CN1477433A - 有源矩阵显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明目的是提供一种在实际使用状态，在最重要的从液晶板的法线开始到观察者侧附近的受光区域，可以得到尽可能大的明亮度的显示装置。本发明的特征是：具备基板(111、141)；夹持在这些基板之间的光调制层(150)；在所述一方的基板上形成的多个像素电极(120)；设置在这些像素电极附近，用于驱动各像素电极的开关元件(130)；至少在从观察者远的一侧的基板上形成的反射型或半透过反射型的反射层(137)，在反射层上具备非对称的反射特件。

Description

有源矩阵显示装置
技术领域
本发明涉及利用外光反射进行显示的反射型或者适用于半透过型的显示装置的有源矩阵型的显示装置。
背景技术
在显示设备的领域，可以得到高显示质量的有源矩阵型的液晶显示装置被广泛应用。在这种液晶显示装置中，在一对基板之间夹持着液晶层而构成，在一方的基板上呈矩阵状配置的多个像素电极的逐个上，设置有采用薄膜晶体管或薄膜二极管的开关元件，通过每个像素电极的确实的开关动作，可以容易地得到高精确度等的特性。
这样的液晶显示装置采用反射型或半透过型时，在一对基板之中，距离观察者远的一侧的下侧的基板上形成扩散反射性的反射膜，是视差变小，提供一种在更广的范围内可以产生明快的显示的装置。
作为这种显示装置的一个例子，以往，如特开平15-281533号公报公布的那样，在图20所示的以平面视矩阵状众多排列形成的光反射性的像素电极200上形成多个如图21所示那样的细微的环状的凸部201和细微的圆柱状的凸部202的构成的液晶显示装置是周知的。这个例子的液晶显示装置，在将薄膜晶体管204盖住那样地形成的绝缘层的表面部上形成多个高1μm左右、外经20μm左右、内径5μm左右的环状凸部201，和高1μm左右、直径14μm左右的圆柱状凸部202，在这些上面被盖住那样地形成有导电膜组成的像素电极200，因此形成多个与所述凸部201、202形状一致的光反射性的凸部。
作为其他的构成的例子，如在专利第3019058号公报公布的那样，在图22所示的上下成对的基板210、211中，在下侧的基板211侧形成薄膜晶体管212，在覆盖这个部分的绝缘层213上形成光反射性的像素电极215，先在绝缘层213上形成凹凸部，在其上的像素电极215上面形成散乱光的指向性不同的2种以上的区域216、217，各区域216、217的最大尺寸设定在规定的面积以下(比如对角线5mm以下)的液晶显示装置是周知的。
而，这个专利的像素电极215，是由喷砂工艺将绝缘层213的膜面变得粗糙的方法、由氟预先在玻璃的上面蚀刻使之粗糙的方法、对聚酰亚胺膜的表面进行干蚀刻使膜面变得粗糙等方法而形成的。
而且，在图22所示的区域，通过将表面的凹凸作为倾斜平缓的山形，在区域2作为倾斜大的山形，改变反射光的状态，在区域216，如图22的箭头所示那样，可以得到指向性比较强的散射光，在区域217，如图22的箭头所示那样可以得到散乱性比较强的散射光那样地构成。
所述的喷砂法或蚀刻法等方法形成的反射膜，其射入光的反射特性，具有：从对平板面的射入光到包含反射光路径的垂直面中，以中心角作为基本，基本是左右对称的如图23所示的曲线A1、B1、C1那样的高斯分布型的反射特性。
但是，在观察液晶显示装置时，一般对于观察者是在液晶面板倾斜的状态进行观察的，因此在单纯的高斯分布型的反射特性的液晶显示装置上，如图23所示那样，在某个狭窄的范围内，虽然可以由于有一个峰值那样的得到明亮的显示状态，而在实际使用状态，从最重要的液晶板的法线到观察者侧附近的受光区域中，具有亮度不足的倾向。而且，而在实际使用状态，从最重要的液晶板的法线到观察者侧附近的受光区域中，具有在广范围亮度不能确保的问题。
而且，为了构成反射层对于作为打底用的绝缘膜进行喷砂处理、蚀刻处理时有可以能会对在反射层的下侧形成的各种配线、薄膜三极管或者薄膜二极管的开关元件造成损害。
一方面，在具有如图20和21所示构成的凸部201、202的构成的液晶显示装置中，其反射特性也同样地具有所述情况的从规定角度左右对称的高斯分布型的反射特性，也就存在所述情况同样的问题。
发明内容
本发明鉴于上述的问题，其目的是提供一种具备非对称性的反射特性，在实际使用状态，从最重要的液晶板的法线到观察者侧附近的受光区域可以最大限度地保证亮度那样的有源矩阵型显示装置。
而且，本发明的目的在于提供一种在实际使用状态，从最重要的液晶板的法线到观察者侧附近的受光区域可以最大限度地保证亮度那样的基础上，可以进行彩色显示的有源矩阵型显示装置。
进而，本发明的目的在于提供一种在实际使用状态，从最重要的液晶板的法线到观察者侧附近的受光区域可以最大限度地保证亮度那样的基础上，不会对开关元件、配线造成坏影响的情况下，可以进行制造的结构的有源矩阵型显示装置。
为了实现所述目的，本发明的有源矩阵型显示装置的特征是具备：一对基板；夹持在这些基板之间的光调制层；在所述一方的基板上形成的多个像素电极；设置在这些像素电极附近，用于驱动各像素电极的开关元件；至少在从观察者远的一侧的基板上，形成的反射型或半透过反射型的反射层，在所述反射层上具备非对称的反射特性。
