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JP2005055645A - Liquid crystal display element - Google Patents

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JP2005055645A
JP2005055645A JP2003285945A JP2003285945A JP2005055645A JP 2005055645 A JP2005055645 A JP 2005055645A JP 2003285945 A JP2003285945 A JP 2003285945A JP 2003285945 A JP2003285945 A JP 2003285945A JP 2005055645 A JP2005055645 A JP 2005055645A
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Japan
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liquid crystal
pixel
opening
crystal display
display element
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JP2003285945A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Otake
利也 大竹
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Japan Display Central Inc
Original Assignee
Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce light leakage and to make the aperture ratio as large as possible. <P>SOLUTION: The translucent liquid crystal element has a transmission opening part B for transmitting a part of light incident from a light source arranged in a rear face to be displayed, and a reflection opening part A for reflecting outside light to be displayed in a pixel. The thickness of a liquid crystal layer, corresponding to the transmission opening part B, is different from a thickness of a liquid crystal layer corresponding to the reflection opening part A. The reflection opening part is formed so that it is overlapped on at least a part of a signal line S for supplying an electrical signal to the pixel or a gate line G for driving a switching element arranged in each pixel and includes a pixel array such that in-pixel arrangements, in between adjacent pixels, the opening part B and the opening part A are different. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、透過開口部と反射開口部を備えたいわゆる半透過型の液晶表示素子に関するものであり、光漏れによるコントラスト低下を抑制するための技術に関する。   The present invention relates to a so-called transflective liquid crystal display element having a transmissive opening and a reflective opening, and relates to a technique for suppressing a decrease in contrast due to light leakage.

近年、液晶表示素子は、ノートパソコン、モニター、カーナビゲーション、関数電卓、中小型TV等、様々な分野に応用されている。なかでも反射型液晶表示素子は、バックライトが不要であることから、低消費電力、且つ薄型軽量といった利点を活かすべく、モバイルPC等の携帯機器用ディスプレイへの応用が検討されている。   In recent years, liquid crystal display elements have been applied to various fields such as notebook computers, monitors, car navigation systems, scientific calculators, and small and medium-sized TVs. In particular, since the reflective liquid crystal display element does not require a backlight, application to a portable device display such as a mobile PC is being studied in order to take advantage of low power consumption, thinness, and light weight.

ところで、従来の反射型液晶表示素子は、基本的には紙と同様、外光を利用して表示するものであるため、使用環境自体が暗いと表示画面も暗くなり、表示を視認することが難しくなる。特に、暗闇では表示が全く見えなくなり、表示装置として利用することができない。   By the way, the conventional reflective liquid crystal display element is basically a display using outside light like paper. Therefore, when the usage environment itself is dark, the display screen becomes dark and the display can be visually recognized. It becomes difficult. In particular, the display is completely invisible in the dark and cannot be used as a display device.

そこで、周囲が暗い場合には内蔵した光源を発光して表示を行う方式の液晶表示素子が脚光を浴びている。このような液晶表示素子としては、光源を液晶表示素子の背後に配置したバックライト方式の半透過型のものや、光源を液晶表示素子の前に配置したフロントライト方式の反射型のもの等が提案されている。   Therefore, when the surroundings are dark, a liquid crystal display element that performs display by emitting light from a built-in light source is in the spotlight. Examples of such a liquid crystal display element include a backlight type transflective type in which a light source is disposed behind the liquid crystal display element, and a front light type reflective type in which the light source is disposed in front of the liquid crystal display element. Proposed.

特に、半透過型液晶表示素子は、従来から利用されている透過型液晶表示素子とほとんど同じ材料で製造できることから、設備の共有化や部材コストの抑制、開発費の削減等のメリットが多く、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)等の表示素子として既に実用化されている。   In particular, since the transflective liquid crystal display element can be manufactured with almost the same material as the transmissive liquid crystal display element conventionally used, there are many merits such as sharing of equipment, suppression of member cost, reduction of development cost, It has already been put into practical use as a display device for mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants) and the like.

ただし、一般に半透過型液晶表示素子では、透過表示特性と反射表示特性の両方について十分な光利用効率を実現することは難しい。そこで、このような問題を解決する手段として、様々な液晶表示モードが提案されている(例えば、特許文献1等を参照)。
特開平11−242226号公報
However, it is generally difficult for a transflective liquid crystal display element to achieve sufficient light utilization efficiency for both transmissive display characteristics and reflective display characteristics. Accordingly, various liquid crystal display modes have been proposed as means for solving such problems (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-242226

光利用効率の高い半透過型液晶表示素子を考えた場合、例えば画素を透過開口部と反射開口部に分割し、それぞれの領域での液晶層厚を異なるようにしたホモジニアスモードを利用するのが有利である。ホモジニアスモードでは、液晶分子が同一方向に配列しているため構造が単純で、位相差板等を用いた光学的な補償が容易であるため視角が広い表示を実現することができる。   When considering a transflective liquid crystal display element with high light utilization efficiency, for example, it is possible to use a homogeneous mode in which a pixel is divided into a transmissive opening and a reflective opening, and the liquid crystal layer thickness is different in each region. It is advantageous. In the homogeneous mode, since the liquid crystal molecules are arranged in the same direction, the structure is simple, and optical compensation using a retardation plate or the like is easy, so that a display with a wide viewing angle can be realized.

