JP2004151399A

JP2004151399A - 半透過型カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004151399A
Application number: JP2002316812A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Nagata; 康成永田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】透過モードと反射モードのＲＧＢからなるホワイトバランスを独立に設定し得るようにした半透過型カラー液晶表示装置を提供する。
【解決手段】コモン側のガラス基板４上に透明電極群１２と光反射膜１１と配向膜９を形成し、セグメント側のガラス基板４上に着色層５とオーバーコート層６と透明電極７と配向膜９を順次積層する。光反射膜１１に対し、個々の着色層５に対応し、赤、緑、青という色の違いに応じて異なる光通過面積の光透過部Ｈを設ける。さらに各着色層５の反射モード用領域に切欠部Ａを形成する。そして、双方のガラス基板４を液晶層１０を介して貼り合わせる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型（反射モード）と透過型（透過モード）の双方の機能を有する半透過型カラー液晶表示装置に関し、とくにホワイトバランス調整をおこなう半透過型カラー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。とくに携帯情報端末などのように屋外・屋内両方にわたって使用される機器においては、外光が十分強い環境では表示装置の照明手段として積極的に外光を利用し、外光が弱い環境ではバックライトを使用するという半透過型の表示装置が主流として用いられている。
【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も提案されている（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する半透過型液晶表示装置も提案されている（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も提案されている（特許文献４と特許文献５参照）。
【０００８】
また、反射モードの領域のカラーフィルターにピンホールをあけることによって、反射モードの色純度を透過モードの色純度と同等にさせた半透過型液晶表示装置も提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２９２４１３号公報
【特許文献２】
特開平７−３１８９２９号公報
【特許文献３】
特許第２８７８２３１号公報
【特許文献４】
特開２０００−２９８２７１号公報
【特許文献５】
特開２００１−１６６２８９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したごとき半透過型液晶表示装置においては、透過モードにて光源としてＬＥＤランプを使用し、他方、反射モードにおいては、室内で使用する際、光源として蛍光灯を、屋外で使用する際、光源として太陽光を利用することになり、このように透過モードと反射モードにおいて光源が異なっていた。
【００１１】
したがって、透過モードおよび反射モードとの双方に対し、色設計、ホワイトバランス設計をそれぞれ独立して行う必要がある。
【００１２】
また、カラーフィルターについては、Ｒ（赤）Ｇ（青）Ｂ（緑）により形成するが、特許文献４と特許文献５により提案された技術でもってしても、透過モードと反射モードのＲＧＢからなるホワイトバランスを独立に設定することはできなかった。
【００１３】
さらにまた、反射モードの領域のカラーフィルターにピンポールを設けた構造においても、透過モードと反射モードのＲＧＢからなるホワイトバランスを独立に設定することはできなかった。
【００１４】
したがって、本発明の目的は反射モードの色純度を透過モードの色純度とほぼ同等にさせた半透過型液晶表示装置に対し、さらに透過モードと反射モードのＲＧＢからなるホワイトバランスを独立に設定し得るようにした半透過型カラー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】
本発明の半透過型カラー液晶表示装置は、基板の一主面上に光反射膜と、透明導電材からなる一方電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に着色が異なる複数の着色層を形成し、これら着色層の上に透明導電材からなる他方電極と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これら一方電極と他方電極とにより各着色層ごとに画素を形成するように液晶層を介して貼り合わせるとともに、上記光反射膜に対し個々の着色層に対応して異なる光通過面積の光透過部を設けて、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、さらに各着色層の反射モード用領域に切欠部を形成したことを特徴とする。
