CN100401156C - 液晶显示装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在透射模式中能够进行鲜明的彩色显示，在反射模式中能够进行明亮的单色显示，进而，间隙的均一性好，制造容易的单色型液晶显示装置。本发明的液晶显示装置(1)具备液晶面板(50)和背光源(40)。在液晶面板(50)上设有半透射反射膜(13)和滤色器(12)，半透射反射膜(13)对液晶(30)配置于比滤色器(12)靠观察侧。

Description

液晶显示装置和电子设备
技术领域
本发明涉及具备反射模式和透射模式双方的半透射反射型液晶显示装置和电子设备，更详细地说，涉及以反射模式为黑白显示，以透射模式为彩色显示的显示型(以下称为单色)的液晶显示装置的结构。
背景技术
近年来，作为便携式电话机或PDA等的显示装置，广泛使用具备反射模式与透射模式双方的半透射反射型的液晶显示装置。作为这种半透射反射型液晶显示装置，在下基板的内面上具备在铝等金属膜上形成光透射用的窄缝(开口部)的反射膜，使该反射膜作为半透射反射膜发挥功能是公知的。在该场合，在反射模式下，从上基板侧入射的外光在通过液晶层后被下基板的内面的反射膜反射，再次通过液晶层而从上基板侧射出，用于显示。另一方面，在透射模式下从下基板侧入射的来自背光源的光从反射膜的开口部通过液晶层后，从上基板侧向外部射出，用于显示。因而，反射膜的形成区域当中，形成开口部的区域成为透射显示区域，其他区域成为反射显示区域(参照专利文献1)。
【专利文献1】特开2003-172924号公报
作为这种半透射反射型的液晶显示装置，广泛使用在上基板或下基板的某一个上设置滤色器。例如，在前面的专利文献1中，示出在下基板的内面上依次叠层反射膜与滤色器，以反射模式和透射模式双方作为彩色显示。但是，也希望根据用途，不以反射模式作为彩色显示，而是作为黑白显示而努力争取亮度。因此，本申请人在本申请前，提出了仅在透射显示区域(反射膜的开口部)设置有滤色器的液晶显示装置。以下，把这种半透射反射型液晶显示装置称为单色型液晶显示装置。
图9(b)是表示前面所提出的单色型液晶显示装置的下基板侧的剖面构成的示意图。在该液晶显示装置中，在下基板上依次叠层反射膜、滤色器(着色层)R、G、B、平坦化膜及透明电极。在反射膜上，在像素中央部形成开口部，形成该开口部的区域(透光部)成为透射显示区域，其以外的区域成为反射显示区域。着色层R、G、B仅有选择地在作为透射显示区域的反射膜的开口区域形成。
可是，在半透射反射型的液晶显示装置中，为了争取反射显示时的亮度，通常，反射显示区域形成得比透射显示区域要宽。但是，在单色型液晶显示装置的场合，如果加宽反射显示区域，则在基板上占据的着色层R、G、B的比率减小，在俯视的场合，相邻的着色层R、G、B的间隔与着色层R、G、B的尺寸相比变得非常大。因此，在以提高色纯度的目的加厚着色层R、G、B的厚度的场合，变得靠平坦化膜无法充分地把该着色层所引起的凹凸平坦化，发生间隙不匀。特别是，在像STN型液晶显示装置等那样需要高精度的间隙控制者中，这种间隙不匀大大降低显示质量。为了解决该问题，本申请人，如图9(a)中所示，提出了在未形成着色层的区域的一部分上配置黑色矩阵BM的结构。在该场合，因为着色层与着色层之间的空间靠黑色矩阵BM部分充填，故与前述者相比基板表面的平坦性改善。但是，在该结构中，因为在反射显示区域内形成黑色矩阵BM，故反射显示变暗。此外，在这些结构中，如果反射膜的开口图形与着色层的图形之间发生位置偏离，则因为反射辉度和透射辉度双方受损，故还存在着图形的形成中要求高精度这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于这种情况而作成的，目的在于提供一种在透射模式中能够进行鲜明的彩色显示，在反射模式中能够进行明亮的单色显示，进而，间隙的均一性好，制造容易的单色型液晶显示装置和电子设备。
