JP2003287744A

JP2003287744A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2003287744A
Application number: JP2002092156A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Nakao; 武寿中尾; Hisahide Wakita; 尚英脇田; Yasuhiko Yamanaka; 泰彦山中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置において、同じ入射光の場合、
反射モードでの表示は透過モードでの表示に比べて暗
く、また両者で色再現範囲が異なるという課題があっ
た。【解決手段】カラーフィルタの同一画素内で分光透過
率の異なる領域を配置し、この領域の形状及び大きさを
変えることにより、反射モードでの表示性能を向上させ
るとともに、この領域の形状や大きさを隣り合う画素あ
るいはパネル内で変化させることにより、カラーフィル
タの材料の性質や材料そのものを変えることなく透過モ
ード表示時と反射モード表示時での色再現範囲を制御す
ることを可能とした。さらに、スイッチング素子の上に
反射金属層を設け、その反射領域をスイッチング素子領
域及び分光透過率の異なる領域に比べて十分広く確保す
ることでスイッチング効率の低下を防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子用カ
ラーフィルタの同一画素内、隣り合う画素間、及び表示
装置表示部（パネル）内で透過率の異なる領域を配置し
た液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話や携帯コンピュータに代表され
る携帯情報機器の普及に伴い、それらの表示装置として
液晶表示装置が広く利用されるようになってきた。これ
は、液晶表示装置を利用することにより、薄型化と省電
力化が比較的容易に実現できるためである。さらに、近
年、携帯コンピュータのみならず、携帯電話や携帯情報
端末においてもカラー表示への要求が高まり、カラー液
晶表示装置を搭載した機種が多く生産されるようになっ
てきた。液晶表示装置においてカラー表示を実現する方
法としては、一般に、液晶表示素子にカラーフィルタを
使用する方法が用いられている。通常、このカラーフィ
ルタは画素ごとに赤、緑、青の色層が順に並んだ構造か
らなり、各画素の光の透過率を液晶を用いて変えること
で多くの色の表示を実現している。

【０００３】これら携帯情報機器は、ほとんどが電池に
よる駆動が可能であり、一度の充電で長時間使用できる
ように消費電力を可能な限り小さくする工夫が施されて
いる。例えば、これらは屋外で使用されることが多く、
バックライトによる消費電力を省くために、太陽等のバ
ックライト以外の光（外光）を利用して表示を明るくす
るというものである。これが反射型液晶表示装置であ
る。

【０００４】一方、これらが屋外で使用される場合が多
いと言っても、屋内で使用される場合もあり、前記反射
型液晶表示装置では外光の少ない屋内では表示が暗くな
ってしまうという短所があった。そこで、外光のある屋
外では主に外光を利用して表示を行い（反射モード）、
外光の少ない屋内ではバックライトを使用して表示を行
う（透過モード）ことにより、表示画面の明るさを確保
しながら消費電力の低減を図った半透過型液晶表示装置
が広く利用されるようになってきた。

【０００５】この半透過型液晶表示装置の画素構造には
いろいろな種類があるが、反射モードにおいてはアクリ
ル系の有機材料により形成した凹凸の表面に金属層（反
射電極、反射金属層あるいは反射板）をつけた構造を液
晶セル内に有することで、入射光である外光を散乱反射
させ白色化するとともに、視野角に対する反射光の量を
制御して目的とする表示性能を実現するタイプが主流の
ひとつとなっている。このタイプの場合、反射モードで
の明るさは反射金属層の凹凸形状、すなわち反射金属層
の傾斜角の分布状態に大きく依存する。

【０００６】この凹凸形状の傾斜角が大きいところで反
射した光の中には、表面のガラス面で反射され、液晶セ
ルの外部に出ることができないものが存在する。この液
晶セルの外部に出ることができない光は表示に利用され
ることが無く、この光の存在が多ければ多いほど外光の
利用効率が低くなることになる。しかしながら、反射金
属層の凹凸形状の段差をある程度保持することが避けら
れない場合、この液晶セルの外部に出ることができない
光を皆無にすることは難しい。

