JP3415393B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

反射型液晶表示装置

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JP3415393B2 JP14876097A JP14876097A JP3415393B2 JP 3415393 B2 JP3415393 B2 JP 3415393B2 JP 14876097 A JP14876097 A JP 14876097A JP 14876097 A JP14876097 A JP 14876097A JP 3415393 B2 JP3415393 B2 JP 3415393B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型で低消費電力
の反射型液晶表示装置に関し、特に明るく視認性の良い
赤色を再現するカラー表示の反射型液晶表示装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から情報端末機器のディスプレイと
して液晶表示装置が用いられている。この液晶表示装置
は、光源としてのバックライトシステムを塔載し、明る
い表示を可能とする透過型のものと、周囲光を反射させ
て表示を行う反射型のものとがある。
【0003】上述した透過型液晶表示装置は、明るい表
示ができるもののバックライトを搭載しているため重量
が大きくなり、かつ消費電力も大きくなる等の問題点が
あった。これに対し、反射型液晶表示装置は、バックラ
イトを用いる必要がないため、軽量でかつ低消費電力で
あるといったメリットがある。従って、反射型液晶表示
装置は、特に携帯用の情報端末機器のディスプレイに多
く用いられている。
【0004】ところで、反射型液晶表示装置としては、
TN、STNモード等によるモノクロ表示のものが多く
実用化されている。また、カラー化を実現するために、
各画素にRGBのマイクロカラーフィルタを設けた反射
型液晶表示装置についても開発が進められている。
【0005】一般的に反射型の液晶表示装置において
は、周囲光がカラーフィルタを2回通過するために、透
過型の液晶表示装置に用いられているカラーフィルタを
そのまま適用すると、光の透過率が極端に低下し、表示
が暗くなってしまうという問題点があった。そのため、
従来の反射型液晶表示装置に用いるカラーフィルタは、
光の透過率が高いものを用いていた。
【0006】具体例として、透過型及び反射型の液晶表
示装置に用いる赤色のカラーフィルタについて、その波
長−透過率特性を示す。図10において、61は透過型
液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに対応し、6
2は反射型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに
対応する。
【0007】図10から分かるように、透過型液晶表示
装置に用いられる赤色のカラーフィルタが580nm以
下の波長領域の光を効率よく吸収しているのに対し、反
射型液晶表示装置に用いられる赤色のカラーフィルタ
は、580nm以下の波長領域の光の透過率が、透過型
液晶表示装置に用いられる赤色のカラーフィルタに比べ
て高くなっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の反射
型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタでは、明る
さを確保するために、580nm以下の波長領域の光の
透過率を単に向上させただけであるため、色相が微妙に
変化してしまうという問題点があった。このような色相
の変化は赤、緑、青の何れのカラーフィルタにも発生
し、赤はオレンジ方向に、緑は黄緑方向に、青はシアン
方向にそれぞれ変化してしまう。また、これらの加法混
色により表示される白色も、黄色や青みがかった表示と
なってしまう。特に、赤色がオレンジ味を帯びることは
視認性を著しく低下させる原因となっていた。
【0009】また、フルカラー表示を行う場合には、
赤、緑、青の色相の変化に伴って色バランスが崩れてし
まうため、所望の表示色を再現することができず、表示
品位の低下を招いていた。
【0010】このような色相の変化が生ずる理由につい
て、赤色のカラーフィルタを例にとって説明する。
【0011】図10の(b)に示したような赤色のカラ
ーフィルタでは、透過率を向上させるために緑色の波長
領域(540nm付近)及び青色の波長領域(450n
m付近)の光の透過率をほぼ均等に大きくしているの
で、色相は緑方向及び青方向に若干ずれることになる。
青方向へのずれは殆ど問題にされないが、緑方向へのず
れは、赤が黄味を帯びるように認識され、その結果、色
相がオレンジ方向へ変化して認識されてしまう。
【0012】上述した色相の変化は、特に赤色及び白色
に顕著に表れていた。
【0013】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであり、色相の変化を抑え、視認性の良好なカラ
ー表示を行うことのできる反射型液晶表示装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
反射型液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する一対の
基板の一方に反射電極が形成され、他方に透光性の対向
電極及び赤、緑、青の三色からなるカラーフィルタが形
成された反射型液晶表示装置において、D65光源及び2
°視野の条件において、XYZ表色系色度図における色
度座標(x,y)が、0.37≦x≦0.43、及び
0.28≦y≦0.32の各式を満たす光を透過させる
赤色のカラーフィルタを有することを特徴とするもので
ある。
【0015】上述した各式を満たす光は、緑の波長領域
の光の透過率が低く抑えられているので、色相の変化が
生ずることを防ぐことができると共に、青の波長領域の
光の透過率が大きくなっているので、明るさを損なうこ
となく、視認性の良い赤色を再現することが可能とな
る。
【0016】また、前記反射型液晶表示装置において、
前記カラーフィルタの加法混色によって得られる白色の
XYZ表色系色度図における色度座標(x,y)が、
0.28≦x≦0.31、及び0.29≦y≦0.33
の各式を満たすように緑色及び青色のカラーフィルタを
設定すれば、色付きの無い白色を再現することが可能と
なる。
【0017】更に、0.29≦x≦0.33、及び0.