如果是具有具备非对称的反射特性的反射层的有源矩阵型显示装置的话，不是单纯的高斯分布型的反射特性，而是提供一种在目标方向集中集中更多的光，在目标方向中可以实现更明亮的显示状态的显示装置。如果以这个目标方向作为观察侧的话，比具有高斯分布型反射特性的显示装置在实际使用状态可以得到更明亮的显示装置。
为了实现所述目的，本发明的有源矩阵型显示装置的特征在于：关于从光射入方向沿着受光方向的面，所述反射层的剖面形状，对基板法线呈具有的非对称的曲率的凹凸面。
关于从射入光方向开始沿着受光方向的面对于基本法线，由于具有非对称的曲率的凹凸面，关于从射入光方向开始沿着受光方向的面，不是单纯的高斯分布型的反射特性，而是提供一种从光射入方向开始沿着受光方向在目标方向集中集中更多的光，在目标方向中可以提供更明亮的显示状态的显示装置。如果以这个目标方向作为观察侧的话，比具有高斯分布型反射特性的显示装置在实际使用状态可以得到更明亮的显示装置。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵显示装置，所述反射层的剖面的曲线至少由两个曲率不同的曲线组成。
由此，不是单纯的高斯分布型的反射特性，而是提供一种从光射入方向开始沿着受光方向在目标方向集中更多的光，在目标方向中可以提供更明亮的显示状态的显示装置。
为了实现所述目的，本发明的有源矩阵型显示装置，所述反射层的剖面的曲线的曲率的倾斜角分布最大为30°。
如果曲率的倾斜角超过30°，反射光的扩散角太宽，反射强度下降，难以得到明亮的显示。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵显示装置，所述开关元件由薄膜晶体管构成，或者所述的开关元件为反交错型。
本发明也适用于开关元件由薄膜晶体管构成，或者开关元件为反交错型构成的有源矩阵型显示装置。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵显示装置的特征是：所述开关元件在观察者附近一侧的基板上形成，彩色过滤器在另一方的基板上形成。
本发明可以适用于设置彩色过滤器的构造，此时，在目标方向集中更多的光，在目标方向中，可以进行更明亮的显示状态的彩色显示。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵显示装置的特征是：所述开关元件在离观察者远的一侧的基板上形成，彩色过滤器在相同的一侧的基板上形成。
本发明可以适用于设置彩色过滤器的构造，此时，在目标方向集中更多的光，在目标方向中，可以进行更明亮的显示状态的彩色显示。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵显示装置的特征是：所述像素电极与所述反射层兼用，在这些像素电极上形成具有非对称曲率的凹凸面。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵型显示装置的特征是：覆盖所述开关元件形成绝缘层，在该绝缘层上形成具有所述非对称曲率的凹凸面，沿着该凹凸面形成像素电极，在像素电极上形成具有非对称曲率的凹凸面。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵型显示装置的特征是：所述像素电极和所述开关元件通过形成在所述绝缘层上的导通孔上形成的导通部进行连接。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵显示装置的特征是：所述开关元件是非线形型2端子元件。
为了实现所述的目的，本发明的有源矩阵显示装置的特征是：具有所述反射层的非对称曲率的凹凸面是由对于作为所述反射层的底层形成的绝缘层的型的按压形成的凹凸面而形成的。
当采用在绝缘层上形成的凹凸，由型的按压形成的凹凸面的构造时，不采用可能会对薄膜晶体管、薄膜二极管或配线造成损伤的喷砂法或蚀刻法，可以实现凹凸面的形成。所以，可以提供没有薄膜晶体管、薄膜二极管、配线损伤的显示装置。
进而，在本发明中，由所述一对基板和夹持在这些基板间的光调制层构成的单元的延迟值Δnd在180nm～280nm的范围，光调制层是液晶，该液晶的扭转角为60°～90°的范围是理想的。
进而，在本发明中，在所述一对基板的观察侧外方，从外侧顺序地配置偏光板、第一相位差板、第二相位差板，并且从观察者侧来看所述偏光板的吸收轴的角度在反时针旋转75°～90°的范围，第一相位差板的Δnd在所述单元的100％～140％的范围，滞相轴角度在0°～20°的范围，第二相位差板的Δnd在所述单元的Δnd的40％～70％的范围，滞相轴角度在55°～75°的范围是理想的。
附图说明
图1是表示构成本发明的一实施方式的有源矩阵型显示装置的液晶板的全体构成的剖面图。
图2是该液晶板的服饰图。
图3是该液晶板的彩色过滤器部分的俯视图。
图4是表示构成该液晶板的反射层的凹凸部的形状的立体图。
图5是表示构成该液晶板的反射层的凹凸部之中一个凹部的形状的立体图。
图6是表示图5所示的凹部的形状的放大剖面图。
图7是表示该液晶板的反射层的反射特性的图。
图8是表示比较例液晶板的反射特性的图
