained, and it is not necessary to provide a light source in the device, so that power consumption can be reduced.

以下に本実施例における液晶表示装置の基板の作製方法の説明を行う。本実施例ではマルチプレックス駆動方式による液晶表示装置とした。まず、第一の絶縁基板としてガラス基板の上に、表示用電極としてITOを120nm成膜しパターニングした。次にこの上にSiNからなる絶縁膜を100nm成膜した。さらにこの上に基準電極としてITOを120nm成膜しパターニングした。表示用電極と基準電極の電極構造を図2に示す。櫛歯状の表示用電極(110) 、基準電極(111) の縦、横方向電極の幅(203、204 、205 、206)はそれぞれ10μm、また咬合し合う部分の長さ(207) は60μm、また、表示用電極と基準電極の間隔(208) は5μmとした。 また、第二の絶縁基板上にはCrを120nm成膜し、反射機能を持たせた。   A method for manufacturing a substrate of a liquid crystal display device in this embodiment will be described below. In this embodiment, a liquid crystal display device using a multiplex drive system is used. First, an ITO film having a thickness of 120 nm was formed and patterned on a glass substrate as a first insulating substrate. Next, an insulating film made of SiN was formed to 100 nm thereon. Further, 120 nm of ITO was formed thereon as a reference electrode and patterned. The electrode structure of the display electrode and the reference electrode is shown in FIG. Comb-shaped display electrode (110), reference electrode (111) vertical and horizontal electrode widths (203, 204, 205, 206) are each 10 μm, and the length of the meshing part (207) is 60 μm Further, the distance (208) between the display electrode and the reference electrode was set to 5 μm. Further, a Cr film having a thickness of 120 nm was formed on the second insulating substrate to provide a reflection function.

また、本実施例においては液晶分子をHAN配向となるようにした。そのために、上記第一の基板(101) 及び第二の基板(102) には配向膜(図示せず)を形成した。第一の基板(101) にはポリイミドを公知のスピンコート法もしくはDIP法などにより形成した。次に液晶分子を基板に対して平行になるように配向させるため、第一の基板上(102) のポリイミド膜にはラビング処理を施した。ラビングは表示用、基準電極の櫛歯に相当する部分に平行な向き(108) に行った。第二の基板(102) にはシランカップリング剤を形成した。その結果、第二の基板表面の液晶分子は垂直配向した。   In this embodiment, the liquid crystal molecules are arranged in HAN alignment. Therefore, alignment films (not shown) were formed on the first substrate (101) and the second substrate (102). A polyimide was formed on the first substrate (101) by a known spin coating method or DIP method. Next, in order to align the liquid crystal molecules so as to be parallel to the substrate, the polyimide film on the first substrate (102) was rubbed. The rubbing was performed in a direction parallel to the portion corresponding to the comb teeth of the reference electrode for display (108). A silane coupling agent was formed on the second substrate (102). As a result, the liquid crystal molecules on the second substrate surface were vertically aligned.

このようにして形成された第一の基板(101) と第二の基板(102) を重ね合わせて液晶パネルを形成した。前記一対の基板は、基板間に直径3μmの球状スペーサー(図示せず)を挟むことでパネル面内全体で均一な基板間隔となるようにした。また、前記一対に基板を接着固定するためにエポキシ系の接着剤でシールした。シールのパターンは画素領域、周辺駆動回路領域を囲むようにした(図示せず)。この後所定の形状に前記一対の基板を切断した後、基板間に液晶材料を注入した。液晶材料は誘電異方性が正の材料としてネマチック液晶ZLI-2293(Δε=+10、1kHz、20℃)を使用した。   The first substrate (101) thus formed and the second substrate (102) were superimposed to form a liquid crystal panel. The pair of substrates was made to have a uniform substrate spacing over the entire panel surface by sandwiching a spherical spacer (not shown) having a diameter of 3 μm between the substrates. Further, in order to bond and fix the substrates to the pair, they were sealed with an epoxy adhesive. The seal pattern surrounds the pixel region and the peripheral drive circuit region (not shown). Then, after cutting the pair of substrates into a predetermined shape, a liquid crystal material was injected between the substrates. As the liquid crystal material, nematic liquid crystal ZLI-2293 (Δε = + 10, 1 kHz, 20 ° C.) was used as a material having positive dielectric anisotropy.

