JP2005249951A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射表示及び透過表示の少なくとも一方において表示の明るさを増大させると共に、表示の色度のばらつきを抑制して表示品位を高める。
【解決手段】液晶表示装置１は、前面側から入射した外光を反射すると共に後面側から入射した光源の光を透過する半透過反射膜１２と、半透過反射膜１２の前面側に設けられたカラーフィルタ層１４とを備え、半透過反射膜１２の反射光により反射表示を行う一方、半透過反射膜１２の透過光により透過表示を行うように構成されている。そして、半透過反射膜１２に対して前後方向に重なるように設けられ、反射表示及び透過表示の少なくとも一方における色度バランスを調整する透明導電膜１３を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、透過表示及び反射表示を選択的に行う液晶表示装置に関するものである。

一般に、バックライトから照射される光を利用して透過表示を行う透過型の液晶表示装置は、明るい表示が可能であるものの、バックライトで消費される電力が大きいという問題がある。一方、光反射層により外光を反射して表示を行う反射型の液晶表示装置は、充分に明るい場所では良好な表示が可能であるものの、暗い場所では表示を見ることが難しいという問題がある。

そこで、従来より、液晶セルの背面側に設けられたバックライトと、液晶セルの基板上に設けられた半透過反射膜とを備える半透過型（透過反射型）の液晶表示装置が知られている。半透過型の液晶表示素子は、明るい場所では外光を利用して反射表示を行う一方、暗い場所ではバックライトを利用して透過表示を行うように構成され、周囲の明るさにかかわらず良好に表示できるようになっている。

ここで、一般的な半透過型の液晶表示装置について説明する。図１８は、半透過型のカラーＳＴＮ液晶表示装置（以下、液晶表示装置１００と略称する）の断面図である。

液晶表示装置１００は、図１８に示すように、第１基板１５１と、第１基板１５１に対向して設けられた第２基板１５２と、第１基板１５１及び第２基板１５２の間に設けられた液晶層１５３とを備えている。

上記第１基板１５１は、透光性基板１０１を備え、透光性基板１０１の一方の面には、半透過反射金属膜１０２、保護膜１２０、電着用透明導電層１０３、カラーフィルタ層１０４、オーバーコート膜１０５、透明電極であるＩＴＯ膜１０６、及び配向膜１０７が、その順に積層されている。

上記保護膜１２０は、酸化シリコン膜（ＳiＯ₂）や酸化ケイ素膜（ＳｉＮ）、又はこれらの積層体により構成されている。上記カラーフィルタ層１０４は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の着色層１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃと、隣接する各着色層１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃの間に設けられたブラックマトリクス１０４ｄとにより構成されている。上記電着用透明導電層１０３は、上記カラーフィルタ層１０４の着色層１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを形成するときに電着用電極として用いられる。上記保護膜１２０及び電着用透明導電層１０３は、一般的に、反射光の強度を増大させる増反射膜として作用させるように膜厚が設定されている。

上記オーバーコート膜１０５は、カラーフィルタ層１０４が設けられた電着用透明導電層１０３の表面を平坦化するためのものである。上記ＩＴＯ膜１０６は、表示用の電極であり、上記配向膜１０７は、液晶層１５３における液晶分子の初期配向を規定するためのものである。

また、透光性基板１０１の他方の面には、位相差板１１５及び偏光板１１６が順に積層されている。そして、この透光性基板１０１の他方の面の外側には、バックライト（図示省略）が配置され、このバックライトの光を透過光として用いて透過表示を行うことができるように構成されている。上記バックライトは、導光板（図示省略）を備え、導光板の端面に入射した光を均一に拡散させて第１基板側へ出射するように構成されている。

上記第２基板１５２は、第１基板１５１と同様に透光性基板１１２を備え、透光性基板１１２の一方の面には、表示用電極であるＩＴＯ膜１１１、トップコート層１１０、及び配向膜１０９がこの順に積層されている。また、透光性基板１１２の他方の面には、位相差板１１３及び偏光板１１４がこの順に積層されている。

上記第１基板１５１及び第２基板１５２の間には、多数のスペーサ（図示省略）が散布されており、このスペーサにより第１基板１５１及び第２基板１５２の隙間（セルギャップ）が規定されている。そして、上記液晶層１５３は、上記第１基板１５１及び第２基板１５２の隙間に液晶材料が注入されると共に、シール部材（図示省略）によって封止されることにより構成されている。

ところで、上記半透過反射金属膜１０２には、銀、銀合金、及びアルミニウム合金等の金属が用いられる。特に、銀及び銀合金は、アルミニウム合金に比べて極めて高い反射率を有するため好適に用いられる。しかし、銀及び銀合金により構成された半透過反射膜は、短波長域の光の反射率が低いため、所望の色調を自在に表示させることが難しいという問題がある。特に、反射表示における黄色味を帯びた色調を改善させることは困難である。

