JP2010085930A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射領域及び透過領域の双方における表示品位の向上を図る。
【解決手段】液晶表示装置１は、反射領域１９における絶縁膜３１の表面に積層された反射電極２３と、反射電極２３及び絶縁膜３１を覆うように、反射領域１９及び透過領域１８に亘って設けられた透明電極２０とを備え、透明電極２０は、反射領域１９における反射電極２３の表面、及び透過領域１８における絶縁膜３１の表面の少なくとも一方において、複数の透明導電膜２１，２２が互いに積層して構成され、反射領域１９における反射電極２３上の透明電極２０の厚みと、透過領域１８における絶縁膜３１上の透明電極２０の厚みとが、互いに異なっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半透過型の液晶表示装置に関するものである。

半透過型の液晶表示装置は、画像の最小単位であると共にマトリクス状に配置される画素毎に、それぞれ透過領域及び反射領域を備えている。そして、半透過型液晶表示装置は、外光が十分明るいときに、反射領域において外光を反射して反射モードの表示を行うと共に、外光が暗いときに、透過領域においてバックライトからの光を透過して透過モードの表示を行うように構成されている。そのため、半透過型液晶表示装置は、外光の明るさに影響されることなく、十分なコントラストを維持し、高い視認性を得ることが可能になっている。

そして、透過領域には、バックライトの光を透過するようにＩＴＯ等からなる透明電極が設けられる一方、反射領域には、外光を反射するように金属膜からなる反射電極と、この反射電極を覆うように上記透明電極が形成されている。

例えば、特許文献１に開示されている半透過型の液晶表示装置１００は、拡大断面図である図１０に示すように、ガラス基板１０１上に、ＴＦＴ１０２と、このＴＦＴ１０２を覆う第１の層間絶縁膜１０３と、第１の層間絶縁膜１０３に積層された第２の層間絶縁膜１０４と、第２の層間絶縁膜１０４の表面に形成された反射電極１０５と、反射電極１０５を覆うように第２の層間絶縁膜１０４上に形成された透明電極１０６とが形成されている。透明電極１０６は、第２の層間絶縁膜１０４上で配向膜１０７により覆われている。

こうして、反射電極１０５を透明電極１０６で直接に覆うと共に、透明電極１０６の仕事関数を図示省略の対向電極と同じ大きさに規定することによって、対向電極との仕事関数の違いによるフリッカーを防止し、所謂液晶の焼き付きを防止しようとしている。
特開２００３−２５５３７８号公報

しかし、上記特許文献１の液晶表示装置では、反射領域と透過領域とで透明電極の膜厚が同じになるため、光の最適な透過率、及び表示の最適な色味を、各領域においてそれぞれ別個独立に調整することができない。したがって、透過率が最適な膜厚と、反射率が最適な膜厚とが異なる場合には、何れかの特性を犠牲にせざるを得ず、何れかの領域における表示品位が低下することが避けられない。

本発明は、斯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、半透過型の液晶表示装置について、反射領域及び透過領域の双方における表示品位の向上を図ることにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、光を透過して透過表示を行うための透過領域と、外光を反射して反射表示を行うための反射領域とを有する半透過型の液晶表示装置であって、上記反射領域及び上記透過領域に亘って形成された絶縁膜と、上記反射領域における絶縁膜の表面に積層された反射電極と、上記反射電極及び上記絶縁膜を覆うように、上記反射領域及び上記透過領域に亘って設けられた透明電極とを備え、上記透明電極は、上記反射領域における上記反射電極の表面、及び上記透過領域における上記絶縁膜の表面の少なくとも一方において、複数の透明導電膜が互いに積層して構成され、上記反射領域における反射電極上の透明電極の厚みと、上記透過領域における絶縁膜上の透明電極の厚みとが、互いに異なっている。

上記透明電極は、上記反射電極の表面、又は上記透過領域における絶縁膜の表面において、単一層の透明導電膜により構成されていることが好ましい。

上記透明電極は、上記透過領域に配置されて上記絶縁膜の表面に積層された第１透明導電膜と、上記第１透明導電膜の表面及び上記反射電極の表面の双方に亘って積層された第２透明導電膜とにより構成されていてもよい。

