液晶显示装置的制作方法

专利名称：液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以反射型显示和透过型显示的液晶显示装置，特别是涉及不加电压时，液晶分子相对于基板而垂直取向的液晶显示装置。
背景技术：
近年，液晶显示装置以移动携带式信息终端(PDA)，移动电话，携带型游戏机和汽车导航系统等为代表，作为室外用途的显示装置得到了广泛应用。
在这些屋外用途中，除了液晶显示装置本来有的小型、量轻的特征以外，还要求消费电力低和在屋外的可视性(高对比度)。由于这样，提出了在屋内和屋外可视性都高的半透过型液晶显示装置(参照特开平11-101992号公报)。
这种半透过型液晶显示装置是，在作为图像的最小单位的每个像素上具有由反射率高的电极(反射电极)构成的反射部和由透过率高的电极(透明电极)构成的透过部。在室内，进行基于透过部透过背灯的光的透过模式的显示，在屋外，进行基于反射部反射外光的反射模式的显示。因此，半透过型液晶显示装置，在屋外和屋内都可以维持很高的对比度，可得到高的可视性。
图7和图8分别表示特开2000-305110号公报所述的半透过型液晶显示装置50a和50b的截面示意图，图9表示构成半透过型液晶显示装置50b的有源矩阵基板10的平面示意图。
半透过型液晶显示装置50a和50b具有多个像素电极呈矩阵状配置的有源矩阵基板10；与有源矩阵基板10相对，设有共用电极8的对向基板20；和由夹持在该二个基板之间的液晶分子30a构成的液晶层30。在该两个基板10和20的外侧表面上，贴附偏光板(图中没有示出)和相位差板(没有示出)。
在有源矩阵基板10上相互垂直地设置多根栅极线11和多根源极线12，在各个交叉部分上配置TFT2。
TFT2包括作为栅极线11的突出部分的栅极电极；覆盖栅极电极的栅极绝缘膜；设在栅极绝缘膜上的半导体层；和设在半导体层上的源极电极2a和漏极电极2b。源极电极2a与源极线12连接，漏极电极2b由透明导电膜形成，其延伸部分成为透明电极6。
另外在有源矩阵基板10上，在玻璃基板1上设置保护绝缘层3，以覆盖TFT2，在保护绝缘层3上还设有层间绝缘层4。在层间绝缘层4上还设有与透明电极6连接的反射电极5，反射电极5与透明电极6一起构成像素电极。在像素电极上设有使液晶分子30a取向的取向膜7。
在对向基板20上的玻璃基板1’上，按顺序设置彩色滤光层9，共用电极8和使液晶分子30a取向的取向膜7。
在液晶显示装置50a和50b中，设置反射电极5的区域为反射部，其他区域(透明电极露出部6’)为透过部。在反射部中，由反射电极5反射从对向基板20侧入射的外光，同时，在透过部，使从有源矩阵基板10侧入射的背灯发出的光透过。
在液晶显示装置50a和50b中，当显示图像时，将栅极信号送至给定的栅极线11，在与该栅极线11连接的TFT2处在接通状态下，同时，从源极线12送出源极信号，通过源极电极2a和漏极电极2b，通过将给定电荷写入由反射电极5和透明电极6构成的像素电极中，在像素电极和共用电极8之间产生电位差，将给定的电压加在由液晶层30构成的液晶电容上。另外，所加电压改变液晶层30的液晶分子30a的取向状态，这样，通过偏光板调整从外部入射的光的透过率，显示图象。
另外，图7和图8还分别表示不将电压加在液晶层30上时的液晶分子30a的取向状态。图7的半透过型液晶显示装置50a的液晶分子30a的介电各向异性为正(Δε＞0)，为液晶分子30a相对基板面平行取向的水平取向式液晶显示装置。图8的半透过型液晶显示装置50b，如特开2003-167253号公报所述的液晶显示装置那样，液晶分子30a的介电各向异性为负(Δε＜0)，为液晶分子30a与基板面垂直地取向的垂直取向式的液晶显示装置。
在半透过型液晶显示装置50b中，当液晶分子30a响应电场进行取向，将充分的电压加在液晶层30上时，由于Δε＜0，液晶分子30a相对基板面平行地取向。当从基板面上侧看时，如图9所示，液晶分子30a以一点的取向中心作为基点，呈放射状取向。
然而，为了防止图像残留，液晶显示装置的驱动采用加在液晶层上电压极性正负交互地切换的交流驱动方式。例如，有在反射电极2a和透明电极6(像素电极)上，每隔一定周期，通过写入极性正负颠倒的电荷，可使加在液晶层30上的电压极性正负交互地切换的方法。在这种方法的情况下，将对向基板20的共用电极8的电位设定为最优对向电位，使加在液晶层30上的电压正负实际上相等。
该最优对向电位与像素的结构、加在TFT2上的栅极电压和电极材料等有关。
在图7和图8所示的半透过型液晶装置50a和50b中，例如反射部的反射电极5由铝薄膜制成，透过部的透明电极6由ITO(铟锡氧化物Indium Tin Oxide)制成。两个电极5和6的电极材料的功函数不同，因此在反射部和透过部之间，共用电极8的最优对向电位不同。
所谓功函数为从金属等的表面向表面的紧邻外侧取出一个电子所必要的最小的能量。其大小与表面的原子种类、面的方位、其他吸引原子等有强烈的依存关系。因此，当在反射部和透过部之间，电极材料不同时，反射电极5和透明电极6的表面电位不同，两者间所加电压有偏差。由于所加电压的偏差，在反射部和透过部之间，共用电极8的最优对向电位不同。