しかしながら、半透過型液晶表示素子では、特に透過開口部と反射開口部の境界部において、液晶層の厚さが透過表示に最適な厚さと反射表示に最適な厚さの中間的な厚さになる領域が存在する。このような領域では、透過表示としても反射表示としても十分な表示を行うことができず、また、特に黒表示を行った時に光漏れが起こり、表示全体のコントラストを低下させてしまう要因となる。例えば、各画素において、従来の半透過型液晶表示素子で広く採用されているように、反射開口部の中央部に透過開口部を形成した場合、透過開口部の4辺が全て中間的な厚さの領域になり、コントラストの低下も顕著なものとなる。   However, in the transflective liquid crystal display element, the thickness of the liquid crystal layer is intermediate between the optimum thickness for transmissive display and the optimum thickness for reflective display, particularly at the boundary between the transmissive opening and the reflective opening. There is a region. In such a region, sufficient display cannot be performed as transmissive display or reflective display, and light leakage occurs particularly when black display is performed, which causes a reduction in contrast of the entire display. . For example, in each pixel, as widely used in conventional transflective liquid crystal display elements, when a transmissive opening is formed at the center of the reflective opening, all four sides of the transmissive opening have an intermediate thickness. In this region, the reduction in contrast becomes remarkable.

このような不都合を解消する一つの方法として、画素を2分割して一方を反射開口部、他方を透過開口部とすることも考えられる。この場合には、例えば水平画素ラインにおいては透過開口部同士が隣接することになるので、この部分には中間的な厚さの領域が存在しなくなり、コントラストの低下が抑えられる。しかしながら、このような配置を採用した場合、隣接する透過開口部間に形成される信号線が光透過の妨げになり、信号線上の領域が表示に利用できなくなって、結果的に開口率の損失に繋がる。また、反射開口部同士が隣接することになるので、反射開口部を例えば信号線上にまで拡大してできるだけ開口率を上げようとすると、反射電極間の短絡等が起こり易くなる。   As one method for solving such an inconvenience, it is conceivable to divide the pixel into two and to use one as a reflection opening and the other as a transmission opening. In this case, for example, in the horizontal pixel line, the transmissive openings are adjacent to each other, so that there is no intermediate thickness region in this portion, and a reduction in contrast is suppressed. However, when such an arrangement is adopted, the signal line formed between adjacent transmission openings obstructs light transmission, and the area on the signal line cannot be used for display, resulting in loss of aperture ratio. It leads to. In addition, since the reflective openings are adjacent to each other, if the reflective openings are enlarged to, for example, the signal line to increase the aperture ratio as much as possible, a short circuit between the reflective electrodes is likely to occur.

本発明は、これらの不都合を解消することを目的に提案されたものである。すなわち、本発明は、透過開口部と反射開口部とで液晶層の厚さが異なる構造の液晶表示素子において、光漏れを低減して十分なコントラストでの表示が可能であり、しかも開口率をできる限り大きくすることが可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed for the purpose of eliminating these disadvantages. That is, according to the present invention, in a liquid crystal display element having a structure in which the thickness of the liquid crystal layer is different between the transmission opening and the reflection opening, it is possible to display with sufficient contrast by reducing light leakage, and to increase the aperture ratio. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element that can be made as large as possible.

上述の目的を達成するために、本発明の液晶表示素子は、次のような構成を有する。先ず、本発明の液晶表示素子は、背面に配置された光源から入射した光の一部を透過して表示を行う透過開口部と、外光を反射して表示を行う反射開口部を画素内に有し、前記透過開口部に対応する液層層の厚さと前記反射開口部に対応する液晶層の厚さが異なる液晶表示素子である。このような液晶表示素子において、前記透過開口部と反射開口部の画素内の配置が隣接する画素間で異なるような画素配列を含むことを特徴とする。さらに、画素に電気信号を供給するための信号線、若しくは各画素に配置されたスイッチング素子を駆動するためのゲート線の少なくとも一部に重なるように前記反射開口部が形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the liquid crystal display element of the present invention has the following configuration. First, the liquid crystal display element of the present invention includes a transmissive aperture for transmitting a part of light incident from a light source arranged on the back surface and displaying a reflective aperture for reflecting an external light in a pixel. The liquid crystal display element has different thicknesses of the liquid layer corresponding to the transmission opening and the liquid crystal layer corresponding to the reflection opening. In such a liquid crystal display element, the liquid crystal display element includes a pixel arrangement in which the arrangement of the transmission opening and the reflection opening in the pixel is different between adjacent pixels. Further, the reflection opening is formed so as to overlap at least part of a signal line for supplying an electric signal to the pixel or a gate line for driving a switching element arranged in each pixel. And