この問題に鑑み、従来より、反射型液晶表示装置に対し、短波長域の反射率を改善した銀の増反射膜を適用することにより、可視光領域の反射率をほぼ一定にすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、銀又は銀合金の膜の上に、短波長の反射率を増加させるように屈折率が比較的小さい第１の透光性膜であるＳｉＯ₂膜を積層し、さらに第１の透光性膜の上に、第１の透光性膜よりも屈折率が比較的大きい第２の透光性膜であるＩＴＯ膜、ＴｉＯ₂膜又はＳｉＮ膜を積層することにより、短波長域の屈折率を改善している。

また、他の従来例として、半透過型のカラーＳＴＮ液晶表示装置に対し、半透過反射膜の両面にそれぞれ絶縁膜を設けることにより、反射表示及び透過表示の双方において明るい表示を実現することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

例えば、図１９に示すように、半透過型カラーＳＴＮ液晶表示装置（以下、液晶表示装置２００と略称する）は、半透過反射膜２０２を有する第１基板２５１と、カラーフィルタ２０４を有する第２基板と、第１基板及び第２基板の間に設けられた液晶層２５３とにより構成されている。

上記第１基板２５１は、透光性基板２０１を備え、透光性基板２０１の一方の面には、第１絶縁膜２０３ａ、半透過反射膜２０２、第２絶縁膜２０３ｂ、及び配向膜２０７が、この順に積層されている。一方、第２基板２５２は、透光性基板２１２の一方の面に、カラーフィルタ２０４、平坦化膜２１０、ＩＴＯ膜２０９、及び配向膜２０８が、この順に積層されている。

そして、反射領域における半透過反射膜２０２、第２絶縁膜２０３ｂ、及び配向膜２０７により構成される積層体２０２，２０３ｂ，２０７の全体としての反射率が最適となるように、半透過反射膜２０２、第２絶縁膜２０３ｂ、及び配向膜２０７の各膜厚及び各屈折率は規定されている。

さらに、透過領域における第１絶縁膜２０３ａ、第２絶縁膜２０３ｂ、及び配向膜２０７により構成される積層体２０３ａ，２０３ｂ，２０７の全体としての透過率が最適となるように、第１絶縁膜２０３ａの膜厚及び屈折率は規定されている。このことにより、反射表示及び透過表示の双方をそれぞれ独立に制御して明るくしている。
特開平１１−２７０７号公報 特開２００１−８３４９４号公報

しかし、上記液晶表示装置１００において、銀合金の色調を補正する手段として、半透過反射金属膜１０２の上に保護膜１２０（以下、第１の透光性膜と称する）と、電着用透明導電膜１０３（以下、第２の透光性膜と称する）とにより構成される積層膜を用いているため、半透過反射金属膜１０２の上に複数の膜を形成しなければならない。その結果、各膜における膜厚の誤差が加わるため、表示光の色調のばらつきが大きくなることが避けられない。

すなわち、上記液晶表示装置１００に入射した光の一部は、カラーフィルター１０４を通り抜けて第２の透光性膜１０３と、第１の透光性膜１２０とを通過する。その後、半透過反射膜１０２で反射され、再び第１の透光性膜１２０、第２の透光性膜１０３、及びカラーフィルター１０４を通過して出射する。このとき、一部の光は、カラーフィルタ１０４で半透過反射膜１０２側へ反射され、再び半透過反射膜１０２等により反射することにより、反射率が高められる。入射光の他の一部は、カラーフィルター１０４及び第２の透光性膜１０３を通過した後に、第１の透光性膜１２０で反射され、再び第２の透光性膜１０３及びカラーフィルター１０４を通って出射される。

こうして、反射率は向上するものの、表示光の色度は、第１の透光性膜１２０及び第２の透光性膜１０３の膜厚に大きく影響されるため、厳密な膜厚制御が避けられず、所望の色度・色調を得ることが非常に困難である。

さらに、上記液晶表示装置１００では、半透過反射金属膜１０２の上に保護膜１２０と電着用透明導電膜１０３とにより構成される積層膜を用いて、電着方式カラーフィルターを形成する場合、カラーフィルターの下層の電着用電極としてＩＴＯ膜が用いられる。このＩＴＯ膜の抵抗値は、ＩＴＯ膜の面抵抗値に依存しており、一般に１５〜３０Ω／ｓｑが通常である。

しかし、上記ＩＴＯ膜の面抵抗値と、形成されるカラーフィルターの膜厚との間には相関関係があり、ＩＴＯ膜の面抵抗値がばらつくと、形成されるカラーフィルターの膜厚もばらついてしまう。その結果、液晶表示装置としての色表示に所望の特性を得ることが難しくなるという問題もある。

一方、上記液晶表示装置２００では、配向膜も加味して反射率と透過率の最適化を図っているために、半透過反射金属膜１０２が設置された基板にはカラーフィルターを設けることができない。したがって、対向側の基板（第２基板２５２）にカラーフィルターを設ける必要があるが、このような構成のカラー液晶表示装置においては、視差による二重写りや表示のにじみが発生し易いという問題がある。

