JP2004157510A

JP2004157510A - 透過／反射型液晶ディスプレイ

Info

Publication number: JP2004157510A
Application number: JP2003182051A
Authority: JP
Inventors: Wei-Chih Chang; ▲うえい▼熾張
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2004-06-03
Also published as: US20040085498A1; US7209191B2; TW557394B; TW200407614A

Abstract

【課題】輝度を均一にして画質を高める、透過／反射型液晶ディスプレイを提供する。
【解決手段】この液晶ディスプレイは、共通電極、液晶層、データライン、透過電極、反射電極、補助電極、及び誘電層を備えている。透過電極は、データラインに電気的に接続され、液晶層及び共通電極とともに第１のキャパシタ装置を構成する。反射電極は、液晶層及び共通電極とともに第２のキャパシタ装置を構成する。補助電極は、透過電極に電気的に接続されている。誘電層は、補助電極と反射電極との間に設けられ、補助電極及び反射電極とともに第３のキャパシタ装置を構成する。第３のキャパシタ装置は第２のキャパシタ装置に電気的に直列に接続されている。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイに関するものであり、特に、透過／反射型の液晶ディスプレイの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、小型かつ軽量で、駆動電圧及び動力消費が低く、持ち運びに便利であるため、ポータブルテレビ、ラップトップパソコン、手帳、電子時計、計算機、携帯電話、ＯＡ機器等に、広く利用されている。
【０００３】
一般に、液晶ディスプレイは、２つの主要なタイプ、透過型液晶ディスプレイ及び反射型液晶ディスプレイ、に分類される。透過型液晶ディスプレイはバックライトを必要とするものであり、反射型液晶ディスプレイは周囲の光を反射するものである。従来、反射型液晶ディスプレイは比較的一般に普及している。しかし、反射型液晶ディスプレイの読み取りには高レベルの周囲光を要するため、明るい日光の下では良好に機能するが、室内では十分に機能しない。そこで、周囲光が低いレベルであっても良好に機能するように、近年、いわゆる「透過／反射型」の液晶ディスプレイが開発されてきた。
【０００４】
透過／反射型液晶ディスプレイは、透過型及び反射型の構成を組み合わせて設計されている。図１に、断面構造が示されている。従来の透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルは、共通電極１０、透過電極１１、反射電極１２、及び液晶層１３を備えている。液晶層１３は、複数の液晶分子を含有し、共通電極１０と透過電極１１及び反射電極１２との間に挟まれている。この構成により、透過／反射型液晶ディスプレイの各画素セルは、２つの部分を有することになる。つまり、共通電極１０、液晶層１３、及び透過電極１１からなる透過部と、共通電極１０、液晶層１３、及び反射電極１２からなる反射部である。液晶分子は、電極間に印加される駆動電圧に応じて配列される。これにより、液晶層１３を通過する光が制御される。図２は、図１に示された透過／反射型液晶ディスプレイのセルを説明する概略回路図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３及び図４は夫々、反射部及び透過部の輝度対電圧グラフである。反射部は、図３に示されるように、印加電圧が約３．５ボルトのときに最大の輝度が得られる。これに対し、透過部は、図４に示されるように、印加電圧が約５ボルトのときに最大輝度が得られる。図３及び図４における符号Ｌ１は、輝度指数が１００％となる特定の電圧を示し、符号Ｌ２、Ｌ３以下は、夫々異なる輝度をもたらす、他の電圧を示している。図面から分かるように、透過部及び反射部に印加される電圧は同一であるのに対し、透過部及び反射部が必要とする駆動電圧は、動作原理に相違があるため異なっている。輝度は電圧に応じて変化するため、反射部と透過部とでは輝度レベルを決定するための基準が異なり、従って、輝度が不均一となる。
【０００６】
