以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。尚、以下に実施形態を説明するにあたっては、電気光学装置の例として液晶装置及びその液晶装置を用いた電子機器について説明する。具体的には、まず反射半透過型のパッシブマトリックス方式、同じく反射半透過型の能動素子としてTFD(二端子型スイッチング素子)を用いたアクティブマトリックス方式及び能動素子としてTFT(三端子型スイッチング素子)を用いたアクティブマトリックス方式の液晶装置、またそれらの液晶装置を用いた電子機器を例をあげて夫々説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明を反射半透過型のパッシブマトリックス方式の液晶装置に適用した第1の実施形態について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る液晶装置を構成する液晶パネルのカラーフィルタ基板の概略平面図、図2は図1のA−A´線の断面図及び図3は液晶パネルの概略斜視図である。なお、図1及び以下に示す各図においては、各層や各部材の大きさや構成はその説明の必要に応じて異ならせてある。例えば、図3ではオーバコート層や配向膜は省略してある。
液晶装置1は、いわゆる反射半透過型の構造を有する液晶パネル2と、必要に応じ(図示しない)バックライトやフロントライト等の照明装置及びケース体等により構成される。
(液晶パネルの構成)
液晶パネル2は、図2及び図3に示すように電気光学材料である液晶と、その液晶を狭持する一対の基板であるカラーフィルタ基板3及び対向基板4とを有する。カラーフィルタ基板3は、ガラス板又は合成樹脂板等から形成された透明な第1基板5を基体とする。また、対向基板4はカラーフィルタ基板3に対向し、ガラス板又は合成樹脂板等から形成された透明な第2基板6を基体とする。更にカラーフィルタ基板3及び対向基板4がシール材(図示せず)を介して貼り合わせられ、その間に液晶、例えばTN(Twisted Nematic)型が封入された液晶層7等が、形成されている。
また、第1基板5の外面には位相差板8及び偏光板9が配置され、第2基板6の外面には位相差板10及び偏光板11が配置されている。
カラーフィルタ基板3は、図1及び図2に示すように第1基板5の液晶層7側の表面には下地層12が形成され、その下地層12の表面には後述する反射層が形成されていない透過領域Kと光を反射する反射領域Lである反射層13及び光を遮蔽する光遮蔽層14が形成されている。また、その反射層13の表面の一部及び透過領域Kには着色層15が形成されており、その反射層13の表面の残りは着色層15が形成されていない無着色領域Mとして形成されている。すなわち、反射領域Lの表面には、反射する光が着色されない無着色領域M及び反射する光が着色される着色領域が形成されることとなる。
更にその着色層15及び光遮蔽層14の表面と無着色領域Mにこれらを保護するオーバコート層16が、またオーバコート層16の上にはITO(インジウムスズ酸化物)等の透明導電体からなる透明電極17が形成されており、更にその上にポリイミド樹脂等からなる配向膜18が形成されている。
また、対向基板4には、図1、図2及び図3に示すように第2基板6の液晶層7側の表面に、透明電極19が第1基板側の透明電極17と直交する方向に(図1のY方向)延びる帯状に形成され、更にその液晶層7側には配向膜20が形成されている。
透明電極17は、相互に並列してストライプ状に構成されており、透明電極19はこれと直交する方向に、相互に並列してストライプ状に構成されている。
ここで、所定の第1基板側の透明電極17と第2基板側の透明電極19とで特定される領域が画素21となる。
カラーフィルタ基板3の下地層12は樹脂材料からなり、滑らかな凹凸が形成されている。これによって、透過光を散乱させることができ、表示された画面の像が見難くなるという問題を解消できる。
また、反射領域Lである反射層13は例えばアルミニウムや銀等の単体金属膜であって、下地層12表面の凹凸により反射層13の表面にも細かい凹凸が形成されている。これによって、反射層13によって反射された反射光も散乱させることができ、表示された画面の像が見難くなるという問題が解消できる。
更に透過領域Kは、例えば図2に示すように反射層13が形成されずに下地層12の上に直接着色層15が形成されている。また、透過領域Kは、図1及び図2に示すように画素21の長手方向(図1のY方向)にその領域の長手方向がほぼ一致するように、例えば四角形の反射層13の開口部22(図1中の点線で囲まれた領域)に充填された着色層15により形成されている。また、該透過領域Kは該透過領域K同士が画素内の対角線上に位置するように、画素21の左隅上方と右隅下方の2箇所に形成されている。
これによって、図2に示すようにバックライト等のカラーフィルタ基板3から入射した光が液晶層7へ透過できることとなると共に、透過領域Kが画素内でバランスよく配置でき、表示が粗くなることを防ぐことができる。
