JP4427436B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は一般に液晶表示装置に係り、例えば携帯端末等に使われる、反射型表示機能と透過型表示機能を有する液晶表示装置に関する。

反射型表示機能と透過型表示特性を併せ持った、いわゆる半透過型液晶表示装置は、明るい環境下では外光を利用して反射表示を行い、暗い環境下ではバックライトからの光を利用して透過表示を行うことにより、様々な環境下で表示が可能な表示装置である。

図１は、このような半透過型液晶表示装置１０の概略的構成を示す。

図１を参照するに、半透過型液晶表示装置１０では一対の基板（図示せず）の間に液晶層１１が挟持されて液晶パネルが構成され、前記液晶パネルの裏面には、円偏光板１２と、バックライト光源１３と、外側反射板１４とが順次配設されている。また前記液晶パネルの表面には別の円偏光板１５が、表側基板の裏面にはカラーフィルタ層１６が形成されている。さらに前記液晶層１１中には、反射領域ＲＸに対応して反射電極１７が形成され、一方、前記反射電極１７が形成されない透過領域には、透明電極（図示せず）が形成されている。

このように図１の半透過型液晶表示装置１０では、各色の画素領域内に反射領域ＲＸと透過領域ＴＸとが形成されるが、透過領域ＴＸでは透過光がカラーフィルタ層１６を、矢印Ａで示すように１回透過するのみであるのに対し、反射表示ＲＸでは反射光は、図中に矢印Ｂで示すように前記カラーフィルタ層１６を２回、それぞれ入射時および出射時に通過する。このため、このような半透過型液晶表示装置１０においてカラーフィルタ層１６として、通常の透過型液晶表示装置で使われるカラーフィルタを用いると、反射表示が暗くなる問題が生じる。また、このようなバックライト光源１３の背後にさらに反射部材１４を備えた構成の液晶表示装置１０では、前記透過領域ＴＸにおいても、矢印Ｃで示す反射光が生じるが、このような反射光Ｃも、カラーフィルタ層１６を２回通過する。一方、かかる半透過型液晶表示装置において通常の反射型液晶表示装置用のカラーフィルタを用いると、透過表示において色再現範囲が狭くなってしまう。

この公知の問題を解決するために、このような半透過型液晶表示装置では、
（１）反射用ＣＦと透過用ＣＦの間に色特性を合わせたＣＦを用いる、
（２）透過用ＣＦを用い、反射部に色補正手段を設ける、
などの構成が提案されている。

上記（１）の構成は、反射領域と透過領域のいずれにも特別な色補正手段を設けないため、最も簡単に実現できるが、反射表示と透過表示の中間に色特性を合わせることになり、反射表示では暗く、透過表示では色再現範囲が狭くなってしまう問題を回避することができない。

一方、上記（２）の構成は（１）の構成に比べて複雑であるが、反射表示と透過表示の最適値に色特性を合わせることが出来る。このため、廉価な電子装置への応用以外では、前記（２）の構成が一般的に用いられている。

例えば特開平１０−２６８２８９号公報（特許文献１）は、画素面積より小さい面積でカラーフィルタを設けることにより、明るい表示が可能な反射型液晶表示装置を記載している。一方、特開２０００−１１１９０２号公報（特許文献２）は、半透過型液晶表示装置において反射領域にカラーフィルタ層が形成された領域と形成されていない領域とを設け、色補正を行う技術を開示している。さらに特開２０００−２６７０８１号公報（特許文献３）は、反射領域に形成されるカラーフィルタの光学濃度を透過領域に形成されるカラーフィルタの光学濃度よりも小さくし、これにより、反射領域でのカラーフィルタの分光透過率（膜厚）を、透過領域のそれよりも高く（薄く）して色補正を行っている。また特開２００２−３１１４２３号公報（特許文献４）は、反射領域においてカラーフィルタに発色毎に異なる大きさの開口部を形成し、透過領域での色再現域と、反射領域での色再現域を一致させた半透過型液晶表示装置を記載している。さらに、特開２００３−２４８２１６（特許文献５）は、反射型液晶表示装置において、赤着色層の光透過率と、緑着色層の光透過率と、青着色層の光透過率との比率を１．０〜１．２：１．５〜１．７：１．０として反射表示の明るさと色再現性を向上させた反射型液晶表示装置を記載している。
特開平１０−２６８２８９号公報 特開２０００−１１１９０２号公報 特開２０００−２６７０８１号公報 特開２０００−３１１４２３号公報 特開２００３−２４８２１６号公報 特開２００３−２５５３２４号公報

このように従来の半透過型液晶表示装置においては、反射領域のカラーフィルタに開口部を設ける、あるいは反射領域のカラーフィルタ膜厚を減少させることにより、反射領域の色補正を行うことが提案されているが、先に説明した前記特許文献１〜３による公知の技術では、前記開口部は各色の画素領域で均一に設けられ、あるいはカラーフィルタの膜厚が、各画素領域で均一に減少されている。

このような従来の構成では、反射表示の明るさや透過表示の際の色再現範囲については課題をある程度解消することができているが、反射表示の際、白表示に着色が生じる問題に対し、満足できる解決を提供することができない。

この着色は、主に液晶表示装置を構成する各部材が示す複屈折性の波長依存にて発生するものであり、液晶表示装置が、特定の波長の光、例えば視感度が最大となる５５０ｎｍ近傍の光を最もよく反射または透過するように設計されていることに起因する。