【０００７】近年、反射モードにおける表示性能を向上
させるために、入射光を表示に利用することのできない
傾斜角が大きな領域と、入射光を散乱させることができ
ない反射金属層の平坦な領域を極力小さくするととも
に、外光を散乱させるために有効な傾斜角の存在する領
域に積極的に反射金属層を設け（反射領域）、それ以外
の領域で反射金属層を設けず光を透過させる領域（透過
領域）を設けることで、反射光を有効に利用し、透過モ
ードと反射モード双方で従来より明るい表示を可能とす
る半透過型液晶表示の方法（特願２０００−２０４２８
５）が提唱されている。

【０００８】これら半透過液晶表示装置では、一般に、
反射モードの場合、図８に示したように入射光がカラー
フィルタを二回通過することになり、入射光が一回しか
カラーフィルタを通過しない透過モードの場合に比べ
て、液晶セルへの入射光が同じであれば反射モードの方
が表示が暗くなってしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の液
晶表示用カラーフィルタでは、反射モードでは反射光を
効率よく表示に利用することができない場合があった。

【００１０】本発明は、上記問題点を解決するために成
されたものであり、反射板の断面形状及び平面形状にし
たがって反射光を効率よく表示に利用できるよう、液晶
表示素子用カラーフィルタに分光透過率の異なる領域を
配置することによって、明るい反射モードによる表示を
可能とすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る液晶表示用カラーフィルタに分光透過
率の異なる領域を配置する方法は、カラーフィルタの色
素等の材料変更を必須とすることなく、前記領域の配置
方法を最適化することにより輝度や色再現性等で規定さ
れる表示性能を向上させることを特徴とする。

【００１２】例えば、液晶表示装置の液晶パネルは多く
の画素から構成されているが、画素内で分光透過率の異
なる領域を設置し、前記領域の形状及び大きさ等を反射
金属層の断面形状及び表面形状にしたがって反射光が効
率よく表示に利用できるよう最適化することにより、反
射モードでの反射光の利用効率を向上させることができ
る。

【００１３】また、例えば、画素内で分光透過率の異な
る領域を設置し、前記領域の形状及び大きさ等を隣り合
う画素間で最適化することにより、反射モードでの反射
光の利用効率を向上させることができる。

【００１４】さらに、例えば、反射モードでの表示をさ
らに明るくしたい場合、画素内のスイッチング素子上に
分光透過率の異なる領域を設置しなければならない場合
も生じるが、その場合に前記領域の形状及び大きさ等を
最適化することにより、反射モードでの反射光の利用効
率を向上させるとともに、入射光によるスイッチング素
子の性能劣化を防止し、表示性能の安定性を向上させる
ことができる。

【００１５】なお、ここで透過率とは分光透過率を含
み、開口部は透過率が１００％の部位と考えることがで
きる。

【００１６】以下、各々の場合について簡単に説明す
る。

【００１７】（１）同一画素内での最適化同一画素内で分光透過率の異なる領域を配置し、前記領
域の形状及び大きさを最適なものにすることにより、反
射モードでの表示性能を向上させる。これは、図８に示
したように、透過モードでは入射光がカラーフィルタを
1回しか通過しないのに比べ、反射モードでは２回通過
するために、同じ入射光では後者の方が暗くなってしま
うことを解決するものである。液晶の透過率は液晶セル
ギャップに大きく依存する。したがって、反射モードで
の表示を明るくするためには、カラーフィルタの反射領
域での透過率を高くすると同時に液晶セルギャップを最
適な厚さにする必要がある。本発明では、カラーフィル
タに穴をあけ（開口する）あるいは厚さを変えることで
カラーフィルタ自身の透過率を高くするとともに、セル
ギャップを最適化することにより液晶の透過率を上げる
という両方の効果を同時に発揮して明るい反射モード表
示を実現する。

【００１８】（２）隣り合う画素間での最適化透過モードでは入射光がカラーフィルタを通常一回しか
通過しないのに対し、反射モードでは通常二回通過する
ことで、色再現性が異なってしまう場合が多い。しかし
ながら、色素などの材料を画素内で変えてカラーフィル
タを作製することは困難であり、材料の性質や材料その
ものを変えずに、透過モード表示時と反射モード表示時
との色再現性を制御できれば産業上の効果は大きい。

