JP4486614B2 - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、半透過型液晶表示装置に関し、より詳しくは、高い開口率を有するシングルセルギャップ構造の半透過型液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、バックライトを光源として利用する透過型液晶表示装置と、自然光を光源として利用する半型液晶表示装置との２種類に分けられる。透過型液晶表示装置は、バックライトを光源として利用するので、暗い周辺環境でも明るい画像を表示することができるが、バックライトに使用する光源の電力消費量が多いという短所がある。一方、半型液晶表示装置は、バックライトを使用しないで周囲の自然光などの環境光を利用するので、電力消費量が少ないという長所がある。しかし、周囲が暗い場合には、表示装置を使用することができないという短所がある。

このような透過型及び反射型の液晶表示装置の短所を補う装置として、半透過型液晶表示装置が提案された。半透過型液晶表示装置は、必要に応じて反射型または透過型の両方の機能を発揮させることが可能であるので、電力消費量が比較的少なく、周囲が暗い場合でも使用可能という長所がある。

このような半透過型液晶表示装置は、主に、薄膜トランジスタ、反射電極及び透過電極を備えた下部アレイ基板（以下、「下部基板」という）を製造する工程、カラーフィルタ及び共通電極を備えた上部カラーフィルタ基板（以下、「上部基板」という）を製造する工程及び下部基板と上部基板を接合すると共に、２つの基板間に液晶層を形成するセル工程により製造される。

図１及び図２は、従来の半透過型液晶表示装置を説明するための図であり、図１は、シングルセルギャップ構造を有する半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図、図２は、デュアルセルギャップ構造を有する半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。

図１及び図２に示したように、下部基板１０と上部基板２０とが対面して配置されており、下部基板１０と上部基板２０との間には、多数の液晶を含む液晶層２８が介在している。

下部基板１０は、下部ガラス基板１１、下部ガラス基板１１の内面側に形成されたλ／４位相補償板１２、λ/４位相補償板１２上に形成された反射電極１３と透明電極１４、及び下部ガラス基板１１の外面側に形成された下部偏光板１５を備えている。

上部基板２０は、上部ガラス基板２１、上部ガラス基板２１の内面側に形成されたλ/４位相補償板２２、λ/４位相補償板２２上に形成されたブラックマトリックス（図示していない）を含むカラーフィルタ２３、及び上部ガラス基板２１の外面側設けられた上部偏光板２４を備えている。

ここで、図１に示したシングルセルギャップ構造の場合は、反射電極１３が位置する反射領域と透過電極１４が位置する透過領域との間の段差がほとんどないため、反射領域及び透過領域のセルギャップがほぼ同じである。

一方、図２に示したデュアルセルギャップ構造の場合は、反射電極１３が位置する反射領域のセルギャップが、透過電極１４が位置する透過領域のセルギャップのほぼ１／２になっている。

上記従来の半透過型液晶表示装置には、次のような問題点がある。まず、一般的に、半透過型液晶表示装置は、反射領域を基準として設計されるので、図１に示したようなシングルセルギャップ構造の場合、反射領域での位相遅延が、透過領域の位相遅延の２倍程度になる。そのため、電圧が印加されていない時には、２つの領域間の位相差により、透過領域の透過率が反射領域の透過率に比べて５０％程度低いというように、領域間に透過率の差が生じる。

したがって、反射領域と透過領域との間の透過率の差を防止するためには、図２に示したデュアルセルギャップ構造を適用することが必要である。デュアルセルギャップ構造の場合、反射領域のセルギャップが透過領域のセルギャップの１／２である。一方、反射領域の光経路には、入射と反射の２つの経路があるので、２つの領域における光経路全体の長さは等しくなる。その結果、反射領域での位相遅延値と透過領域での位相遅延値とが同じになり、反射領域と透過領域との間の透過率を同じまたはほぼ同じにすることができる。しかし、デュアルセルギャップ構造の場合は、シングルセルギャップ構造の場合にはない、透過領域と反射領域との間の段差があるので、液晶表示装置の製造が難しく、生産性の低下を招くことになる。

次に、従来の半透過型液晶表示装置は、下部基板１０と上部基板２０との間の誤整合に起因する光の漏洩を防止するために、通常、上部基板２０のブラックマトリックスが占める面積が、広く設定されている。そのため、開口率の低下を招いている。

