JP3752915B2 - Reflective liquid crystal display device and electronic apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶層を挟んで設けられる一対の基板を備えた反射型液晶表示装置とそれを備えた電子機器に関し、特に、金属基板または画素電極に陽極酸化皮膜を形成してそれに色付けを施し、カラーフィルタを兼用させた構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型ゲーム機や電子手帳などの種々の電子機器には表示部として消費電力の少ない液晶表示装置が多用されている。特に近年は表示内容の多用化に伴って、カラー表示が可能な液晶表示装置の需要が高まっている。また、前記電子機器のバッテリー駆動時間を長くしたいという要求から、バックライト装置を必要としない反射型のカラー液晶表示装置が開発されている。
【0003】
図10は従来の反射型カラー液晶表示装置の一例の要部を示す拡大概略断面図である。図10に示す反射型カラー液晶表示装置は、内面散乱タイプと称される構造を有し、一対のガラス基板100、101と、これらの間に挟持される液晶層102とを備え、ガラス基板100の液晶層102側の表面には、反射板を兼ねるAl薄膜等からなる画素電極107が表面に光を乱反射する凹凸部を設けた状態で形成されている。なお、ガラス基板100、101の周縁部分間には実際にはガラス基板100、101に挟まれた状態でシール材が形成されていて液晶層102を封止しているが、図10ではシール材を省略して記載した。
【0004】
ここで光入射側のガラス基板101の液晶層102側の表面には、カラーフィルタ104が形成され、ガラス基板101の上面側には偏光板106が設けられている。このような内面散乱板タイプの液晶表示装置において、入射光L1は、偏光板106、ガラス基板101、カラーフィルタ104、液晶層102を通過後、画素電極107の表面で乱反射され、液晶層102の状態によって偏光が変化された後、反射光はカラーフィルタ104とガラス基板101を通過し、偏光板106により反射光の偏光状態により透過、不透過とされ、透過の場合にはカラーフィルタ104の色が見える状態とされ、不透過の場合にはカラーフィルタ104の色が直接見えない状態の散乱光L2として観察者の肉眼Eに入射することによりカラーの液晶表示として視認される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この種従来の反射型のカラー液晶表示装置にあっては、液晶層102を挟持するための基板100、101がガラス基板から構成されることが一般的である。ここで近年、この種の反射型カラー液晶表示装置が適用されている携帯型電話機器あるいは携帯型情報端末機器にあっては、更なる小型化、軽量化、薄型化が求められており、反射型のカラー液晶表示装置自体に対して更なる軽量化の要求がなされている。
【0006】
そこで、この種従来の反射型カラー液晶表示装置の重量を検討してみると、体積的に最も大きな割合を占めるガラス基板100、101の重量が重量の大部分を占めるので、カラー液晶表示装置を軽量化するためには、ガラス基板を薄型化すれば最も効果的であると思われる。ところが、現在のガラス基板は十分に薄型化されて、厚さが0.3mm程度とされており、ガラス自体の強度面から鑑みるとこれ以上の薄型化は難しいのが現状である。
【0007】
また、図10に示す構造とは異なり、ガラス基板100の裏面側に2点鎖線で示す如く光散乱反射層108を貼着させて設け、画素電極107を凹凸の無い状態の平面状の透明電極で構成した構造も知られている。
【0008】
この構造であれば、ガラス基板100の裏面側に別工程で製造した出来合いの光散乱反射層108を貼着することで光散乱反射面を構成することができ、ガラス基板100の上面側に形成する層構造も簡略化できる利点を有するが、ガラス基板100の裏面側で光を反射させるので、反射効率が劣り、反射型液晶表示装置として明るい表示を得ることが難しい問題があった。
【0009】
更に、この種従来の反射型液晶表示装置においては、カラー表示のためにカラーフィルタ104を光入射側のガラス基板101の液晶層102側の表面に設けることが一般的であるが、このカラーフィルタ104をガラス基板101側に別途形成すると、カラーフィルタ104形成のための工程が別途必要となり製造工程が複雑になるとともに、光の反射面となる画素電極107の表面との距離が大きくなるために、入射光の入射角度に応じて色ずれを生じやすいという問題があった。
【0010】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、液晶層を挟持する基板の一方を金属基板として装置全体の軽量化、薄型化、小型化を図るとともに、金属基板に形成した陽極酸化皮膜に着色を施して金属基板に色表示機能を付与した反射型液晶表示装置の提供を目的の1つとする。また、金属基板に形成する色表示機能を画素電極毎に対応させて3原色表示可能とすることで金属基板にカラーフィルタの機能を付与することで従来必要であった対向基板側のカラーフィルタを省略した反射型液晶表示装置の提供を目的の1つとする。
【0011】
更に本発明は、画素電極の少なくとも液晶層側の面を色付きの陽極酸化皮膜を備えた金属電極として金属電極自体にカラーフィルタの機能を付与することで従来必要であった対向基板側のカラーフィルタを省略するとともに、光反射性の画素電極の表面側にカラーフィルタ機能を付与することで光反射面の直上にカラーフィルタを配置できる構造として反射光の色ずれをなくした反射型液晶表示装置の提供を目的の1つとする。
【0012】
更に本発明は前述の優れた特徴を備えた反射型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。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型液晶表示装置は前記課題を解決するために、反射型液晶表示装置であって、金属基板と当該金属基板に対向して配置される透明基板との間に液晶層が挟持されてなり、前記金属基板の液晶層側の面に凹凸部を有する反射面が形成されて前記金属基板の光反射拡散面を成し、前記金属基板の光反射拡散面上に絶縁層が被覆され、前記絶縁層上に金属からなる画素電極が形成され、前記画素電極の前記液晶側の面に凹凸部を有する反射面が形成されて前記画素電極の光拡散反射面を成し、前記画素電極の光拡散反射面に陽極酸化皮膜が形成されるとともに、前記陽極酸化皮膜が着色されており前記金属基板の光反射拡散面が、前記画素電極間にも形成されてなることを特徴とする。
【0015】
更に、反射型液晶表示装置に用いられていた従来のガラス基板に代えて金属基板を用いるならば、ガラス基板と同等の強度であってもガラス基板よりも薄い金属基板とすることが可能となるので、ガラス基板を用いた従来構造よりも、薄型化、軽量化、小型化が可能となる。次に、金属基板の液晶側の面を直接反射面とするので、反射効率も良好であり、明るい高品位の表示が得られる。
