JP2005173344A

JP2005173344A - 半透過型カラー液晶表示素子

Info

Publication number: JP2005173344A
Application number: JP2003414823A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hisatsune; 淳久恒
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP4484504B2

Abstract

【課題】
狭ドットピッチ化が進んだ場合にも反射率を一定にすることが可能な半透過型液晶表示素子を提供すること。
【解決手段】
本発明にかかる半透過型カラー液晶表示素子は、画素内に設けられた光透過表示部ＴＬ及び光反射表示部ＲＬと、カラーフィルタＣＦと、画素の周囲の少なくとも一辺に設けられた遮光層ＢＭ１、ＢＭ２とを備えている。そして、光反射表示部ＲＬの一部にカラー色材が存在しないカラーフィルタブランク部２４が形成されている。このカラーフィルタブランク部２４は遮光層ＢＭ１に隣接して形成されている。そして、カラーフィルタブランク部２４の縦幅は、遮光層ＢＭ１に近い位置よりも遠い位置の方が長い。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタの各画素に光透過表示部と光反射表示部とを有する半透過型カラー液晶表示素子に関する。

従来より、携帯電話等の表示画面において半透過型カラー液晶表示パネルが用いられている。かかる半透過型液晶表示パネルには、カラーフィルタの各画素に光透過表示部と光反射表示部が設けられている。外光が入射されにくい場合には、光透過表示部のカラーフィルタ層を通過させてカラー画像を表示する。また、外光が充分に入射される場合には、光反射表示部において反射した反射光によりカラー画像を表示する。例えば、特許文献１に当該半透過型カラー液晶表示パネルの構成例が示されている。

一般に半透過型液晶表示素子では、光透過表示部において高透過発色を得ようとして高発色（低透過率）のカラー色材を使用すると、光反射表示部での反射率が低下するという問題がある。この問題を解決すべく、光反射表示部での反射率を改善するための技術として、当該光反射表示部にカラー色材が存在しないカラーフィルタブランク部を形成することが提案されている。

本願出願人は、先願（特願２００２−２８７７９９）において、カラーフィルタブランク部を遮光層に隣接して形成する技術を提案している。図６に当該カラーフィルタブランク部を備えた半透過型カラー液晶表示パネルのカラーフィルタブランク部分の平面図を示す。図に示されるように、カラーフィルタブランク部２４が遮光層であるブラックマトリクスＢＭ２に沿って設けられているため、カラーフィルタブランク部２４における平滑化層の部分的な凹みが小さく抑えられ、反射コントラストが改善される。
特開２００１−２８１６４８号公報

最近は、さらに狭ドットピッチ化、即ち高精細化が進んでいる。例えば、ドットピッチは、８０μｍであったのが、６３μｍ、５６μｍと、年毎に短くなってきている。そこで、本願発明者は、狭ドットピッチ化が進んだ場合の反射率特性の変化について検討した。

図７は、検討対象となるカラーフィルタの構成例（同（ａ））及び各サイズ例（同（ｂ））を示す。ここでは、ドットピッチが５６μｍ、６３μｍ、８０μｍの３種類の半透過型液晶表示パネルにおいて、カラーフィルタブランク部２４の幅Ａ（カラーフィルタの抜き幅）及び光透過表示部ＴＬの幅Ｂ（ミラースリットの幅）を図７に示す通りとした。尚、カラーフィルタブランク部２４の幅Ａと直交する方向の幅は、いずれのドットピッチにおいても５６μｍとした。

図８、図９、図１０は、カラーフィルタブランク部２４の幅を変化させた場合の反射率の変化を示す。これは、カラーフィルタブランク部２４が製造誤差により隣接するＢＭ２側にずれ、その幅が低下することを想定している。図８はドットピッチが８０μｍの場合、図９はドットピッチが６３μｍの場合、図１０はドットピッチが５６μｍの場合をそれぞれ示す。

ここで、目標となる反射率を１９．４％とし、その目標反射率の±１０％である１７．５％〜２１．３％を許容範囲とすると、図１１に示されるように、ドットピッチが８０μｍの場合には幅Ａは３０μｍ（図８参照）、同６３μｍの場合には同１１μｍ、同５６μｍの場合には同６μｍである。このように狭ドットピッチ化が進むと、ずれの許容範囲が極端に狭くなっていくことが判った。即ち、狭ドットピッチ化が進むと、カラーフィルタブランク部２４が多少ずれた場合でも大きく反射率に影響する。