37≦y≦0.43の各式を満たす光を透過させる緑色
のカラーフィルタと、0.17≦x≦0.22、及びx
+0.04≦y≦x+0.08の各式を満たす光を透過
させる青色のカラーフィルタと、を有することによっ
て、緑色及び青色についても色相の変化が生ずることを
防ぐことができ、視認性の良い緑色及び青色を再現する
ことが可能となる。
【0018】特に、フルカラー表示を行う場合には、
赤、緑、青の色相の変化に伴って色バランスが崩れるこ
とが無くなり、所望の色を再現することが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面に基づいて説明する。
【0020】(実施の形態1)図6は本発明の一実施形
態である反射型液晶表示装置30の断面図である。一方
の基板31には公知の技術を用いてTFT40が形成さ
れている。更に、ここでは凹凸の有機絶縁膜42a、4
2bを形成し、コンタクトホール43を介してTFT4
0に電気的に接続されるように反射電極38を形成し
た。更に、その上には配向膜44が形成されている。
【0021】もう一方の基板である対向基板の構成は以
下の通りである。基板45上には、カラーフィルタ46
が形成されている。該カラーフィルタ46は、基板31
の反射電極38に対応する領域に赤色、緑色、青色の何
れかのカラーフィルタ46aが形成されており、反射電
極38に対応しない領域には黒色のフィルタ46bが形
成されている。このカラーフィルタ46の全面には、図
示しない保護膜が形成され、その上にITO等からなる
透明電極47が150nmの厚みに形成され、更にその
上には配向膜48が形成されている。
【0022】このような構成の基板45と前記基板31
とは、赤色、緑色、青色のフィルタのうちの一つと反射
電極38との位置が一致するように対向して貼り合わさ
れる。
【0023】液晶層49としては、例えば黒色色素を混
入したゲストホスト液晶(メルク社製、商品名ZLI−
2327)に、光学活性物質(メルク社製、商品名S8
11)を4.5%混入させたものを用いる。本実施形態
では、図7に示すような電気光学特性を有する液晶を用
いて液晶層49を形成した。
【0024】液晶層は、理想的には暗状態の反射率がよ
り低く、明状態の反射率がより高い光学特性を有するも
のが望ましい。特に、暗状態の反射率が15%以下であ
ればコントラストが高く、彩度の高い色表示が実現でき
る。また、明状態の反射率が40%以上であれば、3色
のカラーフィルタが適用可能となる。
【0025】本実施形態では、液晶層にゲストホスト液
晶を用いたが、暗状態及び明状態の反射率が上述した程
度であれば、その他のTNやSTN等の偏光板を必要と
する液晶を用いても構わない。
【0026】次に、カラーフィルタ46の構成について
説明する。カラーフィルタ46は上述したように、色画
素を形成する赤色、緑色、青色のカラーフィルタ46a
及び遮光部を形成する黒色のフィルタ46bとから構成
されている。
【0027】図1は本実施形態に用いた赤色のカラーフ
ィルタの分光透過率特性11及び従来の反射型液晶表示
装置に用いられていた赤色のカラーフィルタの分光透過
率特性12を示したものである。この図から分かるよう
に、従来の赤色のカラーフィルタに比べて、緑色の波長
領域の光の透過率が抑えられており、青色の波長領域の
光の透過率が大きくなっていることが分かる。図1の1
2で示される分光透過率特性を色度座標(x,y)で示
すと(0.392,0.301)となる。なお、カラー
フィルタの分光透過率の測定はマイクロカラーアナライ
ザ(大塚電子社製)を使用し、測定条件はD65光源で2
°視野の透過率で測定した。なお、透過率は、7059
ガラス(コーニング社製)の光の透過率を100%とし
て求めたものである。
【0028】ここで、D65光源及び2°視野について説
明する。D65光源とは、昼光で照らされている光と同じ
で、物体色の測定用に用いられている光源であり、図8
に示されるような波長成分を有している。なお、このD
65光源はCIE,ISOの基準光である。また、2°視
野とは、図9の(a)に示すように、人間の目が1°〜
4°の視野角度でものを認識するときの感覚のことであ
る。図9の(b)に示すように、4°より大きい視野角
度でものを認識するときの感覚は10°視野と呼ばれ
る。これらの感覚は、何れも人間の色感覚を標準化すべ
く設けられたものである。
【0029】次に、赤色のカラーフィルタに対応する反
射電極に電圧を印加し、表示画面の明るさ、赤色の視認
性を調べた。本実施形態の反射型液晶表示装置に用いた
赤色のカラーフィルタは、図1の12に示されるよう
