JP2001183646A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2001183646A JP36821399A JP36821399A JP2001183646A JP 2001183646 A JP2001183646 A JP 2001183646A JP 36821399 A JP36821399 A JP 36821399A JP 36821399 A JP36821399 A JP 36821399A JP 2001183646 A JP2001183646 A JP 2001183646A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】反射型および透過型の両機能を高めた高性能な
半透過型液晶表示装置を提供することにある。 【解決手段】液晶パネル2上に位相差板3と偏光板4と
を順次積み重ね、他方面上に位相差板5と偏光板6とバ
ックライト7を順次積み重ね、液晶パネル2において
は、ガラス基板8上には電極10と配向膜11とを順次
形成し、ガラス基板9上にはカラーフィルタ12とオー
バーコート層13と透明電極14と配向膜15を形成し
ている。各ガラス基板8、9を液晶層16を介して貼り
合わせる。電極10を透明導電部10aと遮光部10b
とにより構成し、カラーフィルタ12は透明導電部10
aに対応する分光特性のカラーフィルタ12aと、遮光
部10bに対応する分光特性のカラーフィルタ12bと
を配設してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電極を各画素ごとに
光透過領域と光反射領域にて形成し、さらにカラーフィ
ルタを備えた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示装置は小型もしくは中型
の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精
細のモニターにまで使用されている。さらに携帯情報端
末においては、屋外・屋内の双方に使用できる半透過型
液晶表示装置が開発されている。
【0003】この半透過型液晶表示装置によれば、太陽
光、蛍光灯などの外部照明によって反射型の装置として
用いる場合と、バックライトを内部照明として装着した
透過型の装置として用いる場合があり、双方の機能を併
せもたせるために、半透過膜を設けている(特開平8−
292413号参照)。
【0004】一方、半透過膜を設けないで、反射型の装
置(反射モード)と透過型の装置(透過モード)との双
方の機能を併せもたせた半透過型液晶表示装置が提案さ
れている(特開平11−52366号参照)。
【0005】同公報の液晶表示装置においては、反射膜
が接着層と銀系薄膜からなる多層構成であって、この多
層構成により透過光をなくして、反射性能を高め、さら
にカラーフィルタの画素と対向する反射膜の部位の一部
に、光の透過のために開孔を形成している。
【0006】反射型として使用する場合には、光反射率
が向上した多層構成の反射膜にて反射させ、表示画面を
明るく視認性を上げている。そして、カラーフィルタを
透過した光が反射膜にて反射され、ふたたびカラーフィ
ルタを透過することで、全体的に透過率が低下しやすい
と言える。
【0007】他方、透過型として使用する場合には背面
に配したバックライトの照射光を開孔部を通過させ、つ
いで一度だけカラーフィルタを透過させることで、観察
者の目に入る。
【0008】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、特開
平11−52366号にて提案された半透過型液晶表示
装置においては、反射モードと透過モードの双方の機能
を併せもたせているが、いずれにも同じカラーフィルタ
を使用しているので、双方の機能をともに高めることが
できなかった。
【0009】すなわち、同じ赤のカラーフィルタを反射
モードと透過モードとに共通して使用しており、そのた
めに反射モードに適した分光特性の赤のカラーフィルタ
を使用すると、透過モードに適した分光特性にはなら
ず、透過モードでの赤系の着色が不十分になり、他方、
透過モードに適した分光特性の赤のカラーフィルタを使
用すると、反射モードに適した分光特性にはならず、反
