JP4259502B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents
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以下、本明細書では、この種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
この要求に対応するカラーの半透過反射型液晶表示装置としては、カラーフィルタを備えた半透過反射型液晶表示装置が提案されている。このようなカラーの半透過反射型液晶表示装置では、反射モード時に液晶表示装置に入射した外光は、カラーフィルタを透過してから、反射板によって反射されて、再びカラーフィルタを透過するようになっている。また、透過モード時には、バックライトからの光がカラーフィルタを透過するようになっている。また、反射モード時にも透過モード時にも同じカラーフィルタが使用される。
このため、例えば、カラーフィルタを2回透過する反射モード時の表示を重視して淡い色のカラーフィルタを備えたものとした場合には、カラーフィルタを1回しか透過しない透過モード時に発色のよい表示を得ることは困難である。しかしながら、この問題を解決するために、カラーフィルタを1回透過する透過モード時の表示を重視して濃い色のカラーフィルタを備えたものとした場合には、カラーフィルタを2回透過する反射モード時の表示が暗くなってしまうため、十分な視認性が得られなくなってしまう。このように、従来のカラーの半透過反射型液晶表示装置では、反射モード時にも透過モード時にも、同様に発色がよく、視認性の高い表示を得ることは困難であった。
また、本発明は、上記の優れた視認性を有する液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
本発明の液晶表示装置は、相互に対向する一対の基板間に液晶を挟持してなり、異なる色に対応し光透過領域と光反射領域とを有する複数のサブ画素と、前記複数のサブ画素からなる画素とを有する液晶表示パネルとを具備する液晶表示装置であって、前記光反射領域に設けられた反射層と、前記サブ画素に対応して設けられたカラーフィルタと、該液晶表示パネルに照明光を照射する照明装置と、を具備し、前記複数のサブ画素は、前記サブ画素の中央部の反射層を取り除くことにより形成された第1の光透過領域を有する第1のサブ画素と、前記サブ画素の中央部を挟んで対向する位置の反射層を取り除くことにより形成された第2の透過領域を有する、前記第1のサブ画素とは異なる色に対応する波長の光を透過させるカラーフィルタを有する第2のサブ画素と、を含み、前記第1の光透過領域の面積は、前記複数の第2の光透過領域の面積より小さいことを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、前記複数のサブ画素は、前記サブ画素の中央部を挟んで対向する位置の反射層を取り除くことにより形成された第3の透過領域を有する、前記第1のサブ画素と前記第2のサブ画素とは異なる色に対応する波長の光を透過させるカラーフィルタを有する第3のサブ画素と、をさらに含み、前記第2の光透過領域の面積は、前記複数の第3の光透過領域の面積より小さいことを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、前記画素は、前記第1のサブ画素と前記第2のサブ画素と前記第3のサブ画素とによって形成され、前記第1のサブ画素は、前記第2のサブ画素と前記第3のサブ画素に挟まれてなることを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、前記第3のサブ画素と前記第1のサブ画素と前記第2のサブ画素は、それぞれ順に赤色と緑色と青色とに対応することを特徴とする。
しかも、本発明の液晶表示装置では、前記色素層形成領域の面積が、各色素層のうち少なくとも1つの色の色素層と、他の色の色素層とで異なるように形成されているので、カラーフィルタの色特性を、色素層形成領域の面積を変化させることにより調整することができ、色再現性を向上させることができるため、優れた表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
このような液晶表示装置とすることで、色素層が、赤色層と緑色層と青色層とからなる場合に、より一層、色再現性を向上させることができ、より優れた表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
このような液晶表示装置とすることで、色素層形成領域と色素層が設けられていない領域との段差により、セルギャップにばらつきが生じて表示むらが発生するなど、色素層形成領域と色素層が設けられていない領域との段差に起因する悪影響が発生しないものとすることができ、液晶表示装置の信頼性を向上させることができる。
また、本発明の液晶表示装置においては、前記下基板の内面側に、帯状の透明電極が設けられ、前記透明電極のパターンの幅が、前記半透過反射層のパターンの幅よりも大きく形成されることにより、前記半透過反射層に帯状の前記光透過領域が形成されているものとしてもよい。
このような液晶表示装置は、色素層形成領域の面積が、赤色素層と比較して青色層が小さくなるように設けられているので、半透過反射層がアルミニウムからなるものであることにより、半透過反射層によって反射した光が青色に着色されても、カラーフィルタを2回透過することによって補正されるので、色再現性に優れ、高い表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
