(57)【要約】【課題】表示のコントラストのさらなる向上を図る。【解決手段】液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面の画素領域に反射膜が形成され、他方の基板側からの光を前記液晶を介して反射膜に入射された後に該他方の基板側へ反射されるものであって、前記反射膜は、前記画素領域に形成された凸部の近傍において、その形成が回避されている。【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うち一方の基板の液晶側の面の画素領域に反射膜が形成され、
他方の基板側からの光を前記液晶を介して反射膜に入射された後に該他方の基板側へ反射されるものであって、
前記反射膜は、前記画素領域に形成された凸部の近傍において、その形成が回避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のうち一方の基板の液晶側の面の画素領域に反射膜が形成され、
他方の基板側からの光を前記液晶を介して反射膜に入射された後に該他方の基板側へ反射されるものであって、
前記反射膜は、前記画素領域に形成されたスペーサの周囲において、その形成が回避されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面の画素領域に反射膜が形成され、
他方の基板側からの光を前記液晶を介して反射膜に入射された後に該他方の基板側へ反射されるものであって、
前記反射膜は、前記画素領域に形成されたスペーサの周囲であって、液晶と当接する配向膜のラビングの指向方向に対峙する部分を除く部分において、その形成が回避されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射膜は、他方の基板の液晶側の面に形成された他の電極とともに液晶の光透過率を制御する一方の電極を兼ねていることを特徴とする請求項１、２、３のうちいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記反射膜は前記スペーサの近傍を除いて画素領域の全域に形成されていることを特徴とする請求項２、３、４のうちいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記反射膜は前記スペーサの近傍を除いて画素領域の一部に形成され、該画素領域の他の部分は前記反射膜と電気的に接続された透光性の電極が形成さていることを特徴とする請求項２、３、４のうちいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
一方の基板の液晶側の面に、ゲート信号線からの走査信号によって動作するものであって、ドレイン信号線からの映像信号を前記反射膜に供給するスイッチング素子を備え、
前記凸部はこのスイッチング素子によって液晶と当接する面に顕在する部分であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記スペーサは、一方の基板の液晶側の面に形成された材料層を選択エッチングして形成された柱状のものからなることを特徴とする請求項２、３、５、６のうちいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面に、材料層を選択エッチングして形成された柱状のスペーサと、このスペーサの形成後に形成される配向膜とを有し、
前記スペーサの径は１．５５μｍ以下、前記配向膜の膜厚を２０ｎｍ以下に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に係り、たとえばプロジェクタに組み込まれる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、液晶を介して対向配置される透明基板を外囲器とし、該液晶の広がり方向に多数の画素を有して構成されている。
各画素には一対の電極が備えられ、これら電極の間に発生する電界によって当該画素の液晶の光透過率を制御するようになっている。
プロジェクタに組み込まれる液晶表示装置は、光源からの光を該液晶表示装置を介して該液晶表示装置の各画素から得られる画像をスクリーン上に映像させるようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプロジェクタ用の液晶表示装置は、その表示のさらなるコントラストの向上が要望されている。プロジェクタによって表示される画像は大画面に映像されるため、いわゆる臨場感が強く要求されるからである。
しかし、該液晶表示装置としていわゆる反射型と称されるものが知られている。光源からの光を各画素の画素電極を兼ねる反射板に反射させてスクリーン上に投影させるようにしたものである。