また、配向膜の本来の機能は液晶分子の配向規制であり、この本来の機能を損なわずに色度調整の機能まで付加し、膜厚及び配向規制力の双方を高度に制御することは、極めて困難である。

本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的とするところは、反射表示及び透過表示を行う半透過型の液晶表示装置について、反射表示及び透過表示の少なくとも一方において表示の明るさを増大させると共に、表示の色度のばらつきを抑制して表示品位を高めることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、透明導電膜により表示の色度バランスを調整するようにした。

具体的に、本発明に係る液晶表示装置は、前面側から入射した外光を反射すると共に後面側から入射した光源の光を透過する半透過層と、上記半透過層の前面側に設けられたカラーフィルタ層とを備え、上記半透過層の反射光により反射表示を行う一方、該半透過層の透過光により透過表示を行うように構成された液晶表示装置であって、上記半透過層に対して前後方向に重なるように設けられ、反射表示及び透過表示の少なくとも一方における色度バランスを調整する透明導電膜を備えている。

上記透明導電膜は、該透明導電膜の膜厚を変更することにより、表示の色度バランスを調整するように構成されることが望ましい。

上記透明導電膜は、半透過層とカラーフィルタ層との間に設けられ、電着方式のカラーフィルタ形成法におけるカラーフィルタ電着用電極により構成されていてもよい。

上記透明導電膜は、半透過層、カラーフィルタ層、表示用透明電極層、及び配向層を有する多層積層体に対して付加されていることが好ましい。

上記半透過層及びカラーフィルタ層の後面側には、透光性基板が設けられ、上記透明導電膜は、半透過層及びカラーフィルタ層の間と、半透過層及び上記透光性基板の間との少なくとも一方に設けられていてもよい。

上記半透過層を備える第１基板と、該第１基板に液晶層を介して対向配置された第２基板とを備え、上記透明導電膜は、上記第１基板及び第２基板の双方に設けられていてもよい。

透光性基板、半透過層、透明導電膜、カラーフィルタ層、オーバーコート層、表示用透明電極層、及び配向膜が、この順に積層された第１基板と、透光性基板、表示用透明電極層、及び配向膜が、この順に積層された第２基板とを備え、上記第１基板及び第２基板は、上記配向膜同士が液晶層を介して対向するように配置されていてもよい。

上記透明導電膜の膜厚は、６０ｎｍ以上且つ１２０ｎｍ以下であることが好ましい。また、７５ｎｍ以上且つ９５ｎｍ以下であることがさらに望ましい。

−作用−
次に、本発明の作用を説明する。

透明導電膜が、カラーフィルタ層と半透過層との間に設けられている場合には、前面側から入射した光は、カラーフィルタ層及び透明導電膜を順に通過し、半透過層で反射される。半透過層で反射された反射光は、再び透明導電膜及びカラーフィルタ層を順に通過して前面側へ出射する。このことにより、反射表示が行われる。このとき、出射光の色度は、半透過層の分光特性と、透明導電膜の分光特性とにより規定される。透明導電膜の分光特性は、その透明導電膜の膜厚のみにより任意に決定され、複数層による色干渉が生じないため、色度のばらつきが容易に抑制される。

上記透明導電膜は、反射膜固有の分光特性を損なわないように形成されるため、透明導電膜を設けることにより、半透過層を含む積層体としての短波長領域における分光反射率を高めることが可能となる。すなわち、透明導電膜を設けることにより、厳密な膜厚制御が不要となるため、所望の色相が得られると共に、高い反射率が実現される。

一方、透明導電膜が、半透過層の後面側に設けられている場合には、後面側から入射した光は、透明導電膜、半透過層、及びカラーフィルタ層を順に通過して、前面側から出射する。このことにより、透過表示が行われる。このとき、透過表示の色度バランスは、透明導電成膜の膜厚のみにより制御される。

すなわち、透明導電膜を設ける位置により、反射表示又は透過表示の色度のばらつきを、それぞれ独立に制御して抑制することが可能となる。したがって、透明導電膜を、半透過層及びカラーフィルタ層の間と、半透過層の後面側との双方にそれぞれ設けることにより、反射表示及び透過表示の双方における色度のばらつきを抑制することが可能となる。その結果、例えば銀や銀合金等により半透過層を構成し、反射率を高めて表示明るさを増大させると共に、表示の色度のばらつきを抑制して表示品位を向上させることが可能となる。

また、上記透明導電膜を、カラーフィルタ層の電着用電極により構成することにより、透明導電膜と半透過層とは電気的に接合されるため、積層体全体の抵抗値は、半透過層の抵抗値と同じ程度に低減される。したがって、電着方式のカラーフィルタ形成法において、カラーフィルタ層の膜厚のばらつきが抑制される。

また、透明導電膜を、半透過層を備える第１基板と、第１基板に対向配置された第２基板との双方に設けることにより、第１基板側の透明導電膜のみでは、所望の色度バランスを得にくい場合に、第２基板側の透明導電膜により色度を補正することが可能となるため、従来のように配向膜を含めた積層構造により色度補正をする場合に比べて、安定した色度を得ることができる。

