JP2001125094A

JP2001125094A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001125094A
Application number: JP30652799A
Authority: JP
Inventors: Manabu Sawazaki; 学澤崎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、１台で反射型と透過型の両方の表示
が可能な液晶表示装置に関し、光の利用効率を向上さ
せ、また、色再現範囲と透過率を向上させて高画質を実
現できる反射型と透過型の両方の表示が可能な液晶表示
装置を提供することを目的とする。【解決手段】光源６からの光が背面から入射するアレイ
基板２と、外光が入射する対向基板４と、アレイ基板２
と対向基板４との間に挟持された液晶層１４とを有し、
アレイ基板２、入射した外光を液晶層１４へ反射させる
反射晩１２と、光源６からの光を液晶層１４へ透過させ
る開口部１３とを所定の面積比で有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（Ｌ
ｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ：ＬＣ
Ｄ）に関し、特に、１台で反射型と透過型の両方の表示
が可能な液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は通常、それぞれに透明電
極が形成された背面側透明基板及び観察者側透明基板
と、これらの基板間に挟持された液晶層とを有してい
る。両基板の透明電極間に電圧を印加することにより液
晶を駆動して、観察者側透明基板から射出する光の光量
を制御して画像を表示するようになっている。

【０００３】また液晶表示装置は、透過型液晶表示装置
と反射型液晶表示装置とに大別される。透過型液晶表示
装置は液晶層の背面側に光源（バックライト等）を有し
ており、光源から射出して液晶層を透過する光の透過率
を変化させて画像を表示させるようになっている。一
方、反射型液晶表示装置は、背面側透明基板に反射膜が
設けられており、太陽光や室内光等の外光を観察者側透
明基板側から液晶層に入射させ、反射膜で反射して液晶
層を透過する光の透過率を変化させて画像を表示させる
ようになっている。透過光を着色するＣＦ（カラーフィ
ルタ）を設けることにより白黒表示だけでなくカラー表
示をすることができる。

【０００４】一般に、透過型液晶表示装置には光源が付
属するため明るい表示が得られ、コントラストに優れて
おりカラー表示も大変見易いという利点を有している。
しかしながら現状の透過型液晶表示装置は、ＣＲＴ等に
比べれば低消費電力であるものの光源での電力消費が未
だ大きい。このため、いわゆるノートブックパソコン等
に搭載されて２次電池で駆動する場合には電池の消耗が
著しく、長時間の使用ができず携帯性に劣るという問題
を有している。

【０００５】一方、反射型液晶表示装置は装置内に光源
を有さないため、ノートブックパソコン等に搭載しても
消費電力が少なく携帯性に優れている。しかし、外光を
利用しているため十分な光量が得られず、全体の表示が
暗くなってしまうと共にコントラストも低く、高画質を
要求されるカラー表示をするには不十分であるという問
題を有している。

【０００６】このような透過型及び反射型液晶表示装置
が有している問題を解決するため、装置内に光源を配置
しさらに半透過反射板を設けた反射型カラー液晶表示装
置が知られている。この反射型カラー液晶表示装置の構
造について図９を用いて説明する。図９は、反射型カラ
ー液晶表示装置をその表示面に垂直な方向で切断した断
面を示している。

【０００７】図９に示す液晶表示装置２００は、透明ガ
ラス基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチ
ング素子（図示せず）が各画素領域に形成されたアレイ
基板（背面側透明基板）２０２を有している。アレイ基
板２０２と対向する位置に、液晶層２１４を所定のセル
ギャップで挟持する透明ガラス基板からなる対向基板
（観察者側透明基板）２０４が配置されている。アレイ
基板２０２と対向基板２０４とはその周囲に塗布された
シール剤２１６により貼り合わされている。

【０００８】アレイ基板２０２の液晶層２１４側の各画
素領域には図示しないＴＦＴと接続される透明電極材料
からなる画素電極２２２が形成されている。対向基板２
０４上には、液晶層２１４を介して画素電極２２２と対
向するカラーフィルタ２２６が形成されている。さらに
その上には透明保護膜２２８が形成され、その上に透明
電極材料からなる共通電極２２４が形成されている。

【０００９】アレイ基板２０２の液晶層２１４と反対側
の面には偏光板２１８が張り付けられており、対向基板
２０４の液晶層２１４と反対側の面には、例えば偏光板
２１８の偏光方位と直交する偏光方位を有する偏光板２
２０が張り付けられている。

【００１０】偏光板２１８のアレイ基板２０２と反対側
の面には半透過反射板２１２が配置されている。半透過
反射板２１２は一般に反射板に網点状に微細な孔を開け
た構造を有しており、光を所定の比率で反射光と透過光
に分ける働きをする。しかし、半透過反射板２１２自身
で１０％程度光を吸収してしまい光量の減少が発生す
る。半透過反射板２１２での反射率を８０％とすると透
過率は１０％程度である。