【0017】
画素電極上の陽極酸化皮膜が色付けされているので、光を反射する画素電極の直上の陽極酸化皮膜自体で色付けを行うことができ、画素電極と対向側の電極とによって液晶層の光透過状態を制御した場合に、画素電極直上の陽極酸化皮膜の色を表示色としてカラー表示することができる。
【0023】
画素電極形成位置に対応する金属基板の陽極酸化皮膜、あるいは、画素電極上の陽極酸化皮膜がカラーフィルタを兼ねるので、従来対向基板側に設けていたカラーフィルタを省略することができる。また、金属基板あるいは画素電極が光反射面を有するとともに、光反射面の上に色付きの陽極酸化皮膜が形成されているので、カラーフィルタを対向側の基板に設けていた従来構造に比べ、反射面と色付きの陽極酸化皮膜との距離が小さくなり、色ずれの少ない、明るい表示を得ることができる。
【0024】
本発明の反射型液晶表示装置において、前記金属基板の少なくとも液晶層側の面が、Al、Mg、Ti、Beの少なくとも1つまたはこれら各金属元素を主体とする合金からなり、前記金属基板上に被覆された絶縁層がこれらの金属または合金の陽極酸化皮膜からなる構造を採用するできる。これら金属の陽極酸化皮膜であるならば、金属基板上に良好な密着力と絶縁性でもって均一な絶縁層を形成することができる。
【0026】
本発明の電子機器は先に記載の種々の反射型液晶表示装置を表示部として備えてなるものである。先に記載の優れた反射型液晶表示装置を備えた電子機器であるならば、薄型化、軽量化、小型化を推進できるとともに、表示品位の高いものが得られる。また、先に記載の優れた反射型液晶表示装置を備えた電子機器であるならば、カラーフィルタ部分の構成を簡略化した構造を提供できる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0028】
(反射型液晶表示装置の第1実施形態)
本発明による反射型液晶表示装置の第1実施形態の液晶パネルについて、図1〜図4を参照して以下に説明する。図1は、本発明を反射型のTFD型(Thin Film Diode 型)の液晶パネルに適用した第1実施形態を示した分解斜視図、図2は同第1実施形態の断面図であり、図3は同第1実施形態の画素電極部分の拡大断面図であり、図4は同第1実施形態のスイッチング素子部分の拡大断面図である。
【0029】
この実施形態の液晶パネル10に、液晶駆動用IC、支持体などの付帯要素を装着することによって、最終製品としての反射型液晶表示装置が構成される。
【0030】
この実施形態の液晶パネル10は、平面視略矩形状、かつ環状のシール材12を介して互いに対向するように貼り付けられた一対の平面視矩形状の透明基板13、金属基板14と、これらの間に前記シール材12に囲まれて挟持された液晶層15と、一方の透明基板13の上面側(観測者側)に付設された偏光板16を主体として構成されている。前記基板13、14のうち、透明基板13は透明なガラスから構成され、観測者側に向いて設けられる表側の基板であり、金属基板14はその反対側、換言すると裏側に設けられる不透明な金属からなる薄型の基板である。なお、この実施形態では偏光板16を1枚のみ設けた構造としたが偏光板を別途必要枚数設けた構造としても良いのは勿論であり、偏光板に加えて位相差板等も適宜必要に応じて備えていても良いのは勿論である。
【0031】
前記透明基板13は、例えば厚さ300μm(0.3mm)程度に形成されたガラス基板であり、従来から反射型液晶表示装置に広く使用されている種々のガラス基板と同等のもので良い。なお、この透明基板13の厚さは一例であって、用途に応じて更に厚いか、更に薄いガラス基板を適宜適用しても良いのは勿論である。この透明基板13の裏側(換言すると液晶層15側)には電極18が形成されている。なお、実際の液晶表示装置においては電極18・・・を覆って液晶層15側に配向膜が設けられるが図1では省略してあるとともに、反対側の金属基板14側の後述する電極32上にも配向膜が設けられるが、図1、2では記載を省略し、配向膜の説明についても省略する。
【0032】
前記基板13の液晶層15側の液晶駆動用の電極18は、ITO(Indium Tin Oxide:インジウム錫酸化物)などの透明導電材料から、平面視ストライプ状に形成されたものである。
【0033】
一方、金属基板14は、本実施形態ではAl、Mg、Ti、Beの少なくとも1つまたはこれら各金属元素を主体とする合金、例えばAl合金、Mg合金、Ti合金、Ag合金、Be合金のいずれかからなる。なお、金属基板14は積層体であっても差し支えないので、強度が高く、比重もできるだけ小さい薄い金属板の上に先のAl、Mg、Ti、Beの少なくとも1つまたはこれら各金属元素を主体とする合金の被覆層を形成した積層板を用いても良いのは勿論である。
【0034】
そして、金属基板14の上面(液晶層15側の面)には以下に説明する光拡散処理が施されて光拡散反射面14Aとされている。
【0035】
光拡散処理とは、液晶層15を通過させた後に金属基板14で反射させる光を散乱させるための処理であり、金属基板14の表面を金型等の塑性加工具によって塑性変形させて表面に多数の凹凸を形成する処理と、金属基板14の表面に機械切削等の機械加工手段によって凹凸を形成する処理と、金属基板14の表面にレジストを塗布してからエッチングして表面の必要部分を除去し、レジストを剥離することで凹凸加工する処理と、サンドブラスト処理のように研削用の砥粒を吹き付けて表面の凹凸加工を行う処理、金属基板の表面を電界研磨により粗面化する処理のうち、1つ以上の方法を実施することで行う処理である。これらの処理が施された金属基板14は凹凸を有し表面光沢を有し光を乱反射するので、反射型液晶表示装置の反射板として利用することができる。
【0036】
前記の各種方法において、金属基板14の表面に切削加工によりディンプル処理を施すことで光散乱させることもでき、仕上研磨により光散乱させることもでき、酸性エッチングによりリン酸と硫酸の混合液にて処理温度105〜120℃にて必要時間処理することで光散乱させることもできる。また、電界研磨により光拡散反射面を形成することもでき、その場合の基本的な方法として、過塩素酸酢酸法、硫酸リン酸法、濃リン酸法、振動電界研磨法、フリュオボレート法、アルカリリン酸塩法、硫酸浴法、アルカリ法等のいずれの方法を用いても良い。電解研磨法とはAlなどの金属を陽極酸化的に酸化剤の電解液中で所定の条件で電解する方法で、特に比較的高温かつ高電流密度で行う電界光輝処理法(Electrobrighening Process)を採用することができる。更に具体的な方法としては、特許第128891号に記載のリン酸浴法(リン酸浴を用いて20〜60A/dm2の電流密度で50〜70℃の浴温度で3〜20分程度電解する方法)を適用することで凹凸を生じた電解研磨面を容易に得ることができる。
【0037】
これら各種の方法で光拡散処理がなされた金属基板14の表面の凹凸は例えば表面粗さRaにおいて0.03〜0.25μm程度のものである。
