JP4831721B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示装置に関し、特に、外部からの入射光を反射して表示光源とするとともに、後背部の光源からの光を透過させる液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、装置内部に反射板を有し、この反射板により外部からの入射光を反射して表示光源とすることにより、光源としてのバックライトを備える必要のない反射型の液晶表示置(liquid crystal display:LCD)、および、光源としてバックライトを備えた透過型液晶表示装置が知られている。
【0003】
反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置よりも低消費電力化、薄型化、軽量化が達成できるため、主に携帯端末用として利用されている。その理由は、外部から入射した光を装置内部の反射板で反射させることにより表示光源として利用できるので、バックライトが不要になるからである。一方で透過型液晶表示装置は、周囲の光が暗い場合において反射型液晶表示装置よりも視認性が良いという特性を持つ。
【0004】
現在の液晶表示装置の基本構造は、TN(ツイステッドネマテッィク)方式、一枚偏光板方式、STN(スーパーツイステッドネマテッィク)方式、GH(ゲストホスト)方式、PDLC(高分子分散)方式、コレステリック方式等を用いた液晶と、これを駆動するためのスイッチング素子と、液晶セル内部又は外部に設けた反射板またはバックライトとから構成されている。これらの一般的な液晶表示装置は、薄膜トランジスタ(TFT)又は金属/絶縁膜/金属構造ダイオード(MIM)をスイッチング素子として用いて高精細及び高画質を実現できるアクティブマトリクス駆動方式が採用され、これに反射板またはバックライトが付随した構造となっている。
【0005】
従来の反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置の利点を併せ持つ液晶表示装置として、図14に示すように、アクティブマトリクス基板の画素電極3の周囲を通り互いに直交するようにゲート配線4とソース配線5が設けられ、画素電極3に薄膜トランジスタ6が設けられ、薄膜トランジスタ6のゲート電極およびソース電極にゲート配線4およびソース配線5が接続され、画素電極3に金属膜からなる反射領域7とITOからなる透過領域8が形成された半透過型液晶表示装置が開示されている(特許第2955277号公報参照)。
【0006】
上記のように、画素電極に透過領域と反射領域を設けることにより、周囲の光が明るい場合にはバックライトを消して反射型液晶表示装置として使用可能であり、低消費電力という反射型液晶表示装置の特性が発揮される。また、周囲の光が暗い場合にバックライトを点灯させて透過型液晶表示装置として使用すると、周囲が暗い場合での視認性向上という透過型液晶表示装置の特性が発揮される。以下、反射型液晶表示装置としても透過型液晶表示装置としても使用可能な液晶表示装置を、半透過型液晶表示装置と呼ぶことにする。
【0007】
しかし従来の半透過型液晶表示装置では、反射領域7では入射光が液晶層を往復し、透過領域8では入射光が液晶層を通過するために、液晶層における光の経路差が発生してしまい、両領域でのリタデーションの相異によって出射光強度を最適化できないという問題が存在した。その問題を解決するために特許第2955277号公報に記載された液晶表示装置には、図15に示す液晶表示装置の断面図のように、反射領域7の透明電極9下に絶縁層10設けることで、反射領域7での液晶層の厚さdrと透過領域8での液晶層の厚さdfに差を設ける構造が開示されている。
【0008】
反射領域の液晶層厚さdrと透過領域の液晶層厚さdfの比率を1:2程度にすることにより、反射領域7と透過領域8との光の経路差を解消して出射光の特性が近似される。しかし、絶縁層10の厚さが液晶層の厚さの半分程度であり、数μmもの厚さが必要とされるため、製造工程は増加し透明電極9の平坦性は悪化する。液晶分子を配向させるために透明電極9上に形成される配向膜も、透明電極9の平坦性の影響を受けるため、ラビング工程での効果的な配向が困難になるという問題が存在した。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従って本願発明は、反射モードと透過モードでの光の経路差を相殺して、両モードにおいて出射光強度を極大にすることが可能であり、かつ、アクティブマトリクス基板表面の平坦性が良い半透過型液晶表示装置を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、配線および薄膜トランジスタが形成された素子基板と、前記素子基板に対向して配置される対向基板とによって液晶層が挟持され、前記素子基板に反射電極が形成されている反射領域および光を透過する透明電極が形成されている透過領域とが設けられ、前記反射領域および前記透過領域の液晶分子配向のモードが、領域毎に設定されてなることを特徴とする。
【0011】
反射モードと透過モードで液晶分子配向を異なるモードとすることで、反射モードと透過モードの液晶層のリタデーションを変化させることができ、両モードにおいて出射光強度を高めることが可能となる。ここで、液晶分子配向が異なるモードとは、リタデーションが異なるものであればよく、例えばTNモードであっても、ねじれ角度が異なるものは異なるモードとする。
【0016】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタに積層して第2のカラーフィルタが形成され、前記第2のカラーフィルタに積層して前記反射電極が形成され、前記対向基板に第1のカラーフィルタが形成されていることを特徴とする。
【0017】
対向基板と素子基板とにカラーフィルタが形成されていることにより、反射モードでは対向基板側のカラーフィルタを光が二度通過し、透過モードでは素子基板と対向基板のカラーフィルタを光が一度ずつ通過する。これにより、両モードでの色の変化を低減することが可能となる。また、透過モードと反射モードでの色合いをそれぞれ設定することも可能となる。さらに、カラーフィルタに積層して反射電極が形成されていることにより、素子基板の液晶層と接触する面の平坦性が良好となり、ラビング工程で効果的に配向方向を制御することが可能となる。
【0018】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記透明電極は前記反射電極と電気的に接続されていることを特徴とする。
【0019】
透過領域に透明電極が形成されていることにより、透過領域の液晶層にも十分な電圧を印可することが可能となる。
【0020】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記液晶層の液晶分子配向のモードが、ホモジニアス型、ホメオトロピック型、TN型、HAN型、OCB型の何れかであることを特徴とする。
【0021】
液晶層の液晶分子配向のモードに関わらず、反射モードおよび透過モードの液晶表示の輝度を高めることが可能であるので、用途や製造コストに応じて液晶モードの選択を行うことができる。
【0022】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記反射領域の液晶分子配向のモードがHAN型であり、前記透過領域の液晶分子配向のモードがホモジニアス型またはTN型であることを特徴とする。
【0023】
液晶分子配向のモードを反射領域で垂直方向への配向であるHAN型とし、透過領域で水平方向への配向であるホモジニアス型またはTN型とすることにより、光の経路差に起因する両モードでのリタデーションの相異を相殺し、出射光強度を高めることが可能となる。