另外，为了消除反射部和透过部的相位差，在反射部中的液晶层30的厚度为透过部中液晶层30的厚度的一半，反射电极5与共用电极8的距离近，因此，反射部的电场比透过部的电场强。由于这样，在反射电极5上容易吸附液晶层30中含有的离子性杂质，积蓄多余的电荷。这样，在反射部和透过部之间产生积蓄电荷量差，在二者间所加的电压有偏差。由于该所加电压的偏差，在反射部和透过部之间，共用电极8的最优对向电位不同。
当由于上述理由，在反射部和透过部之间最优对向电位有差别时，在图7所示的水平取向式的情况下，不产生特别的问题，可以进行均匀的显示；而在图8所示的垂直取向式的情况下，显示品位可能受损害。
具体地说，在垂直取向式的半透过型液晶显示装置50b中，由于取向膜7使相对液晶分子30a而作用的力(取向限制力)弱，由所加电压偏差引起的电场的稍微的不均衡，会使液晶分子30a的取向混乱。
更具体地说，在将共用电极8上的电位设定为透过部的最优对向电位的情况下，在反射部中加在液晶层上的电压大小，在正负方向有些不同。因此，在反射部上，正负电压差的直流电压加在液晶层30上。该直流电压产生的电场变形，造成在反射部和透过部之间的台阶部上，液晶分子30a的行为不均匀，诱发在台阶部附近，液晶分子30a的取向混乱。
由于该取向混乱在每个像素中不同，每个像素的光透过率变化，透过模式的显示图象中观察到粗糙(反差比局部的偏差)。
在特开2003-315766号所述的半透过型液晶显示装置中，通过在反射电极上覆盖非晶质透明导电膜，可使反射电极和透明电极的电位大致相等，减少闪光(闪烁)。
另外，在特开2003-57639号公报中说明了在半透过型液晶显示装置中，通过容量分割，可使加在反射部上的电位差，比加在透过部的电位差小，这样，反射部的折射率各向异性减小，可防止在反射部和透过部的边界上的液晶分子取向不良。
另外，在特开平10-206845号公报中说明了，在反射型液晶装置中，着眼于电极的电极材料的功函数，通过使夹住液晶层的共用电极和反射电极(像素电极)的功函数大致相等，可减小闪光(闪烁)。

发明内容
本发明的目的是考虑上述问题而提出的，当不将电压加在液晶层上时，在液晶分子相对基板面垂直取向的垂直取向式半透过型液晶显示装置中，抑制显示图象的不光滑。
达到上述目的的本发明的液晶显示装置具有使在反射部上加在液晶层上的电压和在透过部上加在液晶层上的电压接近的施加电压调整部。
具体地，本发明的液晶显示装置它具有相互相对配置的第一基板和第二基板；夹在上述第一基板和第二基板之间；由液晶分子构成的液晶层；以及由进行反射模式显示的反射部和进行透过模式显示的透过部构成的多个像素，在上述第一基板上设置用于将电压加在上述反射部的上述液晶层上的反射电极、和与该反射电极电连接并用于将电压加在上述透过部的上述液晶层上的透明电极，在上述第二基板上，设置与上述第一基板相对的共用电极，当不将电压加在该液晶层上时，构成上述各像素的上述液晶层，使上述液晶分子相对基板面实质上垂直地取向，它还具有施加电压调整部，使加在上述反射部中的上述液晶层上的电压、和加在上述透过部中的上述液晶层的电压接近。
采用上述结构，由于具有施加电压调整部，使在反射部中加在液晶层上的电压与在透过部中加在液晶层上的电压接近，因此，反射部和透过部之间所加的电压之差减少。由于这样，即使在进行反射模式显示的反射部和进行透过模式显示的透过部之间的边界区域处的台阶部附近，液晶分子的取向均匀，这样，由于每个像素的光的透过率均匀，可抑止显示图象的不光滑。
上述施加电压调整部至少由覆盖上述反射电极地设置的透明导电膜构成。
采用上述结构，反射电极被透明导电膜覆盖，另外，由于透明电极一般由透明导电膜构成，加电压至液晶层上电极的表面，在反射部和透过部的任意一个中，由透明导电膜形成。因此，反射部和透过部的各个电极的表面电位大致相等，可消除反射电极的功函数大小和透明电极的功函数大小之差，使共用电极的最优对向电位在反射部和透过部之间大致一致。这样，反射部和透过部之间的所加电压之差减小，例如，反射部和透过部之间的边界区域处的台阶部附近的液晶分子取向均匀。因此，由于每个像素的光的透过率均匀，可抑止显示图象的不光滑。
虽然在特开平10-206845号公报中说明了如下的技术在反射型液晶显示装置中，着眼于电极的电极材料的功函数，构成为使夹住液晶层的共用电极和反射电极(像素电极)的功函数大致相等，但是本发明的液晶显示装置是涉及如下的垂直取向式半透过型液晶显示装置像素电极被分割为反射电极和透明电极，在非电压施加状态下，液晶分子相对于基板垂直地取向，在施加使液晶分子相应于电场而取向的充分电压的情况下(以下称为“电压施加状态”)，液晶分子相对于基板平行地取向，要利用不同的方法来解决与特开平10-206845号公报不同的问题。
另外，在特开2003-315766号公报中说明了在半透过型液晶显示装置中，着眼各个电极的电极材料的功函数，通过在反射电极上覆盖由IZO(铟锌氧化物Indium Zinc Oxide)膜构成的非晶质透明导电膜，可使反射电极和透明电极的电位大致相等。但特开2003-315766号公报的目的是抑止闪光(闪烁)，不能解决本发明的显示图象不光滑的问题。
