(57)【要約】【課題】光利用効率の高い表示装置を提供する。【解決手段】ガラス基板２上にストライプ状透明電極群３を形成し、この透明電極群３上にストライプ状光反射性金属層を被着し、さらに光透過部をパターニングする。そして、配向膜６を形成する。一方、ガラス基板１上には透明微粒子を分散したカラーフィルター７ａと透明微粒子を分散していないカラーフィルター７ｂとを組み合わせた構造となし、さらにオーバーコート層８とストライプ状透明電極群９とを順次形成し、さらに配向膜１０を形成する。【選択図】図１
2004258413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に光反射膜と透明電極との積層体を形成し、配向層を被覆してなる一方部材と、透明基板上に光散乱粒子を含むカラーフィルターと透明電極と配向膜を順次積層してなる他方部材とを、ネマティック型液晶を介して、双方の透明電極にて画素をマトリクス状に配列するように貼り合わせるとともに、前記光反射膜に対し画素の外周辺部に光透過孔を形成し、この画素の外周辺部に対応する他方部材の透明基板上の部位に他の光反射膜を設け、さらに一方部材の外面側に光源を配した半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
画素の外周辺部に対応する他方部材の部位に光散乱粒子を含有しないカラーフィルターを配設した請求項１に記載の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】
本発明は反射モードと透過モードの双方に用いられるカラー表示用の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】
さらに、上記半透過液晶表示装置では、透過モードでは光はカラーフィルターを１回通過するのに対して、反射モードは光がカラーフィルターを２回通過することで、反射モードに比べて透過モードの色純度が低下していた。そのため、透過モードと反射モードで使用する領域を空間分割し、透過モードの領域のカラーフィルターを、反射モードの領域のカラーフィルターに比べて、膜厚を厚くすることによって、透過モードの色純度を向上させた半透過型液晶表示装置が提案されている（特許文献４と特許文献５参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２９２４１３号
【特許文献２】
特開平７−３１８９２９号
【特許文献３】
特許第２８７８２３１号
【特許文献４】
特開２０００−２９８２７１号
【特許文献５】
特開２００１−１６６２８９号
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献３などのように光透過用ホール等を画素内に形成した場合、ホール部分は透過モードのみ，ホール以外の部分は反射モードのみにしか利用できず、それぞれのモードに対し画素を有効に使用することができなかった。
【００１０】
また、特許文献４と特許文献５によれば、カラーフィルターをそれぞれの膜厚を変える必要があるため、表面の平坦性の問題などが未だ満足し得る程度にまで解消されていなかった。
【００１１】
さらにまた、半透過型液晶表示装置において、そのパネルの外側に光散乱層を用いることで光散乱機能を具備させた技術があるが、このような構成の装置によれば、つぎのような課題がある。
【００１２】
すなわち、ガラス基板１とガラス基板２に挟まれた部分によって構成される液晶表示セルよりも外側に光散乱層を形成することで、主に反射モード時に利用する外部光線が、その光散乱材の表面でもって表面反射を起こし、これにより、光利用効率の低下ならびに液晶表示のコントラスト低下を引き起こす要因となっていた。
【００１３】
したがって、本発明の目的は透過モードと反射モードの双方に対し、それぞれ有効になるような構造にした高性能な半透過型液晶表示装置を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は光利用効率や液晶表示のコントラストを向上させた高性能な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、透明基板上に光反射膜と透明電極との積層体を形成し、配向層を被覆してなる一方部材と、透明基板上に光散乱粒子を含むカラーフィルターと透明電極と配向膜を順次積層してなる他方部材とを、ネマティック型液晶を介して、双方の透明電極にて画素をマトリクス状に配列するように貼り合わせるとともに、前記光反射膜に対し画素の外周辺部に光透過孔を形成し、この画素の外周辺部に対応する他方部材の透明基板上の部位に他の光反射膜を設け、さらに一方部材の外面側に光源を配したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の他の半透過型液晶表示装置は、画素の外周辺部に対応する他方部材の部位に光散乱粒子を含有しないカラーフィルターを配設したことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ＳＴＮ型液晶表示装置を例にして図面にて詳述する。
