具体实施方式
以下使用图示详细说明本发明的实施方式。
图1和图2是说明本发明实施方式的液晶显示装置50的示意图。液晶显示装置50构成包含有:液晶面板60、用以驱动液晶面板60的驱动电路70、以及与液晶面板60对向配置的未图标的背光装置。并且在图1等中,以剖面图显示液晶面板60的一个像素(也称为点、子像素(sub-pixel)等),且为了避免图示的复杂化,仅在一部分的要素附上影线(hatching)。
液晶面板60是在一个像素内包含有用以进行透过显示的透过部60T和用以进行反射显示的反射部60R的半透过型液晶面板。并且,透过部60T及反射部60R分别不仅是指像素的俯视中的二维区域,也是指将该二维区域投影于液晶面板60的厚度方向(即后述的衬底100、200的重叠方向)而界定的液晶面板60的三维区域。
这里,举例说明液晶面板60通过FFS方式来进行透过显示,及通过ECB方式来进行反射显示的情况。
液晶面板60构成包含有:组件衬底100、与组件衬底100相对向的对向衬底200、以及设置在两衬底100、200之间的液晶(或液晶层)300。并且,液晶300是将液晶分子示意性地图示。
组件衬底100构成包含有透光性衬底112,且在比透光性衬底112更靠内侧(即相对于该透光性衬底112的靠近液晶层300侧)还包含有:电路层114、平坦化膜116、反射膜118、第一电极120、绝缘膜122、第二电极124、以及未图示的配向膜。
透光性衬底112是由例如透明的玻璃板所构成。
电路层114是形成有各种组件等且形成有用以驱动像素的电路的层,包含有例如像素TFT(Thin Film Transistor;薄膜晶体管)和各种配线。虽然在这里省略了该电路的详细部分,但其也可以适用各种电路。电路层114在透光性衬底112上配置成横跨在透过部60T与反射部60R。
平坦化膜116是由例如具有绝缘性且透光性的树脂所构成,且配置于电路层114上而且位于比电路层114更靠近液晶层300侧。平坦 化膜116横跨在透过部60T与反射部60R。平坦化膜116的面对对向衬底200侧的表面,在透过部60T内为平坦表面,而在反射部60R内则形成为凹凸形状。该凹凸形状可通过各种方法来形成,例如可用感光性树脂材料来构成平坦化膜116,并通过进行该感光性树脂材料的图案曝光及显像来形成。
为了进行反射显示,反射膜118是由可反射外部光线(可见光)的材料(例如铝等)所构成。反射膜118配置在反射部60R,且配置在平坦化膜116的前述凹凸面上。反射膜118的对向衬底200侧的表面,形成为与平坦化膜116的凹凸面相同的凹凸形状。
第一电极120是由例如ITO(Indium Tin Oxide;铟锡氧化物)等透光性导电材料所构成。第一电极120配置在平坦化膜116上并覆盖反射膜118。第一电极120横跨透过部60T与反射部60R,即是透过部60T和反射部60R的共通的电极。第一电极120的对向衬底200侧的表面在透过部60T内是平坦的,而在反射部60R内则形成为与反射膜118和平坦化膜116的凹凸面相同的凹凸形状。
并且,在前述反射膜118具有导电性的情况下,只要第一电极120与反射膜118连接,则第一电极120也可以是不覆盖整个反射膜118的形态。即,也可以通过反射膜118来构成第一电极120在反射部60R内的部分。
另外,在图1等中为了说明而将第一电极120与驱动电路70的连接示意性地图示,但是对第一电极120的电位施加是经由例如电路层114内的前述像素TFT等来进行。
绝缘膜122是由例如氧化硅、氮化硅等所构成。在透过部60T内,绝缘膜122配置在第一电极120的前述平坦面上。绝缘膜122面对对向衬底200侧的表面是平坦的。
第二电极124是由例如ITO等透光性导电材料所构成。在透过部60T内,第二电极124配置在绝缘膜122上,且隔着绝缘膜122而与第一电极120对向。即,依照第一电极120、绝缘膜122、第二电极124的顺序来堆叠。由于两电极124、120设置于组件衬底100,所以相对于液晶层300位于相同侧。在第二电极124,在与第一电极120对向的部分设置缝隙(Slit)126,这里,举例说明缝隙126延伸于图面的大 致垂直方向的情况。由第一电极120与第二电极124的电位差所产生的电场ET是隔着缝隙126和绝缘膜122而产生(参照图2)。通过该电场ET来控制液晶300在透过部60T内的配向状态。
此外,在图1等中为了说明而将第二电极124与驱动电路70的连接示意性地图示,但是对第二电极124的电位施加是经由例如电路层114内的配线等来进行。
未图标的配向膜配置成覆盖第二电极124、绝缘膜122、以及第一电极120,并接触液晶300。
对向衬底200构成包含有透光性衬底212,且在比透光性衬底212更内侧(即相对于该衬底212的液晶300侧)处,还包含有彩色滤光片214、相位差层216、第三电极218、以及未图示的配向膜。
透光性衬底212是由例如透明的玻璃板所构成。
彩色滤光片214是由例如染色过的树脂所构成,且横跨透过部60T与反射部60R而配置于透光性衬底212上。通过彩色滤光片214,从组件衬底100侧射入的背光光线和从对向衬底200侧射入的外部光线会被着色,而使像素点亮成预定的颜色。彩色滤光片214的颜色根据各像素的显示色(单色)而被设定。并且,以近接的多种颜色的像素所构成的一单位称为画素(pixel)等,也有将该一单位称为像素的情况。
这里,举例说明相位差层216相当于1/4波长(四分之一波长)板的情况。该情况下,通过相位差层216可将直线偏振光转换成右旋(或左旋)的圆偏振光。相位差层216位于比彩色滤光片214更靠近液晶层300侧,在反射部60R内为配置于彩色滤光片214上。该情况中,相位差层216内藏于液晶面板60。这里,所谓内藏是指配置在透光性衬底112、212之间的配置方式。此时,例如前述的像素TFT等也可视为内藏于液晶面板60。
