JP4940236B2 - 液晶表示パネルおよび液晶表示装置、並びに液晶表示パネルの製造方法 - Google Patents

液晶表示パネルおよび液晶表示装置、並びに液晶表示パネルの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、表示領域を構成する複数の画素において、例えばバックライトの光を透過するように構成される透過領域と、例えば外光を反射するように構成される反射領域とを含む、いわゆる反透過型の液晶表示パネルおよび液晶表示装置、並びに液晶表示パネルの製造方法に関する。
近年、携帯型情報端末などの比較的小型の情報通信機器のみならず、モニタなどの比較的大型の電気機器にも、液晶表示パネルを備える液晶表示装置が普及してきているが、特に携帯型情報端末などでは消費電力の低減を図るべくバックライトを要しない反射型液晶表示装置が採用されている。しかしながら、反射型液晶表示装置は、外光（例えば太陽光）を光源としていることから、暗い室内などでは表示画像を認識することが困難となってしまう傾向があった。そこで、消費電力の低減を図りつつ且つ暗い室内などでも適切に表示画像を認識することができる液晶表示装置として、透過型と反射型との両方の性質を有する、いわゆる半透過型液晶表示装置の開発が行われてきている。
このような半透過型液晶表示装置は、一つの画素内にバックライトからの光を透過するための透過部と、外光を反射するための反射部とを有している。そのため、本構成の半透過型液晶表示装置では、暗い室内などではバックライトを使用して各画素の透過部を介して光を透過することにより画像を表示し（透過表示モード）、明るい屋外などでは外光を利用して各画素の反射部で光を反射することにより画像を表示する（反射表示モード）ことができる。したがって、本構成の半透過型液晶表示装置では、常時、バックライトを使用せずにすむため、消費電力を低減するうえで好適である。このような構成の半透過型液晶表示装置は、例えば特許文献１に開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示される半透過型液晶表示装置では、透過表示モードおよび反射表示モードのいずれにおいてもカラー表示を行えるものの、例えば透過表示モードにおける色の鮮やかさを高めると反射表示モードにおける明るさが低下してしまい、反射表示モードにおける明るさを高めると透過表示モードにおける色の鮮やかさが低下してしまうという、いわゆるトレードオフの問題があった。
一方、透過表示モードにおいて色の鮮やかなカラー表示を行うとともに、反射表示モードにおいて明るいモノクロ表示を行うことが可能な半透過型液晶表示装置は既に開発されており、例えば特許文献２に開示されている。
特開平８−２９２４１３号公報 特開２００４−９３６７０号公報
しかしながら、特許文献２に開示される半透過型液晶表示装置では、反射膜を形成しない部位にカラーフィルタを形成し、反射膜上にはカラーフィルタを形成しないように構成する場合、反射膜の厚さ（例えば０．１μｍ）に対してカラーフィルタの厚さ（例えば１〜２μｍ）が大きいため、両者間に比較的大きな段差（一般的な平坦化膜では吸収しきれない段差）が生じてしまう。このような段差が生じると、各基板の電極間に存在する液晶層の厚さ（Ｇａｐ）に比較的大きなバラツキが生じるため、例えば透過表示モードおよび反射表示モードのいずれか一方の表示モードの表示特性について最適化を図ると、他方の表示モードのコントラスト比などの特性が低下してしまう。また、比較的大きな段差に起因する影響を低減すべく、平坦化膜の膜厚を一般の範囲を超えて大きくすると、以下に示す４つの問題が発生してしまう場合がある。第１に、平坦化膜の膜厚が大きくなることにより、平坦化膜自体の膜厚の均一性を確保することが困難となり、結果として表示画像の画質にバラツキが生じてしまう。第２に、通常膜厚が約２〜３μｍである平坦化膜の膜厚を大きくすることにより、平坦化膜より相対的に高硬度であるスペーサ（粒径：約４〜６μｍ）の平坦化膜に対するくい込み量が大きくなる場合がある。このようにくい込み量が大きくなると、セルギャップがバラツキ易くなり、ひいては駆動電圧が変動してしまう。第３に、一般的に平坦化膜はアクリル樹脂により構成されているため、その存在割合が増加した分、吸湿性が高まり液晶特性が劣化してしまう。第４に、平坦化膜の使用量が増えることにより、コスト増や重量増などに繋がってしまう。加えて、特許文献２には、上記段差の影響を低減すべく、基板上の全体に形成されたカラーフィルタ上に、光通過孔を有する反射膜を形成してなる半透過型液晶表示装置も開示されているが、該半透過型液晶表示装置は反射表示モードにおいて、モノクロ表示とカラー表示とを両立することができないという問題点が残る。
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、透過表示モードにおける色純度が高く且つ反射表示モードにおけるモノクロ表示の表示輝度が高い、表示特性に優れた液晶表示パネルおよび液晶表示装置、並びに液晶表示パネルの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルは、透明基板、該透明基板の一方主面上に形成され且つ膜厚方向に貫通する貫通孔を有する遮光膜、該遮光膜上に形成され且つ反射表示モードにおいてモノクロ表示を担う光反射膜、前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に形成され且つ透過表示モードにおいてカラー表示を担うカラーフィルタ、および前記透明基板の前記一方主面側に形成される透明電極を含んでなる表示領域構成部位を有する第１基体と、透明基板および該透明基板の一方主面上に形成される透明電極を含んでなる第２基体と、前記第１基体と前記第２基体との間に液晶を封止するための封止部材と、を有することを特徴としている。