この場合、液晶表示装置からの光は、一対の透明基板の間のギャップを確保するいわゆるスペーサの近傍からの反射光を含み、この反射光によって表示のコントラストを低減させてしまうことが確認された。スペーサの近傍では配向膜の一様性が充分でなく（ドメイン領域と称される）、この領域はたとえばノーマリーホワイトモードのものでは黒表示において光漏れとして認識されるからである。なお、この要求はプロジェクタ用の液晶表示装置に限ることではなく、他の通常の液晶表示装置であって反射型として構成されるものも上述したと同様の現象が生じる。
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、その目的はコントラストの向上が図れる液晶表示装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
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。
手段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うち一方の基板の液晶側の面の画素領域に反射膜が形成され、
他方の基板側からの光を前記液晶を介して反射膜に入射させた後に該他方の基板側へ反射させるものであって、
前記反射膜は、前記画素領域に形成された凸部の近傍において、その形成が回避されていることを特徴とするものである。
【０００５】
手段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のうち一方の基板の液晶側の面の画素領域に反射膜が形成され、
他方の基板側からの光を前記液晶を介して反射膜に入射させた後に該他方の基板側へ反射させるものであって、
前記反射膜は、前記画素領域に形成されたスペーサの周囲において、その形成が回避されていることを特徴とするものである。
【０００６】
手段３．
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うち一方の基板の液晶側の面の画素領域に反射膜が形成され、
他方の基板側からの光を前記液晶を介して反射膜に入射させた後に該他方の基板側へ反射させるものであって、
前記反射膜は、前記画素領域に形成されたスペーサの周囲であって、液晶と当接する配向膜のラビングの指向方向に対峙する部分を除く部分において、その形成が回避されていることを特徴とするものである。
【０００７】
手段４．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段１、２、３のうちいずれかの構成を前提とし、前記反射膜は、他方の基板の液晶側の面に形成された他の電極とともに液晶の光透過率を制御する一方の電極を兼ねていることを特徴とするものである。
【０００８】
手段５．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段２、３、４のうちいずれかの構成を前提とし、前記反射膜は前記スペーサの近傍を除いて画素領域の全域に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
手段６．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段２、３、４のうちいずれかの構成を前提とし、前記反射膜は、前記スペーサの近傍を除いた画素領域であってその一部に形成され、他の部分は前記反射膜と電気的に接続された透光性の電極が形成さていることを特徴とするものである。
【００１０】
手段７．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段１の構成を前提とし、前記一方の基板の液晶側の面に、ゲート信号線からの走査信号によって動作し、ドレイン信号線からの映像信号を前記反射膜に供給するスイッチング素子を備え、
前記凸部はこのスイッチング素子によって液晶と当接する面に顕在する部分であることを特徴とするものである。
【００１１】
手段８．
本発明による液晶表示装置は、たとえば、手段２、３、５、６のうちいずれかの構成を前提とし、前記スペーサは、前記一方の基板の液晶側の面に形成された材料層を選択エッチングして形成された柱状のものからなることを特徴とするものである。
【００１２】
手段９．
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うち一方の基板の液晶側の面に、材料層を選択エッチングして形成された柱状のスペーサと、このスペーサの形成後に形成される配向膜とを有し、
前記スペーサの径は１．５５μｍ以下、前記配向膜の膜厚を２０ｎｍ以下に設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による液晶表示装置の実施例を図面を用いて説明をする。
実施例１．
《等価回路》
