透反液晶显示装置的制作方法

专利名称：透反液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示装置，并且尤其涉及一种具有透射区域 和反射区域的透反液晶显示装置(transflective liquid crystal display device)。
背景技术：
液晶显示(LCD)装置按用于无源矩阵类型和有源矩阵类型的驱动 方法中的不同而分类。
有源矩阵类型被设置有用于每个像素的有源元件，诸如晶体管或 二极管，并且以时分模式连续地选择这些元件以将其导通，以便于用 施加的信号电压对为每个像素形成的电容进行充电，而在切断状态期 间保持电容中的信号电压。与采用时分矩阵驱动法将电压施加到液晶 上的无源矩阵类型相比，这种有源矩阵类型具有能够用高对比度进行 大容量显示(large-volume indication) 的特点。
至于有源矩阵类型LCD装置中的液晶的操作模式，传统上使用扭 转向列(TN)模式。通过在上下基板之间将液晶分子的分子轴的方向(下 文中称为指向矢(director))旋转90度以便于获得液晶分子的扭转定 向(orientation),通过利用相对于基板的垂直电场，在垂直方向上旋转 指向矢来将该TN模式用于显示。然而，这种TN模式具有视角小的问题。因此，在从各种方向观 看的某些移动使用中，不能视觉上更多地认出来自倾斜方向的显示。 当发展了大容量显示并且屏幕面积变大时，当从倾斜方向中的观看点 判断屏幕时，观察特征在屏幕中间和屏幕边缘是不同的，并且正确的 显示变为不可能。
最终发展了平面切换(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式。在这些切 换模式中，通过在相对于基板的平行方向产生电场，通过在水平面中 旋转指向矢来进行显示操作。在这样的驱动模式中，因为由于液晶在 水平方向中被定向使得液晶的双折射不会改变太大，因此，即使观看 点改变，与TN模式的LCD装置相比，也能够实现宽视角。
鉴于重量轻、厚度薄并且功耗低的这些特点，LCD装置被用于作 为蜂窝电话设备、个人数字助理(PDA)和商用终端的显示屏。尽管这样 的LCD装置使得能够在暗处以及较暗的那些地方具有优秀的显示，但 也存在一些受到诸如阳光充足的室外和明亮的办公室的环境光线影响 的情况，使其可见度大大降低并导致难以确认屏幕上的显示。为解决 所述问题，已经开发了反射型LCD装置和透反LCD装置。反射型LCD 装置通过采用反射件反射环境光作为光源来显示。另一方面，透反LCD 装置能通过将像素分为反射区域和透射区域来进行反射型显示和透射 型显示。
在诸如日本专利申请特开No.2007-41572(专利文献1)、日本专利 申请特开No.2007-322941(专利文献2)以及日本专利申请特开 No.Hei-ll(1999)-174491(专利文献3)的文献中公开了具有横向电场系 统的透反LCD装置。
在专利文献1中公开的LCD装置为透反LCD装置，其中，对于 IPS模式，在每个像素中设置了透射区域和反射区域。图26至图29中 示出了该透反LCD装置的结构。图26A为示出当移走反射件时结构中的透反LCD装置的结构的平面图，图26B为示出添加有反射件的结构 的平面图，并且图26C为示出其中进一步添加有黑色矩阵(Black Matrix) 层的结构的平面图。图27A示出沿图26C中所示的XI-XI线的横截面 结构。图27B为沿图26C中所示的XII-XII线的横截面结构，并且图 27C示出沿图26C中所示的XIII-XIII线的横截面结构。图28为示出一 个像素的配线和电极的结构的示意图。图29为示出透射公共信号和反 射公共信号的波形的图。
如图26至图29中所示，在专利文献l中公开的LCD装置被设置 有多条扫描线12、信号线(数据线13)和公共电极线，它们以矩阵形状 设置在透明绝缘基板(下文中称为TFT基板IO)上，在所述基板中形成 了薄膜晶体管(TFT)。每条公共电极线包括将参考电势施加到透射区域 3的透射公共电极线18a和将参考电势施加到反射区域2的反射公共电 极线18b。每个像素的透射区域3中的透射像素电极17a和透射TFT 14a 被分别设置在扫描线12和数据线13的每个交叉的上部。另一方面， 对应于像素的反射区域2的反射TFT 14b和反射像素电极17b被分别 设置在扫描线12和数据线13的交叉的下部。透射像素电极17a经由 接触孔170a被电连接到透射TFT的源电极，而反射像素电极17b经由 接触孔170b被电连接到反射TFT的源电极。
透射公共电极线18a经由接触孔180a被电连接到透射公共电极 18a'，而反射公共电极线18b经由接触孔180b被电连接到反射公共电 极18b'。
透射像素电极17a和透射公共电极18a'被提供为电极17a和18a' 像条纹一样相互平行。结果在透射区域产生电场，从而电场的主成分 与两个电极相交成直角并且平行于基板表面。反射像素电极17b和反 射公共电极18b'被提供为电极17b和18b'像条纹一样相互平行。结果在 反射区域产生电场，从而电场的主成分与两个电极相交成直角并且平 行于基板表面。在反射区域2内，反射板或膜(下文中称为反射件16)经由绝缘膜
15b设置在反射像素电极17b和反射公共电极18b'的下面。
根据专利文献l，在使用IPS模式的透反LCD装置中，透射区域 3采用常黑模式，其中透射区域3在不存在施加的电压时为黑显示，而 透射区域3在存在施加的电压时为白显示。另一方面，由于反射区域2 采用常白模式，其中，反射区域2在不存在施加的电压时为白显示， 而反射区域2在存在施加的电压时为黑显示，当使用同样的视频信号 时，透射公共信号和反射公共信号需要彼此反转相位，如图29中所示。
在那种情况下，不同的电势不仅分别被施加到邻近的像素之间， 而且也被施加到像素内的透射区域和反射区域。因此，在它们中产生 与显示无关的电场，并且发生由那些无关的电场而引起的光泄漏。因 此，为防止光泄漏，在LCD装置中通常使用下述遮光结构，即诸如铬 的金属膜或者氧化的金属的层压膜，或者由扩散有碳颗粒的树脂等制 成的黑色矩阵2 2的层。
在使用TN模式的有源矩阵类型LCD装置的情况下，因为朝向对 向基板20上的黑色矩阵22的电场被在靠近液晶表面侧的对向基板20 上形成的透明电极电屏蔽，因此在任何电势下都不再产生这种影响显 示的电场。
然而，如图27所示的具有IPS模式的有源矩阵类型LCD装置稍 微影响显示。这是因为在液晶层30和黑色矩阵22之间不存在类似用 于TN模式的透明电极的屏蔽(shield)电极，因此黑色矩阵22的电势 受到施加到TFT基板IO上的电信号的影响。在图27中，在透明绝缘 基板21上形成黑色矩阵22，并且在其上形成滤色器层23和覆盖层27。
特别地，在具有IPS模式的透反LCD装置中，如图27中所示，透射公共电极18a'和反射公共电极18b'被设置成分别与黑色矩阵22重 叠。因此，在黑色矩阵22与透射公共电极18a'和透射像素电极17a的 那些电极之间分别产生电势差。结果，指向矢朝向平面方向旋转并引 起光线泄漏。
为解决所述问题，专利文献3公开了一种将电势施加到黑色矩阵 22的方法。在专利文献3中，通过将施加到公共电极的相同信号施加 到黑色矩阵22而获得下述效果，即通过使黑色矩阵22的电势具有与 公共电极相同的电势来抑制由于电势差导致的对指向矢的影响。