【００１１】半透過反射板２１２の偏光板２１８と反対
側の面には導光板２１０が設けられている。導光板２１
０の端部には光源として蛍光管２０６が配置されてい
る。導光板２１０の半透過反射板２１２と反対側の面に
は反射板２０８が貼り付けられている。蛍光管２０６を
射出した光は、導光板２０６内を反射しつつ進み、反射
板２０８で乱反射して半透過反射板２１２に入射して、
上述のように入射光の約１０％が透過して透過光２３０
となり、偏光板２１８で所定の偏光方位の透過光２３０
となって液晶層２１４に進む。透過光２３０は液晶層２
１４で変調されてからＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の
いずれかのカラーフィルタ２２６を透過して偏光板２２
０から所定の偏光方位の成分だけが透過する。

【００１２】一方、対向基板２０４側から入射した外光
は半透過反射板２１２で約８０％が反射されて反射光２
３２となる。これ以降の反射光２３２の動作は上述の透
過光２３０と同様であるので説明は省略する。

【００１３】さて、図１０は透過型及び反射型の液晶表
示装置にそれぞれ用いられるカラーフィルタの一般的な
光学特性を示している。図１０（ａ）は、透過型用と反
射型用のカラーフィルタの色度座標（ＣＩＥ１９３１表
色系）を示している。図１０（ｂ）は、透過型用と反射
型用のカラーフィルタの視感透過率を示している。図１
０（ａ）に示す色度座標において、頂点が丸印で示され
た三角形領域（ａ）は一般に透過型液晶表示装置で用い
られるカラーフィルタの色度を示している。また、頂点
が三角印で示された三角形領域（ｂ）は、反射型液晶表
示装置で用いられるカラーフィルタの色度を示してい
る。さらに、頂点が四角形印で示された三角形領域
（ｃ）は、反射型液晶表示装置に入射した光が反射板で
反射して三角形領域（ｂ）のカラーフィルタを２回通過
した場合の色度を示している。

【００１４】また、図１０（ｂ）に示す視感透過率にお
いて、横軸の（α）は、透過型液晶表示装置で一般に用
いられるＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタの視感透過率を示
し、それらの合成である白の視感透過率を四角形印でプ
ロットしている。同様にして、横軸の（β）は、反射型
液晶表示装置で一般に用いられるＲ、Ｇ、Ｂのカラーフ
ィルタの視感透過率を示し、それらの合成である白の視
感透過率を四角形印でプロットしている。さらに、横軸
の（γ）は、（β）のカラーフィルタを２回通過した各
光の視感透過率を示し、それらの合成である白の視感透
過率を四角形印でプロットしている。

【００１５】一般に反射型液晶表示装置では、パネルに
入射する外光の光量が低いのと入射光がカラーフィルタ
中を２回通過することを考慮して、色純度（色再現範
囲）は低いが視感透過率が高いカラーフィルタを用い
る。このため、図１０（ａ）に示す色度座標における三
角形領域（ｂ）の特性を有し、図１０（ｂ）に示す
（β）の視感透過率を有するカラーフィルタが用いられ
る。

【００１６】しかしながら、三角形領域（ｂ）の特性を
有する反射型用のカラーフィルタを透過型液晶表示装置
で用いると、図１０（ａ）の色度座標に示すように、透
過型液晶表示装置で一般に用いられる三角形領域（ａ）
の１０％程度しかない三角形領域（ｂ）の色再現範囲し
か得られない。また、図１０（ｂ）に示す視感透過率か
ら明らかなように、通常の透過型（α）の白の視感透過
率が約３０％であるのに対して反射型（β）の白の視感
透過率は倍の６０％程度あるため、通常の透過型液晶表
示装置の２倍の視感透過率となってしまう。

【００１７】一方、図１０（ａ）に示す色度座標におけ
る三角形領域（ｂ）の特性を有し、図１０（ｂ）に示す
（β）の視感透過率を有するカラーフィルタを反射型液
晶表示装置で用いると、入射した外光はカラーフィルタ
を２回通過するので、色再現範囲が三角形領域（ｃ）に
広がり、三角形領域（ａ）の約３４％程度になる。ま
た、視感透過率は（γ）となって、透過型（α）の約
１．５倍になる。