また、上記シングルセルギャップ構造及びデュアルセルギャップ構造のいずれにおいても、透過領域とは異なり、反射領域では、光がカラーフィルタ２３を２回透過するので、反射領域と透過領域との間で色の再現性に差が生じる。

また、シングルセルギャップ構造及びデュアルセルギャップ構造共に、少なくとも２枚の位相補償板が使用され、この位相補償板は、半透過型液晶表示装置のコスト上昇の一因となっている。

さらに、従来の半透過型液晶表示装置は、外部から反射領域に入射した光の反射性を高めるために、すなわち、光が多方向から入射しても、反射電極で反射する光が均等に散乱するようにするために、反射電極１３には、表面に凹凸が形成されている。しかし、このような凹凸は形成しにくいため、凹凸を形成することが製造上難しいという問題点がある。

本発明は、上記従来の技術における諸問題を解決するためになされたものであって、反射領域と透過領域との間で透過率の相違がない半透過型液晶表示装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、反射領域と透過領域との間の段差をなくすことにより、製造が容易な半透過型液晶表示装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、ブラックマトリックスによる開口率の低下を防止することができる半透過型液晶表示装置を提供することを別の目的としている。

また、本発明は、位相補償板を使用する必要がないため、製造コストの上昇を防止することができる半透過型液晶表示装置を提供することを別の目的としている。

また、本発明は、反射領域と透過領域との間の色再現性の差がない半透過型液晶表示装置を提供することを別の目的としている。

また、本発明は、反射電極の表面に凹凸を形成する必要がないため、容易に製造することができる半透過型液晶表示装置を提供することを別の目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る半透過型液晶表示装置は、反射領域及び透過領域のセルギャップがほぼ同じであるシングルセルギャップ構造を有する半透過型液晶表示装置であって、反射領域部同士及び透過領域部同士が対面して配置され、その間に、前記シングルセルギャップ構造における前記反射領域及び前記透過領域を画定する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の内面側の前記反射領域部に形成され、入射した光を隣接する両側の前記透過領域に反射させる両方向反射板（Opposite Direction Reflector）と、前記両方向反射板を含む前記第１基板の内面側の全面に形成されたカラーフィルタと、前記透過領域に位置するカラーフィルタ部上に形成された透明電極と、前記第１基板の外面側に形成された下部偏光板と、前記第２基板の内側面の前記透過領域部に形成された共通電極と、前記第２基板の外面側に形成された上部偏光板と、前記第１基板と前記第２基板との間に介する液晶層とを備え、前記反射領域に対応する前記液晶層の部分が、入射した光に対して常に一定の位相差を与える位相遅延固定域（Fixing Retardation Area）として機能するように構成されていることを特徴としている。

ここで、前記両方向反射板は、画素領域である前記透過領域の間に形成され、この両方向反射板は、前記画素領域以外の領域への光の漏洩を防止するブラックマトリックスとしての機能を有していることが好ましい。

また、前記両方向反射板の上部が、外部から入射した光を、前記両方向反射板の両側方向に反射する表面形状となっており、例えば、所定の凹形の曲面を有するコーン形状、凸形の曲面を有するコーン形状及び直線状の斜面を有するコーン形状のいずれかの形状であることが好ましい。

前記両方向反射板上の前記カラーフィルタの厚さは、前記透過領域におけるカラーフィルタの厚さの約１／２であることが好ましい。

前記第２基板に形成された前記共通電極は、前記透過領域のみに形成されていることが好ましい。

前記下部偏光板の透過軸と前記上部偏光板の透過軸とが、相互に直交するように設定され、前記液晶層に電圧が印加されていない時には、液晶が９０゜捩れているＴＮ（Twist Nematic）モードで配向するように構成されていることが好ましい。

また、前記下部偏光板と前記上部偏光板とが、透過軸が相互に平行になるように設定され、前記液晶層に電圧が印加されていない時には、液晶が垂直に立っているＶＡ（Vertical Align）モードで配向するように構成されていることが好ましい。

