JP2004294558A

JP2004294558A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004294558A
Application number: JP2003083766A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Hisanaga; 一行久長
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】反射時の最適な駆動値電圧と透過時の最適な駆動値電圧に差が生じ、両者を同時に満足できる最適な駆動電圧が得られない。
【解決手段】基板上に透明導電層と光反射性金属層との積層体をストライプ状に配列してなるストライプ状積層電極群を形成し、このストライプ状積層電極群上に配向層を積層してなる一方部材と、透明基板上にストライプ状透明電極群と配向層とを順次積層してなる他方部材とをネマチック液晶を介して貼り合わせ画素をマトリクス状に配列せしめるとともに、光反射性金属層に対し画素ごとにストライプ状積層電極群の配列方向と平行にしたスリット状の開口部を設けて、さらに他方部材に対し画素に対応するカラーフィルターを配するとともに、上記開口部の段差を３００Å以下に、この面内段差を３００Å以下にすべく、この開口部に透明樹脂材を充填せしめた液晶表示装置。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関するものであり、より詳しくは反射型表示（反射モード）と透過型表示（透過モード）の機能を兼ね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、携帯情報端末用途に、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は、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、双方の機能を併せ持たせるためにセル内に半透過反射板を設けている（特許文献１参照）。
【０００４】
液晶表示装置にはアクティブマトリクス方式や単純マトリクス方式など種々の方式があるが、半透過型液晶表示装置の例として単純マトリクス方式を用いた場合を図４により示す。
【０００５】
同図はこの装置の概略断面図であり、基板１の上に開口部４を設けた金属反射膜３を形成し、この上にシリコン酸化膜等の絶縁膜５を被覆し、さらにＩＴＯなどからなる透明電極６と配向膜７とを順次積層している。
【０００６】
一方、基板２の上にはカラーフィルタ１０（厚み１００００オングストローム）が画素ごとに配されており、各画素間には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１１を形成している。これらカラーフィルタ１０とブラックマトリックス１１の上にはアクリル系樹脂からなるオーバーコート層９（厚み２００００オングストローム）が形成され、さらにストライプ状透明電極群である透明電極８（厚み２６００オングストローム）と配向膜７（厚み４００オングストローム）が順次形成される。
【０００７】
そして、透明電極６と透明電極８とが交差するようにネマチック液晶１２を介して貼り合わせ、それら交差部分を画素となして、マトリックス状に配列する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２１５４９２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の半透過型液晶表示装置によれば、各画素内に設けた金属膜に開口部４を設けたことで、同一画素内に凹部が存在し、図４に示したように同一画素内において金属膜部（ギャップａ）と開口部（ギャップｂ）でセルギャップに差が生じ、これにより、反射時の最適な駆動値電圧と透過時の最適な駆動値電圧に差が生じ、両者を同時に満足できる最適な駆動電圧が得られないという課題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、基板上に透明導電層と光反射性金属層との積層体をストライプ状に配列してなるストライプ状積層電極群を形成し、このストライプ状積層電極群上に配向層を積層してなる一方部材と、透明基板上にストライプ状透明電極群と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これらストライプ状積層電極群とストライプ状透明電極群とが交差するようネマチック液晶を介して貼り合わせ画素をマトリクス状に配列せしめるとともに、上記光反射性金属層に対し画素ごとにストライプ状積層電極群の配列方向と平行にしたスリット状の開口部を設けて、この開口部にて透過モードとなし、開口部以外の領域にて反射モードとなし、さらに他方部材に対し画素に対応するカラーフィルターを配するとともに、上記開口部の段差を３００Å以下に、この面内段差を３００Å以下にすべく、この開口部に透明樹脂材を充填せしめたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の液晶表示装置は、選択的なエッチングを経て前記開口部に透明樹脂材を充填せしめたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を図により説明する。
【００１３】
図１は本発明における半透過反射型液晶表示装置の概略断面図であり、図２は図１に示す液晶セル１４の要部拡大平面図、図３は図２に示す半透過反射型液晶装置の要部拡大平面図であり、図３は図２に示すＡ−Ａ’線の断面図である。なお、図４に示す装置と同じ部材には同一符号を付す。
【００１４】
一方部材については、ガラスや合成樹脂などからなる基板１の上にはＩＴＯなどからなる透明電極６が所定の形状に形成されており、さらにその上に前記光反射性金属層である開口部４を設けた金属反射膜３を所定の形状に形成し、反射板としての機能と電極としての機能を同時に満たす反射電極として用いられる。
【００１５】
この開口部４については、図２に示すごとく、金属反射膜３に対し画素ごとにストライプ状積層電極群の配列方向と平行にしたスリット状にしている。
【００１６】
この金属反射膜３の材料としてはＡｌ（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ａｇ（銀）、またはこれらの合金などの金属が用いられるが、可視光域の外光を反射させることのできる高反射率金属であれば、特に限定されない。
【００１７】
また、かかる金属反射膜３の反射率は８５％以上、より好ましくは９０％以上になっていることが好ましい。そして、この金属反射膜３に対し、その背面から入る光を通すための開口部４を設けた。
【００１８】
この開口部４はフォトリソグラフィ等により選択的に形成し、その大きさは画素サイズの３０％の面積とした。なお、開口部の面積としてはその半透過反射型液晶装置の用途によって決まるものであって、特に限定されるものではない。
【００１９】
そして、本発明によれば、この開口部４に対し、アクリル樹脂などの透明樹脂膜１３をフォトリソグラフィにより開口部４に合わせて形成し、これに伴って図４に示すごとく、開口部４の段差を３００Å以下に、さらに図３に示すごとく、この面内段差を３００Å以下にすべく、この開口部４に透明樹脂材を充填した。
【００２０】
また、反射膜３上には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７が形成されている。
【００２１】
他方部材については、基板２にはカラーフィルタ１０が画素ごとに配されており、各カラーフィルタ１０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１１とを形成している。カラーフィルタ層１０は染色法や顔料分散法によって製造することができる。
【００２２】
なお、ブラックマトリックス１１は必要不可欠ではなく、ブラックマトリックス１１は設けなくてもよい。
【００２３】
そして、カラーフィルタ層１０上には、たとえばアクリル系樹脂からなるオーバーコート層９が形成され、さらにその上に透明電極８、配向膜７がそれぞれ形成されている。
【００２４】
このような構成の一方部材と他方部材の間には液晶層１２を有する。
【００２５】
さらに図１に示すごとく、基板２の外側には光散乱性板状体１５とポリカーボネートなどからなる第１位相差フィルム１６と第２位相差フィルム１７とヨウ素系の偏光板１８を、また、基板１の外側にはポリカーボネートなどからなる第３位相差フィルム１９と第４位相差フィルム２０とヨウ素系の偏光板２１をアクリル系の材料からなる粘着材を用いて順次貼り付ける。
【００２６】
また、基板１上の金属反射膜３については凹凸を持たせても良く、金属反射膜３の下地に感光性のアクリル樹脂等を用いて形成したり、下地になる基板１に対しフッ酸によって荒らしたりすることで形成でき、その際は前述の光散乱性板状体１５は不要となる。
【００２７】