本発明の目的は、狭ドットピッチ化が進んだ場合にも反射率の変化を抑制できる半透過型液晶表示素子を提供することにある。

本発明にかかる半透過型カラー液晶表示素子は、画素内に設けられた光透過表示部及び光反射表示部と、当該光透過表示部及び光反射表示部の上方に設けられたカラーフィルタと、前記画素の周囲の少なくとも一辺に設けられた遮光層とを備えた半透過型カラー液晶表示素子であって、前記光反射表示部の一部にカラー色材が存在しないカラーフィルタブランク部が形成され、当該カラーフィルタブランク部は前記遮光層に隣接して形成され、隣接する前記遮光層の長手方向に対応する当該カラーフィルタブランク部の幅は、前記遮光層に近い位置よりも当該遮光層の遠い位置の方が長いものである。このような構成により、カラーフィルタブランク部の幅は、遮光層の近傍において短いため、カラーフィルタブランク部が横ずれによって遮光層と重なった場合でも反射率の変化が少ない。

ここで、前記カラーフィルタブランク部の幅は、前記遮光層から離れるに従って段階的に長いことが好ましい。

また、好適な実施の形態におけるカラーフィルタブランク部は、隣接する遮光層の長手方向と略平行に延在した矩形形状の本体部と、隣接する遮光層の方向に対して当該本体部より突出した凸部を有している。

特に、前記凸部は、前記本体部の中央部より突出していることが望ましい。このような形状によれば、本体部の両端部近傍より突出する場合に比べて、カラーフィルタブランク部における平滑化層の部分的な凹みが小さく抑えられ、反射コントラストが改善される。

また、前記凸部は、前記本体部より台形状に突出していてもよい。これにより、製造が容易となる。

本発明によれば、狭ドットピッチ化が進んだ場合にも反射率を一定にすることが可能な半透過型液晶表示素子を提供することができる。

本発明を想到するにあたり、まず、カラーフィルタブランク部の幅のうち、隣接するブラックマトリクスの長手方向の幅（以下、単に縦幅とする）を変化させた場合の反射率の変化について検討した。検討結果を図２に示す。この例では、目標反射率を１９．４％としている。この目標反射率の±１０％を許容範囲であるとすると、最低１７．４６％、即ち約１７．５％の反射率があれば許容範囲である。

図２においては、カラーフィルタブランク部がＢＭ２方向に横ずれした場合を想定し、ずれ量が０、１、２、３、４、５（μｍ）の場合の反射率（％）の変化をプロットしている。Ｇ１は縦幅が１６μｍの場合、Ｇ２は同２６μｍの場合、Ｇ３は同３６μｍの場合、Ｇ４は同４６μｍの場合、Ｇ５は同５６μｍの場合を示す。

ここで、図２において、許容範囲である１７．５％以上の反射率を有する条件について検討してみる。Ｇ５の場合（縦幅５６μｍ）には、カラーフィルタブランク部のずれ量が４μｍ及び５μｍのときに反射率が１７．５％を下回っている。Ｇ４の場合（縦幅４６μｍ）には、カラーフィルタブランク部のずれ量が５μｍのときに反射率が１７．５％を下回っているが、０〜４μｍのときは反射率が１７．５％を上回っている。即ち、縦幅４６μｍの場合には、縦幅５６μｍの場合に比べて１μｍ以上のマージンを確保できる。

Ｇ３の場合（縦幅３６μｍ）、Ｇ２の場合（縦幅２６μｍ）、Ｇ１の場合（縦幅１６μｍ）には、カラーフィルタブランク部のずれ量が５μｍ以内の範囲においては、全て反射率が１７．５％を上回っており、許容範囲内にある。より具体的には、縦幅３６μｍの場合には、縦幅５６μｍの場合に比べて２μｍ以上のマージンを確保できる。縦幅２６μｍ、１６μｍの場合には、縦幅５６μｍの場合に比べて３μｍ以上のマージンを確保できる。

以上の検討により、カラーフィルタブランク部の縦幅を短く設定することにより横ずれに対して反射率の変化を少なくすることができることがわかった。他方、単にカラーフィルタブランク部の縦幅を短く設定するのみでは、カラーフィルタブランク部の面積が小さくなり、反射率が低下してしまう。

