JP2023010591A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、各画素が反射領域を含む液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device in which each pixel includes a reflective area.
液晶表示装置は、一般に、透過型液晶表示装置と、反射型液晶表示装置とに大別される。透過型液晶表示装置は、バックライトから出射された光を用いた透過モードの表示を行う。反射型液晶表示装置は、周囲光を用いた反射モードの表示を行う。また、各画素が反射モードで表示を行う反射領域と透過モードで表示を行う透過領域とを含む液晶表示装置が提案されている。このような液晶表示装置は、半透過型(Transflective)または透過反射両用型液晶表示装置と呼ばれる。 Liquid crystal display devices are generally classified into transmissive liquid crystal display devices and reflective liquid crystal display devices. A transmissive liquid crystal display device performs transmissive mode display using light emitted from a backlight. A reflective liquid crystal display device performs display in a reflective mode using ambient light. Further, a liquid crystal display device has been proposed in which each pixel includes a reflective region for displaying in a reflective mode and a transmissive region for displaying in a transmissive mode. Such liquid crystal display devices are called transflective or transflective liquid crystal display devices.
反射型および半透過型液晶表示装置は、例えば、屋外で利用されるモバイル用途の中小型の表示装置として好適に用いられている。反射型液晶表示装置は、例えば特許文献1に開示されている。半透過型液晶表示装置は、例えば特許文献2に開示されている。 Reflective and transflective liquid crystal display devices are suitably used, for example, as small and medium-sized display devices for mobile use outdoors. A reflective liquid crystal display device is disclosed in Patent Document 1, for example. A transflective liquid crystal display device is disclosed, for example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200021.
反射型および半透過型液晶表示装置、つまり、各画素が反射モードで表示を行う領域(反射領域)を含む液晶表示装置において、反射モードの表示における光の利用効率(反射率)のいっそうの向上(つまり反射モードでいっそう明るい表示を行い得ること)が要望されている。 Further improvement of light utilization efficiency (reflectance) in reflective mode display in reflective and semi-transmissive liquid crystal display devices, that is, in liquid crystal display devices including a region (reflective region) in which each pixel performs display in a reflective mode. (that is, to be able to provide a brighter display in reflective mode).
本発明の実施形態は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、各画素が反射モードで表示を行う反射領域を含む液晶表示装置において、従来よりも反射率を向上させ、従来よりも明るい表示を実現することにある。 The embodiments of the present invention have been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the reflectance in a liquid crystal display device including a reflective region in which each pixel performs display in a reflective mode. To realize brighter display than
本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。 According to embodiments of the present invention, solutions are provided in the following items.
[項目1]
第1基板と、
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、
を備え、
複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、反射モードで表示を行う反射領域を含み、
前記第1基板は、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記複数の画素を駆動するバックプレーン回路と、
前記バックプレーン回路を覆うように設けられた第1層間絶縁層と、
前記第1層間絶縁層上に設けられた第1反射電極であって、前記複数の画素のそれぞれ内に位置する第1領域、および、前記複数の画素のうちの互いに隣接する任意の2つの画素間に位置する第2領域を含む第1反射電極と、
前記第1反射電極を覆うように設けられた第2層間絶縁層と、
透明導電材料から形成され、前記複数の画素のそれぞれにおいて前記第2層間絶縁層上に設けられた画素電極と、
を有し、
前記画素電極は、前記第1層間絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび前記第2層間絶縁層に形成された第2コンタクトホールにおいて、前記バックプレーン回路に電気的に接続されており、
前記第1基板は、表示面法線方向から見たときに前記第1コンタクトホールに重なるように前記第2層間絶縁層上に設けられた第2反射電極をさらに有する、液晶表示装置。
[Item 1]
a first substrate;
a second substrate facing the first substrate;
a vertically aligned liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate;
with
A liquid crystal display device having a plurality of pixels arranged in a matrix including a plurality of rows and a plurality of columns,
each of the plurality of pixels includes a reflective area that displays in a reflective mode;
The first substrate is
a substrate;
a backplane circuit provided on the substrate and driving the plurality of pixels;
a first interlayer insulating layer provided to cover the backplane circuit;
A first reflective electrode provided on the first interlayer insulating layer, the first region positioned within each of the plurality of pixels, and arbitrary two pixels adjacent to each other among the plurality of pixels. a first reflective electrode including a second region positioned therebetween;
a second interlayer insulating layer provided to cover the first reflective electrode;
a pixel electrode formed of a transparent conductive material and provided on the second interlayer insulating layer in each of the plurality of pixels;
has
the pixel electrode is electrically connected to the backplane circuit through a first contact hole formed in the first interlayer insulating layer and a second contact hole formed in the second interlayer insulating layer;
The liquid crystal display device, wherein the first substrate further includes a second reflective electrode provided on the second interlayer insulating layer so as to overlap the first contact hole when viewed from the direction normal to the display surface.
[項目2]
前記第1反射電極は、前記第1領域および前記第2領域のそれぞれにおいて凹凸表面構造を有する、項目1に記載の液晶表示装置。
[Item 2]
The liquid crystal display device according to item 1, wherein the first reflective electrode has an uneven surface structure in each of the first region and the second region.
[項目3]
前記第2反射電極は、凹凸表面構造を有する、項目2に記載の液晶表示装置。
[Item 3]
3. The liquid crystal display device according to item 2, wherein the second reflective electrode has an uneven surface structure.
[項目4]
前記液晶層よりも観察者側に配置された光散乱層をさらに備える、項目1に記載の液晶表示装置。
[Item 4]
The liquid crystal display device according to item 1, further comprising a light scattering layer arranged closer to the viewer than the liquid crystal layer.
[項目5]
前記第1反射電極および前記第2反射電極はそれぞれ凹凸表面構造を有しない、項目4に記載の液晶表示装置。
[Item 5]
5. The liquid crystal display device according to item 4, wherein the first reflective electrode and the second reflective electrode do not have an uneven surface structure.
[項目6]
前記第1基板は、表示面法線方向から見たときに前記第2コンタクトホールに重なるように前記第1層間絶縁層上に設けられた第3反射電極をさらに有し、
前記第3反射電極は凹凸表面構造を有しない、項目5に記載の液晶表示装置。
[Item 6]
the first substrate further includes a third reflective electrode provided on the first interlayer insulating layer so as to overlap the second contact hole when viewed from the direction normal to the display surface;
Item 6. The liquid crystal display device according to item 5, wherein the third reflective electrode does not have an uneven surface structure.
[項目7]
前記第2反射電極は、前記画素電極に電気的に接続されている、項目1から6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[Item 7]
7. The liquid crystal display device according to any one of items 1 to 6, wherein the second reflective electrode is electrically connected to the pixel electrode.
[項目8]
前記複数の画素のそれぞれは、透過モードで表示を行う透過領域をさらに含み、
前記画素電極の一部が前記透過領域内に位置している、項目1から7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[Item 8]
each of the plurality of pixels further includes a transmissive region for displaying in a transmissive mode;
8. The liquid crystal display device according to any one of items 1 to 7, wherein part of the pixel electrode is located within the transmissive region.
[項目9]
前記バックプレーン回路は、前記複数の画素のそれぞれに接続されたメモリ回路を含む、項目1から8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[Item 9]
9. The liquid crystal display device according to any one of items 1 to 8, wherein the backplane circuit includes a memory circuit connected to each of the plurality of pixels.