【００１８】以上説明したように、色再現範囲が三角形
領域（ｂ）で視感透過率が（β）のカラーフィルタを使
用してバックライトによる透過光で画像を表示してもあ
る程度の光量は得られるが、色再現範囲、コントラスト
が低く十分な画質のカラー表示を得ることができない。
また、反射型として使用した場合においては、十分な光
量の外光が入射しても低い画質のカラー表示が得られる
程度であり、外光の入射が少ない場合にはバックライト
を用いてもさらに低い画質しか得られない。このよう
に、半透過反射板２１２を用いることで光の利用効率が
減少し、通常の透過型に及ばない低い画質のカラー表示
となってしまう。仮に、十分な電力がある屋内等で表示
させても十分な表示品質が得られないのが現状である。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来の技術による反射型と透過型の両方の表示が可能な液
晶表示装置では、光の利用効率が低いという問題を有し
ている。また、カラー表示において反射型で十分な色再
現範囲が得られても、透過型では色再現範囲が不十分で
あったり、透過型で十分な色再現範囲が得られても、反
射型では透過率が不十分であったりして透過型及び反射
型の両方で十分なカラー画像を表示させることができな
いという問題を有している。

【００２０】本発明の目的は、光の利用効率を向上さ
せ、また、色再現範囲と透過率を向上させて高画質を実
現できる反射型と透過型の両方の表示が可能な液晶表示
装置を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、光源からの
光が背面から入射する背面側透明基板と、外光が入射す
る観察者側透明基板と、前記背面側透明基板と前記観察
者側透明基板との間に挟持された液晶層とを有する液晶
表示装置であって、前記背面側透明基板は、入射した前
記外光を前記液晶層へ反射させる反射部と、前記光源か
らの光を前記液晶層へ透過させる開口部とを所定の面積
比で有していることを特徴とする液晶表示装置によって
達成される。

【００２２】上記本発明の液晶表示装置において、前記
背面側透明基板と前記観察者側透明基板のいずれか一方
に、前記光源からの光及び前記入射した外光が透過する
カラーフィルタが配置されていることを特徴とする。さ
らに、前記開口部のカラーフィルタ材料の色再現範囲
は、前記反射部のカラーフィルタ材料の色再現範囲と同
等かそれより広いことを特徴とする。またさらに、前記
反射部のカラーフィルタ材料の視感透過率は、前記開口
部のカラーフィルタ材料の視感透過率と同等かそれより
高いことを特徴とする。

【００２３】また上記本発明の液晶表示装置において、
前記反射部の前記カラーフィルタ材料の膜厚は、前記開
口部の前記カラーフィルタ材料の膜厚と異なることを特
徴とする。また、前記反射部の前記カラーフィルタ材料
の底面積は、前記開口部の前記カラーフィルタ材料の底
面積と異なることを特徴とする。さらに、前記反射部
は、前記カラーフィルタ材料が形成されていない領域を
有していることを特徴とする。また上記本発明の液晶表
示装置において、前記反射部と前記開口部のカラーフィ
ルタ材料の膜厚が異なるように、前記反射部と前記開口
部とは、前記背面側透明基板からの高さが相違して形成
されていることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
液晶表示装置の概略の構成を図１を用いて説明する。図
１は、液晶表示装置をその表示面に垂直な方向で切断し
た断面を示している。図１に示す液晶表示装置１は、透
明ガラス基板上にＴＦＴ等のスイッチング素子（図示せ
ず）が各画素領域に形成されたアレイ基板（背面側透明
基板）２を有している。アレイ基板２と対向する位置
に、液晶層１４を所定のセルギャップで挟持する透明ガ
ラス基板からなる対向基板（観察者側透明基板）４が配
置されている。アレイ基板２と対向基板４とはその周囲
に塗布されたシール剤１６により貼り合わされている。

【００２５】アレイ基板２の液晶層１４側の各画素領域
には図示しないＴＦＴと接続される透明電極材料からな
る画素電極２２が形成されている。また、各画素電極２
２とアレイ基板２との間には所定の間隙の開口部１３を
介して隣り合う複数の反射板１２が形成されている。

【００２６】対向基板４上には、液晶層１４を介して画
素電極２２と対向するカラーフィルタ２６が形成されて
いる。さらにその上には透明保護膜２８が形成され、そ
の上に透明電極材料からなる共通電極２４が形成されて
いる。

【００２７】アレイ基板２の液晶層１４と反対側の面に
は偏光板１８が張り付けられており、対向基板４の液晶
層１４と反対側の面には、例えば偏光板１８の偏光方位
と直交する偏光方位を有する偏光板２０が張り付けられ
ている。

【００２８】偏光板１８のアレイ基板２と反対側の面に
はバックライトユニットを構成する導光板１０が設けら
れている。導光板１０の端部には光源として蛍光管６が
配置されている。導光板１０の偏光板１８と反対側の面
には反射板８が貼り付けられている。蛍光管６を射出し
た光は、導光板６内を反射しつつ進み、反射板８で乱反
射して偏光板１８で所定の偏光方位の透過光３０にされ
て各画素電極２２に入射し、隣接する反射板１２間の開
口部１３から透過して液晶層１４に進む。透過光３０は
液晶層１４で変調されてからＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）のいずれかのカラーフィルタ２６を透過して偏光
板２０から所定の偏光方位の成分だけが透過する。

