JP4167475B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過表示領域と反射表示領域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、携帯情報端末等の表示装置として、透過表示領域と反射表示領域を併せ持つ半透過型の液晶表示装置が多く用いられている。このような液晶表示装置では、反射表示領域においては外光を、透過表示領域においてはバックライトを画像表示の光源として用いている(例えば、特許文献1参照)。半透過型の液晶表示装置には、透過表示領域の液晶層の厚み(以下「セルギャップ」という)と反射表示領域のセルギャップが同一である、いわゆるシングルギャップ方式のものと、透過表示領域のセルギャップの方が反射表示領域のセルギャップよりも厚い、いわゆるマルチギャップ方式のものとがある。
【0003】
マルチギャップ方式の液晶表示装置は、図5の概略的な断面図に示すように、アレイ基板1と対向基板2との間隙に液晶層3を備え、アレイ基板1上に透明電極12が形成された透過表示領域56と、アレイ基板1上に絶縁層13を介して反射電極14が凹凸状に形成された反射表示領域57を画素毎に備える。透過表示領域56ではバックライト4からの光をアレイ基板1、液晶層3、対向基板2を介して外部へ透過し、反射表示領域57では外部から対向基板2を介して入射してきた光を反射電極14で反射する。
【0004】
透過表示領域56の透過率が最大となるリタデーション値は、反射表示領域57の反射率が最大となるリタデーション値の約2倍であるため、透過表示領域56のセルギャップが反射表示領域57のセルギャップよりも厚いマルチギャップ方式は、シングルギャップ方式と比べて透過輝度が高く、高品位な液晶表示装置を実現することができる。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−275660号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マルチギャップ方式の液晶表示装置は、図5の断面図に示すように、セルギャップの薄い領域とセルギャップの厚い領域との境に、絶縁層13が傾斜した領域(以下「傾斜領域」という)58が存在する。傾斜領域58は、各画素で開口領域の約1割〜2割程度を占めるため、傾斜領域58による光学特性の影響を無視することができない。
【0007】
同図に示すように、傾斜領域58において絶縁層13上に反射電極14を形成することにより、傾斜領域58を反射表示領域57の一部とした場合には、傾斜領域58は反射表示領域57の他の部分に比べセルギャップが厚い領域となり、傾斜領域58のリタデーション値が狙い値より大きくなるため、傾斜領域58で白表示に黄色味がかることとなる。また、図6の反射率−印加電圧特性に示すように、セルギャップの薄い領域では、反射率が高い白表示から反射率が低い黒表示までの範囲において、反射率と液晶層3に印加する印加電圧とがほぼ比例関係にあるので、印加電圧を変化させることによって階調を連続的に変化させることが可能である。しかし、傾斜領域58を一部に含む反射表示領域57の全体としては白表示においてこの比例関係がなく、印加電圧の変化方向に対して階調の変化方向が反転してしまう。このため、反射表示領域57における表示品位が著しく低下するといった問題がある。
【0008】
また、図7の断面図に示すように、傾斜領域58において絶縁層上に透明電極12を形成することにより傾斜領域58を透過表示領域56の一部とした場合には、傾斜領域58は透過表示領域56の他の部分に比べてセルギャップが薄い領域となり、傾斜領域58のリタデーション値は狙い値より小さくなる。このため、図8の透過率−印加電圧特性に示すように、傾斜領域58では透過率が低い黒表示において印加電圧の変化方向に対して階調の変化方向が反転してしまい、光抜けが発生し、コントラストが低下し、透過表示領域56における表示品が著しく低下するといった問題がある。
【0009】