【００１９】本発明では、カラーフィルタの材料の性質
や材料そのものを変えることなく、画素内に分光透過率
の異なる領域を配置し、前記領域の形状や大きさを隣り
合う画素で変化させることにより透過モード表示時と反
射モード表示時での色再現性を制御することを可能とす
る。

【００２０】（３）表示性能の安定性の向上目標とする反射輝度を得るために前記開口領域を大きく
しなければならない場合が生じるが、その面積が画素内
の容量領域内のみで確保することが困難な場合も生じ
る。このような場合は、スイッチング素子上の反射領域
にも前記開口領域を設定しなければならない。

【００２１】しかしながら、スイッチング素子は半導体
で構成されているため、前記開口部より従来以上の光が
スイッチング素子に入ればスイッチングの効率が低下す
ることになる。この効率の低下を防止するために、スイ
ッチング素子上の反射領域をスイッチング素子領域及び
前記開口領域に比べて十分広く確保することで前記効率
の低下を防止することを可能にする。

【００２２】（４）コンビネーション上記（１）から（３）の方法を組み合わせて、カラーフ
ィルタの材料の性質や材料そのものを変えることなく、
同一画素内で分光透過率の異なる領域を配置し、前記領
域の形状及び大きさを変えることにより反射モードでの
表示性能を向上させるとともに、隣り合う画素で異なっ
た前記領域の形状や大きさを設定することにより透過モ
ード表示時と反射モード表示時での色再現性を制御し、
さらにスイッチング素子上の反射領域をスイッチング素
子領域及び前記開口領域に比べて十分広く確保すること
で前記効率の低下を防止することができる。例えば、ス
イッチング素子上を含む反射領域上に複数のカラーフィ
ルタの開口部を設け、前記開口部の開口径を隣り合う画
素間で異なるように設定することにより色再現範囲を目
標の範囲に設定し、かつスイッチング素子の効率を低下
させないことを同時に図ることができる。このように、
これらの組み合わせにより、反射モードでの明るく安定
な表示を一層効率的にすることができる。

【００２３】また、本発明は、上記いずれかの方法を利
用した液晶表示素子用カラーフィルタでもある。本発明
のカラーフィルタを液晶表示装置に使用することで、明
るい反射モードでの表示を図ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明は、液晶表示用カラーフィ
ルタに分光透過率の異なる領域を配置する方法及びその
方法を利用したカラーフィルタであって、反射金属層の
断面形状及び平面形状にしたがって、あるいは隣り合う
画素間で目標とする表示性能を実現できるように、ある
いはスイッチング素子の性能劣化を防止できるように前
記領域を配置し、反射光を効率よく安定的に表示に利用
できるようにする。

【００２５】以下、本発明の好ましい実施形態について
図面を参照しながら説明する。

【００２６】（実施の形態１）（同一画素内での最適
化）本実施の形態では、画素内で分光透過率の異なる領域を
有し、図１に示すような前記領域の形状や大きさを、反
射金属層とカラーフィルタ間のセルギャップから規定す
る例を示す。

【００２７】液晶表示装置の画素構造にはいろいろな種
類があるが、反射モードと透過モードとを有し、反射モ
ードにおいてはアクリル系の有機材料により形成した凹
凸形状の表面に反射金属部（反射金属層）４をつけた構
造を液晶セル内に有することで、入射光である外光を散
乱反射させ白色化するとともに、視野角に対する反射光
の量を制御して、目的とする表示性能を実現するタイプ
が主流のひとつであり、このタイプの場合、反射光の明
るさは反射金属層の凹凸形状と、前記反射金属層とカラ
ーフィルタの液晶セルギャップに大きく依存する。

【００２８】以下、本実施の形態での前記タイプの画素
構造を用いてカラーフィルタに分光透過率の異なる領域
を配置する方法の一例を説明する。

【００２９】なお、本実施の形態では、カラーフィルタ
の分光透過率の異なる領域を作製する方法として、図２
に示したようにカラーフィルタに開口する場合（開口部
２１）を例示するが、図３に示したように厚さを変えて
段差をつける場合（カラーフィルタ２０における透明層
４０を設ける場合）も同様である。両者共、カラーフィ
ルタの材料を変更すること無しに分光透過率を変更する
ことができる。

