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JP3732956B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、観察方向から入射した光を反射させて表示を見るいわゆる反射型の液晶表示装置が提案されている。
【０００３】
図６に、従来の反射型液晶表示装置の断面図を示す。
【０００４】
同図に示すように、従来の反射型液晶表示装置は、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属からなるゲート電極１１、ゲート絶縁膜１２、及び多結晶シリコン膜からなる能動層１３を順に形成する。
【０００５】
その能動層１３には、ゲート電極１１上方のチャネル１３ｃと、このチャネル１３ｃの両側に、チャネル１３ｃ上のストッパ絶縁膜１４をマスクにしてイオン注入されて形成されるソース１３ｓ及びドレイン１３ｄが設けられている。
【０００６】
そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３及びストッパ絶縁膜１４上の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン１３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填してドレイン電極１６を形成する。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１７を形成する。そして、その平坦化絶縁膜１７のソース１３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介してドレイン１３ｄとコンタクトしたＩＴＯ（Indium Thin Oxide）から成りドレイン電極１８を兼ねた透明電極である表示電極１９を平坦化絶縁膜１７上に形成する。そしてその表示電極１９上にポリイミド等の有機樹脂からなり液晶２１を配向させる配向膜２０を形成する。
【０００７】
こうして作成されたＴＦＴを備えた絶縁性基板（ＴＦＴ基板）１０のＴＦＴ形成面と反対側の面には偏光板４０及び入射する光を反射する反射板４２とが配置されている。
【０００８】
また、ＴＦＴ基板１０に対向した対向電極基板３０の絶縁性基板１０側には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色及び遮光機能を有するブラックマトリックス３２を備えたカラーフィルタ３１、その上に形成された樹脂から成る保護膜３３、その全面に形成された対向電極３４及び配向膜３５を備えている。また、絶縁性基板１０側とは反対側の面には偏光板４１が配置されている。そして、絶縁性基板１０と対向電極基板２０との周辺をシール接着剤により接着し、形成された空隙に正の誘電率異方性を有するツイスティッドネマティック（ＴＮ）液晶２１を挟持する。
【０００９】
上述の反射型液晶表示装置を観察する際の光の進み方を説明する。
【００１０】
外部から入射される自然光等の外光１００は、破線矢印で示すように、観察者１０１側の偏光板４１から入射し、対向電極基板３０、カラーフィルタ３１、保護膜３３、対向電極３４、配向膜３５、ＴＮ液晶２１、ＴＦＴ基板１０上の配向膜２０、表示電極１９、平坦化絶縁膜１７、層間絶縁膜１５、ゲート絶縁膜１２、ガラス基板１０及び偏光板４０を透過して、反射板４２にて反射され、その後、入射と逆の方向に各層を透過して対向電極基板３０上の偏光板４１から出射し観察者の目１０１に入る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、入射した光１００は表示電極１９ａを透過し、反射板４２にて反射した後、その反射した光は、表示電極１９ｂとの間を透過して観察者の目１００に入る。即ち、反射した光は表示電極１９ａに出射しないため、視差が生じ表示電極１９ａの表示が本来の表示として見えず、ずれを生じてしまうという欠点があった。
【００１２】
図 に示すようにカラーフィルタを備えてカラー表示を見る際には、本来の表示電極の色が視差によって色ずれとして現れることになる。
【００１３】
また、従来の反射型液晶表示装置は、液晶材料としてＴＮ液晶を用いるため表示観察可能な視野角が極めて狭いという欠点があった。
【００１４】