次に、第一の基板上に2軸性フィルム(104) 、偏光板(105) の順にそれぞれ貼り付けた。偏光板の光軸の向き(107) はラビング方向と45゜をなすように配置した。   Next, the biaxial film (104) and the polarizing plate (105) were attached in this order on the first substrate. The direction of the optical axis (107) of the polarizing plate was arranged to make 45 ° with the rubbing direction.

この液晶表示装置を動作させたところ、駆動電圧3Vでコントラスト100、応答速度2ms、広視野角の表示を行うことができた。   When this liquid crystal display device was operated, it was possible to perform display with a contrast of 100, a response speed of 2 ms, and a wide viewing angle at a driving voltage of 3V.

以下に本実施例におけるアクティブマトリクス回路を用いた液晶表示装置の基板の作製方法の説明を行う。以下、本実施例のモノリシック型アクティブマトリクス回路を得る制作工程について、図3を用いて説明する。この工程は低温ポリシリコンプロセスのものである。図3の左側に駆動回路のTFT の作製工程を、右側にアクティブマトリクス回路のTFT の作製工程をそれぞれ示す。まず、第一の絶縁基板としてガラス基板(301)の上に、下地酸化膜(302)として厚さ100〜300nmの酸化珪素膜を形成した。この酸化珪素膜の形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やプラズマCVD 法を用いればよい。   A method for manufacturing a substrate of a liquid crystal display device using the active matrix circuit in this embodiment will be described below. The production process for obtaining the monolithic active matrix circuit of this embodiment will be described below with reference to FIG. This step is for the low temperature polysilicon process. The left side of FIG. 3 shows the TFT fabrication process of the drive circuit, and the right side shows the TFT fabrication process of the active matrix circuit. First, a silicon oxide film having a thickness of 100 to 300 nm was formed as a base oxide film (302) on a glass substrate (301) as a first insulating substrate. As a method for forming this silicon oxide film, a sputtering method or a plasma CVD method in an oxygen atmosphere may be used.

その後、プラズマCVD 法やLPCVD 法によってアモルファスのシリコン膜を30〜150nm、好ましくは50 〜100nmに形成した。そして、500 ℃以上、好ましくは、500〜600 ℃の温度で熱アニールを行い、シリコン膜を結晶化させた、もしくは、結晶性を高めた。熱アニールによって結晶化ののち、光(レーザーなど)アニールをおこなって、さらに結晶化を高めてもよい。また、熱アニールによる結晶化の際に特開平6-244103、同6-244104に記述されているように、ニッケル等のシリコンの結晶化を促進させる元素(触媒元素)を添加してもよい。   Thereafter, an amorphous silicon film was formed to 30 to 150 nm, preferably 50 to 100 nm by plasma CVD or LPCVD. Then, thermal annealing was performed at a temperature of 500 ° C. or higher, preferably 500 to 600 ° C., to crystallize the silicon film or improve the crystallinity. After crystallization by thermal annealing, light (laser or the like) annealing may be performed to further increase crystallization. Further, at the time of crystallization by thermal annealing, as described in JP-A-6-244103 and JP-A-6-244104, an element (catalytic element) for promoting crystallization of silicon such as nickel may be added.