为了解决上述问题，本发明的液晶显示装置，其特征在于，具备在对向的一对基板间夹持液晶而成，具有由各个对应于不同颜色的多个子像素所构成的像素的液晶面板，设在前述液晶面板的一方侧，把照明光照射于该液晶面板的照明装置，设在前述一对基板当中的设置有前述照明装置的一侧的基板上，对应于各前述子像素排列不同颜色的多个着色层的滤色器，对前述滤色器而设在前述液晶侧的反射膜，以及重叠于各前述着色层而使前述照明光透射的透光部。
如前所述，在历来的单色型液晶显示装置中，因为反射膜配置于滤色器之下(照明装置侧)，故为实现单色结构，滤色器有必要仅在反射膜的透光部上正确地形成图形。此外，为了提高间隙的均一性，滤色器的膜厚就限制于不超过平坦化膜所实现的平坦化的程度的范围内，有时不能得到足够的色域。与此相对照，在本发明中，把历来的反射膜与滤色器的配置关系反过来，把反射膜设置在滤色器之上(观察侧)，部分平面地重叠于滤色器的各着色层地配置反射膜。在该构成中，因为位于反射显示区域的着色层藏在反射膜的背面侧，故不影响反射显示。因此，明亮的反射显示是可能的。此外，在该构成中，由于不见得有必要使着色层与透射显示区域一致地形成图形，所以作为滤色器可以用通常的滤色器，也就是，采用着色层或黑色矩阵基本没有间隙地排列的表面平坦的滤色器。因而，可以提供间隙的均一性比历来好的单色型的液晶显示装置。此外，因为允许滤色器与反射膜的位置偏离的大小在反射膜的透光部的大小的程度的范围内，故制造变得容易。
本发明的液晶显示装置中，可以采用在前述液晶面板的前述一对基板当中的设置有前述照明装置一侧的基板(下基板)的前述液晶侧的面(内面)上，依次叠层前述滤色器与前述反射膜的构成。
通过像这样把滤色器设在基板的内面上，可以防止下基板的厚度所引起的混色的影响。
此外，在本发明的液晶显示装置中，可以采用在前述液晶面板的前述一对基板当中的设置有前述照明装置一侧的基板(下基板)的前述液晶侧的面(内面)上设置前述反射膜，在设置有前述照明装置一侧的基板的与前述液晶侧相反侧的面(外面)上设置前述滤色器的构成。
在该场合，由于可以外附滤色器，所以可以提高成品率。但是，在该构成中，因为因下基板的厚度而存在着在子像素间产生混色的可能性，故最好是采取防止这样的混色的某种手段。具体地说，可以采用在前述一方的基板的与前述液晶侧相反侧的面上形成凹部，将前述滤色器设在该凹部中的构成。在该场合，因为仅局部地减薄配置滤色器的部分，故与减薄整个基板的场合相比，可以保持基板的强度。例如，在从母体玻璃切出下基板的场合，不会产生裂纹等。
此外，在本发明的液晶显示装置中，最好是前述反射膜具有光散射功能。
借此，视野角宽的显示成为可能。
此外，在本发明的液晶显示装置中，可以采用前述反射膜与相邻的着色层的接缝部分重叠地配置的构成。
这样一来，可以防止着色层间的混色。
在本发明的液晶显示装置中，可以采用在前述着色层与着色层之间设置遮光层，未形成前述反射膜的区域重叠于前述遮光层的一部分的构成。
在本发明的液晶显示装置中，由于通过局部去除覆盖遮光层的反射膜使遮光层露出，所以可以根据反射膜的加工精度把遮光层形成为任意的尺寸。例如，在遮光层中用黑色树脂的场合，虽然因为黑色树脂加工精度仅13μm左右故不适合于高精细用途，但是在本构成的液晶显示装置中，例如，因为在遮光层之上形成反射膜，通过光刻使遮光层的一部分露出，故可以以反射膜的光刻的精度(几μm的精度)形成遮光层。
本发明的电子设备，其特征在于，具备前述本发明的液晶显示装置。
借此，可以提供具备在透射模式中进行鲜明的彩色显示，在反射模式中进行明亮的单色显示成为可能的显示部的电子设备。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施形态的液晶显示装置的剖视示意图和俯视示意图。
