JP2004125978A

JP2004125978A - 半透過反射型液晶表示パネル

Info

Publication number: JP2004125978A
Application number: JP2002287082A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Okuda; 奥田　貴博
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】透過表示に重きを置きつつも、反射表示の際に充分な輝度を得ることができる半透過反射型液晶表示パネルを提供する。
【解決手段】液晶層を挟んで互いに対向する二枚の透明基板のうち、反視認側となる一方の透明基板４の内側表面上における各単位画素形成領域６内に、反射膜が配設された反射部２０と、反射膜が配設されていない透過部１０とを有してなる半透過反射型液晶表示パネルにおいて、前記反射膜を半透過反射膜２１とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半透過反射型液晶表示パネルに係り、特に、各単位画素形成領域内に、反射部と透過部とを併有する半透過反射型液晶表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、携帯電話等の表示手段として、液晶分子の旋光性を利用した液晶表示を行う液晶表示パネルが採用されていた。
【０００３】
また、近年、このような液晶表示パネルにおいては、低消費電力等を目的として、バックライト等の光源による光源光と、パネル内に外部から入射された外光とを選択的に用いて液晶表示を行う、いわゆる半透過反射型液晶表示パネルが採用されるようになった。
【０００４】
図２は、このような従来から採用されている半透過反射型液晶表示パネルの一例を示したものである。
【０００５】
この半透過反射型液晶表示パネル１は、液晶層２を挟んで上下で互いに対向する二枚の透明基板３，４のうち、反視認側となる下方の透明基板４の内側表面上における各単位画素形成領域６に、カラーフィルタ７を通して前記液晶層２の側に外光を反射させて液晶表示を行う反射部９と、カラーフィルタ７を通して前記液晶層２の側に光源光を透過させて液晶表示を行う透過部１０とを互いに隣位するように併有している。
【０００６】
前記反射部９は、前記カラーフィルタ７の反視認側に、視認側から入射された光を液晶層２の側に完全反射する金属薄膜等からなる反射膜１１を有している。一方、前記透過部１０は、反射膜１１を有さず、透明基板４の反視認側に配置されたバックライト等の図示しない光源からの光源光をそのまま透過するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、互いに隣位する各単位画素形成領域６の間には、各画素間を遮光するためのブラックマスク等の遮光膜１３が形成されている。
【０００８】
さらに、図示はしないが、前記反射部９、前記透過部１０および前記遮光膜１３の上層および視認側の透明基板の内側表面上には、透明電極および配向膜が順次積層されている。
【０００９】
そして、このような半透過反射型液晶表示パネル１を用いて液晶表示を行うには、視認側から半透過反射型液晶表示パネル１の内部に外光が十分に入射される場合には、この外光を前記カラーフィルタ７を通して前記反射膜１１によって上方の液晶層２の側に反射させ、この反射させた外光によってカラー画像を表示するようになっている。
【００１０】
一方、半透過反射型液晶表示パネル１の内部に十分な外光が入射されない場合は、光源光を視認側へ向かって照射し、この照射した光源光を前記カラーフィルタ７を通して液晶層２の側に透過させ、この透過させた光源光によってカラー画像を表示するようになっている。
【００１１】
また、このような構成の他にも、図３に示すように、前述した反射部９や透過部１０のような構造上の明確な区分けがなされず、各単位画素形成領域６上に全面的に形成された半透過反射膜１５の上層にカラーフィルタ７が形成された半透過反射型液晶表示パネル１６も採用されている（例えば、特許文献２参照）。この場合においても、半透過反射膜１５の性質によって、外光と光源光の双方を選択的に用いた液晶表示を行うことができるようになっている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２８１６４８号公報（第１図）
【特許文献２】
特開２０００−１９５０１号公報（第１図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような半透過反射型液晶表示パネルにおいて、現在主流となっている構成は、光源光を用いた透過表示を行う際に、良好な色純度の表示を得ることを目的としたいわば透過重視のものである。
【００１４】
