JP4155276B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。
液晶装置の一形態として、液晶層に基板面方向の電界を印加して液晶分子の配向制御を行う方式(以下、横電界方式と称する。)のものが知られており、液晶に電界を印加する電極の形態によりIPS(In-Plane Switching)方式、FFS(Frige-Field Switching)方式等と呼ばれるものが知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2003−131248号公報
ところで、携帯電話機等の携帯情報端末では、種々の環境で使用されることから、半透過反射型の液晶装置がその表示部に用いられている。そこで本発明者が、横電界により液晶を駆動する方式の半透過反射型液晶装置の検討を行ったところ、上記IPS方式やFFS方式の液晶装置では、その画素領域内に部分的に反射層を設けても半透過反射表示を行うことができないことが判明した。
したがって本発明の目的は、反射表示と透過表示の双方で高品質の表示を得ることができる横電界方式の半透過反射型液晶装置を提供することにある。
本発明は、上記課題を解決するために、液晶層を挟持して対向する第1基板と第2基板とを備え、1つのドット領域で反射表示と透過表示とを行う半透過反射型で、前記第1基板上に、前記ドット領域内に形成された第1電極と、該第1電極を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に形成されて前記第1電極との間に略基板平面方向の電界を生じさせる第2電極と、が設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に生じた電界により液晶分子の配向制御を行う横電界方式の液晶装置であって、前記第1基板上には、反射偏光層が設けられており、前記反射偏光層は、透過軸と該透過軸に交差する反射軸とを有し、該反射偏光層に入射する光のうち前記反射軸に平行な偏光成分の光を反射し、前記透過軸に平行な偏光成分の光を透過する半透過反射型の反射偏光層であることを特徴とする液晶装置を提供する。
この液晶装置は、第1電極と第2電極との間に形成した概略基板面方向の電界を液晶層に印加して液晶を駆動するFFS方式を採用した横電界方式の液晶装置である。本発明の液晶装置では、半透過反射型の反射偏光層を設けたことで、透過表示と反射表示の双方を良好なものとしており、簡便な構成を用いて横電界方式の半透過反射型液晶装置を実現することができるようになる。また本発明によれば、半透過反射型液晶装置の構成として従来から知られているマルチギャップ構造を採用することなく反射表示と透過表示の双方で高輝度、高コントラストの表示を得ることができる。
なお、本明細書において、例えばカラー液晶表示装置がR(赤)、G(緑)、B(青)の3個のドットで1個の画素を構成するような場合に対応し、表示を構成する最小単位となる表示領域を「ドット領域」と称する。また、前記ドット領域内に設けられた「反射表示領域」は、当該液晶表示装置の表示面側から入射する光を利用した表示が可能な領域をいい、「透過表示領域」は、当該液晶表示装置の背面側(前記表示面と反対側)から入射する光を利用した表示が可能な領域をいう。
本発明の液晶装置では、前記反射偏光層が、前記ドット領域内に部分的に形成されている構成とすることができる。かかる構成の液晶装置では、ドット領域のうち、反射偏光層が部分的に形成された領域で反射表示領域を構成し、残る非形成領域で透過表示領域を構成する。この場合、透過表示領域と反射表示領域とが明確に区画されるので、反射表示と透過表示のそれぞれにおいて光学設計を最適化することができ、より高画質の液晶装置を得る上で好都合である。
本発明の液晶装置では、前記反射偏光層が、前記ドット領域の略全面に形成されている構成とすることもできる。かかる構成の液晶装置では、反射偏光層は入射した偏光成分を部分的に透過し、一部の偏光成分を反射するものとされる。反射偏光層をドット領域内でベタ状に形成できることから、製造の容易性、歩留まりの点で優れた構成となる。また、ドット領域を反射表示領域と透過表示領域とに区画する場合に比して、当該領域を広く利用でき、画素の光学設計が容易になる。
本発明の液晶装置では、前記反射偏光層が、複数のプリズムを配列形成したプリズムアレイと、該プリズムアレイ上に形成された誘電体干渉膜とを備えている構成とすることができる。かかる構成の反射偏光層は、反射率と透過率を誘電体干渉膜の積層構造により容易に調整することが可能であり、特にドット領域内の全面に反射偏光層を設けた構成に使用して好適である。
本発明の液晶装置では、前記反射偏光層が、微細なスリット状の開口部が複数設けられた金属反射膜を備えている構成とすることができる。かかる構成の反射偏光層は、上記プリズムアレイ上に誘電体干渉膜を形成した構成に比して偏光度が高く、パターニングが容易であるという利点を有している。従って、ドット領域内に部分的に反射偏光層を設けた構成に用いて好適な反射偏光層である。
本発明の液晶装置では、前記反射偏光層が、前記第1電極と電気的に接続されていてもよい。このような構成とすれば、反射偏光層を液晶に電圧を印加するための電極の一部として用いることができる。
本発明の液晶装置は、前記液晶層の層厚が、前記ドット領域内で略均一であることを特徴とする。本発明の液晶装置では、マルチギャップ構造を用いないことから、液晶層の層厚をドット領域内で均一なものとすることができるので、液晶層厚により駆動電圧が大きく異なってしまう横電界方式の液晶装置において、ドット領域内に駆動電圧の不均一が生じるのを防止することができ、高画質の透過表示及び反射表示を得ることができる。
本発明の液晶装置では、前記第1基板の外面側に照明装置が配設されていることを特徴とする。本発明の液晶装置では、前記第1基板に反射表示を行うための反射偏光層と、液晶を駆動するための第1電極及び第2電極が設けられているので、第1基板を表示面側に配置としない液晶装置を構成できる。第1基板が表示面側に配置されていると、前記第1電極ないし第2電極に駆動信号を供給するために第1基板上に形成される金属配線等によって外光が乱反射され、液晶装置の視認性を低下させることがあるが、本発明では、このような外光の乱反射は生じず、優れた視認性を得ることができる。
本発明の液晶装置では、前記第1基板と前記照明装置との間に偏光板が設けられており、前記偏光板の透過軸が、前記反射偏光層の透過軸と略直交する向きに配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、照明装置から入射する照明光の利用効率を最大にすることができ、明るい透過表示を得られるようになる。
本発明の液晶装置では、前記第1基板及び第2基板のいずれかにカラーフィルタが設けられ、該カラーフィルタは、ドット領域内で異なる色度を有する複数の平面領域に区画されている構成とすることができる。この構成によれば、反射表示領域と透過表示領域のそれぞれで、適切な色度のカラー表示が可能になり、より色鮮やかな高画質の液晶装置とすることができる。