本液晶表示パネルにおいて前記遮光膜の厚さと前記カラーフィルタの厚さとは略同一であるのが好ましい。
本液晶表示パネルにおいて前記第１基体は、前記透明基板と、前記遮光膜と、該遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に形成され且つ膜厚方向に貫通する貫通孔を有する別の光反射膜と、前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上および前記別の光反射膜上に形成される別のカラーフィルタと、前記透明電極とを含んでなる別の表示領域構成部位を更に有するのが好ましい。
本液晶表示パネルにおいて前記遮光膜の厚さと前記別のカラーフィルタの厚さとは略同一であるのが好ましい。
本発明の第２の側面に係る液晶表示装置は、本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの前記第１基体に対向配置されるバックライトとを備えることを特徴としている。
本発明の第３の側面に係る液晶表示パネルの製造方法は、透明基板の一方主面上に、膜厚方向に貫通する貫通孔を有する遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、第１表示領域構成部位における前記遮光膜上に第１光反射膜を形成するとともに、第２表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に、膜厚方向に貫通する貫通孔を有する第２光反射膜を形成する光反射膜形成工程と、前記第１表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に第１カラーフィルタを形成するとともに、前記第２表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上および前記第２光反射膜上に第２カラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、前記カラーフィルタ形成工程を経た前記透明基板の前記一方主面側に透明電極を形成する透明電極形成工程と、を含むことを特徴としている。
本発明の第４の側面に係る液晶表示パネルは、透明基板、該透明基板の一方主面上に形成され且つ膜厚方向に貫通する貫通孔を規定するための規定面を有する遮光膜、該遮光膜上に形成され且つ反射表示モードにおいてモノクロ表示を担う光反射膜、前記貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上に形成され且つ透過表示モードにおいてカラー表示を担うカラーフィルタ、および前記透明基板の前記一方主面側に形成される透明電極を含んでなる表示領域構成部位を有する第１基体と、透明基板および該透明基板の一方主面上に形成される透明電極を含んでなる第２基体と、前記第１基体と前記第２基体との間に液晶を封止するための封止部材と、を有することを特徴としている。
本液晶表示パネルにおいて前記遮光膜の厚さと前記カラーフィルタの厚さとは略同一であるのが好ましい。
本液晶表示パネルにおいて前記第１基体は、前記透明基板と、前記遮光膜と、該遮光膜の貫通孔の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に形成され且つ膜厚方向に貫通する貫通孔を規定するための規定面を有する別の光反射膜と、前記遮光膜の貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上および前記別の光反射膜上に形成される別のカラーフィルタと、前記透明電極とを含んでなる別の表示領域構成部位を更に有するのが好ましい。
本液晶表示パネルにおいて前記遮光膜の厚さと前記別のカラーフィルタの厚さとは略同一であるのが好ましい。
本発明の第５の側面に係る液晶表示装置は、本発明の第４の側面に係る液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの前記第１基体に対向配置されるバックライトとを備えることを特徴としている。
本発明の第６の側面に係る液晶表示パネルの製造方法は、透明基板の一方主面上に、膜厚方向に貫通する貫通孔を規定するための規定面を有する遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、第１表示領域構成部位における前記遮光膜上に第１光反射膜を形成するとともに、第２表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上に、膜厚方向に貫通する貫通孔を規定するための規定面を有する第２光反射膜を形成する光反射膜形成工程と、前記第１表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上に第１カラーフィルタを形成するとともに、前記第２表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上および前記第２光反射膜上に第２カラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、前記カラーフィルタ形成工程を経た前記透明基板の前記一方主面側に透明電極を形成する透明電極形成工程と、を含むことを特徴としている。