【0038】
更に本実施形態の構造では、金属基板14の上面側(液晶層15側)に厚さ1500〜4000オングストローム程度の陽極酸化皮膜25が被覆されている。ここでAlの陽極酸化皮膜であって、硫酸を電解質として用いた陽極酸化皮膜からなるものであるならば、金属基板14に対して良好な密着性を有し、無色透明なものが容易に得られるので、金属基板14の光反射散乱性能に悪影響は無い。この陽極酸化皮膜として、Alの陽極酸化皮膜を適用するならば、Alを硫酸10〜30%程度の溶液に浸漬して電圧15V〜50V程度で陽極酸化する処理で疑似γ皮膜を得ることができる。なお、各種Al合金において、AA規格の1070合金、1100合金、3004合金、5052合金、5005合金、7072合金等において無色透明の陽極酸化皮膜を得ることができる。これらの合金を用いて陽極酸化皮膜を形成する場合の電流密度、浴温などの電解条件でも色は変化するが、浴温15〜25℃程度、電流密度60〜300A/m3程度の条件で無色透明の陽極酸化皮膜を容易に得ることができる。前記陽極酸化皮膜は電気絶縁性に優れ、5×1012Ω・cm程度の体積固有抵抗を有する。
【0039】
また、AlにMgを0.5〜2.0%含有させた合金に対して陽極酸化皮膜25を形成すると、陽極酸化皮膜25の厚さに応じて光反射率が低下する。光反射率の低下は陽極酸化皮膜25の厚さが2μmにおいて5%、厚さ10μmにおいて10%となるので、陽極酸化皮膜25が厚すぎると光反射率の低下が著しくなるが、光反射率の面からみても陽極酸化皮膜の厚さが先の範囲(1500〜4000オングストローム:最大でも0.4μm)であれば悪影響はない。
【0040】
次に、前述の陽極酸化皮膜25に着色するためには、主に以下に説明する3つの方法を採用することができる。
【0041】
1つは、先に記載の硫酸浴10〜30%溶液を用い、電圧15〜50Vにて膜厚1500〜4000オングストローム程度の疑似γ皮膜を作製する。このような条件で形成される陽極酸化皮膜25は例えば図3に示すように無孔質のバリア層25Aと多孔質のセル層25Bとからなる構造を有し、セル層25Bにはセル層25Bの厚さ方向に縦に長い多数の孔部25Cが形成された構造となる。このようなセル層25Bの多数の孔部25Cに対して所望の色の染料を注入することで陽極酸化皮膜25を所望の色に着色することができ、着色後に孔部25Cを封孔して封孔部25Dを形成することで図3に示す断面構造の着色された陽極酸化皮膜25が得られる。封孔処理は、陽極酸化皮膜形成後に熱水で煮沸するか、熱水蒸気にさらすことで行うことができる。
【0042】
本実施形態の構造では、陽極酸化皮膜25が部分的に着色されているが、着色された部分の色分けは、後述する如く設けられる画素電極32の形成位置毎にR(赤)、G(緑)またはB(青)のいずれかの色に着色されている。換言すると液晶層15に対し画素電極32によって電界を印加して液晶分子の配向制御を行って表示、非表示あるいは階調を切り替える場合に1つの表示単位となる画素に対応させて陽極酸化皮膜25が3原色で色分けされている。
【0043】
前記画素電極32・・・に対応する部分をR(赤)、G(緑)あるいはB(青)のいずれかの色に色分けして着色する第1の方法は、フォトリソ工程を利用し、特定の1つの色に着色するべき部分のみを開放し、他の部分を覆い隠すような第1のレジストを塗布し、着色するべき部分に先の3原色のいずれか1色を色付けした後、第1のレジストを剥離し、再度別の特定の1色を着色するべき部分を開放し、他の部分を覆い隠すような第2のレジストを塗布して必要な着色部分に他の1色を色付けし、第2のレジストを剥離し、最後に残りの1色を着色するべき部分を開放し、他の部分を覆い隠すような第3のレジストを塗布して残りの1色を着色し、第3のレジストを剥離する方法を実施すれば良い。
【0044】
また、着色後においてセル層25Bの孔部25C・・・は閉じておく必要があるので着色後に封孔処理を施して孔部25Cを封孔して封孔部25Dを形成しておく。
【0045】
陽極酸化皮膜25に対して着色を行うための第2の方法は、電解着色法を用いる方法である。Alの電解着色法として緑色を呈するためには、(NH4)2SO4を30g/lとCuSO4を2g/lの割合で有する電解浴において25Vにて交流電解することで着色可能であり、青色に着色するには[K3Fe(CN)6]電解浴を用いれば良く、赤色に着色するには、H2SO4を7g/lとCuSO4を20g/lの割合で有する電解浴を用いれば良い。着色しようとする部分以外を覆うレジストを塗布形成して必要な部分のみに電解着色を行い、着色後にレジストを剥離すれば、陽極酸化皮膜25に対して部分的に所望の色付けができる。
【0046】
陽極酸化皮膜25に対して着色を行うための第3の方法は、リン酸20〜50%溶液、電圧30〜60V程度で疑似γ膜を作製してセル層を形成した後、2次電解を行い、必要部分に先程のレジストを被覆し、必要部分のみを電解処理する方法を用いてセル層の孔部の中にR(赤)、G(緑)またはB(青)のいずれかの顔料を電着する方法を採用することができる。
【0047】
これらの方法で色付けした陽極酸化皮膜25の表面は研磨処理等を行い、平坦度を出し、光沢を出す処理を施しても良い。
【0048】
次に、前記陽極酸化皮膜25の上側(液晶層15側)には、以下に説明するTFD型のスイッチング素子と画素電極が形成されている。
【0049】
前記陽極酸化皮膜25上に前記ストライプ状の電極18と直交する方向にデータ線30…が所定間隔離間して整列形成され、各データ線30…間に、先のストライプ状の電極18と位置合わせするように2端子型非線形素子31を介してITOなどの透明導電材料からなる画素電極32が複数形成されている。なお、この実施形態においては2端子型線形素子31が、Taなどのデータ線30から引き出された配線素子部33とこの配線素子部33に一部を重ねて形成されたCr等の導電膜34と、この導電膜34に一部を重ねて形成された画素電極32の接続部分から構成されている。なお、2端子型非線形素子として、図5に示す第2の例のようにCr等から成る配線素子部33に一部を重ねて形成したTaなどからなる第1の導電膜35と、この第1の導電膜35に一部を重ねて形成したCrなどからなる第2の導電膜34’と、この第2の導電膜34’に一部を重ねて形成した画素電極32の接続部分から構成されている素子構造を採用しても良い。
【0050】
以上説明の第1実施形態の液晶パネル10によれば、入射光L1は基板13と液晶層15を通過後、R(赤)、G(緑)あるいはB(青)のいずれかの色に着色された陽極酸化皮膜25部分を通過してから金属基板14の表面の光拡散反射面14Aによって乱反射され、再び陽極酸化皮膜25の着色部分と液晶層15を通過後、偏光板16を介して液晶パネル10から出射され、出射光L2として観測者の肉眼Eに到達される。そして、電極18、32に印加する電圧を調整することにより液晶層15の液晶分子の配向制御を行い、液晶層15の光の透過状態を調節して表示、非表示を切り替える。また、陽極酸化皮膜25はR(赤)、G(緑)あるいはB(青)の3原色に色分けされているので、カラー表示が得られる。