図１は半透過型液晶表示装置Ａの断面図である。
【００１８】
この半透過型液晶表示装置Ａによれば、１はコモン側のガラス基板、２はセグメント側のガラス基板であって、はじめに一方部材（セグメント側）の構成を述べる。
【００１９】
ガラス基板２上に多数平行に配列したＩＴＯからなる前記透明電極であるストライプ状透明電極群３を形成し、この透明電極群３上に前記光反射膜であるＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層からなるストライプ状光反射性金属層を被着する。
【００２０】
このストライプ状光反射性金属層は、図３に示す如く、スパッタリングにより一様に成膜したＣｒ膜４、Ａｌ膜５をフォトリソグラフィ工程によって、画素間および光透過部をパターニングして取り除くことにより得られる。
【００２１】
図３によれば、セグメント側ガラス基板２（同図にてＧｌａｓｓと表示する）上に多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群（セグメント電極）をフォトリソグラフィによって形成する。この工程は、従来周知のとおりであり、同図にて「レジスト塗布」、「露光、現像」、「ＩＴＯエッチング」、「レジスト剥離」として示す。
【００２２】
ついでスパッタリングによりＣｒ膜（３５０Å）、Ａｌ膜（１０００Å）を一様に成膜し、フォトリソグラフィによって画素間および光透過部を同時にパターニングして取り除くことで、光透過部を設けた光反射性金属層とした。これらの工程は図３に示すとおり、「Ｃｒ、Ａｌ成膜」、「レジスト塗布」、「露光、現像」、「Ａｌ，Ｃｒエッチング」、「レジスト剥離」として示す。
【００２３】
なお、Ｃｒ膜４はＩＴＯ層とＡｌ膜との接着性を高めるために介在させる。
【００２４】
上記の如く光透過部を設けた光反射性金属層については、Ｃｒ層とＡｌ層との積層構造を設けたが、この積層構造に代えて、ＡｌＮｄなどのＡｌ合金、Ａｇ金属およびＡｇ合金等の金属膜を使用しても良い。
【００２５】
以上のように、ストライプ状光反射性金属層に対しフォトリソグラフィ工程によって、スリット状の光透過部をパターニングする。
【００２６】
また、上記のような構成の光反射性金属層によれば、ＩＴＯからなるストライプ状透明電極群３上にＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層からなるストライプ状光反射性金属層を被着し、さらに光透過部はその金属層を取り除くことで形成したことで、光透過部の形成部位には透明電極層が存在している。したがって、ストライプ状透明電極群３とＣｒ膜４・Ａｌ膜５のストライプ状光反射性金属層との組み合わせ全体でもって電極機能を果たす。
【００２７】
そして、これらストライプ状の透明電極群３と光反射性金属層の上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜６を形成している。
【００２８】
一方の他方部材（コモン側）を述べると、ガラス基板１の上には透明微粒子を分散したカラーフィルター７ａと通常の（透明微粒子を分散していない）カラーフィルター７ｂとを組み合わせた構造である。
【００２９】
これらカラーフィルターの形成は、次のように行う。
まず、前記光散乱粒子である透明微粒子を分散したカラーフィルター７ａをガラス基板１の上に形成する。
【００３０】
このような微粒子には、たとえばアルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタン、酸化チタン等のセラミックス粒子、あるいはシリカ粒子、樹脂粒子を用いることができる。透明微粒子の形状は、球形、フットボール状、柱状、針状等のさまざまな形状、あるいは不定形でもよい。
【００３１】
透明微粒子としては、とくに球状の透明微粒子（２μｍ径、ＳｉＯ２系樹脂）がカラーフィルター樹脂への微粒子の分散性および光散乱性という点で好適である。かかる光散乱微粒子は、アルミナ，酸化チタン等のセラミックス粒子あるいは樹脂粒子（積水化学社製「ミクロパール」等），シリカ粒子等の透明材料により構成し、それを含む透明樹脂については、双方間にて屈折率に差ももたせるとよく、これにより、カラーフィルター７ａに入った入射光は着色樹脂と光散乱微粒子の界面で屈折を生じ、光散乱が生じるという点でよい。
【００３２】
たとえば、光散乱微粒子をシリカにより成した場合には、着色樹脂をアクリル系樹脂，ポリイミド系樹脂，シリコーン系樹脂により成すとよいが、就中、アクリル系樹脂を用いて、その比重を１．０２〜１．１６にした場合、表面平坦性が良好になるという点でよい。
【００３３】
