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1. JP1993173122 - 反射型カラー液晶表示装置

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[ JA ]
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反射型カラー液晶表示装置に関し、特に蛍光色素を添加した透明樹脂から成る蛍光層を反射電極上に形成した反射型カラー液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、ワードプロセッサ、ラップトップ型パーソナルコンピュータなどのOA機器やポケットテレビなどへの液晶表示装置の応用が急速に進展している。特に、周囲光を利用して新たにバックライトを用いない反射型液晶表示装置は消費電力が少なく、薄型・軽量化の可能性があるということから注目されてきている。
【0003】従来から反射型液晶表示装置には、ツイステッドネマティック(TN)方式およびスーパーツイステッドネマティック(STN)方式が採用されているが、これらの方式では偏光板を使用することによって偏光板で入射光の約半分がカットされ、これが有効に表示に寄与しないことになり、表示が暗くなるという問題がある。
【0004】このような問題に対して偏光板を用いることなく入射光のすべてを有効に利用しようとする表示モードが提案されている。このようなモードの例として相転移型ゲストホスト・モードがある(D.L.White and G.N.Taylor:J.Appl.Phys.,45.P.4718,1974)。このモードでは電界によるコレステリック・ネマティック相転移現象が利用されている。
【0005】さらにこの方式にマイクロカラーフィルタを組合わせた反射型マルチカラーフィルタ液晶表示装置もある(T.Ucida et al:Japan Display,P.312,1986)。これは図5に示すように、一方基板9はガラス基板8と透明電極19とカラーフィルタ12とから成り、TFT(薄膜トランジスタ)が形成される他方基板10はガラス基板1と第1絶縁層3と凹凸を有する第2絶縁層17と反射電極18とから成る。また両基板9,10間には液晶15が封入されている。
【0006】この方式では、カラーフィルタ12と反射電極18とを別々の基板(図5ではカラーフィルタ12を一方基板9、反射電極18をTFT側基板10)に設け、反射電極18に凹凸を形成することによって、カラーフィルタ12での散乱を減少させ垂直方向への光の強度を増加し、表示面をより明るくするというものである。
【0007】またTFT11は、ゲート電極2、第1絶縁層3、非晶質シリコンから成る半導体層4、その上に2分割して形成されるリンをドープしたシリコンから成るコンタクト電極5、さらにその上に積層されたソース電極6およびドレイン電極7から構成され、スイッチング素子の機能を有する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の図5に示される構造では、バックライトを用いない反射型カラー液晶表示装置としてはまだ表示が暗く、さらに明るくするための手段として反射板の材料や反射板の表面形状の改良、カラーフィルタと反射板との相互位置関係の改善、ガラス基板表面での反射を少なくするためのガラス基板表面に反射防止膜を形成するなどされてきたが、これらによってもまだ十分ではない。
【0009】本発明の目的は、上述の問題を解決し、表示面の明るい反射型カラー液晶表示装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、液晶層を介在して対向配置される一対の透明基板のうち、一方の基板の液晶層側に、他方の基板側からの入射光を反射する反射電極が形成された反射型カラー液晶表示装置において、透明な樹脂中に蛍光色素が添加された透明な蛍光層を前記反射電極上に形成し、前記蛍光色素は紫外域の光を吸収し、可視域の蛍光を発することを特徴とする反射型カラー液晶表示装置である。
【0011】
【0012】また本発明は、前記液晶表示装置がその各々の絵素に薄膜トランジスタなどの非線形素子が付加されたアクティブマトリックス型であることを特徴とする。
【0013】また本発明は、前記一方の基板上の前記反射電極上に、前記蛍光層が形成され、それに対向する前記他方の基板上に赤、緑、青から成るモザイクカラーフィルタが形成されることを特徴とする。
【0014】また本発明は、前記非線形素子は、薄膜トランジスタであり、前記一方基板上で、ドレイン電極を含む前記非線形素子上およびその非線形素子が形成されていない残余の領域上にわたる全面に絶縁層が形成され、この絶縁層に設けられるスルーホールを介して絵素電極である反射電極とドレイン電極とが接続されることを特徴とする。
【0015】
【作用】本発明に従えば、反射型カラー液晶表示装置において、反射電極上に蛍光層を形成することによって、これまで表示に寄与しなかった紫外域の光を可視域の蛍光に変えて有効に利用し、さらにTFTなどのアクティブ素子と組合わせることによって、明るく表示コントラストの優れた反射型カラー液晶表示素子を得ることができる。
【0016】
【実施例】以下実施例でもって、本発明に係る反射型カラー液晶表示装置をより具体的に説明する。
