JP5608963B2 - Matrix type display device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば液晶ディスプレイ等のマトリクス型表示装置に関し、さらに詳しくは、電圧変動する要因があっても表示性能を一定に維持することができるマトリクス型表示装置に関する。 The present invention relates to a matrix type display device such as a liquid crystal display, and more particularly to a matrix type display device that can maintain a constant display performance even when there is a factor that causes voltage fluctuation.
液晶表示装置や電気泳動型表示装置のような電圧駆動型の表示装置は、薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリクス方式で駆動される場合が多い。図6は、アクティブマトリクス方式で駆動される液晶表示装置の単画素領域の従来例を示す模式的な断面図であり、図4の実線部分は、液晶表示装置の単画素の等価回路図である。図6に例示した液晶表示装置100においては、画素電極101を有するTFT基板110と、対向電極121を有するカラーフィルター基板120との間に液晶層130が挟まれており、その液晶層130は画素容量CLCとして存在し、さらにその画素容量CLCと並列回路となる容量成分として保持容量CSTが形成されている。
A voltage-driven display device such as a liquid crystal display device or an electrophoretic display device is often driven by an active matrix method using a thin film transistor (TFT). FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a conventional example of a single pixel region of a liquid crystal display device driven by an active matrix system, and a solid line portion in FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a single pixel of the liquid crystal display device. . In the liquid
保持容量CSTは、画素形成部111毎に設けられ、TFT基板110に形成された画素電極101と、その画素電極101のベース基板104側に設けられた参照電極103との間に、容量成分である絶縁膜102を配置することによって構成されている(例えば非特許文献1を参照)。保持容量CSTが必要なケースとしては、画素電極101と走査線(ゲート線)(図4中の符号41)との間に寄生容量CGSが存在し、その寄生容量CGSの存在によって画素形成部111への印加電圧が変動し、表示性能が影響を受けるケースや、異方性を持つ液晶分子が画素電極101に印加された電圧によって分子の向きが変化し、その結果として画素電極101と対向電極121との間で構成される画素容量CLCの値が変動するケースが挙げられる。
The storage capacitor CST is provided for each
このような場合、保持容量CSTを設けることにより、寄生容量CGSの存在や液晶分子の異方性に基づいた電圧変動を相対的に小さくすることができるので、画素形成部111への印加電圧が安定化し、良好な表示性能を得ることができるようになる。電圧変動による表示性能への影響は液晶ディスプレイの仕様によっても異なるが、階調数の多い高品位の液晶ディスプレイにおいては、電圧のわずかな変動が表示性能に敏感に反映されるので、より大きな保持容量CSTをTFT基板110に作り込んでおくことが好ましいとされている。
In such a case, by providing the storage capacitor C ST, since the voltage variation based on the anisotropy of the presence and the liquid crystal molecules of the parasitic capacitance C GS can be relatively small, applied to the
従来、TFT基板110に作り込まれる保持容量CSTは、画素容量CLCに対して0.5倍〜1.0倍程度である。この場合、画素電極101と参照電極103との間の絶縁膜102の膜厚や誘電率の関係、また液晶層130の膜厚や誘電率の関係から、保持容量CSTを形成するための参照電極103の面積Cは、画素電極101の面積Aの10〜30%の大きさで形成されていれば十分である。その結果、参照電極103として金属電極を用いても大きな開口率の低減にはならず、さらにプロセスの簡便性からも、そうした金属電極が用いられているケースが多い。
Conventionally, the holding capacitor C ST that are built on the
しかしながら、最近の液晶ディスプレイのより一層の高品位化に伴い、画素の階調数をさらに増大させたり、応答性を向上させたりすることが行われる。階調数を増大させた場合には、画素電極101に印加する電圧がわずかに変動しただけでも階調が変化することになるので、電圧変動の許容値が従来にもまして小さくなる。そのため、さらに大きな保持容量CSTを作り込んでおく必要がある。また、応答性を向上させるためには、液晶層130の膜厚を減少させて画素容量CLCを増大させたり、自発分極を持つ強誘電性液晶を適用したりする必要があり、そのため、保持容量CSTも併せて大きくする必要がある。
However, along with the further improvement in quality of recent liquid crystal displays, the number of gradations of pixels is further increased and the response is improved. When the number of gradations is increased, the gradation changes even if the voltage applied to the
なお、特許文献1に記載の液晶表示装置は、不透明金属からなる第1電極と透明導電膜からなる画素電極とで保持容量を構成したものであり、第1電極のレイアウトによって開口率を向上させていることを特徴としている。
上記のように、保持容量CSTをさらに大きくする場合において、参照電極103の面積Cを拡大すればよいわけであるが、通常の製造工程では参照電極103は配線層と同じ工程で形成されるため、不透明な金属電極層として設けられている。したがって、透過型液晶ディスプレイのように、バックライト等を透過する必要があるディスプレイの場合には、参照電極103の面積Cを大きくすることは、透過率、すなわち光の利用効率を低下させることとなり、消費電力の観点からもデメリットとなる。この問題を解決するには、参照電極103の材質を透明導電材料にすれば、液晶ディスプレイ100ではバックライト等150を参照電極103が遮蔽しないので開口率を低下させることはない。そのため、保持容量CSTを大きくするための手段は、参照電極103の面積Cを単純に拡大することである程度までは対応可能となる。ただし、この場合、金属電極である配線部分と異なる材質の参照電極103を用いるため、成膜工程やエッチング工程が増え、製品コストを上昇させる要因となる。
As described above, when the storage capacitor CST is further increased, the area C of the
一方、配線層に参照電極103と同じ透明電極を用いることも可能であるが、透明電極材料は金属電極と比較すると比抵抗率が高いため、配線抵抗が高くなり、ディスプレイとしての画面サイズや動作速度が制限される可能性がある。また、バックライトを透過する必要のない反射型液晶ディスプレイや電子ペーパーでは、従来どおりの不透明な金属電極を用いた場合でも参照電極103の面積Cを拡大することができる。
On the other hand, it is possible to use the same transparent electrode as the
なお、図6に示すように、参照電極103は平面視で画素電極101の下に該画素電極101よりも小さい面積Cで形成されているので、参照電極103と画素電極101とで構成される保持容量CSTは、参照電極103と画素電極101とが平面視で重複する面積に対応したものとなっている。
As shown in FIG. 6, the
しかしながら、参照電極103の面積Cを大きくして保持容量CSTを増大させた場合であっても、参照電極103の面積Cはせいぜい画素電極101の面積の1倍程度が限度である。したがって、保持容量CSTを形成する絶縁膜102の膜厚や誘電率及び画素容量CLCを形成する液晶層130の膜厚や誘電率の関係によっても違うが、保持容量CSTの増大には限界があった。
However, even when the area C of the
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、画素の階調数をさらに増大させたり、応答性を向上させたりした高品位なマトリクス型表示装置において、電圧変動の許容値が従来にもまして小さくなる場合、あるいは、液晶層の膜厚を減少させて画素容量を増大させたり自発分極を持つ強誘電性液晶を適用したりすることによって応答性を向上させた場合であっても、高品位の表示性能を一定に維持することができるマトリクス型表示装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a high-quality matrix display device that further increases the number of gradations of pixels or improves responsiveness. Responsiveness is improved when the tolerance of fluctuation is smaller than before, or by increasing the pixel capacity by reducing the film thickness of the liquid crystal layer or applying a ferroelectric liquid crystal with spontaneous polarization. It is an object of the present invention to provide a matrix display device that can maintain a high-quality display performance at a constant level.
上記課題を解決するための本発明の第1形態に係るマトリクス型表示装置は、
ベース基板と、該ベース基板上に設けられた画素形成部及びスイッチング素子部とを有する第1基板であって、該画素形成部には、前記ベース基板上に形成された画素電極と、該画素電極の一部を覆うように形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成され、前記画素電極との平面視における重複部分の面積がBとなるように形成された参照電極とを少なくとも有する第1基板と、
透明基板と、該透明基板上の全面又は一部に前記画素電極に対向するように形成された対向電極とを有する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられて前記画素電極と前記対向電極との間に電圧を印加することで光学特性が変化する光制御層と、を備えるマトリクス型表示装置であって、
各画素単位において、前記画素電極と前記面積Bからなる参照電極との平面視での重複部分が保持容量を構成し、前記画素電極の面積から前記面積Bを差し引いた面積をAとしたとき、該面積Aからなる画素電極と前記対向電極との平面視での重複部分が画素容量を構成することを特徴とする。
A matrix display device according to the first embodiment of the present invention for solving the above-described problems is provided.
A first substrate having a base substrate, a pixel formation portion and a switching element portion provided on the base substrate, wherein the pixel formation portion includes a pixel electrode formed on the base substrate, and the pixel An insulating film formed so as to cover a part of the electrode, and a reference electrode formed on the insulating film so that an area of an overlapping portion with the pixel electrode in a plan view is B A first substrate;
A second substrate having a transparent substrate and a counter electrode formed on the entire surface or part of the transparent substrate so as to face the pixel electrode;
A matrix type display device comprising: a light control layer provided between the first substrate and the second substrate, the optical control layer of which optical characteristics are changed by applying a voltage between the pixel electrode and the counter electrode. There,
In each pixel unit, the overlapping portion in plan view of the pixel electrode and the reference electrode composed of the area B constitutes a storage capacitor, and when the area obtained by subtracting the area B from the area of the pixel electrode is A, The overlapping portion in plan view of the pixel electrode having the area A and the counter electrode constitutes a pixel capacitance.
この発明によれば、各画素単位において、画素電極の上(対向電極側)に絶縁膜を介して対向電極と同電位の参照電極が形成されているので、画素電極と参照電極との平面視での重複部分(面積B)は画素容量CLCを構成せずに保持容量CSTを構成する。そして、画素電極の面積から面積Bを差し引いた面積Aからなる画素電極と、第2基板上に形成された対向電極との平面視での重複部分(面積A)が画素容量CLCを構成する。こうした構成は、画素電極の下(ベース基板側)に絶縁膜を介して設けられた参照電極(対向電極と同電位である。)と画素電極との平面視での重複部分の面積C(図6の従来例を参照)が上記本発明に係る面積Bと同じ面積で形成されている場合、言い換えれば、参照電極が光学的に不透明な金属電極を使用しているためにその部分の光透過がないことによる開口率が同じ場合、に比べ、本発明の第1形態に係るマトリクス型表示装置は、画素容量CLCを相対的に小さくすることができる。その結果、保持容量CSTと画素容量CLCとの相対比(CST/CLC)を従来よりも大きくすることができる。 According to the present invention, in each pixel unit, the reference electrode having the same potential as the counter electrode is formed on the pixel electrode (on the counter electrode side) via the insulating film. The overlapping portion (area B) in FIG. 5 forms the storage capacitor CST without forming the pixel capacitor CLC . An overlapping portion (area A) in plan view of the pixel electrode having the area A obtained by subtracting the area B from the area of the pixel electrode and the counter electrode formed on the second substrate constitutes the pixel capacitor CLC . . In such a configuration, an area C of an overlapping portion in a plan view of a pixel electrode and a reference electrode (having the same potential as the counter electrode) provided below the pixel electrode (on the base substrate side) via an insulating film (see FIG. 6) is formed in the same area as the area B according to the present invention, in other words, since the reference electrode uses an optically opaque metal electrode, the light transmission of that portion is performed. Compared with the case where the aperture ratio is the same, the matrix type display device according to the first embodiment of the present invention can relatively reduce the pixel capacitance CLC . As a result, the relative ratio (C ST / C LC ) between the storage capacitor C ST and the pixel capacitor C LC can be made larger than before.
こうしたことにより、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CSTに蓄えておくことができるので、例えば画素電圧の変動が生じ易い誘電率異方性の大きな液晶を使用したり自発分極を持つ強誘電性液晶を使用した液晶表示装置や電気泳動表示装置等であっても、従来よりも相対的に大きくなった保持容量CSTによって画素電圧の変動を抑えることができ、液晶等からなる光制御層を所定の電圧で駆動させて表示性能を一定に維持することができる。なお、図6の従来例では、画素電極の面積に対して参照電極の面積が約10%〜約30%程度である。 By these things, or use can be left stored in the storage capacitor C ST relatively large charge to the pixel capacitance C LC, for example, a large liquid crystal variations in pixel voltage occurs easily dielectric anisotropy Even in a liquid crystal display device or an electrophoretic display device using a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization, fluctuations in the pixel voltage can be suppressed by the storage capacitor CST that is relatively larger than in the past. The display control performance can be kept constant by driving the light control layer made of the same at a predetermined voltage. In the conventional example of FIG. 6, the area of the reference electrode is about 10% to about 30% with respect to the area of the pixel electrode.