[項目10]
第1基板と、
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、
を備え、
複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、反射モードで表示を行う反射領域を含み、
前記第1基板は、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記複数の画素を駆動するバックプレーン回路と、
前記バックプレーン回路を覆うように設けられた第1層間絶縁層と、
前記第1層間絶縁層上に設けられた第1反射電極であって、前記複数の画素のそれぞれ内に位置する第1領域、および、前記複数の画素のうちの互いに隣接する任意の2つの画素間に位置する第2領域を含む第1反射電極と、
前記第1反射電極を覆うように設けられた第2層間絶縁層と、
透明導電材料から形成され、前記複数の画素のそれぞれにおいて前記第2層間絶縁層上に設けられた画素電極と、
を有し、
前記画素電極は、前記第1層間絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび前記第2層間絶縁層に形成された第2コンタクトホールにおいて、前記バックプレーン回路に電気的に接続されており、
前記第1基板は、
前記第2コンタクトホール内に設けられた第3層間絶縁層と、
表示面法線方向から見たときに少なくとも前記第2コンタクトホールに重なるように前記第3層間絶縁層上に設けられた第2反射電極と、
をさらに有する、液晶表示装置。
[Item 10]
a first substrate;
a second substrate facing the first substrate;
a vertically aligned liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate;
with
A liquid crystal display device having a plurality of pixels arranged in a matrix including a plurality of rows and a plurality of columns,
each of the plurality of pixels includes a reflective area that displays in a reflective mode;
The first substrate is
a substrate;
a backplane circuit provided on the substrate and driving the plurality of pixels;
a first interlayer insulating layer provided to cover the backplane circuit;
A first reflective electrode provided on the first interlayer insulating layer, the first region positioned within each of the plurality of pixels, and arbitrary two pixels adjacent to each other among the plurality of pixels. a first reflective electrode including a second region located therebetween;
a second interlayer insulating layer provided to cover the first reflective electrode;
a pixel electrode formed of a transparent conductive material and provided on the second interlayer insulating layer in each of the plurality of pixels;
has
the pixel electrode is electrically connected to the backplane circuit through a first contact hole formed in the first interlayer insulating layer and a second contact hole formed in the second interlayer insulating layer;
The first substrate is
a third interlayer insulating layer provided in the second contact hole;
a second reflective electrode provided on the third interlayer insulating layer so as to overlap at least the second contact hole when viewed from the direction normal to the display surface;
A liquid crystal display device further comprising:
[項目11]
前記第2コンタクトホールおよび前記第3層間絶縁層は、表示面法線方向から見たときに前記第1コンタクトホールに重なっており、
前記第2反射電極は、表示面法線方向から見たときに前記第1コンタクトホールにも重なっている、項目10に記載の液晶表示装置。
[Item 11]
the second contact hole and the third interlayer insulating layer overlap the first contact hole when viewed from the direction normal to the display surface;
11. The liquid crystal display device according to
[項目12]
前記第1反射電極は、前記第1領域および前記第2領域のそれぞれにおいて凹凸表面構造を有する、項目10または11に記載の液晶表示装置。
[Item 12]
12. The liquid crystal display device according to
[項目13]
前記第2反射電極は、凹凸表面構造を有する、項目12に記載の液晶表示装置。
[Item 13]
13. The liquid crystal display device according to
[項目14]
前記液晶層よりも観察者側に配置された光散乱層をさらに備える、項目10または11に記載の液晶表示装置。
[Item 14]
12. The liquid crystal display device according to
[項目15]
前記第1反射電極および前記第2反射電極はそれぞれ凹凸表面構造を有しない、項目14に記載の液晶表示装置。
[Item 15]
15. The liquid crystal display device according to
[項目16]
前記第2反射電極は、前記画素電極に電気的に接続されている、項目10から15のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[Item 16]
16. The liquid crystal display device according to any one of
[項目17]
前記複数の画素のそれぞれは、透過モードで表示を行う透過領域をさらに含む、項目10から16のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[Item 17]
17. The liquid crystal display device according to any one of
[項目18]
前記透過領域は、前記バックプレーン回路によって遮光されていない、項目17に記載の液晶表示装置。
[Item 18]
18. A liquid crystal display device according to
[項目19]
前記バックプレーン回路は、前記複数の画素のそれぞれに接続されたメモリ回路を含む、項目10から18のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
[Item 19]
19. The liquid crystal display device according to any one of
本発明の実施形態によると、各画素が反射モードで表示を行う反射領域を含む液晶表示装置において、従来よりも反射率を向上させ、従来よりも明るい表示を実現することができる。 According to the embodiments of the present invention, in a liquid crystal display device including a reflective region in which each pixel performs display in a reflective mode, it is possible to improve reflectance and achieve brighter display than ever before.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
(実施形態1)
図1、図2Aおよび図2Bを参照しながら、本実施形態における液晶表示装置100を説明する。本実施形態の液晶表示装置100は、半透過型(透過反射両用型)の液晶表示装置である。図1は、液晶表示装置100を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置100の3つの画素Pに対応した領域を示している。図2Aおよび図2Bは、液晶表示装置100を模式的に示す断面図であり、それぞれ図1中の2A-2A’線および2B-2B’線に沿った断面構造を示している。
(Embodiment 1)
A liquid
液晶表示装置100は、図1に示すように、複数の画素Pを有する。複数の画素Pは、複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列されている。複数の画素Pは、典型的には、赤を表示する赤画素PR、緑を表示する緑画素PGおよび青を表示する青画素PBを含む。
The liquid
また、液晶表示装置100は、図2Aおよび図2Bに示すように、TFT基板(第1基板)10と、TFT基板10に対向する対向基板(第2基板)20と、TFT基板10と対向基板20との間に設けられた垂直配向型の液晶層30とを備える。各画素Pは、反射モードで表示を行う反射領域Rfと、透過モードで表示を行う透過領域Trとを含んでいる。図示している例では、透過領域Trにおける液晶層30の厚さ(セルギャップ)dtと、反射領域Rfにおける液晶層30の厚さ(セルギャップ)drとは同じである(つまりdt=dr)。画素P内に占める透過領域Trの面積の割合は、用途等に応じて適宜設定され得るが、例えば20%以上90%以下である。また、画素P内における透過領域Trの位置や形状も用途等に応じて適宜設定され得る。なお、本願明細書では、画素P内で反射表示にも透過表示にも寄与しない領域Ivを「無効領域」と呼ぶことがある。
2A and 2B, the liquid
TFT基板10は、基板10a、バックプレーン回路BP、第1層間絶縁層13、第1反射電極12、第2層間絶縁層14および画素電極11を有する。
The
基板10aは、バックプレーン回路BP等を支持する。基板10aは、透明で絶縁性を有する。基板10aは、例えばガラス基板またはプラスチック基板である。
The
バックプレーン回路BPは、基板10a上に設けられている。バックプレーン回路BPは、複数の画素Pを駆動するための回路である。ここでは、バックプレーン回路は、複数の画素Pのそれぞれに接続されたメモリ回路(例えばSRAM)を有する。画素Pごとにメモリ回路が設けられた液晶表示装置は、「メモリ液晶」と呼ばれることもある。メモリ液晶の具体的な構成は、例えば、特許第5036864号公報(米国特許第8692758号明細書に対応)に開示されている。特許第5036864号公報および米国特許第8692758号明細書のすべての開示内容を参考のために本明細書に援用する。
The backplane circuit BP is provided on the
第1層間絶縁層13は、バックプレーン回路BPを覆うように設けられている。第1層間絶縁層13の表面は、凹凸形状を有する。つまり、第1層間絶縁層13は、凹凸表面構造を有する。凹凸表面構造を有する第1層間絶縁層13は、例えば、特許第3394926号公報に記載されているように感光性樹脂を用いて形成され得る。