【００３０】液晶の透過率は、図２及び図３に示したよ
うな凸形状を形成する有機材料の表面に形成された反射
金属層とカラーフィルタ間の液晶セルギャップ２８、３
０に依存するが、同一セル内に反射モードと透過モード
とが存在する場合は、液晶セルギャップは透過モードで
の透過率が最適となるように優先して決める場合が多
く、その場合反射モードで使用する液晶セルギャップは
理想的なセルギャップより小さくなってしまう。

【００３１】図４によれば、透過モードで使用する透過
領域の液晶セルギャップは４．２μｍから５．０μｍの
間に、反射モードで使用する反射領域の液晶セルギャッ
プは２．４μｍから３．２μｍの間に維持する必要があ
る。これら範囲より液晶セルギャップが広くなれば色再
現性の低下につながる可能性が高くなり、逆に狭くなれ
ばコントラストの低下につながる可能性が高くなる。さ
らに、これら範囲は視野角によっても調整される。

【００３２】反射モードでの液晶セルギャップが理想値
より小さくなってしまう課題に対して、図１に示したよ
うにカラーフィルタの開口部をこの領域の凸領域に合わ
せることにより、開口部のオーバーコートフィルムによ
る凹みを利用して液晶セルギャップを理想的なセルギャ
ップの範囲にすることが可能となる。しかしながら、開
口領域が凸領域をはみ出すと凹領域に開口領域が重なる
ことになり、液晶セルギャップが逆に厚い領域が広くな
って液晶の透過率が低下するといった逆効果を生じるこ
とになってしまう。そこで、この開口径を凸領域よりは
小さくする必要が生じる。したがって、カラーフィルタ
の開口径は反射金属領域の凸形状の径により最大値が規
定される。すなわち、前記開口径の最長径は凸形状の径
以下にする必要がある。

【００３３】さらに好ましくは、透過領域の平均セルギ
ャップを図４に示した範囲に設定した場合、反射領域の
平均セルギャップも図４に示した範囲内に設定すること
が望まれる。この場合は、凸形状の材料の性質より開口
径を３５μｍ以下にすることが望ましい。

【００３４】一方、この開口径を小さくしすぎると製造
上の精度が著しく低下することが分かっている。安定し
た開口径を工業的に製造するためには開口径の最短径が
１０μｍ以上であることが必要である。

【００３５】開口領域が複数の場合、反射金属層で形成
される凹凸形状の溝領域に開口領域がかからないように
するためには開口領域間の距離に関しても、工業上は溝
幅とマスク合わせのずれの幅をあわせた距離以上に保た
なければならない。したがって、上下あるいは左右のマ
スク合わせのずれ幅の最大値と凹部の溝幅を加え合わせ
た１２μｍ以上は開口領域が離れていなければならな
い。

【００３６】また、目標とする反射輝度を得るためには
開口領域を大きくする必要が生じるが、その面積が画素
内の容量領域内のみで確保することが困難な場合も生じ
る。このような場合は、スイッチング素子上の反射領域
にも開口領域を設定しなければならないが、通常、この
容量領域とスイッチング素子とはお互いの電気的な相互
作用を避けるために４０μｍ以上離されている。すなわ
ち、スイッチング素子上の反射領域にも開口領域を設定
しなければならない場合、複数の開口領域の相互間隔の
内、少なくとも一が４０μｍ以上でなければならない。

【００３７】凸形状は一般に画素内で複数存在しそれぞ
れ形状が異なるために、前記凸形状にあわせた開口領域
を設定するとそれぞれの開口領域の形状や大きさが異な
るものとなる。

【００３８】また、開口領域の形状に関しては、さまざ
まな形状が考えられるが、一般に凸形状が多角形かある
いは円形に近いことから、開口領域の形状も多角形かあ
るいは円形に近い方が凸形状にあわせた形状とすること
が容易になる。さらに、好ましくは多角形よりも円形の
方が開口領域の半径（あるいは対角線）方向のずれに対
して面積の変化が少なく、カラーフィルタの工業的生産
における開口径のばらつきが小さく抑えられる効果があ
る。また、ここでいう円形は、真円のみを指しているわ
けではなく真円を含む円形状を指している。