【0024】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記対向基板の前記液晶層側に、四分の一波長板を設けたことを特徴とする。
【0025】
四分の一波長板を対向基板の液晶層側に設けることにより、紫外線や湿度などの外的要因による四分の一波長板の劣化を防ぐことが可能となり、液晶表示装置の長寿命化を図ることが可能となる。また、四分の一波長板そのものが、液晶性を示す材料が配向して形成されているため、液晶を配向させるための配向膜塗布およびラビング工程が不要となり、製造時間の短縮および製造コストの削減を図ることが可能となる。
【0026】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記四分の一波長板の、前記透過領域に開口部が形成されていることを特徴とする。
【0027】
反射モードに最適化された液晶層の厚さでは、四分の一波長板を用いる透過モードよりも四分の一波長板を用いない透過モードの方が、高い出射光強度を得ることができるため、四分の一波長板の透過領域に開口部を形成することで、透過モードでは四分の一波長板の無い表示とすることができ、透過モードの輝度を高めることが可能となる。
【0028】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記素子基板の前記液晶層の反対側に、コレステリック液晶を設けたことを特徴とする。
【0029】
コレステリック液晶は、偏光板と四分の一波長板を合わせた特性を示すため、偏光板と四分の一波長板の代わりにコレステリック液晶を用いることにより、製造時間の短縮および製造コストの削減を図ることが可能となる。
【0030】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記素子基板の前記液晶層側に、第2の四分の一波長板を設けたことを特徴とする。
【0031】
四分の一波長板を素子基板の液晶層側に設けることにより、紫外線や湿度などの外的要因による四分の一波長板の劣化を防ぐことが可能となり、液晶表示装置の長寿命化を図ることが可能となる。また、四分の一波長板そのものが、液晶性を示す材料が配向して形成されているため、液晶を配向させるための配向膜塗布およびラビング工程が不要となり、製造時間の短縮および製造コストの削減を図ることが可能となる。
【0032】
また、前記課題を解決するための本願発明の液晶表示装置は、前記素子基板の前記液晶層の反対側に、コレステリック液晶を設け、前記コレステリック液晶と前記素子基板の間に第2の四分の一波長板を設けたことを特徴とする。
【0033】
素子基板の液晶層の反対側に、コレステリック液晶と四分の一波長板を配置することにより、反射モードにおいても透過モードにおいても液晶表示装置の出射光強度を高めることが可能となる。
【0034】
【実施の形態1】
図1は、本願発明の一実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の部分断面図である。図1に示すように、半透過型液晶表示装置は、装置内部に、下部側基板11、下部側基板11に対向して配置された対向基板12、及び下部側基板11と対向基板12の間に挟み込まれた液晶層13を有している。この半透過型液晶表示装置は、例えば、薄膜トランジスタ(thin film transistor:TFT)をスイッチング素子として各画素毎に設けた、アクティブマトリクス方式を採用している。
【0035】
下部側基板11は、絶縁性基板14、絶縁保護膜15、TFT16、絶縁層17、反射電極18及び透明電極19を有している。絶縁性基板14の上には、絶縁保護膜15が積層され、絶縁保護膜15の上には、TFT16が形成されている。TFT16は、絶縁性基板14上のゲート電極16a、ゲート電極16aを覆う絶縁保護膜15上のドレイン電極16b、半導体層16c、及びソース電極16dを有している。
【0036】
絶縁層17には、TFT16のソース電極16dに達するコンタクトホール20が開けられている。更に、コンタクトホール20と共に絶縁層17を覆って、反射電極18および透明電極19が積層されている。反射電極18は、TFT16のソース電極16dに接続され、反射板及び画素電極としての機能を有する。透明電極19は反射電極18と電気的に接続されて、画素電極としての機能を有する。
【0037】
反射電極18および透明電極19を覆って、液晶分子を配向させるためのポリイミド等の配向膜が積層され、反射電極18の領域は垂直配向膜21を有し垂直配向に、透明電極19の領域は水平配向膜22を有し水平配向になっている。対向基板12の液晶層13と接する面も配向膜で覆われており水平配向となっているため、液晶層13の配向モードは、反射電極18領域がHAN配向、透明電極19領域がホモジニアス配向またはTN配向となっている。
【0038】
また、下部側基板11の周縁部に設けられた端子領域には、絶縁性基板14上のゲート端子部23と共に、ゲート端子部23を覆う絶縁保護膜15上のドレイン端子部24が形成されている。
【0039】
対向基板12は、液晶層13側から順番に積層された、透明電極25、カラーフィルタ26及び絶縁性基板27を有している。この絶縁性基板27から対向基板12に入射した入射光は、対向基板12から液晶層13を経て下部側基板11に達し、反射電極18に反射されて反射光となり、再び液晶層13を経て透明電極25から対向基板12の外に出射される。
【0040】
また、下部側基板11の液晶層13と反対側には、バックライト28が設けられている。このバックライト28からの光は、絶縁性基板14および絶縁保護膜15および絶縁層17および透明電極19を透過して液晶層13に達し、液晶層13を経て透明電極25から対向基板12の外に出射される。
【0041】
図2は、図1に示す半透過型液晶表示装置の製造工程における反射電極製造工程を示す説明図である。図2に示すように、先ず、絶縁性基板14の上に、ゲート電極16aを形成して絶縁保護膜15を積層し、絶縁保護膜15の上に、ドレイン電極16b、半導体層16c及びソース電極16dをそれぞれ形成して、スイッチング素子としてのTFT16の基板を形成する((a)参照)。
【0042】
更に、TFT16を覆って絶縁層17を積層し、ソース電極16dまで通じるコンタクトホール20を絶縁層17に形成する((b)参照)。なお、スイッチング素子としてTFT16に限るものではなく、例えば、ダイオード等、その他のスイッチング素子の基板を形成しても良い。
【0043】
次に、絶縁層17を覆ってITOで透明電極19を積層し、コンタクトホール20を介してソース電極16dと透明電極19を電気的に接触させる((c)参照)。
【0044】
更に、透明電極19にマスクを施してAl膜である反射電極18を形成する。または、透明電極19前面にAl膜を形成した後に、マスクを施してエッチングを行い反射電極18を形成してもよい。なお、反射電極18の材料は、Alに限るものではなく、他の導電性材料により形成しても良い((d)参照)。
【0045】
次に、反射電極18および透明電極19上に、90度近いプレチルト角を発現するポリイミド配向膜を塗布し、加熱乾燥させ、反射電極18の領域にマスク29を施して紫外線をポリイミド配向膜に照射する((e)参照)。ポリイミド配向膜の長鎖アルキル基が紫外線照射によって分解し、液晶のプレチルト角を発現している部分が消失していくために、透明電極19上のポリイミド配向膜のプレチルト角が小さくなる。
【0046】
紫外線照射をした後、液晶を配向させたい方向にラビングを行う。反射電極18上のポリイミド配向膜には紫外線が照射されず、プレチルト角は90度近いままであり、ラビングによりプレチルト角が大きく変わることはないので垂直配向膜21となる。透明電極19上ののポリイミド配向膜は紫外線照射によってプレチルト角が小さくなっているため、ラビングにより水平配向膜22となる((f)参照)。なお、紫外線照射でプレチルト角が変化する配向膜は、ラビングした後に紫外線を照射しても効果は同じであるので、紫外線を照射する前にラビングを行ってもよい。
