專利名稱：半穿透型液晶顯示裝置及彩色液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在各像素設(shè)置有反射區(qū)域以及穿透區(qū)域的半穿透型液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示裝置(以下稱LCD)具備薄型且低耗電的特征，現(xiàn)在被廣泛運(yùn)用于計(jì)算機(jī)顯示器、可攜式信息機(jī)器等的顯示器中。這種LCD，是在一對(duì)基板間封入液晶，通過形成在各個(gè)基板的電極控制位于基板間的液晶的配向而進(jìn)行顯示，該LCD與CRT(陰極射線管)顯示器、電激發(fā)光(electroluminescence，以下稱EL)顯示器等不同，由于原理上不能自身發(fā)光，因此為了對(duì)觀察者顯示圖像而需要光源。
因此，在穿透型LCD中，采用透明電極作為形成于各基板的電極，而在液晶顯示面板后面及側(cè)面配置光源，以液晶面板控制該光源光的透過量，因此即使是周圍光線較暗，也可明亮地顯示。但是，由于經(jīng)常使光源點(diǎn)亮進(jìn)行顯示，因此會(huì)有無法避免由于光源產(chǎn)生的電力消耗的特性，或是如同在白天屋外的光線非常強(qiáng)的環(huán)境下，無法確保充分的對(duì)比度的特性。
另一方面，在反射型LCD中，將太陽(yáng)、室內(nèi)燈等的外光采用為光源，將入射至液晶面板的這些周圍光，通過形成在非觀察面?zhèn)鹊幕宓姆瓷潆姌O進(jìn)行反射。然后，依每個(gè)像素控制入射至液晶層而由反射電極反射后的光而從液晶面板射出的射出光量，從而進(jìn)行顯示。該種反射型LCD由于采用外光作為光源，因此與穿透型LCD不同，由于沒有光源的耗電，而具有非常低的低耗電，并且當(dāng)在屋外等周圍明亮的情況，可獲得充分的對(duì)比度，相反地，在無外光的情況下，具有無法看到顯示的特性。
因此，最近提出一種在屋外可容易觀視，且在暗處也可觀察的顯示器，并受到矚目，例如在日本專利早期公開平11-101992號(hào)公報(bào)、日本專利早期公開2003-255399號(hào)公報(bào)等所揭示的具備反射功能與光穿透功能的半穿透型LCD。該穿透型LCD通過在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)設(shè)置穿透區(qū)域與反射區(qū)域，而謀求同時(shí)具有穿透功能及反射功能。
如此，由于能夠同時(shí)具有屋外的識(shí)認(rèn)性、以及昏暗情況下的識(shí)認(rèn)性，因此采用前述的半穿透型LCD作為例如可攜式的信息機(jī)器等的顯示器是非常有用的。
但是，在該可攜式信息機(jī)器等之中，所設(shè)想的觀察狀態(tài)有多樣，為了實(shí)現(xiàn)即使是多種觀察狀態(tài)(特別是各種觀察角度)都可進(jìn)行高質(zhì)量的顯示，必須擴(kuò)大視野角度。
此外，由于半穿透性LCD是將一個(gè)像素分割為穿透區(qū)域與反射區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)半穿透性，因此一個(gè)像素份的穿透特性、反射特性低于穿透型LCD或是反射型LCD，因此為了提高各個(gè)顯示區(qū)域(穿透區(qū)域、反射區(qū)域)的顯示質(zhì)量，無論是哪一區(qū)域都必須有更高的對(duì)比度。
但是，關(guān)于半穿透型LCD，還僅停留在同時(shí)具備穿透功能與反射功能的構(gòu)造的改良，而尚未為了提高顯示質(zhì)量而嘗試野角度的擴(kuò)大、對(duì)比度的提高等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以實(shí)現(xiàn)半穿透型LCD、彩色LCD的高顯示質(zhì)量為目的。(解決問題的手段)本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)如前所述的半穿透型LCD，并具備如下特征。
即，是一種液晶顯示裝置，其具備多個(gè)像素，并在具有第一電極的第一基板與具有第二電極的第二基板間，封入垂直配向型液晶層；各像素區(qū)域具有反射區(qū)域與穿透區(qū)域；在前述反射區(qū)域中，在前述第一基板側(cè)或前述第二基板側(cè)的至少一方具有間隙調(diào)整部，用以使在前述反射區(qū)域的間隙(gap)比在前述穿透區(qū)域的間隙小，其中前述間隙控制進(jìn)入液晶層的入射光的相位差且由該液晶層的厚度所規(guī)定；并且，前述像素區(qū)域內(nèi)，在前述第一基板側(cè)或第二基板側(cè)的任一側(cè)或雙方，具有在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)分割液晶的配向方向的配向控制部。
如此，通過在半穿透型LCD中采用垂直配向型液晶層，與例如眾所周知的扭狀向列型(TN，Twisted Nematic)液晶等比較，可提高其應(yīng)答性，且可實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的顯示。并且，與附加預(yù)傾斜的前提而進(jìn)行配向控制的前述TN液晶等相比較，在垂直配向型液晶中，由于是將液晶的配向相對(duì)基板平面控制成平行或垂直，因此原理上視覺依存性低，相較于TN液晶，可擴(kuò)大其視野角。并且，由于本發(fā)明在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)設(shè)置有將液晶配向方向在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)予以分割的配向控制部，因此即使是在從各種角度觀察LCD的情況中，所分割的任意一區(qū)域落入該觀察位置的最適合的視野角的范圍內(nèi)的可能性會(huì)提高，而能夠進(jìn)一步擴(kuò)大一個(gè)像素的視野角。于是，無論周圍昏暗還是明亮，都能以高速且寬廣的視野角，實(shí)現(xiàn)更高對(duì)比度的顯示。
此外，即使進(jìn)行單純計(jì)算也可知道，在入射光通過2次的反射區(qū)域與只通過一次的穿透區(qū)域中，在液晶層中的總光路長(zhǎng)是不同的，而通過將間隙調(diào)整部設(shè)置在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)，而可分別在反射區(qū)域與穿透區(qū)域中獲得最適合的液晶層厚度(液晶盒間隙(cell gap))。因此，無論是反射區(qū)域或穿透區(qū)域都無色偏等，且能夠?qū)崿F(xiàn)最適合的反射率、穿透率，使明亮且色彩再現(xiàn)性良好的顯示變得可能。
在本發(fā)明的其它方面中，在前述半穿透型LCD中，前述配向控制部具備在前述第一電極或前述第二電極的任一側(cè)或兩者所形成的無電極部。
或者，前述配向控制部具備，從前述第一基板側(cè)或前述第二基板側(cè)的任一側(cè)或兩者向前述液晶層突出的突出部。此外，也可在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)同時(shí)設(shè)置無電極部以及突出部，以作為該配向控制部。
在前述半穿透型LCD中，前述像素區(qū)域內(nèi)的前述間隙調(diào)整部的端部面更可具有作為前述配向控制部的功能。
在本發(fā)明的其它方面中，在前述半穿透型LCD中，前述像素區(qū)域內(nèi)的經(jīng)由前述配向控制部所控制的液晶配向方位角，與其它配向控制部所控制的液晶配向方位角的角度差為不滿90度，其中前述其它配向控制部具有與前述配向控制部的向基板平面的投影線交叉的投影線。
通過設(shè)定成未滿90度，而能夠確實(shí)防止在通過配向控制部所分割的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的不特定位置產(chǎn)生向錯(cuò)線(disclination line)(配向方向不同的區(qū)域的邊界)而產(chǎn)生顯示參差不齊等的問題。
在本發(fā)明的其它方面中，在前述半穿透型LCD中，前述多個(gè)像素包含紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素，在各像素的穿透區(qū)域或反射區(qū)域的任一方或雙方中，前述紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素中至少其中一者與其它顏色的像素的間隙不同。
在紅、綠、藍(lán)的各像素中，是以液晶層控制不同顏色(R、G、B)、即不同波長(zhǎng)的光的穿透率。于是，對(duì)應(yīng)所透過的波長(zhǎng)的最適合的間隙(液晶層的厚度)是不同的。在此種情況中，通過變更R、G、B的像素中、其它不同顏色的像素與其間隙，而可容易地獲得無波長(zhǎng)依存性的具有良好色再現(xiàn)性的全彩(full color)LCD。并且由于可減少波長(zhǎng)依存性，因此可使各像素的驅(qū)動(dòng)條件相等，可減少驅(qū)動(dòng)電路側(cè)的處理負(fù)擔(dān)。
在本發(fā)明的其它方面中，在前述半穿透型LCD中，在前述第一基板以及前述第二基板分別設(shè)置有四分之一波長(zhǎng)板以及二分之一波長(zhǎng)板。
像這樣同時(shí)設(shè)置四分之一波長(zhǎng)板以及二分之一波長(zhǎng)板，將其與直線偏光板組合，將其作為例如廣波長(zhǎng)頻帶區(qū)域圓偏光板使用，從而無論在波長(zhǎng)不同的R、G、B光的任一者中，均可更確實(shí)地相對(duì)垂直配向型液晶層而獲得必要的圓偏光，而可進(jìn)一步減小LCD的波長(zhǎng)依存性。
在本發(fā)明的其它方面中，在前述半穿透型LCD中，在前述第一基板及第二基板中，在與接近光源配置的基板相對(duì)的基板側(cè)，具備具有負(fù)折射率異向性的相位差板。
經(jīng)由設(shè)置這種具有負(fù)折射率異向性(光學(xué)異向性)的位相差板(負(fù)延遲器，negative retarder)，而能夠?qū)Υ怪迸湎蛐偷囊壕?液晶單元)進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償，并可進(jìn)一步擴(kuò)大LCD的視野角度。
在本發(fā)明的其它方面中，在前述半穿透型LCD中，在前述第一基板或前述第二基板的至少一方設(shè)置有兩軸相位差板。通過采用該種兩軸相位差板，可通過該一片相位差板而實(shí)現(xiàn)例如前述的負(fù)延遲器(negative retarder)、前述四分之一波長(zhǎng)板以及二分之一波長(zhǎng)板的功能，而能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化，并且使光損失為最小限度。
在本發(fā)明的其它方面中，在前述半穿透型LCD中，形成在前述第一基板側(cè)的前述第一電極是在各個(gè)像素形成個(gè)別的圖案，且在第一基板側(cè)形成多個(gè)，該多個(gè)第一電極并分別與薄膜晶體管連接，前述第二基板側(cè)所形成的前述第二電極形成為各像素共通的共通電極，前述間隙調(diào)整部形成在前述第二基板側(cè)。
如果在第二基板形成間隙調(diào)整部，則即使在第一基板側(cè)形成薄膜晶體管等的情況，第一基板側(cè)也可由各像素共通的工藝而形成，而與具備較多構(gòu)成且總制造時(shí)間較長(zhǎng)的第一基板的制造并行進(jìn)行，而在其間在與第一基板相較為較簡(jiǎn)易的構(gòu)成的第二基板側(cè)形成間隙調(diào)整部則是適宜的，而可提高制造效率。