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高輝度、高コントラスト、広視野角の透過表示及び反射表示が可能な表示部を具備した電子機器が提供される。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る液晶装置について図面を参照して説明する。本実施形態の液晶装置は、液晶に対して基板面方向の電界(横電界)を印加し、配向を制御することにより画像表示を行う横電界方式のうち、FFS(Fringe Field Switching)方式と呼ばれる方式を採用した液晶装置である。また本実施形態の液晶装置は、基板上にカラーフィルタを具備したカラー液晶装置であり、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色光を出力する3個のドットで1個の画素を構成するものとなっている。したがって表示を構成する最小単位となる表示領域を「ドット領域」、一組(R,G,B)のドットから構成される表示領域を「画素領域」と称する。
図1は、本実施形態の液晶装置を構成するマトリクス状に形成された複数のドット領域の回路構成図である。図2(a)は液晶装置100の任意の1ドット領域における平面構成図であり、図2(b)は、液晶装置100を構成する各光学素子の光学軸の配置関係を示す説明図である。図3は図2(a)のA−A'線に沿う部分断面構成図である。
なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示している。
図1に示すように、液晶装置100の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数のドット領域には、それぞれ画素電極9と画素電極9をスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、データ線駆動回路101から延びるデータ線6aがTFT30のソースに電気的に接続されている。データ線駆動回路101は、画像信号S1、S2、…、Snをデータ線6aを介して各画素に供給する。前記画像信号S1〜Snはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。
また、TFT30のゲートには、走査線駆動回路102から延びる走査線3aが電気的に接続されており、走査線駆動回路102から所定のタイミングで走査線3aにパルス的に供給される走査信号G1、G2、…、Gmが、この順に線順次でTFT30のゲートに印加されるようになっている。画素電極9は、TFT30のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子であるTFT30が走査信号G1、G2、…、Gmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snが所定のタイミングで画素電極9に書き込まれるようになっている。
画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、画素電極9と液晶を介して対向する共通電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付与されている。蓄積容量70はTFT30のドレインと容量線3bとの間に設けられている。
次に、図2及び図3を参照して液晶装置100の詳細な構成について説明する。液晶装置100は、図3に示すようにTFTアレイ基板(第1基板)10と対向基板(第2基板)20との間に液晶層50を挟持した構成を備えており、液晶層50は、TFTアレイ基板10と対向基板20とが対向する領域の縁端に沿って設けられた図示略のシール材によって基板10,20間に封止されている。TFTアレイ基板10の背面側(図示下面側)には、導光板91と反射板92とを具備したバックライト(照明装置)90が設けられている。
図2に示すように、液晶装置100のドット領域には、平面視略熊手状(櫛歯状)を成すY軸方向に長手の画素電極(第2電極)9と、画素電極9と平面的に重なって配置された平面略ベタ状の共通電極(第1電極)19とが設けられている。ドット領域の図示左上の角部には、TFTアレイ基板10と対向基板20とを所定間隔で離間した状態に保持するための柱状スペーサ40が立設されている。
画素電極9は、Y軸方向に延びる複数本(図示では5本)の画素電極部9cと、これら複数の画素電極部9cの+Y側の各端部に接続されてX軸方向に延在する基端部9aと、基端部9aのX軸方向中央部から+Y側に延出されたコンタクト部9bとからなる。
共通電極19は、図2に示す画素領域内で透明共通電極19tと反射共通電極19rとに区画されており、画像表示領域全体では、X軸方向に延びる透明共通電極19tと反射共通電極19rとがY軸方向に関して交互に配列された構成である。本実施形態の場合、透明共通電極19tはITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電材料からなる導電膜であり、反射共通電極19rは、詳細は後述するが、微細なスリット構造を具備した光反射性の金属膜からなる反射偏光層である。
TFT30には、X軸方向に延びるデータ線6aと、Y軸方向に延びる走査線3aと、走査線3aに隣接して走査線3aと平行に延びる容量線3bとが形成されている。データ線6aと走査線3aとの交差部の近傍にTFT30が設けられている。TFT30は走査線3aの平面領域内に部分的に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層35と、半導体層35と一部平面的に重なって形成されたソース電極6b、及びドレイン電極32とを備えている。走査線3aは半導体層35と平面的に重なる位置でTFT30のゲート電極として機能する。
TFT30のソース電極6bは、データ線6aから分岐されて半導体層35に延びる平面視略逆L形に形成されており、ドレイン電極32は、−Y側に延びて平面視略矩形状の容量電極31と電気的に接続されている。容量電極31には、画素電極9のコンタクト部9bが−Y側から進出して配置されており、両者が平面的に重なる位置には画素コンタクトホール45が設けられている。そして前記画素コンタクトホール45を介して容量電極31と画素電極9とが電気的に接続されている。
また容量電極31は、容量線3bの平面領域内に配置されており、厚さ方向で対向する容量電極31と容量線3bとを電極とする蓄積容量70が形成されている。
図3に示す断面構造をみると、互いに対向して配置されたTFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が挟持されている。TFTアレイ基板10は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性の基板本体10Aを基体としてなり、基板本体10Aの内面側(液晶層50側)には、走査線3a及び容量線3bが形成されており、走査線3a及び容量線3bを覆って、酸化シリコン等の透明絶縁膜からなるゲート絶縁膜11が形成されている。
ゲート絶縁膜11上に、アモルファスシリコンの半導体層35が形成されており、半導体層35に一部乗り上げるようにしてソース電極6bと、ドレイン電極32とが設けられている。ドレイン電極32の+X側には容量電極31が一体に形成されている。半導体層35は、ゲート絶縁膜11を介して走査線3aと対向配置されており、当該対向領域で走査線3aがTFT30のゲート電極を構成するようになっている。
容量電極31は、ゲート絶縁膜11を介して容量線3bと対向配置されており、容量電極31と容量線3bとが対向する領域に、ゲート絶縁膜11をその誘電体膜とする蓄積容量70が形成されている。
