JP2003279964A

JP2003279964A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003279964A
Application number: JP2002080123A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ofuji; 義洋大藤; Akira Yamaoka; 亮山岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】二枚の基板の間隙を所定値に規制するために
カラーフィルタ基板に柱状スペーサを設けたものにおい
て、開口率を向上し、光漏れによる色純度の低下を抑制
する。【解決手段】一部に透過部（開口ＨＬ１）を有する反
射電極（画素電極ＰＦＤ）を形成した第１基板（ＳＵＢ
１）とカラーフィルタ層を欠如した開口（ＨＬ２）を形
成複数色のカラーフィルタ（ＦＩＬ）を有する第２基板
（ＳＵＢ２）の間の間隙を所定値に規制するために第２
基板に柱状スペーサ（ＳＯＣ）を上記開口（ＨＬ２）の
部分に設けた。柱状スペーサ（ＳＯＣ）の周囲に有する
配向膜（ＯＲＩ２）の配向不良や未配向による光漏れは
カラーフィルタを通過せずに第２基板から出射するため
光漏れによる色純度の低下が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に透過光と反射光を選択的に又は同時に利用可能
として画像を表示する半透過反射型の液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型で軽量、低消費電
力であることから、ノート型パソコン、ワードプロセッ
サ、電子手帳、携帯電話機、携帯情報端末（所謂、ＰＤ
Ａ）、カメラ一体型ビデオレコーダ、テレビ受像機等、
広範囲の電子機器の表示装置として使用されている。液
晶表示装置は、ブラウン管やプラズマディスプレイ装置
と異なり、それ自体が発光するのではなく、外部から入
射した光の光量を制御して画像等を表示するものであ
る。また、光制御素子として複数色のカラーフィルタを
具備させることで多色のカラー画像表示が可能となる。

【０００３】現在最も一般的に用いられている液晶表示
装置は、蛍光管や発光ダイオード等を用いたバックライ
トと称する照明光源を背面等に設置し、バックライトが
発光する光が液晶表示装置を透過する量を制御して画像
を表示する構成とした、所謂透過型の液晶表示装置であ
る。しかし、この透過型の液晶表示装置では、バックラ
イトによる電力消費が全消費電力の約半分を占め、前記
した携帯型の電子機器のように電池駆動の場合、その使
用時間が制限される大きな要因となっている。また、透
過型の液晶表示装置は、明るい屋外等で使用する場合に
は表示領域の表面で外光が反射する。そのため表示画像
の識別が著しく困難になる。

【０００４】屋外等の明るい環境で常時携帯して使用す
るものとしては、通常、バックライトを用いずに、反射
板（あるいは、反射膜）あるいは反射機能を持たせた電
極を具備して周囲からの外光の反射光を液晶層で制御す
る、所謂反射型の液晶表示装置がある。このような液晶
表示装置としては、例えば特開平７−３３３５９８号公
報に開示されているような、透過反射膜を用いて、透過
型表示（透過モード）と反射型表示（反射モード）を行
うようにした透過反射型の液晶表示装置が知られてい
る。この種の液晶表示装置の他の例として、例えば特開
２０００−２９２７８２号公報などがある。

【０００５】図８は透過反射型の液晶表示装置の構成例
を模式的に説明する断面図である。この液晶表示装置Ｐ
ＮＬは、ガラス板を好適とする一対の基板（第１基板Ｓ
ＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２）の間に液晶層ＬＣを挟持し
て構成される。両基板の間隙であるセルギャップはスペ
ーサＳＰで規制される。このスペーサＳＰはガラスある
いはプラスチックのビーズである。シール剤ＳＬは液晶
層を封止して一対の基板（第１基板と第２基板）ＳＵＢ
１とＳＵＢ２を貼り合わせて一体化している。

【０００６】第１基板ＳＵＢ１の内面には一部に光透過
開口ＨＬを形成した透過反射電極ＰＦＤ、配向膜ＯＲＩ
１を有している。この第１基板ＳＵＢ１の内面に画素選
択用のアクティブ素子として薄膜トランジスタを有する
場合は薄膜トランジスタ基板とも称する。また、第２基
板ＳＵＢ２の内面には複数色（ここでは、３色）のカラ
ーフィルタ層（または単にカラーフィルタとも称する）
ＦＩＬ、オーバーコート層ＯＣ、透明共通電極ＩＴＯ、
配向膜ＯＲＩ２を有している。また、コントラストを上
げるために隣接するカラーフィルタＦＣの間には遮光膜
であるブラックマトリクスＢＭが介在されている。この
ようにカラーフィルタを形成した第２基板ＳＵＢ２をカ
ラーフィルタ基板とも称する。