在本發(fā)明的其它方面中，是一種液晶顯示裝置，具備多個(gè)像素，且在具備第一電極的第一基板以及具備第二電極的第二基板間，封入有垂直配向型的液晶；各像素區(qū)域具有反射區(qū)域以及穿透區(qū)域，在前述第一基板側(cè)或前述第二基板側(cè)的至少一方具有間隙調(diào)整部，用以使在前述反射區(qū)域的間隙比在前述穿透區(qū)域的間隙小，其中前述間隙控制進(jìn)入液晶層的入射光的相位差且由該液晶層的厚度所規(guī)定，前述間隙調(diào)整層的側(cè)面具有朝向該間隙調(diào)整層的形成基板而擴(kuò)大寬度的順斜錐(taper)形狀。
通過這樣使間隙調(diào)整層的側(cè)面為順斜錐形狀，可防止在該側(cè)面的液晶配向的混亂，而將該側(cè)面作為配向控制用的傾斜面使用。
如前所述，本發(fā)明可獲得半穿透型LCD的視野角度的擴(kuò)大，以及對(duì)比度、應(yīng)答速度的提高等，而實(shí)現(xiàn)高顯示質(zhì)量的LCD。
在本發(fā)明的其它方面中，在具備用于顯示紅、綠、藍(lán)3原色的R、G、B像素的垂直配向型液晶顯示裝置中，具備依各個(gè)前述像素形成有像素電極的第一基板；相對(duì)前述第一基板配置且具有共通電極的第二基板；封入前述第一基板及第二基板間的具有負(fù)介電率異向性的液晶；在前述第二基板上，對(duì)應(yīng)前述R、G、B各像素所配置的R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層；覆蓋前述像素電極而形成的第一垂直配向膜；以及相對(duì)于前述共通電極以及前述R、G、B彩色濾光層而形成在液晶側(cè)的第二垂直配向膜。若將前述R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層的厚度分別表示為D-red、D-green、D-blue，則滿足D-blue≥D-green≥D-red。
在本發(fā)明的其它方面中，是一種具備用于顯示紅、綠、藍(lán)3原色的R、G、B像素的垂直配向型液晶顯示裝置，該顯示裝置具備依前述各像素形成有像素電極的第一基板；相對(duì)前述第一基板配置且具有共通電極的第二基板；封入前述第一基板及第二基板間的具有負(fù)介電率異向性的液晶；在前述第二基板上，對(duì)應(yīng)前述R、G、B各像素所配置的R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層；在前述G色濾光層上及B色濾光層上選擇性形成的間隙層；覆蓋前述像素電極而形成的第一垂直配向膜；以及相對(duì)于前述共通電極以及前述R、G、B色濾光層以及前述間隙層而形成在液晶層側(cè)的第二垂直配向膜。
通過采用此種關(guān)系及構(gòu)成，而在具備顯示R、G、B像素的彩色垂直配向型液晶顯示裝置中，無論R、G、B的3原色的任一者，都可實(shí)現(xiàn)低耗電，并進(jìn)行無色偏的顯示。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的垂直配向型半穿透LCD的概略剖面構(gòu)成的示意圖；圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的垂直配向型半穿透LCD的其它概略剖面構(gòu)成的示意圖；圖3是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的更具體的半穿透型LCD的概略平面構(gòu)成示意圖；圖4是沿著圖3的A-A’線的位置的半穿透型LCD的概略剖面構(gòu)成的示意圖；圖5是沿著圖3的B-B’線的位置的半穿透型LCD的概略剖面構(gòu)成的示意圖；圖6是表示圖3所示的半透過LCD的像素電極以及與其連接的TFT構(gòu)成的概略剖面圖；圖7是有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施例，并與圖3不同的半穿透LCD的概略平面構(gòu)成示意圖；圖8是沿著圖7的C-C’線的位置的半穿透型LCD的概略剖面構(gòu)成的示意圖；圖9是表示圖3的半穿透型LCD的變形例的概略平面構(gòu)成的示意圖；圖10是表示圖3的半穿透型LCD的其它變形例的概略平面構(gòu)成的示意圖；
圖11是本發(fā)明第一實(shí)施例的垂直配向型半穿透型LCD的相對(duì)于施加電壓的穿透率特性與單元構(gòu)造的關(guān)系的示意圖；圖12是本發(fā)明第一實(shí)施例的垂直配向型半穿透型LCD的相對(duì)于施加電壓的穿透率特性的波長(zhǎng)依存性的示意圖；圖13是在本發(fā)明第一實(shí)施例的垂直配向型半穿透型LCD中，在以R、G、B調(diào)整液晶盒間隙后，相對(duì)于施加電壓的穿透率特性的波長(zhǎng)依存性的示意圖；圖14是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的垂直配向型半穿透型LCD的色度的相對(duì)于施加電壓的依存性的色度坐標(biāo)；圖15是在表示本發(fā)明第一實(shí)施例的垂直配向型半穿透型LCD中，在以R、G、B調(diào)整液晶盒間隙后，色度的相對(duì)于施加電壓的依存性的色度坐標(biāo)；圖16是有關(guān)本發(fā)明的第二實(shí)施例的垂直配向型液晶顯示裝置的剖面圖；圖17A、17B、17C是表示各RGB像素的V-T特性與液晶盒間隙關(guān)系的示意圖；圖18是有關(guān)本發(fā)明的第三實(shí)施例的垂直配向型液晶顯示裝置的剖面圖；圖19A、19B、19C是表示RGB像素的V-T特性與液晶盒間隙關(guān)系的示意圖。
20 有源層 30 柵極絕緣膜32 柵極電極 34 層間絕緣膜36 漏極電極 38 平坦化絕緣膜40 源極電極 42 金屬層44 反射層 100 第一玻璃基板110 圓偏光板111 λ/4板112 偏光板 200 第二玻璃基板210 透明電極220 反射電極260 配向膜 300 第二玻璃基板310 相位差板320 透明共通電極
330、330r、330g、330b 彩色濾光層330BM 黑色遮光層 340 間隙調(diào)整部400 液晶層 410 液晶指向500(530) 配向控制部 510、510t、510r 突起部520 傾斜部 600 光源具體實(shí)施方式
下面使用

本發(fā)明的較佳實(shí)施例(下面稱為“實(shí)施例”)。
第一實(shí)施例圖1表示作為本實(shí)施例的半穿透型LCD而使用半穿透型有源矩陣(Active matrix)LCD時(shí)的基本剖面構(gòu)成。本實(shí)施例的半穿透型LCD具有多個(gè)像素，且將在相互的相對(duì)面?zhèn)刃纬捎械谝浑姌O200、第二電極320的第一及第二基板以其間夾有液晶層400的方式予以貼合而構(gòu)成，同時(shí)在各像素區(qū)域內(nèi)形成有穿透區(qū)域210與反射區(qū)域220。
采用具有負(fù)介電率異向性的垂直配向型液晶作為液晶層400，且在第二基板側(cè)或第一基板設(shè)置有用于將一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)分割為多個(gè)配向區(qū)域的配向控制部500(配向分割部)。配向控制部500例如由如圖1所示的向液晶層400突出的突起部510、傾斜部520、以及在圖1中由像素電極200的間隙構(gòu)成的無電極部等所構(gòu)成(具體如后面所述)。
第一及第二基板100、300使用玻璃等透明基板。在第一基板100側(cè)形成有使用氧化銦錫(ITO，Indium Tin Oxide)、氧化銦鋅(IZO，Indium Zinc Oxide)等透明導(dǎo)電性金屬氧化物的在每一像素的個(gè)別圖案的像素電極200而作為第一電極、以及與該像素電極200相連接的薄膜晶體管等開關(guān)組件(未示出。參閱后述圖5)。在覆蓋像素電極200的第一基板100的全面形成有垂直配向型的配向膜260。該配向膜260例如使用聚酰亞胺等，在本實(shí)施例中，采用無摩擦型(rubbingless)，使液晶的初期配向(電壓非施加狀態(tài)下的配向)垂直于膜的平面方向。再者，通過圖5所示的結(jié)構(gòu)(具體如后面所述)，可在一個(gè)像素電極200的形成區(qū)域內(nèi)設(shè)置僅由上述透明電極構(gòu)成的透明區(qū)域210、以及形成有與上述透明電極層迭形成的反射膜或反射電極的反射區(qū)域220。
在與該種第一基板100之間夾有液晶層400而貼合的第二基板300中，在與該液晶的相對(duì)面?zhèn)?，首先將R、G、B彩色濾光層330r、330g、330b形成在對(duì)應(yīng)的預(yù)定位置。再者，在各彩色濾光層330r、330g、330b的間隙(像素區(qū)域的間隙)中設(shè)置用于防止像素間的漏光的遮光層(在此為黑色彩色濾光層)330BM。
彩色濾光層330r、330g、330b上形成有由光穿透性材料構(gòu)成的間隙調(diào)整部340，以使在與各像素的反射區(qū)域220相對(duì)的區(qū)域，其液晶層的厚度(液晶盒間隙)dr與在穿透區(qū)域210的液晶層的厚度(液晶盒間隙)dt相比為小期望的值(dr＜dt)。該間隙調(diào)整部340的厚度在入射光通過液晶層400一次的穿透區(qū)域210與通過兩次的反射區(qū)域220中，分別對(duì)應(yīng)于為得到最適合的穿透率、反射率而需要的液晶層厚度d的不同情形而設(shè)定。因此，例如，決定液晶層的厚度d，以使在未設(shè)置間隙調(diào)整部340的穿透區(qū)域210可得到最適合的穿透率，而在反射區(qū)域220中，通過設(shè)置具有期望厚度的間隙調(diào)整部340，從而可得到比穿透區(qū)域210小的液晶層的厚度d。
以覆蓋具有上述間隙調(diào)整部340的第二基板300的全面的方式，形成對(duì)于各像素共通的電極(共通電極)320，而作為第二電極。該共通電極320與上述像素電極200相同，可使用ITO、IZO等透明導(dǎo)電性金屬氧化物形成。
在本實(shí)施例中，在該共通電極320上，形成突起部510，作為將一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)的液晶配向方向予以分割而形成配向方向不同的多個(gè)區(qū)域的配向控制部500。該突起部510向液晶層400突起，可以為導(dǎo)電性也可為絕緣性，在此可將絕緣性的例如丙稀酸系列樹脂等形成期望圖案加以使用。并且，突起部510分別形成在各像素區(qū)域內(nèi)的穿透區(qū)域210以及反射區(qū)域220。
覆蓋上述突起部510及共通電極320須形成有無摩擦型的配向膜260，其為與第一基板側(cè)相同的垂直配向型。如上所述，配向膜260使液晶配向于與其膜平面方向垂直的方向，而在覆蓋突起部510的位置形成有反映突起部510形狀的斜面。因此，在突起部510的形成位置，液晶相對(duì)于覆蓋突起部510的配向膜26的斜面而配向于垂直方向，并以該突起部510為界分割液晶的配向方向。并且，在本實(shí)施例中，使設(shè)置在第二基板側(cè)的上述間隙調(diào)整部340的側(cè)面傾斜為斜錐形，覆蓋間隙調(diào)整部340的上方的配向膜260也延續(xù)該斜面而形成有斜面。液晶在該斜面也被控制成與斜面垂直的方向，而間隙調(diào)整部340的斜面也作為配向控制部500之用。
在圖1所示的半穿透型LCD中，在第一基板100的外側(cè)(光源600側(cè))設(shè)置有直線偏光板(第一偏光板)112、以及由λ/4相位差板及λ/2相位差板的組合構(gòu)成的廣波長(zhǎng)帶域λ/4板(第一相位差板)111，由該直線偏光板112與相位差板111構(gòu)成廣波長(zhǎng)帶域圓偏光板110。
