JPH10333168A

JPH10333168A - 液晶表示装置および液晶表示システム

Info

Publication number: JPH10333168A
Application number: JP9146360A
Authority: JP
Inventors: Taku Nakamura; 村卓中; Masahiro Buniyou; 饒正博豊
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】画素電極と液晶層との間でカラー・フィルタ
による著しい電圧損失が生じず、高品質のカラー表示が
可能で、且つ組立工程も容易な反射型の液晶表示装置お
よび液晶表示システムを提供することを目的とする。【解決手段】液晶表示装置のアレイ基板上に、アレイ
基板前面をほぼ覆っている反射板と、カラー・フィルタ
と、透光性画素電極とをこの順序で設ける。透光性画素
電極は、所定の開口を介して電気的に接続する。この構
成によれば、前述したような画素電位の損失は生じず、
しかも、極めて明るく鮮明なカラー画像を表示すること
が可能となり、さらに、組立工程も簡略化することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
び液晶表示システムに関する。さらに詳しくは、本発明
は、バックライトが不要な反射型液晶表示装置であっ
て、明るくコントラスト比が高い高画質のカラー表示が
可能な液晶表示装置および液晶表示システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、反射型液晶表示装置が注目されて
いる。反射型液晶表示装置はバックライトを必要としな
いために、光源の電力が不要となり、システムの消費電
力を大幅に低減することができる。そのために、ノート
型パーソナル・コンピュータや情報携帯端末に代表され
る各種ＯＡ機器など多くの応用分野において、高画質の
反射型液晶表示装置が必要とされている。

【０００３】図７は、従来の反射型液晶表示装置の第１
の例を表す概略断面図である。すなわち、液晶表示装置
１００は、マトリクス状にスイッチング素子が形成され
たアレイ基板１１０と、共通電極が形成された対向基板
１３０と、これらの基板の間に挟持されている液晶層１
５０とにより構成されている。アレイ基板１１０は、基
板上にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ：ＴｈｉｎｆｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｅｒ）１
１４と、蓄積容量部１１６とが形成されている。さら
に、各蓄積容量部１１６には、有機絶縁膜１１８を介し
て反射画素電極１２０が接続されている。また、対向基
板１３０は、基板１３２の下面にカラー・フィルタ１３
４と共通電極１３６とが積層された構成を有する。カラ
ー・フィルタ１３４は、各画素毎に、例えば、赤、緑、
青の各色が配列されている。

【０００４】液晶表示装置１００は、有機絶縁膜１１８
によって、ＴＦＴ１１４や蓄積容量部１１６とは別の層
として、反射画素電極１２０が設けらている。その結果
として、外部から入射する光を反射する面積を増大さ
せ、暗い場所でも明るい画像を表示することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶表示装置
１００においては、アレイ基板上に画素毎のＴＦＴ１１
４が形成され、対向基板１３０上に画素毎のカラー・フ
ィルタが形成されている。従って、アレイ基板１１０と
対向基板１３０とを組立てるに際して、画素単位で位置
合わせを正確に行う必要がある。このために組立工程が
煩雑となる。また、製造後の機械的振動などに対して
も、十分な耐久性を確保する必要もある。

【０００６】そこで、この点を改善した反射型液晶表示
装置が、例えば、特開平７−７２４７０号公報において
提案されている。図８は、このような従来の反射型液晶
表示装置の第２の例を表す概略断面図である。すなわ
ち、液晶表示装置２００も、アレイ基板２１０と、共通
電極が形成された対向基板２３０と、これらの基板の間
に挟持されている液晶層２５０とにより構成されてい
る。しかし、液晶表示装置２００においては、画素毎の
カラー・フィルタ２３４が、対向基板２３０上でなく、
アレイ基板２１０上に配置されている。

【０００７】このように、アレイ基板上にカラー・フィ
ルタを形成することによって、前述したような組立工程
や機械的振動に係わる問題を解決することができる。す
なわち、液晶表示装置２００では、アレイ基板２１０と
対向基板２３０とを組立てる際に、精密な位置合わせが
不要であり、また、製造後も、これらの基板の「ずれ」
に対する許容度が大きくなる。

【０００８】しかし、液晶表示装置２００においては、
反射画素電極２２０の上に、電気的に絶縁性を有するカ
ラー・フィルタ２３４が堆積されている。従って、液晶
を駆動するための反射型画素電極２２０と液晶層２５０
との間に、絶縁層を介在させることとなり、画素電極電
位がカラー・フィルタによって損なわれ、適正な電圧を
液晶層２５０に印加できないという問題があった。

【０００９】また、液晶層２５０に所定の電位を印加す
るために、カラー・フィルタ２３４による電圧損失を予
め考慮して、画素電位を高めに設定することは可能であ
るが、このようにすると、消費電力が増大してしまう。
従って、反射型液晶表示装置としての利点が損なわれて
しまうという問題があった。

【００１０】一方、これらの問題を解決するために、カ
ラー・フィルタをアレイ基板の裏面側、すなわち、図８
において基板２１２の下側に配置する方法も考えられ
る。しかし、この場合には、そのカラー・フィルタの下
に、さらに反射板を設ける必要がある。そして、このよ
うに、カラー・フィルタと反射板とを基板２１２の下側
に配置すると、液晶層２５０と反射板との間の距離が離
れてしまい、文字などを表示した場合に、この距離に相
当する「影」が生じてしまうという問題があった。