本発明は、輝度を均一にして画質を高める、透過／反射型液晶ディスプレイを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によると、共通電極と、液晶層と、データラインと、透過電極と、反射電極と、補助電極と、誘電層とを備えた液晶ディスプレイが提供される。液晶層は、複数の液晶分子を有している。データラインは、データ電圧信号の伝送に利用される。透過電極は、データラインに電気的に接続され、液晶層及び共通電極とともに第１のキャパシタ装置を構成する。反射電極は、液晶層及び共通電極とともに第２のキャパシタ装置を構成する。補助電極は透過電極に電気的に接続されている。誘電層は、補助電極と反射電極との間に配置され、補助電極及び反射電極とともに第３のキャパシタ装置を構成する。第３のキャパシタ装置は第２のキャパシタ装置に電気的に直列に接続されている。
【０００８】
一実施形態では、反射電極は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、及びアルミニウム−ネオジウム（Ａｌ−Ｎｄ）合金から選択された材料で形成され、透過電極は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）から選択された材料で形成される。
【０００９】
一実施形態では、補助電極は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）から選択された材料で形成される。
【００１０】
一実施形態では、データラインは薄膜トランジスタのドレイン電極に電気的に接続され、さらに、透過電極に電気的に接続される。
【００１１】
一実施形態では、補助電極は、透過電極と一体に構成される。
【００１２】
一実施形態では、補助電極は導線を介して透過電極に電気的に接続され、反射電極の共通電極側とは反対の側に配置される。
【００１３】
一実施形態では、補助電極の形状は、中実の矩形及び中空の環状から選択される。
【００１４】
一実施形態では、反射電極は透過電極の上方に配置され、補助電極は透過電極に埋め込まれ、反射電極と並んでいる。
【００１５】
一実施形態では、本発明の液晶ディスプレイは、透過電極の液晶層側とは反対の側にバックライトを備えている。
【００１６】
一実施形態では、本発明の液晶ディスプレイは、共通電極の上に第１の透光性基板を備えている。
【００１７】
一実施形態では、本発明の液晶ディスプレイは、透過電極の下に第２の透光性基板を備えている。
【００１８】
本発明の別の側面によると、共通電極と、複数の液晶分子を有する液晶層と、データ電圧信号を伝送するためのデータラインと、液晶層及び共通電極とともに第１のキャパシタ装置を構成する透過電極と、データラインに電気的に接続され、液晶層及び共通電極とともに第２のキャパシタ装置を構成する反射電極と、反射電極に電気的に接続された補助電極と、補助電極と透過電極との間に設けられ、補助電極及び透過電極とともに第３のキャパシタ装置を構成する誘電層とを備える液晶ディスプレイが提供される。第３のキャパシタ装置は第１のキャパシタ装置に電気的に直列に接続されている。
【００１９】
一実施形態では、補助電極は反射電極と一体に構成される。
【００２０】
一実施形態では、補助電極は導線を介して反射電極に電気的に接続され、透過電極の共通電極側とは反対の側に配置される。
【００２１】
一実施形態では、補助電極の形状は、中実の矩形及び中空の環状から選択される。
【００２２】
補助電極は透光性を有することが好ましい。
【００２３】
本発明のさらに別の側面によると、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）表示装置と、スキャンラインと、データラインとを備えた液晶ディスプレイが提供される。ＴＦＴ表示装置は第１の駆動電圧のもとで作動する透過キャパシタ領域と、第２の駆動電圧のもとで作動する反射キャパシタ領域とを備えている。スキャンラインは、ＴＦＴ表示装置を選択的に駆動するために使用される。データラインは、駆動されたＴＦＴ表示装置にデータ電圧信号を伝送するために使用され、該データ電圧信号は、透過キャパシタ領域及び反射キャパシタ領域の両方に供給される。具体的には、ＴＦＴ表示装置は、透過キャパシタ領域及び反射キャパシタ領域の中の一方、より低い電圧のもとで作動する方、に電気的に直列に接続された補助キャパシタ領域をさらに備えている。さらに、互いに直列に接続された補助キャパシタ領域と透過及び反射キャパシタ領域の一方とは、透過及び反射キャパシタ領域の他方と電気的に接続されることが好ましい。
【００２４】
一実施形態では、透過キャパシタ領域は、共通電極、透過電極、及びそれらの間に挟まれた液晶分子とで構成される。