そこで、図１に示されるように、隣接するブラックマトリクスに近い側の縦幅を短くし、遠い側の縦幅を長くすることとした。以下、図を用いて詳細にその構成について説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる半透過型カラー液晶表示素子の一部拡大断面図である。また、図１（ｂ）はそのカラーフィルタブランク部分の平面図である。

本発明の実施の形態にかかる半透過型カラー液晶表示素子は、観察面側の透明基板１０と反観察面側の透明基板２０とを備えている。透明基板１０、２０はガラスや樹脂のいずれにより構成されていてもよい。反観察面側の透明基板２０の裏面側にはバックライトが配置される。

透明基板２０の内面にはカラーフィルタＣＦが形成されている。このカラーフィルタＣＦは、三原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のストライプ配列によるカラー表示で、透明基板２０の内側に完全反射膜のミラー２１がある部分とミラーなしの開口部２３とが交互にストライプ状に形成されている。ミラー２１がある部分が光反射表示部ＲＬであり、開口部２３の部分が光透過表示部ＴＬである。尚、ミラー２１は例えば銀蒸着によって形成することができる。

隣接する光反射表示部ＲＬと光透過表示部ＴＬとを１画素（サブピクセル）として、そのそれぞれにＲ，Ｇ，Ｂのカラー色材が形成されている。なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの画素（サブピクセル）が、ひとつの表示画素（ピクセル）を構成している。

光反射表示部ＲＬでの反射率を改善するため、光反射表示部ＲＬには、カラー色材が存在しないカラーフィルタブランク部２４が形成されている。また、光反射表示部ＲＬには、後述セグメント電極２７間の非表示部分に沿って遮光層ＢＭ２が形成されている。

カラーフィルタブランク部２４は、カラーフィルタブランク部分２４による平滑化層２５の部分的な凹みを小さくするうえで、遮光層に隣接するように形成され、特に図１（ｂ）に示すように、隣接長を長くするように遮光層ＢＭ２に沿って形成されていることが好ましい。

カラーフィルタＣＦ上には平滑化層２５が形成され、この平滑化層２５上にＩＴＯよりなるセグメント電極２７が形成されている。平滑化層２５は透明樹脂より形成されるが、材質は光硬化型樹脂であってもよく、熱硬化型樹脂であってもよい。

セグメント電極２７は１画素単位で形成されるが、図１（ｂ）に示すように、セグメント電極２７が存在する部分が表示部分Ｃで、セグメント電極２７の間は駆動電圧が印加されないことから、表示に寄与しない非表示部分Ｄとなる。この非表示部分Ｄに沿って遮光層ＢＭ２が形成されている。従って、遮光層ＢＭ２が表示に悪影響を与えることはない。尚、遮光層ＢＭ２は、画素の周囲であって画素の長辺に沿って設けられている。

観察面側の透明基板１０には、ＩＴＯよりなるコモン電極１１がセグメント電極２７と直交する方向に沿ってストライプ状に形成されている。バックライトの点灯時に、コモン電極１１の間から光漏れが生じないようにするため、図１（ｂ）に示すように、反観察面側の透明基板２０には、カラーフィルタＣＦとともに遮光層ＢＭ１が形成されている。すなわち、コモン電極１１とセグメント電極２７とが対向している矩形状の画素の外側を囲むように、遮光層ＢＭ１、ＢＭ２が形成されている。

次に、図３を用いて、カラーフィルタブランク部２４の具体的な形状について説明する。図３に示すように、カラーフィルタブランク部２４は、隣接する遮光層ＢＭ２に対して近い位置の縦幅Ｌ１よりも遠い位置の縦幅Ｌ２の方が長くなるような形状を有している。より具体的には、カラーフィルタブランク部２４は、隣接する遮光層ＢＭ２の長手方向と略平行に延在した矩形形状の本体部と、隣接する遮光層ＢＭ２の方向に対して当該本体部の中央部より突出した凸部を有している。かかる本体部は長方形であり、その長手方向は、隣接する遮光層ＢＭ２の長手方向と平行である。本体部の長辺の長さＬ２は例えば７０μｍであり、短辺の長さＬ４は例えば７μｍである。