このような液晶表示装置は、色素層形成領域の面積が、青色素層と比較して赤色層が小さくなるように設けられているとともに青色層が大きくなるように設けられているので、半透過反射層が銀からなるものであることにより、半透過反射層によって反射した光が黄色に着色されても、カラーフィルタを2回透過することによって補正されるので、色再現性に優れ、高い表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
このような液晶表示装置は、反射モード時にカラーフィルタを2回透過することによって得られる光と、透過モード時にカラーフィルタを1回透過することによって得られる光との色の濃淡差を少なくすることができるとともに、色再現性を向上させることができる。その結果、反射モード時にも透過モード時にも同様に、発色がよく、視認性の高い表示ができ、色再現性に優れたカラーの半透過反射型液晶表示装置を実現することが可能となる。
前記液晶層に対して観察側とは反対側(下基板の内面側)に設けられた半透過反射層と、前記半透過反射層よりも上側に設けられ、前記各サブ画素に対応して異なる色の複数の色素層が配列され、当該サブ画素の色に対応する波長の光を透過させるカラーフィルタとを具備し、透過モードと反射モードとの切替により表示を行う半透過反射型の液晶表示装置であって、
前記半透過反射層には前記照明光を透過させる透光部が形成され、前記半透過反射層は、光を透過する光透過領域と前記上基板側から入射する光を反射する光反射領域とを有し、
複数のサブ画素のうち少なくとも1つのサブ画素における前記透光部に対応する光透過領域の面積と、他のサブ画素における前記透光部に対応する光透過領域の面積とが異なるように前記透光部が形成され、
前記光透過領域と平面的に重なる領域の全体と、前記光反射領域と平面的に重なる領域とに前記各色素層が形成され、且つ少なくとも1つの色の前記色素層は前記光反射領域と平面的に重なる領域の一部にしか形成されず、
複数のサブ画素のうち少なくとも1つのサブ画素における前記各色素層が形成されない色素層非形成領域の面積と、他のサブ画素における前記色素層非形成領域の面積とが異なることが好ましい。
これに対し、上記の液晶表示装置では、透過モード時に明るい表示が得られるように、光透過領域を大きくして透過率を向上させ、光反射領域が小さくなったとしても、色素層非形成領域の面積を大きくすることにより、反射モード時に明るい表示が得られるだけの十分な反射率を得ることができるので、反射モード時の表示が暗くなるという不都合は生じない。
よって、上記の液晶表示装置によれば、明るさを効果的に調整することができ、反射モード時にも透過モード時にも明るい表示ができる。
その結果、上記の液晶表示装置とすることで、非常に優れた表示品質を有するカラーの半透過反射型液晶表示装置を実現することができる。
例えば、本発明に係る液晶表示装置は、テレビやモニタ等の各種ディスプレイ装置、携帯電話機やPDA等の通信機器、またはパーソナルコンピュータ等の情報処理装置など、各種の電子機器の表示装置として用いることができる。
かかる電子機器によれば、照明光の分光特性にばらつきがあっても、これを補償して色再現性の高い表示を実現することができ、優れた視認性を有する液晶表示装置を備えた電子機器とすることができるから、特に高品質な表示が要求される電子機器に好適である。
まず、図1を参照して、本発明をパッシブマトリクス方式の半透過反射型液晶表示装置に適用した第1実施形態について説明する。なお、図1および以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
また、第1基板3の外面側(外側の表面)には、位相差板17と、上偏光板13とが、この順に第1基板3上に積層されて設けられている。
また、第2基板2の外面側(外側の表面)には、1/4波長板18と、下偏光板14とが設けられている。
まず、各開口部521aは、半透過反射層521のうち各サブ画素551の中央部近傍に対応して設けられている。照明装置5からの照明光は、この開口部521aを透過して液晶表示パネル500の観察側に出射し、これにより透過型表示が実現される。以下では、サブ画素551が占める領域のうち、開口部521aに対応する領域、すなわち照明装置5からの照明光が透過する領域を「透光領域(光透過領域)」と表記する。
次に、本発明をアクティブマトリクス方式の半透過反射型液晶表示装置に適用した第2実施形態について説明する。なお、以下では、スイッチング素子として二端子型スイッチング素子であるTFD(Thin Film Diode)を用いた場合を例示する。また、以下に示す図面中の各要素のうち、前掲図1に示した各要素と共通する要素については、図1中と同一の符号を付してその説明を省略する。
かかる構成によっても、上記第1実施形態と同様の効果が得られる。
上記第1および第2実施形態においては、半透過反射層521のうち各サブ画素551に対応する領域の中央部近傍に開口部521aを設け、透光領域が各サブ画素551の中央部に位置する構成を例示した。これに対し、本実施形態においては、透光領域が各サブ画素551の縁辺に沿った領域となっている。
より具体的には、図12に示すように、サブ画素551Rの列に対応する反射層の幅Wrと、サブ画素551Bの列に対応する反射層の幅Wbとがほぼ等しく、サブ画素551Gの列に対応する反射層の幅Wbは、幅Wrおよび幅Wbよりも広くなっている。したがって、サブ画素551Rに占める透光領域の面積Srと、サブ画素551Bに占める透光領域の面積Sbとがほぼ等しく、サブ画素551Gに占める透光領域の面積Sgは、面積Srまたは面積Sbよりも小さい。ここでは、面積Srと面積Sgと面積Sbとの比が、「Sr:Sg:Sb=1.5:1:1.5」とした場合を想定している。