半導体層35、ソース電極6b、ドレイン電極32、及び容量電極31を覆って、酸化シリコン等からなる第1層間絶縁膜12が形成されており、第1層間絶縁膜12上に、ITO等の透明導電材料からなる透明共通電極19tと、アルミニウム等の反射性の金属膜を主体としてなる反射共通電極(反射偏光層)19rとからなる共通電極19が形成されている。したがって、本実施形態の液晶装置100は、図2(a)に示す1ドット領域内のうち、透明共通電極19tの平面領域と、画素電極9を内包する平面領域との重なった領域が、バックライト90から入射して液晶層50を透過する光を変調して表示を行う透過表示領域Tとなっている。また、反射共通電極19rの平面領域と、画素電極9を内包する平面領域との重なった領域が、対向基板20の外側から入射して液晶層50を透過する光を反射、変調して表示を行う反射表示領域Rとなっている。
なお、図2及び図3には、共通電極19を構成する透明共通電極19tと反射共通電極19rとが平面的に区画されている場合が示されているが、透明共通電極19tが、反射共通電極19rを覆うように延設されていてもよい。このような構成とすれば、画素電極9と対向する共通電極19の表面に一様に透明共通電極19tが配されることとなるので、画素電極9と共通電極19との間に生じる電界をドット領域内で均一化することができる。
共通電極19を覆って酸化シリコン等からなる第2層間絶縁膜13が形成されており、第2層間絶縁膜13上にITO等の透明導電材料からなる画素電極9が形成されている。第1層間絶縁膜12及び第2層間絶縁膜13を貫通して容量電極31に達する画素コンタクトホール45が形成されており、この画素コンタクトホール45内に画素電極9のコンタクト部9bが一部埋設されることで、画素電極9と容量電極31とが電気的に接続されている。なお、上記画素コンタクトホール45の形成領域に対応して共通電極19にも開口部が設けられており、共通電極19と画素電極9とが接触しないようになっている。画素電極9を覆う第2層間絶縁膜13上の領域には、ポリイミド等からなる配向膜18が形成されている。
一方、対向基板20の内面側(液晶層50側)には、カラーフィルタ22と、配向膜28とが積層されており、対向基板20の外面側には、偏光板24が設けられている。なお、対向基板20の外面側には、偏光板24のほか、位相差板その他の光学素子を設けることができる。
カラーフィルタ22は、画素領域内で色度の異なる2種類の領域に区画された構成とすることが好ましく、具体例を挙げると、透過表示領域を構成する透明共通電極19tの平面領域に対応して第1の色材領域が設けられ、反射表示領域を構成する反射共通電極19tの平面領域に対応して第2の色材領域が設けられており、第1の色材領域の色度が、第2の色材領域の色度より大きいものとされている構成を採用できる。このような構成とすることで、カラーフィルタ22を表示光が1回のみ透過する透過表示領域と、2回透過する反射表示領域との間で表示光の色度が異なるのを防止でき、反射表示と透過表示の見映えを同じくして表示品質を向上させることができる。
ここで、図4は反射偏光層である反射共通電極19rの構成及び作用を説明するための図であり、図4(a)は反射共通電極19rの平面構成図であり、図4(b)は図4(a)のJ−J’線に沿う側面構成図である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、反射共通電極19rはアルミニウム等の光反射性の金属膜71を主体としてなり、金属膜71に所定ピッチで平面視ストライプ状を成す複数の微細なスリット72が形成された構成を備えている。上記複数のスリット72は、互いに平行に同一幅を有して形成されている。スリット72の幅は30nm〜300nm程度であり、複数のスリット72が所定ピッチで形成された結果線状とされた金属膜71の線幅は30nm〜300nm程度である。
上記構成を具備した反射共通電極19rは、図4(b)に示すように、その上面側から光Eが入射されると、スリット72の長さ方向に平行な偏光成分は反射光Erとして反射され、スリット72の幅方向に平行な偏光成分は透過光Etとして透過される。すなわち、反射共通電極19rは、スリット72の延在方向に平行な反射軸と、この反射軸と直交する方向の透過軸とを有するものとなっている。
上記反射共通電極19rは、図2(b)の光学軸の配置図に示すように、液晶装置100において、その透過軸(スリット72の延在方向に直交する方向)157が、対向基板20側の偏光板24の透過軸153と平行となるように配置されており、TFTアレイ基板10側の偏光板14の透過軸と直交する向きに配置されている。また、本実施形態の液晶装置100では、配向膜18,28は平面視同一方向にラビング処理されており、その方向は、図2(b)に示すラビング方向151である。したがって、反射共通電極19rの透過軸157と配向膜18,28のラビング方向151とは平行に配置されている。
なお、ラビング方向151は、液晶装置100の画素配列方向(Y軸方向)に平行に延びる画素電極部9c…対して約30°の角度を成している。
上記構成を具備した液晶装置100は、FFS方式の液晶装置であり、TFT30を介して画素電極9に画像信号(電圧)を印加することで、画素電極9と共通電極19との間に基板面方向(平面視では図2X軸方向)の電界を生じさせ、かかる電界によって液晶を駆動し、各ドットごとの透過率/反射率を変化させることで画像表示を行うものとなっている。図2(b)に示したように、液晶層50を挟持して対向する配向膜18,28は平面視で同一方向にラビング処理されているので、画素電極9に電圧を印加しない状態では、液晶層50を構成する液晶分子は、基板10,20間でラビング方向151に沿って水平に配向した状態となっている。そして、このような液晶層50に画素電極9と共通電極19との間に形成した電界を作用させると、図2(a)に示す画素電極部9cの線幅方向(X軸方向)に沿って液晶分子が配向する。液晶装置100は、このような液晶分子の配向状態の差異に基づく複屈折性を利用して明暗表示を行うようになっている。
なお、液晶装置100の動作時に共通電極19は、画素電極9との間で所定範囲の電圧差を生じさせるべく定電圧に保持されていればよいが、走査線3aに入力する走査パルスと同期したパルス信号を入力してもよい。
次に、上記構成を具備した液晶装置100の動作について図5を参照して説明する。図5は、液晶装置100の動作説明図である。同図には図3に示した構成要素のうち、説明に必要な構成要素のみが抜き出して示されており、図示上側から順に、偏光板24と、液晶層50と、共通電極19と、偏光板14と、バックライト90とが示されている。
まず、図5右側の透過表示(透過モード)について説明する。
液晶装置100において、バックライト90から射出された光は、偏光板14を透過することで偏光板14の透過軸155に平行な直線偏光に変換されて共通電極19に入射し、共通電極19のうち透明共通電極19tを透過して液晶層50に入射する。そして、液晶層50がオン状態(画素電極9と共通電極19との間に選択電圧が印加された状態)であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与され、偏光板24の透過軸153と平行な直線偏光に変換される。これにより偏光板24を透過した光が表示光として視認され、当該ドットは明表示となる。