【００１６】
以上のごとく、本発明の半透過型カラー液晶表示装置によれば、上記構成のように、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、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、これによって半透過型液晶表示装置としている。
【００１７】
加えて、本発明の半透過型カラー液晶表示装置によれば、各着色層の反射モード用領域に切欠部を形成したことによって、次のような作用効果を得ることができる。
【００１８】
透過モードに必要とされる透過率・色再現性を基準にして、光反射性金属層の光透過部の面積とカラーフィルター（着色層）の各要素（色の濃さ・厚み）を設定した場合、従来の半透過型カラー液晶表示装置によれば、そのカラーフィルターでは反射モード用領域にも同じ色の濃さ・厚みの着色層が形成され、これによって、反射モードにおいて表示が暗くなっていた。
【００１９】
これに対し、本発明のように各着色層の反射モード用領域に切欠部を形成することによって、その反射モード用領域のカラーフィルター（着色層）の色の濃さ・厚みは、透過モード用領域と同じであるが、着色層が占める部分と着色層の存在しない部分（着色層の切欠部）とを総合してみると、その切欠部でもって表示の暗さを防ぐことができる。要するに、反射モード用領域の着色層は、透過モード用領域の着色層に比べて、その厚みを薄く形成したのと同じ効果を得ることができ、反射モードにおける明るさの低下を減少させたり、その低下がないようにできる。
【００２０】
ちなみに、反射モード用着色層の厚さを透過モード用着色層の厚さに比べて薄くする技術が提案されているが（特許文献５参照）、この技術によれば、着色層の形成前に反射領域となる部分にあらかじめ透明層を形成することで、その分、工程が増大するが、これに対する本発明では、ＲＧＢの各着色層をそれぞれ形成する際に着色層の切欠部も同時に形成することができ、これにより、工程数の増大がなく、製造コストが低減される。
【００２１】
そして、本発明によれば、上記のごとく光反射性金属層に対し画素ごとに光透過部を設けて、透過モードと反射モードの双方に適用するに当り、かかる光反射膜に対し個々の着色層に対応して異なる光通過面積の光透過部を設け、これによって透過モードと反射モードのＲＧＢからなるホワイトバランスを独立に設定し得るようになし、このようなホワイトバランス調整をおこなうことで高品質かつ高性能な半透過型カラー液晶表示装置が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明をＳＴＮ型単純マトリックス方式の液晶表示装置でもって図面により説明する。
【００２３】
図１は本発明の半透過型液晶表示装置Ａの断面模式図である。また、図２〜図４は半透過型液晶表示装置Ａに係る光反射膜と着色層との双方の関係を示す模式図であって、図２はその平面図であり、図３は切断面線Ｘ−Ｘによる断面図であり、図４は切断面線Ｙ−Ｙによる断面図である。
【００２４】
液晶表示装置Ａの一方部材によれば、４はコモン側のガラス基板であり、このガラス基板４の上に、たとえば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１２を形成し、さらにストライプ状透明電極群１２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、さら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９を形成している。
【００２５】
他方部材については、４はセグメント側のガラス基板であり、このガラス基板４の上には着色層５を形成し、さらに着色層５を覆うようにアクリル系樹脂からなるオーバーコート層６を被覆する。そして、オーバーコート層６の上に多数平行にストライプ状配列したＩＴＯから成る透明電極７、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を順次積層する。なお、透明電極７と配向膜９との間に樹脂やＳｉＯ_２等から成る絶縁膜を介在させてもよい。
【００２６】
本発明においては、光反射膜１１に対し、他方基板の個々の着色層５に対応して、すなわち赤、緑、青という色の違いに応じて異なる光通過面積の光透過部Ｈを設ける。
【００２７】
かかる構成の光反射膜１１は、まずガラス基板４の上にスパッタリングにより一様にアルミニウム金属膜を成膜し、次いでこのアルミニウム金属膜に対し、レジスト塗布、露光、現像、アルミニウム金属膜のエッチング、レジスト剥離という一連のフォトリソグラフィ工程によって、所要通りの形状になるように光透過部Ｈをパターニングして取り除く。
【００２８】
このように光反射膜１１に対し個々の着色層５に対応して、赤、緑、青という色の違いに応じて異なる光通過面積の光透過部Ｈを設けるが、かように画素ごとに光透過部Ｈを設けることで、この光透過部Ｈにて透過モードとなし、光透過部Ｈ以外の領域にて反射モードとなす。