上記透明微粒子を均一に分散したカラーフィルター樹脂を、従来より知られているフォトリソグラフィ技術を用いてＲ（赤）、Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応して、それぞれ形成し、カラーフィルター７ａとする。
【００３４】
このようなカラーフィルター７ａについては、半透過型液晶表示装置Ａの光透過部および光反射部の双方に対応して形成するとよく、光反射膜で反射しカラーフィルター７ａに入射する光線を散乱させ、反射モードにおいて鏡面的な表示を緩和させるという点で好適である。
【００３５】
以上のごとく、透明微粒子を分散したカラーフィルター７ａを形成したことで、光散乱機能が付与される。
【００３６】
次にカラーフィルター７ｂとして、上記透明微粒子を分散していないカラーフィルター樹脂を、従来周知の技術でもってフォトリソグラフィ技術によりＲ（赤）、Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応して、それぞれ形成し、カラーフィルター７ｂとする。
【００３７】
このようなカラーフィルター７ｂについては、半透過型液晶表示装置Ａの光透過部に対応する部分に形成するが、これにより、カラーフィルター７ａのみでは透過モード時に液晶表示の色調が淡くなってしまうことを補完する点で望ましい。
【００３８】
そして、これらカラーフィルター７ａとカラーフィルター７ｂの上にアクリル系樹脂からなるオーバーコート層８と、多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群９とを順次形成し、さらにストライプ状透明電極群９上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜１０を形成している。
【００３９】
ついで、これらガラス基板２とガラス基板１とを、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層１１を介して、双方のストライプ状透明電極群３、９が交差（直交）するように、シール部材（図示せず）により貼り合わせる。また、図示していないが、両ガラス基板１、２間には液晶層１１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。
【００４０】
さらにガラス基板１の外側にポリカーボネートからなる第１位相差板１２、第２位相差板１３、ヨウ素系の偏光板１４とを順次積み重ね、ガラス基板２の外側にポリカーボネートからなる第３位相差板１５、ヨウ素系の偏光板１６とを順次積み重ねている。これらの配設にあたっては、アクリル系の材料からなる粘着材を塗布することで貼り付ける。
【００４１】
そして、一方部材の外面側にバックライトなどの光源を配する。
【００４２】
かくして本発明の半透過型液晶表示装置Ａによれば、光反射性金属層に対しスリット形状の光透過部を設けたことで、この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モードとなしている。
【００４３】
（比較例）
つぎに比較例の半透過型液晶表示装置Ｂを述べる。図２はこの装置Ｂの概略断面図である。なお、図１に示す半透過型液晶表示装置Ａと同一箇所には同一符号を付す。
【００４４】
半透過型液晶表示装置Ｂによれば、ガラス基板２上に多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群３を形成し、この透明電極群３上にＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層からなるストライプ状光反射性金属層を被着する。
【００４５】
このストライプ状光反射性金属層は、前述したごとく、図３に示す工程を経る。すなわち、スパッタリングにより一様に成膜したＣｒ膜４、Ａｌ膜５をフォトリソグラフィ工程によって、画素間および光透過部をパターニングして取り除くことにより得られる。
【００４６】
そして、ストライプ状の透明電極群３と光反射性金属層の上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜６を形成している。
【００４７】
一方、ガラス基板１の上にはカラーフィルター７とアクリル系樹脂からなるオーバーコート層８と多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群９とを順次形成し、さらにストライプ状透明電極群９上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜１０を形成している。
【００４８】
また、これらガラス基板２とガラス基板１とを、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層１１を介して、双方のストライプ状透明電極群３、９が交差（直交）するように、シール部材（図示せず）により貼り合わせる。