【００１１】本発明は上述した問題点に鑑みてなされた
ものである。すなわち、本発明は、画素電極と液晶層と
の間でカラー・フィルタによる著しい電圧損失が生じ
ず、高品質のカラー表示が可能で、且つ組立工程も容易
な反射型の液晶表示装置および液晶表示システムを提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明による
液晶表示装置は、基板と前記基板上にマトリクス状に配
列されたスイッチング素子とを有するアレイ基板と、前
記アレイ基板と対向して配置され、透光性の対向電極を
有する透光性の対向基板と、前記アレイ基板と前記対向
基板との間に挟持された液晶層と、を備えた液晶表示装
置において、前記アレイ基板は、光を反射する反射板
と、前記反射板の上に積層されたカラー・フィルタと、
前記カラー・フィルタの上に積層され前記スイッチング
素子に電気的に接続された透光性電極と、をさらに有
し、外部から前記対向基板を透過して入射した光が前記
反射板により反射されて所定の画像を表示するようにし
たことを特徴とするものして構成され、透光性電極の電
位をカラー・フィルタに遮られることなく、液晶層に印
加することができる。

【００１３】また、前記カラー・フィルタは、前記反射
板と前記透光性電極とを電気的に絶縁していることを特
徴とするものして構成することにより、反射板に適宜所
定の電位を印加して、シールド効果を得ることができ
る。

【００１４】また、アレイ基板を、薄膜トランジスタと
ゲート線と信号線とにより構成することにより、良好な
スイッチング特性を得ることができる。

【００１５】さらに、前記反射板に、前記薄膜トランジ
スタがオフ状態における前記ゲートへの供給電位と同電
位を印加することによりトランジスタの誤動作を防ぐこ
とができる。

【００１６】また、前記反射板に、前記信号蓄積容量線
への供給電位と同電位を印加することにより、蓄積容量
を倍増することができる。

【００１７】さらに、前記反射板の反射面をほぼ鏡面と
することにより、表示輝度を高めると共に反射光の偏光
状態を変化させずにコントラスト比を高くすることがで
きる。

【００１８】一方、前記反射板の反射面を凹凸面とする
ことにより反射光を拡散させ、表示画像の視角を広くす
ることができる。

【００１９】また、前記反射板は、前記薄膜トランジス
タと前記ゲート線と前記信号線とを覆うように積層する
ことにより、これらの部材をシールドすることができ
る。

【００２０】あるいは、前記反射板は、前記薄膜トラン
ジスタと前記ゲート線と前記信号線と略同層として配置
することにより、絶縁層が不要で構成を簡略化すること
ができる。

【００２１】あるいは、前記反射板は、前記アレイ基板
の画像表示部の全域に渡って実質的に連続しており、前
記透光性電極と前記薄膜トランジスタとの接続部に開口
を有するものとして構成することにより、反射面積を大
きくして、明るい表示画像を得ることができる。

【００２２】また前記反射板の反射面は、銀およびアル
ミニウムのいずれかからなるようにして、反射率を改善
することができる。

【００２３】一方、前記アレイ基板は、光を吸収する光
吸収板と、前記光吸収板の上に積層された選択反射性材
料からなるカラー・フィルタと、前記カラー・フィルタ
の上に積層され前記スイッチング素子に電気的に接続さ
れた透光性電極と、をさらに有し、外部から前記対向基
板を透過して入射した光が前記カラー・フィルタにより
反射されて所定の画像を表示するように構成すると、さ
らに明るくコントラスト比の高い表示画像を得ることが
できる。

【００２４】ここで、前記選択反射性材料として、コレ
ステリック液晶を用いると高い反射率が得られる。

【００２５】一方、本発明の液晶表示システムは、請求
項１〜１３のいずれかに記載の液晶表示装置と、前記液
晶表示装置の画像表示面上に積層された入力装置として
の透光性位置検出センサと、を備えたことを特徴とする
ものして構成され、低消費電力で誤入力が少ないシステ
ムを実現できる。

【００２６】または、光源と、請求項１〜１３のいずれ
かに記載の液晶表示装置と、前記光源から放出される白
色光を前記液晶表示装置に入射させる第１の光学系と、
前記液晶表示装置から反射される画像を拡大してスクリ
ーン上に投射する第２光学系と、を備えることにより、
高輝度、高コントラスト比の投射型液晶表示システムを
実現することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明によれば、液晶表示装置の
アレイ基板上に、アレイ基板前面をほぼ覆っている反射
板と、カラー・フィルタと、透光性画素電極とをこの順
序で設ける。透光性画素電極は、所定の開口を介して電
気的に接続する。この構成によれば、前述したような画
素電位の損失は生じず、しかも、極めて明るく鮮明なカ
ラー画像を表示することが可能となり、さらに、組立工
程も簡略化することができる。以下に、本発明の実施の
形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本
発明による液晶表示装置の要部構成を表す概略断面図で
ある。本発明による液晶表示装置１０のセル部は、アレ
イ基板２０と、対向基板８０と、液晶層９０とにより構
成されている。そして、本発明においては、アレイ基板
２０上に、反射板５０とカラー・フィルタ５２と透光性
電極５４とがこの順序に積層されている。