【００２５】
一実施形態では、反射キャパシタ領域は、共通電極、反射電極、及びそれらの間に挟まれた液晶分子とで構成される。
【００２６】
一実施形態では、第１の駆動電圧は第２の駆動電圧より高く、補助キャパシタ領域は補助電極、反射電極、及びそれらの間に挟まれた誘電層とで構成される。
【００２７】
一実施形態では、補助電極は透過電極と一体に構成される。
【００２８】
一実施形態では、補助電極は導線を介して透過電極に電気的に接続され、反射電極の共通電極側とは反対の側に配置される。
【００２９】
一実施形態では、反射電極は透過電極の上方に配置され、補助電極は透過電極に埋め込まれ、反射電極と並んでいる。
【００３０】
一実施形態では、本発明の液晶ディスプレイは、上記の透過キャパシタ領域及び反射キャパシタ領域が夫々、透過部及び反射部となる、透過／反射型液晶ディスプレイである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図５、図６及び図７は、本発明の一実施形態による透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルを示している。図６は図５のＬ−Ｌ断面図、図７は図５の画素セルの概略回路図である。
【００３２】
本実施形態による透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルは、データラインと、スキャンラインと、上部透光性基板３０１と下部透光性基板３０２との間に設けた透過キャパシタ部Ｃ１及び反射キャパシタ部Ｃ２とを備えている。さらに、下部透光性基板３０２の下には、透過関連領域に光を供給するためのバックライト光源３００が設けられている。データラインはデータ電圧信号を伝送するためのものである。スキャンラインを介して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｍのオン／オフ切替制御がなされる。透過キャパシタ部Ｃ１は、データラインに電気的に接続された透過電極３１と、該透過電極３１の上方に設けた共通電極３０４と、両電極の間に挟まれた液晶層３０３とで構成される。反射キャパシタ部Ｃ２は、共通電極３０４と、液晶層３０３と、反射電極３２とで構成される。透過／反射型液晶ディスプレイの輝度を均一化するため、補助キャパシタ部Ｃ３をさらに設け、透過キャパシタ部Ｃ１及び反射キャパシタ部Ｃ２の中の一方、より低い電圧のもとで作動する方、に電気的に直列に接続している。さらに、その直列接続したものを他方、より高い電圧のもとで作動する方、に電気的に並列に接続している。本実施形態においては、反射キャパシタ部Ｃ２の方が透過キャパシタ部Ｃ１より駆動電圧が低いものとする。従って、図７に示されるように、補助キャパシタ部Ｃ３は反射キャパシタ部Ｃ２に直列接続され、さらに、キャパシタ部Ｃ２及びＣ３の組み合わせが透過キャパシタ部Ｃ１に電気的に接続されている。
【００３３】
本実施形態では、補助キャパシタ部Ｃ３は、反射電極３２、補助電極３３、及び両電極間に設けた誘電層３４から成る（図６参照）。補助電極３３は、下部透光性基板３０２の上に形成され、透過電極３１と電位が等しくなるように、導線Ｘ（図５参照）を介して透過電極３１に接続されている。
【００３４】
印加される電圧をＶｄとし、キャパシタ部Ｃ１、Ｃ２及びＣ３は夫々、Ｑ１、Ｑ２及びＱ３の容量を有するものとすると、透過キャパシタ部Ｃ１にかかる電圧はＶｄであり、反射キャパシタ部Ｃ２の電圧は分割された電圧Ｖｃ２＝Ｖｄ＊Ｑ２／（Ｑ２＋Ｑ３）となる。つまり、補助キャパシタ部Ｃ３を直列接続したことにより、反射キャパシタ部Ｃ２にかかる電圧が低いレベルに調整される。従って、透過部及び反射部には、それぞれの駆動電圧に応じて、異なる電圧が供給される。例えば、透過部及び反射部にかかる電圧を夫々、５ボルト及び３．５ボルトに調整し、輝度を均一化することができる。
【００３５】
図８及び図９は、本発明の別の実施形態による透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルを示している。本実施形態においては、反射電極３２は透過電極３１の上方に配置されている。反射電極３２は接地されておらず、浮遊状態にある。中実の矩形の形状を有する補助電極３３は、透過電極３１に埋め込まれ、反射電極３２と並んで配置されているため、データライン又はスキャンライン周辺で結合が生じるのを防ぐことができる。補助電極３３と透過電極３１とは接触しており、互いに電気的に接続されている。
