JP5175122B2

JP5175122B2 - 液晶表示装置および電子機器

Info

Publication number: JP5175122B2
Application number: JP2008063733A
Authority: JP
Inventors: ▲琢▼巳関
Original assignee: 株式会社ジャパンディスプレイウェスト
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: JP2009217213A

Description

本発明は、液晶表示装置および電子機器に関するものである。

様々な電気光学装置の光変調装置として、液晶表示装置が用いられており、近年では、その使用用途は多岐に渡っている。高性能・高品質な液晶表示装置を求める市場要求に応えるため、精細な画像表示や高速駆動など性能はもとより、表示画面の視野角の広さや、表示の見易さなども向上させる研究開発が盛んに行われている。

液晶表示装置の視野角を広げる手段として、基板に対して面内方向（横方向）の電界を発生させ、この横方向の電界で液晶分子を基板に並行な面内で回転させることで透過光を制御する、いわゆる横電界方式のＩＰＳ（In-Plane Switching）方式が実用化されている。更に、このＩＰＳ方式を改良したＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式が提案されている。

これらの方式では視野角が広くできる特徴があるが、ＴＦＴ等の駆動素子が形成された素子基板に共通電極、画素電極といった電極、または配線といった導電性の部材が配置され、表示面側である対向基板に導電部材を設けない。そのため、液晶表示が静電気などに代表される対向基板側の外部からの外部電界に影響を受けやすく、表示に乱れが生じやすいという問題がある。これを解決するために、対向基板側に配置されるカラーフィルタ基板裏面に透明導電膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、液晶表示装置の表示を見やすくする手段として、表示面での反射を防止し、表示画像を鮮明に表示させる技術がある。このような技術には、例えば表示面に反射防止膜を配置し、表示を見やすくする技術が広く知られるところである（例えば、特許文献２から５参照）。これら特許文献に挙げられているような反射防止膜を付与することで、表示面への外光の映りこみを防ぎ、良好な画像表示を実現している。

特開平１０−２９３２０７号公報特開昭５９−２０２４３５号公報特開昭６２−１７７０１号公報特開平１０−６２６０３号公報特開平１１−２７１７３７号公報

ところで、液晶表示装置の表示方法として、外光を利用した反射型の表示方法と、バックライトなどの内部の光源を利用した透過型の表示方法と、を兼ね備えた半透過半反射型の液晶表示装置が知られている。半透過半反射型の液晶表示装置は、周囲の明るさに応じて反射モードまたは透過モードのいずれかの表示方式を使い分けることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができるものである。

このような半透過反射型の液晶表示装置では、透過表示領域と反射表示領域の光路差による位相差の補償等、反射表示を行うための位相差板が配置される。しかし、横電界方式の液晶表示装置では、原理的に透過表示には位相差板は不要であり、位相差板が介在することによって表示画像に影響を及ぼしてしまう。これを防ぐために、反射表示領域にのみ位相差層を設ける手法が提案されている（例えば特開２００５−３３８２５６）。また、透過表示領域と反射表示領域との光路差による表示画像の乱れを防ぐため、反射表示領域に液晶層の厚さ調整のための構造体を設ける手法が知られている。ここで横電界方式を用いた半透過反射型の液晶表示装置において、前記位相差層に前記構造体の機能を兼用させる方法が提案されている（例えば特開２００５−３３８２５６）。

ところが、このような横電界駆動方式を採用した半透過半反射型の液晶表示装置に、特許文献１に示されたような透明導電膜を形成すると、基板と透明導電膜、及び透明導電膜と空気との屈折率差が起因となって、基板と透明導電膜、及び透明導電膜と空気との界面で反射が生じる。この界面反射の反射率は、透明導電膜が無い場合（基板と空気界面）より大きい。

図１６に示すように、半透過半反射型の液晶表示装置１０００の透過表示領域Ｔに、素子基板１００側から入射光ＩＬが入射すると、対向基板２００と、対向基板２００上に設けられた透明導電膜４００、及び透明導電膜４００と空気との界面で入射光ＩＬが反射する。反射した光は再び液晶層３００に入射し、そのうちの一部の光が、反射表示領域Ｒに設けられた不図示の反射板で反射し、反射表示領域Ｒから射出される。この再射出される光は、反射表示領域Ｒ内に設けられた位相差膜２１０を通るため偏光状態が変化し、反射表示領域Ｒで光漏れの原因となる。そのため、装置全体としてコントラストが低下してしまう。

また、可視光領域の波長の光でも特に短波長の光において、このような界面反射の影響を強く受ける。短波長の光が反射し位相ずれが起こると、結果として表示画像が黄味を帯びたような色付きを起こし、画質の劣化を起こす要因ともなる。