The first
第1反射電極12は、第1層間絶縁層13上に設けられている。第1反射電極12は、反射率の高い金属材料から形成されている。ここでは、第1反射電極12を形成するための金属材料として銀合金を用いるが、これに限定されず、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いてもよい。
The first reflecting
第1反射電極12の表面は、第1層間絶縁層13の凹凸表面構造が反映された凹凸形状を有する。つまり、第1反射電極12も凹凸表面構造を有する。第1反射電極12の凹凸表面構造は、周囲光を拡散反射してペーパーホワイトに近い表示を実現するために設けられている。凹凸表面構造は、例えば、隣り合う凸部pの中心間隔が5μm以上50μm以下、好ましくは10μm以上20μm以下となるようにランダムに配置された複数の凸部pで構成され得る。基板10aの法線方向からみたとき、凸部pの形状は略円形または略多角形である。画素Pに占める凸部pの面積は、例えば約20%から40%である。凸部pの高さは、例えば1μm以上5μm以下である。
The surface of the first
第1反射電極12は、複数の画素Pのそれぞれ内に位置する第1領域12aと、互いに隣接する任意の2つの画素P間に位置する第2領域12bとを含んでいる。第1反射電極12の凹凸表面構造は、第1領域12aおよび第2領域12bのそれぞれに形成されている。つまり、第1領域12aだけでなく第2領域12bも凹凸表面構造を有している。
The first
第2層間絶縁層14は、第1反射電極12を覆うように設けられている。第2層間絶縁層14は、透明絶縁層である。
A second
画素電極11は、複数の画素Pのそれぞれに設けられている。また、画素電極11は、第2層間絶縁層14上に設けられている。つまり、画素電極11は、第2層間絶縁層(透明絶縁層)14を介して第1反射電極12上に配置されている。言い換えると、第1反射電極12は、画素電極11に対して液晶層30とは反対側(つまり画素電極11よりも背面側)に位置している。
The
画素電極11は、透明導電材料から形成されている。透明導電材料としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO(登録商標))、またはこれらの混合物を用いることができる。画素電極11は、メモリ回路を含むバックプレーン回路BPに電気的に接続されている。透過領域Tr内には、画素電極11の一部が位置しており、反射領域Rfには、画素電極11の他の一部が位置している。
The
TFT基板10は、さらに、コンタクト部CP、第2反射電極16および第1配向膜15を有する。
The
コンタクト部CPは、第1層間絶縁層13に形成された第1コンタクトホールCH1および第2層間絶縁層14に形成された第2コンタクトホールCH2において、画素電極11とバックプレーン回路BPとを電気的に接続する。図示している例では、コンタクト部CPは、第1コンタクト電極ce1、第2コンタクト電極ce2および第3コンタクト電極ce3から構成されている。
The contact part CP electrically connects the
第1コンタクト電極ce1は、第1コンタクトホールCH1内に露出した電極(または配線の一部)である。第2コンタクト電極ce2は、第1層間絶縁層13上および第1コンタクトホールCH1内に形成されており、第1コンタクトホールCH1内で第1コンタクト電極ce1に接続されている。また、第2コンタクト電極ce2の一部は、第2コンタクトホールCH2内に露出している。第3コンタクト電極ce3は、第2コンタクトホールCH2内において、第2コンタクト電極ce2と画素電極11とに接続されている。言い換えると、第3コンタクト電極ce3は、第2コンタクト電極ce2と画素電極11との間に介在している。ここでは、第1コンタクト電極ce1は、金属材料から形成されており、不透明である。また、第2コンタクト電極ce2は、透明導電材料から形成されている(つまり透明である)。第3コンタクト電極ce3は、第1反射電極12と同じ金属膜から(つまり第1反射電極12と同層に)形成されており、不透明である。なお、図示している例では、第2コンタクト電極ce2と同じ透明導電膜から(つまり第2コンタクト電極ce2と同層に)形成された導電層19が第1反射電極12と第1層間絶縁層13との間に介在しているが、この導電層19は省略されてもよい。
The first contact electrode ce1 is an electrode (or part of the wiring) exposed in the first contact hole CH1. The second contact electrode ce2 is formed on the first
第2反射電極16は、第2層間絶縁層14上に設けられている。第2反射電極16は、表示面法線方向から見たときに第1コンタクトホールCH1に重なるように配置されている。第2反射電極16は、画素電極11に接するように形成されており、画素電極11に電気的に接続されている。図示している例では、第2反射電極16は、画素電極11上に形成されているが、画素電極11の下(つまり第2層間絶縁層14と画素電極11との間)に形成されていてもよい。
A second
第2反射電極16は、反射率の高い金属材料から形成されている。ここでは、第2反射電極16を形成するための金属材料として銀合金を用いるが、これに限定されず、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いてもよい。
The second
第2層間絶縁層14は、第1コンタクトホールCH1に重なる部分において、凹凸表面構造を有する。凹凸表面構造を有する第2層間絶縁層14は、第1層間絶縁層13と同様に、感光性樹脂を用いて形成され得る。
The second
画素電極11は、第1コンタクトホールCH1に重なる部分において、第2層間絶縁層14の凹凸表面構造が反映された凹凸形状を有する。つまり、画素電極11も凹凸表面構造を有する。
The
また、第2反射電極16は、画素電極11の凹凸表面構造が反映された凹凸形状を有する。つまり、第2反射電極16も凹凸表面構造を有する。第2反射電極16の凹凸表面構造も、周囲光を拡散反射してペーパーホワイトに近い表示を実現するために設けられている。第2反射電極16の凹凸表面構造を構成する凸部の配置や形状等は、第1反射電極16の凸部pの配置や形状等と同様であり得る。
Also, the second
対向基板20は、基板20a、カラーフィルタ層22、対向電極(共通電極)21および第2配向膜25を有する。また、ここでは図示しないが、対向基板20は、複数の柱状スペーサをさらに有する。
The
基板20aは、カラーフィルタ層22等を支持する。基板20aは、透明で絶縁性を有する。基板20aは、例えばガラス基板またはプラスチック基板である。
The
カラーフィルタ層22は、典型的には、赤画素PRに対応する領域に設けられた赤カラーフィルタ22R、緑画素PGに対応する領域に設けられた緑カラーフィルタ22G、および、青画素PBに対応する領域に設けられた青カラーフィルタ22Bを含む。赤カラーフィルタ22R、緑カラーフィルタ22Gおよび青カラーフィルタ22Bは、それぞれ赤色光、緑色光および青色光を透過する。なお、対向基板20は、互いに隣接する任意の2つの画素P間にはブラックマトリクス(遮光層)を有しない。
The
対向電極21は、画素電極11および第1反射電極12に対向するように設けられている。対向電極21は、透明導電材料から形成されている。対向電極21を形成するための透明導電材料としては、画素電極11と同様の材料を用いることができる。
The
柱状スペーサは、液晶層30の厚さ(セルギャップ)を規定する。柱状スペーサは、感光性樹脂から形成することができる。
The columnar spacers define the thickness (cell gap) of the
液晶層30は、誘電異方性が負の(つまりネガ型の)ネマチック液晶材料と、カイラル剤とを含む。液晶層30は、例えば滴下法により形成することができる。
The
第1配向膜15および第2配向膜25は、それぞれ液晶層30に接するように設けられている。ここでは、第1配向膜15および第2配向膜25のそれぞれは、垂直配向膜である。第1配向膜15および第2配向膜25の少なくとも一方は、配向処理を施されており、プレチルト方位を規定する。液晶層30の液晶分子31は、液晶層30に電圧が印加されていない状態では垂直配向し(図2A参照)、液晶層30に所定の電圧が印加されると、倒れてツイスト配向する。このように、液晶層30は、垂直配向型の液晶層である。
The
液晶表示装置100は、一対の円偏光板40Aおよび40Bと、不図示の照明装置(バックライト)とをさらに備える。一対の円偏光板40Aおよび40Bの一方(第1円偏光板)40Aは、TFT基板10の背面側に配置されており、他方(第2円偏光板)40Bは、対向基板20の観察者側に配置されている。照明装置は、第1円偏光板40Aの背面側に配置されている。
The liquid
例示している液晶表示装置100は、メモリ液晶で階調表示を行うための構成を有する。具体的には、液晶表示装置100の各画素Pは、図1に示すように、複数のサブ画素Spに分割されている。図1には、1つの画素Pが3つのサブ画素Spに分割された例を示している。この例では、画素電極11は、3つのサブ画素電極11aに分割されている。3つのサブ画素電極11aのうち、図中の上側および下側に配置されている2つのサブ画素電極11aは、共通の1つのメモリ回路に電気的に接続されており、図中の中央に配置されている1つのサブ画素電極11aは、別の1つのメモリ回路に電気的に接続されている。つまり、各画素Pに対して2つのメモリ回路が設けられている。
The illustrated liquid
図1に示したように画素Pが分割されていることにより、図3に示すように、面積階調法による4階調表示を行うことができる。具体的には、図3のもっとも左側に示しているように、3つのサブ画素Spをすべて黒表示状態にすることにより、1画素P全体として黒表示を行うことができ、図3の左側から2番目に示しているように、2つのサブ画素Spを黒表示状態とし、1つのサブ画素Spを白表示状態とすることにより、1画素P全体として暗い中間調表示を行うことができる。また、図3の左側から3番目に示しているように、2つのサブ画素Spを白表示状態とし、1つのサブ画素Spを黒表示状態とすることにより、1画素P全体として明るい中間調表示を行うことができ、図3のもっとも右側に示しているように、3つのサブ画素Spをすべて白表示状態にすることにより、1画素P全体として白表示を行うことができる。 Since the pixel P is divided as shown in FIG. 1, it is possible to perform 4-grayscale display by the area grayscale method, as shown in FIG. Specifically, as shown on the leftmost side of FIG. 3, by setting all the three sub-pixels Sp to a black display state, a black display can be performed as a whole pixel P. From the left side of FIG. As shown in the second figure, by setting two sub-pixels Sp in a black display state and one sub-pixel Sp in a white display state, a dark halftone display can be performed as a whole pixel P. FIG. In addition, as shown in the third from the left side of FIG. 3, by setting two sub-pixels Sp in a white display state and one sub-pixel Sp in a black display state, a bright halftone display is obtained as a whole pixel P. As shown on the rightmost side of FIG. 3, by bringing all three sub-pixels Sp into the white display state, the entire pixel P can perform white display.