本発明の第1形態に係るマトリクス型表示装置は、各画素単位において、前記面積Bと前記面積Aとの比(B/A)が0.1/0.9以上0.7/0.3未満の範囲内であるように構成することが好ましい。 In the matrix display device according to the first aspect of the present invention, the ratio (B / A) of the area B to the area A is 0.1 / 0.9 or more and 0.7 / 0.3 in each pixel unit. It is preferable to configure so as to be within the range of less than.
この発明によれば、保持容量CSTを構成する面積Bが十分に確保されるので、画素容量CLCを構成する面積Aが小さくなりすぎることによる開口率の低下と、表示性能の向上との関係において、面積Bと面積Aとの比(B/A)を上記範囲内とすることが好ましい。 According to the present invention, since the area B constituting the storage capacitor CST is sufficiently secured, the aperture ratio is reduced due to the area A constituting the pixel capacitor CLC being too small, and the display performance is improved. In relation, it is preferable that the ratio (B / A) between the area B and the area A is within the above range.
上記課題を解決するための本発明の第2形態に係るマトリクス型表示装置は、 ベース基板と、該ベース基板上に設けられた画素形成部及びスイッチング素子部を有する第1基板であって、該画素形成部には、後に形成される画素電極との平面視における重複部分の面積がCとなるように前記ベース基板上に形成された第2参照電極と、該第2参照電極を覆うように形成された第2絶縁膜と、該第2絶縁膜上に形成された画素電極と、該画素電極の一部を覆うように形成された第1絶縁膜と、該第1絶縁膜上に形成され、前記画素電極との平面視における重複部分の面積がBとなるように形成された第1参照電極とを少なくとも有する第1基板と、
透明基板と、該透明基板上の全面又は一部に前記画素電極に対向するように形成された対向電極とを有する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられて前記画素電極と前記対向電極との間に電圧を印加することで光学特性が変化する光制御層と、を備えるマトリクス型表示装置であって、
各画素単位において、前記画素電極と前記面積Bからなる第1参照電極との平面視での重複部分が第1保持容量を構成し、前記画素電極と前記第2参照電極との平面視での重複部分が第2保持容量を構成し、前記画素電極の面積から前記面積Bを差し引いた面積をAとしたとき、該面積Aからなる画素電極と前記対向電極との平面視での重複部分が画素容量を構成することを特徴とする。
A matrix display device according to a second embodiment of the present invention for solving the above-described problem is a first substrate having a base substrate, a pixel formation portion and a switching element portion provided on the base substrate, The pixel forming portion covers a second reference electrode formed on the base substrate so that an area of an overlapping portion with a pixel electrode formed later in plan view is C, and the second reference electrode is covered. The formed second insulating film, the pixel electrode formed on the second insulating film, the first insulating film formed so as to cover a part of the pixel electrode, and the first insulating film formed on the first insulating film A first substrate having at least a first reference electrode formed so that an area of an overlapping portion with the pixel electrode in a plan view is B;
A second substrate having a transparent substrate and a counter electrode formed on the entire surface or part of the transparent substrate so as to face the pixel electrode;
A matrix type display device comprising: a light control layer provided between the first substrate and the second substrate, the optical control layer of which optical characteristics are changed by applying a voltage between the pixel electrode and the counter electrode. There,
In each pixel unit, an overlapping portion in plan view of the pixel electrode and the first reference electrode having the area B constitutes a first storage capacitor, and in plan view of the pixel electrode and the second reference electrode. When the overlapping portion constitutes a second storage capacitor and the area obtained by subtracting the area B from the area of the pixel electrode is A, the overlapping portion in plan view of the pixel electrode having the area A and the counter electrode is It constitutes a pixel capacity.
この発明によれば、上記第1形態の場合と同様、各画素単位において、画素電極の上(対向電極側)に第1絶縁膜を介して対向電極と同電位の第1参照電極が形成されているので、画素電極と面積Bからなる第1参照電極との平面視での重複部分(面積B)は画素容量CLCを構成せずに第1保持容量CST1を構成する。そして、画素電極の面積から面積Bを差し引いた面積Aからなる画素電極と、第2基板上に形成された対向電極との平面視での重複部分(面積A)が画素容量CLCを構成する。さらに、この第2形態においては、各画素単位において、画素電極の下(ベース基板側)に第2絶縁膜を介して設けられた第2参照電極(対向電極と同電位である。)と、画素電極との平面視での重複部分(面積C)が第2保持容量CST2を構成する。 According to the present invention, as in the case of the first embodiment, in each pixel unit, the first reference electrode having the same potential as the counter electrode is formed on the pixel electrode (on the counter electrode side) via the first insulating film. since it is, the overlapping portion (area B) in a plan view of the first reference electrode consisting of the pixel electrode and the area B constitute the first storage capacitor C ST1 without forming the pixel capacitance C LC. An overlapping portion (area A) in plan view of the pixel electrode having the area A obtained by subtracting the area B from the area of the pixel electrode and the counter electrode formed on the second substrate constitutes the pixel capacitor CLC . . Furthermore, in the second embodiment, in each pixel unit, a second reference electrode (having the same potential as the counter electrode) provided below the pixel electrode (on the base substrate side) via a second insulating film; The overlapping portion (area C) in plan view with the pixel electrode constitutes the second storage capacitor CST2 .
こうした第2形態の構成は、画素電極の下(ベース基板側)にのみ絶縁膜を介して設けられた参照電極(対向電極と同電位である。)と画素電極との平面視での重複部分(面積C)を保持容量とする場合(図6の従来例を参照)よりも、第1保持容量CST1と第2保持容量CST2とからなる2つの保持容量を構成できるので、保持容量と画素容量との相対比[(CST1+CST2)/CLC]を従来よりも大きくすることができる。その結果、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CST(CST1+CST2)に蓄えておくことができるので、例えば画素電圧の変動が生じ易い誘電率異方性の大きな液晶を使用したり自発分極を持つ強誘電性液晶を使用した液晶表示装置や電気泳動表示装置等であっても、従来よりも相対的に大きくなった保持容量CST(CST1+CST2)によって画素電圧の変動を抑えることができ、液晶等からなる光制御層を所定の電圧で駆動させて表示性能を一定に維持することができる。 Such a configuration of the second form is an overlapping portion in plan view of a reference electrode (having the same potential as the counter electrode) provided below the pixel electrode (on the base substrate side) via an insulating film and the pixel electrode. Compared to the case where (area C) is a storage capacitor (see the conventional example of FIG. 6), two storage capacitors composed of the first storage capacitor CST1 and the second storage capacitor CST2 can be configured. The relative ratio [(C ST1 + C ST2 ) / C LC ] with the pixel capacitance can be made larger than before. As a result, it is possible to set aside a relatively large charge in the storage capacitor C ST (C ST1 + C ST2 ) with respect to the pixel capacitance C LC, for example, the size of the variation of the pixel voltage occurs easily dielectric anisotropy Even in a liquid crystal display device or an electrophoretic display device using a liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization, the holding capacitance C ST (C ST1 + C ST2 ) which is relatively larger than the conventional one is used. The fluctuation of the pixel voltage can be suppressed, and the display performance can be kept constant by driving the light control layer made of liquid crystal or the like with a predetermined voltage.
本発明の第1及び第2形態に係るマトリクス型表示装置の好ましい態様として、前記スイッチング素子部が薄膜トランジスタ部であるように構成する。 As a preferable aspect of the matrix type display device according to the first and second aspects of the present invention, the switching element portion is configured to be a thin film transistor portion.
本発明の第1及び第2形態に係るマトリクス型表示装置の好ましい態様として、前記光制御層が液晶層であるように構成する。 As a preferable aspect of the matrix display device according to the first and second embodiments of the present invention, the light control layer is configured to be a liquid crystal layer.
本発明の第1及び第2形態に係るマトリクス型表示装置の好ましい態様として、前記光制御層が電気泳動材料層であるように構成する。 As a preferable aspect of the matrix display device according to the first and second embodiments of the present invention, the light control layer is configured to be an electrophoretic material layer.
本発明の第1形態に係るマトリクス型表示装置によれば、画素電極と参照電極との平面視での重複部分(面積B)は画素容量CLCを構成せずに保持容量CSTを構成し、そして、画素電極の面積から面積Bを差し引いた面積Aからなる画素電極と、対向電極との平面視での重複部分(面積A)が画素容量CLCを構成する。そのため、画素電極の下(ベース基板側)に絶縁膜を介して設けられた参照電極(対向電極と同電位である。)と画素電極との平面視での重複部分の面積C(図6の従来例を参照)が上記本発明に係る面積Bと同じ面積で形成されている場合、言い換えれば、参照電極が光学的に不透明な金属電極を使用しているためにその部分の光透過がないことによる開口率が同じ場合、に比べ、本発明の第1形態に係るマトリクス型表示装置は、画素容量CLCを相対的に小さくすることができる。その結果、保持容量CSTと画素容量CLCとの相対比(CST/CLC)を従来よりも大きくすることができる。こうしたことにより、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CSTに蓄えておくことができるので、例えば画素電圧の変動が生じ易い誘電率異方性の大きな液晶を使用したり自発分極を持つ強誘電性液晶を使用した液晶表示装置や電気泳動表示装置等であっても、従来よりも相対的に大きくなった保持容量CSTによって画素電圧の変動を抑えることができ、液晶等からなる光制御層を所定の電圧で駆動させて表示性能を一定に維持することができる。 According to the matrix type display device of the first embodiment of the present invention, the overlapping portion (area B) of the pixel electrode and the reference electrode in plan view forms the holding capacitor CST without forming the pixel capacitor CLC. Then, a pixel electrode having an area A obtained by subtracting the area B from the area of the pixel electrode and an overlapping portion (area A) in plan view of the counter electrode constitute the pixel capacitor CLC . Therefore, the area C (see FIG. 6) of the overlapping portion in plan view between the pixel electrode and a reference electrode (having the same potential as the counter electrode) provided below the pixel electrode (on the base substrate side) via an insulating film. In the case where the conventional electrode is formed in the same area as the area B according to the present invention, in other words, since the reference electrode uses an optically opaque metal electrode, there is no light transmission in that portion. In the case of the same aperture ratio, the matrix display device according to the first embodiment of the present invention can relatively reduce the pixel capacitance CLC . As a result, the relative ratio (C ST / C LC ) between the storage capacitor C ST and the pixel capacitor C LC can be made larger than before. By these things, or use can be left stored in the storage capacitor C ST relatively large charge to the pixel capacitance C LC, for example, a large liquid crystal variations in pixel voltage occurs easily dielectric anisotropy Even in a liquid crystal display device or an electrophoretic display device using a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization, fluctuations in the pixel voltage can be suppressed by the storage capacitor CST that is relatively larger than in the past. The display control performance can be kept constant by driving the light control layer made of the same at a predetermined voltage.
本発明の第2形態に係るマトリクス型表示装置によれば、上記第1形態に加え、さらに、画素電極の下(ベース基板側)に第2絶縁膜を介して第2参照電極(対向電極と同電位である。)が形成されているので、画素電極と第2参照電極との平面視での重複部分(面積C)は第2保持容量CST2を構成する。そのため、画素電極の下(ベース基板側)にのみ絶縁膜を介して設けられた参照電極(対向電極と同電位である。)と画素電極との平面視での重複部分(面積C)を保持容量とする場合(図6の従来例を参照)よりも、第1保持容量CST1と第2保持容量CST2とからなる2つの保持容量を構成できるので、保持容量と画素容量との相対比[(CST1+CST2)/CLC]を従来よりも大きくすることができる。その結果、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CST(CST1+CST2)に蓄えておくことができるので、例えば画素電圧の変動が生じ易い誘電率異方性の大きな液晶を使用したり自発分極を持つ強誘電性液晶を使用した液晶表示装置や電気泳動表示装置等であっても、従来よりも相対的に大きくなった保持容量CST(CST1+CST2)によって画素電圧の変動を抑えることができ、液晶等からなる光制御層を所定の電圧で駆動させて表示性能を一定に維持することができる。 According to the matrix type display device of the second embodiment of the present invention, in addition to the first embodiment, the second reference electrode (the counter electrode and the counter electrode) is further provided below the pixel electrode (on the base substrate side) via the second insulating film. Are formed at the same potential), the overlapping portion (area C) in plan view of the pixel electrode and the second reference electrode constitutes the second storage capacitor CST2 . Therefore, the overlapping part (area C) in plan view of the reference electrode (which has the same potential as the counter electrode) provided below the pixel electrode (on the base substrate side) via the insulating film and the pixel electrode is retained. Compared to the case of the capacitance (refer to the conventional example of FIG. 6), since the two storage capacitors composed of the first storage capacitor C ST1 and the second storage capacitor C ST2 can be configured, the relative ratio between the storage capacitor and the pixel capacitor [(C ST1 + C ST2 ) / C LC ] can be made larger than before. As a result, it is possible to set aside a relatively large charge in the storage capacitor C ST (C ST1 + C ST2 ) with respect to the pixel capacitance C LC, for example, the size of the variation of the pixel voltage occurs easily dielectric anisotropy Even in a liquid crystal display device or an electrophoretic display device using a liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization, the holding capacitance C ST (C ST1 + C ST2 ) which is relatively larger than the conventional one is used. The fluctuation of the pixel voltage can be suppressed, and the display performance can be kept constant by driving the light control layer made of liquid crystal or the like with a predetermined voltage.