【0017】実施例1
図1は本発明の一実施例である反射型カラー液晶表位装置30の断面図であり、図2は図1に示されるTFT側基板26の反射電極43の一部と蛍光層44を除去した平面図である。本実施例では、TFT側基板26の1つ1つの絵素にTFTなどのアクティブマトリックス素子が付加されており、それに対向する対向側基板27との間に液晶49が封入されている。ガラスなどから成る絶縁性の基板31上に、クロム、タンタル等から成る複数のゲートバス配線32が互いに平行に設けられ、ゲートバス配線32からはゲート電極33が分岐している。ゲートバス配線32は走査線として機能している。
【0018】ゲート電極3を覆って基板31上の全面に、窒化シリコン(SiN x)、酸化シリコン(SiO x)等から成るゲート絶縁膜34が形成されている。ゲート電極33の上方のゲートバス絶縁膜34上には、非晶質シリコン(a−Si)から成る半導体層35が形成されている。半導体層35の上方にはエッチストッパ(ES)層42を挟んでリンをドープした非晶質シリコンから成るコンタクト電極41が形成されている。一方のコンタクト電極41上にはチタン、モリブデン、アルミニウム等から成るソース電極36が重畳形成され、他方のコンタクト電極41上には、ソース電極36と同様にチタン、モリブデン、アルミニウム等から成るドレイン電極37が重畳形成されている。
【0019】図2に示すようにソース電極36には、ゲートバス配線32に前述のゲート絶縁膜34を挟んで交差するソースバス配線39が接続されている。ソースバス配線39は、信号線として機能している。ソースバス配線39も、ソース電極36と同様の金属で形成されている。ゲート電極33、ゲート絶縁膜34、半導体層35、ES層42、ソース電極36およびドレイン電極37はTFT40を構成し、該TFT40は、スイッチング素子の機能を有する。
【0020】アルミニウム、銀などから成る反射電極43は、1つ1つの絵素に相当する領域38上に形成され絵素電極を兼ね、さらにその表面は、ゲートバス配線32、ソースバス配線39およびES層42上も含めて、蛍光色素が添加された透明樹脂から成る蛍光層44で覆われる。
【0021】液晶49を挟んで対向する対向側基板27は、ガラスなどから成る透明基板45、その表面のほぼ全面に形成されるインジウム−スズ酸化物(ITO)から成る透明な対向電極47、さらにその表面に形成されるカラーフィルタ46から構成される。
【0022】入射光20は対向側基板27から入射して、ガラス基板45、対向電極47、カラーフィルタ46、液晶49を通過して、TFT側基板26に到達する。ここでは、先ず蛍光層44によって、紫外光の一部が吸収される。蛍光層44で吸収されなかった光は反射電極43で反射され、さらに蛍光層44で紫外光の一部が吸収される。入射時と反射時に蛍光層44で吸収された紫外光は可視光に変換されて、反射光21とともに、液晶49、カラーフィルタ46、対向電極47、ガラス基板45を通過して表示面に出射する。
【0023】蛍光色素としてはチオフラビン、ブリリアントスルホフラビン、ブリリアントイエロー、フルオロールグリーンゴールド、ローダミンB、ローダミン6GCP、フルオレッセイン、エオシンなどを単独であるいはこれらを数種類組合わせて用いる。
【0024】次に本実施例の反射型カラー液晶表示装置の製造方法について簡単に説明する。TFT側基板26上に従来技術で用いている方法で、ソース電極36とドレイン電極37までを形成する。その上に領域38上に反射電極43を形成する。反射電極43は絵素電極を兼用しているので、反射電極43には高反射率のアルミニウムや銀が用いられる。本実施例ではアルミニウムを用いた。反射電極43の上には、ゲートバス配線32、ソースバス配線39およびES層42上も含めて蛍光層44を形成する。蛍光層に用いる蛍光色素として本実施例では「PCホワイト3P」(日本化薬(株)製)を0.1〜1重量%、熱硬化性樹脂「OCMX−2」(日本化薬(株)製)に溶解させ、反射電極43上にスピンナを用いて膜厚2〜3μmに塗布した後、170℃で2時間焼成した。
【0025】また対向側基板27は、ガラス基板45上に従来技術で用いられている方法で対向電極47を形成した後、1つ1つの絵素領域に対応して、赤、緑、青から成るモザイクカラーフィルタ46を形成する。カラーフィルタの形成方法としては、ゼラチン染色法、顔料分散法、電着法、印刷法または蒸着法が上げられる。本実施例ではゼラチン染色法を用いた。反射型カラー液晶表示装置の場合は、明るさの点からカラーフィルタの色を薄くし、色濃度を下げる必要がある。上記によって製造したTFT側基板26と対向側基板27との上にポリイミドなどの配向膜(図示せず)を形成し、ラビング処理した後、これを貼合わせ、液晶49を注入し、反射型カラー液晶表示装置を完成する。
【0026】以上のように本実施例によれば、従来では表示に寄与しなかった紫外光を可視光に変換して表示光として利用することができ、バックライトを用いることなく、明るい表示を実施することができる。
【0027】実施例2
図3は本発明の他の実施例である反射型カラー液晶表示装置50の断面図である。