【００４９】
さらにガラス基板１の外側に光散乱材からなる光散乱層１２、ポリカーボネートからなる第１位相差板１３、第２位相差板１４、ヨウ素系の偏光板１５とを順次積み重ね、ガラス基板２の外側にポリカーボネートからなる第３位相差板１６、ヨウ素系の偏光板１７とを順次積み重ねている。
【００５０】
このような半透過型液晶表示装置Ｂによれば、前述した半透過型液晶表示装置Ａのごとく、光反射性金属層に対しスリット形状の光透過部を設けたことで、この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モードとなしている。
【００５１】
しかしながら、かかる半透過型液晶表示装置Ｂによれば、ガラス基板１の外側に光散乱材からなる光散乱層１２を用いたことで、光散乱機能を持たせたが、その反面、主に反射モード時に利用する外部光線が光散乱材表面で表面反射を起こすことで、光利用効率の低下および液晶表示のコントラスト低下を引き起こしていた。
【００５２】
これに対し、本発明の半透過型液晶表示装置Ａによれば、透明微粒子を分散したカラーフィルター７ａを形成したことで、光線を散乱させるための光散乱材をガラス基板外側に設置しなくてもよく、光散乱材での表面反射をなくすことができ、その結果、反射モード時のコントラストが向上する。
【００５３】
しかも、さらに透明微粒子を分散していないカラーフィルター７ｂを光透過部に対応する部分に形成したことで、カラーフィルター７ａのみでは透過モード時に液晶表示の色調が淡くなってしまうことを補完し、透過モードと反射モードの双方に対し、最適な特性が得られるような高性能な半透過型液晶表示装置が得られた。
【００５４】
叙上のごとく、基板の一主面上に透明導電層と光反射性金属層との積層体をストライプ状に配列してなるストライプ状積層電極群を形成し、ストライプ状積層電極群上に配向層を積層してなる一方部材と、透明基板上にストライプ状透明電極群と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これらストライプ状積層電極群とストライプ状透明電極群とが交差するようスーパーツイステッドネマチック液晶を介して貼り合わせて、画素をマトリクス状に配列せしめるとともに、上記光反射性金属層に対し画素ごとに光透過部を設けて透過モードとなし、それ以外の部分（光反射部）を反射モードとなし、さらに一方部材に対し画素に対応するカラーフィルターを配する際に、透明微粒子を分散したカラーフィルターを配することによって、光散乱機能を持たせるようにし、さらに上記光透過部に対応する部分には通常の（透明微粒子を分散していない）カラーフィルターを積層することで光透過部の色純度の低下を防ぐことができた。
【００５５】
なお、本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。たとえば、上記によれば、カラーフィルター７ａを形成し、その後にカラーフィルター７ｂを形成したが、これに代えて、さきにカラーフィルター７ｂを形成し、その後にカラーフィルター７ａを形成して、その順序を逆にしてもよい。
【００５６】
【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によれば、光反射性金属層に対し画素の端部に対応して光透過部を設けて、この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モードとなし、さらに他方部材に対し画素に対応してカラーフィルターを配する際に、透明微粒子を分散したカラーフィルターを配したことで光散乱機能をもたせ、従来、液晶表示セル外部に設けていた光散乱機能を液晶表示セル内部に設けることができ、その結果、外部光線の利用効率を向上させ、液晶表示時のコントラストを向上させることができた。
【００５７】
また、本発明によれば、上記光透過部に対応する部分には、透明微粒子を分散していないカラーフィルターをさらに積層したことで、光透過部の色純度の低下を防ぐことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半透過型液晶表示装置の断面図である。
【図２】従来の半透過型液晶表示装置の断面図である。
【図３】本発明の半透過型液晶表示装置における一方部材（セグメント側）を作製する工程図である。
【符号の説明】
１、２・・・ガラス基板
３・・・ストライプ状透明電極群
４・・・Ｃｒ膜
５・・・Ａｌ膜
６、１０・・・配向膜
７ａ・・・透明微粒子を分散したカラーフィルター
７ｂ・・・透明微粒子を分散しないカラーフィルター
８・・・オーバーコート層
９・・・ストライプ状透明電極群
１１・・・液晶層
【図１】
2004258413.tif 000003
【図２】
2004258413.tif 000004
【図３】
2004258413.tif 000005