另外，在特开2003-315766号公报中，完全没有启示在Δε＜0的液晶分子的电压施加状态下，在反射部至透过部之间的台阶部附近产生的取向混乱引起的显示图象不光滑的问题。在特开2003-315766号公报中，以使用Δε＞0的液晶分子的半透过型液晶显示装置作为对象，没有考虑使用Δε＜0的液晶分子的半透过型显示装置。
本发明者发现，在半透过型液晶显示装置中，使用Δε＞0的液晶分子和Δε＜0的液晶分子，在电压施加状态下在反射部和透过部之间的台阶部附近的行为有很大的不同。
具体地用


如下。
图10(a)为放大使用了Δε＞0的液晶分子的半透过型液晶显示装置的反射部(反射电极5)和透过部(透明电极露出部6’)之间的台阶部附近的平面示意图。图10(b)为放大使用了Δε＜0的液晶分子的半透过型液晶显示装置的反射部(反射电极5)和透过部(透明电极露出部6’)之间的台阶部附近的平面示意图。
如图10(a)所示，在使用Δε＞0的液晶分子的情况下，在电压施加状态下，台阶部附近的液晶分子30a与基板大致垂直取向。因此，当在反射部和透过部之间产生微小的电位差时，在与基板平行的面内，液晶分子30a转动，同时，在与基板平行的面内，液晶分子30a平行地移动，但是，由于在台阶部附近，液晶分子的指向矢(取向方向的单位向量)的偏差小，难以产生取向混乱，在显示图象中不出现不光滑。
另一方面，在使用Δε＜0的液晶分子的情况下，如图10(b)所示，在电压施加状态下，台阶部附近的液晶分子30a相对于基板平行倾斜地取向。由于这样，当反射部和透过部之间产生微小电位差时，在与基板平行的面内，液晶分子转动，并在与基板平行的面内，液晶分子平行移动，在台阶部附近液晶分子的指向矢分散，成为取向混乱状态，结果，在显示图象上产生不光滑。
另外，在现有的使用Δε＞0的液晶分子的半透过型液晶显示装置中，一般使用在电压施加状态下进行黑显示的正常白的模式。在这种正常白模式下，为在电压施加状态下显示黑色，在产生液晶分子取向混乱时，也不易看出不光滑。
另一方面，在使用Δε＜0的液晶分子的半透过型液晶显示装置中，一般使用在电压施加状态下进行显示白色的正常黑模式。由于这样，当在电压施加状态下，产生液晶分子取向混乱时，容易看到不光滑。
这样，抑止显示图象的不光滑问题，在现有的使用Δε＞0的液晶分子的半透过型液晶显示装置中，不容易类推；而在使用Δε＜0的液晶分子的半透过型液晶显示装置中，是特有的问题。
可设置上述透明导电膜以覆盖上述透明电极。
采用上述结构，反射电极和透明电极被透明导电膜覆盖。因此，在反射部和透过部中，加电压至液晶层上的电极的表面用相同的透明导电膜形成，因此，二者间的表面电位大致相等，可以消除反射电极的功函数大小和透明电极的功函数大小的差别。二者间的共用电极的最优对向电位大致一致。这样，反射部和透过部之间的所加电压的差减小，例如在反射部和透过部之间的边界区域处的台阶部附近，液晶分子取向均匀。因此，由于每个像素的光的透过率均匀，可抑止显示图象的不光滑。
在上述反射部中加在上述液晶层上的电压和在上述透过部中加在上述液晶层上的电压之差可小于等于300mV。
采用上述结构，由于当在反射部中加在液晶层上的电压和加在透过部中液晶层上电压之差小于等于300mV，因此可将显示图象的不光滑减小至看不出的程度。
上述反射部和透过部可交流驱动。
采用上述结构，通过在反射电极和透过电极的电位颠倒，反射部和透过部被交流驱动，因此共用电极的电位是按照使加在液晶层上的电压在正负方向实质上相等的方式设定为最优对向电位。而在现有的半透过型液晶显示装置中，因为反射部和透过部之间的电极的电极材料和结构不同，二者间的最优对向电位不同，加在反射部中的液晶层上的电压和加在透过部中的液晶层上的电压之间产生偏差。
然而，在本发明的液晶显示装置中，由于具有施加电压调整部，使加在反射部中的液晶层上的电压和加在透过部中的液晶层上的电压接近，因此反射部和透过部之间的所加电压差小，由于这样，反射部和透过部之间的边界区域处的台阶部附近的液晶分子取向均匀，每个像素的光的透过率均匀，因此可抑止显示图象的不光滑。
在上述反射部和上述透过部之间的边界区域上形成台阶部，上述反射电极，可通过上述台阶部，与上述透明电极电气上连接。
采用上述结构，由于反射电极不通过接触孔与透明电极电气上连接，而通过反射部和透过部的边界区域的台阶部与透明电极电气上连接，在台阶部附近，液晶分子取向混乱，恐怕显示图象不光滑。
然而，在本发明的液晶显示装置中，由于具有施加电压调整部，反射部和透过部之间的所加电压之差减小，因此，反射部和透过部之间的边界区域处的台阶部附近液晶分子取向均匀，每个像素的光的透过率均匀，因此可抑止显示图象的不光滑。
除去上述台阶部的上述反射部中的上述液晶层的厚度与上述透过部的上述液晶层的厚度可不同。
采用上述结构，由于除去台阶部的反射部中液晶层厚度与透过部的液晶层厚度不同，因此除去台阶部的反射部的电场强度与透过部的电场强度不同。因此，在电场强的电极(反射电极或透明电极)中，容易吸附液晶层含有的离子性杂质，积蓄多余的电荷。这样反射部和透过部之间产生积蓄电荷量的差，在二者之间加的电压有偏差。
