JP2004125915A

JP2004125915A - 半透過半反射型液晶表示パネル

Info

Publication number: JP2004125915A
Application number: JP2002286474A
Authority: JP
Inventors: Nao Fukumoto; 福本　奈央; Masao Ozeki; 尾関　正雄; Yukiko Goto; 後藤　由紀子; Kiyoshi Tamai; 玉井　喜芳
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】明るい表示を行うことのできる半透過半反射型液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】一対の透明基板１２間に１８０°〜２６０°ツイストされた液晶層１３が挟持され、一方の透明基板１２Ｒの内面に、反射膜からなる光反射部１４Ａと、前記反射膜のない光透過部１４Ｂとが設けられた半透過半反射型液晶表示パネルにおいて、前記光反射部１４Ａにおける液晶層の平均リタデーションＲｒと、前記光透過部１４Ｂにおける液晶層の平均リタデーションＲｔとの関係を１．０１≦Ｒｔ／Ｒｒ≦１．１０とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過表示および反射表示の２種類の表示が可能な半透過半反射型液晶表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、文字や図形などの各種の画像を表示する表示装置の一種として液晶表示装置が知られており、このような液晶表示装置の表示部として、一対の基板の間に液晶が封入された液晶表示パネルが用いられている。そして、液晶表示パネルの一種として、透過表示および反射表示の２種類の表示が可能な半透過半反射型液晶表示パネルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような従来の半透過半反射型液晶表示パネルとして、カラー表示を行うことのできる半透過半反射型カラー液晶表示パネルを例示して説明する。
【０００３】
図４は、従来の半透過半反射型液晶表示パネルとしての半透過半反射型カラー液晶表示パネルの一例の要部を示すものであり、この半透過半反射型カラー液晶表示パネル１は、ほぼ平行に配置されて相対向するように配設されている一対の基板２を有している。この一対の基板２のうちの図４に示す一方の基板２は、視認方向の下流側に位置するリア基板２Ｒとされており、図４の上方に配置される他方の基板は、視認方向の上流側（観察側）に位置する対向基板であるフロント基板２Ｆとされている。そして、一対の基板２の対向面間の周囲には、前記両基板２を貼り合わせて一体化するための図示しないシール材がほぼ四角枠状に配設されている。このシール材により囲まれた部位には、液晶が封入されており、これにより一対の基板２の対向面間に液晶層３が形成されている。また、この液晶層３はツイスト角を２４０°ツイストとされている。そして、一対の基板２のシール材により囲まれた内側で情報の表示に用いる画素が形成されている領域が表示領域とされている。
【０００４】
前記一対の基板２は、透明なガラスあるいはポリカーボネートなどの透明な樹脂によりほぼ矩形の平板状に形成されている。また、視認方向の下流側に位置するリア基板２Ｒの液晶層３と対向する内側表面には、平滑化層７を介して透明電極８が形成されている。表示領域において、フロント基板２Ｆに形成された透明電極８とリア基板２Ｒに形成された透明電極８とが対向している部分が画素であり、本明細書内では着色層の１ドット、例えば赤、緑、青等の１ドットが画素となる。また、反射膜が形成されるリア基板２Ｒにおいて、画素を形成する領域を画素領域４といい、画素領域４間を非画素領域という。
【０００５】