也就是说，该专利文献3提出了一种用于将与公共电极相同的电 势施加到黑色矩阵的方法，以解决在具有IPS模式的透射型LCD中， 在数据线和黑色矩阵彼此相对的区域处的电势所引起的影响。然而， 因为在使用本发明要解决的反转驱动方法的LCD装置中存在两种公共 信号，因此不能满足它们两个，并因此上述问题仍未被解决。
因此，为了将电势施加到黑色矩阵，需要使用诸如低电阻的金属 铬的材料或其氧化层压膜作为黑色矩阵22的材料。然而，这些金属膜 使得引起光线泄漏，由于来自背光的入射光在经历由这些金属膜、扫 描线12、数据线13和透射公共电极18a'的多次反射后离开透射区域。
为了将电势施加到对向基板侧，存在的问题是如在专利文献3中 所公开的应当增加多个处理。近年来，由于在滤色器层23上形成覆盖 层27以抑制离子成分从对向基板的滤色器流入液晶，因此为了将电势 施加到黑色矩阵上，需要覆盖层进行在其中形成通孔的这样的附加处理。

发明内容
本发明的一个示例性目的是提供一种透反LCD装置，所述装置能 够抑制由在有源矩阵基板上的电极和对向基板上的黑色矩阵之间形成的电势引起的光泄漏。
透反LCD装置被设置有夹在具有切换元件的阵列的第一基板和 具有黑色矩阵的第二基板之间的LC层，以便于形成用于常黑显示的第 一区域和用于常白显示的第二区域。在黑色矩阵与在第一基板上第一 区域中形成的第一公共电极和第一像素电极之间形成的第一电势差被 使得小于在黑色矩阵与在第二区域中形成的第二公共电极和第二像素 电极之间形成的第二电势差中的较大的一个。


通过以下结合附图进行的详细描述，本发明的示例性特征和优势
将会变得显而易见，其中
图1A为示出在添加黑色矩阵前的根据本发明的第一示例性实施
例的透反LCD装置的像素结构的平面图。
图IB为示出在添加黑色矩阵层后的根据本发明的第一示例性实
施例的透反LCD装置的像素结构的平面图。
图2A为沿图1B中所示的I-I线的横截面图。
图2B为沿图IB中所示的II-II线的横截面图。
图2C为沿图IB中所示的III-III线的横截面图。
图3A再次示出图2B，用于和图3B比较。
图3B为示出图3A的局部改变的示例的横截面图。
图4A再次显示出图2C，用于和图4B比较。
图4B为示出图4A的局部改变的示例的横截面图。
图5A为示出在根据本发明的第一示例性实施例的透反LCD装置
的显示部分周围的外围区域中的配线的状态的示意电路图。 图5B为示出图5A的局部改变的示例的示意电路图。 图6为示出本发明的第一示例性实施例的优点的曲线图，并指出
区域透射率和对比度之间的相关性。
图7为阐明栅线反转驱动技术的图。 图8为阐明栅线反转驱动技术的图。图9为阐明点反转驱动技术的图。
图io为阐明点反转驱动技术的图。
图11为示出具有用于反射区域和透射区域的IPS的透反LCD装 置的像素结构的横截面图。
图12为示出图11中所示的像素的操作的图。
图13为示出具有用于反射区域的ECB模式和用于透射区域的IPS 模式的透反LCD装置的像素结构的横截面图。
图14为示出图13中所示的像素的操作的图。
图15为示出具有用于反射区域和透射区域的FFS模式的透反 LCD装置的像素结构的横截面图。
图16为示出根据本发明的第二示例性实施例的透反LCD装置的 像素结构的平面图。
图17为示出在根据本发明的第二示例性实施例的透反LCD装置 的显示部分周围的外围区域中的配线的状态的示意电路图。
图18为示出反射公共信号的振幅和对比度之间的关系的曲线图。
图19为示出在根据本发明的第三示例性实施例的透反LCD装置 的显示部分周围的外围区域中的配线的状态的示意电路图。
图20A为示出在根据本发明的第四示例性实施例的透反LCD装置 的显示部分周围的外围区域中的配线的状态的示意电路图。
图20B为沿图20A中所示的IV-IV线的横截面图。
图21A为示出在根据本发明的第四示例性实施例的透反LCD装置 的显示部分周围的外围区域中的配线的状态的另一示意电路图。
图21B为沿图21A线中的V-V线的横截面图。
图22为示出根据本发明的第五示例性实施例的透反LCD装置的 像素结构的横截面图。
图23为示出根据本发明的第五示例性实施例的局部改变的示例 的透反LCD装置的像素结构的横截面图。
图24为示出根据本发明的第五示例性实施例的局部改变的示例 的透反LCD装置的像素结构的横截面图。
图25为示出根据本发明的第五示例性实施例的局部改变的示例的透反LCD装置的像素结构的横截面图。
图26A为示出在添加反射件和黑色矩阵前的根据现有技术的传统
透反LCD装置的像素结构的平面图。
图26B为示出在添加反射件后的根据现有技术的传统透反LCD装
置的像素结构的平面图。
图26C为示出在添加黑色矩阵层后的根据现有技术的传统透反
LCD装置的像素结构的平面图。
图27A为沿图26B中所示的XI-XI线的横截面图。 图27B为沿图26B中所示的XII-XII线的横截面图。 图27C为沿图26B中所示的XIII-Xin线的横截面图。 图28为根据现有技术的传统透反LCD装置的配线系统的示意图。 图29为示出根据现有技术的传统透射公共信号和反射公共信号
的波形的图。
图30A至图30D为示出现有技术中的透射公共信号、反射公共信 号和黑色矩阵之间的电势关系的特性图。
图31A为根据本发明的透反LCD装置中的显示部分的说明性横截面图。
图31B为用于图31A的等效电路的图。
图32A至图32D为透反LCD装置的外围部分(屏幕外部)的说明性
横截面图。
图32E为用于图32A至图32D的等效电路的图。
具体实施例方式
在透反LCD装置中，如在背景技术中所描述的，当采用IPS模式 时，黑显示和白显示被反转地显示。因此在通常的驱动系统中，当透 射区域被变成常黑显示时，存在的问题是反射区域将是常白显示。首 先，将描述该反转的显示。
在下面的描述中，假定位于发光侧(屏幕侧)上的第一偏光板和光入 射侧(背光侧)中的第二偏光板被设置成使它们的偏光轴以直角彼此相交。还假定液晶(LC)分子被安置为处于从第二偏光板的偏光轴(透光轴)
方向位移90度的方向上，而电压未被施加到液晶(LC)层上。例如，当 第二偏光板的偏光轴方向被设定为0度时，第一偏光板的偏光轴方向 被设定为90度，并且LC分子的主轴的方向被设为90度。调节LC层 的透射区域内的盒间隙，从而使延迟An，d(其中，An代表LC分子的折 射率各向异性，并且"d"代表(LC)层的盒间隙)为X/2 (其中，X代表光 的波长)。另一方面，LC层的反射区域中的另一个盒间隙被调节成使延 迟为入/4。
首先，在反射区域中，当驱动电压未被施加到LC层时，偏振方 向(纵向方向)为90度的线性偏振光在通过第一偏光板后进入LC层。 在LC层中，由于线性偏振入射光的光轴方向平行于LC分子的主轴方 向，因此90度线性偏振光照原样通过LC层并进入反射件。反射件照 原样反射90度线性偏振光，并且卯度线性偏振光再次通过LC层并进 入第一偏光板。由于第一偏光板的偏光轴方向为90度，因此卯度线 性偏振光通过第一偏光板并导致白显示。
当驱动电压被施加到LC层时，90度线性偏振光在通过第一偏光 板后以相同的方式进入LC层。在LC层中，因为由于施加的电压使LC 分子的主轴方向在平行于基板的平面内从0度改变到45度，因此入射 光的偏振方向偏离LC分子的主轴方向45度。此外，因为LC层的延 迟被设为人/4，因此线偏振光变为顺时针圆偏振光并进入反射件。由反 射件反射的光变为逆时针圆偏振光，并再次通过LC层。逆时针圆偏振 光随后被LC层改变为0度线性偏振光，其在横向(O度方向)具有偏振 平面。由于第一偏光板具有处于90度的偏振轴，因此入射光被阻挡通 过，从而呈现黑显示。因此，反射区域以常白模式操作。
