JP2007086576A - 半透過型液晶表示パネル - Google Patents

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Abstract

【課題】 反射部のセルギャップ調整用トップコート層の傾斜面からの光漏れを防止し、コントラストが改善された表示画質の良好なMVA方式の半透過型液晶表示パネルを提供すること。
【解決手段】 本発明のMVA方式の半透過型液晶表示パネル10は、透過部16と反射部15との間にスリット33を有する画素電極19と、反射板18と、前記反射板の下方に設けられた補助容量線21と、を備えた第1基板と、
前記トップコート層27と、配向規制手段31、32を備えるとともに、表面に共通電極が形成された第2基板と、
前記第1基板及び第2基板上に積層された垂直配向膜と、
前記両基板間に配置された誘電率異方性が負の液晶層と、
を有し、前記補助容量線21は、前記反射部に対応する位置から、前記トップコート層に対応する位置を超えて、前記スリットにまで延在していることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半透過型液晶表示パネル関し、特にコントラストが良好で、表示品質の良好なMVA(Multi-domain Vertically Aligned)方式の半透過型液晶表示パネルに関する。
近年、情報通信機器のみならず一般の電気機器においても液晶表示装置の適用が急速に普及している。液晶表示装置は、自ら発光しないために、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置が多く使用されている。しかしながら、バックライトの消費電力が大きいために、特に携帯型のものについては消費電力を減少させるためにバックライトを必要としない反射型の液晶表示装置が用いられているが、この反射型液晶表示装置は、外光を光源として用いるために、暗い室内などでは見え難くなってしまう。そこで、近年に至り特に透過型と反射型の性質を併せ持つ半透過型の液晶表示装置の開発が進められてきている。
この半透過型の液晶表示装置に使用される液晶表示パネルは、一つの画素領域内に画素電極を備えた透過部と画素電極及び反射板の両方を備えた反射部を有しており、暗い場所においてはバックライトを点灯して画素領域の透過部を利用して画像を表示し、明るい場所においてはバックライトを点灯することなく反射部において外光を利用して画像を表示しているため、常時バックライトを点灯する必要がなくなるので、消費電力を大幅に低減させることができるという利点を有している。
ところで、携帯電話等に代表されるモバイル機器における小型の表示部には、その使用者が限定されていること等から、液晶表示パネルに対する広視野角の要求は従来さほど高くはなかったが、最近ますます高機能化するモバイル機器において、表示部における液晶表示パネルの広視野角の要求が急激に高まってきている。このようなモバイル機器に対する広視野角化の要求に基づき、従来モバイル機器に多用されていたTN方式の液晶表示パネルに換えて、MVA(Multi-domain vertically aligned)方式の半透過型液晶表示パネルの開発も最近では進められてきている(下記特許文献1、2参照)。
ここで、下記特許文献2に開示されているMVA方式の半透過型液晶表示パネルについて図3及び図4を用いて説明する。なお、図3(a)はMVA方式の半透過型液晶表示パネル50の概略的な構造を示す斜視図であり、図3(b)は液晶層の液晶に電界を印加したときの液晶の傾斜状態を示す概略図であり、図4は図3(a)のB−B線断面図である。
この半透過型液晶表示パネル50においては、反射部51と透過部52との間には傾斜面または段差53が設けられており、反射部51と透過部52とは段差53を介して連続している。半透過型液晶表示パネル50における第1基板54の画素電極55には、画素電極55が形成されていない領域としての第1開口領域56が形成されている。この第1開口領域56が第1の配向分割手段を構成し、段差53を挟んで反射部51及び透過部52にまたがって形成されている。
この結果、反射部51における画素電極55aと透過部52における画素電極55bとは半透過型液晶表示パネル50の長さ方向に延びる一個のライン57を介して相互に接続されている。