图2是表示根据第1变形例的液晶显示装置的构成的剖视示意图。
图3是表示根据第2变形例的液晶显示装置的构成的剖视示意图。
图4是表示根据第3变形例的液晶显示装置的构成的剖视示意图。
图5是表示根据第4变形例的液晶显示装置的构成的剖视示意图。
图6是表示根据第5变形例的液晶显示装置的构成的剖视示意图。
图7是表示根据第6变形例的液晶显示装置的构成的剖视示意图。
图8是表示本发明的电子设备之一例的透视图。
图9是表示历来的单色型液晶显示装置的剖视示意图。
标号的说明
1、2、3、4、5、6、7...液晶显示装置，10...下基板，11a...凹部，12...滤色器，12R、12G、12B...着色层，13...反射膜，13a...开口部(透光部)，20...上基板，30...液晶，40...背光源(照明装置)，50...液晶面板
具体实施方式
下面，用附图说明本发明的实施形态。再者，在以下的所有的附图中，为了容易看附图，使各构成要素的膜厚或尺寸的比率等适当不同。此外，在本说明书中，把构成液晶显示装置的各构件的液晶侧的面称为“内面”，把与液晶侧相反侧的面称为‘外面’。
图1是表示根据本实施形态的液晶显示装置的概略构成的示意图，图1(a)是表示由R(红)、G(绿)、B(蓝)的三个子像素构成的一个像素的剖面结构的图，图1(b)是表示其平面结构的图。该液晶显示装置1具备有一个像素内有多个子像素的液晶面板50，和对该液晶面板50配置于与观察侧(纸面上侧)相反侧的背光源(照明装置)40。
液晶面板50是把夹着STN液晶30而对向的下基板10和上基板20，靠环状地设在这两个基板的周缘部的密封件(未画出)粘接一体化者。在下基板10上，在由玻璃或塑料等构成的基板主体11的内面侧，形成由多个着色层构成的滤色器12。在该滤色器12中，分别对应于R、G、B的三原色的三种着色层12R、12G、12B根据子像素的排列状态，基本没有间隙地排列成条带状。
在该滤色器12的表面上，由铝或银等反射率高的金属膜构成的反射膜13以与各着色层12R、12G、12B部分平面地重叠的形状局部地形成。也就是说，在本实施形态的反射膜13上形成开口部13a，反射膜13的形成区域成为反射显示区域R，反射膜13的非形成区域，也就是，开口部(透光部)13a的形成区域成为透射显示区域T。该开口部13a对各子像素设置，在各个子像素处使透射显示与反射显示双方的显示成为可能。此外，在本实施形态中，在各子像素的中央部形成开口部13a，反射膜13配置于包括子像素的边界部分(也就是，相邻的着色层的接缝部分)的区域。因此，该边界部分的反射膜13作为一种黑色矩阵发挥功能，可以防止着色层间的混色。这样一来，在本实施形态中，通过在反射膜13上设置开口部13a，使该反射膜13作为半透射反射膜发挥功能。该反射膜13，例如，可以在下基板10上形成滤色器12后，成膜铝等，通过将其蚀刻而形成。此时，最好是滤色器12的着色层尽可能没有间隙地排列，使滤色器12的表面平坦化。或者，也可以在市场销售的滤色器基板的表面上构图形成反射膜13。
在该反射膜13的表面上形成绝缘膜14，在该绝缘膜14的表面上形成由ITO等构成的多个透明电极15。该透明电极15形成为沿纸面垂直方向延伸的平面视图的条带状。该透明电极15在对在上基板20上所形成的条带状的透明电极25正交的方向上延伸，包括于透明电极15与透明电极25的交叉区域内的液晶面板50的构成部分(滤色器12、反射膜13、透明电极15、液晶30及透明电极25等中的前述交叉区域内的部分)构成一个子像素。而且，在像这样所构成的下基板10的最表面上，形成由聚酰亚胺等构成的取向膜16。
另一方面，在上基板20上，在由玻璃或塑料等构成的基板主体21的内面侧，依次形成由ITO等构成的多个透明电极25，和由聚酰亚胺等构成的取向膜26。透明电极25形成为在与下基板10的透明电极15正交的方向，也就是，在纸面水平方向上延伸的俯视条带状。