然而，在本发明的半透过型液晶显示装置中，由于具有施加电压调整部，使加在反射部中的液晶层上的电压和加在透过部的液晶层上的电压接近，因此即使因反射部和透过部之间的积蓄电荷量有差别而造成二者间的所加电压有少许差别，但反射部和透过部间的所加电压的差，不会大到产生显示图象的不光滑的程度，因此，反射部和透过部之间的边界区域的台阶部附近液晶分子取向均匀，每个像素的光的透过率均匀，因此可抑止显示图象的不光滑。
除去述台阶部的上述液晶层的厚度，实质上可为上述透过部的上述液晶层厚度的1/2。
采用上述结构，由于除去台阶部的反射部的上述液晶层的厚度，实质上为上述透过部的上述液晶层厚度的1/2，可消除反射部和透过部之间的相位差，反射电极位于与共用电极近的距离内，因此反射部的电场比透过部的电场强，由于这样，在反射电极上，容易吸附液晶层含有的离子性杂质，积蓄多余的电荷。这样反射部和透过部之间产生积蓄电荷量的差，恐怕会出现在二者之间加的电压有偏差的情况。
然而，在本发明的半透过型液晶显示装置中，由于具有施加电压调整部，使加在反射部中的液晶层上的电压和加在透过部的液晶层上的电压接近，因此即使因反射部和透过部之间积蓄电荷量有差别而造成二者之间所加电压有少许差别，但反射部和透过部间的所加电压的差，不会大到显示图象出现不光滑的程度，因此，反射部和透过部之间的边界区域处的台阶部附近的液晶分子取向均匀，每个像素的光的透过率均匀，因此可抑止显示图象的不光滑。
当将电压加在上述液晶层上时，通过使上述液晶分子相对于上述基板面实质上平行地取向，而可进行白色显示。
采用上述结构，当将电压加在液晶层上时，由于进行白色显示的正常黑模式，当在电压施加状态下液晶分子产生取向混乱时，恐怕会看到显示图象的不光滑。
然而，在本发明的液晶显示装置中，由于具有施加电压调整部，它使反射部和透过部之间的所加电压的差减小，因此，反射部和透过部之间的边界区域处的台阶部附近的液晶分子取向均匀，每个像素的光的透过率均匀，因此可抑止显示图象的不光滑。
当在上述液晶层上加电压时，通过使上述液晶分子呈放射状取向，可以进行白色显示。
采用上述结构，当将电压加在液晶层上时，由于液晶分子呈放射状取向，成为宽视野角的半透过型液晶显示装置。

图1为本发明的实施方式1的半透过型液晶显示装置60a的截面示意图。
图2为构成半透过型液晶显示装置60a的有源矩阵基板10a的平面示意图。
图3为本发明的实施方式2的半透过型液晶显示装置60b的截面示意图。
图4为本实施例用的实验单元40的平面示意图。
图5为图4的V-V截面的截面示意图。
图6为表示实施例的输入信号波形和所加电压波形的示意图。
图7为现有的水平取向式半透过型液晶显示装置50a的截面示意图。
图8为现有的垂直取向式半透过型液晶显示装置50b的截面示意图。
图9为构成现有的垂直取向式半透过型液晶显示装置50b的有源矩阵基板10的平面示意图。
图10为放大现有的半透过型液晶显示装置的反射部和透过部之间的台阶部后的平面示意图。
具体实施例方式
以下，根据

本发明的实施方式。在以下的实施方式中，为使用TFT作为开关元件的有源矩阵驱动型。以可以进行透过模式显示和反射模式显示的半透过型液晶显示装置为例进行说明。但是，本发明不是仅限于以下实施方式，其他结构也可以。
(实施方式1)以下，说明本发明的实施方式1的半透过型液晶显示装置。
图1为本发明的实施方式1的半透过型液晶显示装置60a的截面示意图。图2为构成半透过型液晶显示装置60a的有源矩阵基板10a的平面示意图。
该半透过型液晶显示装置60a具有作为第一基板的有源矩阵基板10a；与它相对设置的作为第二基板的对向基板20b；和夹在二基板10a和20b之间设置的液晶层30。
有源矩阵基板10a具有相互并行延伸地设置的多根栅极线11；在与该栅极线11垂直的方向，互相并行延伸地设置的多根源极线12；在各个栅极线11之间，与栅极线11并行延伸地设置的容量线15；设在栅极线11和源极线12的各个交叉部分上的TFT2；和与各个TFT2对应，由设在用相邻的栅极线11和相邻的源极线12包围的显示区域中，由反射电极5和透明电极6构成的像素电极。
另外，有源矩阵基板10a为在绝缘基板1上按顺序层叠栅极绝缘膜、保护绝缘膜3和层间绝缘膜4的多层层叠结构。
在绝缘基板1和栅极绝缘膜的层间设有栅极线11和容量线15。该栅极线11具有与各个FTF2对应，在源极线12的延伸方向突出的栅极电极。
在栅极绝缘膜和保护绝缘膜3的层间，设有构成TFT2的半导体层；在半导体层的上层，设置源极线12，与各个TFT2对应而从源极线12向栅极线11的延伸方向突出的源极电极2a；和与源极电极2a相对的漏极电极2b。
在保护绝缘膜3和层间绝缘膜4上，设有与漏极电极2b(透明电极6)连接，构成进行反射模式显示的反射部的反射电极5。
设定层间绝缘膜4的膜厚，使反射部中的液晶层的厚度实质上为透过部中的液晶层的厚度的1/2。
漏极电极2b在不设置保护绝缘膜3和层间绝缘膜4的区域上延伸，其延伸部分成为透明电极6。从反射电极5露出的透明电极6(透明电极露出部6’)成为进行透过模式显示的透过部。
如图2所示，反射部(反射电极5)位于透过部(透明电极露出部6’)的周围，在反射部和透过部之间的边界区域上主要形成由层间绝缘膜4产生的台阶部。反射电极5和透明电极露出部6’(透明电极6)通过该台阶部电气上连接。