すなわち、このような特定の波長に対して最適化された液晶表示装置では、各部材が示す複屈折性の波長依存により、最適化された波長以外では、一般的に複屈折の値が最適値からずれてしまう。このずれは、特に短波長側に位置する青色波長で大きく、結果として白色表示が黄色味を帯びた表示になってしまう。透過表示では、表示パネルの背後に設けられるバックライトの色調を変えることにより、このような着色を補正することはできても、反射表示は光源の色調を変えることができないため、着色がそのまま観測されてしまう。

特に図１に示したような、バックライト光源１３の裏面に光利用効率をあげる目的で反射部材１４が配置された半透過型液晶表示装置では、透過領域からの反射光も反射表示として視認されることとなるが、透過領域からの反射光は、反射領域からの反射光よりもさらにこの複屈折のずれが大きく、反射領域の面積が透過領域の面積比より小さい、もしくは反射領域の反射強度が透過領域の反射強度よりも小さい、いわゆる微反射型液晶表示装置では、白色表示が黄色味を通り越して緑色になってしまう問題が生じる。

先に説明した前記特許文献４による公知技術は、画素領域毎に開口部の大きさを変えて反射領域の色補正を行っている。しかしこの公知技術では、透明電極を透過する光の色再現域と、反射電極で反射する光の色再現域を一致させるように開口部の大きさを変えているため、この範囲で開口部の大きさを変えても、透過領域からの反射光を加味した表示色は、十分に補正することが出来ない。また前記特許文献５による公知技術は、画素領域毎に光透過率（顔料濃度もしくは膜厚）の比率を変えて反射領域の色補正を行っているが、反射電極で反射する光について表示色を補正しているため、透過領域からの反射光を加味した表示色の補正は、不十分とならざるを得ない。

本発明は一の側面において、第１の基板と、前記第１の基板の背後に配設された第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に封入された液晶層とよりなり、赤、緑、青色のカラーフィルタを有する赤、緑、青色の画素領域が形成された液晶パネルと、前記液晶パネルの背後に配設されたバックライト光源と、前記バックライト光源のさらに背後に配設された反射部材と、前記液晶パネルと前記反射部材との間に配設され、直線偏光板とλ／４位相差板とよりなる円偏光板と、を含み、前記直線偏光板と前記λ／４位相差板とは複屈折の波長依存性を示し、前記複数の画素領域の各々には、反射領域と透過領域とが設けられた、視感度が最大となる５５０ｎｍ近傍の光を最もよく反射または透過するように設計された半透過型液晶表示装置において、前記各々の画素領域において、前記カラーフィルタには、前記反射領域に対応して開口部が設けられ、前記開口部は、前記緑色カラーフィルタで最大面積を有し、前記反射領域に対する前記開口部の面積比が、前記緑色カラーフィルタで５０％以上１００％以下に設定され、前記反射領域からの反射強度が、前記透過領域からの反射強度よりも小さいことを特徴とする半透過型液晶表示装置を提供する。

本発明によれば、第１の基板と、前記第１の基板の背後に配設された第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に封入された液晶層とよりなり、複数の画素が形成された液晶パネルと、前記液晶パネルの背後に配設されたバックライト光源と、前記バックライト光源のさらに背後に配設された反射部材とよりなり、前記複数の画素の各々には、反射領域と透過領域とが設けられた半透過型液晶表示装置において、前記各々の画素を、それぞれ赤、緑、青色のカラーフィルタを有する赤、緑、青色の画素領域より構成し、前記各々の画素領域において、前記カラーフィルタに前記反射領域に対応して開口部を設け、前記開口部を、前記緑色カラーフィルタで最大面積を有し、前記反射領域に対する前記開口部の面積比が、前記緑色カラーフィルタで５０％以上１００％以下に設定することにより、あるいは前記各々の画素領域において、前記反射領域の前記カラーフィルタの膜厚が前記透過領域の前記カラーフィルタの膜厚よりも薄くなるように設定し、さらに前記カラーフィルタの膜厚を、前記緑色カラーフィルタにおいて最小であり、前記透過領域の前記カラーフィルタに対する前記反射領域の前記カラーフィルタの膜厚比が、前記緑色カラーフィルタで０％以上１０％以下になるように設定することにより、反射表示において白色表示の着色を抑制することが可能になる。

［原理］
以下、本発明の原理について、図２〜４を参照しながら説明する。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図２は、本発明の基本的な構成を示す。

図２を参照するに、本発明では前記カラーフィルタ層１６に、前記反射電極１７に対応して開口部あるいは薄膜部１６Ａを設け（以下の説明では、開口部として説明する）、前記開口部１６Ａの面積を最適化することにより、図１の反射光ＢおよびＣを使った反射表示において表示の明るさを確保すると同時に色再現範囲を拡張し、さらに白表示の着色を抑制する。すなわち前記開口部１６Ａは、透過用カラーフィルタ１６を補正し、この特性を反射用カラーフィルタに近づける目的で設けられ、前記開口部１６Ａの面積比を大きくすれば反射表示は明るくなるが、色再現範囲は低下する。

図３は、図２の半透過型液晶表示装置２０において、このような前記開口部１６Ａの反射電極１７に対する割合と、これに対応した色再現範囲および反射強度の関係を、図１の反射光Ｂについて、赤、緑および青色の各画素領域で前記開口部１６Ａの割合を一様に変化させた場合について示す。ただし前記色再現範囲は、ＮＴＳＣ比により示している。