【0028】本実施例ではTFT側基板51のガラス基板58上に透明な絵素電極54、その上にカラーフィルタ53を形成し、対向側基板52のガラス基板59上に反射電極55、その上に蛍光層56を形成する。TFT40の構成は、実施例1の構成に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。絵素電極54の上に、カラーフィルタ53を形成するのは、反射電極55上にカラーフィルタ53を形成するとカラーフィルタ表面での散乱が大きくなるからであり、このためにカラーフィルタと反射電極とを別々の基板上に設ける必要がある。本実施例ではTFTのドレイン電極37に接続された透明な絵素電極54上に、赤、緑、青から成るモザイクカラーフィルタ53を形成する。
【0029】一方、対向基板52のガラス基板59上には、本実施例ではアルミニウムから成る反射電極55を形成し、その上に蛍光物質の一種である「ローダミン6GCP」を熱硬化性樹脂の中に均一に分散させ、スピンナによって塗布して焼成硬化して蛍光層56を形成した。
【0030】入射光20は、TFT側基板51から入射して、ガラス基板58、ゲート絶縁膜34、絵素電極54、カラーフィル53、液晶49を通過して、対向側基板52に到達する。ここでは先ず蛍光層56によって紫外線の一部が吸収される。蛍光層56で吸収されなかった光は反射電極55で反射され、さらに蛍光層56で紫外光の一部が吸収される。入射時と反射時に蛍光層56で吸収された紫外光は、可視光に変換されて、液晶49、カラーフィルタ53、絵素電極54、ゲート絶縁膜34、ガラス基板58を通過して反射光21に混ざって表示面に出射する。
【0031】実施例3
図4は本発明のさらに他の実施例である反射型カラー液晶表示装置60の断面図である。
【0032】本実施例では、実施例1と同じくTFT側基板61のガラス基板68上に反射電極65、その上に蛍光層66を形成し、対向側基板62のガラス板69上に透明な対向電極64、その上にカラーフィルタ63を形成する。TFT40の構成は、実施例1の構成に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。
【0033】本実施例では、絶縁膜67でTFT40が形成された上面を全部覆い、こうしてドレイン電極37を含むTFT40上およびそのTFT40が形成されていない残余の領域上にわたる全面に絶縁膜67が形成される。この絶縁膜67の膜厚は5000〜8000Åであり、材質は酸化膜などの無機材料またはポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの有機材料がよい。特にアクリル樹脂が好ましい。絶縁膜67の一部にドライエッチまたはウェットエッチによってスルーホール70を穿ち、スルーホール70によってドレイン電極37の一部を露出させる。その後、アルミニウムなどの反射電極65の層を全面に形成して、スルーホール部分によって反射電極65とドレイン電極37とを接続し、反射電極65を絵素電極としてのパターン化を行う。さらに反射電極65の上に、蛍光色素の一種である「チオフラビン」を熱硬化性樹脂中に均一に分散させスピンナによって塗布して焼成硬化して、蛍光層66を形成した。
【0034】本実施例ではTFT40、ソース電極36およびドレイン電極37が形成される面と絵素電極を兼ねる反射電極65が形成される面とが絶縁層67を介して別の面にあることによって、絵素電極65が広くでき、実施例1に比較してパネル開口率が大きくとれる。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、反射電極上に蛍光色素が添加された透明樹脂から成る蛍光層を形成し、これによって紫外光を可視光に変換することができ、バックライトを用いないでも表示の明るい反射型カラー液晶表示装置を得ることができる。さらに本発明によれば、蛍光層は、透明であり、したがって入射光は蛍光層によって紫外光の一部が吸収されて可視光に変換されるとともに、蛍光層で吸収されなかった光は、その蛍光層を透過し、反射電極で反射され、その反射光に含まれる紫外光の一部が蛍光層で吸収されて可視光に変換される。こうして蛍光層によって効率よく紫外光が可視光に変換されることになり、反射電極によってそのまま表示に利用される可視光とともに、表示面を上述のように明るくすることができる。薄膜トランジスタなどの非線形素子が付加されたアクティブマトリックス型で構成され、特に反射電極上に蛍光層が形成され、モザイクカラーフィルタは反射電極上には形成されず、これによってカラーフィルタ表面での散乱が大きくなることを防ぐことができ、また、薄膜トランジスタのドレイン電極は、絶縁層に設けられたスルーホールを介して反射電極に接続され、したがってこの絶縁層上の反射電極を絵素電極として記録することができ、パネル開口率を大きくすることができ、これによって明るい表示面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面図である。
【図2】図1に示される一実施例のTFT側基板26の平面図である。
【図3】本発明の他の実施例の断面図である。
【図4】本発明のさらに他の実施例の断面図である。
【図5】従来技術を説明するための断面図である。
【符号の説明】
20 入射光
21 反射光
30,50,60 反射型カラー液晶表示装置
40 TFT(薄膜トランジスタ)
43,65 絵素電極を兼ねる反射電極
44,56,66 蛍光層
46,53,63 カラーフィルタ
47,64 対向電極
49 液晶
54 透明な絵素電極
55 反射電極