以上この発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
上記第1および第2実施形態においては、照明装置5からの照明光の分光特性に応じて、各サブ画素551に対応する開口部521aの面積を異ならせるようにしたが、以下のようにしてもよい。すなわち、図14に示すように、半透過反射層521に設けられる各開口部521aの面積を略同一とする一方、各サブ画素551に対応して設けられる開口部521aの個数を、照明光の分光特性に応じた個数とするのである。
上記各実施形態においては、同一色に対応するサブ画素551ごとに、当該サブ画素551に占める透光領域の割合を異ならせるようにした。照明装置5からの照明光の分光特性が、液晶表示パネル500の基板面の全面において同一であれば、かかる構成を採用した場合にも、照明光の分光特性の不均一性を十分に補償することが可能である。しかしながら、照明装置5からの照明光の分光特性が、基板面内の各箇所において異なる場合もあり得る。例えば、基板面内のある箇所には図2に示した分光特性を有する照明光が照射されるが、他の箇所には図2に示したのと異なる分光特性を有する照明光が照射されるといった具合である。かかる場合には、基板面内における各サブ画素551の位置に応じて透光領域の割合を異ならせる(つまり、開口部521aの面積を異ならせる)ようにしてもよい。例えば、図2に示した分光特性を有する照明光が照射される箇所に位置する画素615においては、各サブ画素551R、551Gおよび551Bにおける透光領域の面積比を「4:1:2」とする一方、この照明光と比較して青色光から緑色光にかけての輝度が若干低い照明光が照射される箇所の画素615においては、各サブ画素551R、551Gおよび551Bにおける透光領域の面積比を「3:1:2」とする、といった具合である。このように、同一色に対応するサブ画素551における透光領域の割合は、必ずしもすべてのサブ画素551にわたって同一である必要はないのである。本変形例によれば、上記各実施形態に示した効果に加え、照明光の分光特性が基板面内において不均一である場合にもこれを補償することができるから、より確実に色再現性を向上させることができるという効果が得られる。
上記各実施形態においては、照明装置からの照明光が図2に示す分光特性を示す場合を例示したが、照明光の分光特性がこれに限られるものでないことは言うまでもない。すなわち、図2とは異なる分光特性を示す照明光を透過型表示に際して用いる場合にも、例えば、当該照明光のうち輝度が高い波長に対応する色のサブ画素における透光領域の面積を、輝度が低い波長に対応する色のサブ画素における透光領域の面積よりも小さくするといった具合に、照明光の分光特性に応じた面積とすれば、照明光の分光特性のばらつきを補償して良好な色再現性を実現することができるという効果を得ることができる。
上記第3実施形態においては、各サブ画素を画定する4辺のうち対向する二辺に沿った領域が透光領域となる場合を例示したが、これらの4辺のうち1辺、3辺または全ての辺(4辺)に沿った領域が透光領域となるように、半透過反射層528の形状を選定してもよい。すなわち、透光領域をサブ画素の縁辺に沿った領域とする場合には、各サブ画素を画定する複数の辺のうち少なくとも一辺に沿った領域を透光領域とすればよい。また、上記第3実施形態においては、複数のサブ画素551にわたって連なった形状の半透過反射層528を例示したが、半透過反射層528を各サブ画素551ごとに離間した形状としてもよい。
上記各実施形態においては、同一色のカラーフィルタ522が一列をなすストライプ配列を採用した場合を例示したが、カラーフィルタ522の配列の態様としては、この他にもモザイク配列やデルタ配列を採用することもできる。
上記第2実施形態においては、スイッチング素子としてTFD515を採用したアクティブマトリクス方式の液晶表示装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、TFT(Thin Film Transistor)に代表される三端子型スイッチング素子を採用した液晶表示装置にも適用できる。なお、TFTを用いた場合、一方の基板の全面にわたって対向電極が形成され、他方の基板上には複数の走査線と複数のデータ線とが相互に交差する方向に延在して形成されるとともに、これらの双方にTFTを介して接続された画素電極がマトリクス状に配列して形成されることとなる。この場合、各画素電極と対向電極とが対向する領域がサブ画素として機能することとなる。
上記各実施形態においては、半透過反射層521と透明電極525(第2実施形態においてはデータ線527)とが別個に形成される場合を例示したが、液晶4に電圧を印加するための電極を光反射性を有する導電材料により形成し、この電極が半透過反射層521としての機能を兼ね備えるようにしてもよい。すなわち、図1に示した半透過反射層521を設けることなく、透明電極525に代えて、これと同様の形状の反射電極を設けるのである。この場合、反射電極のうちの各サブ画素に対応する領域(つまり、第1基板3上の透明電極511と対向する領域)の一部に、上記各実施形態および各変形例に例示した態様の開口部が設けられることとなる。