【００３９】さらに前記円形を楕円形にして、画素の信
号線あるいは走査線に対してある角度をもたせることで
色再現性や明るさの異方性をもたせることができるよう
になる。これは、開口部が円形の場合に比べて視野角に
より反射する光の量の変化が緩やかになるためである。
異方性は視野角を制御し、使用者の視点で明るい表示を
実現することを可能とする。また、ラビング方向に長径
を揃えることにより、開口によるラビング不良を低減さ
せる効果もある。

【００４０】同様に、色再現性や明るさに異方性をもた
せるためには、開口領域の中心位置と凸領域の中心位置
とを異ならせる方法も有効である。

【００４１】（実施の形態２）（隣り合う画素間での最
適化）本実施の形態では、画素内で分光透過率の異なる領域を
有し、前記分光透過率、前記領域の形状や大きさを隣り
合う画素との相互関係、あるいはパネル内での相互関係
で規定する例を示す。

【００４２】色再現性を評価する場合に、色座標を使用
することが多いが、液晶表示装置の構成によっては再現
できる色座標の領域を変えたい場合が生じる。たとえ
ば、バックライトを使用する場合、バックライトの分光
輝度を変える、すなわち着色するという方法もあるが、
バックライトの分光輝度は変えずに、カラーフィルタの
赤、緑、青のフィルタから透過してくる光の波長成分の
強度を変えるという方法も利用できる。その場合、カラ
ーフィルタの材料を変えずに実現しようとすれば、赤、
緑、青各画素の分光透過率あるいは分光透過率の異なる
領域の大きさや形状を変える方法が有効である。本実施
の形態では、分光透過率あるいは分光透過率の異なる領
域の大きさや形状を変える方法を例示する。分光透過率
を変える方法としては例えば図３に示したように着色領
域の厚さを変えるという方法で実施でき、前記大きさや
形状を変える方法としては面積や形状を変えるという方
法で実施ができる。赤、緑、青といった各画素そのもの
はお互いにすでに分光透過率が異なるが、本実施の形態
では同一画素内で分光透過率の異なる領域を有し、かつ
隣り合う画素同士においても分光透過率を変えるという
ものである。

【００４３】図５に反射モードにおける色再現範囲の一
例を色座標を用いて破線で示した。また、図６には透過
モードにおける色再現範囲の一例を同様に示した。前記
領域の面積を隣り合う画素で異なるよう配置した後の色
再現範囲をそれぞれ図５及び図６に実線で示した。本例
では、青はあまり変化しないで緑が変化している。

【００４４】これにより、画素内に分光透過率の異なる
領域を配置し、前記領域を隣り合う画素で異なるように
したとき、カラーフィルタの材料を変更すること無しに
色再現範囲を変えることが可能となった。

【００４５】また、液晶表示装置の画素の一部で前記領
域を変化させることも表示装置を心理的に明るく見せる
ためには有効である。

【００４６】表示装置表示部（パネル）の全体の輝度を
変えることなく、心理的に明るくなったように感じさせ
るためには、パネルの中央を明るく、周辺部を暗くし、
その分布をガウス分布にすればいいことが知られてい
る。この効果を、画素内の分光透過率の異なる領域を同
一パネル内で有することにより実現することが可能とな
る。

【００４７】パネルの中央部で明るくしたい画素の分光
透過率は高く維持し、周辺部で暗くしたい部分には分光
透過率を低くする。

【００４８】これにより、バックライトの消費電力は変
わらないが、色再現範囲が維持され、かつパネルが明る
くなったという心理効果を実現することが可能となる。

【００４９】（実施の形態３）（表示性能の安定性の向
上）本実施の形態では、画素内のスイッチング素子上に分光
透過率の異なる領域を有し、前記領域を前記スイッチン
グ素子上の金属反射層による反射領域との相互関係で規
定する例を示す。

【００５０】目標とする反射輝度を得るために開口領域
を大きくしなければならない場合が生じるが、その面積
が画素内の容量領域内のみで確保することが困難な場合
も生じる。このような場合は、スイッチング素子上の反
射領域にも開口領域を設定する必要が生じる。

【００５１】しかしながら、スイッチング素子は半導体
で構成されているため、光がスイッチング素子に入れば
スイッチングの効率が低下することになる。この効率の
低下を防止するために、図７に示したようにスイッチン
グ素子１２の上に反射金属層を設け、その反射領域をス
イッチング素子領域及び開口領域に比べて十分広く確保
する方法が有効である。

