JP4248062B2

JP4248062B2 - 液晶表示パネル

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Publication number: JP4248062B2
Application number: JP34891598A
Authority: JP
Inventors: 公昭中村; 善郎小池
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: KR20000047995A; JP2000171831A; KR100620876B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低消費電力の表示パネルに適用可能な光利用効率が高い反射型液晶表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯型情報機器の普及に伴い、表示パネルの低消費電力化が要求されており、表示パネルとして低消費電力化が可能な液晶表示パネルが多く採用される。この液晶表示パネルは、光の利用形式により、透過型液晶表示パネルと反射型液晶表示パネルに分けられる。
【０００３】
透過型液晶表示パネルは、透明な平行平板電極の間に液晶を挟み、平行平板電極間に電圧を印加して、液晶を透過する光の偏光方向を制御して光をスイッチングするものである。しかし、透過型液晶表示パネルは、消費電力が大きいバックライトを必要とするため、携帯型情報機器に使用する場合は付属させるバッテリの重量が大きくなる。そこで、バックライトを必要とせず、自然光を利用可能な反射型液晶表示パネルが注目されている。
【０００４】
反射型液晶表示パネルは、例えば平行に対面した透明電極と反射電極の間に液晶を挟み、透明電極と反射電極の間に電圧を印加する。そして、透明電極を透過し反射電極で反射する光の偏光方向を液晶層で制御して光をスイッチングするものである。この場合の液晶には、液晶分子の配向方向を電極間でツイストさせるツイステッドネマティック液晶や、液晶に二色性色素を添加したゲストホスト液晶等が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の反射型液晶表示パネルは、対面する一方の基板に透明な共通電極を設け、他方の基板に画素電極と反射層を設けて、共通電極と画素電極の間に電圧を印加し、画素電極に対応した画素領域の液晶分子の配向方向を制御して光をスイッチングするものである。
【０００６】
しかしながら、画素電極は画素領域に対応して区分されており、各画素電極はそれぞれの画素領域の液晶分子に電界を印加してその配向方向を制御するため、隣接する画素領域の間の液晶分子には電界が及ばず、その部分の液晶分子を駆動することができない。従って、画素領域の間に存在する液晶分子は、表示に寄与せずコントラストを低下させていた。
【０００７】
また、画素電極と共通電極が対面していると電極間の静電容量が大きくなり、補助電極の静電容量に対する割合が大きくなるため、画素領域の液晶の電荷リーク性の影響が大きくなる。この場合、画素領域の液晶の電荷リーク性が大きいと、保持電圧のリップルが大きくなり画面のちらつきが目立ってくる。このため、電荷リーク性の小さい液晶を使用する必要があるが、電荷リーク性の小さい液晶は、一般的に光の透過率や吸光度等の電気光学特性が劣るため、反射型液晶表示パネルのコントラストを高くすることができなかった。
【０００８】
さらに、従来の反射型液晶表示パネルは、画素電極と共通電極を異なる基板に設け、それを平行に対面させていたので、成膜やパターンニング、位置決め等の製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、コントラストが高くて表示が明るく、かつ、製造プロセスの簡略化が可能な反射型液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、光透過性を有する第１の基板と、第１の基板に液晶を介して対向させた第２の基板とを有する液晶表示パネルにおいて、第２の基板の上に、表示画素に設けられた反射層と、表示画素の液晶を駆動する画素駆動電極と、隣接する表示画素の境界の上で隣接する表示画素に共通に設けられた共通駆動電極とを有し、画素駆動電極は、その両側の共通駆動電極の略中間に配置され、その両側の共通駆動電極との間で、第１及び第２の基板に略平行な電界を発生させることを特徴とする液晶表示パネルを提供することにより達成される。
【００１１】
本発明によれば、表示画素に対応した反射層と、反射層の上に設けられた画素駆動電極と、隣接する画素に共通に設けられた共通駆動電極とを有するので、隣接する画素駆動電極に同時に電圧が印加された場合、隣接する画素領域の境界を含む画素領域全体にわたって液晶の配向方向が変化する。従って、従来のように隣接する画素領域の境界部分の液晶が駆動されないということがなく、高いコントラストを実現することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、対面する一方の基板上に画素駆動電極及び共通駆動電極が所定の間隔をあけて交互に配置され、基板に略平行な成分を含む電界を発生させる。従って、液晶層を介して対面した他方の基板に対向電極を設ける必要がなく、一方の基板上に画素駆動電極、共通駆動電極、薄膜トランジスタ等を成膜すればよいため、液晶表示パネルの製造プロセスが簡略化される。