【0047】
対向基板12を水平配向になる配向膜で処理してラビングを行って水平配向とすることで、図3に示すように、透明電極19の領域がホモジニアス配向あるいはTN配向、反射電極18の領域がHAN配向となる。
【0048】
液晶分子の配向方向が異なるために屈折率がそれぞれ異なることを利用して、上記図2のような方法を使って、反射電極18と透明電極19での液晶モードを変化させる。それにより、液晶モードによる屈折率の相異を利用してリタデーション(△n・d)の値を変化させ、ほぼ同じセル厚であっても、反射モード、透過モードともに極大の明るさを得ることが可能である。
【0049】
ここで、液晶分子配向が異なるモードとは、リタデーションが異なるものであればよく、例えばTNモードであっても、ねじれ角度が異なるものは異なるモードとする。その作成方法は、例えば、対向基板を一方向にラビングし、TFT側の基板の配向膜を光配向で配向させればよい。すなわち、対向基板のラビング方向に対し、約70度ねじれる方向にTFT基板の配向膜に直線偏光を照射し、その後、反射部のみをマスクで覆い、ほぼ0度のねじれになる方向に直線偏光を照射する。多くの光配向膜は、2度目の配向処理の方向に液晶が配向するので、反射部では70度のねじれが実現でき、透過部では0度のねじれが実現できる。これにより、反射部と透過部でリタデーションが異なる状態を実現することができる。
【0050】
【実施の形態2】
図4は、別の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の部分断面図である。図4に示すように、半透過型液晶表示装置は、装置内部に、下部側基板11、下部側基板11に対向して配置された対向基板12、及び下部側基板11と対向基板12の間に挟み込まれた液晶層13を有している。この半透過型液晶表示装置は、例えば、薄膜トランジスタ(thin film transistor:TFT)をスイッチング素子として各画素毎に設けた、アクティブマトリクス方式を採用している。
【0051】
下部側基板11は、絶縁性基板14、絶縁保護膜15、TFT16、カラーフィルタ30、反射電極18及び透明電極19を有している。絶縁性基板14の上には、絶縁保護膜15が積層され、絶縁保護膜15の上には、TFT16が形成されている。TFT16は、絶縁性基板14上のゲート電極16a、ゲート電極16aを覆う絶縁保護膜15上のドレイン電極16b、半導体層16c、及びソース電極16dを有している。
【0052】
カラーフィルタ30には、TFT16のソース電極16dに達するコンタクトホール20が開けられている。更に、コンタクトホール20と共にカラーフィルタ30を覆って、反射電極18および透明電極19が積層されている。反射電極18は、TFT16のソース電極16dに接続され、反射板及び画素電極としての機能を有する。透明電極20は反射電極18と電気的に接続されて、画素電極としての機能を有する。
【0053】
反射電極18および透明電極19を覆って、液晶分子を配向させるためのポリイミド等の配向膜が積層され、反射電極18の領域は垂直配向膜21を有し垂直配向に、透明電極19の領域は水平配向膜22を有し水平配向になっている。対向基板12の液晶層13と接する面も配向膜で覆われており水平配向となっているため、液晶層13の配向モードは、反射電極18領域がHAN配向、透明電極19領域がホモジニアス配向またはTN配向となっている。
【0054】
また、下部側基板11の周縁部に設けられた端子領域には、絶縁性基板14上のゲート端子部21と共に、ゲート端子部23を覆う絶縁保護膜15上のドレイン端子部24が形成されている。
【0055】
対向基板12は、液晶層13側から順番に積層された、透明電極25、カラーフィルタ26及び絶縁性基板27を有している。この絶縁性基板27から対向基板12に入射した入射光は、対向基板12から液晶層13を経て下部側基板11に達し、反射電極18に反射されて反射光となり、再び液晶層13を経て透明電極25から対向基板12の外に出射される。
【0056】
また、下部側基板11の液晶層13と反対側には、バックライト28が設けられている。このバックライト28からの光は、絶縁性基板14および絶縁保護膜15および絶縁層17および透明電極19を透過して液晶層13に達し、液晶層13を経て透明電極25から対向基板12の外に出射される。実施の形態1との相違点は、絶縁層17がカラーフィルタ30に置き換えられたことのみである。
【0057】
図5は、図4に示す半透過型液晶表示装置の製造工程における反射電極製造工程を示す説明図である。図5に示すように、先ず、絶縁性基板14の上に、ゲート電極16aを形成して絶縁保護膜15を積層し、絶縁保護膜15の上に、ドレイン電極16b、半導体層16c及びソース電極16dをそれぞれ形成して、スイッチング素子としてのTFT16の基板を形成する((a)参照)。
【0058】
更に、TFT16を覆ってアクリル系の感光性ポリマー中に赤・緑・青・黒などの所望の色の顔料を分散したレジストをフォトリソグラフィ技術によりパターンニングしてカラーフィルタ30を形成する。このときソース電極16dまで通じるコンタクトホール20をカラーフィルタ30に形成する((b)参照)。なお、スイッチング素子としてTFT16に限るものではなく、例えば、ダイオード等、その他のスイッチング素子の基板を形成しても良い。
【0059】
次に、カラーフィルタ30を覆ってITOで透明電極19を積層し、コンタクトホール20を介してソース電極16dと透明電極19を電気的に接触させる((c)参照)。
【0060】
更に、透明電極19にマスクを施してAl膜である反射電極18を形成する。または、透明電極19前面にAl膜を形成した後に、マスクを施してエッチングを行い反射電極18を形成してもよい。なお、反射電極18の材料は、Alに限るものではなく、他の導電性材料により形成しても良い((d)参照)。
【0061】
次に、反射電極18および透明電極19上に、90度近いプレチルト角を発現するポリイミド配向膜を塗布し、加熱乾燥させ、反射電極18の領域にマスク29を施して紫外線をポリイミド配向膜に照射する((e)参照)。ポリイミド配向膜の長鎖アルキル基が紫外線照射によって分解し、液晶のプレチルト角を発現している部分が消失していくために、透明電極19上のポリイミド配向膜のプレチルト角が小さくなる。
【0062】
紫外線照射をした後、液晶を配向させたい方向にラビングを行う。反射電極18上のポリイミド配向膜には紫外線が照射されず、プレチルト角は90度近いままであり、ラビングによりプレチルト角が大きく変わることはないので垂直配向膜21となる。透明電極19上ののポリイミド配向膜は紫外線照射によってプレチルト角が小さくなっているため、ラビングにより水平配向膜22となる((f)参照)。なお、紫外線照射でプレチルト角が変化する配向膜は、ラビングした後に紫外線を照射しても効果は同じであるので、紫外線を照射する前にラビングを行ってもよい。
【0063】
対向基板12を水平配向になる配向膜で処理してラビングを行って水平配向とすることで、図3に示すように、透明電極19の領域がホモジニアス配向あるいはTN配向、反射電極18の領域がHAN配向となる。
【0064】
液晶分子の配向方向が異なるために屈折率がそれぞれ異なることを利用して、上記図5のような方法を使って、反射電極18と透明電極19での液晶モードを変化させる。それにより、液晶モードによる屈折率の相異を利用してリタデーション(△n・d)の値を変化させ、ほぼ同じセル厚であっても、反射モード、透過モードともに極大の明るさを得ることが可能である。
【0065】