在第二基板300的外側(cè)(觀察側(cè))設(shè)置具有負(fù)的折射率異向性的相位差板310作為光學(xué)補(bǔ)償板，還設(shè)置有由λ/4相位板及λ/2相位板的組合構(gòu)成的廣波長(zhǎng)帶域λ/4板(第二相位差板)111、以及直線偏光板(第二偏光板)112，與第一基板側(cè)相同，由該直線偏光板112與相位差板111構(gòu)成廣帶域圓偏光板110。在此，這些光學(xué)組件的配置關(guān)系可如圖1的下部的一個(gè)例子所示，將第一偏光板的軸配置為45°，第一個(gè)λ/4板的遲相軸配置為90°，第二個(gè)λ/4板的遲相軸配置為180°，第二偏光板的軸配置為135°。
從光源600射出、且穿透第一基板100側(cè)的直線偏光板112而沿該偏光板112的偏光軸方向的直線偏光通過在第一個(gè)λ/4板111使其相位差偏離λ/4而成為圓偏光。在此，在本實(shí)施例中，為了至少對(duì)波長(zhǎng)不同的R、G、B中任意的成分也確實(shí)設(shè)為圓偏光，以提高液晶盒中的光的利用效率(穿透率)，而使用λ/4相位板與λ/2相位板雙方作為廣波長(zhǎng)帶域λ/4板111。所得到的圓偏光在穿透區(qū)域210穿透像素電極200而入射至液晶層400。
在本實(shí)施例的半穿透型LCD中，如上所述，在液晶層400使用具有負(fù)介電率異向性(Δε＜0)的垂直配向型液晶，并且使用垂直配向型配向膜260。
因此，在電壓非施加狀態(tài)下，分別配向于垂直于配向膜260的平面方向的方向，隨著施加電壓增大，液晶的長(zhǎng)軸方向是以與形成在像素電極200與共通電極320之間的電場(chǎng)垂直(平行于基板的平面方向)的方式傾斜。在未向液晶層400施加電壓時(shí)，在液晶層400中偏光狀態(tài)不會(huì)變化，而直接以圓偏光到達(dá)第二基板300，在第二個(gè)λ/4板111消除圓偏光而成為直線偏光。此時(shí)，因?yàn)閷⒌诙獍?12配置成使其與來自第二個(gè)λ/4板111的直線偏光的方向垂直，故該直線偏光不能穿透與第一偏光板112為垂直的方向的穿透軸(偏光軸)的第二偏光板112，使顯示變?yōu)楹谏?br> 向液晶層400施加電壓后，液晶層400使入射的圓偏光產(chǎn)生相位差，例如成為逆轉(zhuǎn)的圓偏光、橢圓偏光、直線偏光，通過在第二個(gè)λ/4板111對(duì)于所得到的光進(jìn)一步偏移λ/4相位，從而成為直線偏光(平行于第二偏光板的穿透軸)、橢圓偏光、圓偏光，這些偏光具有沿第二偏光板112的偏光軸的成分，對(duì)應(yīng)該成分的光從該第二偏光板112向觀察側(cè)射出，作為顯示(白色或中間色調(diào))而被識(shí)認(rèn)。
再者，相位差板310為負(fù)延遲器(negative retarder)，能夠提升從斜向觀視LCD時(shí)的光學(xué)特性，而提高視角。再者，也可取代該負(fù)延遲器(310)與上述λ/4板111而使用具有該雙方功能的一片兩軸相位差板，由此可實(shí)現(xiàn)LCD的薄型化及穿透率的提高。
在本實(shí)施例中，如上所述，通過間隙調(diào)整部340，將實(shí)質(zhì)上控制光的穿透率的液晶層400的厚度(液晶盒間隙)d設(shè)置為在穿透區(qū)域210與反射區(qū)域220具有不同的期望的間隙。主要的原因是因?yàn)椋诖┩竻^(qū)域210是對(duì)從設(shè)置在LCD背面?zhèn)?在圖1中為第一基板100側(cè))的光源600穿透液晶層400而從第二基板300側(cè)向外部射出的光量(穿透率)進(jìn)行控制，從而進(jìn)行顯示，而在反射區(qū)域220是將從LCD的觀察側(cè)向液晶層400入射的光通過設(shè)置在像素電極200的形成區(qū)域內(nèi)的反射膜予以反射，并再次穿透液晶層400從第二基板側(cè)向觀察側(cè)射出的光量(LCD的反射率)進(jìn)行控制，從而進(jìn)行顯示，光的液晶層的穿透次數(shù)不同。即，因在反射區(qū)域220，光是穿透液晶層400兩次，故其液晶盒間隙dr必須設(shè)定成比穿透區(qū)域210的液晶盒間隙dt小。在本實(shí)施例中，如圖1所示，通過將期望厚度的間隙調(diào)整部340僅設(shè)置在各區(qū)域的反射區(qū)域220，從而達(dá)成上述dr＜dt。間隙調(diào)整部340只要具有光穿透性且可形成期望厚度外，沒有其它特殊限定，例如可采用也作為平坦化絕緣層等使用的丙稀酸系列樹脂等。
在如上所述間隙調(diào)整部340的側(cè)面作為配向控制部500的一部分(傾斜部520)使用時(shí)，必須至少其斜錐角相對(duì)于基板平面不到90度。原因是如果斜錐角在90度以上，液晶的配向就會(huì)在該間隙調(diào)整部340的側(cè)面產(chǎn)生混亂，并且形成在間隙調(diào)整部340上的共通電極320、配向膜260的覆蓋也會(huì)變得不充分。此外，間隙調(diào)整部340的側(cè)面對(duì)顯示本身沒有作用，如果斜錐角過小的話，就會(huì)使間隙調(diào)整部340的側(cè)面面積增大，致使像素的開口率、尤其是期望更加提高亮度的反射區(qū)域的開口率下降。由此，間隙調(diào)整部340的側(cè)面的斜錐角最好是不使上層的第二電極320、配向膜260的覆蓋性下降，且可進(jìn)行液晶的配向分割，并使開口率下降較少的角度。具體地說較好的是30度至80度的范圍。
傾斜部520作為具有該范圍的斜錐角的間隙調(diào)整部340，例如可利用含有感光劑的上述丙稀酸樹脂。然后，間隙調(diào)整材料通過將作為間隙調(diào)整劑加入丙稀酸樹脂中的聚合開始劑、光聚合性單體的含有量配合制造條件、曝光裝置特性等加以調(diào)整，而可形成任意的順斜錐角。為使間隙調(diào)整部340的側(cè)面為順斜錐，除如此調(diào)整含有材料外，例如，也可通過單獨(dú)或組合下述方法利用存在于周圍的氧氣引起的光聚合抑制效果、利用曝光時(shí)的光的續(xù)射引起的圖案的擴(kuò)大、利用樹脂烘烤引起的熔體流動(dòng)(melt flow)等，從而可形成期望角度的順斜錐。
光聚合抑制效果是通過間隙調(diào)整部340的表面附近的大氣中的氧氣而得到的，相反地，因離表面較遠(yuǎn)的基板側(cè)氧氣較少，因此不會(huì)有抑制效果而持續(xù)聚合引起的硬化，故顯影時(shí)易于去除平坦化絕緣層38的表面?zhèn)?，形成越向上寬度越窄的順斜錐。
曝光時(shí)的光的繞射也利用曝光裝置，例如在近接曝光裝置等中，利用此繞射較大的效果而在間隙調(diào)整部340以間隙調(diào)整部形成區(qū)域與去除區(qū)域形成斜錐。
在熔體流動(dòng)中，顯影結(jié)束后，通過例如以80℃至180℃的溫度、進(jìn)行烘烤1至20分鐘(例如以120℃、8分鐘)，從而使間隙調(diào)整部340的上面及側(cè)面熔融，使表面平滑化，同時(shí)，通過側(cè)表面依存于熔化材料自身所具有的表面張力的形狀變化，而形成順斜錐。
在此，用于間隙調(diào)整部等的有機(jī)材料，是公知的具有表示對(duì)曝光光源的g線(436nm)、h線(405)nm、i線(248nm)的靈敏度等的材料，對(duì)i線具有靈敏度的有機(jī)材料其斜錐角一般多在90度以上(逆斜錐)。因此，在本實(shí)施例中，間隙調(diào)整部的材料采用對(duì)g線、h線具有靈敏度，容易形成順斜錐的丙稀酸系列樹脂。
在本實(shí)施例中，在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)，在穿透區(qū)域210與反射區(qū)域220改變液晶層的厚度d，同時(shí)，分別在波長(zhǎng)不同的R、G、B用像素改變?cè)撘壕拥暮穸萪(但，也可根據(jù)LCD的特性在R、G、B設(shè)定共通的間隙)。在圖1的例子中，通過分別形成在第二基板300側(cè)的R、G、B的彩色濾光層330r、330g、330b的厚度分別予以改變，而得以實(shí)現(xiàn)將R、G、B全部的間隙d。不限于改變彩色濾光層的厚度的構(gòu)成，也可在穿透區(qū)域210設(shè)置上述間隙調(diào)整部340，在每一R、G、B的穿透區(qū)域210與反射區(qū)域220改變?cè)撻g隙調(diào)整部340的厚度。并且，在全部R、G、B中，即使不使液晶層的厚度d互不相同，也可依據(jù)LCD的特性，例如使G用與B用為相同液晶層厚度，而僅R用與其它兩色不同的厚度，也可僅改變B用的d。
圖2顯示了為使R、G、B用像素為不同的間隙的其它構(gòu)成(在圖2中，對(duì)與圖1相同的構(gòu)成不再贅述)。在圖2的構(gòu)成中，在第二基板側(cè)不改變R、G、B的間隙，而在第一基板100側(cè)將形成在像素電極200下層的平坦化絕緣層38的厚度以R、G、B調(diào)整。改變平坦化絕緣層38的厚度的方法有例如使用對(duì)應(yīng)于目標(biāo)厚度的開口量的單一或多個(gè)半曝光屏蔽，將含有感光材料的平坦化絕緣材料予以曝光，而不用追加特別的工藝即可形成在每一R、G、B像素具有不同厚度的平坦化絕緣層38。再者，在圖2中，反射區(qū)域在平坦化絕緣層38之上形成有凹凸。該平坦化絕緣層38的表面的凹凸可使反射區(qū)域中形成在平坦化絕緣層38上的反射層44延續(xù)此形狀，而在反射層44的表面形成凹凸，從而使向液晶層入射的入射光散亂，提高反射區(qū)域的顯示質(zhì)量。并且，也可利用用于在上述R、G、B將平坦化絕緣層38形成為不同厚度的半曝光，不追加工藝地一同形成，在平坦化絕緣層38的反射區(qū)域的該凹凸、以及為連接像素電極200與TFT而貫穿平坦化絕緣層38形成的接觸孔。
其次，對(duì)本實(shí)施例的半穿透型LCD的各像素的具體結(jié)構(gòu)加以說明。圖3為本實(shí)施例的半穿透型LCD的基本平面構(gòu)成的一例，圖4為沿圖3的A-A′線的基本剖面結(jié)構(gòu)，圖5為沿圖3的B-B′線的基本剖面結(jié)構(gòu)，圖6表示圖3的像素電極200及與其相連的薄膜晶體管等的具體構(gòu)成。
在圖3所示的平面構(gòu)成中，每一像素的個(gè)別圖案的像素電極200在畫面的垂直掃描方向(圖3的上下方向)具有細(xì)長(zhǎng)的六角形圖案，在含有在長(zhǎng)度方向的2個(gè)上邊而以圖中斜線所包圍的四角形(在圖中為菱形或正方形)的區(qū)域中，如圖6所示，選擇性地形成有反射膜，而設(shè)置有反射區(qū)域220。并且，六角形像素電極200的其余的約略箭羽形狀區(qū)域成為穿透區(qū)域210。
如從圖4也可理解，為使在反射區(qū)域220的液晶層的厚度(液晶盒間隙)dr比在穿透區(qū)域210的間隙dt小，而將間隙調(diào)整層340形成在第二基板300上，在圖4的例子中是形成在共通電極320上。
該間隙調(diào)整層340的像素內(nèi)的端部配置在沿著與上述六角形的像素電極200的2個(gè)上邊大致線對(duì)稱的四角形反射區(qū)域220的下側(cè)2邊的位置。并且，以連接四角形反射區(qū)域220的水平掃描方向(圖中的左右方向)相對(duì)的頂點(diǎn)間而將該反射區(qū)域220在水平掃描方向分割為上下的方式，在第二基板300(具體地說在圖4中為間隙調(diào)整部340)上形成有截面為三角形的突起部510r。
并且，雖然圖4中省略，但如圖1及圖2所示，在包括有突起部510及間隙調(diào)整部340的第二基板300的全部表面覆蓋垂直配向膜260。當(dāng)然，包括第一基板100側(cè)的像素電極200的全部表面?zhèn)纫才c圖1、圖2相同的形成有垂直配向膜260。因此，在沒有在像素電極200與共通電極320之間施加電壓的狀態(tài)下，液晶的長(zhǎng)軸方向(液晶指向(director))410是相對(duì)于垂直配向膜260的平面方向而垂直地配向。由此，在第二基板300側(cè)，在突起部510及間隙調(diào)整部340的斜面上，液晶指向410是相對(duì)于延續(xù)這些斜面而形成在與液晶的相對(duì)面?zhèn)鹊呐湎蚰?60的斜面而垂直配向。因此，如圖3及圖4所示，以將反射區(qū)域220分割為上下的位置的突起部510r為界，形成液晶的配向角(配向方位)互相相差180°的區(qū)域。