一方、液晶層50がオフ状態(上記選択電圧が印加されていない状態)であれば、入射光はその偏光状態を維持したまま偏光板24に達し、当該入射光と平行な吸収軸(透過軸153と直交する光学軸)を有する偏光板24に吸収され、当該ドットは暗表示となる。
なお、偏光板14を透過して反射共通電極19rに入射した光は、当該直線偏光と平行な反射軸を有する反射共通電極19rによって反射されるので、液晶層50に入射することなくバックライト90側へ戻される。
次に、図5左側の反射表示について説明する。
反射表示において、偏光板24の上方(外側)から入射した光は、偏光板24を透過することで偏光板24の透過軸153に平行な直線偏光に変換されて液晶層50に入射する。このとき液晶層50がオン状態であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与されて反射共通電極19rに入射する。図2(b)に示したように、反射偏光層である反射共通電極19rは、偏光板14の透過軸153と平行な透過軸157と、それに直交する反射軸を有しているので、上記オン状態の液晶層50を透過して反射共通電極19rに入射した光は、その偏光状態を保持したまま反射される。再度液晶層50に入射した反射光は、液晶層50の作用により入射時の偏光状態(偏光板24の透過軸と平行な直線偏光)に戻されて偏光板24に入射する。これにより偏光板24を透過した反射光が表示光として視認され、当該ドットが明表示となる。
一方、液晶層50がオフ状態であれば、偏光板24から液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま反射共通電極19rに入射し、当該光と平行な透過軸157を有する反射共通電極19rを透過する。そして、この光と平行な吸収軸を有する偏光板14によって吸収され、当該ドットは暗表示となる。
ここで、図6は、FFS方式の液晶装置において、ドット領域内に部分的にアルミニウム等の金属反射膜190を設けた構成の液晶装置1000の動作説明図である。すなわち、液晶装置1000は、FFS方式の液晶装置と、従来から知られている半透過反射型液晶装置とを組み合わせたものであり、ドット領域内の金属反射膜190の形成領域を反射表示領域とし、金属反射膜190に形成された開口部190tの形成領域を透過表示領域とすることを想定した構成である。
図6に示すように、液晶装置1000は、その透過表示においては、実施形態に係る液晶装置100と同様の明暗表示が可能である。しかしながら、反射表示においては、液晶層50のオン/オフに関わらず、明表示となってしまい、正常に表示を行うことができない。また液晶装置1000において、偏光板24と液晶層50との間に位相差板(λ/4板)を設け、反射表示時に液晶層50に円偏光を入射させることも考えられるが、基板面内で平行配向させる横電界方式の液晶装置では、従来の縦電界方式のように電界応答により液晶層50の位相差値を変化させるのではなく、液晶層50の光学軸の面内方向を変化させているため、かかる円偏光モードを適用することは高い表示品質を実現する上で困難である。円偏光では液晶層50により付与される位相差が略λ/2である場合には、液晶層50の光学軸の方向には依存せず、同様の偏光状態で液晶層50から出射させるためである。また、液晶層50の付与する位相差が略λ/2以外では反射表示と透過表示で高い表示品質を両立することは難しい。
また、半透過反射型液晶装置としては、反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚の半分程度とした、いわゆるマルチギャップ方式の半透過反射型液晶装置も知られているが、横電界方式の液晶装置では液晶層厚によって駆動電圧が大きく変化するため、マルチギャップ構造を適用したとしても、反射表示領域と透過表示領域との駆動電圧差に起因する表示品質の低下が避けられず、高品位な半透過反射表示を得ることは困難である。
これに対して、本実施形態の液晶装置100は、ドット領域内に部分的に反射偏光層(反射共通電極19r)を設けた構成を採用したことで、円偏光モードやマルチギャップ構造を用いることなく高コントラストの反射表示及び透過表示を得られるものとなっており、簡便な構成で高画質の半透過反射型液晶装置を実現することができる。また、ドット領域内の液晶層厚が一定であるため、透過表示領域Tと反射表示領域Rとで駆動電圧に差が生じることもなく、反射表示と透過表示とで表示状態が異なってしまうことはない。
また、本実施形態の液晶装置100では、反射表示を行うための反射共通電極19rが、TFTアレイ基板10側に設けられているので、TFT30とともにTFTアレイ基板10上に形成される金属配線等で外光が反射されて表示品質を低下させるのを効果的に防止することができる。さらに、画素電極9が透明導電材料を用いて形成されているので、液晶層50を透過してTFTアレイ基板10に入射した外光が画素電極9で乱反射されるのを防止することもでき、優れた視認性を得ることができる。
また本実施形態で用いている反射共通電極19rは、層間絶縁膜12上に例えばアルミニウム膜を形成した後、かかるアルミニウム膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングするのみで正確に形成できるため、狭小なドット領域を有する高精細液晶装置にも好適に用いることができる。
(第2実施形態)
次に、図7から図10を参照して本発明の第2実施形態の液晶装置について説明する。
図7(a)は、本実施形態の液晶装置200における任意の1ドット領域を示す平面構成図であり、図7(b)は、同液晶装置における各光学素子の光学軸の配置を示す説明図である。図8は、図7のB−B’線に沿う断面構成図である。図9は、反射偏光層の構成及び作用を説明するための図であり、図10は、本実施形態の液晶装置200の動作説明図である。
なお、本実施形態の液晶装置200の基本構成は先の第1実施形態と同様であり、図7(a)、(b)はそれぞれ第1実施形態における図2(a)、(b)に相当する図であり、図8、図10は、それぞれ第1実施形態における図3、図5に相当する図である。したがって本実施形態で参照する各図において、図1から図5に示した第1実施形態の液晶装置100と共通の構成要素には同一の符号を付すこととし、以下ではそれら共通構成要素の説明は省略する。
図7に示すように、本実施形態の液晶装置200のドット領域には、画素電極(第2電極)9と、容量電極31を介して画素電極9と電気的に接続されたTFT30とが設けられている。TFT30を構成するアモルファスシリコンの半導体層35には、容量電極31から延びるドレイン電極32と、図示Y軸方向に延びるデータ線6aから分岐されたソース電極6bとが電気的に接続されており、半導体層35の背面側で図示X軸方向に延びる走査線3aが半導体層35と平面的に重なる位置でTFT30のゲート電極を構成している。容量電極31と、容量電極31と平面的に重なりつつX軸方向に延在する容量線3bとが、当該ドット領域の蓄積容量70を構成している。
そして、図7(a)に示すドット領域には、いずれも平面ベタ状を成す反射偏光層39と共通電極(第1電極)29とが設けられている。
図8に示す断面構造をみると、液晶装置200は、液晶層50を挟持して対向するTFTアレイ基板(第1基板)10と、対向基板(第2基板)20とを備えており、TFTアレイ基板10の背面側(図示下面側)にバックライト90が設けられている。対向基板20の構成は第1実施形態と同様であるから、その詳細な説明は省略する。