图9是表示具备本发明的一实施方式的液晶板的有源矩阵型显示装置的全体构成的一例的立体图。
图10是本发明的其他实施方式的有源矩阵型显示装置的凹部的立体图。
图11是为了说明图10所示的凹部的构成沿Y方向的放大剖面图。
图12是为了说明图10所示的凹部的构成沿X方向的放大剖面图。
图13是表示图10～图12所示的反射层的反射特性的图。
图14是表示构成本发明实施方式2的有源矩阵型显示装置的液晶板的全体构成的剖面图。
图15是该液晶板的俯视图。
图16是表示具备偏光板和相位差板的液晶板的延迟值和偏光轴相位差轴的关系的图。
图17将开关元件作为薄膜二极管的本发明的实施方式3液晶板的分会立体图。
图18是该液晶板的薄膜二极管部分的放大剖面图。
图19是将开关元件作为薄膜二极管的本发明的实施方式4的液晶板的薄膜二极管部分的放大剖面图。
图20是表示在像素电极部分形成的环状的凸部和圆柱状的凸部的以往的显示装置的像素电极部分的一例的俯视图。
图21是在该像素电极形成的凸部的剖视图。
图22是表示在像素电极部分形成的不同扩散率的两个区域的液晶板的其他例子的剖面图。
图23是表示图22所示的液晶板上得到的反射特性的图。
图中：100-液晶板，A、A’-第1曲线，B、B’-第2曲线，110-有源矩阵基板(元件侧基板)，112-栅电极，113-栅绝缘层，116-源电极，117-漏电极，118-绝缘层，120-像素电极，138g-凹部，125-信号线，126-扫描线，130-TFT(开关元件)，135-绝缘层，137-反射层，138-凹凸部，139g-凹部，140-相对基板，142-彩色过滤层，142S-遮光层，143-相对电极，150-液晶层(光调制层)，167-像素电极，167g-凹部，168-连通孔，182-像素电极，185-薄膜二极管，186-第1导电层，187-绝缘层，188-第2绝缘层，182g-凹部，195-反射层
具体实施方式
以下根据附图，对本发明的有源矩阵显示装置的一实施方式的反射型显示装置进行说明。而在以下的所有附图中为了看图的方便，对各构成要素的膜厚、尺寸的比率进行了适当的调整。
图1是表示本实施方式的反射型液晶显示装置的剖面构造图，图2表示像素部分的俯视构造，如图1所示那样本实施方式的反射型液晶显示装置中的液晶板100由元件侧的基板110、相对基板140、作为在基板110、140之间夹持的光调制层的液晶层150、在基板110的外侧从外侧顺序配置的偏光板151、第1相位差板152、第2相位差板153构成。而虽然在图1中没有表示，基板110和基板140平面视为矩形，密封材料介于这些的周边部分之间，被基板110与基板140与密封材料包围的状态，在这些基板间夹持着液晶层150。
元件侧的基板110，如图1所示那样在由玻璃或塑料等构成的基板本身111上(图1中是基板本身11的下面侧，也就是说液晶层侧)分别在图2的行方向(x方向)，列方向(y方向)各自相互电气绝缘状态地形成多根扫描线126、信号线125，在各扫描线126、信号线125的交叉部的近旁形成TFT(开关元件)130，与被各扫描线126、信号线125包围的区域对应那样地形成像素电极120。以下，在基板110上，将形成像素电极120的区域、形成TFT1309的区域、形成扫描线126以及信号线125的区域分别称为像素区域、元件区域、配线区域。
本实施方式的TFT130具有逆交错型结构，从成为主体的基板111的最下层部开始顺序形成栅电极112、栅绝缘层113、半导体层114、115、源电极116以及漏电极117。即，扫描线的一部分延伸出来形成栅电极112，在覆盖这个的栅绝缘层113上从平视跨越栅电极112那样地形成岛状的半导体层114，在这个半导体层114的两端侧的一方通过半导体层115形成源电极116，通过另一方的半导体层115形成漏电极117。而在半导体层114上，覆盖形成岛状的绝缘膜118，通过这个绝缘膜118刚才的源电极116的前端部与漏电极117的前端部相对设置。这个绝缘膜118在制造半导体层之际作为蚀刻限制层起作用，用于保护半导体层114。
在基板111上，可以采用除玻璃以外，聚氯乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯等的合成树脂、天然树脂等的基板。而且，除这些以外也可以在不锈钢钢板等的导电性基板上设置绝缘层，在这个绝缘层上形成各种配线、元件等。
所述栅电极112可以用铝(Al)、钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)、钛(Ti)、铜(Cu)、铬(Cr)等的金属或含有这些金属元素一种以上的Mo-W等合金构成，如图2所示那样，在行方向整体形成配设的扫描线126。
所述栅绝缘层113由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNy)等的硅类的绝缘膜构成，覆盖扫描线126以及栅电极112那样地在基板111上几乎全面地形成。
所述半导体114是不添加任何不纯物质的非晶硅(a-Si)等构成的i型半导体层，通过栅绝缘层113与栅电极112相对的区域作为沟道区域而构成。