【００１３】
また、上記の目的は、光透過性を有する第１の基板と、第１の基板にゲストホスト液晶を介して対向させた第２の基板とを有する液晶表示パネルにおいて、第２の基板の上に設けられた反射層と、反射層の上に設けられ４分の１波長板として機能する絶縁層と、絶縁層の上に設けられゲストホスト液晶を駆動する画素駆動電極及び共通駆動電極とを有し、画素駆動電極は、共通駆動電極との間で第１及び第２の基板に略平行な電界を発生させることを特徴とする液晶表示パネルを提供することにより達成される。
【００１４】
本発明によれば、画素駆動電極と共通駆動電極は対向していないので、電極間に形成されるコンデンサの面積が小さくなり、電極間の静電容量が小さくなる。このため、補助電極の電極間の静電容量に対する割合が小さくなり、画素領域の液晶の電荷リーク性の影響が小さくなる。従って、ゲストホスト液晶として、電荷リーク性は大きいが二色性比等の光学特性が良好なアゾ系の色素を添加することができ、高いコントラストと反射率を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明の液晶表示パネルの原理説明図であり、図１（１）は平面図、図１（２）は等価回路図である。図１（１）に示すように、本発明の液晶表示パネルは、紙面と平行な液晶層の下に、液晶層と平行に画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３が交互に設けられ、それらの電極の間に電圧を印加することにより、水平方向の電界Ｅ１〜Ｅ３を発生させる。
【００１７】
この場合に、１つの画素駆動電極３０５と左右の共通駆動電極３０３との間、即ち１点鎖線３２０で示す部分が１画素になり、隣接する画素領域の境界は共通駆動電極３０３の中央になる。また、交互に配置された画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間隔は等間隔である。従って、隣接する画素駆動電極３０５に同時に電圧が印加された場合、隣接する画素領域の境界を含む画素領域全体にわたって液晶の配向方向が変化し、従来のように、隣接する画素領域の境界部分の液晶が駆動されないということがなく、高いコントラストを実現することができる。
【００１８】
反射層３０６は、画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３の下に設けられ、紙面上方から入射し液晶層を通過した光を反射する。一方、ソース電極３０１と薄膜トランジスタ３０４は、共通駆動電極３０３の下に設けられる。これは、入射する光が共通駆動電極３０３で遮蔽されて薄膜トランジスタ３０４に当たらないようにし、薄膜トランジスタ３０４の光リーク電流を低減させるためである。
【００１９】
ソース電極３０１に印加されたデータ電圧は、薄膜トランジスタ３０４のドレインからコンタクトホール４０２を介して画素駆動電極３０５に印加され、水平方向の電界Ｅ１〜Ｅ３を発生させる。電界Ｅ１〜Ｅ３は、電圧無印加時に垂直方向に配向していたｐ型の液晶分子を水平に配向するので、液晶層を通過し反射層３０６で反射する光の偏光方向を９０°回転させる。従って、液晶層に偏光板を通して直線偏光させた光を入射させれば、反射光のスイッチングが可能である。
【００２０】
図１（２）は、本発明の液晶表示パネルの等価回路図で、液晶を介した画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３は、等価的にコンデンサＣ１〜Ｃ４で表される。
【００２１】
図２は、図１（１）の液晶表示パネルのＸ−Ｘ線における断面図で、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧が印加されていない状態を示す。ガラス基板１０２の上に反射層３０６が設けられ、反射層３０６の上に絶縁層４０１を介して画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３が設けられる。また、画素駆動電極３０５、共通駆動電極３０３及び絶縁層４０１の上に垂直配向膜１０７が設けられる。尚、図２中には、ソース電極３０１は省略されている。
【００２２】
一方、ガラス基板１０１は上側（表示側）に偏光板１１０が設けられ、下側（背面側）に垂直配向膜１０８が設けられる。そして、ガラス基板１０１、１０２の間にｐ型の液晶１０９が挿入される。この場合、垂直配向膜１０７、１０８は、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧が印加されない状態で、液晶１０９をガラス基板１０１、１０２に対して垂直に配向させる。
【００２３】