TFTアレイ基板10の基体を成す基板本体10A上には、平面ベタ状の反射偏光層39が形成され、反射偏光層39を覆ってITO等の透明導電材料からなる共通電極29が形成されている。共通電極29を覆って第1層間絶縁膜12が形成されており、第1層間絶縁膜12上に走査線3aと容量線3bとが形成されている。走査線3a及び容量線3bを覆ってゲート絶縁膜11が形成されており、ゲート絶縁膜11上に半導体層35と、半導体層35と電気的に接続されたソース電極6b(データ線6a)、及びドレイン電極32(容量電極31)が形成されている。半導体層35、ソース電極6b、ドレイン電極32等を覆って第2層間絶縁膜13が形成されており、第2層間絶縁膜13上に画素電極9が形成されている。画素電極9を覆って配向膜18が形成されている。
第2層間絶縁膜13を貫通して容量電極31に達する画素コンタクトホール46が形成されており、この画素コンタクトホール46を介してコンタクト部9b(画素電極9)と容量電極31とが電気的に接続されている。
ここで、図9(a)は、反射偏光層39の斜視構成図であり、図9(b)は、反射偏光層39の作用を説明するための側面構成図である。
本実施形態の液晶装置200に備えられた反射偏光層39は、図9(a)に示すように、基板本体10A上に形成されるアクリル樹脂等の熱硬化性または光硬化性の透明樹脂からなるプリズムアレイ81と、屈折率の異なる2種類の誘電体膜を交互に複数積層してなる誘電体干渉膜85とを備えて構成されている。
プリズムアレイ81は、2つの斜面を有する三角柱状(プリズム形状)の複数の凸条82を有しており、複数の凸条82が連続して周期的に形成されることにより断面三角波状を成すプリズムアレイを構成している。誘電体干渉膜85は、屈折率の異なる2種の材料からなる誘電体膜が、複数の凸条82の斜面に倣う形状に交互に積層されたものであり(いわゆる3次元フォトニック結晶層)、例えば、TiO膜とSiO膜とを交互に7層積層することで形成できる。
図9では図示を省略しているが、誘電体干渉膜85の上面は樹脂層により覆われて平坦化されている。このように、プリズムアレイ上に形成された誘電体干渉膜85は、光の伝搬特性に異方性を有しており、図9(b)の上面側から光(自然光)Eが入射された場合には、凸条82の延在方向に平行な偏光成分を反射し、凸条82の延在方向に垂直な偏光成分を透過するようになっている。すなわち、図7(a)及び図8に示す反射偏光層39は、凸条82の延在方向と平行な反射軸と、凸条82の延在方向に垂直な透過軸を有していることになる。
本実施形態の液晶装置200では、反射偏光層39の反射軸と平行な直線偏光をバックライト90側から入射させて透過表示を行うようになっており、図7(b)に示すように、偏光板14の透過軸155と、反射偏光層39の透過軸159とが直交するように配置されることで、偏光板14の透過軸155と反射偏光層39の反射軸(凸条82の延在方向)とが略平行となるように配置されている。また反射偏光層39の透過軸に対して、偏光板24の透過軸153、及び配向膜18,28のラビング方向151は平行に配置されている。
誘電体干渉膜85を構成する1層の誘電体膜の膜厚は10nm〜100nm程度であり、誘電体干渉膜85の総膜厚は300nm〜1μm程度である。プリズムアレイ81の凸条82の高さは0.5μm〜3μmであり、隣接する凸条82,82間のピッチは1μm〜6μm程度である。上記誘電体膜の材料としては、TiO、SiOのほか、Ta、Si等を用いることもできる。
なお、誘電体干渉膜85を構成する誘電体膜の積層ピッチおよび凸条82のピッチは、目的とする反射偏光層39の特性に応じて適宜最適な値に調整される。すなわち、上記構成の反射偏光層39は、誘電体干渉膜85を構成する誘電体膜の積層数によってその透過率(反射率)を制御することができ、積層数を減ずることで、反射軸(凸条82の延在方向)に平行な直線偏光の透過率を増大させ、反射率を低下させることができる。ただし、所定数以上の誘電体膜を積層した場合には、反射軸に平行な直線偏光のほとんどが反射される。本実施形態に係る反射偏光層39では、上記誘電体干渉膜85の調整により、入射してくる反射軸に平行な直線偏光の約70%を反射し、残り約30%を透過するよう設定されている。
次に、図10を参照して液晶装置200の動作について説明する。図10には、以下の動作説明で必要な構成要素である、偏光板24、液晶層50、反射偏光層39、偏光板14、及びバックライト90が図示上側から順に示されている。
まず、図10右側の透過表示(透過モード)について説明する。
液晶装置200において、バックライト90から射出された光は、偏光板14を透過することで偏光板14の透過軸155に平行な直線偏光に変換されて反射偏光層39に入射し、反射偏光層39の反射軸(透過軸159に直交する光学軸)に平行な直線偏光であるこの入射光の一部(約30%)が、反射偏光層39を透過して液晶層50に入射する。そして、液晶層50がオン状態(画素電極9と共通電極29との間に選択電圧が印加された状態)であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与され、偏光板24の透過軸153と平行な直線偏光に変換される。これにより偏光板24を透過した光が表示光として視認され、当該ドットは明表示となる。
一方、液晶層50がオフ状態(上記選択電圧が印加されていない状態)であれば、反射偏光層39を透過して液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま偏光板24に達し、当該入射光と平行な吸収軸(透過軸153と直交する光学軸)を有する偏光板24に吸収され、当該ドットは暗表示となる。
なお、偏光板14を透過して反射偏光層39に入射した光のうち、当該反射偏光層39で反射された光は、偏光板14を再度透過してバックライト90側へ戻される。そして、この戻り光はバックライト90の反射板92により反射されて再び液晶パネル側へ向かう光となり、照明光として再利用される。
次に、図10左側の反射表示について説明する。
反射表示において、偏光板24の上方(外側)から入射した光は、偏光板24を透過することで偏光板24の透過軸153に平行な直線偏光に変換されて液晶層50に入射する。このとき液晶層50がオン状態であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与されて反射偏光層39に入射する。図8(b)に示したように、反射偏光層39は、偏光板14の透過軸153と平行な透過軸159と、それに直交する反射軸を有しているので、上記オン状態の液晶層50を透過して反射偏光層39に入射した光は、その一部(約30%)が偏光状態を保持したまま反射され、残部(約70%)が反射偏光層39を透過する。反射偏光層39で反射されて再度液晶層50に入射した光は、液晶層50の作用により入射時の偏光状態(偏光板24の透過軸と平行な直線偏光)に戻されて偏光板24に入射する。これにより偏光板24を透過した反射光が表示光として視認され、当該ドットが明表示となる。