所述源电极116以及漏电极117由Al、Mo、W、Ta、Ti、Cu、Cr等金属以及包含这些金属元素一种以上的合金构成，在半导体层114上，夹持着沟道区域那样地相对地形成。而，源电极116从配置在列方向的信号线125延伸出来而形成。为了使所述半导体层114与源电极116以及漏电极117之间得到良好的欧姆接触，在半导体层114与各电极116、117之间，设置高浓度掺杂磷(P)等的V类元素的n型半导体层115。
而且，所述漏电极117，连接Al、Ag等高反射率的金属材料像素电极120。这个像素电极120在栅绝缘层113上呈矩阵状地形成多个，在本实施方式中，通过扫描线126和信号线125对应划分的区域一个一个地设置。然后，这个像素电极120，其端边沿着扫描线126和信号线125那样地配置，将除去TFT130以及扫描线126、信号线25的区域定为像素区域。
然后，在所述构成的基板111上，形成如同覆盖绝缘层119那样地实施了磨擦等规定的定向处理的聚酰胺等构成的定向膜。
一方面，相对基板140作为彩色过滤器阵列构成，在由玻璃、塑料等构成的基板本体141上，形成图1所示的绝缘层135和彩色过滤层142。
所述绝缘层135由丙烯基类树脂、聚酰亚胺类树脂、苯环丁烯聚合物(BCB)等的有机绝缘材料构成。这个有机绝缘层135在基板141上层叠的比较厚，在这个绝缘层135的表面侧(液晶层侧)至少对应像素区域的位置，如图4所示那样地设置如同将复制型压着在绝缘层135表面那样形成的多个凹凸部136，在这些凹凸部136上再形成由Al、Ag等高反射率的金属材料构成的反射层137，在反射层137上也形成与刚才的凹凸部136形状一致的以后要详细描述的凹凸部138。由这个反射层137的凹凸部138射入液晶板100的光一部分被散射反射，在更广的观察范围可以得到明亮的显示效果。
所述彩色过滤层142，如图3所示那样，周期性地排列构成分别透过红(R)、绿(G)蓝(B)的波长的光的彩色过滤器142R、142G、142B，各彩色过滤器142R、142G、142B设置在与各像素电极相对的位置。
在所述彩色过滤层142中，在没有形成彩色过滤器142R、142G、142B的区域，形成遮光层142S、142T。这些遮光层142S，如图2的2点锁线所示那样，从平面上看如盖住扫描线那样地配置，遮光层142T从平面上看如盖住信号线125那样地配置。
在所述彩色过滤层142上，形成ITO、IZO等的透明的相对电极(公共电极)143，进而，至少在对应基板140的显示区域的位置，形成由实施了规定的定向处理的聚酰亚胺等构成的定向膜144。
一方面，图5是所述的凹凸部138之中的一个凹部138g的立体图，图6是将一个凹部138g的形成部分沿着Y轴的面切开的Y剖面图，图7是表示其反射特性的图。
具体地，凹部138g的Y剖面形状由曲率小的第一曲面和曲率大的第二曲面构成，第一曲线以及第二曲线分别如图6所示的Y剖面图中，具有从凹部138g的一方的周边部S1开始到最深点D的第一曲线A和与第一曲线A平缓连接从凹部138g的最深点开始到另一方的周边部的S2为止的第二曲线表示的形状。而且，如图4所示那样，邻接绝缘层135的面方向的多个凹部138g…的间隔是随意地配置的，凹部138g排列的起因是为了防止产生波纹。
这里，所谓‘凹部138g的深度’是指从没有形成凹部138g部分的反射层137的表面到138g的底部为止的距离，所谓‘邻接的凹部138g的间隔’是指在平面看时，具有圆形状的多个凹部138g的中心间距离。而，所谓‘凹部138g的内面的倾斜角’是如图5所示那样，在凹部138g的任意部位，比如取0.5μm宽的微小的范围时，对其微小范围的倾斜面的水平面(反射层137的表面)S的角度δa。
这个形态的凹部138g的最深点D位于从凹部138g的中心O向Y方向错开的位置，对于反射层137的表面S(水平面S)的第一曲线A的倾斜角和第二曲线B的倾斜角的平均值分别设定在1°～89°、0.5°～88°的范围，第一曲线A的倾斜角的平均值比第二曲线B的要大。而且表示最大倾斜角的第一曲线A的周边部S1的倾斜角δa，在各凹部138g中大概在4°～35°的范围内，最好在4°～30°的范围内的不规则地任意分布。由此，各凹部138g的深度d就在0.25μm～3μm的范围内不规则地任意分布，即随机地构成，从更容易制造的观点考虑，将凹部138g的直径设定为5μm～100μm的范围。
而，这样，凹部138g的深度不能满足0.25μm时，就不能充分的到反射光的扩散效果，而且，深度超过3μm时，为了满足所述内面的倾斜角度、的条件，必须扩宽凹部138g的间隔，因为担心会产生波纹。
图7表示在上述那样地构成的图5和图6所示的非对称形状的反射层137上，从所述Y方向以30°射入角照射光时的反射角度和反射辉度的关系。而，为了进行比较，将反射层137的形状作为Y断面中的圆弧状的对称形状的反射层的放射特性一并记录。
这个对称形状的反射层，是如图8所示那样形成具有圆弧状的凹部138f的反射层138’的情况下的例子。这个例子的凹部138f的内面的倾斜角θg设定在-18°～+18°的范围，凹部138f的深度d在0.25μm～3μm的范围不规则的分布，即随机地构成，进而，将凹部138f的直径设定为5μm～100μm的范围，邻接的凹部138f的间隔也随机那样地配置。