次にシリコン膜をエッチングして、島上の駆動回路のTFT の活性層(303)(pチャネル型TFT 用)、(304)(Nチャネル型TFT 用)とマトリクス回路のTFT (画素TFT)の活性層(305 )を形成した。さらに、酸素雰囲気中でのスパッタ法によって厚さ50〜200nmの酸化珪素のゲート絶縁膜(306 )を形成した。ゲート絶縁膜の形成方法としては、プラズマCVD 法を用いてもよい。プラズマCVD 法によって酸化珪素膜を形成する場合には、原料ガスとして、一酸化二窒素(N2 O)もしくは酸素(O2 )とモノシラン(SiH4) を用いることが好ましかった。 Next, the silicon film is etched to activate the TFT active layer (303) (for p-channel TFT) and (304) (for N-channel TFT) in the driver circuit on the island and the TFT (pixel TFT) in the matrix circuit Layer (305) was formed. Further, a silicon oxide gate insulating film (306) having a thickness of 50 to 200 nm was formed by sputtering in an oxygen atmosphere. As a method for forming the gate insulating film, a plasma CVD method may be used. When forming a silicon oxide film by plasma CVD, it was preferable to use dinitrogen monoxide (N 2 O) or oxygen (O 2 ) and monosilane (SiH 4 ) as a source gas.

その後、厚さ200〜600nmのアルミニウムをスパッタ法によって基板全面に形成した。ここでアルミニウムはその後の熱プロセスによってヒロックが発生するのを防止するため、シリコンまたはスカンジウム、パラジウムなどを含有するものを用いてもよい。そしてこれをエッチングしてゲート電極(307 、308 、309 )を形成する(図3(A))。その後、イオンドーピング法によって、全ての島状活性層に、ゲート電極をマスクとして自己整合的に、フォスフィン(PH3 )をドーピングガスとして、燐が注入される。ドーズ量は1 ×1012〜5 ×1013原子/cm2 する。この結果、弱いN型領域(310 、311 、312)が形成される。(図3(B )) Thereafter, aluminum having a thickness of 200 to 600 nm was formed on the entire surface of the substrate by sputtering. Here, aluminum may contain silicon, scandium, palladium, or the like in order to prevent hillocks from being generated by a subsequent thermal process. Then, this is etched to form gate electrodes (307, 308, 309) (FIG. 3A). Thereafter, phosphorus is implanted into all island-like active layers by ion doping in a self-aligning manner using the gate electrode as a mask and phosphine (PH 3 ) as a doping gas. The dose is 1 × 10 12 to 5 × 10 13 atoms / cm 2 . As a result, weak N-type regions (310, 311 and 312) are formed. (Fig. 3 (B))

次に、P チャネル型TFT の活性層を覆うフォトレジストのマスク(313) 及び画素TFT の活性層(305) のうち、ゲート電極に平行にゲート電極(309) の端から3μm離れた部分まで覆うフォトレジストのマスク(314) が形成される。そして、再びイオンドーピング法によってフォスフィンをドーピングガスとして燐を注入する。ドーズ量は1 ×1014〜5 ×1015原子/cm2 とする。この結果として、強いN 型領域(ソース、ドレイン)(315、316)が形成される。画素TFT の活性層(305) の弱いN型領域(312) のうち、マスク(314) に覆われていた領域(317) は、今回のドーピングでは燐が注入されないので、弱いN 型のままとなる。(図3(C )) Next, the photoresist mask (313) covering the active layer of the P-channel TFT and the active layer (305) of the pixel TFT are covered in parallel to the gate electrode up to a portion 3 μm away from the end of the gate electrode (309). A photoresist mask (314) is formed. Then, phosphorus is implanted again using phosphine as a doping gas by ion doping. The dose is 1 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 . As a result, strong N type regions (source, drain) (315, 316) are formed. Of the weak N-type region (312) of the active layer (305) of the pixel TFT, the region (317) covered by the mask (314) remains weak N-type because phosphorus is not implanted in this doping. Become. (Figure 3 (C))