其次，如圖3及圖5所示，在箭羽形狀的穿透區(qū)域210中，在垂直掃描方向?qū)⒓?xì)長(zhǎng)六角形像素電極200沿垂直掃描方向左右(水平掃描方向)等分的位置(相當(dāng)于箭羽的中心的部分)，在第二基板300側(cè)(具體地說為共通電極320之上)形成有截面為三角形的突起部510t。雖在圖5中與圖4同樣予以省略，但在第二基板300側(cè)及第一基板100側(cè)的任一者均在與液晶的接觸面形成如圖1及圖2所示的垂直配向膜260，在穿透區(qū)域210中也以形成在第二基板300上的突起部510t為界，將液晶指向410的配向方向(配向方位)分割成互相相差180°的方向。
此外，在本實(shí)施例中，不僅使用上述突起、斜面，也使用非電極區(qū)域530作為配向控制部500，在圖3至圖5的例子中，將配置在第一基板100側(cè)的像素電極200彼此的間隙部分作為用于配向控制的無電極部530使用。利用無電極部530的配向分割是利用在像素電極200與共通電極320之間開始施加電壓時(shí)的弱電場(chǎng)的傾斜。在該弱電場(chǎng)下，如圖4及圖5所示，用虛線表示的電力線從無電極部的端部(即，電極的端部)以朝無電極部的中央變寬的方式傾斜。然后，具有負(fù)介電率異向性的液晶的短軸沿著該傾斜的電力線進(jìn)行配向，因此，液晶分子從初期的垂直配向狀態(tài)向液晶的施加電壓的上升傾斜的方向由傾斜電場(chǎng)決定。
在圖3所示的六角形像素電極200中具有該像素電極200的端部，即至少具有六邊的無電極部530。因此，液晶指向410由于上述突起部510(510r、510t)及斜面520，以及像素電極200周圍的無電極部530的作用，在一像素區(qū)域內(nèi)，在反射區(qū)域220至少形成兩個(gè)配向區(qū)域，在穿透區(qū)域210形成與上述反射區(qū)域220的兩個(gè)區(qū)域中的任一者都不同的配向方位的兩個(gè)配向區(qū)域，即，總共形成四個(gè)具有不同配向方向的區(qū)域。
其中，更準(zhǔn)確地說，液晶指向410被控制成，使其平面成分(配向方位角)相對(duì)于上述突起部510的延伸方向及電極(無電極部)的邊緣的延伸方向垂直。因此，即使在上述四個(gè)配向區(qū)域中，在其一個(gè)區(qū)域內(nèi)液晶的配向方位角也不完全相同。例如，在圖3中，在穿透區(qū)域210的垂直掃描方向的中間位置，液晶指向410是相對(duì)于沿該垂直掃描方向延伸的突起部510t及像素電極200邊緣而配向?yàn)榇怪钡姆较颉５窃诖┩竻^(qū)域210的例如與反射區(qū)域220的交界，利用間隙調(diào)整部340的傾斜部(突起部)520是與穿透區(qū)域210的突起部510t以大于90度的角度交叉，而隨著靠近利用間隙調(diào)整部340的傾斜部520，該交叉附近的液晶的配向方位角是從與突起部510的延伸方向垂直的方向，變化成與該傾斜部520的延伸方向垂直的方向。但是，在一配向區(qū)域內(nèi)，如后所述，以使液晶的配向方位角的依據(jù)位置的變化程度(或最大角度)變小的方式，設(shè)定配向控制部500的延伸方向，因而可防止在一配向區(qū)域的不定位置產(chǎn)生液晶的配向方位角不同的區(qū)域的交界(向錯(cuò)線(disclination line))。
下面，說明本實(shí)施例的配向控制部500的延伸方向及液晶的配向方位角在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)的各位置的關(guān)系。
因?yàn)橐壕Х肿記]有長(zhǎng)軸方向的上下特性差，因此由穿透區(qū)域210的突起部510t控制的液晶的配向方位角以及由與該突起部510t交叉的間隙調(diào)整部340的傾斜部520控制的液晶的配向方位角的角度差比90度小，在圖3的例子中，突起部510與利用間隙調(diào)整部340的傾斜部520的交叉角度約為135度，對(duì)此，液晶的配向方位角的差為45度。再者，在此是以突起部510t與間隙調(diào)整部340交叉為例進(jìn)行了說明，但也有物理地未交叉的情形，而在本說明書中，所謂交叉是指各自的延伸線交叉，此外，當(dāng)設(shè)置在各自不同的基板時(shí)，是指各自的延長(zhǎng)線的向同一基板平面的投影線交叉。
另外，利用間隙調(diào)整部340的傾斜部520與穿透區(qū)域210的像素電極200的邊的交叉角度(但，因?yàn)閷?shí)際上傾斜部520及像素電極200并不形成在同一基板上，故此時(shí)是分別朝同一基板平面的投影線的交叉角度)，在圖3的例子中，為約45度。由傾斜部52控制的液晶的配向方位角與由像素電極200的邊緣控制的液晶的配向方位角的角度仍然在90度以下，此處是比45度小的角度。
穿透區(qū)域210的下端附近的突起部510t與像素電極200的邊緣朝基板平面的投影在線的交叉角度在此為45度，因?yàn)楹蜕鲜鐾瑯右壕Х肿記]有上下的特性差，故在該交叉附件的液晶的配向方位角的差比90度小，在此，為45度以下。
在穿透區(qū)域210中還具有像素電極200的邊彼此交叉的區(qū)域。在圖3的例子中，是指沿垂直掃描方向延伸的邊，與從與上述突起部510交叉的頂點(diǎn)朝向沿該垂直掃描方向的邊延伸的邊，兩邊的交叉角度比90度大，在此為135度。而該交叉部的液晶的配向方位角的差仍然因液晶分子沒有上下特性差，故在此也比90度小，為45度。
同樣，在反射區(qū)域220中，在配向控制部500朝基板平面的投影線(包括延長(zhǎng)線)與其它配向控制部500朝同一基板平面的投影線(包括延長(zhǎng)線)交叉的區(qū)域，是以使液晶的配向方位角的差比90度小的方式設(shè)置配向控制部500。即，首先，反射區(qū)域220內(nèi)的將配向方向上下分割的突起部510r是與利用在像素電極200的端部交叉的間隙調(diào)整部340的傾斜部520以小于90度的角度交叉，該交叉區(qū)域的液晶的配向方位角的角度差被控制在比90度小的45度以下。
該突起部510r與反射區(qū)域220的像素電極200的邊緣的交叉角度(朝基板平面的投影線的交叉角度)也同樣控制成小于90度，這些交叉部的液晶的配向方位角的角度差也與上述相同控制在比90度小的45度以下。
如上所述，當(dāng)配向控制部500朝基板平面上的投影線彼此間交叉時(shí)，是以使由這些配向控制部500控制的液晶的配向方位角的差未滿90度的方式而決定配向控制部500(突起部510、傾斜部520、無電極部(在圖3的例子中，為像素電極200的形狀)530)。由此，可確實(shí)防止在由配向控制部500分割的一區(qū)域內(nèi)的不定位置產(chǎn)生向錯(cuò)線。
再者，在反射區(qū)域220的像素電極200的邊彼此間交叉的位置(在圖3中為位于像素電極200的垂直掃描方向的最上部的頂點(diǎn)附近)及利用間隙調(diào)整部340的傾斜部520彼此間的交叉部(V字的接頭附近)，在圖3的例子中，其交叉角度皆為90度。當(dāng)然，將該交叉角度設(shè)為小于90度或者大于90度從上述觀點(diǎn)而言更好，但因?yàn)榕c穿透區(qū)域210相比較，菱形反射區(qū)域220的面積本身較小，故可防止在不定位置產(chǎn)生向錯(cuò)線。
反射區(qū)域220內(nèi)的液晶因?yàn)閺?qiáng)烈地接受利用突起部510r、傾斜部420及像素電極200的邊的配向控制，故在連接上述反射區(qū)域220的電極200的邊的交點(diǎn)與利用間隙調(diào)整部340的斜面部520的交點(diǎn)的菱形反射區(qū)域220的斜線上，不存在物理性的配向控制部500。但是，從相鄰的配向控制部500接受到相等的控制，以及相對(duì)于突起部510r的延伸方向而被控制成垂直方向的液晶的連續(xù)體性雙方的影響，該位置的液晶指向410的平面分量如圖3所示，成為沿垂直掃描方向的方向。然后，隨著從該位置向像素電極的水平掃描方向的端部靠近，液晶受到像素電極200的邊(530)及間隙調(diào)整部340的斜面520的延伸方向與突起部510r的影響，而被控制成朝向從與這些延伸方向垂直的方向偏離少許的角度(未滿90度，在圖3的例子中為小于45度)。因此，即使在反射區(qū)域220內(nèi)也可防止在不定位置產(chǎn)生向錯(cuò)線。
其次，如圖6所示，對(duì)像素電極200及與該像素電極連接的薄膜晶體管TFT的構(gòu)成及制造方法加以說明。在本實(shí)施例中，如上所述，是各像素具有薄膜晶體管的所謂有源矩陣型LCD，而如圖6所示，形成在第一基板100側(cè)的像素電極200與基板100之間形成有該薄膜晶體管TFT。另外由于是為了盡量在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)高效率地配置穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220，尤其是不使穿透區(qū)域210的開口率降低，因此是將在穿透型LCD中一般也形成在遮光區(qū)域的TFT配置在即使設(shè)置有該TFT也不會(huì)對(duì)開口率產(chǎn)生影響的反射區(qū)域220。
在本實(shí)施例中，是采用頂柵極型作為TFT，另外，使用將非結(jié)晶硅(a-Si)用激光退火而多結(jié)晶化得到的多結(jié)晶硅(p-Si)作為有源層20。當(dāng)然，TFT不限定于頂柵極型p-Si，也可為底柵極型，有源層也可采用a-Si。TFT的有源層20的源極、漏極區(qū)域20s、20d所摻雜的雜質(zhì)可為n導(dǎo)電型、p導(dǎo)電型中的任意一種，但在本實(shí)施例中，采用摻雜有磷等n導(dǎo)電型雜質(zhì)的n-oh型的TFT。
TFT的有源層20由柵極絕緣膜30予以覆蓋，柵極絕緣膜30上形成有由Cr、Mo等高熔點(diǎn)金屬材料構(gòu)成、并兼作柵極線的柵極電極32。且，該柵極電極32形成后，將該柵極電極32作為屏蔽而在有源層20中形成將上述雜質(zhì)予以摻雜的源極及漏極區(qū)域20s、20d，以及形成不摻雜雜質(zhì)的溝道區(qū)域20c。其次，覆蓋該全部的TFT110而形成層間絕緣膜34，在該層間絕緣膜34形成接觸孔后，形成電極材料，透過該接觸孔而分別將源極電極40連接于上述p-Si有源層20的源極區(qū)域20s，并將漏極電極36連接于漏極區(qū)域20d。再者，在本實(shí)施例中，漏極電極36兼作向各TFT 110供給與顯示內(nèi)容相應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)線。另一方面，源極電極40如后所述，與作為像素電極的第一電極200相連接。再者，漏極電極36及源極電極40均使用高導(dǎo)電性的例如Al等。
源極電極40及漏極電極36形成后，覆蓋基板全面而形成由丙稀酸樹脂等樹脂材料構(gòu)成的平坦化絕緣膜38。其次，在該平坦化絕緣膜38的源極電極40的形成區(qū)域形成接觸孔，并在該接觸孔中形成連接用金屬層42，而連接源極電極40與該金屬層42。源極電極40使用Al等時(shí)，通過金屬層42采用Mo等金屬材料，而使源極電極40與該金屬層42的連接成為良好的歐姆接觸。再者，也可省略源極電極40，此時(shí)，金屬層42與TFT110的硅有源層20相接觸，而Mo等金屬可與如此的半導(dǎo)體材料之間確立歐姆接觸。