図３を参照するに、前記開口部１６Ａの面積が増大するにつれて反射強度は増大し、一方ＮＴＳＣ比は減少することがわかる。

一方、前記透過領域ＴＸからの反射光Ｃの効果を考慮すると、前記ＮＴＳＣ比図示のものよりも大きくなる。例えば、画素の面積比が反射領域ＲＸと透過領域ＴＸとで概ね２：７であり、単位面積当たりの反射強度が反射領域ＲＸと透過領域ＴＸとで同じである場合、前記開口部１６Ａの面積比を前記反射領域ＲＸの２０％にすると、前記ＮＴＳＣ比は１２％から３４％に増加する。

図９は、図２の構成において前記反射領域ＲＸからの反射光Ｂをｒ1、透過領域ＴＸからの反射光Ｃをｒ２として、前記反射光ｒ1およびｒ2について、それぞれの色再現範囲および白色表示を示している。ただし図９においては、前記開口部１６Ａの面積を、赤、緑および青色の画素について、一律に反射電極１７の２０％に設定している。

図９を参照するに、前記反射領域ＲＸからの反射光Ｂは、前記開口部１６Ａを形成しているため、色再現範囲が、Ｒ−r1，Ｇ−r1およびＢ−r1で規定される小さな領域に限定されるが、前記透過領域ＴＸからの反射光Ｃでは、かかる開口部が存在せず、また前記反射光Ｃも前記反射光Ｂと同様に前記カラーフィルタ１６を往復で２回透過するため、色再現範囲は大きくなっており、Ｒ−r2，Ｇ−r2およびＢ−r2で規定される大きな領域内に収まっているのがわかる。

一方、前記反射光Ｂについては、白色表示が、前記反射光Bについての色再現範囲（Ｒ−r1，Ｇ−r1，Ｂ−r1）の略中央部（座標Ｗ−r1）に位置しているのに対し、反射光Ｃについては、白色表示の色座標Ｗ−r2が、前記反射光Ｂについての色再現範囲からはずれ、緑色側に大きくシフトしているのがわかる。従って、図２の半透過型液晶表示装置２０においては反射光表示の際に、前記反射光Ｂ、すなわち図４のｒ１の効果と、前記反射光Ｃ、すなわち図４のｒ２の効果が重畳され、これに伴って、白表示の際の白色度も全体として、緑色側にシフトしてしまう。

本発明は、この問題を、緑色画素における前記開口部１６Ａの、反射電極に対する面積比を、５０％以上に設定することにより解決する。本発明によれば、前記反射光ｒ１と反射光ｒ２の和で規定される白色度を、（ｘ，ｙ）＝（０．３２±０．０２，０．３６±０．０２）の範囲まで補正することが可能となる。

図９中、◇は、前記赤色画素および青色画素における開口部１６Ａの面積率を２０％とした状態で、前記緑色画素における開口部１６Ａの面積率を２０％（小さい◇）、５０％（中間の◇）、１００％（大きい◇）と変化させた場合の、白表示の実際の表示色の変化を示しているが、図９に中間の◇で示した色度まで白色度を補正出来れば、ｒ１の白色度Ｗ−r1と大差無くなり、図２の半透過型液晶表示装置２０においても、透過領域ＴＸからの反射光Ｃを加味した反射表示の色を、通常の反射型液晶表示装置並みの色に補正することが可能になる。

さらに本発明は、上記と同様の作用・効果を、図２のカラーフィルタ１６において、開口部１６Ａの代わりに、カラーフィルタ膜厚の減じた薄膜部を形成することにより、得ることも可能である。

特許文献４記載の公知技術では、透明電極を透過する透過光の色再現範囲と、反射電極で反射する反射光の色再現範囲が一致するように、各画素において開口部の大きさを変えているため、上記公知例に示されている開口部の面積比は、本発明で示した面積比よりいずれも小さい。また、特許文献５に記載の公知技術では、反射電極で反射される反射光の色を補正するように、各画素毎に光透過率を変えており、その際、緑カラーフィルタ層の光透過率を、赤および青カラーフィルタ層の光透過率の１．５〜１．７倍に設定している。これに対し本発明では、前記カラーフィルタの膜厚を最適化する場合、緑カラーフィルタの膜厚（光透過率）を、赤および青カラーフィルタ層の２倍から無限大（膜厚がゼロの場合）に設定している。
［第１実施例］
図５は、本発明の第１実施例による半透過型液晶表示装置４０の断面構成を、特定の色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応したひとつの画素領域について示す。

図５を参照するに、液晶表示装置４０には二つの透過領域ＴＸと一つの反射領域ＲＸとが形成されているが、前記液晶表示装置４０は、互いに対向する一対のガラス基板４１Ａ，４１Ｂを有し、前記ガラス基板４１Ａの外側表面には円偏光板４２Ａが、また前記ガラス基板４１Ｂの外側表面には別の円偏光板４２Ｂが形成されている。

前記ガラス基板４１Ａの内面には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）あるいは青（Ｂ）色のカラーフィルタＣＦが形成されており、また後で説明する開口部４４Ｒ，４４Ｇあるいは４４Ｂが、前記反射領域ＲＸに対応して形成されている。なお前記開口部は、透明樹脂ＣＦｉが形成されている。さらに前記カラーフィルタＣＦおよび前記樹脂膜ＣＦｉ上には、ＩＴＯなどよりなる透明対向電極４３Ａが一様に形成されている。