なお、透過領域Kは図1に示すような画素21内に2箇所形成する場合に限られるものでなく、3個以上でその長手方向が画素21の長手方向と略一致するスリット状に形成したものであっても良い。この場合に透過領域K同士が、例えば画素21の長手方向(図1のY方向)と斜め方向に配置される。これによって、より画素内の配置を片寄らせることなく均等にできる。
また、着色層15は第1基板5を通過したバックライト等による光を透過する透過領域Kと、この透過領域Kの周りの反射領域L上で反射光を着色する着色領域とを形成する原色系フィルタであって、例えばR(赤)15R、G(緑)15G、B(青)15Bの3色のいずれかで構成されている。その着色層15は例えば、顔料又は染料等の着色剤を含む感光性樹脂からなる着色レジストを塗布し、フォトリソグラフィ法によって形成されている。
無着色領域Mは、画素21内に図1、図2及び図3に示す四角形の領域(図1中の実線で囲まれた領域)となるように、反射領域L(反射層13)上の着色層15の開口部23に充填される例えばオーバコート層16により形成されている。これにより、無着色領域Mは反射層13の例えば単体金属膜により外部光がそのまま着色されず反射されるので、反射半透過型の液晶装置1の反射率を向上させ、表示を明るくすることができる。
更に該無着色領域Mは、例えば図1及び図3に示すように該無着色領域M同士が画素内の対角線上に位置するように画素21の右隅上方と左隅下方の2箇所に形成されている。
また、該無着色領域Mは、例えば図1及び図3に示すように15R、15G、15Bの3色の夫々の着色領域を有する画素のうち、15Gの着色領域を有する画素の該無着色領域Mの方が15R若しくは15Bの着色領域を有する画素の該無着色領域Mよりもその面積が大きく形成されている。これによって、表示全体の明るさを確保できる。
なお、無着色領域Mは図1及び図3に示す例のように画素21内に2箇所形成する場合に限られるものでなく、3個以上であってもよい。この場合、無着色領域M同士が、例えば画素21の長手方向(図2のY方向)と斜め方向に配置される。これによって、より画素内の配置を偏らせることなく均等にできる。
更に、着色層15の配列パターンとして、図1ではストライプ配列(15R、15G及び15B)を採用しているが、このストライプ配列の他に、斜めモザイク配列又はデジタル配列等の種々のパターン形状を採用することができる。
光遮蔽層14は、各画素21間の境界領域の遮光を行うためのもので、その境界領域に、第1基板5の透明電極17の長手方向(図1のX方向)及びこれに直交する方向(図1のY方向)に延びる帯状に形成されている。
また、光遮蔽層14は例えば着色層15Bを一番下層に配置し、その上に着色層15R、着色層15Gの順、或は着色層15G、着色層15Rの順で重ねて形成してもよいし、下地層12の上に例えばクロム膜を形成し、その上に隣り合う2色の着色層15を重ねて形成してもよい。
(液晶装置の製造方法)
次に、本実施形態に係る液晶装置の製造方法について簡単に説明する。
まず、第1基板5上に均一に樹脂材料をスピンコートにより塗布などして下地層12が第1基板5上に形成される。
次に、下地層12上に蒸着法やスパッタリング法等によってアルミニウム等を薄膜状に成膜し、これをフォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることによって、例えば図1のように各画素21の左上方及び右下方に四角形の反射層13が形成されていない開口部22を設けると共に、それ以外の領域に反射層13による反射領域Lを形成する。
また、形成された反射層13の反射領域L及び開口部22などの上に各色の着色層をスピンコートによりを塗布し、更にその上にレジストを塗布して、その後所定のパターンが形成されているフォトマスクの上から露光してレジストを現像処理する。その後、エッチングして例えば図1に示すように反射領域L上に、各画素21の右上方及び左下方に四角形の着色層15が形成されていない開口部23を設けると共に、それ以外の領域に青色系例えば青色の着色層15B、緑色系例えば緑色の着色層15G及び赤色系例えば赤色の着色層15Rを順次形成していく。
これによって、開口部22に着色層15が充填され透過領域Kが形成されると共に、各画素21には青色の着色層15B、緑色の着色層15G及び赤色の着色層15Gが夫々単独で形成される。
更に上述の着色層15及び光遮蔽層14の表面と開口部23にオーバコート層16を形成する。これにより、開口部23にオーバコート層16が充填され無着色領域Mが形成されることとなる。その上に透明電極17の材料であるITO等をスパッタリング法により被着し、フォトリソグラフィ法によってパターニングして図1のようにX方向に所定の幅を持ってストライプ状に形成する。
また、その上に配向膜18を形成し、ラビング処理を施してカラーフィルタ基板3の製造が終了する。
次に、第2基板6上に透明電極19の材料であるITO等をスパッタリング法により被着し、フォトリソグラフィ法によってパターニングして図1のようにY方向にストライプ状に、透明電極19を形成する。更にその上に配向膜20を形成し、ラビング処理を施して対向基板4を製造する。