進(jìn)行連接用金屬層42的層迭、圖形化后，首先在基板全面通過蒸鍍、濺鍍等來層迭反射層用Al-Nd合金、Al等反射特性較好的反射材料層。層迭的該反射材料層從TFT的源極區(qū)域附近(金屬層42的形成區(qū)域)進(jìn)行蝕刻去除，以不妨礙金屬層42及后面形成的像素電極200與TFT的接觸，且同時(shí)進(jìn)行蝕刻去除以不殘存于穿透區(qū)域210，而將如上述圖3所示的外形在各像素的反射區(qū)域220形成菱形圖案的反射層44。再者，為了防止向TFT(尤其是溝道區(qū)域20c)照射光而產(chǎn)生泄漏電流的情形，且為了盡量擴(kuò)大可反射區(qū)域(即顯示區(qū)域)，而在本實(shí)施例中，如圖1所示，將反射層44也積極形成在TFT110的溝道上方區(qū)域。
在進(jìn)行該種反射層44的圖形化時(shí)，由上述Mo等構(gòu)成的金屬層42具有足夠的厚度(例如0.2μm)，且對(duì)蝕刻液具有足夠的耐性。因此，將金屬層42上的反射層44進(jìn)行蝕刻去除后，該金屬層42也可未完全被去除而殘存于接觸孔內(nèi)。另外，在很多情況中，源極電極40等是由與反射層44相同的材料(Al等)構(gòu)成，故當(dāng)不存在上述金屬層42時(shí)，源極電極40會(huì)被反射層44的蝕刻液浸蝕而產(chǎn)生斷線等。但，本實(shí)施例通過設(shè)置金屬層42，而可耐受反射層44的圖形化，并可維持與源極電極40的良好的電性連接。
在反射層44的圖形化后，通過濺鍍層迭透明導(dǎo)電層而將含有反射層44的基板全部表面予以覆蓋。在此，如上所述，由Al等構(gòu)成的反射層44的表面此時(shí)以絕緣性的自然氧化膜覆蓋，而Mo等高熔點(diǎn)金屬即使暴露在濺鍍環(huán)境中其表面也不會(huì)氧化。因此，在接觸區(qū)域露出的金屬層42可與層迭在該金屬層42上的像素電極用透明導(dǎo)電層之間有歐姆接觸。再者，透明導(dǎo)電層在成膜后，獨(dú)立于每一個(gè)像素，且在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)共通于反射區(qū)域與穿透區(qū)域，并例如如上述圖3所示，圖形化成細(xì)長(zhǎng)的六角形形狀，由此得到像素電極200。另外，該像素電極200進(jìn)行圖形化后，覆蓋基板全部表面而形成由聚酰亞胺等構(gòu)成的配向膜260，從而完成第一基板側(cè)。然后，在第二基板300上形成如圖1及圖2所示的R、G、B的彩色濾光層、共通電極320、間隙調(diào)整部340及突起部510(510r、510t)、以及覆蓋這些組件而形成的配向膜260，再將第二基板300與該第一基板100以一定間隔分離并在基板的周邊部分貼合，且在基板間封入液晶，從而得到LCD。
此外，在圖1及圖2的例子中，形成在第二基板300側(cè)的共通電極320形成在間隙調(diào)整部340的上層，在該共通電極320的期望位置則形成有突起部510。相對(duì)于此，如圖4所示，共通電極320也可如圖4所示般形成在間隙調(diào)整部340的下方(實(shí)際上，為形成在第二基板300上的彩色濾光層與間隙調(diào)整部340之間)。間隙調(diào)整部340非常厚時(shí)，如圖4所示，在間隙調(diào)整部340下方形成共通電極320后，對(duì)液晶層410所施加的實(shí)效電壓變得較低，但在將十分高的電壓施加在共通電極320與像素電極200之間的情形中，或是間隙調(diào)整部340不太厚的情況中，也可采用圖4所示的構(gòu)成。
下面對(duì)本實(shí)施例的半穿透型LCD的各像素的結(jié)構(gòu)的其它例子加以說明。圖7為其它例子的半穿透型LCD的基本平面構(gòu)成，圖8為沿圖7的C-C′線的基本剖面結(jié)構(gòu)。再者，沿圖7的D-D′線的基本剖面結(jié)構(gòu)與上述圖5所示的基本剖面結(jié)構(gòu)相同。
與上述圖3所示的結(jié)構(gòu)不同的點(diǎn)在于，首先像素電極240的形狀在圖7中的例子中為長(zhǎng)方形，且在穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220的各四角形的區(qū)域內(nèi)，在相當(dāng)于其四角形斜邊的位置形成有略X字狀的突起部510t、510r作為配向控制部500。通過該種配向控制部500，在穿透區(qū)域210及反射區(qū)域220內(nèi)以各突起部510t、510r為境界，分別形成液晶的配向方向不同的4個(gè)區(qū)域，從而進(jìn)一步擴(kuò)大視角。
另外，在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)的穿透區(qū)域210的交界，如上所述，在第二基板300側(cè)構(gòu)成利用間隙調(diào)整部340的斜面部520的配向控制部500，同時(shí)將與該斜面部520并列、向水平掃描方向延伸的無電極部(狹縫窗530s)530形成在像素電極200。因此，在穿透區(qū)域210與反射區(qū)域220的交界區(qū)域中，在第二電極側(cè)是通過間隙調(diào)整部340的斜面(傾斜部520)將液晶的初期配向控制為與該斜面垂直的方向，同時(shí)在第一基板側(cè)是通過無電極部530s的如圖8所示的弱電場(chǎng)的傾斜，將液晶的配向控制為以該無電極部530s為交界的不同的方向角。因此，可更加確實(shí)地進(jìn)行在穿透區(qū)域210與反射電極220的交界附近的液晶的配向分割。
如上所述，由像素電極200的邊緣、上述突起部510及無電極部530s等構(gòu)成的配向控制部500的各圖案及配向分割數(shù)量也與上述圖3所示的形態(tài)有所不同，但在圖7所示的形態(tài)中，由某配向控制部500控制的液晶的配向方位角也與由具有與該配向控制部500朝基板平面上的投影線相交的投影線的其它配向控制部500所控制的液晶的配向方位角的角度差在無論在哪個(gè)交點(diǎn)都未滿90度。因此，可確實(shí)防止在所分割的各配向區(qū)域內(nèi)在不定位置產(chǎn)生向錯(cuò)線。另外，通過采用上述圖3及該圖7所示的配向控制部500的圖案，可通過最小限度的配向控制部500的形成達(dá)成最大限度的配向分割數(shù)量及確實(shí)進(jìn)行配向分割。本實(shí)施例中采用的垂直配向型液晶中，為在電壓非施加狀態(tài)(即垂直配向狀態(tài))下顯示為黑色，而不僅像素電極200的間隙正上方，還有在其它配向控制部500(突起部510、傾斜部520及狹縫530s)的正上方位置，即使在共通電極320與像素電極200之間施加充分的電壓的狀態(tài)，液晶的配向狀態(tài)也幾乎不會(huì)從垂直配向狀態(tài)改變，而不影響顯示。因此，無用的配向控制部500的配置會(huì)使LCD的開口率下降。但，如果為上面說明的圖3、圖7所示的設(shè)計(jì)，就可將開口率抑制在最小限度，且可擴(kuò)大視角并提高顯示質(zhì)量。
圖9及圖10分別表示上述圖3所示構(gòu)成的其它變形例。
首先，在圖9中，將全部像素電極250形成為箭羽形狀，其中反射區(qū)域220的形狀、構(gòu)成與圖3相同，但不同點(diǎn)在于，在其余的穿透區(qū)域210的圖案為配置成橫方向的鼓型或略沙漏形狀，或M字上下相反聯(lián)結(jié)的形狀。該突起部510t朝平面上的投影線與朝同一平面上的投影線相交的透明區(qū)域210的像素電極250的2邊均以比90度大的角度(在此為135度)交叉。如上所述，因?yàn)橐壕Х肿釉陂L(zhǎng)軸方向上下沒有特性差，故該交叉區(qū)域的液晶的配向方位角的角度差仍然不到90度。另外，分別從與上述突起部510t的交叉位置朝沿著垂直掃描方向延伸的像素電極250的2邊的下端延伸的像素電極250的下部的2邊，與沿該垂直掃描方向的像素電極250的邊的交叉角度不到90度，在該區(qū)域中，液晶的配向方位角的最大差也不到90度(在圖9的例子中，比45度小)。因此，在穿透區(qū)域210內(nèi)的2個(gè)配向區(qū)域內(nèi)也可防止在不定位置產(chǎn)生向錯(cuò)線。
在圖10中，像素電極252的形狀為箭羽形狀，穿透區(qū)域210的形狀(箭羽形狀)及構(gòu)成與圖3相同，但箭羽形狀的像素電極252的其余的反射區(qū)域220的形狀，以及用以分割該區(qū)域內(nèi)的液晶的配向的突起部510r的形成位置有所不同。即，在圖10的例子中，反射區(qū)域220也為長(zhǎng)度較短的箭羽形狀，在反射區(qū)域220與穿透區(qū)域210的交界是由間隙調(diào)整部340的V字狀傾斜部520進(jìn)行配向分割，在連接該V字狀的頂點(diǎn)與反射區(qū)域220內(nèi)的像素電極252的相同V字狀的頂點(diǎn)的沿垂直掃描方向的線，在第二基板側(cè)(間隙調(diào)整部上)形成突起部510r，以該突起部510r為交界使反射區(qū)域220在水平掃描方向形成有左右2個(gè)的配向區(qū)域。在該種構(gòu)成中，無論由哪個(gè)配向控制部500控制的液晶的配向方位角與由具有與該配向控制部500朝基板平面的投影線交叉的投影線的其它配向控制部500所控制的液晶的配向方位角的角度差是滿足未滿90度的關(guān)系，故可進(jìn)行良好的配向分割。
其次，對(duì)本實(shí)施例的垂直配向型半穿透LCD的驅(qū)動(dòng)電壓與穿透率及其波長(zhǎng)的依存性加以說明。
圖11表示向液晶施加的施加電壓(V)與穿透率(任意單位)的關(guān)系，而是以(del-n)d/wl...(i)表示的垂直配向液晶盒的光學(xué)特性，換言之，是改變液晶盒的結(jié)構(gòu)時(shí)的施加電壓與穿透率的關(guān)系。其中，在圖11中，wl為550nm(綠色)。在上述(i)式中，(del-n)為液晶層的復(fù)折射(即折射率異向性)(Δn)，d為液晶層的厚度(液晶盒間隙)，wl為入射光的波長(zhǎng)。在搭載于攜帶用機(jī)器等例如手機(jī)上的小型LCD等中，期望更加降低電力消耗、并降低驅(qū)動(dòng)電壓等，而從圖11可知，在例如上述(i)的值為1.0的液晶盒中，用以實(shí)現(xiàn)最大穿透率的施加電壓為3V左右即可，如果增大其值為1.1、1.2時(shí)，可使驅(qū)動(dòng)電壓為未滿3V。透過調(diào)整d值而使用同樣的液晶材料、同一光源時(shí)，也可進(jìn)行非常低的電壓驅(qū)動(dòng)，d值如圖1、圖2等所示，可由間隙調(diào)整部340、彩色濾光層330或平坦化絕緣層38的厚度予以調(diào)整。
另外，從式(i)具有“wl”成分理解可知，在本實(shí)施例的LCD中，其穿透特性具有波長(zhǎng)依存性。圖12中，在將R、G、B的各像素的全部液晶層的厚度(液晶盒間隙)d設(shè)為一定時(shí)，相對(duì)于施加電壓的穿透率特性對(duì)于R(630nm)、G(550nm)、B(460nm)光的相異點(diǎn)。相對(duì)此，圖13表示如圖1所示通過在每一R、G、B改變例如彩色濾光層330r、330g、330b(可由間隙調(diào)整部340的厚度予以調(diào)整)的厚度而調(diào)整了液晶盒間隙d的值的LCD施加電壓與穿透率的關(guān)系。由圖13可知，通過將晶盒間隙d在R、G、B分別設(shè)定為期望的值，而可對(duì)R、G、B任意光對(duì)于所對(duì)應(yīng)的各像素的施加電壓的穿透率特性均相同。因此，采用該種構(gòu)成，可知可通過如上述圖11所示的不到3V的施加電壓，且可將R、G、B以同一振幅的顯示信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