【００２８】アレイ基板２０の構成をさらに具体的に説
明する。アレイ基板２０においては、基板２２の上に、
ゲート電極２４と信号蓄積容量線２６が形成され、これ
らは、絶縁膜２８によって覆われている。そして、ゲー
ト電極２４の上の所定の領域に絶縁膜２８を介してＴＦ
Ｔ素子３０が形成されている。具体的には、ＴＦＴ素子
３０は、チャネル層となる半導体層３２と、ソース・ド
レイン領域に相当する低抵抗半導体層３４、３４を有す
る。低抵抗半導体層３４、３４には、それぞれ、ソース
電極３６とドレイン電極３８が接続されている。ドレイ
ン電極３８は信号線４０に接続されている。ソース電極
３６は、信号蓄積容量線２６を覆うように延伸され、絶
縁膜２８を介して、蓄積容量部を形成している。

【００２９】さらに、ＴＦＴ素子３０の上には、保護膜
４４および４６が設けられ、この保護の上には透明アク
リル系樹脂からなる絶縁層４８を介して、反射板５０が
形成されている。この反射板５０は、アレイ基板２０の
ほぼ前面を覆い、上方から入射した外部光を反射する役
割を有する。従って、その材料としては、例えば、銀や
アルミニウムなどの反射率の高い材料を選択することが
望ましい。反射板５０の上には、カラー・フィルタ５２
が形成されている。カラー・フィルタ５２の上には、画
素毎に区切られた透光性電極５４が堆積されている。透
光性電極５４の材料としては、例えば、ＩＴＯ（インジ
ウム・すず酸化物）を用いることができる。

【００３０】透光性電極５４は、絶縁層４８、反射板５
０およびカラー・フィルタ５２に設けられている開口を
介して、ＴＦＴ素子の電極３６と接続されている。すな
わち、本発明によれば、信号電位をカラー・フィルタ５
２に遮られることなく、液晶層９０に印加することがで
きる。その結果として、カラー・フィルタ５２が前面に
露出している場合と比較して、透光性電極５４の電位を
低く設定することができ、消費電力を低減することがで
きる。

【００３１】反射板５０は、カラー・フィルタ５２によ
って、透光性電極５４から絶縁されている。そして、本
発明によれば、このように反射板５０を設けることによ
り、ゲート電極２４と透光性電極５４との間の結合によ
る電気的容量に対するシールド効果が得られる。また、
本発明によれば、同様に、信号線４０と透光性電極５４
との間の結合や、ＴＦＴ素子３０と透光性電極５４との
間の結合に対しても、シールド効果が得られる。この結
果として、透光性電極５４に不正な電位が印加されるこ
とに起因する表示不良が抑制される。さらに、本発明に
よれば、結合容量が低減されるために、高速駆動が可能
となる。

【００３２】透光性電極５４の上には、図示しない配向
膜が堆積されている。ここで、以上に説明したアレイ基
板上の各層の配置関係は、図２に示されている。すなわ
ち、図２は、アレイ基板２０の各層の配置関係を表す平
面概念図である。ここで、同図に示した切断線Ａ−Ａ’
における断面図が図１に相当する。

【００３３】ここで、再び図１に戻ると、対向基板８０
においては、透光性基板８２の下面に共通電極８４と図
示しない配向膜とが堆積されている。また、透光性基板
８２の上面には、位相差板あるいは偏光板などの光学フ
ィルム８８が貼られている。そして、アレイ基板２０と
対向基板８０との間には、液晶層９０が挟持されてい
る。液晶層９０の材料としては、例えば、ネマティック
液晶を用いることができる。

【００３４】以上に説明した液晶表示装置１０において
は、アレイ基板２０上に形成されているＴＦＴ素子３０
によって、透光性電極５４に印加される信号電位が画素
毎にスイッチングされる。そして、図１において、上方
から対向基板８０を介して入射した外部光は、反射板５
０により反射される前後に、画素毎に液晶層９０により
制御されて、所定の画像を表示する。

【００３５】液晶表示装置１０は、上述した構成によ
り、画素毎にＴＦＴ素子を備えているために、スイッチ
ング特性が良好であり、液晶表示装置を大型化、高精細
化しても画素電位が所定の値から外れることにより生ず
る、いわゆるシャドー・クロストークが生じにくい。ま
た、カラー・フィルタ５２の上に透光性電極５４が形成
されているために、透光性電極に印加される信号電圧が
カラー・フィルタによって損なわれることがない。さら
に、反射板５０と液晶層９０との間隔は、カラー・フィ
ルタ５２の厚さ程度であり、十分に薄い。従って、反射
型液晶表示装置において文字などの表示を行う場合に、
液晶層９０と反射板５０との間の距離に相当する「影」
が生ずるという問題が解消される。

【００３６】ここで、反射板５０に対して、ゲート電極
２４の非選択期間の電位を与えるようにすることができ
る。このようにすると、ゲート電極２４が選択されてい
ない状態、すなわち、ゲートがオフの状態において、反
射板５０とゲート電極２４との間に余計な電界が生じな
い。従って、ＴＦＴ素子３０がオフ状態の時にチャネル
層３２に不測の電界が印加されて、ＴＦＴが誤動作する
ことがなくなる。このようなゲート電極２４の非選択期
間の電位は、別に専用の電源を設けることなく、容易に
印加することができる。