本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルは、第１基体において遮光膜上に光反射膜が形成されている。そのため、本液晶表示パネルでは、透過表示モードにおける色純度を高めるべくカラーフィルタの厚さを大きくしても、反射表示モードにおけるモノクロ表示で表示輝度を充分に確保することができる。つまり、本液晶表示パネルでは、透過表示モードにおける色純度が高く、且つ、反射表示モードにおけるモノクロ表示の表示輝度が高いものとすることができる。
また、本液晶表示パネルでは、遮光膜の厚さとカラーフィルタの厚さとの差を小さく設定することにより（カラーフィルタの厚さを光反射膜の厚さに揃えることなく）、遮光膜上に形成される光反射膜の上面と、カラーフィルタの上面との間に生じる段差を一般的な平坦化膜により充分に吸収できる程度、あるいは、平坦化膜を設けなくてもすむ程度に小さくすることができる。そのため、本液晶表示パネルでは、第１基板と第２基板との間に存在する液晶からなる液晶層の厚さのバラツキが低減されるのに加え、カラーフィルタの厚さを充分確保することができることにより、透過表示モードにおけるカラー表示の色純度を充分に高めることができる。したがって、本液晶表示パネルは、表示特性（例えば白色の色純度や色域面積（ＮＴＳＣ比）など）を高めるうえで好適である。
本液晶表示パネルにおいて遮光膜の厚さとカラーフィルタの厚さとを略同一に構成する場合、遮光膜上に形成される光反射膜の上面と、カラーフィルタの上面との間に生じる段差は光反射膜の厚さ（例えば０．１μｍ）と実質的に同程度となる。そのため、本液晶表示パネルでは、第１基板と第２基板との間に存在する液晶からなる液晶層の厚さのバラツキが充分に低減される。したがって、本液晶表示パネルは、透過表示モードおよび反射表示モードのいずれか一方の表示モードについて表示特性の最適化を図ったとしても、他方の表示モードのコントラスト比などの特性が上記段差による影響を充分に低減することができるので、いずれの表示モードにおいても表示領域構成部位における表示特性（例えばコントラスト、色純度、透過率、反射率）を充分に高めるうえで好適である。
本液晶表示パネルにおいて第１基体が透明基板と遮光膜と別の光反射膜と別のカラーフィルタと透明電極とを含んでなる別の表示領域構成部位を更に有する場合、反射表示モードにおいて、モノクロ表示とカラー表示とを両立することができる。このように、モノクロ表示とカラー表示とが両立できれば、例えば携帯電話や固定電話機のディスプレイにおけるバッテリー残量表示や電波状況表示、時計表示などはモノクロ表示で充分である場合が多いため、ディスプレイの一部（バッテリー残量表示などを行う部位）をモノクロ表示とすることにより、非通話時における待機電力の低減などを図ることが可能となり、特に携帯電話などのモバイル機器では使用時間の長時間化を図ることが可能となる。また、モノクロ表示領域以外の領域では、カラー表示を反射表示モードでも行うことができるため、光源の光量が外光の光量より小さいことに起因して透過表示モードの視認性が低下する日中などの環境下でも外光を利用する反射表示モードにより視認性の高いカラー表示を行うことが可能となる。
本液晶表示パネルにおいて遮光膜の厚さと別のカラーフィルタの厚さとを略同一に構成する場合、遮光膜上に形成される光反射膜の上面と、該別のカラーフィルタの上面との間に生じる段差は光反射膜の厚さと同程度以下となる。そのため、本液晶表示パネルでは、第１基板と第２基板との間に存在する液晶からなる液晶層の厚さのバラツキが充分に低減される。したがって、本液晶表示パネルは、透過表示モードおよび反射表示モードのいずれか一方の表示モードについて表示特性の最適化を図ったとしても、他方の表示モードのコントラスト比などの特性が上記段差による影響を充分に低減することができるので、いずれの表示モードにおいても表示領域構成部位における表示特性（例えばコントラスト、色純度、透過率、反射率）を充分に高めるうえで好適である。
本発明の第２の側面に係る液晶表示装置は、上述した本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルと同様の効果を享受できる。すなわち、本液晶表示装置では、透過表示モードにおける色純度が高く、且つ、反射表示モードにおけるモノクロ表示の表示輝度が高いものとすることができるのに加え、表示特性（コントラスト比など）を高めることもできるのである。
本発明の第３の側面に係る液晶表示パネルの製造方法は、本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルを作業効率よく製造するうえで好適である。すなわち、本製造方法では、反射表示モードにおけるモノクロ表示を担う光反射膜（本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルにおける「光反射膜」に相当）と、反射表示モードにおけるカラー表示を担う光反射膜（本発明の第１の側面に係る液晶表示パネルの「別の光反射膜」に相当）とを一工程で同時的に形成することができるため、液晶表示パネルを製造する際の作業効率を高めることができるのである。
図１は、本発明の実施形態に係る半透過型の液晶表示パネルＸの概略構成を表す斜視図である。図２は、図１に示す液晶表示パネルＸの要部拡大断面図である。