在漏极电极2b的延伸部分上，与容量线15相对的部分成为辅助电容电极，通过栅极绝缘膜，与容量线15一起构成辅助电容。
在反射电极5和透明电极6上设置透明的电极覆盖膜13，在该电极覆盖膜13上设置取向膜7。
电极覆盖膜13为透明导电膜，起作为施加电压调整部的作用，可补偿反射电极5和透明电极6的功函数的差。
在有源矩阵基板10a上，TFT2由栅极电极、栅极绝缘膜、半导体层、源极电极2a和漏极电极2b构成。反射电极5反射外光，不但可在显示中使用反射光，而且由于位于TFT2的上层，成为遮断入射至TFT2的外光的遮光膜，这样，可以抑止因TFT2的光带来的泄漏电流的产生。
对向基板20b为在绝缘基板1’上，按顺序层叠彩色滤光层9和黑色矩阵(图中没表示)、外涂层(图中没有表示)、共用电极8和取向膜7的多层层叠结构。在共用电极8和取向膜7的层间，与有源矩阵基板10a上的反射电极5和透明电极6对应，设置作为突出部的凸台(rivet)21。
液晶层30为具有电光学特性的向列型液晶，由Δε＜0的液晶分子30a构成。
凸台21在各个透过部和反射部中形成电压施加状态下的取向中心。
具体地是，当不将电压加在液晶层30上时，各个凸台21附近的液晶分子30a以凸台21为中心，呈放射状倾斜取向；同时，在其以外的远离各个凸台21的液晶分子30a实质上相对于基板面垂直地取向。当将电压加在液晶层30上时，远离各个凸台21的液晶分子30a按与上述放射状倾斜取向匹配的方式取向。通过这种液晶分子的取向，可扩宽图象显示时的视野角。
该半透过型液晶显示装置60a，在各个像素电极(反射电极5和透明电极6)中的每一个上，构成一个像素。当从栅极线11送出栅极信号，使TFT2成为接通状态时，在各个像素中，从源极线12送出源极信号，通过源极电极区域2a和漏极电极区域2b，将给定电荷写入反射电极5和透明电极6中，在反射电极5和透明电极6与共用电极8之间产生电位差，将给定电压加在由液晶层30构成的液晶电容和辅助电容上。
在半透过型液晶显示装置60a中，当将电压加在液晶层30上时，与基板面大致垂直取向的液晶层30的液晶分子30a与基板面平行，并且以凸台21为中心呈放射状取向。利用根据所加电压的大小，液晶分子30a的取向状态变化，调整光的透过率，显示图象。
为了防止图像残留，通过使反射电极5和透明电极6的电位颠倒，成为液晶层30所加电压的极性正负交互地切换的交流驱动。因此，可将共用电极8的电位设定为最优对向电位，使加在液晶层30上的电压在正负方向实质上相等。
在上述结构的半透过型液晶显示装置60a中，由于反射电极5和透明电极6的电极材料不同，有功函数差，可以设置电极覆盖膜13，覆盖反射电极5和透明电极6，补偿二者的功函数差。由于这样，在反射部和透过部之间，共用电极的最优对向电位大致一致，二者间的所加电压的差减小至小于等于300mV。这样，在反射部和透过部之间的边界区域上的台阶部附近，液晶分子30a的取向均匀，每个像素的光的透过率均匀，因此可抑止显示图象的不光滑。
另外，由于设定层间绝缘膜4的膜厚，使反射部中的液晶层30的厚度实质上为透过部中的液晶层30的厚度的1/2，因此可消除反射部和透过部之间的相位差。相反，反射电极5与透明电极6比较，在接近共用电极8的距离上，因此反射部的电场比透过部的电场强。由于这样，在反射电极5上，容易吸附在液晶层30中含有的离子性杂质，积蓄多余的电荷。这样，在反射部和透过部之间，产生积蓄电荷量差，在二者之间所加电压有偏差，如上所述，由于在反射电极5和透明电极6上设有电极覆盖膜13，即使由于反射部和透过部之间积蓄电荷量的差使二者之间所加电压有少许差别，但反射部和透过部之间所加电压的差不会大到在显示图象上产生不光滑的程度。
另外，由于在反射部和透过部之间的边界区域上的台阶部附近，液晶分子30a的取向混乱被抑制，因此不需要取向的稳定时间，显示图象的响应速度提高，可以与动画显示对应。
另外，在垂直取向式半透过型液晶显示装置中，可以使用当不加电压在液晶层上时作为黑色显示的正常黑的显示模式，因此，与图7所示的现有的正常白的显示模式的半透过型液晶显示装置50a比较，成为高对比度的显示。因此，本发明的半透过型液晶显示装置60a，可以进行动画显示，同时，也可以进行作为垂直取向式特征的广视野角和高对比度的显示。
其次，详细说明本发明的实施方式1的半透过型液晶显示装置60a的制造方法。
(有源矩阵基板的制造工序)首先，在整个玻璃基板等的绝缘基板1上，利用飞溅法形成由钛等构成的金属膜，然后利用光刻技术(及其以下称为“PEP技术”PhotoEngraving Process)形成图形，形成栅极线11、栅极电极和容量线15。
其次，在栅极线11、栅极电极和容量线上的整个基板上，利用CVD(化学气相沉积Chemical Vapor Deposition)法，形成氮化硅膜等，形成栅极绝缘膜。
其次，在栅极绝缘膜上的整个基板上，利用CVD法，连续形成本质非晶硅膜(intrinsic amorphous silicon)和搀杂磷的n+的非晶硅膜，然后，利用PEP技术在栅极电极上形成岛状的图形，形成由本质非晶硅层和n+非晶硅层构成的半导体层。