【００２９】一方、対向基板４側から入射した外光は反
射板１２で反射されて反射光３２となる。これ以降の反
射光３２の動作は上述の透過光３０と同様であるので説
明は省略する。

【００３０】本実施の形態による液晶表示装置におい
て、各画素内に外光を反射させる反射板１２と、反射板
１２背面からの光を透過させるための複数の反射板１２
間に設けられた開口部（透過部）１３とは所定の面積比
で形成されている。反射板１２と開口部１３との面積比
を調整することにより、反射光３２の反射光量と透過光
３０の透過光量とを調整することができる。そのため、
所望の反射率／透過率比を得ることができる。さらに、
従来のような半透過反射板を用いていないので光の吸収
による光量の減少を抑えることができる。

【００３１】次に、本発明の第２の実施の形態による液
晶表示装置を図２乃至図５を用いて説明する。まず、本
実施の形態による液晶表示装置の概略の構成を図２を用
いて説明する。図２は、液晶表示装置をその表示面に垂
直な方向で切断した断面を示している。なお、第１の実
施の形態と同一の作用機能を有する構成要素には同一の
符号を付してその説明は省略する。図２に示すように本
実施の形態では、透明ガラス基板からなる対向基板４が
背面側透明基板となり、ＴＦＴ及び画素電極２２が形成
されたアレイ基板２が観察者側透明基板となっている。
対向基板４の液晶層１４側表面には、所定の間隙の開口
部１３と反射板１２とが各画素領域に対応してそれぞれ
形成されている。反射板１２は例えばアルミニウム（Ａ
ｌ）で形成されている。反射板１２及び開口部１３上に
はカラーフィルタ２６が形成されている。カラーフィル
タ２６の構成については後程図３を用いて詳述する。カ
ラーフィルタ２６上には透明電極材料からなる共通電極
２４が形成されている。対向基板４と対向する位置に、
液晶層１４を所定のセルギャップで挟持する透明ガラス
基板からなるアレイ基板（観察者側透明基板）２が配置
されている。アレイ基板２と対向基板４とはその周囲に
塗布されたシール剤１６により貼り合わされている。

【００３２】アレイ基板２の液晶層１４側の各画素領域
にはＴＦＴ等のスイッチング素子（図示せず）が各画素
領域に形成され、またＴＦＴと接続される透明電極材料
からなる画素電極２２が形成されている。

【００３３】対向基板４の液晶層１４と反対側の面には
偏光板１８が張り付けられており、アレイ基板２の液晶
層１４と反対側の面には、例えば偏光板１８の偏光方位
と直交する偏光方位を有する偏光板２０が張り付けられ
ている。

【００３４】偏光板１８の対向基板４と反対側の面には
導光板１０が設けられている。導光板１０の端部には光
源として蛍光管６が配置されている。導光板１０の偏光
板１８と反対側の面には反射板８が貼り付けられてい
る。蛍光管６を射出した光は、導光板１０内を反射しつ
つ進み、反射板８で乱反射して偏光板１８で所定の偏光
方位の透過光３０にされて反射板１２間の開口部１３に
入射する。透過光３０はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
のいずれかのカラーフィルタ２６を透過して液晶層１４
に入射する。

【００３５】一方、アレイ基板２側から入射した外光は
反射板１２で反射されて反射光３２となる。これ以降の
反射光３２の光路上での作用は上述の透過光３０と同様
であるので説明は省略する。アレイ基板４に設けられた
複数の画素電極２２の印加電圧を制御することにより上
記透過光３０あるいは反射光３２の射出光量を調節して
画像を表示することができる。以上説明した動作は使用
する液晶の種類に依存せず、ＴＮ（ねじれネマチック）
型、ＳＴＮ（超ねじれネマチック）型、強誘電型等のい
ずれの液晶にも適用可能である。

【００３６】次に、図２に示した本実施の形態による液
晶表示装置の対向基板４のカラーフィルタ２６近傍を図
３及び図４を用いて説明する。図３は、対向基板４のカ
ラーフィルタ２６近傍の断面を示している。図４は、対
向基板４上に形成された複数のカラーフィルタ２６の一
部をアレイ基板２側から見た状態を示している。図３及
び図４に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素（ａ）〜
（ｄ）には約０．１μｍの膜厚のＡｌ膜が反射板１２と
して形成されている。各反射板１２の中央部には各画素
面積の２０％の大きさの開口部１３が形成されている。
各画素（ａ）〜（ｄ）の反射板１２及び開口部１３上に
カラーフィルタ２６が形成されている。