【００３７】さらに、このように反射板５０にゲート電
極２４の非選択期間の電位を与えるようにすると、ゲー
ト電極２４との間で余計な電界が生ずる心配がなくな
る。従って、絶縁層４８の層厚を薄くしてもゲート電極
２４との間の電界強度が上昇する心配がない。従って、
絶縁層２４として、厚いアクリル系樹脂などを用いる必
要がなくなり、例えば、窒化シリコン膜などにより代用
することができる。この結果として、従来よりも、簡易
に製造することができるようになる。

【００３８】一方、反射板５０は、その反射面が鏡面で
あるように形成すると、液晶表示装置の表示が明るくな
るので良い。また、このように鏡面を形成すると、光を
反射する際の偏光状態の変化が少ないので、コントラス
ト比を高くすることができる。また、反射板５０はその
反射面を数ミクロン程度の凹凸面により構成しても良
い。この場合には、液晶表示装置の反射光の拡散性が向
上し、視角が広い反射型液晶表示装置を実現することが
できる。しかも、反射面５０の凹凸は、その直上に形成
されるカラー・フィルタ５２により吸収され、カラー・
フィルタ５２の表面は平坦面とすることができるので、
その上に堆積する透光性電極５４のパターニングのプロ
セスに悪影響を及ぼす心配がない。

【００３９】一方、反射板５０は、ＴＦＴ素子３０とゲ
ート電極２４と信号線４０の上を覆って設けることがで
きる。このようにすると、透光性電極５４とこれらの各
部分との間の結合による電気容量の発生を防止すること
ができる。仮に、透光性電極５４と信号線４０との間の
結合による電気容量が大きいと、表示パターンに応じて
画素電位が所定の信号値から変動して、いわゆるシャド
ー・クロストークが生じる問題がある。また、仮に、透
光性電極５４とＴＦＴ素子３０との間の結合容量が大き
いと、ＴＦＴ素子のチャネル部に不正な電位が印加され
て、やはり表示不良を招く。しかし、本発明において、
反射板５０によりこれらを覆うように構成すれば、これ
らの結合容量に起因する問題が生ずることがない。

【００４０】本発明において、ＴＦＴ素子３０や各配線
層と、反射板５０とは電気的に絶縁する必要がある。こ
の絶縁のために、絶縁層４８が設けられる。絶縁層４８
は、例えば、厚さ２００ナノメータの窒化シリコン膜を
ＣＶＤ法により堆積するか、あるいは、厚さ１乃至５ミ
クロンのアクリル系透明絶縁膜のいずれか一方、または
両方を用いれば良い。このようなアクリル系透明絶縁膜
としては、例えば、日本合成ゴム社製の商品名「ＨＲ
Ｃ」を用いることができる。また、前述したように、反
射板５０の電位をゲート電極の比選択期間の電位とすれ
ば、絶縁膜４８は、窒化シリコン膜のみで形成すること
も可能となる。

【００４１】一方、反射板５０がＴＦＴ素子３０や各配
線層を覆わずに、反射板５０がこれらの層と重なって接
触しないように、これらの層と略同層として形成する
と、絶縁層４８を省略することができる。従って、構成
が簡略化され、低コストで製造することができるように
なる。

【００４２】次に、本発明による液晶表示装置の製造方
法について説明する。図３は、液晶表示装置による液晶
表示装置１０の製造工程の要部を表す概略工程断面図で
ある。すなわち、同図（ａ）〜（ｅ）は、液晶表示装置
のアレイ基板２０の製造工程を表す。

【００４３】まず、同図（ａ）に示したように、ＴＦＴ
素子３０を形成する。まず、ガラス基板２２上に金属材
料からなる膜を堆積する。堆積法としては、例えばスパ
ッタリング法を用いることができる。次に、この膜をパ
ターニングして、ゲート電極２４と信号蓄積容量線２６
とを形成する。続いて、ＣＶＤ法により酸化シリコンか
らなる厚さ４００ナノメータの絶縁膜２８を堆積する。

【００４４】さらに、プラズマＣＶＤ法により、窒化シ
リコン、アモルファス・シリコン、窒化シリコン膜を順
次堆積し、所定形状にパターニングすることにより、半
導体層３２を形成する。ここで、保護膜４４も合わせて
形成する。この保護膜４４は、その上に積層される保護
膜４６の成膜時に半導体層３２を保護する役割を有す
る。続いてｎ型の不純物が導入されたアモルファス・シ
リコンをプラズマＣＶＤ法により約５０ナノメータの厚
さに堆積し、所定形状にパターニングすることにより、
低抵抗半導体層３４を形成する。その後、スパッタ法に
より金属膜を堆積し、所定形状にパターニングすること
により、ソース電極３６とドレイン電極３８と信号線４
０とを形成する。

【００４５】次に、ＣＶＤ法により窒化シリコンを約２
００ナノメータ堆積し、所定形状にパターニングするこ
とにより、保護膜４６を形成する。

【００４６】次に、図３（ｂ）に示したように、絶縁層
４８を形成する。まず、アクリル系透明樹脂をスピンコ
ートにより約４ミクロン塗布し、パターニングにより、
画素毎に約８ミクロン角のコンタクト・ホール５６ａを
設ける。ここで、コンタクト・ホール５６ａは、四角錐
状の開口形状を有するように形成することができる。ま
た、本発明者の実験によれば、後に堆積する透光性電極
５４の段切れを防ぐために、コンタクト・ホール５６ａ
のテーパ角、すなわち同図中のθは、３０度以下とする
ことが望ましい。