相位差层216也可利用例如紫外线可硬化型液晶(UV curableliquid crystal;以下称为UV可硬化型液晶)(可用紫外线来硬化的液晶)来形成。更具体而言,在彩色滤光片214上形成配向膜(未图示),在该配向膜上涂布液体状的UV可硬化型液晶并照射紫外线使其硬化,由此可形成相位差层216。该情况下,相位差层216构成包含有UV可 硬化型液晶,或者还包含有前述配向膜;并且,前述配向膜用以控制UV可硬化型液晶的配向,并非用以规定液晶300的配向。可利用各种的配向膜作为UV可硬化型液晶用的前述配向膜,例如可利用通过光照射来产生液晶配向能量的光配向膜,且通过该光配向膜即无需定向摩擦(rubbing)。UV可硬化型液晶通过施予UV硬化(照射UV而硬化)而具有相位差板的功能。该相位差可通过改变UV可硬化型液晶的厚度来调整。
第三电极218是由例如ITO等透光性导电材料所构成。第三电极218配置在反射部60R内的相位差层216上,而且比相位差层216更靠近液晶层300侧,且隔着液晶层300与第一电极120对向。即,第三电极218相对于液晶300位于第一电极120的相反侧。通过由第三电极218与第一电极120的电位差所产生的电场ER来控制液晶300在反射部60R内的配向状态(参照图1)。
此外,在图1等中为了说明而将第三电极218与驱动电路70的连接示意性地图示,但是对第三电极218的电位施加经由例如电路层114内的配线、以及配置于衬底100与200之间的导电性粒子等来进行。第三电极218设成,相对于第二电极124的电位施加,可以独立地进行电位施加的状态。
未图标的配向膜配置成覆盖第三电极218、相位差层216、以及彩色滤光片214,并接触于液晶300。
液晶面板60构成还包含有偏光板128、220。偏光板128配置于组件衬底100的外侧(即配置于与液晶层300相对的透光性衬底112的相反侧)。偏光板220配置于对向衬底200的外侧(即配置于与液晶层300相对的透光性衬底212的相反侧)。
驱动电路70构成包含有各种要素,用以连接电极120、124、218,并进行产生、传达等对电极120、124、218的施加电位。前述各种要素设置于液晶面板60外部,或内藏于液晶面板60,或安装于液晶面板60,且也包含有例如电路层114内的像素TFT等。驱动电路70产生前述施加电位,并以预定时序施加至电极120、124、218。驱动电路70被设置成可以独立地实施对第二电极124的电位施加以及对第三电极218的电位施加。
接着说明液晶显示装置50的动作的一例。这里如同上述,举例说明以FFS方式来进行透过显示,以ECB方式来进行反射显示的情况。此外,液晶300的负介电各向异性例如为正,折射率各向异性(也称为双折射率)Δn例如为0.1。
液晶面板60构成为在第一电极120与第二电极124的电位差为关断(OFF)电压的情况时,透过显示会变成亮度为最低状态的暗显示,而在第一电极120与第三电极218的电位差为关断电压的情况时,反射显示会变成亮度为最高状态的亮显示。透过显示的亮度对应于透过率,反射显示的亮度对应于反射率。此外,暗显示也称为暗状态与黑显示等,亮显示也称为亮状态与白显示等。此外,将用以实现暗显示或亮显示的电压且为几乎不会产生电场ET、ER的电压称为关断电压,相对于此,将用以实现暗显示或亮显示的电压且为与施加关断电压时相比会产生大电场ET、ER的电压称为导通(ON)电压。
因此这里,透过部60T构成为正常显黑方式(Normally BlackType),反射部60R构成为正常显白方式(Normally White Type)。这种构成可通过液晶300的材料、施加关断电压时的液晶300的配向状态(所谓初始配向状态)、配向膜的定向摩擦方向、偏光板128、220以及相位差层216的特性或配置等来调整。
在液晶显示装置50中,当在第一电极120与第二电极124之间施加有关断电压时,通过在第一电极120与第三电极218之间施加导通电压而将反射部60R设成暗显示,由此,将透过部60T和反射部60R同时设成暗显示。即,将整体像素设成暗显示。另一方面,当在第一电极120与第三电极218之间施加有关断电压时,通过在第一电极120与第二电极124之间施加导通电压而将透过部60T设成亮显示,由此,将透过部60T和反射部60R同时设成亮显示。即,将整体像素设成亮显示。
以下说明更具体的一例。
(实施例1)
例如,在施加关断电压时,在透过部60T内和反射部60R内使液晶300变成液晶分子的长轴大致平行于电极120、124、128的表面,且使初始配向成大致平行于缝隙126的延伸方向(因此,使配向在图 面的大致垂直方向)。另外,在透过部60T和反射部60R中,定向摩擦方向设定成相同。此外,将偏光板128配置成使透过轴大致正交于初始配向状态的液晶分子的长轴。此外,使偏光板128的透过轴与透过轴大致正交并配置偏光板220(即所谓的正交配置)。
该情况下,关于施加关断电压时的透过显示(参照图1),从组件衬底100侧射入的背光光线通过偏光板128而变成与液晶分子的长轴大致正交的直线偏振光。依据该直线偏振光的偏光方向与液晶分子的配向方向的关系,由于几乎没受到液晶300的双折射效果,所以该直线偏振光保持偏振光状态到达偏光板220。然而,由于该直线偏振光是与偏光板220的透过轴大致正交方向的偏振光,所以无法透过偏光板220,结果,透过显示变成暗显示。
如上所述,在透过部60T施加关断电压时,反射部60R被施加导通电压,所以反射部60R被设成暗显示(参照图1)。在暗显示时的反射部60R中,液晶分子配向在与电极120、218的表面大致正交的方向。从对向衬底200侧射入的外部光线通过偏光板220而变成直线偏振光,并通过作为1/4波长板的功用的相位差层216而变成圆偏振光,并射入至液晶层300。依据液晶分子的前述配向状态,由于该圆偏振光几乎没受到液晶300的双折射效果影响,所以该圆偏振光保持偏振光状态到达反射膜118而反射。经过反射的圆偏振光再次通过相位差层216而变成直线偏振光。然而,由于前述圆偏振光的旋转方向(相对于行进方向的旋转方向)在前行路径与返回路径中变成相反方向,所以返回路径中的直线偏振光与前行路径中的直线偏振光大致正交,即是在与偏光板220的透过轴大致正交方向的偏振光。因此,无法透过偏光板220,结果,反射显示变成暗显示。