図２に示すように、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧を印加しない場合は、液晶１０９の配向方向が垂直のままであり、入射光１１１の偏光状態が変化しない。このため偏光板１１０を透過した光１１１は、反射層３０６で反射し再び偏光板１１０を透過する。即ち、電圧を印加しないときの液晶表示パネルは白表示になる。
【００２４】
図３は、本発明の液晶表示パネルに電圧を印加した場合の動作説明図である。本発明の液晶表示パネルは、電圧無印加時に垂直配向させたｐ型の液晶１０９を、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧を印加することにより水平に倒す。この場合、水平に倒れた液晶１０９は、入射光の波長をλとすると、入射光の偏光方向を９０°回転させるλ／４板として作用する。従って、偏光板１１０を透過し反射層３０６で反射した光１１１は、その偏光面が９０°回転しているため偏光板１１０を透過できない。即ち、電圧を印加したときは液晶表示パネルは黒表示になる。
【００２５】
このように、本発明の液晶表示パネルは、画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３が横方向の電界を発生させるだけでよいため、液晶層を介して対面したガラス基板１０１に対向電極を設ける必要がない。従って、一方のガラス基板１０２に、画素駆動電極３０５、共通駆動電極３０３、ソース電極３０１、ゲート電極３０２、薄膜トランジスタ３０４等を成膜すればよいため、液晶表示パネルの製造プロセスが簡略化される。
【００２６】
図４は、本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの平面図で、１つの画素領域の液晶を２つの画素駆動電極３０５で駆動する場合の構成を示す。ソース電極３０１に印加されたデータ電圧は、ゲート電極３０２にゲート電圧が印加された薄膜トランジスタ３０４を通過し、画素駆動電極３０５に順次印加される。
【００２７】
共通駆動電極３０３には所定の電圧が印加されており、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３との差の電圧により電界が発生し、その電界により液晶１０９の配向方向を制御する。本実施の形態では、１つの反射層３０６に対応する１つの画素領域の液晶１０９を、３つの共通駆動電極３０３とその間に設けられた２つの画素駆動電極３０５で駆動するため、所定の電界を液晶１０９に印加する場合の印加電圧を低くすることができ、消費電力の低減が可能である。
【００２８】
反射層３０６は、画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３の下に、金属または絶縁体で形成される。本実施の形態では、反射層３０６はソース電極３０１の形成を容易にするために、画素の境界部分で分割されている。即ち、反射層３０６が分割されている画素の境界領域にソース電極３０１を形成することができる。反射層３０６が金属の場合は、反射率が高いアルミニウム膜などが望ましい。絶縁体の場合は顔料を分散させたアクリル樹脂などを使用する。絶縁体の場合は、赤、緑、青に着色した顔料を使用することにより、反射層３０６にカラーフィルタの代用をさせることも可能であり、カラー液晶表示パネルの構造が簡略化される。
【００２９】
図５は、図４に示した第１の実施の形態の液晶表示パネルのＡ−Ａ線における断面図である。反射層３０６は、画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３と絶縁層４０１を介して電気的に絶縁され、絶縁層４０１には、例えば、膜厚１〜１０μｍの日本合成ゴム製ＨＲＣ−００１を使用する。これにより反射層３０６に反射率の高いアルミニウム膜等を使用することができる。反射層３０６をアルミニウム膜などの導電性物質で形成した場合は、ソース電極３０１は反射層３０６と共通駆動電極３０３で取り囲まれ、ソース電極３０１からの漏れ電界はそれらの導電性物質で遮蔽される。このため、ソース電極３０１からの漏れ電界により液晶１０９が駆動されることがなく、表示のコントラストを向上させることができる。
【００３０】
垂直配向膜１０７、１０８は、電圧無印加時に液晶１０９をガラス基板１０１、１０２に垂直な方向に配向させるものであり、例えば、日産化学製ＲＮ−７８３が使用される。
【００３１】
薄膜トランジスタ３０４及びソース電極３０１は、共通駆動電極３０３の下に形成される。これにより、薄膜トランジスタ３０４を不透明な共通駆動電極３０３で遮光し、薄膜トランジスタ３０４の光リーク電流を低減する。また、表示に寄与しないソース電極３０１及び薄膜トランジスタ３０４を共通駆動電極３０３の下に形成することにより、反射層３０６と共通駆動電極３０３とでパネルのほぼ全面を覆うことができ、液晶表示パネル全体の反射面積を広くすることができる。即ち、画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３は、アルミニウム等の金属導体であり反射板として作用する。従って、本来の反射層３０６と共働して液晶表示パネルの反射率を向上させると共に、共通駆動電極３０３が隣接する反射層３０６の境界の上方に設けられ、反射層３０６の境界部分でも光を反射するため、パネルの反射領域を広くすることができる。