【００３７】画素（ａ）及び（ｄ）の反射板１２上に
は、反射型液晶表示装置用の分光特性を備えた厚さ約
１．１μｍのＲ（赤）用カラーフィルタ材料２６Ｒ−１
が形成されている。画素（ａ）及び（ｄ）の開口部１３
上には、透過型液晶表示装置用の分光特性を備えた厚さ
１．１μｍのＲ用カラーフィルタ材料２６Ｒ−２が形成
されている。同様にして、画素（ｂ）の反射板１２上に
は、反射型液晶表示装置用の分光特性を備えた厚さ約
１．１μｍのＧ（緑）用カラーフィルタ材料２６Ｇ−１
が形成されている。画素（ｂ）の開口部１３上には、透
過型液晶表示装置用の分光特性を備えた厚さ１．１μｍ
のＧ用カラーフィルタ材料２６Ｇ−２が形成されてい
る。また、画素（ｃ）の反射板１２上には、反射型液晶
表示装置用の分光特性を備えた厚さ約１．１μｍのＢ
（青）用カラーフィルタ材料２６Ｂ−１が形成されてい
る。画素（ｃ）の開口部１３上には、透過型液晶表示装
置用の分光特性を備えた厚さ１．１μｍのＢ用カラーフ
ィルタ材料２６Ｂ−２が形成されている。これらカラー
フィルタ２６上には厚さ約０．１５μｍのＩＴＯ（イン
ジウム・ティン・オキサイド）からなる共通電極２４が
形成されている。

【００３８】図５は、図１０に示したのと同様の色度座
標（図５（ａ））と視感透過率（図５（ｂ））を示して
いる。図５（ａ）に示す色度座標において、頂点が丸印
で示された三角形領域（ａ）は、透過光３０が通過する
開口部１３上に形成されたカラーフィルタ材料２６Ｒ−
２、２６Ｇ−２、２６Ｂ−２で得られる色再現範囲を示
している。頂点が三角印で示された三角形領域（ｂ）
は、反射光３２が反射する反射板１２上に形成されたカ
ラーフィルタ材料２６Ｒ−１、２６Ｇ−１、２６Ｂ−１
で得られる色再現範囲を示している。さらに、頂点が四
角形印で示された三角形領域（ｃ）は、入射した外光が
反射板１２で反射して三角形領域（ｂ）のカラーフィル
タを２回通過した場合の色再現範囲を示している。

【００３９】また、図５（ｂ）に示す視感透過率におい
て、横軸の（α）は、カラーフィルタ材料２６Ｒ−２、
２６Ｇ−２、２６Ｂ−２の視感透過率を示し、それらの
合成である白の視感透過率を四角形印でプロットしてい
る。同様にして、横軸の（β）は、カラーフィルタ材料
２６Ｒ−１、２６Ｇ−１、２６Ｂ−１の視感透過率を示
し、それらの合成である白の視感透過率を四角形印でプ
ロットしている。さらに、横軸の（γ）は、（β）のカ
ラーフィルタ材料を２回通過した各光の視感透過率を示
し、それらの合成である白の視感透過率を四角形印でプ
ロットしている。

【００４０】図５に基づき、カラーフィルタ材料２６Ｒ
−１、２６Ｇ−１、２６Ｂ−１（以下、反射部のカラー
フィルタ材料という）とカラーフィルタ材料２６Ｒ−
２、２６Ｇ−２、２６Ｂ−２（以下、開口部のカラーフ
ィルタ材料という）とを比較すると、色再現範囲におい
て、（反射部のカラーフィルタ材料）×２≦（開口部の
カラーフィルタ材料）とし、視感透過率において、（反
射部のカラーフィルタ材料）×２≧（開口部のカラーフ
ィルタ材料）とすることにより、反射型では明るい画像
を、透過型では十分な色再現性の画像を得ることができ
るようになる。

【００４１】反射板１２上のカラーフィルタ材料２６Ｒ
−１、２６Ｇ−１、２６Ｂ−１と開口部１３上のカラー
フィルタ材料２６Ｒ−２、２６Ｇ−２、２６Ｂ−２を上
記条件を満たすように形成するには、例えば、カラーフ
ィルタの着色層膜厚を変化させたり、着色層の面積比を
変化させたりすることにより容易に得ることができる。

【００４２】次に、本発明の第３の実施の形態による液
晶表示装置の概略の構成を図６を用いて説明する。本実
施の形態による液晶表示装置は、第２の実施の形態の対
向基板４側のカラーフィルタ２６近傍の構成が異なって
いる点に特徴を有している。従って、第２の実施の形態
と同一の作用機能を有する構成要素には同一の符号を付
してその説明は省略する。図６は、液晶表示装置をその
表示面に垂直な方向で切断した対向基板４のカラーフィ
ルタ２６近傍の断面を示しており、第２の実施の形態に
おける図３に対応している。

