JP2003222851A - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射モードにて明るいモノクロ表示となり、透
過モードにおいても、従来の透過型液晶表示装置並の色
純度の高いカラー表示を行う。 【解決手段】ガラス基板１２上にカラーフィルタ１０と
オーバーコート層７と透明電極８とを形成し、透明電極
８の一部上面を覆うように、光反射膜１８を形成する。
透明電極８と光反射膜１８とを積層した電極群２０は多
数の帯を平行に配列したものであり、電極群２０上に配
向膜９を形成している。一方、ガラス基板４の上に透明
電極５と配向膜６を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は半透過型液晶表示装
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。さらにバックライ
トを使用しない反射型液晶表示装置の技術も開発されて
おり、薄型、軽量および低消費電力化に優れている。 【０００３】反射型液晶表示装置には、後方に配設した
基板の内面に対し凹凸形状の光反射層を形成した散乱反
射型があるが、バックライトを用いないことで、周囲の
光を有効に利用している。 【０００４】また、光反射層に代えてハーフミラーであ
る半透過膜を形成し、バックライトを設け、反射モード
および透過モードに使い分ける半透過型液晶表示装置も
開発されている。 【０００５】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（反射
モード）として用いたり、あるいはバックライトを内部
照明として装着し透過型の装置（透過モード）として使
用するが、双方の機能を併せ持たせるために、半透過膜
を使用している（特開平8−292413号参照）。 【０００６】また、アクティブマトリクス型半透過型液
晶表示装置に対しても、同様な目的で半透過膜を使用す
ることが提案されている（特開平7−318929号参照）。 【０００７】さらに、かかるハーフミラーの半透過膜を
使用すると、反射率と透過率の双方の機能をともに向上
させることが難しいという課題があり、この課題を解消
するために、光透過用ホールを設けた反射膜を上記の半
透過膜に代えて使用した半透過型液晶表示装置が提案さ
れている（特許第2878231号参照）。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】上記半透過型液晶表示
装置によれば、反射モードと透過モードの双方に対しカ
ラー表示をおこなう構造であり、そして、反射時にて明
るくしようとすれば、透過時の各色の鮮やかさが劣化
し、淡い色合いになり、これにより、透過時の各色の鮮
やかさを重視しようとした場合は反射時の明るさを犠牲
にしなければならないといったようにトレードオフの関
係にあった。 【０００９】また、このような半透過型液晶表示装置を
適用するアプリケーションによっては、バックライトを
消灯した状態にて反射モードで使用するような状況で
は、とくにカラー表示でなく、モノクロ表示でも十分に
なるケースもあり、そして、バックライトを点灯した状
態での透過モードにおいて、カラー表示すればよい。 【００１０】たとえば、固定電話機に設置されている半
透過型液晶表示装置の機能としては、非通話時等のよう
に未使用時にはバックライト消灯状態にて時計画面等の
モノクロ表示が行われ、また、通話等使用時にはバック
ライト点灯状態でカラー表示が行われるような機能が備
わっていればよい。 【００１１】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において明るいモノクロ
表示が行われ、透過モードにて色純度を高めたカラー表
示の高品質かつ高信頼性の半透過型液晶表示装置を提供
することにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明の半透過型液晶表
示装置は、基板上にカラーフィルタと透明電極と配向層
とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電
極と配向層とを順次積層してなる他方部材とをネマティ
ック型液晶を介して貼り付けてマトリクス状に画素を配
列し、さらに一方部材の外側にバックライトを配設し、
そして、一方部材の透明電極上に各画素ごとに、その領
域の一部分に光反射膜を形成し、反射モードにてモノク