【００３６】
透過電極３１は、液晶層３０３及び共通電極３０４とともに透過キャパシタ部Ｃ１を構成している。反射電極３２は、液晶層３０３及び共通電極３０４とともに反射キャパシタ部Ｃ２を構成している。また、誘電層３４は、補助電極３３及び反射電極３２とともに補助キャパシタ部Ｃ３を構成している。これにより、図７に示されたものと同様の回路が実現される。
【００３７】
図１０及び図１１は、本発明のさらに別の実施形態による透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルを示している。補助電極３３が中空環状に形成されている点を除いては、図１０及び図１１に示される画素セルの構造は図５、図６及び図７に示される構造と同様である。透過キャパシタ部Ｃ１、反射キャパシタ部Ｃ２、及び補助キャパシタ部Ｃ３は上述したように構成されている。従って、図７に示されるものと同様の回路が実現され、透過部及び反射部の輝度を均一にすることができる。
【００３８】
上述した反射電極３２は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム−ネオジウム（Ａｌ−Ｎｄ）合金等で形成される。透過電極３１及び補助電極３３は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）又はインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等で形成される。上部透光性基板３０１及び下部透光性基板３０２はガラス基板からなる。誘電層３４は、通常、窒化珪素、酸化珪素、又はその組み合わせ等の絶縁材で形成される。
【００３９】
透過キャパシタ部Ｃ１の駆動電圧が反射キャパシタ部Ｃ２の駆動電圧よりも低い場合には、図１２に示されるように、透過キャパシタ部Ｃ１に補助キャパシタ部Ｃ３を電気的に直列に接続し、それを反射キャパシタ部Ｃ２に接続する。
【００４０】
本実施形態による透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルは、データライン、スキャンライン、及び上部透光性基板６０１と下部透光性基板６０２との間に設けた透過キャパシタ部Ｃ１及び反射キャパシタ部Ｃ２を備えている。さらに、下部透光性基板６０２の下には、透過関連領域に光を供給するためのバックライト光源６００が設けられている。データラインはデータ電圧信号を伝送するためのものである。スキャンラインを介して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｍのオン／オフ切替制御がなされる。透過キャパシタ部Ｃ１は、データラインに電気的に接続された透過電極６１と、該透過電極６１の上方に設けた共通電極６０４と、両電極の間に挟まれた液晶層６０３とで構成される。反射キャパシタ部Ｃ２は、共通電極６０４と、液晶層６０３と、反射電極６２とで構成される。透過／反射型液晶ディスプレイの輝度を均一化するため、補助キャパシタ部Ｃ３をさらに設け、透過キャパシタ部Ｃ１に電気的に直列に接続している。さらに、その直列に接続したものを反射キャパシタ部Ｃ２に電気的に並列に接続している。
【００４１】
本実施形態では、補助キャパシタ部Ｃ３は、透過電極６１、補助電極６３、及び両電極間に設けた誘電層６４から成る（図１４参照）。補助電極６３は、下部透光性基板６０２の上に形成され、反射電極６２と電位が等しくなるように、導線Ｘ（図１３参照）を介して反射電極６２に接続されている。なお、補助電極６３は、バックライト光源６００からの光が、上方に設けられた透過電極６１に達するのを妨げないように、透光性を有することが望ましい。
【００４２】
以上、現在において最も実用的で好ましいと考えられる実施形態について本発明を説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、付随する請求項の最広義な解釈による趣旨及び範囲内における種々の変更及び同様の配置をも含むものであり、そのような変更及び同様の構造全てを包含する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の透過／反射型液晶ディスプレイの部分断面構造を概略的に示す図である。
【図２】図１に示された透過／反射型液晶ディスプレイのセルを説明する概略回路図である。
【図３】従来の透過／反射型液晶ディスプレイの反射部の輝度対電圧グラフである。
【図４】従来の透過／反射型液晶ディスプレイの透過部の輝度対電圧グラフである。