一方、前記ガラス基板４１Ｂの内面にはＩＴＯなどの透明画素電極４３Ｂが形成されており、前記透明画素電極４３Ｂは、前記ガラス基板４１Ｂ上に形成されたＴＦＴ（図示せず）により駆動される。さらに図６の平面図で示される反射領域ＲＸに対応して反射電極４３Ｒが、ゲートメタル４０Ｉ，ゲート絶縁膜４１Ｉ，チャネル保護膜４２Ｉを介して形成されており、前記金属反射電極４３Ｒは、図示しないコンタクトホールを介して前記画素電極４３Ｂに電気的に接続される。なお、前記ゲートメタル４０Ｉ，ゲート絶縁膜４１Ｉ，チャネル保護膜４２Ｉには、反射電極４３Ｒで反射した反射光が全方位に一様に反射されるように、凹凸パターンが形成されている。

さらに前記基板４１Ａ上には、前記対向電極４３Ａ上に、レジストパターンよりなる液晶分子の配向規制構造物４５Ｉが形成されており、前記配向規制構造物４５Ｉおよび対向電極４３Ａの露出表面は、垂直配向膜４５Ａにより覆われている。同様に、前記ガラス基板４１Ｂ上において前記透明画素電極４３Ｂ、最終絶縁膜４４Ｉの露出表面は、垂直配向膜４５Ｂにより覆われ、前記基板４１Ａと４１Ｂとの間には、例えば負の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶層４６が封入される。

その際、前記垂直配向膜４５Ａ，４５Ｂは、前記液晶層４６中の液晶分子を、前記透明画素電極４３Ｂと前記透明対向電極４３Ａとの間に駆動電圧が印加されていない非駆動状態において、前記液晶層４６中の液晶分子の配向方向を、前記基板４１Ａ，４１Ｂの面に略垂直方向に規制する。このような垂直配向型液晶表示装置では、前記透明対向電極４３Ａと前記透明画素電極４３Ｂとの間に駆動電圧が印加された駆動状態において、前記液晶層４６中の液晶分子は、その配向方向を、前記基板４３Ａ，４３Ｂの面に略平行な方向に変化させる。

また前記配向規制構造物４５Ｉは、前記透明画素電極４３Ｂ中に形成された微細スリットパターンと協働して、前記駆動状態において前記液晶分子の倒れる方向を規制し、いわゆる配向分割を実現すると同時に、液晶表示装置の応答特性を向上させる。

さらに図５の半透過型液晶表示装置４０では、前記ガラス基板４１Ａ，４１Ｂおよび間に封入された液晶層４６を含む液晶パネル４０Ａの背後に、バックライト光源４７が配設され、さらにその背後に、反射シート４８が配設されている。

図６（Ａ）は、前記ガラス基板４１Ｂ上に形成される前記透明画素電極４３Ｂおよび前記反射電極４３Ｒのパターンを示す。

図６（Ａ）を参照するに、前記透明画素電極４３ＢはＩＴＯ膜などの透明導電膜よりなり、前記透過領域ＴＸおよび反射領域ＲＸの各々において、前記配向規制構造物４５Ｉに対して対称的に形成された多数の微細スリットパターンが形成されている（後で説明する図１１を参照）。

そこで前記透明画素電極４３Ｂに駆動電圧が印加された場合、前記微細スリットパターンは駆動電界を変調し、その結果、液晶分子が前記微細スリットパターンの延在方向に倒れるのを促進する。すなわち、前記透過領域ＴＸおよび反射領域ＲＸの各々において、前記配向規制構造物４５Ｉおよび前記透明画素電極４３Ｂ中の前記微細スリットパターンにより、液晶分子の倒れる方向が異なる複数のドメインが形成されている。

図６（Ａ）の前記透明画素電極４３Ｂおよび前記反射電極４３Ｒは、前記ガラス基板４１Ｂ上において赤、緑あるいは青色の画素領域を構成する。

図６（Ｂ）〜（Ｄ）は、かかる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）色の画素領域に対応してガラス基板４１Ａ上に形成されるカラーフィルタＣＦの構成をそれぞれ示す。

図６（Ｂ）〜（Ｄ）を参照するに、前記赤（Ｒ）色のカラーフィルタＣＦ（Ｒ）には、前記反射領域４３Ｒに対応して開口部４４Ｒが形成されており、前記緑（Ｇ）色のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）は前記反射領域４３Ｒに対応して開口部４４Ｇが形成されており、さらに前記青（Ｂ）色のカラーフィルタＣＦ（Ｂ）は前記反射領域４３Ｒに対応して開口部４４Ｂが形成されている。その際、図６（Ｂ）〜（Ｄ）の平面図では、前記開口部４４Ｒ〜４４Ｂは、それぞれの配向規制構造物４５Ｉが対応する開口部の略中央に位置するように形成されている。

図７および表１は、前記図５の半透過型液晶表示装置４０において、前記反射領域ＲＸからの反射光、すなわち前記反射電極４３Ｒ（内挿反射板）からの反射光による白色表示の着色、すなわち白色度変化を示す。ただし図示の例では前記円偏光板４２Ａ，４２Ｂは、直線偏光板（Ｐｏｌ）とλ／４位相差板の組合せで構成されており、それぞれの前記直線偏光板と前記λ／４位相差板は、前記直線偏光板の吸収軸が互いに直交するように、また前記λ／４位相差板の遅相軸が、互いに直交するように配置されている。この構成では、前記反射領域ＲＸにおいて得られる反射光は、前記円偏光板４２Ａを構成する前記直線偏光板（Ｐｏｌ）→前記円偏光板４２Ａを構成する前記λ／４位相差板→前記液晶層４６→前記反射電極４３Ｒ→前記液晶層４６→前記円偏光板４２Ａを構成する前記λ／４位相差板→前記円偏光板４２Ａを構成する前記直線偏光板（Ｐｏｌ）の順で各光学部材を透過する。ここで図７および表１は、上記光学部材における波長依存の有無による白色表示の着色（白色度）変化を、計算により求めた結果を示している。ただし図７中、「＋」は、Ｄ６５標準光源の白色度を示している。