図15は、本発明の液晶表示装置の一例を示した図であり、カラーフィルタが下基板の内面側に設けられているパッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の一例を示した部分断面図である。また、図16は、図15に示した液晶表示装置における半透過反射層とカラーフィルタと遮光膜のみを示した図であり、図16(A)は、半透過反射層とカラーフィルタとの重なり合いを説明するための平面図であり、図16(B)は、図16(A)に示すA−A’線に沿う断面図である。
なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
また、液晶パネル1は、対向配置された下基板2と上基板3とに挟まれた空間に、STN(Super Twisted Nematic)液晶などからなる液晶層4が挟持されて概略構成されている。
また、下基板2の外面側には、1/4波長板18と、下偏光板14と、反射偏光子19とが設けられている。
また、上基板3の外面側には、前方散乱板16と、位相差板17と、上偏光板13とが、この順に上基板3上に積層されて設けられている。
半透過反射層6は、アルミニウム等の反射率の高い金属膜からなるものであり、図16に示すように、金属膜を窓状に開口することにより形成され、バックライト5から出射された光や上基板3側から入射する光を透過する光透過領域6aと、上基板3側から入射する光を反射する光反射領域6bとを各画素毎に有している。
つまり反射光には、各色素層11R、11G、11Bを透過する光30aと色素層非形成領域11D、11E、11Fを透過する光30bとがあり、各色素層11R、11G、11Bを透過した光30aのみが着色され、色素層非形成領域11D、11E、11Fを透過した光30bは着色されない。
したがって、透過モード時に上基板3側から外部に向かって出射される光は、カラーフィルタ10の色素層11を1回透過した着色された光50aとなる。
その結果、反射モード時にも透過モード時にも同様に、明るく、視認性の高い表示ができるカラーの半透過反射型液晶表示装置を実現することが可能となる。しかも、図15に示した液晶表示装置においては、前記色素層11は、赤色層11Rと緑色層11Gと青色層11Bとからなり、各色素層11R、11G、11Bの面積は、赤色層11R、青色層11B、緑色層11Gの順で小さくなるように設けられ、カラーフィルタ10の色特性を、各色素層11R、11G、11Bの面積を変化させて調整することにより、より一層、色再現性を向上させることができ、より優れた表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
第5実施形態において、液晶表示装置の全体構成は、図15に示した第4実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
また、第5実施形態の液晶表示装置が、第4実施形態の液晶表示装置と異なるところは、半透過反射層およびカラーフィルタの形状のみであるので、半透過反射層およびカラーフィルタについて、図17を用いて詳しく説明する。
図17は、第5実施形態の液晶表示装置における半透過反射層とカラーフィルタと下基板の透明電極のみを示した図であり、図17(A)は、半透過反射層とカラーフィルタとの重なり合いを説明するための平面図であり、図17(B)は、図17(A)に示すC−C’線に沿う断面図である。
なお、図17において、第4実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付している。
このことにより、カラーフィルタ101には、各色素層111R、111G、111Bが設けられている色素層形成領域と、光反射領域61bと平面的に重なる領域の一部であり、各色素層111R、111G、111Bが設けられていない領域である色素層非形成領域111D、111E、111Fとが存在している。また、この液晶表示装置においては、第4実施形態と同様に、色素形成領域の面積、すなわち各色素層111R、111G、111Bの面積は、赤色層111R、青色層111B、緑色層111Gの順で小さくなるように設けられている。
しかも、本実施形態の液晶表示装置においても、前記色素層111は、赤色層111Rと緑色層111Gと青色層111Bとからなり、各色素層111R、111G、111Bの面積は、赤色層111R、青色層111B、緑色層111Gの順で小さくなるように設けられ、カラーフィルタ101の色特性を、各色素層111R、111G、111Bの面積を変化させて調整することにより、より一層、色再現性を向上させることができ、より優れた表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
図18は、本発明の液晶表示装置の他の例を示した図であり、カラーフィルタが上基板の内面側に設けられているパッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の一例を示した部分断面図である。また、図19は、図18に示した液晶表示装置における半透過反射層とカラーフィルタのみを示した図であり、図19(A)は、半透過反射層とカラーフィルタとの重なり合いを説明するための平面図であり、図19(B)は、図19(A)に示すB−B’線に沿う断面図である。
なお、図18および図19において、第4実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
また、液晶パネル100は、第4実施形態と同様に、対向配置された下基板2と上基板3とに挟まれた空間に、液晶層4が挟持されて概略構成されている。
また、下基板2の外面側には、第4実施形態と同様に、1/4波長板18と、下偏光板14と、反射偏光子19とが設けられている。
また、上基板3の外面側には、第4実施形態と同様に、前方散乱板16と、位相差板17と、上偏光板13とが、この順に上基板3上に積層されて設けられている。