前記位相遅延固定域は、前記第１基板及び前記第２基板共に、液晶駆動電極が形成されていない領域に対応していることが好ましい。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る別の半透過型液晶表示装置は、反射領域及び透過領域のセルギャップがほぼ同じであるシングルセルギャップ構造を有する半透過型液晶表示装置であって、反射領域部同士及び透過領域部同士が対面して配置され、その間に、前記シングルセルギャップ構造における前記反射領域及び前記透過領域を画定する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の内面側の前記反射領域部に形成され、入射した光を隣接する両側の前記透過領域に反射させる両方向反射板（Opposite Direction Reflector）と、前記両方向反射板を含む前記第１基板の内面側の全面に形成された有機レジン膜と、前記透過領域に位置する前記有機レジン膜部に形成された透明電極と、前記第１基板の外面側に形成された下部偏光板と、前記第２基板の内面側の前記透過領域部に形成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に形成された共通電極と、前記第２基板の外面側に形成された上部偏光板と、前記第１基板と前記第２基板との間に介在する液晶層とを備え、前記反射領域に対応する前記液晶層の部分が、入射した光に対して常に位相差を与えない非位相遅延域（No Retardation Area）として機能するように構成されていることを特徴としている。

ここで、前記両方向反射板は、画素領域である前記透過領域の間に形成され、前記画素領域以外の領域への光の漏洩を防止するブラックマトリックスとしての機能を有することが好ましい。

前記両方向反射板の上部は、外部から入射した光を、前記両方向反射板の両側方向に反射する表面形状、例えば、所定の凹形の曲面を有するコーン形状、凸形の曲面を有するコーン形状及び直線状の斜面を有するコーン形状のいずれかの形状であることが好ましい。

前記両方向反射板上の前記有機レジン膜の厚さは、前記透過領域における前記有機レジン膜の厚さの約１／２であることが好ましい。

前記第２基板に形成された前記カラーフィルタ及び前記共通電極は、前記透過領域部のみに形成されていることが好ましい。

前記下部偏光板の透過軸と前記上部偏光板の透過軸とが、相互に平行になるように設定され、前記液晶層に電圧が印加されていない時には、液晶が垂直に立っているＶＡ（Vertical Align）モードで配向するように構成されていることが好ましい。

また、前記下部偏光板の透過軸と前記上部偏光板の透過軸とが、相互に直交差するように設定され、前記液晶層に電圧が印加されていない時には、９０゜捩れているＴＮ（Twist Nematic）モードで配向するように構成されていることが好ましい。

前記非位相遅延域は、前記第１基板及び前記第２基板のいずれにも液晶駆動電極が形成されていない領域に対応していることが好ましい。

上記のように、本発明に係る半透過型液晶表示装置によれば、シングルセルギャップ構造が採用されているので、反射領域と透過領域との間の透過率の差を小さくすることができる。また、反射領域と透過領域との間に段差を形成する必要がないので、段差を形成する場合に問題となる製造上の困難さをなくすことができる。また、下部基板にカラーフィルタを設けることによって、反射領域と透過領域との間の色再現性の差を大幅に低下させることができる。さらに、反射性を向上させるための反射領域部に凹凸を形成する必要がないため、製造工程が簡素化され、容易に製造することができる。さらに、本発明に係る半透過型液晶表示装置では、両方向反射板が画素領域の間に位置し、ブラックマトリックスとしての機能を有するので、ブラックマトリックス部を省くことができる。その結果、空間利用率が向上するとともに、ブラックマトリックスによる開口率の低下を防止することができる。また、位相遅延固定域を設けることによって、位相補償フィルムを使用する必要がなくなるので、高価な位相補償フィルムに対応するコストの低減が可能である。

以下、添付する図面を参照し、本発明に係る好ましい実施の形態を詳細に説明する。

はじめに、本発明によって課題を解決することができる理由を簡単に説明する。本発明に係る半透過型液晶表示装置は、シングルセルギャップ構造が採用されており、下部基板にカラーフィルタを設け、液晶にはＴＮ型液晶が採用され、反射領域には、常に一定の位相差が得られる位相遅延固定域（Fixing Retardation Area）を備え、さらに、入射した光を隣接する両側の透過領域に反射させる両方向反射板を備えている。

上記のように構成された半透過型液晶表示装置の場合、シングルセルギャップ構造が採用されているので、反射領域と透過領域との間の透過率の差を小さくすることができることに加えて、従来のデュアルギャップ構造の液晶表示装置では必要な反射領域と透過領域との間の段差がないので、段差の形成が難しいという製造上の問題点を解決することができる。