また、対向基板4上にギャップ材(図示せず)をドライ散布等により散布し、シール材を介して上述のカラーフィルタ基板3と対向基板4とを貼り合わせる。その後、シール材の開口部から液晶を注入し、シール材の開口部を紫外線硬化性樹脂等の封止材によって封止する。更に、位相差板8,10及び偏光板9,11を第1基板5及び第2基板6の各外面上に貼着等の方法により取り付ける。
最後に必要な配線や照明装置及びケース体等を取り付けて、液晶装置1が完成する。
(液晶装置の動作)
まず、外光が対向基板4側から入射し反射層13で反射され偏光板11から射出する反射型表示の場合について簡単に説明する。
第1基板5に形成された所定の透明電極17及び第2基板6に形成された所定の透明電極19に図示しない駆動用ドライバから信号が供給されると、透明電極17と透明電極19とが交差する特定の画素21において保持されている液晶のみが駆動される。
従って、例えば対向基板側から入射した外光は画素21ごとに光変調され、一部は図2に示す光路Bのように着色層15Rに入射し反射層13で反射し、再び着色層15Rに入射し液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は2回通過する着色層15Rにより着色層15Rの色に着色される。
一方、残りは図2に示す光路Cのように反射領域L上に形成された無着色領域Mに入射し反射層13により反射され、そのまま再び液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は、着色層15Rが形成されていない無着色領域Mを通過するだけで着色層15による吸収を受けないので、外光である白色光のままとなる。
これにより、反射型表示の場合には着色層15により着色されて反射層13により反射された着色光と無着色領域Mを通過して無着色のまま反射層13により反射された例えば白色光とが射出し、全体として色純度のよく明るいカラー画像を表示できることとなる。
次に、バックライトなどの照明装置からの光がカラーフィルタ基板3側から入射し偏光板11から射出する透過型表示の場合について簡単に説明する。
まず、反射型表示と同様、透明電極17と透明電極19とが交差する特定の画素21において保持されている液晶のみが駆動される。
そして、第1基板5に入射した光は図2に示す光路Dのように透過領域Kに入射し、そのまま反射されずに着色層15Rに入射する。ここで、着色層15Rの色に着色され、液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は、1回通過する着色層15Rにより明るさを保ちながら着色層15Rの色に着色される。
このように本実施形態によれば、液晶装置1は第1基板5上に配置され、画素内に少なくとも1つの透過領域Kと反射領域Lとを有し、該反射領域上に形成された着色領域と、反射領域L上に該画素上での位置を片寄らせないように形成された少なくとも1つの無着色領域Mとを具備することとしたので、反射型表示時に反射領域Lで反射される光の一部が無着色領域Mを通過し、着色層15で着色されない白色光として表示画面に現れ、全体的に反射率を向上させることができる。これにより、表示の際の明るさを十分確保できることとなる。
また、第1基板5上での透過領域Kと無着色領域Mとの位置が、例えば赤、緑及び青の三色夫々ごとで形成される1つの画素21で片寄らないように形成されているので、反射光と透過光とで表示にずれが生じたり、その表示が粗くなったりすることを防ぐことができる。
更に着色領域及び無着色領域Mと反射領域及び透過領域Kとが両方とも第1基板5上に配置されているので、例えば対向する一対の基板の一方に反射領域及び透過領域Kを配置し、他方に着色領域及び無着色領域Mを配置する場合に比べ、透過領域Kと無着色領域Mとの平面方向の間隔を製造上ぎりぎりまで小さくでき、比較的自由に透過領域Kと無着色領域Mとを配置できる。
また、透過領域Kは第1基板5上に形成される複数の画素21の長手方向に該透過領域Kの長手方向が略一致するスリット状に形成されているので、画素21内での透過領域Kを複数しかも、夫々を該画素21内で片寄らないように配置可能となる。
更に透過領域Kと無着色領域Mとは、画素21ごとに、該透過領域同士及び無着色領域同士が夫々画素21の長手方向に対し斜め方向に位置するように形成されているので、例えば画素21内で真ん中に透過領域Kが配置されると共に、その上下に無着色領域Mが配置され、1つの画素21が表示画面上あたかも2つの画素21により構成されるかのように見えることを防ぐことができる。
また、透過領域Kと無着色領域Mとは第1基板5上に形成される複数の画素21ごとに、該透過領域同士及び無着色領域同士が夫々画素21内の対角線上に位置するように形成されているので、例えば画素21内で透過領域Kと無着色領域Mとをよりバランスよく片寄らずに配置でき、透過光と反射光との表示ずれやその表示が粗くなるのを防ぐことができる。また、無着色領域Mが画素21内に均等(片寄らず)に配置できるので、反射時についても白色の反射光が分散され、表示画像が滑らかに見え見栄えが向上する。
(第2の実施形態)
次に、本発明を反射半透過型のスイッチング素子として二端子型スイッチング素子であるTFD(Thin Film Diode)を用いた液晶装置に適用した第2の実施形態について説明する。なお、第2の実施形態は第1の実施形態のパッシブマトリックス方式に対しTFD(二端子型スイッチング素子)を用いたアクティブマトリックス方式である点を除けば第1の実施形態と同様であるので、異なる点を中心に説明する。また、第1の実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第1の実施形態と同一の符号を付しその説明を省略する。
ここで、図4は本発明の第2の実施形態に係る液晶装置を構成する液晶パネルの対向基板の概略平面図、図5は図4の液晶パネルの概略断面図(図4におけるE−E´線及びF−F´の断面図が図5に相当する。)及び図6は本実施形態に係る液晶パネルの概略斜視図である。
(液晶パネルの構成)
まず、第1基板5の液晶層7側の表面には、図5及び図6に示すように第1の実施形態と同様に下地層12が形成され、その下地層12の表面には反射層13が形成されていない透過領域Kと光を反射する反射領域Lである反射層13及び光を遮蔽する光遮蔽層14が形成されている。また、その反射層13の表面の一部及び透過領域Kには着色層15(例えば15R)が形成されており、その反射層13の表面の残りは着色層15が形成されていない無着色領域Mとして形成されている。すなわち、反射領域Lの表面には、反射する光が着色されない無着色領域M及び反射する光が着色される着色領域が形成されることとなる。
更にその着色層15及び光遮蔽層14の表面と無着色領域Mにこれらを保護するオーバコート層16が、またオーバコート層16の上にはITO(インジウムスズ酸化物)等の透明導電体からなる走査線31が形成されており、更にその上にポリイミド樹脂等からなる配向膜18が形成されている。
また、第2基板6の液晶層7側の表面にはマトリクス状に配列する複数の画素電極32と、各画素電極32の境界領域において上述した走査線31と交差する方向(図4のY方向)に帯状に延びる複数のデータ線33と、該画素電極32及びデータ線33に接続されたTFD34が配置され、その液晶層7側には配向膜20が形成されている。
ここで、走査線31は所定の方向(図4のX方向)に延びる帯状に形成され、複数の走査線31が相互に並列してストライプ状に構成されており、該走査線31と画素電極32とによって特定される領域が画素21となる。
更に光遮蔽層14は、各画素21間の境界領域の遮光を行うためのもので、その境界領域に、第2基板6のデータ線33の長手方向(図4のY方向)及びこれに直交する方向(図4のX方向)に延びる帯状に形成されている。
次に、画素電極32は、例えばITO(インジウムスズ酸化物)等の透明導電体により形成されており、当該画素電極32に隣り合うデータ線33とは、TFD34を介して接続されている。
TFD34は、例えば図5に示すように第2基板6の表面に成膜された下地層35の上に形成されている。
また、TFD34は第1金属層36と、該第1金属層36の表面に形成された絶縁膜37と、該絶縁膜37の上に形成された第2金属層38とによって構成されている。
ここで、第1金属層36は例えば、厚さが100〜500nm程度のTa単体膜、Ta合金膜等によって形成されており、データ線33に接続されている。
また、絶縁膜37は例えば厚さが10〜35nm程度の酸化タンタル等によって形成されている。
更に、第2金属層38は例えば、クロム(Cr)等といった金属膜によって50〜300nm程度の厚さに形成されており、画素電極32に接続されている。
(液晶装置の製造方法)
次に、本実施形態に係る液晶装置の製造方法について簡単に説明する。なお、製造方法についても液晶パネルの構成と同様に第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
まず、第1の実施形態と同様に第1基板5上に下地層12を形成し、その上に透過領域K及び反射領域L(反射層13)と光遮蔽層14とを形成する。また、その反射領域Lの上に着色層15が形成されない無着色領域Mと着色層15が形成される着色領域とを形成すると共に、透過領域Kにも着色層15を形成する。その後、着色層15及び光遮蔽層14上と無着色領域Mにオーバコート層16を形成し、その上に走査線31の材料であるITO等をスパッタリング法により被着し、フォトリソグラフィ法によってパターニングして図4のようにX方向に所定の幅をもって走査線31をストライプ状に形成する。
更にその上に配向膜18を形成し、ラビング処理を施して第1基板5側の製造が終了する。
次に、第2基板6上にTFD34、データ線33及び画素電極32を形成する。
ここで、TFD34は第2基板6上にTa酸化物等を一様な厚さに成膜し下地層35を形成し、その上にTa等をスパッタリングによって一様な厚さで成膜して、フォトリソグラフィ法によりデータ線33と第1金属層36とを同時に形成する。このとき、データ線33と第1金属層36とはブリッジでつながっている。
また、上述の第1金属層36に絶縁膜である酸化タンタル等を一様な厚さで成膜し絶縁膜37を形成して、更にその上にCrをスパッタリング等により一様な厚さで成膜し、フォトリソグラフィ法を利用して第2金属層38を形成する。