このような透過重視の要請に応えるには、例えば、特許文献１のように、反射部９に完全反射を行う反射膜１１を用いる構成においては、透過部１０の平面積を相対的に大きくするために、反射部９の平面積を反射膜１１とともに小さく形成する必要がある。
【００１５】
しかし、このような場合において、図４に示すように、各単位画素形成領域６の間に前記遮光膜１３を形成する際に、前記反射部９の平面積が小さくなる方向に遮光膜１３の位置ずれが生じた場合、ただでさえ平面積が小さい反射部９がさらに小さなものとなってしまう。
【００１６】
この結果、反射部９によって外光の反射光を用いた反射表示を行う際に、十分な外光を液晶層２の側に反射させることができず、適正な輝度を得ることができないといった問題が生じていた。
【００１７】
一方、特許文献２においては、半透過反射膜１５の性質によって、透過および反射の平面積をともに大きくとることはできるが、逆に、半透過反射膜１５は、光を透過するのに一定の限界があり、半透過反射膜１５を形成していない場合に比べて透過表示を行う際の色純度が落ちてしまい、透過重視の要請に必ずしも応えることができないといった問題を有していた。
【００１８】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、透過表示に重きを置きつつも、反射表示の際に充分な輝度を得ることができる半透過反射型液晶表示パネルを提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明に係る半透過反射型液晶表示パネルの特徴は、液晶層を挟んで互いに対向する二枚の透明基板のうち、反視認側となる一方の透明基板の内側表面上における各単位画素形成領域内に、反射膜が配設された反射部と、反射膜が配設されていない透過部とを有してなる半透過反射型液晶表示パネルにおいて、前記反射膜が半透過反射膜である点にある。また、前記各単位画素形成領域の間に画素間を遮光する遮光膜が配設され、前記遮光膜が前記反射膜に接するように配設されていることが好ましい。さらに、前記反射部の平面積が前記透過部の平面積より大きいことが好ましい。
【００２０】
そして、このような構成を採用したことにより、反射表示を行う際の輝度を向上すべく反射部の平面積を大きく形成したとしても、透過液晶表示を行う際に、反射膜による透過率低下がない透過部と、一定の透過率を有する前記反射部の半透過反射膜とによって光源光を視認側に透過することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半透過反射型液晶表示パネル１８の実施形態について、図１を参照して説明する。
【００２２】
なお、従来と基本的構成の同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。
【００２３】
本実施形態における半透過反射型液晶表示パネル１８は、液晶層２を挟んで互いに対向する二枚の透明基板３，４のうち、反視認側の透明基板４の内側表面上における各単位画素形成領域６内に、カラーフィルタ７を通して前記液晶層２の側に外光を反射させて液晶表示を行う反射部２０と、カラーフィルタ７を通して前記液晶層２の側に光源光を透過させて液晶表示を行う透過部１０とを併有する点においては、特許文献１に示した構成と同様である。
【００２４】
しかしながら、本実施形態における半透過反射型液晶表示パネル１８は、反射部２０の構成に従来と特徴的な差異を有している。
【００２５】
すなわち、本実施形態における反射部２０は、カラーフィルタ７の反視認側に、完全反射の反射膜１１の代わりに半透過反射膜２１を有している。
【００２６】
この半透過反射膜２１は、視認側から入射された外光を一定の反射率で液晶層２の側に反射するとともに、反視認側から照射された光源光を一定の透過率で液晶層２の側に透過するようになっている。
【００２７】
これにより、光源光を用いる透過液晶表示を行う際には、反射膜による光透過の阻害がなく光利用効率１００％の透過部１０と、一定の透過率を有する前記反射部２０の半透過反射膜２１とによって光源光を視認側に透過することができる。
【００２８】
つまり、本実施形態においては、単位画素内における反射部２０の平面積を相対的に大きくしたとしても、この反射部２０に形成された半透過反射膜２１によって単位画素当たりの光源光の透過率を大きく取ることができ、透過表示を行う際の色純度を良好に維持することができる。
【００２９】
従って、本実施形態においては、透過表示を行う際の色純度の低下を懸念せずに反射部２０の平面積を大きくすることができ、この結果、遮光膜１３の位置ずれが生じたとしても反射表示を行う際に充分な輝度を得ることができるようになっている。
【００３０】