反射モードの表示では、対向基板12から入射した光が出射光となるまでに、対向基板12に設けられたカラーフィルタ26を二回通過し、透過モードの表示では、バックライト28からの光が出射光となるまでに、下部側基板11に設けられたカラーフィルタ30と、対向基板12に設けられたカラーフィルタ26を通過する。両モードにおいて、カラーフィルタを二回通過することにより、実施の形態2の液晶表示装置は、反射モードと透過モードにおける色表現を同一にすることが可能となる。また、透過モードと反射モードで独立して表示の色バランスを決定することも可能となる。
【0066】
【実施の形態3】
図6は、別の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の部分断面図である。図6に示すように、半透過型液晶表示装置は、装置内部に、下部側基板11、下部側基板11に対向して配置された対向基板12、及び下部側基板11と対向基板12の間に挟み込まれた液晶層13を有している。この半透過型液晶表示装置は、例えば、薄膜トランジスタ(thin film transistor:TFT)をスイッチング素子として各画素毎に設けた、アクティブマトリクス方式を採用している。
【0067】
下部側基板11は、絶縁性基板14、絶縁保護膜15、TFT16、カラーフィルタ30、反射電極18及び透明電極19を有している。絶縁性基板14の上には、絶縁保護膜15が積層され、絶縁保護膜15の上には、TFT16が形成されている。TFT16は、絶縁性基板14上のゲート電極16a、ゲート電極16aを覆う絶縁保護膜15上のドレイン電極16b、半導体層16c、及びソース電極16dを有している。
【0068】
反射電極18は、TFT16のソース電極16dに接続され、反射板としての機能を有する。カラーフィルタ30には、TFT16のソース電極16dに達するコンタクトホール20が開けられている。更に、コンタクトホール20と共にカラーフィルタ30を覆って、透明電極19が積層されている。透明電極20は反射電極18とコンタクトホールを介して電気的に接続されて、画素電極としての機能を有する。
【0069】
透明電極19を覆って、液晶分子を配向させるためのポリイミド等の配向膜が積層される。反射電極18の領域は垂直配向膜21を有し垂直配向に、透明電極19の領域は水平配向膜22を有し水平配向になっている。対向基板12の液晶層13と接する面も配向膜で覆われており水平配向となっているため、液晶層13の配向モードは、反射電極18領域がHAN配向、透明電極19領域がホモジニアス配向またはTN配向となっている。
【0070】
また、下部側基板11の周縁部に設けられた端子領域には、絶縁性基板14上のゲート端子部21と共に、ゲート端子部23を覆う絶縁保護膜15上のドレイン端子部24が形成されている。
【0071】
対向基板12は、液晶層13側から順番に積層された、透明電極25及び絶縁性基板27を有している。この絶縁性基板27から対向基板12に入射した入射光は、対向基板12から液晶層13を経て下部側基板11に達し、反射電極18に反射されて反射光となり、再び液晶層13を経て透明電極25から対向基板12の外に出射される。
【0072】
また、下部側基板11の液晶層13と反対側には、バックライト28が設けられている。このバックライト28からの光は、絶縁性基板14および絶縁保護膜15およびカラーフィルタ30および透明電極19を透過して液晶層13に達し、液晶層13を経て透明電極25から対向基板12の外に出射される。
【0073】
図7は、図6に示す半透過型液晶表示装置の製造工程における反射電極製造工程を示す説明図である。図7に示すように、先ず、絶縁性基板14の上に、ゲート電極16aを形成して絶縁保護膜15を積層し、絶縁保護膜15の上に、ドレイン電極16b、半導体層16c及びソース電極16dをそれぞれ形成して、スイッチング素子としてのTFT16の基板を形成する。さらに、反射電極18を、ソース電極16d又はドレイン電極16bに接続してパターニング形成する((a)参照)。
【0074】
更に、TFT16を覆ってアクリル系の感光性ポリマー中に赤・緑・青・黒などの所望の色の顔料を分散したレジストをフォトリソグラフィ技術によりパターンニングしてカラーフィルタ30を形成する。このとき反射電極18まで通じるコンタクトホール20をカラーフィルタ30に形成する((b)参照)。なお、スイッチング素子としてTFT16に限るものではなく、例えば、ダイオード等、その他のスイッチング素子の基板を形成しても良い。
【0075】
次に、カラーフィルタ30を覆ってITOで透明電極19を積層し、コンタクトホール20を介して反射電極18と透明電極19を電気的に接触させる((c)参照)。
【0076】
次に、透明電極19上に、90度近いプレチルト角を発現するポリイミド配向膜を塗布し、加熱乾燥させ、反射電極18の存在する領域にマスク29を施して紫外線をポリイミド配向膜に照射する((d)参照)。ポリイミド配向膜の長鎖アルキル基が紫外線照射によって分解し、液晶のプレチルト角を発現している部分が消失していくために、反射電極18の無い領域でのポリイミド配向膜のプレチルト角が小さくなる。
【0077】
紫外線照射をした後、液晶を配向させたい方向にラビングを行う。反射電極18が存在する領域上のポリイミド配向膜には紫外線が照射されず、プレチルト角は90度近いままであり、ラビングによりプレチルト角が大きく変わることはないので垂直配向膜21となる。反射電極18の無い領域でのポリイミド配向膜は紫外線照射によってプレチルト角が小さくなっているため、ラビングにより水平配向膜22となる((e)参照)。なお、紫外線照射でプレチルト角が変化する配向膜は、ラビングした後に紫外線を照射しても効果は同じであるので、紫外線を照射する前にラビングを行ってもよい。
【0078】
対向基板12を水平配向になる配向膜で処理してラビングを行って水平配向とすることで、図3に示すように、透明電極19の領域がホモジニアス配向あるいはTN配向、反射電極18の領域がHAN配向となる。
【0079】
液晶分子の配向方向が異なるために屈折率がそれぞれ異なることを利用して、上記図5のような方法を使って、反射電極18が存在する領域と存在しない領域での液晶モードを変化させる。それにより、液晶モードによる屈折率の相異を利用してリタデーション(△n・d)の値を変化させ、ほぼ同じセル厚であっても、反射モード、透過モードともに極大の明るさを得ることが可能である。
【0080】
反射モードの表示では、対向基板12から入射した光が出射光となるまでに、下部側基板11に設けられたカラーフィルタ30を2回通過し、透過モードの表示では、バックライト28からの光が出射光となるまでに、下部側基板11に設けられたカラーフィルタ30を1回通過する。両モードにおいて、反射領域のカラーフィルタ30の厚さは反射電極18の厚さ分だけ、透過領域のカラーフィルタより薄くなっており、反射領域のカラーフィルタの厚さを調節することにより、実施の形態3の液晶表示装置は、反射モードと透過モードにおける色表現を同一にすることが可能となる。また、対向基板12にカラーフィルタを設ける必要が無く、製造コストの低減を図ることができる。さらに、対向基板12にカラーフィルタを設ける際の重ね合わせ誤差を無くし、高精度な表示を行うことが可能となる。
【0081】
【実施の形態4】
実施の形態1乃至実施の形態3の半透過型液晶表示装置において、液晶層13のモードがTN型である場合、偏光板および四分の一波長板を下部側基板11および対向基板12に配置する。図8に実施の形態4に係る液晶表示装置の断面図を示す。
【0082】
下部側基板の絶縁性基板14とバックライト28との間に偏光板31を配置し、絶縁性基板14と絶縁層17またはカラーフィルタ30との間に四分の一波長板32を配置する。また、対向基板の絶縁性基板27の液晶層13側に四分の一波長板32を配置し、絶縁性基板27の液晶層13と反対側に偏光板31を配置する。また、下部側基板の偏光板31の透過軸は下部側四分の一波長板32の光軸と+45度または−45度をなすように設置され、対向基板の偏光板31の透過軸は対向側四分の一波長板32と+45度または−45度を成すように設置されている。ここでは図示しないが、下部側基板の四分の一波長板32上には、TFT16および絶縁保護膜15およびゲート端子部22およびドレイン端子部23が形成され、対向基板の四分の一波長板32と液晶層13との間にはカラーフィルタ30および/または透明電極25が形成されている。