こうした本発明のマトリクス型表示装置において、光制御層を液晶層あるいは電気泳動材料層であるように構成することにより、画素の階調数をさらに増大させたり、応答性を向上させたりした高品位な液晶表示装置や電気泳動表示装置を構成することができる。これらの表示装置は、電圧変動の許容値が従来にもまして小さくなる場合、あるいは、液晶層の膜厚を減少させて画素容量を増大させたり自発分極を持つ強誘電性液晶を適用したりすることによって応答性を向上させた場合であっても、高品位の表示性能を一定に維持することができる。 In such a matrix display device of the present invention, the light control layer is configured to be a liquid crystal layer or an electrophoretic material layer, thereby further increasing the number of gradations of pixels and improving the responsiveness. A liquid crystal display device or an electrophoretic display device can be configured. In these display devices, the allowable value of voltage fluctuation is smaller than before, or the pixel capacitance is increased by reducing the film thickness of the liquid crystal layer, or a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization is applied. Thus, even when the responsiveness is improved, high-quality display performance can be maintained constant.
以下、本発明のマトリクス型表示装置について詳細に説明するが、本発明は図面の形態や以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, although the matrix type display device of the present invention will be described in detail, the present invention is not limited to the form of the drawings or the following embodiments.
[マトリクス型表示装置]
図1、図2及び図5(以下、これらを示すときは「図1等」という。)は、本発明のマトリクス型表示装置の単画素領域の例を示す模式的な断面図であり、図3は、本発明のマトリクス型表示装置の単画素領域の一例を示す模式的な平面図であり、図4は、本発明のマトリクス型表示装置の単画素の等価回路図の模式図である。ここで、図1及び図2に示すマトリクス型表示装置60A,60Bは、光制御層30として液晶層が採用されてなる液晶表示装置を示す実施形態であり、図5に示すマトリクス型表示装置60Cは、光制御層30’としてマイクロカプセル方式の電気泳動層が採用されてなる電気泳動表示装置を示す実施形態である。なお、以下において、各マトリクス型表示装置60A,60B,60Cを総称するときは、符号60で表す。
[Matrix type display device]
1, FIG. 2 and FIG. 5 (hereinafter referred to as “FIG. 1 etc.”) are schematic sectional views showing examples of single pixel regions of the matrix type display device of the present invention. 3 is a schematic plan view showing an example of a single pixel region of the matrix display device of the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram of an equivalent circuit diagram of a single pixel of the matrix display device of the present invention. Here, the
本発明のマトリクス型表示装置60は、図1等に示すように、第1基板10と、第2基板20と、第1基板10と第2基板20との間に設けられた光制御層30と、を有している。図1等において、符号50は、本発明のマトリクス型表示装置60が液晶表示装置である場合における偏光板やバックライト等を表している。
As shown in FIG. 1 and the like, the
第1基板10は、ベース基板4と、ベース基板4上の面内方向に設けられた画素形成部11及びスイッチング素子部12とを有する基板である。その画素形成部11とスイッチング素子部12は、単画素内にそれぞれ設けられている。本発明のマトリクス型表示装置60では、第1基板10の形態として2種の形態(図1に示す第1形態に係る第1基板10Aと、図2に示す第2形態に係る第1基板10B)を挙げることができる。なお、以下において、第1形態に係る第1基板10Aと第2形態に係る第1基板10Bとを総称するときは、符号10で表す。
The
第1形態に係る第1基板10Aは、図1に示すように、画素形成部11には、ベース基板4上に所定の面積で形成された画素電極1と、画素電極1の一部を覆うように形成された絶縁膜2と、絶縁膜2上に形成され、その該画素電極1との平面視における重複部分の面積がBとなるように形成された参照電極3とを少なくとも有する構造になっている。そして、この第1形態に係る第1基板10Aにおいては、各画素単位において、画素電極1と面積Bからなる参照電極3との平面視での重複部分(面積B)が保持容量CSTを構成し、画素電極1の面積から前記した重複部分の面積Bを差し引いた面積をAとしたとき、その面積Aからなる画素電極1と、後述する対向電極21との平面視での重複部分(面積A)が画素容量CLCを構成することに特徴がある。
As shown in FIG. 1, the
一方、第2形態に係る第1基板10Bは、図2に示すように、画素形成部11には、後に形成される画素電極1との平面視における重複部分の面積がCとなるようにベース基板4上に形成された第2参照電極13と、第2参照電極13を覆うように形成された第2絶縁膜14と、第2絶縁膜14上に形成された画素電極1と、画素電極1の一部を覆うように形成された第1絶縁膜2と、第1絶縁膜2上に形成され、画素電極1との平面視における重複部分の面積がBとなるように形成された第1参照電極3とを少なくとも有する構造になっている。そして、この第2形態に係る第1基板10Bにおいては、各画素単位において、画素電極1と面積Bからなる第1参照電極3との平面視での重複部分(面積B)が第1保持容量CST1を構成し、画素電極1と第2参照電極13との平面視での重複部分(面積C)が第2保持容量CST2を構成し、画素電極1の面積から面積Bを差し引いた面積をAとしたとき、その面積Aからなる画素電極1と対向電極21との平面視での重複部分(面積A)が画素容量CLCを構成することに特徴がある。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
第2基板20は、上記第1ないし第2形態に係る第1基板10に設けられた画素電極1に対向するように、透明基板22と、その透明基板22上の全面又は一部に、その画素電極1に対向するように形成された対向電極21とを有している。さらに、光制御層30は、上記第1ないし第2形態に係る第1基板10と第2基板20との間に、両基板に挟まれるように設けられており、画素電極1と対向電極21との間に電圧を印加することで光学特性が変化する層である。
The
本発明において、第1形態に係る第1基板10Aを備えたマトリクス型表示装置60Aでは、図1に示すように、各画素単位において、画素電極1の上(対向電極21の側)に絶縁膜2を介して対向電極21と同電位の参照電極3が形成されているので、画素電極1と参照電極3との平面視での重複部分(面積B)は画素容量CLCを構成せずに保持容量CSTを構成する。そして、画素電極1の面積から前記した面積Bを差し引いた面積Aからなる画素電極1と、第2基板20上に形成された対向電極21との平面視での重複部分(面積A)が画素容量CLCを構成する。こうした構成は、画素電極1の下(ベース基板4の側)に絶縁膜を介して設けられた参照電極(対向電極と同電位である。)と画素電極との平面視での重複部分の面積C(図6の従来例を参照)が本発明に係る面積Bと同じ面積で形成されている場合、言い換えれば、参照電極が光学的に不透明な金属電極を使用しているためにその部分の光透過がないことによる開口率が同じ場合、に比べ、本発明の第1形態に係るマトリクス型表示装置は、画素容量CLCを相対的に小さくすることができる。その結果、保持容量CSTと画素容量CLCとの相対比(CST/CLC)を従来よりも大きくすることができ、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CSTに蓄えておくことを可能とする。
In the present invention, in the matrix
一方、第2形態に係る第1基板10Bを備えたマトリクス型表示装置60Bでは、図2に示すように、各画素単位において、画素電極1の上(対向電極21の側)に第1絶縁膜2を介して対向電極21と同電位の第1参照電極3が形成されているので、画素電極1と面積Bからなる第1参照電極3との平面視での重複部分(面積B)は画素容量CLCを構成せずに第1保持容量CST1を構成する。そして、画素電極1の面積から面積Bを差し引いた面積Aからなる画素電極1と、第2基板20上に形成された対向電極21との平面視での重複部分(面積A)が画素容量CLCを構成する。さらに、この第2形態においては、各画素単位において、画素電極1の下(ベース基板4の側)に第2絶縁膜14を介して設けられた第2参照電極13(対向電極21と同電位である。)と、画素電極1との平面視での重複部分(面積C)が第2保持容量CST2を構成する。
On the other hand, in the matrix display device 60B including the first substrate 10B according to the second embodiment, as shown in FIG. 2, the first insulating film is formed on the pixel electrode 1 (on the
こうした第2形態の構成は、画素電極1の下(ベース基板4の側)にのみ絶縁膜を介して設けられた参照電極(対向電極と同電位である。)と画素電極との平面視での重複部分(面積C)を保持容量とする場合(図6の従来例を参照)よりも、第1保持容量CST1と第2保持容量CST2とからなる2つの保持容量を構成できるので、保持容量と画素容量との相対比[(CST1+CST2)/CLC]を従来よりも大きくすることができる。その結果、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CST(CST1+CST2)に蓄えておくことができるので、例えば画素電圧の変動が生じ易い誘電率異方性の大きな液晶を使用したり自発分極を持つ強誘電性液晶を使用した液晶表示装置や電気泳動表示装置等であっても、従来よりも相対的に大きくなった保持容量CST(CST1+CST2)によって画素電圧の変動を抑えることができ、液晶等からなる光制御層を所定の電圧で駆動させて表示性能を一定に維持することができる。 Such a configuration of the second mode is a plan view of a pixel electrode and a reference electrode (having the same potential as the counter electrode) provided via an insulating film only under the pixel electrode 1 (on the base substrate 4 side). Than the case where the overlapping portion (area C) is used as the storage capacitor (see the conventional example of FIG. 6), the two storage capacitors including the first storage capacitor CST1 and the second storage capacitor CST2 can be configured. The relative ratio [(C ST1 + C ST2 ) / C LC ] between the storage capacitor and the pixel capacitor can be made larger than the conventional one. As a result, it is possible to set aside a relatively large charge in the storage capacitor C ST (C ST1 + C ST2 ) with respect to the pixel capacitance C LC, for example, the size of the variation of the pixel voltage occurs easily dielectric anisotropy Even in a liquid crystal display device or an electrophoretic display device using a liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization, the holding capacitance C ST (C ST1 + C ST2 ) which is relatively larger than the conventional one is used. The fluctuation of the pixel voltage can be suppressed, and the display performance can be kept constant by driving the light control layer made of liquid crystal or the like with a predetermined voltage.