また、従来のように、反射部９に完全反射を行う反射膜１１を用いる場合、単位画素当たりの光の反射率と透過率との比は、反射部９すなわち反射膜１１の形成部の平面積と、透過部１０すなわち反射膜１１の非形成部の平面積との比に固定されてしまう。これに対し、本実施形態においては、半透過反射膜２１の固有の透過率を変えることによって、反射部２０すなわち半透過反射膜２１の形成部の平面積によらずに単位画素あたりの光の透過率を任意に変更することができ、設計の自由度を広げることができるようになっている。
【００３１】
さらに、前述のように、透過表示に支障をきたさずに反射部２０の平面積を大きく形成することができる結果、反射および透過のいずれの表示を行う場合においても、各画素間の間隔を小さくすることができる。すなわち、本実施形態においては、透過および反射のいずれの表示を行う場合においても、開口率（表示面積）を大きくとることができ、高精細な表示を行うことができるようになっている。
【００３２】
ところで、前記半透過反射膜２１は、実際の製造工程においては、各単位画素形成領域６上に、加工前の半透過反射膜２１（以下、「基膜」と称する）を全面形成した後、この基膜における透過部１０に相当する部位に孔開け加工を施すことによって形成されるようになっている。
【００３３】
このような半透過反射膜２１の設計の際には、例えば、目的とする単位画素あたりの光の透過率と反射率との比を予め設定し、その設定値に対応する反射部２０と透過部１０との平面積の比を求め、それに応じた大きさの孔開け加工を前記基膜に対して施すのである。
【００３４】
そこで、具体的な、半透過反射膜の設計例について表１を用いて説明する。
【００３５】
なお、表１においては、孔開け加工後における単位画素当たりの光の反射率と透過率との比が４０：６０となるような半透過反射膜の設計を行うものとする。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１の下欄に示すように、この設計において扱う半透過反射膜は、前提条件として、基膜の状態における単位画素当たりの反射率と透過率との比が６０：４０となるようなものである。
【００３８】
一方、表１の上欄は、従来から採用されていた完全反射型の反射膜の一例を示すものであるが、この上欄からも分かるように、前記反射膜においては、基膜の状態における単位画素当たりの反射率と透過率との比が１００：０になる。
【００３９】
ここでまず、前記反射膜について見るに、この反射膜の、孔開け加工後における単位画素当たりの反射率と透過率との比は、表１の上欄からも分かるように、孔開け加工の残存部である反射部と、孔開け加工部である透過部との平面積の比である。
【００４０】
従って、これから設計を行う半透過反射膜と同様に、孔開け加工後における単位画素当たりの反射率と透過率との比が４０：６０となるような設計を行う場合、反射部と透過部との平面積の比が４：６になるように孔開け加工を行えばよい。
【００４１】
このように単純な設計で済む反射膜に対し、半透過反射膜においては、反射部と透過部との平面積の比がそのまま反射率と透過率との比になるわけではない。
【００４２】
そこで、半透過反射膜の設計においては、例えば、表１に示すように、反射部と透過部との平面積の比のパターンを複数パターン（表１においては、便宜上４つのパターン）用意し、各パターンの場合における反射率と透過率との比を実測する。
【００４３】
次に、この実測値から、反射率と透過率の比と、反射部と透過部との平面積比との相関関係を求める。
【００４４】
表１からは、以下の（１）、（２）の各式に示す相関関係が求められる。なお、（１）、（２）の各式において、Ｒ_ａは、孔開け加工後における反射率を、Ｔ_ａは、孔開け加工後における透過率を、Ｒ_ｂは、孔開け加工前すなわち基膜の状態における反射率を、Ｔ_ｂは、基膜の状態における透過率を示すものとする。また、Ｓ_ｒは、反射部すなわち半透過反射膜の形成部分の平面積を、Ｓ_ｔは、透過部すなわち半透過反射膜の非形成部分の平面積を、Ｓ_ｒ＋Ｓ_ｔは、総面積を示すものとする。
【００４５】
Ｒ_ａ＝Ｓ_ｒ／（Ｓ_ｒ＋Ｓ_ｔ）×Ｒ_ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
Ｔ_ａ＝Ｓ_ｔ／（Ｓ_ｒ＋Ｓ_ｔ）×１００＋Ｓ_ｒ／（Ｓ_ｒ＋Ｓ_ｔ）×Ｔ_ｂ　　（２）
そして、最後に、求められた相関関係から、目的とする反射率と透過率に対応する反射部と透過部との平面積を求める。
【００４６】
本設計においては、孔開け加工後における目的とする反射率と透過率との比が４０：６０であるため、この数値を（１）、（２）の各式に代入すると、反射部と透過部との平面積の比が、表１下欄の最下段に示すように６６：３４と算出される。
【００４７】
このようにして、半透過反射膜の具体的な設計を行うこともできる。
【００４８】
次に、本実施形態における半透過反射型液晶表示パネルに対して行った点灯試験について説明する。