【００３２】
前述のように、ｐ型の液晶１０９は、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧を印加すると、電界と同方向、即ち画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３に垂直で、しかもガラス基板１０１、１０２と平行な方向に倒れる。この場合、偏光板１１０を、その透過軸又は吸収軸がガラス基板１０１、１０２に平行で、しかも画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３に垂直な方向から±４５°になるように配置する。これにより、電圧が印加された液晶１０９を通過する光の偏光方向は９０°回転する。
【００３３】
また、液晶１０９の屈折率異方性Δｎとセルギャップｄの積であるリタデーションΔｎｄは、電圧印加時にｎλ／４（ｎは奇数の自然数、λは光の波長）と等しくなるように調整される。この場合、液晶１０９の屈折率異方性Δｎは、印加する電圧により変化する。
【００３４】
即ち、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧を印加するにしたがって、液晶１０９は電界の方向に倒れ、液晶１０９の屈折率異方性Δｎが大きくなるので、リタデーションΔｎｄの値も０から次第に大きくなる。
【００３５】
例えば、スイッチングする光の波長λを視感度が最も高い５５０ｎｍとすると、λ／４は約１４０ｎｍである。液晶１０９のリタデーションΔｎｄの値は、所定の印加電圧で１４０ｎｍになり、液晶１０９は光の偏光方向を９０°回転させるλ／４板として機能する。
【００３６】
なお、液晶１０９のリタデーションΔｎｄがｎλ／４に等しくない場合は、ガラス基板１０１と偏光板１１０の間に差分のリタデーションΔｎｄを持つ位相差フィルムを挿入することによって補正する。また、液晶１０９の白黒表示を反転させる場合は、前記とは逆に、所定の電圧で液晶１０９のリタデーションΔｎｄが０になるように位相差フィルムを挿入する。
【００３７】
図６は、図４に示した第１の実施の形態の液晶表示パネルのＹ−Ｙ線部分の詳細平面図である。本実施の形態では分割された反射層３０６が各画素領域に対応して設けられ、１つの画素領域を３つの共通駆動電極３０３と２つの画素駆動電極３０５で駆動する点が図１と相違する。従って、液晶１０９をより低い駆動電圧で効率よく駆動することができ、液晶１０９のリタデーションΔｎｄがｎλ／４と等しくなる駆動電圧が低下するので、液晶表示パネルの低消費電力化が可能である。
【００３８】
また、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間隔は隣接する画素領域に渡って等間隔であり、隣接する画素領域の境界は共通駆動電極３０３の中央の位置になる。従って、隣接する画素領域の画素駆動電極３０５に同時に電圧が印加された場合、共通駆動電極３０３が両側の画素領域に共通になり、液晶の配向方向が隣接する画素領域の境界を含む画素領域全体にわたって変化するため、高いコントラストを実現することができる。
【００３９】
図７は、図６に示した第１の実施の形態の液晶表示パネルの等価回路図で、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３との間には、液晶１０９を誘電体とする等価的なコンデンサＣ１１〜Ｃ１８が存在する。
【００４０】
図８乃至図１０は、本発明の実施の形態の液晶表示パネルの製造プロセスの説明図で、図６のＢ−Ｂ線における断面を示す。本実施の形態では、一方のガラス基板１０２に反射層３０６、薄膜トランジスタ３０４、ソース電極３０１、画素駆動電極３０５、共通駆動電極３０３等を全て成膜できるので、液晶表示パネルの製造プロセスの簡略化が可能である。
【００４１】
図８（１）に示すように、膜厚３０００Å程度のアルミニウム膜をガラス基板１０２の上に成膜してパターンニングすることで、反射層３０６とゲート電極３０２を形成する。次に、図８（２）に示すように、窒化シリコン（ＳｉＮ）等のゲート絶縁層２０１、薄膜トランジスタのチャネルとなるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）２０２、薄膜トランジスタのエッチング保護膜となる窒化シリコン（ＳｉＮ）２０３を積層して成膜する。
【００４２】
次に、図８（３）に示すように、窒化シリコン（ＳｉＮ）２０３をパターンニングしてエッチング保護膜２０４を生成する。エッチング保護膜２０４は、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極をエッチングする時に、チャネルとなるアモルファスシリコン２０２を保護するものである。
【００４３】