特許文献２から５に提案されている技術を用いると、装置外部から入射する光（外光）の表示面における反射を防止することは可能である。しかしながら前記特許文献には、装置内部から外部に射出する光の界面反射についてはなんら記述がない。そのため、これまでの技術思想では上述した射出光の界面反射を抑制しコントラスト低下を防ぐことが困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、静電防止機能を損なうことなく、透明導電膜における界面反射、特に短波長領域における光の反射を防ぎ、コントラスト低下を抑制した液晶表示装置を提供することを目的とする。また、このような液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の液晶表示装置は、複数の画素領域を含み、前記画素領域内に入射した光を反射させて表示する反射表示領域と、入射した光を透過させて表示する透過表示領域と、を備えた液晶表示装置であって、液晶層を挟持する一対の基板と、前記一対の基板のうち、前記光の射出側に配置される一方の基板の、前記反射表示領域と平面的に重なる領域に選択的に形成された位相差層と、前記一方の基板の前記液晶層と反対側の表面を覆って形成された、形成材料の異なる複数の膜が積層して形成される透明積層膜と、を備え、前記透明積層膜は、前記一方の基板と接して形成された第１透明導電膜と、前記第１透明導電膜の表面の少なくとも前記透過表示領域と平面的に重なる領域に形成された、前記第１透明導電膜より屈折率が低い透明膜と、少なくとも前記透明膜の表面を覆って形成された、前記透明膜よりも屈折率が高い第２透明導電膜と、を有していることを特徴とする。また、前記第１透明導電膜と前記第２透明導電膜とは電気的に導通している。
この構成によれば、静電対策のために一方の基板表面に設けた第１透明導電膜に起因する界面反射光を、積層する透明膜、第２透明導電膜に起因する界面反射光により打ち消し、反射光の量を抑制することが出来る。そのため、反射光が位相差層に再入射することによって生じるコントラスト低下を防止し、良好な表示が可能な液晶表示装置とすることができる。また、第１透明導電膜と第２透明導電膜とが一体となり静電対策の機能を発揮するため、上記の効果に加え、良好な静電対策を行うことができる。例えば、第１透明導電膜または第２透明導電膜のいずれか、または両方を薄く形成したとしても、互いに導通を補うため好適に静電対策が行える。

本発明においては、前記透明膜は、前記画素領域と平面的に重なって形成されていることが望ましい。
この構成によれば、反射表示領域と平面的に重なる領域にも透明積層膜の積層構造が形成されるため、上記の効果に加え、反射表示領域と平面的に重なる第１透明導電膜での反射を抑制することで、反射画質を向上させることができる。

本発明においては、前記第１透明導電膜および前記第２透明導電膜は、前記透明膜よりも平面視で広く形成され、前記透明膜の周辺部で互いに接していることが望ましい。
この構成によれば、第１透明導電膜と第２透明導電膜とが互いに導通しやすく、好適な静電対策が行える液晶表示装置とすることができる。

本発明においては、前記透明膜は酸化シリコン膜であることが望ましい。
この構成によれば、透明膜として必要な屈折率の低さ、薄膜形成の容易さを備えており、良好な透明積層膜を備えた液晶表示装置とすることができる。

本発明においては、前記第１透明導電膜および前記第２透明導電膜が同じ形成材料からなることが望ましい。
この構成によれば、両透明導電膜の屈折率が等しくなることから光学的な挙動が等しくなり、良好な透明積層膜の設計が容易となる。

本発明においては、前記透明積層膜と前記一方の基板との界面、前記透明積層膜が有する各膜間の界面、及び前記透明積層膜の表面における装置内側への反射光同士が、互いに干渉し打ち消し合うように、前記透明積層膜の厚みは８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下に設定されており、前記第１透明導電膜および前記第２透明導電膜の厚みは、それぞれ５ｎｍ以上２５ｎｍ以下に設定されていることが望ましい。
この構成によれば、第１透明導電膜のみで静電対策を行った場合と比べ、表示に用いる光の、特に短波長領域の光の装置内部への反射を良好に抑制することができる。そのため、コントラスト低下を抑制し良好な表示が可能な液晶表示装置とすることができる。

