JP4155276B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (10)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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