図７を参照するに、これら全ての部材において複屈折の波長依存性が存在しない場合には、Ｄ６５標準光源と同程度の白色度が得られるのに対し、これらの部材に複屈折の波長依存性が存在すると、白色度が大きくずれるのがわかる。

図７および表１において波長依存性が有る場合の白色度を、波長依存性が無い場合の白色度と比較すると、前記反射電極４３Ｒを設けた前記反射領域ＲＸからの反射光の場合、前記波長依存性が白色度変化に与える寄与は、前記液晶層＞前記直線偏光板≒前記λ／４位相差板の順となっていることがわかる。ここで前記液晶層と前記直線偏光板の波長依存性はお互いに補償関係にあり、これらを組合せた白色度変化は、部材単体のそれよりも小さくなっていることに注意すべきである。

図８および表２は、前記透過領域ＴＸからの反射光、すなわち前記反射シート４８（外挿反射板）からの反射光による白色度変化を示す。ただし図８および表２においてパネル構成は図５に示したものと同じであり、前記透過領域ＴＸからの反射光は、前記円偏光板４２Ａを構成する前記直線偏光板（Ｐｏｌ）→前記円偏光板４２Ａを構成する前記λ／４位相差板→前記液晶層４６→前記円偏光板４２Ｂを構成する前記λ／４位相差板→前記円偏光板４２Ｂを構成する前記直線偏光板（Ｐｏｌ）→前記反射シート４８（外挿反射板）→前記円偏光板４２Ｂを構成する前記直線偏光板（Ｐｏｌ）→前記円偏光板４２Ｂを構成する前記λ／４位相差板→前記液晶層４６→前記円偏光板４２Ａを構成する前記λ／４位相差板→前記円偏光板４２Ａを構成する前記直線偏光板（Ｐｏｌ）の順で各部材を透過する。

図８および表２においても、前記図７および表２と同様に、各光学部材の波長依存性の有無による白色度変化を計算により求め、表示している。

図８および表２を参照するに、上記光学部材に波長依存性が有る場合の白色度を、波長依存性が無い場合の白色度と比較すると、前記反射シート４８を設けた前記透過領域からの反射光の場合、前記波長依存性が白色度変化に与える寄与は、前記液晶層４６＞前記直線偏光板Ｐｏｌ≒前記λ／４位相差板の順となるが、前記液晶層と直線偏光板Ｐｏｌの波長依存はお互いに補償関係になっていないため、これらを組合せた場合の白色度変化は、部材単体のそれよりも大きくなっていることに注意すべきである。このように前記反射シート４８を設けた前記効果領域からの反射光の場合に白色度変化、すなわち着色が大きくなるのは、前記λ／４位相差板の波長依存性が、前記円偏光板４２Ａと前記円偏光板４２Ｂとで直交配置される結果、相殺され、前記液晶層４６の波長依存性がそのまま反射表示に現れるためと考えられる。

以上のことから、図５に示すような前記バックライト光源４７に前記反射シート４８が設けられ、前記透過領域ＴＸにおいても反射光が生じる構成の半透過型液晶表示装置４０では、パネル構成および部材の波長依存性から、反射表示の白色度がかなり緑色側に変位することが分かる。

図９および図１０は、前記反射領域ＲＸにおいてカラーフィルタＣＦに形成される開口部の面積比を緑（Ｇ）色のカラーフィルタにおいてのみ変化させた場合の色度変化を示す。

図９および１０を参照するに、液晶表示装置のパネル構成および画素構成は、先に図５および図６（Ａ）〜（Ｄ）で説明したものと同じであり、ＴＦＴ基板６１Ｂ上の透明画素電極４３Ｂの各領域は略３等分され、それぞれに透過領域ＴＸ，反射領域ＲＸおよび透過領域ＴＸが形成されている。また、前記透明画素電極４３Ｂは、図１１の拡大図に示すように、連続領域４３ｂと、前記連続領域４３ｂの一部に形成された微細スリットパターン４３ａとよりなり、前記透過領域ＴＸにおいてはコンタクトホール４３Ｃを介して前記ガラス基板４１Ｂ上に形成されたＴＦＴのドレイン領域に、また前記反射領域ＲＸにおいては前記反射電極４３Ｒの周辺部に形成されたバリアメタル４３Ｉを介して前記透明画素電極４３Ｂに接続されている。また、前記反射電極４３Ｒは、その下に形成されるＴＦＴ素子を構成するゲート層あるいはＳＡ層に対応して、ドット状の凹凸が密に形成されている。

一方、前記ガラス基板４１Ａ上には前記カラーフィルタＣＦとして、透過カラーフィルタ（ＪＳＲ製）を１．３μｍの厚さで形成し、赤（Ｒ）色のカラーフィルタと青（Ｂ）色のカラーフィルタには前記反射電極４３Ｒと対応する位置に前記開口部４４Ｒ，４４Ｂを、前記反射電極４３Ｒに対して２０％の面積比で形成している。一方、前記緑（Ｇ）色のカラーフィルタには、前記反射電極４３Ｒと対応する位置に前記開口部４４Ｇを、前記反射電極４３Ｒに対して２０％，５０％および１００％の面積比で形成する。さらに続けて前記開口部に透明樹脂ＣＦｉを形成し、前記透明画素電極４３Ａおよび前記配向規制構造物４５Ｉを順次形成している。