【図５】本発明の一実施形態による透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルを上から見た概略図である。
【図６】図５における反射部のＬ−Ｌ断面を示した図である。
【図７】図５及び図６の構造により実現される画素セルの構成を示す概略回路図である。
【図８】本発明の別の実施形態による透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルを上から見た概略図である。
【図９】図８の透過／反射型液晶ディスプレイのＡ−Ａ断面を示した図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態による透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルを上から見た概略図である。
【図１１】図１０の透過／反射型液晶ディスプレイのＢ−Ｂ断面を示した図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施形態による画素セルの構成を示す概略回路図である。
【図１３】図１２の回路に対応する透過／反射型液晶ディスプレイの画素セルを上から見た概略図である。
【図１４】図１３における透過部のＭ−Ｍ断面を示した図である。
【符号の説明】
３１透過電極
３２反射電極
３３補助電極
３４誘電層
６１透過電極
６２反射電極
６３補助電極
６４誘電層
３０３液晶層
３０４共通電極
６０３液晶層
６０４共通電極
Ｃ１透過キャパシタ部
Ｃ２反射キャパシタ部
Ｃ３補助キャパシタ部
Ｘ導線

Claims

液晶ディスプレイであって、
共通電極と、
複数の液晶分子を有する液晶層と、
データ電圧信号を伝送するためのデータラインと、
前記データラインに電気的に接続され、前記液晶層及び前記共通電極とともに第１のキャパシタ装置を構成する透過電極と、
前記液晶層及び前記共通電極とともに第２のキャパシタ装置を構成する反射電極と、
前記透過電極に電気的に接続された補助電極と、
前記補助電極と前記反射電極との間に設けられ、前記補助電極及び前記反射電極とともに第３のキャパシタ装置を構成する誘電層とを備え、
前記第３のキャパシタ装置は前記第２のキャパシタ装置に電気的に直列に接続されていることを特徴とする液晶ディスプレイ。
前記補助電極はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）から選択された材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
前記補助電極は前記透過電極と一体に構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
前記補助電極は導線を介して前記透過電極に電気的に接続され、前記反射電極の前記共通電極側とは反対の側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
前記補助電極の形状は、中実の矩形及び中空の環状から選択されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
前記反射電極は前記透過電極の上方に配置され、前記補助電極は前記透過電極に埋め込まれ、前記反射電極と並んでいることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレイ。
液晶ディスプレイであって、
共通電極と、
複数の液晶分子を有する液晶層と、
データ電圧信号を伝送するためのデータラインと、
前記液晶層及び前記共通電極とともに第１のキャパシタ装置を構成する透過電極と、
前記データラインに電気的に接続され、前記液晶層及び前記共通電極とともに第２のキャパシタ装置を構成する反射電極と、
前記反射電極に電気的に接続された補助電極と、
前記補助電極と前記透過電極との間に設けられ、前記補助電極及び前記透過電極とともに第３のキャパシタ装置を構成する誘電層とを備え、
前記第３のキャパシタ装置は前記第１のキャパシタ装置に電気的に直列に接続されていることを特徴とする液晶ディスプレイ。
前記補助電極は前記反射電極と一体に構成されることを特徴とする請求項７に記載の液晶ディスプレイ。
前記補助電極は導線を介して前記反射電極に電気的に接続され、前記透過電極の前記共通電極側とは反対の側に設けられることを特徴とする請求項７に記載の液晶ディスプレイ。
前記補助電極は透光性を有することを特徴とする請求項７に記載の液晶ディスプレイ。