射モードでの赤系の着色が不十分になっていた。
【0010】青のカラーフィルタについても、同様に反
射モードと透過モードとに共通して使用しているので、
反射モードに適した分光特性の青のカラーフィルタを使
用すると、透過モードに適した分光特性にはならず、透
過モードでの青系の着色が不十分になり、透過モードに
適した分光特性の青のカラーフィルタを使用すると、反
射モードに適した分光特性にはならず、反射モードでの
青系の着色が不十分になっていた。さらに緑のカラーフ
ィルタについても、同様に反射モードと透過モードと
を、ともに高めることができなかった。
【0011】そして、このような半透過型液晶表示装置
においては、反射モードにて2回カラーフィルタを透過
させることで、全体的に透過率が低下し、そのため反射
モードの明るさを優先することになり、これら各カラー
フィルタにおいては、色純度を低くし、その分、透過率
を重視し(高く)しているが、これによって透過モード
にて色純度が低下していた。
【0012】本発明は上記事情に鑑みて完成されたもの
であり、その目的は反射モードと透過モードの双方とも
色純度を高め、これによって高コントラスト比(十分な
色補償)が得られた高彩度の半透過型液晶表示装置を提
供することにある。
【0013】本発明の他の目的は画像表示の視野角を大
きくして、画像表示の認識領域を広くした半透過型液晶
表示装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、透明基板上に電極と配向層とを順次積層してなる2
つの透明部材をネマチック型液晶を介して貼り合わせて
マトリックス状に画素を配列せしめた液晶パネルの一方
主面側に位相差板と偏光板とを順次積み重ね、他方主面
側に位相差板と偏光板とバックライトとを順次積み重ね
るとともに、他方主面側に各画素に対応してそれぞれ光
透過領域と光反射領域にて形成し、かつ光透過領域に対
応する分光特性のカラーフィルタと、光反射領域に対応
する分光特性のカラーフィルタとを個別に配設してなる
ことを特徴とする。
【0015】また、本発明の他の液晶表示装置は、本発
明の液晶表示装置において液晶パネルの一方主面と位相
差板との間に光散乱性の板状体を介在したことを特徴と
する。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置を図
1〜図4により詳述する。図1は本発明の液晶表示装置
1の断面概略図、図2は各画素のある電極の平面概略
図、図3は各画素のあるカラーフィルタの平面概略図で
あり、図4はカラーフィルタの分光特性を示す。
【0017】まず、図1に示す液晶表示装置1を述べ
る。液晶パネル2の一方主面上にポリカーボネイトなど
からなる位相差板3とヨウ素系の偏光板4とを順次積み
重ね、他方主面上にポリカーボネイトなどからなる位相
差板5とヨウ素系の偏光板6とを順次積み重ねる。これ
らはアクリル系の材料からなる粘着材を用いて貼り付け
る。さらに偏光板5の下側にはバックライト7を配設し
ている。
【0018】液晶パネル2において、8はセグメント側
のガラス基板、9はコモン側のガラス基板であって、ガ
ラス基板8上にはストライプ状に多数平行に配列した電
極10と、SiO2 からなる絶縁層(図示せず)と、一
定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜1
1とを順次形成している。なお、絶縁層は形成しなくて
もよい。
【0019】他方のガラス基板9上にはカラーフィルタ
12を形成している。カラーフィルタ12は画素ごとに
配し、各カラーフィルタ12間にクロム金属もしくは感
光性レジストのブラックマトリックスを形成してもよ
い。図中のR、G、Bの各表示はそれぞれ赤、緑、青に
着色したカラーフィルタ12であることを示す。
【0020】その上にアクリル系樹脂からなるオーバー
コート層13と、ストライプ状に多数平行に配列したI
TOからなる透明電極14とを形成している。この透明
電極14は上記電極10と直交している。しかも、透明
電極14上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂か
らなる配向膜15を形成している。
【0021】また、上記のように形成した各ガラス基板
