JPH11258588A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

反射型液晶表示装置

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JPH11258588A
JPH11258588A JP10057282A JP5728298A JPH11258588A JP H11258588 A JPH11258588 A JP H11258588A JP 10057282 A JP10057282 A JP 10057282A JP 5728298 A JP5728298 A JP 5728298A JP H11258588 A JPH11258588 A JP H11258588A
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color filter
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 補助ライトを搭載した反射型液晶表示装置に
おいて、色度が高く、鮮やかな表示を行うことができる
反射型液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 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および赤、緑、青のカラーフィルタ
が形成された液晶パネルと、必要に応じて液晶パネルに
光を供給する補助ライトとを設けており、前記各色のカ
ラーフィルタの色度座標(x,y)を透過型液晶表示装
置に用いられていたカラーフィルタの色度座標よりも薄
く設計することにより、反射型であっても鮮やかな表示
を行うことができる。

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、特に補助ライトシステム
を塔載した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、光源としてのバッ
クライトシステムを用いずに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】なお、反射型液晶表示装置においてカラー
化を実現する手段としては、カラーフィルタを用いずに
液晶の複屈折効果による光の干渉を利用したものや、多
層膜による多重干渉を利用したものもあるが、前者の場
合は、温度や視角方向によってはレタデーションが変化
するために色相そのものが変化してしまうことがあり、
白黒表示でさえ困難な場合がある。後者の場合は、コス
ト面や生産効率においてカラーフィルタを用いるものよ
り不利である。
【0006】一般的にカラーフィルタを設けた反射型液
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、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る必要があ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カラー
フィルタの光の透過率を高くすればするほど彩度(色純
度)が低下してしまい、結果として全体的に淡い表示と
なってしまい、彩度の低下を招くことになるので、カラ
ーフィルタの光の透過率は色純度との兼ね合いを考慮し
て選定しなければならない。
【0008】ところで、近年、屋外や屋内の窓際のよう
に、周囲光の多い環境下においては通常の反射型として
機能し、周囲光の少ない環境下においては周囲光の明る
さの低下を補助ライトによって補うタイプの反射型液晶
表示装置が開発されている。このような反射型液晶表示
装置においては、従来の反射型液晶表示装置に比べて、
補助ライトを照射することにより彩度を向上させること
が可能である。
【0009】しかしながら、前記補助ライトは、あくま
でも周囲光の不足分を補う程度の光を供給するものであ
り、透過型液晶表示装置に用いられているバックライト
のような強い光を発するものではないので、補助ライト
を搭載した反射型液晶表示装置に、透過型液晶表示装置
に用いられるカラーフィルタのように色純度を高いもの
を用いると、明るさがかなり損なわれてしまう。
【0010】そこで、本発明者は、周囲光の少ない環境
下においても、補助ライトを点灯させることにより実用
上問題の無い明るさを確保することができ、かつ彩度を
できる限り向上させることのできるカラーフィルタの最
適化を行った。
【0011】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、彩度の高い表示を可能とする反射型液晶
表示装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【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
成された液晶パネルと、必要に応じて前記液晶パネルの
表示面に光を供給する補助ライトと、を備えた反射型液
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、0.43≦x≦0.55、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
タと、0.29≦x≦0.33、及び0.43≦y≦