図２は、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板の液晶側の面における等価回路を示している。同図は等価回路であるが実際の幾何学的配置に対応させて描いている。
同図において、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線ＧＬが形成されている。また、これら各ゲート信号線ＧＬと絶縁されて図中ｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線ＤＬが形成されている。
これらゲート信号線ＧＬおよびドレイン信号線ＤＬとで囲まれる矩形状の各領域は画素領域を構成し、これら各画素領域の集合体によって液晶表示部を構成するようになっている。
【００１５】
また、各画素領域においてＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造からなる薄膜トランジスタＴＦＴが備えられ、この薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極は、たとえば図中下側のゲート信号線ＧＬに接続されるようになっている。
【００１６】
さらに、該薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極はたとえば図中左側のドレイン信号線に接続され、ソース電極は画素電極ＰＸに接続されている。
すなわち、この画素電極ＰＸには、前記ゲート信号線ＧＬから走査信号が供給されることによってオンされる薄膜トランジスタＴＦＴを介して、前記ドレイン信号線ＤＬからの映像信号が供給されるようになっている。
【００１７】
また、この画素電極ＰＸは他方の基板の液晶側の面の各画素領域に共通に形成された図示しない対向電極との間に電界を発生せしめ、この電界によって該各電極の間の液晶の光透過率を制御せしめるようになっている。
画素電極ＰＸは前記ゲート信号線ＧＬとほぼ平行に画素領域内を走行する容量信号線ＣＬとの間に容量素子Ｃａｄｄが接続され、この容量素子Ｃａｄｄによって該画素電極ＰＸに供給される映像信号を比較的長く蓄積させるようになっている。
【００１８】
《画素の構成》
図３は、前記画素領域における画素の構成を示す断面図である。まず、液晶を介して対向配置される各基板のうち一方の基板ＳＵＢ１はシリコン基板で構成され、この基板ＳＵＢ１の液晶側の表面には、不純物の拡散層が形成されることによって、薄膜トランジスタＴＦＴのソース領域およびドレイン領域、さらには容量素子Ｃａｄｄの一方の電極が形成されている。
【００１９】
そして、このように形成された基板ＳＵＢ１の表面には第１絶縁膜が形成され、この第１絶縁膜の上面にはゲート信号線ＧＬが形成されている。このゲート信号線ＧＬの形成の際には、前記薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極ＧＴ、および前記容量素子Ｃａｄｄの他方の電極が形成されている。
この場合、前記第１絶縁膜は、その薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域においてそのゲート絶縁膜としての機能を、容量素子Ｃａｄｄの形成領域においてその誘電体膜としての機能を有するようになる。
【００２０】
このように構成された基板ＳＵＢ１の表面には前記ゲート信号線ＧＬ等をも被って第２絶縁膜が形成され、この第２絶縁膜の上面にはドレイン信号線ＤＬが形成されている。このドレイン信号線ＤＬの形成の際には、該ドレイン信号線ＤＬと電気的に接続される前記薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極が、さらにはソース電極およびこのソース電極と前記容量素子Ｃａｄｄの他方の電極と接続される配線層等が形成されている。
【００２１】
このように構成された基板ＳＵＢ１の表面には前記ドレイン信号線ＤＬ等をも被って第３絶縁膜が形成され、この第３絶縁膜の上面には、配線層を兼ねる第１遮光膜ＩＬ１が形成されている。この第１遮光膜ＩＬ１の配線層としての機能は薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極をこの層にまで引き出すためと、前述した容量素子Ｃａｄｄと並列させて構成する他の容量素子の一方の電極を形成するようになっている。
【００２２】
このように構成された基板ＳＵＢ１の表面には前記第１遮光膜ＩＬ１等をも被って第４絶縁膜が形成され、この第４絶縁膜の上面には、やはり配線層を兼ねる第２遮光膜ＩＬ２が形成されている。
この第２遮光膜ＩＬ２は前記第１遮光膜ＩＬ１とともに、画素領域における遮光を強固にするためで、特に、該第１遮光膜ＩＬ１の形成されていない領域にはそれをカバーするようにして第２遮光膜ＩＬ２が形成されるようになっている。なお、この第２遮光膜ＩＬ２は第１遮光膜ＩＬ１と電気的に接続され、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極がこの層にまで引き出されるようになっている。