この画素領域４には、金属反射膜４ａからなる反射部４Ａと、この金属反射膜４ａを厚さ方向に貫通する光透過用開口４ｂからなる透過部４Ｂとがそれぞれ形成されている。すなわち、金属反射膜４ａからなる反射部４Ａと、金属反射膜４ａを厚さ方向に貫通する光透過用開口４ｂからなる透過部４Ｂとがリア基板２Ｒの一面の画素領域４毎に形成されている。そして、画素領域４に形成された金属反射膜４ａおよび光透過用開口４ｂは、リア基板２Ｒの表面にアルミニウムなどの光の反射機能を発揮する金属膜を成膜し、その後金属膜をフォトリソ法などによって所定のパターンにパターニングすることにより形成されている。さらに、各画素領域４には、図４に示すように、カラー表示のためのカラーフィルタを構成する複数色、例えば赤、緑および青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の３色の画素となる着色感光性樹脂材料などにより形成された３色の着色層６Ｒ，６Ｇ，６Ｂのいずれかが積層形成されている。これらの着色層６（符号６は、赤、緑および青の３色の着色層６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを総称する）は、各色がストライプ状、モザイク状、トライアングル状などの所定パターンに規則正しく配置されている。
【０００６】
また、非画素領域５には、表示に関与しない部分を遮光するための黒色の着色感光性樹脂材料などの光吸収機能を発揮する遮光膜５ａ（図４）が形成されている。この遮光膜５ａは、ブラックマスクあるいはブラックマトリクスと称されている。すなわち、遮光膜５ａの開口部分の内側が画素領域４となっている。その他の構成は、従来公知の液晶表示パネルと同様とされており、その詳しい説明は省略する。
【０００７】
上記のような構成からなる従来の半透過半反射型カラー液晶表示パネル１によれば、反射表示を行う場合には、外部から入射される外光を各画素の光反射部４Ａを構成する金属反射膜４ａにより反射させて、この反射光をカラーフィルタを構成する着色層６を通して出射させるようになっている。また、透過表示を行う場合には、リア基板２Ｒの視認方向の下流側に位置する背面側に設けられているバックライトユニットからの照射光を画素の光透過部４Ｂを構成する光透過用開口４ｂにより透過させて、この透過光をカラーフィルタを構成する着色層６を通して出射させるようになっている。
【０００８】
すなわち、従来の半透過半反射型カラー液晶表示パネルによれば、１画素の内部に、反射部４Ａと透過部４Ｂの２種類を備えているので、透過表示および反射表示の２種類の表示を実施することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２８１６４８号公報（第２段落〜第６段落、図４）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の液晶表示装置は、透過表示の輝度向上、コントラスト向上、色再現性の向上という、いわゆる透過重視の要求が強くなってきている。このような要求に対して、例えば、液晶層のリタデーションを大きくすると透過表示時の輝度が向上することが知られていた。しかし、一方で反射表示時の遮光度の低下、コントラストの低下、白色表示時の着色等の問題が生じることも知られていた。従来の半透過半反射型液晶表示パネルは、リタデーション光透過部の最適リタデーションと光反射部の最適リタデーションが異なっているにもかかわらず、光透過部のリタデーションと光反射部のリタデーションを個別に制御することができず、表示の見栄えを良くすることができなかった。
【００１１】
したがって、本発明者らは、液晶層の厚み管理が厳しいＳＴＮ型液晶表示素子は液晶層の厚みを均一にしなければならないという固定観念を払拭し、光透過部と光反射部とのリタデーションをそれぞれ管理して、コントラストの高い、明るい表示を行うことのできる半透過半反射型液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項１に係る本発明の半透過半反射型液晶表示パネルの特徴は、一対の透明基板間に１８０°〜２６０°ツイストされた液晶層が挟持され、一方の透明基板の内面に、反射膜からなる光反射部と、前記反射膜のない光透過部とが設けられた半透過半反射型液晶表示パネルにおいて、前記光反射部における液晶層の平均リタデーションＲｒと、前記光透過部における液晶層の平均リタデーションＲｔとの関係を１．０１≦Ｒｔ／Ｒｒ≦１．１０とすることである。