在该液晶显示装置1中，在反射显示中，从上基板20侧入射的外光L1通过液晶30后，被反射膜13反射，再次通过液晶30、上基板20而被外部辨认。由于光L1不通过滤色器12，所以显示成为黑白显示。另一方面，在透射显示中，从下基板侧入射的来自背光源40的光L2通过滤色器12后，从反射膜13的开口部13a入射于液晶30。然后，通过液晶30、上基板20而被外部辨认。由于光L2通过滤色器12，所以显示成为彩色显示。
像这样本实施形态的液晶显示装置1是具备利用外光的反射模式与利用内部光源的透射模式双方的半透射反射型液晶显示装置，特别是，是通过黑白显示进行反射模式，通过彩色显示进行透射模式的单色型液晶显示装置。本实施形态的液晶显示装置，与历来者相比，在使滤色器与反射膜的配置关系相反这一点上有特征。如前所述，在历来的单色型液晶显示装置中，因为反射膜配置于滤色器之下(照明装置侧)，故为实现单色结构，滤色器有必要仅在反射膜的透光部上正确地形成图形。此外，为了提高间隙的均一性，滤色器的厚度就限制于不超过平坦化膜所实现的平坦化的程度的范围，有时不能得到足够的色域。与此相对照，在本实施形态中，使历来的反射膜与滤色器的配置关系反过来，在滤色器12之上(观察侧)设置反射膜13，在滤色器12的各着色层12R、12G、12B上部分平面地重叠地配置反射膜13。在该构成中，因为位于反射显示区域R的着色层12R、12G、12B藏在反射膜13的背面侧，故不影响反射显示。因此，明亮的反射显示是可能的。此外，在该构成中，由于不见得有必要使着色层12R、12G、12B与透射显示区域T一致地形成图形，所以作为滤色器12可以用通常的滤色器，也就是，采用着色层12R、12G、12B基本没有间隙地排列的表面平坦的滤色器。因而，可以提供间隙的均一性比历来好的单色型液晶显示装置。此外，因为允许滤色器12与反射膜13的位置偏离的大小在反射膜13的透光部13a的大小的程度的范围内，故制造变得容易。
〔变形例〕
接下来，就本实施形态的变形例进行说明。再者，在以下的变形例中，就与前述实施形态的构成同样的构件或部位赋予同一标号，省略其详细说明。
(第1变形例)
图2示出把滤色器12配置于下基板10的外面侧的例子。在该构成的液晶显示装置2中也是，可以达到与前述者同样的作用效果。此外，在该构成中，由于可以外附滤色器12，所以可以谋求成品率的提高。但是，在下基板10厚的场合，因为在子像素间因该厚度而存在着产生混色的可能性，故最好是下基板10的厚度取为小于等于0.1mm。
(第2变形例)
图3示出在下基板10的外面侧上，形成用来减薄基板的厚度的凹部11a，把滤色器12设置于该凹部11a之中的例子。在该液晶显示装置3中，因为仅在配置有滤色器12的部分局部地减薄，故与像图2那样整个基板减薄的场合相比，可以保持基板11的强度。例如，在从母体玻璃切出基板11的场合，难以发生裂纹等。
(第3变形例)
图4示出在反射膜13之下形成凹凸面的例子。在图4中，在滤色器12的表面上形成具有不规则的凹凸形状的树脂膜17，在该树脂膜17的表面上形成反射膜13，借此在反射膜13的表面上形成反映树脂膜17的凹凸形状的凹凸形状。在该液晶显示装置4中，反射膜13就具有光散射功能，可以得到视野角宽的显示。
(第4变形例)
图5示出在相邻的着色层之间设置由黑色树脂构成的遮光层BM，用光刻技术部分去除覆盖于该遮光层BM的表面的反射膜13的(也就是在遮光层BM的平面区域内，局部地设置不形成反射膜13的区域)例子。用黑色树脂的滤色器可以廉价地提供，但是因为加工精度仅有13μm左右，故不适合于高精细用途。但是，在本例的液晶显示装置5中，因为在遮光层BM之上形成反射膜13，通过光刻使遮光层BM的一部分露出，故可以以反射膜的光刻的精度(几μm的精度)形成遮光层BM。也就是说，如果用本例的液晶显示装置5，则可以同时实现面板的高精细化与低成本化。
(第5变形例)