另外，圖14及圖15表示色度(CIE的X-Y坐標(biāo))的施加電壓依存性。其中圖14為如圖12所示，使液晶盒間隙在R、G、B相同時(shí)的LCD中，將施加在液晶的電壓設(shè)定為1.5V、2.0V、2.3V、2.6V、3.0V時(shí)的色度的變化，圖15為如圖13所示，在R、G、B分別調(diào)整液晶盒間隙而對(duì)于施加電壓的穿透率變化的色度依存性的內(nèi)的LCD中，將施加在液晶的電壓同樣設(shè)為1.5V、2.0V、2.3V、2.6V、3.0V時(shí)的色度的變化。由圖14與圖15的比較可知，通過在R、G、B分別調(diào)整液晶盒間隙，可改善改變色度的施加電壓依存性，即施加電壓時(shí)的色度偏離，而在各種電壓范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)時(shí)均可實(shí)現(xiàn)色度偏離較小的LCD。
第二實(shí)施例接著，說明本發(fā)明的第二實(shí)施例，即謀求在色彩顯示中提高顯示質(zhì)量的方面。以下，以垂直配向型液晶顯示裝置的色彩顯示為例進(jìn)行說明。
垂直配向型液晶顯示裝置，具有廣視角特性，以及高對(duì)比度特性，并具有不需要配向膜的磨擦處理的優(yōu)點(diǎn)。
在相關(guān)垂直配向型液晶顯示裝置中，由于液晶具有負(fù)介電率異向性的特性，因此構(gòu)成液晶的液晶分子具有朝向與電場(chǎng)方向垂直的方向的特性。這種液晶顯示裝置是采用垂直配向膜作為控制液晶的初期配向的配向膜，并使用例如聚酰亞胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)等有機(jī)材料作為該垂直配向膜的材料。在垂直配向型液晶顯示裝置中，在沒有施加在液晶的電場(chǎng)時(shí)，液晶分子通過垂直配向膜而被控制成朝向垂直配向膜所形成的基板的法線方向。而當(dāng)在像素電極與共通電極間施加電壓，從而產(chǎn)生基板的法線方向的電場(chǎng)時(shí)，有這些電場(chǎng)控制的區(qū)域的液晶分子則倒向垂直于電場(chǎng)的方向。
由此，傳送至液晶中的入射光的相位會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)將夾住液晶的基板間的距離(間隙)作為d、將液晶的折射率作為Δn、將光波長(zhǎng)作為λ，則傳送至液晶中的入射光的相位變化為Δnd/λ。接著，通過使穿透過液晶的光通過貼附于前述基板的偏光板，可使入射光的穿透率變化，而可獲得所希望的液晶顯示。在這種情況中，例如，設(shè)定前述偏向偏光板，以在無電壓施加時(shí)進(jìn)行黑顯示，并在電壓施加時(shí)，以一定電壓(白電壓White)使入射光的穿透率為最大。
有關(guān)這種垂直配向型液晶顯示裝置，最近也正開發(fā)還具有RGB3原色的像素的全彩的垂直配向型液晶顯示裝置。
但是，全彩垂直配向型液晶顯示裝置中，由于通過依RGB3原色各像素不同的顏色的彩色濾光層的光的波長(zhǎng)λ，是根據(jù)各像素不同而不同，因此無法以一定電壓使穿透率為最大。即，如圖17C所示，依各RGB像素，V-T特性(穿透率對(duì)液晶施加電壓的特性)是不同的。V-T特性中，穿透率T隨著液晶施加電壓V的增加而增加，若超出最大值，則轉(zhuǎn)向減少。一般在RGB中，配合以最低電壓而穿透率T變高的B(藍(lán))，而設(shè)定白電壓Vwhite作為液晶施加電壓V。
在施加該白電壓Vwhite時(shí)，由于G(綠)與R(紅)沒有達(dá)到100％的穿透率，因此產(chǎn)生白色會(huì)被識(shí)認(rèn)為偏藍(lán)的問題。因此，使R像素的液晶施加電壓(驅(qū)動(dòng)電壓)變高，雖可改善此種色偏的問題，但將產(chǎn)生液晶顯示裝置的耗電增大的問題。
圖16是關(guān)于本發(fā)明的第二實(shí)施例的垂直配向型液晶顯示裝置的剖面圖。其中，與前述第一實(shí)施例(特別是圖1)共通構(gòu)成的被附上相同符號(hào)，并省略說明。第二實(shí)施例與前述第一實(shí)施例相同，是以在作為RGB3原色的顯示用的各個(gè)相應(yīng)像素內(nèi)，具備穿透區(qū)域以及反射區(qū)域，而無論周圍環(huán)境是明亮或昏暗都方便觀察的半穿透型LCD為例進(jìn)行說明，然而也適用于具備RGB3原色的像素的穿透型LCD或反射型LCD。
在第一玻璃基板100上，在RGB3原色的各像素內(nèi)，分別形成有液晶驅(qū)動(dòng)用TFT20，并形成有覆蓋這些液晶驅(qū)動(dòng)用TFT20的層間絕緣膜(在其上形成平坦化絕緣膜則更佳)34。該層間絕緣膜34上的各像素區(qū)域內(nèi)，形成有像素電極200。在穿透區(qū)域是由ITO構(gòu)成的透明電極210形成像素電極200，在反射區(qū)域則由例如鋁等具良好反射特性的材料構(gòu)成的反射電極220形成像素電極200。
在B像素中，反射電極220(b)是通過形成在層間絕緣膜34的接觸孔與液晶驅(qū)動(dòng)用TFT20的源極或漏極相連接，反射電極220并與透明電極210接觸并電性連接。同樣，在G像素、R像素中，反射電極220也分別通過形成在層間絕緣膜34的接觸孔而連接在液晶驅(qū)動(dòng)用TFT20的源極或漏極，反射電極220并與透明電極210接觸并電性連接。當(dāng)反射電極220與透明電極210的直接接觸有困難的情況，如前述對(duì)圖6所做的說明，最好將反射電極220實(shí)際上與TFT20絕緣，并直接覆蓋反射電極220而在一個(gè)像素區(qū)域全體形成由透明導(dǎo)電性金屬氧化物構(gòu)成的透明電極210，透明電極210通過接觸孔與TFT20連接。
形成由例如聚酰亞胺、聚酰胺等有機(jī)材料構(gòu)成的第一垂直配向膜262，覆蓋各像素的透明電極210、反射電極220。
此外，與前述第一玻璃基板100相對(duì)的第二玻璃基板300被配置成與基板100平行。在第二玻璃基板300的與第一玻璃基板100的相對(duì)面，對(duì)應(yīng)于RGB3原色的各像素，而將來自第二基板300側(cè)或來自如圖1所示的配置于第一基板100側(cè)的光源、或是來自第二基板300側(cè)的外光的光源的入射至液晶層400，并射向第二玻璃基板200的入射光進(jìn)行過濾。且形成有使藍(lán)色光透過的B色濾光層332b、使綠色光透過的G色濾光層332g、以及使紅色光透過的R色濾光層332r。
并且，在各像素的各反射區(qū)域中，對(duì)應(yīng)B色濾光層332b的反射區(qū)域的區(qū)域形成有由感旋旋光性樹脂形成的突出部340b，對(duì)應(yīng)G色濾光層332g的反射區(qū)域的區(qū)域形成有由感旋旋光性樹脂形成的突出部340g、對(duì)應(yīng)R色濾光層332r的反射區(qū)域的區(qū)域形成有感旋旋光性樹脂形成的突出部340r。這些突起部340(340b、340g、340r)是在第一實(shí)施例中也有說明的在反射區(qū)域與穿透區(qū)域中，用于調(diào)整所要求的間隙的間隙調(diào)整層(間隙調(diào)整用突出部)，通過將該間隙調(diào)整層340選擇性地設(shè)置在反射區(qū)域，使反射區(qū)域的第一玻璃基板100與第二玻璃基板300的相向距離(間隙)比透明區(qū)域更小，使反射特性良好(在反射區(qū)域的顯示特性)。此外，在本實(shí)施例中，在R、G、B的各像素中，突出部340的厚度被設(shè)為共通。
再者，覆蓋分別設(shè)置有突出部340的B色濾光層332b、G色濾光層332g以及R色濾光層332r，而形成由ITO構(gòu)成的透明共通電極320，再覆蓋該共通電極320而形成由例如聚酰亞胺、聚酰胺等有機(jī)系材料構(gòu)成的第二垂直配向膜264。然后，在第一玻璃基板100與第二玻璃基板300間的空間，封入具有負(fù)介電率異向性的液晶400。
第一玻璃基板100的背面(光的射出面)貼附有作為相位差板的λ/4板111以及偏光板112。同樣，在第二玻璃基板200的背面(光射出面)貼附有作為位差板的λ/4板111以及偏光板112。由此，設(shè)定成依據(jù)像素電極以及共通電極214的電壓設(shè)定，在液晶400無電壓施加時(shí)，朝液晶層400射入的入射光不會(huì)從第二玻璃基板300側(cè)向外部射出通過，從而實(shí)現(xiàn)黑顯示；而當(dāng)電壓施加于液晶層400時(shí)，對(duì)應(yīng)該電壓的來自第二玻璃基板300側(cè)而向外部射出的光會(huì)增加，即入射光于液晶層的穿透率會(huì)增加。
在本發(fā)明第二實(shí)施例中，其特征為B、G、R的各彩色濾光層的332b、332g、332r的厚度設(shè)定。當(dāng)使B色濾光層332b的厚度為D-blue、G色濾光層332g的厚度為D-green、R色濾光層332r的厚度為D-red時(shí)，則滿足D-blue≥D-green＞D-red的關(guān)系式。在RGB的各像素的穿透區(qū)域中，間隙(夾于兩基板間的液晶厚度)與各彩色濾光層的大小關(guān)系成為相反關(guān)系。即，當(dāng)使B像素的透明區(qū)域的間隙為G-blue(T)、G像素的透明區(qū)域的間隙為G-green(T)、R像素的透明區(qū)域的間隙為G-red(T)時(shí)，其關(guān)系為G-red(T)≥G-green(T)＞G-blue(T)。這樣，將B色濾光層201、G色濾光層202、R色濾光層203的厚度設(shè)定成各不相同，使各像素的間隙(也稱為液晶盒間隙)不同，可使RGB的各像素的V-T特性均一化。
接著，有關(guān)RGB的各像素的V-T特性，根據(jù)圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說明。在圖17A至17C中，橫軸為施加于液晶300的電壓，縱軸為入射光的穿透率。
首先，如圖17C所示，在D-blue＝D-green＝D-red的情況(所有彩色濾光層厚度相同的情況)，各RGB的V-T特性大大不同，如圖17A所示，若設(shè)定為D-blue＞D-green＞D-red，則B、R像素的V-T特性接近G像素的V-T特性。并且，通過B色濾光層332b、G色濾光層332g、以及R色濾光層332r的厚度設(shè)定，將RGB的各間隙設(shè)定為G-red(T)＝4.8μm、G-green(T)＝4.0μm、G-blue(T)＝3.3μm，從而可使RGB的V-T特性為大致相同。由此，通過選擇適當(dāng)?shù)陌纂妷篧hite(例如，使穿透率為最大的電壓v)，可在低電壓驅(qū)動(dòng)下，獲得無色偏的顯示。
此外，如圖17B所示，若設(shè)定為D-blue＝D-green＞D-red，則B、G像素的V-T特性與圖17C相同，而R像素的V-T特性接近G像素的V-T特性。這樣，與圖17C的V-T特性相比，由于在R像素可通過更低的電壓V獲得高穿透率，這樣可改善色偏問題。
另一方面，在反射區(qū)域中，設(shè)有各RGB像素的間隙調(diào)整層(突起部)340r、340g、340b，而前述B、G、R的各色濾光層332b、332g、332r同時(shí)存在于穿透區(qū)域以及反射區(qū)域。因此通過如前所述地分別設(shè)定這些色濾光層332b、332g、332r的厚度，使反射區(qū)域的間隙大小關(guān)系也與穿透區(qū)域的關(guān)系成為相同的關(guān)系。即，若使反射區(qū)域的B像素間隙為G-blue(R)、G像素的間隙為G-green(R)、R像素的間隙為G-red(R)，而突起部211、212、213的高度為相同的話，則成為G-red(R)＞G-green(R)≥G-blue(R)的關(guān)系。于是，根據(jù)本第二實(shí)施例，RGB的各像素的V-R特性(反射率對(duì)液晶施加電壓特性)也更均一，因而同樣可獲得在低電壓驅(qū)動(dòng)下的無色偏顯示。