上記透明電極は、上記反射領域に配置されて上記反射電極に積層された第１透明導電膜と、上記第１透明導電膜の表面及び上記透過領域における絶縁膜の表面の双方に亘って積層された第２透明導電膜とにより構成されていてもよい。

上記第１透明電膜及び第２透明電膜は、互いに同じ材料によって構成されていることが好ましい。

上記第１透明電膜及び第２透明電膜の少なくとも一方は、ＩＴＯであってもよい。

上記第１透明電膜及び第２透明電膜の少なくとも一方は、ＩＺＯであってもよい。

上記反射電極は、Ａｌを含む金属材料によって構成されていることが好ましい。

−作用−
次に、本発明の作用について説明する。

本発明に係る液晶表示装置は、透過領域において光を透過して透過表示を行う一方、反射領域において外光を反射して反射表示を行う。反射領域では、外光が透明電極を透過して、この透明電極の裏面側の反射電極において反射される。反射電極で反射された反射光は、上記透明電極を再度透過した後に使用者側へ出射される。

一方、透過領域では、光が絶縁膜側から透明電極に入射し、この透明電極を透過した後に、使用者側へ出射される。

上記液晶表示装置は、反射電極の表面、及び透過領域における絶縁膜の表面の少なくとも一方において、複数の透明導電膜が互いに積層して構成されているため、反射領域における透明電極の厚みと、透過領域における透明電極の厚みとを互いに異ならせることが可能になる。

したがって、反射領域と透過領域とで光が透過する透明電極の膜厚を容易に異ならせることが可能になり、光の最適な透過率、及び表示の最適な色味を、反射領域及び透過領域において、それぞれ別個独立に調整することができる。

本発明によれば、反射領域と透過領域とで透明電極の膜厚を容易に異ならせることができ、光の最適な透過率、及び表示の最適な色味を、各領域においてそれぞれ別個独立に調整することができる。したがって、反射領域及び透過領域の双方における表示品位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。尚、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及び図２は、本発明の実施形態１を示している。

図１は、本実施形態１における液晶表示装置１の要部を拡大して示す断面図である。図２は、本実施形態１における透明電極２０及び反射電極２３を拡大して示す断面図である。

本実施形態１の液晶表示装置１は、半透過型の液晶表示装置であって、光源であるバックライトの光を透過して透過表示を行うための透過領域１８と、外光を反射して反射表示を行うための反射領域１９とを有している。

液晶表示装置１は、スイッチング素子基板としてのＴＦＴ基板１１と、ＴＦＴ基板に対向して配置された対向基板（図示省略）と、ＴＦＴ基板１１及び対向基板の間に介在された液晶層（図示省略）とを備えている。液晶層は、ＴＦＴ基板１１と対向基板との間において枠状のシール部材（図示省略）によって囲まれて封止されている。また、ＴＦＴ基板１１の背面側（つまり液晶層とは反対側）には、バックライト（図示省略）が配置されている。

上記対向基板は、例えばガラス基板の液晶層側表面に形成された、ＩＴＯ等からなる共通電極、カラーフィルター及びブラックマトリクス等と、液晶層とは反対側に貼り付けられた偏光板とを備えている。

一方、ＴＦＴ基板１１は、いわゆるアクティブマトリクス基板に構成されている。ＴＦＴ基板１１には、表示の単位領域である画素（図示省略）がマトリクス状に複数配置されている。ＴＦＴ基板１１には、複数のゲート配線（図示省略）が互いに平行に延びて形成されている。また、ＴＦＴ基板１１には、複数のソース配線（図示省略）が互いに平行に形成されており、上記ゲート配線と直交するように配置されている。そのことにより、ＴＦＴ基板１１には、ゲート配線及びソース配線からなる配線が格子状にパターン形成されている。