8、9をたとえば200〜270°の角度でツイストさ
れたカイラルネマチック液晶からなる液晶層16を介し
てシール剤17により貼り合わせる。さらにまた、両ガ
ラス基板11、12間には液晶層16の厚みを一定にす
るためにスペーサ(図示せず)を多数個配している。な
お、本例の液晶パネル2ではオーバーコート層13を設
けているが、それを設けなくてもよい。
【0022】そして、本発明においては、上記電極10
を図2に示すようにITOなどの透明導電材からなる透
明導電部10aとアルミニウム、クロム、銀等の金属な
どからなる遮光部10bとにより構成する。
【0023】すなわち、本例ではストライプ状に配列し
たアルミニウム、クロム、銀等の金属などからなる遮光
部10b内に、各画素ごとにITOなどの透明導電材か
らなる透明導電部10aを配列形成し、これによって各
画素には前記光透過領域としての透明導電部10aと前
記光反射領域としての遮光部10bを設ける。遮光部1
0bは鏡面であっても、散乱性を有してもよく、散乱性
を具備させるには、樹脂等により凹凸形状に設け、その
上に遮光部10bを形成することで得られるが、このよ
うに光散乱性の遮光部10bを形成した場合には、後記
の光散乱性板状体を設けなくてもよい。
【0024】このような構成の電極10は順次下記の工
程1〜工程6にて作製する。 工程1:ガラス基板8の上にITOなどの透明導電材で
もってスパタリング法により成膜形成する。
【0025】工程2:上記ITOなどの透明導電材から
なる膜の上にクロム金属から膜をスパタリング法により
成膜形成する。
【0026】工程3:上記クロム金属膜の上にアルミニ
ウム金属からなる膜をスパタリング法により成膜形成す
る。
【0027】工程4:上記アルミニウム金属膜の上にレ
ジストを塗布形成する。
【0028】工程5:露光および現像により透明導電部
10aに対応する部位の上のレジストを剥離する。
【0029】工程6:エッチングにより透明導電部10
aに対応する部位のアルミニウム金属膜とクロム金属膜
を除去する。
【0030】上記のような工程を経ることで、透明導電
部10aはITOなどの透明導電材からなり、遮光部1
0bは、ITOなどの透明導電材の層とクロム金属膜と
アルミニウム金属膜との積層構造になる。なお、クロム
金属膜はITOなどの透明導電材の層とアルミニウム金
属膜との間の密着強度を高めるために介在する層であ
る。
【0031】このような一連の工程においては、工程2
を省いてITOなどの透明導電材からなる膜の上にアル
ミニウム金属からなる膜をスパッタリング法により成膜
形成してもよい。
【0032】また、本発明においては、各画素ごとに配
したカラーフィルタ12が透明導電部10aに対応する
分光特性のカラーフィルタ12aと、遮光部10bに対
応する分光特性のカラーフィルタ12bとを図3に示す
ように個別に配設してなる。
【0033】通常、カラーフィルタ12を赤、緑、青の
3種類にて形成するが、この場合には赤のカラーフィル
タ12Rについては、透明導電部10aに対応する部位
にカラーフィルタ12a−Rを、遮光部10bに対応す
る部位にカラーフィルタ12b−Rを個別に配設する。
図2に示すように遮光部10bの内部に透明導電部10
aを形成していることから、図3に示すようにカラーフ
ィルタ12b−Rの内部にカラーフィルタ12a−Rを
設ける。
【0034】そして、図3に示すように、カラーフィル
タ12a−Rは透過モードに適するような分光特性のカ
ラーフィルタ材にて(図中、「透過−赤」と表記す
る)、一方のカラーフィルタ12b−Rは反射モードに
適した分光特性のカラーフィルタ材にて(図中、「反射
−赤」と表記する)、それぞれ個別に形成する。
【0035】同様に青のカラーフィルタ12Bについて
も、遮光部10bに対応する分光特性のカラーフィルタ
12b−Bの内部に透明導電部10aに対応する分光特
性のカラーフィルタ12a−Bを別個に配設する。
【0036】緑のカラーフィルタ12Gについても、遮
光部10bに対応する分光特性のカラーフィルタ12b
−Gの内部に透明導電部10aに対応する分光特性のカ
ラーフィルタ12a−Gを個別に配設する。
【0037】これら各カラーフィルタ12a−G、カラ
ーフィルタ12b−G、カラーフィルタ12a−Bおよ