に、緑色の波長領域の光の透過率が抑えられていると共
に青色の波長領域の光の透過率が大きくなっているた
め、色相がオレンジ色に変化することを防ぐことがで
き、視認性の良い赤色を再現することができた。また、
青色の波長領域の光の透過率が大きくなっているので、
緑色の波長領域の光の透過率を抑えたことによって全体
の透過率が減少し、明るさが損なわれてしまうことを防
ぐことができ、明るい表示を行うことができた。
【0030】このように、明るくかつ視認性の良い赤色
を得るためには、XYZ表色系色度図において、図2の
斜線領域内の光を透過するカラーフィルタであれば良
い。つまり、0.37≦x≦0.43、及び0.28≦
y≦0.32の各式を満たす光を透過するカラーフィル
タであれば良い。
【0031】この領域よりもxが小さくなってしまう
と、表示色が淡くなりぼやけてしまう。また、xが大き
くなってしまうと、鮮やかな赤色が表示できるものの表
示が暗くなってしまうため、反射型液晶表示装置には適
さなくなってしまう。
【0032】また、前記領域からyの値が外れてしまう
と色調バランスが崩れてしまうため、フルカラー表示に
は適さなくなってしまう。特に、yの値が大きくなって
しまうと色相がオレンジに変化し、これが顕著に認識さ
れてしまい、視認性が低下してしまう。
【0033】なお、前記赤色のカラーフィルタは、XY
Z表色系における三刺激値のうち、反射時のYの値が4
0以上65以下であれば十分な明るさが得られる。
【0034】(実施の形態2)実施形態1と同様の構成
を有する反射型液晶表示装置において、実施形態1で用
いた赤色のカラーフィルタを用いて、緑色及び青色のカ
ラーフィルタの分光特性を、これらの加法混色によって
得られる白色が、XYZ表色系における色度座標(x,
y)が、図5に示す斜線領域内、つまり0.28≦x≦
0.31、及び0.29≦y≦0.33の各式を満たす
ように設定した。更に、XYZ表色系における三刺激値
のうち、Yの値が50以上70以下であれば十分な明る
さが得られる。
【0035】なお、液晶表示装置に用いられるカラーフ
ィルタは、ITO等の透明導電薄膜や保護膜等を積層さ
せる必要があるので、これらの薄膜による干渉のため、
特に白色の色相が変化することが知られている。したが
って、XYZ表色系における理論上の白点は(0.31
3,0.329)とされているが、この色相の変化分を
予め差し引いて図5の斜線領域内に白色を設定すること
により、カラーフィルタとして用いたときに色づきの無
い良好な白色を再現することができる。
【0036】本実施形態では、緑色のカラーフィルタ
を、XYZ表色系における色度座標(x,y)が、図3
の斜線領域内の光、つまり0.29≦x≦0.33、及
び0.37≦y≦0.43の各式を満たす光を透過させ
るカラーフィルタとし、青色のカラーフィルタを、XY
Z表色系における色度座標(x,y)が、図4に示す斜
線領域内の光、つまり0.17≦x≦0.22、及びx
+0.04≦y≦x+0.08の各式を満たす光を透過
させるカラーフィルタとした。これにより、全面点灯し
て白表示を行った場合、色づきが無く良好な白色を再現
することができた。更に、明るくかつ視認性の良い緑色
及び青色を再現することができた。
【0037】緑色のカラーフィルタについては、図3に
示した斜線領域よりもxが小さくなってしまうと色相が
シアンに変化し、xが大きくなってしまうと色相が黄緑
に変化してしまう。また、yが小さくなってしまうと、
表示色が淡くなりぼやけてしまい、yが大きくなってし
まうと、鮮やかな緑色が表示できるものの表示が暗くな
ってしまうため、反射型液晶表示装置には適さなくなっ
てしまう。
【0038】青色のカラーフィルタについては、図4に
示した斜線領域よりもxが小さくなってしまうと、鮮や
かな青色が表示できるものの表示が暗くなってしまうた
め、反射型液晶表示装置には適さなくなってしまう。x
が大きくなってしまうと、色相がシアンに変化し、表示
色も淡くぼやけてしまう。また、yが小さくなってしま
うと色相がマゼンタに変化してしまい、yが大きくなっ
てしまうと色相がシアンに変化してしまう。
【0039】なお、前記緑色のカラーフィルタは、XY
Z表色系における三刺激値のうち、反射時のYの値が7
5以上90以下であれば十分な明るさが得られ、前記青
色のカラーフィルタは、XYZ表色系における三刺激値
のうち、反射時のYの値が35以上60以下であれば十
分な明るさが得られる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の反射型液
晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する一対の基板の一