なお、3つのサブ画素電極11aが、それぞれ別のメモリ回路に電気的に接続されていても(つまり各画素Pに3つのメモリ回路が設けられていても)よい。
Note that the three
上述したように、本実施形態の液晶表示装置100では、第1反射電極12が、画素P内に位置する第1領域12aだけでなく、隣接する2つの画素P間に位置する第2領域12bを含んでいる。従って、画素P間の領域も反射表示に寄与させることができるので、反射開口率(表示領域内で反射モードの表示に寄与する領域が占める割合)が向上し、反射率のいっそうの向上を図ることができる。そのため、反射モードでいっそう明るい表示を行うことができる。なお、従来の一般的な反射型液晶表示装置では画素電極が反射電極である(反射電極が画素電極として機能する)ので、反射電極を画素間に配置することはできない。
As described above, in the liquid
また、本実施形態の液晶表示装置100は、従来の半透過型液晶表示装置における以下のような問題を解決し得る。
Further, the liquid
半透過型の液晶表示装置として、隣接する画素間の領域を透過モードの表示に用いる構成が知られている。しかしながら、画素間には画素電極が存在していないので、画素間に位置する液晶分子を所望の方向に十分に配向させることはできず、透過率が低いという問題があった。また、画素間は、画素電極のエッジ近傍に生成される斜め電界による配向とラビング処理による配向との整合性が良くない領域を含んでおり、液晶分子の配向が不安定である。このように画素間の配向が不安定な領域を透過モードの表示に用いるので、透過モードの表示において配向不良に起因する表示不良(残像等)が発生していた。 As a semi-transmissive liquid crystal display device, a configuration in which a region between adjacent pixels is used for display in a transmissive mode is known. However, since there is no pixel electrode between the pixels, the liquid crystal molecules located between the pixels cannot be sufficiently oriented in a desired direction, resulting in a problem of low transmittance. In addition, a region between pixels includes an area in which alignment by an oblique electric field generated near the edge of the pixel electrode and alignment by rubbing treatment are not well matched, and the alignment of liquid crystal molecules is unstable. Since the region where the orientation between pixels is unstable is used for display in the transmission mode, display defects (such as afterimages) caused by the poor orientation occur in the display in the transmission mode.
これに対し、本実施形態の液晶表示装置100では、透過領域Tr内に画素電極11が存在しているので、透過領域Tr内の液晶分子を所望の方向に十分に配向させることができる。そのため、透過率が向上する。また、配向が安定な領域を透過モードの表示に用いるので、透過モードの表示における配向不良に起因した表示不良を改善することができる。
In contrast, in the liquid
さらに、本実施形態の液晶表示装置100では、凹凸表面構造を有する第2反射電極16が、表示面法線方向から見たときに第1コンタクトホールCH1に重なるように第2層間絶縁層14上に設けられているので、第1コンタクトホールCH1が存在している領域を反射表示に十分に寄与させる(つまり反射領域Rfとして機能させる)ことができ、いっそう明るい表示を実現することができる。以下、この点を、図4Aおよび図4Bに示す比較例の液晶表示装置900と液晶表示装置100とを比較しながら説明する。図4Aおよび図4Bは、比較例の液晶表示装置900を模式的に示す断面図であり、液晶表示装置100について図2Aおよび図2Bに示した断面構造に相当する断面構造を示している。
Further, in the liquid
比較例の液晶表示装置900は、図4Bに示すように、第2反射電極16を有していない点において、液晶表示装置100と異なっている。また、比較例の液晶表示装置900では、画素電極11および第2層間絶縁層14は、第1コンタクトホールCH1に重なる部分に凹凸表面構造を有してない。
The liquid
比較例の液晶表示装置900では、第1コンタクトホールCH1が存在する領域は、第1コンタクト電極ce1によって照明装置からの光が遮られるので、透過表示に寄与しない。また、第1コンタクトホールCH1が存在する領域には、反射電極は設けられていないので、この領域は反射表示にも寄与しない。また、第2コンタクトホールCH2が存在する領域は、第3コンタクト電極ce3によって照明装置からの光が遮られるので、透過表示に寄与しない。さらに、第2コンタクトホールCH2が存在する領域には、第1反射電極12と同じ金属膜から形成された第3コンタクト電極ce3が位置しているものの、第2コンタクトホールCH2のテーパ形状は、第1反射電極12の凹凸表面構造よりも急峻であるので、第3コンタクト電極ce3は拡散反射に寄与せず、この領域は反射表示にも寄与しない。このように、比較例の液晶表示装置900では、第1コンタクトホールCH1が存在する領域および第2コンタクトホールCH2が存在する領域は、無効領域Ivとなる。
In the liquid
これに対し、本実施形態の液晶表示装置100では、凹凸表面構造を有する第2反射電極16が第1コンタクトホールCH1に重なるように第2層間絶縁層14上に設けられているので、第1コンタクトホールCH1が存在している領域を反射表示に十分に寄与させることができるので、比較例の液晶表示装置900に比べて無効領域Ivの面積を小さくすることができ、表示の明るさを向上させることができる。
In contrast, in the liquid
なお、液晶表示装置100では、以下の駆動方式のいずれかが用いられることが好ましい。
方式(A):複数の画素Pのうちの行方向に沿って互いに隣接する任意の2つの画素Pの液晶層30に同極性の電圧が印加される。行ライン反転駆動(Hライン反転駆動)と呼ばれる駆動方式であり、複数行ごとに極性が反転する態様(2Hライン反転駆動等)も含む。
方式(B):複数の画素Pのうちの列方向に沿って互いに隣接する任意の2つの画素Pの液晶層30に同極性の電圧が印加される。列ライン反転駆動(Vライン反転駆動)と呼ばれる駆動方式であり、複数列ごとに極性が反転する態様(2Vライン反転駆動等)も含む。
方式(C):複数の画素Pのすべての画素Pの液晶層30に同極性の電圧が印加される。フィールド反転駆動(フレーム反転駆動)と呼ばれる駆動方式である。
It should be noted that the liquid
Method (A): Voltages of the same polarity are applied to the liquid crystal layers 30 of arbitrary two pixels P adjacent to each other along the row direction among the plurality of pixels P. This driving method is called row-line inversion driving (H-line inversion driving), and includes a mode in which the polarity is inverted for every plurality of rows (2H-line inversion driving, etc.).
Method (B): Voltages of the same polarity are applied to the liquid crystal layers 30 of arbitrary two pixels P adjacent to each other along the column direction among the plurality of pixels P. This is a driving method called column line inversion driving (V line inversion driving), and includes a mode in which the polarity is inverted for every plurality of columns (2V line inversion driving, etc.).
Method (C): Voltages of the same polarity are applied to the liquid crystal layers 30 of all the pixels P of the plurality of pixels P. FIG. This driving method is called field inversion driving (frame inversion driving).
方式(A)、(B)、(C)のいずれかで駆動が行われることにより、反射率を向上する(表示を明るくする)効果が高くなる。以下、この理由を説明する。 The effect of improving the reflectance (brightening the display) is increased by performing the drive by any one of the methods (A), (B), and (C). The reason for this will be explained below.
液晶表示装置の駆動方式として、ドット反転駆動と呼ばれる方式がよく知られており、広く用いられている。ドット反転駆動では、複数の画素のうちの互いに隣接する任意の2つの画素の液晶層に、異なる極性の電圧が印加される。つまり、行方向に沿って1画素ごとに印加電圧の極性が反転し、列方向に沿っても1画素ごとに印加電圧の極性が反転する。ドット反転駆動のように、隣接画素同士で液晶層への印加電圧の極性が逆である場合、画素間に発生する斜め電界の影響により、画素間に位置する液晶分子が、明るさに寄与するように配向しないおそれがある。 As a driving method for liquid crystal display devices, a method called dot inversion driving is well known and widely used. In dot inversion driving, voltages of different polarities are applied to the liquid crystal layers of arbitrary two pixels adjacent to each other among a plurality of pixels. That is, the polarity of the applied voltage is inverted pixel by pixel along the row direction, and the polarity of the applied voltage is inverted pixel by pixel along the column direction. When the polarity of the voltage applied to the liquid crystal layer is opposite between adjacent pixels, as in dot inversion driving, the liquid crystal molecules located between the pixels contribute to the brightness due to the oblique electric field generated between the pixels. may not be oriented in the same way.
これに対し、方式(A)、(B)、(C)のいずれかで駆動が行われると、行方向および列方向の少なくとも一方に沿っては、隣接する画素P同士で印加電圧の極性が同じである(反転しない)ので、同極性の電圧が印加される画素P同士の間に位置する液晶分子31を、明るさに寄与するように配向させることができる。そのため、反射率を向上する効果が高くなる。なお、反射率のいっそうの向上を図る観点からは、方式(A)および(B)よりも、方式(C)が好ましい。つまり、複数の画素Pのすべての画素Pの液晶層30に同極性の電圧が印加される、フィールド反転駆動が好ましい。
On the other hand, when driving is performed by any one of the methods (A), (B), and (C), the polarities of the applied voltages are different between adjacent pixels P along at least one of the row direction and the column direction. Since they are the same (not inverted), the
[明るさの向上効果の検証結果]
本実施形態の液晶表示装置100を作製し(実施例1)、明るさの向上効果を検証した結果を説明する。作製した液晶表示装置100の画面サイズは1.2型であり、1つの画素Pのサイズは、縦126μm×横42μmであった。TFT基板10の第1配向膜15および対向基板20の第2配向膜25のうち、第2配向膜25にのみラビング処理を行った。従って、第1配向膜15および第2配向膜25のうち、第2配向膜25のみがプレチルト方位を規定する。液晶層30の厚さ(セルギャップ)は3μmであり、液晶層30の液晶材料には、白電圧印加時においてツイスト角が70°となるようにカイラル剤を添加した。駆動方式は、フィールド反転駆動(方式(C))である。
[Verification result of brightness improvement effect]
The liquid
実施例1と同様にして比較例の液晶表示装置900も作製し、実施例1との比較を行った。表1に、実施例1および比較例について、表示領域内で透過領域Trが占める割合(透過開口率)、表示領域内で反射領域Rfが占める割合(反射開口率)、白表示時の反射率(白反射率)、黒表示時の反射率(黒反射率)、および、コントラスト比を示す。
A liquid
表1に示すように、実施例1と比較例とで、透過開口率は同じである。一方、実施例1では、比較例よりも反射開口率が約1.05倍高い。そのため、実施例1では、比較例よりも白反射率が約1.05倍高くなる。なお、実施例1では、反射開口率の向上によって黒反射率も比較例より高くなるが、液晶表示装置における最表面反射率は実施例1と比較例とで同じであるので、黒反射率の増加は約1.03倍にとどまる。そのため、実施例1では、比較例よりもコントラスト比が約1.02倍向上する。 As shown in Table 1, Example 1 and Comparative Example have the same transmission aperture ratio. On the other hand, in Example 1, the reflective aperture ratio is about 1.05 times higher than in the comparative example. Therefore, in Example 1, the white reflectance is about 1.05 times higher than in Comparative Example. In Example 1, the black reflectance is also higher than in the comparative example due to the improvement in the reflective aperture ratio. The increase remains about 1.03 times. Therefore, in Example 1, the contrast ratio is improved by about 1.02 times as compared to the comparative example.