びカラーフィルタ12b−Bの分光特性を図3に示す。
図中、それぞれ「透過−青」、「反射−青」、「透過−
緑」、「反射−緑」と表記する。
【0038】このような構成のカラーフィルタ12は顔
料分散方式、すなわちあらかじめ顔料により調合された
感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィ
により形成する。
【0039】具体的には透過モードに適した顔料を含む
感光性レジストを調合し、ガラス基板9の上に塗布し、
ついでフォトリソグラフィによりカラーフィルタ12a
−Rを形成し、同様にカラーフィルタ12a−Gとカラ
ーフィルタ12a−Bとを形成する。そして、反射モー
ドに適した顔料を含む感光性レジストを調合し、ガラス
基板9の上に塗布し、ついでフォトリソグラフィにより
カラーフィルタ12b−Rを形成し、同様にカラーフィ
ルタ12b−Gとカラーフィルタ12b−Bとを形成す
る。
【0040】上記構成の液晶表示装置1によれば、反射
型(反射モード)として用いた場合には、太陽光、蛍光
灯などの外部照明による照射光は偏光板4と位相差板3
と液晶パネル2とを順次通過し、さらに電極10の遮光
部10bでもって反射され、その反射光が液晶パネル2
を通過し、位相差板3と偏光板4とを通過することで、
他方の偏光板5を通過しないので輝度が高くなる。
【0041】また、液晶表示装置9を透過型(透過モー
ド)として用いた場合には、バックライト7の照射光が
偏光板6と位相差板5と電極10の透明導電部10aと
を順次通過し、液晶パネル2を通って位相差板3と偏光
板4とを順次通過し、これによって偏光板6を通過した
光は位相差板5で偏光状態を変え、その結果、上記の反
射型にて使用したパネルを、そのままの条件で透過型に
も使用することができ、反射型もしくは透過型のいずれ
の場合でも安定した鮮明な色表示ができた。
【0042】しかも、このようにガラス基板8上に電極
10を形成すると、反射モードとして使用してもガラス
基板8を通過しなくなり、これにより、ガラス基板8の
厚みに起因し、視差が生じ、これによって像が二重に見
える現象、さらに混色によって色再現性が低下する現象
がなくなった。
【0043】かくして本発明の液晶表示装置1において
は、電極10を各画素ごとに透明導電部10aと遮光部
10bとの区分し、透明導電部10aに対応して透過モ
ードに適したカラーフィルタ12a−R、12a−G、
12a−Bを形成することで、色表示が顕著に鮮明とな
った。さらに電極10を各画素の遮光部10bに対応し
て反射モードに適したカラーフィルタ12b−R、12
b−G、12b−Bを形成することでも、同様に色表示
が顕著に鮮明となった。
【0044】なお、本例では電極10が各画素ごとに透
明導電部10aと遮光部10bとでもって構成されてい
るが、それ以外の構成でも同様な作用効果を奏すること
ができる。たとえば、光透過領域と光反射領域で構成さ
れた層を各画素に対応して、ガラス基板8の上に形成
し、絶縁層を介してその上に透明電極を形成してもよ
い。さらには光透過領域と光反射領域で構成された層を
各画素に対応して、ガラス基板9の上に形成してもよ
い。
【0045】好適例1 本発明の液晶表示装置1については、さらに液晶パネル
2と位相差板3との間の前記光散乱性の板状体を形成す
るとよい。この光散乱性の板状体は、たとえば大日本印
刷(株)製のIDS(Internal Diffusing Sheet)の光散
乱膜があり、樹脂中にビーズ等を含有させたものであ
る。その他に平板の表面に光散乱性の凹凸を設けてもよ
い。
【0046】このような光散乱膜を液晶パネル2と位相
差板3との間に設けることで、反射モードとして用いた
場合、電極10の遮光部10bでもって反射された反射
光は光散乱膜でもって正反射方向以外の方向にも散乱さ
れ、これによって画像表示の視野角が大きくなり、画像
表示の認識領域が広くなった。
【0047】好適例2 本発明の液晶表示装置1については、さらに下記のよう
な設定条件を規定するとよい。
【0048】図5は液晶層16のツイスト角が250±
20°、光路差△ndが850±50nmである場合、
液晶パネル2の一方主面上に位相差板3と偏光板4とを
順次積み重ねるに当たって、位相差板3を偏光板4側に
配した第1位相差フィルムと、ガラス基板側に配した第