以下、本発明のマトリクス型表示装置60の各構成について詳しく説明する。第1形態に係る第1基板10Aと第2形態に係る第1基板10Bとを順に説明する。
Hereinafter, each configuration of the
(第1形態に係る第1基板)
第1形態に係る第1基板10Aは、図1に示すように、ベース基板4上の面内方向に規則的に設けられた単画素を多数有している。図1では、スイッチング素子部12と画素形成部11とを備えた単画素を表している。
(First substrate according to the first embodiment)
As shown in FIG. 1, the
ベース基板4としては、液晶表示装置や電気泳動表示装置のベース基板として一般的に用いられているものを用いることができ、有機基板であっても無機基板であってもよい。本発明のマトリクス型表示装置60が液晶表示装置である場合、光制御層30(液晶層)が設けられる側の反対側のベース基板面には、通常、偏光板やバックライト等50が設けられるので、ベース基板4はバックライト等50からの光が透過することができるように、透明又は半透明であることが好ましい。一方、本発明のマトリクス型表示装置60が電気泳動表示装置である場合には、ベース基板4は必ずしも透明又は半透明である必要はなく、不透明であっても構わない。
As the base substrate 4, a substrate generally used as a base substrate of a liquid crystal display device or an electrophoretic display device can be used, and it may be an organic substrate or an inorganic substrate. When the
有機基板としては、例えば、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、又はポリイミド等からなる有機基板、又はそれらの複合基板を挙げることができる。こうした有機基板は、剛性を有するものであってもよいし、厚さが5μm〜300μm程度の薄いフレキシブルなフィルム状のものであってもよい。フレキシブルな基板の使用は、TFTを有する液晶表示装置や電気泳動表示装置をフレキシブルとすることが可能となる。また、無機基板としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、セラミックス基板等を挙げることができる。ガラス基板としては、Na等のアルカリ元素の少ない硼ケイ酸ガラス等を用いることができ、また、その厚さとしては、0.05mm〜3.0mm程の液晶ディスプレイ用途のものを用いることができる。 Examples of organic substrates include polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, liquid crystal polymer, fluororesin, polycarbonate, and polynorbornene. An organic substrate made of resin, polysulfone, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, polyimide, or the like, or a composite substrate thereof can be given. Such an organic substrate may have rigidity, or may be a thin flexible film having a thickness of about 5 μm to 300 μm. The use of a flexible substrate makes it possible to make a liquid crystal display device or an electrophoretic display device having TFTs flexible. Moreover, as an inorganic substrate, a glass substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate etc. can be mentioned, for example. As the glass substrate, borosilicate glass having a small alkali element such as Na can be used, and the thickness thereof can be about 0.05 mm to 3.0 mm for liquid crystal displays. .
スイッチング素子部12は、マトリクス型表示装置60を構成する各単画素に、画素形成部11と共に設けられている。図1において、スイッチング素子部12には、図1に示すように、ボトムゲート・トップコンタクト構造からなるTFTが設けられている。一方、画素形成部11には、参照電極3と画素電極1とが所定の大きさで形成されている。具体的には後述するが、画素形成部11は、ベース基板4上に形成された所定の面積の画素電極1と、その画素電極1の一部を覆う絶縁膜2の上に、画素電極1との平面視における重複部分の面積がBとなるように形成された参照電極3とで構成されている。したがって、参照電極3は、画素電極1の一部に形成された絶縁膜2上に設けられているので、画素電極1の一部よりも小さい面積で形成されている。
The switching
ゲート電極5は、ベース基板4上に形成されている。ゲート電極5の形成材料としては、アルミニウム、チタン、銅、金、白金、クロム、パラジウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属もしくはMoW等の合金、又は、ITO(インジウム錫オキサイド)、酸化インジウム、IZO(インジウム亜鉛オキサイド)、SnO2、ZnO等の透明導電材料等を挙げることができる。なお、図3からもわかるように、ゲート電極5は、走査線41と同時に形成されることが多いので、導電性のよい金属又は合金が好ましく用いられる。ゲート電極5は、単一層として形成されたものであってもよいし、異なる層が積層されたものであってもよい。
The gate electrode 5 is formed on the base substrate 4. As a material for forming the gate electrode 5, a metal such as aluminum, titanium, copper, gold, platinum, chromium, palladium, indium, molybdenum, nickel or an alloy such as MoW, ITO (indium tin oxide), indium oxide, IZO Examples thereof include transparent conductive materials such as (indium zinc oxide), SnO 2 , and ZnO. As can be seen from FIG. 3, since the gate electrode 5 is often formed simultaneously with the
ゲート電極5は、蒸着やスパッタリング等の既存の薄膜形成手段とパターニング手段とで形成できる。例えば、スパッタ成膜、マスク露光、現像、エッチング等からなる手段(「PEP手段」(Photolithography and Etching Process)という。以下同じ。)により形成できる。ゲート電極5の厚さは、その材質の導電率にもよるが、30nm〜200nm程度であることが好ましい。ゲート電極5の厚さの下限は、電極材料の導電率及びベース基板4との密着強度によって上記範囲内から好ましい値が選択される。ゲート電極5の厚さの上限は、後述の絶縁膜2(ゲート絶縁膜を含む)、ソース電極7及びドレイン電極8を設けた際に、ベース基板4とゲート電極5の段差部分における絶縁膜2による絶縁被覆が十分で、且つその上に形成する電極パターンに断線を生ぜしめないことを考慮して上記範囲内から好ましい値が選択される。特に、可とう性があるベース基板4を使用した場合には、応力のバランスを考慮する必要がある。
The gate electrode 5 can be formed by existing thin film forming means such as vapor deposition and sputtering and patterning means. For example, it can be formed by means including sputtering film formation, mask exposure, development, etching, etc. (referred to as “PEP means” (Photolithography and Etching Process); hereinafter the same). The thickness of the gate electrode 5 is preferably about 30 nm to 200 nm, although it depends on the conductivity of the material. A preferable lower limit of the thickness of the gate electrode 5 is selected from the above range depending on the conductivity of the electrode material and the adhesion strength with the base substrate 4. The upper limit of the thickness of the gate electrode 5 is that the insulating
画素電極1は、図1に示すように、ベース基板4上に設けられて各単画素の画素形成部11を構成する。この画素電極1は、所定の面積で形成されたパターン電極であり、後述する第2基板20が有する対向電極21との間に電圧を印加することによって、光制御層30(例えば液晶層又は電気泳動層)の光学特性を変化させるように作用する。本発明のマトリクス型表示装置が液晶層を備えた液晶表示装置60Aである場合(図1を参照)は、画素電極1の形成材料としては、ITO(インジウム錫オキサイド)、酸化インジウム、IZO(インジウム亜鉛オキサイド)、SnO2、ZnO等の透明導電材料を好ましく挙げることができる。一方、本発明のマトリクス型表示装置が電気泳動層を備えた電気泳動表示装置60Cである場合(図5を参照)は、画素電極1の形成材料としては、前記同様の透明導電材料であってもよいし、不透明な金属材料又は合金材料であってもよい。ここでいう金属材料又は合金材料としては、アルミニウム、チタン、銅、金、白金、クロム、パラジウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属や、MoW等の合金を挙げることができる。
As shown in FIG. 1, the pixel electrode 1 is provided on the base substrate 4 to constitute a
画素電極1は、上述したゲート電極5やソース電極7及びドレイン電極8と同様、蒸着やスパッタリング等の既存の薄膜形成手段とパターニング手段で形成できる。画素電極1の厚さは、その形成材料によっても異なるが、通常のITOの場合には、50nm〜300nmである。なお、この画素電極1は、前記のソース電極7及びドレイン電極8を形成する前に形成してもよいし(図1を参照)、ソース電極7及びドレイン電極8を形成した後に形成してもよい。画素電極1は、図1〜図3に示すように、通常、ドレイン電極8に接続されている。なお、ゲート電極5と画素電極1を形成する前のベース基板4には、基板からの不純物の拡散やガスの透過を防止するためのバリア層や、密着性を向上させるためのアンダーコート層等が設けられていてもよい。
The pixel electrode 1 can be formed by existing thin film forming means such as vapor deposition and sputtering and patterning means, like the gate electrode 5, the
絶縁膜2は、ゲート電極5を覆うと共に画素電極1の一部を覆うように形成されている。ゲート電極5を覆う絶縁膜2と画素電極1の一部を覆う絶縁膜2とは、同時に形成された同一材料からなるものであってもよいし、別々に形成された同一又は異なる材料からなるものであってもよい。ゲート電極5を覆う部分の絶縁膜2は、いわゆるゲート絶縁膜として作用する。一方、画素電極1の一部を覆う絶縁膜2は、その後にその絶縁膜2上に参照電極3を形成することによって容量成分として作用する。こうした絶縁膜2の形成材料としては、SiO2、SiNx、A12O3等の無機材料や、ポリクロロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ポリメチルメタクリレート、ポリサルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等の有機材料や、一般的に使用されているレジスト材料で形成できる。無機材料からなる絶縁膜2は、CVD法やスパッタ法等で成膜でき、また、有機材料からなる絶縁膜2は、スピンコート等の各種の塗布法で成膜できる。
The insulating
絶縁膜2の厚さは薄いほど好ましいが、TFTを構成するゲート絶縁膜の観点からは、薄すぎるとソース電極7−ドレイン電極8とゲート電極5との間での漏れ電流が大きくなり、ON/OFF比の低いデバイスになってしまうおそれがある。そのため、絶縁膜2の厚さは、通常、20nm〜500nm程度であることが好ましい。一方、絶縁膜2を画素電極1の一部の上に設けて保持容量CSTを構成するという観点からは、厚すぎると保持容量CSTが小さくなり、薄すぎると電極間のリーク電流が増大してコンデンサとしての機能を果たさなくなることから、通常、30nm〜300nm程度であることが好ましい。したがって、これらを勘案すると、絶縁膜2の厚さは、20nm〜500nmであることが好ましく、30nm〜300nmであることがより好ましい。
The thickness of the insulating
半導体膜6は、ゲート電極5上に位置するゲート絶縁膜2の上にPEP手段で形成されている。半導体膜6の種類は特に限定されず、各種の半導体材料を各種の成膜手段で形成できるが、例えばノンドープのアモルファスシリコン(a−Si)膜と、リンをドープしたn+a−Si膜とを連続してPECVD法で成膜した後に、PEP手段によりパターン形成することができる。半導体膜6のそれ以外の例としては、例えば、ペンタセン等の有機半導体材料を成膜してもよい。半導体層6の厚さは特に限定されないが、例えば30nm〜200nm程度で形成される。ここでは、半導体層6は後述するソース電極7とドレイン電極8の形成前に行うが、半導体層6をソース電極7とドレイン電極8の形成後に行うことも可能である。
The
ソース電極7及びドレイン電極8は、半導体膜6上に所定の間隔を開けて隔たるようにパターン形成される。ソース電極7とドレイン電極8は通常、同じ材料で形成されるが、その材料は半導体材料の種類に応じて選択される。例えば、半導体膜6がp型半導体材料で形成されている場合、ソース電極7とドレイン電極8は仕事関数の大きい金属で形成されることが好ましく、半導体膜6がn型半導体材料で形成されている場合、ソース電極7とドレイン電極8は仕事関数の小さな金属で形成されることが好ましい。その理由としては、ソース電極7とドレイン電極8が半導体膜6とオーミック接触することが必要であるからである。仕事関数の大きい電極材料としては、金、白金、透明導電膜(インジウム・スズ酸化物、インジウム・亜鉛酸化物等)等が挙げられ、仕事関数の小さい電極材料としては、アルミニウムや、カルシウム又はリチウムとアルミニウムとの積層構造等を挙げることができる。なお、このソース電極7とドレイン電極8は、図3からもわかるように、信号線42と同時に形成されることが多いので、導電性のよい金属又は合金が好ましく用いられる。また、図1においては、ドレイン電極8が画素電極1に電気的に接続されている。
The
ソース電極7とドレイン電極8は、例えばチャネル長5μm、チャネル幅50μmとなるように設計されたマスクを用い、例えば膜厚30nm〜100nm程度となるように、スパッタリング法や電子ビーム(EB)蒸着法で形成することができる。なお、絶縁膜2上にソース電極7及びドレイン電極8を形成する際に、絶縁膜2の表面の汚染を防ぐことを目的として、SiO2、SiNx、Al2O3等の無機材料や、ポリクロロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオキシメチレン、ポリビニルクロライド、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド等の有機材料からなる厚さ30nm程度の層間絶縁膜(図示しない)を設けてもよい。
For the