本発明においては、前記第１透明導電膜および前記第２透明導電膜の厚みは、それぞれ５ｎｍ以上２０ｎｍ以下に設定されていることがより望ましい。
赤色、緑色、青色の３色を用いてフルカラー表示を行う場合には、それぞれの色に対応する６５０ｎｍ付近（赤色）、５５０ｎｍ付近（緑色）、４３０ｎｍ付近（青色）の波長の光を用いることとなる。本発明の構成によれば、短波長領域の光の反射を抑制するのみならず、ここに示したいずれの波長の近傍においても、第１透明導電膜のみで静電対策を行った場合と比べ、透過率、反射率を向上させることができる。そのため、良好な表示が可能な液晶表示装置とすることができる。

本発明においては、前記第１透明導電膜の厚みは、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下に設定されていることが更に望ましい。
この構成によれば、上記の効果に加え、表示画像の色付きを押さえ高品質な画像表示が可能な液晶表示装置とすることができる。

本発明においては、可視光領域内の各波長の光に対する反射率について、全波長の光に対する平均値を平均反射率とし、前記平均反射率が６％以下であり、可視光領域内の各波長の光に対する透過率について、全波長の光に対する平均値を平均透過率とし、前記平均透過率が９０％以上であることが望ましい。
この構成によれば、良好に反射を抑制し透過率を向上させることができるため、良好な画質の画像表示が可能な液晶表示装置とすることができる。

また、本発明の電子機器は、前述の液晶表示装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、コントラスト低下を抑制し、良好な表示が可能な電子機器とすることができる。

以下、図１〜図１４を参照しながら、本発明に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

図１は、液晶表示装置１の１画素の平面図である。液晶表示装置１は複数の画素（画素領域）Ｘを備えており、各々の画素Ｘは縦横にマトリクス状に多数配置している。図に示すように、液晶表示装置１の１画素領域には、それぞれ赤、緑、青に対応した平面視略矩形の３つのサブ画素Ｐ（Ｐｒ，Ｐｇ，Ｐｂ）が設けられている。なお、「ｒ」「ｇ」「ｂ」は、それぞれ赤色、緑色、青色を示す。

各々の画素に設けられた３つのサブ画素Ｐは、各々の長軸方向に垂直な配列軸に並んで配列して１つの画素Ｘを形成しており、各画素Ｘに配置された平面視略矩形のサブ画素Ｄは、配列軸方向を互いに同じ方向として配置している。１つのサブ画素Ｐには、それぞれ対応して後述するカラーフィルタ層が形成されており、赤色、緑色、青色の３原色のうち１色を表示可能となっている。各々の画素間は非表示領域ＤＡとなっている。非表示領域ＤＡには、例えばカラーフィルタ層が備える遮光部材であるブラックマトリクスが設けられている。

サブ画素Ｐは長軸方向において２つの領域に分割されている。図示上側の領域は、反射表示領域Ｒであり、図示下側の領域は、透過表示領域Ｔである。反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとは、平面視でほぼ同一の形状及び大きさを有し、サブ画素領域の中央部で互いに隣接している。また、隣接するサブ画素間の透過表示領域Ｔ同士は、平面視略矩形のサブ画素の短軸方向に平行な配列方向に沿って配列している。

図２は、本実施形態の液晶表示装置１の断面図であり、図１の線分Ａ−Ａに対応する矢視断面図である。本実施形態の液晶表示装置１は、液晶層３０に対して基板面方向の電界成分（横電界）を作用させ、液晶材料の方位角を制御することにより画像表示を行う横電界方式のうち、ＦＦＳ方式を採用したものである。また、カラーフィルタを備えたカラー液晶装置であり、１個の画素がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出射する３個のサブ画素から構成されている。なお、本発明の技術思想によれば、ＦＦＳ方式に限らず、同じく横電界方式の駆動方式であるＩＰＳ方式を採用する液晶表示装置であっても良好に効果を奏する。

図に示すように、液晶表示装置１は、駆動素子や配線等が形成された素子基板（一対の基板）１０と、素子基板１０と対になり対向配置された対向基板（一対の基板）２０と、素子基板１０と対向基板２０とに挟持される液晶層３０と、対向基板２０の液晶層３０とは反対の面に形成された透明積層膜５０と、を備えている。

液晶表示装置１は、バックライト６０からの光を液晶層３０で変調し表示を行う透過表示領域Ｔと、対向基板２０側から装置内に差し込む外光を液晶層３０で変調し表示を行う反射表示領域Ｒと、を備えた半透過半反射型の表示方式を採用している。以下の説明では、バックライト６０を配置している方向を下、透明積層膜５０が配置されている方向を上として、各構成部材の上下関係を示す。

素子基板１０が備える基板本体１０Ａは、例えばガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）、またはこれらの複合材料など光透過性を備えた材料で形成されている。