另一方面，在透射区域内，当电压未被施加到LC层时，0度线性偏振光在通过第二偏光板后进入LC层。在LC层中，由于该入射光具 有垂直于LC分子的主轴的偏振方向，因此入射光通过LC层而没有改 变其偏振状态并进入第一偏光板。由于第一偏光板的偏光轴方向为90 度，因此来自LC层的透射的光不能通过第一偏光板，并从而呈现黑显 示。
同样，当电压被施加到LC层时，O度线性偏振光在通过第二偏光 板后进入LC层。在LC层中，由于施加的电压使LC分子的主轴方向 在平行于基板的平面内从0度改变到45度，并因此入射光的偏振方向 偏离LC分子的主轴方向45度。此外，因为LC层的延迟被设为入/2， 因此O度线性偏振光变为90度线性偏振光并进入第一偏光板。由于第 一偏光板的偏光轴方向为90度，来自LC层的透射的光通过第一偏光 板并从而呈现白显示。因此，透射区域以常黑模式操作。
因此，在透反LCD装置中，当电场被施加或未被施加到LC层上 时，存在的问题是白显示和黑显示在反射区域和透射区域内反转。因 此，为解决该问题，使用将反向电压施加到反射区域和透射区域的技 术，例如，可以使用栅线反转驱动技术或点反转驱动技术。
当使用该技术并且通过将反向电压仅施加到透射区域时，透射区 域和反射区域均呈现白显示。另一方面，当反向电压仅被施加到反射 区域时，透射区域和反射区域均呈现黑显示。然而，通过将不同的电 压分别施加到反射区域和透射区域，在黑色矩阵和配线之间出现电势 差以在其间产生电场，并因此指向矢受该电场的影响而在平面方向内
旋转并发生光泄漏。
更具体地，当同相电压被施加到每个像素中的反射公共电极和透 射公共电极时，如图30A中所示，黑色矩阵的电势将与反射公共电极 和透射公共电极同相，并因此反射公共电极和黑色矩阵之间的电势差 以及透射公共电极和黑色矩阵之间的电势差均很小。然而，当反相电
15压分别被施加到反射公共电极和透射公共电极上时，黑色矩阵的电势 表现为与反射公共电极和透射公共电极中的任一个同相(图30B或图
30C)，或者与所述两个公共电极的电势的中间电势同相(图30D)，并因 此反射公共电极和黑色矩阵之间的电势差以及透射公共电极和黑色矩 阵之间的电势差变大。因此，指向矢受这些电势差产生的电场影响而 在平行于基板的平面内旋转。
在这里能够分别计算在黑色矩阵和每个电极之间或者在黑色矩阵 和配线之间产生的电荷。
关于显示区域，首先如图31A中的剖面结构视图以及图31B所示 的其等效电路图所示，扫描线的电势被指定为VG，数据线的电势被指 定为VD，透射公共电极的电势被指定为VTC，透射像素电极的电势被 指定为VTP，反射公共电极的电势被指定为VRC，并且反射像素电极 的电势被指定为VRP。扫描线和黑色矩阵之间的电容被指定为 CBM-Ga，数据线和黑色矩阵之间的电容被指定为CBM-Da，透射公共 电极和黑色矩阵之间的电容被指定为CBM-TCE，透射像素电极和黑色 矩阵之间的电容被指定为CBM-TPE，反射公共电极和黑色矩阵之间的 电容被指定为CBM-RCE，并且反射像素电极和黑色矩阵之间的电容被 指定为CBM-RPE。然后在黑色矩阵和每个电极之间或者在黑色矩阵和 配线之间产生的电荷用下面的等式(l)表示。
CBM隱TCE x VTC + CBM-TPE x VTP + CBM-RCE x VRC + CBM陽RPE x VRP + CBM-Ga x VG + CBM-Da x VD ... (1)
至于外围区域，如图32A至32E中所示，扫描线的电势被指定为 VG，数据线的电势被指定为VD，透射公共电极线的电势被指定为 VTCL，反射公共电极线的电势被指定为VRCL。扫描线和黑色矩阵之 间的电容被指定为CBM-Gb，数据线和黑色矩阵之间的电容被指定为 CBM-Db，透射公共电极线和黑色矩阵之间的电容被指定为CBM-TCL，并且反射公共电极和黑色矩阵之间的电容被指定为CBM-RCL。因此， 在黑色矩阵和每个配线之间产生的电荷由以下的等式(2)表示。
CBM-TCL x VTC + CBM陽RCL x VRC + CBM-Gb x VG + CBM-Db x
VD ... (2)
因此，积聚在黑色矩阵上的总电荷QBM由以下等式(3)表示。
QBM = (CBM-TCE + CBM隱TCL) x VTC + CBM隱TPE x VTP + (CBM-RCE + CBM-RCL) x VRC + CBM-RPE x VRP + (CBM—Ga + CBM-Gb) x VG + (CBM—Da + CBM-Db) x VD ... (3)
当进行用于全屏的黑显示时，上述等式能够被分解为相对于透射 像素电极具有相同或相同侧的电荷的电荷QBM(1)和用作相对于透射 像素电极反向或负的电荷QBM(2)。
QBM (1) = (CBM-TCE + CBM國TCX) x VTC + CBM-TPE x VTP + (CBM-Da + CBM-Db) x VD + CBM-RPE x VRP (从书写帧到第2n帧)
…(4)
QBM (2) = (CBM-RCE + CBM墨RCL) x VRC + CBM陽RPE x VRP (从书写帧到第(2n+l)帧)+ (CBM-Ga + CBM-Gb) x VG
…(5)
黑色矩阵的电势VBM可以由以下等式公开。 VBM = QBM /总的CBM
=[(CBM-TCE + CBM-TCL) x VTC + CBM-TPE x VTP + (CBM隱RCE + CBM-RCL) x VRC + CBM國RPE x VRP + (CBM國Ga + CBM-Gb) x VG + (CBM陽Da + CBM-Db) x VD] / [CBM-TCE + CBM-TCL + CBM-TPE + CBM-RCE + CBM-RCL + CBM隱RPE +CBM-Ga + CBM-Gb + CBM-Da + CBM-Db]…(6)
因为显示区域中的扫描线和数据线被覆盖有透射公共电极或反射 公共电极以提供电遮蔽的结构，因为假定黑色矩阵不影响那些线。至 于外围区域中的扫描线和数据线，通过用与透射公共电极的导电膜相 同的导电膜覆盖扫描线和数据线，能够消除黑色矩阵的影响。通过采 用所述结构，上述等式中的CBM-Da、 CBM-Db、 CBM-Ga和CBM-Gb 项基本上消失，并因此允许仅考虑黑色矩阵与反射公共电极、反射公 共电极线、透射公共电极和透射公共电极线中的任一个之间的相互作 用。
在LCD装置中，在公共电极和像素电极之间未施加电压的区域中 黑色矩阵的电势变为有影响的，并且显示质量由于黑显示状态中光泄 漏而大大下降。然而，如上所述，当使用栅线反转驱动技术或点反转 驱动技术时，由于当仅将电压施加到反射区域时为黑显示，以便于减 小VBM和VTC之间的电势差，因此有必要使QBM (l)的贡献大，或 者使QBM (2)的贡献小。
此外，可以指出以下关系
电荷Qoc电容Cx电压VocsxSxV/d
(其中，"s"代表黑色矩阵与每个电极和配线中的任一个之间的构 成材料的介电常数，"S"代表黑色矩阵与每个电极和配线中的任一个 之间的重叠的区域，并且"d"代表黑色矩阵与每个电极和配线中的任 一个之间的距离。
因此，为减小透射区域的电极和黑色矩阵之间的电势差，可以使 用以下四种技术。(1) 考虑到下述事实，即电容与黑色矩阵和每一电极以及配线中的