2位相差フィルムとで構成し、両配向膜11、15での
双方のラビング方向の平均ラビング方向を基準にして、
第1位相差フィルム、第2位相差フィルムの延伸軸およ
び偏光板4の吸収軸の各角度(反時計回り)を表示面か
ら見た場合を示す。さらに液晶パネル2の他方主面上に
位相差板5と偏光板6とを順次積み重ねた場合も同様に
示す。
【0049】なお、位相差板3と偏光板4は光透過領域
と光反射領域が形成される基板の対向基板に、位相差板
5と偏光板6は光透過領域と光反射領域が形成される基
板に配設する。
【0050】そして、第1位相差フィルムには光路差△
ndを425±20nm、延伸軸を25±10°に、第
2位相差フィルムには光路差△ndを425±20n
m、延伸抽を55±10°に、さらに偏光板4には吸収
軸を137±10°にするとよい。また、この位相差板
5には光路差△ndを140±20nm、延伸軸を90
±10°に、偏光板6には吸収軸を45±10°にする
とよい。
【0051】上記のように設定することで、反射モード
として使用した場合、高い輝度を達成し、さらに高コン
トラスト比(十分な色補償)が得られた。そして、反射
モードとした使用した液晶表示装置を透過型に使用した
場合でも十分な色補償が得られ、反射型もしくは透過型
のいずれにしても高彩度の表示が実現できた。
【0052】(実施例)液晶表示装置1を透過型および
反射型に使用した場合の輝度を測定したところ、表1に
示すような結果が得られた。本例では電極10の遮光部
10bを厚み1000Åのアルミニウム金属膜にて形成
した。また、比較例として特開平8−292413号に
提示された半透過型液晶表示装置を用いた。
【0053】色度および輝度の測定にはミノルタ製CS
−100を使用し、透過型の場合には一定輝度および色
度を有する同一のバックライトを使用し、反射型の場合
には同一光源を液晶パネルに対し一定の角度で照射する
ことで、それぞれの色度と輝度を測定した。
【0054】
【表1】
【0055】輝度については、比較例の透過型および反
射型をそれぞれ1.00として、相対値でもってあらわ
した。
【0056】表1の結果から明らかなとおり、本発明の
液晶表示装置1によれば、透過型もしくは反射型の双方
ともに輝度を高めることができた。
【0057】また、光散乱膜を設けた液晶表示装置1に
対し、同様に透過型と反射型とに使用して、それぞれの
輝度を測定したところ、表1に示す結果とまったく同じ
になった。
【0058】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
るものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更や改善などは何ら差し支えない。
【0059】たとえば、上記の実施形態においては、S
TN型単純マトリックスタイプのカラー液晶表示装置で
もって説明しているが、そのほかにモノクロのSTN型
単純マトリックスタイプの液晶表示装置であっても、あ
るいはTN型単純マトリックスタイプの液晶表示装置や
TN型アクティブマトリックスタイプなどのツイストネ
マチック型モノクロ、カラー液晶表示装置、双安定型単
純マトリックスタイプのモノクロ、カラー液晶表示装置
であっても同様な作用効果が得られる。
【0060】また、上記構成の液晶表示装置1では電極
10を図2に示すようにアルミニウム金属などからなる
遮光部10bの内部にITOなどの透明導電材からなる
透明導電部10aを設けた構成にしたが、この構成に代
えてITOなどの透明導電材からなる透明導電部10a
の内部にアルミニウム金属などからなる遮光部10bを
配設してもよく、また、図2に示すような形状に限定さ
れるものではない。
【0061】さらにまた、電極10の遮光部10bを金
属層にて形成する以外に、高屈折率層と低屈折率層と金
属層とを順次積層した層構成でもよく、この場合、入射
光の一部は高屈折率層にて反射され、その他の高屈折率
層を透過した光は低屈折率層にて反射され、さらに低屈
折率層を透過した光は金属層で反射され、そして、これ
らの反射光が干渉され、反射性能が著しく高められ、い
わゆる増反射が生じる。このような層構成に使用する高
屈折率層と低屈折率層とはその間にて屈折率差があれ
ば、どのような材料でもって構成してもよく、たとえば