另一方面,将像素设成亮显示时,如同上述在反射部60R施加关断电压,并在透过部60T施加导通电压(参照图2)。
在透过部60T中,通过施加导通电压,组件衬底100附近的液晶分子配向成大致平行于电极120、124的表面,且配向在与缝隙126的延伸方向大致正交的方向。另一方面,对向衬底200附近的液晶分子保持初始配向状态。因此,透过部60T内的液晶分子整体而言配向成绕着电极124、120的法线呈90°的扭转状态。该情况下,通过偏光板 128而变成直线偏振光的背光光线是在与组件衬底100附近的液晶分子的长轴大致平行方向的偏振光,且随液晶分子的前述扭转的配向状态而旋光(旋转),并在到达偏光板220的时间点变成与对向衬底200附近的液晶分子的长轴大致平行的直线偏振光。由于该直线偏振光是与偏光板220的透过轴大致平行的偏振光,所以透过偏光板220,结果,透过显示变成亮显示。
在反射部60R施加关断电压的情况下,反射部60R的液晶300配向成与施加有关断电压的透过部60T相同。该情况下,从对向衬底200侧射入的外部光线在进入与暗显示时相同的路径(光路)时,受到液晶层300的双折射效果的影响。这里,反射部60R的液晶层300利用其双折射性而被调整成与1/4波长板为相同的作用。外部光线通过透过偏光板220及相位差层216而变成圆偏振光,并通过作为1/4波长板的功用的液晶层300而变成直线偏振光,并在反射膜118反射。经反射的直线偏振光通过液晶层300而变成圆偏振光,并到达相位差层216。此时,由于返回路径中的圆偏振光变成与前行路径中的圆偏振光的旋转方向相同,所以再次透过相位差层216后的直线偏振光与前行路径中的直线偏振光大致平行,即是与偏光板220的透过轴大致平行的偏振光。因此,透过偏光板220,结果,反射显示变成亮显示。
上述虽说明暗显示及亮显示的情况,但也可通过控制施加电压的大小来进行暗显示与亮显示之间的位准亮度的显示(即所谓的半色调显示)。
依据上述构成,由于透过部60T为FFS方式、反射部60R为ECB方式、在透过部60T导通时将反射部60R设成关断、在反射部60R关断时将透过部60T设成导通,所以在反射显示和透过显示两者中,都能获得良好的显示。此外,由于内藏相位差层216,所以无须将相位差层贴在外面,与其它方式的半透过型相比,可将液晶面板变薄。并且,通过相位差层216兼作为用以将反射部60R的单元间隙(cell gap)缩小成为比透过部60T的液晶单元间隙更窄的层,所以能减少制造步骤。
此外,由于使用比FFS方式的反射率更高的ECB方式来构成反射部60R,所以与使用FFS方式来构成透过部60T和反射部60R两者的情况相比,能获得高亮度的反射显示。
并且,由于反射部60R未采用FFS方式,所以即使在平坦化膜116形成前述凹凸面时,也无须在该凹凸面上形成具有缝隙126的电极124。因此,不会产生凹凸面上缝隙的图案化不良的问题,能获得良好的反射显示。此外,关于透过显示,通过FFS方式来实现广视角与高对比度等。
此外,在FFS方式中,虽然一般大多在对向衬底的外面形成ITO膜等以遮蔽(shield)来自外部的电场,但依据上述构成,无须在外部设置遮蔽构造。这是由于对向衬底200的第三电极218具有遮蔽作用。并且,即使不在对向衬底200的全面作无空隙设置,也可通过第三电极218而获得遮蔽作用。
此外,由于相位差层216未设置于透过部60T,所以与不区别透过部60T与反射部60R而整面地设置于外部的情况不同,可针对透过显示确保以FFS方式所获得的广视角与高对比度等。
此外,通过相位差层216使反射部60R的液晶单元间隙比透过部60T的液晶单元间隙还窄(即所谓的多间隙(multi gap)构造)。因此,即使不另外使用面涂(top coat)层,也能在透过部60T与反射部60R调整液晶单元间隙。例如,能将反射部60R的液晶单元间隙调整成适合于ECB方式的值。
此外,上述中虽举例说明通过FFS方式来进行透过显示的情况,但也可构成为通过IPS方式来进行透过显示。为IPS方式时,如图3所示,在透过部60T中,第一电极120与第二电极124配置于平坦化膜116上,即配置于同一层上。此外,图3是举例说明像素整体为亮显示时的状态。
此外,例如将偏光板128、220配置成彼此的透过轴为大致平行,由此也可以转换正常显黑方式与正常显白方式。
此外,既可独立地实施对第二电极124的电位施加与对第三电极218的电位施加,也可以是与上述不同的电位施加方式。例如,当透过部60T与反射部60R的临限值电位不同时,通过对电极124、218独立地施加不同的电位,能降低因上述临限值电位不同所导致的透过显示与反射显示的亮度差,而获得良好的显示。
接着,使用图4至图7,针对在透过显示部(透过部)使用横电场 驱动方式、在反射显示部(反射部)使用纵电场驱动方式的液晶显示装置中,使用有透过显示部为正常显白、反射显示部为正常显黑的TFT的机种来加以说明。这里,虽针对具有彩色滤光片者来加以说明,但也可进行黑白显示。此外,作为横电场驱动方式,除了FFS方式以外也可使用例如IPS方式的构成。
这里,图4至图6用以说明在透过显示部使用横电场驱动方式、在反射显示部使用纵电场驱动方式的液晶显示装置410的构成的图。这里,所谓纵电场驱动方式,是显示在组件衬底与对向衬底之间施加电场以驱动液晶分子的方式。此外,作为横电场驱动方式,是在相同衬底上使用,在夹着绝缘层而配置的共通电极与像素电极之间施加电场,来驱动液晶分子的FFS方式。