【００４７】次に、図３（ｃ）に示したように、反射板
５０を形成する。まず、スパッタ法によりアルミニウム
を約２５０ナノメータの厚さに堆積する。次に、所定の
形状にパターニングすることにより、反射板５０を形成
することができる。ここで、図１に例示したように反射
板５０がアレイ基板のほぼ前面を覆うように形成する場
合には、反射板５０はコンタクト・ホール５６ａに相当
する開口をのみを有する。

【００４８】ここで、反射板５０の主面をアルミニウム
の凹凸面とする場合には、絶縁層４８を構成しているア
クリル系樹脂の表面に所定の凹凸形状を形成し、しかる
後にアルミニウムをスパッタ法により約２５０ナノメー
タの厚さに堆積すれば良い。このような凹凸面の形成方
法としては、例えば、絶縁層４８を２層に分離形成し、
その際にいずれかの層をアイランド状にパターニングす
る方法が挙げられる。次に、図３（ｄ）に示したよう
に、カラー・フィルタ５２を形成する。まず、カラー・
フィルタの材料となる所定の顔料を塗布し、続いて、所
定のパターニングを施す。この際に、絶縁層４８に設け
たコンタクト・ホール５６ａの開口形状が維持されるよ
うに、約１２ミクロン角のコンタクト・ホールを形成す
る。ここでも、コンタクト・ホールは四角錐として、そ
のテーパ角は３０度以下とすることが望ましい。

【００４９】次に、図３（ｅ）に示したように、透光性
電極５４を形成する。まず、スパッタ法などにより、Ｉ
ＴＯなどの材料を約１００ナノメータの厚さに堆積す
る。続いて、画素毎に分離するパターニングを施す。さ
らに、基板前面に図示しない配向膜を塗布し、配向処理
を施すことにより、アレイ基板２０が完成する。

【００５０】次に、図示しないもう一枚のガラス基板８
２上にスパッタ法などによりＩＴＯを約１００ナノメー
タの厚さに堆積し、ポリイミドなどの配向膜を塗布し、
配向処理を施して、対向基板８０が得られる。

【００５１】対向基板８０の対向面上には、直径約５ミ
クロンのスペーサを１平方ミリメートル当たり約１００
個の割合で散布する。続いて、対向基板８０の周辺部に
所定の直径を有するファイバを混入したシール剤を塗布
する。このシール剤としては、例えば、三井東圧化学社
製の商品名「ＸＮ−２１−ＦＡ」を用いることができ
る。また、シール剤の塗布に際しては、後に液晶の注入
口となる部分を空けておく。この対向基板８０とアレイ
基板２０とをシール剤により張り合わせて、空状態のセ
ルが完成する。

【００５２】次に、カイラル材が添加されたネマティッ
ク液晶の材料を、注入口からこのセル内に真空注入す
る。そして注入口を紫外線硬化樹脂を用いて封止したあ
と、対向基板の外側に位相差フィルムと偏光板とを張り
付けることにより、液晶表示装置のセル部が完成する。

【００５３】つづいて、所定の信号線駆動回路と、ゲー
ト線駆動回路と、信号蓄積容量線駆動回路と、共通電極
駆動回路とを接続することにより、液晶表示装置が完成
する。

【００５４】次に、本発明による液晶表示装置の第１の
変形例について説明する。図１に関して前述した例で
は、反射板５０に、ゲート電極の非選択期間の電位と同
一の電位を与える例について説明した。本変形例におい
ては、反射板５０に、蓄積容量線と同一の電位を与える
ことができる。このようにすると、反射板５０とソース
電極３６との間でも蓄積容量を形成することができるよ
うになる。すなわち、ソース電極３６の上下の両側にお
いて、信号を蓄積するためのコンデンサを構成すること
ができる。従って、蓄積容量が倍増し、ゲート電極が非
選択期間の画素表示が安定する。その結果として、フリ
ッカなどの表示不良が生じず、表示品質を向上すること
ができる。

【００５５】さらに、図１に関して前述したこれ以外の
種々の効果、すなわち、反射板５０の主面を鏡面とする
効果や、反射板５０によりＴＦＴ素子などを覆う効果、
逆にＴＦＴ素子などと略同層に形成する効果などは、前
述の場合と同様に得ることができる。

【００５６】次に、本発明による液晶表示装置の第２の
変形例について説明する。

【００５７】図１に関して前述した例では、反射板５０
に、ゲート電極の非選択期間の電位と同一の電位を与え
る例について説明した。本変形例においては、既存のゲ
ート線、信号線、信号蓄積容量線のいずれかに電位を供
給している電源の電位を抵抗などの手段により、適宜分
圧して、これを反射板５０に与えるようにしても良い。

【００５８】この場合に、その印加電位の値は、ＴＦＴ
素子３０などが影響を受けて誤動作しない値とすること
が望ましい。このように、反射板５０に適宜所定の電位
を与えることよって、ＴＦＴ素子３０や信号線４０やソ
ース電極３６などに印加される反射板に起因する電界を
緩和し、誤動作やノイズの混入を防ぐことができる。ま
た、本変形例においては、既存の電源を適宜分圧するだ
けであるので回路構成を簡易なものとすることができ
る。

【００５９】さらに、図１に関して前述したこれ以外の
種々の効果、すなわち、反射板５０の主面を鏡面とする
効果や、反射板５０によりＴＦＴ素子などを覆う効果、
逆にＴＦＴ素子などと略同層に形成する効果などは、前
述の場合と同様に得ることができる。