液晶表示パネルＸは、液晶層１０、第１基体２０、第２基体３０、および封止部材４０を備えており、第１基体２０と第２基体３０との間に液晶層１０を介在させ、該液晶層１０を封止部材４０により封止することにより、画像を表示するための複数の画素Ｇを含んでなる表示領域Ｐが構成されている。
液晶層１０は、電気的、光学的、力学的、あるいは磁気的な異方性を示し、固体の規則性と液体の流動性を併せ持つ液晶を含んでなる層である。この液晶としては、ネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶などが挙げられるが、本実施形態においてはネマティック液晶（特に２００°〜２６０°の角度でツイストされたカイラルネマティック液晶）を採用する。なお、液晶層１０には、該液晶層１０の厚さを一定に保つべく、例えば多数の粒子状部材により構成されるスペーサ（図示せず）を介在させてもよい。
第１基体２０は、透明基板２１、遮光膜２２、光反射膜２３、カラーフィルタ２４、平坦化膜２５、透明電極２６、および配向膜２７を備えている。
透明基板２１は、後述する遮光膜２２、光反射膜２３、カラーフィルタ２４、および位相差フィルム５０を支持し且つ液晶層１０を封止するのに寄与する部材であり、その主面に対して交差する方向（矢印ＡＢ方向）に光を適切に透過することが可能な構成とされている。透明基板２１を構成する材料としては、ガラス、透光性プラスチックなどが挙げられる。
遮光膜２２は、光を遮る（光の透過量を所定値以下にする）ための部材であり、透明基板２１の上面２１ａに形成されている。また、遮光膜２２は、光を通過させるために、膜厚方向（矢印ＡＢ方向）に貫通する貫通孔２２ａを有している。遮光膜２２を構成する材料としては、遮光性の高い色（例えば黒色）の染料や顔料、カーボンが添加された樹脂（例えばアクリル系樹脂）、Ｃｒなどが挙げられる。このような遮光膜２２を備えることにより、表示画像のコントラスト比を高めることができる。
光反射膜２３は、光を反射するための部材であり、遮光膜２２上に形成される光反射膜２３ａと、遮光膜２２の貫通孔２２ａから露出する透明基板２１上に形成される光反射膜２３ｂとを含んで構成される。本実施形態において、光反射膜２３ａは遮光膜２２上の所定位置（例えば貫通孔２２ａの周囲）に形成され、光反射膜２３ｂは遮光膜２２の貫通孔２２ａから露出する透明基板２１上の所定位置（貫通孔２２における中央部以外の領域）に形成される。光反射膜２３を構成する材料としては、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、Ａｇ合金などが挙げられる。
カラーフィルタ２４は、該カラーフィルタ２４に入射した光のうち所定の波長を選択的に吸収し、所定の波長のみを選択的に透過させるための部材、例えばアクリル系樹脂に染料や顔料を添加させることにより構成される。カラーフィルタ２４は、後述する第１表示領域構成部位ｐ１における遮光膜２２の貫通孔２２ａから露出する透明基板２１上、および、後述する第２表示領域構成部位ｐ２における遮光膜２２の貫通孔２２ａから露出する透明基板２１および光反射膜２３ｂ上に形成される。カラーフィルタ２４としては、例えば赤色可視光の波長を選択的に透過させるための赤色カラーフィルタ（Ｒ）、緑色可視光の波長を選択的に透過させるための緑色カラーフィルタ（Ｇ）、青色可視光の波長を選択的に透過させるための青色カラーフィルタ（Ｂ）などが挙げられる。また、カラーフィルタ２４の厚さは、光の透過量などを考慮して適宜設定すればよいが、例えば１．０〜２．０μｍに設定される。
平坦化膜２５は、光反射膜２３やカラーフィルタ２４などを配置することにより生じる凹凸を平坦化するための部材である。平坦化膜２５を構成する材料としてはアクリル系樹脂などの透明樹脂が挙げられる。
透明電極２６は、後述の第２基体３０の透明電極３２との間に位置する液晶層１０の液晶に所定の電圧を印加するための部材であり、一方（本実施形態では下方）側から入射した光を他方（本実施形態では上方）側に透過するように構成されている。また、本実施形態における透明電極２６は、所定の信号（画像信号）を伝搬する機能を担うものであり、主として矢印ＣＤ方向に延びるように複数配列されている。透明電極２６を構成する材料としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）や酸化錫などの透光性を有する導電部材が挙げられる。ここで、透光性とは、光を基準値以上の光量で透過させる性質を意味する。
配向膜２７は、マクロ的にランダムな方向を向く（規則性が小さい）液晶層１０の液晶分子を所定方向に配向させるためのものであり、透明電極２６上に形成されている。配向膜２７の構成材料としては、ポリイミド樹脂などが挙げられる。また、配向膜２７の厚さは、必要に応じて適宜設定すればよいが、例えば０．０５μｍに設定される。なお、本実施形態における配向膜２７は、透明電極２６上に直接形成されているが、配向膜２７と透明電極２６との間に絶縁性樹脂や二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などを含んで構成される絶縁膜を介在させてもよい。このような構成によると、第１基体２０の透明電極２６と後述の第２基体３０の透明電極３２との間に導電性の異物が混入しても、透明電極２６と透明電極３２との間における充分な絶縁を維持することができるため、表示画素に欠陥が生じるのを防ぐうえで好適である。
第２基体３０は、透明基板３１、透明電極３２、および配向膜３３を備えている。