【００４３】図６に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素
（ａ）〜（ｄ）には約０．１μｍの膜厚のＡｌ膜が反射
板１２として形成されている。反射板１２上には厚さ
０．８μｍの透明レジスト膜４０が形成されている。各
反射板１２及び透明レジスト膜４０の中央部には各画素
面積の２０％の大きさの開口部１３が形成されている。
各画素（ａ）〜（ｄ）の反射板１２及び開口部１３上に
カラーフィルタ２６が形成されている。画素（ａ）及び
（ｄ）の反射板１２上の透明レジスト膜４０上には、透
過型液晶表示装置用の分光特性を備えた厚さ約０．２μ
ｍのアクリル系のＲ（赤）用カラーフィルタ材料２６Ｒ
−１が形成されている。画素（ａ）及び（ｄ）の開口部
１３上には、同じく透過型液晶表示装置用の分光特性を
備えた厚さ１．１μｍのアクリル系のＲ用カラーフィル
タ材料２６Ｒ−２が形成されている。カラーフィルタ材
料２６Ｒ−１と２６Ｒ−２とは同時に同一の材料で形成
されており、膜厚だけが相違している。

【００４４】同様にして、画素（ｂ）の反射板１２上の
透明レジスト膜４０上には、透過型液晶表示装置用の分
光特性を備えた厚さ約０．２μｍのアクリル系のＧ
（緑）用カラーフィルタ材料２６Ｇ−１が形成されてい
る。画素（ｂ）の開口部１３上には、同じく透過型液晶
表示装置用の分光特性を備えた厚さ１．１μｍのアクリ
ル系のＧ用カラーフィルタ材料２６Ｇ−２が形成されて
いる。カラーフィルタ材料２６Ｇ−１と２６Ｇ−２とは
同時に同一の材料で形成されており、膜厚だけが相違し
ている。

【００４５】また、画素（ｃ）の反射板１２上の透明レ
ジスト膜４０上には、透過型液晶表示装置用の分光特性
を備えた厚さ約０．２μｍのアクリル系のＢ（青）用カ
ラーフィルタ材料２６Ｂ−１が形成されている。画素
（ｃ）の開口部１３上には、同じく透過型液晶表示装置
用の分光特性を備えた厚さ１．１μｍのアクリル系のＢ
用カラーフィルタ材料２６Ｂ−２が形成されている。カ
ラーフィルタ材料２６Ｂ−１と２６Ｂ−２とは同時に同
一の材料で形成されており、膜厚だけが相違している。
これらカラーフィルタ２６上には厚さ約０．１５μｍの
ＩＴＯからなる共通電極２４が形成されている。

【００４６】このように本実施の形態では、第２の実施
の形態のように反射部と開口部とで分光特性の異なるカ
ラーフィルタ材料を用いるのではなく、同一のカラーフ
ィルタ材料を用いてその膜厚を反射部と開口部とで異な
らせてそれぞれ所望の分光特性を得ている。

【００４７】こうすることにより製造工程を簡略化でき
る。具体的には、まず各画素の反射板１２の中央部に開
口部１３を形成するため、透明レジスト膜を全面に塗布
しフォトリソグラフィ手法を用いてパターニングして透
明レジスト膜４０を形成する。透明レジスト膜４０をエ
ッチングマスクとして反射板１２をエッチングし開口部
１３を形成する。次いで、反射板１２上に残った透明レ
ジスト膜４０をポストベークして厚さ０．８μｍの透明
レジスト膜４０を残す。次いで透過型用分光特性を備え
たアクリル系の各カラーフィルタ材料を順次反射部（反
射板１２及び透明レジスト膜４０）上で厚さ０．２μ
ｍ、開口部１３上で厚さ１．１μｍに形成する。次い
で、それらの表面に厚さ約０．１５μｍのＩＴＯ膜を形
成する。このようにして形成したカラーフィルタの反射
部と開口部での分光特性も図５に示したものと同様にな
る。

【００４８】本実施の形態では、０．９μｍの開口部段
差に平坦性のよいアクリル系カラーフィルタ材料（厚さ
１．１μｍ）を形成して反射部に厚さ０．２μｍのカラ
ーフィルタ材料を形成したが、カラーフィルタ材料の平
坦性により開口部段差を制御することで反射部と開口部
で所望の膜厚を得ることができる。また、透明レジスト
膜４０を用いる代わりに反射板１２の膜厚を制御するこ
とでも同様な構造を得ることができる。

