JP2006235012A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半透過型の液晶表示装置において、フリッカ対策と同時に色補償を行うことができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、透過領域の電極を透明電極１７で構成し、反射領域の電極を金属電極１８で構成し、この金属電極１８上に膜厚が８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の透明導電膜２１を配置した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半透過型液晶表示装置に係り、特に画素部に透過領域と反射領域を有する半透過型液晶表示装置に関する。

現在主流のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、反射型の液晶表示装置、透過型の液晶表示装置、そしてこの反射型の液晶表示装置と透過型の液晶表示装置を組み合わせた半透過半反射型の液晶表示装置（以下、半透過型液晶表示装置という。）が知られている。この半透過型液晶表示装置は、画素部にバックライトからの光を透過する透過領域と外光を反射する反射領域を有することにより、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の利点を一つの液晶表示装置で実現しようとしたものである。

下記特許文献１には、図４のように、半透過型と呼ばれる液晶表示装置の画素部の断面図を示しており、反射領域の画素電極として金属反射膜４１（Ｍｏ膜上にＡｌ膜を形成して構成）が配置され、また透過領域の画素電極としてＩＴＯ層４２が配置された構成が示されている。

さらに特許文献１には、半透過型の液晶表示装置を低周波駆動する場合において特に顕著に視認されるフリッカ対策として、図５のように、反射領域に配置された反射電極５１（Ａｌ）の表面にＩｎＺｎＯｘ（酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃））と酸化亜鉛（ＺｎＯ）とを主成分とする酸化物、仕事関数が約４．８ｅＶ）からなる非晶質透明導電膜５２が被覆された構成が記載されている。尚、図５の５３は透過領域を構成するＩＴＯである。

さらに、特許文献１には、反射電極を被覆する非晶質透明導電膜の膜厚が１ｎｍ以上２０ｎｍ以下に設定することで、均一な膜厚が形成可能であり、良好な表示品位を得ることが可能である旨が記載されている。

また、特許文献１には、反射電極に被覆する非晶質透明導電膜は、膜厚が数百ｎｍにもなってしまうと、非晶質透明導電膜による光吸収により反射電極での反射光が弱いものとなり、また、非晶質透明導電膜表面で反射する光と反射電極で反射する光との干渉により出射光が着色され、表示品位が低いものになってしまう旨が記載されている。
特開２００３-３１５７６６号公報

特許文献１においては、半透過型の液晶表示装置におけるフリッカ対策として、反射領域の反射電極上に非晶質透明導電膜を配置する旨の記載はあるが、その主旨は、非晶質透明導電膜表面で反射する光と反射電極で反射する光との干渉による出射光の着色を防止すべく構成されたものであり、反射表示での色調調整のために逆に所望の色に着色させようとするものではない。

本発明では、半透過型の液晶表示装置におけるバックライトの点灯/消灯時の切替、即ち反射/透過の切替時に生じるフリッカ対策と同時に、反射表示での色調調整のための色補償を行う事ができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの実施態様によれば、一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、透過領域の画素電極を透明電極で構成し、反射領域の画素電極を金属電極で構成し、該金属電極上に膜厚が８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の透明導電膜を配置した、というものである。

この構成により、フリッカ対策と同時に、反射表示での色調調整のための色補償を行うことができる液晶表示装置を提供することができる。
本発明の別の実施態様によれば、一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、透過領域の画素電極を透明電極で構成し、反射領域の画素電極を金属電極で構成し、該金属電極上に膜厚が９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の透明導電膜を配置した、というものである。

この構成により、フリッカ対策と同時に、反射表示での色調調整のための色補償を良く行うことができる液晶表示装置を提供することができる。

本発明の別の実施態様によれば、一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、透過領域の画素電極を透明電極で構成し、反射領域の画素電極を金属電極で構成し、該金属電極上に膜厚が９５ｎｍ以上１０５ｎｍ以下の透明導電膜を配置した、というものである。

この構成により、フリッカ対策と同時に、反射表示での色調調整のための色補償をより良く行うことができる液晶表示装置を提供することができる。

本発明によれば、半透過型の液晶表示装置において、フリッカ対策と同時に色補償を行うことができる液晶表示装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の半透過型の液晶表示装置の構成を示す図である。

基板１１上には複数の走査配線１２と、この複数の走査配線１２に交差するように配置された複数の信号配線１３が配置されている。そして、この走査配線１２と信号配線１３により囲われた領域に対応して画素が構成されている。また、この走査配線１２は複数の画素により形成された表示領域の外側にこの走査配線の駆動を制御する走査駆動回路１４が配置され、信号配線１３も表示領域の外側にこの信号配線の駆動を制御する信号駆動回路１５が配置されている。尚、この走査駆動回路１４は１個の半導体素子で構成されても良いし、複数個の半導体素子で構成されても良い。信号駆動回路１５についても同様である。さらに、走査駆動回路１４と信号駆動回路１５を１個の半導体素子で構成しても良い。

