JP4403633B2

JP4403633B2 - 液晶表示装置、及びその製造方法

Info

Publication number: JP4403633B2
Application number: JP2000137468A
Authority: JP
Inventors: 鉄朗越智
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001318377A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライトからの光の有効利用を図った半透過型液晶表示装置、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置の表示形態としては、外光を利用して反射像を表示する反射型と、バックライトの光を利用して透過像を表示する透過型がある。低消費電力が求められる、携帯情報端末（Personal Digital Assistants:ＰＤＡ）、ＭＡＰ（Multi Application Phone）等の機器においては、バックライトが不要な反射型液晶表示装置の需要が高まっているが、反射型液晶表示装置を暗い所で使用するためには、フロントライトが必要となる。しかしながら、フロントライトを使用する場合には、液晶パネルの前面にプレート（例えば、厚さ１ｍｍのアクリル板）が加わるために液晶表示の品位が著しく低下する。
【０００３】
そこで、画素内を反射エリアと透過エリアに分けた、半透過型液晶表示装置が開発されている。半透過型液晶表示装置は、明るいところでは外光を利用して反射エリアで高コントラストの画像を表示し、暗いところではバックライトの光を利用して透過エリアで透過像を表示する。
【０００４】
図２は、このような半透過型液晶装置で使用する液晶パネルのうち、ＴＦＴ方式の液晶パネルのＴＦＴ基板部分の断面図である。この液晶パネル１は透過エリアＴと反射エリアＲからなっている。
【０００５】
反射エリアＲでは、ガラス基板２上にＴＦＴ素子３のゲート電極Ｇと補助容量電極Ｃｓ、二層のゲート絶縁膜４、５、ｐ−シリコン等からなる半導体薄膜層６が順次形成されている。半導体薄膜層６上のゲート電極Ｇに対応する領域にはチャンネル保護層７が形成され、その上に、二層の層間絶縁膜８、９が形成されている。層間絶縁膜８、９にはコンタクトホールが開孔され、そこにＴＦＴ素子のソース電極Ｓあるいはドレイン電極Ｄに接続する配線１０、１１が形成されている。配線１０、１１及び層間絶縁膜９上には有機樹脂等からなる平坦化層１２が形成され、平坦化層１２上に配線１１に接続する二層の画素電極１３、１４が形成されている。このうち上層の画素電極１４はＡｇ、Ａｌ等の金属膜から形成された反射膜となっている。また、下層の画素電極１３はＩＴＯ等から形成された透明電極であり、透過エリアＴを制御する画素電極ともなっている。画素電極（透明電極）１３あるいは画素電極（反射膜）１４と対向電極（図示せず）との間には液晶１５が保持されている。
【０００６】
一方、ガラス基板２の下面には、アクリル樹脂等からなる散乱板２０が設けられ、散乱板２０の下面に光源（バックライト）２１と反射層２２が設けられている（直下方式）。あるいは、散乱板２０の側面に沿って光源（図示せず）が設けられる（サイドエッジ方式）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示した従来の液晶パネル１において透過型液晶表示は、バックライト２１を利用して透過エリアＴで行われるが、本来の透過型液晶表示装置の液晶パネルに比して反射エリアＲがある分だけ透過像の形成に寄与する開口比率が低く、このため透過像表示時に暗い画面しか得られない。
【０００８】
画面を明るくするためには、バックライト２１の輝度をあげればよいが、消費電力が大きくなるという問題が生じる。
【０００９】
