JP2004094038A

JP2004094038A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004094038A
Application number: JP2002256859A
Authority: JP
Inventors: Sadayasu Fujibayashi; 藤林　貞康; Ryoichi Watanabe; 渡辺　良一
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】半透過型の液晶表示装置において、両基板の位置合わせずれに影響されることなく、優れた色再現性を得る。
【解決手段】外光を反射して画像を表示する反射部１６とバックライト光１７を透過して画像を表示する透過部１８とで構成される画素電極１５が規則的に複数配置されたＴＦＴ基板１１と、各画素電極１５に対応するカラーフィルタ２３が画素電極１５と相対する共通電極２４上に形成されたカラーフィルタ基板２１とが対向配置され、両基板間に液晶層２６が充填された液晶表示装置において、反射部１６と透過部１８との境界域上にあるカラーフィルタ２３に、反射部１６と透過部１８にそれぞれ平面的に重なる開口部３１，３２を２箇所設けた。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一つの画素内に反射表示領域と透過表示領域とを備えた半透過型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、屋外での使用を想定した液晶表示装置として、一画素内に反射表示領域（以下、反射部）と、透過表示領域（以下、透過部）とを備えた半透過型液晶表示装置が開発されている。
【０００３】
この半透過型液晶表示装置では、ＴＦＴ基板側に反射電極と透明電極が形成され、対向するカラーフィルタ基板側にカラーフィルタが形成されている。そして、反射部は外光を、また透過部はバックライト光を光源として、画像表示を行っている。
【０００４】
上記のように構成された半透過型液晶表示装置において、透過部ではバックライトからの透過光がカラーフィルタを一回だけ通過するのに対し、反射部ではカラーフィルタを通過した外光が反射電極で反射され、再度カラーフィルタを通過して取り出されることになる。このように、反射部ではカラーフィルタを２回通過した光が観察者の目に映るため、同一のカラーフィルタを使用した場合、透過部による透過表示と反射部による反射表示とでは色再現性が異なって認識される。すなわち、反射部では色再現性は高くなるが反射率は低くなるため、透過部とは色再現性が異なることになる。これを解決するため、反射部と透過部とでカラーフィルタの透過率を換える方法、反射部に対応するカラーフィルタにのみレジストに穴を開ける方法などが提案されている。
【０００５】
例えば、後者の具体例として特開２０００−１１１９０２号公報には、カラーフィルタ基板側の反射部に対応する領域において、カラーフィルターが形成された領域とカラーフィルタが形成されていない領域（穴）とを設けた液晶表示装置が開示されている。これによれば、反射部においては、入射した光の一部はカラーフィルタが形成されていない領域を通過するため、すべての光がカラーフィルタを２回通過しなくなることから、反射部での反射率を低下させることなしに、反射表示と透過表示の色再現性の範囲をほぼ等しくすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射部に対応するカラーフィルタのみレジストに穴を開ける方法では、画素の反射部が狭い場合に、反射部と透過部との境界域上では、セルの組み立て工程においてＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との位置合わせずれに影響されやすく、少しの位置合わせずれでも設計通りの色再現性が得られなくなるという問題点があった。
【０００７】
この発明の目的は、両基板の位置合わせずれに影響されることなく、優れた色再現性を得ることができる液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、外光を反射して画像を表示する反射部とバックライト光を透過して画像を表示する透過部とで構成される画素電極が規則的に複数配置された第１の基板と、前記各画素電極に対応するカラーフィルタが前記画素電極と相対する共通電極上に形成された第２の基板とが対向配置され、前記第１及び第２の基板間に液晶層が充填された液晶表示装置において、前記反射部と前記透過部との境界域上にある前記カラーフィルタに、前記反射部と前記透過部にそれぞれ平面的に重なる開口部が２箇所設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、反射部では入射した光の一部が第２の基板側に形成された開口部を通過することになるため、すべての光がカラーフィルタを２回通過しなくなり、この結果、反射表示と透過表示の色再現性の範囲はほぼ等しくなる。また、位置合わせの際に、カラーフィルタ基板がＴＦＴ基板に対してずれても、反射部と重なる領域の面積の増減と、透過部と重なる領域の面積の増減は等しくなる。すなわち、反射部と重なる領域の面積と、透過部と重なる領域の面積は変わらないため、反射部での反射率がほとんど変化することなく、設計通りの色再現性を得ることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記開口部が、前記画素電極の長手方向と直交する方向に設定された同一線上に２箇所設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記カラーフィルタが、更に前記透過部と平面的に重ならない位置に少なくとも一つの開口部を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１又は２において、前記開口部の前記反射部に重なる領域の面積が、前記透過部に重なる領域の面積よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項３において、前記開口部の前記反射部に重なる領域と、前記透過部に重なる領域の面積とがほぼ等しいことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる液晶表示装置の実施の形態を添付の図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図３は、本実施の形態に係わる液晶表示装置の画素構造を示す概略平面図、図１は、図３のＡ−Ａ線領域に相当する概略断面図、図２は、図３のＢ−Ｂ線領域に相当する概略断面図である。