(57)【要約】【課題】  内蔵された位相板の機能を充分に発揮し得る液晶表示装置を提供する。【解決手段】  液晶を介して対向配置される各基板の一方の基板の液晶側の面に位相板が形成されているものであって、該位相板はカラーフィルタによって被われて形成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶を介して対向配置される各基板の一方の基板の液晶側の面に位相板が形成されているものであって、該位相板はカラーフィルタによって被われて形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
液晶を介して対向配置される各基板を有するとともに、光透過部と光反射部とを備える画素を備えるものであって、
一方の基板の液晶側の面に該基板側から、光反射部の領域に位相板、光透過部と光反射部の各領域にカラーフィルタが順次形成されているとともに、光反射部の領域に前記カラーフィルタよりも上層に突起膜が形成され、
他方の基板の液晶側の面の光反射部の領域に反射電極が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記突起膜および反射電極は、位相板に対して、その順に周辺におけるはみ出し部が大きくなっていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
位相板に対する突起膜および反射電極のはみ出し部が大きくなっているのは、画素有効領域内においてであることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタは、その厚さが位相板に重畳する箇所において該位相板に重畳しない箇所におけるよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に係り、特に位相板を備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、それが光反射型として機能させる場合のものにあって、位相板を備える必要が生じ、この位相板は、液晶を介して対向配置される基板の液晶側とは反対の面に配置させるのが通常であったが、近年、基板の液晶側の面に配置させるものが知られるに至っている。いわゆる液晶表示装置に位相板を内蔵させる構成である。
このような構成としては、たとえば下記文献において具体的に開示がなされている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１４６１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述した構成の液晶表示装置において、位相板は、カラーフィルタの上面に形成され配向膜の下層として位置づけられたものである。
しかし、このような構成における位相板は、その機能を充分に発揮し得ないことが確認でき、この原因を追究した結果、位相板の形成の後に配向膜を形成する際において、その溶液によって、既に遅相軸が設定されている該位相板の表面が溶けてしまうということが判った。
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、該位相板の機能を充分に発揮し得る液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０００６】
（１）
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板の一方の基板の液晶側の面に位相板が形成されているものであって、該位相板はカラーフィルタによって被われて形成されていることを特徴とする。
【０００７】
（２）
本発明による液晶表示装置は、たとえば、液晶を介して対向配置される各基板を有するとともに、光透過部と光反射部とを備える画素を備えるものであって、
一方の基板の液晶側の面に該基板側から、光反射部の領域に位相板、光透過部と光反射部の各領域にカラーフィルタが順次形成されているとともに、光反射部の領域に前記カラーフィルタよりも上層に突起膜が形成され、
他方の基板の液晶側の面の光反射部の領域に反射電極が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
（３）
本発明による液晶表示装置は、たとえば、（２）の構成を前提とし、前記突起膜および反射電極は、位相板に対して、その順に周辺におけるはみ出し部が大きくなっていることを特徴とする。
【０００９】
（４）