【０００７】反射型の表示（反射モード）では、第２基
板ＳＵＢ２を通って外部から入射した光Ｌ１が液晶層Ｌ
Ｃを通って第１基板ＳＵＢ１の内面にある透過反射電極
ＰＦＤで反射して再び第２基板ＳＵＢ２を通って出射す
る。第１基板ＳＵＢ１の透過反射電極ＰＦＤは画素毎に
独立し、図示しない駆動回路で個別に選択される。選択
された透過反射電極ＰＦＤと第２基板ＳＵＢ２にある透
明共通電極ＩＴＯとの間に形成される電界で液晶層ＬＣ
の液晶分子の配向方向が制御される。この液晶分子の配
向方向に応じて上記光Ｌ１が変調される。

【０００８】透過型の表示（透過モード）では、第１基
板ＳＵＢ１に入射した図示しないバックライトからの光
は透過反射電極ＰＦＤに有する光透過開口Ｌを通って液
晶層ＬＣを通過しようとする。このとき、選択された透
過反射電極ＰＦＤと第２基板ＳＵＢ２にある透明共通電
極ＩＴＯとの間に形成される電界で液晶層ＬＣの液晶分
子の配向方向が制御される。この液晶分子の配向方向に
応じて上記光Ｌ２が変調される。

【０００９】なお、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ
２の表面側には偏光板等の光学シートが積層されるが、
図示は省略した。また、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置では、一方の基板にアクティブ素子（典型的に
は薄膜トランジスタ）を備えるが、これも図示を省略し
た。図１１におけるＸ方向は液晶表示装置の画面で言え
ば水平走査方向、Ｙ方向は垂直走査方向、Ｚ方向は表示
面方向である。観察面は図中に太矢印で示した。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した透過反射型の
液晶表示装置では、第１基板ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ
２の間の間隙（セルギャップ）を規制するスペーサとし
てビーズＳＰを用いている。このビーズＳＰは一方の基
板の内面に分散させた後に他方の基板を貼り合わせる手
法を採用している。しかし、このビーズ分散工程でビー
ズが偏在したり移動が生じ、配向膜の配向性能に不具合
をもたらし、あるいは分散むらによるコントラストのば
らつきを招くことがあった。

【００１１】これの対策の一方法として、第２基板であ
るカラーフィルタ基板に他方の基板方向に植立した柱状
スペーサを固定的に形成することが提案された。柱状ス
ペーサは、カラーフィルタ基板の内面にホトリソグラフ
ィ手法を用いて樹脂膜をパターニングして柱状突起とす
るものである。すなわち、カラーフィルタを形成後にオ
ーバーコート層を塗布し、このオーバーコート層上に透
明共通電極を形成する。そして、透明共通電極上に柱状
スペーサを形成した後に配向膜を塗布し、液晶配向能を
付与する、所謂ラビング処理等を施す。

【００１２】したがって、柱状スペーサは配向膜から突
出した形、あるいは、柱状スペーサが配向膜を被覆した
状態で突出した形となるため、ラビング処理時には柱状
スペーサの周辺に所要の液晶配向能を付与することが困
難（配向困難）、配向不良または配向不可能になる部分
が生じる。その結果、柱状スペーサの周辺で光抜け現象
が発生し、色純度低下（色調劣化）やコントラスト低下
をもたらす。

【００１３】このような光抜け現象を阻止するため、隣
接するカラーフィルタの間に有するブラックマトリクス
の位置に柱状スペーサを設けることを考えた。

【００１４】図９は後述する本発明の実施例に至る途上
で考えられた液晶表示装置のカラーフィルタ基板のカラ
ー一画素付近の構成図であり、同図（ａ）は要部平面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った要部断面図で
ある。図中、参照符号ＦＩＬ（Ｒ，Ｂ，Ｇ）はカラーフ
ィルタ（赤、青、緑）、ＢＭはブラックマトリクス、Ｏ
Ｃはオーバーコート層、ＩＴＯは透明共通電極、ＳＯＣ
は柱状スペーサ、ＯＲＩ２は配向膜（液晶配向性能の付
与領域をＲＤで、未配向または配向不良領域をＮＲＤで
示す）である。