图4是液晶显示装置410中一个子像素部分的剖面图。这里,所谓子像素是例如以R、G、B来进行彩色显示时,与R、G、B对应的各显示部分,这里例中,将R的子像素、G的子像素、B的子像素这三个子像素作为单位,而成为一个像素(pixel)。液晶显示装置410构成包含有透过显示部412与反射显示部414。在图4的例子中,液晶显示装置410构成包含有:背光416;作为第一衬底的组件衬底420;作为第二衬底的对向衬底460;液晶层450,被挟持在组件衬底420与对向衬底460之间;组件衬底侧偏光板418,配置于背光416与组件衬底420之间;以及对向衬底侧偏光板419,配置于对向衬底460的外侧。
在液晶显示装置410中,对向衬底460在面对使用者的侧。即,使用者从对向衬底460侧来目视确认液晶层450的光学特性所产生的明暗。在图4中,在透过显示部412中,来自背光416的光线经由组件衬底侧偏光板418、组件衬底420、液晶层450、对向衬底460、对向衬底侧偏光板419而到达使用者的眼睛。此外,在反射显示部414中,外部光线经由对向衬底侧偏光板419、对向衬底460而到达液晶层450,并在组件衬底420的反射电极438被反射,再次经由液晶层450、对向衬底460、对向衬底侧偏光板419而到达使用者的眼睛。
对向衬底460由堆叠数层的膜而构成。在图4的例子中,从对向衬底侧偏光板419侧朝向组件衬底420侧,构成包含有:玻璃衬底462、区块矩阵464、彩色滤光片466、反射区域间隙调整层468、作为反射 显示部414中共通电极的反射显示用共通电极470、以及间隔物(spacer)472。由于这些材料、规格、形成方法等能使用已知的材料、规格、形成方法等来作为一般的主动矩阵型液晶显示装置的制造方法,所以省略详细的说明。
这里,由于反射显示部414光路变成为透过显示部412光路的二倍,所以反射区域间隙调整层468被设置成在透过型显示模式中用来进行半波长(λ/2)光调变、在反射型显示模式中用来进行四分之一波长(λ/4)光调变。如图4所示,通过设置反射区域间隙调整层468,而使反射显示部414的液晶层450的厚度与透过显示部412的液晶层450的厚度产生差异。该液晶层450的厚度通过反射区域间隙调整层468的厚度来进行调整,从而使反射显示部414变成相位差Δnd=λ/4、透过显示部412变成相位差Δnd=λ/2。此外,该反射区域间隙调整层的构造也同样使用在本发明的实施方式。
组件衬底420也称为组件侧衬底、TFT衬底或TFT侧衬底,且是配置有开关组件侧的衬底、也是相对向于对向衬底460的衬底。通过已知的膜形成技术与图案形成技术,在组件衬底420上堆叠被图案化成多层构造的多个膜。
在图4的例子中,从背光416侧朝液晶层450侧依序形成有玻璃衬底422、半导体层424、栅极绝缘膜426、栅极电极428、层间绝缘膜430、源极/漏极电极432、433、绝缘膜434、共通电极442、FFS绝缘膜440、反射电极438、以及像素电极436。由于这些材料、规格、形成方法等能使用已知的材料、规格、形成方法等来作为一般的主动矩阵型液晶显示装置的制造方法,所以省略详细的说明。
这里,与透过显示部412中的FFS方式关连的结构构成,是在绝缘膜434上所形成的共通电极442、以及在共通电极442上隔着FFS绝缘膜440而配置的像素电极436。在像素电极436设置缝隙437,通过该缝隙437,在共通电极442与像素电极436之间施加电场,通过该电场,以横电场方式来驱动液晶层450。
另一方面,与反射显示部414中的纵电场驱动方式关连的构成,虽然也是在绝缘膜434上所形成的共通电极442、以及在共通电极442上隔着FFS绝缘膜440而配置的像素电极436,但不同点是反射电极 438被配置之处。这里,反射电极438在形成共通电极442与FFS绝缘膜440之后才形成,且成为与之后的像素电极436连接的构成。反射电极438是具有用以将来自对向衬底460侧的光线再次反射至对向衬底460侧的功能的导电性反射膜。此外,共通电极442与像素电极436之间隔着FFS绝缘膜440,而具有形成用以驱动液晶层450的保持电容的功能。
此外,虽在图4中省略图示,但在共通电极442上设置有配向膜。在对向衬底460的与液晶层450相对的面也同样设置有配向膜。
图5是与图4的剖面图对应的平面图。这里,针对由三个子像素所构成的一个像素,顺序显示组件衬底420堆叠构造中途的步骤的状态。此外,图4相当于图5(a)所示沿着A-A线的剖面图。图5(a)显示在源极/漏极电极432、433上形成绝缘膜434并开设接触孔(contact hole)后的状态。图5(b)显示形成共通电极442和反射电极438后的状态。图5(c)显示形成具有缝隙437的像素电极436后的状态。在图5的例子中,虽显示共通电极442横跨多个像素而形成的状态,但根据情况,也可将共通电极442设成分离在各个子像素。然而,需要用以供给电位至各个共通电极的辅助配线。
图6是表示与对向衬底中的反射显示用共通电极470的关系的图。反射显示用共通电极470以与反射显示部414的部分相对向的方式配置于对向衬底上。
回到图5(a),在各子像素配线成栅极线429与数据线431呈相互正交,并在其交叉处配置开关组件425。栅极线429在开关组件425处形成图4所示的栅极电极428,数据线431连接于图4所示的源极/漏极电极432。如此,液晶显示装置410是在多条栅极线429与多条数据线431的各交叉处分别配置有开关组件425的液晶显示装置,即所谓的主动矩阵型液晶显示装置。此外,栅极线429也称为扫描线、扫描信号线等,数据线431也称为信号线、视频(Video)信号线、影像信号线等。
开关组件425是由在图4所示的半导体层424上所形成的栅极绝缘膜426、设置于栅极绝缘膜426上的栅极电极428、以及连接于源极/漏极电极432、433的源极/漏极所构成的晶体管组件所构成,例如 可由TFT等所构成。开关组件425的源极/漏极的任一方(例如漏极)连接至数据线431,另一方(例如源极)连接至像素电极436。由于漏极与源极具有互换性,所以也可是源极连接至数据线431,漏极连接至像素电极436。开关组件425被栅极线429选择而使漏极与源极之间导通,并供给在上述例子中来自漏极所连接的数据线431的视频信号至像素电极436。