以上の構成を有する本発明の液晶表示素子では、透過開口部と反射開口部の画素内の配置が隣接する画素間で異なるような画素配列を含むことから、隣接する画素において透過開口部と反射開口部とが互いに近接して配置される。したがって、透過開口部と反射開口部の境界の傾斜部(液晶層の厚さが透過表示に最適な厚さと反射表示に最適な厚さの中間的な厚さになる領域)は、画素の境界、すなわち信号線あるいはゲート線と重なり、この領域での光漏れが信号線やゲート線によって遮られ、コントラストの低下が抑制される。また、本発明の液晶表示素子では、画素に電気信号を供給するための信号線、若しくは各画素の配置されたスイッチング素子を駆動するためのゲート線の少なくとも一部に重なるように前記反射開口部(例えば反射電極)が拡大して形成されているので、信号線やゲート線による開口率の損失が補填され、光利用効率が確保される。   In the liquid crystal display element of the present invention having the above-described configuration, since the arrangement of the transmissive opening and the reflective opening in the pixel includes a pixel arrangement that differs between the adjacent pixels, the transmissive opening and the reflective are reflected in the adjacent pixels. The openings are arranged close to each other. Therefore, the slope of the boundary between the transmissive opening and the reflective opening (the region where the thickness of the liquid crystal layer is intermediate between the optimal thickness for transmissive display and the optimal thickness for reflective display) That is, it overlaps with the signal line or the gate line, and the light leakage in this region is blocked by the signal line or the gate line, and the decrease in contrast is suppressed. Further, in the liquid crystal display element of the present invention, the reflection opening portion overlaps at least a part of a signal line for supplying an electric signal to the pixel or a gate line for driving a switching element in which each pixel is arranged. Since the reflection electrode (for example, the reflection electrode) is enlarged, the loss of the aperture ratio due to the signal line and the gate line is compensated, and the light use efficiency is ensured.

本発明によれば、透過開口部と反射開口部とで液晶層の厚さが異なる構造の液晶表示素子において、光漏れを低減して十分なコントラストでの表示を実現することが可能である。また、同時に、信号線やゲート線による開口率の損失を補填することが可能であるので、光利用効率が高く、コントラストが良好な表示を実現することが可能である。   According to the present invention, in a liquid crystal display element having a structure in which the thickness of the liquid crystal layer is different between the transmission opening and the reflection opening, it is possible to reduce the light leakage and realize display with sufficient contrast. At the same time, loss of the aperture ratio due to the signal line and the gate line can be compensated, so that display with high light utilization efficiency and good contrast can be realized.

以下、本発明を適用した半透過型の液晶表示素子について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a transflective liquid crystal display element to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、本実施形態の半透過型液晶表示素子の断面構造を図1に示す。半透過型液晶表示素子1も、基本的には通常の液晶表示素子と同様の構成を有し、一対のガラス基板で液晶セルを構成し、その間隙に液晶材料を封入して液晶層が形成されている。本実施形態の半透過型液晶表示素子1も例外ではなく、上側ガラス基板2と下側ガラス基板3の間に液晶層4が封入されている。   First, the cross-sectional structure of the transflective liquid crystal display element of this embodiment is shown in FIG. The transflective liquid crystal display element 1 also has basically the same structure as a normal liquid crystal display element, and a liquid crystal cell is formed by a pair of glass substrates, and a liquid crystal material is sealed in the gap to form a liquid crystal layer. Has been. The transflective liquid crystal display element 1 of this embodiment is no exception, and a liquid crystal layer 4 is sealed between an upper glass substrate 2 and a lower glass substrate 3.

上側ガラス基板2は、対向基板に相当するものであり、液晶層4側の面には、各画素に対応してカラーフィルタ層5が形成されるとともに、その表面を覆ってITO等の透明導電材料からなる透明電極6が全面に形成されている。カラーフィルタ層5は、顔料や染料によって各色に着色された樹脂層であり、例えばR,G,Bの各色のフィルタ層が組み合わされて構成されている。また、各カラーフィルタ層5の境界部分には、コントラスト向上等を目的として、いわゆるブラックマトリクス層7が形成されている。   The upper glass substrate 2 corresponds to a counter substrate, and a color filter layer 5 corresponding to each pixel is formed on the surface on the liquid crystal layer 4 side, and the surface is covered with a transparent conductive material such as ITO. A transparent electrode 6 made of a material is formed on the entire surface. The color filter layer 5 is a resin layer colored in colors by pigments or dyes, and is configured by combining filter layers of R, G, B colors, for example. A so-called black matrix layer 7 is formed at the boundary between the color filter layers 5 for the purpose of improving the contrast.

下側ガラス基板3は、いわゆるアレイ基板に相当するもので、各画素に対応して画素電極及びスイッチング素子である薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)がマトリクス状に形成されるとともに、画素電極に電気信号を送るための信号線と、スイッチング素子である薄膜トランジスタに信号を供給するためのゲート線とが、互いに直交して配線されている。   The lower glass substrate 3 corresponds to a so-called array substrate, and pixel electrodes and thin film transistors (TFTs) as switching elements are formed in a matrix corresponding to each pixel, and the pixel electrodes are electrically connected. A signal line for sending a signal and a gate line for supplying a signal to a thin film transistor which is a switching element are wired orthogonally to each other.