次に、N チャネル型TFT の活性層(304、305)をフォトレジストのマスク(318) で覆い、ジボラン(B2H6)をドーピングガスとして、イオンドーピング法により、島状領域(303) に硼素が注入される。ドーズ量は5 ×1014〜8 ×1015原子/cm2 とする。このドーピングでは、硼素のドーズ量が図5(C)における燐のドーズ量が上回るため、先に形成されていた弱いN型領域(310) は強いP型領域(319) に反転する。以上のドーピングにより、強いN型領域(ソース/ドレイン)(315、316)、強いP型領域(ソース/ドレイン)(319) 、弱いN型領域(低濃度不純物領域)(317) が形成される。本実施例においては、低濃度不純物領域(317) の幅xは、約3μmとする。(図3(D )) Next, the active layer (304, 305) of the N-channel TFT is covered with a photoresist mask (318), and diborane (B 2 H 6 ) is used as a doping gas to form the island-like region (303). Boron is injected. The dose is 5 × 10 14 to 8 × 10 15 atoms / cm 2 . In this doping, since the dose of boron exceeds the dose of phosphorus in FIG. 5C, the weak N-type region (310) formed previously is inverted into a strong P-type region (319). By the above doping, strong N-type regions (source / drain) (315, 316), strong P-type regions (source / drain) (319), and weak N-type regions (low-concentration impurity regions) (317) are formed. . In this embodiment, the width x of the low-concentration impurity region (317) is about 3 μm. (Fig. 3 (D))

その後、450 〜850 ℃で0.5 〜3 時間の熱アニールを施すことにより、ドーピングによるダメージを回復せしめ、ドーピング不純物を活性化、シリコンの結晶性を回復させた。その後、全面に層間絶縁物(320) として、プラズマCVD 法によって酸化珪素膜を厚さ300〜600nm形成した。これは、窒化珪素膜あるいは酸化珪素膜と窒化珪素膜の多層膜であってもよい。そして、層間絶縁膜(320) をウエットエッチング法またはドライエッチング法によって、エッチングして、ソース/ ドレインにコンタクトホールを形成した。   Thereafter, thermal annealing was performed at 450 to 850 ° C. for 0.5 to 3 hours to recover the damage due to doping, activate the doping impurities, and recover the crystallinity of silicon. Thereafter, a silicon oxide film having a thickness of 300 to 600 nm was formed as an interlayer insulator (320) on the entire surface by plasma CVD. This may be a silicon nitride film or a multilayer film of a silicon oxide film and a silicon nitride film. Then, the interlayer insulating film (320) was etched by wet etching or dry etching to form contact holes in the source / drain.

そして、スパッタ法によって厚さ200〜600nmのアルミニウム膜、もしくはチタンとアルミニウムの多層膜を形成する。これをエッチングして、周辺回路の電極・配線(321、322 、323)および画素TFT の電極・配線(324、325)を形成した。さらに、プラズマCVD 法によって、厚さ100〜300nmの窒化珪素膜(326) がパッシベーション膜として形成され、これをエッチングして層間膜とした。さらにこの上に表示用電極としてITO(327) を120nm成膜し、実施例1における表示用電極と同様なパターンとなるようパターニングした。
さらに、プラズマCVD 法によって、厚さ100〜300nmの窒化珪素膜(329) がパッシベーション膜として形成され、この上に基準電極としてITO(図示せず)を120nm成膜し、画素部が実施例1における基準電極と同じパターンになるようパターニングした。(図3(E ))
Then, an aluminum film having a thickness of 200 to 600 nm or a multilayer film of titanium and aluminum is formed by sputtering. This was etched to form peripheral circuit electrodes / wirings (321, 322, 323) and pixel TFT electrodes / wirings (324, 325). Further, a silicon nitride film (326) having a thickness of 100 to 300 nm was formed as a passivation film by plasma CVD, and this was etched to form an interlayer film. Further, an ITO (327) film having a thickness of 120 nm was formed thereon as a display electrode, and was patterned to have the same pattern as the display electrode in Example 1.
Furthermore, a silicon nitride film (329) having a thickness of 100 to 300 nm is formed as a passivation film by plasma CVD, and ITO (not shown) is formed as a reference electrode to a thickness of 120 nm. Patterning was performed so as to be the same pattern as the reference electrode. (Figure 3 (E))

