(57)【要約】【課題】半透過型液晶装置における透過モードの明るさを向上させる。【解決手段】透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ／４板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ／４複屈折層を設けたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ／４板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ／４複屈折層を設けたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上に偏光板を配置するとともに、前記光透過孔にλ／４複屈折層を形成したことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透過モードにおける透過光の光利用効率を向上させた半透過型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は小型もしくは中型の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精細のモニターにまで使用されている。さらにバックライトを使用しない反射型液晶表示装置の技術も開発されており、薄型、軽量および低消費電力化に優れている。
【０００３】
反射型液晶表示装置には、後方に配設した基板の内面に対し凹凸形状の光反射層を形成した散乱反射型があるが、バックライトを用いないことで、周囲の光を有効に利用している。
【０００４】
また、光反射層に代えて、半透過膜を形成し、バックライトを設け、反射モードや透過モードに使い分ける半透過型液晶表示装置も開発されている。
【０００５】
この半透過型液晶表示装置によれば、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たり、あるいはバックライトを装着して透過型の装置として使用するが、双方の機能を併せ持たせるために、半透過膜を使用している（特許文献１参照）。また、アクティブマトリクス型半透過型液晶表示装置に同様な目的で半透過膜を使用することが提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
また、かかるハーフミラーの半透過膜を使用すると、反射率と透過率の双方の機能をともに向上させることが難しいという課題があり、この課題を解消するために、光透過用ホールを設けた光反射膜を上記の半透過膜に代えて使用した半透過型液晶表示装置が提案されている（特許文献３参照）。
【０００７】
具体例として、図１０は、従来技術における半透過型液晶表示装置の１例を示す概略断面図であり、図１１はその一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態の模式を示している。
【０００８】
図１０と図１１に示しているように、バックライト（図示せず）からの透過光▲１▼は、偏光板１において、偏光板１の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、偏光板１を透過したこの直線偏光がλ／４板１３において左円偏光に変換される。そして、光透過孔を左円偏光のまま通過し、液晶層１０に入射する。
【０００９】
また、バックライトからの透過光▲２▼は、偏光板１において、偏光板１の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ／４板１３において左円偏光に変換される。次に光反射膜１１によって反射される際に右円偏光に変換される。次にλ／４板１３において偏光板１の透過軸と垂直方向の直線偏光に変換される。そして、この直線偏光の方向と偏光板１の透過軸方向が垂直であるため、偏光板１にて吸収される。この半透過型液晶表示装置２２の透過モードにおける明るさはバックライトから光透過孔１４を透過した光量によって決められる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−２９２４１３号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平７−３１８９２９号公報
【００１２】
【特許文献３】
特許第２８７８２３１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した半透過型液晶表示装置において、光反射膜に光透過孔を形成した構造では、透過モードに寄与する部分は光透過孔部のみであり、光反射膜部に入射したバックライト光は、光反射膜に反射されたのち一方部材の偏光板で吸収されるため、透過モードにおいて、光透過孔部を透過した光のみでは、十分な明るさが得られなかった。
【００１４】
したがって、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は透過モードにおいて光反射膜部に入射した光を再利用することによって、透過モードの明るさを向上させた半透過型液晶表示装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ／４板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ／４複屈折層を設けたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上に偏光板を配置するとともに、前記光透過孔にλ／４複屈折層を形成したことを特徴とする。
【００１７】
【作用】
本発明の半透過型液晶表示装置によれば、上記構成のように、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ／４板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ／４複屈折層を設けたことで、光反射膜部に入射するバックライト光の偏光方向は、光反射膜の下にあるλ／４複屈折層によって変えられ、光反射膜に反射されたのち一方部材の偏光板で吸収されることがなく、バックライトに再び入射され、光を再利用することができるため、透過モードにおける液晶表示装置の明るさを向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明に係る半透過液晶表示装置を図面により詳述する。