次に、図８（４）に示すように、アモルファスシリコンにイオンを注入したオーミックコンタクト層（ｎ＋ａ−Ｓｉ）２０５、ソース電極及びドレイン電極になる金属層（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ）２０６を積層して成膜する。オーミックコンタクト層２０５は、金属層２０６とアモルファスシリコン２０２のオーミック接触を改善するものである。なお、金属層（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ）２０６は、膜厚５００Å程度のチタン膜と膜厚１５００Å程度のアルミニウム膜（下層）の積層膜である。
【００４４】
次に、図８（５）に示すように、金属層２０６、オーミック層２０５及びアモルファスシリコン２０２をパターンニングして、ソース電極３０１とドレイン電極２０９を生成し、薄膜トランジスタ３０４を生成する。
【００４５】
次に、図９（１）に示すように、絶縁層４０１（例えば、日本合成ゴム製ＨＲＣ−００１等）を成膜してコンタクトホールになるスルーホール２０８を設ける。次に、図９（２）に示すように、画素駆動電極及び共通駆動電極になるアルミニウムの金属層（Ａｌ）２０７を成膜する。そして、図９（３）に示すように、金属層（Ａｌ）２０７をパターンニングして、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３とを同時に生成する。
【００４６】
このように、本実施の形態では、一方のガラス基板１０２に反射層３０６、薄膜トランジスタ３０４、ソース電極３０１、画素駆動電極３０５、共通駆動電極３０３等を全て成膜できるので、液晶表示パネルの製造プロセスを簡略化することができる。
【００４７】
次に、反射層３０６をガラス基板１０２の背面等、薄膜トランジスタのゲート電極３０２等とは独立に設ける場合について説明する。この場合は、図１０（１）に示すように、反射層３０６をガラス基板１０２の背面側（図中下側）に設けたことで、ガラス基板１０２の表面側（図中上側）に共通駆動電極３０３とゲート電極３０２とを同時に成膜でき、また、図１０（５）に示すように、画素駆動電極３０５とソース電極３０１を同時に形成できるため、図９（１）〜（３）に示した絶縁層４０１、画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３を生成するプロセスが省略できる。このため、液晶表示パネルの製造プロセスが更に簡略化される。なお、図１０（２）〜（４）は図８（２）〜（４）と同様のプロセスである。
【００４８】
図１１は、本発明の第２の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。本実施の形態は、図５に示した第１の実施の形態の共通駆動電極３０３を、ガラス基板１０１の背面側に形成したものである。共通駆動電極３０３は、反射層３０６に対して表示側に設けられるため、膜厚１０００Å程度のインジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）からなる透明電極を使用する。
【００４９】
第２の実施の形態では、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間の電界はガラス基板１０１、１０２と略平行な方向（より厳格には平行に近い斜め方向）になり、液晶１０９の電圧印加時の配向方向も略平行になる。本実施の形態においても、画素領域の境界位置に共通駆動電極３０３が両側の画素領域に共通に設けられるので、画素領域の境界部分の液晶１０９を画素として効率よく配向させることができるので、表示のコントラストを向上させることができる。
【００５０】
図１２は、本発明の第３の実施の形態の液晶表示パネルの断面図で、液晶として二色性色素を添付したゲストホスト液晶１５９（例えば、三菱化学製ＬＡ−１２１）を使用する場合の構成である。第３の実施の形態は、図５に示した第１の実施の形態と略同様の構成であるが、ガラス基板１０１の上に偏光板は設けられていない。即ち、絶縁層４０１にλ／４板としての機能を持たせることにより偏光板を省略できる。
【００５１】
絶縁層４０１は、液晶性プレポリマーを重合させて生成する。この液晶性プレポリマーは、配向させて光学的異方性を持たせλ／４板として機能させることができるので、本実施の形態の液晶表示パネルは偏光板なしでも高いコントラストを実現することができる。
【００５２】
ゲストホスト液晶１５９は、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧を印加すると、水平方向に配向し所定の偏向方向の入射光を吸収する。入射光は反射層３０６で反射されて反射光になるが、反射光はλ／４板として機能する絶縁層４０１を通過すると偏向方向が９０°回転し、ゲストホスト液晶１５９で再吸収される。従って、ゲストホスト液晶１５９は、効率よく光を吸収することができ、液晶表示パネルのコントラストを向上させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３は対向していないため、電極間に形成されるコンデンサの面積が小さくなり、電極間の静電容量が小さくなる。このため、補助電極の電極間の静電容量に対する割合が小さくなり、画素領域の電荷リーク性の影響が小さくなる。従って、ゲストホスト液晶１５９として、電荷リーク性は大きくなるが二色性比等の光学特性が良好なアゾ系の色素を添加することができる。