次に、これらの上にブラックマトリクス(328) を形成する。ここでは、ブラックマトリクスが最上層であるがITO とブラックマトリクスは逆でもよい。ブラックマトリクス用材料としては、平均粒径100nmのカーボンブラックが、アクリル系樹脂材料に分散した溶液を、スピンコート法または印刷法により塗布した。その後100 ℃、2minプリベークを行い、その後公知のフォトリソグラフィー法で、パターニングした。この時通常のパターニングで用いる紫外線強度よりも強めに(20mW/cm2 以上)照射するか、ブラックマトリクス塗布後さらに、PVA(ポリビニルアルコール)などで酸素遮断膜を形成する。現像はTMAHが水に重量濃度で2.36% 溶解した現像液を用いた。この結果厚さ1 μmのブラックマトリクスを周辺駆動回路、画素TFT、ゲート・ソース配線上に形成することができた。画素領域の開口率は60% であった。 Next, a black matrix (328) is formed thereon. Here, the black matrix is the top layer, but ITO and the black matrix may be reversed. As a black matrix material, a solution in which carbon black having an average particle diameter of 100 nm was dispersed in an acrylic resin material was applied by spin coating or printing. Thereafter, prebaking was performed at 100 ° C. for 2 minutes, and then patterning was performed by a known photolithography method. At this time, irradiation with an intensity of ultraviolet light (20 mW / cm 2 or more) higher than that used in normal patterning is performed, or after applying a black matrix, an oxygen blocking film is formed with PVA (polyvinyl alcohol) or the like. For the development, a developer in which TMAH was dissolved in water by 2.36% by weight was used. As a result, a black matrix having a thickness of 1 μm could be formed on the peripheral drive circuit, the pixel TFT, and the gate / source wiring. The aperture ratio of the pixel area was 60%.

また、本実施例においては液晶分子をHAN配向となるようにした。そのために、上記第一の基板及び第二の基板には配向膜を形成した。第一の基板にはポリイミドを公知のスピンコート法もしくはDIP法などにより形成した。次に液晶分子を基板に対して平行になるように配向させるため、TFT基板上のポリイミド膜にはラビング処理を施した。ラビングは表示用、基準電極の櫛歯に相当する部分に平行な向きに行った。第二の基板にはシランカップリング剤を形成した。その結果、カラーフィルター基板表面の液晶分子は垂直配向した。   In this embodiment, the liquid crystal molecules are arranged in HAN alignment. Therefore, alignment films are formed on the first substrate and the second substrate. A polyimide was formed on the first substrate by a known spin coating method or DIP method. Next, in order to align the liquid crystal molecules so as to be parallel to the substrate, the polyimide film on the TFT substrate was rubbed. The rubbing was performed in a direction parallel to the portion corresponding to the comb teeth of the reference electrode for display. A silane coupling agent was formed on the second substrate. As a result, the liquid crystal molecules on the surface of the color filter substrate were vertically aligned.

このようにして形成されたTFT基板と対向基板を重ね合わせて液晶パネルを形成した。前記一対の基板は、基板間に直径3μmの球状スペーサーを挟むことでパネル面内全体で均一な基板間隔となるようにした。また、前記一対に基板を接着固定するためにエポキシ系の接着剤でシールした。シールのパターンは画素領域、周辺駆動回路領域を囲むようにした。この後所定の形状に前記一対の基板を切断した後、基板間に液晶材料を注入した。液晶材料はネマチック液晶ZLI-2293を使用した。   The TFT substrate thus formed and the counter substrate were overlapped to form a liquid crystal panel. The pair of substrates was made to have a uniform substrate spacing over the entire panel surface by sandwiching a spherical spacer having a diameter of 3 μm between the substrates. Further, in order to bond and fix the substrates to the pair, they were sealed with an epoxy adhesive. The seal pattern surrounds the pixel region and the peripheral drive circuit region. Then, after cutting the pair of substrates into a predetermined shape, a liquid crystal material was injected between the substrates. Nematic liquid crystal ZLI-2293 was used as the liquid crystal material.

次に、第一の基板上に2軸性フィルム(104) 、偏光板(105) の順にそれぞれ貼り付けた。偏光板の光軸の向き(107) はラビング方向と45゜をなすように配置した。   Next, the biaxial film (104) and the polarizing plate (105) were attached in this order on the first substrate. The direction of the optical axis (107) of the polarizing plate was arranged to make 45 ° with the rubbing direction.