本発明は、上記に鑑みなてなされたものであり、その目的とするところは、マルチギャップ方式を用いたときの透過表示領域と反射表示領域との境に位置する傾斜領域での光学特性の低下を軽減し、表示品位を向上させた半透過型の液晶表示装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1の本発明に係る液晶表示装置は、透明電極が形成された透過表示領域、絶縁層を介して反射電極が形成された反射表示領域、前記透過表示領域と前記反射表示領域の境に位置する絶縁層が傾斜した傾斜領域を画素毎に備えたアレイ基板と、前記アレイ基板に対してカラーフィルタ層を向けた状態で対向配置され、前記傾斜領域におけるセルギャップの厚さを当該傾斜領域に位置するカラーフィルタ層の厚さで調整した対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙に設けられた液晶層と、前記アレイ基板の前記液晶層との反対側に配置されたバックライトと、を有することを特徴とする。
【0011】
本発明にあっては、傾斜領域におけるセルギャップの厚さをこの傾斜領域におけるカラーフィルタ層の厚さで調整するようにしたことで、傾斜領域のセルギャップの厚さが反射表示領域あるいは透過表示領域のセルギャップの厚さと異なることに起因する光学特性の低下を軽減するようにしている。
【0012】
第2の本発明に係る液晶表示装置は、前記傾斜領域で絶縁層上に反射電極が形成されたものであって、当該傾斜領域において透過表示領域用のカラーフィルタ層と反射表示領域用のカラーフィルタ層を重ねたことを特徴とする。
【0013】
第3の本発明に係る液晶表示装置は、前記透過表示領域用のカラーフィルタ層に前記反射表示領域用のカラーフィルタ層を重ねたことを特徴とする。
【0014】
第4の本発明に係る液晶表示装置は、前記反射表示領域用のカラーフィルタ層に前記透過表示領域用のカラーフィルタ層を重ねたことを特徴とする。
【0015】
第5の本発明に係る液晶表示装置は、前記傾斜領域で絶縁層上に透明電極が形成されたものであって、当該傾斜領域における前記カラーフィルタ層を取り除いたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0017】
[第1の実施の形態]
本実施の形態における液晶表示装置は、図1の断面図に示すように、対向配置されたアレイ基板1と対向基板2との間隙に液晶層3を備え、アレイ基板1の液晶層3との反対側にバックライト4が配置された構成である。
【0018】
アレイ基板1は、ガラス基板11上に透明電極12が形成された透過表示領域と、凸凹状の絶縁層13を介して反射電極14が形成された反射表示領域とを画素毎に備える。透過表示領域と反射表示領域では、絶縁層13の厚さの分だけセルギャップが異なる。各画素では、透明電極12と反射電極14によりいわゆる画素電極が形成される。反射電極14は、隣接する画素の反射電極と接しないように形成される。絶縁層13は、ガラス基板11上に設けられた画素駆動用の薄膜トランジスタ15や信号線16を覆うように形成される。透過表示領域と反射表示領域との境に位置する絶縁層13が傾斜した傾斜領域では、絶縁層13に沿って透明電極12が形成される。
【0019】
対向基板2は、ガラス基板21上に透過表示領域用のカラーフィルタ層22と反射表示領域用のカラーフィルタ層23がそれぞれ独立に形成され、両カラーフィルタ層を覆うように透明電極24が形成される。対向基板2は、両カラーフィルタ層をアレイ基板1に向けた状態で配置され、傾斜領域におけるセルギャップの厚さを傾斜領域に位置するカラーフィルタ層の厚さで調整するようになっている。
【0020】
液晶層3は、電圧を印加していない状態で液晶分子がほぼ同一方向に並ぶように配置される。アレイ基板1の透明電極12および反射電極14上、および対向基板2の透明電極24上には互いに平行で逆の方向にラビング配向処理が施された配向膜が形成される。液晶層3の厚みは、使用する液晶の種類によって透過表示領域と反射表示領域とでそれぞれ適切な値を設定する。
【0021】
アレイ基板1とバックライト4との間には、位相差板31、位相差板32、偏光板33がこの順で配置される。また、対向基板2の液晶層3との反対側には、位相差板41、位相差板42、偏光板43がこの順で配置される。
【0022】
本液晶表示装置は、バックライト4から透明電極12に入射する光および外部から入射して反射電極14で反射する光を光源として用い、液晶層3への印加電圧を変化させることにより階調を連続的に変化可能として画像表示を行う半透過型の液晶表示装置である。
【0023】