本実施形態の半透過型液晶表示素子では、各画素電極として反射電極8が形成された反射開口部Aと、透明電極9が形成された透過開口部Bとに面積的に分割されている。このような半透過型液晶表示素子では、反射開口部Aにおいては外光を利用し、透過開口部Bにおいては背面側に配されたバックライト10を光源として画像表示が行われる。   In the transflective liquid crystal display element of the present embodiment, the area is divided into a reflective opening A in which a reflective electrode 8 is formed as each pixel electrode and a transparent opening B in which a transparent electrode 9 is formed. In such a transflective liquid crystal display element, external light is used in the reflective aperture A, and image display is performed in the transmissive aperture B using the backlight 10 disposed on the back side as a light source.

以下、アレイ基板である下側ガラス基板3について詳述すると、下側ガラス基板3の上側ガラス基板2との対向面側のうち、反射開口部に対応する領域においては、表面に微細凹凸が形成された絶縁層11が形成され、その上に例えばアルミニウム等の光反射効率の高い金属材料等からなる反射電極8が形成されるとともに、この反射電極8に隠れる位置に液晶駆動用スイッチング素子としてのTFT12が形成されている。微細凹凸が形成される絶縁層11上に反射電極8を形成することで、反射電極8にも微細凹凸が反映され、外光を反射する際に散乱により反射光が均一化される。また、絶縁層11は、反射開口部における液晶層4の厚み(セルギャップ)を調整する役割も果たす。スイッチング素子であるTFT12は、反射電極8の背面側に位置しているので、画像表示の際に妨げとなることはない。   Hereinafter, the lower glass substrate 3 which is an array substrate will be described in detail. In the surface of the lower glass substrate 3 facing the upper glass substrate 2, in the region corresponding to the reflective opening, fine irregularities are formed on the surface. The insulating layer 11 is formed, and the reflective electrode 8 made of a metal material having a high light reflection efficiency such as aluminum is formed thereon, and a liquid crystal driving switching element is formed at a position hidden by the reflective electrode 8. A TFT 12 is formed. By forming the reflective electrode 8 on the insulating layer 11 on which the fine irregularities are formed, the fine irregularities are reflected also on the reflective electrode 8, and the reflected light is made uniform by scattering when reflecting external light. The insulating layer 11 also serves to adjust the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 4 in the reflective opening. Since the TFT 12 serving as a switching element is positioned on the back side of the reflective electrode 8, there is no hindrance during image display.

一方、透過開口部においては、上記絶縁層11は形成されておらず、ITO等の透明導電材料からなる透明電極9のみが形成されている。したがって、この透過開口部においては、バックライト10からの光が下側ガラス基板3及び透明電極9を透過して液晶層4へと入射され、画像表示光として上側ガラス基板2側から観察される。   On the other hand, in the transmissive opening, the insulating layer 11 is not formed, and only the transparent electrode 9 made of a transparent conductive material such as ITO is formed. Therefore, in this transmissive opening, light from the backlight 10 passes through the lower glass substrate 3 and the transparent electrode 9 and enters the liquid crystal layer 4, and is observed as image display light from the upper glass substrate 2 side. .

本実施形態の半透過型液晶表示素子は、透過開口部のセルギャップが反射開口部のセルギャップより厚くされた、いわゆるマルチギャップ方式の半透過型液晶表示素子である。したがって、下側ガラス基板3において、セルギャップの薄い領域(反射開口部)とセルギャップの厚い領域(透過開口部)との境界で、絶縁層11の厚さ分に相当する段差を有することになるが、この部分では、絶縁層11の厚みに勾配を設け、傾斜部11aとすることで急峻な段差を解消している。   The transflective liquid crystal display element of this embodiment is a so-called multi-gap type transflective liquid crystal display element in which the cell gap of the transmissive opening is thicker than the cell gap of the reflective opening. Therefore, the lower glass substrate 3 has a step corresponding to the thickness of the insulating layer 11 at the boundary between the region with a small cell gap (reflection opening) and the region with a large cell gap (transmission opening). However, in this portion, a steep step is eliminated by providing a gradient in the thickness of the insulating layer 11 and forming the inclined portion 11a.

なお、上側ガラス基板2及び下側ガラス基板3の液晶層4と接する面には、液晶層4を構成する液晶分子を所定の方向に配向させる配向膜が形成されるが、配向膜としては、この種の液晶表示素子に用いられる通常の配向膜を用いることができ、ここではその説明は省略する。   An alignment film that aligns liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 4 in a predetermined direction is formed on the surfaces of the upper glass substrate 2 and the lower glass substrate 3 that are in contact with the liquid crystal layer 4. A normal alignment film used for this type of liquid crystal display element can be used, and the description thereof is omitted here.

また、上側ガラス基板2の液晶層4と接する面とは反対側の面には、それぞれ第1の偏光板13、第1のλ/2板14、及び第1の位相差板15が配置されている。同様に、下側ガラス基板3の液晶層4と接する面とは反対側の面には、第2の偏光板16、第2のλ/2板17、及び第2の位相差板18が配置されている。なお、λ/2板14、17は、位相差値が270nm程度の位相差板であるが、位相差板15、18と区別するためにλ/2板と表記したものであり、位相差値を限定するものではない。また、本願発明の液晶表示素子を説明する上で必要でない保護絶縁層や容量電極等については、簡略化のため図示や説明は省略した。   A first polarizing plate 13, a first λ / 2 plate 14, and a first retardation plate 15 are disposed on the surface of the upper glass substrate 2 opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer 4. ing. Similarly, the second polarizing plate 16, the second λ / 2 plate 17, and the second retardation plate 18 are disposed on the surface of the lower glass substrate 3 opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer 4. Has been. The λ / 2 plates 14 and 17 are retardation plates having a retardation value of about 270 nm. However, the λ / 2 plates 14 and 17 are referred to as λ / 2 plates in order to be distinguished from the retardation plates 15 and 18. It is not intended to limit. In addition, for the sake of simplification, illustration and description of a protective insulating layer, a capacitor electrode, and the like that are not necessary for describing the liquid crystal display element of the present invention are omitted.