第2基板58の対向電極59には、反射部51における画素電極55a及び透過部52における画素電極55bに対向して、それぞれ第2開口領域60a、60bが形成されている。この第2開口領域60a、60bが第2の配向分割手段を構成する。第2開口領域60a、60bは十字型のスリットとして構成されており、鉛直方向において、第2開口領域60aの中心が画素電極55aの中心と一致するように、さらに、第2開口領域60bの中心が画素電極55bの中心と一致するように配置されている。
この半透過型液晶表示パネル50によれば、図3(b)及び図4に示すように、液晶層の液晶61に電界を印加したとき、段差53における第1開口領域56上においては、液晶は対向電極59側におけるライン57の方向に傾斜し、反射部51及び透過部52上においては、対向電極59における反射部51に対応する領域の中心又は透過部52に対応する領域の中心に傾斜する。このように、半透過型液晶表示パネル50においては、液晶分子の配向方向が定まるので、視覚特性の悪化や応答速度の劣化を低減することができるというものである。
上述のMVA方式の半透過型液晶表示パネル50は、第1基板54側の反射部51と透過部52との間に段差53を設けて、周知のように反射部51におけるセルギャップd1と透過部におけるセルギャップd2との関係がd1=(d2)/2となるようにして、反射部51における表示画質と透過部における表示画質が同じになるように調整されているが、このようなセルギャップ調整のための構成を第2基板側に設けたMVA方式の半透過型液晶表示パネルも知られている。
このセルギャップ調整のための構成であるトップコート層を第2基板側に設けた従来例に係るMVA方式の半透過型液晶表示パネルの一例を図5〜図6を用いて説明する。なお、図5はセルギャップ調整のためのトップコート層を第2基板側に設けた従来の半透過型液晶表示パネルの第2基板を透視して表した1画素分の平面図であり、図6は図5のC−C断面図である。ただし、図5においては、補助容量線及びトップコート層を強調するために、階層を無視して、補助容量線の境界を太い実線で、トップコート層の境界を太い破線で表してある。
この半透過型液晶表示パネル70においては、第1基板の透明な絶縁性を有するガラス基板11上には複数の走査線12及び信号線13がそれぞれ直接ないし無機絶縁膜14を介してマトリクス状に形成されている。ここで、走査線12と信号線13とで囲まれた領域が1画素に相当し、スイッチング素子となるTFT(Thin Film Transistor)(図示せず)がそれぞれの画素毎に形成されており、各画素のTFT等の表面は保護絶縁膜23で被覆されている。
そして、走査線12、信号線13、無機絶縁膜14、保護絶縁膜23等を覆うようにして、反射部15においては表面に微細な凹凸部が形成され、透過部16においては表面が平坦に形成された有機絶縁膜からなる層間膜17が積層されている。なお、図5及び図6においては反射部15の凹凸部は省略してある。そして層間膜17にはTFTのドレイン電極Dに対応する位置にコンタクトホール20が設けられ、それぞれの画素において、コンタクトホール20上及び層間膜17の表面には、反射部15に例えばアルミニウム金属からなる反射板18が設けられ、この反射板18の表面及び透過部16の層間膜17の表面には例えばITO(Indium Tin Oxide)ないしIZO(Indium Zinc Oxide)からなる透明な画素電極19が形成されている。
そして、反射部15側においては、層間膜17の反射板18が存在する位置の下側に補助容量線21が配置され、また、平面視で、反射板18及び画素電極19は隣接する画素の反射板及び画素電極とは接しないで、かつ走査線12及び信号線13とは同じく光漏れを防止するために若干重なるようにして形成されており、透過部16側における画素電極19は隣接する画素の画素電極及び反射板とは接しないでかつ走査線12及び信号線13と若干重なるように形成されている。
また、この半透過型液晶表示パネル70においては、画素電極19の反射部15と透過部16の境界領域で液晶分子の配向を規制するためにスリット33が設けられて、画素電極19は実質的に反射部15の画素電極19aと透過部16の画素電極19bに分割されており、反射部15の画素電極19aと透過部16の画素電極19bとは細いライン34の部分を介して電気的に接続されている。そして、画素電極19の表面には総ての画素を覆うように垂直配向膜(図示せず)が積層されている。