この液晶表示装置を動作させたところ、駆動電圧3Vでコントラスト100、応答速度2ms、広視野角の表示を行うことができた。   When this liquid crystal display device was operated, it was possible to perform display with a contrast of 100, a response speed of 2 ms, and a wide viewing angle at a driving voltage of 3V.

本実施例では、実施例2の液晶表示装置を用い、カラー表示を行った例を示す。本実施例での液晶表示装置の画素電圧印加に伴う透過光強度変化(554.6nm)を図4に示す。図4から明らかなように透過率は電圧印加に伴い連続的に変化し、明確なしきい値は存在しなかった。また、色相の変化を観察すると、電圧無印加で黄緑、0.5Vで緑、0.9Vで青、1.2Vで赤を示した。   In this example, an example in which color display is performed using the liquid crystal display device of Example 2 is shown. FIG. 4 shows a change in transmitted light intensity (554.6 nm) accompanying application of a pixel voltage in the liquid crystal display device in this example. As apparent from FIG. 4, the transmittance continuously changed with voltage application, and there was no clear threshold. In addition, when the change in hue was observed, it showed yellow green when no voltage was applied, green at 0.5 V, blue at 0.9 V, and red at 1.2 V.

この現象を利用し、本実施例の液晶表示装置について画素電圧の制御によりカラー表示を行ったところ、駆動電圧3V、広視野角のマルチカラー表示を行うことが可能となった。   By utilizing this phenomenon and performing color display by controlling the pixel voltage in the liquid crystal display device of this embodiment, it becomes possible to perform multicolor display with a driving voltage of 3 V and a wide viewing angle.

本発明の液晶表示装置の概略を示す。1 schematically shows a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の液晶表示装置の電極構造を示す。The electrode structure of the liquid crystal display device of this invention is shown. 本発明の液晶表示装置の画素TFTと周辺駆動回路断面を示す。2 shows a cross section of a pixel TFT and a peripheral drive circuit of a liquid crystal display device of the present invention. 本発明の実施例3における液晶表示装置の透過率−印加電圧特性を示す。The transmittance-applied voltage characteristic of the liquid crystal display device in Example 3 of the present invention is shown.

符号の説明Explanation of symbols

101、102 基板
103 反射層
104 2軸性フィルム
105 偏光板
106 液晶分子
107 偏光板光軸
108 ラビング方向
109 非線型素子
110 表示用電極
111 基準電極
112 走査(ゲート)線
113 信号(ソース)線
203 表示用電極(縦)幅
204 表示用電極(横)幅
205 基準電極(縦)幅
206 基準電極(横)幅
207 表示用電極と基準電極の咬合部の長さ
208 表示用電極と基準電極の間隔
301 基板
302 下地膜(酸化珪素)
303、304、305 活性層
306 ゲート絶縁膜(酸化珪素)
307、308、309 ゲート絶縁膜・ゲート線
310、311、312 弱いN 型領域
313、314 フォトレジストのマスク
315、316 強いN 型領域(ソース/ドレイン)
317 低濃度不純物領域
318 フォトレジストのマスク
319 強いP 型領域(ソース/ドレイン)
320、329 層間絶縁膜
321〜325 周辺駆動回路、画素TFT の電極・配線
326 窒化珪素膜
327 表示用電極(ITO)
328 ブラックマトリクス
101, 102 Substrate 103 Reflective layer 104 Biaxial film 105 Polarizing plate 106 Liquid crystal molecule 107 Polarizing plate optical axis 108 Rubbing direction 109 Non-linear element 110 Display electrode 111 Reference electrode 112 Scanning (gate) line 113 Signal (source) line 203 Display electrode (vertical) width 204 Display electrode (horizontal) width 205 Reference electrode (vertical) width 206 Reference electrode (horizontal) width 207 Length 208 of display electrode and reference electrode occlusion portion Display electrode and reference electrode width Interval 301 Substrate 302 Base film (silicon oxide)
303, 304, 305 Active layer 306 Gate insulating film (silicon oxide)
307, 308, 309 Gate insulating film / gate lines 310, 311, 312 Weak N-type regions 313, 314 Photoresist masks 315, 316 Strong N-type regions (source / drain)
317 Low-concentration impurity region 318 Photoresist mask 319 Strong P-type region (source / drain)
320, 329 Interlayer insulating films 321-325 Peripheral drive circuit, pixel TFT electrode / wiring 326 Silicon nitride film 327 Display electrode (ITO)
328 black matrix