任一个之间的重叠的区域成比例地变化，为了增加QBM(1)的贡献，使 形成CBM-TCE、 CBM-TCL、 CBM-TPE、 CBM隱Da和CBM-Db的电极 表面区域很大。为减小QBM(2)的贡献，使形成CBM-RCE、 CBM-RCL、 CBM-Ga和CBM-Gb的电极表面区域很小。此外，黑色矩阵能够被分 离并被屏蔽，从而透射区域的电势不影响它们。
(2) 因为电荷与电压成比例地变化，因此要么增大VTC使QBM (1) 的贡献大，要么减小VRC和VG使QBM(2)的贡献小。更具体地，能 够通过增加透射公共信号的振幅，或者减小反射公共信号的振幅，或 者增加栅信号截止(off )时间的电压，来达到上述条件。
(3) 因为电荷与黑色矩阵和每一电极以及配线中的任一个之间的距 离成比例地变化，因此为使QBM(1)的贡献大，使黑色矩阵与透射公共 电极、透射像素电极和数据线中的任一个之间的远间隙很小，或者为 使QBM(2)的贡献小，使黑色矩阵与反射公共电极和扫描线中的任一个 之间的远间隙很大。
(4) 因为电容正比于黑色矩阵与每一电极和配线中的任一个之间的 构成材料的介电常数，为使QBM(1)的贡献大，高介电常数材料元件被 夹在黑色矩阵与透射公共电极、透射像素电极和数据线中的任一个之 间，或者为使QBM(2)的贡献小，低介电常数材料元件被夹在黑色矩阵 与反射公共电极和扫描线中的任一个之间。
通过采用这些技术，能够使透射区域的电极和黑色矩阵之间的电 势差很小，并且期望通过将电势差减小到不大于激活LC层的阈值水 平，能够抑制光泄漏。下文中将参照附图描述每种技术。
首先将参照图1到图15描述根据本发明的第一示例性实施例的
19LCD装置。在图1A中，该示例性实施例的透反LCD装置的像素结构 的平面图被显示为添加黑色矩阵前的结构。图1B示出将黑色矩阵添加 到图1A中所示的结构后的像素结构。图2A是沿图1B中所示的I-I线 的横截面图。图2B是沿图1B中所示的II-II线的横截面图。图2C是 沿图1B中所示的III-III线的横截面图。图3至图5为示出该示例性实 施例的透反LCD装置的另外像素结构的图，并且图6为示出该示例性 实施例的优势的曲线图。图7至图IO为解释说明反转驱动技术的示意 图，并且图11至图15为示出应用了该示例性实施例的结构的各种LCD 装置的示意图。
如图1和图2中所示，该示例性实施例的LCD装置包括设置在观 察者侧的第一基板(下文中称作对向基板20)和第二基板(下文中称作 TFT基板10)，在所述第二基板上设有诸如TFT(薄膜晶体管)的有源元 件，以提供用作透射型LCD装置的透射区域以及用作反射型LCD装 置的反射区域。LC层30被夹在这两个基板20和IO之间。此外，LCD 装置包括设置在对向基板20的观察者侧上的第一偏光板211和设置在 TFT基板IO的背光源侧上的第二偏光板lll等。为简化附图，在其它 附图中略去第一偏光板211和第二偏光板111。
TFT基板IO设有多条扫描线12、数据线13和公共电极线，这些 线以矩阵形状设置在透明绝缘基板11上。每条公共电极线包括将参考 电势施加到透射区域3上的透射公共电极线18a以及将参考电势施加 到反射区域2上的反射公共电极线18b。在每个像素的透射区域3中的 透射TFT 14a和透射像素电极17a分别被设置在扫描线12和数据线13 的每个交叉的上部区域。另一方面，像素的反射区域2中的反射TFT 14b 和反射像素电极17b分别被设置在扫描线12和数据线13的交叉的下 部区域。透射像素电极17a经由接触孔170a电连接到透射TFT 14a的 源电极，而反射像素电极17b经由接触孔170b电连接到反射TFT 14b 的源电极。透射公共电极线18a经由接触孔180a电连接到透射公共电极18a'， 而反射公共电极线18b经由接触孔180b电连接到反射公共电极18b'。
上述透射公共电极18a'、透射像素电极17a、反射公共电极18b' 和反射像素电极17b通常由诸如ITO(氧化铟锡)的透明导电材料制成。 透射像素电极17a和透射公共电极18a'被设置成使这两个电极如图1 中所示如条纹一样平行设置，并且被构造成在透射区域内产生电场， 所述电场的主成分与两个电极垂直相交并且平行于基板表面。同时， 反射像素电极17b和反射公共电极18b'被设置成使这两个电极如图1 中所示如条纹一样平行设置，并且被构造成在反射区域内产生电场， 所述电场的主成分与平行于基板表面的两个电极垂直相交。
在反射区域，如图1和图2A中所示，反射件15被形成在反射公 共电极18b'和反射像素电极17b的下面，从而使绝缘膜15b夹在其间。
在邻近LC层30的TFT基板10上形成控制液晶分子定向的配向 膜(未示出)。
至于对向基板20，在透明绝缘基板21上形成黑色矩阵22和滤色 器23。
通过将碳颗粒或黑色颜料扩散到树脂内而形成黑色矩阵22。黑色 矩阵22被设置在显示中遮挡光泄漏的部分上，例如设置在与扫描线12 和数据线13重叠的部分上，以遮挡由于在像素之间以及在透射区域和 反射区域的电极之间产生的电场而引起的光泄漏，并抑制设置在显示 部分外的配线之间的光泄漏。
在透射区域和反射区域中，分别如下地确定TFT基板10和对向 基板20之间的距离，即LC层30的厚度。即，在透射区域中设计成当 施加电压以进行白显示时相位差为X/2。在反射区域中设计成当施加电压以进行黑显示时相位差为入/4。
LC层30的LC分子被平行地配向，以进行基板之间的一致的定 向，并且指向矢的方向被定位在从电极的长条方向倾斜15度的方向中， 并且该方向被在公共电极和像素电极之间形成的电场改变。
在TFT基板10和对向基板20的外表面上，即在远离LC层30的 一侧上分别设置偏光板，从而使偏光板的各吸收轴相互交叉，并从而 设置成使最初的指向矢方向与偏光板的吸收轴中的任一个相同。
该示例性实施例具有的特征在于在TFT基板10上形成的公共电 极线或公共电极和在对向基板20上形成的黑色矩阵22之间的位置关 系，并因此每个构件的材料和膜厚度以及制造方法等不受具体的限制。
在这里，如上所述，由于黑显示和白显示在透反LCD装置中被 反转，因此需要通过将异相电压分别施加到透射区域和反射区域来驱 动。当施加具有异相的电压时，黑色矩阵22的电势波动，并且黑色矩 阵22与透射公共电极线18a、透射公共电极18a'和透射像素电极17a 中的任一个之间的电势差变大。
因此在该示例性实施例中，为解决这个问题，使黑色矩阵22与透 射公共电极线18a、透射公共电极18a'和透射像素电极17a中的任一个
之间的重叠区域很大。
具体地，如图1、图2B和图2C中所示，透射公共电极18a'和反 射公共电极18b'被设置在数据线13上。由于黑色矩阵22被设置成与 数据线13重叠，因此刚好设置在透射公共电极18a'上方的黑色矩阵22 的宽度被使得大于刚好设置在公共电极18b'上方的黑色矩阵22的宽 度。结果，在透射公共电极18a'和黑色矩阵22之间形成电容CBM-TCE 的电极表面区域被使得大于在反射公共电极18b'和黑色矩阵22之间形成电容CBM-RCE的电极表面区域。因此有可能增加透射公共电极18a' 对面(against)的电荷QBM(1)贡献。