本発明による液晶表示装置は、たとえば、（２）の構成を前提とし、位相板に対する突起膜および反射電極のはみ出し部が大きくなっているのは、画素有効領域内においてであることを特徴とする。
【００１０】
（５）
本発明による液晶表示装置は、たとえば（２）の構成を前提とし、前記カラーフィルタは、その厚さが位相板に重畳する箇所において該位相板に重畳しない箇所におけるよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【００１１】
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明による液晶表示装置の実施例を説明する。
【００１３】
図２は、本発明による液晶表示装置の画素の構成の一実施例を示す平面図である。液晶表示装置の各画素はマトリックス状に配置され、図１に示す画素はそのうちの一つを示し、その上下、左右の各画素は同様の構成となっている。
【００１４】
また、本発明による液晶表示装置はカラー表示用のそれで、赤、緑、および青の各色を呈する３つの互いに隣接する画素をカラー表示用の単位画素とするが、図１ではたとえばそのうちの緑色を呈する一つの画素を示している。
【００１５】
さらに、本発明による液晶表示装置は、その各画素においていわゆる光透過型および光反射型の各機能を有するものであり、画素領域は、そのほぼ中央をたとえば図中ｘ方向に横切る仮想の線分ａを境にし、その上側の領域を光透過型領域ＴＴ、下側の領域を光反射型領域ＲＴとして構成されている。
【００１６】
まず、液晶を介して互いに対向配置される各基板のうち一方の基板ＳＵＢ１の液晶側の面に、図中ｘ方向に延在しｙ方向に延在するゲート信号線ＧＬが形成されている。これらゲート信号線ＧＬは後述するドレイン信号線ＤＬとともに矩形状の領域を囲むようになり、該領域内に画素が形成されるようになる。
【００１７】
基板ＳＵＢ１の表面には該ゲート信号線ＧＬをも被って絶縁膜（図示せず）が形成されている。この絶縁膜は、後述の薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域においてはゲート絶縁膜としての機能を有し、該ゲート信号線ＧＬに対するドレイン信号線ＤＬとの交差部においては層間絶縁膜としての機能を有するようになっている。
【００１８】
該絶縁膜の上面であってゲート信号線ＧＬと重畳する箇所の一部に半導体層ＡＳが形成されている。この半導体層ＡＳは薄膜トランジスタＴＦＴのそれであり、該半導体層ＡＳの上面にドレイン電極ＤＴ、およびソース電極ＳＴが形成されることにより、いわゆる逆スタガ構造のＭＩＳトランジスタが形成されるようになっている。
該ドレイン電極ＤＴ、およびソース電極ＳＴはたとえばドレイン信号線ＤＬの形成の際に同時に形成されるようになっている。
【００１９】
すなわち、ドレイン信号線ＤＬは前記絶縁膜の上面に図中ｙ方向に延在されｘ方向に並設されて形成されている。そして、ドレイン信号線ＤＬの一部が半導体層ＡＳの上面に形成されるように延在されることによりドレイン電極ＤＴが形成され、やはり半導体層ＡＳの上面であって該ドレイン電極ＤＴとチャネル長分だけ離間されてソース電極ＳＴが形成されている。また、このソース電極ＳＴは半導体層ＡＳの形成領域外であって画素領域側へ延在する延在部を有して形成されている。この延在部は後述する画素電極ＰＸとの接続を図る接続部として機能するようになっている。
【００２０】
基板ＳＵＢ１の表面には前記ドレイン信号線ＤＬ等をも被って保護膜（図示せず）が形成されている。この保護膜は前記薄膜トランジスタＴＦＴの液晶との直接の接触を回避するために設けられ、無機材料層あるいは有機材料層あるいはこれらの積層体として形成される。
保護膜の上面には、画素電極ＰＸが形成され、この画素電極ＰＸは電気的に互いに接続された光透過の画素電極ＰＸｔと光反射の画素電極ＰＸｒとから構成されている。
【００２１】
光透過の画素電極ＰＸｔは、たとえばＩＴＯ等から構成され、画素領域の僅かな周辺を除く中央部の全域に形成されている。また、光反射の画素電極ＰＸｒは、たとえばＡｌ等から構成され、該光透過の画素電極ＰＸｔの上面であって、図中仮想の線分ａの下側の領域に形成されている。
【００２２】
これにより、画素電極ＰＸを平面的に観た場合、画素領域内において光透過の画素電極ＰＸｔが露呈された領域と光反射の画素電極ＰＸｒが露呈された領域とに区分けされることになる。その境界は前記仮想の線分ａとなっている。
【００２３】