基板本体１０Ａの上には、駆動素子、配線、及びこれらを電気的に絶縁する無機物または有機物の絶縁膜などを備えた素子層１２が形成されている。各種配線や駆動素子はフォトリソグラフィによりパターニングした後エッチングすることにより、また、絶縁膜は蒸着法やスパッタ法など通常知られた方法により適宜形成することができる。

素子層１２の上には、反射表示領域Ｒと平面的に重なって反射層１４が形成されている。反射層１４は、アクリル樹脂等の樹脂層の上に、銀やアルミニウム等の金属反射膜が形成されてなる。該樹脂層の表面は凹凸形状を有しており、金属反射膜はこの凹凸形状を反映して形成されるため、反射層１４は全体として凹凸面を有した光散乱性の反射手段を構成している。その他、銀やアルミニウム等の光反射性の金属膜や、屈折率の異なる誘電体膜（ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２等）を積層した誘電体積層膜（誘電体ミラー）を、例えばマスクを介して蒸着法やスパッタ法により選択的に成膜して形成し、形成した膜の表面に凹凸形状を形成することによっても得られる。

更に素子層１２の上には、反射層１４と素子層１２とを覆って、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとに重なる共通電極４２が形成されている。共通電極４２は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料で形成されている。

共通電極４２上には、表面を覆って全面に酸化シリコン等の無機絶縁膜からなる層間絶縁膜１６が形成されており、層間絶縁膜１６上には、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとに重なる画素電極４４が形成されている。画素電極４４はＩＴＯ等の透明導電材料からなるものであり、平面視した状態では梯子（開口スリット）形状或いは櫛歯形状を備えている。更に、層間絶縁膜１６上には、画素電極４４の表面を覆ってポリイミド等からなる配向膜１７が形成されている。

また、対向基板２０が備える基板本体２０Ａには、素子基板１０の基板本体１０Ａと同様、透明性を備える基板を用いることができ、例えばガラス、石英ガラス、窒化ケイ素等の無機物や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機高分子（樹脂）が使用可能である。また、光透過性を備えるならば、前記材料を積層または混合して形成された複合材料を用いることもできる。本実施形態では、基板本体２０Ａの材料としてガラスを用いる。

基板本体２０Ａの装置内面側の面には、着色層２２ａおよびブラックマトリクス２２ｂを備えたカラーフィルタ層２２が形成されている。カラーフィルタ層２２で、バックライト６０から入射して装置前方に出射する光、及び装置前方より入射し反射層１４で反射して装置前方に出射する光を赤色、緑色、青色に変調し、各色の光を混色することでフルカラー表示が可能となる。また、カラーフィルタ層２２の装置内面側の面には、カラーフィルタ層２２を物理的または化学的に保護するために、図示略のオーバーコート層が形成されている。なお、カラーフィルタ層２２は、素子基板１０側に形成することもできる。

カラーフィルタ層２２の装置内面側の面には、反射表示領域Ｒと重なって位相差層２４が設けられている。位相差層２４は、紫外線硬化性の液晶材料（液晶モノマーあるいは液晶オリゴマー）を形成材料として用い、通常知られた方法により形成する。位相差層２４は、対向基板２０の内面側に設けられたいわゆる内面位相差層となっている。位相差層２４は、透過表示領域Ｔの画像と反射表示領域Ｒの画像との位相差を補償する機能を備えている。

更に、カラーフィルタ層２２の装置内面側の面には、位相差層２４表面を覆って全面に、液晶層配向膜２７が形成されている。液晶層配向膜２７はポリイミド膜を用いて形成する有機配向膜であり、カラーフィルタ層２２と位相差層２４の上にポリイミド膜を成膜した後に、ラビングして配向処理を行い形成する。

その他、素子基板１０は液晶層３０と反対側に偏光板１８を備えており、対向基板２０は液晶層３０と反対側に偏光板２８を備えている。

対向基板２０の液晶層３０とは対向しない面には、対向基板２０に面して形成される第１透明導電膜５２と、第１透明導電膜５２よりも低い屈折率を備えた透明膜５４と、透明膜５４よりも高い屈折率を備えた第２透明導電膜５６と、がこの順に積層して形成された透明積層膜５０が設けられている。

第１透明導電膜５２は、対向基板２０の表面を覆って全面に形成されており、ＩＴＯやＩＺＯ（アイゼットオー：商品名）などの透明性を備えた導電性材料によって形成されている。本実施形態ではＩＴＯを用いる。