【００１５】各構成層は基板ＳＵＢ２の内面に図示した
ように形成される。すなわち、ガラス等の第２基板ＳＵ
Ｂ２に遮光層で開口部を区画したブラックマトリクスＢ
Ｍをパターニングし、その開口部にカラーフィルタＦＩ
Ｌ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｂ）、ＦＩＬ（Ｇ）を形成する。な
お、図５にはカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）とＦＩＬ
（Ｂ）のみを示す。この上にカラーフィルタの表面を平
滑化するためのオーバーコートＯＣを形成する。

【００１６】オーバーコートＯＣで平滑化した面に透明
共通電極ＩＴＯを成膜し、さらにこの上に柱状スペーサ
ＳＯＣを形成する。ブラックマトリクスＢＭ、カラーフ
ィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｂ）、ＦＩＬ（Ｇ）、柱
状スペーサＳＯＣはホトリソグラフィ手法で形成され、
透明共通電極ＩＴＯは蒸着等の透明導電膜成膜法とホト
リソグラフィ手法によるパターニングで形成される。な
お、透明共通電極ＩＴＯを有しない方式の液晶表示装置
（例えば、横電界方式）では、オーバーコートＯＣ上に
柱状スペーサＳＯＣを形成する。

【００１７】このように、ブラックマトリクスＢＭの上
に柱状スペーサＳＯＣを形成することによって、柱状ス
ペーサＳＯＣ周辺における配向膜ＯＲＩに未配向あるい
は配向不良が発生しても、この部分で光漏れが生じるこ
とはなくなり、コントラスト低下や色純度低下が抑制さ
れる。しかし、ブラックマトリクスＢＭを形成すると、
画素の有効面積が小さくなって所謂開口率が低下し、輝
度向上（明るさ低下）の妨げとなる。特に、携帯電話機
やＰＤＡ等の比較的小型の電子機器の表示部に用いる液
晶表示装置では輝度向上のためにブラックマトリクスを
設けないカラーフィルタが採用される場合がある。

【００１８】図１０はブラックマトリクスを有しないカ
ラーフィルタ基板のカラー一画素付近の構造例の説明図
であり、同図（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ’線に沿った断面図である。図９と同一参照符号は
同一機能部分に対応する。この構成例では各カラーフィ
ルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｂ）、ＦＩＬ（Ｇ）のそれ
ぞれの一部に当該カラーフィルタ欠如した光透過開口Ｈ
Ｌを有する。この光透過開口ＨＬを有する領域は図示し
ない他方の基板に設けた反射電極（図９における画素電
極）で反射した光を透過させる反射部となり、主として
反射モードにおける表示に寄与する。そして、光透過開
口ＨＬを除く他の領域は透過部となる。

【００１９】このように、ブラックマトリクスを設けな
いことで開口率を向上し、また反射電極からの反射光あ
るいは反射電極を有する基板を透過した光の一部をカラ
ーフィルタを通すことなくカラーフィルタに設けた開口
から直接出射させることで輝度を向上させている。しか
し、ブラックマトリクスを設けないため、柱状スペーサ
はカラーフィルタ上に形成することになり、柱状スペー
サの周辺における配向膜ＯＲＩに未配向あるいは配向不
良が発生し、この部分から漏れる光がカラーフィルタを
通過することで、色純度の低下をもたらす。

【００２０】図１１は図１０の構成における色純度低下
を回避するカラーフィルタ基板の構成例を説明する図１
０の（ｂ）に対応する断面図である。図１１では、上記
した柱状スペーサＳＯＣの周辺から漏れる光を遮断する
ようにしたもので、柱状スペーサＳＯＣの下層にブラッ
クマトリクスＢＭを形成している。しかし、ブラックマ
トリクスＢＭを設けることでコントラストは向上する
が、前記した開口率低下や輝度低下が生じてしまう。

【００２１】このように、図１０、図１１で説明した構
成では、色純度の低下を抑制しつつ開口率低下や輝度低
下を解消することが困難であり、これが解決すべき課題
の一つとなっていた。

【００２２】本発明の目的は、上記した課題を解消する
ことにあり、二枚の基板の間隙を所定値に規制するため
にカラーフィルタ基板に柱状スペーサを設けたものにお
いて、開口率を向上し、かつブラックマトリクスを設け
ることなく光漏れによる色純度の低下を抑制した透過反
射型の液晶表示装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、一部に透過部を有する反射電極を形成し
た一方の基板（第１基板）と複数色のカラーフィルタを
形成した他方の基板（第２基板）の間の間隙を所定値に
規制するために上記第２基板に柱状スペーサを設け、第
２基板のカラーフィルタの一部に当該カラーフィルタ層
を欠如した開口を形成する。そして、このカラーフィル
タの開口形成位置に柱状スペーサを設けた。