液晶層4には、通常の液晶表示素子に用いられる液晶材料がいずれも使用可能である。また、液晶層4の厚みは、反射開口部Aと透過開口部Bとで異なっているが、液晶層4の厚みは使用する液晶材料の種類等によって適宜設定すればよい。本実施形態では、例えば液晶材料として屈折率異方性Δn=0.06のネマティック液晶を用い、透過開口部Bの液晶層4の厚さd1=5.0μm、反射開口部Aの液晶層4の厚さd2=3.0μmとした。   For the liquid crystal layer 4, any liquid crystal material used for a normal liquid crystal display element can be used. Moreover, although the thickness of the liquid crystal layer 4 differs between the reflective opening A and the transmissive opening B, the thickness of the liquid crystal layer 4 may be set as appropriate depending on the type of liquid crystal material used. In the present embodiment, for example, a nematic liquid crystal having a refractive index anisotropy Δn = 0.06 is used as the liquid crystal material, the thickness d1 of the liquid crystal layer 4 in the transmission opening B is 5.0 μm, and the liquid crystal layer 4 in the reflection opening A. The thickness d2 was set to 3.0 μm.

図2に、本実施形態の液晶表示素子における画素の平面配置を示す。本実施形態の液晶表示素子では、信号線S及びゲート線Gで区画される矩形状(長方形状)の画素が長手方向において2分割され、一方が反射開口部A、他方が透過開口部Bとされている。なお、図2においては、反射開口部Aの形状として反射電極8の形状を表示し、透過開口部Bの形状として透明電極9の形状を表示している。   FIG. 2 shows a planar arrangement of pixels in the liquid crystal display element of this embodiment. In the liquid crystal display element of the present embodiment, a rectangular (rectangular) pixel divided by the signal line S and the gate line G is divided into two in the longitudinal direction, one of which is a reflection opening A and the other is a transmission opening B. Has been. In FIG. 2, the shape of the reflective electrode 8 is displayed as the shape of the reflective opening A, and the shape of the transparent electrode 9 is displayed as the shape of the transmissive opening B.

本実施形態の液晶表示素子では、透過開口部Bと反射開口部Aの画素内での配置が隣接する画素間で異なるような画素配列を含むことが大きな特徴である。具体的には、水平画素ラインにおいては、透過開口部Bと反射開口部Aの配置が上下異なる画素が交互に配置されており、図2(a)に示すように、隣接する画素間では透過開口部Bと反射開口部Aの配置が上下逆になっている。垂直画素ラインにおいては、透過開口部Bと反射開口部Aの配置が同じ画素が上下に並ぶように配列されている。   The liquid crystal display element of this embodiment is characterized in that it includes a pixel arrangement in which the arrangement of the transmissive opening B and the reflective opening A in the pixel is different between adjacent pixels. Specifically, in the horizontal pixel line, pixels whose transmission openings B and reflection openings A are arranged differently are alternately arranged. As shown in FIG. 2A, transmission is performed between adjacent pixels. The arrangement of the opening B and the reflection opening A is upside down. In the vertical pixel line, pixels having the same arrangement of the transmissive aperture B and the reflective aperture A are arranged so as to be lined up and down.

上述のような配列を採用することにより、ある画素の透過開口部Bは、同じ画素の反射開口部Aと1辺が接するとともに、残りの3辺は隣接する3つの画素の反射開口部Aと接することになり、したがって、各透過開口部Bは反射開口部Aに4方を囲まれるように配置されることになる。同様に、ある画素の反射開口部Aは、同じ画素の透過開口部B、及び隣接する3つの画素の透過開口部Bによって4方を囲まれるように配置されている。   By adopting the arrangement as described above, the transmission aperture B of a certain pixel is in contact with the reflection aperture A of the same pixel and one side, and the remaining three sides are the reflection apertures A of three adjacent pixels. Therefore, each transmission opening B is arranged to be surrounded by the reflection opening A on the four sides. Similarly, the reflection opening A of a certain pixel is arranged so as to be surrounded on four sides by the transmission opening B of the same pixel and the transmission openings B of three adjacent pixels.

また、それぞれ隣接する透過開口部Bと反射開口部Aの境界は、断面が基板に対して傾斜している(図1の絶縁層11の傾斜部11aを参照)が、この傾斜部11aのうち隣接する画素間に対応する部分は、信号線Sあるいはゲート線Gと一部が重なるように配置されている。したがって、透過開口部Bの4辺のうちの3辺は、傾斜部11aにおける光漏れが信号線Sあるいはゲート線Gによって遮られることになる。   In addition, the boundary between the adjacent transmissive opening B and the reflective opening A is inclined in section with respect to the substrate (see the inclined portion 11a of the insulating layer 11 in FIG. 1). A portion corresponding to between adjacent pixels is arranged so as to partially overlap the signal line S or the gate line G. Accordingly, light leakage at the inclined portion 11 a is blocked by the signal line S or the gate line G in three of the four sides of the transmission opening B.