各画素は、上記ゲート配線とソース配線とによって区画される矩形状の領域により形成されている。各画素には、液晶層を駆動するための画素電極１２が形成されている。画素電極１２は、後述するように、透明電極２０及び反射電極２３によって構成されている。

各画素には、画素電極１２をスイッチング駆動するスイッチング素子であるＴＦＴ（Thin-Film Transistor：薄膜トランジスタ）１３がそれぞれ設けられている。ＴＦＴ１３は、ゲート配線に接続されたゲート電極１４と、ソース配線に接続されたソース電極１５と、画素電極１２に接続されたドレイン電極１６とを備えている。

そうして、走査電圧がゲート配線を介してゲート電極１４に印加された状態で、信号電圧がソース配線からソース電極１５及びドレイン電極１６を介して画素電極１２へ供給されるようになっている。

ＴＦＴ基板１１の積層構造について、図１を参照してさらに詳述する。

ＴＦＴ基板１１は、透明基板としてのガラス基板２５を備え、ガラス基板２５の液晶層側には上記ＴＦＴ１３及び画素電極１２等が形成される一方、液晶層とは反対側には図示省略の偏光板が貼り付けられている。

ガラス基板２５の液晶層側表面には、ベースコート層２６が形成されている。ベースコート層２６は、例えば、ＳｉＯ_２及びＳｉＮＯがこの順に積層された積層体や、ＳｉＯ_２等により構成されている。

ベースコート層２６の表面には、ＴＦＴ１３の半導体層２７が島状にパターン形成されている。半導体層２７は、例えばＣＧＳ（Continuous Grain silicon：連続粒界結晶シリコン）、ＬＰＳ（Low-Temperature Poly-Silicon：低温ポリシリコン）又はα−Ｓｉ（amorphous silicon：非結晶シリコン）等により構成されている。

また、ベースコート層２６上には、半導体層２７を覆うようにゲート絶縁膜２８が形成されている。ゲート絶縁膜２８は、ＳｉＮ及びＳｉＯ_２がこの順に積層された積層体、ＳｉＯ_２、又はＳｉＮ等により構成されている。

ゲート絶縁膜２８の表面には、上記半導体層２７に対向するように配置されたゲート電極１４が形成されている。ゲート電極１４は、例えば、Ｗ及びＴａＮがこの順に積層された積層体、Ｍｏ、ＭｏＷ、Ｔｉ及びＡｌがこの順に積層された積層体等によって構成されている。

また、ゲート絶縁膜２８上には、ゲート電極１４を覆うように層間膜２９が形成されている。層間膜２９は、例えば、ＳｉＯ_２及びＳｉＮがこの順に積層された積層体、ＳｉＯ_２とＳｉＮとＳｉＯ_２とがこの順に積層された積層体、ＳｉＯ_２、又はＳｉＮ等により構成されている。

層間膜２９の表面には、ソース電極１５及びドレイン電極１６が形成されている。ソース電極１５及びドレイン電極１６は、層間膜２９及びゲート絶縁膜２８を貫通して形成されたコンタクトホール３０を介して半導体層２７にそれぞれ接続されている。ソース電極１５及びドレイン電極１６は、ＴｉとＡｌとＴｉとがこの順に積層された積層体、ＴｉとＡｌとがこの順に積層された積層体、ＴｉＮとＡｌとＴｉＮとがこの順に積層された積層体、ＭｏとＡｌ−ＮｄとＭｏとがこの順に積層された積層体、又はＭｏとＡｌとＭｏとがこの順に積層された積層体等により構成されている。

また、層間膜２９上には、ソース電極１５及びドレイン電極１６を覆うように、絶縁膜である有機絶縁膜３１が形成されている。有機絶縁膜３１は、感光性樹脂により構成され、反射領域１９及び透過領域１８に亘って形成されている。また、有機絶縁膜３１の表面は、凹凸状に形成されている。

有機絶縁膜３１の表面には、画素電極１２が形成されている。画素電極１２は、反射電極２３と透明電極２０とにより構成され、反射電極２３及び有機絶縁膜３１を覆うように、反射領域１９及び透過領域１８に亘って設けられている。また、画素電極１２の表面は、有機絶縁膜３１の表面に沿って凹凸状に形成されている。