【００２４】柱状スペーサの周囲に有する配向膜に配向
不良や未配向が生じるが、この配向不良や未配向の配向
膜からの光漏れはカラーフィルタを通過せずに第２基板
から出射する。したがって、この光漏れによる色純度の
低下は回避される。また、カラーフィルタ基板にブラッ
クマトリクスを設けないため、開口率が向上し、輝度も
向上する。

【００２５】さらに、柱状スペーサを第１基板の反射電
極に有する反射部に設けることで当該反射電極の透過部
からの光が柱状スペーサの周辺における配向膜を通過し
ないで第２基板から出射する。したがって、透過光が柱
状スペーサの周囲に有する配向不良や未配向の配向膜で
光漏れとなることがなく、コントラストの低下も抑制さ
れる。以下、本発明の代表的な構成を記述する。

【００２６】（１）、反射電極を有する第１基板と、複
数色のカラーフィルタ層を有する第２基板と、前記第１
基板のカラーフィルタ層の形成面と第２基板の反射電極
形成面を所定の間隙で対向させて貼り合わせ、前記間隙
に液晶層を挟持してなり、前記第１基板に有する反射電
極の一部に当該反射電極を貫通する第１の光透過開口を
もつ電極透過部を有すると共に、前記第２基板に有する
複数色のカラーフィルタ層の各々の一部に当該カラーフ
ィルタ層を貫通する第２の光透過開口をもつフィルタ透
過部を有し、前記第２の光透過開口の形成位置に前記間
隙を規制する柱状スペーサを備えた。

【００２７】（２）、（１）において、前記第１基板お
よび第２基板の平面方向において前記第２の光透過開口
を前記第１の光透過開口に対してオフセットした位置に
配置した。

【００２８】（３）、（１）または（２）において、前
記第１基板にはアクティブ素子を有し、前記反射電極は
前記アクティブ素子で駆動される画素電極であり、当該
画素電極である前記反射電極の上層に第１の配向膜を有
すると共に、前記第２基板には前記複数のカラーフィル
タ層を覆って形成されたオーバーコート層と、前記オー
バーコート層上に成膜されて前記反射電極との間に電界
を形成するための共通電極と、前記共通電極を覆って形
成された第２の配向膜を有し、前記柱状スペーサを前記
共通電極上に形成した。

【００２９】（４）、（１）または（２）において、前
記第１基板には、アクティブ素子で駆動される画素電極
および前記画素電極との間に電界を形成するための対向
電極を有し、前記反射電極は前記画素電極であり、当該
画素電極である前記反射電極および前記対向電極の上層
に第１の配向膜を有すると共に、前記第２基板には、前
記複数のカラーフィルタを覆って形成されたオーバーコ
ート層と、前記オーバーコート層上に形成された第２の
配向膜を有し、前記柱状スペーサを前記オーバーコート
層上に形成した。

【００３０】なお、本発明は、上記の構成および後述す
る実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技
術思想の範囲内で種々の変形が可能であることは言うま
でもない。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例の図面を参照して詳細に説明する。なお、以
下の実施例では、薄膜トランジスタで駆動される反射電
極を有する薄膜トランジスタ基板である第１基板と、カ
ラーフィルタを有するカラーフィルタ基板である第２基
板とで構成したアクティブマトリクス方式の液晶表示装
置を例として説明するが、他の形式のアクティブマトリ
クス方式、あるいは単純マトリクス方式の液晶表示装置
についても本発明は同様に適用できる。

【００３２】図１は本発明による液晶表示装置の一実施
例を説明する一画素付近の構成を模式的に説明する断面
図である。図２は本発明による液晶表示装置のカラーフ
ィルタの配置例を模式的に示す平面図である。図１は図
２のＡ−Ａ’線に沿った要部断面に相当する。薄膜トラ
ンジスタ基板である第１基板ＳＵＢ１はガラス板の内面
に薄膜トランジスタＴＦＴを有し、この薄膜トランジス
タＴＦＴで駆動される画素電極として反射電極ＰＦＤを
有している。反射電極ＰＦＤの一部には第１の光透過開
口ＨＬ１を有し、また反射電極ＰＦＤの全面の上層は配
向膜ＯＲＩ１で覆われている。ＧＩはゲート絶縁層を示
す。なお、薄膜トランジスタは簡略に示した。また、図
中の太矢印は表示画面の観察方向を示す。他の実施例の
図面でも同様。