さらに、図2(b)に示すように、反射開口部Aの反射電極8は、上記傾斜部11aの一部を覆うように形成されており、信号線Sまたはゲート線Gと絶縁層11を介して重なり合う構造になっている。透過開口部Bの透明電極9は、隣接する画素の反射開口部Aとの境界において、傾斜部11aに一部重なるか、若しくは重ならないぎりぎりの位置まで形成されている。このような構造を採用することにより、信号線Sあるいはゲート線G上の領域が反射開口部Aとして有効利用され、これら信号線Sあるいはゲート線Gによる開口率の損失が最小限に抑えられる。   Further, as shown in FIG. 2B, the reflective electrode 8 of the reflective opening A is formed so as to cover a part of the inclined portion 11a, and the signal line S or the gate line G and the insulating layer 11 are formed. It is the structure which overlaps through. The transparent electrode 9 of the transmissive opening B is formed up to a marginal position where it partially overlaps or does not overlap the inclined portion 11a at the boundary with the reflective opening A of the adjacent pixel. By adopting such a structure, the area on the signal line S or the gate line G is effectively used as the reflection opening A, and the loss of the aperture ratio due to the signal line S or the gate line G is minimized.

本実施形態では、ある画素の反射開口部Aは、同じ画素の透過開口部B、及び隣接する3つの画素の透過開口部Bによって4方を囲まれるように配置されており、隣接する画素の反射開口部は、互いに角部のみが近接するように配置されている。すなわち、隣接する反射開口部Aの反射電極8は、互いに角部のみが近接する。したがって、上記のように反射電極8を例えば信号線S上にまで拡大した場合にも、隣接する画素の反射電極8間での短絡は起こり難くい。   In the present embodiment, the reflective aperture A of a certain pixel is arranged so as to be surrounded on four sides by the transparent aperture B of the same pixel and the transparent aperture B of three adjacent pixels. The reflective openings are arranged so that only the corners are close to each other. That is, only the corners of the reflective electrodes 8 of the adjacent reflective openings A are close to each other. Therefore, even when the reflective electrode 8 is enlarged to, for example, the signal line S as described above, a short circuit between the reflective electrodes 8 of adjacent pixels is unlikely to occur.

なお、本実施形態では、液晶層4は、電圧を印加していない状態で液晶分子がほぼ同一方向に並んで配列するホモジニアス配向とされ、ホモジニアスモードで表示が行われる。このため、ここでは透明電極6及び反射電極8,透明電極9上に形成された図示しない配向膜を、液晶表示素子を作製した時に反平行となる向き(互いに平行となる方向で逆の向き)になるようにラビングして配向処理を施した。   In the present embodiment, the liquid crystal layer 4 has a homogeneous alignment in which liquid crystal molecules are arranged in substantially the same direction in a state where no voltage is applied, and display is performed in a homogeneous mode. For this reason, here, the orientation film (not shown) formed on the transparent electrode 6, the reflective electrode 8, and the transparent electrode 9 is antiparallel when the liquid crystal display element is manufactured (the opposite directions are parallel to each other). The film was rubbed to give an alignment treatment.

次に、本実施形態の液晶表示素子において良好な表示特性が得られる理由について、従来構造の液晶表示素子と比較して説明する。
図3は、従来の半透過型液晶表示素子の画素構造の一例を示すものである。図3に示す半透過型液晶表示素子では、先の実施形態の液晶表示素子と同様、矩形状(長方形状)の画素が長手方向において2分割され、一方が反射開口部A、他方が透過開口部Bとされているが、各画素の平面配置が同一であり、ある画素の透過開口部Bは左右の境界において隣接する画素の透過開口部Bと近接している。この画素配置では、信号線上の領域Cが表示に利用できないため、結果的に開口率の損失となってしまう。
Next, the reason why good display characteristics can be obtained in the liquid crystal display element of this embodiment will be described in comparison with a liquid crystal display element having a conventional structure.
FIG. 3 shows an example of a pixel structure of a conventional transflective liquid crystal display element. In the transflective liquid crystal display element shown in FIG. 3, like the liquid crystal display element of the previous embodiment, a rectangular (rectangular) pixel is divided into two in the longitudinal direction, one being a reflective aperture A and the other being a transmissive aperture. Although it is a portion B, the planar arrangement of each pixel is the same, and the transmission opening B of a certain pixel is close to the transmission opening B of an adjacent pixel at the left and right boundaries. In this pixel arrangement, the area C on the signal line cannot be used for display, resulting in a loss of aperture ratio.