このように、本発明の実施形態による液晶表示装置100において、表示の明るさが向上することが確認された。
Thus, it was confirmed that the liquid
なお、本実施形態の液晶表示装置100では、画素P間の領域を反射モードの表示に寄与させるので、対向基板20は、複数の画素Pのうちの互いに隣接する任意の2つの画素P間にブラックマトリクスを有しないことが好ましい。また、同じ理由から、赤カラーフィルタ22R、緑カラーフィルタ22Gおよび青カラーフィルタ22Bは、表示面法線方向から見たときに互いに重ならないことが好ましい。
In the liquid
[第1反射電極の電位]
第1反射電極12に与えられる電位は、特に限定されない。例えば、第1反射電極12に、対向電極21と同じ電位が与えられてもよい。また、第1反射電極12に、対向電極21と異なる電位が与えられてもよく、例えば、最高階調表示時に画素電極11に与えられる電位(以下では「白表示電位」とも呼ぶ)と同じ電位が与えられてもよい。第1反射電極12に、対向電極21と異なる電位を与えることにより、画素P間の液晶層30に十分な大きさの電圧を印加することができるので、白表示時の画素P間を明るくすることができる。そのため、反射率を向上する効果がいっそう高くなる。
[Potential of the first reflecting electrode]
The potential applied to the first reflecting
また、第1反射電極12は、電気的に浮遊状態(フローティング状態)であってもよいし、第1反射電極12に接地電位が与えられてもよい。第1反射電極12をフローティング状態にしたり、第1反射電極12に接地電位を与えたりすることにより、白表示状態と黒表示状態とで第1反射電極12と画素電極11の間への印加電圧の時間平均が同じとなる。そのため、焼付きの発生が抑制されるので、低周波駆動を好適に行うことができる。
Further, the first reflecting
表2に、画素電極11、第1反射電極12、第2反射電極16および対向電極21に与えられる電位の例を示す。
Table 2 shows examples of potentials applied to the
[他の態様]
ここでは、画素Pごとにメモリ回路を有するバックプレーン回路BPを例示したが、バックプレーン回路BPはこの例に限定されない。バックプレーン回路BPは、一般的なアクティブマトリクス基板のように、画素電極11に接続されたTFTおよびTFTに接続されたゲートバスライン、ソースバスラインなどを含んでいてもよい。TFTは、例えば、活性層として、アモルファスシリコン層、ポリシリコン層、またはIn-Ga-Zn-O系半導体を含む酸化物半導体層を有するTFT(特開2014-007399号公報参照)である。特開2014-007399号公報を参考のために本明細書に援用する。
[Other aspects]
Although the backplane circuit BP having a memory circuit for each pixel P is illustrated here, the backplane circuit BP is not limited to this example. The backplane circuit BP may include TFTs connected to the
また、一方の垂直配向膜だけがプレチルト方位を規定するVA-HANモードを例示したが、両方の垂直配向膜がプレチルト方位を規制するVA-TNモードであってもよい。 Also, although the VA-HAN mode in which only one of the vertical alignment films defines the pretilt orientation has been exemplified, the VA-TN mode in which both of the vertical alignment films regulate the pretilt orientations may also be used.
また、透過領域Trにおけるセルギャップdtと、反射領域Rfにおけるセルギャップdrが同じである構成を例示したが、透過領域Trのセルギャップdtが反射領域Rfのセルギャップdrよりも大きい(つまりdt>dr)構成を採用してもよい。 Further, although the configuration in which the cell gap dt in the transmissive region Tr and the cell gap dr in the reflective region Rf are the same has been exemplified, the cell gap dt in the transmissive region Tr is larger than the cell gap dr in the reflective region Rf (that is, dt> dr) configuration may be employed.
透過モードの表示に用いられる光が液晶層30を1回だけ通過するのに対し、反射モードの表示に用いられる光は液晶層30を2回通過する。そのため、透過領域Trのセルギャップdtが反射領域Rfのセルギャップdrよりも大きいと、透過モードの表示に用いられる光と反射モードの表示に用いられる光に対する液晶層30のリタデーションを近くすることができ、透過領域Trと反射領域Rfの両方にとって好ましい(より明るい表示を実現できる)電圧-輝度特性が得られる。
The light used for transmissive mode display passes through the
透過領域Trと反射領域Rfの両方でより明るい表示を行う観点からは、透過領域Trのセルギャップdtと、反射領域Rfのセルギャップdrとは、dt=2drの関係を実質的に満足することが好ましい。 From the viewpoint of brighter display in both the transmissive region Tr and the reflective region Rf, the cell gap dt of the transmissive region Tr and the cell gap dr of the reflective region Rf should substantially satisfy the relationship of dt=2dr. is preferred.
また、各画素Pが複数のサブ画素Spに分割されている構成を例示したが、各画素Pは複数のサブ画素Spに分割されていなくてもよい。 Also, although the configuration in which each pixel P is divided into a plurality of sub-pixels Sp is illustrated, each pixel P may not be divided into a plurality of sub-pixels Sp.