【００１９】
図１は本発明に係る半透過型液晶表示装置の概略断面図であり、図２は本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態を示している。図３は本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。図７は本発明に係る半透過型液晶表示装置の反射モードにおける光学特性評価方法を示す模式図であり、図８は本発明に係る半透過型液晶表示装置の透過モードにおける光学特性評価方法を示す模式図であり、図９は色域面積の定義図を示す図である。
【００２０】
最初に図１に示す半透過型液晶表示装置２０の構造を説明する。
【００２１】
半透過型液晶表示装置２０の一方部材については、ガラス基板４の内面に反射領域に液晶ポリマーからなるλ／４複屈折層５を形成し、その上にアルミニウム金属材などからなる光反射膜１１を形成し、この上にカラーフィルター６、アクリル系樹脂から成るオーバーコート層７、多数平行にストライプ状配列したＩＴＯから成る透明電極８、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜９が順次積層されている。なお、透明電極８と配向膜９との間に樹脂やＳｉＯ２等から成る絶縁膜を介在させてもよい。また、ガラス基板４の内面に反射領域のみに液晶ポリマーからなるλ／４複屈折層５を形成することが望ましい。
【００２２】
カラーフィルター６は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料（赤、緑、青）により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィにより形成している。
【００２３】
半透過型液晶表示装置２０の他方部材については、ガラス基板４の内面には多数平行にストライプ状配列したＩＴＯから成る透明電極１２、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜９が順次積層されている。また、配向膜９は透明電極１２上に直接成膜形成しているが、配向膜９と透明電極１２との間に樹脂やＳｉＯ２等から成る絶縁膜を介在させてもよい。
【００２４】
そして、このような構成の一方部材および他方部材を、たとえば２００°〜２６０°の角度でツイストされたカイラルネマチック液晶からなる液晶１０を介してシール部材により貼り合わせる。また、両部材間には液晶１０の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配している。
【００２５】
さらに一方部材のガラス基板４の外側にポリカーボネイト等から成るλ／４板１３とヨウ素系の偏光板１とを順次形成する。また、他方部材のガラス基板４の外側にポリカーボネイト等から成る第１位相差板３と第２位相差板２とヨウ素系の偏光板１とを順次形成する。これらの配設については、アクリル系の材料から成る粘着材を塗布することで行う。
【００２６】
そして、偏光板１に対し、光源部と導光板から成るバックライトユニットを密着させて配設する。
【００２７】
ここで、図１では、ＳＴＮ構造を示したが、ＴＦＴ、ＴＦＤを内設したパネル構造でもよい。また、図１では、カラーフィルターが一方部材の基板４に形成されているが、他方部材の基板４に形成されていてもよい。
【００２８】
次に、本発明に係る半透過型液晶表示装置２０の製造方法の１例について説明する。
【００２９】
本発明に係る半透過型液晶表示装置２０の他方部材は従来技術で製造されるため、この製造方法の説明を省略する。
【００３０】
本発明に係る液晶表示装置２０の一方部材の製造方法については、図３に示すように、一方部材を（ａ）〜（ｅ）工程を用いて製造する。以下（ａ）〜（ｅ）工程の詳細を説明する。
【００３１】
（ａ）工程
第３のλ／４板１３の延伸軸と同じ方向に、基板をラビングし配向処理する。ラビング布は吉川加工製ＹＡ２０Ｒ、回転数１２００ｒｐｍ、押し込み量０．５ｍｍである。
【００３２】
（ｂ）工程
次に感光性液晶ポリマー（Δｎ＝０．１３８、λ＝５８９ｎｍ）を１μｍの厚さで塗布し、溶媒を蒸発させる。この工程により、（ａ）工程にて配向処理した方向に液晶分子が一軸配向する。
【００３３】
（ｃ）工程
フォトマスクを用いて露光（Ｉ線２００ｍｊ）し、続いて現像することにより、反射領域のみにλ／４複屈折層をパターニングする。１２０℃、６０分の硬化を行うことにより、λ／４複屈折層を形成する。
【００３４】
（ｄ）工程
Ａｌ（１０００Å）をスパッタリングにより成膜する。この時、λ／４複屈折層とＡｌ膜の密着性を向上させるために、中間層としてＣｒ（３００Å）あるいはＳｉＯ２（３００Å）あるいはＴｉＯ２（３００Å）等を形成してもよい。続いて、フォトリソグラフィにより、反射領域のみにＡｌ膜残すようにパターニングする。
【００３５】
（ｅ）工程
赤、緑、青からなる顔料を均一に分散したレジストを各画素にフォトリソグラフィにより形成する。
【００３６】
さらに、本発明に係る半透過型液晶表示装置の１例について動作原理を説明する。
【００３７】
まず、バックライト（図示せず）からの透過光▲１▼は、偏光板１において、偏光板の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ／４板１３において左円偏光に変換される。そして、光透過孔を左円偏光のまま通過し、液晶層１０に入射する。
【００３８】