また、図4に従来の半透過型液晶表示素子の画素構造の他の例を示す。図4に示す半透過型液晶表示素子では、図3に示す半透過型液晶表示素子における上記欠点を補うため、各画素の外周に反射電極(反射開口部A)を設け、反射電極の中に透過開口部Bを配置したものである。これにより、信号線S及びゲート線G上の一部を反射電極で覆うことができ、開口率が向上して光利用効率が高くなる。   FIG. 4 shows another example of a pixel structure of a conventional transflective liquid crystal display element. In the transflective liquid crystal display element shown in FIG. 4, a reflective electrode (reflective opening A) is provided on the outer periphery of each pixel in order to compensate for the above-mentioned drawbacks in the transflective liquid crystal display element shown in FIG. A transmission opening B is arranged. Thereby, a part on the signal line S and the gate line G can be covered with the reflective electrode, the aperture ratio is improved, and the light utilization efficiency is increased.

しかしながら,図4の構成の半透過型液晶表示素子では、表示領域内における透過開口部Bと反射開口部Aの境界の長さが増加する。すなわち、透過開口部Bの周囲4辺の全てが反射開口部Aとの境界線となり、その結果、画素内において、境界線に沿って存在する傾斜部11aが占める面積の割合が大きくなる。しかも、この境界線は、信号線Sやゲート線Gと重ねることはできない。この傾斜部11aでは、透過表示に最適な液晶層厚と反射表示に最適な液晶層厚との中間の液晶層厚となるため、いずれにしても表示特性に悪影響を与える。すなわち、上記傾斜部11aを透明電極9で覆って透過開口部Bとした場合には、特に透過表示時のコントラストが低下する。逆に上記傾斜部11aを完全に反射電極8で覆って反射開口部Aとした場合には、特に反射表示時のコントラストが低下する。   However, in the transflective liquid crystal display device having the configuration of FIG. 4, the length of the boundary between the transmissive opening B and the reflective opening A in the display area increases. That is, all the four sides around the transmissive opening B become the boundary line with the reflective opening A, and as a result, the ratio of the area occupied by the inclined portion 11a existing along the boundary line in the pixel increases. Moreover, this boundary line cannot overlap the signal line S or the gate line G. In the inclined portion 11a, the liquid crystal layer thickness is intermediate between the optimal liquid crystal layer thickness for transmissive display and the optimal liquid crystal layer thickness for reflective display. That is, when the inclined portion 11a is covered with the transparent electrode 9 to form the transmissive opening B, the contrast particularly during transmissive display is lowered. On the contrary, when the inclined portion 11a is completely covered with the reflective electrode 8 to form the reflective opening A, the contrast particularly in the reflective display is lowered.

一方、本実施形態の半透過型液晶表示素子においては、前記従来構造の半透過型液晶表示素子とは異なり、一つの画素の透過開口部Bは、3辺が隣接する画素の反射開口部Aと近接している。上記3辺においては、透過開口部Bと反射開口部Aの境界線、すなわち傾斜部11aが信号線Sあるいはゲート線Gと重なっており、前述のようなコントラスト低下が抑制される。さらに、反射電極8を信号線S及びゲート線G上まで延ばすことにより、前述のような開口率の損失を補填することができる。これによって、光利用効率が高く、コントラストが良好な表示を実現することができる。   On the other hand, in the transflective liquid crystal display element of this embodiment, unlike the transflective liquid crystal display element of the conventional structure, the transmissive opening B of one pixel has a reflective aperture A of a pixel having three adjacent sides. And close. On the three sides, the boundary line between the transmission opening B and the reflection opening A, that is, the inclined part 11a overlaps with the signal line S or the gate line G, and the above-described contrast reduction is suppressed. Further, by extending the reflective electrode 8 over the signal line S and the gate line G, it is possible to compensate for the aperture ratio loss as described above. As a result, it is possible to realize display with high light utilization efficiency and good contrast.

以上、本発明を適用した液晶表示素子の実施形態について説明したが、本発明がこの実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、本実施形態ではホモジニアスモードを採用したが、表示モードはこれに限定されず、べンド配向や垂直配向を用いた液晶モードを採用することもできるし、あるいはネマティック液晶をねじれ配向させたツイストモードとしてもよい。   As mentioned above, although embodiment of the liquid crystal display element to which this invention was applied was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. For example, although the homogeneous mode is used in this embodiment, the display mode is not limited to this, and a liquid crystal mode using bend alignment or vertical alignment can be used, or twisted alignment in which nematic liquid crystal is twisted. It is good also as a mode.

さらに、光学フィルムの構成は、採用するモードに合わせて最適化するのが望ましい。例えば、λ/2板は省略することも可能であり、よりCRを向上させるために新たな位相差板を追加してもよい。具体的には、液晶表示素子の用途によって広い視角が必要となる場合には、新たに視角補償フィルムを複数枚挿入することもできる。   Furthermore, it is desirable to optimize the configuration of the optical film according to the mode to be employed. For example, the λ / 2 plate can be omitted, and a new retardation plate may be added in order to improve CR. Specifically, when a wide viewing angle is required depending on the application of the liquid crystal display element, a plurality of viewing angle compensation films can be newly inserted.