【００３３】一方、カラーフィルタ基板である第２基板
ＳＵＢ２の内面には複数色のカラーフィルタＦＩＬが形
成されている。図２は３色のカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂ
が画面ＡＲのＹ方向に延在しＸ方向に並設されている様
子を示している。カラーフィルタの一部には図１に示し
たようにカラーフィルタ層を欠如した第２の光透過開口
ＨＬ２を有している。カラーフィルタＦＩＬの表面は第
２の光透過開口ＨＬ２を含めてオーバーコート層ＯＣで
被覆され、平滑化されている。このオーバーコート層Ｏ
Ｃの上層に透明共通電極ＩＴＯが成膜され、さらにその
上に配向膜ＯＲＩ２が形成されている。

【００３４】第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２は各
配向膜ＯＲＩ１，ＯＲＩ２を対向させてて貼り合わさ
れ、貼り合わせ間隙に液晶層ＬＣが封入されている。そ
して、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２の上記間隙
は柱状スペーサＳＯＣの高さで所定値に規制されてい
る。柱状スペーサＳＯＣはカラーフィルタＦＩＬの第２
の光透過開口ＨＬ２の上、かつ透明共通電極ＩＴＯの上
にホトリソグラフィ手法で形成されている。この配向膜
ＯＲＩ２はラビング等の手段で液晶配向能（配向ＯＤ）
が付与されるが、柱状スペーサＳＯＣの周辺は当該柱状
スペーサＳＯＣの存在で配向不良あるいは未配向ＮＯＤ
となっている。

【００３５】なお、配向膜ＯＲＩ２は塗布の際に柱状ス
ペーサＳＯＣの外面に存在する場合もあるが、図１では
図示していない。柱状スペーサＳＯＣの外面に配向膜Ｏ
ＲＩ２が塗布されている場合でも、この部分は配向不良
あるいは未配向となる。したがって、柱状スペーサＳＯ
Ｃの周囲にある配向不良あるいは未配向の配向膜ＯＲＩ
２は光漏れを起こすが、この部分で漏れた光は第２の光
透過開口ＨＬ２を通って第２基板ＳＵＢ２から出射する
ため、カラーフィルタを通過することによる着色が起き
ない。したがって、柱状スペーサＳＯＣを設ける部分の
カラーフィルタＦＩＬに開口ＨＬ２を形成することで色
純度低下が抑制される。

【００３６】図１では第１基板ＳＵＢ１の反射電極ＰＦ
Ｄに形成した第１の光透過開口ＨＬ１と第２基板ＳＵＢ
２のカラーフィルタＦＩＬに形成した第２の光透過開口
ＨＬ２とは、両基板の平面方向にオフセットしてある。
したがって、反射電極ＰＦＤの第１の光透過開口ＨＬ１
を通して当該第１基板ＳＵＢ１の外から入射した光の殆
どはカラーフィルタＦＩＬを通過する透過光となる。ま
た、この透過光が柱状スペーサＳＯＣの周囲にある第２
の光透過開口ＨＬ２での光漏れとなっても、カラーフィ
ルタを通過しないため色純度の低下には殆ど影響しな
い。

【００３７】図３は本発明による液晶表示装置のカラー
フィルタ基板の一カラー画素の構成の説明図で、同図
（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿
った断面図である。図１、図２と同一参照符号は同一機
能部分に対応する。図３において、参照符号ＰＸは一カ
ラー画素を示し、３つのカラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、
ＦＩＬ（Ｂ）、ＦＩＬ（Ｇ）はブラックマトリクス無し
で隣接して配置されている。カラーフィルタ層に有する
第２の光透過開口ＨＬ２の近傍は反射領域ＦＲであり、
他の部分は透過領域ＴＲである。透過領域ＴＲは図１で
説明した反射電極ＰＦＤに有する第１の光透過開口ＨＬ
１の形成部分に対向する部分である。

【００３８】本実施例では、カラーフィルタＦＩＬ
（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｂ）、ＦＩＬ（Ｇ）に有する第２の光
透過開口ＨＬ２がカラーフィルタ配列方向に整列して形
成されているが、これに限るものではなく、各カラーフ
ィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ（Ｂ）、ＦＩＬ（Ｇ）の開
口ＨＬ２をカラーフィルタの延在方向で互いに所定量、
あるいはランダムにずらせてもよい。また、柱状スペー
サＳＯＣを各カラーフィルタＦＩＬ（Ｒ）、ＦＩＬ
（Ｂ）、ＦＩＬ（Ｇ）の第２の光透過開口ＨＬ２の全て
の形成位置に設けるものに限らず、その一つあるいは２
つに、または１または２以上のカラー画素に１または２
以上としてもよく、画面上での輝度むらと両基板の間隙
規制との兼ね合いで任意に配置することもできる。