一方、反射偏光層39を透過した直線偏光成分は、その偏光方向と平行な透過軸155を有する偏光板14を透過してバックライト90に入射する。そして、このバックライト90に入射した光は、反射板92により反射されて液晶層50側へ戻され、その一部は反射偏光層39を透過して液晶層50に入射し、上記明表示の表示光として利用される。したがって、本実施形態の液晶装置200では、反射偏光層39における反射軸に平行な直線偏光の反射率が30%程度に設定されているが、反射偏光層39を透過してバックライト90側へ抜けた光も表示光として利用可能となっているから、明るい反射表示を得られるようになっている。
一方、液晶層50がオフ状態であれば、偏光板24から液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま反射偏光層39に入射し、当該光と平行な透過軸159を有する反射偏光層39を透過する。そして、この光と平行な吸収軸を有する偏光板14によって吸収され、当該ドットは暗表示となる。
上記構成を具備した液晶装置200は、画素電極9の基板本体10A側に、平面ベタ状に反射偏光層39を形成しているので、ドット領域に対する位置合わせが不要であり、簡便な工程で低コストに形成できるという利点がある。また、本実施形態のように反射偏光層39を半導体層35よりも基板本体10A側に設ける構造とすれば、半導体層35が設けられた配線層と画素電極9とを電気的にする画素コンタクトホール46を浅く形成でき、画素コンタクトホール46を介した導電接続構造の電気的信頼性を高めることができる。また画素コンタクトホール46の開口径も小さくできるので、画素コンタクトホール46に起因する液晶の配向乱れを抑えることができる。
また、先の第1実施形態の液晶装置100と同様、ドット領域内で液晶層50の層厚が一定であるため、ドット領域内で駆動電圧の不均一が生じることがなく、高品位の表示を得ることができる。またマルチギャップ構造のようにドット領域内に段差を形成する必要がないので、この段差に起因する液晶配向の乱れが生じることもないため、信頼性に優れる液晶装置とすることができる。さらに、TFTアレイ基板10上に反射表示を行うための反射偏光層39が設けられているので、TFTアレイ基板10を液晶装置の表示面側に配置する必要が無い。したがって、TFTアレイ基板10を表示面側に配置した場合のような金属配線等による外光の乱反射が生じることが無く、視認性に優れる液晶装置とすることができる。
また本実施形態では、画素電極9とともに液晶に電圧を印加する共通電極29を、反射偏光層39上に設けている。反射偏光層39では、図9を参照して説明したように、誘電体干渉膜85の表面にプリズムアレイ81の表面を平坦化するための樹脂層等が設けられるので、この樹脂層に代えて、ITO等からなる透明導電膜を誘電体干渉膜85上に形成すれば、かかる透明導電膜を上記共通電極29として機能させることができ、製造の効率化、及び低コスト化に寄与するものとなる。
なお、共通電極29は、画素電極9と少なくとも1層の絶縁膜を介して離間された位置に設けられていればよいので、例えば、ゲート絶縁膜11と第2層間絶縁膜13との間の配線層に形成してもよく、第1層間絶縁膜12とゲート絶縁膜11との間の配線層に形成してもよい。
(第3実施形態)
次に、図11及び図12を参照して本発明の第3実施形態の液晶装置について説明する。
図11は、本実施形態の液晶装置300における任意の1ドット領域を示す平面構成図であり、図12は、図11のD−D’線に沿う断面構成図である。
本実施形態の液晶装置300は、第1実施形態の液晶装置100のアモルファスシリコンTFT30に代えて、トップゲート型のポリシリコンTFT130を用いた構成の液晶装置であり、画素スイッチング素子に係る構成以外の基本構成は第1実施形態の液晶装置100と共通である。図11は、第1実施形態における図2(a)に相当する図であり、図12は、同、図3に相当する図である。したがって、本実施形態で参照する各図において、図1から図5に示した第1実施形態の液晶装置100と共通の構成要素には同一の符号を付すこととし、以下ではそれら共通構成要素の説明は省略する。
図11に示すように、本実施形態の液晶装置300のドット領域には、画素電極(第2電極)9と、共通電極(第1電極)19と、画素電極9に容量電極131を介して電気的に接続されたTFT130とが設けられている。
TFT130を構成するポリシリコンの半導体層135は、X軸方向に長手の平面視矩形状を成して形成されており、半導体層135の−X側の端部に、容量電極131から延びるドレイン電極132がドレインコンタクトホールを介して電気的に接続されている。一方半導体層135の+X側の端部には、図示Y軸方向に延びるデータ線6aから分岐されたソース電極6bがソースコンタクトホールを介して電気的に接続されている。
半導体層135の近傍にX軸方向に延びる走査線3aが設けられており、走査線3aの一部を分岐してなるゲート電極133が、半導体層135をその中央部にてY軸方向に交差するよう配置されている。半導体層135と画素電極9との間に、X軸方向に延びる容量線3bが設けられており、容量線3bを一部+Y側に拡幅してなる部位に、容量電極131が平面的に重なって配置され、当該位置に蓄積容量70を形成している。容量電極131上には、画素電極9のコンタクト部9bが進出して配置され、当該位置で画素電極9と容量電極131とが画素コンタクトホール47を介して電気的に接続されている。
共通電極19は、先の第1実施形態と同様、ドット領域の+Y側に配された透明共通電極19tと、−Y側に配された反射共通電極19rとからなり、上記透明共通電極19tの平面領域と、画素電極9を内包する平面領域とが重なる領域が透過表示領域Tとなっている。また、反射共通電極19rの平面領域と、画素電極9を内包する平面領域とが重なる領域が反射表示領域Rとなっている。
図12に示す断面構造をみると、液晶装置300は、液晶層50を挟持して対向するTFTアレイ基板(第1基板)10と、対向基板(第2基板)20とを備えており、TFTアレイ基板10の背面側(図示下面側)にはバックライト90が設けられている。対向基板20の構成は第1実施形態と同様であるから、その詳細な説明は省略する。
TFTアレイ基板10の基体を成す基板本体10A上には、ITO等の透明導電材料からなる透明共通電極19tと、アルミニウム等の反射性の金属膜を主体としてなる反射共通電極19rとが区画形成されており、透明共通電極19tを部分的に除去してなる開口部内に、ポリシリコン膜からなる半導体層135が形成されている。
半導体層135及び共通電極19を覆ってゲート絶縁膜11が形成されており、ゲート絶縁膜11上に、走査線3a、ゲート電極133、及び容量線3bが形成されている。走査線3a、ゲート電極133、及び容量線3bを覆って、第1層間絶縁膜12がゲート絶縁膜11上に形成されており、第1層間絶縁膜12上に、ソース電極6b(データ線6a)、ドレイン電極132、容量電極131が形成されている。第1層間絶縁膜12及びゲート絶縁膜11を貫通して半導体層135に達するソースコンタクトホール12sとドレインコンタクトホール12dとが設けられており、ソースコンタクトホール12sを介してソース電極6bと半導体層135とが電気的に接続されている。ドレインコンタクトホール12dを介してドレイン電極132と半導体層135とが電気的に接続されている。
ここで、半導体層135を構成するポリシリコン膜には、ゲート電極133と平面的に重なる領域(チャネル領域)を除く領域にリンやボロンなどの不純物が導入されており、これらの不純物導入領域に前記ソース電極6b及びドレイン電極132が電気的に接続されている。