また、透明導電膜を、半透過層及びカラーフィルタ層と同じ第１基板に設けることにより、視差による二重写りや表示のにじみ等を発生させずに、反射表示や透過表示における明るい表示を得ることが可能となる。

また、透明導電膜の膜厚を、６０ｎｍ以上且つ１２０ｎｍ以下、望ましくは７５ｎｍ以上且つ９５ｎｍ以下とすることにより、透過の色相と反射の色相とのバランスを良好に保った状態で、高い反射率及び透過率の表示が実現される。

本発明によれば、透明導電膜を設ける位置及び膜厚によって、反射表示又は透過表示の色度のばらつきを、それぞれ独立に制御して抑制することができる。したがって、透明導電膜を、半透過層及びカラーフィルタ層の間と、半透過層の後面側との双方にそれぞれ設けることにより、反射表示及び透過表示の双方における色度のばらつきを抑制することができる。その結果、例えば銀や銀合金等により半透過層を構成し、反射率を高めて表示明るさを増大させると共に、表示の色度のばらつきを抑制して表示品位を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図９は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態１を示している。液晶表示装置１は、反射表示及び透過表示を選択的に行ういわゆる半透過型の液晶表示装置である。図１は、液晶表示装置１の断面を示し、図２は、図１の一部を拡大した断面図である。尚、以下の各実施形態において、例えば図１における上側を「前面側」とし、下側を「後面側」とする。

液晶表示装置１は、図１に示すように、半透過反射膜１２を有する第１基板５１と、第１基板５１に液晶層５３を介して対向配置された第２基板５２とを備え、半透過反射膜１２の反射光により反射表示を行う一方、半透過反射膜１２の透過光により透過表示を行うように構成されている。

上記第１基板５１は、透光性を有する例えばガラス基板等により構成された透光性基板１１を備えている。透光性基板１１の前面側には、図２に示すように、半透過層である半透過反射膜１２と、透明導電膜１３と、カラーフィルタ層１４と、オーバーコート層１５と、表示用透明電極層である駆動用透明電極層１６と、配向膜１７とが、この順に積層されている。言い換えれば、透光性基板１１は、上記半透過反射膜１２及びカラーフィルタ層１４等の後面側に設けられている。

上記半透過反射膜１２は、例えば銀合金の膜により構成され、光を反射する反射領域と、光を透過させる透過領域とを有している。透過領域には、光が透過するスリットが開口されている。このことにより、半透過反射膜１２は、前面側から入射した外光を反射すると共に後面側から入射した光源の光を透過するように構成されている。半透過反射膜１２は、例えば１２００Åの膜厚に形成されている。尚、本実施形態では、銀合金により半透過反射膜１２を構成したが、その他に、銀等の金属膜により構成してもよい。

上記透明導電膜１３は、上記半透過反射膜１２に対して前後方向に重なるように設けられ、反射表示及び透過表示の少なくとも一方における色度バランスを調整する色度調整用膜に構成されている。すなわち、透明導電膜１３は、透明導電膜１３の膜厚を変更することにより、表示の色度バランスを調整するようになっている。透明導電膜１３は、例えば、８５０Åの膜厚のＩＴＯ膜により構成されている。

尚、本実施形態では、透明導電膜１３を半透過反射膜１２及びカラーフィルタ層１４の間に設けるようにしたが、後述するように、透明導電膜１３を、半透過反射膜１２及びカラーフィルタ層１４の間と、半透過反射膜１２及び透光性基板１１の間との少なくとも一方に設けるようにすればよい。

上記カラーフィルタ層１４は、半透過反射膜１２の前面側に設けられ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の着色層１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、隣接する各着色層１４ａ，１４ｂ，１４ｃの間に設けられたブラックマトリクス１４ｄとにより構成されている。ブラックマトリクス１４ｄは、各着色層１４ａ，１４ｂ，１４ｃの間を遮光するためのものである。また、上記オーバーコート層１５は、カラーフィルタ層１４が設けられた透明導電膜１３の表面を平坦化するためのものである。

上記駆動用透明電極層１６は、表示用の電極であって、ＩＴＯ膜等により構成されている。そして、駆動用透明電極層１６と、第２基板５２における後述の駆動用透明電極層２１との間で所定の電界を発生させ、画素毎に液晶層５３の液晶分子を駆動させるようになっている。また、上記配向膜１７は、液晶層５３における液晶分子の初期配向を規定するためのものである。

こうして、透明導電膜１３は、半透過反射膜１２、カラーフィルタ層１４、表示用透明電極層１６、配向膜１７を有する多層積層体である第１基板５１に対して付加されることとなる。特に、透明導電膜１３は、半透過反射膜１２とカラーフィルタ層１４との間に設けられている。