各画素には、走査配線１２と信号配線１３の交差部に対応して薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴ）等のスイッチング素子１６が配置されており、このスイッチング素子１６に透過領域を形成するＩＴＯ等の透明電極１７が接続され、さらにこの透明電極１７に反射領域の反射電極１８が接続されている。尚、基板１１はこのようにスイッチング素子であるＴＦＴが配置される基板であることからＴＦＴ基板と呼ぶ場合もある。

図２は、図１におけるＡ-Ａ’断面図であり、図２の右側が図１におけるＡ側にあたり、左側が図１におけるＡ’側にあたる。尚、図示していないが、図２の液晶パネルの下側にはバックライト装置が配置されており、透過領域ａの下側からバックライトの光が透過してくる構成である。

図２の基板１１上には、透過領域ａを構成するＩＴＯ等の透明電極１７が配置され、この透明電極１７にその端部付近において載り上げるように配置されている反射領域ｂを構成する反射電極１８が配置されている。尚、この反射電極としては例えば、アルミニウム合金（例えばＡｌ-Ｎｄ）が例として挙げられる。

反射領域ｂにおける基板１１上には、例えばエポキシ樹脂のような有機保護膜２２が配置されており、前述した反射電極１８がＡｌ-Ｎｄのようなアルミニウム合金のような場合には、この有機保護膜２２と反射電極１８の間には良好なオーミック接合を得るのためにモリブデン合金（例えば、Ｍｏ-Ｃｒ）のようなコンタクトメタル２０を配置している。

そして、この反射電極１８上には８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の膜厚のＩＴＯ等の透明導電膜２１を配置している。この透明電極の膜厚については後述する。

一方もう一方の基板１９には例えばＩＴＯ等の透明電極を配置して構成されたコモン電極２３が配置され、基板１１（ＴＦＴ基板）ともう一方の基板（図示しないカラーフィルタ（ＣＦ）が配置されることからＣＦ基板）１９との間に液晶２４を挟持して液晶パネルを構成している。尚、本実施例の場合には、ｄ１が２．４μｍ、ｄ２が５．４μｍである。

次に、本発明における反射電極上に配置した透明導電膜の膜厚について説明する。

液晶パネルを構成する上で、液晶パネルには様々な要求がある。本発明では、半透過型の液晶表示装置のフリッカ対策として構成する反射電極上に配置した透明導電膜を活用して透過部と共通のＣＦ顔料を使用して所望の透過色調を得ながら反射の色目をやや青っぽくしたいという要求に応えることを考えた。尚、この反射の色目をやや青っぽくしたいという要求は、本発明の製品の要求仕様のためにこのような要求である。

表１は、反射電極の仕様、この反射電極上に配置したＩＴＯの膜厚、及び特定波長における絶対反射率の関係を示している。尚、絶対反射率とは、Ｓｉの理論反射率を１００％とした場合の反射率のことである。

この表１では、例えば、上側に反射電極としてＡｌ-Ｎｄ合金を１２０ｎｍの膜厚で、この下側にコンタクトメタルとしてＭｏ-Ｚｒ合金を６０ｎｍの膜厚で配置し、反射電極の上にＩＴＯを配置しない場合（ＩＴＯ膜厚０）に、４５０ｎｍの波長の光を９０．９３％反射され、５５０ｎｍの波長の光は９０．３３４％反射され、６５０ｎｍの波長の光は８９．５０８％反射していることを示している。また、上側に反射電極としてＡｌ-Ｎｄ合金を１２０ｎｍの膜厚で、この下側にコンタクトメタルとしてＭｏ-Ｚｒ合金を６１ｎｍの膜厚で配置し、反射電極の上にＩＴＯを１００ｎｍ配置した場合には、４５０ｎｍの波長の光を８５．５６８％反射され、５５０ｎｍの波長の光は８４．６５％反射され、６５０ｎｍの波長の光は７４．７３２％反射していることを示している。その他のＩＴＯ膜厚に関しても、表１のとおりの結果を示しており、横軸に反射電極上のＩＴＯ膜厚、縦軸に絶対反射率をとって、各波長の光に対する関係を示したものが図３である。

図３からわかるように、反射電極上のＩＴＯの膜厚が１００ｎｍのときに、４５０ｎｍの波長の光と、５５０ｎｍの波長の光は同程度の高い反射率を示し、６５０ｎｍの波長の光については、４５０ｎｍ、５５０ｎｍの波長の光より劣る反射率を示していることがわかる。

つまり、６５０ｎｍの波長の光である赤色に対しては低反射であり、一方、４５０ｎｍの波長の光である青色、５５０ｎｍの波長の光である緑色については同程度の反射率であるため、赤色だけが反射率が低く、青色と緑色で同程度の反射率であるというバランスのとれたかたちで、全体的に反射の色目を青っぽくすることができることがわかった。

よって、本発明では、一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、透過領域の画素電極を透明電極で構成し、反射領域の画素電極を金属電極で構成した場合、この金属電極上に膜厚が１００ｎｍの透明導電膜を配置することで、本発明の目的とする液晶表示装置を提供できる。