また、第2基板の透明な絶縁性を有するガラス基板25の表示領域上に、それぞれの画素に対応して形成される赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のうち何れか一色からなるストライプ状のカラーフィルタ層26が設けられている。また、反射部15と透過部16とで同じ厚さのカラーフィルタ層26を使用するため、反射部15のカラーフィルタ層26の一部分に所定の厚さのトップコート層27が設けられている。このトップコート層27は、反射部15全体にわたって設けられており、その厚さは反射部15における液晶層の厚さ、いわゆるセルギャップd1が透過部16のセルギャップd2の半分となるように、すなわちd1=(d2)/2となるようにされている。
なお、図5における太い破線で表されているトップコート層27は、実質的に平坦となっている部分の境界を表しており、トップコート層27の傾斜面27aはこの太い破線で表されている境界よりも僅かではあるが周囲に広がって伸びている。
加えて、透過部16に位置するカラーフィルタ層26の表面の一部及び反射部15に位置するトップコート層27の表面の一部にそれぞれ液晶の配向を規制するための突起31及び32がそれぞれ設けられており、カラーフィルタ層26、トップコート層27及び突起31、32の表面には共通電極及び垂直配向膜(いずれも図示せず)が順次積層されている。
そして、前記第1基板及び第2基板を互いに対向させ、両基板の周囲にシール材を設けることにより両基板を貼り合せ、両基板間に負の誘電異方性を有する液晶29を充填することによりMVA方式の半透過型液晶表示パネル70となる。なお、第1基板の下方には、図示しない周知の光源、導光板、拡散シート等を有するバックライト装置が配置されている。
このMVA方式の半透過型液晶表示パネル70においては、画素電極19と対向電極間に電界が印加されない状態においては、液晶層の液晶分子は長軸が画素電極及び対向電極の表面に対して垂直をなすように配向されているため、光が透過しない状態となり、しかも、画素電極と対向電極間に電界が印加されたときには光が透過するため、透過部における光漏れはあまり表示画質に影響しなくなり、更には画素電極19のスリット33及び突起31,32の存在により、液晶分子は突起31ないし32に向かうように傾斜するため、視野角が非常に広くなるという特性を備えている。
特開2003−167253号公報(特許請求の範囲、段落[0050]〜[0057]、図1) 特開2004−069767号公報(特許請求の範囲、段落[0044]〜[0053]、図1)
このように従来のMVA方式の半透過型液晶表示パネルとしては、反射部のセルギャップと透過部のセルギャップを調整するための構成を第1基板側に設けたものと第2基板側に設けたものとが存在するが、後者のMVA方式の半透過型液晶表示パネル70においては前者のものには生じない独自の問題点が存在していることが判明した。
すなわち、反射部のセルギャップと透過部のセルギャップを調整するためのトップコート層27を第2基板側に設けたMVA方式の半透過型液晶表示パネル70においては、補助容量線21の表面に遮光の意味も兼ねて反射板18が設けられている。この反射板18は、アルミニウムや銀等の金属からなり、層間膜17上に物理的方法によって積層した後に、エッチングすることにより製造されているが、このエッチング条件のバラツキのために、反射板18が設計値よりも溶けてしまうことがある。
このような状態となると、反射部15の表面には反射光を拡散反射させるために図示しない微細な凹凸が設けられており、これらの凹凸の表面近傍での液晶分子は第1基板に対して垂直方向から傾いた状態となっているため、第1基板の背面に設けられたバックライトからの光が透過してしまい、表示画質のコントラストの低下として現れてくる。
本発明は、このような従来のMVA方式の半透過型液晶表示パネルの問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、反射部のセルギャップと透過部のセルギャップを調整するためのトップコート層27を第2基板側に設けたMVA方式の半透過型液晶表示パネルにおいて、このトップコート層の傾斜面からの光漏れを防止し、コントラストが改善された表示画質の良好なMVA方式の半透過型液晶表示パネルを提供することにある。
本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項1に係る半透過型液晶表示パネルの発明は、マトリクス状に配置された信号線及び走査線により区画されるそれぞれの位置に設けられた透過部と反射部との間にスリットを有する画素電極と、前記反射部に設けられた反射板と、前記反射板の下方に設けられた補助容量線と、を備えた第1基板と、