在这种情况下，可以使刚好设置在透射公共电极18a'上方的黑色 矩阵22的宽度大于图26C中所示的现有技术中的黑色矩阵的宽度。或 者，可以使刚好设置在反射公共电极18b'上方的黑色矩阵22的宽度小 于图26C中所示的现有技术中的黑色矩阵的宽度。当刚好设置在反射 公共电极18b'上方的黑色矩阵22的宽度被使得很小时，存在引起光泄 漏通过黑色矩阵22侧的可能性。然而，在那种情况下，能够通过利用 氧化处理使反射区域2中的反射公共电极18b'和反射像素电极17b变 暗或变黑，或者通过增加ITO膜厚度以减小ITO的透射率，以便于减 小反射光来抑制光泄漏通过黑色矩阵22侧。还能够通过使用具有的反 射率小于反射件的反射率的金属，诸如由铬或钼制成的金属膜来抑制 光泄露，优选地利用低反射处理来处理的金属，诸如由两层铬Cr/CrO 或两层镍Ni/NiO制成的层压氧化膜金属来抑制光泄露。此外，在反射 公共电极和反射像素电极上，通过在其间进行不同的液晶分子定向而 使得产生的那些光泄漏也能够同时得以抑制，并且能改进反射对比度。
在图1和图2中，刚好设置在透射公共电极18a'上方的黑色矩阵 22的宽度被使得很大(图2C)，并且刚好设置在反射公共电极18b'上方 的黑色矩阵22的宽度被使得很小(图2B)。然而，例如，如图3B中所 示，即使数据线13上的反射公共电极18b'的宽度被使得小于图3A中 所示的情况(这对应于图2B)，也能够获得类似的优点。类似地，如图 4B中所示，即使数据线13上的透射公共电极18a'的宽度被使得大于在 图4A中所示的情况(这对应于图2C)，也能够获得类似的优点。
在图1到图4中分别说明了显示部分310内的电极和黑色矩阵22 之间的关系。然而，由于透射公共电极线18a和反射公共电极线18b 被设置在围绕如图5A中所示的显示部分310的外围区域上，透射公共 电极线18a (通过设置在柔性印刷电路(FPC) 320上的调节电路322连接到非反转的放大电路321的配线)的宽度可以被使得大于图5A中所
示的宽度。或者，反射公共电极线18b(通过设置在FPC 320上的调节 电路322连接到反转的放大电路323的配线)的宽度可以被使得小于图 5A中所示的宽度。在图5中，附图标记311代表LC驱动器。
在上述示例中，示出一种增加黑色矩阵22与透射公共电极线18a、 透射公共电极18a'和透射像素电极17a中的任一个之间的重叠区域的 方法。然而，为确定黑色矩阵22的适当的重叠区域，准备并考虑了多 个样本。g卩， 一个样本被使得如现有技术一样，从而黑色矩阵22被使 得在反射区域2和透射区域3具有相同的宽度，并且通过使用上述方 法之一制作另外的样本，从而透射公共电极18a'和黑色矩阵22之间的 重叠区域相对地改变到反射公共电极18b'和黑色矩阵22之间的重叠区 域。
进行栅线反转技术，其中每条扫描线12反转像素电势和公共电势 的相位并分别进行通过每个样品的显示。在这种情况下，如图7和图8 中所示，来自数据线13的相同信号(D)通过各TFT被提供到透射像素 电极17a和反射像素电极17b。为每条线反转的透射公共信号(Tcom) 被发送到透射公共电极线18a，并且其中相位与透射公共信号的相位相 反(reversed)的反射公共信号(Rcom)被提供到反射公共电极线18b。 在图7和图8中，符号G指示施加到扫描线(栅线)的信号。每个框内的 数字标记指示被施加到像素电极的数据信号的电势。
在图7和图8中，尽管使反射公共信号(Rcom)具有与透射公共信 号(Tcom)的振幅相同的振幅，但也可以取决于公共电极和像素电极的间 隔或者LC层的厚度而使之相同或者不同。在这里，当透射公共信号的 (Tcom)振幅为5.2V时，反射公共信号(Rcom)的振幅被调整为相同。 透射像素电极17a和透射公共电极18a'之间的间隔被使得为8pm，反射 像素电极17b和反射公共电极18b'之间的间隔被使得为4|im。在透射 区域3中LC层30的厚度被使得为3.2|am，而在反射区域2中LC层30的厚度被使得为2.0nm。
通过参照图7在总体上说明上述栅线反转驱动技术，其中，数据 信号D被施加到在反射区域和透射区域中的每个像素的透射像素电极 17a和反射像素电极17b，并且栅信号G和数据信号D为高状态时线(第 m行)的电势将是+5V。另一方面，因为透射公共信号(Tcom)为0V并 且反射公共信号(Rcom)为+5V，透射像素电极17a和透射公共电极18a' 之间的电势差将是+5V，并且反射像素电极17b和反射公共电极18b' 之间的电势差将是0V。在其中栅信号G和数据信号D为低状态的线(第 (m+l)行)中，尽管透射像素电极17a和反射像素电极17b的电势将是0V， 因为Tcom是+5V并且Rcom是0V，因此反射像素电极17b和反射公 共电极18b'之间的电势差将是+5V，而透射像素电极17a和透射公共电 极18a'之间的电势差将是0V。结果，电场仅被施加到透射区域，并且 透射区域中的LC分子将旋转。
在这种状态中，如图11和图12中所示，在要通过用于反射区域2 和透射区域3的IPS模式驱动的LCD装置中，当驱动电压未施加到LC 层时，偏振方向(纵向)为90度的线性偏振光在通过反射区域(图12的 右上侧)中的第一偏光板后进入LC层，并然后被反射件反射，线性偏 振光以90度线性偏振光再次通过LC层和第一偏光板。另一方面，在 透射区域(图12的左上侧)中，尽管偏振方向(横向)为0度的线性偏振光 在通过第二偏光板后进入LC层，但是当电压施加到LC层时，LC分 子的主轴方向改变，并因此进入LC层的0度线性偏振光变为90度线 性偏振光，并接着进入第一偏光板以通过。因此，在反射区域和透射 区域中将是白显示。
在栅信号G为高状态而数据信号D为低状态的线(第m行)中，如 图8中所示，尽管像素电极17a和反射像素电极17b的电势将是0V， 因为Tcom是0V并且Rcom是+5V，因此透射像素电极17a和透射公 共电极18a'之间的电势差将是0V，而反射像素电极17b和反射公共电
25极18b'之间的电势差将是+5V。另一方面，在栅信号G为低状态而数据
信号D为高状态的线(第(m+l)行)中，尽管像素电极17a和反射像素电 极17b的电势将是+5V，因为Tcom为+5V并且Rcom为0V，因此透射 像素电极17a和透射公共电极18a'之间的电势差将为0V，而反射像素 电极17b和反射公共电极181)'之间的电势差将为+ 5V。结果，电场仅 被施加到反射区域，并因此反射区域中的LC分子将旋转。
在这种状态下，如图11和图12中所示，尽管在反射区域(图12 的右下侧)中90度线性偏振(纵向)光在通过第一偏光板后进入LC层， 但是因为LC层中LC分子的主轴方向由于施加的电压而改变，线性偏 振光变为逆时针圆偏振光并进入反射件。由反射件反射的光再次通过 LC层并以0度线性偏振光进入第一偏光板。由于第一偏光板具有90度 的偏光轴，反射的入射光被阻挡通过。另一方面，在透射区域(图12 的左下侧)中，0度线性偏振(横向)光在通过第二偏光板后进入LC 层，并且在通过LC层后进入第一偏光板。由于第一偏光板具有90度 的偏光轴，因此透射光被阻挡通过。因此，在反射区域和透射区域中 将是黑显示。
因此，即使在透射区域3和反射区域2中显示相同的视频信号， 反射显示和透射显示进行黑显示和白显示的相同显示。
在这里，当分别将透射公共电极线18a和黑色矩阵22的重叠区域 指定为Stl，将透射公共电极18a'和黑色矩阵22的重叠区域指定为St2， 将反射公共电极线18和黑色矩阵22的重叠区域指定为Srl，并且将反 射公共电极18b'和黑色矩阵22的重叠区域指定为Sr2时，能够由以下 等式表示由透射公共信号占据每个重叠区域的比率(称为区域透射率 "。
<formula>formula see original document page 26</formula>通过使用上述技术之一制作四个样本，从而黑色矩阵22与透射公
