(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を挟持しており、前記第１の基板には互いに直交して延在するドレイン信号ライン及びゲート信号ライン、該両信号ラインに接続されたスイッチング素子、及び該スイッチング素子に接続された表示電極を備え、前記第２の基板には前記表示電極に対向した対向電極を備え、前記表示電極は前記ゲート信号ラインの延在方向に平行に分割された、入射された光を反射する反射領域と、入射された光を透過する透過領域とを備え、
前記第２の基板上には、異なる色を呈するカラーフィルタを備え、
前記カラーフィルタの各色の配列パターンは、前記ドレイン信号ラインの延在方向に沿って形成されるパターンであり、各画素における前記カラーフィルタの形成領域は前記表示電極の形成領域よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記反射領域はアルミニウムまたは銀からなり、前記透過領域はＩＴＯからな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３】
前記第１または第２の基板に光を拡散する拡散層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至２のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記カラーフィルタはＲ色、Ｇ色、Ｂ色を呈し、各色の間隙には遮光機能を有するブラックマトリックスを備えることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型及び透過型を兼ね備えた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液晶表示装置が提案されている。
【０００３】
図５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、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）を形成する。
まず、絶縁性基板（ＴＦＴ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アルミニウム（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ソース１３ｓとコンタクトしたアルミニウム（Ａｌ）から成りソース電極１８を兼ねた反射電極である反射表示電極１９を平坦化絶縁膜１７上に形成する。そしてその反射表示電極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】
また、ＴＦＴ基板１０に対向し、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板である対向電極基板３０には、ＴＦＴ基板１０側に、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を備えており、その反対側の面には偏光板４１が配置されている。そして、対向電極基板３０とＴＦＴ基板１０の周辺をシール接着材（図示せず）により接着し、形成された空隙にツイスティッドネマティック（ＴＮ）液晶２１を挟持する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述の反射型液晶表示装置を観察する際の光の進み方は以下の通りである。
【０００９】
外部から入射される自然光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、配向膜２０、ＴＮ液晶２１、ＴＦＴ基板１０上の配向膜２０を透過して、反射表示電極１９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。
【００１０】
ところが、反射型液晶表示装置の周辺が暗くなると、外部からの自然光を得ることができなくなり、表示を観察することができなくなるという欠点があった。
【００１１】
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、周辺の明るさに関係なく表示を観察できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、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、及び該スイッチング素子に接続された表示電極を備え、前記第２の基板には前記表示電極に対向した対向電極を備え、前記表示電極は入射された光を反射する領域と透過する領域とを備えたものである。
【００１３】
また、互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に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、及び該スイッチング素子に接続された表示電極を備え、前記第２の基板には前記表示電極に対向した対向電極を備えており、前記表示電極は入射された光を反射する領域と透過する領域とを備えるとともに、該光を反射する領域は前記表示電極の中央付近に形成され、前記光を透過する領域は前記反射する領域の周辺部に形成されているものである。
【００１４】
更に、互いに対向して配置された第１及び第２の基板間に液晶を挟持しており、前記第１の基板には互いに直交して延在するドレイン信号ライン及びゲート信号ライン、該両信号ラインに接続されたスイッチング素子、及び該スイッチング素子に接続された表示電極を備え、前記第２の基板には前記表示電極に対向した対向電極を備え、前記表示電極は前記ゲート信号ラインの延在方向に平行に、入射された光を反射する領域と透過する領域とに分割されているものである。
【００１５】
また、上述の液晶表示装置は、前記光を反射する領域はアルミニウムまたは銀からなり、前記光を透過する領域はＩＴＯからなるものである。
【００１６】
更に、上述の液晶表示装置は、前記第１または第２の基板に光を拡散する拡散層が設けられているものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示装置について以下に説明する。
