JPH10186346A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高開口率の反射型液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 Ｒの反射電極13R上にＲのカラーフィル
タ14R、これを層間膜としてＧの反射電極13G、この上に
Ｇのカラーフィルタ14G、これを層間膜としてＢの反射
電極13B、この上にＢのカラーフィルタ14Bを有した構
造。各々の反射電極13R,13G,13Bは、平面的には完全に
隙間なく配置され、開口率は実質的に１００％となる。
Ｒのセルギャップが最も大きく、Ｇのセルギャップがそ
れよりも小さく、Ｂのセルギャップが最も大きく、波長
とセルギャップとの比により定まる電圧と透過率との関
係は、Ｒ、Ｇ、Ｂの場合で均一に近づけられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型の液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は小型、薄型、低消費電力
などの利点があり、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野で実
用化が進んでいる。特に、スイッチング素子として、薄
膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す）を用いたアクテ
ィブマトリクス型は、原理的にデューティ比１００％の
スタティック駆動をマルチプレクス的に行うことがで
き、大画面、高精細な動画ディスプレイに使用されてい
る。

【０００３】図３は従来の反射型の液晶表示装置の断面
図である。基板（５０）上に、ＴＦＴ（５１）がマトリ
クス状に形成され、これを覆う全面には、アクリル酸レ
ジン等の平坦化作用のある有機絶縁膜からなる層間絶縁
膜（５２）が形成されている。層間絶縁膜（５２）上に
は、液晶駆動用の表示電極である、Ａｌ等の高光反射導
電材からなる反射電極（５３）が形成され、層間絶縁膜
（５２）に開けられたコンタクトホールを介してＴＦＴ
（５１）のソースに電気的に接続されている。

【０００４】これに対向する位置には、間に液晶（７
０）を挟んで、透明な絶縁性基板（６０）が配置され、
その対向表面には、Ｃｒ等の遮光膜（６１）、および、
画素領域に対応づけられた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）のカラーフィルター（６２Ｒ）（６２Ｇ）（６２
Ｂ）、更には、液晶駆動用の共通電極である、ＩＴＯ
（indium tin oxide）等からなる透明電極（６３）が形
成されている。透明電極（６３）は、液晶（７０）を誘
電層として、反射電極（５３）との間で、液晶を駆動し
て透過率を変化させる画素容量を構成する。

【０００５】また、遮光膜（６１）は、非画素領域に対
応づけて設けられ、画素毎に明るさが制御されて巨視的
に形作られる表示画像の視認性が、非画素領域において
透過された強度が制御されない光により妨害されるのを
防いでいる。即ち、透明基板（６０）側から画素毎に強
度が調整された反射光の分布として表示画像が認識され
る際、画素間から基板（５０）の背景が感知されるのを
防ぎ、コントラスト比が低下するのを避けている。

【０００６】図４は、このような断面構造を有した反射
型液晶表示装置の画素配列の平面図である。ここでは、
例としてＲ、Ｇ、Ｂの各画素が三角形をなして配置され
たデルタ配列型を示している。Ｒ、Ｇ、Ｂの各々の表示
画素（５）は、図３に示された透明電極（６３）と液晶
（７０）が反射電極（５３）により区画され、更に、こ
れが遮光膜（６１）の開口部により制限されたものであ
る。反射電極（５３）は、電界の相互影響を防ぐために
一定の平面離間距離をもって配置されており、これら反
射電極（５３）間の非画素領域が、図３に示される遮光
膜（６１）により遮光された遮光領域（６）となってい
る。