半透過反射層6は、第4実施形態と同様であり、図19に示すように、金属膜を窓状に開口することにより形成され、光透過領域6aと、光反射領域6bとを各画素毎に有している。
その結果、反射モード時にも透過モード時にも同様に、発色がよく、視認性の高い表示ができるカラーの半透過反射型液晶表示装置を実現することが可能となる。
図20は、本発明の液晶表示装置の他の例を示した図であり、半透過反射層上に透明電極が直接設けられているパッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の一例を示した部分断面図である。また、図21は、図20に示した液晶表示装置における半透過反射層とカラーフィルタと下基板の透明電極のみを示した図であり、図21(A)は、半透過反射層とカラーフィルタとの重なり合いを説明するための平面図であり、図21(B)は、図21(A)に示すD−D’線に沿う断面図である。
なお、図20および図21において、第4実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
また、液晶パネル200は、第4実施形態と同様に、対向配置された下基板2と上基板3とに挟まれた空間に、液晶層4が挟持されて概略構成されている。
また、下基板2の外面側には、第4実施形態と同様に、1/4波長板18と、下偏光板14と、反射偏光子19とが設けられている。
また、上基板3の外面側には、第4実施形態と同様に、前方散乱板16と、位相差板17と、上偏光板13とが、この順に上基板3上に積層されて設けられている。
半透過反射層62は、第5実施形態と同様に、下基板2に設けられている透明電極8と同様のピッチで形成され、図21(B)に示すように、半透過反射層62を構成する金属膜のパターンの幅よりも、下基板2に設けられている透明電極8のパターンの幅の方が大きく形成されることにより、半透過反射層62を構成する金属膜と透明電極8とが平面的に重ならない帯状の領域が光透過領域62aとされ、金属膜が設けられている領域の全体が光反射領域62bとされている。
その結果、反射モード時にも透過モード時にも同様に、発色がよく、視認性の高い表示ができるカラーの半透過反射型液晶表示装置を実現することが可能となる。
第8実施形態において、液晶表示装置の全体構成は、図15に示した第4実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
また、第8実施形態の液晶表示装置は、上述した第1実施形態と同様に、各サブ画素における光透過領域の面積が異なるものであるとともに、上述した第4実施形態と同様に、各色素層における色素層非形成領域の面積が異なるように形成されているものである。このため、上述した第1実施形態の液晶表示装置または第4実施形態の液晶表示装置と同様の構成についての詳細な説明を省略し、第8実施形態の液晶表示装置の特徴部分である半透過反射層およびカラーフィルタの形状について、図面を用いて詳しく説明する。
図32において、符号703は、半透過反射層を示している。半透過反射層703は、第4実施形態と同様に、金属膜を窓状に開口することにより形成され、バックライト5から出射された光や上基板3側から入射する光を透過する光透過領域701と、上基板3側から入射する光を反射する光反射領域702(図32においては右上がりの斜線で記載)とを各画素毎に有している。
また、この液晶表示装置においては、色素形成領域の面積、すなわち各色素層711R、711G、711Bの面積は、青色層711B、赤色層711R、緑色層711Gの順で小さくなるように設けられている。
光透過領域701R、701G、701Bと光反射領域702R、702G、702Bとの割合を変化させることにより、透過モード時に明るい光が得られるだけの透過率が得られるように、明るさが調整される。
また、緑色層711Gが形成されたサブ画素751Gを、他のサブ画素751R、751Bと比較して小さくし、青色層711Bが形成されたサブ画素751Bを、他のサブ画素751R、751Gと比較して大きくすることにより、光透過領域701R、701G、701Bと光反射領域702R、702G、702Bとの割合を変化させる。このことにより、照明光のうち輝度が比較的低い赤色および青色に対応する波長の光については半透過反射層703を十分に透過させる一方、輝度が比較的高い緑色に対応する波長の光については半透過反射層703の透過が制限され、表示色が調整される。
各色素層711R、711G、711Bの面積である色素層形成領域の面積と、色素層非形成領域711D、711E、711Fの面積との割合を変化させることにより、反射モード時に明るい光が得られるだけの反射率が得られるように、明るさが調整される。
また、各色素層711R、711G、711Bの面積を、青色層711B、赤色層711R、緑色層711Gの順で小さくなるように設け、各色素層711R、711G、711Bの面積である色素層形成領域の面積と、色素層非形成領域711D、711E、711Fの面積との割合を変化させる。このことにより、カラーフィルタの色特性が調整され、表示色が調整される。
よって、上記の液晶表示装置によれば、明るさを効果的に調整することができ、反射モード時にも透過モード時にも明るい表示ができる。
第9実施形態において、液晶表示装置の全体構成は、図17に示した第5実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