共电极18a'和透射公共电极线18a之间的重叠区域相对地改变到黑色 矩阵22与反射公共电极18b'和反射公共电极线18b之间的重叠区域， 以提供具有a为54%、 64%、 72%和100%的样本去测量其对比度。在 这里，a^OO"M)指示透射公共信号(Tcom)被施加到反射公共电极线18b 的状态。
结果，如图6中所示，改变样本中的对比度，从而分别地对于0 = 54%，对比度为140: 1;对于。=64%，对比度为180: 1;对于a =72%， 对比度为450: 1;并且对于0 = 100%，对比度为450: 1。
当通过使用示波器对于a =54%的样本检查波形时，由于扫描线的 信号影响，黑色矩阵22的电势(附图中的短虚线)为中间的电势，其中 电势在线A(透射公共信号为"低"状态并且反射公共信号为"高"状 态)和邻近线A的线B (透射公共信号为"高"状态并且反射公共信号 为"低"状态)中不改变。为此导致黑色矩阵22的电势具有来自透射公 共信号的大电势差，并因此假定对比度在线A和线B中均下降。
在a^72。/。的样本中，由于来自扫描线的信号影响并且因为线A和 线B中的相位朝向透射区域移动，因此没有使得黑色矩阵22的电势具 有来自透射公共信号的大电势差。结果，假定黑色矩阵与透射公共电 极和透射像素电极之间的LC未被激活，并因此不产生光泄漏，从而提 高对比度。在该试验中， 一部分扫描线未被屏蔽。因此，用于在关闭 电压(-12V)的情况下关闭TFT的时间段比用于在打开电压(+12V)的情 况下打开TFT的时间段长。结果，整体地移动到负侧。也就是说，在 ^=54%的情况下，虽然在线A中移动到透射公共信号一侧，但是在线 B中移动到反射公共信号一侧，并从而在线B中产生更多的光泄漏。 因此，在这种情况下需要屏蔽扫描线。
这里，能够通过使用示波器测量黑色矩阵的电势，从而对向基板被刮擦，以暴露将直接或通过诸如焊料的导电材料连接到示波器的端 子的黑色矩阵。如通过刮擦覆盖TFT基板的反射公共信号线和透射公 共信号线的膜测量黑色矩阵的电势的情况一样，能够通过使用示波器
测量反射公共信号和透射公共信号，或者可以通过使用从TFT基板暴
露出的电极端子而进行测量。
当观察黑显示的像素时，在0=54%的样本中在透射公共电极18a' 周围观察到光，而在a =72%和a =100%的那些样本中未观察到光泄漏。
鉴于前述的结果，当进行黑色显示而在透射像素电极17a'和透射 公共信号之间无电势差时，通过将黑色矩阵22与公共电极线和公共电 极10中的任一个之间的重叠区域调整为使得区域透射率a大于 72%(a >72%)，因为黑色矩阵22和透射公共信号之间的电势差被使得 很小，因此指向矢的旋转被抑制并能抑制光泄漏。
在这里，当从由Stl、 St2、 Srl和Sr2形成的区域计算电容时，并 且分别将其表示为Ctl、 Ct2、 Crl和Cr2时，用以下等式表示电容透射 率a C。
a C = (Ctl + Ct2) / (Ctl + Ct2 + Crl + Cr2)…(8)
各级。=54%、 a =64%、 a =72%和a =100%将是a C=50%、 a C= 60%、 a 0=73%和a C=100%。因为透射公共信号和反射公共信号具有 相同振幅的信号，因此能够通过aC的值知道黑色矩阵的电势电平，即 aC指示黑色矩阵的电势在哪一侧上被移动。在0 0=50%的情况下， 黑色矩阵的电势将是透射公共信号和反射公共信号之间的中间电势的 电势(图6的左下侧)，并且当电容透射率增加时，黑色矩阵的电势接近 透射公共信号的电势，并且透射公共电极和黑色矩阵之间的电势差变 小，并从而减小光泄漏，如图6中所示。
28在上述示例性实施例中，通过使用栅线反转驱动技术操作透反 LCD装置，通过该技术为每条扫描线12反转像素电势和公共电势的相
位。然而，能够通过使用如图9和图10中所示的点反转驱动技术也相
似的优点，其中不同的像素信号分别被施加到反射区域和透射区域， 而相同的公共信号被施加到反射区域和透射区域。在阐明的示例中， 对于透射区域和反射区域使用相同的数据线，并且为各区域准备栅线 以用一条线施加不同的信号。只要不同的像素信号分别被施加到透射 区域和反射区域，则可以使用其它技术。
本发明不限于通过使用IPS模式驱动反射区域2和透射区域3的 LCD装置。例如，如图15中所示，本发明也能够类似地应用到通过使 用FFS(边缘场切换)模式驱动反射区域2和透射区域3中的之一或二者 的LCD装置。此外，本发明还能应用到被ECB(电控制的双折射)模式 驱动以利用TFT基板10和对向基板20之间的电场来控制LC层30的 双折射的LCD装置，这是通过在TFT基板10上提供反射像素电极17b， 而在对向基板20上形成反射公共电极18b'而实现，如图13和图14中 所示。
在图13和图14中，尽管反射区域2中的LC层30被使得具有一 致的定向并且在反射区域2中形成相差板，但是本发明可使用VA(垂直 配向)模式，其中LC分子最初被配向为垂直于基板，并且类似地通过 反转驱动技术操作，以进行所有类似的显示，即使存在常黑显示和常 白显示。
尽管这里采用的结构在透射区域中是常黑显示并且在反射区域中 是常白显示，但是当IPS方法被用于透射区域和反射区域时，通过将 偏光板的角度旋转45度，能够在透射区域实现常白显示并且在反射区 域实现常黑显示。接下来，将参照图16到图18描述根据本发明的第二示例性实施
例的LCD装置。在图16和图17中示出该示例性实施例的透反LCD 装置的平面图。图18为在改变反射公共信号振幅的同时测量对比度的 曲线图。
在上述第一示例性实施例中，通过增加透射公共电极18a'和黑色 矩阵22之间的重叠区域，使得透射公共信号的影响变大。然而，通过 减小反射公共信号的影响也能获得相似的优点。在该示例性实施例， 如同在第一示例性实施例中一样，LC层的厚度和电极间隔被设计成使 透射公共电极和透射像素电极之间的第一间隔为8pm，而反射公共电 极和反射像素电极之间的第二间隔被使得是第一间隔的一半尺寸，即 4pm。在所述构造中，当电极的数量增加时，由于与位于电极之间的那 些LC分子相比电极上的LC分子不旋转到基板平面方向，因此出现诸 如持续闪烁的问题。因此，能够通过将反射公共电极和反射像素电极 之间的间隔从4iam扩大到6pm来减小电极区域。然而，在那些电极之 间施加的电压需要通过增加其间隔来增加，并且反射公共信号需要增 加到8V。
首先，为确定反射公共信号的影响，当改变施加到反射公共电极 18b'的电压时，进行对比度变化的测量。结果显示在图18中。如图18 中所示，随着反射公共信号的振幅(V)变大，白显示的亮度降低，而黑 显示的亮度增加，并且然后对比度降低。当通过示波器确定每种状态 的电压时，当反射公共信号的振幅为0V时，黑色矩阵22的电势跟随 透射公共信号。然而，当反射公共信号和透射公共信号的振幅均为5.2V 并具有彼此反转的相位时，黑色矩阵22的电势几乎是固定的，并且当 反射公共信号的振幅为8V时，黑色矩阵22的电势跟随反射公共信号。 因此，当反射公共信号的振幅变大时，黑色矩阵22的电势被拉到反射 公共信号。结果，假定黑色矩阵22与具有及射公共信号和反相位的透 射公共信号之间的电势差变大，并且发生光泄漏并导致对比度减小。因此，在该示例性实施例中，为抑制透射公共信号和黑色矩阵22
