JP2001255522A - 液晶装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents
液晶装置及びこれを用いた電子機器Info
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Abstract
これを用いた電子機器を提供する。 【解決手段】 少なくとも基板2の表面に青色、緑色及
び赤色の各カラーフィルタ層10、12、14が形成さ
れているカラーフィルタ基板8と、カラーフィルタ基板
8に液晶40を介して対向配置される対向基板38とを
備えた液晶装置50であって、液晶装置50のうち各カ
ラーフィルタ層を除いた構成要素60を透過する光の色
度Pがxoth、yothであるとき、液晶装置50を白表示
した際の色度R’が設計色度R(xset、yset)と実質
的に同一となるよう、各カラーフィルタ層を透過する光
の合成光の色度Q(xCF、yCF)を、次式:xCF=2x
set−xoth,yCF=2yset−yothに従って予め調整し
て成る。
Description
れを備えた電子機器に関し、詳しくは、カラーフィルタ
層を有する液晶装置、及びこれを備えた電子機器に関す
るものである。
ように、互いに対向する一対の基板120、140間に
液晶160を配し、液晶160の配向状態に応じて液晶
を通過する光を変調させて画像表示等を行うものであ
る。そして、基板120の対向面にはインジウム錫酸化
物(以下、「ITO」という)等からなる透明電極24
0aがマトリクス状に配設され、他の基板140の上
に、青色、緑色及び赤色のカラーフィルタ層200a、
200b、200cが上記透明電極240aに対応した
位置にマトリクス状に形成され、各カラーフィルタ層の
上には保護層220が形成されている。又、保護層22
0の上には横方向に延びる短冊状の透明電極240bが
形成されている。そして、基板120からの入射光は、
各カラーフィルタ層200a、200b、200cでそ
れぞれ青、緑、赤のいずれかに色付けられ(光P1、
P2、P3)、基板140側から出射され、これらの
P1、P2、P3の合成光Pが画像として認識される。
た液晶装置500の場合、画像(合成光P)の色バラン
スが低下するという問題がある。ここで、色バランス
(ホワイトバランス)とは、液晶装置を白表示した時、
つまり、各カラーフィルタ層200a、200b、20
0cを透過する光P1、P2、P3を同じ強度で合成した
光Pの色調をいい、白色に近いほど実際の画像の表示色
特性が向上する。そして色バランスは、通常、CIE
1931表色系の色度x、yで表され、この値がC光源
の色度値に近いほど色バランスが良好であるとされる。
構成要素である透明電極240a、240bや保護層2
20が黄色等の色味を帯びることがある。つまり、入射
光が基板120から透明電極240a、液晶160、透
明電極240b、保護層220、カラーフィルタ層20
0a(200b、200c)を経て基板140から出射
して画像表示されるまでの間に、透明電極や保護層によ
って特定波長の光が吸収され、その結果として画像の色
バランスが低下するようになる。この場合、画像の表示
色調は、上記透明電極等の色味の影響を受けて黄色にな
る。
光は透明電極240a、240bと保護層220を透過
した後、反射層で反射されて再度この透明電極と保護層
を透過するので、上記透明電極と保護層による光の吸収
度合が強くなり、それに伴って画像の色バランスの低下
も顕著になる。
を解決し、画像の色バランスを向上させた液晶装置、及
びこれを用いた電子機器の提供を目的とする。
ために、本発明のカラーフィルタ基板は、少なくとも基
板の表面に青色、緑色及び赤色の各カラーフィルタ層が
形成されているカラーフィルタ基板と、該カラーフィル
タ基板に液晶を介して対向配置される対向基板とを備え
た液晶装置であって、前記液晶装置のうち前記各カラー
フィルタ層を除いた構成要素の少なくともいずれかを透
過する光の色度がxoth、yothであるとき、前記液晶装
置を白表示した際の色度が設計色度xset、ysetと実質
的に同一となるよう、前記各カラーフィルタ層をそれぞ
れ透過する光を合成した光の色度x CF、yCFを、次式: xCF=2xset−xoth,yCF=2yset−yoth (但し、色度x、y:CIE 1931表色系で示さ