图6示出在图4中所示的第3变形例中去除透射显示区域T的树脂膜17的例子。如果用该液晶显示装置6，则可以谋求对比度的提高和色域面积的提高。
(第6变形例)
图7示出在图6中所示的第5变形例中，省略树脂膜17，在着色层12R、12G、12B本身上形成不规则的凹凸的例子。也就是说，在本例中，在具有凹凸形状的滤色器12的表面上形成反射膜13，借此在反射膜13的表面上形成反映了着色层的凹凸形状的凹凸形状。由此，如果用本例的液晶显示装置7也可以进行视野角宽的显示。
〔电子设备〕
接下来，就本发明的电子设备进行说明。图8是作为表示根据本发明的电子设备之一例的便携式电话机的透视图。该便携式电话机1300作为小尺寸的显示部1301具备本发明的液晶显示装置，具备多个操作按钮1302、受话口1303和送话口1304而构成。该电子设备，由于具备前述本发明的液晶显示装置，所以在透射模式中进行鲜明的彩色显示是可能的，在反射模式中进行明亮的单色显示是可能的。
再者，上述各实施形态的显示装置，不限于上述便携式电话机，可以作为电子图书、个人计算机、数码相机、液晶电视、取景器型或监视器直观型磁带录像机、汽车导航装置、传呼机、电子手册、台式计算器、文字处理器、工作站、电视电话、POS终端、具备触摸屏的设备等等的图像显示机构很好地使用，在任何一种电子设备中，明亮的、对比度高，且视野角宽的透射/反射显示成为可能。
以上，虽然参照附图就根据本发明的最佳实施形态进行了说明，但是本发明当然不限定于这些例子。此外，在上述例子中所示的各构成构件的诸形状或组合等仅是一个例子，在不脱离本发明的主旨的范围内基于设计需要等的种种的变更是可能的。在本发明中，只要至少反射膜配置在比滤色器靠液晶层侧就可以了，就除此以外的构成而言可以任意地设定。例如，对下基板分体地设置滤色器，把反射膜与滤色器的双方从下基板分开分体地设置也是可能的。此外，在前述实施形态中，虽然示出把本发明运用于STN方式的液晶显示装置的例子，但是对除此以外的方式的液晶显示装置运用本发明也是可能的。

Claims (7)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，具备
在对向的一对基板间夹持液晶，具有多个具备反射显示区域、透射显示区域和着色层的子像素的液晶面板，及
照明装置，
在前述着色层和前述液晶之间具有用于反射显示的反射膜，
在相互相邻的前述子像素上所设置的前述着色层之间具有遮光层，
前述反射膜在与前述遮光层相对应的位置处，设置有未形成前述反射膜的区域，该未形成前述反射膜的区域的宽度比前述遮光层的宽度窄。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，在前述液晶面板的前述一对基板中设置在与观看侧相反一侧的一个基板的液晶侧的面上，依次叠层有滤色器与前述反射膜。
3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，在前述液晶面板的前述一对基板中设置在与观看侧相反一侧的一个基板的液晶侧的面上设置有前述反射膜，在前述一个基板的背向前述液晶侧的面上设置有滤色器。
4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于，在前述一个基板的背向前述液晶侧的面上形成有凹部，前述滤色器设在该凹部中。
5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，前述反射膜覆盖相邻的着色层与遮光层的相接部分。
6.如权利要求1～5中的任何一项中所述的液晶显示装置，其特征在于，前述反射膜具有光散射功能。
7.一种电子设备，其特征在于，具备如权利要求1～6中的任何一项中所述的液晶显示装置。
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