反射電極２３は、反射領域１９における有機絶縁膜３１の表面に積層されている。反射電極２３は、ＴＦＴ１３に重なるように配置され、Ａｌを含む金属材料によって構成されている。

透明電極２０は、反射領域１９における反射電極２３の表面、及び透過領域１８における有機絶縁膜３１の表面の少なくとも一方において、複数の透明導電膜が互いに積層して構成されている。

本実施形態では、反射電極２３には一層の透明導電膜である第２透明電極２２が形成される一方、透過領域１８の有機絶縁膜３１には二層の透明導電膜である第１透明電極２１及び第２透明電極２２が互いに積層して形成されている。

すなわち、透明電極２０は、図１及び図２に示すように、透過領域１８に配置されて有機絶縁膜３１の表面に積層された第１透明導電膜としての第１透明電極２１と、第１透明電極２１の表面及び反射電極２３の表面の双方に亘って積層された第２透明導電膜としての第２透明電極２２とにより構成されている。

こうして、反射領域１９における反射電極２３上の透明電極２０の厚みと、透過領域１８における有機絶縁膜３１上の透明電極２０の厚みとが、互いに異なるようになっている。

第２透明電極２２は、有機絶縁膜３１に貫通形成されたコンタクトホール３２を介してドレイン電極１６に接続されている。第２透明電極２２は、ＩＴＯ又はＩＺＯによって構成されている。また、第１透明電極２１は、第２透明電極２２と同じ材料によって構成されている。

尚、第１透明電極２１及び第２透明電極２２の材質はこれに限らず、第１透明電極２１及び第２透明電極２２の少なくとも一方がＩＴＯ又はＩＺＯであってもよく、他の透明導電膜によって構成されていてもよい。

上記液晶表示装置１では、反射領域１９において、第２透明電極２２を透過した外光が反射電極２３で反射され、液晶層側へ出射されることにより反射表示が行われる。一方、透過領域１８では、バックライトの光が第１透明電極２１及び第２透明電極２２を順に透過して液晶層側へ出射し、このことにより透過表示が行われる。

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、反射電極２３の表面上に一層の透明導電膜（第２透明電極２２）を形成する一方、透過領域１８における有機絶縁膜３１の表面上に二層の透明導電膜（第１透明電極２１及び第２透明電極２２）を形成するようにしたので、反射領域１９における透明電極２０の厚みと、透過領域１８における透明電極２０の厚みとを互いに異ならせることができる。

さらに、第１透明電極２１及び第２透明電極２２の厚みをそれぞれ調節して形成することにより、反射領域１９及び透過領域１８における透明電極２０の厚みを、それぞれ別個独立に、且つ容易に調節することができる。その結果、透明電極２０における光の最適な透過率、及び表示の最適な色味を、各反射領域１９及び透過領域１８において、それぞれ別個独立に且つ容易に制御でき、反射領域１９及び透過領域１８の双方における表示品位を向上させることができる。

（実施例）
次に、上記液晶表示装置１の実施例について、図６〜図９を参照して説明する。

本実施例では、透明電極２０（つまり、第１透明電極２１及び第２透明電極２２）をＩＺＯによって形成し、その膜厚を変化させて、透過率（Ｙ値）又は反射率（Ｙ値）との関係を調べた。また、ＩＺＯの膜厚と透過色度又は反射色度との関係を調べた。ＩＺＯの膜厚は、２０ｎｍ、５０ｎｍ、８０ｎｍ、１１０ｎｍ、１４０ｎｍ、１７０ｎｍ、及び２００ｎｍに変化させて、それぞれ透過率（Ｙ値）及び反射率（Ｙ値）の変化を測定した。