【0051】
第1実施形態の液晶パネル10においては、観察者から見て裏側の基板が金属基板14から構成されていて、従来のガラス基板より薄型化されているので、従来のガラス基板を用いた構造の液晶パネルよりも軽量化がなされるとともに薄型化されていることとなる。また、通常のガラス基板であれば比重2.5〜2.7程度でありAlの金属基板であればAlの比重が2.7であり、Alの強度がガラスの強度の数倍あることを考慮すると、同一強度の基板とするためにはAl基板の方が薄型化できることは明らかであり、Alに加えて、更に比重の小さなMg(比重1.7)を基板構成材料として選択するならば、基板を更に軽量化することができる。
【0052】
更に、金属基板14の表面は凹凸部が形成された光拡散反射面14Aとされているとともに適切な厚さの陽極酸化皮膜25で被覆されているので、金属基板14が有する効率の高い光反射性を損なうことなく反射光を乱反射できるので、干渉光等の光ムラを生じる事なく均一化された明るい高品位の表示を得ることができる。また、光拡散反射面14Aとカラー表示のための陽極酸化皮膜25とが極めて近接して形成されているので、対向側のガラスの基板13側にカラーフィルタが設けられていた従来構造とは異なり、色ずれの問題は生じにくい。
【0053】
(反射型液晶表示装置の第2実施形態)
図6に示すものは、本発明に係る反射型液晶表示装置の第2実施形態の液晶パネル36を示す断面図である。
【0054】
この実施形態の液晶パネル36は、先の第1実施形態の液晶パネル10の構造の一部を変更した構造であるので、先の液晶パネル10と同一構成部分については同一符号を付して説明を簡略化する。
【0055】
この第2実施形態の液晶パネル36においては、画素電極37・・・が金属電極からなる。金属電極からなる画素電極37・・・を構成する材料は先に説明した金属基板14と同等の材料からなる。具体的には、Al、Mg、Ti、Beの少なくとも1つまたはこれら各金属元素を主体とする合金、例えばAl合金、Mg合金、Ti合金、Ag合金、Be合金のいずれかからなる。
【0056】
そして、画素電極37・・・の液晶層15側の面は先の金属基板14に施されたものと同等の光拡散処理がなされて光拡散面37Aとされている。
【0057】
そして更に、この光拡散面37Aの液晶層15側の面に陽極酸化皮膜37Bが形成されてこれらの陽極酸化皮膜37Bが先の第1実施形態の構造の陽極酸化皮膜25の構造と同様に、3原色であるR(赤)、G(緑)あるいはB(青)のいずれかの色に着色されている。
【0058】
また、金属基板14の上面側(液晶層15側)の面には光拡散処理が施されて光拡散反射面14Aが形成されているが、その上に形成されている陽極酸化皮膜25’は色付けされていないものが用いられている。
【0059】
以上説明の第2実施形態の液晶パネル36によれば、入射光L1は基板13と液晶層15を通過後、R(赤)、G(緑)あるいはB(青)のいずれかの色に着色された陽極酸化皮膜37部分を通過してから金属の画素電極37の表面の光拡散反射面37Aによって乱反射され、再び陽極酸化皮膜37Bの着色部分と液晶層15を通過後、偏光板16を介して液晶パネル36から出射され、出射光L2として観測者の肉眼Eに到達される。そして、電極18、37に印加する電圧を調整することにより液晶層15の液晶分子の配向制御を行い、液晶層15の光の透過状態を調節して表示、非表示を切り替える。また、陽極酸化皮膜37BはR(赤)、G(緑)あるいはB(青)の3原色に色分けされているので、カラー表示が得られる。
【0060】
その他の効果は先の第1実施形態で得られる効果と同等である。例えば、金属基板14を用いることによる薄型化、軽量化、小型化の効果は先の第1実施形態と同等であり、色ずれの問題が生じにくいという効果も先の第1実施形態と同等である。
【0061】
更に加えて本第2実施形態の構造においては、金属基板14の液晶層15側の面を光拡散反射面14Aとしているので、先の画素電極37の光拡散反射面37Aの反射光に加えて、光拡散反射面14Aの反射光も利用することができ、干渉光等の光ムラを生じる事なく均一化された更に一層明るい高品位の表示を得ることができる。
【0062】
ところで本第2実施形態においては、画素電極37の全体を金属電極としたが画素電極37の上面のみを金属とすれば目的を達成することができるので、画素電極37の底部側をITOなどの透明導電材料から構成し、その上に金属層を被覆形成した2重構造の画素電極としても良いのは勿論である。
【0063】
(反射型液晶表示装置の第3実施形態)
図7に示すものは、本発明に係る反射型液晶表示装置の第3実施形態の液晶パネル40を示す断面図である。
【0064】
この実施形態の液晶パネル40は図1〜図4を基に先に説明した第1実施形態の液晶パネル10と同様に偏光板16を1枚有する反射型のものであるが、液晶駆動用の電極が単純マトリクス方式のものである。ただし、その他の基本的な構造は第1実施形態または第2実施形態と同様であるので同一構成要素には同一符号を付してそれら構成要素の説明を省略し、以下に異なる構成要素を主体に説明する。
【0065】
本実施形態の液晶パネル40は先の第1実施形態の構造と同様に裏側の基板が光拡散処理された金属基板14から構成されている。この金属基板14の光拡散反射面14A上には陽極酸化皮膜25’が形成されるとともに、観察者側の透明基板13側のストライプ状の電極18に直交する方向に沿ったストライプ状の画素電極41…が定間隔で形成されている。
【0066】
この第2実施形態の液晶パネル40は先の第1実施形態の液晶パネル10と液晶駆動の際の駆動方式が異なるが、電極18、41に印加する電圧とそのタイミングを調整することにより電極18、41の交差する部分の間に位置する液晶分子の配向制御を行い、液晶層15の光の透過状態を調節して表示、非表示を切り替えるのは同様である。
【0067】
この第2実施形態の液晶パネル40は先の第2実施形態の液晶パネル36と同様の効果を得ることができる。即ち、図7に示す液晶パネル40では、薄型化、軽量化、小型化を実現できる。更に、干渉光等の光ムラを生じる事なく均一化された明るい高品位の表示を得ることができる。
【0068】
(反射型液晶表示装置の第4実施形態)
図8に示すものは、本発明に係る反射型液晶表示装置の第4実施形態の液晶パネル50を示す断面図である。
【0069】
この実施形態の液晶パネル50は図1〜図4を基に先に説明した第1実施形態の液晶パネル10と同様に偏光板16を1枚有する反射型のものであるが、画素電極32を駆動するスイッチング素子が薄膜トランジスタTから構成されているものである。ただし、その他の基本的な構造は第1実施形態と同様であるので同一構成要素には同一符号を付してそれら構成要素の説明を省略し、以下に異なる構成要素を主体に説明する。
【0070】