透明基板３１は、後述する透明電極３２および配向膜３３を支持し且つ液晶層１０を封止するのに寄与する部材であり、その主面に対して交差する方向（矢印ＡＢ方向）に光を適切に透過することが可能な構成とされている。透明基板３１を構成する材料としては、透明基板２１を構成する材料と同様のものが挙げられる。
透明電極３２は、第１基体２０の透明電極２６との間に位置する液晶層１０の液晶に所定の電圧を印加するための部材であり、一方（本実施形態では下方）側から入射した光を他方（本実施形態では上方）側に透過するように構成されている。また、本実施形態における透明電極３２は、液晶層１０への電圧印加状態（ＯＮ）もしくは電圧非印加状態（ＯＦＦ）を制御するための信号（走査信号）を伝搬する機能を担うものであり、主として図２における紙面垂直方向に延びるように複数配列されている。透明電極３２を構成する材料としては、透明電極２６を構成する材料と同様のものが挙げられる。
配向膜３３は、マクロ的にランダムな方向を向く（規則性が小さい）液晶層１０の液晶分子を所定方向に配向させるためのものであり、透明電極３２上に形成されている。配向膜３３の構成材料としては、配向膜２７と同様のものが挙げられる。また、配向膜３３の厚さは、必要に応じて適宜設定すればよいが、例えば０．０５μｍに設定される。なお、本実施形態における配向膜３３は、透明電極３２上に直接形成されているが、配向膜３３と透明電極３２との間に絶縁性樹脂や二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などを含んで構成される絶縁膜を介在させてもよい。このような構成によると、第１基体２０の透明電極２６と後述の第２基体３０の透明電極３２との間に導電性の異物が混入しても、透明電極２６と透明電極３２との間における充分な絶縁を維持することができるため、表示画素に欠陥が生じるのを防ぐうえで好適である。
封止部材４０は、第１基体２０と第２基体３０との間に液晶層１０を封止するのに寄与するとともに、第１基体２０と第２基体３０とを所定間隔で離間した状態で接合するためのものであり、絶縁性樹脂やシール樹脂などである。
本実施形態に係る液晶表示パネルＸでは、第１基体２０において遮光膜２２上に光反射膜２３が形成されている。そのため、液晶表示パネルＸでは、透過表示モードにおける色純度を高めるべくカラーフィルタ２４の厚さＴ１を大きくしても、反射表示モードにおけるモノクロ表示で表示輝度を充分に確保することができる。つまり、液晶表示パネルＸでは、透過表示モードにおける色純度が高く、且つ、反射表示モードにおけるモノクロ表示の表示輝度が高いものとすることができる。
液晶表示パネルＸでは、遮光膜２２の厚さＴ２とカラーフィルタ２４の厚さＴ１との差を略同一に構成することにより（カラーフィルタ２４の厚さＴ１を光反射膜２３の厚さＴ３に揃えることなく）、遮光膜２２上に形成される光反射膜２３の上面と、カラーフィルタ２４の上面との間に生じる段差は光反射膜２３の厚さＴ３（例えば０．１μｍ）と実質的に同程度（平坦化膜２５により充分に吸収できる程度）となる。そのため、液晶表示パネルＸでは、第１基板２０と第２基板３０との間に存在する液晶からなる液晶層１０の厚さＴ４のバラツキが充分に低減される。したがって、液晶表示パネルＸでは、表示領域Ｐにおける表示特性（例えばコントラスト比、色純度、透過率、反射率など）を充分に高めることができるのである。
液晶表示パネルＸの表示領域Ｐは、反射表示モードにおいてモノクロ表示を担う第１表示領域構成部位ｐ１、および、反射表示モードにおいてカラー表示を担う第２表示領域構成部位ｐ２を含んで構成されている。つまり、液晶表示パネルＸでは、反射表示モードにおいて、モノクロ表示とカラー表示とを両立することができる。このように、モノクロ表示とカラー表示とが両立できれば、例えば携帯電話や固定電話機のディスプレイにおけるバッテリー残量表示や電波状況表示、時計表示などはモノクロ表示で充分である場合が多いため、ディスプレイの一部（バッテリー残量表示などを行う部位）をモノクロ表示とすることにより、非通話時における待機電力の低減などを図ることができ、特に携帯電話などのモバイル機器では使用時間の長時間化を図ることができる。また、液晶表示パネルＸでは、光源の光量が外光の光量より小さいことに起因して透過表示モードの視認性が低下する日中などの環境下でも外光を利用する反射表示モードにより視認性の高いカラー表示を行うことができる。
図３は、本発明に係る液晶表示パネルＸを備える液晶表示装置Ｙの概略構成を表す断面図であり、（ａ）は反射表示モードにおける光の経路を合わせて示した図、（ｂ）は透過表示モードにおける光の経路を合わせて示した図である。液晶表示装置Ｙは、液晶表示パネルＸ、位相差フィルム５０，５１，５２、偏光板６０，６１、光拡散層７０、およびバックライト８０を備えている。
位相差フィルム５０，５１，５２は、液晶の複屈折性（位相のズレ）などにより楕円偏光状態に変換される直線偏光を、楕円偏光状態から直線偏光に近い状態に変換するための光学補償用部材である。位相差フィルム５０，５１，５２としては、液晶層１０の位相差値に合わせて設定された所定の位相差値を有する一軸延伸高分子フィルムなどが挙げられる。また、位相差フィルム５０，５１，５２を構成する材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアリレート（ＰＡ）、ポリサルフォン（Ｐｓｕ）、ポリオレフィン（ＰＯ）などが挙げられるが、液晶の波長分散との整合性の観点ではＰＣが好ましく、円偏光板への適応性の観点ではＰＣに比べ光弾性係数の小さいＰＯが好ましい。本実施形態において、位相差フィルム５０は透明基板２１の下面側（バックライト８０側）に配置され、位相差フィルム５１，５２は透明基板３１の上面側（バックライト８０の反対側）に配置されている。このような構成によると、表示画像のコントラスト比を高めるうえで好適である。なお、本実施形態においては３つの位相差フィルム５０，５１，５２が上述の配置で使用されているが、その配置場所および使用数などは必要に応じて適宜設定すればよい。