れ、C光源を用いた場合の色度)に従って予め調整して
成ることを特徴とする。
る各カラーフィルタ層を除いた構成要素を透過する光の
色度が設計色度に比べてずれて所定の色味を帯びたとし
ても、そのずれを打ち消すように予め各カラーフィルタ
層の色度を調整しているので、画像を設計色度と同一と
してその色バランスを向上させることができる。
ysetは、C光源の色度と略同一であることが好まし
い。
ィルタ層の保護層、反射層、又は偏光板の少なくともい
ずれかであることが好ましい。
過反射示型の液晶装置であり、前記構成要素には反射層
が含まれていて、前記色度xoth、yothは、前記構成要
素のうち前記反射層を除いた構成要素を2回透過する光
の色度で規定され、前記色度xCF、yCFは、前記各カラ
ーフィルタ層をそれぞれ2回透過する光の合成光の色度
で規定されていることが好ましい。
つ/又は前記各カラーフィルタ層に含まれる色素の割合
を変化させることにより、該各カラーフィルタ層の色度
が調整されていることが好ましい。
たことを特徴とする。
いて、図1乃至図3に基づいて説明する。なお、本発明
における液晶装置とは、少なくとも後述するカラーフィ
ルタ層を備えたカラーフィルタ基板と、液晶を介してこ
れに対向配置される対向基板とを備えたものをいう。電
極や画素電極制御用の素子については特に制限はなく、
パッシブマトリクス型液晶装置、また、スイッチング素
子としてTFT(thin filmtransistor)素子や、TF
D(Thin Film Diode)素子を備えたアクティブマト
リクス型液晶装置に適用できる。
は、対向基板38に所定の間隔で対向配置され、各基板
8、38の間には液晶が介装されて全体として液晶装置
50を構成している。なお、この実施形態では、液晶装
置50はアクティブマトリクス型のTFD(Thin Film
Diode)液晶装置となっている。素子基板である対向基
板38側には、石英等から成る基板30のカラーフィル
タ基板8と対向する表面(下面)にマトリクス状に例え
ばITO(Indium Tin Oxide)等の透明電極から成る複
数の画素電極32、及び該画素電極32に印加される電
圧を制御するTFD素子36が設けられている。TFD
36は、各列毎走査線34に接続され、走査信号と後述
するデータ線22とに印加された信号に基づいて、液晶
を表示状態、非表示状態またはその中間状態に切り替え
て表示動作の制御を行っている。なお、液晶装置50の
全体の構造や画像表示の詳しい動作については、従来の
ものと同様であるのでその説明を省略する。
構成されている。まず、石英等から成る基板2上に金属
膜から成る反射層4がほぼ全面にわたって形成され、反
射層4の上には対向基板38の画素電極32に対向した
位置にマトリクス状に青色のカラーフィルタ層(図示
「B」)10、緑色のカラーフィルタ層(図示「G」)
12、赤色のカラーフィルタ層(図示「R」)14、が
それぞれ形成され、これらは光の3原色をなしている。
ここで、各カラーフィルタ層10、12、14は離間し
て配置され、それらの間には、非画像表示領域(画素電
極32が形成されていない領域)に対応して、後述する
遮光層6が形成されている。さらに、各カラーフィルタ
層10、12、14の上に図示しない保護層が形成さ
れ、該保護層の上には走査線34の延設方向と交差する
ようにして、短冊状のITOから成る複数のデータ線2
2が形成されている。
例えばアルミニウム、銀、これらの合金等の高反射率の
材料を用いることができ、各カラーフィルタ層10、1
2、14は、例えば染色法や顔料分散法によって製造す
ることができる。そして、各カラーフィルタ層は光の3
原色(R、G、B)を構成しているので、いずれかの方
向において、R、G、Bが交互に配設されていることが
好ましい。例えばこの実施形態では、カラーフィルタ基
板8の左から右へ向かってR、G、Bが交互に配設され
ているが、これと直角な方向にR、G、Bが交互に配設
されていてもよい。
4の中心付近における反射層4には矩形状の窓4dが形
成され、カラーフィルタ基板8の外面側に配設されたバ
ックライト70からの照射光が対向基板38側へ透過す
るようになっている。つまり、この液晶装置50は、各
カラーフィルタ層10、12、14の周縁部では下地反