図６は、ＩＺＯの膜厚と透過率（Ｙ値）との関係を図示したグラフである。図７は、ＩＺＯの膜厚と反射率（Ｙ値）との関係を図示したグラフである。

図６及び図７に示すように、ＩＺＯからなる透明電極２０の厚みを変化させることにより、光の透過率（Ｙ値）及び外光の反射率（Ｙ値）を変化させることができた。また、図６より、ＩＺＯの厚みが１４０ｎｍ前後であるときに透過率（Ｙ値）が極大値をとることがわかった。一方、図７より、ＩＺＯの厚みが１１０ｎｍ前後であるときに反射率（Ｙ値）が極大値をとることがわかった。

次に、ＩＺＯからなる透明電極２０の膜厚を、上記と同様に、２０ｎｍ、５０ｎｍ、８０ｎｍ、１１０ｎｍ、１４０ｎｍ、１７０ｎｍ、及び２００ｎｍに変化させて、透過色度及び反射色度を測定した。

図８は、ＩＺＯの膜厚を変化させたときの透過色度をＣＩＥ１９３１表示色系で示したグラフである。図９は、ＩＺＯの膜厚を変化させたときの反射色度をＣＩＥ１９３１表示色系で示したグラフである。

図６及び図７に示すように、ＩＺＯからなる透明電極２０の厚みを変化させることにより、透過色度及び反射色度を変化させることができた。また、ＩＺＯの厚み毎に色度の分布に一定の傾向があることがわかった。

したがって、このような実験結果に基づいて、透明電極２０の膜厚を反射領域１９及び透過領域１８においてそれぞれ調節することにより、所望の光学特性が得られることとなる。

《発明の実施形態２》
図３及び図４は、本発明の実施形態２を示している。

図３は、本実施形態２における液晶表示装置１の要部を拡大して示す断面図である。図４は、本実施形態２における透明電極２０及び反射電極２３を拡大して示す断面図である。尚、以降の各実施形態では、図１及び図２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。

上記実施形態１では、反射電極２３の表面における透明電極２０を単一層に形成した例について説明したが、透明電極２０は、反射電極２３の表面、又は透過領域１８における有機絶縁膜３１の表面において、単一層の透明導電膜により構成されていることが好ましい。したがって、本実施形態２では、透過領域１８における有機絶縁膜３１の表面において透明電極２０を単一層に形成した例について説明する。

すなわち、本実施形態２における透明電極２０は、図３及び図４に示すように、反射領域１９に配置されて反射電極２３に積層された第１透明導電膜としての第１透明電極２１と、第１透明電極２１の表面及び透過領域１８における有機絶縁膜３１の表面の双方に亘って積層された第２透明導電膜としての第２透明電極２２とにより構成されている。

第１透明電極２１は、反射電極２３と略同じ形状に形成されている。第１透明電極２１の側端部と、反射電極２３の側端部とは、互いに略揃うように形成されている。

こうして、反射電極２３には二層の透明導電膜である第１透明電極２１及び第２透明電極２２が互いに積層して形成される一方、透過領域１８の有機絶縁膜３１には一層の透明導電膜である第２透明電極２２が形成されている。

−実施形態２の効果−
したがって、この実施形態２によると、反射電極２３の表面上に二層の透明導電膜（第１透明電極２１及び第２透明電極２２）を形成する一方、透過領域１８における有機絶縁膜３１の表面上に一層の透明導電膜（第２透明電極２２）を形成するようにしたので、反射領域１９における透明電極２０の厚みと、透過領域１８における透明電極２０の厚みとを互いに異ならせることができる。

さらに、第１透明電極２１及び第２透明電極２２の厚みをそれぞれ調節して形成することにより、反射領域１９及び透過領域１８における透明電極２０の厚みを、それぞれ別個独立に、且つ容易に調節することができる。その結果、上記実施形態１と同様に、透明電極２０における光の最適な透過率、及び表示の最適な色味を、各反射領域１９及び透過領域１８において、それぞれ別個独立に且つ容易に制御でき、反射領域１９及び透過領域１８の双方における表示品位を向上させることができる。