尚、本発明で得られたデータでは、金属電極上に膜厚が１００ｎｍの透明導電膜を配置することがより好ましいことがわかったが、実際の製造では狂い無く１００ｎｍの膜厚の透明導電膜を形成することは難しい。よって、図３のデータから９５ｎｍ以上１０５ｎｍ以下の膜厚で透明導電膜を構成しても、本発明の効果は得られるものであり、この範囲の透明導電膜を配置しても良い。

さらにいえば、９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の膜厚でもある程度の本発明の効果を得ることができ、８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の膜厚でも許容範囲であると考える。

尚、図３は基板単体（反射部透明電極膜上が空気）の場合のデータのため実際にＬＣＤセルの状態にしたときと色調補正効果が異なる。透明電極上に液晶などの高屈折媒体で覆われた場合は、透明電極表面で反射される光量が小さくなるため、透明電極膜の干渉により発生する着色が弱くなり色付が薄くなる。このことは表２によって示される。

ここで、ＴＦＴ基板色度とは、ＴＦＴ基板単体の色度のことであり、擬似セル色度とはＴＦＴ基板と巣ガラスで屈折率マッチングオイルで挟んだ場合の色度である。

尚、本発明では図２に示すように、透過領域における透明電極が反射領域においては配置されておらず、反射領域においては基板上に透過領域から延びる透明電極が配置されておらず、有機保護膜が配置されている構成も特徴の一つである。

さらに詳しく言えば、従来技術として説明した図４、５においては透過領域、反射領域に関わらず、透過領域の透明電極が反射領域にも配置されているが、本発明においてはこれを配置せず、あえて反射領域では透過領域に配置した透明電極を配置していない。

これは、本発明では従来全透過ＴＦＴプロセスとの関係のため、あえて反射領域には透過領域に配置された透明電極が延びて配置されていないのである。

この構成により従来の全透過ＴＦＴプロセスと周辺構造を共通化することができる。

さらに、本発明は図１、２からわかるように、透過領域の透明電極がトランジスタに接続されて、さらにこの透過領域の透明電極に反射領域の金属電極が接続されていることも特徴の一つである。

さら詳しく言えば、従来技術として説明した図４、５においては透過領域、反射領域に関わらず、透過領域の透明電極が反射領域にも配置されているため、本発明のこのような構成にはなっていない。即ち、図４、５の構成では画素の中央部に透過領域が構成され、端部即ち、画素の走査配線に近づいた側において反射領域を構成している点も従来技術とは異なっている。

本発明の半透過型の液晶表示装置の構成を示す図である。 図１におけるＡ-Ａ’断面図である。 本発明による反射電極上のＩＴＯの膜厚と特定波長における光の反射率の関係を示した図である。 従来技術における半透過型の液晶表示装置の構成を示す図である。 従来技術における半透過型の液晶表示装置の構成を示す図である。

符号の説明

１１・・・基板、１７・・・透明電極、１８・・・金属電極、１９・・・もう一方の基板、
２０・・・コンタクトメタル、２１・・・透明導電膜、２２・・・有機保護膜、２３・・・透明電極、
２４・・・液晶

Claims (8)

1. 一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、
   透過領域の画素電極を透明電極で構成し、
   反射領域の画素電極を金属電極で構成し、
   該金属電極上に膜厚が８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の透明導電膜を配置した液晶表示装置。
2. 一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、
   透過領域の画素電極を透明電極で構成し、
   反射領域の画素電極を金属電極で構成し、
   該金属電極上に膜厚が９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の透明導電膜を配置した液晶表示装置。
3. 一つの画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置において、
   透過領域の画素電極を透明電極で構成し、
   反射領域の画素電極を金属電極で構成し、
   該金属電極上に膜厚が９５ｎｍ以上１０５ｎｍ以下の透明導電膜を配置した液晶表示装置。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記透過領域の画素電極である透明電極は、前記反射領域において配置されていない構成である液晶表示装置。
5. 請求項１から３の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記透過領域は、前記液晶表示装置を構成する基板上に、前記透過領域の画素電極を構成する透明電極を配置して構成され、
   前記反射領域は、前記基板上に有機保護膜が配置され、該有機保護膜の上方に前記金属電極が配置され、該金属電極上に前記透明導電膜が配置されて構成されている液晶表示装置。
6. 請求項１から３の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記一つの画素には薄膜トランジスタが配置されており、該薄膜トランジスタに前記透過領域の透明電極が接続され、
   さらにこの透明電極に前記反射領域の金属電極が接続されている液晶表示装置。
7. 請求項１から３の何れか１項に記載の液晶表示装置において、
   前記液晶表示装置は、一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層を有して構成されており、
   前記一対の基板の一方の基板には、複数の走査配線及びこれに交差した複数の信号配線に囲われた領域に対応して前記一つの画素が形成されている液晶表示装置。
8. 請求項７の液晶表示装置において、
   前記一つの画素には薄膜トランジスタが配置されており、該薄膜トランジスタに前記透過領域の透明電極が接続され、
   さらにこの透明電極に前記反射領域の金属電極が接続されている液晶表示装置。