そこで本発明は、上記の従来の欠点に鑑みて為されたものであり、視差の生じない表示が得られるとともに広視野角の反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型液晶表示装置は、互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に負の誘電率異方性を示す液晶を挟持しており、前記第１の基板にはスイッチング素子、該スイッチング素子に接続され導電性反射材料から成る表示電極、及び前記液晶を配向する配向膜を備え、前記第２の基板には前記液晶を配向制御する配向制御窓が一部に設けられた対向電極、及び配向膜を前記第１の基板側に備え、前記液晶に電圧が印加されていない場合には黒色を表示し、前記液晶に電圧が印加されている場合には白色を表示するように位相差板及び偏光板を前記第２基板の前記第１の基板側とは反対側に備え、前記第２基板の前記第 1 の基板側に光を拡散する拡散層が設けられている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の反射型液晶表示装置について以下に説明する。
【００１８】
図１に本発明の反射型液晶表示装置の平面図を示し、図２に図１中のＡ−Ａ線に沿った反射型液晶表示装置の断面図を示す。
【００１９】
図１に示すように、ゲート電極１１を一部に有するゲート信号線Ｇとドレイン電極１６を一部に有するドレイン信号線Ｄとの交差点付近に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に接続した表示電極１９が設けられている。なお、図中の点線で示す形状の配向制御窓３６は対向電極基板３０側に設けられている。
【００２０】
図２に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる一方の絶縁性基板１０上にＣｒ、Ｍｏ等の高融点金属からなるゲート電極１１の形成から平坦化絶縁膜１７の形成までは従来の構造と同じであるので省略する。
【００２１】
平坦化絶縁膜１７上には、能動層１３のソース１３ｓに接続されたＡｌ、銀（Ａｇ）等の導電性反射材料から成る反射表示電極５０を形成する。この反射表示電極５０の材料は高反射率を示すものが好ましい。その上にはポリイミド等からなり液晶を垂直に配向させる垂直配向膜２０が形成されている。この垂直配向膜２０へのラビング処理は必要としない。なお、この絶縁性基板１０の液晶を設けない側、即ち外側には従来のように偏光板及び反射板は設けていない。
【００２２】
他方の対向電極基板３０は、液晶を設ける側には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色及び遮光昨日を有するブラックマトリックス３２を備えたカラーフィルタ３１、そのカラーフィルタ３１を保護するアクリル樹脂等から成る保護膜３３を設ける。その保護膜３３の上には各反射表示電極５０に対向した対向電極３４がその一部に配向制御窓３６を備えて設けられている。その全面にはポリイミドから成る配向膜３５が形成されている。
【００２３】
また、対向電極基板３０の液晶を設けない側、即ち観察側には、光を拡散する拡散層４３、位相差（λ／４）板４４及び偏光板４５が順に設けられている。拡散層４３を設けることにより拡散層４３に入射した光が入射方向以外にも拡散されるため均一で明るい表示を得ることができる。
【００２４】
更に、液晶２１としては、負の誘電率異方性を示す液晶を用いる。即ち、電圧印加時に液晶分子が基板に対して垂直に配向し、電圧印加時に平行に配向する液晶を用いる。
【００２５】
上述の反射型液晶表示装置を観察する際の光の進み方を説明する。
【００２６】
外部から入射される自然光１００は、図２中に破線矢印で示すように、観察者１０１側の偏光板４５から入射し、位相差板４４、拡散層４３、対向電極基板３０、カラーフィルタ３１、保護膜３３、対向電極３４、配向膜３５、液晶２１、ＴＦＴ基板１０上の配向膜２０、表示電極１９、平坦化絶縁膜１７、層間絶縁膜１５、ゲート絶縁膜１２、ガラス基板１０及び偏光板４０を透過して、反射板４２にて反射され、その後入射と逆の方向に各層を透過して対向電極基板３０上の偏光板４１から出射し観察者の目１０１に入る。
【００２７】
液晶に電圧が印加されていない場合には、外部から入射した光は偏光板４５により直線偏光となり、位相差板４４により円偏光となって液晶２１に入射され、そして反射表示電極５０によって反射して位相が更にλ／２変化して、再び液晶２１を通過し、位相差板４４により位相がλ／４変化して偏光板４５によって遮光されて黒色として見える。
【００２８】
また、液晶に電圧が印加されている場合には、外部から入射した光は偏光板４５により直線偏光となり、位相差板４４により円偏光となって液晶２１に入射され、そして反射表示電極５０によって反射して位相が更にλ／２変化して、再び液晶２１を通過する。このとき楕円偏光となって、位相差板４４により位相がλ／４変化して偏光板４５より直線偏光となって白色として見える。
【００２９】