なお、画素領域は、その周辺において、すなわち、ゲート信号線ＧＬおよびその近傍部、ドレイン信号線ＤＬおよびその近傍部において、基板ＳＵＢ１と液晶を介して対向配置される基板ＳＵＢ２の液晶側に形成されるブラックマトリックスＢＭによって遮光されることから、実質的な画素領域として機能する領域ＰＴ（以下、画素有効領域ＰＴと称する場合がある）は該ブラックマトリックスＢＭの開口部（図２において太線で示している）となる。
【００２４】
このため、該画素有効領域ＰＴ内において観察される光透過の画素電極ＰＸｔの形成領域が光透過型領域ＴＴとして構成され、光反射の画素電極ＰＸｒの形成領域が光反射型領域ＲＴとして構成されることになる。
【００２５】
そして、基板ＳＵＢ１の上面には、該光透過の画素電極ＰＸｔ、および光反射の画素電極ＰＸｒをも被って配向膜（図示せず）が形成されている。この配向膜は液晶と直接に接触する膜で該液晶の分子の初期配向方向を規制するようになっている。
なお、基板ＳＵＢ１の液晶とは反対側の面に偏光板ＰＯＬ１が形成されている。液晶の挙動を可視化するためである。
【００２６】
次に、前記基板ＳＵＢ１と液晶ＬＣを介して対向配置される基板ＳＵＢ２の構成を、図２のI−I線における断面を示した図１を用いて説明する。なお、図１に示す基板ＳＵＢ１の液晶側の構成としては、光透過の画素電極ＰＸｔ、光反射の画素電極ＰＸｒ、およびこれら各電極を被って形成される配向膜ＯＲＩ１のみを示したものとなっている。基板ＳＵＢ２の液晶側の面の構成を説明するのに、前記光透過の画素電極ＰＸｔおよび光反射の画素電極ＰＸｒの配置位置との関係を必要とするので、ゲート信号線ＧＬ、絶縁膜、および保護膜等は省略した描画となっている。
【００２７】
基板ＳＵＢ２の液晶側の面には、まず、ブラックマトリックスＢＭが形成されている。このブラックマトリックスＢＭは、図２に示す構成の説明においても述べたものであるが、各画素領域を他の隣接する画素領域と画するようにして形成されている。これにより、該ブラックマトリクスＢＭの開口内の領域を画素有効領域ＰＴと称したことも上述の通りである。
【００２８】
なお、他の実施例として、ブラックマトリックスＢＭの一部（たとえばドレイン信号線ＤＬに沿って形成される部分）をたとえばその材料を変えて基板ＳＵＢ１側に設けるようにしてもよい。このような場合においても、観察者が遮光膜（ブラックマトリックスＢＭを含む）に囲まれた領域を画素として認識し得るものであり、液晶表示装置の駆動にあって輝度変化がなし得る前記領域を画素有効領域ＰＴとして特定できるからである。
そして、該ブラックマトリクスＢＭの内部の領域であって、光反射の画素電極ＰＸｒと対向する部分に位相板ＰＬが形成されている。
【００２９】
この位相板ＰＬは、たとえば１／２λ波長板として機能するもので、前記画素電極ＰＸｒによって光が反射される際にその位相が１／４λ変位してしまうのを、往復して光が通過する該位相板ＰＬによって修正するために形成されるものである。
【００３０】
また、この位相板ＰＬの上面には該位相板ＰＬをも被ってカラーフィルタＦＩＬが形成されている。このカラーフィルタＦＩＬはたとえば緑色からなり、有効画素領域ＰＴの全域に及んで形成されている。このため、該カラーフィルタＦＩＬの周辺部はブラックマトリックスＢＭに重ね合わされて形成され、隣接する他の画素のそれぞれに形成される赤色および青色の各カラーフィルタＦＩＬと該ブラックマトリックスＢＭ上で背中合わせに形成されるようになる。
【００３１】
ここで、上述したようにカラーフィルタＦＩＬは、位相板ＰＬを被って形成されるため、同じ画素領域内にあって、該位相板ＰＬを被って形成される箇所（光反射型領域ＲＴ）と該位相板ＰＬを被うことなく形成される箇所（光透過型領域ＴＴ）を有することになり、光透過型領域ＴＴにおいてその厚さが厚く、光反射型領域ＲＴにおいて薄く形成されることになる。
【００３２】
このことは、光透過型領域ＴＴ内で光の通過が一回であり、光反射型領域ＲＴ内で２回となることに鑑み、カラーフィルタＦＩＬを通過する光の光学的距離をほぼ等価にできる効果を有することになり、製造工程の増大をもたらすことなく、上記効果を得ることになる。このような効果は、同じ画素領域内でそれを光透過型としてあるいは光反射型として機能させてもカラーフィルタＦＩＬがもたらす色合いに変化を及ぼすことがないことを意味する。
【００３３】
また、位相板ＰＬの上面には配向膜が形成されることはないので、該配向膜の形成の際の溶液によって該位相板ＰＬが溶けてしまうという不都合を回避することができるようになる。
【００３４】