【００２９】
なお、光反射膜１１の材料としてＡｌ材に代えて、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よい。
【００３０】
さらに本発明によれば、各着色層５の反射モード用領域に切欠部Ａを形成する点も特徴である。
【００３１】
着色層５であるカラーフィルターは顔料分散方式、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もよい。この顔料分散方式によれば、そのフォトリソグラフィにおいて同時に形成することができる。
【００３２】
なお、着色層５であるカラーフィルターを形成するに当り、上記のような顔料分散方式に代えて、染色法を用いてもよい。
【００３３】
また、光反射膜１１と着色層５との双方の関係を示す図２によれば、各着色層３をブラックマトリックス１６によって囲んだ構成にしてもよく、このような構成によれば、ブラックマトリックス１６の内部において、着色層５の一部を切り欠くことで、切欠部Ａを形成する。
【００３４】
ついで、これら双方のガラス基板４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１０を介して、双方のストライプ状透明電極群７、１２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４間には液晶層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。
【００３５】
さらに他方部材のガラス基板４の外側にポリカーボネートからなる第１位相差板３、第２位相差板２、ヨウ素系の偏光板１とを順次積み重ね、一方部材のガラス基板の外側にポリカーボネートからなる第３位相差板１３、ヨウ素系の偏光板１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。
【００３６】
そして、一方部材のガラス基板４側の偏光板１に対し、たとえばＬＥＤや冷陰極管などの光源部と導光板からなるバックライトユニットを密着させて配設する。
【００３７】
かくして本発明の半透過型液晶表示装置Ａによれば、各着色層５の反射モード用領域に切欠部Ａを形成することで、すなわち、各着色層５に対応するほぼ同じ面積の各画素に対し、ほぼ同じ面積の切欠部Ａを形成した場合において、その反射モード用領域のカラーフィルター（着色層）の色の濃さ・厚みは、透過モード用領域と同じであるが、着色層が占める部分と着色層の存在しない部分（着色層の切欠部）とを総合してみると、その切欠部Ａでもって表示の暗さを防ぐことができる。要するに、反射モード用領域の着色層は、透過モード用領域の着色層に比べて、その厚みを薄く形成したのと同じ効果を得ることができ、反射モードにおける明るさの低下を減少させたり、その低下がないようにできる。
【００３８】
併せて、本発明によれば、上記のごとく光反射膜１１に対し個々の着色層５に対応して、赤、緑、青という色の違いに応じて異なる光通過面積の光透過部Ｈを設け、これによって各ＲＧＢに対し、それぞれ透過率と反射率とを違えて、透過モードと反射モードのＲＧＢからなるホワイトバランスを独立に設定し得るように色設計をなし、このような色設計とホワイトバランス調整をおこなうことで高品質かつ高性能な半透過型液晶表示装置Ａが得られる。
【００３９】
つぎに実施例を述べる。
【００４０】
上述した本発明の半透過型液晶表示装置Ａに対し、透過モード、反射モードそれぞれ独立して色設計、ホワイトバランスを設定すべく、各着色層５に対し、ＲＧＢごとに透過率と反射率を所要とおりに決定する。
【００４１】
すなわち、実施例においては、光反射膜１１に対し個々の着色層５に対応して、赤、緑、青という色の違いに応じて異なる光通過面積の光透過部７を形成するが、表１に示すごとく、この光透過部７の面積は、Ｒ（赤）の画素において画素全体に対して３９％、Ｇ（緑）の画素では画素全体に対して３９％、Ｂ（青）の画素では画素全体に対して２７％を占めるように、さらに着色層３の切欠部８の面積を、ＲＧＢ各画素とも共通して、その反射領域に対し１５％を占めるような構造にする（同表中ＣＦ開口率として示す）。
【００４２】
【表１】

【００４３】
また、従来例（比較例）として、上記構成の半透過型液晶表示装置Ａにおいて、その光反射膜１１に対し個々の着色層５に対応して、赤、緑、青という各色に対し同じ大きさの光通過面積の光透過部を形成し、その他の構成を半透過型液晶表示装置Ａと同じにした半透過型液晶表示装置Ｂを作製した。
【００４４】
かかる半透過型液晶表示装置Ｂに係る光反射膜と着色層との双方の関係を示す模式図として図５を示す。
【００４５】
また、光反射膜１１の光透過部の光通過面積は、表２に示すごとく、ＲＧＢ各画素とも画素全体に対し３０％を占めている。さらにまた、着色層５の切欠部Ａの面積を、ＲＧＢ各画素とも共通して、その反射領域に対し１５％を占めるような構造にする（同表中ＣＦ開口率として示す）。
【００４６】
【表２】

【００４７】
また、本発明の半透過型液晶表示装置Ａと比較例の半透過型液晶表示装置Ｂとの双方の光学特性における色度図を図６と図７に示す。