こうして作製されたＴＦＴを備えた絶縁性基板１０と、この基板１０に対向した対向電極３４及び配向膜３５を備えた対向基板３０とを周辺をシール接着剤２３により接着し、形成された空隙に液晶２１を充填してＬＣＤが完成する。
【００３０】
以下に、配向制御窓３６と液晶２１の配向について、図２、図３及び図４に従って説明する。
【００３１】
図３に図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示し、図４に図１中のＣ−Ｃ線に沿った断面図を示す。
【００３２】
図２、図３及び図４に示すように、反射表示電極５０の端部において、対向電極３５側に向かって広がるように斜めに生じる電界５１によって、液晶分子５２はその電界強度に依存した法線方向からの傾斜角度が制御されるとともに、傾斜する方角が制御されて安定する。
【００３３】
このような反射表示電極５０の端部での液晶分子の傾斜方角は配向制御窓３６によって仕切られる４つの領域において異なる。
【００３４】
反射表示電極５０の各領域において異なる制御を受けた液晶分子は、液晶の連続体性のために反射表示電極の中央付近に向かって影響を受ける。即ち、その中央付近においては対向電極３５に設けた配向制御窓３６によって配向はほぼ傾斜を持つことが無くなるように制御され、中央付近から離れるに従って制御を受けず液晶分子は基板に対して平行に配向する。
【００３５】
このように、負の誘電率異方性を有する液晶分子の配向を配向制御窓を設けて制御することにより、反射型液晶表示装置のあらゆる方向の視野角を広くすることができる。
【００３６】
なお、上述の実施の形態においては、拡散層４３を対向電極基板３０の液晶２１を設ける側とは反対の側に設けた場合を示したが、本発明はそれに限定されるものではなく、図５に示すように、対向電極基板３０の液晶２１を設けた側であって、一部に配向制御窓３６を備えた対向電極３４とカラーフィルタ３１の保護膜３３との間に設けても本発明の効果を奏するものである。
【００３７】
上述のように、本発明によれば、反射表示電極とすることにより、従来のように反射板をＴＦＴ基板の外側に設けていた場合に比べ、ガラスの厚み等による視差が生じることを防止できる。
【００３８】
また、負の誘電率異方性を有する液晶を用い配向制御窓を設けることにより、上下左右のいずれからも視認が可能な広視野角の反射型表示装置を得ることができる。更に拡散層を設けることにより、表示装置に入射された光及び表示装置から出射する光が拡散され、各方向において明るい表示を得ることができる。
【００３９】
また、従来は偏光板を各基板に設けていたが、本発明によれば、偏光板を１枚のみ使用すればよいことから、入射された光が減衰することを低減できるため、明るい表示を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、視差の生じない表示が得られるとともに広視野角の反射型液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射型液晶表示装置の平面図である。
【図２】本発明の図１中のＡ−Ａ線に沿った反射型液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の図１中のＢ−Ｂ線に沿った反射型液晶表示装置の断面図である。
【図４】本発明の図１中のＣ−Ｃ線に沿った反射型液晶表示装置の断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す反射型液晶表示装置の断面図である。
【図６】従来の反射型液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ ＴＦＴ基板
１３ 多結晶シリコン膜
２２ 層間絶縁膜
２６ 平坦化絶縁膜
１９ 表示電極
３０ 対向電極基板
３３ 液晶

Claims (1)

  1. 互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に負の誘電率異方性を示す液晶を挟持しており、
    前記第１の基板にはスイッチング素子、該スイッチング素子に接続され導電性反射材料から成る表示電極、及び前記液晶を配向する配向膜を備え、
    前記第２の基板には前記液晶を配向制御する配向制御窓が一部に設けられた対向電極、及び配向膜を前記第１の基板側に備えた反射型液晶表示装置において、
    前記液晶に電圧が印加されていない場合には黒色を表示し、前記液晶に電圧が印加されている場合には白色を表示するように位相差板及び偏光板を前記第２基板の前記第１の基板側とは反対側に備え、
    前記第２基板の前記第 1 の基板側に光を拡散する拡散層が設けられていることを特徴した反射型液晶表示装置。
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