【００６０】次に、本発明による液晶表示装置の第３の
変形例について説明する。図１に関して前述した例で
は、カラー・フィルタ５２を透過した光を反射板５０に
よって反射させて、所定の画像を表示する構成が採用さ
れている。しかし、本変形例においては、反射板５０は
光吸収性の吸収板に置き換え、カラー・フィルタ５２を
選択反射性の材料により構成する。すなわち、外部から
入射した光は、カラー・フィルタ５２により反射される
ようにする。

【００６１】カラー・フィルタ５２に用いる選択反射性
の材料としては、例えば、コレステリック液晶を用いる
ことができる。コレステリック液晶は、特定の波長を有
する光（例えば赤色光）のみを選択的に反射し、その他
の波長帯の光（例えば、緑色、青色光）は、透過する性
質を有する。この場合、選択反射の反射率は、入射光に
対して約９０％程度とすることができる。

【００６２】一方、反射板５０の代わりに配置される光
吸収板の材料としては、例えば、酸化クロムを用いるこ
とができる。このように、光吸収性の材料を配置するの
は、カラー・フィルタ以外の部分の反射率を出来るだけ
低く抑えることにより、表示画像のコントラストを高く
することができるからである。

【００６３】図４は、本変形例の作用を説明するための
概念図である。すなわち、同図（ａ）は、図１に示した
ような液晶表示装置の場合の反射光の経路を表し、同図
（ｂ）は本変形例の場合の反射光の経路を表す。

【００６４】本変形例によれば、図１に例示した液晶表
示装置よりもさらに明るい表示を得ることができる。す
なわち、図４（ａ）に示したように、図１に例示した液
晶表示装置１０においては、外部から入射した光は、ま
ずカラー・フィルタ５２を透過する際に吸収され、次
に、反射板５０により反射される際に吸収され、さら
に、カラー・フィルタ５２を再度透過する際にまた吸収
される。ここで、一般的なカラー・フィルタ５２の光透
過率は、せいぜい９０％である。また、反射板５０の反
射率も、せいぜい９０％である。従って、前述の液晶表
示装置１０においては、総合的な反射光の強度比は、最
大で７３％程度である。これに対して、本変形例におい
ては、選択反射性のカラー・フィルタを用いるので、図
４（ｂ）に示したように、光の吸収と反射を一度に行
う。従って、光の損失が少なく、総合的な反射率を、前
述したように９０％近くまで向上させることができる。
このように、本変形例によれば、さらに明るい画像表示
が可能となる。

【００６５】次に、本発明による液晶表示システムにつ
いて説明する。

【００６６】図５は、本発明による第１の液晶表示シス
テムを表す概略斜視図である。すなわち、液晶表示シス
テム１０Ａは、図１に関して前述した液晶表示装置１０
の画像表示面上に、ペン入力あるい指接触などによる入
力のための接触型センサ９５が配置されている。また、
図中の２点鎖線は、本システム１０Ａの一例としてのペ
ン入力型コンピュータの筐体の外形９８である。接触型
センサとしては、例えば、フィルム状の接触型スイッチ
や、静電容量検知型タッチパネルなどが挙げられる。ま
た、液晶表示装置１０としては、前述した変形例のいず
れかによるものを用いても良い。

【００６７】本システムにおいては、反射板５０が液晶
層９０の近傍に配置され、表示される画像の視差が極め
て小さい。従って、ペン９６などにより画面上で入力す
る際に誤入力することが少ないという効果が得られる。
その結果として、本変形例による液晶表示装置を、直視
型のペン入力型コンピュータや情報携帯端末などの小型
携帯型電子機器に応用すると、その低消費電力特性と相
俟って、極めて有用である。

【００６８】次に、本発明による第２の液晶表示システ
ムについて説明する。

【００６９】図６は、本発明による第２の液晶表示シス
テムを表す概略構成図である。本液晶表示システム１０
Ｂは、図１に関して前述した液晶表示装置１０を応用し
た投射型画像表示装置としての機能を有する。すなわ
ち、液晶表示システム１０Ｂは、光源３１０と、液晶表
示装置１０と、光学系とにより構成される。光源３１０
としては、例えば、高輝度の白色光源であるメタルハラ
イドランプを用いることができる。光源３１０から出射
された白色光は、シュリーレン・レンズ３２０により平
行光とされ、ダイクロイック・ミラー３３０を介して液
晶表示装置１０に入射する。そして、液晶表示装置１０
から反射された所定の画像パターンは、ダイクロイック
・ミラー３３０を透過して、集光レンズ３５０、絞り３
６０、投影レンズ・ユニット３７０を介して、スクリー
ン３８０上に拡大されて投影される。

【００７０】本発明による液晶表示装置１０は、前述し
たように、表示が明るくコントラストが高いという特徴
を有する。従って、本システムもは、輝度とコントラス
ト比が共に高いという特徴を有する。本発明者の試作結
果によれば、本システムにおいてカラーのビデオ画像を
約３０倍に投影した結果、得られたコントラスト比は２
００：１と十分に高いことが確認された。さらに、表示
された画像は、従来の液晶表示装置を用いたものと比較
して極めて明るく、表示輝度が極めて高いことも確認さ
れた。なお、本システムに用いる液晶表示装置１０とし
ては、前述した変形例のいずれかによるものであっても
良い。