ロ表示と成し、透過モードにてカラー表示と成したこと
を特徴とする。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図面にて詳述す
る。図１〜図４はモノクロ表示とカラー表示が併用でき
るＳＴＮ型の半透過型液晶表示装置２２を示し、図１は
その断面概略図であり、この図にて反射モードを説明す
る。図２は図１に示す切断面線Ａ−Ａ’による断面図で
あり、透過モードを説明する。また、図３と図４は一方
部材の透明電極の要部拡大図である。 【００１４】半透過型液晶表示装置２２において、１２
はコモン側のガラス基板、４はセグメント側のガラス基
板であって、前記一方部材については、ガラス基板１２
上に画素毎にカラーフィルタ１０を形成している。 【００１５】カラーフィルタ１０は顔料分散方式、すな
わち予め顔料（赤，緑、青）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
成している。 【００１６】また、本例においては、各カラーフィルタ
１０間には半透過膜１１を設けているのが望ましいが、
この膜１１はとくに必須不可欠ではない。 【００１７】また、本例においては、各カラーフィルタ
１０間にはブラックマトリクス／ストライプとしての黒
色樹脂１１を設けているのが望ましいが、この膜１１は
とくに必須不可欠ではない。 【００１８】そして、カラーフィルタ１０と半透過膜１
１の上にアクリル系樹脂からなるオーバーコート層７
と、多数平行に配列したＩＴＯからなる透明電極８とを
形成している。さらにその透明電極８の一部上面を覆う
ように、光反射膜１８を形成する。なお、オーバーコー
ト層７は必要不可欠ではなく、カラーフィルタ１０上に
直ちに透明電極８を形成することで、オーバーコート層
７を除外してもよい。 【００１９】この光反射膜１８はクロムやアルミニウ
ム、銀等の金属膜により形成すればよく、透明電極８と
光反射膜１８とを積層した電極群２０は多数の帯を平行
に配列したものとなる。 【００２０】光反射膜１８は金属膜に代えて誘電体層に
より形成してもよく、これによって得られる透明電極８
と光反射膜１８とを積層である電極群２０は、実質上透
明電極８だけで通電される。各配線間の抵抗差を小さく
して表示ムラを解消するためには、光反射膜１８を金属
膜により形成するとよい。 【００２１】さらに電極群２０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９を形成している。
なお、配向膜９は電極群２０上に直に成膜形成している
が、配向膜９と電極群２０の間に樹脂やＳｉＯ₂等から
なる絶縁膜を介在させてもよい。 【００２２】前記他方部材については、ガラス基板４の
上に多数平行に配列したＩＴＯからなる透明電極５を形
成している。透明電極５は上記電極群２０と直交する形
で配設されている。さらに透明電極５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６を形成して
いる。なお、この配向膜６も透明電極５上に直に成膜形
成しているが、配向膜６と透明電極５の間に樹脂やＳｉ
Ｏ₂等からなる絶縁膜を介在させてもよい。 【００２３】そして、上記構成の一方部材および他方部
材を、たとえば２００〜２６０°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
シール部材２１により貼り合わせる。また、両部材間に
は液晶層１６の厚みを一定に保持するためのスペーサを
多数個配設している。 【００２４】さらにガラス基板４の外側にポリカーボネ
イト等からなる第１位相差フィルム３と第２位相差フィ
ルム２と光散乱層１７とヨウ素系の偏光板１とを順次配
設する。これらの配設については、アクリル系の材料か
らなる粘着材を介することで貼り付ける。 【００２５】上記光散乱層１７は、透明微粒子を透明な
重合性高分子内に分散させ硬化して形成したフィルム状
のものや、第２位相差フィルム２と偏光板１を接着する
アクリル系の材料からなる粘着材の中に透明微粒子を均
一に分散させた構造でもよい。 【００２６】ガラス基板１２の外側にポリカーボネイト
等からなる位相差フィルム１３とヨウ素系の偏光板１４
とを順次配設し、その下方にバックライト１５を配設し
ている。 【００２７】つぎに図３と図４に示す一方部材の電極群
２０の構成を述べる。図３によれば、透明電極８に対
し、光反射膜１８の幅を小さく形成することにより、光