参照電極3は、上記した画素電極1の一部に設けられた絶縁膜21上に、その絶縁膜2の面積よりも小さい面積で形成されたパターン電極である。この参照電極3は、図4に示すように、後述の対向電極21と同じ電位を持つように形成され、絶縁膜2を挟む画素電極1と参照電極3とによって保持容量CST(画素容量CLCと並列な容量である。図4を参照。)を構成する。こうした参照電極3の形成材料としては、上記のソース電極7、ドレイン電極8と同じ材料で形成してもよいし、異なる材料にして形成してもよい。同じ材料で参照電極3を形成する場合には、ソース電極7及びドレイン電極8と参照電極3とを一工程で形成できるので好ましい。一方、参照電極3の材料とソース電極7及びドレイン電極8の材料が異なる場合、例えば、参照電極3を透明導電材料等で形成し、ソース電極7、ドレイン電極8を金属材料又は合金材料で形成する場合には、それぞれ別工程で形成される。この場合、それら電極の形成順は問わない。
The
本発明では、参照電極3は従来どおりの面積で、すなわち画素電極1の面積Aに対して参照電極2の面積Cが約10%〜約30%程度となるように形成している。
In the present invention, the
図1に示すように、参照電極3の下には絶縁膜2が形成され、さらにその絶縁膜2の下には画素電極1が形成されている。したがって、参照電極3/絶縁膜2/画素電極1からなる積層構造は保持容量CSTを構成し、その保持容量CSTの大きさは、画素電極1と参照電極3との平面視における重複部分の面積Bで特定される。なお、参照電極3は、第2基板20が有する対向電極21と同電位であるので、参照電極3/光制御層30/対向電極21からなる積層構造は画素容量を構成しない。したがって、画素電極1の面積から前記した重複部分の面積Bを差し引いた面積をAとしたとき(図1を参照)、その面積Aからなる画素電極1と、第2基板20に形成された対向電極21との平面視での重複部分が画素容量CLCを構成することになる。
As shown in FIG. 1, an insulating
保護膜9は、主に半導体膜6の酸化を防止することを目的とし、図1に示すようにTFTを覆うように設けられる。一般的な保護膜9は、酸素バリア性や水蒸気バリア性を有する膜であり、例えばSiO2やSiN等からなる厚さ20nm〜2000nm程度の薄膜を挙げることができる。保護膜9は、スパッタリング法等により成膜できる。
The
なお、画素電極1上には保護膜9は設けない。本発明のマトリクス型表示装置が液晶表示装置60Aである場合、画素電極1や参照電極3上には、通常、液晶配向膜15が設けられる(図1を参照)。液晶配向膜15の形成材料としては、ポリイミド等の有機材料が挙げられ、その成膜方法としては、スピンコート法を挙げることができる。一方、本発明のマトリクス型表示装置が電気泳動表示装置60Cである場合(図5を参照)は、画素電極1や参照電極3上には、通常、電極保護層15’が設けられる。電極保護層15’の形成材料としては、PMMA等の有機材料が挙げられ、その成膜方法としては、スピンコート法を挙げることができる。
Note that the
(第2形態に係る第1基板)
第2形態に係る第1基板10Bは、図2に示すように、画素電極1の下(ベース基板4の側)に第2絶縁膜14を介して対向電極21と同電位の第2参照電極13が形成されている点で上記の第1形態に係る第1基板10Aと相違するが、それ以外は第1形態に係る第1基板10Aと同様である。以下において、第1形態に係る第1基板10Aと同じ符号で表した構成要素は、第1形態のものと同じであるのでその説明は最小限にする。
(First substrate according to the second embodiment)
As shown in FIG. 2, the
すなわち、図2に示した第1基板10Bにおいて、ベース基板4上に、ゲート電極5をパターン形成するのと同時に又はゲート電極5をパターン形成する前後に、所定のパターンからなる第2参照電極13を形成する。この第2参照電極13は面積Cで形成される。第2参照電極13は、第2絶縁膜14と画素電極1と共に第2保持容量CST2を構成し、参照電極3(第1基板10Bでは第1参照電極3という。)と第1絶縁膜2と画素電極1とで構成する第1保持容量CST1を補完する。こうした第2保持容量CST2を備えることにより、第2形態に係る第1基板10Bが有する保持容量CSTは、「CST1+CST2」となる。そのため、上記第1形態に係る第1基板10Aよりも、画素容量CLCに対する保持容量CST(CST1+CST2)の割合を相対的に高めることができる。
That is, in the first substrate 10B shown in FIG. 2, the
第2参照電極13は、ゲート電極5と同様、ベース基板4上に所定の面積で形成されたパターン電極である。なお、本願では、参照電極13と画素電極1とが平面視で重複する部分の面積を、面積Cで表している。この第2参照電極13も上記の参照電極3(第1参照電極3)と同様、図4に示すように、後述の対向電極21と同じ電位を持つように形成され、第2絶縁膜14を挟む画素電極1との間で第2保持容量CST2(画素容量CLCと並列な容量である。図4中の破線部を参照。)を形成する。第2参照電極13の形成材料は、ゲート電極5と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。同じ材料で第2参照電極13を形成する場合には、ゲート電極5と第2参照電極13とを一工程で形成できるので好ましい。一方、第2参照電極13の材料とゲート電極5の材料が異なる場合、例えば、第2参照電極13を透明導電材料で形成し、ゲート電極5を金属材料又は合金材料で形成する場合には、それぞれ別工程で形成される。この場合、両電極の形成順は問わない。なお、ゲート電極5と第2参照電極13を形成する前のベース基板4には、基板からの不純物の拡散やガスの透過を防止するためのバリア層や、密着性を向上させるためのアンダーコート層等が設けられていてもよい。
Similar to the gate electrode 5, the
この第2形態では、第2参照電極13上には第2絶縁膜14が形成され、さらにその第2絶縁膜14上には画素電極1が形成される。すなわち、第2参照電極13は、第2絶縁膜14を間に介して画素電極1と対向するように形成され、こうした積層構造は、各単画素における保持容量CST2を構成する。この第2参照電極13をどの程度の大きさで形成するかは、第2保持容量CST2の大きさとの関係で重要である。
In the second embodiment, the second insulating
例えば、図2に示すように、面積Cは、第1参照電極3と第1絶縁膜2と画素電極1とからなる第1保持容量CST1の大きさを規定する面積Bよりも小さく形成され、しかもその下に隠れるように形成されていてもよい。この場合は、第2保持容量CST2が第1保持容量CST1を補完するように作用する。一方、面積Cを面積Bよりも大きく形成してもよい。この場合は、第1保持容量CST1が第2保持容量CST2を補完するように作用する。なお、同じ保持容量CST(CST1+CST2)であっても、面積Cを面積Bより大きくした場合は、面積Aが相対的に大きくなるので、保持容量CSTに対する画素容量CLCの比率は相対的に小さくなるが、光制御層30の駆動領域である面積Aが大きくなるので、いわゆる開口率を向上させることができる。このように、第2参照電極13や第1参照電極3の大きさを調整することにより、上記第1形態に係る第1基板10Aに比べ、保持容量や開口率の調整の自由度をより向上させることができる。
For example, as shown in FIG. 2, the area C is formed smaller than the area B that defines the size of the first storage capacitor CST1 including the
上記の面積Cを面積Bよりも大きくする場合(図示しない)において、第2参照電極13を光透過性を妨げない透明導電材料で形成すれば、バックライト等50を設けて液晶層(光制御層30)を駆動させる画素部11の開口率を高めるようにすることも可能である。
In the case where the area C is larger than the area B (not shown), if the
第2参照電極13の上には、図2に示すように、第2絶縁膜14が形成されるが、この第2絶縁膜14は、ゲート電極5を同時に覆うように形成してもよい。なお、ゲート電極5上の第2絶縁膜14はいわゆるゲート絶縁膜として作用する。一方、第2参照電極13を覆う部分の第2絶縁膜14は、その後に画素電極1を形成することによって容量成分(保持容量CST2)として作用する。この第2絶縁膜14の形成材料、成膜方法及び厚さ等は、上述した絶縁膜2のものと同じものを適用できるので、ここではその説明を省略する。
As shown in FIG. 2, the second insulating
この第2絶縁膜14上には、半導体膜6と、ソース電極7及びドレイン電極8が順に形成される。この半導体膜6と、ソース電極7及びドレイン電極8の形成材料、成膜方法及び厚さ等も、上述したものと同じであるのでここではその説明を省略する。
On the second insulating
画素電極1は、第2絶縁膜14上に、ドレイン電極8に接続するように形成される。この第2形態に係る第1基板10Bと上記の第1形態に係る第1基板10Aとの違いは、この第1基板10Bを構成する画素電極1が第2絶縁膜14上に形成されているのに対し、上記の第1基板10Aを構成する画素電極1がベース基板4上に形成されている点である。この第2形態に係る第1基板10Bにおいて、画素電極1の上に形成される第1絶縁膜2(第1形態では単に「絶縁膜2」で表す。)と、その第1絶縁膜2上に設けられる第1参照電極3(第1形態では単に「参照電極3」で表す。)と、画素電極1及び第1参照電極3上に設けられる液晶配向膜15は、上記第1形態に係る第1基板10Aと同じであり、ここでは同一の符号を用いてその説明を省略する。また、TFT部12に設けられる保護膜についても上記第1形態のものと同様である。
The pixel electrode 1 is formed on the second insulating
なお、図3は、単画素領域の一例を示す模式的な平面図であるが、図示のように、画素の開口領域は、走査線41と信号線42とスイッチング素子部12(TFT部)とが形成された以外の、画素電極1の形成領域であることがわかる。走査線41は、ゲート電極5に電圧を印加するためにマトリクス型表示装置の横方向に延びる配線であり、ゲート線とも呼ばれ、通常は、走査線41とゲート電極5は同時に形成される。一方、信号線42は、ソース電極7−ドレイン電極8にデータ信号を印加するためにマトリクス型表示装置の縦方向に延びる配線であり、通常は、信号線42とソース電極7,ドレイン電極8とは同時に形成される。画素電極1は、各画素毎、画素形成部11のほぼ全面に形成されている。一方、参照電極3は、各画素を横方向に横断するように共通電極として設けられている。図3中の面積Bは、画素電極1と参照電極3との重複部分の面積である。この面積Bは、参照電極3が対向電極21と同電位になっていることから、画素容量CLCとはならず、保持容量CSTを構成する。図3中の面積Aは、画素電極1の面積から前記した重複部分の面積Bを差し引いた面積であり、画素容量CLCを構成する。
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a single pixel region. As shown in the figure, the opening region of the pixel includes a
(第2基板)
第2基板20は、第1基板10が有する画素電極1と参照電極3(第2形態では第1参照電極3)に対向するように対向電極21が設けられている。より詳しくは、この第2基板20は、図1等に示すように、透明基板22と、その透明基板22の一方の面(光制御層30側の面)上に所定のパターンで形成された着色層23及びブラックマトリクス層24と、その着色層23及びブラックマトリクス層24上に形成された透明保護膜25と、その透明保護膜25上の全面又は一部に形成された対向電極21とを有するカラーフィルター基板である。なお、モノクロディスプレイやカラーフィルターを使用しないフィールドシーケンシャル方式ディスプレイなどの場合にはカラーフィルターを構成する必要はなく、対向電極21があればよい。なお、図示しないが、第2基板20の他方の面(光制御層30側の面の反対面)上には、通常、偏光板が設けられている。この偏光板と第1基板10に設けられている偏光板の光吸収軸は、それぞれ直交して配置されているものがある。
(Second board)
The
透明基板22は、本発明のマトリクス型表示装置60の観察者側に設けられる基板であるので、透明性の高い基板であることが望ましい。通常は、厚さ0.5mm〜1.1mm程度の透明性の高いガラス基板や石英基板、又は、厚さ0.05mm〜0.2mm程度の透明性の高いプラスチック基板が用いられる。そうしたプラスチック基板としては、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン等が挙げられる。
Since the
着色層23は、透明基板22の上に形成された所定色の層であり、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のいずれかの着色パターンが各画素毎に形成されている。着色層23は、主成分を構成する樹脂材料と、着色成分からなる材料とを含有し、さらに分散剤や開始剤等の添加材料を必要に応じて含有する。主成分を構成する材料としては、ポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂等を挙げることができ、着色成分からなる材料としては、アゾレーキ系、キナクリドン系等の有機顔料や染料等を挙げることができる。
The
ブラックマトリックス層24は、漏れ光を遮蔽するために設けられる層であり、透明基板22の面内方向に所定のパターンで設けられている。通常は、第1基板10のスイッチング素子部12に対向する位置に設けられている。ブラックマトリックス層24は、クロム等の金属薄膜、又は、カーボン微粒子等の遮光性粒子若しくは黒色顔料を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層で形成される。なお、本発明のマトリクス型表示装置60においては、ブラックマトリックス層24が形成されていないものであってもよい。
The
透明保護膜25は、空気中の活性成分や貼合に用いられる接着剤に含まれる活性成分から着色層23に含まれる顔料や染料の退色を防ぐために、着色層23上に設けられる。さらに、光制御層30である液晶層や電気泳動層に接する側の面を平坦化すると共に、着色層23に含まれる成分が溶出して光制御層30に悪影響を及ぼさないようにするために設けられることもある。こうした透明保護膜25としては、重合反応を起こすとともに架橋反応を起こすことが可能な有機物を好ましく用いることができる。具体的には、不飽和二重結合基を有する(メタ)アクリレート基含有化合物、エポキシ基含有化合物、ウレタン基含有化合物等が挙げられる。
The transparent
対向電極21は、第1基板10の画素電極1に対向する電極であり、通常は第2基板20の全面に形成されているが、所定のパターンで第2基板20の一部に形成されていてもよい。なお、所定のパターンで形成する場合は、開口率や第1基板10と第2基板20とのアライメントのし易さ等を考慮して、第1基板10の画素電極1よりも大きい面積で形成されていることが好ましい。この対向電極21は、光制御層30が液晶層である場合には、画素電極1と共にその液晶層に電圧を印加して液晶を駆動させて光学特性を変化させる。一方、光制御層30が電気泳動層である場合には、画素電極1と共にその電気泳動層に電圧を印加して、例えばマイクロカプセル内の電気泳動粒子を移動させて光学特性を変化させる。
The
こうした対向電極21の形成材料としては、ITO等の透明電極が好ましく用いられ、蒸着やスパッタリング等の既存の薄膜形成手段とパターニング手段で所定の面積Bでパターン形成できる。対向電極21の厚さは、その形成材料によっても異なるが、通常のITOの場合には、50nm〜300nmである。なお、この対向電極21は、前記の参照電極3と同電位となるように形成されるので、対向電極21と画素電極1とが対向する部位のうち、画素電極1の面積から参照電極3の面積Bを差し引いた面積Aの領域が画素容量CLCを構成し、対向電極21と参照電極3とが平面視で重複する面積Bの領域が保持容量CSTを構成する。
As a material for forming the
(光制御層)
光制御層30として、液晶層又は電気泳動層を挙げることができる。これらの層は、第1基板10に設けられた画素電極1と第2基板20に設けられた対向電極21との間に設けられ、両電極間に電圧が印加されることによって光学特性が変化する。
(Light control layer)
Examples of the
液晶層は、公知の各種の液晶材料で形成することができ、例えば、スメクチック液晶、ネマチック液晶、コステリック液晶等から任意に選択できる。また、電気泳動層は、いわゆるマイクロカプセル電気泳動方式の電気泳動層であってもよいし、いわゆるツイストボール(ジリコンビーズ)方式の電気泳動層であってもよい。前者(マイクロカプセル方式)の電気泳動層は、図5に示すように、両電極間に電圧を印加することによって、マイクロカプセル31内の黒色粒子と白色粒子が電圧の極性に依存して移動し、表示性能を発現する。後者(ツイストボール方式)の電気泳動層は、両電極間に電圧を印加することによって、半球が黒と白に塗り分けられた球状微粒子が電圧の極性に依存して回転し、表示性能を発現する。