バックライトからの透過光▲２▼は、偏光板１において、偏光板１の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ／４板１３において左円偏光に変換される。次にλ／４複屈折層５を通過することによって、偏光板１の透過軸と垂直方向の直線偏光に変換される。次に光反射膜１１にて、偏光板１の透過軸と垂直方向の直線偏光のまま、反射される。次に、λ／４複屈折層５を通過することによって、右円偏光に変換される。次にλ／４板１３において偏光板の透過軸と同じ方向の直線偏光に変換される。そして、この直線偏光の方向と、偏光板の透過軸方向が同じ方向であるため、偏光板１にて偏光板１に吸収されず、バックライトに入射され、さらにバックライトで反射されることにより、バックライトに再び入射されるため、光を再利用することができる。
【００３９】
次に、光学特性の評価方法について説明する。
【００４０】
反射モードの場合、図７に示すように、半透過型液晶表示装置２０の斜め上部１５°から光（Ｃ光源）を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際（白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示）の垂直方向の反射光の反射率、コントラスト、色域面積を測定した。
【００４１】
また、透過モードの場合は、図８に示すように、液晶表示装置の下部から光（Ｃ光源）を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際（白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示）の垂直方向の透過光の透過率、コントラスト、色域面積を測定した。
【００４２】
図９に、色域面積の定義図を示した。色域面積は各ＲＧＢ色度点を囲んだ面積とＮＴＳＣとの比を示す。この面積が大きいほど、色再現性が高くなり、色純度の高いパネル表示が得られる。
【００４３】
表１は、従来技術と本発明に係る半透過液晶表示装置の透過モード、反射モードでの光学特性をまとめたものである。
【００４４】
【表１】
2004325687.tif 000003
【００４５】
従来技術に比べ、本発明に係る半透過液晶表示装置２０の透過モードにおいて、透過率が１．６倍に向上していることが分かる。
【００４６】
（実施例２）
以下、本発明に係る他の実施形態の半透過液晶表示装置を図面により詳述する。
【００４７】
図４は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の概略断面図であり、図５は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態を示している。図６は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。
【００４８】
最初に図４に示す半透過型液晶表示装置２１の構造を説明する。
【００４９】
半透過型液晶表示装置２１の一方部材については、ガラス基板４の内面に光透過孔を形成したアルミニウム金属材などからなる光反射膜１１を形成し、透過領域に液晶ポリマーからなるλ／４複屈折層５を形成し、その上にカラーフィルター６、アクリル系樹脂から成るオーバーコート層７、多数平行にストライプ状配列したＩＴＯから成る透明電極８、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜９が順次積層されている。なお、透明電極８と配向膜９との間に樹脂やＳｉＯ２等から成る絶縁膜を介在させてもよい。また、透過領域のみに液晶ポリマーからなるλ／４複屈折層５を形成することが望ましい。
【００５０】
カラーフィルター６は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料（赤、緑、青）により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィグラフィにより形成している。
【００５１】
半透過型液晶表示装置２１の他方部材については、ガラス基板４の内面には多数平行にストライプ状配列したＩＴＯから成る透明電極１２、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜９が順次積層されている。また、配向膜９は透明電極１２上に直接成膜形成しているが、配向膜９と透明電極１２との間に樹脂やＳｉＯ２等から成る絶縁膜を介在させてもよい。
【００５２】
そして、このような構成の一方部材および他方部材を、たとえば２００°〜２６０°の角度でツイストされたカイラルネマチック型液晶からなる液晶１０を介してシール部材により貼り合わせる。また、両部材間には液晶１０の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配している。
【００５３】
さらに一方部材のガラス基板４の外側にヨウ素系の偏光板１を形成する。また、他方部材のガラス基板４の外側にポリカーボネイト等から成る第１位相差板３と第２位相差板２とヨウ素系の偏光板１とを順次形成する。これらの配設については、アクリル系の材料から成る粘着材を塗布することで行う。
【００５４】
そして、偏光板１に対し、光源部と導光板から成るバックライトユニットを密着させて配設する。
【００５５】
ここで、図４では、ＳＴＮ構造を示したが、ＴＦＴ、ＴＦＤを内設したパネル構造でもよい。また、図４では、カラーフィルターが一方部材の基板４に形成されているが、他方部材の基板４に形成されていてもよい。
【００５６】
次に、本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置２１の製造方法の１例について説明する。
【００５７】
本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置２１の他方部材は従来技術で製造されるため、この製造方法の説明を省略する。
【００５８】
本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置２１の一方部材の製造方法については、図６に示すように、一方部材を（ａ）〜（ｄ）工程を用いて製造する。以下（ａ）〜（ｄ）工程の詳細を説明する。
【００５９】
（ａ）工程
Ａｌ（１０００Å）をスパッタリングにより成膜する。続いて、フォトリソグラフィにより、反射領域のみにＡｌ膜残すようにパターニングする。