【００７１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に説明する効果を奏する。

【００７２】まず、本発明によれば、カラー・フィルタ
の上に透光性電極が形成されているために、透光性電極
に印加される信号電圧がカラー・フィルタによって損な
われることがない。その結果として、カラー・フィルタ
が前面に露出している場合と比較して、透光性電極の電
位を低く設定することができ、消費電力を低減すること
ができる。

【００７３】また、本発明によれば、このような反射板
を、アレイ基板のほぼ前面を覆うように設けることがで
きる。従って、光の反射面積を大きくすることができ、
反射光の強度を上げることによって明るい表示画像を得
ることができる。

【００７４】また、本発明によれば、反射板が、ＴＦＴ
素子とゲート電極と信号線の上を覆うように設けること
ができる。このようにすると、透光性電極とこれらの各
部分との間の結合による電気容量の発生を防止すること
ができる。従って、これらの結合によるシャドー・クロ
ストークを防ぐことができる。

【００７５】さらに、本発明によれば、透光性電極とゲ
ート電極との間に反射板を設けることにより、ゲート電
極と透光性電極との間の結合による電気的容量に対する
シールド効果が得られる。

【００７６】また、本発明によれば、同様に、信号線と
透光性電極との間の結合や、ＴＦＴ素子と透光性電極と
の間の結合に対しても、シールド効果が得られる。この
結果として、透光性電極に不正な電位が印加されること
に起因する表示不良が抑制される。さらに、本発明によ
れば、結合容量が低減されるために、高速駆動が可能と
なる。

【００７７】さらに、本発明によれば、反射板と液晶層
との間隔は、カラー・フィルタの厚さ程度であり、十分
に薄い。従って、反射型液晶表示装置において文字など
の表示を行う場合に、液晶層と反射板との間の距離に相
当する「影」が生ずるという問題が解消される。

【００７８】また、本発明によれば、反射板に対して、
ゲート電極の非選択期間の電位を与えることによって、
ゲート電極が選択されていない状態、すなわち、ゲート
がオフの状態において、反射板とゲート電極との間に余
計な電界が生じない。従って、ＴＦＴ素子がオフ状態の
時にチャネル層に不測の電界が印加されて、ＴＦＴが誤
動作することがなくなる。このようなゲート電極の非選
択期間の電位は、別に専用の電源を設けることなく、容
易に印加することができる。

【００７９】さらに、本発明によれば、このように反射
板にゲート電極の非選択期間の電位を与えるようにする
と、ゲート電極との間で余計な電界が生ずる心配がなく
なる。従って、絶縁層の層厚を薄くしてもゲート電極と
の間の電界強度が上昇する心配がない。従って、絶縁層
として、厚いアクリル系樹脂などを用いる必要がなくな
り、例えば、窒化シリコン膜などにより代用することが
できる。この結果として、従来よりも、簡易に製造する
ことができるようになる。

【００８０】一方、本発明によれば、反射板の主面が鏡
面であるように形成すると、液晶表示装置の表示が明る
くすることができる。また、このように鏡面を形成する
と、光を反射する際の偏光状態の変化が少ないので、コ
ントラスト比を高くすることができる。

【００８１】また、本発明によれば、反射板の主面を数
ミクロン程度の凹凸面により構成することによって、反
射光の拡散性を向上させ、視角が広い反射型液晶表示装
置を実現することができる。しかも、このような反射面
の凹凸は、その直上に形成されるカラー・フィルタによ
り吸収され、カラー・フィルタの表面は平坦面とするこ
とができるので、その上に堆積する透光性電極のパター
ニングのプロセスに悪影響を及ぼす心配もない。

【００８２】また、本発明によれば、反射板に、蓄積容
量線と同一の電位を与えることによって、反射板とソー
ス電極との間でも蓄積容量を形成することができるよう
になる。従って、蓄積容量が倍増し、ゲート電極が非選
択期間の画素表示が安定する。その結果として、フリッ
カなどの表示不良が生じず、表示品質を向上することが
できる。

【００８３】また、本発明によれば、既存の電圧を適宜
分圧して反射板に印加することによって、ＴＦＴ素子や
信号線やソース電極などに印加される反射板に起因する
電界を緩和し、誤動作やノイズの混入を防ぐことができ
る。

【００８４】さらに、本発明によれば、反射板を光吸収
性の吸収板に置き換え、カラー・フィルタを選択反射性
の材料により構成することによって、さらに明るくコン
トラスト比が高い表示画像を得ることができる。

【００８５】また、本発明によれば、低消費電力特性に
加えて、表示される画像の視差が極めて小さく、誤入力
することが少ない直視型のペン入力型コンピュータなど
の液晶表示システムを提供することができる。

【００８６】また、本発明によれば、従来の液晶表示装
置を用いたものと比較して極めて明るく、表示輝度が極
めて高い投射型の液晶表示システムを提供することもで
きる。

【００８７】すなわち、本発明によれば、低消費電力
で、明るくコントラスト比が高い液晶表示装置および液
晶表示システムを提供することができるようになり、産
業上のメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の要部構成を表す概
略平面図である。

【図２】アレイ基板２０の各層の配置関係を表す平面概
念図である。

【図３】液晶表示装置による液晶表示装置１０の製造工
程の要部を表す概略工程断面図である。

【図４】本変形例の作用を説明するための概念図であ
る。すなわち、同図（ａ）は、図１に示したような液晶
表示装置の場合の反射光の経路を表し、同図（ｂ）は本
変形例の場合の反射光の経路を表す。