如图7所示那样，在这个形态的非对称形状的反射层137中，从Y轴方向以30°角度射入液晶板的光(射入光)的反射光，比作为正反射方向的反射角度30°要小的角度(20°附近)，比对称形状的东西的辉度要大，相反，比反射角度30°要大的角度(40°附近)中，比所述对称形状的反射层的辉度要小。也就是说，由于凹部138g的最深点D向Y方向偏移凹部138g的中心点O，所以在第二曲面上反射的光的比率比在第一曲面上反射的(光的比率)要大，Y方向的反射显示变得更明亮。
而，如图7所示的对称形状的反射层137的反射光中，具有比如图23所示的高斯分布型的反射特性的东西更广的范围(约15°～45°的范围)可以得到平均的亮度的反射特性，这样的反射特性的东西，比图23所示的高斯分布型的反射特性，对于设计使用状态的观察者可以得到更明亮的显示状态，可以说是很不错的。即，在高斯分布型的反射特性中，只有在某种狭窄的角度可以得到很明亮的显示，只要稍微偏离这个角度显示的明亮度就会变得极端低的特性得到充分体现。对此，如果是刚才所述的非对称形状的反射层138的反射特性的话，对于实际使用状态的观察者的观察方向，如果面向附近的辉度的峰值那样地配置的话，对于实际使用状态的观察者，在大角度范围(约15°～45°的范围)可以维持某种程度平均的明亮的显示，而且，对于观察者的观察方向如果在15°～25°附近，可以得到更加明亮的显示状态。
上述那样地构成的基板110、140，通过垫片(图中未示)使之相互之间离开一定的距离那样地保持，并且在基板周边部分，通过涂抹在矩形框状具有热固性的密封材料(图中未示)结合起来。而，有基板110、140以及密封材料密封的空间封入液晶形成作为光调制层的液晶层150，进而构成液晶板100。
在具备如上述构成的凹部138g的液晶板100上，从基板110的外侧射入的光通过基板10的像素电极120部分和液晶层150，在反射层137上被反射，再次通过液晶层150和像素电极120，返回到观察者侧，在这个过程中，像素电极120控制液晶层150中的液晶分子的定向状态，控制透过液晶层150的光的状态，可以显示每一个像素，控制显示实状态或中间调显示状态。
这时，如同刚才图7所示那样在比正反射方向的反射角度30°小的角度范围(15°～25°的范围)中，比具有对称形状的凹部的反射层辉度要大，在这个方向观察者的眼的位置，即与观察方向一致，比具有对称形状的凹部的液晶板可以观察到更明亮的显示。
而且，如图1所示那样地，在反射层137的正上方，配只有彩色过滤器142，反射光的层与施加颜色的彩色过滤器的距离变短，可以减少由视差产生的串色、色浑浊，从而得到鲜明的显示效果。
一方面，所述的凹部138g可以从一个主板型将凹凸形状复制到绝缘层135上而制造，此时，由于复制到相对基板140侧的绝缘层135，因此具有不用考虑向TFT130侧复制时会造成的损伤，而形成凹部138g的特征。而且，作为彩色过滤器142之间的部分，在相对TFT130的部分形成遮光层的话，不只可以防止由液晶板100的底面侧比如相对基板140的外面侧的外光而造成TFT130的动作不稳定性，而且可以防止在彩色过滤器142R、142G、142B之间的色素的混淆，可以得到高对比度的显示。
如前所述构成的液晶板100，比如，如图9所示那样地具备装备在液晶板100的上面侧的前灯200作为液晶显示装置而构成。
在这个例子中适用的前灯200，如图9所示，具备：相对于液晶板100设置的丙烯基类树脂等的透明材料构成的平板状的导光体220；由在这个导光板220的侧端面配置的丙烯基类树脂等透明材料构成的四角柱状的中间光导体212；在这个中间光导体212的长手方向的一端面配置的LED(Light Emitting Diode)等构成的发光元件211而构成。
这个例子的中间光导体212，通过空气层与光导体220基本平行地配置，在这个空气层与中间光导体212的边界面上很浅地射入的光全部被反射，在中间光导体212内传播。而且，为了将在中间光导体内传播的光面向光导体220射出，在中间光导体212的光导体220的相反侧的面形成图中未示的楔子形状的沟，在这个沟上形成Al、Ag等具有高的光反射性的金属薄膜。
所述光导体220通过空气层与液晶板100的显示面基本平行地配置，与中间光导体212相对的侧端面作为光的射入面220a，相对液晶板100的面(下面)作为光的射出面220b而构成。而且，为了将这个从射入面220a射入的光射向射出面220b，在光导体220的上面(液晶板100的相反侧的面)，呈条纹状地形成棱形状的沟221。
这些沟221具有由缓斜坡221a和陡斜坡221b构成的楔子的形状。进而，如图3所示那样，沟221的延长方向对于液晶板的像素120A的排列方向(x方向)只倾斜规定的角度α，由于沟221和像素120A的干涉可以防止发生波纹。这个倾斜角α在0°以上15°以下的范围那样地构成，理想的范围是6.5°以上8.5°以下。而且，沟221的间隔P1比像素P0要小地构成，以沟221的间隔P1为周期的照明不稳在像素120A内被平准化，观察者感觉不到。特别是沟221的间隔P1与像素间隔P0最好满足0.5 P0＜P1＜0.75 P0的关系那样地构成。