射層4による反射表示を行い、その中心部では窓4dに
よる透過表示を行うようになっている(半透過反射
型)。このようにすることによって、消費電力の点で有
利な反射表示型と、周囲光の有無に影響されずに表示が
可能な透過表示型の利点を兼ね備え、周囲光に応じて表
示方式を切り替えることにより、消費電力を低減しつつ
明瞭な表示が可能となる。さらに、窓4dの開口比を調
整することにより、反射時の使用を重視した表示、ある
いは透過時の使用を重視した表示を適宜設計することが
できる。
の断面構造は、図2に示すようになっている。
ーフィルタ層10を最下層とし、その上に他のカラーフ
ィルタ層12、14を順に重ねることにより形成されて
いる。そして、対向基板38側から液晶40を経て遮光
層6に入射された光は、各カラーフィルタ層10、1
2、14で吸収されるので、遮光層6はブラックマトリ
クス(図示領域D3)として機能する。一方、画素電極
32を含む領域は表示領域(図示領域D1)になってい
て、そのうち、窓4dを含む領域が透過表示領域(図示
領域D2)をなし、残部が反射表示領域をなしている。
なお、各カラーフィルタ層10、12、14、及び遮光
層6の上には、例えばアクリル系樹脂等から成る保護層
20が形成され、この保護層20の上にデータ線22が
形成されている。
の)画像表示が行われる。まず、対向基板38の外側か
ら基板30に入射した光は、基板30、画素電極32、
図示しない配向膜、液晶40、配向膜、データ線(対向
電極)22、保護層20、及びカラーフィルタ層10
(又は12、14)をこの順で透過して反射層4で反射
した後、入射方向と逆方向、つまりカラーフィルタ層1
0(12、14)から基板30側に出射して画像表示さ
れる。このようにして、入射光が基板30から反射層4
を経て基板30に戻る光路Eを通る過程で、カラーフィ
ルタ層10、12、14のいずれかにより色付けられ、
これらの色付光L1、L2、L3が合成されて画像Lとな
る。この場合、各光L1、L2、L3の強度を同一とすれ
ば、画像Lは白表示になる。
ては、液晶装置50の画素領域の、カラーフィルタ層を
除いた構成要素60(例えば、位相差膜や偏光膜などの
光学素子、基板30、画素電極32、基板30側の配向
膜、液晶40、基板2側の配向膜、データ線(対向電
極)22、保護層20、反射層4等)に特定波長の光の
吸収がないことを前提としている。そして、画像の色バ
ランスをC光源と同一にするため、各カラーフィルタ層
10、12、14を透過する光の合成光の色調をC光源
に合わせる調整がなされている。しかし、実際には、構
成要素60が所定の色味を帯びていることが多い。これ
について、図4〜図6を参照して説明する。なお、図4
〜図6は、構成要素60の一部である保護層20及び透
明電極32、22にそれぞれC光源を照射した際の透過
光及び反射光の分光特性を示し、図7はそのうち反射光
のxy色度図上での位置を示している。又、本発明にお
ける色度x、yは、CIE 1931表色系で示され、
C光源を用いた場合の色度をいう。
分光特性をみると、400nm周辺の青色光が吸収され
ており、そのため、透過光は黄色味を帯びている。一
方、反射光の場合、保護層20を透過する光は反射層で
反射されて再度この層を透過することになるので(2回
透過光に相当)、通常の透過光に比べて青色の吸収の度
合が強い。同様に、図5において、各透明電極32、2
2を透過する光の分光特性をみると、全波長にわたって
吸収がみられるが、特に青色の吸収が顕著である。つま
り、透明電極32、22の方が保護層20より黄色味を
帯びることになる。さらに、図6に示すように、保護層
20と透明電極32、22をともに透過する光において
は、青色の吸収度合がさらに顕著になる。
や透明電極32、22を透過する光の色度は、C光源の
色度に比べて右上方向(黄色側)にずれ、そのずれ量は
保護層20と透明電極32、22をともに光が透過する
場合に最も大きくなっている。そこで、本発明において
は、図8に示すように、かかる保護層20と透明電極3
2、22(以下、これらをまとめて「構成要素60」と
称する)の色付きを打ち消すため、予め各カラーフィル
タ層10、12、14の色度の調整を行なう。
を透過する光の色度P(xoth、yo th)は、上述のよう
に黄色の領域内に位置している。そして、何らカラーフ