透明膜５４は、第１透明導電膜５２の表面を覆って、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔと平面的に重なって形成されている。透明膜５４は、第１透明導電膜５２よりも屈折率の低い材料で形成されている。第１透明導電膜５２が上述のＩＴＯやＩＺＯであるならば、透明膜５４の形成材料として、例えば酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの無機酸化物、またはアクリル樹脂のような有機高分子化合物などを挙げることができる。中でも、第１透明導電膜５２の形成材料との屈折率差が大きい形成材料が好適に用いられる。本実施形態では酸化シリコンを用いる。

第２透明導電膜５６は、透明膜５４の表面を覆って形成されており、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明性を備えた導電性材料によって形成されている。本実施形態ではＩＴＯを用いる。反射防止に関する透明積層膜５０の機能については後に詳述する。

図３は液晶表示装置１の全体構成を示す概略断面図である。図に示すように、液晶表示装置１は、素子基板１０と対向基板２０とに挟持された液晶層３０を、液晶層３０の周囲に設けたシール材７０で封止する構造を備えている。

透明積層膜５０が備える透明膜５４は、第１透明導電膜５２よりも狭く形成されており、第２透明導電膜５６は透明膜５４よりは広く形成されている。ここでは第１透明導電膜５２と第２透明導電膜５６とは、周縁部が揃った平面視で同じ面積に形成されている。そのため、第１透明導電膜５２および第２透明導電膜５６は、透明膜５４の周辺で互いに接しており、第１透明導電膜５２と第２透明導電膜５６とで透明膜５４を内包している構造となっている。

第１および第２の両透明導電膜は、いずれも同じ材料であるＩＴＯを形成材料としているため、両透明導電膜の界面で互いが良好に接合しやすく、接着強度が強い。そのため、界面での剥離が抑制され、良好な透明積層膜５０とすることができる。

また、透明積層膜５０が備える第１透明導電膜５２および第２透明導電膜５６は、素子基板１０と対向基板２０とを電気的に接続する不図示の銀点や配線等を介して、固定電位基準電位の配線等に接続されている。そのため、対向基板２０側に生じる静電気等の外部電界が液晶層３０に影響することがない。本実施形態の液晶表示装置１は以上のような構成となっている。

続いて、透明積層膜５０の機能について図４を参照しながら説明する。以下では、まず積層膜の表面での反射光の抑制機構について説明した上で、次いで透明積層膜５０の機能について説明する。

図４（ａ）は、反射光の低減の原理について説明する説明図である。光を吸収しない薄膜Ｆ１（屈折率：ｎ_１），Ｆ２（屈折率：ｎ_２），Ｆ３（屈折率：ｎ_３）がこの順に積層している場合に、薄膜Ｆ１側から光Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）が入射する場合を想定する。ここでは、ｎ_１＜ｎ_２＜ｎ_３とする。

入射する光Ｌは、薄膜Ｆ１と薄膜Ｆ２との間の界面Ｓ１において反射率Ｒ１、薄膜Ｆ２と薄膜Ｆ３との間の界面Ｓ２で反射率Ｒ２の、それぞれ隣接する膜の性質に基づく反射率で反射する。このときの光Ｌの各反射率は、各薄膜の屈折率を元に、フレネルの式によって算出することができ、光Ｌが垂直入射する場合には、式（１）、（２）に示す式で表すことが出来る。

このとき、界面Ｓ１で反射する反射光ＲＬ１と、界面Ｓ２で反射する反射光ＲＬ２とが相殺的に干渉し、振幅を打ち消し合うと、観測される反射光ＲＬである合成光ＲＬ３の強度は低減する。

各薄膜の屈折率はｎ_１＜ｎ_２＜ｎ_３という関係であることから、界面Ｓ１，Ｓ２における反射は固定端反射である。そのため、反射光ＲＬ１，ＲＬ２が相殺的に干渉するためには、反射光ＲＬ１，ＲＬ２の光路差の半分の長さをａ、光Ｌの波長をλ、とすると、反射光ＲＬ１，ＲＬ２の光路差が波長λに対して次の式（３）の関係を満たすこととすればよい。

ここで、薄膜Ｆ２の膜厚をｄ、光Ｌの屈折角をθとすると、図に示す幾何学的な関係からａ＝ｄｃｏｓθであるため、観測される反射光ＲＬである合成光ＲＬ３の強度が低減するための薄膜Ｆ２の膜厚ｄは、次の式（４）の関係を満たすこととすればよい。光Ｌが垂直入射する場合はθ＝０°であるため、式（４）においてｃｏｓθ＝１である。