以下针对上述构成的液晶显示装置410的显示加以说明。这里,偏光板的偏光轴与液晶分子的配向轴的关系,一般设定成如同下述。即,玻璃衬底422、462外侧的两个偏光板(即组件衬底侧偏光板418与对向衬底侧偏光板419)设定成偏光轴为彼此正交,且任一方偏光板的偏光轴设定成在朝液晶层450施加的驱动电压为关断的状态下,与液晶分子的配向轴呈45度。然后,在驱动电压为导通的状态下,透过显示部412中的液晶分子的配向轴构成为与其偏光轴为平行。另一方面,反射显示部414中的液晶分子构成为在驱动电压为导通的状态下,相对于玻璃衬底422、462的表面呈垂直立起。
上述构成,在透过显示部412中,在驱动电压为关断的状态下,从背光416射入的光线会通过组件衬底侧偏光板418而变成直线偏振光,当通过液晶层450时,产生λ/2的相位差,变成已旋转90度的直线偏振光,并通过对向衬底侧偏光板419而成为白显示(正常显白)。这里如同上述,在透过显示部412中,由于液晶层450的厚度被调整成相位差Δnd=λ/2,所以在驱动电压为导通的状态下,由于即使通过液晶层450也由于不会产生相位差,所以射入的直线偏振光被对向衬底侧偏光板419吸收,而成为黑显示。
相对于此,在液晶层的厚度被调整成Δnd=λ/4的反射显示部414中,变成如同下述。射入的光线通过对向衬底侧偏光板419而变成直线偏振光的光线,在驱动电压为关断的状态下通过液晶层450时,产生λ/4的相位差,而成为朝右旋的圆偏振光。然后,被反射电极438反射而变成左旋的圆偏振光,并再次通过液晶层450而变成已90度旋转的直线偏振光,且被对向衬底侧偏光板419吸收而成为黑显示(正常显黑)。由于在驱动电压为导通的状态下,液晶分子相对于玻璃衬底422、462的表面呈垂直立起,且由于射入的光线在通过液晶层450 时不会产生相位差,所以反射光直接以直线偏振光的状态返回,并通过对向衬底侧偏光板419而成为白显示。
如此,在透过显示部412与反射显示部414中,相对于驱动电压(即液晶施加电压),透过率的变化会变成相反。即,在驱动电压为关断的正常(normally)状态下,透过显示部412成为白显示(即所谓的正常显白),另一方面,反射显示部414成为黑显示(即所谓的正常显黑)。当驱动电压为导通时则相反,透过显示部412成为黑显示,反射显示部414成为白显示。如此,在相同的子像素内,变成在透过显示部412与反射显示部414之间产生显示的反转。这是在现有技术中所描述的在透过显示部使用横电场驱动方式、在反射显示部使用纵电场驱动方式的液晶显示装置的课题,也为本发明的课题。
这里,说明液晶显示装置的驱动方法,图7是像素的等效电路图。这里,像素指一子像素。以下,使用图4至图7的符号来说明。如同上述,作为像素的子像素在以Gate所示的栅极线429、与以Video所示的数据线431的交叉处配置有开关组件425,并在连接于开关组件425的输出端的像素电极436、以及共通电极422之间形成电容。在图7中,将透过显示部412中的保持电容表示成TCSC、将透过显示部412中的液晶电容表示成TCLC、将反射显示部414中的保持电容表示成RCSC、将反射显示部414中的液晶电容表示成RCLC。保持电容TCSC 与RCSC隔着FFS绝缘膜440而形成在像素电极436与共通电极442之间。
在该等效电路中,当通过未图标的驱动电路来选择栅极线429时,开关组件425变成导通状态,在各电容TCSC、TCLC、RCSC、RCLC蓄积有与数据线431及共通电极422间的电位差对应的电荷,且在各子像素的区域的液晶层450施加有与像素电极436及共通电极422间的电位差对应的电场。并且,在未选择栅极线429的保持期间中,像素电极436的电位被这些电容TCSC、TCLC、RCSC、RCLC所保持。
在液晶显示装置中,为了抑制残影等的显示劣化,进行将高电位侧的影像信号电压(正极性)与低电位侧的影像信号电压(负极性)作为像素电极436的电位的像素电位,以预定的周期交互地输入成作为共通电极442的电位的共通电极电位。即,液晶层450被交流驱动。 作为这种对液晶层450的交流驱动方式,能使用以下两种方法。
一种方法为将共通电极442的电位固定在预定的值,并使施加至像素电极436的影像信号电压由正极性变化至负极性的方式,此方式被称为共通电极直流(DC)驱动法。另一种方法为使共通电极电位也在预定的周期内在高电位与低电位之间变化,此方式被称为共通电极交流(AC)驱动法。在该情况下,当共通电极电位处于高电位时,使用负极性电位作为影像信号电压,相反地,当共通电极电位处于低电位时,使用正极性电位作为影像信号电压。一般而言,与共通电极直流驱动法相比,共通电极交流驱动法能将影像信号的输出振幅缩小,并能抑制电路的消耗电力而降低电路的成本。
此外,在一垂直期间周期中使影像信号电压在正极性及负极性之间反转的方式称为讯框(frame)反转驱动法,在一水平期间周期中使影像信号电压在正极性及负极性之间反转的方式称为H(水平)线反转驱动法。
这里,使用共通电极交流驱动法及H线反转驱动法,能抑制残影等,且能将影像信号振幅缩小,并能通过显示画面的平均化而抑制画面的不均匀等。因此,只要没有特别指明,在下述中使用共通电极交流驱动法及H线反转驱动法来进行说明。
以下,针对本发明的实施方式加以说明。下述中,与图3至图7中已说明的要素相同的要素附上相同的符号,并省略详细的说明。图8是本发明的实施方式基本概念的说明图。即,将共通电极在透过显示部412与反射显示部414予以分离,并设成各自施加独立的电位。具体而言,将用在透过显示部412的共通电极称为透过显示用共通电极442,将用于反射显示部414的共通电极称为反射显示用共通电极470,并将透过显示用共通电极442的电位与反射显示用共通电极470的电位设定成彼此反相。在图8中,虽以COM表示透过显示用共通电极442,以XCOM表示反射显示用共通电极470,但是这里,X表示反相。
