(57)【要約】  【課題】半透過型液晶ディスプレイ装置のアレイ基板を提供する。  【解決手段】アレイ基板は、基板と、基板上にあり、互いに交差して、透過領域と反射領域とを有する複数の画素領域を定義する複数のスキャンラインとデータラインと、透過領域に配置された透過電極と、反射領域に配置され、電源に影響されない反射板と、からなる。横電界が反射領域で形成される。本発明の半透過型液晶ディスプレイは、反射領域と透過領域で、最大の光効率を達成する。  【選択図】図３
2006133495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透過型液晶ディスプレイ装置のアレイ基板であって、
基板と、
前記基板上にあり、透過領域と反射領域とを有する複数の画素領域を定義する複数のスキャンラインとデータラインと、
前記透過領域に配置された透過電極と、
前記反射領域に配置され、画素電極として機能しない反射板と、
からなり、
前記透過電極は、複数の非連続の透過電極部分を有し、前記反射板は、複数の非連続の部分を有し、前記透過電極部分と前記部分は、交互に配置されていることを特徴とするアレイ基板。
【請求項２】
前記透過電極はくし型で、複数のスリットを有することを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。  
【請求項３】
前記部分は、前記スリットの対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のアレイ基板。
【請求項４】
更に、前記透過電極と前記反射板の間に形成された平坦化層を有することを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項５】
前記透過電極部分は、１〜１０μｍの幅であることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。
【請求項６】
前記反射板部分は、１〜１０μｍの幅であることを特徴とする請求項１に記載のアレイ基板。  
【請求項７】
半透過型液晶ディスプレイパネルであって、
請求項１のアレイ基板と、
前記アレイ基板から離れ、コモン電極を有する反対の基板と、
前記透過電極と前記コモン電極との間の液晶層と、
からなることを特徴とする半透過型液晶ディスプレイパネル。
【請求項８】
前記画素領域全体にシングルセルギャップを有することを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶ディスプレイパネル。  
【請求項９】
半透過型液晶ディスプレイ装置であって、
前記請求項７の半透過型液晶ディスプレイパネルと、
前記半透過型液晶ディスプレイパネルに結合され、前記パネルを制御し、入力に従ってイメージをレンダリングするコントローラーと、
からなることを特徴とする半透過型液晶ディスプレイ装置。
【請求項１０】
電子装置であって、
請求項９に記載の半透過型液晶ディスプレイ装置と、
前記半透過型液晶ディスプレイ装置の前記コントローラーに結合され、前記ディスプレイ装置を制御して、イメージをレンダリングする入力装置と、
からなることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶ディスプレイ（Transflective LCD）に関するものであって、特に、シングルセルギャップ型の半透過型液晶ディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（LCD）は三種類あり、透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、及び、半透過型液晶ディスプレイである。しかし、透過型液晶ディスプレイは、非効率的な光コンバータで、単に、バックライトから、約３〜８％の光を伝送するだけである。よって、透過型液晶ディスプレイは、高輝度のバックライト装置を必要とするので、消費電力が高くなる。反射型液晶ディスプレイは、撮像に、周辺光を用いるので、消費電力を抑える。しかし、反射型液晶ディスプレイは、日中や、外部光が存在する環境で用いられ、夜間や周辺光が乏しい情況下では、使用できない。