(実施形態2)
図5、図6Aおよび図6Bを参照しながら、本実施形態における液晶表示装置200を説明する。図5は、液晶表示装置200を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置200の3つの画素Pに対応した領域を示している。図6Aおよび図6Bは、液晶表示装置200を模式的に示す断面図であり、それぞれ図5中の6A-6A’線および6B-6B’線に沿った断面構造を示している。以下では、本実施形態の液晶表示装置200が、実施形態1における液晶表示装置100と異なる点を中心に説明を行う。
(Embodiment 2)
A liquid
液晶表示装置200の第1反射電極12および第2反射電極16は、凹凸形状を有しない(つまり平坦な)第1層間絶縁層13上および第2層間絶縁層14上にそれぞれ形成されている。そのため、第1反射電極12および第2反射電極16は、凹凸表面構造を有しておらず、鏡面反射層として機能する。
The first
液晶表示装置200は、液晶層30よりも観察者側に配置された光散乱層50をさらに備える。光散乱層50は、例えば異方性光散乱フィルムである。図示している例では、光散乱層50は、基板20aと第2円偏光板40Bとの間に配置されている。本実施形態では、光散乱層50によって光が散乱されることにより、ペーパーホワイトに近い表示を実現することができる。
The liquid
本実施形態の液晶表示装置200では、第2反射電極16と光散乱層50との組み合わせにより、第1コンタクトホールCH1が存在する領域を反射表示に十分に寄与させることができるので、いっそう明るい表示を実現することができる。
In the liquid
また、本実施形態の液晶表示装置200では、表示面法線方向から見たときに第2コンタクトホールCH2に重なるように第1層間絶縁層13上に設けられた第3コンタクト電極ce3と光散乱層50との組み合わせにより、第2コンタクトホールCH2が存在する領域も反射表示に十分に寄与させることができるので、反射表示に寄与する領域をさらに広くする(例えば無効領域Ivを実質的になくす)ことができる。このとき、第3コンタクト電極ce3は、反射表示を行うための第3反射電極として機能する。第3コンタクト電極(第3反射電極)ce3も、凹凸表面構造を有していない。
In addition, in the liquid
なお、上記の説明では、半透過型(透過反射両用型)の液晶表示装置を例示したが、本発明の実施形態による液晶表示装置は、各画素Pが透過領域Trを実質的に含まない、反射型の液晶表示装置であってもよい。反射型の液晶表示装置においても、上述した液晶表示装置100および200の第2反射電極16と同様のさらなる反射電極を設けることにより、表示の明るさを向上させることができる。
In the above description, a semi-transmissive (both transmissive and reflective) liquid crystal display device is exemplified. A reflective liquid crystal display device may also be used. In the reflective liquid crystal display device as well, the display brightness can be improved by providing a further reflective electrode similar to the second
(実施形態3)
図7、図8Aおよび図8Bを参照しながら、本実施形態における液晶表示装置300を説明する。本実施形態の液晶表示装置300は、反射型の液晶表示装置である。図7は、液晶表示装置300を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置300の3つの画素Pに対応した領域を示している。図8Aおよび図8Bは、液晶表示装置300を模式的に示す断面図であり、それぞれ図7中の8A-8A’線および8B-8B’線に沿った断面構造を示している。
(Embodiment 3)
A liquid
液晶表示装置300は、図7に示すように、複数の画素Pを有する。複数の画素Pは、複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列されている。複数の画素Pは、典型的には、赤を表示する赤画素PR、緑を表示する緑画素PGおよび青を表示する青画素PBを含む。
The liquid
また、液晶表示装置300は、図8Aおよび図8Bに示すように、TFT基板(第1基板)10と、TFT基板10に対向する対向基板(第2基板)20と、TFT基板10と対向基板20との間に設けられた垂直配向型の液晶層30とを備える。各画素Pは、反射モードで表示を行う反射領域Rfを含んでいる。
8A and 8B, the liquid
TFT基板10は、基板10a、バックプレーン回路BP、第1層間絶縁層13、第1反射電極12、第2層間絶縁層14および画素電極11を有する。
The
基板10aは、バックプレーン回路BP等を支持する。基板10aは、透明で絶縁性を有する。基板10aは、例えばガラス基板またはプラスチック基板である。
The
バックプレーン回路BPは、基板10a上に設けられている。バックプレーン回路BPは、複数の画素Pを駆動するための回路である。ここでは、バックプレーン回路は、複数の画素Pのそれぞれに接続されたメモリ回路を有する。
The backplane circuit BP is provided on the
第1層間絶縁層13は、バックプレーン回路BPを覆うように設けられている。第1層間絶縁層13の表面は、凹凸形状を有する。つまり、第1層間絶縁層13は、凹凸表面構造を有する。
The first
第1反射電極12は、第1層間絶縁層13上に設けられている。第1反射電極12は、反射率の高い金属材料から形成されている。ここでは、第1反射電極12を形成するための金属材料として銀合金を用いるが、これに限定されず、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いてもよい。第1反射電極12の表面は、第1層間絶縁層13の凹凸表面構造が反映された凹凸形状を有する。つまり、第1反射電極12も凹凸表面構造を有する。
The first reflecting
第1反射電極12は、複数の画素Pのそれぞれ内に位置する第1領域12aと、互いに隣接する任意の2つの画素P間に位置する第2領域12bとを含んでいる。第1反射電極12の凹凸表面構造は、第1領域12aおよび第2領域12bのそれぞれに形成されている。つまり、第1領域12aだけでなく第2領域12bも凹凸表面構造を有している。
The first
第2層間絶縁層14は、第1反射電極12を覆うように設けられている。第2層間絶縁層14は、透明絶縁層である。
A second
画素電極11は、複数の画素Pのそれぞれに設けられている。また、画素電極11は、第2層間絶縁層14上に設けられている。つまり、画素電極11は、第2層間絶縁層(透明絶縁層)14を介して第1反射電極12上に配置されている。言い換えると、第1反射電極12は、画素電極11に対して液晶層30とは反対側(つまり画素電極11よりも背面側)に位置している。
The
画素電極11は、透明導電材料から形成されている。透明導電材料としては、例えば、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物またはこれらの混合物を用いることができる。画素電極11は、メモリ回路を含むバックプレーン回路BPに電気的に接続されている。
The
TFT基板10は、さらに、コンタクト部CP、第3層間絶縁層17、第2反射電極18および第1配向膜15を有する。
The
コンタクト部CPは、第1層間絶縁層13に形成された第1コンタクトホールCH1および第2層間絶縁層14に形成された第2コンタクトホールCH2において、画素電極11とバックプレーン回路BPとを電気的に接続する。図示している例では、コンタクト部CPは、第1コンタクト電極ce1、第2コンタクト電極ce2および第3コンタクト電極ce3から構成されている。
The contact part CP electrically connects the
第1コンタクト電極ce1は、第1コンタクトホールCH1内に露出した電極(または配線の一部)である。第2コンタクト電極ce2は、第1層間絶縁層13上および第1コンタクトホールCH1内に形成されており、第1コンタクトホールCH1内で第1コンタクト電極ce1に接続されている。また、第2コンタクト電極ce2の一部は、第2コンタクトホールCH2内に露出している。第3コンタクト電極ce3は、第2コンタクトホールCH2内において、第2コンタクト電極ce2と画素電極11とに接続されている。言い換えると、第3コンタクト電極ce3は、第2コンタクト電極ce2と画素電極11との間に介在している。ここでは、第1コンタクト電極ce1は、金属材料から形成されており、不透明である。また、第2コンタクト電極ce2は、透明導電材料から形成されている(つまり透明である)。第3コンタクト電極ce3は、第1反射電極12と同じ金属膜から(つまり第1反射電極12と同層に)形成されており、不透明である。なお、図示している例では、第2コンタクト電極ce2と同じ透明導電膜から(つまり第2コンタクト電極ce2と同層に)形成された導電層19が第1反射電極12と第1層間絶縁層13との間に介在しているが、この導電層19は省略されてもよい。
The first contact electrode ce1 is an electrode (or part of the wiring) exposed in the first contact hole CH1. The second contact electrode ce2 is formed on the first
第3層間絶縁層17は、第2コンタクトホールCH2内に設けられている。図示している例では、第2コンタクトホールCH2および第3層間絶縁層17は、表示面法線方向から見たときに第1コンタクトホールCH1に重なっているので、第3層間絶縁層17は、第1コンタクトホールCH1内にも位置している。
The third
第2反射電極18は、第3層間絶縁層17上に設けられている。第2反射電極18は、表示面法線方向から見たときに少なくとも第2コンタクトホールCH2に重なるように配置されている。図示している例では、第2反射電極18は、第2コンタクトホールCH2だけでなく第1コンタクトホールCH1にも重なっている。第2反射電極18は、画素電極11に接しており、画素電極11に電気的に接続されている。なお、図示している例では、第2反射電極18と第3層間絶縁層17との間に、透明導電材料から形成された導電層19’が介在しているが、この導電層19’は省略されてもよい。導電層19’が設けられている場合、第2反射電極18はこの導電層19’を介して画素電極11に電気的に接続されていてもよい。
A second
第2反射電極18は、反射率の高い金属材料から形成されている。ここでは、第2反射電極18を形成するための金属材料として銀合金を用いるが、これに限定されず、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いてもよい。
The second reflecting
第3層間絶縁層17は、凹凸表面構造を有する。凹凸表面構造を有する第3層間絶縁層17は、第1層間絶縁層13と同様に、感光性樹脂を用いて形成され得る。
Third
第2反射電極18は、第3層間絶縁層17の凹凸表面構造が反映された凹凸形状を有する。つまり、第2反射電極18も凹凸表面構造を有する。
The second
対向基板20は、基板20a、カラーフィルタ層22、対向電極(共通電極)21および第2配向膜25を有する。また、ここでは図示しないが、対向基板20は、複数の柱状スペーサをさらに有する。
The
基板20aは、カラーフィルタ層22等を支持する。基板20aは、透明で絶縁性を有する。基板20aは、例えばガラス基板またはプラスチック基板である。
The
カラーフィルタ層22は、典型的には、赤画素PRに対応する領域に設けられた赤カラーフィルタ22R、緑画素PGに対応する領域に設けられた緑カラーフィルタ22G、および、青画素PBに対応する領域に設けられた青カラーフィルタ22Bを含む。赤カラーフィルタ22R、緑カラーフィルタ22Gおよび青カラーフィルタ22Bは、それぞれ赤色光、緑色光および青色光を透過する。なお、対向基板20は、互いに隣接する任意の2つの画素P間にはブラックマトリクス(遮光層)を有しない。
The
対向電極21は、画素電極11などに対向するように設けられている。対向電極21は、透明導電材料から形成されている。対向電極21を形成するための透明導電材料としては、画素電極11と同様の材料を用いることができる。
The
柱状スペーサは、液晶層30の厚さ(セルギャップ)を規定する。柱状スペーサは、感光性樹脂から形成することができる。
The columnar spacers define the thickness (cell gap) of the