また、画素の形状や透過開口部、反射開口部の形状、比率等は、自由に選択することができる。この場合、それぞれの場合に応じて隣接する画素同士が電気的に導通しない範囲で可能な限り開口率が高くなるように画素構造を設計するのが望ましい。さらに、本実施形態では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(TFT)により液晶層を駆動する構成としたが、TFD(Thin Film Diode)による駆動としてもよいし、単純マトリクス方式の駆動とすることもできる。この場合には、製造歩留まりが向上するとともに、低開口率で明るさが向上し、消費電力も低下する。   Further, the shape of the pixel, the shape of the transmission opening, the shape of the reflection opening, the ratio, and the like can be freely selected. In this case, it is desirable to design the pixel structure so that the aperture ratio is as high as possible within a range in which adjacent pixels are not electrically connected to each other. Furthermore, in the present embodiment, the liquid crystal layer is driven by a thin film transistor (TFT) as a switching element, but driving by a TFD (Thin Film Diode) may be used, or simple matrix driving may be used. In this case, the manufacturing yield is improved, the brightness is improved at a low aperture ratio, and the power consumption is also reduced.

半透過型液晶表示素子の構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of a transflective liquid crystal display element. 実施形態の半透過型液晶表示素子の構成を模式的に示すものであり、(a)は平面図、(b)は(a)のx−x線における断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structure of the transflective liquid crystal display element of embodiment is shown typically, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the xx line | wire of (a). 従来構造の半透過型液晶素子の構成例を模式的に示すものであり、(a)は平面図、(b)は(a)のy−y線における断面図である。The structural example of the transflective liquid crystal element of the conventional structure is shown typically, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the yy line of (a). 従来構造の半透過型液晶素子の他の構成例を模式的に示すものであり、(a)は平面図、(b)は(a)のz−z線における断面図である。The other structural example of the transflective liquid crystal element of a conventional structure is shown typically, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the zz line of (a).

符号の説明Explanation of symbols

1 半透過型液晶表示素子
2 上側ガラス基板
3 下側ガラス基板
4 液晶層
5 カラーフィルタ層
6 透明電極
8 反射電極
9 透明電極
10 バックライト
11 絶縁層
11a 傾斜部
12 TFT(スイッチング素子)
A 反射開口部
B 透過開口部
S 信号線
G ゲート線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transflective liquid crystal display element 2 Upper glass substrate 3 Lower glass substrate 4 Liquid crystal layer 5 Color filter layer 6 Transparent electrode 8 Reflective electrode 9 Transparent electrode 10 Backlight 11 Insulating layer 11a Inclined part 12 TFT (switching element)
A Reflection opening B Transmission opening S Signal line G Gate line

Claims (5)

背面に配置された光源から入射した光の一部を透過して表示を行う透過開口部と、外光を反射して表示を行う反射開口部を画素内に有し、前記透過開口部に対応する液層層の厚さと前記反射開口部に対応する液晶層の厚さが異なる液晶表示素子において、
前記透過開口部と反射開口部の画素内の配置が隣接する画素間で異なるような画素配列を含み、
画素に電気信号を供給するための信号線、若しくは各画素に配置されたスイッチング素子を駆動するためのゲート線の少なくとも一部に重なるように前記反射開口部が形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
The pixel has a transmissive aperture for transmitting a part of the light incident from the light source arranged on the back surface, and a reflective aperture for reflecting the external light in the pixel, and corresponds to the transmissive aperture. In the liquid crystal display element in which the thickness of the liquid layer layer and the thickness of the liquid crystal layer corresponding to the reflective opening are different,
A pixel arrangement in which the arrangement of the transmissive opening and the reflective opening in a pixel is different between adjacent pixels;
The reflection opening is formed so as to overlap at least part of a signal line for supplying an electric signal to a pixel or a gate line for driving a switching element disposed in each pixel. Liquid crystal display element.
矩形の画素が長手方向において2分割され、一方が透過開口部、他方が反射開口部とされるとともに、
前記透過開口部の4辺のうち、画素内の反射開口部と接する辺を除く3辺は、隣接する画素の反射開口部と近接するように配置されていることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
A rectangular pixel is divided into two in the longitudinal direction, one being a transmission opening and the other being a reflection opening,
The three sides of the four sides of the transmissive aperture except for the side in contact with the reflective aperture in the pixel are arranged so as to be close to the reflective aperture of an adjacent pixel. Liquid crystal display element.
隣接する画素の反射開口部は、互いに角部のみが近接するように配置されていることを特徴とする請求項2記載の液晶表示素子。   3. The liquid crystal display element according to claim 2, wherein the reflection openings of adjacent pixels are arranged so that only the corners are close to each other. 水平画素ラインにおいて、透過開口部と反射開口部の配置が異なる画素が交互に配置され、
垂直画素ラインにおいて、透過開口部と反射開口部の配置が同じ画素が配列されていることを特徴とする請求項3記載の液晶表示素子。
In the horizontal pixel line, pixels having different arrangements of transmission openings and reflection openings are alternately arranged,
4. The liquid crystal display element according to claim 3, wherein pixels having the same arrangement of the transmission openings and the reflection openings are arranged in the vertical pixel line.
液晶層は、ホモジニアス配向、または垂直配向とされていることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal layer has a homogeneous alignment or a vertical alignment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100779276B1 (en) 2005-06-23 2007-11-23 엡슨 이미징 디바이스 가부시키가이샤 Semi-transmissive liquid crystal display device
JP2008145806A (en) * 2006-12-12 2008-06-26 Dainippon Printing Co Ltd Color filter for transflective liquid crystal display device, manufacturing method thereof, and transflective liquid crystal display device
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