【０００３】
これにより、半透過型液晶ディスプレイが導入されてきている。一般に、半透過型液晶ディスプレイの二つの主要な取り組みが発展し、シングルセルギャップ（図１ａ）とダブルセルギャップ（図１ｂ）である。図１ａは、シングルセルギャップを用いた公知の半透過型液晶ディスプレイの断面図である。半透過型液晶ディスプレイは、互いに向き合った上基板２００と下基板１００、上基板と下基板の間の液晶層３００、からなる。コモン電極２２０は上基板２００の下に形成され、透過電極１４０は、透過領域Ｔに形成され、反射電極１２０は、反射領域Ｒに形成される。ＴとＲ領域のセルギャップ（ｄ）は同じである。
【０００４】
光効率は、装置の液晶層を移動する入射光により起こる総遅延変化に比例する。総遅延変化は、１）供給電圧により、液晶分子の再配向の結果、入射光により見える複屈折変化、Δｎと、２）液晶層の入射光により移動する総路径、から生じる。
【０００５】
光が液晶層３００を、Ｒ領域で二回通過するが、Ｔ領域では一度だけで、反射光Ｒは、（Δｎ）×（２ｄ）の総遅延変化を生じ、Ｔである（Δｎ）×ｄの２倍である。図１ｂでは、Ｒが、２．７５Ｖで１００％の輝度になるのに対し、Ｔは、同じ電圧で、５０％にしかならない。
【０００６】
ＲとＴモードの両方が高光効率になるようにするため、ダブルセルギャップのアプローチが用いられ、Ｒ領域のセルギャップがｄ／２に減少し、ＴとＲ領域の液晶層３００の光により移動した総長さは同じである（図２ａ）。Ｒ領域の総遅延は、（Δｎ）×２×（ｄ／２）で、Ｔ領域（（Δｎ）×ｄ）のそれと等しい。よって、ＲとＴは、図２ｂで示されるように、１００％の高効率である。しかし、このアプローチは、更に複雑な構造を招く。製造工程は、二つのセルギャップの差異の好ましい制御を維持する必要があり、別途の層（一般には、有機層）の制御に基づく。更に、ＲとＴ領域のセルギャップの差異は、ＲとＴモード間の反応時間の差異も生じる。
【０００７】
米国特許公報２００３／０２０２１３９Ａ１では、シングルセルギャップのみを必要とする半透過型液晶ディスプレイが開示されている。この公報の開示は、かなり不明確である。その要約は、反射領域のセルギャップを減少させる代わりに、反射画素の複屈折変化Δｎを減少させ、反射領域の総遅延変化Δｎｄは、透過画素のそれと等しいというものである。これは、非連続的な電極により形成されるフリンジ領域を、セルギャップの反射画素領域の分子に提供することにより、シングルセルギャップの反射画素領域で生じる約４５度の画素の部分的切換えにより実現される。反射領域全体は、公報で開示される構造の非連続的な電極が提供される。開示された構造に、どのように商業的に実用可能にするかが不明瞭である。
【特許文献１】米国２００３／０２０２１３９Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述の問題を解決するため、半透過型液晶ディスプレイ装置のアレイ基板を提供することを目的とする。本発明のアレイ基板は、反射、透過領域の光効率が、実質上、等しいシングルセルギャップの半透過型液晶ディスプレイ装置を製造することが出来る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一形態において、本発明は、半透過型液晶ディスプレイを開示し、画素アレイ構造からなり、透過領域は、透過電極を提供し、反射領域は電位に影響されない（画素電極として機能しない）反射層を提供する。実施例において、本発明のアレイ基板は、基板と、基板上にあり、互いに交差して、透過領域と反射領域とを有する複数の画素領域を定義する複数のスキャンラインとデータラインと、透過領域に配置された透過電極と、反射領域に配置され、電源に影響されない反射板と、からなる。
【００１０】