スイッチング素子としての薄膜トランジスタTは、金属基板24上に形成された絶縁層としての陽極酸化皮膜25(R、G、Bの着色部分を有する)の上にマトリクス状に走査線51…と信号線52…とが形成され、これら走査線51…と信号線52…とに囲まれた領域毎に画素電極52が設けられ、各画素電極52のコーナ部分と走査線51と信号線52との間の部分にソース電極53とドレイン電極54と半導体55とゲート電極56とを具備する薄膜トランジスタが組み込まれて構成され、走査線51と信号線52に対する信号の印加によって薄膜トランジスタTをオン・オフして画素電極52への通電制御を行うことができるように構成されている。また、対向側の透明の基板13側に形成された電極57はこの実施形態では画素電極形成領域全体をカバーする全面電極とされている。
【0071】
本実施形態の液晶パネル50は先の第1実施形態の構造と同様に裏側の基板が金属基板14から構成されている。この金属基板14上には陽極酸化皮膜25が形成されている。
【0072】
この第4実施形態の液晶パネル50は先の第1実施形態の液晶パネル10とスイッチング素子の構成が異なるが、電極57、52に印加する電圧を調整することにより、液晶分子の配向制御を行い、液晶層15の光の透過状態を調節して表示、非表示を切り替えるのは同様である。
【0073】
この第4実施形態の液晶パネル50は先の第1実施形態の液晶パネル10と同様の効果を得ることができる。即ち、図8に示す液晶パネル50では、金属基板14を用いるので薄型化、軽量化、小型化を実現できる。本第4実施形態の構造においては、金属の基板14の上面の光拡散反射面14Aにおいて光を拡散反射することができるので、干渉光等の光ムラを生じる事なく均一化された明るい高品位の表示を得ることができる。
【0074】
(電子機器の実施形態)
次に、前記の第1、第2、第3実施形態の液晶パネル10、36、40、50のいずれかを備えた電子機器の具体例について説明する。
【0075】
図9(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。
【0076】
図9(a)において、符号200は携帯電話本体を示し、符号201は前記の液晶パネル10、36、40、50のいずれかを用いた液晶表示部を示している。
【0077】
図9(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
【0078】
図9(b)において、符号300は情報処理装置、符号301はキーボードなどの入力部、符号303は情報処理装置本体、符号302は前記の液晶パネル10、36、40、50のいずれかを用いた液晶表示部を示している。
【0079】
図9(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。
【0080】
図9(c)において、符号400は時計本体を示し、符号401は前記の液晶パネル10、36、40、50のいずれかを用いた液晶表示部を示している。
【0081】
図9(a)〜(c)に示すそれぞれの電子機器は、前記の液晶パネル10、40、50のいずれかを用いた液晶表示部を備えたものであり、先の第1〜第4実施形態の反射型液晶表示装置10、36、40、50の特徴を有するので、いずれの反射型液晶表示装置を用いても薄型化、小型化、軽量化された明るい表示品質の優れた効果を有する電子機器となる。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶装置によれば、液晶層を挟持する基板の一方に金属基板を用いるので、ガラス基板と同等の強度であってもガラス基板よりも薄い金属基板とすることが可能となり、ガラス基板を用いた従来構造の反射型液晶表示装置よりも薄型化、軽量化、小型化が可能となる。次に、金属基板の液晶側の面を光拡散可能な直接反射面とするので、反射効率も良好であり、明るい高品位の表示が得られる。
【0083】
前記金属基板の少なくとも表面が、特にAlからなる基板であるならば、ガラスと同程度の比重、例えば、2.7程度の比重を有し、強度がガラスよりも高いので、ガラス基板と同等程度の強度であるならば、ガラス基板の厚さの1/2〜1/3程度の金属基板を採用することができ、基板部分を薄型化あるいは軽量化することができる。また、Mg、Ti、Beにおいても同様であり、ガラス基板に代えて少なくとも表面がこれらの金属材料からなる基板を用いることで薄型化、軽量化、小型化をなし得る。
【0084】
更に本発明において、金属基板上あるいは金属電極上の陽極酸化皮膜に3原色の色付けを行い、カラーフィルタ機能を備えることで、従来、対向基板側に別途備えていたカラーフィルタを設けなくともカラー表示が可能となる。そして、金属基板上あるいは金属電極上の陽極酸化皮膜にカラーフィルタ機能を有することで、光の反射面の直上にカラーフィルタ機能を有する陽極酸化皮膜を設けるので色ずれの起こりにくい、表示品質の高い明るい表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明に係る第1実施形態の液晶パネルの分解斜視図である。
【図2】 図2は同第1実施形態の液晶パネルの断面図である。
【図3】 図3は同液晶パネルに備えられる金属基板の陽極酸化皮膜の拡大断面図である。
【図4】 図4は本発明に係る第1実施形態の液晶パネルの画素電極と2端子型線形素子の接続部分の構造を示す断面図である。
【図5】 図5は本発明に係る液晶パネルに用いられる2端子型線形素子の第2の例を示す平面図である。
【図6】 図6は本発明に係る第2実施形態の液晶パネルの断面図である。
【図7】 図7は本発明に係る第3実施形態の液晶パネルの断面図である。
【図8】 図8は本発明に係る第4実施形態の液晶パネルの断面図である。
【図9】 本発明の電子機器の応用例を示すもので、図9(a)は携帯型電話機を示す斜視図、図9(b)は携帯型情報処理装置の一例を示す斜視図、図9(c)は腕時計型電子機器の一例を示す斜視図である。
【図10】 図10は従来の反射型液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
10、36、40、50…液晶パネル
13…透明基板
14…金属基板
14A、37A…光反射拡散面
15…液晶層
18、32、37…電極
25、25’…陽極酸化皮膜
25A…バリア層
25B…セル層
25D…封孔部
31…2端子型線形素子のスイッチング素子
T…薄膜トランジスタ
200…携帯電話本体
300…携帯型情報処理機器
400…腕時計型電子機器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective liquid crystal display device including a pair of substrates provided with a liquid crystal layer interposed therebetween, and an electronic device including the same, and more particularly, an anodic oxide film is formed on a metal substrate or a pixel electrode and colored. The present invention relates to a structure that also serves as a color filter.