【００６０】
（ｂ）工程
一方部材の偏光板１と４５°ずらした方向に、基板をラビングし配向処理する。ラビング布は吉川加工製ＹＡ２０Ｒ、回転数１２００ｒｐｍ、押し込み量０．５ｍｍである。
【００６１】
次に感光性液晶ポリマー（△ｎ＝０．１３８、λ＝５８９ｎｍ）を１μｍの厚さで塗布し、溶媒を蒸発させる。この工程により、（ａ）工程にて配向処理した方向に液晶分子が一軸配向する。
【００６２】
（ｃ）工程
フォトマスクを用いて露光（Ｉ線２００ｍｊ）し、続いて現像することにより、透過領域のみにλ／４複屈折層をパターニングする。１２０℃、６０分の硬化を行うことにより、λ／４複屈折層を形成する。
【００６３】
（ｄ）工程
赤、緑、青からなる顔料を均一に分散したレジストを各画素にフォトリソグラフィにより形成する。
【００６４】
さらに、本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の１例について動作原理を説明する。
【００６５】
まず、バックライト（図示せず）からの透過光▲１▼は、偏光板１において、偏光板１の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、次に、光透過孔１４に形成されたλ／４複屈折層５において左円偏光に変換される。そして左円偏光のまま液晶層１０に入射する。
【００６６】
バックライトからの透過光▲２▼は、偏光板１において、偏光板１の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、次に光反射膜１１によって、偏光板１の透過軸と同じ方向の直線偏光のまま、反射される。そして、この直線偏光の方向と、偏光板１の透過軸方向が同じ方向であるため、偏光板１にて偏光板１に吸収されず、バックライトに入射され、さらにバックライトで反射されることにより、バックライトに再び入射されるため、光を再利用することができる。
【００６７】
次に、光学特性の評価方法について説明する。
【００６８】
反射モードの場合、図７に示すように、液晶表示装置の斜め上部１５°から光（Ｃ光源）を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際（白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示）の垂直方向の反射光の反射率、コントラスト、色域面積を測定した。
【００６９】
また、透過モードの場合は、図８に示すように、液晶表示装置の下部から光（Ｃ光源）を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際（白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示）の垂直方向の透過光の透過率、コントラスト、色域面積を測定した。
【００７０】
図９に、色域面積の定義図を示した。色域面積は各ＲＧＢ色度点を囲んだ面積とＮＴＳＣとの比を示す。この面積が大きいほど、色再現性が高くなり、色純度の高いパネル表示が得られる。
【００７１】
表２は、従来技術と本発明に係る半透過液晶表示装置の透過モード、反射モードでの光学特性をまとめたものである。
【００７２】
【表２】
2004325687.tif 000004
【００７３】
従来技術に比べ、本発明に係る他の実施形態半透過液晶表示装置２１の透過モードにおいて、透過率が１．６倍に向上していることが分かる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ／４板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ／４複屈折層を設けることによって、透過モードの光利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図２】本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【図３】本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。
【図４】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図５】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【図６】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の製造方法の工程を示したものである。
【図７】本発明に係る半透過型液晶表示装置の反射モードにおける光学特性評価方法を示す模式図である。
【図８】本発明に係る半透過型液晶表示装置の透過モードにおける光学特性評価方法を示す模式図である。
【図９】色域面積の定義を示す図である。
【図１０】従来技術における半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図１１】従来技術における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【符号の説明】
１・・・偏光板
２・・・第二位相差板
３・・・第一位相差板
４・・・ガラス基板
５・・・１／４複屈折層
６・・・カラーフィルター
７・・・オーバーコート
８・・・透明電極
９・・・配向膜
１０・・・液晶
１１・・・光反射膜
１２・・・透明電極
１３・・・λ／４板
１４・・・光透過孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004325687.tif 000008
【図５】
2004325687.tif 000009
【図６】
2004325687.tif 000010
【図７】
2004325687.tif 000011
【図８】
2004325687.tif 000012
【図９】
2004325687.tif 000013
【図１０】
2004325687.tif 000014
【図１１】
2004325687.tif 000015