本発明の半透過型液晶ディスプレイパネルは、上述のアレイ基板、アレイ基板から離れ、コモン電極を有する反対の基板、及び、透過電極とコモン電極との間の液晶層、からなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、反射、或いは、透過モードの最大光効果を達成することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図３は、本発明の第一実施例による半透過型液晶ディスプレイパネルの画素の平面図である。図４ａは、図３の線４−４に沿った断面図である。図３と図４ａを参照すると、半透過型液晶ディスプレイパネルは、アレイ基板Ｓ１と、アレイ基板Ｓ１とは離れた反対の基板２０と、からなる。アレイ基板Ｓ１は、基板１０、複数のスキャンライン（ＳＬ  ゲートライン）、複数のデータライン（ＤＬ）、反射板１２、透過電極１４、反射板１２と透過電極１４間に形成された平坦化層１６、からなる。反対の基板２０は、コモン電極２２をその下に有する。液晶層３０は、透過電極１４とコモン電極２２間に位置する。
【００１４】
スキャンラインＳＬは、Ｘ軸方向に延伸し、データラインＤＬはＹ軸方向に延伸し、互いに交差して、複数の画素領域を規定する。画素領域は、透過領域Ｔと反射領域Ｒを含む。
【００１５】
透過電極１４は、透過領域Ｔの基板１０上に配置される。図３と図４ａを参照すると、透過電極１４は櫛形で、反射領域Ｒに、複数のスリット１４ｂを有して、透過電極１４を複数の非連続的な透過電極部分１４ａに分割する。反射板１２は、反射領域Ｒの基板１０上に配置され、電圧に影響されない。１２は、スリット１４ｂの対応位置に、複数の部分１２ａを有する。透過電極部分１４ａと部分１２ａは、交互に配置される。
【００１６】
図４ａを参照すると、本発明の特徴は、１２は電極ではなく、つまり、電圧に影響されないことである。一方、透過電極１４は電圧に影響される。負型液晶は、電圧がオンの時、電界に対し、垂直に配向され、本実施例に使用されている。
【００１７】
本実施例において、負型液晶が用いられ、透過電極１４は電圧に影響されるが、１２は電圧に影響されない。よって、垂直電界Ｅ１は、約９０度で、透過電極１４の平面により形成され、横電界（フリンジ領域）Ｅ２は、９０度以下の傾斜角度で、透過電極１４の端により形成される。よって、電圧を供給するとき、透過領域Ｔの液晶分子Ｌ１は、Ｅ１により決定され、相同の方位で、反射領域Rの液晶分子Ｌ２は、Ｅ２により決定され、傾斜角度である。低い傾斜角度は、効率的な複屈折変化Δｎeffを減少させる。よって、Ｒ領域の液晶の効率的な複屈折変化Δｎeffは減少して、Ｔ領域の液晶の効率的な複屈折変化Δｎeffより低くなる。
【００１８】
データラインの方向に延伸した透過電極部分１４ａの幅はＷｆが１〜１０μｍである。データラインの方向に延伸した反射板部分１２ａの幅は、Ｗｒが１〜１０μｍである。好ましい情況において、Ｗｆ、Ｗｒ、及び、セルギャップｄは、最適に調整されて、Ｒ領域の複屈折変化は、Δｎ／２に減少する。よって、Ｒ領域の総遅延変化、（Δｎ／２）×２×ｄは、Ｔ領域のそれ、Δｎ×ｄに等しくなる。その結果、ＲとＴ領域の両方の光効率は、実質上、等しくなる。
【００１９】
更に、補正器（図示しない）と、偏光器（図示しない）は、それぞれ、上基板２０と下基板１０の外側表面に形成される。補正器は、λ／４フィルムである。
【００２０】
図４ｂは、半透過型液晶ディスプレイパネル１で、図３の４−４に沿ったもう一つの断面を示す図である。図４ａと異なるのは、図４ｂは、平坦化層１６を含まないことと、透過電極１４と反射板１２が組み合わさっていることである。１２は、透過電極１４が１２と接続する時、非導電、高反射材で、例えば、マルチ層誘電膜である。また、透過電極１４が、距離、或いは、隔離膜（図示しない）により、１２と隔離している時、１２は導電、高反射材で、例えば、アルミニウム、銀、アルミニウム合金である。よって、反射板１２は、電圧に影響されない。
【実施例２】
【００２１】