其次，在形成半导体层的栅极绝缘膜上的整个基板上，利用飞溅法形成由ITO膜构成的透明导电膜，然后，利用PEP技术形图形，形成漏极电极2b和透明电极6。
其次在形成漏极电极2b和透明电极6的栅极绝缘膜上的整个基板上，利用飞溅法形成由钛等构成的金属膜，然后利用PEP技术形成图形，形成源极线12和源极电极2a。
其次，以源极电极2a和漏极电极2b作为掩模，通过蚀刻除去半导体层的n+非晶硅层，形成沟道部。
其次，在源极电极2a和漏极电极2b上的整个基板上，用CVD法形成氮化硅膜等，然后，利用PEP技术形成图形，以覆盖由栅极电极、栅极绝缘膜、半导体层、源极电极2a和漏极电极2b构成的TFT2，形成保护绝缘膜3。
其次，在保护绝缘膜3上的整个基板上，涂布感光性丙烯酸类树脂(acryl resin)等，然后，利用PEP技术，形成图形，以覆盖保护绝缘膜3，形成层间绝缘膜4。
另外，利用PEP技术将层间绝缘膜4的表面形状作成凹凸状也可以。这样，层间绝缘膜4的上层的反射电极5的表面形状成为凹凸状，可以适当地扩散入射在反射电极5上的光。
其次，在层面绝缘膜4上的整个基板上，利用飞溅法，顺序形成钼膜和铝膜，然后，利用PEP技术与TFT2重合地形成图形，形成反射电极5。
由于在构成反射电极5的铝膜和构成透明电极6的ITO之间，夹着钼膜，当利用PEP技术在铝膜上显象时，在铝膜和ITO膜之间形成局部电池，可以防止电气腐蚀。
其次，在反射电极5和透明电极6上的整个基板上利用飞溅法形成IZO(铟锌氧化物)膜构成的透明导电膜(厚度10nm左右)然后利用PEP技术，形成图形，以覆盖反射电极5和透明电极6，形成电极覆盖膜13。
作为电极覆盖膜13，除了IZO膜以外，还可使用AZO(铝锌氧化物Aluminium Zinc Oxide)膜和GZO(镓锌氧化物Gallium Zinc Oxide)膜等透明导电膜。
其次，在电极覆盖膜13上的整个基板上，利用胶版印刷(offsetlithography)涂布聚酰亚胺树脂(例如JSR公司制的OPTMER AL)，形成取向膜7。
如上所述，完成有源矩阵基板10a。
在上述的有源矩阵基板10a的制造方法中，以由非晶硅膜形成半导体层的方法作为例子，由多晶硅形成也可以。另外，对非晶硅膜和多晶硅膜进行激光退火处理，提高结晶性也可以。
(对向基板制造工序)首先，在绝缘基板1’上，形成铬薄膜后，利用PEP技术，形成图形，形成黑色矩阵。
其次，分别在黑色矩阵间的各个上，形成红、绿和蓝色的任一个的着色层图形，形成彩色滤光层9。
其次，在彩色滤光层9上的整个基板上，涂布丙烯酸类树脂，形成外涂层。
其次，在外涂层上的整个基板上，形成ITO膜，形成共用电极8。
其次，在共用电极8上的整个基板上，涂布感光性丙烯酸类树脂等，然后，利用PEP技术，与有源矩阵基板10a上的反射电极5和透明电极6对应，形成图形，形成凸台21。
不在共用电极8上形成凸台21而在与凸台21对应的位置的ITO膜上作出孔，在相对的有源矩阵基板上的反射电极5、透明电极6和电极覆盖膜13上，作出孔也可以。
其次，在凸台21上的整个基板上，利用胶版印刷涂布聚酰亚胺树脂(例如，JSR公司制的OPTMER AL)，形成取向膜7。
如上这样，可以制造构成本发明的对向基板20b。
(液晶显示装置的制造工序)首先，在有源矩阵基板10a的对向基板20b中的一个上，利用筛网印刷，将由热固化性环氧树脂制成的密封材料，涂布在除去液晶注入口部分之外的框形图形上，在另一块基板上，散布具有与液晶层的厚度相当的直径、由树脂或二氧化硅制成的球状隔片。
其次，贴合有源矩阵基板10a和对向基板20b，固化密封材料，形成空单元。
其次，在空单元的有源矩阵基板10a和对向基板20b的二个基板之间，利用减压法，注入由Δε＜0的液晶分子30a构成的液晶材料，形成液晶层30。然后，在液晶注入口涂布UV固化树脂，利用UV照射，固化UV固化树脂，密封注入口。
以上这样，可以制造本发明的半透过型液晶显示装置60a。
(实施方式2)以下，说明本发明实施方式2的半透过型液晶显示装置。
图3表示本发明的实施方式2的半透过型液晶显示装置60b的截面结构。它是构成半透过型液晶显示装置60b的有源矩阵基板10b的平面示意图。由于与图2所示的有源矩阵基板10a实质上相同，利用图2说明。
该半透过型液晶显示装置60b具有作为第一基板的有源矩阵基板10b；与它相对设置的作为第二基板的对向基板20b；和夹在二个基板10b和20b之间设置的液晶层30。
在有源矩阵基板10b中，从绝缘基板1侧至反射电极5的层的结构，与实施方式1所述的有源矩阵基板10a相同。
在有源矩阵基板10b的反射电极5上设有由与透明电极6相同的透明电极材料制成的反射电极覆盖膜14。
在反射电极覆盖膜14和透明电极6上设置取向膜7。
反射电极覆盖膜14为透明导电膜，作为施加电压调整部作用，补偿反射电极5和透明电极6的功函数差。
其他结构与实施方式1相同，用相同符号表示，省略详细说明。