また、第１基板５１の後面側には、図１に示すように、位相差板２５及び偏光板２６が順に積層されている。

一方、上記第２基板５２は、図１に示すように、第１基板５１と同様に透光性基板２２を備え、透光性基板２２の後面側には、表示用透明電極であるＩＴＯ膜等の駆動用透明電極層２１と、トップコート層２０と、配向膜１９とがこの順に積層されている。また、上記透光性基板２２の前面側には、位相差板２３及び偏光板２４がこの順に積層されている。

上記第１基板５１及び第２基板５２は、配向膜１７，１９同士が液晶層５３を介して対向するように配置されている。また、第１基板５１及び第２基板５２の間には、多数のスペーサ（図示省略）が散布されており、このスペーサにより第１基板５１及び第２基板５２の隙間（セルギャップ）が規定されている。そして、上記液晶層５３は、上記第１基板５１及び第２基板５２の隙間に液晶材料が注入されると共に、シール部材（図示省略）によって封止されることにより構成されている。

上記第１基板５１の後面側には、照明手段であるバックライト（図示省略）が配置されている。バックライトは、導光板（図示省略）を備え、導光板の端面に入射した光源の光を均一に拡散させて第１基板５１側へ出射するように構成されている。

以上の構成により、液晶表示装置１は、上記バックライトの光を透過光として用いて透過表示を行うと共に、外光を反射光として用いて反射表示を行う。

反射表示を行う場合には、前面側から第２基板５２及び液晶層５３を介して第１基板５１入射した外光は、配向膜１７、駆動用透明電極層１６、及びオーバーコート層１５を通過する。さらに、外光は、カラーフィルタ層１４及び透明導電膜１３を順に通過し、半透過反射膜１２の反射領域で反射される。半透過反射膜１２で反射された反射光は、再び透明導電膜１３及びカラーフィルタ層１４を順に通過し、液晶層５３及び第２基板５２を介して前面側へ出射する。このことにより、反射表示が行われる。

透過表示を行う場合には、後面側から第１基板５１へ入射したバックライトの光は、偏光板２６、位相差板２５、透光性基板１１を順に通過し、半透過反射膜１２の透過領域を透過する。半透過反射膜１２を透過した透過光は、透明導電膜１３、カラーフィルタ層１４、オーバーコート層１５、駆動用透明電極層１６、及び配向膜１７を順に通過し、液晶層５３及び第２基板５２を介して前面側から出射する。このことにより、透過表示が行われる。

ここで、透明導電膜１３を有する半透過反射膜１２の分光特性について、図３を参照して説明する。図３は、前面側から入射する光の波長と、その反射率との関係を測定した結果を示している。

図３で実線のグラフは、本実施形態の透明導電膜１３を有する半透過反射膜１２の分光特性を示す実施例であり、図３で破線のグラフは、半透過反射膜１２のみの分光特性を示す比較例である。図３から明らかなように、本実施例によると、６００ｎｍ以下の低波長領域における反射率が高められることがわかる。特に、４００ｎｍ〜５００ｎｍ付近の波長領域における反射率が好適に高められている。

その結果、本実施形態によると、反射光に生じ易い黄色の色調を低減できるため、反射表示における白色表示の色調を改善することができる。さらに、透過表示における白色表示の色調改善にも寄与することができる。

次に、透明導電膜１３の膜厚と、反射表示又は透過表示の色調との関係について、ＣＩＥ（国際照明委員会）のＸＹＺ表色系に基づいて説明する。図４〜図６は、反射光の色度変化を示す一方、図７〜図９は、透過光の色度変化を示している。

反射表示については、図５及び図６に示すように、透明導電膜１３（ＩＴＯ膜）の膜厚が７５０Åから１０５０Åへ大きくなるに連れて、反射光のｘ成分及びｙ成分はそれぞれ大きくなっている。その結果、反射率（又は輝度）を示すＹ値も、図４に示すように、透明導電膜１３（ＩＴＯ膜）の膜厚が７５０Åから１０５０Åへ大きくなるに連れて、増大することがわかる。

一方、透過表示については、図８及び図９に示すように、透明導電膜１３（ＩＴＯ膜）の膜厚が７５０Åから１０５０Åへ大きくなるに連れて、透過光のｘ成分及びｙ成分はそれぞれ大きくなっている。その結果、透過率（又は輝度）を示すＹ値も、図７に示すように、透明導電膜１３（ＩＴＯ膜）の膜厚が７５０Åから１０５０Åへ大きくなるに連れて、増大していることがわかる。

これらのことから、表示の色度は、透明導電膜１３の膜厚に依存しており、この透明導電膜１３の膜厚を任意に規定することにより、所望の表示色調を得られることがわかる。透明導電膜１３の膜厚が例えば７５０Å程度に薄い場合であっても、９０％以上の反射率が実現されるため、液晶表示装置の実際の使用に際し、表示上の問題は何等生じない。