而，如图9所示那样，中间光导体212与光导体220，最好由在内面Al、Ag等的高反射率的金属薄膜形成的壳体状的外壳213一体化固定。
其次，利用附图10～13，对本发明的反射层的凹部形状的其他形态进行说明。图10是表示本实施方式的液晶板的像素电极上一个凹部的立体图，图11、图12是凹部分别与Y方向、X方向平行的面切开的剖面图，图13是表示凹部的反射特性的图。
本实施方式的有源矩阵型显示装置是将所述实施方式的液晶板100的反射层138的凹部138g的内面形状变形以后的状态，与所述实施方式1一样，在反射层的凹部形状中引进非对称形状，使之具有对反射光的指向性。
具体地，这个方式的反射层139的凹部139g与前例相同，由曲率小的第一曲面和曲率大的第二曲面构成，第一曲面以及第二曲面分别具有如图1所示的Y剖面中，从凹部139g的一方的周边S1到最深点D的第一曲线A’，平缓地连接在第一曲线A’上从凹部139g的最深点D一直到另一方的周边部S2的第二曲线B’所示的形状。
这个形态的凹部139g的最深点D位于凹部139g平视的中心O向Y方向错开的位置，对于基板111的水平面的第一曲线A’的倾斜角的平均值以及第二曲线B’的倾斜角的平均值分别设定在1°～89°、0.5°～88°的范围，第一曲线A’的倾斜角的平均值比第二曲线B’的要大。而且表示最大倾斜角的第一曲线A的周边部S1的倾斜角δa，在各凹部138g中大概在4°～35°的范围内，最好在4°～30°的范围内不规则地任意分布。由此，各凹部139g的深度d就在0.25μm～3μm的范围内不规则地任意分布而构成。
一方面，第一曲面以及第二曲面任意一个图12所示的X剖面中，对于中心O基本呈左右对称的形状。这个X剖面的形状在最深点D的周边成为曲率大的曲线E(即接近于直线的平缓部)，对于其基板11的水平面的倾斜角大概在10°以下地构成。而且，最深点D的深度d在0.1μm～3μm的范围内不规则分布地构成。
图13表示的是在上述那样地构成的反射层139上从所述Y方向以30°的入射角照射光时的反射角度与反射辉度之间的关系。本变形例的反射层139上，从Y方向侧以30°的角度射入液晶板的光的反射光，从正反射方向的反射角度30°附近，在比这个小的角度(20°附近)，比对称形状的凡射层的灰度要大。也就是说，由于凹部139g的最深点D从凹部139g的中心O开始向Y方向偏移，因此在第二曲面上反射的光的比率比在第一曲面上反射的比率要大，Y方向侧的反射显示更明亮。而且，由于凹部139g的最深点D近旁呈平缓的曲面，正反射方向的反射率也提高了。
而，关于其他的构成，与所述实施方式一样，因此省略对其的说明。所以，本实施方式除了可以得到与所述的实施方式同样的效果以外，提高了反射角度30°～40°的特定观察方向的显示亮度可以有效地利用反射光。
而且本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明主题思想范围内，可以实施各种各样的变化。
比如，所述的TFT130不限于反交错型结构，也可以是正交错性的TFT。
图14和图15表示的是本发明的液晶板的实施方式2，这个方式的液晶板兼用像素电极和反射层，像素电极设置在下侧的基板上而构成。
这个方式的液晶板155具有以下构成：元件侧(下侧：离观察者远的一侧)的基板160；离观察者近的一侧的相对基板170；在基板160、170之间夹持的作为光调制层的液晶层150；在基板的外侧，从外侧开始顺序配置的偏光板151、第一相位差板152、第二相位差板153。而，在基板间夹持的液晶层150的构造，作为其他的液晶板的基本构成，与刚才实施方式1的液晶板100相等，一样的构成要素施加了同样的符号，因此不再做详细说明。而，在液晶板155中，由基板160、170和液晶层150构成液晶单元。
在这个方式中，在基板160上形成TFT130，在基板160上覆盖形成的扫描线126、信号线125、源电极116以及漏电极117，在基板160上形成有机材料或无机材料的绝缘层165，在这个绝缘层的上面侧(液晶层侧)形成多个凹部166，覆盖这些个凹部166那样地形成像素电极167，在像素电极167自身上形成凹部167g。这个方式的像素电极167，如图15所示那样地，覆盖由多个扫描线126和多个信号线125划分的区域那样地呈矩形地形成。
而且，在所述的绝缘层165中，在覆盖漏电极117的部分上形成连通孔168，通过这个连通孔168的部分，挪用像素电极167构成材料的一部分形成导通部169，像素电极167与漏电极117通过导通部169进行电连接。
在图15中，没有表示出形成在像素电极167上的凹部167g的形状，圆形状的大小是随机的凹部167g，随即排列的状态由图15的两点锁线表示。
而且，在相对侧的基板170中，形成彩色过滤层142、共同电极层143换定向膜144，对于相对与像素电极167之间的液晶层150可以进行液晶分子的定向控制，并且可以进行彩色显示那样地构成。
其次，在这个方式的液晶板155中，如图16所示那样，作为其液晶单元的延迟值Δnd(Δn：折射率各向异性、d：液晶层厚度或单元间隙)的值应该是180nm～280nm的范围，最好是200～50nm，构成液晶层150的液晶扭转角为60°～90°，最好是65°～80°的范围。这里，定向膜的磨擦方向在基板170侧中，从水平方向到45°～60°的范围。