【００５４】
ゲストホスト液晶１５９の光学特性は、二色性色素を垂直に配向したときの光の吸光度と、水平に配向したときの光の吸光度の比である二色性比で表され、二色性比が高い二色性色素を溶解させたゲストホスト液晶１５９は、高い反射率を実現できる。二色性色素材料は、大きく分類してアゾ系とアントラキノン系がある。アゾ系は二色性比は高いが電荷リーク性が大きくなり、アントラキノン系は二色性比は低いが電荷リーク性が小さくなる。
【００５５】
本実施の形態により、ゲストホスト液晶１５９の電荷リーク性の影響が小さくなれば、電荷リーク性が大きくても二色性比が高いアゾ系の色素を採用することが可能になり、従来より２割程度高い反射率を実現することができる。
【００５６】
また、アゾ系色素を添加したゲストホスト液晶１５９は、長時間のアニールによって一度低下した電圧保持率を回復できることが実験によって確かめられている。従って、電圧保持率が低下した場合は、再度のアニールによって長時間の使用に耐える液晶表示パネルを実現することができる。なお、上記第３の実施の形態例の場合、共通駆動電極３０３は、画素駆動電極３０５との間で略平行な電界を発生させれば、電荷リーク性は大きくても光学特性が良好なアゾ系の色素を添加したゲストホスト液晶を利用することができる。
【００５７】
図１３は、本発明の第４の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。本実施の形態は、図５に示した第１の実施の形態の構成と略同様であるが、ネマティック液晶又はゲストホスト液晶１６９を、水平配向膜１６７、１６８により電圧無印加時に水平配向させる点が異なる。水平配向膜１６７、１６８は、例えばＪＳＲ製ＡＬ−１０５４を使用する。
【００５８】
本実施の形態においてネマティック液晶１６９を使用する場合は、ｎ型又はｐ型のどちらでも使用可能であり、ｎ型の場合は例えばメルク社製ＭＪ−９５７８５を使用し、ｐ型の場合は例えばメルク社製ＺＬＩ−４７９２を使用する。
【００５９】
この場合は、水平配向膜１６７、１６８を画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３の電極方向に対して約４５°方向にラビングする。これにより液晶分子は、電圧無印加状態で、ラビング方向と同様の方向に水平配向する。画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧を印加すると、液晶分子はガラス基板１０１、１０２と平行な面内で約４５°回転し、画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３の電極方向と平行または垂直になる。この状態は第１の実施の形態と同様で、光の偏光方向は約９０°回転する。従って、偏光板１１０の吸収軸又は透過軸を電圧無印加時の液晶の配向方向と平行又は垂直に配置することにより、光をスイッチングすることが可能になる。
【００６０】
一方、本実施の形態においてゲストホスト液晶１６９を使用する場合は、水平配向膜１６７、１６８を画素駆動電極３０５及び共通駆動電極３０３の電極方向に平行又は垂直にラビングする。画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３との間に電圧を印加すると、液晶分子はガラス基板１０１、１０２と平行な面内で約９０°回転して電極方向と略平行または略垂直になる。従って、偏光板１１０の吸収軸又は透過軸を電圧無印加時の液晶の配向方向に平行又は垂直に配置することにより、光をスイッチングすることが可能になる。
【００６１】
図１４は、本発明の第５の実施の形態の液晶表示パネルの断面図で、反射層３０６を共通駆動電極３０３、画素駆動電極３０５及びガラス基板１０２の上に形成した構成を示す。反射層３０６は、例えば、酸化マグネシウムなどの白色微粉末あるいはアルミニウムなどの金属微粉末を分散させた光硬化性アクリル樹脂を使用する。この場合、反射層３０６は絶縁体なので、金属反射層のように画素駆動電極３０５等と絶縁する必要がなく、製造プロセスの簡略化が可能である。なお、本構成は、例えば図５に示した第１の実施の形態、又は図１３に示した第４の実施の形態に適用できる。
【００６２】
図１５は、本発明の第６の実施の形態の液晶表示パネルの断面図で、反射層３０６を、共通駆動電極３０３と画素駆動電極３０５との間で且つ同じ層に形成した構成を示す。この場合に、共通駆動電極３０３及び画素駆動電極３０５を金属で形成すれば、それらの電極は反射板としても作用し、それらの間に設けた反射層３０６と共働して液晶表示パネルの反射率の向上させることができる。なお、本構成は、例えば図５に示した第１の実施の形態、又は図１３に示した第４の実施の形態に適用できる。
【００６３】