そして、これらの実施例から、透明導電膜１３の膜厚は、６０ｎｍ以上且つ１２０ｎｍ以下に規定され、特に、７５ｎｍ以上且つ９５ｎｍ以下であることが好ましい。透明導電膜１３の膜厚が６０ｎｍ未満であると、反射率及び透過率が９０％よりも小さくなって表示品位が低下してしまう。一方、透明導電膜１３の膜厚を１２０ｎｍより大きくすると、反射光のｘ成分及びｙ成分、又は透過光のｘ成分及びｙ成分がともに大きくなる結果、一般に白表示とされる領域（概ね、０．３０から０．３３の範囲）から大きく逸脱することになってしまう。特に、膜厚を７５ｎｍ以上且つ９５ｎｍ以下とすることにより、白表示となる望ましい領域となるので、カラーフィルター及びパネル光学システムの設計自由度が広がるため好ましい。

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、出射光の色度は、半透過反射膜１２の分光特性と、透明導電膜１３の分光特性とにより規定される。透明導電膜１３の分光特性は、その透明導電膜１３の膜厚のみにより任意に決定することができ、複数層による色干渉が生じないため、表示光の色度のばらつきを容易に抑制することができる。また、透明導電膜１３を半透過反射膜１２の前面側に設けることにより、反射表示における色度ばらつきを独立に制御して抑制することができる。

すなわち、銀や銀合金等によって半透過反射膜１２を構成し、且つこの半透過反射膜１２透明導電膜１３を積層することにより、低波長領域を含む全波長域に亘って反射率を高め、表示明るさを増大させることができる。そのことに加え、単一層の透明導電膜１３を膜厚制御することより、表示の色度のばらつきを容易に抑制して表示品位を向上させることができる。

さらに、透明導電膜１３を、半透過反射膜１２及びカラーフィルタ層１４と同じ第１基板５１に設けることにより、視差による二重写りや表示のにじみ等を発生させずに、反射表示や透過表示における明るい表示を得ることができる。また、透明導電膜１３の膜厚を、６０ｎｍ以上且つ１２０ｎｍ以下、望ましくは７５ｎｍ以上且つ９５ｎｍ以下とすることにより、透過の色相と反射の色相とのバランスを良好に保った状態で、高い反射率及び透過率の表示を実現することができる。

《発明の実施形態２》
表１は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態２を示している。本実施形態では、上記透明導電膜１３は、電着方式のカラーフィルタ形成法におけるカラーフィルタ電着用電極により構成されている。そして、表１では、透明導電膜１３の上に、電着法により形成されたカラーフィルタ層１４の膜厚の分布を実施例とし、従来の積層体により構成された電着用電極膜上に電着法により形成されたカラーフィルタ層１４の比較例と共に示している。

すなわち、透明導電膜１３は、表示光の色度バランスを調整する手段と、電着法に用いられる電極とに兼用されている。透明導電膜１３は、半透過反射膜１２に対して電気的に接続されているので、両者の積層体１２，１３としての面抵抗値は、半透過反射膜１２と略同じ２．４［Ω/sq］になった。

電着法によるカラーフィルタの形成方法では、電極の面抵抗値が低いほど、形成するカラーフィルタ層１４の膜厚制御が容易となる。表１の実施例にも示すように、膜厚設定値を２．７μｍとしたとき、実施例の面抵抗値２．４［Ω/sq］は、比較例の２０．５［Ω/sq］よりも小さく、実施例の標準偏差σ０．０６は、比較例の０．１７よりも格段に小さくできることがわかる。すなわち、本実施形態によると、カラーフィルタ層１４の膜厚のばらつきを極めて少なくすることができる。また、液晶表示装置１を全体として容易に製造することが可能となる。

《発明の実施形態３》
図１０は、液晶表示装置１の断面図であって、本発明に係る液晶表示装置の実施形態３を示している。尚、以下の実施形態において、図１〜図２と同じ部分については、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態では、透明導電膜１３は、半透過反射膜１２及びカラーフィルタ層１４の間と、半透過反射膜１２及び透光性基板１１の間との双方に設けられている。すなわち、透光性基板１１の前面側には、第１の透明導電膜１３ａ、半透過反射膜１２、第２の透明導電膜１３ｂ、カラーフィルタ層１４、オーバーコート層１５、駆動用透明電極層１６、及び配向膜１７が、この順に積層されている。

上記第１の透明導電膜１３ａは、例えばＴｉＯ₂により構成され、透過表示の色度バランスを調整する色度調整用膜に構成されている。一方、第２の透明導電膜１３ｂは、例えばＩＴＯにより構成され、上記実施形態１における透明導電膜１３と同様に、反射表示の色度バランスを調整する色度調整用膜に構成されている。

すなわち、透過表示を行うときには、後面側から入射した光源の光は、透光性基板１１、第１の透明導電膜１３ａ、半透過反射膜１２の透過領域、及び第２の透明導電膜１３ｂを通過し、カラーフィルタ層１４、液晶層５３及び第２基板５２を介して前面側へ出射される。このことにより、透過表示が行われる。