【００１３】
そして、このような構成を採用したことにより、光透過部のリタデーションと光反射部のリタデーションをそれぞれ制御することができ、透過表示の輝度を向上させることができるとともに、反射表示のコントラスト向上および白表示の着色を抑制することができる。
【００１４】
前記光反射部と前記光透過部とが各画素毎に形成されており、前記光反射部にリタデーション調整手段が形成されていることが好ましい。また、前記リタデーション調整手段が透光性樹脂からなる段差層であり、前記光反射部の液晶層の厚みが前記光透過部の液晶層の厚みと異なることが好ましい。さらに、前記光反射部に反射部カラーフィルタが形成され、前記光透過部に透過部カラーフィルタが形成され、反射部カラーフィルタの厚みと透過部カラーフィルタの厚みが異なることが好ましい。
【００１５】
このような構成を採用することで、光反射部のリタデーション制御、光透過部のリタデーション制御が確実に行われるとともに、半透過半反射型液晶表示パネルを製造する場合、製造工程の削減、製造コストの削減ができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る半透過半反射型液晶表示パネルを適用した半透過半反射型カラー液晶表示パネルの要部断面図である。また、図２は、画素領域における光反射部と光透過部の配置を示す模式的平面図である。
【００１８】
本実施形態の半透過半反射型液晶表示パネルとしての半透過半反射型カラー液晶表示パネル１０は、ほぼ平行に配置されて相対向するように配設されている一対の基板を有している。この一対の基板のうち視認方向の下流側に位置する基板はリア基板１２Ｒとされており、図１の上方に配置される基板は、視認方向の上流側（観察側）に位置する対向基板であるフロント基板１２Ｆとされている。
【００１９】
前記リア基板１２Ｒは、透明なガラスあるいはポリカーボネートなどの透明な樹脂によりほぼ矩形の平板状に形成されており、このリア基板１２Ｒの図１の上面には図示しない光拡散層が形成されている。また、リア基板１２Ｒの一面たる液晶層と対向する内側表面であって表示領域においては、図１に示すように、画素を形成する所定パターンの多数の画素領域１４と、表示に関与しない非画素領域とが設けられている。
【００２０】
なお、本実施の形態は、画素の形状、配列としてドットマトリクス型のパターンで説明しているが、セグメント型であってもよく、ドットマトリクスパターンとセグメントパターンが混在しているものであってもよい。また、画素最小表示単位となるカラーフィルタの配列もストライプ配列、モザイク配列、トライアングル配列であってもよい。
【００２１】
図１に示されているように、各画素領域１４には、金属反射膜１４ａからなる光反射部１４Ａと、この金属反射膜１４ａを厚さ方向に貫通する光透過用開口１４ｂからなる光透過部１４Ｂとが光拡散層を介してそれぞれ形成されている。
【００２２】
すなわち、金属反射膜１４ａからなる光反射部１４Ａと、金属反射膜１４ａを厚さ方向に貫通する光透過用開口１４ｂからなる光透過部１４Ｂとがリア基板１２Ｒの一面の画素領域１４毎に形成されている。
【００２３】
前記画素領域１４に形成された金属反射膜１４ａおよび光透過用開口１４ｂは、例えばリア基板１２Ｒの一面に光拡散層を形成した後に、光拡散層の表面にアルミニウムや銀などの光の反射機能を発揮する金属膜を成膜し、その後金属膜をフォトリソ法などによって所定のパターンにパターニングすることにより形成されている。
【００２４】
本実施形態における光反射部１４Ａおよび光透過部１４Ｂのそれぞれの大きさの割合は、画素領域１４（画素）の面積に対して、光反射部１４Ａの面積が４４％程度、光透過部１４Ｂの面積が５６％程度となるように形成されている。
【００２５】
なお、この面積比率は、目標とする透過表示時の輝度、反射表示の輝度によって設定することができる。光透過部１４Ｂの面積は、画素領域１４の面積の１０％以上であればよいが、透過表示の明るさを十分確保するために、光透過部１４Ｂの面積は光反射部１４Ａの面積より大きくしたほうが好ましい。
【００２６】