更に画素電極32の形成予定領域の下地層35を除去した後、ITOをスパッタリング等によって一様な厚さで成膜し、更にフォトリソグラフィ法等によって1画素の大きさに相当する所定形状の画素電極32を一部が第2金属層38と重なるように形成する。これら一連の処理により、TFD34及び画素電極32が形成される。また、その上に配向膜20を形成し、ラビング処理を施して第2基板6側の製造が終了する。
次に、第2基板6側の配向膜20上にギャップ材(図示せず)をドライ散布等により散布し、シール材を介して上述の第1基板5側と第2基板6側とを貼り合わせる。その後、シール材の開口部から液晶を注入し、シール材の開口部を紫外線硬化性樹脂等の封止材によって封止する。更に、位相差板8,10及び偏光板9,11を第1基板5及び第2基板6の各外面上に貼着等の方法により取り付ける。
最後に必要な配線や照明装置及びケース体等を取り付けて、液晶装置1が完成する。
(液晶装置の動作)
次に、本実施形態に係る液晶装置1の動作について簡単に説明する。
まず、外光が対向基板4側から入射し反射層13で反射され偏光板11から射出する反射型表示の場合について簡単に説明する。
第2基板6に形成されているデータ線33の夫々にデータ信号を供給する一方、第1基板5側に形成されている走査線31に走査信号を供給すると、画素電極32と走査線31とが対向する部分において保持されている液晶のみを駆動される。
従って、例えば第2基板6及び画素電極32を通過して液晶層7に入射した外光は、該液晶層7によって画素21毎に光変調され、一部は図5に示す光路Bのように着色層15Rに入射し反射層13で反射し、再び着色層15Rに入射し液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は2回通過する着色層15Rにより着色層15Rの色に着色される。
一方、残りは図5に示す光路Cのように着色層15Rに形成された無着色領域Mに入射し反射層13により反射され、そのまま再び液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は、着色層15Rが形成されていない無着色領域Mを通過するだけで着色層15による吸収を受けないので、外光である例えば白色光のままとなる。
これにより、反射型表示の場合には着色層15により着色されて反射層13により反射された着色光と無着色領域Mを通過して無着色のまま反射層13により反射された例えば白色光とが射出し、全体として色純度のよく明るいカラー画像を表示できることとなる。
次に、バックライトなどの照明装置からの光がカラーフィルタ基板3側から入射し偏光板11から射出する透過型表示の場合について簡単に説明する。
まず、反射型表示と同様、画素電極32と走査線31とが対向する特定の画素21において保持されている液晶のみが駆動される。
そして、第1基板5に入射した光は図5に示す光路Dのように透過領域Kに入射し、そのまま反射されずに透過し着色層15Rに入射する。ここで、着色層15Rの色に着色され、液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は、1回通過する着色層15Rにより明るさを保ちながら着色層15Rの色に着色される。
このように本実施形態によれば、液晶装置1は第1基板5上に配置され、画素内に少なくとも1つの透過領域Kと反射領域Lとを有し、該反射領域上に形成された着色領域と、反射領域L上に該画素上での位置を片寄らせないように形成された少なくとも1つの無着色領域Mとを具備することとしたので、反射型表示時に反射領域Lで反射される光の一部が無着色領域Mを通過し、着色層15で着色されない白色光として表示画面に現れ、全体的に反射率を向上させることができる。これにより、表示の際の明るさを十分確保できることとなる。
また、第1基板5上での透過領域Kと無着色領域Mとの位置が、例えば赤、緑及び青の三色夫々ごとで形成される1つの画素21で片寄らないように形成されているので、反射光と透過光とで表示にずれが生じたり、その表示が粗くなったりすることを防ぐことができる。
更に、本実施形態ではTFD型のアクティブマトリックス方式であるため画面が明るくて見やすく、消費電力及び製造コストを低く抑えられる。
(第3の実施形態)
次に、本発明を反射半透過型のスイッチング素子として三端子型スイッチング素子であるTFT(Tin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を用いた液晶装置に適用した第3の実施形態について説明する。なお、第3の実施形態は第1の実施形態のパッシブマトリックス方式に対しTFT(三端子型スイッチング素子)を用いたアクティブマトリックス方式である点を除けば第1の実施形態と同様であるので、異なる点を中心に説明する。また、第1の実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第1の実施形態と同一の符号を付しその説明を省略する。
ここで、図7は本発明の第3の実施形態に係る液晶装置を構成する液晶パネルの対向基板の概略平面図、図8は図7の液晶パネルの概略断面図(図7におけるG−G′線及びH−H′線の断面図が図8に相当する。)及び図9は本実施形態に係る液晶パネルの概略斜視図である。