ソース電極6b、ドレイン電極132、及び容量電極131を覆って第2層間絶縁膜13が形成されており、第2層間絶縁膜13上に画素電極9が形成されている。第2層間絶縁膜13を貫通して容量電極131に達する画素コンタクトホール47が形成されており、この画素コンタクトホール47を介して画素電極9のコンタクト部9bと容量電極31とが電気的に接続されている。画素電極9上には配向膜18が形成されている。
なお、本実施形態の液晶装置300における各光学軸の配置は、図2(b)に示した第1実施形態の液晶装置100における各光学軸の配置と同様である。すなわち、画素電極部9cの延在方向(Y軸方向)に対して、配向膜18,28のラビング方向は約30°の角度を成す方向であり、このラビング方向に対して、反射共通電極19rの透過軸は平行である。また、TFTアレイ基板10の偏光板14の透過軸は、上記ラビング方向に対して直交する向きに配置されており、対向基板20の偏光板24の透過軸は、上記ラビング方向に対して平行な向きに配置されている。
このような光学軸配置を具備した液晶装置300は、図5を参照して説明した第1実施形態の液晶装置100の動作と同様の動作が可能であり、反射表示、透過表示の双方で明るく高コントラストの表示が得られるものとなっている。
上記構成を具備した本実施形態の液晶装置300では、キャリア移動度が大きく、高速動作が可能なポリシリコンTFT130を画素スイッチング素子に用いているので、画素の高速なスイッチング動作が要求される高精細液晶装置にも容易に対応できるものとなっている。また、本実施形態では、トップゲート型のTFT130を用いていることから、図12に示すように、半導体層135と同層に共通電極19を設けることができるようになっており、共通電極19を設けない場合のTFTアレイ基板と同一層構成を用いつつFFS方式の液晶装置を構成できるようになっている。したがって、新たに配線層を追加することなく製造できるので、プロセスの容易性や製造コストの面で有利なものとなっている。
また、先の第1、第2実施形態の液晶装置と同様、ドット領域内で液晶層50の層厚が一定であるため、ドット領域内で駆動電圧の不均一が生じることがなく、高品位の表示を得ることができる。またマルチギャップ構造のようにドット領域内に段差を形成する必要がないので、この段差に起因する液晶配向の乱れが生じることもなく、信頼性に優れる液晶装置とすることができる。さらに、TFTアレイ基板10上に反射表示を行うための反射共通電極19rが設けられているので、TFTアレイ基板10を液晶装置の表示面側に配置する必要が無い。したがって、TFTアレイ基板10を表示面側に配置した場合のような金属配線等による外光の乱反射が生じることが無く、視認性に優れる液晶装置とすることができる。
(第4実施形態)
次に、図13から図15を参照して本発明の第4実施形態の液晶装置について説明する。
図13は、本実施形態の液晶装置400を構成するマトリクス状に配列された複数のドット領域の回路構成図である。図14は、本実施形態の液晶装置400における任意の1ドット領域を示す平面構成図であり、図15は、図14のF−F’線に沿う断面構成図である。
本実施形態の液晶装置400は、画素スイッチング素子としてTFD(Thin Film Diode)素子を用いたアクティブマトリクス型の液晶装置である。また第1〜第3実施形態と同様、FFS方式の電極構成を具備しており、画素スイッチング素子に係る構成以外の基本構成は第1〜第3実施形態の液晶装置と同様である。本実施形態で参照する各図において、図1から図5に示した第1実施形態の液晶装置100と共通の構成要素には同一の符号を付すこととし、以下ではそれら共通構成要素の説明は省略する。
図13に示すように、液晶装置400は、平面視マトリクス状に配列形成された複数のドット75を有しており、これらのドット75を区画するように、複数の第1配線59と、複数の第2配線66とが延在している。また、液晶装置400は第1駆動回路401及び第2駆動回路402を含んでおり、前記複数の第1配線59は第1駆動回路401と電気的に接続され、前記複数の第2配線66は第2駆動回路402と電気的に接続されている。このような構成のもと、第1配線59及び第2配線66を介して第1駆動回路401及び第2駆動回路402からの駆動信号が各ドット75に供給されるようになっている。そして、各ドット75において、第2配線66と第1配線59との間にTFD素子60と液晶表示要素(液晶容量)50とが形成されている。
図14に示すように、液晶装置400のドット領域には、画素電極(第2電極)9と、共通電極(第1電極)59と、TFD素子60とが設けられている。共通電極(第1配線)59はX軸方向に延びる帯状の導電膜であり、この共通電極59と交差してY軸方向に延びる素子配線(第2配線)66が画素電極9の縁に沿うようにして配置されている。
TFD素子60は、Y軸方向に長手の矩形状を成す第1電極63と、素子配線66から分岐されて−X側に延びる配線分岐部64と、画素電極9の基端部9aに沿ってX軸方向に延びる電極配線65とを主体として構成されている。TFD素子60はまた、第1電極63と配線分岐部64との交差部に形成された第1素子部61と、第1電極63と電極配線65との交差部に形成された第2素子部62とを含み、これら第1素子部61と第2素子部62とを背中合わせに(電気的に逆向きに)接続した、いわゆるBack to Back構造のTFD素子となっている。
電極配線65のTFD素子60と反対側の端部は、画素電極9のコンタクト部9bと交差して配置され、画素電極9と電気的に接続されている。このようにして素子配線66と画素電極9との間にTFD素子60が介挿された構成となっている。またドット領域内には、柱状スペーサ40が設けられている。
図15に示す部分断面構造をみると、液晶装置400は、素子基板(第1基板)110と、対向基板(第2基板)120とが、液晶層50を挟持して対向配置された構成を備えている。対向基板120の構成は第1実施形態に係る対向基板20と同様であるからその説明は省略する。
素子基板110は、ガラスや石英等の透光性基板からなる基板本体10Aと基体として備えており、基板本体10A上に、タンタルやその合金からなる第1電極63と、共通電極59とが形成されている。前記第1電極63の表面は、例えばタンタル酸化膜からなる素子絶縁膜63aにより覆われている。共通電極59は、ITO等の透明導電材料からなる透明共通電極59tと、アルミニウム等の光反射性の金属膜を主体としてなる反射共通電極59rとをドット領域内に区画形成したものである。反射共通電極59rは、第1実施形態に係る反射共通電極19rと同等の構成を備えた反射偏光層である。
基板本体10A上、及び共通電極59上には、酸化シリコン等の無機絶縁材料やアクリル等の樹脂材料からなる層間絶縁膜67が形成されており、層間絶縁膜67を貫通して設けられた開口部58内に前記第1電極63が配置されている。層間絶縁膜67上に配線分岐部64(素子配線66)、電極配線65、及び画素電極9が形成されている。配線分岐部64及び電極配線65の一端は、それぞれ層間絶縁膜67上から開口部58内に延びて素子絶縁膜63aと当接し、かかる当接位置にて第1素子部61及び第2素子部62のMIM(Metal-Insulator-Metal)構造を形成している。画素電極9、配線分岐部64、電極配線65等を覆って配向膜18が形成されている。