各図においては、説明に必要な部分のみを図示している。例えば、図３では、ＴＦＴ、走査線、信号線等を省略している。以下、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００１６】
ＴＦＴ基板１１は、透明なガラス基板１２で構成されており、その平面領域は表示領域と額縁領域とに区分されている。このうち表示領域には、図示しない複数の信号線及びこれと直交する複数の走査線が絶縁膜１３を介してマトリクス状に配置されており、このマトリクスの各格子毎に薄膜トランジスタからなる画素ＴＦＴ１４と画素電極１５が形成されている。以下、画素電極１５で構成される領域（符号なし）を画素という。
【００１７】
表示領域内に配置された各画素において、画素電極１５は、外光を反射して画像を表示する反射部１６と、バックライト光１７を透過して画像を表示する透過部１８とで構成されている。反射部１６は画素の周辺域に、透過部１８は画素の中央域にそれぞれ配置されている。また、画素電極１５は、反射部１６では金属膜等により反射電極１５１として構成され、透過部１８ではＩＴＯ膜等により透明電極１５２として構成されている。なお、透過部１８を画素の中央域に配置するのは、画素の周辺域には、図示しない信号線や走査線等の不透明配線が多く存在するため、光利用効率上、有利なためである。
【００１８】
ＴＦＴ基板１１の外部には、図示しない偏光板、バックライト等が配置され、また内側には、その表面を覆うように図示しない配向膜が形成されている。
【００１９】
一方、カラーフィルタ基板２１は、ＴＦＴ基板１１と同じく透明なガラス基板２２で構成されており、その表面にはカラーフィルタ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ（以下、総称を２３という）、共通電極２４等が形成され、さらに、その表面を覆うように図示しない配向膜が形成されている。また、カラーフィルタ基板２１の外側には図示しない偏光板が配置されている。
【００２０】
これらＴＦＴ基板１１及びカラーフィルタ基板２１は、セルギャップを規定するスペーサー柱２５により所定間隔を保持した状態で対向配置され、基板の周囲を囲むように形成された図示しないシール材により貼り合わされている。また基板間には液晶層２６が注入され、内部に充填されている。なお、ＴＦＴ基板１１とカラーフィルタ基板２１は、それぞれ本実施の形態における第１の基板、第２の基板を構成している。
【００２１】
次に、カラーフィルタ２３に形成された開口部について説明する。
【００２２】
カラーフィルタ２３は、それぞれの画素に設定された色のレジストにより形成されている。ここでは、隣接する３つの画素について、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応するカラーフィルタ２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂが形成されているものとする。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの画素をサブ画素とすると、この３つのサブ画素で表示単位としての一画素が構成されることになる。
【００２３】
各画素に対応するカラーフィルタ２３には、反射部１６と透過部１８との境界域上に開口部３１，３２が形成されている。この開口部３１，３２は、反射部１６と透過部１８にそれぞれ平面的に重なる位置に形成されている。また、図３に示すように、開口部３１，３２は画素電極１５の長手方向であるＹ方向と直交するＸ方向に設定された同一線（図３ではＡ−Ａ線と同じ）上であって、一画素のうち、反射部１６と透過部１８との境界域となる２箇所に設けられている。本実施の形態では、開口部３１，３２のそれぞれについて、反射部１６に重なる領域の面積と、透過部１８に重なる領域の面積とがほぼ等しくなるように設定されている。
【００２４】
一方、カラーフィルタ２３には、透過部１８と平面的に重ならない位置に開口部３３，３４が形成されている。この開口部３３，３４は、画素電極１５の長手方向であるＹ方向と直交するＸ方向に設定された同一線（図３ではＢ−Ｂ線と同じ）上であって、一画素につき２箇所に設けられている。なお、開口部３３，３４は、従来例の穴に相当するものであり、その位置、大きさ、数は開口部３１，３２との関係で設定される。例えば、開口部３１，３２の面積が十分に確保されていれば、開口部３３，３４は不要となる。
【００２５】
上記のように構成された液晶表示装置によれば、ＴＦＴ基板１１の反射部１６と透過部１８との境界域上にあるカラーフィルタ２３に開口部３１，３２が設けられ、また同じくＴＦＴ基板１１の反射部１６上にあるカラーフィルタ２３に開口部３３，３４が設けられているため、反射部１６では、入射した光の一部はこれら開口部３１〜３４を通過することになり、すべての光がカラーフィルタを２回通過しなくなるため、反射表示と透過表示の色再現性の範囲をほぼ等しくすることができる。
【００２６】