また、第9実施形態の液晶表示装置は、上述した第8実施形態と同様に、各サブ画素における光透過領域の面積が異なるものであるとともに、各色素層における色素層非形成領域の面積が異なるように形成されているものであり、第9実施形態の液晶表示装置が、第8実施形態の液晶表示装置と異なるところは、半透過反射層およびカラーフィルタの形状のみである。このため、半透過反射層およびカラーフィルタについて、図面を用いて詳しく説明する。
図33において、符号803は、半透過反射層を示している。半透過反射層803は、第5実施形態と同様に、上基板3に設けられている透明電極7と直交するように紙面垂直方向にストライプ状に延在して設けられ、下基板2に設けられている透明電極8と同様のピッチで形成されている。そして、図33に示すように、半透過反射層803を構成する金属膜のパターンの幅よりも、下基板2に設けられている透明電極8のパターンの幅の方が大きく形成されることにより、半透過反射層803を構成する金属膜と透明電極8とが平面的に重ならない帯状の領域が光透過領域801とされ、金属膜が設けられている領域の全体が光反射領域802(図33においては右上がりの斜線で記載)とされている。
このことにより、カラーフィルタには、各色素層811R、811G、811Bが設けられている色素層形成領域と、光反射領域802R、802G、802Bと平面的に重なる領域の一部であり、各色素層811R、811G、811Bが設けられていない領域である色素層非形成領域811D、811E、811Fとが存在している。
また、この液晶表示装置においても、第8実施形態と同様に、色素形成領域の面積、すなわち各色素層811R、811G、811Bの面積は、青色層811B、赤色層811R、緑色層811Gの順で小さくなるように設けられている。
よって、上記の液晶表示装置によれば、第8実施形態と同様に、反射モード時にも透過モード時にも明るい表示ができるとともに、非常に優れた色再現性が得られる。
このような液晶表示装置では、色素層形成領域の面積が、赤色素層と比較して青色層が小さくなるように設けられているので、半透過反射層がアルミニウムからなるものであることにより、半透過反射層によって反射した光が青色に着色されても、カラーフィルタを2回透過することによって補正することができる。
したがって、色再現性に優れ、高い表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
このような液晶表示装置では、色素層形成領域の面積が、青色素層と比較して赤色層が小さくなるように設けられているので、半透過反射層が銀からなるものであることにより、半透過反射層によって反射した光が黄色に着色されても、カラーフィルタを2回透過することによって補正することができる。したがって、色再現性に優れ、高い表示品質を有する液晶表示装置を実現することができる。
また、半透過反射層とは透過部を設けた反射機能を有するものを言い、単なる反射層でなくてもよい。つまり偏光機能も備えた反射偏光子でもよい。反射偏光子には、コレステリック液晶による円偏光板、ブリュースター角を利用したビームスプリッタ直線偏光板、反射層に60nm位のスリットを複数形成したワイヤーグリッド直線偏光子等がある。
次に、上記の実施形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
まず、上述した液晶表示装置を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図22は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機1032は、複数の操作ボタン1321のほか、受話口1322、送話口1323とともに、本発明に係る液晶表示装置(図22においては第1基板3のみが図示されている。)を用いた表示部1324を備えるものである。
図23において、符号1100は時計本体を示し、符号1101は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
図24において、符号1200は情報処理装置、符号1202はキーボードなどの入力部、符号1204は情報処理装置本体、符号1206は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
上述したように、本発明に係る液晶表示装置によれば、照明装置からの照明光における分光特性の不均一さを補償して高い色再現性を実現することができ、反射モード時にも透過モード時にも同様に、発色がよく、優れた視認性を有する液晶表示装置を備えた電子機器とすることができるので、高品質な表示が要求される電子機器に特に好適である。
以下、実施例を示して本発明の効果を明らかにするが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。また、試験例1〜試験例4の反射膜は銀合金であり、黄色に色付いている。
図17に示した第5実施形態の液晶表示装置を作製し、光透過領域と光反射領域の面積比を17:19とし、更に各色素層111R、111G、111Bが設けられていない領域である色素層非形成領域111D、111E、111Fの面積の比を、赤色層111D:緑色層111E:青色層111F=4:14:6とした。
図25に示すように、光透過領域と光反射領域の面積比を17:19とし、更にカラーフィルタ102における各色素層112R、112G、112Bが設けられていない領域である色素層非形成領域112D、112E、112Fの面積の比を、赤色層112D:緑色層112E:青色層112F=1:1:1としたこと以外は、図17に示した第5実施形態の液晶表示装置と同様にして、液晶表示装置を作製した。