高屈折率層の屈折率の範囲は2.0〜2.8がよく、T
iO2 、ZrO2 、SnO2 などで構成する。一方の低
屈折層の屈折率の範囲は1.3〜1.6がよく、SiO
2 、AlF3 、CaF2 などで構成する。高屈折率層の
厚み範囲は100〜1000Å、低屈折率層の厚み範囲
も100〜1000Åにすることで、前述した増反射が
もっとも顕著になる。
【0062】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、透明基
板上に透明電極と配向層とを順次積層してなる2つの透
明部材をネマチック型液晶を介して貼り合わせてマトリ
ックス状に画素を配列せしめてなる液晶パネルの一方主
面側に位相差板と偏光板とを順次積み重ね、他方主面側
に位相差板と偏光板とバックライトとを順次積み重ね、
さらに他方主面側に各画素に対応してそれぞれ光透過領
域と光反射領域にて形成し、かつ光透過領域に対応する
分光特性のカラーフィルタと、光反射領域に対応する分
光特性のカラーフィルタとを個別に配設したことで、そ
れぞれのカラーフィルタの分光特性を十分に生かすこと
ができ、反射型として用いた場合には、外部照明による
照射光は偏光板と位相差板と液晶パネルとを順次通過
し、さらに光反射領域でもって反射され、その反射光が
液晶パネルを通過することで、他方の偏光板を通過しな
くなり、これによって輝度が高くなり、一方、透過型と
して用いた場合には、バックライトの照射光が偏光板と
位相差板と半透過膜とを順次通過し、液晶パネルを通
り、これによって上記の反射型にて使用したパネルを、
そのままの条件で透過型にも使用することができ、反射
型もしくは透過型のいずれの場合でも安定した鮮明な色
表示ができ、色補償が十分となり、その結果、反射型お
よび透過型の両機能を満足し得る程度にまで特性を高め
た高性能な半透過型液晶表示装置が提供できた。
【0063】また、本発明においては、液晶パネルの一
方主面と位相差板との間に光散乱性の板状体を介在した
ことで、半透過膜による反射光は正反射方向以外の方向
での光反射が多くなり、これによって画像表示の視野角
が大きくなり、画像表示の認識領域が広くなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の断面概略図である。
【図2】本発明の液晶表示装置の電極の拡大図である。
【図3】本発明の液晶表示装置のカラーフィルタの拡大
図である。
【図4】本発明の液晶表示装置に使用するカラーフィル
タの分光特性図である。
【図5】位相差板の延伸軸と偏光板の吸収軸の表示面か
ら見た各角度を示す説明図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置 2 液晶パネル 3、5 位相差板 4、6 偏光板 7 バックライト 8、9 ガラス基板 10 電極 11、15 配向膜 12 カラーフィルタ 14 透明電極 16 液晶層 10a 透明導電部 10b 遮光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Y FA16Y FA31X FA31Y FA31Z FA34Y FA41Z FC01 FC10 FC26 FD04 FD06 GA02 GA03 LA13 LA17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板上に電極と配向層とを順次積層し
    てなる2つの透明部材をネマチック型液晶を介して貼り
    合わせてマトリックス状に画素を配列せしめた液晶パネ
    ルの一方主面側に位相差板と偏光板とを順次積み重ね、
    他方主面側に位相差板と偏光板とバックライトとを順次
    積み重ねるとともに、上記他方主面側に各画素に対応し
    てそれぞれ光透過領域と光反射領域にて形成し、かつ光
    透過領域に対応する分光特性のカラーフィルタと、光反
    射領域に対応する分光特性のカラーフィルタとを個別に
    配設してなる液晶表示装置。
  2. 【請求項2】前記液晶パネルの一方主面と位相差板との
    間に光散乱性の板状体を介在した請求項1の液晶表示装
    置。
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