図５は、本発明の第二実施例による半透過型液晶ディスプレイパネルの画素の平面図である。図６ａは、図５の線６−６に沿った断面図である。図５と図６ａを参照すると、半透過型液晶ディスプレイパネルは、アレイ基板Ｓ２と、Ｓ２から離れた反対の基板２０、からなる。アレイ基板Ｓ２は、基板１０、複数のスキャンライン（ＳＬ  ゲートライン）、複数のデータライン（ＤＬ）、反射板１２、反射板１２と同レベルに位置する透過電極１４、ストレージキャパシタＣｓｔ、１２とストレージキャパシタＣｓｔ間に形成された平坦化層１６、からなる。反対の基板２０は、コモン電極２２をその下に有する。液晶層３０は、透過電極１４とコモン電極２２間に位置する。
【００２２】
スキャンラインＳＬは、Ｘ軸方向に延伸し、データラインＤＬはＹ軸方向に延伸し、互いに交差して、複数の画素領域を定義する。画素領域は、透過領域Ｔと反射領域Ｒを含む。
【００２３】
透過電極１４は、透過領域Ｔの基板上に配置され、図５と図６ａを参照すると、透過電極１４は櫛形で、反射領域Ｒに、複数のスリット１４ｂを有して、透過電極１４を、複数の非連続的な透過電極部分１４ａに分割する。１２（実線に囲まれた斜線部分）は、反射領域Ｒの基板１０上に配置され、電圧に影響されない。１２は、スリット１４ｂの対応位置に、複数の部分１２ａを有する。点線に囲まれた斜線部分を占有するストレージキャパシタＣｓｔとスイッチ装置Ｔ（図示しない、例えば、ＴＦＴ）は、の下に配置される。
【００２４】
第一実施例の説明と同様に、図６ａを参照すると、本発明の特徴は、反射板１２が画素電極として機能しないことで、つまり、電圧に影響されないことである。よって、垂直電界Ｅ１は、透過領域Ｔで形成され、横電界（フリンジ領域）Ｅ２は、反射領域Ｒで形成される。よって、透過領域Ｔの液晶分子Ｌ１は、垂直排列から、相同排列に切り換わり、反射領域Rの液晶分子Ｌ２は、傾斜角度９０度以下の配向になる。Ｒ領域の複屈折変化は減少して、Ｔ領域のそれより低くなる。
【００２５】
好ましい状態において、反射板部分１２ａの幅（Ｗｒ）、透過電極部分１４ａの幅（Ｗｔ）、及び、セルギャップ（ｄ）は、最適に調整されて、Ｒ領域の複屈折変化は、Δｎ／２に減少する。よって、Ｒ領域の総遅延変化、（Δｎ／２）×２×ｄは、Ｔ領域のそれ、Δｎ×ｄに等しくなる。その結果、ＲとＴ領域両方の光効率は、実質上、等しくなる。
【００２６】
図６ｂは、図５の線６−６に沿ったもう一つの断面図である。図６ａと異なるのは、反射板１２の配列である。図６ａにおいて、反射板１２と透過電極１４は、同レベルに位置するが、図６ｂにおいて、反射板１２は、透過電極１４の下に位置し、反射板部分１２ａは、スリット１４ｂの対応する位置に配置されている。
【００２７】
前述の実施例では、キャパシタＣｓｔが、反射板部分１２ａの下の分離素子となっているが、キャパシタＣｓｔは、反射板部分１２ａの同様の素子になる。例えば、キャパシタＣｓｔは、反射表面に提供され、近接する透過電極間のスリットに対応するサイズである。
【００２８】
更に、反射板部分１２ａのサイズは、近接する透過電極間のスリットと完全に等しくする必要はない。
【００２９】
コンピュータシュミレーション
最適な計算方法は、Δε＝−４とΔｎ＝０．０９８８を有する液晶ＭＬＣ−６８８２により実施される。反射板１２はアルミニウムで、部分１２ａ  ４μｍの幅Ｗｒを有する。透過電極１４はＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）で、透過電極部分１４ａの幅Ｗｔは４μｍである。セルギャップは４μｍである。
【００３０】
図７は、図４ｂの反射率ｖｓ．電圧プロットと、透過率ｖｓ．電圧プロットを示す図である。
【００３１】
図８は、本発明の図４ｂの半透過型液晶ディスプレイパネル１を組み合わせたLCD装置を示す図である。図４ｂで示される半透過型液晶ディスプレイパネル１は、コントローラー２に結合され、液晶ディスプレイ３を形成する。コントローラー２は、ソースとゲート駆動回路（図示しない）を有し、LCDパネル１を制御して、入力に従って、イメージをレンダリングする。