ィルタ層10、12、14の色度調整を行なわない場合
には、実際に画像を白表示した時の色度R’も黄色の領
域内に位置することになる。これに対し、カラーフィル
タ層10、12、14を透過する光の合成光の色度Q
(xCF、yCF)が点Pの補色側(青色)に位置するよ
う、予め各カラーフィルタ層の色度を調整すれば、上記
構成要素60の色付きの影響を打ち消すことができる。
位置するよう、つまり、 xCF=2xset−xoth,yCF=2yset−yoth (1) を満たすように各カラーフィルタ層の色度を調整する。
このようにすれば、上記色度R’を青色側へ一定量だけ
移行させて設計色度Rと同一(白色)に近づけることが
できる。ここで、設計色度xset、ysetとは、液晶装置
50を白表示させる際の色度の設計値であり、理想的に
はC光源の色度に合わせたものである。なお、実際に
は、白表示時の色度R’を設計色度Rと完全に一致させ
ることは難しい。そこで、本発明においては、R’とR
の差が設計色度R±0.01以内である場合も含めて
「実質的に同一」とする。
整を行なう方法について、図9及び図10に基づいて説
明する。
10、12、14を反射(2回透過)する光の色度を示
し(但し、i:青色、緑色、赤色のいずれかのカラーフ
ィルタ層に対応し、B(青色)、G(緑色)、R(赤
色)で表記する)、これら透過光を合成した光の色度x
CF、yCFが点Qで示されている。そして、各カラーフィ
ルタ層10、12、14の膜厚が増加するに伴い、各Q
iはxy色度図の外側(彩度が向上する方向)に移行す
るが、各カラーフィルタ層の膜厚を同じ割合で増加させ
ていけば、点Qの位置は変化しないことがわかる。な
お、合成光の色度x CF、yCFは、各カラーフィルタ層を
反射した光(2回透過光)の三刺激値Xi,Yi,Ziを
求め、次式を形成することにより得られる。
ぞれ異なる割合で増加又は減少させて点Qの位置を変化
させれば、合成光の色度を調整することができる。つま
り、図10に示すように、通常は、色度QがC光源の色
度の近傍になるよう各カラーフィルタ層10、12、1
4の色度が調整されているが、青色のカラーフィルタ層
10の膜厚を増加させてその色度Q’Bを色度図の外側
へ移動させ(彩度を高くし)、一方で、緑色、及び赤色
のカラーフィルタ層12、14の膜厚をそれぞれ低減さ
せてその色度Q’G、Q’Rを色度図の内側へ移動させる
(彩度を低くする)調整を行なう。すると、合成光の色
度Q’は図の左下側、つまり構成要素60の黄色味の補
色である青色側へ移行するので、画像表示した際に構成
要素60の色付きを打ち消すことができ、画像の色バラ
ンスが向上する。
ラーフィルタ層10、12、14の膜厚を変化させてそ
の色度を調整したが、例えば、カラーフィルタ層に含ま
れる色素(顔料)の含有割合(濃度)を変化させて色度
を調整することもできる。又、すべての色のカラーフィ
ルタ層の色度を調整する必要はなく、いずれか一つの色
のカラーフィルタ層の色度のみを調整してもよい。さら
に、構成要素が黄色味を帯びている場合にはカラーフィ
ルタ層を青色側に調整すればよいが、これに限られるこ
とはなく、例えば構成要素が緑色味を帯びている場合に
はカラーフィルタ層を赤色側に調整してもよい。
は、例えばカラーフィルタ層を除いて、一対の基板の各
々に配置され、一対の基板の各々の液晶駆動電極が重な
る部分の各構成要素について、その時の表示画像の色度
xoth、yothを測定しておき、それに対するカラーフィ
ルタ層の色度調整の度合を式(1)に従って算定し、こ
れに従って、カラーフィルタ層の色度調整をした液晶装
置を製造すればよい。なお、色度xoth、yothを規定す
る際には、必ずしも液晶装置のすべての構成要素を対象
としなくともよく、構成要素のうちほとんど光の吸収が
ないものについては考慮しなくてもよい。
射表示型の場合について述べたが、透過表示を行なう場
合には、液晶装置の各構成要素を入射光が1回透過した
際の色度でxoth、yoth、xCF、yCFを規定すればよ
い。
ブマトリクス型の液晶装置だけでなく、例えばSTN等
のパッシブマトリクス型の液晶装置やセグメント型の液
晶装置に適用することもできる。又、対向する各基板に
配設する電極は少なくとも一方が透明電極であればよ
く、他の電極を金属膜から成る反射層で形成しても勿論
よい。