透明電極12および反射電極14は、対向基板2の透明電極24との間に液晶層3を駆動するための電圧を印加するために、絶縁層13に設けられたコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ15に接続される。
【0024】
図2の断面拡大図に示すように、傾斜領域58では絶縁層13上に反射電極14が形成されており、傾斜領域58は反射表示領域57の一部となっている。本実施の形態では、この傾斜領域58において透過表示領域用のカラーフィルタ層22の上に反射表示領域用のカラーフィルタ層23を重ねることにより傾斜領域58に凸部を形成する。これにより、傾斜領域58におけるセルギャップを薄くし、傾斜領域58におけるセルギャップの厚さが反射表示領域57の他の部分におけるセルギャップの厚さに近づくように調整する。
【0025】
あるいは、図3の断面拡大図に示すように、傾斜領域58において反射表示領域用のカラーフィルタ層23の上に透過表示領域用のカラーフィルタ層22を重ねることにより傾斜領域58に凸部を形成する。この場合にも、傾斜領域58におけるセルギャップを薄くし、傾斜領域58におけるセルギャップの厚さが反射表示領域57の他の部分におけるセルギャップの厚さに近づくように調整する。
【0026】
透過表示領域用のカラーフィルタ層22および反射表示領域用のカラーフィルタ層23の厚さは、例えばそれぞれ1〜3μm程度とし、両カラーフィルタ層を重ねた部分の幅は1〜10μm程度とする。セルギャップの薄い領域のセルギャップの厚さは2〜4μm程度、セルギャップの厚い領域のセルギャップの厚さは4〜6μm程度とする。
【0027】
したがって、本実施の形態によれば、傾斜領域58における絶縁層13上に反射電極14が形成され、傾斜領域58が反射表示領域57の一部である場合に、傾斜領域58におけるセルギャップの厚さをこの傾斜領域58におけるカラーフィルタ層の厚さで調整するようにしたことで、傾斜領域58のセルギャップの厚さが反射表示領域57の他の部分のセルギャップの厚さと異なることに起因する光学特性の低下を軽減でき、もって表示品位を向上させることができる。
【0028】
本実施の形態によれば、傾斜領域58において透過表示領域用のカラーフィルタ層22の上に反射表示領域用のカラーフィルタ層23を重ねることにより傾斜領域58に凸部を形成したことで、傾斜領域58におけるセルギャップが薄くなり、傾斜領域58でのセルギャップが反射表示領域57の他の部分でのセルギャップの厚さに近づくので、傾斜領域58での光学特性の低下を軽減でき、もって表示品位を向上させることができる。
【0029】
本実施の形態によれば、傾斜領域58において反射表示領域用のカラーフィルタ層23の上に透過表示領域用のカラーフィルタ層22を重ねることにより傾斜領域58に凸部を形成したことで、傾斜領域58におけるセルギャップが薄くなり、傾斜領域58でのセルギャップが反射表示領域57の他の部分でのセルギャップの厚さに近づくので、傾斜領域58での光学特性の低下を軽減でき、もって表示品位を向上させることができる。
【0030】
[第2の実施の形態]
本実施の形態における液晶表示装置は、図4の断面拡大図に示すように、傾斜領域58では絶縁層13上に透明電極12が形成されており、傾斜領域58は透過表示領域56の一部となっている。本実施の形態では、傾斜領域58において透過表示領域用のカラーフィルタ層22と反射表示領域用のカラーフィルタ層23を双方とも取り除いた構成である。なお、その他、図1と同一物には同一の符号を付すこととし、ここでは重複した説明は省略する。
【0031】
本実施の形態では、傾斜領域58においてカラーフィルタ層を取り除くことにより傾斜領域58に凹部を形成する。これにより、傾斜領域58におけるセルギャップを厚くし、傾斜領域58でのセルギャップの厚さが透過表示領域56の他の部分でのセルギャップの厚さに近づくように調整する。
【0032】
透過表示領域用のカラーフィルタ層22および反射表示領域用のカラーフィルタ層23の厚さは、例えばそれぞれ1〜3μm程度とし、カラーフィルタ層を取り除いた部分の幅は1〜10μm程度とする。セルギャップの薄い領域のセルギャップの厚さは2〜4μm程度、セルギャップの厚い領域のセルギャップの厚さは4〜6μm程度とする。
【0033】