偏光板６０，６１は、所定の振動方向の光を選択的に透過させるための部材である。偏光板６０，６１を構成するための材料としてはヨウ素系材料などが挙げられる。本実施形態における偏光板６１は、偏光板６０の軸方向（この軸方向と平行な振動方向の光を選択的に透過させる）に対して直交するように配置されている。このような構成によると、偏光板６０，６１を透過する光のシャッタ機能を発揮するうえで好適である。なお、本実施形態において偏光板６０，６１は、液晶表示パネルＸの構成要素とはされていないが、液晶表示パネルＸの構成要素の一つとしてもよい。
光拡散層７０は、光反射膜２３ａからの反射光が恭面になるのを防ぐとともに、反射表示モードにおける視野角を広げるべく、光反射膜２３ａからの反射光を拡散するためのものである。本実施形態において光拡散層７０は、位相差板５２と偏光板６１との間に形成されているが、透明基板３１の上方に位置していれば、位相差板５１，５２や偏光板６１の間のどの部位に介在させてもよい。また、本実施形態において光拡散層７０は、位相差板５１，５２や偏光板６１を貼り合わせるための粘着剤（例えば糊）に、光を散乱させるための散乱粒子を分散させることにより構成されているが、これには限られず、例えば上記散乱粒子を分散させたフィルムを、粘着剤を介して位相差板５１，５２や偏光板６１の間に介在させるようにしてもよい。なお、粘着剤としてはアクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤などが挙げられ、散乱粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化スズ、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン、有機系粒子などが挙げられる。
バックライト８０は、液晶表示パネルＸの一方（下方）から他方（上方）に向けて光を照射するための部材であり、光源８１および導光板８２を備えている。光源８１は、導光板８２に向けて光を出射するためのものであり、ＣＦＬ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ハロゲンランプ、キセノンランプ、ＥＬ（electro-luminescence）などが挙げられる。導光板８２は、光源８１からの光を液晶表示パネルＸの下面全体にわたって略均一に光を導くための部材である。導光板８２は、通常、裏面（下面）に設けられ、光を反射するための反射シート（図示せず）と、表面（上面）に設けられ、より均一な面状発光とすべく光を拡散するための拡散シート（図示せず）と、表面に設けられ、光を略一定方向に集光するためのプリズムシート（図示せず）を含んで構成されている。導光板８２の構成材料としては、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透明樹脂などが挙げられる。なお、本実施形態においてバックライト８０は、図３に示すように導光板８２の側面に光源８１を配したエッジライト方式を採用しているものの、液晶表示パネルＸの裏面側に光源８１を配した直下方式などの他の方式を採用してもよい。
ここで、液晶表示装置Ｙの各表示モードにおけるカラー表示あるいはモノクロ表示の原理について、図３を参照しつつ簡単に説明する。図３（ａ）に示すように、反射表示モードにおいて、第１表示領域構成部位ｐ１では上方から入射される外光が光反射膜２３により反射され上方に向けて出射される間にカラーフィルタ２４が介在しないためモノクロ表示となり、第２表示領域構成部位ｐ２では上方から入射される外光が光反射膜２３により反射され上方に向けて出射される間にカラーフィルタ２４が介在するためカラー表示となる。一方、図３（ｂ）に示すように、透過表示モードにおいて、第１表示領域構成部位ｐ１および第２表示領域構成部位ｐ２ではバックライト８０から出射される光が上方に向けて出射される間にカラーフィルタ２４が介在するためカラー表示となる。
本発明に係る液晶表示装置Ｙは、液晶表示パネルＸを備えていることから、上述した液晶表示パネルＸと同様の効果を享受することができる。すなわち、液晶表示装置Ｙでは、透過表示モードにおける色純度が高く、且つ、反射表示モードにおけるモノクロ表示の表示輝度が高いものとすることができるのに加え、表示特性（例えばコントラスト比、色純度、透過率、反射率）を高めることもできるのである。
以下に、本発明に係る液晶表示パネルＸの製造方法について説明する。図４〜図５は、液晶表示パネルＸにおける第１基体２０を製造する際の経時変化を表す断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、透明基板２１の上面に遮光膜２２を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、周知の加工技術（例えばフォトリソグラフィ）により遮光膜２２の所定位置に貫通孔２２ａを形成する。