【0083】
反射モードのねじれ配向時では、対向基板の外側から入射した光が偏光板31を通過して直線偏光となり、直線偏光が四分の一波長板32を通過して右円偏光となる。右円偏光の入射光はねじれ配向の液晶層13を通過して直線偏光となり、反射電極18によって反射された直線偏光の反射光はねじれ配向の液晶層13を通過して右円偏光となる、右円偏光となっている反射光は四分の一波長板32を通過して直線偏光となって出射光となる。
【0084】
反射モードの垂直配向時では、対向基板の外側から入射した光が偏光板31を通過して直線偏光となり、直線偏光が四分の一波長板32を通過して右円偏光となる。右円偏光の入射光は垂直配向の液晶層13を通過して反射電極18によって反射され、反対回転の左円偏光の反射光となる。左円偏光の反射光は垂直配向の液晶層13を通過して四分の一波長板32を通過して直線偏光となるが、偏光板31の偏光方向とは異なる偏光であるので反射光は偏光板31を通過しない。
【0085】
透過モードのねじれ配向時では、バックライト28から入射した光が偏光板31を通過して直線偏光となり、直線偏光が四分の一波長板32を通過して左円偏光となる。左円偏光の入射光はねじれ配向の液晶層13を通過して反対回転の右円偏光の透過光となり、右円偏光の透過光は対向基板の四分の一波長板32を通過して直線偏光となって出射光となる。
【0086】
透過モードの垂直配向時では、バックライト28から入射した光が偏光板31を通過して直線偏光となり、直線偏光が四分の一波長板32を通過して左円偏光となる。左円偏光の入射光は垂直配向の液晶層13を通過し、対向基板の四分の一波長板32を通過して直線偏光となるが、偏光板31の偏光方向とは異なる偏光であるので透過光は偏光板31を通過しない。
【0087】
図8に示したように、四分の一波長板32が絶縁性基板14および絶縁性基板27よりも液晶層13側に配置されていることにより、一度作成してしまえば紫外線および湿度の影響を受けなくなり、耐候性に好ましい効果が得られる。すなわち、紫外線は偏光板31のみでなく、厚いガラスまたはプラスチック基板である絶縁性基板に吸収され、四分の一波長板32に到達する紫外線はほとんど無くなる。このため、液晶層13の反対側に四分の一波長板32が配置された場合と比べて、紫外線による劣化を著しく防ぐことができる。また、湿度の影響は受けなくなる。
【0088】
また、偏光板と四分の一波長板を接着する接着剤は、湿度により剥がれるなどの問題を生じることがあったが、液晶層13側に四分の一波長板32が配置されていることにより、偏光板31と四分の一波長板32の間の接着剤が不要になるために、この問題は解決される。従って、四分の一波長板32の材料選択の幅が広がり、透過率など他の性能を向上させることが容易となる。
【0089】
また、四分の一波長板32そのものが、液晶性を示す材料が配向して形成されているため、液晶材を配向させる効果がある。したがって、透明電極25や反射電極18よりも液晶層13側に四分の一波長板32を配置することにより、液晶を配向させるための配向膜塗布およびラビング工程が不要となる。特に、90度ツイスト構造であれば下部側基板および対向基板での配向処理が不要となる。また、HAN型でも、液晶を配向させるためのラビング工程は不要となる。
【0090】
偏光板31を液晶層13側に配置することも可能である。絶縁性基板は500〜700μm程度の厚さであるので、隣接する画素から絶縁性基板を介して出射光が出てきてしまう可能性がある。偏光板31を液晶層13側に配置することで、非表示状態の画素の光が絶縁性基板に到達することがないため、隣接する画素の光を視認する可能性が減少し、視認性が向上する。図9(a)〜(i)に、偏光板31および四分の一波長板32と絶縁性基板との配置関係の組み合わせを示す。ここでは絶縁性基板との位置関係だけを示し、液晶表示装置の他の構成要素は図示しない。
【0091】
【実施の形態5】
実施の形態1乃至実施の形態3の半透過型液晶表示装置において、液晶層13のモードがTN型である場合、偏光板および四分の一波長板32を対向基板12に配置し、偏光板31を下部側基板11に配置する。対向基板の透過部に対応する領域では四分の一波長板32を除去する。図10に実施の形態5に係る液晶表示装置の断面図を示す。
【0092】
下部側基板の絶縁性基板14とバックライト28との間に偏光板31を配置する。また、対向基板の絶縁性基板27の液晶層13側に四分の一波長板32を配置し、絶縁性基板27の液晶層13と反対側に偏光板31を配置する。また、下部側基板の偏光板31と対向基板の偏光板31の偏光方向は直交する用に配置されている。ここでは図示していないが、下部側基板の四分の一波長板32上には、TFT16および絶縁保護膜15およびゲート端子部23およびドレイン端子部24が形成され、対向基板の四分の一波長板32と液晶層13との間にはカラーフィルタ30および/または透明電極25が形成されている。
【0093】
ここで、対向基板に配置する四分の一波長板32は、下部側基板11に反射電極18を形成する際に用いたマスクを利用して、フォトレジスト工程およびエッチング工程により透明電極19と対応する領域が除去されている。
【0094】
バックライトからの光が下部側基板の偏光板および四分の一波長板を通過し、液晶層を通過して対向基板の四分の一波長板および偏光板を通過した場合の出射光の強度Iλは、光の波長をλとし、液晶層のリタデーションを△n・dとし、液晶分子がねじれ角φで一様にねじれているとし、 Γ=2π△n・d/λ、 Χ={φ+(Γ/2)1/2 とすると
λ=1/2{(Γ/2)(1/Χ・sinΧ)}
と表される。一方、四分の一波長板を透過せず、バックライトからの光が下部側基板の偏光板を通過し、液晶層を通過して対向基板の偏光板を通過した場合の出射光の強度Iは、
=(1/2)(1/Χ・sinΧ)[φ・cosφ+sinφ(Γ/2)]+sinφcosΧ―φsin2φcosΧ(1/Χ・sinΧ)
と表される。
【0095】
図11は液晶層の厚さに基づいて、透過モードでの四分の一波長板を透過した出射光の強度Iλと、四分の一波長板を透過していない出射光の強度Iを計算した結果を示したグラフである。反射モードで出射光の強度が極大となる液晶層厚さdrは3μm程度であるので、反射モードを基準として液晶表示装置の設計を行うと、液晶層厚さが3μm程度となるため、透過モードでは四分の位置波長板が存在する透過光Iλよりも、偏光板のみを通過する出射光の強度Iのほうが大きくなることがわかる。
【0096】
従って図10に示したように、下部側基板には四分の一波長板を配置せず、対向基板に配置する四分の一波長板の透過部と対向する領域を除去することにより、反射モードにおいても透過モードにおいても液晶表示装置の出射光強度を高めることが可能となる。
【0097】
【実施の形態6】
図12は本願発明の別の実施の形態を示す図であり、下部側基板の液晶層と反対側にコレステリック液晶を配置したものである。コレステリック液晶は、螺旋の周期構造を有する分子配列をもつ液晶であり、らせん周期=Pの分子配列を有している場合、らせん軸に平行に入射された光のうち波長λ=nP(ここでnは液晶の平均屈折率)を中心とした波長幅Δλ=PΔn(Δn=屈折率の異方性)の光のみが選択的に反射され、その他の波長域の光は透過する。左巻きコレステリック液晶では波長条件を満足する光が左円偏光と右円偏光に分割され前者のみが反射され、後者はそのまま透過する。右巻きコレステリック液晶ではその逆である。