また、本発明に係る半透過型液晶表示装置では、カラーフィルタが下部基板に設けられているので、反射領域と透過領域との間の光経路の差に起因する色再現性の差を小さくすることができる。さらに、画素領域である透過領域と透過領域との間に両方向反射板が設けられており、入射光が両側の透過領域に反射するようになっているので、空間利用率を高めることができるとともに、ブラックマトリックスが不要になる。そのために、ブラックマトリックスが存在することによる開口率の低下を防止することができる。

このほか、本発明に係る半透過型液晶表示装置では、位相補償板を使用する必要がないので、位相補償板の使用によるコスト上昇を防止することができる。さらに、両方向反射板が、入射した光を両方向に反射させる表面形状になっているので、反射電極の表面に凹凸を形成する必要がない。したがって、製造が難しい表面の凹凸を形成する工程を省略することが可能であり、半透過型液晶表示装置を容易に製造することができる。

図３は、本発明の第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。図３に示したように、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、シングルセルギャップ構造であり、反射領域部及び透過領域部に画定された下部基板３０と上部基板４０とが対面して配置され、下部基板３０と上部基板４０との間に、複数の液晶で構成された液晶層５０が介在している。ここで、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の場合、透過領域は従来の画素領域に該当し、反射領域は従来のブラックマトリックスにより隠される領域である画素領域間の領域に該当する。

下部基板３０には、下部ガラス基板３１の内面側（上部基板４０側）の反射領域部に、両方向反射板３２が形成されている。また、両方向反射板３２を含む下部ガラス基板３１の内面には、全面にカラーフィルタ３３が形成され、カラーフィルタ３３のうち透過領域の部分には、ＩＴＯなどの透明な金属からなる透明電極３４が形成され、下部ガラス基板３１の外面には、下部偏光板３５が形成されている。

ここで、両方向反射板３２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）形成部を含む透過領域（画素領域）間に位置し、その上面は、外部から入射した光が隣接する両側の画素領域、すなわち、それぞれの透過領域に向かって反射する形状、例えば、それぞれの透過領域側に所定の凹形の曲面を有する形状であり、断面形状が全体的にはコーン形となっている。このように、両方向反射板３２の上面が、所定の曲面を有するコーン形であり、従来の液晶表示装置の場合のように、製造が難しい凹凸形の反射面を形成する必要がない。したがって、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の場合には、製造工程を簡素化することが可能であり、製造が容易である。

また、カラーフィルタ３３は、反射領域と透過領域との間の色再現性の差を小さくするために、両方向反射板３２上の厚さが、透過領域の厚さ２ｄの１／２であるｄになっている（図３参照）。

さらに、両方向反射板３２は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の形成部を含む画素領域間に形成されている。したがって、両方向反射板３２は、画素領域以外の領域に光が漏洩することを防止するブラックマトリックスとしての役割を果たすので、従来のブラックマトリックスが不要になる。そのために、ブラックマトリックスに起因する開口率の低下を防止することができるとともに、空間利用率を高めることができる。

カラーフィルタ３３には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のフィルタが、対応する各画素領域に形成されており、両方向反射板３２を含む下部ガラス基板３１の内側の全面に形成されている。なお、前述のように、カラーフィルタ３３は、反射領域と透過領域との間の色再現性の差を小さくするために、両方向反射板３２上の厚さが、反射領域の厚さ２ｄの１／２であるｄになっている。このようなカラーフィルタ３３が下部基板３０に形成されているので、上部基板４０にカラーフィルタが設けられる従来の液晶表示装置では問題である、反射領域と透過領域との間の色再現性の差に関する問題を解決することができる。

透明電極３４は、画素領域である透過領域部のみに形成されており、両方向反射板３２上には形成されていない。

次に、上部基板４０は、上部ガラス基板４１、上部ガラス基板４１の内面側（透明電極３４側）に形成されたＩＴＯなどの透明な金属からなる共通電極４２及び上部ガラス基板４１の外面側に形成された上部偏光板４３で構成されている。