Claims (8)

透光性を有する第一の基板と、前記第一の基板に対向した第二の基板と、前記第一の基板と前記第二の基板間に挟持された液晶とを有し、
前記第一の基板上に、第一の画素電極と、前記第一の画素電極と絶縁された第二の画素電極と、前記第一の画素電極または前記第二の画素電極に接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに信号を入力する走査線及び信号線と、前記走査線、前記信号線及び前記薄膜トランジスタを覆うブラックマトリクスとを有し、
前記第二の基板の前記液晶を挟持する面に反射層を有し、
前記液晶は、前記第一の基板近傍で前記第一の基板に対して平行又は略平行かつ前記第二の基板近傍で前記第二の基板に対して垂直又は略垂直に配向し、前記第一の画素電極と前記第二の画素電極とにより形成される電界により配向状態が制御されることを特徴とする反射型液晶表示装置。
A first substrate having translucency, a second substrate facing the first substrate, and a liquid crystal sandwiched between the first substrate and the second substrate,
A first pixel electrode; a second pixel electrode insulated from the first pixel electrode; and a thin film transistor connected to the first pixel electrode or the second pixel electrode on the first substrate. And a scanning line and a signal line for inputting a signal to the thin film transistor, and a black matrix covering the scanning line, the signal line and the thin film transistor,
Having a reflective layer on the surface of the second substrate sandwiching the liquid crystal;
The liquid crystal is aligned parallel to or substantially parallel to the first substrate in the vicinity of the first substrate and perpendicular or substantially perpendicular to the second substrate in the vicinity of the second substrate. A reflective liquid crystal display device, wherein an alignment state is controlled by an electric field formed by the pixel electrode and the second pixel electrode.
請求項1において、
前記ブラックマトリクスは、透明な物質中に黒色の物質が分散してなることを特徴とする反射型液晶表示装置。
In claim 1,
The reflection type liquid crystal display device, wherein the black matrix is formed by dispersing a black substance in a transparent substance.
請求項2において、
前記黒色の物質の粒径は1μm以下であることを特徴とする反射型液晶表示装置。
In claim 2,
A reflective liquid crystal display device, wherein the black substance has a particle size of 1 μm or less.
請求項2または請求項3において、
前記黒色の物質は、カーボンブラックまたは顔料であることを特徴とする反射型液晶表示装置。
In claim 2 or claim 3,
The reflective liquid crystal display device, wherein the black substance is carbon black or a pigment.
請求項1乃至請求項4のいずれか一において、
前記第1の画素電極上にパッシベーション膜が形成され、前記第2の画素電極は前記パッシベーション膜上に形成されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
A reflective liquid crystal display device, wherein a passivation film is formed on the first pixel electrode, and the second pixel electrode is formed on the passivation film.
請求項5において、
前記パッシベーション膜は窒化珪素膜であることを特徴とする反射型液晶表示装置。
In claim 5,
The reflective liquid crystal display device, wherein the passivation film is a silicon nitride film.
請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
前記第一の画素電極と前記第二の画素電極は透光性を有することを特徴とする反射型液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
The reflective liquid crystal display device, wherein the first pixel electrode and the second pixel electrode have translucency.
請求項1乃至請求項7のいずれか一において、
前記第一の画素電極と前記第二の画素電極とは、互いに間隔をおいて咬合して配列していることを特徴とする反射型液晶表示装置。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The reflection type liquid crystal display device, wherein the first pixel electrode and the second pixel electrode are arranged to be engaged with each other with a space therebetween.
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