一方、反射表示を行うときには、前面側から第２基板５２及び液晶層５３を介して入射した光は、カラーフィルタ層１４、第２の透明導電膜１３ｂを通過して、半透過反射膜１２に入射する。半透過反射膜１２に入射した光は、半透過反射膜１２の反射領域で反射され、再び第２の透明導電膜１３ｂ及びカラーフィルタ層１４等を通過し、液晶層５３及び第２基板５２を介して前面側へ出射する。このことにより、反射表示が行われる。

ここで、次に、透明導電膜１３ａ、１３ｂの膜厚と、反射表示又は透過表示の色調との関係について説明する。図１１〜図１３は、透過光の色度変化を示す一方、図１４〜図１６は、反射光の色度変化を示している。

透過表示については、図１２及び図１３に示すように、第１の透明導電膜１３ａ（ＴｉＯ₂膜）の膜厚が１００Åから３００Åへ変化すると、透過光のｘ成分及びｙ成分もそれぞれ変化し、その結果、透過率を示すＹ値は、図１１に示すように、第１の透明導電膜１３ａ（ＴｉＯ₂膜）の膜厚が１００Åから３００Åへ大きくなるに連れて増大し、略８９％以上の透過率が得られることがわかる。

一方、反射表示については、図１５及び図１６に示すように、第２の透明導電膜１３ｂ（ＩＴＯ膜）の膜厚が７５０Åから１０５０Åへ大きくなるに連れて、反射光のｘ成分及びｙ成分もそれぞれ大きくなっている。その結果、反射率（又は輝度）を示すＹ値も、図１４に示すように、第２の透明導電膜１３ｂ（ＩＴＯ膜）の膜厚が７５０Åから１０５０Åへ大きくなるに連れて増大し、略９０％以上の反射率が得られることがわかる。

次に、第１の透明導電膜１３ａ及び第２の透明導電膜１３ｂの膜厚をそれぞれ変化させたときの表示の色度変化について説明する。表２は、反射表示における色度変化を示し、表３は、透過表示における色度変化を示している。

第１の透明導電膜１３ａ（ＴｉＯ₂膜）を１００Å又は２００Åに変化させる一方、第２の透明導電膜１３ｂ（ＩＴＯ膜）を７５０Å、９００Å、又は１０５０Åに変化させた場合の反射光のｘ成分、ｙ成分、及びＹ値をそれぞれ調べたところ、表２に示すようになった。表２に示すように、第１の透明導電膜１３ａ及び第２の透明導電膜１３ｂの膜厚を変化させることにより、反射表示の色度バランスを調整できることがわかる。また、反射光のｘ成分の範囲が０．３１２〜０．３１８であり、且つ、反射光のｙ成分の範囲が０．３２２〜０．３３１である広い色調範囲が得られることがわかる。

次に、第１の透明導電膜１３ａ（ＴｉＯ₂膜）を１００Å、２００Å又は３００Åに変化させる一方、第２の透明導電膜１３ｂ（ＩＴＯ膜）を７５０Å、９００Å、又は１０５０Åに変化させた場合の透過光のｘ成分、ｙ成分、及びＹ値をそれぞれ調べたところ、表３に示すようになった。表２に示すように、第１の透明導電膜１３ａ及び第２の透明導電膜１３ｂの膜厚を変化させることにより、透過表示の色度バランスを調整できることがわかる。また、透過光のｘ成分の範囲が０．３０１〜０．３１５であり、且つ、透過光のｙ成分の範囲が０．３０６〜０．３３１である広い色調範囲が得られることがわかる。

すなわち、第１の透明導電膜１３ａ及び第２の透明導電膜１３ｂの膜厚を７５ｎｍ〜９５ｎｍに設定することにより、液晶表示装置の反射表示における白表示は良好なものであり、近年要求されている高度な表示色の品位を満足させることができることがわかる。

したがって、本実施形態によると、透明導電膜１３ａ、１３ｂを、半透過反射膜１２及びカラーフィルタ層１４の間と、半透過反射膜１２及び透光性基板１１の間にそれぞれ設けることにより、反射表示及び透過表示の双方における色度のばらつきを、それぞれ独立に制御して抑制することができる。

《発明の実施形態４》
図１７は、液晶表示装置の断面図であり、本発明に係る液晶表示装置の実施形態４を示している。

本実施形態では、色度調整用膜である透明導電膜１３は、第１基板５３及び第２基板５２の双方にそれぞれ設けられている。すなわち、図１７に示すように、第１基板５１における透光性基板１１の前面側には、第１の透明導電膜１３ａ、半透過反射膜１２、及びカラーフィルタ層１４が、この順に積層されている。言い換えれば、第１の透明導電膜１３ａは、半透過反射膜１２と、透光性基板１１との間に設けられている。

一方、第２基板５２における透光性基板２２の後面側には、第２の透明導電膜１３ｂ、トップコート層２０、及び配向膜１９が、この順に積層されている。上記第２の透明導電膜１３ｂは、表示用電極である駆動用透明電極層により構成されている。言い換えれば、駆動用透明電極層は、第２の透明導電膜１３ｂに兼用されている。