【００４９】
なお、本試験においては、本実施形態における半透過反射型液晶表示パネル（以下、「実施例」と称する）と、従来の半透過反射型液晶表示パネル（以下、「比較例」と称する）との二種類の試料を用いて試験を行った。
【００５０】
本実施例における試料を作成するには、まず、厚みが０．５ｍｍのガラス基板の内側表面における画素幅が１００μｍとされた各単位画素形成領域上に、ＩｎＣｅＯ（インジウムセリウム混合酸化物、以下同様）の薄膜を４０ｎｍ、ＡＰ（パラジウムを添加した銀薄膜、以下同様）を３５ｎｍ、さらに、ＩｎＣｅＯの薄膜を７０ｎｍ順次積層することによって、孔開け加工前における透過率が４０％とされた半透過反射膜の基膜を形成する。
【００５１】
その後、前記基膜の上に、孔開け加工用のレジストを塗布し、所望の箇所に孔が開くように露光、現像、ミラーエッチングを行い、不要なレジストを除去する。これによって、各単位画素形成領域上に、透過部の平面積より大きな平面積の半透過反射膜が形成される。
【００５２】
次に、このような半透過反射膜が形成された各単位画素形成領域上にカラーフィルタを形成するとともに、各単位画素形成領域の間であって、一部が半透過反射膜に接するように、幅２０μｍの遮光膜を形成し、カラーフィルタ基板を形成する。
【００５３】
そして、前記カラーフィルタ基板に、通常の半透過反射型液晶表示パネルを作成する場合と同様に、平滑層、透明電極および配向膜等を積層し、その後、カラー基板を対向基板とシールを介して貼り合わせ、両基板間に液晶を封入することによって実施例の試料が作成される。
【００５４】
一方、比較例における試料は、各単位画素形成領域上に、ＡＰのみを、９０ｎｍの厚さに形成することによって作成した。その他の構成は、実施例における試料と同様である。
【００５５】
このように作成した二種類の試料について、前記遮光膜の位置ずれを意図的に発生させ、位置ずれ量が０μｍ、５μｍおよび１０μｍの３段階における反射表示時と透過表示時との画素内輝度比を測定した。
【００５６】
その結果を以下の表２に示す。
【００５７】
【表２】

【００５８】
表２に示すように、比較例の試料においては、反射と透過の際の輝度比差が最大で１１．２であったのに対し、本実施例の試料においては、輝度比差が最大で６．８と低減されることが実証された。
【００５９】
したがって、本実施形態における半透過反射型液晶表示パネル１８によれば、半透過反射膜２１の非形成部である透過部１０と反射部２０に形成された半透過反射膜２１によって、色純度が向上された透過表示を行いつつも、半透過反射膜の平面積を大きく形成することによって、遮光膜１３の位置ずれに基づく反射表示の際の輝度比の低下を防ぐことができる。
【００６０】
なお、本発明は前記実施形態のもの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可能である。
【００６１】
例えば、透明基板４と、前記反射部２０、前記透過部１０および前記遮光膜１３との間に、拡散層等の他の薄膜を形成するようにしてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る半透過反射型液晶表示パネルによれば、透過表示に重きを置きつつも、反射表示の際に充分な輝度を得ることができ、かつ、設計の自由度を広げることができ、さらに、透過および反射のいずれの表示を行う際にも開口率を大きくとることができ、表示品位を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半透過反射型液晶表示パネルの実施形態において、単位画素形成領域上の薄膜構造を示した概略断面図
【図２】従来から採用されていた半透過反射型液晶表示パネルの一例を示した概略断面図
【図３】従来から採用されていた半透過反射型液晶表示パネルの図２と異なる他の一例を示した概略断面図
【図４】従来の半透過反射型液晶表示パネルの問題点を示した平面図
【符号の説明】
２　液晶層
３　透明基板（視認側）
４　透明基板（反視認側）
６　単位画素形成領域
７　カラーフィルタ
１０　透過部
１８　半透過反射型液晶表示パネル
２０　反射部
２１　半透過反射膜

Claims

液晶層を挟んで互いに対向する二枚の透明基板のうち、反視認側となる一方の透明基板の内側表面上における各単位画素形成領域内に、反射膜が配設された反射部と、反射膜が配設されていない透過部とを有してなる半透過反射型液晶表示パネルにおいて、
前記反射膜が半透過反射膜であることを特徴とする半透過反射型液晶表示パネル。
前記各単位画素形成領域の間に画素間を遮光する遮光膜が配設され、前記遮光膜が前記反射膜に接するように配設されている請求項１に記載の半透過反射型液晶表示パネル。
前記反射部の平面積が前記透過部の平面積より大きい請求項１または請求項２に記載の半透過反射型液晶表示パネル。