液晶層30は、誘電異方性が負の(つまりネガ型の)ネマチック液晶材料と、カイラル剤とを含む。液晶層30は、例えば滴下法により形成することができる。
The
第1配向膜15および第2配向膜25は、それぞれ液晶層30に接するように設けられている。ここでは、第1配向膜15および第2配向膜25のそれぞれは、垂直配向膜である。第1配向膜15および第2配向膜25の少なくとも一方は、配向処理を施されており、プレチルト方位を規定する。液晶層30の液晶分子は、液晶層30に電圧が印加されていない状態では垂直配向し、液晶層30に所定の電圧が印加されると、倒れてツイスト配向する。このように、液晶層30は、垂直配向型の液晶層である。
The
液晶表示装置300は、一対の円偏光板40Aおよび40Bと、不図示の照明装置(バックライト)とをさらに備える。一対の円偏光板40Aおよび40Bの一方(第1円偏光板)40Aは、TFT基板10の背面側に配置されており、他方(第2円偏光板)40Bは、対向基板20の観察者側に配置されている。照明装置は、第1円偏光板40Aの背面側に配置されている。
The liquid
例示している液晶表示装置300は、メモリ液晶で階調表示を行うための構成を有する。具体的には、液晶表示装置300の各画素Pは、図7に示すように、複数のサブ画素Spに分割されており、画素電極11は、複数のサブ画素電極11aに分割されている。液晶表示装置300は、実施形態1の液晶表示装置100と同様に、面積階調法による階調表示を行うことができる。
The illustrated liquid
上述したように、本実施形態の液晶表示装置300では、第1反射電極12が、画素P内に位置する第1領域12aだけでなく、隣接する2つの画素P間に位置する第2領域12bを含んでいる。従って、画素P間の領域も反射表示に寄与させることができるので、反射開口率(表示領域内で反射モードの表示に寄与する領域が占める割合)が向上し、反射率のいっそうの向上を図ることができる。そのため、反射モードでいっそう明るい表示を行うことができる。
As described above, in the liquid
さらに、本実施形態の液晶表示装置300では、凹凸表面構造を有する第2反射電極18が、表示面法線方向から見たときに第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2に重なるように第3層間絶縁層17上に設けられているので、第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2が存在している領域を反射表示に十分に寄与させる(つまり反射領域Rfとして機能させる)ことができ、いっそう明るい表示を実現することができる。実施形態1における液晶表示装置100では、第2コンタクトホールCH2が存在している領域が無効領域Ivとなるが、本実施形態の液晶表示装置300では、第2コンタクトホールCH2が存在している領域も反射領域Rfとして機能させることができるので、画素P内の無効領域Ivを実質的になくすことができる。
Furthermore, in the liquid
なお、液晶表示装置300においても、既に説明した駆動方式(A)、(B)および(C)のいずれかが用いられることが好ましい。方式(A)、(B)、(C)のいずれかで駆動が行われることにより、反射率を向上する(表示を明るくする)効果が高くなる。
In the liquid
[明るさの向上効果の検証結果]
本実施形態の液晶表示装置300を作製し(実施例2)、明るさの向上効果を検証した結果を説明する。作製した液晶表示装置300の画面サイズは1.2型であり、1つの画素Pのサイズは、縦126μm×横42μmであった。TFT基板10の第1配向膜15および対向基板20の第2配向膜25のうち、第2配向膜25にのみラビング処理を行った。従って、第1配向膜15および第2配向膜25のうち、第2配向膜25のみがプレチルト方位を規定する。液晶層30の厚さ(セルギャップ)は3μmであり、液晶層30の液晶材料には、白電圧印加時においてツイスト角が70°となるようにカイラル剤を添加した。駆動方式は、フィールド反転駆動(方式(C))である。
[Verification result of brightness improvement effect]
The liquid
実施例1を反射型に改変した(つまり実施例1の透過領域Trが反射領域Rfに置き換えられた実施例3を作製し、実施例2との比較を行った。表3に、実施例2および3について、透過開口率、反射開口率、白反射率、黒反射率およびコントラスト比を示す。 Example 3 was prepared by modifying Example 1 to a reflective type (that is, in which the transmissive region Tr of Example 1 was replaced with a reflective region Rf, and compared with Example 2. Table 3 shows Example 2. and 3, the transmission aperture ratio, reflection aperture ratio, white reflectance, black reflectance and contrast ratio are shown.
表3に示すように、実施例2では、実施例3よりも反射開口率が約1.04倍高い。そのため、実施例2では、実施例3よりも白反射率が約1.04倍高くなる。なお、実施例2では、反射開口率の向上によって黒反射率も実施例3より高くなるが、最表面反射率は実施例2と実施例3とで同じであるので、黒反射率の増加は約1.03倍にとどまる。そのため、実施例2では、実施例3よりもコントラスト比が約1.02倍向上する。 As shown in Table 3, in Example 2, the reflective aperture ratio is higher than that in Example 3 by about 1.04 times. Therefore, in Example 2, the white reflectance is about 1.04 times higher than in Example 3. In Example 2, the black reflectance is also higher than in Example 3 due to the improvement in the reflective aperture ratio. It remains about 1.03 times. Therefore, in Example 2, the contrast ratio is improved by about 1.02 times as compared with Example 3.
このように、本実施形態の液晶表示装置300のような構成を採用することにより、表示の明るさがいっそう向上することが確認された。
Thus, it was confirmed that the brightness of the display was further improved by adopting the configuration of the liquid
[第1反射電極の電位]
第1反射電極12に与えられる電位は、特に限定されない。例えば、第1反射電極12に、対向電極21と同じ電位が与えられてもよい。また、第1反射電極12に、対向電極21と異なる電位が与えられてもよく、例えば、白表示電位と同じ電位が与えられてもよい。第1反射電極12に、対向電極21と異なる電位を与えることにより、画素P間の液晶層30に十分な大きさの電圧を印加することができるので、白表示時の画素P間を明るくすることができる。そのため、反射率を向上する効果がいっそう高くなる。
[Potential of the first reflecting electrode]
The potential applied to the first reflecting
また、第1反射電極12は、フローティング状態であってもよいし、第1反射電極12に接地電位が与えられてもよい。第1反射電極12をフローティング状態にしたり、第1反射電極12に接地電位を与えたりすることにより、白表示状態と黒表示状態とで第1反射電極12と画素電極11の間への印加電圧の時間平均が同じとなる。そのため、焼付きの発生が抑制されるので、低周波駆動を好適に行うことができる。
Also, the first reflecting
表4に、画素電極11、第1反射電極12、第2反射電極18および対向電極21に与えられる電位の例を示す。
Table 4 shows examples of potentials applied to the
(実施形態4)
図9を参照しながら、本実施形態における液晶表示装置400を説明する。図9は、液晶表示装置400を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置400の3つの画素Pに対応した領域を示している。以下では、本実施形態の液晶表示装置400が、実施形態3における液晶表示装置300と異なる点を中心に説明を行う。
(Embodiment 4)
A liquid
液晶表示装置400は、半透過型(透過反射両用型)の液晶表示装置である点において、実施形態3の液晶表示装置300と異なっている。つまり、液晶表示装置400の各画素Pは、図9に示すように、透過モードで表示を行う透過領域Trを含んでいる。
The liquid
透過領域Trは、コンタクト部CPに重なっていない。また、透過領域Trは、バックプレーン回路BPによって遮光されない(つまりバックプレーン回路BPの不透明な電極や配線に重ならない)ように配置されている。 The transmission region Tr does not overlap the contact portion CP. Also, the transmissive region Tr is arranged so as not to be shaded by the backplane circuit BP (that is, not to overlap the opaque electrodes or wiring of the backplane circuit BP).
ここでは図示しないが、本実施形態の液晶表示装置400においても、実施形態3の液晶表示装置300と同様に、凹凸表面構造を有する第2反射電極18が、表示面法線方向から見たときに第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2に重なるように第3層間絶縁層17上に設けられているので、第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2が存在している領域を反射表示に十分に寄与させる(つまり反射領域Rfとして機能させる)ことができ、画素P内の無効領域Ivを実質的になくしていっそう明るい表示を実現することができる。
Although not shown here, in the liquid
本実施形態の液晶表示装置400を作製し(実施例4)、明るさの向上効果を検証した。
表5に、実施例4および実施例1について、透過開口率、反射開口率、白反射率、黒反射率およびコントラスト比を示す。
A liquid
Table 5 shows the transmission aperture ratio, reflection aperture ratio, white reflectance, black reflectance and contrast ratio for Examples 4 and 1.
表5に示すように、実施例4では、実施例1よりも反射開口率が約1.05倍高い。そのため、実施例1では、比較例よりも白反射率が約1.05倍高くなる。なお、実施例4では、反射開口率の向上によって黒反射率も実施例1より高くなるが、最表面反射率は実施例4と実施例1とで同じであるので、黒反射率の増加は約1.03倍にとどまる。そのため、実施例4では、実施例1よりもコントラスト比が約1.03倍向上する。 As shown in Table 5, in Example 4, the reflective aperture ratio is higher than that in Example 1 by about 1.05 times. Therefore, in Example 1, the white reflectance is about 1.05 times higher than in Comparative Example. In Example 4, the black reflectance is also higher than in Example 1 due to the improvement in the reflective aperture ratio. It remains about 1.03 times. Therefore, in the fourth embodiment, the contrast ratio is improved by about 1.03 times as compared with the first embodiment.