ここで、共通電極４２は、下部基板３０の透明電極３４に対応する上部電極４０の透過領域に形成されており、両方向反射板３２の上方の領域には形成されていない。また、下部偏光板３５及び上部偏光板４３は、それらの透過軸が相互に直交する方向となるように設定されている。

液晶層５０の液晶は、電圧が印加されていない時には、９０゜捩れているＴＮ（Twist Nematic ）モードで配向されている。

第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の場合、両方向反射板３２が設けられた画素領域間の領域、すなわち、反射領域には、上部基板３０及び下部基板４０共に、液晶駆動電極が形成されていないので、反射領域に位置する液晶は、電圧の未印加または印加に関わらず、常に駆動することがない。したがって、反射領域は、入射した光が常に一定の位相差を有するようにする位相遅延固定域（Fixing Retardation Area）Ａとなる。このように、位相遅延固定域Ａを備ているので、別途位相補償フィルムを設けなくても光損失なしに反射領域と透過領域との間の位相差をほぼ一致させることができる。したがって、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、位相補償フィルムを省くことによるコスト低減を図ることができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置における位相変化を説明するための模式的断面図であり、図４Ａは、反射モードにおける位相変化を示す図、図４Ｂは透過モードにおける位相変化を示す図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂに示されている矢印は、偏光板の透過軸の方向及び光の位相を示している。

図４Ａに示したように、反射モードの場合、電圧が印加されていない時（図４Ａの左側の図）には、液晶５２が、反射領域及び透過領域共に９０゜捩れて配向されている。反射領域の上部偏光板４３を透過して入射した光は、液晶５２により９０゜位相が変化し、両方向反射板３２により透過領域に反射して、透過領域でもう一度液晶５２により９０゜位相が変化する。

一方、電圧が印加された時（図４Ａの右側の図）には、下部基板３０、上部基板４０共に、反射領域に液晶駆動電極が存在しないために、反射領域に位置する液晶層５０が位相遅延固定域Ａとなる。この領域の液晶５２は、９０゜捩れている状態が継続して維持される。しかし、透過領域の場合、液晶５２が、下部基板３０及び上部基板４０の面に対して垂直に配向するので、反射領域に入射した光は、液晶５２により位相が９０゜変化し、両方向反射板３２により透過領域に反射し、透過領域の液晶５２による位相変化を生じることなく、液晶層５０から出る。

したがって、反射領域では、電圧が印加されていない時は、外部から入射した光が２回の位相変化を経て、初期偏光状態（入射した時の状態）、すなわち、上部偏光板４３の透過軸と同じ方向の直線偏光となって上部偏光板４３を透過して外部に出るので、ホワイト状態となる。一方、電圧が印加された時には、外部から入射した光が、１回だけ位相が変化するので、上部偏光板４３の透過軸と直交する方向の直線偏光となって上部偏光板４３に到達する。その結果、入射光は、外部に透過して出ることができないので、ダーク状態になる。

図４Ｂに示したように、透過モードの場合は、透過領域では、反射型と同じ原理により光の位相が変化する。この際、位相遅延固定域は存在しない。したがって、電圧が印加されていない時（図４Ｂの左側の図）には、下部偏光板３５の透過軸と上部偏光板４３の透過軸が相互に直交するように配置されており、液晶５２により１回だけ位相が変化するので、下部偏光板３５側から上部偏光板４３に進んだ光は、上部偏光板４３の透過軸と同じ方向の直線偏光となって、上部偏光板４３を透過して外部に出る。その結果、ホワイト状態になる。

一方、電圧が印加された時（図４Ｂの右側の図）には、液晶５２による位相の変化が生じないので、上部偏光板４３に到達した光は、上部偏光板４３の透過軸と直交する方向の線偏光となり、上部偏光板４３を透過して外部に出ることができない。その結果、ダーク状態になる。

図５及び図６は、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置に用いられる両方向反射板を説明するための図であり、図５は、両方向反射板が配置される反射領域とその両側の透過領域との関係を示す平面図、図６は、両方向反射板の横断面の形状例を示す断面図である。

図５に示したように、両方向反射板３２は、従来の半透過型液晶表示装置と対比すると、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）形成部を含む画素領域（透過領域）間に位置し、この両方向反射板３２が位置する領域が反射領域となる。両方向反射板３２が位置しない領域は透過領域となり、この領域にカラーフィルタ３３が形成され画素領域となる。