在上述结构的半透过型液晶显示装置60b中，反射电极5和透明电极6的电极材料不同，功函数大小有差别，但是，设置与透明电极6同一透明电极材料制成的反射电极覆盖膜14，覆盖反射电极5，补偿二者功函数大小的差别。因此，反射部和透过部之间，共用电极的最优对向电位实质上一致，二者之间施加的电压差减少。这样，反射部和透过部之间，液晶分子30a的取向均匀，由于每个像素的光的透过率均匀，可抑止显示图象的不光滑，其他效果与实施方式1相同。省略其详细说明。
其次，详细说明本发明实施方式2的半透过型液晶显示装置60b的制造方法。
(有源矩阵基板制造工序)首先，在玻璃基板等的绝缘基板1上的整个基板，利用飞溅法形成由钛等构成的金属膜，然后利用光刻技术(及其以下称为“PEP技术”)形成图形，形成栅极线11、栅极电极和容量线15。
其次，在栅极线11、栅极电极和容量线15上的整个基板上，利用CVD(化学蒸气沉积)法，形成氮化硅膜等，形成栅极绝缘膜。
其次，在栅极绝缘膜2上的整个基板上，利用CVD法，连续形成本质非晶硅膜和搀杂磷的n+的非晶硅膜，然后，利用PEP技术在栅极电极上形成岛状的图形，形成由本质非晶硅层和n+非晶硅层构成的半导体层。
其次，在形成半导体层的栅极绝缘膜上的整个基板上，利用飞溅法形成由IZO膜构成的透明导电膜，然后，利用PEP技术形成图形，形成漏极电极2b和透明电极6。
其次，在形成漏极电极2b和透明电极6的栅极绝缘膜上的整个基板上，利用飞溅法形成由钛等构成的金属膜，然后利用PEP技术形成图形，形成源极线12和源极电极2a。
其次，以源极电极2a和漏极电极2b作为掩模，通过蚀刻除去半导体层的n+非晶硅层，形成沟道部。
其次，在源极电极2a和漏极电极2b上的整个基板上，用CVD法形成氮化硅膜等，然后，利用PEP技术形成图形，以覆盖由栅极电极、栅极绝缘膜、半导体层、源极电极2a和漏极电极2b构成的TFT2，形成保护绝缘膜3。
其次，在保护绝缘膜3上的整个基板上，涂布感光性丙烯酸类树脂等，然后，利用PEP技术，形成图形，以覆盖保护绝缘膜3，形成层间绝缘膜4。
另外，利用PEP技术将层间绝缘膜4的表面形状作成凹凸状也可以。这样，层间绝缘膜4的上层的反射电极5的表面形状成为凹凸状，可以适当地扩散入射在反射电极5上的光。
其次，在层面绝缘膜4上的整个基板上，利用飞溅法，顺序形成钼膜，然后，利用PEP技术形成图形，与TFT2重合，形成反射电极5。
其次，在反射电极5上的整个基板上利用飞溅法形成IZO(铟锌氧化物)膜构成的透明导电膜，然后利用PEP技术，形成图形，以覆盖反射电极5，形成电极覆盖膜14。
其次，在反射电极覆盖膜14上的整个基板上，利用胶版印刷涂布聚酰亚胺树脂(例如JSR公司制的OPTMER AL)，形成取向膜7。
如上所述，完成有源矩阵基板10b。
对向基板制造工序和液晶显示装置制造工序与实施方式1相同，省略详细说明。
以上，贴合有源矩阵基板10b和对向基板20b，通过在二个基板10b和20b之间，注入与实施方式1相同的液晶材料，可以制造本发明的半透过型液晶显示装置60b。
其次，说明具体地进行的实验。
作为本发明的实施方式，在半透过型液晶显示装置中，验证在反射部中加在液晶层上的电压和在透过部中加在液晶层上的电压的差和显示图象不光滑的关系。以下详细说明实验。
首先，说明实验用的实验单元。
图4为半透过型液晶显示装置的简易模型的实验单元40的平面示意图，图5为图4的V-V截面的截面示意图。
实验单元40由简易阵列基板10’、简易对向基板20a、和夹在二个基板10’和20a之间的液晶层30构成。
在简易阵列基板10’中，在玻璃基板构成的绝缘基板1上，设置由ITO构成的透明电极6a，通过层间绝缘膜4设置由铝构成的反射电极5a，另外，设有取向膜7，覆盖反射电极5a和透明电极6a。
反射电极5a和透明电极6a，电气上独立，具有分别从外部输入信号用的引出线，分别构成反射部和透过部。
由于反射电极5a设在层间绝缘膜4上，在反射电极5a和透过电极6a之间有台阶。反射电极5a和透过电极6a相互隔开3-4μm，这样如上所述，电气上独立，上述台阶部(台阶部)的液晶分子30a的取向对透过部的液晶分子30a的取向有影响。
层间绝缘膜4由丙烯酸类树脂构成，其膜厚使反射部中的液晶层30的厚度实质上为透过部中的液晶层30的厚度的1/2。
取向膜7由聚酸亚胺树脂构成，当电压不加在液晶层30上时，后述的液晶分子30a与基板垂直取向。
在简易对向基板20a中，在玻璃基板构成的绝缘基板1’上，按顺序设置由ITO构成的共用电极8和取向膜7，在共用电极8和取向膜7的层间，与简易阵列基板10’上的反射电极5a和透明电极6a对应设置凸台21。在本实验中，由于不要彩色显示，省略彩色滤光层。
液晶层30由作为具有电光学特性的向列型液晶的Δε＜0的液晶分子30a构成。
由于遵循实施方式1所述的半透过型液晶显示装置的制造方法，容易制造实验单元40，省略其制造方法说明。
其次，利用实验单元40，说明验证显示图象不光滑的方法。
首先，在共用电极8上输入直流0V电位的信号，在反射电极5a和透明电极6a上，分别输入图6(a)所示的±5V左右电位的矩形波信号VR0和VT0。