0.52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、0.13≦x≦0.17、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
のカラーフィルタを有することを特徴とするものであ
る。
【0013】したがって、従来の反射型液晶表示装置よ
りも彩度(色純度)の高い表示を行うことが可能とな
る。また、従来の反射型液晶表示装置よりも明るさが若
干劣ってしまうが、補助ライトを用いることにより実用
上問題の無い程度の明るさを確保することが可能とな
る。
【0014】また、前記三色の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)を、0.28≦x≦0.31、及び
0.29≦y≦0.33の各式を満たすように赤色、緑
色、青色の各色のカラーフィルタを選ぶことによって、
色づきの無い白表示を行うことが可能となる。
【0015】
【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。
【0016】図1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TFT素子40が形成されている。更
に、ここでは凹凸の層間絶縁膜42a、42bを形成
し、コンタクトホール43を介して反射電極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。
【0017】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。
【0018】かかる構成の基板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。
【0019】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2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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】また、本実施形態の液晶表示装置には、図
3に示すように補助ライトとしてフロントライト100
を搭載した。このフロントライト100は、周囲光が少
ない環境下においても明るい表示を行うことが可能とな
るように、必要に応じて表示パネル101の表示面に光
を供給することによって周囲光の明るさを補うものであ
る。したがって、周囲光の多い環境下、例えば照度50
00lx以上の環境下においては無点灯状態であり、周
囲光の少ない環境下、例えば照度5000lxに満たな
い環境下において点灯させる。
【0023】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。
【0024】一般に、液晶表示装置の明るさはカラーフ
ィルタの色純度により決定され、色純度が低いほど明る
い表示が可能となる。しかし、その反面表示色の鮮やか
さが失われ、色再現性が低下してしまう。そこで、本実
施形態においては、照度5000lxに満たない周囲光
の少ない環境下においても、補助ライトを点灯させるこ
とによって明るさを確保し、かつ彩度を向上させること
ができるように、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ4
6aの色設計を行った。
【0025】従来の透過型液晶表示装置に用いていた赤
色のカラーフィルタよりも色純度を低くしたカラーフィ
ルタを、表1に示すように5種類用意した。表1に示さ
れたAr、Br、Cr、Dr、Erの5種類のカラーフ
ィルタは、Arが最も光の透過率が高く、Erが最も彩
度が高いものである。
【0026】
【表1】
【0027】このカラーフィルタを図3に示した補助ラ
イトを塔載した反射型液晶表示装置に用いて表示色の評
価を行ったところ、Ar、Br、Cr、Drの各カラー
フィルタでは、周囲光が少ない環境下においても、補助
ライトを点灯させることによって充分な明るさを確保す
ることができたが、Erのカラーフィルタでは表示が暗
くなってしまい、表示装置としては不向きであった。
【0028】また、Ar、Br、Cr、Drの各カラー
フィルタを用いた場合は、屋外や屋内の窓際のような照
度5000lx以上の周囲光の多い環境下において、補
助ライトを無点灯としても充分な明るさを確保すること
ができた。したがって、周囲光の多い環境下においては
補助ライトを点灯する必要が無いので、その分低消費電
力化を図ることができる。
【0029】そこで、赤色のカラーフィルタのXYZ表
色系色度図における色度座標(x,y)と表示の明るさ
との関係を詳細に調べてみたところ、x座標が0.55
より大きくなってしまうと表示が暗くなってしまい、表
示装置として不向きになってしまうことが分かった。ま
た、x座標が0.43より小さくなってしまうと彩度が
低下してしまうので、鮮やかな表示を行うことができな
くなることが分かった。したがって、赤色のカラーフィ
ルタにおいては、その色度座標(x,y)におけるx
は、0.43≦x≦0.55であることが望ましい。
【0030】また、赤色のカラーフィルタのXYZ表色
系色度図における色度座標(x,y)と表示色の色相と
の関係から、y座標が0.28より小さくなってしまう
と表示色が紫がかった色になってしまい、y座標が0.