之间的电势差，例如如图16中所示，反射区域2的黑色矩阵22和透 射区域3的黑色矩阵22在显示部分中被电分离。如图17中所示，通 过在黑色矩阵膜图案中设置狭缝221以电分离它们，从而在显示部分 的外围区域中形成透射公共电极线18a上方的黑色矩阵22和反射公共 电极18b上方的黑色矩阵22。另一方面，如图17中所示，通过在黑色 矩阵膜图案中形成狭缝，能够将分离位于反射公共电极线18b上方的 黑色矩阵的黑色矩阵结构与位于显示部分外即其外围区域的黑色矩阵 22电分离。此外，能够通过在显示部分及其外围区域处的黑色矩阵膜 图案中形成狭缝，电分离黑色矩阵22。
因此，通过分离黑色矩阵22，黑色矩阵22的电势能够被使得跟 随透射公共信号，而与反射公共信号的振幅无关。结果，能够抑制由 黑色矩阵22与透射公共电极18a'和透射公共电极线18a中的任一个之 间的电势差引起的光泄漏。此外，通过在形成于反射区域上的黑色矩 阵和形成于透射区域上的黑色矩阵之间形成狭缝以电分离它们，能够 实现450: 1的对比度。
此外，在图16的结构中，由于在对应于将黑色矩阵22分离为两 部分的狭缝部分的区域中形成扫描线12，因此不用担心透射光泄漏。 该狭缝部分可以被反射件覆盖以提供相似的有利效果。当形成具有遮 光元件的扫描线12时，不发生反射光引起的光泄漏。这里，说明了能 够通过采用在显示部分中被分离的黑色矩阵结构而从影响透射区域的 黑色矩阵电势排除CBM-RCE的影响。然而，能够通过在外围部分中 电分离黑色矩阵来从连接到透射区域的黑色矩阵排除CBM-RCL的影 响，并且透射公共信号变为比较有影响。
接下来，将参照图19描述根据本发明的第三示例性实施例的LCD 装置。图19中示出了该示例性实施例的透反LCD装置的结构的平面图。
在上述第二示例性实施例中，通过分离黑色矩阵22，黑色矩阵22
不受到反射公共信号的影响。然而，通过用导电膜覆盖反射公共电极
18b'或反射公共电极线18b并且通过将不同的电势施加至此以形成屏 蔽构造，能够抑制反射公共信号的影响。
例如，如图19中所示，由与栅线相同的金属制作LCD装置的TFT 基板10的外围区域中的反射公共电极线18b(通过设置在FPC 320上的 调节电路322连接到反相放大电路323的配线)。并且用与形成像素电 极和公共电极相同的材料ITO在上面形成屏蔽层215，并通过接触孔将 其与透射公共电极线连接，从而将透射公共信号施加到屏蔽层215。因 此，能够改变反射公共电极线和黑色矩阵之间的重叠区域，以具有与 透射公共电极线同相的电势。结果，透射公共信号的贡献量部分能够 增加到黑色矩阵的电势上。
在前述的说明中，反射公共电极线由与栅线相同的金属制造，而 屏蔽层由与像素电极和公共电极相同的金属制造。然而，也能够在反 射公共电极线和黑色矩阵之间设置导电层，并将透射公共信号的电势 施加到那里。因此，其可以由其它导电层制造，并且能够新增加用于 屏蔽的元件。屏蔽结构不限于TFT基板，而且也能应用到对向基板侧， 在那种情况下，应当以相同的方式将透射公共信号施加至此。
接下来，将参照图20和图21描述根据本发明的第四示例性实施 例的LCD装置。图20A为示出该示例性实施例的透反LCD装置的结 构的平面图，并且图20B为沿图20A中的IV-IV线的横截面图。图21A 为示出该示例性实施例的透反LCD装置的另外结构的平面图，并且图 21B为沿图21A中的V-V线的横截面图。在上述第一至第三示例性实施例中公开了使透射公共信号的影响 很容易承受或者使反射公共信号的影响难以承受的技术。然而，能够 通过将透射公共信号施加到黑色矩阵22而消除透射公共电极和黑色矩 阵之间的电势差。
在该示例性实施例中，如图20A和图20B中所示，在外围区域(例 如图20A中的虚线部分)中能够通过在TFT基板10的透射公共电极线 18a上形成接触电极112并使用导电膏或在其表面上进行了导电处理的 颗粒221连接接触电极112和黑色矩阵22而给出电势。也存在分离地 制备用于黑色矩阵的黑色矩阵电极线作为给出与来自透射公共电极线 18a的透射公共信号同相的信号的电路，如图21A和图21B中所示，并 且通过与图20中所示的技术相同的技术进行连接。因为能够通过使用 这样的技术施加不同于透射公共信号的信号，因此，例如，能够通过 显示来施加不同的信号。
可以通过将碳黑扩散到树脂中而制作黑色矩阵22。然而，因为需 要使被接触区域宽以便于充分地给出电势，因此也能够使用至少在接 触黑色矩阵的区域上形成导电膜的方法。当使用金属Cr或具有金属氧 化物的层压元件用于黑色矩阵时，接触孔能够被使得很小。
此外，黑色矩阵22与透射公共电极线18a和黑色矩阵电极线122 中的任一个之间的连接结构和连接位置不限于所述的结构。
接下来，将参照图22-图25描述根据本发明的第五示例性实施例 的LCD装置，这些图示出该示例性实施例的透反LCD装置的横截面 结构。
在上述第一至第四示例性实施例中，尽管公开了公共电极和黑色 矩阵22的形状和结构，但也能够通过改变公共电极和黑色矩阵22的间隔以及介电常数而获得相似的优点。
例如，如图22中所示，不在数据线上制造台阶膜用于调整钝化膜
和反射膜之间的LC层的厚度，台阶膜24能够设置在对向基板侧。钝
化膜能够和不平坦的膜组合。通过使它具有这样的结构，即使反射区
域的LC层的厚度被使得薄于透射区域的LC层的厚度，也能够增加黑 色矩阵与反射公共电极和反射像素电极之间的距离，并且其间形成的 电容CBM-RCE和CBM-RPE也能被使得很小。当为台阶膜24采用低 于液晶的介电常数的介电常数时，CBM-RCE禾B CBM-RPE能够被进一 步使得很小。通过使它具有这样的结构，即使反射区域的面积与第一 示例性实施例的相同，也能够控制黑色矩阵的电势，而没有不必要地 较少黑色矩阵22，并且显示对比度增加。
如图23中所示，透射区域和反射区域中的不同材料能够被采用作 为层压在黑色矩阵22和滤色器23上的覆盖层。更具体地，当反射区 域的覆盖层247由具有小于透射区域的覆盖层27的介电常数的介电常 数的材料制成时，CBM-RCE和CBM-RPE能够被使得很小。而且，如 图24中所示，能够采用反射区域和透射区域中的不同材料用于滤色器。 更具体地，当反射区域的滤色器234由具有小于透射区域的滤色器23 的介电常数的介电常数的材料制成时，CBM-RCE禾P CBM-RPE也能够 被使得很小。
这些低介电常数层能够被设置在黑色矩阵与反射公共电极线和扫 描线之间，在黑色矩阵与反射公共电极线和扫描线之间形成的电容 CBM-RCL和CBM-Ga也能被使得很小。例如，如图25中所示，其能 够通过将具有小于液晶的介电常数的介电常数的结构124放在TFT基 板的反射公共电极线和扫描线上而实现。该结构124可以由绝缘膜15b 或台阶膜形成，否则也可以新创造。尽管指示了在TFT基板侧上产生 的示例，但也能够在对向基板上形成，以获得类似的优点。
34此外，每个上述示例性实施例的结构能够分离地应用，并且这些 结构也能够选择性地组合。本发明不限于对上述实施例的描述，并且 在常黑显示的区域中的黑色矩阵和公共电极之间形成的电势差应当小 于在常白显示区域中的黑色矩阵与公共电极和像素电极之间形成的电 势差中的较大者。
本发明可应用在具有常黑显示区域和常白显示区域的LCD装置中。
根据本发明的LCD装置，能够抑制由在有源矩阵板上的电极和对
向基板上的黑色矩阵之间形成的电势引起的光泄漏。
这是因为在LCD装置中，LC层被夹在其上以矩阵形状设置切换 元件的有源矩阵基板和其上设有黑色矩阵的对向基板之间，并且包括 常黑显示的第一区域和常白显示的第二区域，在第一区域内中黑色矩 阵与第一公共电极和第一像素电极之间形成的电势差被使得小于在第 二区域中黑色矩阵与第二公共电极和第二像素电极之间形成的电势差 中的较大者。结果，能够控制黑色矩阵的电势，并抑制由施加在第一 区域中的黑色矩阵和电极之间的电势产生的指向矢位移，而没有复杂 的结构和工艺。因此，能够抑制由那些引起的光泄漏。