方に反射電極が形成され、他方に透光性の対向電極及び
赤、緑、青の三色からなるカラーフィルタが形成された
反射型液晶表示装置において、D65光源及び2°視野の
条件において、XYZ表色系色度図における色度座標
(x,y)が、0.37≦x≦0.43、及び0.28
≦y≦0.32の各式を満たす光を透過させる赤色のカ
ラーフィルタを有しているので、色相の変化が生ずるこ
とを防ぐことができると共に、明るく視認性の良い赤色
を再現することができるという効果を奏する。
【0041】また、前記反射型液晶表示装置において、
前記カラーフィルタの加法混色によって得られる白色の
XYZ表色系色度図における色度座標(x,y)が、
0.28≦x≦0.31、及び0.29≦y≦0.33
の各式を満たすように緑色及び青色のカラーフィルタを
設定することによって、色付きの無い白色を再現するこ
とができるという効果を奏する。
【0042】更に、0.29≦x≦0.33、及び0.
37≦y≦0.43の各式を満たす光を透過させる緑色
のカラーフィルタと、0.17≦x≦0.22、及びx
+0.04≦y≦x+0.08の各式を満たす光を透過
させる青色のカラーフィルタと、を有することによっ
て、緑色及び青色についても色相の変化が生ずることを
防ぐことができ、視認性の良い緑色及び青色を再現する
ことができるという効果を奏する。特に、フルカラー表
示を行う場合には、赤、緑、青の色相の変化に伴って色
バランスが崩れることが無くなり、所望の色を再現する
ことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による赤色のカラーフィルタの分光透過
率特性を示した図である。
【図2】本発明による赤色のカラーフィルタの色度座標
を示した図である。
【図3】本発明による緑色のカラーフィルタの色度座標
を示した図である。
【図4】本発明による青色のカラーフィルタの色度座標
を示した図である。
【図5】本発明によるカラーフィルタ単体による加法混
色によって得られる白色の色度座標を示した図である。
【図6】本発明の反射型液晶表示装置の断面構成図であ
る。
【図7】本発明の反射型液晶表示装置に用いる液晶層の
電気光学特性を示した図である。
【図8】D65光源の分光分布図である。
【図9】2°視野及び10°視野を説明した図である。
【図10】従来の液晶表示装置に用いられている赤色の
カラーフィルタの分光透過率特性を示した図である。
【符号の説明】
11 本発明の反射型液晶表示装置に用いる赤色の
カラーフィルタ 12 従来の反射型液晶表示装置に用いる赤色のカ
ラーフィルタ 30 反射型液晶表示装置 31 基板 38 反射電極 40 TFT 42 有機絶縁膜 43 コンタクトホール 44 配向膜 45 基板 46 カラーフィルタ 49 液晶層

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶層を挟んで対向する一対の基板の一
    方に反射電極が形成され、他方に透光性の対向電極及び
    赤、緑、青の三色からなるカラーフィルタが形成された
    反射型液晶表示装置において、 D65光源及び2°視野の条件において、XYZ表色系色
    度図における色度座標(x,y)が、0.37≦x≦
    0.43、及び0.28≦y≦0.32の各式を満たす
    光を透過させる赤色のカラーフィルタを有することを特
    徴とする反射型液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 D65光源及び2°視野の条件において、
    前記カラーフィルタの加法混色によって得られる白色の
    XYZ表色系色度図における色度座標(x,y)が、
    0.28≦x≦0.31、及び0.29≦y≦0.33
    の各式を満たすことを特徴とする請求項1記載の反射型
    液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 D65光源及び2°視野の条件において、
    XYZ表色系色度図における色度座標(x,y)が、
    0.29≦x≦0.33、及び0.37≦y≦0.43
    の各式を満たす光を透過させる緑色のカラーフィルタ
    と、0.17≦x≦0.22、及びx+0.04≦y≦
    x+0.08の各式を満たす光を透過させる青色のカラ
    ーフィルタと、を有することを特徴とする請求項1、2
    記載の反射型液晶表示装置。
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