【００４９】次に、本発明の第４の実施の形態による液
晶表示装置図７及び図８を用いて説明する。本実施の形
態による液晶表示装置は、第２の実施の形態の対向基板
４側のカラーフィルタ２６近傍の構成が異なっている点
に特徴を有している。従って、第２の実施の形態と同一
の作用機能を有する構成要素には同一の符号を付してそ
の説明は省略する。図７は、液晶表示装置をその表示面
に垂直な方向で切断した対向基板４のカラーフィルタ２
６近傍の断面を示しており、第２の実施の形態における
図３に対応している。図８は、対向基板４上に形成され
た複数のカラーフィルタ２６の一部をアレイ基板２側か
ら見た状態を示している。

【００５０】図７及び図８に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの
各画素（ａ）〜（ｄ）には約０．１μｍの膜厚のＡｌ膜
が反射板１２として形成されている。各反射板１２の中
央部には各画素面積の２０％の大きさの開口部１３が形
成されている。各画素（ａ）〜（ｄ）の反射板１２及び
開口部１３上にカラーフィルタ２６が形成されている。
画素（ａ）及び（ｄ）では、透過型液晶表示装置用の分
光特性を備えた厚さ約１．１μｍのＲ（赤）用カラーフ
ィルタ材料２６Ｒ−１が反射板１２上の４箇所に直方体
形状で形成されている。カラーフィルタ材料２６Ｒ−１
の底面積は反射板１２の面積の約２５％である。画素
（ａ）及び（ｄ）の開口部１３上には、同じく透過型液
晶表示装置用の分光特性を備えた厚さ１．１μｍのＲ用
カラーフィルタ材料２６Ｒ−２が形成されている。カラ
ーフィルタ材料２６Ｒ−１と２６Ｒ−２とは同時に同一
の材料で形成されている。

【００５１】同様にして、画素（ｂ）には、透過型液晶
表示装置用の分光特性を備えた厚さ約１．１μｍのＧ
（緑）用カラーフィルタ材料２６Ｇ−１が反射板１２上
の４箇所に直方体形状で形成されている。カラーフィル
タ材料２６Ｇ−１の底面積は反射板１２の面積の約２５
％である。画素（ｂ）の開口部１３上には、同じく透過
型液晶表示装置用の分光特性を備えた厚さ１．１μｍの
Ｇ用カラーフィルタ材料２６Ｇ−２が形成されている。
カラーフィルタ材料２６Ｇ−１と２６Ｇ−２とは同時に
同一の材料で形成されている。

【００５２】また、画素（ｃ）には、透過型液晶表示装
置用の分光特性を備えた厚さ約１．１μｍのＢ（青）用
カラーフィルタ材料２６Ｂ−１が反射板１２上の４箇所
に直方体形状で形成されている。カラーフィルタ材料２
６Ｂ−１の底面積は反射板１２の面積の約２５％であ
る。画素（ｃ）の開口部１３上には、同じく透過型液晶
表示装置用の分光特性を備えた厚さ１．１μｍのＢ用カ
ラーフィルタ材料２６Ｂ−２が形成されている。カラー
フィルタ材料２６Ｂ−１と２６Ｂ−２とは同時に同一の
材料で形成されている。これらカラーフィルタ２６は透
明レジスト膜４６で埋め込まれており、平坦化された透
明レジスト膜４６上には、厚さ約０．１５μｍのＩＴＯ
からなる共通電極２４が形成されている。

【００５３】このように本実施の形態では、第３の実施
の形態のように反射部と開口部とでカラーフィルタの膜
厚を変えるのではなく、同一のカラーフィルタ材料を用
いて反射板１２上で当該カラーフィルタ材料の有無によ
り反射光全体の光学特性を適正化する点に特徴を有して
いる。

【００５４】このような構成により、入射した外光の反
射光のうち、カラーフィルタ材料２６Ｒ−１、２６Ｇ−
１、２６Ｂ−１中を透過して反射板１２で反射する反射
光４２の割合が２５％となり、カラーフィルタ材料を透
過せずに直接反射板１２で反射する反射光４４の割合が
７５％でとなる。これらの反射光４２、４４全体の光学
特性は図５（ａ）に示した色度座標における三角形領域
（ｃ）と同様になる。こうすることにより同一のカラー
フィルタ形成材料を反射板１２上と開口部１３とに用い
ても、反射板１２上と開口部１３とで異なる光学特性の
カラーフィルタを得ることができる。なお、反射部と開
口部の着色層の面積比は任意に設定できるが、反射部に
着色層を設けないことにより、反射型液晶表示装置とし
て明るい黒白画像を表示し、透過型液晶表示装置として
はカラー画像を表示するようにすることも可能になる。