かくして本発明によれば、上記構成のごとく、開口部４に対し透明樹脂膜１３をフォトリソグラフィにより形成するに当り、開口部４の段差を３００Å以下に、この面内段差を３００Å以下にすべく、この開口部４に透明樹脂材を充填したことで、開口部４を設けたことに起因する反射時の最適な駆動値電圧と透過時の最適な駆動値電圧における差が解消され、双方を同時に満足できる最適な駆動電圧が得られた。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。
【００２９】
本例においては、基板２にカラーフィルタ層を設けたが、これに代えて基板１の金属反射膜と透明電極の間に形成してもよく、その際はカラーフィルタなどを容易に形成するために、金属反射膜上にＳｉＯ_２層を介してカラーフィルタを設けてもよい。
【００３０】
また、本発明の液晶装置の駆動方式としては単純マトリクス方式、アクティブマトリクス方式等の公知の各種駆動方式が採用可能である。
【００３１】
さらにまた、金属反射膜３はフォトリソグラフィにより電極としての機能も持ち併せているが、金属製反射膜を基板１上に成膜し、各画素部に透過部を形成した後、その上に絶縁層を形成し、さらにその上にパターニングされた透明電極を設けることで金属反射膜は反射板としてのみの機能を持たしても良い。
【００３２】
また、金属反射電極の開口部に設ける材料として透明樹脂の代わりにＩＴＯなどの透明電極を設けても良い。
【００３３】
【実施例】
本発明の実施形態に基づいて作製した半透過反射型液晶装置を透過型として使用した場合の電圧−コントラスト曲線と反射型として使用した場合の電圧−コントラスト曲線を測定したところ、図７に示すような結果が得られた。
【００３４】
本発明によれば、金属反射膜にはＡｌ層とＣｒ層を積層して１３５０Å成膜し、透過部に透明樹脂を形成することで、図４に示すごとき、金属膜表面の段差ｂ―ａ、すなわち配向膜７上における段差ｂ―ａを３００Åとした。
【００３５】
また、開口部の面内段差については、３００Åとした。このような段差も配向膜７上における段差でもって規定する。
【００３６】
（比較例１）
比較例として図４に示す装置について説明する。
【００３７】
図４において、透明な下側基板１上に金属反射膜３をＡｌとＣｒを積層して１３５０Å形成後、その上にＳｉＯ２からなる絶縁膜５（厚み３００Å）、透明電極６（厚み１２５０Å）、配向層７（厚み４００Å）を順次形成し、対向する上側基板２にはカラーフィルタ層１０、オーバーコート層９、透明電極層８、配向層７が順次形成されている。
【００３８】
それぞれの透明電極６はストライプ状に形成されており、互いに交差するようにネマチック液晶を介して貼り合わせてある。
【００３９】
そして、基板１に形成された金属反射膜３は、画素に対応する部分に、画素面積より小さい面積で、かつ電極に平行に透過部が設けてあり、その透過部をセル背面に配設された光源からの光が通ることによって透過表示となす。
【００４０】
この半透過反射型液晶装置を透過型として使用した場合の電圧−コントラスト曲線と反射型として使用した場合の電圧−コントラスト曲線を図６に示す。
【００４１】
以上の構成による半透過反射型液晶装置について、開口部４による金属膜表面の段差ｂ―ａは約１２００Åとなっている。
【００４２】
なお。図６と図７において、コントラストの値は各々のコントラストＭＡＸで規格化したものである。
【００４３】
また、透過型として用いた場合と反射型として用いた場合のそれぞれの最適駆動電圧ＶＴ、ＶＲについては、表１に示すような結果が得られた。
【００４４】
【表１】

【００４５】
以上のとおり、透過型として用いた場合と反射型として用いた場合の最適駆動電圧の差（ＶＴ−ＶＲ）は０．７Ｖとなった。
【００４６】
これは、仮に反射時の最適駆動電圧に合わせた場合、透過時の表示は最適駆動電圧に達していないため黒くつぶれたような表示になってしまい、また、仮に透過時の最適駆動電圧合わせた場合、反射時の表示は最適駆動電圧を超えているため白抜けした表示になってしまう。
【００４７】
（比較例２）
比較例として図５に示す装置について説明する。なお、図３の装置や図４の装置と同一箇所には同一符号を付す。
【００４８】
図５に示す装置によれば、透過部に透明樹脂材を選択的にエッチングすることで充填したものの、透過部内に充填した透明樹脂の中央部が凹み、これにより、薄くなることで、透過部での液晶の立ち上がりにバラツキが生じた例を示す。
【００４９】
この際の透過部の端部と中央部（図５に示すＡ部とＢ部）の電圧−透過率の関係を示したのが図８である。