次に、図４（ｃ）に示すように、周知の成膜技術（例えばスパッタ法や蒸着法）により第１表示領域構成部位ｐ１の遮光膜２２上および第２表示領域構成部位ｐ２の遮光膜２２の貫通孔２２ａ内における透明基板２１上に光反射膜２３を形成した後、第１表示領域構成部位ｐ１の遮光膜２２上の所定位置（本実施形態では貫通孔２２ａの周囲）および第２表示領域構成部位ｐ２の遮光膜２２の貫通孔２２ａ内における透明基板２１上の所定位置（貫通孔２２における中央部以外の領域）に光反射膜２３が残るように、周知の加工技術（例えばフォトリソグラフィ）によりパターニングする。
次に、図５（ａ）に示すように、パターニング済みの光反射膜２３が形成された透明基板２１上に１色目（例えば赤色）のカラーフィルタ２４を形成した後、周知の加工技術（例えばフォトリソグラフィ）によりパターニングする。このパターニングとしては、第１表示領域構成部位ｐ１の遮光膜２２の所定の貫通孔２２ａ内、および、第２表示領域構成部位ｐ２の遮光膜２２の所定の貫通孔２２ａ内に１色目のカラーフィルタ２４が形成されるようにして行う。なお、他色（例えば緑色や青色）のカラーフィルタ２４も同様にして形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、遮光膜２２と光反射膜２３ａとカラーフィルタ２４とが形成された透明基板２１の上面側に、平坦化膜２５と透明電極２６と配向膜２７とを順次積層形成する。
以上のようにして形成される液晶表示パネルＸの第１基体２０と、下面に透明電極３２が形成された透明基板３１の該下面に配向膜３３を積層形成してなる第２基体とを、第１基体２０の上面と第２基体３０の下面との間に液晶を封止するための封止部材４０を介して接合することにより液晶表示パネルＸが製造される。なお、液晶表示パネルＸは、第１基体２０の上面と第２基体３０の下面との間に液晶を介在させた状態であってもよいし、液晶を介在させる前の状態であってもよい。
上述の液晶表示パネルＸの製造方法は、液晶表示パネルＸを作業効率よく製造するうえで好適である。すなわち、本製造方法では、反射表示モードにおけるモノクロ表示を担う光反射膜２３ａと、反射表示モードにおけるカラー表示を担う光反射膜２３ｂとを一工程で同時的に形成することができるため、光反射膜２３ａと光反射膜２３ｂとを別工程として形成する場合に比べて、作業効率を高めることができる。なお、反射表示モードにおけるモノクロ表示を担う光反射膜と、反射表示モードにおけるカラー表示を担う光反射膜とを別工程として形成する場合としては、反射表示モードにおけるモノクロ表示とカラー表示との両立を図るべく、モノクロ表示を担う光反射膜をカラーフィルタ上に形成するようにして構成する場合が挙げられる。
以上、本発明の具体的な実施形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
液晶表示パネルＸでは、表示領域Ｐとして第１表示領域構成部位ｐ１および第2表示領域構成部位ｐ２を含んで構成されているが、このような構成には限られず、図6に示すように、第１表示領域構成部位ｐ１のみを含んで構成されていてもよい。
液晶表示パネルＸにおいて、平坦化膜２５は必須の構成要件ではなく、本発明の構成により充分に段差が小さくできる場合は平坦化膜２５を設けなくてもよい。このような構成によると、光の透過率がより高まるのに加え、コストの低減や作業効率の向上なども図ることが可能となる。また、本構成によると、反射膜２３ａを透明電極２５に積層することが可能になるため、電極の抵抗値を低減して配線抵抗による表示特性への影響（例えば駆動電圧が変動）も小さくすることができる。
液晶表示パネルＸにおいて、遮光膜２２や反射膜２３の貫通孔は中央付近に形成されているが、これには限定されず、形成位置は必要に応じて適宜設計変更可能である。
本発明の実施形態に係る半透過型の液晶表示パネルの概略構成を表す斜視図である。 図１に示す液晶表示パネルの要部拡大断面図である。 図１に示す液晶表示パネルを備える液晶表示装置の概略構成を表す断面図であり、（ａ）は反射表示モードにおける光の経路を合わせて示した図、（ｂ）は透過表示モードにおける光の経路を合わせて示した図である。 図１に示す液晶表示パネルにおける第１基体を製造する際の経時変化を表す断面図である。 図４の続きの工程を表す断面図である。 本発明に係る半透過型の液晶表示パネルの変形例を表す要部拡大断面図である。
符号の説明
Ｘ 液晶表示パネル
Ｙ 液晶表示装置
Ｐ 表示領域
１０ 液晶層
２０ 第１基体
２１ 透明基板
２２ 遮光膜
２３ 光反射膜
２４ カラーフィルタ
２５ 平坦化膜
２６ 透明電極
２７ 配向膜
３０ 第２基体
３１ 透明基板
３２ 透明電極
３３ 配向膜
４０ 封止部材
５０，５１，５２ 位相差フィルム
６０，６１ 偏光板
７０ 光拡散層
８０ バックライト

Claims (12)

  1. 透明基板、該透明基板の一方主面上に形成され且つ膜厚方向に貫通する貫通孔を有する遮光膜、該遮光膜上に形成され且つ反射表示モードにおいてモノクロ表示を担う光反射膜、前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に形成され且つ透過表示モードにおいてカラー表示を担うカラーフィルタ、および前記透明基板の前記一方主面側に形成される透明電極を含んでなる表示領域構成部位を有する第１基体と、
    透明基板および該透明基板の一方主面上に形成される透明電極を含んでなる第２基体と、
    前記第１基体と前記第２基体との間に液晶を封止するための封止部材と、を有することを特徴とする、液晶表示パネル。