【００４８】
図６は双方の透過モードにおける色度図を示し、図７は双方の反射モードにおける色度図を示す。
【００４９】
以上のごとく、本発明に係る実施例については、従来例（比較例）に比べて、Ｒ、Ｇ、ＢのホワイトバランスＷの色度が、透過モードでは（ｘ、ｙ）＝（０．０１５、０．０１４）大きくなり、反射モードでは（ｘ、ｙ）＝（０．０１４、０．０１７）小さくなっている。そして、実施例によれば、従来例に比べて、ホワイトバランスが、透過モードにて黄色い方向に、反射モードにて青い方向に移動していることが分かる。
【００５０】
参考までに、本実施例にて用いた光学特性の評価方法を説明する。
【００５１】
反射モードの場合には、液晶表示装置の表示面に対し、斜め上部１５°から光（Ｃ光源）を入射させ、そして、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、色域面積を測定することで評価結果を得た。
【００５２】
また、透過モードについては、バックライトを除く液晶パネルの裏面に対し、光（Ｃ光源）を入射させ、そして、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、色域面積を測定することで評価結果を得た。
【００５３】
さらにまた、図８において色域面積の定義図を示す。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。
【００５４】
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、上記半透過型液晶表示装置ＡはＳＴＮ型単純マトリックス方式であるが、この方式に代えてＴＦＴやＴＦＤを内設したアクティブ型の液晶表示装置でも同じ作用効果を奏する。
【００５５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の半透過型カラー液晶表示装置によれば、基板の一主面上に光反射膜と、透明導電材からなる一方電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に着色が異なる複数の着色層を形成し、これら着色層の上に透明導電材からなる他方電極と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これら一方電極と他方電極とにより各着色層ごとに画素を形成するように液晶層を介して貼り合わせ、そして、上記光反射膜に対し個々の着色層に対応して異なる光通過面積の光透過部を設けて、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、さらに各着色層の反射モード用領域に切欠部を形成したことで、反射モード用領域の着色層は、透過モード用領域の着色層に比べて、その厚みを薄く形成したのと同じ効果を得ることができ、反射モードにおける明るさの低下を減少させたり、その低下がないようにでき、加えて、光反射膜に対し個々の着色層に対応して異なる光通過面積の光透過部を設け、これによって透過モードと反射モードのＲＧＢからなるホワイトバランスを独立に設定し得るようになし、その結果、高品質かつ高性能な半透過型カラー液晶表示装置が提供できた。
【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模式図である。
【図２】本発明の半透過型液晶表示装置に係る光反射膜と着色層との双方の関係を示す模式図である。
【図３】図２に示す切断面線Ｘ−Ｘによる断面図である。
【図４】図２に示す切断面線Ｙ−Ｙによる断面図である。
【図５】従来の半透過型液晶表示装置に係る光反射膜と着色層との双方の関係を示す模式図である。
【図６】本発明の半透過型液晶表示装置と比較例の半透過型液晶表示装置との双方の透過モードにおける色度図である。
【図７】本発明の半透過型液晶表示装置と比較例の半透過型液晶表示装置との双方の反射モードにおける色度図である。
【図８】色域面積の定義図を示す図である。
【符号の説明】
４・・・ガラス基板
５・・・着色層
７、１２・・・透明電極
９・・・配向膜
１０・・・液晶層
１１・・・光反射膜
１２・・・ストライプ状透明電極群
Ｈ・・・光透過部
Ａ・・・切欠部

Claims

基板の一主面上に光反射膜と、透明導電材からなる一方電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に着色が異なる複数の着色層を形成し、これら着色層の上に透明導電材からなる他方電極と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これら一方電極と他方電極とにより各着色層ごとに画素を形成するように液晶層を介して貼り合わせるとともに、上記光反射膜に対し個々の着色層に対応して異なる光通過面積の光透過部を設けて、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、さらに各着色層の反射モード用領域に切欠部を形成した半透過型カラー液晶表示装置。