ここで、透明積層膜を想定した場合には、膜厚が厚いと光路長が長くなり画像に別の影響を及ぼすため、式（４）においては、ｍ＝１の条件のみを考慮する。

式（１），（２），（４）より、薄膜の屈折率が反射光の干渉に影響することが分かる。また、通常の透明材料の屈折率は波長によって異なり、短波長の光に対する屈折率は長波長の光に対する屈折率よりも大きい。そのため、薄膜Ｆ１およびＦ２が屈折率の異なる２つの材料によって形成される場合は、長波長領域の光よりも短波長領域の光において上記の反射や干渉の影響を強く受ける。

図４（ｂ）には、液晶表示装置１の透明積層膜５０における光の反射の様子を示す。ここではそれぞれ、対向基板２０と第１透明導電膜５２との間の界面を界面Ｓａ、第１透明導電膜５２と透明膜５４との間の界面を界面Ｓｂ、透明膜５４と第２透明導電膜５６との間の界面を界面Ｓｃ、第２透明導電膜５６の表面を界面Ｓｄ、とする。

この場合、それぞれ隣接する膜の性質に基づく反射率で各界面において反射する反射光ＲＬａ，ＲＬｂ，ＲＬｃ，ＲＬｄが、相互の組み合わせにより干渉しあい、合成光ＲＬｅとして観察される。そのため、式（４）の関係を元に、反射光ＲＬｅの強度が弱くなる膜厚を設定する。

対向基板２０の表面を構成する物質の屈折率が、第１透明導電膜５２の形成材料であるＩＴＯよりも低い屈折率であるとすると、界面Ｓａにおける反射は固定端反射となる。また、透明積層膜５０内では、各膜同士の屈折率の関係から、界面Ｓｃにおける反射は固定端反射、界面Ｓｂ，Ｓｄにおける反射は自由端反射となるため、これらの反射の違いによる位相ずれも考慮して透明積層膜５０を構成する各膜の膜厚を設定することが望ましい。

本実施形態の液晶表示装置１では、透過表示領域Ｔおよび反射表示領域Ｒの両方と平面的に重なって透明積層膜５０が形成されているため、両表示領域で反射を防ぎ画質を向上させる。

以上のように、透明積層膜５０の膜厚に制御して形成することで、反射光強度を弱め反射光に起因するコントラスト低下を抑制した液晶表示装置１となる。

以上のような構成の液晶表示装置１によれば、静電対策のために対向基板２０表面に設けた第１透明導電膜５２に起因する反射光ＲＬを、積層する透明膜５４、第２透明導電膜５６に起因する反射光ＲＬにより打ち消し、光量を抑制することが出来る。そのため、反射光ＲＬが位相差層２４に再入射することによって生じるコントラスト低下を防止し、良好な表示が可能な液晶表示装置１とすることができる。

また、本実施形態では、透明膜５４は、画素Ｘと平面的に重なって形成されていることとしている。そのため、反射表示領域Ｒと平面的に重なる第１透明導電膜５２での反射をも抑制し、反射画質を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１透明導電膜５２と第２透明導電膜５６とが電気的に導通していることとしている。第１透明導電膜５２と第２透明導電膜５６とが一体となり静電対策の機能を発揮するため、例えば一方を薄く形成したとしても、良好な静電対策を行うことができる。

また、本実施形態では、第１透明導電膜５２および第２透明導電膜５６は、透明膜５４よりも平面視で広く形成され、透明膜５４の周辺部で互いに接していることとしている。そのため、第１透明導電膜５２と第２透明導電膜５６とが透明膜５４の辺に沿って良好に距離で導通し、好適な静電対策が行える液晶表示装置１とすることができる。

また、本実施形態では、透明膜５４は酸化シリコン膜であることとしている。そのため、屈折率が低いため両透明導電膜との屈折率差を大きくすることができ、また、薄膜形成が容易な材料であるため、良好な透明積層膜５０を備えた液晶表示装置１とすることができる。

また、本実施形態では、第１透明導電膜５２および第２透明導電膜５６は、同じくＩＴＯで形成することとしている。そのため、第１および第２透明導電膜の屈折率が等しくなることから光学的な挙動が等しくなり、良好な透明積層膜５０の設計が容易となる。

なお、本実施形態においては、位相差層２４が液晶層３０に面して装置内側に形成されているものとしたが、選択的に反射表示領域Ｒと重なって設けられているならば装置外部に設けることとしても構わない。

また、本実施形態においては、透明膜５４は対向基板２０側の表面を覆う一体のものとしたが、画素間の非表示領域ＤＡを避けて例えばアイランド状やストライプ状に複数形成することとしても構わない。その場合は、非表示領域ＤＡに第１透明導電膜５２が露出するため、第１透明導電膜５２と第２透明導電膜５６との電気的な接合面が多くなり、導通がしやすくなる。