【００５５】本実施の形態によれば、観察者側の外から
の入射光を反射させる反射部と、背面側の光源からの入
射光を透過させる開口部とが所定の面積比で１画素毎に
形成されているので、所望の反射率及び透過率の比が得
られ、光の吸収や減衰が少ない反射型と透過型の両方の
表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。

【００５６】さらに、カラー表示をさせる場合におい
て、反射部と開口部でのカラーフィルタ材料の色純度
（色再現範囲）及び視感透過率を、カラーフィルタ膜厚
を変化させたりカラーフィルタ材料の底面積の比を変化
させりして、色純度において反射部≦開口部とし、透過
率において反射部≧開口部とすることにより、反射型で
も透過型でも十分な色再現範囲が得られる反射型と透過
型の両方の表示が可能な液晶表示装置を実現できる。

【００５７】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記第２乃至第４の実施の
形態では、対向基板４側に反射板１２を設けているが、
本発明はこれに限らず、図１に示したように対向基板４
を観察者側に配置し、背面側にアレイ基板２を配置して
開口部１３が形成された反射板１２を配置してももちろ
んよい。

【００５８】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、光の利用
効率を向上させ、また、色再現範囲と透過率を向上させ
て高画質の画像を表示する反射型と透過型の両方の表示
が可能な液晶表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置
をその表示面に垂直な方向で切断した断面を示す図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置
をその表示面に垂直な方向で切断した断面を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置
の対向基板上のカラーフィルタ近傍の断面を示す図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置
の対向基板上の複数のカラーフィルタの一部をアレイ基
板側から見た状態を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置
におけるカラーフィルタの色度座標と視感透過率を示す
図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態による液晶表示装置
をその表示面に垂直な方向で切断した断面の構成を示す
図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置
をその表示面に垂直な方向で切断した断面の構成を示す
図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態による液晶表示装置
の対向基板上の複数のカラーフィルタの一部をアレイ基
板側から見た状態を示す図である。

【図９】従来の反射型カラー液晶表示装置をその表示面
に垂直な方向で切断した断面を示す図である。

【図１０】透過型及び反射型の液晶表示装置にそれぞれ
用いられるカラーフィルタの一般的な光学特性を示す図
である。

【符号の説明】

１、２００液晶表示装置２、２０２アレイ基板４、２０４対向基板６、２０６蛍光管１０、２１０導光板１２、２０８反射板１３開口部１４、２１４液晶層１６、２１６シール剤１８、２０、２１８、２２０偏光板２２、２２２画素電極２４、２２４共通電極２６、２２６カラーフィルタ２８、２２８透明保護膜３０、２３０透過光３２、２３２反射光４０、４６透明レジスト膜２１２半透過反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９ＤＦターム(参考） 2H048 BA43 BA48 BB02 BB07 BB44 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA14Y FA23Z FA42Z FB00 HA07 HA10 HA12 LA15 LA17 LA18 5C094 AA07 AA08 BA03 BA43 CA19 CA24 EA04 EB02 ED03 ED11 ED14 5G435 AA00 AA04 BB12 BB15 BB16 EE27 EE33 FF03 FF05 FF08 GG12 GG24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光が背面から入射する背面側透
明基板と、外光が入射する観察者側透明基板と、前記背
面側透明基板と前記観察者側透明基板との間に挟持され
た液晶層とを有する液晶表示装置であって、前記背面側透明基板は、入射した前記外光を前記液晶層へ反射させる反射部と、
前記光源からの光を前記液晶層へ透過させる開口部とを
所定の面積比で有していることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置において、前記背面側透明基板と前記観察者側透明基板のいずれか
一方に、前記光源からの光及び前記入射した外光が透過
するカラーフィルタが配置されていることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項３】請求項２記載の液晶表示装置において、前記開口部のカラーフィルタ材料の色再現範囲は、前記
反射部のカラーフィルタ材料の色再現範囲と同等かそれ
より広いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項２又は３に記載の液晶表示装置にお
いて、前記反射部のカラーフィルタ材料の視感透過率は、前記
開口部のカラーフィルタ材料の視感透過率と同等かそれ
より高いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】請求項３又は４に記載の液晶表示装置にお
いて、前記反射部の前記カラーフィルタ材料の膜厚は、前記開
口部の前記カラーフィルタ材料の膜厚と異なることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項６】請求項３又は４に記載の液晶表示装置にお
いて、前記反射部の前記カラーフィルタ材料の底面積は、前記
開口部の前記カラーフィルタ材料の底面積と異なること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】請求項６記載の液晶表示装置において、前記反射部は、前記カラーフィルタ材料が形成されてい
ない領域を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】請求項５記載の液晶表示装置において、前記反射部と前記開口部のカラーフィルタ材料の膜厚が
異なるように、前記反射部と前記開口部とは、前記背面
側透明基板からの高さが相違して形成されていることを
特徴とする液晶表示装置。