図１６は、本発明の第７の実施の形態の液晶表示パネルの断面図で、ガラス基板１０１の下面に共通駆動電極３０３及び画素駆動電極３０５を形成し、ガラス基板１０２の上面に反射層３０６を形成した構成を示す。共通駆動電極３０３及び画素駆動電極３０５は、例えば膜厚１０００Å程度のＩＴＯ透明電極である。この場合も、共通駆動電極３０３と画素駆動電極３０５の間に電圧を印加して、水平方向の電界を発生させるので、簡易な構造で液晶表示パネルのコントラストを向上させることができる。なお、本構成は、例えば図１１に示した第２の実施の形態において、画素駆動電極３０５をガラス基板１０１の下面に形成した場合に適用できる。
【００６４】
図１７及び図１８は、本発明の第８の実施の形態の液晶表示パネルの断面図及び平面図で、図１７は図１８のＣ−Ｃ線における断面を示す。本実施の形態は、ガラス基板１０１の下面及びガラス基板１０２の上面に、共通駆動電極及び画素駆動電極の両者を直交させて構成した場合である。即ち、ガラス基板１０１の下面に、紙面に平行な方向に所定の間隔をあけて第１の共通駆動電極３０３Ａと第１の画素駆動電極３０５Ａが交互に設けられる。また、ガラス基板１０２の上面に、反射層３０６及び絶縁層４０１を介し、ガラス基板１０１の第１の共通駆動電極３０３Ａ等と直交する方向に、第２の共通駆動電極３０３Ｂと第２の画素駆動電極３０５Ｂが所定の間隔をあけて交互に設けられる。
【００６５】
本実施の形態によれば、垂直配向膜１０７、１０８により電圧無印加時に垂直方向に配向していた液晶分子を、直交して設けられた駆動電極３０３Ａ、３０５Ａ及び３０３Ｂ、３０５Ｂによる電界でツイストさせることができる。このため、ゲストホスト液晶を使用した場合に、ゲストホスト液晶の光吸収率を高めることができ、表示のコントラストを向上させることができる。
【００６６】
図１９は、本発明の第９の実施の形態の液晶表示パネルの断面図で、第１の実施の形態と略同様の構成において、ガラス基板１０１と垂直配向膜１０８の間に赤色カラーフィルタ４０３、緑色カラーフィルタ４０４、青色カラーフィルタ４０５を設けた構成例である。本実施の形態によれば、画素駆動電極３０５と共通駆動電極３０３の間に電圧を印加することにより、電圧無印加時に垂直配向した液晶分子を水平方向に駆動し、簡易な構成でコントラストの高いカラー表示を実現することができる。
【００６７】
図２０及び図２１は、本発明の第１０の実施の形態の液晶表示パネルの断面図及び平面図で、第１の実施の形態と略同様の構成において、共通駆動電極３０３と反射層３０６をコンタクトホール４０６で接続した構成を示す。反射層３０６をアルミニウムなどの導電性物質で形成した場合に、反射層３０６と共通駆動電極３０３をコンタクトホール４０６で接続した構成例である。この場合、コンタクトホール４０６は、コンタクトホール４０２と同様に紫外線の選択照射等により形成する。
【００６８】
反射層３０６と共通駆動電極３０３をコンタクトホール４０６で接続した場合、画素駆動電極３０５は絶縁層４０１を介して共通駆動電極３０３との間に大きな補助容量を形成する。この補助容量は、画素駆動電極３０５に印加されたデータ電圧の保持率を高め、ちらつきの少ない画像を表示させることができる。なお、この補助容量は図１２に示した第３の実施の形態においても設けることができるので、前述のようにゲストホスト液晶１５９に電荷リーク性は大きいが二色性比が高いアゾ系の色素を添加することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、画素間領域に存在する液晶の駆動が可能になり、液晶表示パネルの反射率とコントラストを向上させることができる。また、一方のガラス基板に画素駆動電極と共通駆動電極を設けるため、画素領域の静電容量が小さくなり、透過率等の光学特性が良好な液晶材料を採用することができる。さらに、対向した平行平板電極を使用しないため、製造プロセスが簡略化され低コストの液晶表示パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示パネルの原理説明図である。
【図２】本発明の液晶表示パネルの断面図である。
【図３】本発明の液晶表示パネルの動作説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの平面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの詳細平面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の液晶表示パネルの等価回路図である。
【図８】本発明の実施の形態の液晶表示パネルの製造プロセス説明図（I）である。
【図９】本発明の実施の形態の液晶表示パネルの製造プロセス説明図（II)である。
【図１０】本発明の実施の形態の液晶表示パネルの製造プロセス説明図（III）である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図１５】本発明の第６の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図１６】本発明の第７の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図１７】本発明の第８の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図１８】本発明の第８の実施の形態の液晶表示パネルの平面図である。