(液晶パネルの構成)
まず、第1基板5の液晶層7側の表面には、図8及び図9に示すように第1の実施形態と同様に下地層12が形成され、その下地層12の表面には反射層13が形成されていない透過領域Kと光を反射する反射領域Lである反射層13及び光を遮蔽する光遮蔽層14が形成されている。また、その反射層13の表面の一部及び透過領域Kには着色層15(例えば15R)が形成されており、その反射層13の表面の残りは着色層15が形成されていない無着色領域Mとして形成されている。すなわち、反射領域Lの表面には、反射する光が着色されない無着色領域M及び反射する光が着色される着色領域が形成されることとなる。
更にその着色層15及び光遮蔽層14の表面と無着色領域Mにこれらを保護するオーバコート層16が、またオーバコート層16の上にはITO(インジウムスズ酸化物)等の透明導電体からなる共通電極51が形成されており、更にその上にポリイミド樹脂等からなる配向膜18が形成されている。
次に、第2基板6の液晶層7側の表面には、マトリクス状に配列する複数の画素電極52と、各画素電極52の境界領域においてゲート配線53及びソース配線54とが直交するように配置され(ゲート配線53が図7のY方向、ソース配線54がX方向)、その配線の交差部分付近にはTFT55が設けられ、更にその上には配向膜20が形成されている。
ここで、共通電極51はオーバコート層16の表面全域に形成された面電極であり、ゲート配線53とソース配線54とによって囲まれる領域が、画素21となる。
更に光遮蔽層14は、各画素21間の境界領域の遮光を行うためのもので、その境界領域に第2基板6のゲート配線53の長手方向(図7のY方向)及びこれに直交する方向(図7のX方向)に延びる帯状に形成されている。
次に、TFT55は、第2基板6上に形成されたゲート電極56と、このゲート電極56の上で第2基板6の全域に形成されたゲート絶縁膜57と、このゲート絶縁膜57を挟んでこのゲート電極56の上方位置に形成された半導体層58と、その半導体層58の一方側にコンタクト電極59を介して形成されたソース電極60と、更に半導体層58の他方の側にコンタクト電極59を介して形成されたドレイン電極61とを有する。
ここで、ゲート電極56はゲート配線53に接続され、ソース電極60はソース配線54に接続されている。ゲート配線53は第2基板6の平面方向に伸びていて縦方向(図7のY方向)へ等間隔で平行に複数本形成されている。
また、ソース配線54はゲート絶縁膜57を挟んでゲート配線53と交差するように第2基板6の平面方向に伸びていて横方向(図7のX方向)へ等間隔で平行に複数本形成されている。
画素電極52は、互いに交差するゲート配線53とソース配線54とによって区画される方形領域のうち、TFT55に対応する部分を除いた領域を覆うように構成され、例えばITO(インジウムスズ酸化物)等の透明導電体により形成されている。
更に、ゲート配線53とゲート電極56とは例えば、クロム、タンタル等によって形成され、ゲート絶縁膜57は例えば窒化シリコン(SiNX)、酸化シリコン(SiOX)等によって形成される。又、ソース電極60及びそれと一体的なソース配線54並びにドレイン電極61は、例えばチタン、モリブデン、アルミニウム等によって成形されている。
(液晶装置の製造方法)
次に、本実施形態に係る液晶装置の製造方法について簡単に説明する。なお、製造方法についても液晶パネルの構成と同様に第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
まず、第1の実施形態と同様に第1基板5上に下地層12を形成し、その上に透過領域K及び反射領域L(反射層13)と光遮蔽層14とを形成する。また、その反射領域Lの上に着色層15が形成されない無着色領域Mと着色層15が形成される着色領域とを形成すると共に、透過領域Kにも着色層15を形成する。その後、着色層15及び光遮蔽層14上と無着色領域Mにオーバコート層16を形成し、その上に共通電極51の材料であるITO等をスパッタリング法により被着し、フォトリソグラフィ法によってパターニングしてオーバコート層16の上面に共通電極51を形成する。
更にその上に配向膜18を形成し、ラビング処理を施して第1基板5側の製造が終了する。
次に、第2基板6上にTFT55、ゲート配線53、ソース配線54及び画素電極52等を形成する。
ここで、TFT55は第2基板6上に例えば、スパッタリングによってクロム、タンタル等を一様な厚さで成膜して、フォトリソグラフィ法によりパターニングしてゲート配線53及びそれと一体的なゲート電極56を形成し、更に例えばプラズマCVD(Chemical vapor Deposition)法によって窒化シリコンからなるゲート絶縁膜57を形成する。
また、例えば半導体層58となるa−Si層とコンタクト電極59となるn+型a−Si層とをこの順で連続的に形成し、更に形成されたn+型a−Si層及びa−Si層のパターニングを行って半導体層58及びコンタクト電極59とを形成すると共に、ゲート絶縁膜57上の画素電極52となる部分にITO等をスパッタリング法により被着し、フォトリソグラフィ法によってパターニングして画素電極52を形成する。