【００５２】横軸にスイッチング素子上の反射領域の端
からカラーフィルタの開口領域の端までの距離に関して
は１５μｍ以上で安定したスイッチング性能を確保でき
ることがわかっている。ここで、スイッチング素子とは
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイオード（ＴＦ
Ｄ）といったスイッチング機能を有する素子をさす。

【００５３】（実施の形態４）（コンビネーション）本実施の形態では、画素内に分光透過率の異なる領域を
有し、前記領域の形状や大きさを反射金属層とカラーフ
ィルタ間の、反射金属層の凹凸形状に依存したセルギャ
ップから規定するとともに、前記領域の形状や大きさ
を、隣り合う画素との相互関係においても規定し、さら
にスイッチング素子上に分光透過率の異なる領域を有
し、前記領域の形状や大きさを、スイッチング素子上の
金属反射層による反射領域との相互関係で規定する例を
示す。これらの組み合わせにより、カラーフィルタの材
料の性質や材料そのものを変えることなく、反射モード
での表示性能を向上させるとともに、透過モード表示時
と反射モード表示時での色再現範囲を目的とする範囲に
制御し、さらにスイッチング素子効率の低下を防止する
ことができ、反射モードでの明るく安定な表示を一層効
率的にすることができる。

【００５４】なお、本実施の形態では、実施の形態１と
同様、カラーフィルタの分光透過率の異なる領域を作製
する方法として、図２に示したようにカラーフィルタに
開口する場合を例示するが、図３に示したように厚さを
変えて段差をつける場合も同様である。両者共、カラー
フィルタの材料を変更すること無しに分光透過率を変更
することができる。

【００５５】図１に示した画素構造では、実施の形態１
で示したと同様の理由で、カラーフィルタの開口径の最
長径は凸形状の平均径である２０μｍから４０μｍ以下
にする必要がある。

【００５６】さらに好ましくは、透過領域の平均セルギ
ャップを図４に示した範囲に設定した場合、開口径を３
５μｍ以下にすることが望ましい。

【００５７】一方、この開口径を小さくしすぎると製造
上の精度が著しく低下することも実施の形態１と同様で
あり、安定した開口径を工業的に製造するためには前記
開口径の最短径が１０μｍ以上であることが必要であ
る。

【００５８】カラーフィルタの開口領域が画素内で複数
の場合、実施の形態１と同様、上下あるいは左右のマス
ク合わせのずれ幅の最大値と溝幅を加え合わせた１２μ
ｍ以上は開口領域が離れていなければならない。

【００５９】また、スイッチング素子上の反射領域にも
開口領域を設定しなければならない場合、開口領域は容
量領域上のものとスイッチング素子上のものとでは同様
に４０μｍ以上離さなければならない。すなわち、複数
の開口領域の間隔の内、少なくとも一が４０μｍ以上で
なければならない。

【００６０】画素内で複数存在する開口領域に関しても
実施の形態１と同様、それぞれの開口領域の形状や大き
さが異なるものとなる。

【００６１】開口領域の形状に関しても実施の形態１と
同様、円形が好ましく、さらに円形を楕円形にして画素
の信号線あるいは走査線に対してある角度をもたせるこ
とで色再現性や明るさの異方性をもたせることができる
ようになるとともに、ラビング方向に長径を揃えること
により、開口によるラビング不良を低減させる効果もあ
る。開口領域の中心位置と凸領域の中心位置とを異なら
せる方法も有効である。

【００６２】さらに、画素内の分光透過率が異なる領域
の分光透過率を開口径とその形状を隣り合う画素間で変
えることも有効である。

【００６３】実施の形態２で示したように、画素内に分
光透過率の異なる領域を配置し、前記領域を隣り合う画
素で異なるようにしたとき、カラーフィルタの材料を変
更すること無しに色再現範囲を変えることも可能とな
る。