えた電子機器の具体例について説明する。
である。
本体を示し、符号1001は上記の電気光学装置を用い
た液晶表示部を示している。
た斜視図である。
を示し、符号1101は上記の電気光学装置を用いた液
晶表示部を示している。
型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
装置、符号1202はキーボードなどの入力部、符号1
204は情報処理装置本体、符号1206は上記の電気
光学装置を用いた液晶表示部を示している。
記の液晶装置を用いた液晶表示部を備えたものであるの
で、色バランスの優れた電子機器を実現することができ
る。
よれば、液晶装置における各カラーフィルタ層を除いた
構成要素を透過する光の色度が設計色度に比べてずれて
所定の色味を帯びたとしても、そのずれを打ち消すよう
に予め各カラーフィルタ層の色度を調整しているので、
上記構成要素と各カラーフィルタ層をともに透過した際
に得られる画像の色バランスを向上させることができ
る。
型の液晶装置の場合、構成要素の色付きが顕著になるの
で、本発明の効果がより一層大きくなる。
反射する光の分光特性を示すグラフである。
は反射する光の分光特性を示すグラフである。
を透過又は反射する光の分光特性を示すグラフである。
図上の位置を示す図である。
色度を調整する態様を示すxy色度図である。
すxy色度図である。
調整する態様を示すxy色度図である。
を示す斜視図である。
る。
である。
板 10、10A 青色のカラーフィ
ルタ層 12、12A 緑色のカラーフィ
ルタ層 14、14A 赤色のカラーフィ
ルタ層 38、38A 対向基板 40 液晶 50、50A 液晶装置 60 (液晶装置の)構
成要素 E (液晶装置の)光
路 P 構成要素を透過す
る光の色度 Q カラーフィルタ層
を透過する光の合成光の色度 R (液晶装置の)設
計色度 R’ (液晶装置を)白
表示した際の色度
Claims (6)
- 【請求項1】 少なくとも基板の表面に青色、緑色及び
赤色の各カラーフィルタ層が形成されているカラーフィ
ルタ基板と、該カラーフィルタ基板に液晶を介して対向
配置される対向基板とを備えた液晶装置であって、 前記液晶装置のうち前記各カラーフィルタ層を除いた構
成要素の少なくともいずれかを透過する光の色度がx
oth、yothであるとき、 前記液晶装置を白表示した際の色度が設計色度xset、
ysetに近づくように、前記各カラーフィルタ層をそれ
ぞれ透過する光を合成した光の色度xCF、yCFを、次
式: xCF=2xset−xoth,yCF=2yset−yoth (但し、色度x、y:CIE 1931表色系で示さ
れ、C光源を用いた場合の色度)に従って予め調整して
成ることを特徴とする液晶装置。 - 【請求項2】 前記設計色度xset、ysetは、C光源の
色度と略同一であることを特徴とする請求項1に記載の
液晶装置。 - 【請求項3】 前記構成要素は、透明電極、カラーフィ
ルタ層の保護層、反射層、又は偏光板の少なくともいず
れかであることを特徴とする請求項1又は2に記載の液
晶装置。 - 【請求項4】 前記液晶装置は反射型、又は半透過反射
示型の液晶装置であり、前記構成要素には反射層が含ま
れていて、 前記色度xoth、yothは、前記構成要素のうち前記反射
層を除いた構成要素を2回透過する光の色度で規定さ
れ、 前記色度xCF、yCFは、前記各カラーフィルタ層をそれ
ぞれ2回透過する光の合成光の色度で規定されているこ
とを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の液
晶装置。 - 【請求項5】 前記各カラーフィルタ層の膜厚かつ/又
は前記各カラーフィルタ層に含まれる色素の割合を変化
させることにより、該各カラーフィルタ層の色度が調整
されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれ
かに記載の液晶装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の液
晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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