而且，偏光板151的吸收轴为反时针旋转70°～90°，最好是80°～87°，第一相位差板152的延迟值Δnd为所述单元的Δnd的100％～140％，滞相轴为0°～20°的范围，第二相位差板153的延迟值Δnd为所述单元的Δnd的40％～70％，滞相轴最好在55°～75°的范围内。
在这个方式的构造中，像素电极167自身具备光反射性的基础上，还形成先前的实施方式说明的与凹部138g同等的形状的凹部167g，因此可以得到与先前的实施方式的情况下同等的效果。
而且，在这个实施方式中，与TFT130的位置无关，在TFT130的形成位置的绝缘层165的正上方，可以形成像素电极167，因此像素电极167的形成面积可以尽量地扩大，由此，可以提供提高了开口率的明亮的液晶显示装置。
进而，在这个例子中，由于TFT130的上方，被绝缘层118覆盖，再被绝缘层165覆盖，因此在绝缘层118上面形成凹部116之际，在板型的复制工程中，卷入异物对TFT130、配线部分造成损害的可能性变小。即，绝缘层作为蚀刻限制层发挥作用，并且可以起到板型复制工程的保护作用。
而且，前面说明的偏光板151的吸收轴与相位差板152、153的延迟值与滞相轴在所述范围，因此可以得到更高的亮度和对比度的显示。
其次，对图14所示的构造元件侧的基板160上的绝缘层部分的形成方法进行说明。
在基板160形成扫描线126、信号线125、TFT130以后，由等离子体CVD等的成膜法，比如以1000厚形成SiNx的绝缘层，在这个绝缘层上由按压复制出凹凸形状，然后，用干蚀刻法形成导通孔(对角线200μm左右)，比如以飞溅法形成厚度1200的铝制的像素电极。由此，在绝缘层上可以形成反射型的像素电极。
而且，为了在绝缘层上使用有机材料，在基板160上形成扫描线126、信号线125、TFT130以后，通过自转涂层法涂抹NN700(JSR制)等的有机材料，用热板等的加热装置以800的温度烘烤3分钟，得到厚度2μm的绝缘层，为了形成导通孔，比如以300mJ/cm2进行漏光，以0.14％TMA水溶液，显像1分钟左右，用烘箱等加热装置以220°左右烘烤1个小时左右，在绝缘膜上形成对角线20μm左右的导通孔。然后，比如以飞溅法形成厚度1200的铝制的像素电极。由此，可以在绝缘层上形成反射型的像素电极。
图17～图19是在将板层间夹持绝缘层形成的MIM(Metal InsulatorMetal)结构的薄膜二极管(TFD)作为2端子型开关元件具备的液晶装置中适应本发明构造的例子。
如图17所示那样，具备MIM的开关元件的液晶板180，在其上面形成绝缘层181。在绝缘层181的上面，在X方向以及Y方向呈矩阵状地排列有Al、Ag等的光反射性的金属材料构成的像素电极182。在同一列的Y方向排列的像素电极182通过一个一个薄膜二极管185连接一根数据线183。薄膜二极管185从基板181侧看去，由钽单体、钽合金构成的从数据线185分支的第一导电层186和把这个第一导电层186阳极氧化得到的绝缘层187；铬等的第二导电层188构成，成为导电体/绝缘体/导电体的三明治(多层)结构。
然后，在图17中没有表示，在图18中所示的那样，作为像素电极182的底层的绝缘层181上，随机地形成多个先前的实施方式2中适用的同等的凹部181g，在像素电极182的上面也形成多个凹部182g，与先前的实施方式2的情况相同，像素电极182发挥非对称的反射特性那样地构成。
其次，覆盖这些薄膜二极管185和像素电极182，形成绝缘层189，在这个绝缘层189上形成定向膜190。
而且，在相对侧的基板181上对应沿X方向的多个像素电极182那样地在行方向延续存在地形成多个长方形的扫描线192。从这个构成来看，扫描线192作为先前的像素电极182的相对电极发挥作用。
在具备图17～图19所示构造的MIN型的薄膜二极管185的液晶板中，像素电极182也发挥非对称反射特性，因此可以得到具有先前的实施方式2的情况下同样的非对称性的反射特性，可以得到与先前的实施方式2的情况下同样的效果。
图19是将作为2端子型线形元件的MIM构造的薄膜二极管配备于开关元件的液晶显示装置中适用于本发明的构造的其他的例子。
在这个例子中，在绝缘性基板193上，直接形成多个先前的构造同等的薄膜二极管185，在薄膜二极管185的近旁的基板193上，形成与像素电极相同的平面形状的绝缘层194，在该绝缘层194上，形成由Al、Ag等光反射特性高的金属材料构成的反射层195，构成具有凹部的像素电极。
在具备图19所示的构造的MIM型的薄膜二极管185的液晶板中，可以得到具有先前实施方式2的情况下同样的非对称性的反射特性，可以得到先前的实施方式2的情况下同等的效果。
在具备这些图那样的薄膜二极管185的液晶板中，在基板上形成数据线187以后，在其表面形成氧化层，形成绝缘层以后，均等地涂抹应该作为扩散反射层的绝缘层，然后进行形成剖面非对称形状的按压加工，可以形成多个凹部。用光刻技术将这个绝缘层做成所希望的形状，整体地形成第二导电层188，接着兼用应该成为开关元件的部分和相当于像素电极的部分，形成图案，得到具备开个元件的基板。