图6(b)表示在反射部和透过部上加在液晶层30上的电压的波形。VR1为加在反射部上的电压波形，VT1为加在透过部上的电压波形。这样，在反射电极5a和透明电极6a上，即使输入同一图形的信号VR0和VT0，由于各个电极功函数的差、和液晶层厚度的差，加在液晶层30上的电压有一些差别。因此，输入共用电极8的电位必需在反射部和透过部上设定为反射部最优对向电位VROP1，和透过部的最优对向电压VTOP。反射部的最优对向电位VROP1和透过部的最优对向电位VTOP之差为ΔV1。
首先，在透过部上，使共用电极8的电位与透过部的最优对向电位VTOP一至，使不产生闪光。
其次，将直流的给定电位信号加在反射电极5a上。这样如图6(c)所示，加在反射部上的电压波形为VR2，加在透过部上的电压波形为VT2。反射部最优对向电位VROP2，接近透过部最优对向电位VTOP，反射部最优对向电位VROP2和透过部最优对向电位VTOP之差ΔV2比ΔV1小。
这样，通过将电位加在反射电极5a上，可调整加在反射部的反射电极5a和共用电极8之间的液晶层30上的电压大小。
其次，用二块偏光板夹住实验单元40，慢慢改变所加的给定电位，用眼观察有无显示图象的不光滑。
其次，利用上述方法根据表1说明，改变给定电位时的显示图象的不光滑。

当给定电位为0V时，在反射部中由反射电极5a加在液晶层30上的电压，和在透过部中由透明电极6a加在液晶层30上的电压之差(所加电压差)为900mV，产生显示图象不光滑。所谓所加电压差为反射部和透过部的各自的最优对向电位之差。
在将给定电位提高至300mV时，所加电压差为350mV，显示图象的不光滑减少。
当将给定电位提高至500mV时，所加电压差为300mV，用眼看不出显示图象不光滑。
将给定电位提高至900mV时，所加电压差为0V，用眼可看不见显示图象的不光滑。
如上所述，本发明的半透过型液晶显示装置，由于减小在反射部和透过部之间的液晶层所加电压差，因此在使用所加电压稍有偏差，容易产生液晶分子取向混乱的Δε＜0的液晶分子的垂直取向式半透过型液晶显示装置中有用。
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征为，具有相互相对配置的第一基板和第二基板；夹在所述第一基板和第二基板之间，由液晶分子构成的液晶层；和由进行反射模式显示的反射部和进行透过模式显示的透过部构成的多个像素，在所述第一基板上设置用于将电压加在所述反射部的所述液晶层上的反射电极、和与该反射电极电气上连接的、用于将电压加在所述透过部的所述液晶层上的透明电极；在所述第二基板上，设置与所述第一基板相对的共用电极；所述各像素的所述液晶层构成为，当不将电压加在该液晶层上时，使所述液晶分子相对于基板面而实质上垂直地取向，具有施加电压调整部，使加在所述反射部中的所述液晶层上的电压和加在所述透过部中的所述液晶层的电压接近。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，所述施加电压调整部由至少覆盖所述反射电极地设置的透明导电膜构成。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征为，所述透明导电膜覆盖所述透明电极。
4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为加在所述反射部中的所述液晶层上的电压和加在所述透过部中的所述液晶层上的电压之差小于等于300mV。
5.如权利要求1的液晶显示装置，其特征为，所述反射部和透过部被交流驱动。
6.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，在所述反射部和所述透过部之间的边界区域上形成台阶部，所述反射电极通过所述台阶部与所述透明电极电连接。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征为，除去所述台阶部的所述反射部的所述液晶层的厚度与所述透过部的所述液晶层的厚度不同。
8.如权利要求7所述的液晶显示，其特征为，除去所述台阶部的所述反射部的所述液晶层的厚度，实质上为所述透过部的所述液晶层厚度的1/2。
9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，当将电压加在所述液晶层上时，通过使所述液晶分子相对于所述基板面实质上平行地取向，进行白显示。
10.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征为，当将电压加在所述液晶层上时，通过使所述液晶分子呈放射状取向，进行白显示。
全文摘要
液晶显示装置具有有源矩阵基板和对向基板、夹在两个基板之间的液晶层、和由进行反射模式显示的反射部和进行透过模式显示的透过部构成的多个像素。在有源矩阵基板上设置将电压加在反射部的液晶层上的反射电极、和与反射电极电气上连接的、将电压加在透过部的液晶层上透明电极，对向基板上设置与有源矩阵基板相对的共用电极，还具有施加电压调整部，使加在反射部上的液晶层上的电压和加在透过部上的液晶层上的电压接近。
文档编号G02F1/1335GK1621900SQ20041009782
公开日2005年6月1日 申请日期2004年11月25日 优先权日2003年11月25日
发明者园田通, 藤田健治 申请人:夏普株式会社