【0098】
下部側基板の絶縁性基板14とバックライトとの間にコレステリック液晶33を配置する。また、対向基板の絶縁性基板27の液晶層13側に四分の一波長板32を配置し、絶縁性基板27の液晶層13と反対側に偏光板31を配置する。ここでは図示していないが、下部側基板上には、TFT16および絶縁保護膜15およびゲート端子部22およびドレイン端子部23が形成され、対向基板の四分の一波長板32と液晶層13との間にはカラーフィルタ25および/または透明電極25が形成されている。コレステリック液晶33はRGB各色の波長に対応した螺旋周期を持つ3層からなり、3層とも同一方向の円偏光を反射するとする。
【0099】
実施の形態4において、下部側基板に偏光板31および四分の一波長板32を配置する代わりに、コレステリック液晶33を配置することにより、実施の形態4と同様の効果を得ることが可能である。しかし、コレステリック液晶33のみでは透過領域において円偏光の反射が見えてしまう。これを防ぐために、コレステリック液晶33の液晶側に四分の一波長板32を2枚入れ、円偏光を一度直線偏光に変換してから再度円偏光に戻す。これを図12(a)に示す。また、下部基板に設置する四分の一波長板32を一枚にし、対向基板の四分の一波長板32をとることも可能である。これを図12(b)に示す。
【0100】
【実施の形態7】
図13は本願発明の別の実施の形態を示す図であり、下部側基板の液晶層と反対側に四分の一波長板およびコレステリック液晶を配置し、対向基板に偏光板および四分の一波長板を配置したものである。対向基板の四分の一波長板は、透明電極19と対応する領域が除去されている。
【0101】
下部側基板の絶縁性基板14とバックライト28との間にコレステリック液晶33を配置する。絶縁性基板14とコレステリック液晶33の間に四分の一波長板32を配置する。また、対向基板の絶縁性基板27の液晶層13側に四分の一波長板32を配置し、絶縁性基板27の液晶層13と反対側に偏光板31を配置する。ここでは図示していないが、下部側基板の四分の一波長板32上には、TFT16および絶縁保護膜15およびゲート端子部22およびドレイン端子部23が形成され、対向基板の四分の一波長板32と液晶層13との間にはカラーフィルタ26および/または透明電極25が形成されている。
【0102】
対向基板に配置する四分の一波長板32は、下部側基板11に反射電極18を形成する際に用いたマスクを利用して、フォトレジスト工程およびエッチング工程により透明電極19と対応する領域が除去されている。
【0103】
下部側基板に偏光板31を配置する代わりに、コレステリック液晶33と四分の一波長板32を配置することにより、実施の形態5と同様に、反射モードにおいても透過モードにおいても液晶表示装置の出射光強度を高めることが可能となる。
【0104】
【発明の効果】
反射モードと透過モードで液晶分子配向を異なるモードとすることで、反射モードと透過モードの液晶層のリタデーションを変化させることができ、両モードにおいて出射光強度を高めることが可能となる。
絶縁層やカラーフィルタに積層して反射電極が形成されていることにより、素子基板の液晶層と接触する面の平坦性が良好となり、ラビング工程で効果的に配向方向を制御することが可能となる。
透過領域に透明電極が形成されていることにより、透過領域の液晶層にも十分な電圧を印加することが可能となる。
対向基板と素子基板とにカラーフィルタが形成されていることにより、反射モードでは対向基板側のカラーフィルタを光が二度通過し、透過モードでは素子基板と対向基板のカラーフィルタを光が一度ずつ通過する。これにより、両モードでの色の変化を低減することが可能となる。また、透過モードと反射モードでの色合いをそれぞれ設定することも可能となる。
【0105】
反射電極に積層してカラーフィルタが形成されていることにより、反射モードの表示では、対向基板から入射した光が出射光となるまでに、下部側基板に設けられたカラーフィルタを2回通過し、透過モードの表示では、バックライトからの光が出射光となるまでに、下部側基板に設けられたカラーフィルタを1回通過する。反射領域のカラーフィルタの厚さを調節して透過領域のカラーフィルタより薄くすることにより、反射モードと透過モードにおける色表現を同一にすることが可能となる。また、対向基板にカラーフィルタを設ける必要が無く、製造コストの低減を図ることができる。さらに、対向基板にカラーフィルタを設ける際の重ね合わせ誤差を無くし、高精度な表示を行うことが可能となる。
【0106】
液晶層の液晶分子配向のモードに関わらず、反射モードおよび透過モードの液晶表示の輝度を高めることが可能であるので、用途や製造コストに応じて液晶モードの選択を行うことができる。
液晶分子配向のモードを反射領域で垂直方向への配向であるHAN型とし、透過領域で水平方向への配向であるホモジニアス型またはTN型とすることにより、光の経路差に起因する両モードでのリタデーションの相異を相殺し、出射光強度を高めることが可能となる。
【0107】
四分の一波長板を対向基板の液晶層側や素子基板の液晶層側に設けることにより、紫外線や湿度などの外的要因による四分の一波長板の劣化を防ぐことが可能となり、液晶表示装置の長寿命化を図ることが可能となる。また、四分の一波長板そのものが、液晶性を示す材料が配向して形成されているため、液晶を配向させるための配向膜塗布およびラビング工程が不要となり、製造時間の短縮および製造コストの削減を図ることが可能となる。
反射モードに最適化された液晶層の厚さでは、四分の一波長板を用いる透過モードよりも四分の一波長板を用いない透過モードの方が、高い出射光強度を得ることができるため、四分の一波長板の透過領域に開口部を形成することで、透過モードでは四分の一波長板の無い表示とすることができ、透過モードの輝度を高めることが可能となる。
【0108】
コレステリック液晶は、偏光板と四分の一波長板を合わせた特性を示すため、偏光板と四分の一波長板の代わりにコレステリック液晶を用いることにより、製造時間の短縮および製造コストの削減を図ることが可能となる。
素子基板の液晶層の反対側に、コレステリック液晶と四分の一波長板を配置することにより、反射モードにおいても透過モードにおいても液晶表示装置の出射光強度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1に係る半透過型液晶表示装置の断面図。
【図2】 図1に示す半透過型液晶表示装置の反射電極製造工程を示す説明図。
【図3】 液晶分子配向のモードを示す図。
【図4】 実施の形態2に係る半透過型液晶表示装置の断面図。
【図5】 図4に示す半透過型液晶表示装置の反射電極製造工程を示す説明図。
【図6】 実施の形態3に係る半透過型液晶表示装置の断面図。
【図7】 図6に示す半透過型液晶表示装置の反射電極製造工程を示す説明図。
【図8】 実施の形態4に係る半透過型液晶表示装置の模式的断面図。
【図9】 偏光板と四分の一波長板と絶縁性基板との配置関係を示す図。
【図10】実施の形態5に係る半透過型液晶表示装置の模式的断面図。
【図11】四分の一波長板の有無で出射光の強度を計算した結果を示したグラフ。
【図12】実施の形態6に係る半透過型液晶表示装置の模式的断面図。
【図13】実施の形態7に係る半透過型液晶表示装置の模式的断面図。
【図14】従来の半透過型液晶表示装置の一画素の平面図。
【図15】従来の半透過型液晶表示装置の断面図。
【符号の説明】
1…反射板
2…凸部
3…画素電極
4…ゲート配線
5…ソース配線
6…薄膜トランジスタ
7…反射領域
8…透過領域
9、19、25…透明電極
10…絶縁層
11…下部側基板
12…対向基板
13…液晶層
14、27…絶縁性基板
15…絶縁保護膜
16…TFT
16a…ゲート電極
16b…ドレイン電極
16c…半導体層
16d…ソース電極
17…絶縁層
18…反射電極
20…コンタクトホール
21…垂直配向膜