【００６４】また、画素内の分光透過率の異なる領域を
同一パネル内で有することにより、実施の形態２と同
様、バックライトの消費電力は変わらないが、色再現範
囲が維持され、かつパネルが明るくなったという心理効
果を実現することが可能となる。そして、目標とする反
射輝度を得るために開口領域を大きくしなければならな
い場合、スイッチング素子上の反射領域にも開口領域を
設定する必要が生じるが、光がスイッチング素子に入れ
ばスイッチングの効率が低下することになる。この効率
の低下を防止するために、スイッチング素子の上に反射
金属層を設け、その反射領域をスイッチング素子領域及
び開口領域に比べて十分広く確保する方法が有効であ
る。実施の形態３と同様、スイッチング素子上の反射領
域の端からカラーフィルタの開口領域の端までの距離を
１５μｍ以上にすることで安定したスイッチング性能を
確保できることがわかる。

【００６５】上記実施の形態１から４で説明した方法
は、例えば、透過型液晶表示装置、反射液晶表示装置及
び半透過液晶表示装置等に使用することができる。

【００６６】また、上記実施の形態１から４で説明した
方法では、反射金属層の凸形状により傾斜角を形成する
例を示したが、凹形状により傾斜角を形成した場合でも
同様である。

【００６７】さらに、上記実施の形態１から４で説明し
た方法では、分光透過率が異なる領域としてカラーフィ
ルタが開口されている場合を例にあげたが、それ以外で
も反射領域のカラーフィルタの断面形状が凹形状あるい
は透過領域のカラーフィルタの断面形状が凸形状であっ
ても同様である。

【００６８】本発明で用いた分光透過率とは、光の波長
ごとの透過率の総称であり、特に可視光領域での透過率
の総称をさす。分光透過率の全可視光領域内での平均が
ほぼ９０％以上の場合を無着色とし、カラーフィルタに
穴をあけた部分の分光透過率はオーバーコートフィルム
での透過率を除いて全可視光領域内で１００％である。

【００６９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、下記の効果を奏する。

【００７０】本発明によれば、カラーフィルタの材料を
画素内で変更すること無しに反射モードでの反射光の利
用効率を向上させ、表示を明るくできるとともに色再現
範囲を目的とする範囲に制御することが可能となる。さ
らに、スイッチング素子上に分光透過率が異なる領域を
配置する際に、表示性能を劣化させない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る、反射金属層の凹
凸形状とカラーフィルタの分光透過率の異なる領域の一
例を示す平面図

【図２】本発明の実施の形態１に係る、カラーフィルタ
の分光透過率の異なる領域を作製する方法として、前記
カラーフィルタに開口する場合の一例を示す断面図

【図３】本発明の実施の形態１に係る、カラーフィルタ
の分光透過率の異なる領域を作製する方法として、前記
カラーフィルタの厚さを部分的に変えて段差をつける場
合の一例を示す断面図