【００３９】本実施例の構成により、柱状スペーサの周
囲に有する配向膜の配向不良や未配向で光漏れによる色
純度の低下が回避され、また開口率が向上し、輝度も向
上する。さらに、柱状スペーサを第１基板の反射電極の
反射部に対向した部分に設けることで第１基板の反射電
極に有する第１の光透過開口を通る透過光が柱状スペー
サの周辺における配向膜を通過せずに第２基板のカラー
フィルタを通って出射するため、コントラストの低下も
抑制される。

【００４０】図４は本発明による液晶表示装置の他の実
施例を説明する一画素付近の構成を模式的に説明する断
面図である。前記の実施例は第２基板であるカラーフィ
ルタ基板側に透明共通電極を設けた、所謂縦電界方式
（ＴＮ）の液晶表示装置に本発明を適用したものである
が、本実施例は第１基板である薄膜トランジスタ基板側
に対向電極を形成した、所謂横電界方式の液晶表示装置
に本発明を適用した実施例である。図１と同一参照符号
は同一機能部分に対応する。

【００４１】図４において、第１基板ＳＵＢ１には図１
と同様の薄膜トランジスタＴＦＴ、画素電極である反射
電極ＰＦＤと共に、この反射電極ＰＦＤに隣接した対向
電極ＣＴを有している。薄膜トランジスタＴＦＴで選択
された反射電極ＰＦＤと対向電極ＤＴとの間に第１基板
ＳＵＢ１、第２基板ＳＵＢ２の平面方向と略平行な方向
に電界が形成される。第２基板ＳＵＢ２には、カラーフ
ィルタＦＩＬ、オーバーコート層ＯＣ、および配向膜Ｏ
ＲＩ２がこの順で形成されている。柱状スペーサＳＯＣ
は第２基板ＳＵＢ２のオーバーコート層ＯＣの上に形成
されている。

【００４２】本実施例において、第１基板ＳＵＢ１に有
する反射電極ＰＦＤで反射された光、およびそ反射電極
ＰＦＤに有する第１の光透過開口ＨＬ１から入射した光
について、第２基板ＳＵＢ２に有する柱状スペーサＳＯ
Ｃの周辺における配向不良や未配向の配向膜による光漏
れで色純度の低下することが抑制されるメカニズムは前
記実施例と同様である。

【００４３】本実施例によっても、柱状スペーサの周囲
に有する配向膜の配向不良や未配向で光漏れによる色純
度の低下が回避され、また開口率が向上し、輝度も向上
する。さらに、柱状スペーサを第１基板の反射電極に有
する反射部と対向した位置に設けることで透過光が柱状
スペーサの周辺における配向膜を通過しないで第２基板
から出射するため、コントラストの低下も抑制される。

【００４４】図５は本発明による液晶表示装置に使用態
様の一例を模式的に説明する断面図である。本態様は前
記各実施例の何れかの液晶表示装置ＰＮＬにバックライ
トＢＬを組み合わせたものである。すなわち、液晶表示
装置ＰＮＬの背面にバックライトＢＬを積層してあり、
周囲が暗い環境では液晶表示装置ＰＮＬを透過するバッ
クライトＰＮＬからの照明光を液晶表示装置ＰＮＬに形
成した画像で変調し、これを液晶表示装置ＰＮＬの表示
面側（第２基板ＳＵＢ２：カラーフィルタ基板側）に出
射することによって画像を可視化する。また、明るい環
境では、表示面側から入射する周囲の外光を照明光とし
た反射型の液晶表示装置として動作する。

【００４５】この液晶表示装置は、表示面側とその反対
側の面に有する偏光板（あるいは位相差板等）は図示を
省略してある。この液晶表示装置ＰＮＬの背面に、当該
液晶表示装置の外形とほぼ同様の形状をもつ略々矩形の
透明な導光板ＧＬＢとこの導光板ＧＬＢの一縁（サイド
エッジ）に沿って設置した光源Ｌとを備えたバックライ
トＢＬを設置してある。