本発明は以上のような問題点に対し、液晶表示装置で透過像を表示する場合に、バックライトからの光の利用効率を向上させ、少ない消費電力で明るい画面を形成できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、液晶パネル１に反射エリアＲと透過エリアＴとを有する液晶表示装置において、透過像の表示時に、バックライト２１から反射エリアＲに入射した光のうち、反射を繰り返すうちに透過エリアＴへ入射し、透過像の形成に利用されるものは極めて少なく、大部分は利用されることなく捨てられていること、これは、反射膜１４がＴＦＴ基板の最も液晶１５側にあるために、バックライト２１から反射エリアＲに入射した光が反射膜１４で反射されるまでには種々の層を通らなければならず、反射膜１４で反射された光がバックライト側へ戻るためにも種々の層を通らなければならないためであることを見出した。また、従来、大部分が捨てられていた、バックライト２１から反射エリアＲに入射した光を積極的に利用することにより、透過像を明るくできること、このためには反射エリアＲにおいて反射膜１４よりバックライト２１側、好ましくはガラス基板２面に反射層を形成することが有効であることを見出した。さらに、かかる反射層は、半透過型液晶表示装置の反射エリアＲだけでなく、透過型液晶表示装置の画素電極や配線層等の非透過エリアにおいて、画素電極や配線層の下層に形成した場合にも、画面を明るくするために有効であることを見出した。
【００１１】
即ち、本発明は、液晶パネルの画素内に透過エリアを有し、液晶パネルの下面にバックライトを有する液晶表示装置であって、バックライトと、バックライトの上面に形成された基板と、バックライトの下面に形成された反射層と、基板上面であって、液晶パネルの反射エリアにのみ形成された反射層と、反射エリアにのみ形成された反射層の上面に形成された配線層、画素電極及び反射膜とを有して構成されている液晶表示装置を提供する。
【００１２】
また、液晶パネルの画素内に透過エリアを有し、液晶パネルの下面にバックライトを有し、前記バックライトの上面に形成された基板と、前記バックライトの下面に形成された反射層と、前記基板上面であって、前記液晶パネルの反射エリアにのみ形成された反射層と、前記反射エリアにのみ形成された反射層の上面に形成された配線層、画素電極及び反射膜と、を有して構成されている液晶表示装置の製造方法であって、液晶パネルの反射エリアにおいて、バックライト上面に形成された基板上で、画素電極、配線層又は反射膜の形成に先立ち、前記基板上面に、前記反射エリアのみに形成される反射層を形成する液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
【００１４】
図１は、図２と同様に、画素内に反射エリアＲと透過エリアＴを有する半透過型液晶表示装置の一例である液晶パネル１Ａであって、反射エリアＲにおいて反射膜１４よりもバックライト２１側、より具体的にはガラス基板２の面上に反射層３０を設けた態様の断面図である。
【００１５】
この液晶パネル１Ａにおいて、反射層３０は、アルミニウム等の金属膜から形成することができ、その厚さは０．０１〜１μｍとすることができる。反射層３０の形成領域は、理想的には反射エリアＲの全領域、即ち、透過エリアＴ以外の全領域に形成することが好ましい。これにより透過像の表示において画面を明るくできると共に、迷光を遮断することができるので、画面のコントラストをあげることができる。なお、反射層３０の電位は、所定の電源電位に設定してもよく、フロートにしてもよいが、アース電位にすることが好ましい。
【００１６】
反射層３０上には、従来ガラス基板２上に直接形成されていたゲート電極Ｇや補助容量電極Ｃｓ間の短絡を防止するためにＳｉＯ₂等からなる絶縁層３１が厚さ０．１〜１μｍ形成されている。
【００１７】
図示したように、この液晶パネル１Ａの構成は、ガラス基板２上に直接反射層３０が形成され、その上に絶縁層３１を介してＴＦＴ素子３や補助容量電極Ｃｓが形成されている以外、図２の従来の液晶パネル１と同様である。透過エリアＴにおいて、反射層３０や絶縁層３１が形成されていない点でも従来の液晶パネル１と同様である。したがって、この液晶パネル１Ａは、ガラス基板２上にゲート電極Ｇや補助容量電極Ｃｓを形成する前に、反射層３０及び絶縁層３１を形成する以外従来の液晶パネルと同様に製造することができる。
【００１８】
液晶パネル１Ａにおいて、バックライト２１からの光を利用して透過像を表示する場合、バックライト２１から反射エリアＲに入射した光は、直ちに反射層３０で反射され、さらにバックライト２１の反射層２２と反射層３０の間で繰り返し反射されるうちに透過エリアＴに入射し、透過像の表示に寄与する。このように、この液晶パネル１Ａによれば、従来の液晶パネル１では利用されていなかった、バックライト２１から反射エリアＲに入射した光を有効利用するので、著しく画面を明るくすることができる。