The liquid crystal layer can be formed of various known liquid crystal materials, and can be arbitrarily selected from, for example, a smectic liquid crystal, a nematic liquid crystal, and a costic liquid crystal. The electrophoretic layer may be a so-called microcapsule electrophoretic electrophoretic layer or a so-called twisted ball (zilicon bead) electrophoretic layer. In the former (microcapsule type) electrophoretic layer, as shown in FIG. 5, when a voltage is applied between both electrodes, black particles and white particles in the
なお、第1基板10と第2基板20とを所定の間隔に保って光制御層30を所定の厚さにするため、両基板10,20間には通常、スペーサ(図示しない)が設けられる。スペーサとしては、所望の間隔と同じ厚さ又は粒径のシート状部材や粒子等が用いられる。
Note that a spacer (not shown) is usually provided between the
(各電極の面積)
本発明の第1形態に係るマトリクス型表示装置60A,60Cは、図1及び図5に示すように、各単位画素において、面積B[画素電極1の面積と参照電極3の面積との平面視における重複部分の面積]と、面積A[画素電極1の面積から前記した重複部分の面積Bを差し引いた面積]との比(B/A)が0.1/0.9以上0.7/0.3未満の範囲内であることが好ましい。
(Area of each electrode)
As shown in FIGS. 1 and 5, the matrix
面積Bと面積Aとの比(B/A)を上記範囲内とすれば、保持容量CSTを構成する面積Bが十分に確保されるので、画素容量CLCを構成する面積Aが小さくなりすぎることによる開口率の低下と、表示性能の向上との関係において好ましい。すなわち、B/Aが0.1/0.9未満では、画素容量CLCに対して保持容量CSTが相対的に小さくなりすぎるので従来とあまり違いがなく、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CSTに蓄えておくことができない。その結果、例えば画素電圧の変動が生じ易い誘電率異方性の大きな液晶を使用したり自発分極を持つ強誘電性液晶を使用した液晶表示装置や電気泳動表示装置等において、その保持容量CSTによって画素電圧の変動を十分に抑えることができず、液晶等からなる光制御層30を所定の電圧で駆動させて表示性能を一定に維持することが不十分となる場合がある。一方、B/Aが0.7/0.3以上では、保持容量CSTを構成する面積Bが大きくなりすぎ、その結果、光制御層30を駆動することができる面積Aが小さくなって開口率が低下するという難点がある。なお、開口率の損失と保持容量に対する効果の観点からは、B/Aが0.2/0.8以上0.5/0.5以下の範囲であることが特に好ましい。
If the ratio of the area B to the area A (B / A) is within the above range, the area B constituting the storage capacitor CST is sufficiently secured, so the area A constituting the pixel capacitor CLC is reduced. It is preferable in terms of the relationship between a decrease in aperture ratio due to being too high and an improvement in display performance. That is, in the B / A is less than 0.1 / 0.9, not very different from the traditional since the holding capacitor C ST is too relatively small with respect to the pixel capacitance C LC, relative to the pixel capacitance C LC Large charges cannot be stored in the storage capacitor CST . As a result, for example, in a liquid crystal display device or an electrophoretic display device using a liquid crystal with a large dielectric anisotropy that is likely to fluctuate in pixel voltage or using a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization, the storage capacitor C ST As a result, the fluctuation of the pixel voltage cannot be sufficiently suppressed, and it may be insufficient to drive the
本発明のマトリクス型表示装置60では、上記のように、面積A、面積B、さらに第2形態では面積C、の各面積の大きさを調整することにより、画素容量CLCに対する保持容量CSTを相対的に大きくすることができる。以下では、大きな保持容量CSTを必要とする場合について、特に光制御層30を液晶層とし且つ上記第1形態での場合を例にして説明するが、理論的に同じであれば電気泳動層とした場合も同様である。
In the matrix
大きな保持容量CSTが必要なケースとして、[ケース1]液晶が大きな自発分極を持つ場合(例えば液晶が強誘電性液晶の場合。特開2000−122043号公報、及び、Journal of the Korean Physical Society, Vol.42, April, pp.S1391〜S1394(2003)を参照。)、[ケース2]液晶が大きな誘電率異方性を持つ場合、の2つのケースを例示することができる。これらのケースは、いずれも、液晶のオフ状態とオン状態とで見かけ上の誘電率(液晶が自発分極を持つ場合には、電極上に必要な電荷量)が異なるものである。こうした液晶をTFTで駆動させた場合、通常はTFTのオン時間よりも液晶の応答時間(応答速度)の方が遅い。したがって、TFTがオフ時間(すなわち画素電極1上の電荷量が変化しない時間)では、液晶がオフ状態からオン状態に変化して誘電率が変化したり、自発分極の方向が変化して必要な電荷量が変化したりする。この状態を式で表現すると、下式のようになる。ここで、Qは画素電極に蓄積される電荷量、Cは液晶がオン状態での液晶相の容量、C’は液晶がオフ状態での液晶層の容量、Vは液晶がオン状態での画素容量に印加される電圧、V’は液晶がオフ状態での画素容量に印加される電圧、Psは液晶層の自発分極である。 As a case where a large storage capacitor CST is necessary, [Case 1] When the liquid crystal has a large spontaneous polarization (for example, when the liquid crystal is a ferroelectric liquid crystal, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-122043 and the Journal of the Korean Physical Society , Vol. 42, April, pp. S1391 to S1394 (2003).), [Case 2] Two cases can be illustrated when the liquid crystal has a large dielectric anisotropy. In any of these cases, the apparent dielectric constant (the amount of charge necessary on the electrode when the liquid crystal has spontaneous polarization) differs between the off state and the on state of the liquid crystal. When such a liquid crystal is driven by a TFT, the response time (response speed) of the liquid crystal is usually slower than the on time of the TFT. Therefore, when the TFT is off (that is, a time during which the amount of charge on the pixel electrode 1 does not change), the liquid crystal changes from the off state to the on state, the dielectric constant changes, or the direction of spontaneous polarization changes. The amount of charge changes. This state is expressed by the following equation. Here, Q is the amount of charge accumulated in the pixel electrode, C is the capacitance of the liquid crystal phase when the liquid crystal is on, C ′ is the capacitance of the liquid crystal layer when the liquid crystal is off, and V is the pixel when the liquid crystal is on. The voltage applied to the capacitor, V ′ is the voltage applied to the pixel capacitor when the liquid crystal is off, and Ps is the spontaneous polarization of the liquid crystal layer.
[ケース1] Q=C×V=C×V’+Ps [Case 1] Q = C × V = C × V ′ + Ps
[ケース2] Q=C×V=C’×V’ [Case 2] Q = C × V = C ′ × V ′
先ず、上記ケース1の場合をより詳細に説明する。初期状態(オフ状態)では液晶分子は配向しておらず、自発分極が現れないとした場合、TFTがオン時間の間に画素電極に電圧Vを印加し、その後、TFTのオフ時間に液晶分子が応答した後の電圧V’を計算すると、TFTのオン時間に画素電極1に蓄積される電荷Qは、下式のようになる。ここで、CLCは液晶層の容量、CSTは液晶層と並列に形成する保持容量、Psは液晶層の自発分極である。 First, the case 1 will be described in more detail. In the initial state (off state), when the liquid crystal molecules are not aligned and spontaneous polarization does not appear, the voltage V is applied to the pixel electrode during the on-time of the TFT, and then the liquid crystal molecules during the off-time of the TFT. When the voltage V ′ after the response is calculated, the charge Q accumulated in the pixel electrode 1 during the on-time of the TFT is expressed by the following equation. Here, C LC is the capacitance of the liquid crystal layer, C ST is the storage capacitor formed in parallel with the liquid crystal layer, Ps is the spontaneous polarization of the liquid crystal layer.
Q=(CLC+CST)×V Q = (C LC + C ST ) × V
TFTのオン時間が終了した時点で、画素電極1上に蓄積された電荷Qは変化しないが、液晶はある応答時間で配向するため、その結果として自発分極Psが発現する。したがって、その時の電圧をV’とすると、TFTがオフ時間に画素電極1に蓄積される電荷Qは下式のようになる。 When the on-time of the TFT ends, the charge Q accumulated on the pixel electrode 1 does not change, but the liquid crystal is aligned with a certain response time, and as a result, spontaneous polarization Ps appears. Therefore, when the voltage at that time is V ′, the charge Q accumulated in the pixel electrode 1 during the off time of the TFT is expressed by the following equation.
Q=(CLC+CST)×V’+Ps Q = (C LC + C ST ) × V ′ + Ps
これらの式から、V’は下式のようになる。 From these equations, V 'is as follows.
V’=V−Ps/(CLC+CST) V ′ = V−Ps / (C LC + C ST )
したがって、電圧Vを印加したとしても、最終的には[V−Ps/(CLC+CST)]の電圧V’が印加されたことになる。従って、電圧の変動値は[−Ps/(CLC+CST)]となる。 Therefore, even if the voltage V is applied, the voltage V ′ of [V−Ps / (C LC + C ST )] is finally applied. Therefore, the fluctuation value of the voltage is [−Ps / (C LC + C ST )].
一般的な15インチXGAディスプレイを例に数値を計算すると、画素面積が300μm×100μm、開口率を80%、液晶の誘電率をεr=6.8、セルギャップを1.5μm、液晶の駆動電圧を5V、自発分極を60nC/cm2、表示の階調性を16階調とした例では、画素容量CLCと自発分極Psは以下のように計算できる。ここで、自発分極を60nC/cm2としたのは、Journal of the Korean Physical Society, Vol.42, April, pp.S1391〜S1394(2003)において報告されている、60〜70nC/cm2の自発分極の値に基づいた。 The numerical values are calculated using a typical 15-inch XGA display as an example. The pixel area is 300 μm × 100 μm, the aperture ratio is 80%, the dielectric constant of the liquid crystal is εr = 6.8, the cell gap is 1.5 μm, and the driving voltage of the liquid crystal the 5V, 60nC / cm 2 to spontaneous polarization, in the example in which the gradation display with 16 gray scale, pixel capacitance C LC and the spontaneous polarization Ps can be calculated as follows. Here, the spontaneous polarization was 60nC / cm 2 is, Journal of the Korean Physical Society, Vol.42, April, has been reported in pp.S1391~S1394 (2003), spontaneous 60~70nC / cm 2 Based on the value of polarization.