22…水平配向膜
23…ゲート端子部
24…ドレイン端子部
26…カラーフィルタ
28…バックライト
29…マスク
30…カラーフィルタ
31…偏光板
32…四分の一波長板
33…コレステリック液晶

Claims (9)

  1. 配線および薄膜トランジスタが形成された素子基板と、前記素子基板に対向して配置される対向基板とによって液晶層が挟持され、前記素子基板に反射電極が形成されている反射領域および光を透過する透明電極が形成されている透過領域とが設けられ、前記反射領域および前記透過領域の液晶分子配向のモードが、領域毎に設定されてなり、前記薄膜トランジスタに積層して第2のカラーフィルタが形成され、前記第2のカラーフィルタに積層して前記反射電極が形成され、前記対向基板に第1のカラーフィルタが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記透明電極は前記反射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1に記載された液晶表示装置。
  3. 前記液晶層の液晶分子配向のモードが、ホモジニアス型、ホメオトロピック型、TN型、HAN型、OCB型の何れかであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された液晶表示装置。
  4. 配線および薄膜トランジスタが形成された素子基板と、前記素子基板に対向して配置される対向基板とによって液晶層が挟持され、前記素子基板に反射電極が形成されている反射領域および光を透過する透明電極が形成されている透過領域とが設けられ、前記反射領域および前記透過領域の液晶分子配向のモードが、領域毎に設定されてなり、前記反射領域の液晶分子配向のモードがHAN型であり、前記透過領域の液晶分子配向のモードがホモジニアス型またはTN型であることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 配線および薄膜トランジスタが形成された素子基板と、前記素子基板に対向して配置される対向基板とによって液晶層が挟持され、前記素子基板に反射電極が形成されている反射領域および光を透過する透明電極が形成されている透過領域とが設けられ、前記反射領域および前記透過領域の液晶分子配向のモードが、領域毎に設定されてなり、前記対向基板の前記液晶層側に、四分の一波長板を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 前記四分の一波長板の、前記透過領域に開口部が形成されていることを特徴とする請求項5に記載された液晶表示装置。
  7. 前記素子基板の前記液晶層の反対側に、コレステリック液晶を設けたことを特徴とする請求項5に記載された液晶表示装置。
  8. 前記素子基板の前記液晶層側に、第2の四分の一波長板を設けたことを特徴とする請求項5に記載された液晶表示装置。
  9. 前記素子基板の前記液晶層の反対側に、コレステリック液晶を設け、前記コレステリック液晶と前記素子基板の間に第2の四分の一波長板を設けたことを特徴とする請求項5または請求項6に記載された液晶表示装置。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3873869B2 (ja) * 2002-02-26 2007-01-31 ソニー株式会社 液晶表示装置及びその製造方法
JP3788421B2 (ja) 2002-04-02 2006-06-21 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置およびその製造方法ならびに電子機器
CN100492136C (zh) * 2003-05-16 2009-05-27 皇家飞利浦电子股份有限公司 半穿透半反射液晶显示器件
US6933993B2 (en) * 2003-05-16 2005-08-23 Toppoly Optoelectronics Corp. Method of forming a color filter layer on an array substrate and device thereof
CN1296764C (zh) * 2003-06-11 2007-01-24 统宝光电股份有限公司 半穿透半反射液晶显示器
EP1636637A1 (en) * 2003-06-12 2006-03-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Transflective liquid crystal display device
JP4165337B2 (ja) * 2003-08-18 2008-10-15 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置、及び電子機器
TWI240106B (en) 2004-01-08 2005-09-21 Toppoly Optoelectronics Corp Transflective liquid crystal display
TWI230295B (en) * 2004-02-06 2005-04-01 Au Optronics Corp A pixel device of a transflective-type LCD panel
KR100683154B1 (ko) * 2004-08-24 2007-03-12 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 Ocb 모드 액정표시장치 및 그 구동방법
JP2006098623A (ja) * 2004-09-29 2006-04-13 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
US7239365B2 (en) * 2004-11-09 2007-07-03 Tpo Displays Corp. Transflective liquid crystal display
TW200622392A (en) 2004-12-14 2006-07-01 Samsung Electronics Co Ltd Transflective liquid crystal display and manufacturing method thereof
KR101122235B1 (ko) * 2005-04-22 2012-03-19 삼성전자주식회사 반투과형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
TWI311661B (en) * 2005-08-23 2009-07-01 Au Optronics Corporatio A liquid crystal display and a method for manufacturing thereof
KR100947202B1 (ko) 2005-08-31 2010-03-11 도쿠리쓰교세이호징 가가쿠 기주쓰 신코 기코 네마틱 액정을 사용한 액정 표시 장치
US7907241B2 (en) 2005-12-02 2011-03-15 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device
TWI329215B (en) * 2005-12-29 2010-08-21 Ind Tech Res Inst Transflective liquid crystal displays and fabrication methods thereof
TWI315423B (en) * 2005-12-30 2009-10-01 Ind Tech Res Inst Substrate structures, liquid crystal display devices and method of fabricating liquid crystal display devices