また、第2基板6の表面の全域に例えばチタン、モリブデン、アルミニウム等をスパッタリングによって形成し、パターニングを行ってソース電極60、ドレイン電極61及びソース配線54を形成する。これら一連の処理により、TFT55及び画素電極52が形成される。更にその上に配向膜20を形成し、ラビング処理を施して第2基板6側の製造が終了する。
次に、第2基板6側の配向膜20上にギャップ材(図示せず)をドライ散布等により散布し、シール材を介して上述の第1基板5側と第2基板6側とを貼り合わせる。その後、シール材の開口部から液晶を注入し、シール材の開口部を紫外線硬化性樹脂等の封止材によって封止する。更に、位相差板8,10及び偏光板9,11を第1基板5及び第2基板6の各外面上に貼着等の方法により取り付ける。
最後に必要な配線や照明装置及びケース体等を取り付けて、液晶装置1が完成する。
(液晶装置の動作)
次に、本実施形態に係る液晶装置1の動作について簡単に説明する。
まず、外光が対向基板4側から入射し反射層13で反射され偏光板11から射出する反射型表示の場合について簡単に説明する。
第1基板5に形成されている共通電極51に信号を提供する一方、第2基板6に形成されているゲート配線53とソース配線54に信号を提供すると、画素21毎に画素電極52が選択され、この選択された画素電極52と共通電極51との間に保持される液晶のみが、電圧が印加されることによって液晶の配向が制御され、反射光が変調される。
従って、例えば第2基板6及び画素電極52を通過して液晶層7に入射した外光は、該液晶層7によって画素21毎に光変調され、一部は図8に示す光路Bのように着色層15Rに入射し反射層13で反射し、再び着色層15Rに入射し液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は2回通過する着色層15Rにより着色層15Rの色に着色される。
一方、残りは図8に示す光路Cのように着色層15Rに形成された無着色領域Mに入射し反射層13により反射され、そのまま再び液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は、着色層15Rが形成されていない無着色領域Mを通過するだけで着色層15による吸収を受けないので、外光である例えば白色光のままとなる。
これにより、反射型表示の場合には着色層15により着色されて反射層13により反射された着色光と無着色領域Mを通過して無着色のまま反射層13により反射された例えば白色光とが射出し、全体として色純度のよく明るいカラー画像を表示できることとなる。
次に、バックライトなどの照明装置からの光がカラーフィルタ基板3側から入射し偏光板11から射出する透過型表示の場合について簡単に説明する。
まず、反射型表示と同様、選択された画素電極52と共通電極51との間に保持される液晶のみが、電圧が印加されることによって液晶の配向が制御され、透過光が変調される。
そして、第1基板5に入射した光は図8に示す光路Dのように透過領域Kに入射し、そのまま反射されずに透過し着色層15Rに入射する。ここで、着色層15Rの色に着色され、液晶層7を透過し偏光板11から射出する。この場合の射出光は、1回通過する着色層15Rにより明るさを保ちながら着色層15Rの色に着色される。
このように本実施形態によれば、液晶装置1は第1基板5上に配置され、画素内に少なくとも1つの透過領域Kと反射領域Lとを有し、該反射領域上に形成された着色領域と、反射領域L上に該画素上での位置を片寄らせないように形成された少なくとも1つの無着色領域Mとを具備することとしたので、反射型表示時に反射領域Lで反射される光の一部が無着色領域Mを通過し、着色層15で着色されない白色光として表示画面に現れ、全体的に反射率を向上させることができる。これにより、表示の際の明るさを十分確保できることとなる。
また、第1基板5上での透過領域Kと無着色領域Mとの位置が、例えば赤、緑及び青の三色夫々ごとで形成される1つの画素21で片寄らないように形成されているので、反射光と透過光とで表示にずれが生じたり、その表示が粗くなったりすることを防ぐことができる。
更に、本実施形態ではTFT型のアクティブマトリックス方式であるため画面が明るくて見やすく、コントラストを更に強くできる。
(電子機器)
次に、上述した液晶装置1を備えた本発明の第4実施形態に係る電子機器について説明する。尚、第1の実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第1の実施形態と同一の符号を付しその説明を省略する。
図10は本発明の第4の実施形態に係る電子機器の表示制御系の全体構成を示す概略構成図である。
電子機器200は、表示制御系として例えば図10に示すように液晶パネル2及び表示制御回路290などを備え、その表示制御回路290は表示情報出力源291、表示情報処理回路292、電源回路293及びタイミングジェネレータ294などを有する。
また、液晶パネル2には表示領域Aを駆動する駆動回路261を有する。