すなわち、本実施形態では、第１の透明導電膜１３ａは、第１基板５１に設けられ、透過表示の色度バランスを調整するように構成されている。一方、第２の透明導電膜１３ｂは、第２基板５２に設けられ、反射表示の色度バランスを調整するように構成されている。

第１の透明導電膜１３ａの膜厚は２００Åに形成されており、第２の透明導電膜１３ｂの膜厚は１０００Åに形成されている。また、半透過反射膜１２の膜厚は１２００Åに形成されている。

したがって、この実施形態によると、第１基板５１及び第２基板５２の双方にそれぞれ設けられた透明導電膜１３ａ、１３ｂにより、透過表示及び反射表示における色度バランスを独立に制御して、色度のばらつきを抑制することができる。

また、第２の透明導電膜１３ｂは、それ自体の透過色調が最も青みを帯びる膜厚の範囲に設定されているので、外光から入射して半透過反射膜１２で反射された反射光に対し、色調の黄色みを除去することができる。すなわち、反射表示における白色の色調を改善することができる。さらに、透過表示における白色の色調改善にも寄与することができる。

以上説明したように、本発明は、透過表示及び反射表示を選択的に行う液晶表示装置について有用であり、特に、反射表示及び透過表示の少なくとも一方において表示の明るさを増大させると共に、表示の色度のばらつきを抑制して表示品位を高める場合に適している。

実施形態１の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。 実施形態１の第１基板を拡大して示す断面図である。 前面側から入射する光の波長と反射率との関係を示すグラフ図である。 実施形態１の反射表示におけるＹ値と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態１の反射表示におけるｘ成分と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態１の反射表示におけるｙ成分と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態１の透過表示におけるＹ値と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態１の透過表示におけるｘ成分と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態１の透過表示におけるｙ成分と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態３の第１基板を拡大して示す断面図である。 実施形態３の透過表示におけるＹ値と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態３の透過表示におけるｘ成分と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態３の透過表示におけるｙ成分と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態３の反射表示におけるＹ値と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態３の反射表示におけるｘ成分と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態３の反射表示におけるｙ成分と、透明導電膜の膜厚との関係を示すグラフ図である。 実施形態４の液晶表示装置を概略的に示す断面図である。 保護層及び電着用透明導電層が積層された半透過反射金属膜を有する従来の液晶表示装置を示す断面図である。 第１絶縁膜及び第２絶縁膜により挟まれた半透過反射膜を有する従来の液晶表示装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
１１ 透光性基板
１２ 半透過反射膜（半透過層）
１３，１３ａ，１３ｂ 透明導電膜
１４ カラーフィルタ層
１５ オーバーコート層
１６，２１ 駆動用透明電極層（表示用透明電極層）
１７，１９ 配向膜
５１ 第１基板
５２ 第２基板
５３ 液晶層

Claims (9)

1. 前面側から入射した外光を反射すると共に後面側から入射した光源の光を透過する半透過層と、
   上記半透過層の前面側に設けられたカラーフィルタ層とを備え、
   上記半透過層の反射光により反射表示を行う一方、該半透過層の透過光により透過表示を行うように構成された液晶表示装置であって、
   上記半透過層に対して前後方向に重なるように設けられ、反射表示及び透過表示の少なくとも一方における色度バランスを調整する透明導電膜を備えている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１において、
   上記透明導電膜は、該透明導電膜の膜厚を変更することにより、表示の色度バランスを調整するように構成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１において、
   上記透明導電膜は、半透過層とカラーフィルタ層との間に設けられ、電着方式のカラーフィルタ形成法におけるカラーフィルタ電着用電極により構成されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１において、
   上記透明導電膜は、半透過層、カラーフィルタ層、表示用透明電極層、及び配向層を有する多層積層体に対して付加されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１において、
   上記半透過層及びカラーフィルタ層の後面側には、透光性基板が設けられ、
   上記透明導電膜は、半透過層及びカラーフィルタ層の間と、半透過層及び上記透光性基板の間との少なくとも一方に設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１において、
   上記半透過層を備える第１基板と、該第１基板に液晶層を介して対向配置された第２基板とを備え、
   上記透明導電膜は、上記第１基板及び第２基板の双方に設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１において、
   透光性基板、半透過層、透明導電膜、カラーフィルタ層、オーバーコート層、表示用透明電極層、及び配向膜が、この順に積層された第１基板と、
   透光性基板、表示用透明電極層、及び配向膜が、この順に積層された第２基板とを備え、
   上記第１基板及び第２基板は、上記配向膜同士が液晶層を介して対向するように配置されている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項１において、
   上記透明導電膜の膜厚は、６０ｎｍ以上且つ１２０ｎｍ以下である
   ことを特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項１において、
   上記透明導電膜の膜厚は、７５ｎｍ以上且つ９５ｎｍ以下である
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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