[0002]
[Prior art]
In various electronic devices such as notebook personal computers, portable game machines, and electronic notebooks, liquid crystal display devices with low power consumption are often used as display units. Particularly in recent years, with the diversification of display contents, the demand for liquid crystal display devices capable of color display is increasing. In addition, in order to increase the battery driving time of the electronic device, a reflective color liquid crystal display device that does not require a backlight device has been developed.
[0003]
FIG. 10 is an enlarged schematic sectional view showing a main part of an example of a conventional reflective color liquid crystal display device. The reflective color liquid crystal display device shown in FIG. 10 has a structure referred to as an inner surface scattering type, and includes a pair of
[0004]
Here, a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In this type of conventional reflective color liquid crystal display device, the
[0006]
Accordingly, when examining the weight of this type of conventional reflective color liquid crystal display device, the weight of the
[0007]
Further, unlike the structure shown in FIG. 10, a light-scattering / reflecting
[0008]
If it is this structure, a light-scattering reflection surface can be comprised by sticking the ready-made light-
[0009]
Further, in this type of conventional reflection type liquid crystal display device, it is common to provide a
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and one of the substrates sandwiching the liquid crystal layer is used as a metal substrate to reduce the weight, thickness, and size of the entire device, and anodization formed on the metal substrate. An object is to provide a reflective liquid crystal display device in which a film is colored and a metal substrate is provided with a color display function. In addition, the color display function formed on the metal substrate can be displayed for the three primary colors by corresponding to each pixel electrode, so that the color filter function on the metal substrate is added to the conventional color filter on the counter substrate side. One object is to provide an omitted reflective liquid crystal display device.
[0011]
Further, the present invention provides a color filter on the counter substrate side which has been conventionally required by providing a color filter function to the metal electrode itself as a metal electrode having a colored anodic oxide film on at least the liquid crystal layer side surface of the pixel electrode. Of a reflective liquid crystal display device that eliminates the color shift of reflected light as a structure in which a color filter can be disposed immediately above the light reflecting surface by providing a color filter function on the surface side of the light reflective pixel electrode. One of the purposes is provision.