【００２３】
このように構成された基板ＳＵＢ１の表面には前記第２遮光膜ＩＬ２等をも被って第５絶縁膜が形成され、この第５絶縁膜の上面には画素電極ＰＸが形成されている。
そして、この画素電極ＰＸの上面には液晶を介して対向配置される透明基板ＳＵＢ２とのギャップを確保するためのスペーサＳＰが形成されている。このスペーサＳＰは基板ＳＵＢ１の液晶側の面に形成されたたとえば樹脂等の材料層をフォトリソグラフィ技術による選択エッチングによって形成されたものである。
なお、図示していないが、このようにスペーサＳＰが形成された後に、画素電極ＰＸの上面にはラビング処理された配向膜が全域に形成されている。この配向膜はこれと直接接触する液晶の分子の初期配向方向を規定するようになっている。
【００２４】
このように構成された基板ＳＵＢ１に液晶を介して対向配置される透明基板ＳＵＢ２があり、この透明基板ＳＵＢ２の液晶側の面には、各画素領域に共通にたとえばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２（酸化スズ）、Ｉｎ２Ｏ３（酸化インジウム）等からなる透光性の導電膜からなる対向電極ＣＴが形成されている。この実施例では、プロジェクタ用の液晶表示装置を対象としているため、該基板ＳＵＢ２の液晶側の面には、たとえばブラックマトリクスあるいは色フィルタ等が形成されていないものとなっている。
【００２５】
このように構成された液晶表示装置は、その透明基板ＳＵＢ２側から光が入射され、この光は、画素電極ＰＸと対向電極ＣＴとの間の電界によって光透過率が制御された液晶を介し、反射膜からなる前記画素電極ＰＸによって反射されて透明基板ＳＵＢ２を通過して出射されるようになっている。
【００２６】
《スペーサ近傍の画素電極の構成》
図１は、前記各画素領域における画素電極ＰＸを透明基板ＳＵＢ２側から観た平面図を表している。
各画素領域における画素電極ＰＸは、当該画素領域の全域にわたって形成され、隣接する他の画素領域における画素電極ＰＸとは、ドレイン信号線ＤＬおよびゲート信号線ＧＬ上にて僅かながらの隙間を有して互いに電気的に分離されている。
【００２７】
矩形状からなる各画素領域の４角のそれぞれには、隣接する他の画素領域の角部をも基台としてスペーサＳＰが形成されている。
そして、該画素電極ＰＸのスペーサＳＰの近傍においては該画素電極ＰＸが形成されていない領域を有し、この領域には該画素電極ＰＸの下層に位置づけられる層（第５絶縁膜）が露出されるようになっている。
換言すれば、各スペーサＳＰの周囲には各画素領域の画素電極ＰＸの形成が回避されている領域を有した構成となっている。
【００２８】
この場合の画素電極ＰＸの形成の回避は、図１に示すようにスペーサＳＰの形成領域およびその周辺であってもよく、たとえば図４に示すように、スペーサＳＰは画素電極ＰＸと同材料からなる導電層ＣＤ（ＰＸ）の上に形成され、この導電層ＣＤ（ＰＸ）の周囲が除去されるようにして形成してもよいことはもちろんである。図４に示した構成のようにすることにより、前記導電層ＣＤ（ＰＸ）はスペーサＳＰの台座として機能し、該スペーサＳＰの高さを他のスペーサＳＰのそれと信頼性よく同じにすることができる。
【００２９】
《効果》
このように構成した液晶表示装置は、スペーサＳＰの周囲に存在する反射膜（画素電極ＰＸ）を除去した構成となっていることから、この部分に入射される外来光は反射されないようになる。スペーサＳＰの周囲は配向膜のラビングの方向に規則性がなく、いわゆるドメイン領域となっていることから、この部分を実質的な画素領域として構成しないようにしている。このことから、たとえばノーマリーホワイトモードで用いた場合に、該部分において黒表示での光漏れが生じるのを回避することができる。
【００３０】
なお、この部分にマスクを形成し、本実施例と同様に該部分に入射される外来光を反射させないように構成することができるが、該マスクの形成による製造工数の増大、あるいは対向する側の他の透明基板側に設けるような場合に各透明基板の合わせずれによる裕度等を考慮すると該マスクの面積の増大をともなうのを免れない。
【００３１】
上述した本実施例の構成のようにすることによって、製造工数の増大を回避できるとともに、スペーサ周囲の反射膜の除去は最小限に、したがって開口率の低減を最小限に抑えることができるようになる。
【００３２】
実施例２．
図５は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す平面図で、図４に対応した図となっている。
図４の場合と比較して異なる構成は、スペーサＳＰの周囲のうち該スペーサＳＰが形成される基板側の配向膜のラビングの指向方向に対峙する部分にて反射膜（画素電極ＰＸ）を除去せず、それ以外の部分の反射膜を除去していることにある。
