JP4342230B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、各画素毎に反射領域と透過領域を備えた半透過型の液晶表示装置に関する。

近年、半透過型の液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力といった特長を生かして、携帯電話やＰＤＡ（personal digital assistants）といった各種の携帯端末で利用されるようになってきている。従来の半透過型の液晶表示装置は、赤、青、緑の各画素において反射領域と透過領域とで同一のカラーフィルタを用いた構成である（特許文献１参照）。 半透過型の液晶表示装置は、反射表示のときには入射した外光がカラーフィルタを通過したあとに反射されて再びカラーフィルタを通過するので、バックライト装置から照射された光がカラーフィルタを１回だけ通過する透過表示と比べて光効率が低いという問題があった。

この問題を解決するため、赤、青、緑のそれぞれの画素について、反射領域には、透過領域のカラーフィルタよりも色再現性が低い独立のカラーフィルタを形成することにより、反射領域におけるカラーフィルタの色を薄くして反射時の光効率を改善する手法が一般的になりつつある。このような構成とすることにより、反射効率は、従来の半透過型の液晶表示装置に対して約１．７倍向上し、反射時の輝度を向上させることができる。
特許第３３３５１３０号公報

しかしながら、このような構成の液晶表示装置では、次のような問題点がある。まず第１に、反射領域に透過領域とで独立のカラーフィルタを形成するに際しては、赤、青、緑の３種類の画素のそれぞれについて反射領域用と透過領域用の２種類のカラーフィルタを設ける必要があるため、カラーフィルタの製造に際して６つの製造工程が必要となる。このため、赤、青、緑の各画素についてそれぞれ同一のカラーフィルタを用いた場合は３つの製造工程で済むのに対し、３つ分の製造工程が追加されるので、カラーフィルタの製造コストが約２倍になるという問題がある。

第２に、反射領域と透過領域で独立のカラーフィルタを形成するためには、それぞれのカラーフィルタが接するように高精度に形成しなければならず、フォトリゾグラフィ法（ＰＥＰ：photo engraving process）を採用しなければならない。しかしながら、フォトリゾグラフィ法を用いたとしても製造バラツキが生じるため、透過領域のカラーフィルタと反射領域のカラーフィルタの重なり部分が反射領域に約４μｍ程発生する。このため、６０μｍという高精細の画素ピッチの場合には、前述した１．７倍の反射時の効率改善が、実際にはカラーフィルタの重なりによるロスのため約１．４倍程度までに低下してしまうという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低コストで反射効率を向上させ得る液晶表示装置を提供することにある。

本発明に係る液晶表示装置は、緑の画素の透過領域に配置されたカラーフィルタと、緑の画素の反射領域に配置された前記透過領域のカラーフィルタよりも色再現性が低いカラーフィルタと、赤および青の画素に配置された反射領域と透過領域とで同一のカラーフィルタであって反射領域に対応する部分にピンホールが設けられたカラーフィルタと、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、緑の画素の反射領域に透過領域のカラーフィルタよりも色再現性が低いカラーフィルタを配置するとともに、赤および青の画素では、反射領域と透過領域に、反射領域に対応する部分にピンホールが設けられた同一のカラーフィルタを配置したことで、２種類のカラーフィルタを配置するのは緑の画素だけとして製造コストを削減するとともに、製造バラツキに起因する２種類のカラーフィルタの重なりによる光効率のロスを緑の画素だけに留めるようにしている。

本発明に係る液晶表示装置によれば、低コストで反射効率を向上させることができる。

以下、一実施の形態におけるカラー表示が可能な液晶表示装置について図面を用いて説明する。本液晶表示装置は、赤、青、緑の各画素が規則的に配列された構成である。

図１の断面図に示すように、緑の画素は、対向配置されたアレイ基板１と対向基板２との間隙に液晶層３を保持し、アレイ基板１の背面側にバックライト装置４が配置された構成である。この液晶表示装置は、図示しない駆動回路に電気的に接続される。

アレイ基板１では、透明なガラス基板１１の表面に信号線１２、アドレス線１３が配線され、その上に絶縁膜１４が形成され、更にその上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：thin film transistor）１５と、透明樹脂層１６が形成される。透明樹脂層１６は、透過領域に対応する部分では凹状となっており、その表面に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：indium tin oxide）による透明電極１７が形成される。反射領域に対応する部分では、ＴＦＴ１５に電気的に接続されたアルミニウム製の反射電極１８が透明樹脂層１６の表面に波状に形成される。ガラス基板１１の背面には１／４波長板１９、偏光版２０が配置される。

対向基板２では、厚さ０．７ｍｍの透明なガラス基板２１の液晶層側の表面にカラーフィルタ２２，２３が配置され、また一部に外光を遮光するためのブラックマトリクス２４が配置される。透過領域では、透明電極１７に対向する位置にカラーフィルタ２２が配置され、反射領域では、反射電極１８に対向する位置に、透過領域のカラーフィルタ２２よりも色再現性が低いカラーフィルタ２３が配置される。カラーフィルタ２２，２３の表面には対向電極２５が形成される。ガラス基板２１の反対側の面には１／４波長板２６、偏光板２７が配置される。