なお、本実施形態の液晶装置400における各光学軸の配置は、図2(b)に示した第1実施形態の液晶装置100における各光学軸の配置と同様である。すなわち、画素電極部9cの延在方向(Y軸方向)に対して、配向膜18,28のラビング方向は約30°の角度を成す方向であり、このラビング方向に対して、反射共通電極59rの透過軸は平行である。また、素子基板110の偏光板14の透過軸は、上記ラビング方向に対して直交する向きに配置されており、対向基板120の偏光板24の透過軸は、上記ラビング方向に対して平行な向きに配置されている。
このような光学軸配置を具備した液晶装置400は、図5を参照して説明した第1実施形態の液晶装置100の動作と同様の動作が可能であり、反射表示、透過表示の双方で明るく高コントラストの表示が得られるものとなっている。
上記構成を具備した液晶装置400では、画素スイッチング素子としてTFD素子66を備えているので、簡便な工程で製造することができ、製造コストの面で有利なものとなっている。また、保持容量を設ける必要がない分、画素の開口率を向上させて明るい表示を得られるようになる。さらに本実施形態の液晶装置400のようにFFS方式を採用していれば、基板厚さ方向で画素電極9と共通電極59とが絶縁膜を介して対向するので、かかる対向領域が保持容量として機能し、画素電極9の電圧が保持されやすくなり、液晶容量が小さくなる高精細の液晶装置にも好適に用いることができる構成となる。
また、先の第1〜第3実施形態の液晶装置と同様、ドット領域内で液晶層50の層厚が一定であるため、ドット領域内で駆動電圧の不均一が生じることがなく、高品位の表示を得ることができる。またマルチギャップ構造のようにドット領域内に段差を形成する必要がないので、この段差に起因する液晶配向の乱れが生じることもなく、信頼性に優れる液晶装置とすることができる。さらに、素子基板110上に反射表示を行うための反射共通電極59rが設けられているので、素子基板110を液晶装置の表示面側に配置する必要が無い。したがって、素子基板110を表示面側に配置した場合のような金属配線等による外光の乱反射が生じることが無く、視認性に優れる液晶装置とすることができる。
(電子機器)
図16は、本発明に係る液晶装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話1300は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高輝度、高コントラスト、広視野角の透過表示及び反射表示を得ることができる。
第1実施形態の液晶装置の回路構成を示す図。 同、任意の1ドット領域の平面構成図(a)、及び光学軸配置図(b)。 図2のA−A’線に沿う断面構成図。 反射偏光層の平面構成図(a)、及び側面構成図(b)。 第1実施形態の液晶装置の動作説明図。 比較例として示す液晶装置の動作説明図。 第2実施形態の液晶装置の1ドット領域及び光学軸配置を示す図。 図7のB−B’線に沿う断面構成図。 反射偏光層の斜視構成図(a)、及び側面構成図(b)。 第2実施形態の液晶装置の動作説明図。 第3実施形態の液晶装置の1ドット領域を示す平面構成図。 図10のD−D’線に沿う断面構成図。 第4実施形態の液晶装置の回路構成図。 同、1ドット領域を示す平面構成図。 図13のF−F’線に沿う断面構成図。 電子機器の実施形態を示す斜視構成図。
符号の説明
100,200,300,400 液晶装置、10 TFTアレイ基板(第1基板)、20 対向基板(第2基板)、10A,20A 基板本体、101 データ線駆動回路、102 走査線駆動回路、30 TFT、3a 走査線、3b 容量線、6a データ線、6b ソース電極、9 画素電極(第2電極)、9a 基端部、9b コンタクト部、9c 画素電極部、19,29,59 共通電極(第1電極)、19t 透明共通電極、19r 反射共通電極、39 反射偏光層、31,131 容量電極、32,132 ドレイン電極、133 ゲート電極、59 素子配線、60 TFD素子、61 第1素子部、62 第2素子部、66 共通電極(第1電極)、70 蓄積容量、71 金属膜、72 スリット、81 プリズムアレイ、85 誘電体干渉膜、90 バックライト(照明装置)、110 素子基板(第1基板)、120 対向基板(第2基板)。

Claims (10)

  1. 液晶層を挟持して対向する第1基板と第2基板とを備え、
    1つのドット領域で反射表示と透過表示とを行う半透過反射型で、
    前記第1基板上に、前記ドット領域内に形成された第1電極と、該第1電極を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に形成されて前記第1電極との間に略基板平面方向の電界を生じさせる第2電極と、が設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間に生じた電界により液晶分子の配向制御を行う横電界方式の液晶装置であって、
    前記第1基板上には、反射偏光層が設けられており、
    前記反射偏光層は、透過軸と該透過軸に交差する反射軸とを有し、該反射偏光層に入射する光のうち前記反射軸に平行な偏光成分の光を反射し、前記透過軸に平行な偏光成分の光を透過する半透過反射型の反射偏光層であることを特徴とする液晶装置。
  2. 前記反射偏光層が、前記ドット領域内に部分的に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
  3. 前記反射偏光層が、前記ドット領域の略全面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
  4. 前記反射偏光層が、微細なスリット状の開口部が複数設けられた金属反射膜を備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶装置。
  5. 前記反射偏光層が、前記第1電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項4に記載の液晶装置。
  6. 前記反射偏光層が、複数のプリズムを配列形成したプリズムアレイと、該プリズムアレイ上に形成された誘電体干渉膜とを備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液晶装置。
  7. 前記液晶層の層厚が、前記ドット領域内で略均一であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の液晶装置。
  8. 前記第1基板の外面側に照明装置が配設されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の液晶装置。
  9. 前記第1基板と前記照明装置との間に偏光板が設けられており、前記偏光板の透過軸が、前記反射偏光層の透過軸と略直交する向きに配置されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の液晶装置。
  10. 請求項1から9のいずれか1項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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