前記反射部に対応する位置に設けられたトップコート層と、少なくとも前記透過部に対応する位置に設けられた配向規制手段を備えるとともに、表面に共通電極が形成された第2基板と、
前記第1基板及び第2基板上に積層された垂直配向膜と、
前記両基板間に配置された誘電率異方性が負の液晶層と、
を有する半透過型液晶表示パネルにおいて、
前記補助容量線は、前記反射部に対応する位置から、前記トップコート層に対応する位置を超えて、前記スリットにまで延在していることを特徴とする。
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の半透過型液晶表示パネルにおいて、前記画素電極及び反射板は、前記第1基板の表示領域全体にわたって設けられた層間膜上に設けられ、前記補助容量線は前記層間膜の下部に設けられていることを特徴とする。
また、請求項3に係る発明は、請求項2に記載の半透過型液晶表示パネルにおいて、前記反射板は、前記画素電極の下面に設けられていることを特徴とする。
また、請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れかに記載の半透過型液晶表示パネにおいて、前記配向規制手段は、前記垂直配向膜の下部に設けられた突起からなることを特徴とする。
また、請求項5に係る発明は、請求項1〜3の何れかに記載の半透過型液晶表示パネにおいて、前記配向規制手段は、前記共通電極に設けられたスリットからなることを特徴とする。
また、請求項6に係る発明は、請求項4又は5に記載の半透過型液晶表示パネルにおいて、前記透過部の画素電極はスリットにより複数個に区画されていることを特徴とする。
更に、請求項7に係る発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の半透過型液晶表示パネルにおいて、前記透過部の画素電極は、平面視において前記信号線とは重複しておらず、前記走査線に沿って重複していることを特徴とする。
本発明は上記のような構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項1に係る発明によれば、補助容量線は、前記反射部に対応する位置から、前記トップコート層に対応する位置を超えて、前記スリットにまで延在しているため、たとえ反射板の製造の際にエッチング条件のバラツキ等のために反射板が設計値よりも溶けてしまうようなことがあっても、第1基板の背面に設けられたバックライトからの光は補助容量線によって遮光されるために反射部から漏れることがなくなり、コントラスト低下せず、表示画質の良好なMVA方式の半透過型液晶表示パネルが得られる。
また、請求項2に係る発明によれば、第1基板に設けられた層間膜の表面は平坦化されているので、その表面に設けられた画素電極及び反射板の表面も平坦化できるため、液晶分子の配向の乱れが少なくなり、光漏れが少なく、コントラストが高い表示画質の良好なMVA方式の半透過型液晶表示パネルが得られる。
また、請求項3に係る発明によれば、反射板はアルミニウム又は銀等の金属からなるが、この反射板が直接液晶層と接触していないため、液晶層の劣化が少なくなり、請求項2に係る発明の効果を奏しながらも、長寿命なMVA方式の半透過型液晶表示パネルが得られる。
また、請求項4及び請求項5に係る発明によれば、簡単な構成の配向規制手段により視野角が広く、応答速度が速いMVA方式の半透過型液晶表示パネルが得られる。
また、請求項6に係る発明によれば、透過部の画素電極の面積が大きくても、所望の面積となるように複数に分割してそれぞれの分割された画素電極毎に配向規制手段を設けたため、透過部全体にわたり液晶分子の配向の乱れを少なくすることができるので、広視野角かつ高コントラストで表示画質に優れたMVA方式の半透過型液晶表示パネルが得られる。
また、本発明のようなMVA方式の半透過型液晶表示パネルでは、透過部において走査線及び信号線と画素電極とは、平面視において重複していなくても、電界無印加時に光漏れの虞はない。しかしながら、走査線に印加される電圧は大きく変化するので、液晶分子に対して影響を与えるため、透過部の走査線近傍では液晶分子の配向に乱れが生じて光漏れすることがあるが、請求項7に係る発明によれば、走査線による電界は画素電極によって遮られるため、液晶分子に影響を与えることがなくなり、透過部での光漏れの少ない高コントラストで表示画質に優れたMVA方式の半透過型液晶表示パネルが得られる。
以下、実施例及び図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明するが、以下に示す実施例は、本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。