【００４６】光源Ｌは１または２以上の発光ダイオード
あるいは冷陰極蛍光ランプが用いられる。比較的大きな
画面をもつノートパソコンなどでは冷陰極蛍光ランプが
採用されるが携帯型の情報端末などのバッテリー駆動の
機器では発光ダイオードが多く用いられる。透過モード
ではこの光源Ｌからの光を導光板ＧＬＢに伝播させる途
上で液晶表示装置ＰＮＬ方向に指向させ、液晶表示装置
ＰＮＬを背面から照明する構成としている。

【００４７】また、導光板ＧＬＢの背面にはドット印刷
ＤＯＴ等が印刷などで形成され、液晶表示装置ＰＮＬの
全域で均一な照明を得るようになっている。なお、導光
板ＧＬＢのさらに背面側には、導光板ＧＬＢから背面に
出射した光を全反射させて液晶表示素子ＰＮＬ側に戻す
反射板ＲＦが設置されている。

【００４８】図６は本発明による液晶表示装置の使用態
様の他の例を模式的に説明する断面図であり、図５に示
した液晶表示装置にタッチパネルとを組み合わせた画面
入力型の液晶表示装置の使用態様の一例を模式的に説明
する断面図である。本態様の液晶表示装置ＰＮＬとバッ
クライトＢＬの部分は前記図５で説明したものと同様な
ので繰り返しの説明はしない。液晶表示装置ＰＮＬの表
示面側にはタッチパネルＴＰが設置されている。

【００４９】このタッチパネルＴＰは、それぞれの内面
に透明な抵抗膜を有する硬質板と軟質シートを周縁で粘
着し、常時は両者の抵抗膜を離間させておく。そして、
ペン先などで押圧操作して両抵抗膜を接触させたときの
座標を検出して文字や記号の入力、あるいは液晶表示装
置の画面に表示されたアイコンや文字記号などを選択で
きるように構成されている。このような抵抗膜形式に限
らず、既知の他の形式のタッチパネルを用いることもで
きる。

【００５０】図７は本発明による液晶表示装置を実装し
た電子機器の一例としての携帯型情報端末と携帯電話機
の構成例を説明する斜視図である。携帯型情報端末（Ｐ
ＤＡ）はホストコンピュータＨＯＳＴやバッテリーＢＡ
Ｔを収納し、表面にキーボードＫＢを備えた本体部ＭＮ
と、前記した構成の液晶表示装置ＰＮＬ１やバックライ
ト用のインバータＩＮＶを実装した表示部ＤＰで構成さ
れている。

【００５１】また、携帯型情報端末の本体部ＭＮには接
続ケーブルＬ２を介して携帯電話機ＰＴＰが接続できる
ようになっており、遠隔地との間で通信が可能となって
いる。この携帯電話機ＰＴＰの表示部を構成する液晶表
示装置ＰＮＬ２も前記した本発明の実施例の何れかの構
成をもつ液晶表示装置が実装されている。携帯型情報端
末の表示部ＤＰの液晶表示装置ＰＮＬ１とホストコンピ
ュータＨＯＳＴとの間はインターフェースケーブルＬ１
で接続されている。また、表示部ＤＰの一部にはペンホ
ルダＰＮＨが設けてあり、ここに入力ペンＰＮが収納さ
れる。

【００５２】この携帯型情報端末は、キーボードＫＢを
使用した情報の入力と入力ペンＰＮでタッチパネルの表
面を押圧操作したり、なぞり、あるいは記入で種々の情
報を入力し、あるいは液晶表示素子ＰＮＬ１に表示され
た情報の選択、処理機能の選択、その他の各種操作を可
能としてある。なお、この種の携帯型情報端末の形状や
構造、および携帯電話機ＰＴＰの形状等は図示したもの
に限るものではなく、この他に多様な形状、構造および
機能を具備したものが考えられる。

【００５３】なお、本発明における液晶表示装置は、上
記の実施例における単純マトリクス方式に限るものでは
なく、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）方式や薄膜ダイオー
ド方式、その他のアクティブ・マトリクス方式の液晶表
示装置にも同様に適用できるものであることは言うまで
もない。このように、上記実施例で説明した液晶表示装
置により、反射モードでも透過モードであっても明るく
見易い画面表示を得ることが出来る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
色純度の低下が回避され、また開口率が向上し、輝度も
向上し、周囲が明るい環境では反射モード、暗い環境で
は透過モードを選択し、環境の明るさに応じて良好な表
示が得られる、カラー表示における色純度や色調が良好
で鮮明な画像表示が得られる透過反射型の液晶表示装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を説明す
る一画素付近の構成を模式的に説明する断面図である。