CLC=100×10−6×300×10−6×0.8×6.8×8.85×10−12/1.5×10−6 =0.56pF
Ps=100×10−6×300×10−6×0.8×60×10−9×10000 =14.4pC
C LC = 100 × 10 −6 × 300 × 10 −6 × 0.8 × 6.8 × 8.85 × 10 −12 /1.5×10 −6 = 0.56 pF
Ps = 100 × 10 −6 × 300 × 10 −6 × 0.8 × 60 × 10 −9 × 10000 = 14.4 pC
このとき、許容される電圧変動ΔVは、ΔV=5/16=0.31V、と計算できる。したがって、保持容量CSTは以下のようになる。 At this time, the allowable voltage fluctuation ΔV can be calculated as ΔV = 5/16 = 0.31V. Accordingly, the storage capacitor CST is as follows.
Ps/(CLC+CST)=0.31V
CST=46.5pF
Ps / (C LC + C ST ) = 0.31V
C ST = 46.5 pF
この保持容量CSTは画素電極1と参照電極3とで構成されるので、保持容量CSTを構成する絶縁膜2の誘電率をεrとし、絶縁膜2の厚さをdとすると、εr/dは以下のようになる。
Since the storage capacitor C ST is composed of a pixel electrode 1 and the
46.5pF=100×10−6×300×10−6×0.8×εr×8.85×10−12/d
εr/d=2.2×108
46.5 pF = 100 × 10 −6 × 300 × 10 −6 × 0.8 × εr × 8.85 × 10 −12 / d
εr / d = 2.2 × 10 8
以上のことから、例えば60nC/cm2、の自発分極を持つ液晶を用いると共に保持容量CSTを例えばSixNy(εr=8)で形成すると、dは36nmとなり、リーク電流が大きく、絶縁膜としては現実的な膜厚ではなくなる。 From the above, for example, it is formed at 60nC / cm 2, the storage capacitor together with a liquid crystal having a spontaneous polarization C ST for example Si x N y (εr = 8 ), d is 36nm, and the leakage current is large, the insulation The film is not a realistic film thickness.
しかし、本発明のマトリクス型表示装置60においては、上記のように、参照電極3を画素電極1の上に形成することで、画素容量CLCを小さくし、好ましくは画素電極1から参照電極3の面積Bを差し引いた面積Aとの比(B/A)が0.1/0.9以上0.7/0.3未満の範囲となるように小さくしたので、例えばB/Aを0.5/0.5にして画素電極1の面積を実質的に半分にすると(保持容量CSTを形成する参照電極3の面積を同じとした場合)、上式においてCLCとPsのみが半分になる。その結果、保持容量CSTをSixNy(εr=8)で形成すると、絶縁膜2の厚さdは上記の倍の72nmとなり、現実的な厚さとすることができる。さらに第2の実施形態では、保持容量をさらに大きくできるので、さらに絶縁膜の膜厚を厚くすることができる。
However, in the matrix
次に、上記ケース2のように、大きな誘電率異方性を持つ液晶を用いたマトリクス型表示装置60について説明する。マトリクス型表示装置60は、一般的には画素電圧の変動はできるだけ小さいことが望ましい。しかし、大きな誘電率異方性を持つ液晶を用いたマトリクス型表示装置60においては、TFTがオン時間に電荷Qが注入されて画素電極と対向電極との間の電圧Vが一定電圧に保たれるが、誘電率異方性を持つ液晶はその動きが遅く、その遅い動きによって液晶層の画素容量CLCが大きな値に変化する。
Next, a matrix
こうして画素容量CLCが大きくなると、Q(電荷:一定)=CLC(画素容量)・V(駆動電圧)より、駆動電圧Vが小さくなり、液晶は小さくなった電圧V’での駆動しかできなくなり、所望の表示性能を発揮できなくなる。本発明のマトリクス型表示装置60は、こうした問題に対し、対向電極21の面積Bを相対的に小さくし、さらに参照電極3の面積Cを相対的に大きくして画素容量CLCに対する保持容量CSTを相対的に大きくしたので、保持容量CSTとして十分な電荷を蓄えておくことを可能にした。その結果、大きな誘電率異方性を持つ液晶を駆動させた場合であっても、画素電圧の変動を抑え、液晶を所定の電圧Vで駆動させることができる。
Thus, when the pixel capacitance CLC increases, the drive voltage V becomes smaller than Q (charge: constant) = C LC (pixel capacitance) · V (drive voltage), and the liquid crystal can only be driven at the reduced voltage V ′. The desired display performance cannot be exhibited. The matrix
次に、上記ケース2の場合をより詳細に説明する。初期状態(オフ状態)では液晶分子は配向膜にしたがって横方向に配向しているが、電圧を印加することで縦方向に配向し、横方向に配向した場合とは異なった誘電率を持つ状態となる。TFTがオン時間に電圧Vを印加し、その後、TFTのオフ時間に液晶分子が応答した後の電圧V’を計算すると、TFTのオン時間に画素電極1に蓄積される電荷Qは、下式のようになる。ここで、CLCは液晶層の容量、CSTは液晶層と並列に形成する保持容量である。
Next, the
Q=(CLC+CST)×V Q = (C LC + C ST ) × V
TFTのオン時間が終了した場合、画素電極上の電荷は変化しないが、液晶分子の配向による誘電率の変化から電圧V’は以下のように変化する。 When the on-time of the TFT ends, the charge on the pixel electrode does not change, but the voltage V ′ changes as follows from the change in the dielectric constant due to the orientation of the liquid crystal molecules.
Q=(C’LC+CST)×V’ Q = (C ′ LC + C ST ) × V ′
従って、
V’=(CLC+CST)/(C’LC+CST)×V、
ここで、液晶分子の誘電率異方性をΔεとすると、
C’LC=CLC+ε×Δε×S/d、
となることから、
V’=V−(ε×Δε×S/d)/(C’LC+CST)×V
となる。
Therefore,
V ′ = (C LC + C ST ) / (C ′ LC + C ST ) × V,
Here, when the dielectric anisotropy of liquid crystal molecules is Δε,
C ′ LC = C LC + ε × Δε × S / d,
Because
V ′ = V− (ε × Δε × S / d) / (C ′ LC + C ST ) × V
It becomes.
すなわち、電圧変動は[(ε×Δε×S/d)/(C’LC+CST)×V]である。 That is, the voltage fluctuation is [(ε × Δε × S / d) / (C ′ LC + C ST ) × V].
ここで、ケース1と同様に、一般的な15インチXGAディスプレイを例に数値を計算すると、画素面積が300μm×100μm、開口率を80%、液晶の誘電率εを6.8、液晶の誘電率異方性Δεを23.6、セルギャップを1.5μm、液晶の駆動電圧を5V、表示の階調性を16階調とした例では、電圧変動から計算すると Here, as in the case 1, when the numerical values are calculated using a typical 15-inch XGA display as an example, the pixel area is 300 μm × 100 μm, the aperture ratio is 80%, the dielectric constant ε of the liquid crystal is 6.8, In an example in which the rate anisotropy Δε is 23.6, the cell gap is 1.5 μm, the liquid crystal drive voltage is 5 V, and the display gradation is 16 gradations,
(100×10−6×300×10−6×0.8×23.6×8.85×10−12/1.5×10−6)/(100×10−6×300×10−6×0.8×(23.6+6.8)×8.85×10−12/1.5×10−6+CST)×5=5/16 (100 × 10 −6 × 300 × 10 −6 × 0.8 × 23.6 × 8.85 × 10 −12 /1.5×10 −6 ) / (100 × 10 −6 × 300 × 10 −6 × 0.8 × (23.6 + 6.8) × 8.85 × 10 −12 /1.5×10 −6 + C ST ) × 5 = 5/16
CST=49.2pF C ST = 49.2 pF
となる。ここで、誘電率異方性はDIC Technical Review No.11/2005、29ページ、「液晶材料の開発と工業化」に記載のあるフルオロナフタレン液晶の値Δε=23.6を採用した。 It becomes. Here, as the dielectric anisotropy, a value Δε = 23.6 of a fluoronaphthalene liquid crystal described in DIC Technical Review No. 11/2005, page 29, “Development and Industrialization of Liquid Crystal Material” was adopted.
以上のことから、例えば、Δε=23.6の誘電率異方性を持つ液晶を用いると共に保持容量CSTを例えばSixNy(εr=8)で形成すると、dは34nmとなり、リーク電流が大きく、絶縁膜としては現実的な膜厚ではなくなる。 From the above, for example, be formed by [Delta] [epsilon] = 23.6 dielectric storage capacitor with a liquid crystal having anisotropic C ST for example Si x N y (εr = 8 ), d is 34nm, and the leakage current However, it is not a realistic film thickness as an insulating film.