実施例の半透過型液晶表示パネル10を図1及び図2を用いて説明する。なお、図1はMVA方式の半透過型液晶表示パネルの第2基板を透視して表した1画素分の平面図であり、図2は図1のA−A断面図である。ただし、図1においては、補助容量線及びトップコート層を強調するために、階層を無視して、補助容量線の境界を太い実線で、トップコート層の境界を太い破線で表してあり、また図5及び図6に記載された従来例のMVA方式の半透過型液晶表示パネル70と同一の構成部分には同一の参照符号を付与して、その詳細な説明は省略する。
このMVA方式の半透過型液晶表示パネル10が図5及び図6に記載した従来のMVA方式の半透過型液晶表示パネル70と構成が相違している点は、補助容量線21が反射板18の下部から更に延長されて、トップコート層27の傾斜面27aに対応する位置を超え、画素電極19に設けられたスリット33の下部に対応する位置まで延在されている点である。
すなわち、従来のMVA方式の半透過型液晶表示パネル70においては、補助容量線21は、図6に破線で示したように、層間膜17の下側で反射板18に対応する位置からスリット33側にはみ出ることがないように、かつ、第2基板のトップコート層27に対応する位置から透過部16側にはみ出ることがないように設けられている。これに対し、実施例のMVA方式の半透過型液晶表示パネル10においては、補助容量線21は、図2に破線で示したように、層間膜17の下側で反射板18に対応する位置から透過部16側にはみ出るように、かつ、第2基板のトップコート層27に対応する位置からも透過部16側にはみ出るように設けられている。この実施例のMVA方式の半透過型液晶表示パネル10における補助容量線21の透過部16側の境界は、図1に示したように、画素電極19に設けられたスリット33に対応する位置にまで伸びている。
このような構成とすることにより、反射板18が製造時にエッチング条件により設計値よりも過剰にエッチングされるようなことがあっても、層間膜17の下側で反射板18に対応する位置から透過部16側にはみ出るように、かつ、第2基板のトップコート層27に対応する位置からも透過部16側にはみ出るように設けられているために、図示しないバックライトからの光は、本来は反射板18で遮光するようにしていたものが補助容量線21により遮光されるため、光漏れすることがなくなる。
したがって、実施例のMVA方式の半透過型液晶表示パネル10によれば、従来例のMVA方式の半透過型液晶表示パネルのようなトップコート層27の傾斜面27aからの光漏れを起こすことがなく、コントラストが改善された表示画質の良好なMVA方式の半透過型液晶表示パネルが得られる。
なお、実施例のMVA方式の半透過型液晶表示パネル10としては、反射部15における反射板18及び画素電極19は隣接する画素の反射板及び画素電極とは接しないで、かつ走査線12及び信号線13とは同じく光漏れを防止するために若干重なるようにして形成されており、透過部16側における画素電極19は隣接する画素の画素電極及び反射板とは接しないでかつ走査線12及び信号線13と若干重なるように形成したが、本来MVA方式の液晶表示パネルにおいては、液晶分子に電界が印加されていない状態で垂直に配向されている限りは液晶層を光が透過することはない。
したがって、実施例のMVA方式の液晶表示パネル10においては、画素電極19に設けられたスリット33及び透過部16の画素電極19bと走査線及び信号線とが平面視において重複していなくても、この部分には垂直配向膜が設けられているから、本来は光を透過することがない。そのため、少なくとも透過部16の画素電極19bと走査線及び信号線とを平面視において重複させなくてもよい。このような構成を採用すると、透過部の開口率が向上するため、明るいMVA方式の半透過型液晶表示パネルが得られる。
ただし、走査線12に印加される電圧は振幅が大きいため、この走査線12に印加される電圧によって液晶分子の配向状態が影響を受けることがあるため、少なくとも透過部16の画素電極19bが走査線12に沿っている部分は、走査線と平面視において重複するようにした方がよい。また、透過部16の画素電極19bとして長方形状のものを使用した例を示したが、液晶分子の配向状態の乱れをより少なくするため、長方形の角を切り落とした形状としたり円形状とすることもできるが、この場合も少なくとも走査線12と沿っている部分は部分的に走査線と平面視において重複するようにした方がよい。