[0012]
A further object of the present invention is to provide an electronic apparatus provided with the reflective liquid crystal display device having the above-described excellent features.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a reflective liquid crystal display device of the present invention is a reflective liquid crystal display device, wherein a liquid crystal layer is sandwiched between a metal substrate and a transparent substrate disposed to face the metal substrate. A reflection surface having a concavo-convex portion is formed on the surface of the metal substrate on the liquid crystal layer side to form a light reflection diffusion surface of the metal substrate, and an insulating layer is coated on the light reflection diffusion surface of the metal substrate. A pixel electrode made of metal is formed on the insulating layer, and a reflective surface having a concavo-convex portion is formed on a surface of the pixel electrode on the liquid crystal side to form a light diffusing reflective surface of the pixel electrode, In addition, an anodic oxide film is formed on the light diffusing and reflecting surface, and the anodic oxide film is colored, and the light reflecting and diffusing surface of the metal substrate is also formed between the pixel electrodes.
[0015]
Furthermore, if a metal substrate is used instead of the conventional glass substrate used in the reflective liquid crystal display device, it is possible to make the metal substrate thinner than the glass substrate even if it has the same strength as the glass substrate. Therefore, it can be made thinner, lighter, and smaller than the conventional structure using a glass substrate. Next, since the surface of the metal substrate on the liquid crystal side is used as a direct reflection surface, the reflection efficiency is good and a bright high-quality display can be obtained.
[0017]
Since the anodized film on the pixel electrode is colored, it can be colored with the anodized film directly above the pixel electrode that reflects light, and the light transmission state of the liquid crystal layer by the pixel electrode and the opposite electrode Is controlled, the color of the anodized film immediately above the pixel electrode can be displayed in color.
[0023]
Since the anodic oxide film on the metal substrate corresponding to the pixel electrode formation position or the anodic oxide film on the pixel electrode also serves as a color filter, the color filter conventionally provided on the counter substrate side can be omitted. In addition, the metal substrate or pixel electrode has a light reflecting surface, and a colored anodic oxide film is formed on the light reflecting surface, so that it is more reflective than the conventional structure in which a color filter is provided on the opposite substrate. The distance between the surface and the colored anodic oxide film is reduced, and a bright display with little color shift can be obtained.
[0024]
In the reflective liquid crystal display device of the present invention, at least the surface of the metal substrate on the liquid crystal layer side is made of at least one of Al, Mg, Ti, and Be or an alloy mainly composed of each of these metal elements. It is possible to adopt a structure in which the insulating layer covered with is made of an anodic oxide film of these metals or alloys. With these metal anodic oxide films, a uniform insulating layer can be formed on the metal substrate with good adhesion and insulation.
[0026]
The electronic apparatus of the present invention comprises the above-described various reflective liquid crystal display devices as a display unit. If the electronic device includes the above-described excellent reflective liquid crystal display device, it is possible to promote reduction in thickness, weight, and size, and to obtain a display with high display quality. In addition, if the electronic device includes the excellent reflective liquid crystal display device described above, a structure in which the configuration of the color filter portion is simplified can be provided.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
(First embodiment of reflective liquid crystal display device)
A liquid crystal panel according to a first embodiment of a reflective liquid crystal display device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a first embodiment in which the present invention is applied to a reflective TFD type (Thin Film Diode type) liquid crystal panel, and FIG. 2 is a sectional view of the first embodiment. 3 is an enlarged cross-sectional view of the pixel electrode portion of the first embodiment, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the switching element portion of the first embodiment.
[0029]
A reflective liquid crystal display device as a final product is configured by mounting auxiliary elements such as a liquid crystal driving IC and a support on the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The liquid
[0033]
On the other hand, the
[0034]
The upper surface (surface on the
[0035]
The light diffusion process is a process for scattering the light reflected by the
[0036]
In the various methods described above, the surface of the
[0037]
The unevenness of the surface of the
[0038]
Furthermore, in the structure of the present embodiment, the upper surface side (the
[0039]
Further, when the
[0040]
Next, in order to color the
[0041]
One uses a 10-30% solution of the sulfuric acid bath described above to produce a pseudo γ film having a film thickness of about 1500-4000 angstroms at a voltage of 15-50V. For example, as shown in FIG. 3, the
[0042]
In the structure of this embodiment, the
[0043]
The first method of coloring the portion corresponding to the
[0044]
Moreover, since it is necessary to close the hole portions 25C of the
[0045]
The second method for coloring the
[0046]
The third method for coloring the
[0047]
The surface of the
[0048]
Next, on the upper side (the
[0049]
[0050]
According to the
[0051]
In the
[0052]
Furthermore, since the surface of the
[0053]
(Second Embodiment of Reflective Liquid Crystal Display Device)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a liquid crystal panel 36 of a second embodiment of the reflective liquid crystal display device according to the present invention.
[0054]
Since the liquid crystal panel 36 of this embodiment has a structure obtained by changing a part of the structure of the
[0055]
In the liquid crystal panel 36 of the second embodiment, the
[0056]
The surface on the
[0057]
Further, an
[0058]
In addition, a light diffusion treatment is performed on the surface on the upper surface side (
[0059]
According to the liquid crystal panel 36 of the second embodiment described above, the incident light L1 passes through the
[0060]
Other effects are equivalent to the effects obtained in the first embodiment. For example, the effects of thinning, lightening, and downsizing by using the
[0061]
In addition, in the structure of the second embodiment, the surface on the
[0062]
By the way, in the second embodiment, the
[0063]
(Third embodiment of reflective liquid crystal display device)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a liquid crystal panel 40 of the third embodiment of the reflective liquid crystal display device according to the present invention.
[0064]
The liquid crystal panel 40 of this embodiment is of a reflective type having one polarizing
[0065]
The liquid crystal panel 40 of the present embodiment is composed of a
[0066]
The liquid crystal panel 40 of the second embodiment is different from the
[0067]
The liquid crystal panel 40 of the second embodiment can obtain the same effects as the liquid crystal panel 36 of the second embodiment. That is, the liquid crystal panel 40 shown in FIG. 7 can be reduced in thickness, weight, and size. Furthermore, a uniform and bright high-quality display can be obtained without causing light unevenness such as interference light.