図26に示すように、光透過領域と光反射領域の面積比を11:25とし、更にカラーフィルタ103の各色素層113R、113G、113Bに色素層非形成領域が設けられていないことと、反射モード時の表示を重視してカラーフィルタの色特性を最適化した(色純度を下げた)こと以外は、図17に示した第5実施形態の液晶表示装置と同様にして、液晶表示装置を作製した。
その結果を表1、図27〜図30に示す。
図27は、試験例1の液晶表示装置から出射される光を測定した結果を示した図であり、図27(A)は、反射モード時に得られる光の色度図であり、図27(B)は、透過モード時に得られる光の色度図である。また、図28は、試験例2の液晶表示装置から出射される光を測定した結果を示した図であり、図28(A)は、反射モード時に得られる光の色度図であり、図28(B)は、透過モード時に得られる光の色度図である。また、図29は、試験例3の液晶表示装置から出射される光を測定した結果を示した図であり、図29(A)は、反射モード時に得られる光の色度図であり、図29(B)は、透過モード時に得られる光の色度図である。
また、比較例である試験例2の液晶表示装置は、表1、図28および図29に示すように、試験例3の液晶表示装置と比較して、反射モード時に得られる光も透過モード時に得られる光も色域面積が広くなっている。しかも、十分な白表示反射率を有している。しかし、反射モード時に得られる光は、赤色表示が紫色になっている。
さらに、試験例2の液晶表示装置と比較しても、反射モード時に得られる光の色域面積が広くなっている。しかも、試験例2の液晶表示装置のように、反射モード時に得られる光において、赤色表示および青表示の色純度が増している。
よって、本発明の実施例である試験例1の液晶表示装置では、反射モード時に得られる光と、透過モード時に得られる光との色の濃淡差が少なく、色再現性に優れ、十分な白表示反射率を有することが確認できた。
このことにより、本発明の実施例である試験例1の液晶表示装置では、比較例である試験例2および試験例3の液晶表示装置と比較して、反射モード時にも透過モード時にも発色がよく、視認性の高い表示ができることが明らかとなった。
図20および図21に示した第7実施形態の液晶表示装置を作製し、光透過領域と光反射領域の面積比を17:19とし、更に緑色層114Gが設けられている領域と緑色層114Gが設けられていない領域である色素層非形成領域111Eの面積の比を7:1とし、カラーフィルタとして、図31に示す分光特性を持つカラーフィルタを用いた。すなわち、試験例1の液晶表示装置に対し、緑と赤のカラーフィルタの色純度を増し、代わりに青のカラーフィルタの色純度を落として透過率を上げた。
なお、上記の試験例4は、本発明の実施例である。
その結果を表2および図30に示す。
図30は、試験例4の液晶表示装置から出射される光を測定した結果を示した図であり、図30(A)は、反射モード時に得られる光の色度図であり、図30(B)は、透過モード時に得られる光の色度図である。
このことにより、最も視感度に効く色である緑色の発色に寄与する緑色層114Gにのみ、色素層非形成領域114Eを設けることにより、優れた発色が得られるとともに、色素層非形成領域114Eを設けることによる白表示反射率の低下を少なくすることができる。
また、青のカラーフィルタの色純度を落として透過率を上げたこと、緑色層14Gにのみ色素層非形成領域114Eを設けたことにより、反射モードでの反射層が銀であることによる黄色付きも改善された。
光透過領域と、各色素層の面積である色素層形成領域と、色素層非形成領域とを表3に示す面積とし、液晶表示装置を作製した。
なお、上記の試験例5〜試験例8のうち、試験例5〜試験例7は、本発明の実施例であり、試験例8は、従来例である。
また、図33に、試験例7の液晶表示装置を作製する際の各部の寸法の一例を記載した。なお、図33に記載した各部の寸法の単位は、μmであり、サブ画素ピッチは、237×79(μm)、サブ画素面積は、14784μm2とした。
その結果を表3に示す。
その結果、表3に示すように試験例5では、試験例8と比較して、反射率が向上し、反射モード時および透過モード時の白表示の緑色付きが改善され、CIE色度図上における理想的な白表示の色座標(x=0.310、y=0.316)に近づいた。
その結果、表3に示すように試験例6では、試験例5と比較して、より一層反射率が向上し、より一層反射モード時の白表示の緑色付きが改善され、より一層理想的な白表示の色座標に近づいた。
その結果、表3に示すように試験例7では、試験例6と比較して、透過モード時の白表示はあまり変わらなかったものの、より一層反射率が向上し、より一層透過モード時の白表示が理想的な白表示の色座標に近づいた。
また、光透過領域の面積と、色素層非形成領域(色素層形成領域)の面積とを調整することにより、反射モード時にも透過モード時にも色再現性に優れた表示が可能な液晶表示装置が得られることを確認できた。
光透過領域701R、701G、701Bと、各色素層711R、711G、711Bの面積である色素層形成領域と、色素層非形成領域711D、711E、711Fとを、表3に示した実施例7と同様の面積とし、図32に示した第8実施形態の液晶表示装置を作製した。
なお、試験例9は、本発明の実施例である。
また、図32に、第8実施形態の液晶表示装置において、試験例7の液晶表示装置と同様の各部の面積を有するものを作製する際の各部の寸法の一例を記載した。なお、図32に記載した各部の寸法の単位は、μmであり、サブ画素ピッチは、237×79(μm)、サブ画素面積は、14784μm2とした。
その結果、表3に示した実施例7と同等の結果が得られた。