在本发明中，使在黑色矩阵与第一公共电极和第一像素电极之间 形成的电势差不大于激活液晶的阈值电压(Vth)。在这里，阈值电压Vth
应当满足下面的条件
Vth = CLBLK-LO) / (LWHT-LO) < 0.01 。
其中，当"LO"代表非操作状态下的亮度时，"LBLK"代表黑显 示处的亮度，而"LWHT"代表白显示处的亮度。尽管已经参照其示范性实施例具体显示并描述了本发明，但本发 明不限于这些实施例。本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离由 权利要求限定的本发明的精神实质和范围的情况下可以对其形式和细 节作出各种改变。
权利要求
1.一种液晶显示装置，包括第一基板，所述第一基板设有以矩阵形状安排的切换元件；第二基板，所述第二基板至少设有黑色矩阵；以及液晶显示面板，所述液晶显示面板设有夹在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，以便于形成用于常黑显示的第一区域和用于常白显示的第二区域；其中，使所述黑色矩阵与在所述第一基板上所述第一区域中形成的第一公共电极和第一像素电极之间形成的第一电势差小于所述黑色矩阵与在所述第二区域中形成的第二公共电极和第二像素电极之间形成的第二电势差中的较大者。
2. 根据权利要求l所述的液晶显示装置，其中，所述第二像素电 极被形成于所述第一基板上，并且所述第二公共电极被形成于所述第 一基板和所述第二基板中的任一个上。
3. 根据权利要求l所述的液晶显示装置，其中，所述第一电势差 不大于激活所述液晶层的阈值。
4. 一种液晶显示装置，包括第一基板，所述第一基板设有以矩阵形状安排的切换元件； 第二基板，所述第二基板至少设有黑色矩阵；液晶显示面板，所述液晶显示面板设有夹在所述第一基板和所述 第二基板之间的液晶层，以便于形成用于常黑显示的第一区域和用于 常白显示的第二区域；第一像素电极和第一公共电极，所述第一像素电极和所述第一公 共电极被形成于所述第一基板上所述第一区域内；第一公共信号线，所述第一公共信号线将第一公共信号施加到所 述第一公共电极；第二像素电极，所述第二像素电极被形成于所述第一基板上所述 第二区域内；以及第二公共电极，所述第二公共电极被形成于所述第一基板或所述 第二基板上中的任一个上所述第二区域内；其中，所述液晶显示装置被设计成使计算的值满足下述条件，即 所述计算的值和所述第一公共信号的电势之间的差值小于所述计算的 值和所述第二公共信号的电势之间的差值，其中，如下地获得所述计 算的值使所述第一公共信号的所述第一电势与所述第一公共电极和 所述黑色矩阵之间形成的第一电容的第一乘积、所述第一公共信号的 所述电势与所述第一公共电极线和电连接到所述第一区域的所述黑色 矩阵之间形成的第二电容的第二乘积以及所述第二公共信号的所述电 势与所述第二公共电极和所述第二公共电极线与电连接到所述第一区 域的所述黑色矩阵之间形成的第三电容的第三乘积之和除以所述第一 电容、所述第二电容和所述第三电容之和。
5. 根据权利要求4所述的液晶显示装置，其中，在所述基板的法 线方向观看时，所述第一公共电极和所述黑色矩阵之间的重叠区域大 于所述第二公共电极和所述黑色矩阵之间的重叠区域。
6. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述黑色矩阵与 所述第一区域电分离，并且至少与所述第二区域的部分和/或所述外围 区域中的和所述第二公共电极线相对的部分电分离。
7. 根据权利要求l所述的液晶显示装置，其中，在围绕显示部分 的外围区域中，所述黑色矩阵与和所述第一公共电极线相对的部分以 及与和所述第二公共电极线相对的部分电分离。
8. 根据权利要求l所述的液晶显示装置，其中，在围绕显示部分 的外围区域中，所述第二公共电极线被屏蔽。
9. 根据权利要求l所述的液晶显示装置，其中，在围绕显示部分 的外围区域中，所述黑色矩阵被电连接到所述第一公共电极线和施加 有所述第一公共信号的相同相位电势的线中的任一个。
10. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括设置在所述第 二基板上的所述黑色矩阵和所述液晶层之间的低介电常数层，所述低 介电常数层具有小于液晶层的介电常数的介电常数，并且在所述第二 区域具有下述厚度，即至少大于所述第一区域处的厚度，包括未在那 里形成的情况。
11. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括设置在所述第 二基板上的所述黑色矩阵和所述液晶层之间的层，所述层具有下述介 电常数，即在所述第二区域的所述介电常数小于在所述第一区域的所 述介电常数。
12. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述低介电常数层进一步被设置在围绕显示部分的外围区域的至少一部分上。
13. 根据权利要求1所述的液晶显示装置，还包括延伸到围绕所 述第一基板上的显示部分的外围区域的至少一部分的绝缘层，所述绝 缘层与使反射件与所述第二公共电极和所述第二像素电极之间均绝缘 的绝缘层相同。
14. 一种液晶显示装置，包括第一基板，所述第一基板设有以矩阵形状安排的切换元件；第二基板，所述第二基板至少设有黑色矩阵；液晶显示面板，所述液晶显示面板设有夹在所述第一基板和所述 第二基板之间的液晶层，以便于形成用于常黑显示的第一区域和用于常白显示的第二区域；第一像素电极和第一公共电极，所述第一像素电极和所述第一公共电极被形成于所述第一基板上所述第一区域内；第一公共信号线，所述第一公共信号线将第一公共信号施加到所述第一公共电极；第二像素电极，所述第二像素电极被形成于所述第一基板上所述 第二区域内；以及第二公共电极，所述第二公共电极被形成于所述第一基板或所述 第二基板中的任一个上所述第二区域内，所述第二公共电极被施加与所述第一公共信号相同的信号；其中，所述液晶显示装置被设计成使计算的值满足下述条件，即 所述计算的值和所述第一像素电极的电势之间的差值小于所述计算的值和所述第二像素电极的电势之间的差值，其中，如下地获得所述计 算的值使所述第一像素电极的所述第一电势与形成于所述第一像素电极和所述黑色矩阵之间的第一电容的第一乘积和所述第二像素电极 的所述电势与形成于所述第二像素电极和电连接到所述第一区域的所述 黑色矩阵之间的第二电容的第二乘积之和除以所述第一电容和所述第二 电容之和。
全文摘要
一种透反液晶显示装置设有夹在具有切换元件阵列的第一基板和具有黑色矩阵的第二基板之间的液晶层，以便于形成用于常黑显示的第一区域和用于常白显示的第二区域。在黑色矩阵与在第一基板上第一区域内形成的第一公共电极和第一像素电极之间形成的第一电势差被使得小于在黑色矩阵与在第二区域内形成的第二公共电极和第二像素电极之间形成的第二电势差中的较大者。
文档编号G02F1/1343GK101539692SQ200910128859
公开日2009年9月23日 申请日期2009年3月19日 优先权日2008年3月19日
发明者中谦一郎, 坂本道昭, 柴田浩介, 森健一, 永井博 申请人:Nec液晶技术株式会社