【００１９】
本発明は、図１に示した態様の他に種々の態様をとることができる。例えば、反射層３０の形成位置は、少なくとも反射膜１４よりもバックライト２１側に形成する限り、図２の従来の液晶パネルに比して、バックライト２１から反射エリアＲに入射した光を効率よく利用することができるので、図１に示したように、ゲート電極Ｇや補助容量電極Ｃｓの下層に反射層３０を設けるのではなく、ＴＦＴ素子３の動作に支障のない限り、ゲート電極Ｇや補助容量電極Ｃｓと同一面上に形成してもよく、また、ＴＦＴ素子３を形成する任意の層間に形成してもよい。
【００２０】
また、画素内に反射エリアと透過エリアを有する半透過型液晶表示装置に限らず、通常の透過型液晶表示装置、即ち、画素が透過エリアから形成され、格別反射エリアは設けられていないが、画素電極、配線層等の形成部位が遮光領域となって、結果的に非透過エリアになっている液晶表示装置にも適用することができる。非透過エリア（遮光領域）において、画素電極や配線層等よりバックライト側に反射層を形成することにより、上述の半透過型液晶表示装置と同様に画面を明るくする効果を得ることができる。
【００２１】
この場合の液晶表示装置の製造方法は、非透過エリアにおいて、バックライト側の基板上で、画素電極、配線層等の形成に先立ち、反射層を形成する限り、従来の液晶パネルと同様に製造することができる。
【００２２】
また、バックライトの構成としては、図１に示したような直下方式に限らず、サイドエッジ方式としてもよい。反射層３０で反射された光をバックライト２１の反射層２２で反射させ、反射光を効率よく透過エリアＴに入射させるためには、バックライト２１の全面に反射層２２が形成されている直下方式が好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶表示装置で透過像を表示する場合、特に、画素内に反射エリアと透過エリアを有する半透過型液晶表示装置で透過像を表示する場合に、バックライトからの光の利用効率を向上させ、少ない消費電力で画面を明るくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半透過型液晶パネルのＴＦＴ基板部分の断面図である。
【図２】従来の半透過型液晶パネルのＴＦＴ基板部分の断面図である。
【符号の説明】
１Ａ…本発明の液晶パネル、２…ガラス基板、３…ＴＦＴ素子、４…ゲート絶縁膜、５…ゲート絶縁膜、６…半導体薄膜層、７…チャンネル保護層、８…層間絶縁膜、９…層間絶縁膜、１０…配線、１１…配線、１２…平坦化層、１３…画素電極（透明電極）、１４…画素電極（反射膜）、１５…液晶、２０…散乱板、２１…光源（バックライト）、２２…反射層、３０…反射層、３１…絶縁層、Ｇ…ゲート電極、Ｃｓ…補助容量電極、Ｄ…ドレイン電極、Ｓ…ソース電極、Ｒ…反射エリア、Ｔ…透過エリア、

Claims

液晶パネルの画素内に反射エリアと透過エリアを有し、液晶パネルの下面にバックライトを有する液晶表示装置であって、
バックライトと、
前記バックライトの上面に形成された基板と、
前記バックライトの下面に形成された反射層と、
前記基板上面であって、前記液晶パネルの反射エリアにのみ形成された反射層と、
前記反射エリアにのみ形成された反射層の上面に形成された配線層、画素電極及び反射膜と、
を有して構成されている液晶表示装置。
液晶パネルの画素内に反射エリアと透過エリアを有し、液晶パネルの下面にバックライトを有し、前記バックライトの上面に形成された基板と、前記バックライトの下面に形成された反射層と、前記基板上面であって、前記液晶パネルの反射エリアにのみ形成された反射層と、前記反射エリアにのみ形成された反射層の上面に形成された配線層、画素電極及び反射膜と、を有して構成されている液晶表示装置の製造方法であって、
液晶パネルの反射エリアにおいて、バックライト上面に形成された基板上で、画素電極、配線層又は反射膜の形成に先立ち、前記基板上面に、前記反射エリアのみに形成される反射層を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。