【図１９】本発明の第９の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図２０】本発明の第１０の実施の形態の液晶表示パネルの断面図である。
【図２１】本発明の第１０の実施の形態の液晶表示パネルの平面図である。
【符号の説明】
１０１、１０２ガラス基板
１０７、１０８垂直配向膜
１０９液晶
１１０偏向板
１５９ゲストホスト液晶
１６７、１６８水平配向膜
１６９ネマティック液晶
３０１ソース電極
３０２ゲート電極
３０３共通駆動電極
３０４薄膜トランジスタ
３０５画素駆動電極
３０６反射層
４０１絶縁層
４０２、４０６コンタクトホール
４０３赤色カラーフィルタ
４０４緑色カラーフィルタ
４０５青色カラーフィルタ

Claims

光透過性を有する第１の基板と、前記第１の基板に液晶を介して対向させた第２の基板とを有する液晶表示パネルにおいて、
前記第２の基板上に、表示画素に設けられた反射層と、所定の間隔をおいて設けられた画素駆動電極とを有し、
前記第１の基板の前記第２の基板側に、前記画素駆動電極に略平行にずらして配置され、隣接する前記表示画素の境界の上で隣接する前記表示画素に共通に設けられた共通駆動電極を有し、
前記画素駆動電極は、その両側の前記共通駆動電極との間で、前記第１及び第２の基板と略平行な電界を発生させることを特徴とする液晶表示パネル。
請求項１において、
前記反射層は、前記画素駆動電極及び前記共通駆動電極の前記第２の基板側に設けられることを特徴とする液晶表示パネル。
請求項２において、
前記反射層は、導電性を有しており、
前記反射層と前記共通駆動電極との間に絶縁層が設けられ、
前記反射層と前記共通駆動電極は、コンタクトホールにより接続されることを特徴とする液晶表示パネル。
請求項１において、
前記反射層は、少なくとも前記画素駆動電極の前記液晶側に設けられることを特徴とする液晶表示パネル。
請求項１において、
前記反射層は、少なくとも隣接する前記画素駆動電極の間に設けられることを特徴とする液晶表示パネル。
請求項１において、
前記第１の基板上に設けられ、前記画素駆動電極及び前記共通駆動電極の方向と所定の角度をなす透過軸又は吸収軸を有する偏光板と、
前記第１の基板の前記液晶側に設けられた第１の垂直配向膜と、
前記第２の基板の前記液晶側に設けられた第２の垂直配向膜とを有することを特徴とする液晶表示パネル。
請求項６において、
前記第１の基板と前記第１の垂直配向膜の間に、カラーフィルタを有することを特徴とする液晶表示パネル。
請求項１において、
前記液晶は、ゲストホスト液晶であり、
前記第１の基板の前記ゲストホスト液晶側に設けられた第１の垂直配向膜と、前記反射層の上に設けられ４分の１波長板として機能する絶縁層と、
前記第２の基板の前記ゲストホスト液晶側に設けられた第２の垂直配向膜とを有することを特徴とする液晶表示パネル。
請求項１において、
前記液晶は、ネマティック液晶であり、
前記第１の基板上に設けられ、前記画素駆動電極及び前記共通駆動電極の方向と所定の角度をなす透過軸又は吸収軸を有する偏光板と、
前記第１の基板側の前記ネマティック液晶側に設けられ、前記偏光板の透過軸又は吸収軸と略同方向あるいは略±４５°方向のラビング方向を有する第１の水平配向膜と、
前記第２の基板の前記ネマティック液晶側に設けられ、前記第１の水平配向膜と反平行なラビング方向を有する第２の水平配向膜とを有することを特徴とする液晶表示パネル。
請求項１において、
前記液晶は、ゲストホスト液晶であり、
前記第１の基板上に設けられ、前記画素駆動電極及び前記共通駆動電極の方向と略平行又は略垂直な透過軸又は吸収軸を有する偏光板と、
前記第１の基板の前記ゲストホスト液晶側に設けられ、前記画素駆動電極及び前記共通駆動電極に略平行又は略垂直なラビング方向を有する第１の水平配向膜と、
前記第２の基板の前記ゲストホスト液晶側に設けられ、前記第１の水平配向膜と反平行なラビング方向を有する第２の水平配向膜とを有することを特徴とする液晶表示パネル。
光透過性を有する第１の基板と、前記第１の基板に液晶を介して対向させた第２の基板とを有する液晶表示パネルにおいて、
前記第１の基板の前記第２の基板側に、所定の間隔をおいて交互に配置された第１の画素駆動電極及び第１の共通駆動電極を有し、
前記第２の基板の上に、表示画素に設けられた反射層と、前記第１の画素駆動電極及び前記第１の共通駆動電極と交差する方向に所定の間隔をおいて交互に配置された第２の画素駆動電極及び第２の共通駆動電極とを有し、
前記第１の画素駆動電極は、その両側の前記第１の共通駆動電極の略中間に配置され、その両側の前記第１の共通駆動電極との間で、前記第１及び第２の基板に略平行な電界を発生させ、
前記第２の画素駆動電極は、その両側の前記第２の共通駆動電極の略中間に配置され、その両側の前記第２の共通駆動電極との間で、前記第１及び第２の基板に略平行な電界を発生させることを特徴とする液晶表示パネル。