【００５０】
このような開口部４の面内段差については、５５０Åであった。
【００５１】
同図から明らかなとおり、凹みが生じた事で、これに起因して透過部内で電圧−透過率曲線にズレが生じ、この場合約０．３Ｖの電圧差があることが判った。
【００５２】
これに対して本発明である図３の構成にすると図７、表２、図９の様な結果が得られている。
【００５３】
また、透過型として用いた場合と反射型として用いた場合のそれぞれの最適駆動電圧ＶＴ、ＶＲについては、表２に示すような結果が得られた。
【００５４】
【表２】

【００５５】
これによると透過時の最適駆動電圧と反射時の最適駆動電圧がほぼ一致し、さらに透過部に於いてＡ部とＢ部の電圧−透過率曲線のズレが０．１Ｖと小さくなることから、反射表示と透過表示のどちらの表示状態においても最適な表示が得られるようになった。
【００５６】
なお、図８、図９においては透過率の値は各々の飽和透過率で規格化したものである。
【００５７】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、基板上に透明導電層と光反射性金属層との積層体をストライプ状に配列してなるストライプ状積層電極群を形成し、このストライプ状積層電極群上に配向層を積層してなる一方部材において、光反射性金属層に対し画素ごとにストライプ状積層電極群の配列方向と平行にしたスリット状の開口部を設けるに当り、開口部の段差を３００Å以下に、この面内段差を３００Å以下にすべく、この開口部に透明樹脂材を充填せしめたことで、反射時の最適駆動電圧と透過時の最適駆動電圧の差を小さくし、ある任意の駆動電圧を印加した際、反射時、透過時の両表示モードにおいて同時に十分な光学特性を得ることができた。
【００５８】
また、本発明によれば、透過部を画素の外側に配置し、その上に透明樹脂層を設けることで、透明樹脂層の最も凸になる部分が表示に影響を与えないストライプ状積層電極群間に配され、これによって表示部に与える影響を最小限とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半透過反射型液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す液晶セルの要部拡大平面図である。
【図３】図２に示す半透過反射型液晶装置の要部拡大平面図であって、図２に示すＡ−Ａ’線の断面図である。
【図４】従来の半透過反射型液晶表示装置の概略断面図である。
【図５】従来の他の半透過反射型液晶表示装置の概略断面図である。
【図６】従来の半透過反射型液晶装置における１画素内における電圧−コントラスト特性を示す線図である。
【図７】図３に示す半透過反射型液晶装置において段差を３００Åにしたときの１画素内における電圧−コントラスト特性を示す線図である。
【図８】図５に示す半透過反射型液晶装置の透過部におけるＡ部とＢ部の電圧−透過率曲線を示す線図である。
【図９】図３に示す半透過反射型液晶装置において、その透過部におけるＡ部とＢ部の電圧−透過率曲線を示す線図である。
【符号の説明】
１下側基板
２上側基板
３金属反射膜
４透過部
５絶縁膜
６、８ＩＴＯ
７配向膜
９オーバーコート
１０カラーフィルタ
１１ブラックレジスト
１２液晶層
１３透明樹脂層
１４液晶パネル
１５光散乱性板状体
１６第１位相差フィルム
１７第２位相差フィルム
１８、２１偏光板
１９第３位相差フィルム
２０第４位相差フィルム
２２バックライト

Claims

基板上に透明導電層と光反射性金属層との積層体をストライプ状に配列してなるストライプ状積層電極群を形成し、このストライプ状積層電極群上に配向層を積層してなる一方部材と、透明基板上にストライプ状透明電極群と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これらストライプ状積層電極群とストライプ状透明電極群とが交差するようネマチック液晶を介して貼り合わせ画素をマトリクス状に配列せしめるとともに、上記光反射性金属層に対し画素ごとにストライプ状積層電極群の配列方向と平行にしたスリット状の開口部を設けて、この開口部にて透過モードとなし、開口部以外の領域にて反射モードとなし、さらに他方部材に対し画素に対応するカラーフィルターを配するとともに、上記開口部の段差を３００Å以下に、この面内段差を３００Å以下にすべく、この開口部に透明樹脂材を充填せしめた液晶表示装置。
選択的なエッチングを経て前記開口部に透明樹脂材を充填せしめた請求項１に記載の液晶表示装置。