また、本実施形態においては、透明膜５４を両透明導電膜よりも狭く形成することとしたが、同じ面積に形成することとしても構わない。その場合は、透明膜５４の周辺部で両透明導電膜を接触させることができないため、電気的に接続させるため、例えば非表示領域ＤＡに貫通孔を設け、両透明導電膜を電気的に導通させることが望ましい。

［実施例］
以下、実施例により透明積層膜について更に詳細に説明する。なお、透明積層膜の構成については本実施例に限定されるものではない。

本実施例では、透明積層膜の膜厚について計算解析によるシミュレーションを行い検証を行った。シミュレーションでは、まず、透明積層膜を構成する各膜の特性について、特性マトリックスを用いて表現し、マトリックス法を用いて可視光領域全体の透過率および反射率の波長依存性を算出した。その後、各膜の透過率、反射率、屈折率、膜厚を元に、各層間の界面での反射を考慮した多重反射計算を行い、透明積層膜全体としての光学特性を算出した。

また、シミュレーションでは、光入射側から順に、液晶、ガラス基板、ＩＴＯ（第１透明導電膜）、ＳｉＯ_２（透明膜）、ＩＴＯ（第２透明導電膜）、空気の順で屈折率が異なる層が積層していることとした。ＩＴＯ、ＳｉＯ_２、ＩＴＯの３層が、前述の透明積層膜に対応する。液晶内に仮定した光源から発せられた光の反射率および透過率を算出した。

各構成の屈折率は、液晶の屈折率を１．５、ガラス基板の屈折率を１．５２とし、これらの値は全波長領域に対して一定であるものとした。ＩＴＯおよびＳｉＯ_２については、図５の表に示す値を用いた。

各構成の膜厚は、透明積層膜の膜厚をおおむね１００ｎｍとし、ＩＴＯの膜厚変化に対応してＳｉＯ_２の膜厚を変化させるものとした。また、ガラス基板の厚みは５００μｍとし、光学的に干渉の起きない厚みとした。

図６には、各計算条件における膜厚を示す。表では、透明積層膜を設けない（ガラス基板のみ）場合の条件をＮｏｎ、第１透明導電膜のみで静電対策を行う従来構造を想定した条件をＢＬとして示し、各膜厚条件を条件Ａ〜Ｙとして示している。各膜厚の単位はｎｍである。

図７から図１３には、シミュレーション結果を示す。図７から図１２は、透明層膜が備えるＩＴＯの膜厚を規則的に変化させたシミュレーション結果を示したグラフであり、それぞれ（ａ）は液晶側への反射率を、（ｂ）は空気側への透過率を示している。

図７には、空気側ＩＴＯの膜厚を５ｎｍに固定した条件において、液晶側ＩＴＯの膜厚を変化させた結果を示す。同様に、図８は、空気側ＩＴＯの膜厚が１０ｎｍ、図９は１５ｎｍ、図１０は２０ｎｍ、図１１は２５ｎｍの場合の結果を示す。また、図１２には、液晶側ＩＴＯの膜厚を２５ｎｍに固定した条件において、空気側ＩＴＯの膜厚を変化させた結果をしめす。

また図１３は、可視光範囲内での平均透過率、平均反射率、及び透明積層膜を設けない構成に対する各水準の透過光の色差を示す表である。ここで、「平均反射率」とは、可視光領域内の各波長の光に対する反射率について、全波長の光に対する平均値である。また、「平均透過率」とは、可視光領域内の各波長の光に対する透過率について、全波長の光に対する平均値である。また、表に示す色差評価は、図１４の表に示す策定基準に基づいた許容差の等級を示したものである。色差の値は、ＪＩＳＺ８７２９に示されるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系における明度および色座標の差を用い、ＪＩＳＺ８７３０に示される次の式（５）による色差である。

図７から図１２に示すように、従来構成である条件ＢＬでは、特に短波長領域において界面反射が増加し透過率が下がった。これに対して、図７から図１２に示すいずれのシミュレーション結果においても、短波長領域では反射率が低下し透過率が向上した。特に、図７から図１０に示す、ＩＴＯ膜厚が５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の条件においては、長波長領域においても反射率が低下し、透過率が向上した。

更に、図１３に示すように、空気側ＩＴＯの膜厚が５ｎｍおよび１０ｎｍの条件では、低反射率および高透過率を実現したうえで、透過光の色差が「一般の測定器械を含む誤差範囲」であるＡＡ級許容差となり、従来構成である条件ＢＬから大きく改善した。