さらに、カラーフィルタＦＩＬが形成された上面にはたとえば樹脂膜等からなる平坦化膜ＯＣが形成されている。この平坦化膜ＯＣはその下層にあるカラーフィルタＦＩＬ等の形成によって生じる段差等を液晶ＬＣ側の面に顕在化させないためのものである。
【００３５】
そして、この平坦化膜ＯＣの上面には、透光性の対向電極ＣＴがたとえばＩＴＯにより形成されている。この対向電極ＣＴは画素電極ＰＸに供給される信号に対して基準となる電圧が印加されるもので、該画素電極ＰＸとの間に該信号に対応した電圧を生じせしめる。液晶ＬＣには該電圧に応じた電界が発生し、この電界によって該液晶を挙動させるようになる。
【００３６】
また、対向電極ＣＴの上面には、液晶の分子の初期配向方向を決定づける配向膜ＯＲＩ２が形成されている。
なお、基板ＳＵＢ２の液晶と反対側の面には偏光板ＰＯＬ２が形成されている。液晶の挙動を可視化するためである。
【００３７】
このように形成された液晶表示装置は、前記画素電極ＰＸｒ、突起膜ＭＲ、および位相板ＰＬのそれぞれの位置関係は、平面的に観ると、たとえば図４（ａ）に示すようになっている。
【００３８】
同図において、位相板ＰＬに対して突起膜ＭＲおよび反射電極ＰＸｒはいずれもはみ出して形成され、突起膜ＭＲの位相板ＰＬに対するはみ出し量はｗ’、反射電極ＰＸｒの位相板ＰＬに対するはみ出し量はｗとなって、ｗ＞ｗ’となっている。すなわち、前記突起膜ＭＲおよび反射電極ＰＸｒは、位相板ＰＬに対して、その順に周辺におけるはみ出し部が大きくなっている
このように構成した理由は光反射型領域ＲＴにおけるいわゆる光漏れを低減させるためである。
【００３９】
したがって、このような関係は、画素有効領域ＰＴ内において満足されれば充分である。そして、このような趣旨から、たとえば図４（ｂ）に示すように、他の実施例として、光反射型領域ＲＴが画素領域の中央に位置づけられ、その周辺に光透過型領域ＴＴが形成されるものにあって、画素電極ＰＸｒ、突起膜ＭＲ、および位相板ＰＬのそれぞれは、それらの周辺の全域に及んで、上述したような関係とすることが必要となる。
【００４０】
上述した構成の液晶表示装置は、その基板ＳＵＢ２の液晶側の面において、たとえばブラックマトリクスＢＭ、位相板ＰＬ、カラーフィルタＦＩＬ、平坦化膜ＯＣ、……の順で形成されるようになっているが、ここで、前記位相板ＰＬの製造の一実施例を示すと、図３（ａ）ないし（ｄ）に示すようになる。
【００４１】
まず、図３（ａ）に示すように、基板ＳＵＢ２を用意する。この基板ＳＵＢ２の液晶側の面に既にブラックマトリックスＢＭが形成されたものとなっている。そして、同じ面に配向制御用の配向膜ＯＲＩを塗布しその面にラビング処理を行う。このラビング処理はたとえばラビングロールＲＬを図示のように前記配向膜ＯＲＩの上面を回転走行させることによって行う。
【００４２】
次に、図３（ｂ）に示すように、位相板を構成するＵＶキュアラブル液晶（たとえばメルク材料：ＲＭＳ０３−００１）ＭＭを塗布する。この材料の分子は前記配向膜ＯＲＩの配向方向に従って配向されるようになる。
【００４３】
次に、図３（ｃ）に示すように、前記ＵＶキュアラブル液晶ＭＭにマスクＭＫを介してＵＶ光を選択的に照射し、その成膜化を図る。ここで、ＵＶ光の選択露光はたとえば位相板ＰＬとして残存させる箇所の部分においてなされ、該ＵＶ光の照射された部分は光重合反応がなされる。また、成膜化によって形成される位相板ＰＬは前記ラビング方向に沿った位相軸が構成されるようになる。
【００４４】
そして、図３（ｄ）に示すように、該位相板ＰＬはそれに現像を施すことによってパターン化されたものとして構成されるようになる。
この後の工程として、カラーフィルタＦＩＬの形成がなされるようになる。
【００４５】
図２に示した液晶表示装置は、その対向電極ＣＴが基板ＳＵＢ２側に形成した構成としたものである。しかし、画素電極ＰＸとともに基板ＳＵＢ１側に形成するようにしたものであってもよいことはいうまでもない。
【００４６】
この場合、一実施例として図５に示したような構成が採用される。図５はたとえば図２と対応して描いたもので、ゲート信号線ＧＬ、ドレイン信号線ＤＬ、薄膜トランジスタＴＦＴの配置および構造は図１と同様となっている。
図２と比較して異なる構成は、画素電極ＰＸとこの画素電極ＰＸの他に新たに備えられる対向電極ＣＴとにある。
【００４７】
図５において、基板ＳＵＢ１の画素領域に、光透過の対向電極ＣＴｔと光反射の対向電極ＣＴｒとが順次重ね合わされて形成されている。