【００１８】
図１に本発明の液晶表示装置の断面図を示す。
【００１９】
同図に示すように、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、スイッチング素子であるＴＦＴを形成する。
【００２０】
本実施の形態の場合、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説明を省略する。
【００２１】
平坦化絶縁膜１７上には、多結晶シリコン膜からなる能動層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なる反射領域５０ａ（図中の網掛け部分）及びＩＴＯ（Indium Thin Oxide）等の透明導電性材料からなる透明領域５０ｂを備えた表示電極５０を形成する。またこの表示電極５０上にはポリイミド等からなり液晶を配向させる配向膜２０が形成されている。Ａｌ、Ａｇは反射率が高いので、光を反射する領域にを用いることにより、入射した光が十分に反射され、明るい表示を得ることができる。また、透過領域にＩＴＯを用いることにより、高い透過率で光が透過領域を透過するので、背面からの光を十分に透過して明るい表示を得ることができる。
【００２２】
また、絶縁性基板１０上で液晶２１を設けない側には、絶縁性基板１０側から順に位相差（λ／４）板４７及び偏光板４６が形成されている。
【００２３】
他方の石英ガラス、無アルカリガラス等からなる対向電極基板３０は、液晶２１を設ける側には、Ｒ、Ｇ、Ｂを呈する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の上には各表示電極５０に対向した対向電極３４が全面に設けられている。更に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。
【００２４】
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が対向電極基板３０側から順に設けられている。
【００２５】
更に、液晶２１としては、例えばＴＮ液晶を用いる。
【００２６】
ここで、上述の液晶表示装置を観察する際の光の進み方を説明する。
【００２７】
なお、図１においては、説明の都合上、カラーフィルタ３１のＲの画素には、観察側から入射した光を反射させた場合の光の進み方を示し、Ｇの画素にはＴＦＴを備えた絶縁性基板側から入射した光が透過して観察者側へ透過させた場合の光の進み方を示した。
【００２８】
まず、表示電極５０の反射領域５０ａに入射された光の進み方を説明する。
【００２９】
外部から入射される自然光１００は、図１中に実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を透過して拡散層４３に到達する。ここで光は拡散されその拡散された光は、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を透過して、表示電極５０の反射領域５０ａに到達する。その到達した光は反射領域５０ａによって反射される。反射した光は、拡散層４３に達して拡散されて位相差板４３及び偏光板４５を通過して観察者１０１に観察される。
【００３０】
こうして表示電極５０の反射領域５０ａによって反射された光は、液晶２１、配向膜３５、対向電極３４、保護膜３３、カラーフィルタ３１、対向電極基板３０及び拡散層４３に到達して拡散層４３にて拡散されて、位相差板４４及び偏光板４５を通過して観察者の目１０１に入る。
【００３１】
次に、表示電極５０の透過領域５０ｂに絶縁性基板１０側から入射した光の進み方について説明する。
【００３２】
点線矢印で示す絶縁性基板１０から入射した光１０２は、偏光板４６、位相差板４７、ゲート絶縁膜１２、層間絶縁膜１５、平坦化絶縁膜１７を透過して、表示電極５０の透過領域５０ｂに達する。そして、その透過領域５０ｂを透過して配向膜２０、液晶２１、配向膜３５、対向電極３４、保護膜３３、カラーフィルタ３１、対向電極基板３０を透過して拡散層４３に到達する。この拡散層４３によって光が拡散されて、位相差板４４及び偏光板４５を通過して観察者の目１０１に入る。なお、入射する光としては自然光、蛍光灯、冷陰極管等を用いることができる。
【００３３】
なお、拡散層４３を設けた場合には、反射領域５０ａによって反射された光も、透過領域５０ｂによって透過した光も、拡散層４３に到達した光がこの拡散層４３によって各方向に拡散されて位相差板４４及び偏光板４５から出射することになるので、全面に均一にかつ明るい表示を見ることができる。
【００３４】
ここで、表示電極５０の反射領域５０ａと透過領域５０ｂについて説明する。
【００３５】
図２に、反射領域と透過領域を設けた表示電極の平面図を示す。なお、各図とも、左上の角部近傍には表示電極に接続されたＴＦＴのソース１３ｓが接続されており、またＴＦＴのゲート電極に接続されるゲート信号ラインは図中において左右方向に延在しており、更にドレイン信号ラインは上下方向に延在しているものとする。反射領域５０ａは斜線を付している。
図２（ａ）に示すように、表示電極５０の中央付近に四角形状に反射領域５０ａを、またその反射領域５０ａの周辺に透過領域５０ｂを形成する。このとき、反射領域５０ａの同図における左右及び上下方向の幅は、図３に示すように光を反射した際に対向電極基板３０に設けたブラックマトリクス等によって光を遮られないで反射できるような幅であればよい。また、反射領域５０ａによって反射された光が隣接する表示画素に入り込んでいわゆる色にじみが生じないような幅にすればよい。なお、反射領域の形状は四角形状に限定するものではなく円形状でもよい。
【００３６】
図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、表示電極５０の反射領域５０ａと透過領域５０ｂをゲート信号ラインと平行になるように形成する。そうすると、図１中の対向電極基板３０側に設けるカラーフィルタ３１の各色の配列パターンをドレイン信号ラインの延在方向と同じように形成した場合に色のにじみを抑制することができる。
【００３７】