図２の断面図に示すように、赤および青の画素は、透過領域と反射領域とで同一のカラーフィルタ２８が配置され、カラーフィルタ２８の反射領域に対応する部分に貫通孔であるピンホール２９が設けられた構成である。もちろん、カラーフィルタ２８は、赤の画素では赤用の、青の画素では青用のものが用いられる。その他、図１と同一物には同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。

液晶層３は、厚さが３．０μｍであり、ツイステッド・ネマチック型の液晶材料からなる。この液晶層３を所定の方向にプレチルト７°で配向させるために、液晶層３の表面にはラビング処理によって配向膜が形成されている。

一例として、この液晶表示装置は、対角２．２インチサイズの有効表示領域を備え、赤、青、緑の画素が（３２０×３）×２４０のドット数でマトリクス状に配列されたＱＶＧＡ仕様とする。画素ピッチは、５０μｍ×１５０μｍの高精細とする。また、透過領域における表示の色再現性は、ＮＴＳＣ比で４０％以上７５％未満とする。

比較例の液晶表示装置は、赤、青、緑の画素の全てについて、図１と同様に、反射領域に、透過領域のカラーフィルタよりも色再現性が低いカラーフィルタが配置された構成とする。その他の構成は、本液晶表示装置と同様である。

比較例では、赤、青、緑の３種類の画素について２種類のカラーフィルタを形成するため、カラーフィルタの製造に６工程が必要であるのに対し、本液晶表示装置では緑の画素だけに２種類のカラーフィルタを形成し、赤と青の画素にはそれぞれ１種類のカラーフィルタを形成するので４工程で済ませることができ、比較例に対して２工程分の製造コストを削減することができる。

また、比較例では、従来の赤、青、緑の各画素について透過領域と反射領域とで同一のカラーフィルタを用いた液晶表示装置に比べて、反射効率を１．７倍にできるがカラーフィルタの重なりによるロスを入れると１．４倍にしかできないのに対し、本実施形態の液晶表示装置では、反射効率を１．６倍にでき緑画素におけるカラーフィルタの重なりによるロスを入れても１．５倍にまで向上させることができる。

このように、本液晶表示装置では、比較例に対してカラーフィルタの２工程分の製造コストを削減できる上に、比較例と同等以上の反射効率を得ることができる。

本液晶表示装置において、２種類のカラーフィルタを設けるのを緑の画素だけとしたのは、緑は赤や青よりも人間の眼に認識されやすい色であることから、赤や青の画素のよるに製造コストを削減するためにピンホールを設けるよりも、反射領域に色再現性が低いカラーフィルタを配置することの方が視認性を維持する上で効果が大きいからである。

したがって、本実施の形態によれば、緑の画素の反射領域に透過領域のカラーフィルタよりも色再現性が低いカラーフィルタを配置するとともに、赤および青の画素では、反射領域と透過領域に、反射領域に対応する部分にピンホールが設けられた同一のカラーフィルタを配置したことで、２種類のカラーフィルタを配置するのは緑の画素だけであるので製造コストを削減でき、製造バラツキに起因する２種類のカラーフィルタの重なりによる光効率のロスを緑の画素だけに留めることができ、もって低コストで反射効率を向上させることができる。

また、カラーフィルタの反射領域に対応する部分にピンホールを設けるのは赤と青の画素だけであるので、明るくなり過ぎて異なる色相で視認されることを防止することができる。

なお、本実施の形態においては、液晶層３としてツイステッド・ネマチック型のものを用いることとしたが、これに限られるものではない。例えば、ホモジニアスモード、ＳＴＮモードにより表示するもの等、各種の液晶表示装置に適用できることは言うまでもない。

一実施形態の液晶表示装置における緑の画素の構成を示す断面図である。 上記液晶表示装置における赤と青の画素の構成を示す断面図である。

符号の説明

１…アレイ基板
２…対向基板
３…液晶層
４…バックライト装置
１１…ガラス基板
１４…絶縁膜
１７…透明電極
１８…反射電極
２１…ガラス基板
２２，２３…カラーフィルタ
２５…対向電極
２８…カラーフィルタ
２９…ピンホール

Claims (2)

1. 緑の画素の透過領域に配置されたカラーフィルタと、
   緑の画素の反射領域に配置された前記透過領域のカラーフィルタよりも色再現性が低いカラーフィルタと、
   赤および青の画素に配置された反射領域と透過領域とで同一のカラーフィルタであって反射領域に対応する部分にピンホールが設けられたカラーフィルタと、
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記透過領域における表示の色再現性は、ＮＴＳＣ比が４０％以上７５％未満であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。

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