【０００７】ここに挙げたのは、表示電極として反射電
極を用い、透明な対向基板（６０）側から入射された周
囲光が、反射電極（５３）で反射される際に、所望の画
像を形作るべく、各画素毎に、透過率を制御して対向基
板（６０）側の観察者へ向けて、再射出する反射型であ
る。従って、このタイプの液晶表示装置は、光源との組
み合わせが不要となり、ディスプレイモジュールの小型
化、消費電力の大幅低減が可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】反射型の液晶表示装置
は、ＴＦＴのアレイ基板（５０）側において、表示電極
である反射電極（５３）をＴＦＴの上層に形成すること
で、ＴＦＴの形成領域により有効表示領域が削減される
ことがなくなり、開口率８０％以上が実現される。この
ような高開口率は、一方で、光源を用いない反射型にお
いて、感知光量を十分に多くして、明るい画面を得るた
めに必要である。ところが、図３に示した構造におい
て、非画素領域に対応づけて設けられた遮光膜（６１）
は、対向基板側に設けられているために、両基板（５
０）（６０）の貼り合わせ時のずれに起因して、遮光膜
（６１）が非画素領域から外れることを防ぐ目的で、数
μｍの幅をもって、あらかじめ、反射電極（５３）の領
域に重畳されるように形成されている。即ち、図４に平
面配置を示すように、反射電極（５３）不在の非画素領
域と遮光膜（６１）が形成された遮光領域（６）とを合
わせることが必要であるため、遮光領域（６）を非画素
領域よりも、言い換えれば、遮光膜（６１）の開口部で
ある表示画素（５）が反射電極（５３）よりも小さく形
成されている。従って、このように遮光膜（６１）と反
射電極（５３）とが重畳された分だけ、有効表示領域が
可能的な最大の表示領域よりも縮小され、最大の開口率
が得られない問題が残されていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するために成され、第１の基板上にマトリクス状に配
置された光反射電極と、液晶を挟んで第１の基板に対向
配置された第２の基板上に形成された透明電極と、前記
光反射電極と前記透明電極との対向部分よりなる表示画
素単位毎に対応づけられた第１色、第２色または第３色
を呈する第１、第２または第３のカラーフィルタを有す
る液晶表示装置において、前記第１のカラーフィルタの
層が第１色に対応づけられた第１の光反射電極を覆って
全域に形成され、前記第２のカラーフィルタの層が前記
第１のカラーフィルタの層上に形成された第２色に対応
づけられた第２の光反射電極を覆い前記第１の光反射電
極上を除く領域に形成され、前記第３のカラーフィルタ
の層が前記第２のカラーフィルタの層上に形成された第
３色に対応づけられた第３の光反射電極上に形成されて
いる構成である。

【００１０】これにより、互いに隣接する第１、第２及
び第３の光反射電極は、基板面の垂直方向に離間され、
各々の反射電極に印加される電圧による電界の相互影響
が抑えられるとともに、これら各反射電極は、平面的に
は完全に隙間なく配置されるので、開口率が最大にされ
る。また、最下層にある第１の光反射電極に対応づけら
れた第１のカラーフィルタを最も長い波長の光による第
１色を呈し、最上層にある第３の光反射電極に対応づけ
られた第３のカラーフィルタを最も短い波長の光による
第３色を呈し、それらの中間にある第２の光反射電極に
対応づけれた第２のカラーフィルタをその中間の波長の
光による第２色を呈するものとすることにより、各波長
光に対応づけれた各画素における印加電圧と透過率との
関係を等しくすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態にかか
る反射型液晶表示装置の断面図である。基板（１０）上
には、ＴＦＴ（１１）がマトリクス状に配置形成され、
ＴＦＴ（１１）を覆う全面には、層間絶縁膜（１２）が
形成されている。この層間絶縁膜（１２）は、アクリル
酸レジン等の平坦化作用のある有機絶縁膜からなり、Ｔ
ＦＴ（１１）による表面の凹凸を吸収し、反射電極の下
地を平坦化する。

【００１２】この層間絶縁膜（１２）上には、液晶駆動
用の表示電極として、Ａｌ等の高光反射材からなる第１
の反射電極（１３Ｒ）が形成され、層間絶縁膜（１２）
に開けられたコンタクトホールを介して、ＴＦＴ（１
１）のソースに接続されている。第１の反射電極（１３
Ｒ）を覆う全面には、顔料分散、あるいは、染色により
着色されて赤色（Ｒ）を呈する第１のカラーフィルタ層
（１４Ｒ）が形成されている。