本実施例では、このようにして準備された前記ガラス基板４１Ｂ（ＴＦＴ基板）と前記ガラス基板４１Ａ（ＣＦ基板）に前記垂直配向膜（ＪＳＲ製）４３Ａ，４３Ｂをそれぞれ塗布し、さらに前記ガラス基板４１Ａ，４１Ｂを図示しないシール部材を介して貼り合わせ、さらに間に負の誘電率異方性を有する液晶を注入して液晶表示パネル４０Ａを作製する。

さらに、この前記液晶表示パネル４０Ａの両面に直線偏光板とλ／４位相差板からなる円偏光板（住友化学製）を貼合し、さらに前記液晶パネル４０Ａの背後に、バックライト光源４７および反射シート４８の他、集光シート、拡散シートなどを含むバックライトユニット（富士通化成製）を配置し、半透過型液晶表示装置４０が完成する。さらに、このようにして形成された前記半透過型液晶表示装置４０に、Ｄ６５標準光源から平行光を照射し、赤、緑、青の表示色度を測定した。

図９は、前記バックライト光源４７の裏面に前記反射シート４８を設けなかった場合に前記反射領域ＲＸにおいて得られる反射光ｒ1につき、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）色表示を行った場合の色度座標を示している。また図９は、前記バックライト光源４７裏面に前記反射シート４８を配置し、さらに前記反射電極４３Ｒを、ＣＦ基板４１Ａ側にブラックマトリクス（ＢＭ）パターンを設けることで遮光した場合に、前記透過領域ＴＸにおいて観測される反射光ｒ2ついて、同様な色度座標を示している。さらに図９は、前記バックライト光源４７の裏面に前記反射シート４８を配置し、さらに前記反射電極４３Ｒを遮光しない場合に、前記反射領域ＲＸと透過領域ＴＸにおいて観測される反射光ｒ12について、同様な色度座標を示している。ただし図９において、各画素において反射領域ＲＸと透過領域ＴＸの面積比は概ね２：７に設定されており、単位面積当たりの反射効率は、前記反射領域ＲＸでの反射を１とすると、透過領域ＴＸでの反射は概ね０．５となっている。従って、面積換算で示される反射強度は、反射領域ＲＸで２×１＝２，透過領域ＴＸで７×０．５＝３．５であり、前記反射領域ＲＸの反射強度は、透過領域ＴＸの反射強度よりも小さくなっていることに注意すべきである。

また図９中の表記「Ｗ−ｒ12：２０→５０→１００％」、および図１０中の表記「ｒ12−２０％，ｒ12−５０％，ｒ12−１００％」は、緑（Ｇ）色のカラーフィルタにおいて前記開口部４４Ｇの面積比のみを、２０→５０→１００％と変化させ、赤（Ｒ）色のカラーフィルタにおける前記開口部４４Ｒと、青（Ｂ）色のカラーフィルタにおける前記開口部４４Ｂの面積比を２０％固定とした場合の、前記透過領域ＴＸでの反射光ｒ2および反射領域ＲＸでの反射光ｒ1を加算した、反射光ｒ12についての白色度変化を示している。

さらに図１０は、図９の一部を詳細に示す図である。

図９および図１０を参照するに、緑（Ｇ）色のカラーフィルタにおける前記開口部４４Ｇの面積比のみを増大させると、反射光ｒ12の白色度は、Ｄ６５光源側、すなわち無彩色側にシフトし、特に前記開口部４４Ｇの面積比を５０％以上に設定することにより、前記反射光ｒ12の白色度を図１０に破線で示した色度範囲（ｘ，ｙ）＝（０．３２±０．０２，０．３６±０．０２）までシフトさせることが可能になる。上記破線で囲んだこの色度範囲は、前記反射光ｒ1の白色度を基準に、色度変動が許容される範囲を示したものであり、この色度範囲以上に白色度が変動すると、白表示が緑色に着色し、反射型液晶表示装置以上に反射表示が色付いて視認されてしまう。

上記実施例は、前記反射領域ＲＸの面積が、透過領域ＴＸの面積より小さく、かつ反射領域ＲＸの反射強度が前記透過領域ＴＸの反射強度より小さい場合に対応しているが、前記反射領域ＲＸの反射強度が、透過領域ＴＸの反射強度より小さければ、前記反射領域ＲＸの面積が前記透過領域ＴＸの面積より大きくても構わない。ここで前記反射光ｒ12の白色度は、前記反射領域ＲＸと前記透過領域ＴＸでの反射強度比によってシフトするが、前記反射領域ＲＸでの反射強度ｒ1が前記透過領域ＴＸでの反射強度ｒ2より小さいと、全体の反射光ｒ12の白色度は、前述した色度範囲から外れて緑色側にシフトしてしまう。このような事情から、本願発明は、半透過型（微反射型）液晶表示装置に適用された場合に最も効果的であると考えられる。