这里,所谓彼此反相指一方处在高电位时另一方处于低电位,反之,当一方处于低电位时另一方处于高电位的关系。也可为一方的电压振幅的大小与另一方的电压振幅的大小不同。此外,也可为一方的电压振幅的中心电压与另一方的电压振幅的中心电压不同。
如此,将透过显示用共通电极的电位与反射显示用共通电极的电位设为彼此独立且彼此反相时的共通电位的变化所对应的透过显示部的显示状态及反射显示部的显示状态显示在图9。这里,作为透过显示部的共通电极的透过显示用共通电极COM的电位、以及作为反射显示部的共通电极的反射显示用共通电极XCOM的电位变成彼此反相。影像信号提供相同的信号至透过显示部及反射显示部。
例如上述所述,设定成透过显示部12为正常显白、反射显示部14为正常显黑的液晶显示装置。这里,当透过显示用共通电极COM的电位处于低电位(即COM-L)且像素电极电位处于高电位时,由于液晶施加电压变大,所以相当于驱动电压导通的状态而成为黑显示。此时,在相同的时间中,反射显示用共通电极XCOM的电位处于高电位(即XCOM-H)。因此,由于液晶施加电压变小,所以相当于驱动电压关断的状态而成为黑显示。同样地,当像素电极电位处于低电位时,透过显示部及反射显示部皆成为白显示。而在另外的时间中即使为COM-H、XCOM-L时,也同样是透过显示部为白显示时反射显示部也成为白显示,透过显示部为黑显示时反射显示部也成为黑显示。
如同上述,通过使透过显示用共通电极的电位与反射显示用共通电极的电位彼此独立且彼此反相,而在使用横电场驱动方式的液晶显示装置中,能不在透过显示部与反射显示部之间产生显示的反转而能进行良好的显示。此外在上述中,虽针对透过显示部412为正常显白、反射显示部414为正常显黑的情况加以说明,但是在透过显示部412为正常显黑、反射显示部414为正常显白的情况中也相同。以下,针对根据该基本原理所构成的具体实施例来加以说明。
(实施例2)
当对透过显示部与反射显示部施加彼此反相的共通电位时,在每一水平期间施加至液晶层的电压会变化,根据情况有影响显示质量的可能性。因此,只要在一个子像素设置两个开关组件,在透过显示部与反射显示部中,也能将像素电极独立,并能将共通电位反转时施加至液晶层的电压设成更固定。图7是显示该状态的图。以下,与图4至图9中说明的要素相同的要素附上相同的符号并省略详细的说明,并使用图4至图9的符号加以说明。这里,对一条栅极线429设置两 个开关组件423、425,一方的开关组件423用于透过显示部412,开关组件423的输出端经由透过显示部412的电容TC而连接至透过显示用共通电极442,另一方的开关组件425用于反射显示部414,开关组件425的输出端经由反射显示部414的保持电容RCSC而连接至反射显示用保持电容电极441,此外也经由液晶电容RCLC而连接至对向衬底60的反射显示用共通电极470。
图11是表示关于在一个子像素设置有透过显示部用的开关组件和反射显示部用的开关组件的液晶显示装置的驱动显示的构成结构图。以下,与图4至第10中说明的要素相同的要素附上相同的符号并省略详细的说明,并使用图4至图10的符号来说明。这里显示,在各个子像素分别设置有透过显示部412用的开关组件423和反射显示部414用的开关组件425,并在各条栅极线429分别将用于透过显示部412的透过显示用共通电极442和用于反射显示部414的反射显示用保持电容电极441拉出至显示区域480的外侧,并引导至共通电极控制电路488的模样。
接着,各条栅极线的透过显示用共通电极442在显示区域480外彼此连接,并作为透过显示用共通电极端子490。同样地,各条栅极线反射显示用保持电容电极441在显示区域480外彼此连接,并作为反射显示用保持电容电极端子491。在图11中,以TCOM表示透过显示用共通电极端子490,以RCOM表示反射显示用保持电容电极端子491。虽然这些都具有“端子”的名称,但也可仅为连接的状态。
此外,反射显示用共通电极470也同样拉出至显示区域480外,通过表示成反射显示用共通电极接触点489的接触垫(contact pad)而连接至组件衬底420侧。具体而言,如图11所示,反射显示用保持电容电极端子491与反射显示用共通电极470连接。
图12是图11的构成中的时序图。在图12中,显示各条栅极线的电位的变化、以及透过显示用共通电极端子TCOM的电位与反射显示用共通电极端子RCOM的电位的变化。以下,与图4至图11中说明的要素相同的要素附上相同的符号并省略详细的说明,并使用图4至图11的符号来说明。
通过显示用共通电极端子TCOM的电位与反射显示用共通电极端 子RCOM的电位成为一组,在每一水平期间进行变化。接着,例如在选择信号即将输入至“Gate N”之前的回线期间中使电位反转,在选择信号输入后也使其电位保持一水平期间的时间。此外,该一组的透过显示用共通电极端子TCOM的电位与反射显示用共通电极端子RCOM的电位彼此反相。
此外,影像信号根据栅极选择而在每一水平期间反转极性。例如选择“Gate N”,并输入负极性影像信号至与该栅极线对应的透过显示部。此时,由于共通电极电位变成反相,所以所对应的反射显示部变成写入正极性。接着,当选择“Gate N+1”时,输入正极性影像信号至与该栅极线对应的透过显示部。此时,由于共通电极电位变成反相,所以所对应的反射显示部变成写入负极性。
在这种时序图中,由于共通电极控制电路488动作,所以能进行H线反转驱动,且不在透过显示部412与反射显示部414之间产生显示的反转,而能进行良好的显示。
(实施例3)
图13至图14分别是使用有图10构成的液晶显示装置510的剖面图及平面图。以下,与图4至图12中说明的要素相同的要素附上相同的符号并省略详细的说明,并使用图4至图12的符号来说明。图13是液晶显示装置510的一个子像素份的剖面图,且对应图4。这里,对于一个子像素设置有两个开关组件423、425。开关组件423是使用在透过显示部412的开关组件,开关组件425是使用在反射显示部414的开关组件。