以上の結果より、透明膜であるＳｉＯ_２を挟んで設けられるＩＴＯの膜厚は、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下が好ましい。ＩＴＯがこの範囲の厚みであると、特に短波長領域の光の装置内部への反射を良好に抑制することができ、コントラスト低下を抑制し良好な表示が可能な液晶表示装置とすることができる。

また、ＩＴＯの膜厚を５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすると、長波長領域の光に対しても装置内部への反射を防ぎ透過を向上させることができるため、更に好ましい。

また、空気側のＩＴＯを５ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすると、表示画像の色付きも抑制することができ、なお好ましい。

以上のような結果を踏まえ、平均反射率が６％以下であり、平均透過率が９０％以上であると、良好な画質の画像表示が可能な液晶表示装置とすることができる。

なお、上記シミュレーションは、各膜に対して法線方向からの入射光の挙動に係る計算結果であるが、斜め方向からの入射光に対しては、該入射光の法線方向成分が同様の挙動を示すため、斜め方向からの入射光に対しても効果があることは自明である。

［電子機器］
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。図１５は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図１５に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。これにより、本発明の液晶表示装置により構成された、コントラスト低下を抑制し良好な表示が可能な表示部を具備する、高品質な携帯電話１３００を提供することができる。

上記各実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、テレビジョン受像機、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、かかる構成とすることで、表示品質が高く、信頼性に優れた表示部を備えた電子機器を提供できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明の液晶表示装置を示す平面図である。本発明の液晶表示装置を示す断面図である。本発明の液晶表示装置を示す断面図である。透明積層膜の機能を説明する説明図である。実施例のシミュレーション条件を示す表である。実施例のシミュレーション条件を示す表である。実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例のシミュレーション結果を示すグラフである。実施例のシミュレーション結果を示す表である。実施例における色差許容値の等級を示す表である。本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。従来例を示す概略断面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１０…素子基板（一対の基板）、２０…対向基板（一対の基板、一方の基板）、２４…位相差層、３０…液晶層、５０…透明積層膜、５２…第１透明導電膜、５４…透明膜、５６…第２透明導電膜、１３００…電子機器、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域、Ｘ…画素領域、

Claims

複数の画素領域を含み、前記画素領域内に入射した光を反射させて表示する反射表示領域と、入射した光を透過させて表示する透過表示領域と、を備えた液晶表示装置であって、
液晶層を挟持する一対の基板と、
前記一対の基板のうち、前記光の射出側に配置される一方の基板の、前記反射表示領域と平面的に重なる領域に選択的に形成された位相差層と、
前記一方の基板の前記液晶層と反対側の表面を覆って形成された、形成材料の異なる複数の膜が積層して形成される透明積層膜と、を備え、
前記透明積層膜は、前記一方の基板と接して形成された第１透明導電膜と、
前記第１透明導電膜の表面の少なくとも前記透過表示領域と平面的に重なる領域に形成された、前記第１透明導電膜より屈折率が低い透明膜と、
少なくとも前記透明膜の表面を覆って形成された、前記透明膜よりも屈折率が高い第２透明導電膜と、
を有し、
前記第１透明導電膜と前記第２透明導電膜とは電気的に導通している
ことを特徴とする液晶表示装置。
前記透明積層膜と前記一方の基板との界面、前記透明積層膜が有する各膜間の界面、及び前記透明積層膜の表面における装置内側への反射光同士が、互いに干渉し打ち消し合うように、前記透明積層膜の厚みは８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下に設定されており、
前記第１透明導電膜および前記第２透明導電膜の厚みは、それぞれ５ｎｍ以上２５ｎｍ以下に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記透明膜は、前記画素領域と平面的に重なって形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記第１透明導電膜および前記第２透明導電膜は、前記透明膜よりも平面視で広く形成され、前記透明膜の周辺部で互いに接している
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記透明膜は酸化シリコン膜である
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第１透明導電膜および前記第２透明導電膜が同じ形成材料からなる
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記第１透明導電膜および前記第２透明導電膜の厚みは、それぞれ５ｎｍ以上２０ｎｍ以下に設定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
前記第１透明導電膜の厚みは、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項２または７に記載の液晶表示装置。
可視光領域内の各波長の光に対する反射率について、全波長の光に対する平均値を平均反射率とし、前記平均反射率が６％以下であり、
可視光領域内の各波長の光に対する透過率について、全波長の光に対する平均値を平均透過率とし、前記平均透過率が９０％以上である
ことを特徴とする請求項２から８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
請求項２から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備える
ことを特徴とする電子機器。