【図２】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタの
配置例を模式的に示す平面図である。

【図３】本発明による液晶表示装置のカラーフィルタ基
板の一カラー画素の構成の説明図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の他の実施例を説明
する一画素付近の構成を模式的に説明する断面図であ
る。

【図５】本発明による液晶表示装置に使用態様の一例を
模式的に説明する断面図である。

【図６】本発明による液晶表示装置の使用態様の他の例
を模式的に説明する断面図である。

【図７】本発明による液晶表示装置を実装した電子機器
の一例としての携帯型情報端末と携帯電話機の構成例を
説明する斜視図である。

【図８】半透過反射型の液晶表示装置の構成例を模式的
に説明する断面図である。

【図９】本発明の実施例に至る途上で考えられた液晶表
示装置のカラーフィルタ基板のカラー一画素付近の構成
図である。

【図１０】ブラックマトリクスを有しないカラーフィル
タ基板のカラー一画素付近の構造例の説明図である。

【図１１】図１０の構成における色純度低下を回避する
カラーフィルタ基板の構成例を説明する図１０の（ｂ）
に対応する断面図である。

【符号の説明】

ＰＮＬ（ＰＮＬ１、ＰＮＬ２）・・・・液晶表示装
置、ＳＵＢ１・・・・第１基板（薄膜トランジスタ基
板）、ＳＵＢ２・・・・第２基板（カラーフィルタ基
板）、ＬＣ・・・・液晶層、ＰＦＤ・・・・反射電極
（画素電極）、ＯＣ１，ＯＣ２・・・・オーバーコート
層、ＩＴＯ・・・・透明共通電極、ＣＴ・・・・対向電
極、ＯＲＩ１，ＯＲＩ２・・・・配向膜、ＦＩＬ・・・
・カラーフィルタ、ＢＭ・・・・遮光膜（ブラックマト
リクス）、ＨＬ１，ＨＬ２・・・・開口、ＳＯＣ・・・
・柱状スペーサ。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０２Ｆ 1/1339 ５００Ｇ０２Ｆ 1/1339 ５００ 1/1343 1/1343 Ｆターム(参考） 2H048 BB02 BB08 BB37 BB42 2H089 LA09 NA15 NA17 QA14 QA15 TA04 TA05 TA12 TA17 2H090 HA04 HA11 JC07 LA01 LA02 LA15 LA20 2H091 FA02Z FA14Z GA02 GA06 GA07 GA08 LA18 2H092 GA17 HA03 HA05 JB07 JB51 JB56 NA01 PA02 PA03 PA08 PA09 PA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射電極を有する第１基板と、複数色のカ
ラーフィルタ層を有する第２基板と、前記第１基板のカ
ラーフィルタ層の形成面と第２基板の反射電極形成面を
所定の間隙で対向させて貼り合わせ、前記間隙に液晶層
を挟持した液晶表示装置であって、前記第１基板に有する反射電極の一部に当該反射電極を
貫通する第１の光透過開口をもつ電極透過部を有し、前記第２基板に有する複数色のカラーフィルタ層の各々
の一部に当該カラーフィルタ層を貫通する第２の光透過
開口をもつフィルタ透過部を有し、前記第２の光透過開口の形成位置に前記間隙を規制する
柱状スペーサを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記第１基板および第２基板の平面方向に
おいて前記第２の光透過開口は前記第１の光透過開口に
対してオフセットした位置にあることを特徴とする請求
項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記第１基板にはアクティブ素子を有し、
前記反射電極は前記アクティブ素子で駆動される画素電
極であり、当該画素電極である前記反射電極の上層に第
１の配向膜を有し、前記第２基板には前記複数のカラーフィルタ層を覆って
形成されたオーバーコート層と、前記オーバーコート層
上に成膜されて前記反射電極との間に電界を形成するた
めの共通電極と、前記共通電極を覆って形成された第２
の配向膜を有し、前記柱状スペーサは前記共通電極上に形成されているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記第１基板には、アクティブ素子で駆動
される画素電極および前記画素電極との間に電界を形成
するための対向電極を有し、前記反射電極は前記画素電
極であり、当該画素電極である前記反射電極および前記
対向電極の上層に第１の配向膜を有し、前記第２基板には、前記複数のカラーフィルタを覆って
形成されたオーバーコート層と、前記オーバーコート層
上に形成された第２の配向膜を有し、前記柱状スペーサは前記オーバーコート層上に形成され
ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表
示装置。