いわゆる縦のストライプパターンのカラーフィルタを用いた場合には、上下、即ちゲート信号ラインの延在方向に平行に分割した場合には上下に隣接する画素は同色であるため、色のにじみは発生しないが、左右、即ちドレイン信号ライン延在方向と平行に分割した場合には画素に対応する色は異なっているため、反射領域によって反射された光が左右の隣接した画素から光が出た場合には色のにじみとなる。しかし、反射領域は画素の上下方向には反射領域は設けないため、例えばゲート信号ラインの延在方向と平行に画素を分割した場合に比べ、隣接する画素への光の出射が減少できるため色のにじみを抑制することができる。
【００３８】
このように、表示画素に反射領域と透過領域とを設けることにより、周辺が明るい場合には液晶表示装置の前面からの光を反射領域によって反射させて表示を観察することが可能であり、周辺が暗い場合には液晶表示装置の背面側からの光が透過領域を透過することによって表示を観察することができる。勿論明るい場合には背面側から光を取り入れて表示を得ることもできる。即ち、周辺の明るさに関係なく表示を得ることができる。
【００３９】
また、表示電極の反射領域と透過領域との分割を図２のようにすることにより、隣接する画素の色のにじみを抑制することができる。
【００４０】
図３及び図４に、本発明の液晶表示装置の表示電極の形成方法について説明する。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、絶縁性基板１０上に、一般的な製造方法にてＴＦＴを形成した後、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設ける。
【００４２】
図３（ｂ）に示すように、平坦化絶縁膜１７の上に反射電極材料であるＡｌをスパッタ法にて形成する。その後、表示電極５０の形成位置の中央部にＡｌを残すレジストパターン６０を形成して、Ａｌをエッチングする。そうして、図３（ｃ）に示すように、レジストパターン６０を除去して表示電極５０の中央部にＡｌからなる反射領域５０ａを形成する。
【００４３】
図４（ｄ）に示すように、透明導電材料であるＩＴＯをスパッタ法にて全面に堆積する。その後、表示電極５０の形成位置であって反射領域５０ａの周辺にＩＴＯを残すレジストパターン６１を形成する。そして、図４（ｅ）に示すように、ＩＴＯをエッチングした後、レジストパターン６１を除去して、表示電極５０の透過領域５０ｂを形成する。
【００４４】
こうして、反射領域５０ａ及び透過領域５０ｂを備えた表示電極５０を形成する。この表示電極５０の上には液晶を配向する配向膜２０を形成してＴＦＴ基板１０が完成する。この基板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。
【００４５】
ここで、液晶の振る舞いを説明する。
【００４６】
例えば、正の誘電異方性を持つ液晶の場合、反射領域における液晶２１の振る舞いは、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、そして表示電極５０の反射領域５０ａ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によって直線偏光となり白色として見える。
【００４７】
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、そして表示電極５０の反射領域５０ａ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より遮光されて黒色として見える。
【００４８】
また、透過領域における液晶２１の振る舞いは、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、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を透過して白色として見える。
【００４９】
そして、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、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より遮蔽されて黒色として見える。
【００５０】
負の誘電異方性を有する液晶の場合にはそれぞれ逆の表示として観察される。
【００５１】
ここで、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、即ち観察者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、対向電極基板３０の液晶２１を設けた側であって、例えば対向電極３４と保護膜３３との間、絶縁性基板１０と位相差板４７との間、偏光板４６の上（図１中下側）に設けても本発明の効果を奏するものである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶表示装置の周辺の明るさに関係なく表示を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の表示電極を示す平面図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の製造工程断面図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の製造工程断面図である。
【図５】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          能動層
１５          層間絶縁膜
２１          液晶
２６          平坦化絶縁膜
５０          表示電極
５０ａ        反射領域
５０ｂ        透過領域
３０          対向電極基板
４３          拡散層
４５、４６    偏光板
４３、４７    位相差板
【図１】
0004380821.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004380821.tif 000004
【図４】
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【図５】
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