[0068]
(Fourth Embodiment of Reflective Liquid Crystal Display Device)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a liquid crystal panel 50 of a fourth embodiment of the reflective liquid crystal display device according to the present invention.
[0069]
The liquid crystal panel 50 of this embodiment is of a reflective type having one polarizing
[0070]
The thin film transistor T as a switching element has a
[0071]
In the liquid crystal panel 50 of the present embodiment, the back substrate is composed of the
[0072]
The liquid crystal panel 50 of the fourth embodiment differs from the
[0073]
The liquid crystal panel 50 of the fourth embodiment can obtain the same effects as the
[0074]
(Embodiment of electronic device)
Next, a specific example of an electronic device including any one of the
[0075]
FIG. 9A is a perspective view showing an example of a mobile phone.
[0076]
In FIG. 9A, reference numeral 200 denotes a mobile phone main body, and
[0077]
FIG. 9B is a perspective view illustrating an example of a portable information processing apparatus such as a word processor or a personal computer.
[0078]
In FIG. 9B,
[0079]
FIG. 9C is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device.
[0080]
In FIG. 9C,
[0081]
Each of the electronic devices shown in FIGS. 9A to 9C includes a liquid crystal display unit using any one of the
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal device of the present invention, a metal substrate is used as one of the substrates sandwiching the liquid crystal layer. Therefore, even if the strength is equivalent to that of the glass substrate, the metal substrate can be made thinner than the glass substrate. Therefore, it is possible to reduce the thickness, weight, and size of the conventional reflective liquid crystal display device using a glass substrate. Next, since the surface of the metal substrate on the liquid crystal side is a direct reflection surface capable of diffusing light, the reflection efficiency is good and a bright high-quality display can be obtained.
[0083]
If at least the surface of the metal substrate is a substrate made of Al in particular, it has a specific gravity comparable to that of glass, for example, a specific gravity of about 2.7, and has a strength higher than that of glass. If it is the intensity | strength of this, a metal substrate about 1/2 to 1/3 of the thickness of a glass substrate can be employ | adopted, and a board | substrate part can be reduced in thickness or weight. The same applies to Mg, Ti, and Be. By using a substrate having at least the surface made of these metal materials in place of the glass substrate, it is possible to reduce the thickness, weight, and size.
[0084]
Furthermore, in the present invention, the three primary colors are colored on the anodized film on the metal substrate or the metal electrode, and a color filter function is provided, so that color display can be achieved without providing a color filter that has been separately provided on the opposite substrate side. Is possible. Since the anodized film on the metal substrate or metal electrode has a color filter function, an anodized film having a color filter function is provided immediately above the light reflecting surface, so that color misregistration hardly occurs and display quality is high. A bright display can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid crystal panel according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid crystal panel of the first embodiment.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of an anodized film on a metal substrate provided in the liquid crystal panel.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a connection portion between a pixel electrode and a two-terminal linear element of the liquid crystal panel according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing a second example of a two-terminal linear element used in the liquid crystal panel according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a liquid crystal panel according to a fourth embodiment of the present invention.
9A and 9B show application examples of the electronic device of the present invention, in which FIG. 9A is a perspective view showing a portable telephone, FIG. 9B is a perspective view showing an example of a portable information processing apparatus, and FIG. FIG. 9C is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a conventional reflective liquid crystal display device.
[Explanation of symbols]
10, 36, 40, 50 ... Liquid crystal panel
13 ... Transparent substrate
14 ... Metal substrate
14A, 37A ... Light reflection diffusion surface
15 ... Liquid crystal layer
18, 32, 37 ... electrodes
25, 25 '... anodized film
25A ... barrier layer
25B ... cell layer
25D ... Sealing part
31. Switching element of two-terminal linear element
T ... Thin film transistor
200 ... mobile phone body
300 ... Portable information processing equipment
400 ... Watch-type electronic device
Claims (4)
金属基板と当該金属基板に対向して配置される透明基板との間に液晶層が挟持されてなり、
前記金属基板の液晶層側の面に凹凸部を有する反射面が形成されて前記金属基板の光反射拡散面を成し、
前記金属基板の光反射拡散面上に絶縁層が被覆され、
前記絶縁層上に金属からなる画素電極が形成され、
前記画素電極の前記液晶側の面に凹凸部を有する反射面が形成されて前記画素電極の光拡散反射面を成し、
前記画素電極の光拡散反射面に陽極酸化皮膜が形成されるとともに、前記陽極酸化皮膜が着色されており
前記金属基板の光反射拡散面が、前記画素電極間にも形成されてなる
ことを特徴とする反射型液晶表示装置。A reflective liquid crystal display device,
A liquid crystal layer is sandwiched between a metal substrate and a transparent substrate disposed to face the metal substrate,
A reflective surface having a concavo-convex portion is formed on the surface of the metal substrate on the liquid crystal layer side to form a light reflection diffusion surface of the metal substrate,
An insulating layer is coated on the light reflection diffusion surface of the metal substrate,
A pixel electrode made of metal is formed on the insulating layer,
A reflective surface having a concavo-convex portion is formed on the liquid crystal side surface of the pixel electrode to form a light diffusing reflective surface of the pixel electrode,
An anodic oxide film is formed on the light diffusion reflection surface of the pixel electrode, and the anodization film is colored, and the light reflection diffusion surface of the metal substrate is also formed between the pixel electrodes. A reflective liquid crystal display device.
前記金属層に凹凸部を有する反射面が形成されて前記画素電極の光拡散反射面を成す
ことを特徴とする請求項1に記載の反射型液晶表示装置。The lower side of the pixel electrode is made of a transparent conductive material, the upper surface is made of a metal layer,
2. The reflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein a reflective surface having an uneven portion is formed on the metal layer to form a light diffusing reflective surface of the pixel electrode.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の反射型液晶表示装置。3. The reflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the metal substrate is made of at least one of Al, Mg, Ti, and Be or an alloy mainly composed of the metal.
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