表示情報出力源291は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などからなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスクなどからなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備えている。更に表示情報出力源291は、タイミングジェネレータ294によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの形で表示情報を表示情報処理回路292に供給するように構成されている。
また、表示情報処理回路292はシリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路などの周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号CLKと共に駆動回路261へ供給する。駆動回路261は、走査線駆動回路、データ線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路293は、上述した各構成要素に夫々所定の電圧を供給する。
このように本実施形態によれば、電子機器200は第1基板5上に配置され、画素内に少なくとも1つの透過領域Kと反射領域Lとを有し、該反射領域上に形成された着色領域と、反射領域L上に該画素上での位置を片寄らせないように形成された少なくとも1つの無着色領域Mとを具備することとしたので、反射型表示時に反射領域Lで反射される光の一部が無着色領域Mを通過し、着色層15で着色されない白色光として表示画面に現れ、全体的に反射率を向上させることができる。これにより、電子機器200の表示の際の明るさを十分確保できることとなる。
また、第1基板5上での透過領域Kと無着色領域Mとの位置が、例えば赤、緑及び青の三色夫々ごとで形成される1つの画素21で片寄らないように形成されているので、電子機器200の表示で反射光と透過光とで表示にずれが生じたり、その表示が粗くなったりすることを防ぐことができる。
特に携帯可能な電子機器にあっては、室外で使用しても画面表示が鮮明であることが求められており、例えば外光による反射型表示においても反射率が高く、カラー画像の明瞭化が図れる本発明の意義は大きいといえる。
具体的な電子機器としては、携帯電話機やパーソナルコンピュータなどの他に液晶装置が搭載されたタッチパネル、プロジェクタ、液晶テレビやビューファインダ型、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、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端末等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、上述した例えば液晶装置1が適用可能なのは言うまでもない。
なお、本発明の電気光学装置及び電子機器は、上述した例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上述した電気光学装置はいずれも液晶パネルを有する液晶表示装置であるが、無機或は有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いた装置(Field Emission Display及びSurface‐Conduction Electron‐Emitter Display等)などの各種電気光学装置であってもよい。
以上、好ましい実施形態を上げて本発明を説明したが、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更して実施できる。
例えば、上述の実施形態では透過領域K及び反射領域Lと無着色領域M及び着色領域とは両方とも第1基板5上に配置するものとしたが、これに限られるものではなく、組み立て精度が向上すれば夫々別々の基板に形成してもよい。これにより、透過領域K及び反射領域L(反射層13)と無着色領域M及び着色領域とを別々の基板に形成し、反射型表示においても反射率を高くできる。
1 液晶装置、 2 液晶パネル、 3 カラーフィルタ基板、 4 対向基板、 5 第1基板、 6 第2基板、 7 液晶層、 8,10 位相差板、 9,11 偏光板、 12,35 下地層、 13 反射層、 14 光遮蔽層、 15 着色層(15R(赤)、15G(緑)、15B(青))、 16 オーバコート層、 17,19 透明電極、 18,20 配向膜、 21 画素、 22,23 開口部、 31 走査線、 32,52 画素電極、 33 データ線、 34 TFD、 36 第1金属層、 37 絶縁膜、 38 第2金属層、 51 共通電極、 53 ゲート配線、 54 ソース配線、 55 TFT、 56 ゲート電極、 57 ゲート絶縁膜、 58 半導体層、 59 コンタクト電極、 60 ソース電極、 61 ドレイン電極、 200 電子機器、 261 駆動回路、 290 制御回路、 K 透過領域、 L 反射領域、 M 無着色領域