由于该液晶显示装置510除了组件衬底520外其它的构成皆与图4所述的内容相同,所以以下说明组件衬底520的构成。在组件衬底520上堆叠经图案化成多层结构的多个膜。在图13的例子中,从背光416侧朝液晶层450侧顺序形成有玻璃衬底422、半导体层424、栅极绝缘膜426、栅极电极428、层间绝缘膜430、源极/漏极电极433、435、绝缘膜434、第一透明导电膜436、441、FFS绝缘膜440、反射电极438、以及第二透明导电膜442、444。由于这些材料、规格、形成方法等能使用已知的材料、规格、形成方法等来作为一般的主动矩阵型液晶显示装置的制造方法,所以省略详细的说明。
这里,第一透明导电膜436、441在透过显示部412与反射显示部414被分离。而且,在透过显示部412中具有作为FFS方式中的像素电极436的功能,在反射显示部414中具有作为纵电场驱动方式中的反射显示用保持电容电极441的功能。
第二透明导电膜442、444在透过显示部412与反射显示部414被分离。而且,在透过显示部412中具有作为FFS方式中的共通电极442的功能,在反射显示部414中具有作为纵电场驱动方式中的像素电极444的功能。
因此,作为与透过显示部412中的FFS方式关连的构成,在绝缘膜434上所形成的第一透明导电膜436成为像素电极436,而在第一透明导电膜436上隔着FFS绝缘膜440所配置的第二透明导电膜442则成为共通电极442。在共通电极442设置缝隙443,并通过该缝隙443在共通电极442与像素电极436之间施加电场,且通过该电场以横电场方式来驱动液晶层450。
另一方面,作为关于反射显示部414中的纵电场驱动方式的构成,在绝缘膜434上所形成的第一透明导电膜441成为反射显示用保持电容电极441,在第一透明导电膜441上隔着FFS绝缘膜440所配置的第二透明导电膜444成为像素电极444。接着,配置反射电极438。反射电极438在形成第一透明导电膜441与FFS绝缘膜440之后才形成,且成为与之后形成的第二透明导电膜444连接的构成。反射电极438具有用以将来自对向衬底460侧的光线再次反射回对向衬底460侧的功能的导电性反射膜。此外,反射显示用保持电容电极441与像素电极444之隔着FFS绝缘膜440,且具有形成用以驱动液晶层450的保持电容的功能。这里,也与图4相同,省略配向膜的图示。
图14是用以显示具体构成的平面图。这里,显示形成有两个开关组件423、425,且形成与两个开关组件423、425对应的两个像素电极、共通电极、以及反射显示用保持电容电极的模样。图14(a)显示分别对应透过显示部412与反射显示部414而形成的两个开关组件423、425,并在形成与开关组件423、425对应的源极/漏极电极433、435后,在该等电极开设有两个接触孔等后的模样。图14(b)显示将第一透明导电膜436、441作为透过显示部412的像素电极436、反射显示 部414的反射显示用保持电容电极441而形成,且在之后形成反射电极438的模样。图14(c)显示将第二透明导电膜442、444作为透过显示部412的共通电极442、反射显示部414的像素电极444而形成后的模样。
这里,如图14(b)所示,反射显示部414的反射显示用保持电容电极441拉出至显示区域的外侧,且同样地如图14(c)所示,透过显示部412的共通电极442拉出至显示区域480的外侧,并如在图11中所说明的,在显示区域480的外侧的共通电极控制电路488中作成预定的连接。
图14(c)的变形例显示在图15。作为使用在共通电极与像素电极的透明导电膜,虽使用ITO(铟锡氧化物)或IZO(铟锌氧化物),但一般而言由于ITO与IZO的电阻高,所以将共通电极拉出至显示区域的外侧时,有其电阻值会成为问题的可能性。相对于此,与ITO、IZO相比,反射电极使用铝、铝合金、或银等,电阻值会较低。因此,也可使用反射电极来降低共通电极的电阻。
图15显示在透过显示部412中配置有与反射电极为相同材料的拉出线447的模样。由此,能降低将共通电极442拉出至显示区域外侧时的电阻。
(实施例4)
图16与图17是分别为使用有图10的构成的液晶显示装置510的另外一例的剖面图与平面图。以下,与图4至图15中说明的要素相同的要素附上相同的符号并省略详细的说明,并使用图4至图15的符号来说明。图16有关液晶显示装置511的一个子像素份的剖面图,且对应图13。这里也与图13的说明相同,在一个子像素设置有用于透过显示部412的开关组件423与用于反射显示部414的开关组件425。
该液晶显示装置511在组件衬底521的第一透明导电膜与第二透明导电膜的配置及利用方法与图13中说明的液晶显示装置510不同。由于其它的构成与图13中说明的内容相同,所以以下说明组件衬底521的构成。在组件衬底521上堆叠已图案化成多层构造的多个膜。在图16的例子中,从背光416侧至液晶层450侧依序形成有玻璃衬底422、半导体层424、栅极绝缘膜426、栅极电极428、层间绝缘膜430、 源极/漏极电极433、435、绝缘膜434、第一透明导电膜442、441、FFS绝缘膜440、反射电极438、以及第二透明导电膜436、444。由于这些材料、规格、形成方法等能使用已知的材料、规格、形成方法等来作为一般的主动矩阵型液晶显示装置的制造方法,所以省略详细的说明。
这里,第一透明导电膜442、441在透过显示部412与反射显示部414被分离。即,在透过显示部412中具有作为FFS方式中的共通电极442的功能,在反射显示部414中则具有作为纵电场驱动方式中的反射显示用保持电容电极441的功能。
第二透明导电膜虽在透过显示部412与反射显示部414被分离,但是任一者皆能作为像素电极436、444使用。即,在透过显示部412中具有作为FFS方式中的像素电极436的功能,在反射显示部414中具有作为纵电场驱动方式中的像素电极444的功能。