上記のように、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、空間の利用効率が高い。また、両方向反射板３２がブラックマトリックスとして機能するので、画素領域以外の領域への光の漏洩を防止するためのブラックマトリックスを形成する必要がない。そのため、ブラックマトリックスが所定の面積を占めることによる開口率の低下に関する問題を根本的に解決することができる。

両方向反射板３２の断面形状は、図３を参照して説明したように、上部に所定の曲面を有する凹部を含むコーン形以外に、図６に示したように、上部の断面形状が、凸型の曲面を有する形状または直線状の斜面を有する形状（三角形）であってもよい。この場合にも、コーン形と同様に、反射領域に入射した光を両方向に反射させることができる。

図７は、本発明の別の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置を示す断面図である。ここで、図３と同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、主に第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の構成要素と相違する部分を説明する。

別の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置と同様に、製造が容易なシングルセルギャップ構造となっている。また、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、第一の実施の形態の場合と同様に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）形成部を含む画素領域（透過領域）間に位置する反射領域に、隣接する両側の透過領域に外部から入射した光を反射させる両方向反射板３２が設けられている。

一方、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置とは異なり、下部偏光板３５と上部偏光板４３の透過軸が、相互に平行に配置されている。また、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、第一の実施の形態の場合とは異なり、電圧が印加されない時には、液晶層５０の液晶が、下部偏光板３５と上部偏光板４３に垂直な方向（立っている状態、ＶＡ:（Vertical Align）モード）に配向している。

特に、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、発色させるためのカラーフィルタ４４が、第一の実施の形態の場合とは異なり、上部基板４０側の上部ガラス基板４１の内面に設けられている。このカラーフィルタ４４は、反射領域と透過領域との間の色再現性の差を小さくするために、透過領域のみに選択的に形成されており、反射領域には形成されていない。

また、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、液晶が下部偏光板３５及び上部偏光板４３に対して垂直方向に配向しているので、第一の実施の形態の場合とは異なり、位相遅延固定域が、常に位相差を生じることのない領域、すなわち、非位相遅延域（No Retardation Area）Ｂに位置している。

さらに、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ４４が上部基板４０側に設けられているので、両方向反射板３２を含む下部ガラス基板３１の内面側の全面に、有機レジン膜３６が形成されている。この有機レジン膜３６は、第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置のカラーフィルタ３３と同様に、反射領域と透過領域との間の位相差を小さくするために、両方向反射板３２上の厚さが、透過領域の厚さ２ｄの１／２であるｄに設定されている。

また、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、カラーフィルタ４４が上部基板４０に形成され、両方向反射板３２が、透過領域のみに光を反射させるように下部基板３０側に設けられている。したがって、反射領域と透過領域との間で色再現性の差がほとんどない。

この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置におけるその他の構成要素については、その機能及び効果が第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の場合とほぼ同じであるので、重複する説明を省略する。

図８Ａ及び図８Ｂは、上記別の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置における位相変化を説明するための模式的断面図であり、図８Ａは反射モードにおける位相変化を示す図、図８Ｂは透過モードにおける位相変化を示す図である。

この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、ノーマリーホワイトのＶＡモードが適用された場合であり、全体的な構成及び効果は、図３に示した装置とほぼ同じである。ただし、この実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、下部偏光板３５の透過軸と上部偏光板４３の透過軸が相互に平行となるように設定され、液晶５２は、電圧が印加されていない時には、下部偏光板３５と上部偏光板４３に垂直な方向に立っている状態の配向であるＶＡモードである。また、位相遅延固定域Ａの役割を果たす液晶層の部分は、常に位相変化のない非位相遅延域Ｂになっている。

図８Ａに示したように、反射モードの場合、電圧が印加されていない時（図８Ａの左側の図）には、外部から入射した光が、反射領域及び透過領域共に液晶５２による位相変化を受けることなく進み、上部偏光板４３を透過して出るので、ホワイト状態となる。また、電圧が印加された時（図８Ａの右側の図）には、外部から入射した光が、反射領域では位相変化が起こらず、透過領域では９０゜位相が変化するので、上部偏光板４３の透過軸と直交する方向の直線偏光となり、上部偏光板４３を透過できないため、ダーク状態になる。