【図４】本発明の実施の形態１に係る、反射モードと透
過モードでの液晶セルギャップの許容範囲の一例を示す
図

【図５】本発明の実施の形態２に係る、反射モードにお
ける色再現範囲の一例を色座標を用いて示した図

【図６】本発明の実施の形態２に係る、透過モードにお
ける色再現範囲の一例を色座標を用いて示した図

【図７】本発明の実施の形態３に係る、スイッチング素
子上の反射領域をスイッチング素子領域及び開口領域に
比べて十分広く確保する一例を示した平面図

【図８】従来例に係る、反射モードと透過モードの光路
の一例を示した断面図

【符号の説明】

２透過部（凹部）４反射金属部（凸部）６透過率の高い領域８容量部１０有機材料により形成された凸部１２スイッチング素子１４偏光フィルム１６位相差フィルム１８ガラス基板２０カラーフィルタ２１開口部２２オーバーコートフィルム２４透明電極２６配向膜２８液晶セルギャップ（凸部）３０液晶セルギャップ（凹部）３２液晶層３４反射金属層３６凹凸形成物質３８絶縁層４０透明層４２従来例に係る反射モードにおける色再現範囲４４本発明に係る反射モードにおける色再現範囲４６従来例に係る透過モードにおける色再現範囲４８本発明に係る透過モードにおける色再現範囲５０入射光５２出射光５４閉じ込め光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山中泰彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA11 DA22 2H048 BB02 BB07 BB08 BB42 2H091 FA02Y FA14Y FC01 FC14 FD04 FD05 FD06 FD21 GA02 GA07 GA13 JA03 KA04 KA10 LA16 LA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素がマトリクス状に配置され、２色以上
の異なる色層が前記各画素に周期的に配分されている半
透過型の液晶表示素子であって、前記各画素内に反射膜
のある第一の領域と反射膜のない第二の領域が形成され
ており、前記第一の領域に対応する色層の透過率が前記
第二の領域に対応する色層の透過率よりも高いことを特
徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記第一の領域に対応する高い透過率の色
層の領域は前記第一の領域よりも狭いことを特徴とする
請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】前記各画素は複数の前記第一の領域を有
し、各第一領域が互いに所定値以上離れていることを特
徴とする請求項１あるいは２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】異なる色層を持つ異なる画素間で、前記第
一の領域に対応する色層の透過率を互いに異ならせたこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶
表示素子。
【請求項５】同一の色層を持つ異なる画素間で、前記第
一の領域に対応する色層の透過率を互いに異ならせたこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶
表示素子。
【請求項６】前記第一の領域に対応する色層に着色領域
と無着色領域を設け、着色領域と無着色領域の比率を変
えることにより、異なる画素間で第一の領域に対応する
色層の透過率を互いに異ならせたことを特徴とする請求
項４あるいは５に記載の液晶表示素子。
【請求項７】前記第一の領域に対応する色層に開口領域
を設け、開口領域の面積を変えることにより、異なる画
素間で第一の領域に対応する色層の透過率を互いに異な
らせたことを特徴とする請求項４あるいは５に記載の液
晶表示素子。
【請求項８】前記画素内には少なくとも１つの凸部があ
り、前記第一の領域の反射膜は、前記凸部に形成されて
いることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載
の液晶表示素子。
【請求項９】前記凸部は樹脂の島よりなり、前記樹脂の
溶融により凸形状が形成されていることを特徴とする請
求項８に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】前記凸部の表面形状は楕円であり、楕円
の長軸は画素の信号線あるいは走査線に対して所定の角
度を有することを特徴とする請求項８あるいは９に記載
の液晶表示素子。
【請求項１１】前記凸部の中心は、対応する前記透過率
の高い色層の領域の中心と異なることを特徴とする請求
項８から１０のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項１２】前記第一の領域に対応する色層の膜厚
を、前記第二の領域に対応する色層の膜厚よりも薄くし
たことを特徴とする請求項１から３および８から１１の
いずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項１３】前記第一の領域に対応する色層に、着色
領域と無着色領域を設けたことを特徴とする請求項１か
ら３および８から１１のいずれかに記載の液晶表示素
子。
【請求項１４】前記第一の領域に対応する色層に、開口
部を設けたことを特徴とする請求項１から３および８か
ら１１のいずれかに記載の液晶表示素子。
【請求項１５】画素がマトリクス状に配置され、２色以
上の異なる色層が前記各画素に周期的に配分されている
液晶表示素子であって、前記各画素内に色層の透過率が
他の部分よりも高い高透過率領域が少なくとも一つ形成
されており、異なる画素間で前記高透過率領域の透過率
を異ならせたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１６】異なる色層を持つ異なる画素間で、前記
高透過率領域の透過率を互いに異ならせたことを特徴と
する請求項１５に記載の液晶表示素子。
【請求項１７】同一の色層を持つ異なる画素間で、前記
高透過率領域の透過率を互いに異ならせたことを特徴と
する請求項１５に記載の液晶表示素子。
【請求項１８】前記色層の高透過率領域に着色領域と無
着色領域を設け、着色領域と無着色領域の比率を変える
ことにより、異なる画素間で前記高透過率領域の透過率
を互いに異ならせたことを特徴とする請求項１６あるい
は１７に記載の液晶表示素子。
【請求項１９】前記色層の高透過率領域に開口領域を設
け、開口領域の面積を変えることにより、異なる画素間
で前記高透過率領域の透過率を互いに異ならせたことを
特徴とする請求項１６あるいは１７に記載の液晶表示素
子。
【請求項２０】異なる画素間で前記高透過率領域の面積
を互いに異ならせたことを特徴とする請求項１６あるい
は１７に記載の液晶表示素子。