因此,作为与透过显示部412中的FFS方式关连的构成,在绝缘膜434上所形成的第一透明导电膜442成为共通电极442,而在第一透明导电膜442上隔着FFS绝缘膜440所配置的第二透明导电膜436则成为像素电极436。在像素电极436设置缝隙,并通过该缝隙在共通电极442与像素电极436之间施加电场,且通过该电场以横电场方式来驱动液晶层450。
另一方面,作为关于反射显示部414中的纵电场驱动方式的构成,在绝缘膜434上所形成的第一透明导电膜441成为反射显示用保持电容电极441,在第一透明导电膜441上隔着FFS绝缘膜440所配置的第二透明导电膜444成为像素电极444。接着,配置反射电极438。反射电极438在形成第一透明导电膜441与FFS绝缘膜440之后才形成,且成为与之后形成的第二透明导电膜444连接的构成。反射电极438具有用以将来自对向衬底460侧的光线再次反射回对向衬底460侧的功能的导电性反射膜。此外,反射显示用保持电容电极441与像素电极444具有,在其两者中隔着的FFS绝缘膜440,形成用以驱动液晶层450的保持电容的功能。这里,也与图10相同,省略配向膜的图示。
图17是显示具体构成的平面图,并对应图14(b)、(c),与图14(a)所述相同,显示形成两个开关组件423、425,并对应开关组件423、 425形成两个像素电极与两个共通电极的模样。图17(a)显示第一透明导电膜442、441作为透过显示部412的共通电极442及反射显示部414的反射显示用保持电容电极441而形成,且在之后形成反射电极438后的模样。图17(b)显示第二透明导电膜436、444作为透过显示部412的像素电极436及反射显示部414的像素电极444而形成后的模样。
这里,如图17(b)所示,透过显示部412的共通电极442与反射显示部414的反射显示用保持电容电极441都拉出至显示区域480的外侧,如图8所说明,在显示区域480外侧的共通电极控制电路488中作成预定的连接。
(实施例5)
在实施例4的情况中,在每一水平期间反转共通电极电位。因此,随着每一水平期间变短,容易出现反转时上升时间及下降时间的影响。因此,由于此问题在一般的液晶显示装置的驱动方法中也为共通的课题,所以已提案有例如将在显示区域内各列的栅极线独立的共通电极线在显示区域外予以偶数线彼此连接、奇数线彼此连接,并分别输入在每一垂直期间反转的共通电极电位信号的方法(例如日本特开2001-356356号公报)。这里,偶数线彼此连接的共通电极电位与奇数线彼此连接的共通电极电位彼此反相。接着,如同上述,共通电极电位的反转在每一垂直期间(即每一画面扫描)进行。这里,所谓独立的共通电极配线指在每一个像素独立的配线。
图18是表示将上述提案变更成适用于液晶显示装置的构成的图,并对应图11。以下,与图4至图17中说明的要素相同的要素附上相同的符号,并使用图4至图17的符号来说明。这里,显示栅极线429的奇数行的反射显示用保持电容电极441与偶数行的透过显示用共通电极442在显示区域480的外侧彼此连接而作为第一共通电极端子494,且栅极线429的偶数行的反射显示用保持电容电极441与奇数行的透过显示用共通电极442在显示区域480的外侧彼此连接而作为第二共通电极端子495的模样。
在图18的情况中,与图11相同,在各条栅极线429,用于透过显示部412的透过显示用共通电极442与用于反射显示部414的反射显 示用保持电容电极441分别拉出至显示区域480的外侧,并引导至共通电极控制电路492。在图18的情况中,由于上述偶数与奇数为相对性,所以第一共通电极端子494与第1列、第3列、第5列等的反射显示用保持电容电极441以及第2列、第4列、第6列等的透过显示用共通电极442彼此连接,而第二共通电极端子495与第2列、第4列、第6列等的反射显示用保持电容电极441以及第1列、第3列、第5列等的透过显示用共通电极442彼此连接。此外,图18中以COM表示第一共通电极端子494,以XCOM表示第二共通电极端子495。
此外,反射显示用共通电极470也同样对应各条栅极线429而分别拉出至显示区域480外,并对应前述第一共通电极端子494与第二共通电极端子495,汇聚成与奇数行的栅极线429对应的第一反射显示用共通电极端子471以及与偶数行的栅极线429对应的第二反射显示用共通电极端子473,并通过以反射显示用共通电极接触点496、497所显示的接触垫而连接至组件衬底420侧。具体而言如图18所示,第一反射显示用共通电极端子471连接至第一共通电极端子494,第二反射显示用共通电极端子473连接至第二共通电极端子495。
图19是图18构成中的时序图,并对应图12。在图19中,显示各条栅极线的电位的变化以及第一共通电极端子COM的电位与第二共通电极端子XCOM的电位的变化。以下,与图4至图18中说明的要素相同的要素附上相同的符号并省略详细的说明,并使用图4至图18的符号来说明。
第一共通电极端子COM的电位与第二共通电极端子XCOM的电位成为一组,在每一垂直期间(即每一画面扫描)进行变化。接着,例如在选择信号即将输入至“Gate 1”之前的回线期间中使电位反转,在选择信号输入后也使其电位保持一垂直期间的时间。此外,该一组的第一共通电极端子COM的电位与第二共通电极端子XCOM的电位彼此反相。
此外,影像信号根据栅极选择而在每一水平期间反转极性。例如设成选择“Gate 1”,并输入负极性影像信号至与该栅极线对应的透过显示部。此时,由于共通电极电位变成反相,所以所对应的反射显示部变成写入正极性。接着,当选择“Gate 2”时,输入正极性影像信号 至与该栅极线对应的透过显示部。此时,由于共通电极电位变成反相,所以所对应的反射显示部变成写入负极性。
在这种时序图中,共通电极控制电路492动作,所以能进行H线反转驱动,且不在透过显示部412与反射显示部414之间产生显示的反转,而能进行良好的显示。