以上、本発明によれば、バックライト光源裏面側に反射部材を有する半透過型液晶表示装置において、反射領域対するカラーフィルタの開口部の面積比を、緑色カラーフィルタで５０％以上１００％以下にすることにより、反射表示の際における白色度を、反射型液晶表示装置並みの色度範囲に補正出来することが可能である。
［第２実施例］
図１２は、本発明の第２実施例による半透過型液晶表示装置６０の構成を示す。ただし図１２中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１２を参照するに、本実施例では各色のカラーフィルタＣＦの反射領域ＲＸにおいて、前記カラーフィルタＣＦの膜厚が選択的に減じられており、その際、特に緑（Ｇ）色のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）の反射領域ＲＸにおけるフィルタ膜厚を、赤（Ｒ）色や青（Ｂ）色のカラーフィルタＣＦ（Ｒ），ＣＦ（Ｂ）の対応するフィルタ膜厚よりも減少させることにより、先の実施例において開口部４４Ｇを設けるのと同等の作用・効果が得られる。

図１３および図１４は、図１２の半透過型液晶表示装置６０において前記緑（Ｇ）色のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）の前記反射領域ＲＸにおける膜厚を選択的に減じた場合の白色度変化を示す。ここでパネル構成および画素構成は、前記カラーフィルタＣＦ以外は先の実施例で説明したものと同じであり、反射電極４３Ｒ下にはＴＦＴ素子を構成するゲート電極層とＳＡ層を利用してドット状の凹凸を密に形成している。

またガラス基板４１Ａ上にはカラーフィルタＣＦとして、透過表示用のカラーフィルタ（ＪＳＲ製）を１．３μｍの厚さで形成し、その際、前記赤（Ｒ）色のカラーフィルタと前記青（Ｂ）色のカラーフィルタでは、前記反射領域ＲＸの前記カラーフィルタＣＦを０．３μｍの厚さに（前記透過領域ＴＸのフィルタの膜厚に対して２３％の膜厚比）形成しているのに対し、前記緑（Ｇ）色のカラーフィルタでは前記反射領域ＲＸの前記カラーフィルタＣＦを、０．１３μｍ（前記透過領域ＴＸのフィルタの膜厚に対して１０％の膜厚比）の膜厚としている。なお、図１２の実施例では、前記反射領域ＲＸにおける前記カラーフィルタＣＦ（Ｒ），ＣＦ（Ｇ），ＣＦ（Ｂ）では、透明樹脂パターンＣＦｉｐをカラーフィルタの下層に形成することでその膜厚を調整しており、さらに前記カラーフィルタＣＦ上には、画素透明電極４３Ａおよび配向規制構造物４５Ｉが形成されている。

さらに前記ガラス基板４１Ａおよび４１Ｂ上には、それぞれ透明画素電極４３Ａおよび前記配向規制構造物４５Ｉを覆うように、また透明画素電極４３Ｂおよび反射電極４３Ｒを覆うように、垂直配向膜（ＪＳＲ製）４３Ａおよび４３Ｂが形成される。さらに、このようにして形成された前記ガラス基板４１Ａおよび４１Ｂを、シールを介して貼り合わせ、間の隙間に負の誘電率異方性を有する液晶を注入することにより、液晶表示パネル６０Ａが作製される。

この液晶表示パネル６０Ａの両面に、直線偏光板とλ／４位相差板からなる円偏光板（住友化学製）４２Ａおよび４２Ｂを貼合し、さらにその背後に、すなわち観測者と反対側の前記円偏光板４２Ｂの裏面に、バックライト光源４７および反射シート４８からなるバックライトユニット（富士通化成製）を配置し、半透過型液晶表示装置６０を得た。ここで前記バックライトユニットは、さらに集光シート、拡散シートを含むものである。

このようにして形成された前記半透過型液晶表示装置６０に、Ｄ６５光源から平行光を照射し、ＲＧＢＷ色度を測定した。

図１４は、先の図４あるいは９に対応し、図１２の前記液晶表示装置６０において赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青色（Ｂ）画素における前記反射領域ＲＸからの反射光、すなわち前記反射シート２８を設けなかった場合の反射光を、それぞれＲ−r1，Ｇ−ｒ1およびＢ−ｒ1と表記し、また赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青色（Ｂ）画素における前記透過領域ＴＸからの反射光を、それぞれＲ−r2，Ｇ−ｒ2およびＢ−ｒ2と表記している。またＷ−r1は、前記反射領域ＲＸからの反射光のみによる白色度を、W−r2は、前記透過領域ＴＸからの反射光のみによる白色度を示している。さらに、W−r12は、前記反射領域ＲＸおよび前記透過領域ＴＸからの反射光による白色度を示している。ここで、前記反射領域ＲＸと前記透過領域ＴＸの面積比は各画素で概ね２：７であり、単位面積当たりの反射効率は、前記反射領域ＲＸからの反射を１とすると、透過領域ＴＸからの反射は概ね０．５となっている。従って、面積換算で示される反射強度は前記反射領域ＲＸで２×１＝２，前記透過領域ＴＸで７×０．５＝３．５となり、前記反射領域ＲＸの反射強度は前記透過領域ＴＸの反射強度よりも小さくなっている。ただし図１４では、前記赤（Ｒ）および青（Ｂ）色のカラーフィルタＣＦ（Ｒ），ＣＦ（Ｂ）は、前記反射領域ＲＸにおいては、０．３μｍの厚さに形成されており、前記緑（Ｂ）色のカラーフィルタＣＦ（Ｇ）は、前記反射領域ＲＸにおいては、０．３μｍ、０．１μｍおよび０μｍ（膜厚比でそれぞれ２３％、１０％および０％）の厚さで形成されている。カラーフィルタの膜厚が０μｍの場合には、前記反射領域ＲＸではカラーフィルタＣＦは形成されない。