図８Ｂに示したように、透過モードの場合、透過領域では反射モードと同じ原理で光の位相変化が生じる。すなわち、電圧が印加されていない時（図８Ｂの左側の図）には、下部偏光板３５の透過軸と上部偏光板４３の透過軸が同じ方向であり、液晶５２による位相の変化が起こらないので、下部偏光板３５側から上部偏光板４３に進んだ光は、上部偏光板４３を透過して外部に出る。したがって、ホワイト状態になる。一方、電圧が印加された時（図８Ｂの右側の図）には、液晶５２により９０゜位相が変化するので、上部偏光板４３に到達した光は、上部偏光板４３の透過軸と直交する方向の直線偏光となる。その結果、上部偏光板４３を透過できないので、ダーク状態になる。

上記のように、実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、上部偏光板及び下部偏光板の透過軸、液晶層の種類、液晶駆動電極の位置などを適切に調節又は設定することによって、光の位相を制御することができるので、高開口率を有するシングルセルギャップ構造の半透過型液晶表示装置を容易に実現することができる。

一方、前述の第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置では、上部偏光板及び下部偏光板の透過軸が相互に直交するように設定され、電圧が印加されていない時、９０゜捩れるＴＮ液晶からなる液晶層が適用されている。特に、カラーフィルタが、下部基板に設けられた構造となっている。ただし、上部偏光板、下部偏光板及び液晶層が上記別の実施の形態の場合と同じで、カラーフィルタが上部基板に設けられた構造とすることも可能である。この場合にも、別の実施の形態の場合と同じ効果を得ることができる。なお、上記構成要素以外の構成要素は、ほぼ同じとすることができる。

さらに、本発明に係る別の実施の形態では、上部偏光板と下部偏光板の透過軸が相互に同じ方向に設定され、電圧が印加されていない時に、液晶が上部偏光板及び下部偏光板に対して垂直となるＶＡモードの液晶層が適用され、特に、カラーフィルタが上部基板に設けられた構造となっている。また、さらに別の実施の形態として、上部偏光板、下部偏光板及び液晶層は同じで、カラーフィルタが下部基板に設けられた構造にすることが可能であり、この場合にも、同様な効果を得ることができる。なお、上記構成要素以外の構成要素は、ほぼ同じとすることができる。

以上、本発明に係る特定の実施の形態について、図面を参照し説明したが、当業者であれば、上記実施の形態に対して改良、変更等を容易に行うことができる。したがって、これらの改良、変更等も、本発明の技術的範囲に属すると理解することができる。

従来のシングルセルギャップ構造の半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。 従来のデュアルセルギャップ構造の半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置における位相変化を説明するための模式的断面図であり、反射モードの位相変化を示している。 本発明の第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置における位相変化を説明するための模式的断面図であり、透過モードの位相変化を示している。 本発明の第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置における両方向反射板を説明するための平面図である。 本発明の第一の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置における両方向反射板を説明するための断面図である。 本発明の別の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の別の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置における位相変化を説明するための模式的断面図であり、反射モードの位相変化を示している。 本発明の別の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置における位相変化を説明するための模式的断面図であり、透過モードの位相変化を示している。

符号の説明

３０ 下部基板
３１ 下部ガラス基板
３２ 両方向反射板
３３、４４ カラーフィルタ
３４ 透明電極
３５ 下部偏光板
３６ 有機レジン膜
４０ 上部電極
４１ 上部ガラス基板
４２ 共通電極
４３ 上部偏光板
５０ 液晶層
５２ 液晶
ＴＦＴ 薄膜トランジスタ
Ａ 位相遅延固定域
Ｂ 非位相遅延域

Claims (18)