また、本実施の形態では、カラーフィルタ基板２１側のカラーフィルタ２３に、ＴＦＴ基板１１側の反射部１６と透過部１８にそれぞれ平面的に重なる開口部３１，３２が２箇所設けられているため、セルの組み立て工程での両基板の位置合わせずれの影響を少なくすることができる。例えば、位置合わせの際に、カラーフィルタ基板２１がＴＦＴ基板１１に対して図の右側にずれたとする。この場合、開口部３２では反射部１６と重なる領域の面積が増え、透過部１８と重なる領域の面積が減ることになるが、開口部３１では反射部１６と重なる領域の面積が減り、透過部１８と重なる領域の面積が増えることになる。すなわち、開口部３１，３２を合計した面積で見てみると、反射部１６と重なる領域の面積の増減と、透過部１８と重なる領域の面積の増減は等しくなるため、反射部１６と重なる領域の面積と透過部１８と重なる領域の面積は全体としては変わらないことになる。したがって、位置合わせずれが開口部３１，３２のＸ方向の長さ以内に収まる範囲であれば、両基板の位置合わせずれが生じても反射部１６での反射率がほとんど変化することがなく、設計通りの色再現性を得ることができる。
【００２７】
本実施の形態では、カラーフィルタ２３に開口部３３，３４を設けているため、開口部３１，３２では、反射部１６に重なる領域の面積と、透過部１８に重なる領域の面積とがほぼ等しくなるように設定しているが、カラーフィルタ２３に開口部３３，３４を設けない構成とした場合には、開口面積を補うために、反射部１６に重なる領域の面積が透過部１８に重なる領域の面積よりも大きくなるように設定する。
【００２８】
なお、開口部３１，３２の平面的な形状は本実施の形態のような矩形状に限定されるものではなく、円形や楕円形等であってもよい。
【００２９】
また、開口部３１，３２は、本実施の形態のように同一線上に形成されていなくてもよい。すなわち、開口部３１，３２は、画素電極１５の長手方向となる２辺（反射部１６と透過部１８の境界線）上にそれぞれ形成されていればよい。
【００３０】
次に、本実施の形態による液晶表示装置と従来構成の液晶表示装置とを比較した実施例について説明する。
【００３１】
ここでは、上記実施の形態で示すカラーフィルタ基板と、従来構成のカラーフィルタ基板とを作製し、それぞれの基板を用いて半透過型の液晶表示装置を組み立て、光学特性を比較した。カラーフィルタとしては、レジストに穴を開けない場合において、ＮＴＳＣ比４０％のレジストを使用した。従来構成のカラーフィルタ基板には、反射部と対向する位置に面積換算で１５％の開口部を２つ形成した。この開口部は、例えば図３の開口部３３，３４に相当する。一方、本実施の形態のカラーフィルタ基板には、ＴＦＴ基板上の反射部と対向する位置に面積換算で１５％の開口部を２つ形成するとともに、ＴＦＴ基板上の反射部と透過部にそれぞれ平面的に重なり、かつ同一線上の２箇所に面積換算で１０％の開口部をそれぞれ形成した。これらの開口部は、例えば図３の開口部３３，３４並びに開口部３１，３２に相当する。また、対向するＴＦＴ基板は同一構成とし、対角サイズ２インチ、ドット数１６０×１６０、反射開口率３０％、透過開口率５０％とした。
【００３２】
これらカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とを通常のセル組み立て工程を経て液晶表示装置とし、それぞれ実施例、比較例とした。見栄え評価は２０００ｃｄ／ｃｍ^２のバックライトを使用し、３０００Ｌｘの部屋で行った。結果を図４に示す。図４では、実施例、比較例のサンプルをそれぞれ２０個作製して比較した場合の平均値を表記している（特性不良を除く）。
【００３３】
図４に示すように、透過率、反射率、見栄え等の評価では、実施例、比較例ともにほぼ同等となった。しかし、比較例のサンプルでは基板の位置合わせずれによる特性不良が１０％のサンプルで見られたのに対し、実施例のサンプルでは特性不良は観察されなかった。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による液晶表示装置によれば、反射表示と透過表示の色再現性の範囲をほぼ等しくすることができるうえ、セルの組み立て工程においてＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との位置合わせずれが生じた場合でも、反射部での反射率の変化をほとんど生じることがないため、設計通りの色再現性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３のＡ−Ａ線領域に相当する概略断面図。
【図２】図３のＢ−Ｂ線領域に相当する概略断面図。
【図３】実施の形態に係わる液晶表示装置の画素構造を示す概略平面図。
【図４】実施例と比較例の評価結果を示す説明図。
【符号の説明】
１１　ＴＦＴ基板
１５　画素電極
１６　反射部
１８　透過部
２３　カラーフィルタ
２１　カラーフィルタ基板
３１，３２，３３，３４　開口部

Claims

外光を反射して画像を表示する反射部とバックライト光を透過して画像を表示する透過部とで構成される画素電極が規則的に複数配置された第１の基板と、前記各画素電極に対応するカラーフィルタが前記画素電極と相対する共通電極上に形成された第２の基板とが対向配置され、前記第１及び第２の基板間に液晶層が充填された液晶表示装置において、
前記反射部と前記透過部との境界域上にある前記カラーフィルタに、前記反射部と前記透過部にそれぞれ平面的に重なる開口部が２箇所設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
前記開口部は、前記画素電極の長手方向と直交する方向に設定された同一線上に２箇所設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記カラーフィルタは、更に前記透過部と平面的に重ならない位置に少なくとも一つの開口部が設けら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。
前記開口部の前記反射部に重なる領域の面積は、前記透過部に重なる領域の面積よりも大きい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。
前記開口部の前記反射部に重なる領域と、前記透過部に重なる領域の面積とがほぼ等しいことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。