スペーサＳＰの周囲のうち配向膜のラビングの指向方向に対峙する部分は、該ラビング処理の際にスペーサの影とならない部分となることから、正常にラビングを行なうことができいわゆるドメイン領域とならない部分となる。このため、この部分の反射膜を残し実質的な画素領域の一部として残すようにしたものである。
このように構成された液晶表示装置は、スペーサＳＰの周囲における反射膜の除去を最小限に抑えるようにしたものであり、いわゆる画素の開口率の向上を図ることができるようになる。
【００３３】
実施例３．
図６は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、前述したスペーサＳＰおよびその近傍を示す断面図である。
この実施例では、まず、スペーサＳＰの径Ｗを１．５５μｍ、望ましくはそれ以下の値にして形成されている。
また、前記スペーサＳＰの形成後に形成する配向膜ＯＲＩの膜厚ｔを２０ｎｍ、望ましくはそれ以下の値にして形成されている。
このように構成された液晶表示装置は、配向膜ＯＲＩのスペーサＳＰに対するいわゆる濡れ上がりを、該配向膜ＯＲＩの膜厚を小さく設定させることによって、減少させることができる。換言すれば、配向膜ＯＲＩのスペーサに対する濡れ上がりの勾配を減少させることができる。
【００３４】
このため、該配向膜ＯＲＩにラビングする場合において、該配向膜ＯＲＩの信頼性あるラビングの領域をスペーサＳＰに極めて接近させて形成させることができる。
この場合、配向膜ＯＲＩの膜厚を小さく設定させることにより、液晶に印加される電圧が増加され、たとえば黒輝度を低下させる効果も奏するようになる。このことは表示のコントラストの向上を図ることを意味する。
また、スペーサＳＰの径を小さく設定することにより、結果的には該スペーサＳＰを中心とするドメイン領域の径を小さくすることができ、画素の開口率を向上させることができる。
【００３５】
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。
また、本発明はプロジェクタ用の液晶表示装置に限らず、それ以外の通常の液晶表示装置にも適用できることはいうまでもない。通常の液晶表示装置にあってもコントラストのさらなる向上が図れるからである。
この場合、通常の液晶表示装置は他方の基板の液晶側の面にブラックマトリクスが形成されているのが通常であるが、この場合にあっても適用できることはいうまでもない。スペーサの周囲を該ブラックマトリクスで被う必要がなくなり、開口率を減少させることなく、本発明の課題を解決することができるからである。
【００３６】
さらに、通常の液晶表示装置であって、いわゆる部分透過型と称される反射型の液晶表示装置にも適用できることはいうまでもない。すなわち、この種の液晶表示装置は、たとえば画素領域のほぼ中央部を除く領域に反射膜を形成されているとともに、該中央部に前記反射膜と電気的に接続された透光性の導電膜が形成され、これら反射膜と透光性の導電膜を画素電極として構成したもので、反射型と透過型を分けて使用できるようになっている。
この場合にあって、本実施例と異なる部分は画素領域に光透過部が存在するだけで他の部分にあっては本実施例とほぼ同様の構成となっている。このため、反射膜が形成されている領域において、本発明をそのまま適用できることになる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明による液晶表示装置によれば、表示のコントラストのさらなる向上が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す平面図である。
【図２】本発明による液晶表示装置の液晶表示部の一実施例を示す等価回路図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の画素の一実施例を示す断面図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
【図５】本発明による液晶表示装置の画素の他の実施例を示す平面図である。
【図６】本発明による液晶表示装置のスペーサおよびその近傍の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
ＳＵＢ１…シリコン基板、ＳＵＢ２…透明基板、ＧＬ…ゲート信号線、ＤＬ…ドレイン信号線、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、ＰＸ…画素電極、ＣＴ…対向電極、ＳＰ…スペーサ、ＯＲＩ…配向膜。
【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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