其次，說明有關(guān)前述R、G、B的各色濾光層332r、332g、332b的形成方法。各色濾光層基本上是將包含該色顏料的感旋旋光性樹脂旋轉(zhuǎn)涂布(spin coat)在第二玻璃基板300上，并通過曝光以及顯影，將圖形留在所定區(qū)域即可。但是，本第二實(shí)施例中，由于各色濾光層厚度并非完全相同，如果厚的色濾光層，例如B色濾光層332b先形成，則第二玻璃基板300表面的凹凸會(huì)變大，而使其它彩色濾光層，例如R色濾光層332r的形成產(chǎn)生困難。
此處，首先形成最薄的R色濾光層332r，之后以G色濾光層332g、B色濾光層332b的順序形成，這種制造步驟較容易實(shí)現(xiàn)，且較為理想。在B色濾光層332b與G色濾光層332g厚度相同的情況下，該厚度相同的2種色濾光層，其形成順序任意。
第三實(shí)施例接著，參照?qǐng)D進(jìn)行有關(guān)本發(fā)明的第三實(shí)施例的說明。圖18是關(guān)于第三實(shí)施例的垂直配向型液晶顯示裝置的概略剖面構(gòu)造示意圖。有關(guān)與前述第二實(shí)施例共通的構(gòu)成被附上相同符號(hào)，并省略說明。
在第三實(shí)施例中，在R、G、B的各像素，為了將各個(gè)間隙G設(shè)為最適當(dāng)?shù)牟煌穸?，除了形成于第二玻璃基?00側(cè)的R、G、B的色濾光層330r、330g、330b、以及用于調(diào)整穿透區(qū)域與反射區(qū)域的間隙差的突起部340(340r、340g、340b)外，還具備用于調(diào)整R、G、B用的間隙差的調(diào)整層(間隙層)350。具體而言，在液晶盒間隙G要求比R像素區(qū)域更小的B、G像素區(qū)域中，將各個(gè)感旋旋光性樹脂層350b、350g選擇性的形成在B色濾光層330b上、以及G色濾光層330g上，而作為調(diào)整層350。在此，使B色濾光層330b上的感旋旋光性樹脂350b的厚度為t1，G色濾光層330g上的感旋旋光性樹脂350g的厚度為t2。此外，如果使B像素的穿透區(qū)域的間隙(兩基板間的液晶厚度)為G-blue(T)，則設(shè)定為t1≥t2。若使G像素的穿透區(qū)域的間隙為G-green(T)，R像素的穿透區(qū)域的間隙為G-red(T)，則滿足G-red(T)＞G-green(T)≥G-blue(T)的關(guān)系。
此外，在第三實(shí)施例中，如圖18所示，使在各色濾光層330r、330g、330b的厚度分別相同，且突出部340r、340g、340b的厚度也分別相等的情況下，在t1＝t2時(shí)，液晶盒間隙滿足G-green＝G-blue。
這樣，在必要色區(qū)域選擇性形成感旋旋光性樹脂層350，將各像素的間隙(又稱為液晶盒間隙)依R、G、B分別設(shè)為不同的最適合的值，可使RGB的各像素的V-T特性均一化。
其次根據(jù)圖19A至圖19C所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)有關(guān)RGB的各像素的V-T特性進(jìn)行說明。在圖19A至圖19C中，橫軸是施加于液晶400的電壓，縱軸是入射光的穿透率。
首先，如圖19C所示，在G-red(T)＝G-green(T)＝G-blue(T)的情況(不設(shè)感旋旋光性樹脂層250g、250b的情況)中，各RGB的V-T特性大不相同。相對(duì)此，如圖19A所示，若設(shè)定為G-red(T)＞G-green(T)＞G-blue(T)，則B、R像素的V-T特性接近G像素的特性(無修正情況下，R、G、B的各特性分別如圖19A中所示)。更具體而言，通過將RGB的各間隙設(shè)定為G-red＝4.8μm、G-green＝4.0μm、G-blue＝3.3μm，可使RGB的V-T特性大致相同。這樣，通過選擇適當(dāng)白電壓Vwhite(例如，穿透率成為最大的電壓V)，則可在低電壓驅(qū)動(dòng)下，獲得無色偏的顯示。
此外，如圖19B所示，若設(shè)定為G-red(T)＞G-green(T)＝G-blue(T)，則B、G像素的V-T特性與圖19C相同，而R像素的V-T特性接近G像素的V-T特性。這樣，與圖19C的V-T特性相比，在R像素中，由于可在更低電壓V下獲得高穿透率，因此可改善色偏問題。
另一方面，在反射區(qū)域中，RGB的各像素設(shè)有突起部340，由于將該突起部340的厚度依R、G、B而設(shè)定成相等，反射區(qū)域的間隙大小關(guān)系也為與穿透區(qū)域的前述關(guān)系相同的關(guān)系。即，使反射區(qū)域的B像素的間隙為G-blue(R)、G像素的間隙為G-green(R)、R像素的間隙為G-red(R)的話，則成為G-red(R)＞G-green(R)≥G-blue(R)的關(guān)系。
于是，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，由于RGB的各像素的V-R特性(反射率對(duì)液晶施加電壓特性)更為均一，同樣可在低電壓驅(qū)動(dòng)下，獲得無色偏的顯示。
權(quán)利要求
1.一種半穿透型液晶顯示裝置，具備多個(gè)像素，并在具有第一電極的第一基板與具有第二電極的第二基板間，封入有垂直配向型液晶，其中，各像素區(qū)域具有反射區(qū)域與穿透區(qū)域；在所述反射區(qū)域中，在所述第一基板側(cè)或所述第二基板側(cè)的至少一方具備用于使在所述反射區(qū)域的間隙比在所述穿透區(qū)域的間隙更小的間隙調(diào)整部，所述間隙由控制朝液晶層的入射光的相位差的該液晶層厚度所規(guī)定；以及在所述像素區(qū)域內(nèi)，在所述第一基板側(cè)或第二基板側(cè)的任一側(cè)或雙方具有用于在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)分割液晶的配向方向的配向控制部。
2.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中，所述配向控制部具備形成在所述第一電極或所述第二電極的任一方或雙方的無電極部。
3.如權(quán)利要求2所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述配向控制部具備從所述第一基板側(cè)或所述第二基板側(cè)的任一側(cè)或雙方朝向所述液晶層突出的突起部。
4.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述配向控制部具備從所述第一基板側(cè)或所述第二基板側(cè)的任一側(cè)或雙方朝向所述液晶層突出的突起部。
5.如權(quán)利要求1至3所述中任一所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述像素區(qū)域內(nèi)的所述間隙調(diào)整部的端部面作為所述配向控制部之用。
6.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述多個(gè)像素包含紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素；各像素的穿透區(qū)域的所述間隙，在所述紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素的其中至少一個(gè)與其它色的像素的間隙不同。
7.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述多個(gè)像素包含紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素；各像素的反射區(qū)域的所述間隙，在所述紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素的其中至少一個(gè)與其它色的像素的間隙不同。
8.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述液晶層具有負(fù)介電率異向性。
9.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述第一基板以及所述第二基板上分別設(shè)有四分之一波長(zhǎng)板以及二分之一波長(zhǎng)板。
10.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述第一基板及所述第二基板中，在相對(duì)于接近配置于光源的基板的基板側(cè)，具有負(fù)折射率異向性的相位差板。
11.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述第一基板或所述第二基板的至少一方設(shè)有兩軸相位差板。
12.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述第一基板側(cè)所形成的所述第一電極依各個(gè)像素而形成個(gè)別圖案，而在第一基板側(cè)形成多個(gè)，該多個(gè)第一電極分別連接有薄膜晶體管；在所述第二基板側(cè)形成的所述第二電極作為各像素共通的共通電極而形成，而所述間隙調(diào)整部形成于所述第二基板側(cè)。
13.如權(quán)利要求1所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述像素區(qū)域內(nèi)的所述間隙調(diào)整部具有朝向該間隙調(diào)整層的形成基板而擴(kuò)大寬度的順斜錐形狀。
14.一種半穿透型液晶顯示裝置，具備多個(gè)像素，并在具有第一電極的第一基板與具有第二電極的第二基板間，封入有垂直配向型液晶，其中，各像素區(qū)域具有反射區(qū)域與穿透區(qū)域；在所述反射區(qū)域中，在所述第一基板側(cè)或所述第二基板側(cè)的至少一方，具備有用于使在所述反射區(qū)域的間隙比在所述穿透區(qū)域的間隙更小的間隙調(diào)整部，所述間隙由控制朝向液晶層的入射光的相位差的該液晶層厚度所規(guī)定；以及在所述像素區(qū)域內(nèi)，在所述第一基板側(cè)或第二基板側(cè)的任一側(cè)或雙方，具有用于在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)分割液晶的配向方向的配向控制部；在所述像素區(qū)域內(nèi)由所述配向控制部所控制的液晶配向方位角，與通過具有和該配向控制部的朝基板平面的投影線交叉的投影線的其它配向控制部所控制的液晶配向方位角的角度差不滿90度。
15.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述配向控制部具備形成在所述第一電極或所述第二電極的任一側(cè)或雙方的無電極部。
16.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述配向控制部具備從所述第一基板側(cè)或所述第二基板側(cè)的任一側(cè)或雙方朝向所述液晶層突出的突起部。
17.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述像素區(qū)域內(nèi)的所述間隙調(diào)整部的端部面作為所述配向控制部之用。
18.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述多個(gè)像素包含紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素；各像素的穿透區(qū)域的所述間隙，在所述紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素的其中至少一個(gè)與其它色的像素的間隙不同。
19.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述多個(gè)像素包含紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素；各像素的反射區(qū)域的所述間隙，在所述紅色用、綠色用、藍(lán)色用的像素的其中至少一個(gè)與其它色的像素的間隙不同。