CN100430796C (zh) * 2006-01-18 2008-11-05 财团法人工业技术研究院 半反射半透射液晶显示器及其制造方法
TWI337272B (en) * 2006-02-06 2011-02-11 Ind Tech Res Inst Transflective liquid crystal displays and fabrication methods thereof
CN100458504C (zh) * 2006-03-16 2009-02-04 财团法人工业技术研究院 半反射半穿透液晶显示器及其制造方法
WO2008102486A1 (ja) * 2007-02-22 2008-08-28 Sharp Kabushiki Kaisha 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法
CN101290441B (zh) * 2007-04-17 2012-12-05 奇美电子股份有限公司 半穿透半反射液晶显示面板及其制造方法
JPWO2009122621A1 (ja) * 2008-03-31 2011-07-28 凸版印刷株式会社 位相差板、その製造方法及び液晶表示装置
KR100952039B1 (ko) * 2008-08-29 2010-04-07 엘지이노텍 주식회사 액정표시장치
KR101720724B1 (ko) * 2010-12-09 2017-04-03 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
CN103869541A (zh) * 2012-12-10 2014-06-18 京东方科技集团股份有限公司 半透半反的液晶面板及其制作方法、液晶显示装置
CN103293769A (zh) * 2013-05-24 2013-09-11 京东方科技集团股份有限公司 半透半反液晶显示面板及其制作方法、液晶显示装置
CN103293770B (zh) * 2013-05-31 2015-12-23 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及制造方法和液晶显示面板
WO2018216611A1 (ja) * 2017-05-25 2018-11-29 シャープ株式会社 表示装置
WO2019064342A1 (ja) * 2017-09-26 2019-04-04 シャープ株式会社 表示デバイス、表示デバイスの製造方法、表示デバイスの製造装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100191787B1 (ko) * 1996-09-20 1999-06-15 구자홍 광시야각을 가지는 액정셀의 제조방법
JPH11311778A (ja) * 1998-02-27 1999-11-09 Hitachi Ltd 液晶表示装置
US6226061B1 (en) * 1997-03-25 2001-05-01 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device having phase different plates
US6295108B1 (en) * 1997-06-30 2001-09-25 Citizen Watch Co., Ltd. Liquid crystal display device
JP4118396B2 (ja) 1997-06-30 2008-07-16 シチズンホールディングス株式会社 液晶表示装置
US6195140B1 (en) * 1997-07-28 2001-02-27 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display in which at least one pixel includes both a transmissive region and a reflective region
JP2955277B2 (ja) * 1997-07-28 1999-10-04 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP3410665B2 (ja) * 1997-12-26 2003-05-26 シャープ株式会社 液晶表示装置
KR100283275B1 (ko) 1997-12-26 2001-03-02 마찌다 가쯔히꼬 액정 디스플레이 장치
US6281952B1 (en) * 1997-12-26 2001-08-28 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display
US6295109B1 (en) * 1997-12-26 2001-09-25 Sharp Kabushiki Kaisha LCD with plurality of pixels having reflective and transmissive regions
BR9906400A (pt) * 1998-04-28 2000-09-26 Citizen Watch Co Ltd Dispositivo indicador de cristal lìquido colorido do tipo refletor
JP3406242B2 (ja) 1998-10-15 2003-05-12 シャープ株式会社 液晶表示装置
GB2343011A (en) * 1998-10-20 2000-04-26 Sharp Kk A liquid crystal display device
US5982464A (en) 1998-12-16 1999-11-09 Technoloogy Resource International Corporation Multi-twist color liquid crystal display
JP2000267081A (ja) * 1999-03-17 2000-09-29 Toshiba Corp 液晶表示装置
TW548484B (en) * 1999-07-16 2003-08-21 Seiko Epson Corp Liquid crystal display device, electronic apparatus and substrate for liquid crystal device
KR100312328B1 (ko) * 1999-08-06 2001-11-03 구본준, 론 위라하디락사 반사투과형 액정 표시장치
KR100613437B1 (ko) * 1999-10-27 2006-08-18 엘지.필립스 엘시디 주식회사 반사투과 액정 표시장치
JP3744342B2 (ja) * 1999-12-03 2006-02-08 セイコーエプソン株式会社 液晶装置および電子機器
JP4196505B2 (ja) * 1999-12-13 2008-12-17 ソニー株式会社 表示装置及びその製造方法とカラーフィルタ
KR100663074B1 (ko) * 1999-12-31 2007-01-02 엘지.필립스 엘시디 주식회사 위상차층을 포함하는 반사투과형 액정표시장치
KR100394987B1 (ko) * 2000-04-07 2003-08-19 엘지.필립스 엘시디 주식회사 반투과 액정 표시장치
JP4815659B2 (ja) * 2000-06-09 2011-11-16 ソニー株式会社 液晶表示装置
JP4303906B2 (ja) * 2000-09-27 2009-07-29 東芝モバイルディスプレイ株式会社 半透過型液晶表示装置

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