【００１３】この第１のカラーフィルタ層（１４Ｒ）上
の、平面的に第１の反射電極（１３Ｒ）とは異なる領域
上には、Ａｌ等の第２の反射電極（１３Ｇ）が形成さ
れ、第１のカラーフィルタ層（１４Ｒ）及び層間絶縁膜
（１３）に開けられたコンタクトホールを介して、ＴＦ
Ｔ（１１）のソースに接続されている。第２の反射電極
（１３Ｇ）を覆う、第１の反射電極（１３Ｒ）を除く平
面領域上には、顔料分散、あるいは、染色により着色さ
れて緑色（Ｇ）を呈する第２のカラーフィルタ層（１４
Ｇ）が形成されている。

【００１４】この第２のカラーフィルタ層（１４Ｇ）上
の、平面的に第２の反射電極（１３Ｇ）を除く領域上に
は、Ａｌ等の第３の反射電極（１３Ｂ）が形成され、第
２のカラーフィルタ（１４Ｇ）、第１のカラーフィルタ
（１４Ｒ）及び層間絶縁膜（１３）に開けられたコンタ
クトホールを介して、ＴＦＴ（１１）のソースに接続さ
れている。第３の反射電極（１３Ｂ）上には、顔料分
散、あるいは、染色により着色されて青色（Ｂ）を呈す
る第３のカラーフィルタ層（１４Ｂ）が形成されてい
る。

【００１５】これに対向する位置には、間に液晶（３
０）を挟んで、ガラス等の透明基板（２０）が配され、
その対向表面には、ＩＴＯからなる液晶駆動用の透明電
極（２１）が形成されている。透明電極（２１）と液晶
（３０）は、対向する反射電極（１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂ）により区画されて、液晶を誘電層とした画素容量を
構成している。

【００１６】また、各々の基板（１０，２０）の最表面
には、図示は省いたが、液晶の初期状態に指向性を与え
るための配向膜が設けられている。即ち、電圧の無印加
時における液晶の配向を弱く束縛することで、形成され
る電界の強度を制御することによって液晶の光学的状態
を制御することができるようにされる。ＴＦＴ（１１）
は、半導体層としてアモルファスシリコン、あるいは、
ポリシリコン等を用いた周知の薄膜電界効果型トランジ
スタであり、ゲート電極、ドレイン電極及びソース電極
を有し、ゲート電極に接続したゲートラインとドレイン
電極に接続したドレインラインとの交差部に半導体層が
形成されてなっている。また、ソース電極は反射電極
（１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）に接続されている。ゲート
電極は、ゲートラインを伝わって与えられた電圧により
半導体層に電界を与え電気伝導を制御し、これにより、
ドレインラインに印加されたデータ信号電圧が、走査信
号電圧がゲートラインへ印加されるのに従って選択され
て、ドレイン電極から半導体層を伝わって、ソース電極
へ伝えられ、所望の画素電圧が画素容量に印加される。

【００１７】第１の反射電極（１３Ｒ）上にはＲのカラ
ーフィルタ（１４Ｒ）、第２の反射電極（１３Ｇ）上に
はＧのカラーフィルタ（１４Ｇ）、第３の反射電極（１
３Ｂ）上にはＢのカラーフィルタ（１４Ｂ）が形成され
ており、各々の反射電極（１３）により区画された各画
素容量はＲ、Ｇ、Ｂの各色を呈する表示画素となる。本
発明では、図１に示されるように、各色の反射電極（１
３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）は基板面の法線方向に、所定の
離間距離をもって配された構造となっている。従って、
平面方向に離間距離をとる必要がなく、Ｒ、Ｇ、Ｂの各
々の反射電極（１３Ｒ）（１３Ｇ）（１３Ｂ）は、平面
方向に関して完全に接触された形となっている。図１に
示す実施の形態では、その平面図を図２に示すように、
各反射電極（１３Ｒ）（１３Ｇ）（１３Ｂ）が、そのエ
ッジ部において、互いに重畳されて隙間なく配置された
形状となっている。即ち、マスク合わせ時にずれがあっ
ても、反射電極（１３Ｒ）（１３Ｇ）（１３Ｂ）間に隙
間が生じないようにされている。このため、表示装置の
表示部の全域が表示画素領域となり、非画素領域、及
び、非画素領域に少なくとも対応づけられた遮光領域が
消滅し、開口率は１００％となる。