20.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述液晶層具有負(fù)介電率異向性。
21.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述第一基板以及所述第二基板上，分別設(shè)有四分之一波長(zhǎng)板以及二分之一波長(zhǎng)板。
22.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述第一基板及所述第二基板中，在相對(duì)于接近配置于光源的基板的基板側(cè)，具有負(fù)折射率異向性的相位差板。
23.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述第一基板或所述第二基板的至少一方設(shè)有兩軸相位差板。
24.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述第一基板側(cè)所形成的所述第一電極依各個(gè)像素而形成個(gè)別圖案，而在第一基板側(cè)形成多個(gè)，該多個(gè)第一電極分別連接有薄膜晶體管；在所述第二基板側(cè)形成的所述第二電極作為各像素共通的共通電極而形成，而所述間隙調(diào)整部形成在所述第二基板側(cè)。
25.如權(quán)利要求14所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中在所述像素區(qū)域內(nèi)的所述間隙調(diào)整部具有朝向該間隙調(diào)整層的形成基板而擴(kuò)大寬度的順斜錐形狀。
26.一種半穿透型液晶顯示裝置，具備多個(gè)像素，并在具有第一電極的第一基板與具有第二電極的第二基板間，封入有垂直配向型液晶，其中，各像素區(qū)域具有反射區(qū)域與穿透區(qū)域；在第一基板側(cè)或所述第二基板側(cè)的至少一方，具有使所述反射區(qū)域的間隙比所述穿透區(qū)域的間隙更小的間隙調(diào)整部，其中所述間隙由控制朝向液晶層的入射光的相位差的該液晶層厚度所規(guī)定；所述間隙調(diào)整層的側(cè)面具有朝向該間隙調(diào)整層的形成基板而擴(kuò)大寬度的順斜錐形狀。
27.如權(quán)利要求26所述的半穿透型液晶顯示裝置，其中所述間隙的厚度對(duì)應(yīng)所述多個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的顯示色的波長(zhǎng)而不同。
28.一種垂直配向型液晶顯示裝置，具有用于顯示紅、綠、藍(lán)3原色的R、G、B像素，該顯示裝置具備在各個(gè)所述像素形成有像素電極的第一基板；與所述第一基板對(duì)向配置，并具有共通電極的第二基板；封入所述第一基板與所述第二基板間，且具有負(fù)介電率異向性的液晶；在所述第二基板上，對(duì)應(yīng)所述R、G、B的各像素所配置的R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層；覆蓋所述像素電極而形成的第一垂直配向膜；相對(duì)于所述共通電極以及所述R、G、B色濾光層而形成在液晶側(cè)的第二垂直配向膜；其中，如果使所述R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層的厚度分別為D-red、D-green、D-blue，則滿足D-blue≥D-green＞D-red。
29.如權(quán)利要求28所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中所述像素電極是透明電極。
30.如權(quán)利要求28所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中所述像素電極是反射電極。
31.如權(quán)利要求28所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中在所述像素內(nèi)的穿透區(qū)域，所述像素電極使用透明電極，在所述像素內(nèi)的反射區(qū)域，所述像素電極使用反射電極或反射層。
32.如權(quán)利要求31所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中，在所述R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層上，至少在各反射區(qū)域，形成有由感旋光性樹脂形成的間隙調(diào)整用突起部；覆蓋所述間隙調(diào)整用突起部而形成有所述共通電極。
33.如權(quán)利要求28所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中所述R、G、B色濾光層使用感旋光性樹脂。
34.一種垂直配向型液晶顯示裝置的制造方法，該垂直配向型液晶顯示裝置具備用于顯示紅、綠、藍(lán)3原色的R、G、B像素，并具備在各個(gè)所述像素形成有像素電極的第一基板；與所述第一基板對(duì)向配置，并具有共通電極的第二基板；封入所述第一基板與所述第二基板間，且具有負(fù)介電率異向性的液晶；在所述第二基板上，對(duì)應(yīng)所述R、G、B的各像素所配置的R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層；覆蓋所述像素電極而形成的第一垂直配向膜；相對(duì)于所述共通電極以及所述R、G、B色濾光層而形成在液晶側(cè)的第二垂直配向膜；且如果使所述R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層的厚度分別為D-red、D-green、D-blue，則滿足D-blue≥D-green＞D-red；在該垂直配向型液晶顯示裝置的制造方法中，在所述R、G、B色濾光層中，最薄的R色濾光層用材料，是先于所述B色濾光層以及所述G色濾光層的形成而形成在所述第二基板側(cè)；之后，在所述第二基板側(cè)形成B色濾光層材料或G色濾光層材料任一個(gè)。
35.如權(quán)利要求34所述的垂直配向型液晶顯示裝置的制造方法，其中用于所述R、G、B色濾光層的濾光材料是感旋光性樹脂，在基板上涂布對(duì)應(yīng)的濾光材料后，經(jīng)過曝光以及顯影工藝而圖形化成所希望的形狀。
36.一種垂直配向型液晶顯示裝置的制造方法，該垂直配向型液晶顯示裝置具備用于顯示紅、綠、藍(lán)3原色的R、G、B像素，并具有在各個(gè)所述像素形成有像素電極的第一基板；與所述第一基板對(duì)向配置，并具有共通電極的第二基板；封入所述第一基板與所述第二基板間，且具有負(fù)介電率異向性的液晶；在所述第二基板上，對(duì)應(yīng)所述R、G、B的各像素所配置的R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層；覆蓋所述像素電極而形成的第一垂直配向膜；相對(duì)于所述共通電極以及所述R、G、B色濾光層而形成在液晶側(cè)的第二垂直配向膜；以及如果使所述R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層的厚度分別為D-red、D-green、D-blue，則滿足D-blue≥D-green＞D-red，在該垂直配向型液晶顯示裝置的制造方法中，將包含R色顏料的第一濾光材料涂布在所述第二基板表面，將該第一濾光材料圖形化以形成所述R色濾光層；之后，將包含G色顏料的第二濾光材料涂布在所述第二基板表面，將該第二濾光材料圖形化以形成所述G色濾光層；接著，將包含B色顏料的第3濾光材料涂布于所述第二基板表面，將該第三濾光材料圖形化以形成所述B色濾光層。
37.如權(quán)利要求36所述的垂直配向型液晶顯示裝置的制造方法，其中所述第一至第三濾光材料是感旋光性樹脂。
38.如權(quán)利要求37所述的垂直配向型液晶顯示裝置的制造方法，其中在所述第二基板側(cè)的形成表面所涂布的所述感旋光性樹脂，在經(jīng)過曝光以及顯影工藝后，形成所希望圖案的彩色濾光層。
39.一種垂直配向型液晶顯示裝置，具備用于顯示紅、綠、藍(lán)3原色的R、G、B像素，該顯示裝置具有在各個(gè)所述像素形成有像素電極的第一基板；與所述第一基板對(duì)向配置，并具有共通電極的第二基板；封入所述第一基板與所述第二基板間，且具有負(fù)介電率異向性的液晶；在所述第二基板上，對(duì)應(yīng)所述R、G、B的各像素所配置的R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層；在所述G色濾光層以及B色濾光層上，選擇性形成的間隙層；覆蓋所述像素電極所形成的第一垂直配向膜；以及相對(duì)于所述共通電極以及所述R、G、B色濾光層以及所述間隙層而形成在液晶側(cè)的第二垂直配向膜。
40.如權(quán)利要求39所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中所述間隙層使用感旋光性樹脂材料。
41.如權(quán)利要求39所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中在所述B色濾光層上所形成的所述間隙層，比在所述G色濾光層上所形成的所述間隙層還厚。
42.如權(quán)利要求39所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中所述像素電極是透明電極。
43.如權(quán)利要求39所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中所述像素電極是反射電極。
44.如權(quán)利要求39所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中在所述像素內(nèi)的穿透區(qū)域，所述像素電極使用透明電極，在所述像素內(nèi)的反射區(qū)域，所述像素電極使用反射電極或反射層。
45.如權(quán)利要求44所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中在所述R色濾光層、G色濾光層以及B色濾光層上，至少在各反射區(qū)域，形成有由感旋光性樹脂形成的間隙調(diào)整用突起部；覆蓋所述間隙調(diào)整用突起部而形成有所述共通電極。
46.如權(quán)利要求39所述的垂直配向型液晶顯示裝置，其中所述R、G、B色濾光層使用感旋光性樹脂。
全文摘要
提供一種半穿透型液晶顯示裝置及彩色液晶顯示裝置，該裝置在具備第一電極的第一基板與具備第二電極的第二基板間，封入垂直配向型液晶層；各像素區(qū)域具有反射區(qū)域及穿透區(qū)域；在第一基板側(cè)或第二基板側(cè)具備間隙調(diào)整部，該間隙調(diào)整部使在反射區(qū)域的間隙dr比在穿透區(qū)域的間隙dt更小，而該間隙(該液晶層的厚度)d控制朝液晶層的入射光的相位差。而在像素區(qū)域內(nèi)，在一個(gè)像素區(qū)域內(nèi)分割液晶配向的配向控制部500被設(shè)置在第一基板側(cè)或第二基板側(cè)的其中之一或是兩個(gè)。并且，以R、G、B變更該間隙，使最優(yōu)化成為可能。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1700066SQ20051007221
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者小間德夫, 三井雅志, 井上和弘, 前田和之, 山田努, 青田雅明, 龜谷雅之 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社