光透過型領域ＴＴにおいては対向電極ＣＴｔが露出されるように、光反射型領域ＲＴにおいては対向電極ＣＴｒが露出されるようにパターン化されている。これら対向電極ＣＴは、たとえばゲート信号線ＧＬと近接かつ平行に形成される対向電圧信号線ＣＬに電気的に接続され、この対向電圧信号線ＣＬを介して基準電圧が印加されるようになっている。この対向電圧信号線ＣＬは、たとえばゲート信号線ＧＬの形成の際に同時に形成され、該ゲート信号線ＧＬと同様の材料から構成されている。
【００４８】
一方、画素電極ＰＸは、前記対向電極ＣＴを下層に位置づけた絶縁膜（一層でも多層でも可）の上層に形成され、たとえば図中ｙ方向に延在されｘ方向に並設された複数の帯状の電極からなる電極群で構成されている。
【００４９】
これら各電極はたとえば薄膜トランジスタＴＦＴ側の端部で共通に接続されるとともに、前記絶縁膜に形成されたコンタクト孔を通して薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＴに接続されている。画素電極ＰＸは透光性を有する材料で構成することによって画素の開口率を向上させることができるが、必ずしもこれに限定されることはなく、非透光性の材料であってもよい。
薄膜トランジスタＴＦＴを介して供給される信号が画素電極ＰＸに印加されると前記対向電極との間に電界が生じ、この電界によって液晶を挙動させるようになる。
【００５０】
この場合の電界は、基板ＳＵＢ１の面とほぼ平行な電界を主とするもので、その他に画素電極ＰＸの周辺（エッジ）部において垂直に発生する電界によって該液晶ＬＣを駆動させるようになっている。
【００５１】
また、図５のＶＩ−ＶＩ線における断面を図６に示している。図６は図１と対応して描いた図で、その基板ＳＵＢ２側における構成は図１に示したと同様に同様となっている。すなわち、画素有効領域ＰＴ、光反射型領域ＲＴ、および光透過型領域ＴＴを基準としてブラックマトリスクＢＭ、位相板ＰＬ、カラーフィルタＦＩＬ、突起膜ＭＲ等が形成されている。
【００５２】
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
【００５３】
なお、本実施例における液晶表示装置は、画素内において光透過型領域と光反射型領域とを備えたものを対象としたものであるが、該光透過型領域と光反射型領域とが各画素に割り振られて構成されたものであっても適用できることはいうまでもない。
【００５４】
また、このような構成に限定されることはなく、位相板を内蔵する液晶表示装置の全般に及んで適用できることはもちろんである。この場合にあって、該位相板の機能が上述した位相板のそれと比較して若干の相違があっても適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による液晶表示装置の構成の一実施例を示す図で、図２のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図２】本発明による液晶表示装置の画素の構成の一実施例を示す平面図である。
【図３】本発明による液晶表示装置に内蔵される位相板の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【図４】本発明による液晶表示装置に内蔵される位相板、突起膜、反射電極、およびブラックマトリクスとの位置関係を示した平面図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の画素の構成の他の実施例を示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
ＳＵＢ……基板、ＴＴ……光透過型領域、ＲＴ……光反射領域、ＧＬ……ゲート信号線、ＤＬ……ドレイン信号線、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、ＡＳ……半導体層、ＤＴ……ドレイン電極、ＳＴ……ソース電極、ＰＸ……画素電極、ＰＸｔ……光透過の画素電極、ＰＸｒ……光反射の画素電極（反射電極）、ＰＴ……画素有効領域、ＢＭ……ブラックマトリクス、ＰＯＬ……偏光板、ＰＬ……位相板、ＦＩＬ……カラーフィルタ、ＯＣ……平坦化膜、ＬＣ……液晶、ＣＴ……対向電極、ＣＴｔ……光透過の対向電極、ＣＴｒ……光反射の対向電極（反射電極）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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