反射膜１８の側面に光透過部を形成している。また、図
４においては、光反射膜１８を透明電極８の一部上面を
覆うように島状に配置して形成している。この島状の光
反射膜の形状は円形、楕円形、多角形等任意の形状を取
り得る。 【００２８】（反射モードと透過モードによる併用）上
記構成の液晶表示装置２２によれば、太陽光、蛍光灯等
の外部照明による入射光は偏光板１、光散乱層１７、第
２位相差フィルム２、第１位相差フィルム３を通過し
て、さらにガラス基板４を通過し、液晶層１６を通して
光反射膜１８に到達し、光反射膜１８にて光反射され、
その反射光がガラス基板４上から出射される。この際、
光が入射し出射する間にカラーフィルタ１０は介在しな
いため、反射モードにおいてはモノクロ表示となる。 【００２９】他方、透過モードにて使用する場合には、
バックライト１５の出射光が偏光板１４、位相差フィル
ム１３、ガラス基板１２等を通過するが、その光路にて
透明電極８上の光反射膜１８が形成されていない領域
（光透過部）を通過することで、カラーフィルタ１０が
介在して光出射され、カラー表示となる。 【００３０】かくして本発明の液晶表示装置２２におい
ては、反射モードにて、カラーフィルタ１０を介在しな
いモノクロ表示となるため、カラーフィルタ１０による
光強度の損失がなくなり、一方、光反射膜１８を設ける
ことによって明るいモノクロ反射表示を得ることができ
た。 【００３１】また、透過モードにおいては、カラーフィ
ルタ１０に関し、反射モードには使用しないことから透
過モード専用の設計、すなわち色純度を重視した透過型
液晶表示装置用カラーフィルタと同等のものを使用する
ことができ、これにより、色再現性の高い透過モードを
実現できた。 【００３２】本発明によれば、光透過部を有する光反射
膜１８において、反射電極部と光透過部の面積比率によ
って、光反射性と光透過性の比率を制御することができ
る。 【００３３】この光反射部と光透過部の面積比率は、金
属の種類の差による光吸収係数の違いによって規定され
る。本発明における半透過型液晶表示装置については、
反射モードはモノクロ表示であり、透過モードにおいて
はカラー表示であるため、透過モードでの明るさ・鮮や
かさが重要である。したがって、反射モードでの明るさ
が得られる領域において光反射膜１８の占める面積を比
較的小さくし、光透過領域を大きくするとよい。 【００３４】本発明者は、上記液晶表示装置２２に対
し、反射部および光透過部の面積比率を変えたところ、
表１に示すような反射率および透過率が得られた。 【００３５】 【表１】 【００３６】この表にて、◎、〇、△、×の順序にて性
能が低下することを示すが、◎はきわめて優れた性能で
あり、〇はやや優れた性能であり、△はやや劣るが、実
用上支障がない程度であり、×は実用上支障がある場合
を示す。 【００３７】また、同表によれば、反射時および透過時
の視認性についても標記しているが、反射率が５％未満
になると、炎天下でも反射モードおける視認性が十分で
なくなり、常にバックライトを点灯した状態での使用が
必須となる。また、本発明によれば、透過モードはカラ
ー表示となり、メインの表示モードとして使用するた
め、カラーフィルタでの光損失を考慮すると、できるだ
け反射領域を小さくするのが望ましい。 【００３８】以上の結果から、１画素当りの面積比率に
ついては、光透過部の面積を５０〜９５％、光反射部の
面積が５〜５０％にするのが望ましく、反射時・透過時
の双方とも実用上良好な視認性が得られる明るさが実現
できる範囲として、さらに好適には光透過部の面積を７
５〜８５％、光反射部の面積を１５〜２５％にするとよ
い。 【００３９】 【実施例】次に液晶表示装置２２と従来の液晶表示装置
との対比を行ったところ、表２と表３に示すような結果
が得られた。 【００４０】この従来例として図４に示す液晶表示装置
を作製した。なお、図１と図２に示す液晶表示装置２２
と同一箇所には同一符号を付す。 【００４１】ガラス基板２２の上にＡｇ合金から成る膜
厚３５０Åの半透過膜１１を形成し、反射モードおよび
透過モードともカラー表示を行うものである。そして、
それぞれ反射モードにおける反射率と、透過モードにお
ける透過率を評価したところ、表２に示すような結果が
得られた。 【００４２】 【表２】 【００４３】さらに反射モードにおける反射率が従来例
と同等となるようにし、カラーフィルタの色純度を従来
の透過型液晶表示装置と同等に設定した場合の透過モー