しかし、このケース2の場合においても、本発明のマトリクス型表示装置60においては、上記のように、参照電極3を画素電極1の上に形成することで、画素容量CLCを小さくし、好ましくは画素電極1から参照電極3の面積Bを差し引いた面積Aとの比(B/A)が0.1/0.9以上0.7/0.3未満の範囲となるように小さくしたので、例えばB/Aを0.5/0.5にして画素電極1の面積を実質的に半分にすると(保持容量CSTを形成する参照電極3の面積を同じとした場合)、上式においてCLCとPsのみが半分になる。その結果、保持容量CSTをSixNy(εr=8)で形成すると、絶縁膜2の厚さdは上記の倍の72nmとなり、現実的な厚さとすることができる。さらに第2の実施形態では、保持容量をさらに大きくできるので、さらに絶縁膜の膜厚を厚くすることができる。
However, even in the
以上説明したように、本発明のマトリクス型表示装置60によれば、図4に示す等価回路図からもわかるように、画素容量CLCを相対的に小さくすることができ、保持容量CSTと画素容量CLCとの相対比(CST/CLC)を従来よりも大きくすることができるので、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CSTに蓄えておくことができる。その結果、例えば画素電圧の変動が生じ易い誘電率異方性の大きな液晶を使用した液晶表示装置や電気泳動表示装置等であっても、従来よりも相対的に大きくなった保持容量CSTによって画素電圧の変動を抑えることができ、液晶等からなる光制御層30を所定の電圧で駆動させて表示性能を一定に維持することができる。
As described above, according to the
こうした本発明のマトリクス型表示装置において、光制御層30を液晶層あるいは電気泳動材料層であるように構成することにより、画素の階調数をさらに増大させたり、応答性を向上させたりした高品位な液晶表示装置や電気泳動表示装置を構成することができる。これらの表示装置は、電圧変動の許容値が従来にもまして小さくなる場合、あるいは、液晶層の膜厚を減少させて画素容量を増大させたり自発分極を持つ強誘電性液晶を適用したりすることによって応答性を向上させた場合であっても、高品位の表示性能を一定に維持することができる。
In such a matrix display device of the present invention, the
以下、実施例と比較例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
図1に示す態様の第1形態に係るマトリクス型表示装置を作製した。最初に、第1基板10Aを作製した。先ず、ベース基板4として、アルミノシリケート系無アルカリガラスからなる厚さ600μmのガラス基板を用いた。そのベース基板4上に、クロム膜を厚さ100nmとなるようにDCマグネトロンスパッタ法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンのゲート電極5をスイッチング素子部12に形成すると共に走査線41を形成した。次に、同じくベース基板4上に、ITO膜を厚さ100nmとなるようにDCマグネトロンスパッタ法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの画素電極1を画素形成部11に形成した。次に、図1に示すように、ゲート電極5を覆うと共に、画素電極1の一部(画素電極1の面積の30%)を覆うように、窒化シリコン膜を厚さd:36nmとなるようにPECVD法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの絶縁膜2(ゲート絶縁膜を含む)をスイッチング素子部12及び画素形成部11に形成した。次に、ゲート電極5の上の絶縁膜2上に、厚さ200nmのノンドープのアモルファスシリコン(a−Si)膜と、リンをドープした厚さ50nmのn+a−Si膜とを連続してスパッタ成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの半導体膜6をスイッチング素子部12に形成した。次に、クロム膜を厚さ200nmとなるようにDCマグネトロンスパッタ法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンのソース電極7及びドレイン電極8をスイッチング素子部12に形成すると共に信号線42と参照電極3を形成した。次に、窒化シリコン膜を厚さ50nmとなるようにPECVD法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの保護膜25を、スイッチング素子部12を覆うように形成した。最後に、ポリイミド膜を厚さ10nmとなるようにスピンコート法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの液晶配向膜15を、画素電極1及び参照電極3を覆うように画素形成部11に形成した。こうして図1に示す形態の第1基板10Aを作製した。
Example 1
A matrix type display device according to the first embodiment of the embodiment shown in FIG. 1 was produced. First, the
次に、第2基板20を作製した。先ず、透明基板22として、アルミノシリケート系無アルカリガラスからなる厚さ600μmのガラス基板を用いた。その透明基板22上に、クロム膜を厚さ50nmとなるようにDCマグネトロンスパッタ法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンのブラックマトリックス層24を、第1基板10Aのスイッチング素子部12の対向位置になるように形成した。次に、同じく透明基板22上に、感光性着色樹脂膜を厚さ500nmとなるようにスピンコート法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの着色層23を、画素形成部11の対向位置に形成した。次に、ブラックマトリックス層24と着色層23とを覆うように、アクリル系ポリマーを厚さ200nmとなるようにスピンコート法で成膜し、透明保護膜25を形成した。次に、その透明保護膜25上の全面に、ITO膜を厚さ150nmとなるようにDCマグネトロンスパッタ法で成膜して全ベタの対向電極21を形成した。こうして第2基板20を作製した。
Next, the
次に、得られた第1基板10と第2基板20とを所定の間隔で対向させるためのスペーサを介して貼り合わせ、その後、高い自発分極を持つ材料である強誘電性液晶(チッソ株式会社、CS−1030、Ps=60nC/cm2)を注入して、実施例1に係るマトリクス型表示装置を作製した。得られたマトリクス型表示装置について、面積A[画素電極1の面積から前記した重複部分の面積Bを差し引いた面積]及び面積B[画素電極1の面積と参照電極3の面積との平面視における重複部分の面積]を表1に示し、さらに計算したB/A、画素容量CLC、保持容量CST、CST/CLCも表1に示した。なお、表1中、dは絶縁膜である窒化シリコン膜の厚さを表し、Psは液晶層の自発分極を表し、ΔVは電圧変動を表している。
Next, the obtained
(実施例2,3及び比較例1,2)
実施例1において、画素電極1と参照電極3の形成パターンを変化させて面積Aと面積Bを表1に示すように変化させ、また絶縁膜2の膜厚dを変化させた他は、実施例1のマトリクス型表示装置と同様にして、実施例2,3及び比較例1のマトリクス型表示装置を作製した。また、比較例2に関しては、実施例1において、図6の構成となるように、参照電極103をゲート電極105と同時に形成し、画素電極101と参照電極103の面積A、Bが表1となるようにした他は、実施例1と同様にして、比較例1のマトリクス型表示装置を作製した。ただし、ここでの面積Aは、CLCを構成する面積として画素電極全面の面積を用いている。得られたマトリクス型表示装置について、B/A、画素容量CLC、保持容量CST、CST/CLCを計算して表1に示した。
(Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2)
In Example 1, except that the formation pattern of the pixel electrode 1 and the
(実施例4,5及び比較例3,4)
実施例1において、液晶として、大きな誘電率異方性を持つナフタレン系液晶(Δε=7.2)を用いた他は、実施例1のマトリクス型表示装置と同様にして、実施例4,5のマトリクス型表示装置を作製した。なお、面積A、面積B及び絶縁膜2の膜厚dについては表1に示すように変化させた。また、比較例3,4に関しては、上記同様、液晶として大きな誘電率異方性を持つナフタレン系液晶(Δε=7.2)を用いた他は、比較例2と同様にしてした。計算したB/A、画素容量CLC、保持容量CST、CST/CLCを表1に示した。なお、表1中、Δεは液晶の誘電率異方性を表す。
(Examples 4 and 5 and Comparative Examples 3 and 4)
Examples 4 and 5 are the same as in Example 1 except that naphthalene liquid crystal (Δε = 7.2) having a large dielectric anisotropy is used as the liquid crystal in Example 1. A matrix type display device was produced. The area A, the area B, and the film thickness d of the insulating
(実施例6)
実施例1において、液晶として、大きな誘電率異方性を持つフルオロナフタレン系液晶(Δε=23.69)を用いた他は、実施例1のマトリクス型表示装置と同様にして、実施例6のマトリクス型表示装置を作製した。なお、面積A、面積B及び絶縁膜2の膜厚dについては表1に示すように変化させた。計算したB/A、画素容量CLC、保持容量CST、CST/CLCを表1に示した。なお、表1中、Δεは液晶の誘電率異方性を表す。
(Example 6)
In Example 1, except that a fluoronaphthalene-based liquid crystal (Δε = 23.69) having a large dielectric anisotropy was used as the liquid crystal, the same as in the matrix type display device of Example 1, A matrix display device was produced. The area A, the area B, and the film thickness d of the insulating
表1には、得られたマトリクス型表示装置における電圧変動と表示状態を示した。その結果からも分かるように、本発明に係る実施例1〜6のマトリクス型表示装置は、電圧変動が小さく、かつ良好な表示性能を示していた。一方、比較例1〜5に係るマトリクス型表示装置は、電圧変動が大きいか、表示性能が劣るかのいずれかを示していた。このように、実施例の保持容量CSTと画素容量CLCとの相対比(CST/CLC)を比較例の場合よりも大きくすることができるので、画素容量CLCに対して相対的に大きな電荷を保持容量CSTに蓄えておくことができる。 Table 1 shows voltage fluctuations and display states in the obtained matrix display device. As can be seen from the results, the matrix type display devices of Examples 1 to 6 according to the present invention exhibited a small voltage fluctuation and good display performance. On the other hand, the matrix type display devices according to Comparative Examples 1 to 5 showed either large voltage fluctuations or poor display performance. As described above, the relative ratio (C ST / C LC ) between the storage capacitor C ST and the pixel capacitor C LC of the embodiment can be made larger than that of the comparative example, and therefore, relative to the pixel capacitor C LC . A large charge can be stored in the storage capacitor CST .
(実施例7)
図2に示す態様の第2形態に係るマトリクス型表示装置を作製した。最初に、第1基板10Bを作製した。先ず、ベース基板4として、アルミノシリケート系無アルカリガラスからなる厚さ600μmのガラス基板を用いた。そのベース基板4上に、クロム膜を厚さ100nmとなるようにDCマグネトロンスパッタ法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンのゲート電極5をスイッチング素子部12に形成すると共に走査線41と第2参照電極13を形成した。次に、ゲート電極5と第2参照電極13とを覆うように、窒化シリコン膜を厚さd:36nmとなるようにPECVD法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの第2絶縁膜14(ゲート絶縁膜を含む)をスイッチング素子部12及び画素電極形成部11に形成した。次に、第2絶縁膜14上に、厚さ200nmのノンドープのアモルファスシリコン(a−Si)膜と、リンをドープした厚さ50nmのn+a−Si膜とを連続してPECVD成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの半導体膜6をスイッチング素子部12に形成した。次に、クロム膜を厚さ200nmとなるようにDCマグネトロン法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンのソース電極7及びドレイン電極8をスイッチング素子部12に形成すると共に信号線42を形成した。次に、ITO膜を厚さ150nmとなるようにDCマグネトロンスパッタ法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの画素電極1を画素電極形成部11に形成した。次に、図1に示すように、画素電極1の一部(画素電極1の面積の30%)を覆うように、窒化シリコン膜を厚さ300nmとなるようにPECVD法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの第1絶縁膜2と保護膜25を形成した。次に、クロム膜を厚さ200nmとなるようにDCマグネトロンスパッタ法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの第1参照電極3を画素形成部11の第1絶縁膜2上に形成した。最後に、ポリイミドを厚さ10nmとなるようにスピンコート法で成膜し、マスク露光、現像及びエッチング等を行って所定パターンの液晶配向膜15を、画素電極1及び第1参照電極3を覆うように画素形成部11に形成した。こうして図2に示す形態の第1基板10Bを作製した。
(Example 7)
A matrix type display device according to the second embodiment of the embodiment shown in FIG. 2 was produced. First, the first substrate 10B was produced. First, a 600 μm thick glass substrate made of an aluminosilicate non-alkali glass was used as the base substrate 4. A chromium film is formed on the base substrate 4 by DC magnetron sputtering so as to have a thickness of 100 nm, and mask exposure, development, etching, and the like are performed to form a gate electrode 5 having a predetermined pattern on the
第2基板20は実施例1と同様に作製し、得られた第1基板10と第2基板20とを所定の間隔で対向させるためのスペーサを介して貼り合わせ、その後、高い自発分極を持つ材料である強誘電性液晶(チッソ株式会社、CS−1030、Ps=60nC/cm2)を注入して、実施例7に係るマトリクス型表示装置を作製した。
The
1 画素電極
2 絶縁膜(第1絶縁膜)
3 参照電極(第1参照電極)
4 ベース基板
5 ゲート電極
6 半導体膜
7 ソース電極
8 ドレイン電極
9 保護膜
10,10A,10B 第1基板
11 画素形成部
12 スイッチング素子部
13 第2参照電極
14 第2絶縁膜
15 液晶配向膜
20 第2基板
21 対向電極
22 透明基板
23 着色層
24 ブラックマトリックス層
25 透明保護膜
30 光制御層(液晶層)
30’ 光制御層(電気泳動層)
31 マイクロカプセル
41 走査線
42 信号線
50 バックライト等
60,60A,60B,60C マトリクス型表示装置
CLC 画素容量
CST 保持容量
CST1 第1保持容量
CST2 第2保持容量
CGS 寄生容量
A 画素電極の面積から面積Bを差し引いた面積
B 画素電極と第1参照電極との平面視での重複面積
C 画素電極と第2参照電極との平面視での重複面積
1
3 Reference electrode (first reference electrode)
4 base substrate 5
30 'light control layer (electrophoresis layer)
31
Claims (2)
透明基板と、該透明基板上の全面又は一部に前記画素電極に対向するように形成された対向電極とを有する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられて前記画素電極と前記対向電極との間に電圧を印加することで光学特性が変化する光制御層と、を備えるマトリクス型表示装置であって、
各画素単位において、前記画素電極と前記面積Bからなる参照電極との平面視での重複部分が保持容量を構成し、前記画素電極の面積から前記面積Bを差し引いた面積をAとしたとき、該面積Aからなる画素電極と前記対向電極との平面視での重複部分が画素容量を構成し、
各画素単位において、前記面積Bと前記面積Aとの比(B/A)が0.3/0.7以上0.7/0.3未満の範囲内であり、
前記光制御層が、誘電率異方性Δεが7.2以上である液晶又は自発分極を持つ強誘電性液晶を用いた層であることを特徴とするマトリクス型表示装置。 A first substrate having a base substrate, a pixel formation portion and a switching element portion provided on the base substrate, wherein the pixel formation portion includes a pixel electrode formed on the base substrate, and the pixel An insulating film formed so as to cover a part of the electrode, and a reference electrode formed on the insulating film so that an area of an overlapping portion with the pixel electrode in a plan view is B A first substrate;
A second substrate having a transparent substrate and a counter electrode formed on the entire surface or part of the transparent substrate so as to face the pixel electrode;
A matrix type display device comprising: a light control layer provided between the first substrate and the second substrate, the optical control layer of which optical characteristics are changed by applying a voltage between the pixel electrode and the counter electrode. There,
In each pixel unit, the overlapping portion in plan view of the pixel electrode and the reference electrode composed of the area B constitutes a storage capacitor, and when the area obtained by subtracting the area B from the area of the pixel electrode is A, An overlapping portion in plan view of the pixel electrode having the area A and the counter electrode constitutes a pixel capacitance,
In each pixel unit, the ratio of the area B to the area A (B / A) is in the range of 0.3 / 0.7 or more and less than 0.7 / 0.3,
The matrix type display device, wherein the light control layer is a layer using a liquid crystal having a dielectric anisotropy Δε of 7.2 or more or a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization.
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