【図５】本発明による第１の液晶表示システムを表す概
略斜視図である。

【図６】本発明による第２の液晶表示システムを表す概
略構成図である。

【図７】従来の反射型液晶表示装置の第１の例を表す概
略断面図である。

【図８】従来の反射型液晶表示装置の第２の例を表す概
略断面図である。

【符号の説明】

１０、１００、２００液晶表示装置１０Ａ、１０Ｂ液晶表示システム２０、１１０、２１０アレイ基板２２、１１２、２１２基板２４ゲート電極２６、１１６、２１６信号蓄積容量線２８絶縁膜３０、１１４、２１４ＴＦＴ素子３２半導体層３４低抵抗層３６ソース電極３８ドレイン電極４０信号線４４、４６保護膜４８絶縁層５０反射板５２カラー・フィルタ５４透光性電極８０対向基盤８２透光性基板８４共通電極８８光学フィルム９０液晶層９５接触型センサ９６ペン９８ペン入力型コンピュータの筐体１１８、２１８有機絶縁膜１２０、２２０反射電極１３０、２３０対向基板１３２、２３２透光性基板１３４、２３４カラー・フィルタ１３６、２３６共通電極１８８、２８８光学フィルム３１０光源３２０シュリーレン・レンズ３３０ダイクロイック・ミラー３５０集光レンズ３６０絞り３７０投影レンズ・ユニット３８０スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と前記基板上にマトリクス状に配列さ
れたスイッチング素子とを有するアレイ基板と、前記アレイ基板と対向して配置され、透光性の対向電極
を有する透光性の対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶
層と、を備えた液晶表示装置において、前記アレイ基板は、光を反射する反射板と、前記反射板
の上に積層されたカラー・フィルタと、前記カラー・フ
ィルタの上に積層され前記スイッチング素子に電気的に
接続された透光性電極と、をさらに有し、外部から前記
対向基板を透過して入射した光が前記反射板により反射
されて所定の画像を表示するようにしたことを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項２】前記カラー・フィルタは、前記反射板と前
記透光性電極とを電気的に絶縁していることを特徴とす
る請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記マトリクス状に配列された前記スイッ
チング素子のそれぞれは、薄膜トランジスタであり、前記薄膜トランジスタのゲートは、行毎にゲート線に共
通接続され、前記薄膜トランジスタのソースおよびドレインのいずれ
か一方は、列毎に信号線に共通接続され、前記薄膜トランジスタのソースおよびドレインのいずれ
か他方は、信号蓄積容量線との間で信号蓄積容量を構成
するとともに、前記透光性電極に接続され、前記信号線に供給された信号電位は、前記薄膜トランジ
スタを介して前記透光性電極に印加され、前記対向基板
上の前記対向電極と前記透光性電極との間で生ずる電界
が前記液晶層に印加されることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記反射板は、導電性の材料により形成さ
れ、前記薄膜トランジスタがオフ状態における前記ゲー
トへの供給電位と同電位が印加されることを特徴とする
請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記反射板は、導電性の材料により形成さ
れ、前記信号蓄積容量線への供給電位と同電位が印加さ
れることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記反射板は、その反射面がほぼ鏡面であ
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載
の液晶表示装置。
【請求項７】前記反射板は、その反射面を凹凸面とする
ことにより反射光を拡散させ、表示画像の視角を広くす
るようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか
１つに記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記反射板は、前記薄膜トランジスタと前
記ゲート線と前記信号線とを覆うように積層されている
ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の
液晶表示装置。
【請求項９】前記反射板は、前記薄膜トランジスタと前
記ゲート線と前記信号線と略同層として配置されている
ことを特徴とする請求項３〜７のいずれか１つに記載の
液晶表示装置。
【請求項１０】前記反射板は、前記アレイ基板の画像表
示部の全域に渡って実質的に連続しており、前記透光性
電極と前記薄膜トランジスタとの接続部に開口を有する
ものとして構成されていることを特徴とする請求項３〜
７のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】前記反射板の反射面は、銀およびアルミ
ニウムのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜
１０のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項１２】基板と前記基板上にマトリクス状に配列
されたスイッチング素子とを有するアレイ基板と、前記アレイ基板と対向して配置され、透光性の対向電極
を有する透光性の対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶
層と、を備えた液晶表示装置において、前記アレイ基板は、光を吸収する光吸収板と、前記光吸
収板の上に積層された選択反射性材料からなるカラー・
フィルタと、前記カラー・フィルタの上に積層され前記
スイッチング素子に電気的に接続された透光性電極と、
をさらに有し、外部から前記対向基板を透過して入射し
た光が前記カラー・フィルタにより反射されて所定の画
像を表示するようにしたことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項１３】前記選択反射性材料は、コレステリック
液晶であることを特徴とする請求項１２記載の液晶表示
装置。
【請求項１４】請求項１〜１３のいずれかに記載の液晶
表示装置と、前記液晶表示装置の画像表示面上に積層された入力装置
としての透光性位置検出センサと、を備えたことを特徴
とする液晶表示システム。
【請求項１５】光源と、請求項１〜１３のいずれかに記載の液晶表示装置と、前記光源から放出される白色光を前記液晶表示装置に入
射させる第１の光学系と、前記液晶表示装置から反射される画像を拡大してスクリ
ーン上に投射する第２光学系と、を備えたことを特徴とする液晶表示システム。