《発明の実施形態３》
図５は、本発明の実施形態３を示している。

図５は、本実施形態３における透明電極２０及び反射電極２３を拡大して示す断面図である。

上記実施形態２では、第１透明電極２１の側端部と、反射電極２３の側端部とが、互いに略揃うように形成したのに対し、本実施形態３では、第１透明電極２１の側端部４１が反射電極２３の側端部４３よりも外側へはみ出している。つまり、反射電極２３の側端部４３は、第１透明電極２１の側端部４１によって覆われている。このような構成であっても、上記実施形態２と同様の効果を得ることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態１〜３では、透明電極２０が一層又は二層の透明導電膜からなる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、反射領域１９及び透過領域１８の一方において透明電極２０が一層の透明導電膜からなる一方、他方において透明電極２０が３層以上の透明導電膜からなるように構成してもよい。

また、反射領域１９及び透過領域１８の双方において、透明電極２０を複数層の透明導電膜により構成し、各領域における透明電極２０の厚みを互いに異ならせるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、半透過型の液晶表示装置について有用である。

図１は、本実施形態１における液晶表示装置の要部を拡大して示す断面図である。 図２は、本実施形態１における透明電極及び反射電極を拡大して示す断面図である。 図３は、本実施形態２における液晶表示装置の要部を拡大して示す断面図である。 図４は、本実施形態２における透明電極及び反射電極を拡大して示す断面図である。 図５は、本実施形態３における透明電極及び反射電極を拡大して示す断面図である。 図６は、ＩＺＯの膜厚と透過率（Ｙ値）との関係を図示したグラフである。 図７は、ＩＺＯの膜厚と反射率（Ｙ値）との関係を図示したグラフである。 図８は、ＩＺＯの膜厚を変化させたときの透過色度をＣＩＥ１９３１表示色系で示したグラフである。 図９は、ＩＺＯの膜厚を変化させたときの反射色度をＣＩＥ１９３１表示色系で示したグラフである。 図１０は、従来の液晶表示装置の要部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
１１ ＴＦＴ基板
１２ 画素電極
１３ ＴＦＴ
１８ 透過領域
１９ 反射領域
２０ 透明電極
２１ 第１透明電極（第１透明導電膜）
２２ 第２透明電極（第２透明導電膜）
２３ 反射電極
３１ 有機絶縁膜

Claims (8)

1. 光を透過して透過表示を行うための透過領域と、外光を反射して反射表示を行うための反射領域とを有する半透過型の液晶表示装置であって、
   上記反射領域及び上記透過領域に亘って形成された絶縁膜と、
   上記反射領域における絶縁膜の表面に積層された反射電極と、
   上記反射電極及び上記絶縁膜を覆うように、上記反射領域及び上記透過領域に亘って設けられた透明電極とを備え、
   上記透明電極は、上記反射領域における上記反射電極の表面、及び上記透過領域における上記絶縁膜の表面の少なくとも一方において、複数の透明導電膜が互いに積層して構成され、
   上記反射領域における反射電極上の透明電極の厚みと、上記透過領域における絶縁膜上の透明電極の厚みとが、互いに異なっている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   上記透明電極は、上記反射電極の表面、又は上記透過領域における絶縁膜の表面において、単一層の透明導電膜により構成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項２に記載の液晶表示装置において、
   上記透明電極は、上記透過領域に配置されて上記絶縁膜の表面に積層された第１透明導電膜と、上記第１透明導電膜の表面及び上記反射電極の表面の双方に亘って積層された第２透明導電膜とにより構成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   上記透明電極は、上記反射領域に配置されて上記反射電極に積層された第１透明導電膜と、上記第１透明導電膜の表面及び上記透過領域における絶縁膜の表面の双方に亘って積層された第２透明導電膜とにより構成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   上記第１透明電膜及び第２透明電膜は、互いに同じ材料によって構成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   上記第１透明電膜及び第２透明電膜の少なくとも一方は、ＩＴＯである
   ことを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   上記第１透明電膜及び第２透明電膜の少なくとも一方は、ＩＺＯである
   ことを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   上記反射電極は、Ａｌを含む金属材料によって構成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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