なお、実施例に係るMVA方式の半透過型液晶表示パネル10は、画素電極19をスリット33により反射部15の画素電極19aと透過部16の画素電極19bとに区画した例を示したが、半透過型液晶表示パネルを実際に使用する際にはバックライトを点灯して透過部16を使用する機会の方が多い。そのため、透過部16の画素電極19bの面積を反射部15の画素電極19aの面積よりも大きくする場合もある。このような場合には、透過部16全体にわたり液晶分子の配向に乱れが生じないようにするため、透過部の画素電極19bをスリットにより複数個に区画し、それぞれの区画ごとに配向規制手段を設けることもできる。
また、実施例に係るMVA方式の半透過型液晶表示パネル10は、配向規制手段として透過部においては十字状の突起、反射部においては逆Y字状の突起を設けた例を示したが、これに限らず、突起をバー状ないし砲弾状としたり、或いは、上記特許文献2に開示されているもののように、共通電極に配向規制手段としてのスリットを設けても良い。
実施例のMVA方式の半透過型液晶表示パネルの第2基板を透視して表した1画素分の平面図である。 図1のA−A断面図である。 図3(a)は従来のMVA方式の半透過型液晶表示パネルの概略的な構造を示す斜視図であり、図3(b)は液晶層の液晶に電界を印加したときの液晶の傾斜状態を示す概略図である。 図3(a)のB−B断面図である。 セルギャップ調整のためのトップコート層を第2基板側に設けた従来の半透過型液晶表示パネルの第2基板を透視して表した1画素分の平面図である。 図5のC−C断面図である。
符号の説明
10、50、70 MVA方式の半透過型液晶表示パネル
11、25 ガラス基板
12 走査線
13 信号線
14 無機絶縁膜
15 反射部
16 透過部
17 層間膜
18 反射板
19、19a、19b 画素電極
20 コンタクトホール
21 補助容量線
26 カラーフィルタ層
27 トップコート層
27a トップコート層の傾斜面
29 液晶
31、32 突起
33 スリット
34 ライン

Claims (7)

  1. マトリクス状に配置された信号線及び走査線により区画されるそれぞれの位置に設けられた透過部と反射部との間にスリットを有する画素電極と、前記反射部に設けられた反射板と、前記反射板の下方に設けられた補助容量線と、を備えた第1基板と、
    前記反射部に対応する位置に設けられたトップコート層と、少なくとも前記透過部に対応する位置に設けられた配向規制手段を備えるとともに、表面に共通電極が形成された第2基板と、
    前記第1基板及び第2基板上に積層された垂直配向膜と、
    前記両基板間に配置された誘電率異方性が負の液晶層と、
    を有する半透過型液晶表示パネルにおいて、
    前記補助容量線は、前記反射部に対応する位置から、前記トップコート層に対応する位置を超えて、前記スリットにまで延在していることを特徴とする半透過型液晶表示パネル。
  2. 前記画素電極及び反射板は、前記第1基板の表示領域全体にわたって設けられた層間膜上に設けられ、前記補助容量線は前記層間膜の下部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の半透過型液晶表示パネル。
  3. 前記反射板は、前記画素電極の下面に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の半透過型液晶表示パネル。
  4. 前記配向規制手段は、前記垂直配向膜の下部に設けられた突起からなることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の半透過型液晶表示パネル。
  5. 前記配向規制手段は、前記共通電極に設けられたスリットからなることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の半透過型液晶表示パネル。
  6. 前記透過部の画素電極はスリットにより複数個に区画されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の半透過型液晶表示パネル。
  7. 前記透過部の画素電極は、平面視において前記信号線とは重複しておらず、前記走査線に沿って重複していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半透過型液晶表示パネル。
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