図１４を参照するに、前記緑（Ｇ）色のカラーフィルタの前記反射領域ＲＸにおいて、フィルタの膜厚を０．３μｍ、０．１μｍおよび０μｍと順次変化さることにより、反射光ｒ12、すなわち前記反射領域ＲＸからの反射光と前記透過領域ＴＸからの反射光を含む反射光による白色度は、「＋」で示すＤ６５標準光源の方向、すなわち無彩色方向にシフトし、特に前記フィルタの膜厚を０．１３μｍ以下（膜厚比を１０％以下とすることにより、白色度を、図１４に破線で示した（０．３２±０．０２，０．３６±０．０２）の色度範囲まで変化させることが可能であることがわかる。上記の色度範囲は、前記反射光ｒ1の白色度を基準に色度変動が許容される範囲を示し、この色度範囲以上に白色度が変動すると白表示が緑色に着色し、反射型液晶表示装置以上に反射表示が着色するのが視認されるようになる。

このように、本実施例によれば、バックライト裏面側に反射シート２８などの反射部材を有する半透過型液晶表示装置６０において、透過領域ＴＸに形成されるカラーフィルタに対する前記反射領域ＲＸに形成されるカラーフィルタの膜厚比を、緑（Ｇ）色カラーフィルタで０％以上１０％以下に設定することにより、反射表示の白色度を、通常の反射型液晶表示装置と同程度の色度範囲に補正することが可能になる。

なお、以上の説明では本発明を垂直配向（ＶＡ）型の半透過型液晶表示装置を例に説明したが、本発明は垂直配向型液晶表示装置に限定されるものではなく、ＴＮ型あるいはＳＴＮ型など、水平配向型の半透過型液晶表示装置に対しても適用可能である。

以上、本発明を好ましい実施例につて説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

半透過型液晶表示装置の概略的構成を示す図である。 本発明の原理を説明する図である。 本発明の原理を説明する別の図である。 本発明の原理を説明するさらに別の図である。 本発明の第１実施例による半透過型液晶表示装置の構成を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、図５の半透過型液晶表示装置の電極構成およびカラーフィルタ構成を示す図である。 図５の半透過型液晶表示装置の反射領域からの反射光による白色度変化を示す図である。 図５の半透過型液晶表示装置の透過領域からの反射光による白色度変化を示す図である。 図５の半透過型液晶表示装置全体の反射光の白色度変化を示す図である。 図５の半透過型液晶表示装置全体の反射光の白色度変化を示す別の図である。 図５の半透過型液晶表示装置で使われる画素電極の構成を示す図である。 本発明の第２実施例による半透過型液晶表示装置の構成を示す図である。 図１２の半透過型液晶表示装置全体の反射光の白色度変化を示す図である。 図１２の半透過型液晶表示装置全体の反射光の白色度変化を示す別の図である。

符号の説明

１０，４０，６０ 半透過型液晶表示装置
１１，４６ 液晶層
１２，１５，４２Ａ，４２Ｂ 円偏光板
１３，４７ バックライト光源
１４，４８ 反射シート
１６，ＣＦ カラーフィルタ
１６Ａ、４４Ｒ，４４Ｇ，４４Ｂ 開口部
１７ 反射電極
４１Ａ，４１Ｂ ガラス基板
４０Ｉ ゲートメタル
４１Ｉ ゲート絶縁膜
４２Ｉ チャネル保護膜
４３Ｉ バリアメタル
４４Ｉ 最終保護膜
ＣＦｉ，ＣＦｉｐ 透明樹脂
４３Ｒ 反射電極
４５Ｉ 配向規制構造物
４５Ａ，４５Ｂ 垂直配向膜
ＴＸ 透過領域
ＲＸ 反射領域

Claims (5)

1. 第１の基板と、前記第１の基板の背後に配設された第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に封入された液晶層とよりなり、赤、緑、青色のカラーフィルタを有する赤、緑、青色の画素領域が形成された液晶パネルと、
   前記液晶パネルの背後に配設されたバックライト光源と、
   前記バックライト光源のさらに背後に配設された反射部材と、
   前記液晶パネルと前記反射部材との間に配設され、直線偏光板とλ／４位相差板とよりなる円偏光板と、を含み、前記直線偏光板と前記λ／４位相差板とは複屈折の波長依存性を示し、
   前記複数の画素領域の各々には、反射領域と透過領域とが設けられた、視感度が最大となる５５０ｎｍ近傍の光を最もよく反射または透過するように設計された半透過型液晶表示装置において、
   前記各々の画素領域において、前記カラーフィルタには、前記反射領域に対応して開口部が設けられ、
   前記開口部は、前記緑色カラーフィルタで最大面積を有し、
   前記反射領域に対する前記開口部の面積比が、前記緑色カラーフィルタで５０％以上１００％以下に設定され、
   前記反射領域からの反射強度が、前記透過領域からの反射強度よりも小さいことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 前記反射領域の面積が、前記透過領域の面積より小さいことを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示装置。
3. 前記反射領域と前記反射部材からの反射光で規定される白色度が、Ｄ６５光源下において（ｘ，ｙ）＝（０．３２±０．０２，０．３６±０．０２）の範囲にあることを特徴とする請求項１または２記載の半透過型液晶表示装置。
4. 前記半透過型液晶表示装置は、垂直配向型液晶表示装置であることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の半透過型液晶表示装置。
5. 前記第1の基板には、前記反射表示領域において液晶分子の配向方向を規定する構造物が形成されており、前記構造物は、前記開口部の略中央部に対応して形成されることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の半透過型液晶表示装置。

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