  2. 前記遮光膜の厚さと前記カラーフィルタの厚さとは略同一である、請求項１に記載の液晶表示パネル。
  3. 前記第１基体は、前記透明基板と、前記遮光膜と、該遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に形成され且つ膜厚方向に貫通する貫通孔を有する別の光反射膜と、前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上および前記別の光反射膜上に形成される別のカラーフィルタと、前記透明電極とを含んでなる別の表示領域構成部位を更に有する、請求項１または２に記載の液晶表示パネル。
  4. 前記遮光膜の厚さと前記別のカラーフィルタの厚さとは略同一である、請求項３に記載の液晶表示パネル。
  5. 請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの前記第１基体に対向配置されるバックライトとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 透明基板の一方主面上に、膜厚方向に貫通する貫通孔を有する遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、
    第１表示領域構成部位における前記遮光膜上に第１光反射膜を形成するとともに、第２表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に、膜厚方向に貫通する貫通孔を有する第２光反射膜を形成する光反射膜形成工程と、
    前記第１表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に第１カラーフィルタを形成するとともに、前記第２表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上および前記第２光反射膜上に第２カラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、
    前記カラーフィルタ形成工程を経た前記透明基板の前記一方主面側に透明電極を形成する透明電極形成工程と、を含むことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
  7. 透明基板、該透明基板の一方主面上に形成され且つ膜厚方向に貫通する貫通孔を規定するための規定面を有する遮光膜、該遮光膜上に形成され且つ反射表示モードにおいてモノクロ表示を担う光反射膜、前記貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上に形成され且つ透過表示モードにおいてカラー表示を担うカラーフィルタ、および前記透明基板の前記一方主面側に形成される透明電極を含んでなる表示領域構成部位を有する第１基体と、
    透明基板および該透明基板の一方主面上に形成される透明電極を含んでなる第２基体と、
    前記第１基体と前記第２基体との間に液晶を封止するための封止部材と、を有することを特徴とする、液晶表示パネル。
  8. 前記遮光膜の厚さと前記カラーフィルタの厚さとは略同一である、請求項７に記載の液晶表示パネル。
  9. 前記第１基体は、前記透明基板と、前記遮光膜と、該遮光膜の貫通孔の貫通孔から露出する前記透明基板の一方主面上に形成され且つ膜厚方向に貫通する貫通孔を規定するための規定面を有する別の光反射膜と、前記遮光膜の貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上および前記別の光反射膜上に形成される別のカラーフィルタと、前記透明電極とを含んでなる別の表示領域構成部位を更に有する、請求項７または８に記載の液晶表示パネル。
  10. 前記遮光膜の厚さと前記別のカラーフィルタの厚さとは略同一である、請求項９に記載の液晶表示パネル。
  11. 請求項７から１０のいずれかに記載の液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの前記第１基体に対向配置されるバックライトとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
  12. 透明基板の一方主面上に、膜厚方向に貫通する貫通孔を規定するための規定面を有する遮光膜を形成する遮光膜形成工程と、
    第１表示領域構成部位における前記遮光膜上に第１光反射膜を形成するとともに、第２表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上に、膜厚方向に貫通する貫通孔を規定するための規定面を有する第２光反射膜を形成する光反射膜形成工程と、
    前記第１表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上に第１カラーフィルタを形成するとともに、前記第２表示領域構成部位における前記遮光膜の貫通孔の形成領域に対応する前記透明基板の一方主面上および前記第２光反射膜上に第２カラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、
    前記カラーフィルタ形成工程を経た前記透明基板の前記一方主面側に透明電極を形成する透明電極形成工程と、を含むことを特徴とする液晶表示パネルの製造方法。
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