よって、第8実施形態の液晶表示装置においても、第9実施形態の液晶表示装置と同様に、反射モード時にも透過モード時にも色再現性に優れた表示が可能な液晶表示装置が得られることが確認でき、光透過領域および色素層非形成領域(色素層形成領域)の形状にかかわらず、光透過領域の面積と色素層非形成領域(色素層形成領域)の面積とを各色毎に 調整することにより、反射モード時にも透過モード時にも色再現性に優れた表示が可能な液晶表示装置が得られることが明らかとなった。
その結果、反射モード時にも透過モード時にも同様に、発色がよく、視認性の高い表示ができるカラーの半透過反射型液晶表示装置を実現することが可能となる。
2 下基板
3 上基板
4 液晶層
5 バックライト(照明装置)
6、61、62、521、703、803 半透過反射層(反射層)
6a、61a、62a、701、801 光透過領域
6b、61b、62b、702、802 光反射領域
7、8、511、525 透明電極
9、15 配向膜
10、20、101、104、522 カラーフィルタ
11、21、114、711、811 色素層
11B、21B、111B、114B、711B、811B青色層
11D、11E、11F、21D、21E、21F、111D、111E、111F、114E、711D、711E、711F、811D、811E、811F 色素層非形成領域
11G、21G、111G、114G、711G、811G 緑色層
11R、21R、111R、114R、711R、811R 赤色層
12、22、32 平坦化膜
13 上偏光板
14 下偏光板
16 前方散乱板
17 位相差板
18 1/4波長板
19 反射偏光子
23 絶縁膜
41、42、43 遮光膜
51 反射板
503 シール材
521a 開口部
551、751R、751G、751B、851R、851G、851B サブ画素
615 画素(ドット)621 LED
622 導光板
Claims (11)
- 相互に対向する一対の基板間に液晶を挟持してなり、異なる色に対応し光透過領域と光反射領域とを有する複数のサブ画素と、前記複数のサブ画素からなる画素とを有する液晶表示パネルとを具備する液晶表示装置であって、
前記光反射領域に設けられた反射層と、
前記サブ画素に対応して設けられたカラーフィルタと、
該液晶表示パネルに照明光を照射する照明装置と、を具備し、
前記複数のサブ画素は、
前記サブ画素の中央部の反射層を取り除くことにより形成された第1の光透過領域を有する第1のサブ画素と、
前記サブ画素の中央部を挟んで対向する位置の反射層を取り除くことにより形成された第2の透過領域を有する、前記第1のサブ画素とは異なる色に対応する波長の光を透過させるカラーフィルタを有する第2のサブ画素と、を含み、
前記第1の光透過領域の面積は、前記複数の第2の光透過領域の面積より小さいことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第2のサブ画素において、当該サブ画素の長手方向及び短手方向に、それぞれ複数の前記光透過領域が配列さ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。
- 前記サブ画素における前記光透過領域の面積は、前記照明光の分光特性に応じた面積であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液晶表示装置。
- 前記サブ画素における前記光透過領域の面積は、前記照明光のうち当該サブ画素の色に対応する波長における輝度に応じた面積であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記照明光のうち輝度が高い波長に対応する色のサブ画素における前記光透過領域の面積は、前記照明光のうち輝度が低い波長に対応する色のサブ画素における前記光透過領域の面積よりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記複数のサブ画素における光透過領域の面積は、前記液晶表示パネルの基板面内における当該サブ画素の位置に応じて異なることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記複数のサブ画素は、
前記サブ画素の中央部を挟んで対向する位置の反射層を取り除くことにより形成された第3の透過領域を有する、前記第1のサブ画素と前記第2のサブ画素とは異なる色に対応する波長の光を透過させるカラーフィルタを有する第3のサブ画素と、をさらに含み、
前記第2の光透過領域の面積は、前記複数の第3の光透過領域の面積より小さいことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記画素は、前記第1のサブ画素と前記第2のサブ画素と前記第3のサブ画素とによって形成され、
前記第1のサブ画素は、前記第2のサブ画素と前記第3のサブ画素に挟まれてなることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。 - 前記第3のサブ画素と前記第1のサブ画素と前記第2のサブ画素は、それぞれ順に赤色と緑色と青色とに対応することを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の液晶表示装置。
- 前記カラーフィルタの色素層が設けられた領域と、設けられていない領域との段差を平坦化する透明膜が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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