また、本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、画素領域１４を２分割するようされているが２分割に限らず、図２（ｂ）のように、３分割してもよい。図２において、実線で囲まれている領域が画素となる画素領域１４であり、ハッチング部分が光反射部１４Ａである。また、光反射部１４Ａと光透過部１４Ｂはストライプ状に区分けされていなくともよく、図２（ｃ）のように画素領域１４の中央部分に島状の光透過部１４Ｂを形成してもよい。もちろん、逆に、島状の光反射部１４Ａを形成してもよい。この場合、島の形状は円形、楕円形、三角形、四角形、多角形などであってよい。
【００２７】
前記各画素領域１４には、カラー表示のためのカラーフィルタを構成する複数色、例えば赤、緑および青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の３色の画素となる着色感光性樹脂材料などにより形成されている。図１においては、図中左側の画素には赤色カラーフィルタ、中央の画素には緑色のカラーフィルタが形成されている。
【００２８】
また、画素領域１４の光反射部１４Ａには光反射部用カラーフィルタ１６ｒが形成されており、光透過部１４Ｂには光透過部用カラーフィルタ１６ｔが形成されている。光反射部用カラーフィルタ１６ｒと光透過部用カラーフィルタ１６ｔは異なる色特性のものを個別に形成してもよいし、同一素材のものを一回の塗工で形成するようにしてもよい。
【００２９】
光反射部用カラーフィルタ１６ｒと光透過部用カラーフィルタ１６ｔとを一回の塗工で行い、後述する光反射部１４Ａの液晶層の厚みｄｒと光透過部１４Ｂの液晶層の厚みｄｔとを所定量分差をつけるためには、光反射部１４Ａに透明な樹脂からなる段差層２０を形成することが好ましい。勿論、段差層２０を用いずカラーフィルタだけで液晶層の厚さを調整してもよいが、塗工回数の削減（ＲＧＢで６回塗工回数に対し４回の塗工回数）、厚み調整の簡便性から段差層２０を形成したほうがよい。
【００３０】
表示に関与しない非画素領域には、図１に示すように、画素間からの光漏れを防止するための遮光膜２１が形成されている。アルミニウム等の金属反射膜も、バックライト等の光源光を遮光することができ、遮光膜として採用可能であるが、液晶層の厚み制御性（画素間の凹み発生防止）の観点からカラーフィルタと同程度の膜厚を確保することのできる感光性樹脂中に黒色顔料等を混在させた樹脂製の遮光膜が好ましい。
【００３１】
画素領域１４の光反射部１４Ａ、光透過部１４Ｂにそれぞれカラーフィルタ１６ｒ、１６ｔを形成した後、平坦化膜１７を非画素領域も含めて一面に形成し、その上に透明電極１８を形成する。また、透明電極１８の上に液晶層のツイスト角が、１８０°〜２６０°の範囲内で所定の値、例えば２４０°となるようにラビング処理された配向膜１９を形成する。
【００３２】
また、フロント基板１２Ｆに透明電極１８を形成し、ラビング処理された配向膜１９を形成し、リア基板１２Ｒの透明電極１８とフロント基板１２Ｆの透明電極１８とが直交するように２枚の基板を図示しないシール材を介して貼り合わせる。そして、２枚の基板間に液晶が封入されている。
【００３３】
本実施形態の半透過半反射型カラー液晶表示パネル１０は、画素領域１４の光反射部１４Ａの液晶層の平均リタデーションＲｒと光透過部１４Ｂの平均リタデーションＲｔとが、１．０１≦Ｒｔ／Ｒｒ≦１．１０の関係になるように形成されている。下限値を１．０１より小さくすると、反射表示のコントラストが低下し、上限値を１．１０より大きくすると、ドメイン等の配向不良が発生し、表示の見栄えが悪くなる。また、下限値は１．０２とすることが好ましく、上限値は１．０５とすることが好ましい。
【００３４】
光反射部１４Ａと光透過部１４Ｂの液晶層のリタデーションをそれぞれ制御することで、反射表示時に最適の見栄えを実現し、透過表示時に明るい表示を得ることができる。このリタデーションを制御するため、光反射部１４Ａに段差層２０を配設し、光反射部１４Ａの液晶層の厚みｄｒを光透過部１４Ｂの液晶層の厚みｄｔより小さくしている。この厚みの差は０．１μｍ〜０．５μｍとすることが好ましい。
【００３５】
【実施例】