(実施形態5)
図10、図11Aおよび図11Bを参照しながら、本実施形態における液晶表示装置500を説明する。図10は、液晶表示装置500を模式的に示す平面図であり、液晶表示装置500の3つの画素Pに対応した領域を示している。図11Aおよび図11Bは、液晶表示装置500を模式的に示す断面図であり、それぞれ図10中の11A-11A’線および11B-11B’線に沿った断面構造を示している。以下では、本実施形態の液晶表示装置500が、実施形態3における液晶表示装置300と異なる点を中心に説明を行う。
(Embodiment 5)
A liquid
液晶表示装置500の第1反射電極12および第2反射電極18は、凹凸形状を有しない(つまり平坦な)第1層間絶縁層13上および第3層間絶縁層14上にそれぞれ形成されている。そのため、第1反射電極12および第2反射電極18は、凹凸表面構造を有しておらず、鏡面反射層として機能する。
The first
液晶表示装置500は、液晶層30よりも観察者側に配置された光散乱層50をさらに備える。光散乱層50は、例えば異方性光散乱フィルムである。図示している例では、光散乱層50は、基板20aと第2円偏光板40Bとの間に配置されている。本実施形態では、光散乱層50によって光が散乱されることにより、ペーパーホワイトに近い表示を実現することができる。
The liquid
本実施形態の液晶表示装置500では、第2反射電極18と光散乱層50との組み合わせにより、第1コンタクトホールCH1および第2コンタクトホールCH2が存在する領域を反射表示に十分に寄与させることができるので、いっそう明るい表示を実現することができる。
In the liquid
本発明の実施形態は、各画素が反射モードで表示を行う反射領域を含む液晶表示装置(つまり反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置)に広く適用することができる。 Embodiments of the present invention can be widely applied to liquid crystal display devices (that is, reflective liquid crystal display devices and transflective liquid crystal display devices) in which each pixel includes a reflective region that performs display in a reflective mode.
10 TFT基板
11 画素電極
11a サブ画素電極
12 第1反射電極
12a 第1領域
12b 第2領域
13 第1層間絶縁層
14 第2層間絶縁層
15 第1配向膜
16、18 第2反射電極
17 第3層間絶縁層
20 対向基板
21 対向電極
22 カラーフィルタ層
25 第2配向膜
30 液晶層
31 液晶分子
40A、40B 円偏光板
50 光散乱層
100、200、300、400、500 液晶表示装置
P 画素
Sp サブ画素
Rf 反射領域
Tr 透過領域
CP コンタクト部
ce1 第1コンタクト電極
ce2 第2コンタクト電極
ce3 第3コンタクト電極
REFERENCE SIGNS
Claims (19)
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、
を備え、
複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、反射モードで表示を行う反射領域を含み、
前記第1基板は、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記複数の画素を駆動するバックプレーン回路と、
前記バックプレーン回路を覆うように設けられた第1層間絶縁層と、
前記第1層間絶縁層上に設けられた第1反射電極であって、前記複数の画素のそれぞれ内に位置する第1領域、および、前記複数の画素のうちの互いに隣接する任意の2つの画素間に位置する第2領域を含む第1反射電極と、
前記第1反射電極を覆うように設けられた第2層間絶縁層と、
透明導電材料から形成され、前記複数の画素のそれぞれにおいて前記第2層間絶縁層上に設けられた画素電極と、
を有し、
前記画素電極は、前記第1層間絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび前記第2層間絶縁層に形成された第2コンタクトホールにおいて、前記バックプレーン回路に電気的に接続されており、
前記第1基板は、表示面法線方向から見たときに前記第1コンタクトホールに重なるように前記第2層間絶縁層上に設けられた第2反射電極をさらに有する、液晶表示装置。 a first substrate;
a second substrate facing the first substrate;
a vertically aligned liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate;
with
A liquid crystal display device having a plurality of pixels arranged in a matrix including a plurality of rows and a plurality of columns,
each of the plurality of pixels includes a reflective area that displays in a reflective mode;
The first substrate is
a substrate;
a backplane circuit provided on the substrate and driving the plurality of pixels;
a first interlayer insulating layer provided to cover the backplane circuit;
A first reflective electrode provided on the first interlayer insulating layer, the first region positioned within each of the plurality of pixels, and arbitrary two pixels adjacent to each other among the plurality of pixels. a first reflective electrode including a second region positioned therebetween;
a second interlayer insulating layer provided to cover the first reflective electrode;
a pixel electrode formed of a transparent conductive material and provided on the second interlayer insulating layer in each of the plurality of pixels;
has
the pixel electrode is electrically connected to the backplane circuit through a first contact hole formed in the first interlayer insulating layer and a second contact hole formed in the second interlayer insulating layer;
The liquid crystal display device, wherein the first substrate further includes a second reflective electrode provided on the second interlayer insulating layer so as to overlap the first contact hole when viewed from the direction normal to the display surface.
前記第3反射電極は凹凸表面構造を有しない、請求項5に記載の液晶表示装置。 the first substrate further includes a third reflective electrode provided on the first interlayer insulating layer so as to overlap the second contact hole when viewed from the direction normal to the display surface;
6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein said third reflective electrode does not have an uneven surface structure.
前記画素電極の一部が前記透過領域内に位置している、請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 each of the plurality of pixels further includes a transmissive region for displaying in a transmissive mode;
7. The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6, wherein a portion of said pixel electrode is located within said transmissive region.
前記第1基板に対向する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層と、
を備え、
複数の行および複数の列を含むマトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、反射モードで表示を行う反射領域を含み、
前記第1基板は、
基板と、
前記基板上に設けられ、前記複数の画素を駆動するバックプレーン回路と、
前記バックプレーン回路を覆うように設けられた第1層間絶縁層と、
前記第1層間絶縁層上に設けられた第1反射電極であって、前記複数の画素のそれぞれ内に位置する第1領域、および、前記複数の画素のうちの互いに隣接する任意の2つの画素間に位置する第2領域を含む第1反射電極と、
前記第1反射電極を覆うように設けられた第2層間絶縁層と、
透明導電材料から形成され、前記複数の画素のそれぞれにおいて前記第2層間絶縁層上に設けられた画素電極と、
を有し、
前記画素電極は、前記第1層間絶縁層に形成された第1コンタクトホールおよび前記第2層間絶縁層に形成された第2コンタクトホールにおいて、前記バックプレーン回路に電気的に接続されており、
前記第1基板は、
前記第2コンタクトホール内に設けられた第3層間絶縁層と、
表示面法線方向から見たときに少なくとも前記第2コンタクトホールに重なるように前記第3層間絶縁層上に設けられた第2反射電極と、
をさらに有する、液晶表示装置。 a first substrate;
a second substrate facing the first substrate;
a vertically aligned liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate;
with
A liquid crystal display device having a plurality of pixels arranged in a matrix including a plurality of rows and a plurality of columns,
each of the plurality of pixels includes a reflective area that displays in a reflective mode;
The first substrate is
a substrate;
a backplane circuit provided on the substrate and driving the plurality of pixels;
a first interlayer insulating layer provided to cover the backplane circuit;
A first reflective electrode provided on the first interlayer insulating layer, the first region positioned within each of the plurality of pixels, and arbitrary two pixels adjacent to each other among the plurality of pixels. a first reflective electrode including a second region positioned therebetween;
a second interlayer insulating layer provided to cover the first reflective electrode;
a pixel electrode formed of a transparent conductive material and provided on the second interlayer insulating layer in each of the plurality of pixels;
has
the pixel electrode is electrically connected to the backplane circuit through a first contact hole formed in the first interlayer insulating layer and a second contact hole formed in the second interlayer insulating layer;
The first substrate is
a third interlayer insulating layer provided in the second contact hole;
a second reflective electrode provided on the third interlayer insulating layer so as to overlap at least the second contact hole when viewed from the direction normal to the display surface;
A liquid crystal display device further comprising:
前記第2反射電極は、表示面法線方向から見たときに前記第1コンタクトホールにも重なっている、請求項10に記載の液晶表示装置。 the second contact hole and the third interlayer insulating layer overlap the first contact hole when viewed from the direction normal to the display surface;
11. The liquid crystal display device according to claim 10, wherein said second reflective electrode also overlaps said first contact hole when viewed from the direction normal to the display surface.
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US17/859,075 US11644715B2 (en) | 2021-07-08 | 2022-07-07 | Liquid crystal display device comprising a plurality of pixels each having a reflective region with a reflective electrode and a transmissive region with a transparent electrode |
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Publications (1)
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