凸部は、本体部の中央部より突出しているため、本体部の両端部近傍より突出する場合に比べて、カラーフィルタブランク部２４における平滑化層２５の部分的な凹みが小さく抑えられ、反射コントラストが改善される。

凸部の先端は、隣接する遮光層ＢＭ２に略接するようにして設けられている。凸部の縦幅Ｌ１は、例えば３６μｍである。凸部の突出した高さＬ３は、例えば５μｍである。

カラーフィルタブランク部２４は、図３に示す形状を有するが、その面積は、従来の矩形形状からなるカラーフィルタブランク部２４と略同じにするとよい。これにより、光反射表示部ＲＬにおける反射率を略同じにすることができる。

さらに、図４において○で囲んだ領域に示すように、カラーフィルタブランク部２４の角部を滑らかにするような斜辺としてもよい。また、当該角部を曲線状にしてもよい。角部が角度が小さいと、その部分を設計値通りに製造することは難しいが、角度が大きければ製造しやすく、製造ばらつきが少ない。

また、図５（ａ）に示すように、カラーフィルタブランク部２４の凸部を本体部から台形状に突出するような形状としてもよい。この場合にも隣接する遮光層ＢＭ２に対して近い位置の縦幅Ｌ１よりも遠い位置の縦幅Ｌ２の方が長くなるような形状を有しているが、特に、隣接する遮光層ＢＭ２に近い側の角部の角度を大きくすることができるため、製造ばらつきを低減することができる。

さらに、図５（ｂ）に示すように、カラーフィルタブランク部２４の上方より上辺が一致するようにして凸部が突出するようにしてもよい。このような構成によれば、図３に示す形状に比べれば角部が少ないため、製造ばらつきを低減することができる。

尚、本体部から突出した凸部は１つである必要はなく、２つ以上であってもよい。また、凸部は半円形状、三角形状であってもよい。さらに、カラーフィルタブランク部２４の全体が半円形状、三角形状であってもよい。

本発明にかかる半透過型カラー液晶表示素子の一部拡大断面図及び平面図である。半透過型カラー液晶表示素子におけるカラーフィルタブランク部の縦幅の変化に伴う反射率の変化を示すグラフである。本発明にかかる半透過型カラー液晶表示素子におけるカラーフィルタブランク部の形状を示す説明図である。本発明にかかる半透過型カラー液晶表示素子におけるカラーフィルタブランク部の別の形状を示す平面図である。本発明にかかる半透過型カラー液晶表示素子におけるカラーフィルタブランク部の別の形状を示す平面図である。先願にかかる半透過型カラー液晶表示素子におけるカラーフィルタブランク部の平面図である。本発明の課題を説明するための図である。本発明の課題を説明するためのグラフである。本発明の課題を説明するためのグラフである。本発明の課題を説明するためのグラフである。本発明の課題を説明するための表である。

符号の説明

１０透明基板
１１コモン電極
２０透明基板
２１ミラー
２３開口部
２４カラーフィルタブランク部
２５平滑化層
２７セグメント電極

Claims

画素内に設けられた光透過表示部及び光反射表示部と、当該光透過表示部及び光反射表示部の上方に設けられたカラーフィルタと、前記画素の周囲の少なくとも一辺に設けられた遮光層とを備えた半透過型カラー液晶表示素子であって、
前記光反射表示部の一部にカラー色材が存在しないカラーフィルタブランク部が形成され、
当該カラーフィルタブランク部は前記遮光層に隣接して形成され、
隣接する前記遮光層の長手方向に対応する当該カラーフィルタブランク部の幅は、前記遮光層に近い位置よりも当該遮光層の遠い位置の方が長い半透過型カラー液晶表示素子。
前記カラーフィルタブランク部の幅は、前記遮光層から離れるに従って段階的に長いことを特徴とする請求項１記載の半透過型カラー液晶表示素子。
前記カラーフィルタブランク部は、隣接する遮光層の長手方向と略平行に延在した矩形形状の本体部と、隣接する遮光層の方向に対して当該本体部より突出した凸部を有することを特徴とする請求項１記載の半透過型カラー液晶表示素子。
前記凸部は、前記本体部の中央部より突出していることを特徴とする請求項３記載の半透過型カラー液晶表示素子。
前記凸部は、前記本体部より台形状に突出していることを特徴とする請求項３又は４記載の半透過型カラー液晶表示素子。