ドにおける透過率と色再現性を評価したところ、表３に
示す結果が得られた。 【００４４】 【表３】 【００４５】反射モードにおける反射率は、光源をリン
グ光源とし、装置に対する光入射方向を−１５°（法線
方向を0°とする）に設定したとき、装置からの反射光
を受光することで測定を行うが、本例においては、受光
方向を法線方向に規定した。 【００４６】また、透過モードにおける透過率に関して
は、C光源等の標準光源を用い、装置直下に光源を配
し、その直上において装置からの透過光を受光すること
で測定を行った。 【００４７】なお、反射率については標準白色板に対す
る相対値を、透過率については標準光源に対する相対値
をもってその輝度を表す。 【００４８】表２と表３から明らかなように、反射モー
ドにおいて、ＯＮ時の反射率を従来例と同等に設定した
場合、透過領域の割合を大きく設定することが可能であ
るため、透過モードにおける透過率が顕著に大きくな
り、透過モードを重視するようなアプリケーションに対
して非常に有利な特性となることがわかる。 【００４９】一方、反射モードにおけるＯＮ時の明るさ
を従来例と同等となるように反射領域と透過領域の面積
比を設定し、透過モードにおける色再現性を従来の透過
型液晶表示装置と同等になるようなカラーフィルタの設
定にした場合、透過率、色再現性とも従来例に対し大き
く上回る特性となることがわかる。 【００５０】 【発明の効果】以上のとおり、本発明の液晶表示装置に
よれば、一方部材の透明電極上に各画素ごとに、その領
域の一部分に光反射膜を形成し、反射モードにてモノク
ロ表示と成し、透過モードにてカラー表示と成したこと
で、反射モードにおいて明るいモノクロ表示が行われ、
透過モードにて色純度を高めたカラー表示が行われた。
とくにバックライトを消灯した状態での反射モードにお
いては、明るいモノクロ表示となり、その半面、バック
ライトを点灯した状態での透過モードにおいても、従来
の透過型液晶表示装置並の色純度の高いカラー表示を行
うことができた。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の半透過型液晶表示装置の断面概略図で
ある。 【図２】図１に示す半透過型液晶表示装置における切断
面線Ａ−Ａ’による断面概略図である。 【図３】光反射膜の形状を示す要部平面図である。 【図４】他の光反射膜の形状を示す要部平面図である。 【図５】従来の半透過型液晶表示装置の断面概略図であ
る。 【符号の説明】 １、１４・・・偏向板 ２・・・第二位相差フィルム ３・・・第一位相差フィルム ４、１２・・・基板 ５、８・・・透明電極 ６、９・・・配向膜 ７・・・オーバーコート １０・・・カラーフィルタ １１・・・半透過膜 １３・・・位相差フィルム １２・・・位相差フィルム １５・・・バックライト １６・・・液晶層 １７・・・光散乱層 １８・・・光反射膜 ２０・・・電極群 ２１・・・シール部材 ２２・・・半透過型液晶表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 AA02 AA08 AA26 DA02 DA03 DA04 DA08 DA12 DA15 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA11X FA14Y FA31Z FA41Z FC13 GA01 GA02 GA03 GA06 HA07 LA11 LA15 LA17 LA30 2H092 HA05 JB07 KB13 NA01 NA26 PA01 PA02 PA08 PA10 PA11 PA12 PA13 QA07

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】基板上にカラーフィルタと透明電極と配向
   層とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明
   電極と配向層とを順次積層してなる他方部材とをネマテ
   ィック型液晶を介して貼り付けてマトリクス状に画素を
   配列し、さらに一方部材の外側にバックライトを配設し
   た半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明
   電極上に各画素ごとに、その領域の一部分に光反射膜を
   形成し、反射モードにてモノクロ表示と成し、透過モー
   ドにてカラー表示と成した半透過型液晶表示装置。