1. 反射領域及び透過領域のセルギャップがほぼ同じであるシングルセルギャップ構造を有する半透過型液晶表示装置であって、
   反射領域部同士及び透過領域部同士が対面して配置され、その間に、前記シングルセルギャップ構造における前記反射領域及び前記透過領域を画定する第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板の内面側の前記反射領域部に形成され、入射した光を隣接する両側の前記透過領域に反射させる両方向反射板と、
   前記両方向反射板を含む前記第１基板の内面側の全面に形成されたカラーフィルタと、
   前記透過領域に位置するカラーフィルタ部上に形成された透明電極と、
   前記第１基板の外面側に形成された下部偏光板と、
   前記第２基板の内面側の前記透過領域部に形成された共通電極と、
   前記第２基板の外面側に形成された上部偏光板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に介在する液晶層とを備え、
   前記反射領域に対応する前記液晶層の部分が、入射した光に対して常に一定の位相差を与える位相遅延固定域として機能するように構成されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 前記両方向反射板が、画素領域である前記透過領域の間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
3. 前記両方向反射板が、前記画素領域以外の領域への光の漏洩を防止するブラックマトリックスとしての機能を有することを特徴とする請求項２に記載の半透過型液晶表示装置。
4. 前記両方向反射板の上部が、外部から入射した光を前記両方向反射板の両側方向に反射する表面形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
5. 前記両方向反射板の上部が、所定の凹形の曲面を有するコーン形状、凸形の曲面を有するコーン形状及び直線状の斜面を有するコーン形状のいずれかの形状であることを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。
6. 前記両方向反射板上の前記カラーフィルタの厚さが、前記透過領域におけるカラーフィルタの厚さの約１／２であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
7. 前記第２基板に形成された前記共通電極が、前記透過領域部のみに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
8. 前記下部偏光板の透過軸と前記上部偏光板の透過軸とが、相互に直交するように設定され、前記液晶層に電圧が印加されていない時には、液晶が９０゜捩れているＴＮ（Ｔｗｉｓｔ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードで配向するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
9. 前記位相遅延固定域が、前記第１基板及び前記第２基板共に液晶駆動電極が形成されていない領域に対応していることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
10. 反射領域及び透過領域のセルギャップがほぼ同じであるシングルセルギャップ構造を有する半透過型液晶表示装置であって、
    反射領域部同士及び透過領域部同士が対面して配置され、その間に、前記シングルセルギャップ構造における前記反射領域及び前記透過領域を画定する第１基板及び第２基板と、
    前記第１基板の内面側の前記反射領域部に形成され、入射した光を隣接する両側の前記透過領域に反射させる両方向反射板と、
    前記両方向反射板を含む前記第１基板の内面側の全面に形成された有機レジン膜と、
    前記透過領域に位置する前記有機レジン膜部に形成された透明電極と、
    前記第１基板の外面側に形成された下部偏光板と、
    前記第２基板の内面側の前記透過領域部に形成されたカラーフィルタと、
    前記カラーフィルタ上に形成された共通電極と、
    前記第２基板の外面側に形成された上部偏光板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に介在する液晶層とを備え、
    前記反射領域に対応する前記液晶層の部分が、入射した光に対して常に位相差を与えない非位相遅延域として機能するように構成されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
11. 前記両方向反射板が、画素領域である前記透過領域の間に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の半透過型液晶表示装置。
12. 前記両方向反射板が、前記画素領域以外の領域への光の漏洩を防止するブラックマトリックスとしての機能を有することを特徴とする請求項１１に記載の半透過型液晶表示装置。
13. 前記両方向反射板の上部が、外部から入射した光を、前記両方向反射板の両側方向に反射する表面形状となっていることを特徴とする請求項１０に記載の半透過型液晶表示装置。
14. 前記両方向反射板の上部が、所定の凹形の曲面を有するコーン形状、凸形の曲面を有するコーン形状及び直線状の斜面を有するコーン形状のいずれかの形状であることを特徴とする請求項１３に記載の半透過型液晶表示装置。
15. 前記両方向反射板上の前記有機レジン膜の厚さが、前記透過領域における前記有機レジン膜の厚さの約１／２であることを特徴とする請求項１０に記載の半透過型液晶表示装置。
16. 前記第２基板に形成された前記カラーフィルタ及び前記共通電極が、前記透過領域のみに形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の半透過型液晶表示装置。
17. 前記下部偏光板の透過軸と前記上部偏光板の透過軸が、相互に平行になるように設定され、前記液晶層に電圧が印加されていない時には、液晶が垂直に立っているＶＡモードで配向するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の半透過型液晶表示装置。
18. 前記非位相遅延域が、前記第１基板及び前記第２基板のいずれにも液晶駆動電極が形成されていない領域に対応していることを特徴とする請求項１０に記載の半透過型液晶表示装置。

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