【００１８】また、本発明では、図１に示すように、Ｒ
を呈する反射電極（１３Ｒ）が最下層に、Ｇを呈する反
射電極（１３Ｇ）がそれよりも上層に、Ｂを呈する反射
電極（１３Ｂ）が最上層に形成されている。従って、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各場合に関して、反射電極（１３Ｒ，１３
Ｇ，１３Ｂ）の各々の電極上のカラーフィルタ（１４
Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ）とこれに対向された透明電極（２
１）との間の離間距離即ちセルギャップは、Ｒが最も大
きく、Ｇがそれよりも小さく、Ｂが最も小さくされてい
る。

【００１９】これは、周知のＧｏｏｃｈ ａｎｄ Ｔａ
ｒｒｙの式によって示されているように、画素容量への
印加電圧と透過率との関係が、セルギャップと波長との
比に依存して変化するからである。即ち、波長が大きい
とき、その分、セルギャップも大きければ、電圧と透過
率との関係は変化しない。従って、本発明において、最
も波長の長い赤の反射光を射出するＲの画素に関する反
射電極（１３Ｒ）を最下層に、それよりも波長の短い緑
の反射光を射出するＧの画素に関する反射電極（１３
Ｇ）をそれよりも上層に、最も波長の短い青の反射光を
射出するＢの反射電極（１３Ｂ）を最上層に配置するこ
とにより、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれの画素に関しても、セル
ギャップと波長との比が均一になる。従って、全画素に
関して印加電圧と透過率との関係が同じになり、表示品
位が良くなる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明
で、反射型液晶表示装置の反射電極を平面的に隙間なく
配置することができ、開口率を極めて高くすることがで
きた。また、Ｒ、Ｇ、Ｂに各々対応する反射電極を異な
る層に形成することで、Ｒに関したセルギャップを最も
大きく、Ｇに関したセルギャップをそれよりも小さく、
Ｂに関したセルギャップを最も小さくするなり、射出光
の波長に依存した電圧と透過率との関係の差異が小さく
なり、良好なカラー表示が行われるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる反射型液晶表示装
置の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態にかかる反射型液晶表示装
置の平面図である。

【図３】従来の液晶表示装置の断面図である。

【図４】従来の液晶表示装置の平面図である。

【符号の説明】

１０，２０ 基板 １１ ＴＦＴ １２ 層間絶縁膜 １３ 反射電極 １４ カラーフィルター ２１ 透明電極 ３０ 液晶

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板上にマトリクス状に配置され
   た光反射電極と、液晶を挟んで第１の基板に対向配置さ
   れた第２の基板上に形成された透明電極と、前記光反射
   電極と前記透明電極との対向部分よりなる表示画素単位
   毎に対応づけられた第１色、第２色または第３色を呈す
   る第１、第２または第３のカラーフィルタを有する液晶
   表示装置において、 前記第１のカラーフィルタの層が第１色に対応づけられ
   た第１の光反射電極を覆って全域に形成され、前記第２
   のカラーフィルタの層が前記第１のカラーフィルタの層
   上に形成された第２色に対応づけられた第２の光反射電
   極を覆い前記第１の光反射電極上を除く領域に形成さ
   れ、前記第３のカラーフィルタの層が前記第２のカラー
   フィルタの層上に形成された第３色に対応づけられた第
   ３の光反射電極上に形成されていることを特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記第１の光反射電極、前記第２の光反
   射電極及び第３の光反射電極は、それらの端縁が平面的
   に重畳されていることを特徴とする請求項１記載の液晶
   表示装置。
3. 【請求項３】 前記第１色は赤であり、前記第２色は緑
   であり、前記第３色は青であることを特徴とする請求項
   １または請求項２記載の液晶表示装置。