采用以上的构成，可以以简单的工艺制造具有开关元件与非对称反射特性的反射层的液晶板。
在以上说明的各实施方式中，说明的是采用与反射层兼用的像素电极，或者与像素电极不同地另外设置反射层的反射型的液晶显示装置的例子，当然本发明也可以适用半透过型的液晶显示装置。
作为半透过型的液晶显示装置，在液晶板的背面侧设置背灯装置，具有凹凸部的反射膜很薄地形成，背灯可以从背后进行照明那样地构成就可以。而且，在具有凹凸部的反射层形成多个细微的透光孔，使背灯的光线可以一部分透过那样地进行透过显示的构造不用说也是可以的。在这种情况下，背灯灭灯以后，可以利用外部的光作为反射型进行显示。
根据以上所述的本发明，由于是具有具备非对称的反射特性的反射层的有源矩阵型的显示装置，不是单纯的高斯分布型的反射特性，可以在目标方向上集中更多的光，在目标方向中提供更加明亮的显示状态的显示装置。如果这个目标方向作为观察者的观察方向的话，就会比具备高斯分布型特性的显示装置在更实用的状态得到明亮显示的显示装置。
在本发明中，作为非对称性的特性的反射层，关于从光射入方向沿着受光方向的面对于基板法线，以具有非对称的曲率的凹凸面的形状可以实现。
在本发明中，将所述反射层的剖面的曲线的曲率的倾斜角分布最大定为30°，抑制反射光的多余的扩散角，比以往的高斯分布型反射光可以在更广的角度范围得到强度更高的反射光。
本发明，可以采用开关元件在靠近观察者侧的基板上形成，而彩色过滤器在另一方的基板上形成的构成，也可以采用开关元件在距离观察者远的一侧的基板上形成，彩色过滤器在同一侧的基板上形成的构成，无论哪一种构成，都可以在目标方向上集中更多的光，在目标方向中得到更明亮的显示状态的彩色显示。
本发明，具有如下特征：对具有反射层的非对称的曲率的凹凸面作为所述反射层的底层而形成的绝缘层的板型的按压形成的凹凸面而形成的，因此与具备由喷砂法、蚀刻法形成的凹凸面的构成不同，在制造时不会对形成在绝缘层的底层的开关元件、配线造成伤害，提供了实用性。

Claims (13)

1.一种有源矩阵型显示装置，其特征在于：具有：
一对基板；夹持在这些基板之间的光调制层；在所述一方的基板上形成的多个像素电极；设置在这些像素电极附近，用于驱动各像素电极的开关元件；至少在从观察者远的一侧的基板上，形成的反射型或半透过反射型的反射层，
在所述反射层上具备非对称的反射特性。
2.如权利要求1所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：关于从光射入方向开始沿着受光方向的面，所述反射层的剖面形状，具有对基板法线呈非对称的曲率的凹凸面。
3.如权利要求1所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述反射层的剖面的曲线至少由两个曲率不同的曲线组成。
4.如权利要求3所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述反射层的剖面的曲线的曲率的倾斜角分布最大为30°。
5.如权利要求1所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述开关元件由薄膜晶体管构成。
6.如权利要求1所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述开关元件为反交错型。
7.如权利要求1所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述开关元件在观察者附近一侧的基板上形成，彩色过滤器在另一方的基板上形成。
8.如权利要求1所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述开关元件在离观察者远的一侧的基板上形成，彩色过滤器在相同的一侧的基板上形成。
9.如权利要求1所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述像素电极被兼用作所述反射层，在这些像素电极上形成具有非对称曲率的凹凸面。
10.如权利要求9所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：覆盖所述开关元件形成绝缘层，在该绝缘层上形成具有所述非对称曲率的凹凸面，沿着该凹凸面形成像素电极，在像素电极上形成具有非对称曲率的凹凸面。
11.如权利要求10所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述像素电极和所述开关元件通过形成在所述绝缘层上的导通孔上形成的导通部进行连接。
12.如权利要求1所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：所述开关元件是非线形型2端子元件。
13.如权利要求2所述的有源矩阵型显示装置，其特征在于：具有所述反射层的非对称曲率的凹凸面是由对于作为所述反射层的底层形成的绝缘层的型的按压形成的凹凸面而形成的。
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