【００３２】
図９は、図８で示されるLCD装置３を組み合わせた電子装置を示す図である。入力装置４は、図８で示されるLCD装置３のコントローラー２に結合され、電子装置５を形成する。入力装置４は、プロセッサ、或いは、データをコントローラー２に入力するものを有し、イメージをレンダリングする。電子装置５は、PDAや、ノート型パソコン、TABLET  コンピュータ、携帯電話などのポータブル装置、或いは、表示モニター、或いは、デスクトップコンピュータ等の非携帯型装置である。
【００３３】
結論として、本発明の半透過型液晶ディスプレイパネルにおいて、反射板は電極ではなく、横電界は、反射領域で形成される。よって、Ｒ領域の液晶の効率的な複屈折変化Δｎeffは減少して、Ｒ領域の総遅延変化は順に、減少する。その結果、Ｒ領域の光効率は減少して、Ｔ領域のそれに近づくか、或いは、実質上、等しくなる。よって、本発明の半透過型液晶ディスプレイは、反射、或いは、透過モードの最大光効果を達成する。
【００３４】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】シングルセルギャップを用いた公知の半透過型液晶ディスプレイの断面図である。
【図１ｂ】図１ａの反射率ｖｓ．電圧プロットと、透過率ｖｓ．電圧プロットを示す図である。
【図２ａ】ダブルセルギャップを用いた公知の半透過型液晶ディスプレイの断面図である。
【図２ｂ】図２ａの反射率ｖｓ．電圧プロットと、透過率ｖｓ．電圧プロットを示す図である。
【図３】本発明の第一実施例による半透過型液晶ディスプレイパネルの画素の平面図である。
【図４ａ】図３の線４−４に沿った断面図である。
【図４ｂ】図３の線４−４に沿ったもう一つの断面図である。
【図５】本発明の第二実施例による半透過型液晶ディスプレイパネルの画素の平面図である。
【図６ａ】図５の線６−６に沿った断面図である。
【図６ｂ】図５の線６−６に沿ったもう一つの断面図である。
【図７】図４ｂの反射率ｖｓ．電圧プロットと、透過率ｖｓ．電圧プロットを示す図である。
【図８】本発明の半透過型液晶ディスプレイ装置を示す図である。
【図９】本発明の電極装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００…下基板
１２０…反射電極
１４０…透過電極
２００…上基板
２２０…コモン電極
３００…液晶セル
Ｓ１…アレイ基板
１０…基板
１２…反射板
１４…透過電極
１６…平坦化層
２０…Ｓ１と反対の基板
２２…コモン電極
３０…液晶層
ＳＬ…スキャンライン
ＤＬ…データライン
Ｔ…透過領域
Ｒ…反射領域
１２ａ…部分
１４ａ…透過電極部分
１４ｂ…スリット
Ｅ１…垂直電界
Ｅ２…横電界（フリンジ領域）
Ｌ１、Ｌ２…液晶分子
１…LCDパネル
２…コントローラー
３…LCD装置
４…入力装置
５…電子装置
【図１ａ】
2006133495.tif 000003
【図１ｂ】
2006133495.tif 000004
【図２ａ】
2006133495.tif 000005
【図２ｂ】
2006133495.tif 000006
【図３】
2006133495.tif 000007
【図４ａ】
2006133495.tif 000008
【図４ｂ】
2006133495.tif 000009
【図５】
2006133495.tif 000010
【図６ａ】
2006133495.tif 000011
【図６ｂ】
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【図７】
2006133495.tif 000013
【図８】
2006133495.tif 000014
【図９】
2006133495.tif 000015
【外国語明細書】
2006133495000001.pdf
2006133495000002.pdf
2006133495000003.pdf
2006133495000004.pdf