ガラス基板からなるリア基板の画素領域に、銀合金からなる光反射部と銀合金を配設しない光透過部を形成し、光反射部に透明な感光性樹脂からなる段差層を積層した。そして、光反射部、光透過部にカラーフィルタを形成した後、透明樹脂からなる平坦化膜、ＩＴＯからなる透明電極、ポリイミド樹脂からなる配向膜を液晶層が２４０°ツイストとなるように形成した。なお、カラーフィルタはＲ，Ｇ，Ｂの色を各画素ごとに配設するようにした。また、ガラス基板にＩＴＯからなる透明電極、ポリイミド樹脂からなる配向膜を形成したフロント基板を準備し、フロント基板とリア基板とを貼り合わせ、液晶を封入して半透過半反射型カラー液晶表示パネルを作製した。
【００３６】
また、上記液晶表示パネルを、図３に示す光学フィルムの配設仕様にしたがって、位相差板や偏光板を配設した。θ１＝７５°、θ２＝８°、θ３＝２９°、θ４＝１２°、θ５＝７４°、θ６＝８６°、位相差板１のリタデーションは５５０ｎｍ、位相差板２のリタデーションは１３８ｎｍ、位相差板３のリタデーションは１３８ｎｍ、位相差板４のリタデーションは２７０ｎｍとした。
【００３７】
（実施例１）半透過半反射型カラー液晶表示パネルの光透過部の平均リタデーションＲｔを８１０ｎｍ、Ｒｔ／Ｒｒを１．０１として、上記仕様の光学フィルムを貼りつけ、透過表示の特性を測定した。その結果を下記表１に示す。
（実施例２）実施例１と異なる部分は液晶層のリタデーションであり、この評価結果も表１に示す。
（比較例１）実施例と異なるのは、液晶層のリタデーションで、光透過部と光反射部のリタデーションを同じになるように形成した。この評価結果も表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１からも判るように、光反射部のリタデーションＲｒに対する光透過部のリタデーションＲｔが大きくなることによって、透過表示の白色輝度が向上し、明るい透過表示を得ることができる。また、コントラストも高くなり、彩度の高い表示も同時に得られる。
【００４０】
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の半透過半反射型液晶表示パネルによれば、透過表示においても明るく、コントラストの高い表示を行うことができるなどの極めて優れた効果を奏する。また、反射表示においても彩度の高い、見栄え良好な表示ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半透過半反射型液晶表示パネルを適用した半透過半反射型カラー液晶表示パネルの要部を示す模式的断面図。
【図２】リア基板の画素領域における光透過部および光反射部の配置パターンを示す平面図。
【図３】実施例における光学フィルムの配置を示す説明図。
【図４】従来の半透過半反射型カラー液晶表示パネルの要部を示す模式的断面図。
【符号の説明】
１０　半透過半反射型カラー液晶表示パネル
１２　基板
１３　液晶層
１４　画素領域
１４Ａ　光反射部
１４ａ　金属反射膜
１４Ｂ　光透過部
１４ｂ　光透過用開口
１６　カラーフィルタ
１８　透明電極
１９　配向膜
２０　段差層

Claims

一対の透明基板間に１８０°〜２６０°ツイストされた液晶層が挟持され、一方の透明基板の内面に、反射膜からなる光反射部と、前記反射膜のない光透過部とが設けられた半透過半反射型液晶表示パネルにおいて、
前記光反射部における液晶層の平均リタデーションＲｒと、前記光透過部における液晶層の平均リタデーションＲｔとの関係を
１．０１≦Ｒｔ／Ｒｒ≦１．１０
とすることを特徴とする半透過半反射型液晶表示パネル。
前記光反射部と前記光透過部とが各画素毎に形成されており、前記光反射部にリタデーション調整手段が形成されている請求項１に記載の半透過半反射型液晶表示パネル。
前記リタデーション調整手段が透光性樹脂からなる段差層であり、前記光反射部の液晶層の厚みが前記光透過部の液晶層の厚みと異なる請求項２に記載の半透過半反射型液晶表示パネル。
前記光反射部に反射部カラーフィルタが形成され、前記光透過部に透過部カラーフィルタが形成され、反射部カラーフィルタの厚みと透過部カラーフィルタの厚みが異なる請求項１〜３のいずれか１項に記載の半透過半反射型液晶表示パネル。