したがって、本実施の形態によれば、傾斜領域58における絶縁層13上に透明電極12が形成され、傾斜領域58が透過表示領域56の一部である場合に、傾斜領域58でカラーフィルタ層を取り除くことにより傾斜領域58に凹部を形成したことで、傾斜領域58におけるセルギャップが厚くなり、傾斜領域58でのセルギャップの厚さが透過表示領域56の他の部分でのセルギャップの厚さに近づくので、傾斜領域58での光学特性の低下を軽減でき、もって表示品位を向上させることができる。
【0034】
なお、上記各実施の形態において、透過表示領域用のカラーフィルタ層22の1回透過の色再現性範囲[NTSC比]は30%〜80%程度、反射表示領域用のカラーフィルタ層23の2回透過の色再現性範囲[NTSC比]は5%〜50%程度である。液晶層のΔnは0.04〜0.08程度である。
【0035】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、マルチギャップ方式を用いたときの透過表示領域と反射表示領域との境に位置する傾斜領域における光学特性の低下を軽減し、表示品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図2】上記液晶表示装置の構成を示す拡大断面図である。
【図3】上記液晶表示装置の別の構成を示す拡大断面図である。
【図4】第2の実施の形態における液晶表示装置の構成を示す拡大断面図である。
【図5】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図6】図5に示す液晶表示装置の反射率−印加電圧特性を示すグラフである。
【図7】従来の液晶表示装置の別の構成を示す断面図である。
【図8】図7に示す液晶表示装置の透過率−印加電圧特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1…アレイ基板
2…対向基板
3…液晶層
4…バックライト
7…反射電極
11…ガラス基板
12…透明電極
13…絶縁層
14…反射電極
15…薄膜トランジスタ
16…信号線
21…ガラス基板
22…透過表示領域用のカラーフィルタ層
23…反射表示領域用のカラーフィルタ層
24…透明電極
31,32…位相差板
33,43…偏光板
41,42…位相差板

Claims (4)

  1. 透明電極が形成された透過表示領域、絶縁層を介して反射電極が形成された反射表示領域、前記透過表示領域と前記反射表示領域の境に位置する絶縁層が傾斜した傾斜領域を画素毎に備えたアレイ基板と、
    前記アレイ基板に対してカラーフィルタ層を向けた状態で対向配置された対向基板と、
    前記アレイ基板と前記対向基板との間隙に設けられた液晶層と、
    前記アレイ基板の前記液晶層との反対側に配置されたバックライトと、を有し、
    前記傾斜領域は絶縁層上に反射電極が形成されたものであって、当該傾斜領域において前記対向基板の透過表示領域用のカラーフィルタ層と反射表示領域用のカラーフィルタ層とを重ねて凸部を形成することにより当該傾斜領域におけるセルギャップの厚さをカラーフィルタ層の厚さで調整したことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記透過表示領域用のカラーフィルタ層に前記反射表示領域用のカラーフィルタ層を重ねたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 前記反射表示領域用のカラーフィルタ層に前記透過表示領域用のカラーフィルタ層を重ねたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 透明電極が形成された透過表示領域、絶縁層を介して反射電極が形成された反射表示領域、前記透過表示領域と前記反射表示領域の境に位置する絶縁層が傾斜した傾斜領域を画素毎に備えたアレイ基板と、
    前記アレイ基板に対してカラーフィルタ層を向けた状態で対向配置された対向基板と、
    前記アレイ基板と前記対向基板との間隙に設けられた液晶層と、
    前記アレイ基板の前記液晶層との反対側に配置されたバックライトと、を有し、
    前記傾斜領域は絶縁層上に透明電極が形成されたものであって、当該傾斜領域における前記対向基板のカラーフィルタ層を取り除いて凹部を形成することにより当該傾斜領域におけるセルギャップの厚さをカラーフィルタ層の厚さで調整したことを特徴とする液晶表示装置。
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