32より大きくなると表示色が黄味を帯びてしまう。し
たがって、赤色のカラーフィルタにおいては、その色度
座標(x,y)におけるyは、0.28≦y≦0.32
であることが望ましい。
【0031】同様に、緑色のカラーフィルタについて
も、透過型液晶表示装置に用いていた緑色のカラーフィ
ルタよりも色純度を低くしたカラーフィルタを、表2に
示すように5種類用意し、それぞれ図3に示す補助ライ
トを塔載した反射型液晶表示装置に用いて表示色の評価
を行ったところ、Ag、Bg、Cg、Dgの各カラーフ
ィルタでは、周囲光が少ない環境下においても、補助ラ
イトを点灯させることによって充分な明るさを確保する
ことができたが、Egのカラーフィルタでは表示が暗く
なってしまい、表示装置としては不向きであった。な
お、表2に示されたAg、Bg、Cg、Dg、Egの5
種類のカラーフィルタは、赤色のカラーフィルタと同様
にAgが最も光の透過率が高く、Egが最も彩度が高い
ものである。
【0032】
【表2】
【0033】また、Ag、Bg、Cg、Dgの各カラー
フィルタを用いた場合は、屋外や屋内の窓際のような照
度5000lx以上の周囲光の多い環境下において、補
助ライトを無点灯としても充分な明るさを確保すること
ができた。したがって、周囲光の多い環境下においては
補助ライトを点灯する必要が無いので、その分低消費電
力化を図ることができる。
【0034】そこで、緑色のカラーフィルタのXYZ表
色系色度図における色度座標(x,y)と表示の明るさ
との関係を詳細に調べてみたところ、y座標が0.52
より大きくなってしまうと表示が暗くなってしまい、表
示装置として不向きになってしまうことが分かった。ま
た、y座標が0.43より小さくなってしまうと彩度が
低下してしまうので、鮮やかな表示を行うことができな
くなることが分かった。したがって、緑色のカラーフィ
ルタにおいては、その色度座標(x,y)におけるy
は、0.43≦y≦0.52であることが望ましい。
【0035】また、緑色のカラーフィルタのXYZ表色
系色度図における色度座標(x,y)と表示色の色相と
の関係から、x座標が0.29より小さくなってしまう
と表示色が青味を帯びてしまい、x座標が0.33より
大きくなると表示色が黄味を帯びてしまう。したがっ
て、緑色のカラーフィルタにおいては、その色度座標
(x,y)におけるxは、0.29≦x≦0.33であ
ることが望ましい。
【0036】同様に、青色のカラーフィルタについて
も、透過型液晶表示装置に用いていた青色のカラーフィ
ルタよりも色純度を低くしたカラーフィルタを、表3に
示すように5種類用意し、それぞれ図3に示す補助ライ
トを塔載した反射型液晶表示装置に用いて表示色の評価
を行ったところ、Ab、Bb、Cb、Dbの各カラーフ
ィルタでは、周囲光が少ない環境下においても、補助ラ
イトを点灯させることによって充分な明るさを確保する
ことができたが、Ebのカラーフィルタでは表示が暗く
なってしまい、表示装置としては不向きであった。な
お、表3に示されたAb、Bb、Cb、Db、Ebの5
種類のカラーフィルタは、赤色のカラーフィルタと同様
にAbが最も光の透過率が高く、Ebが最も彩度が高い
ものである。
【0037】
【表3】
【0038】また、Ab、Bb、Cb、Dbの各カラー
フィルタを用いた場合は、屋外や屋内の窓際のような照
度5000lx以上の周囲光の多い環境下において、補
助ライトを無点灯としても充分な明るさを確保すること
ができた。したがって、周囲光の多い環境下においては
補助ライトを点灯する必要が無いので、その分低消費電
力化を図ることができる。
【0039】そこで、青色のカラーフィルタのXYZ表
色系色度図における色度座標(x,y)と表示の明るさ
との関係を詳細に調べてみたところ、x座標が0.13
より小さくなってしまうと表示が暗くなってしまい、表
示装置として不向きになってしまうことが分かった。ま
た、x座標が0.17より大きくなってしまうと彩度が
低下してしまうので、鮮やかな表示を行うことができな
くなることが分かった。したがって、青色のカラーフィ
ルタにおいては、その色度座標(x,y)におけるx
は、0.13≦y≦0.17であることが望ましい。
【0040】また、青色のカラーフィルタのXYZ表色
系色度図における色度座標(x,y)と表示色の色相と
の関係から、y<x+0.04となってしまうと表示色
が紫がかった色となってしまい、y>x+0.08とな
ってしまうと表示色が黄味を帯びてしまう。したがっ
て、青色のカラーフィルタにおいては、その色度座標
(x,y)におけるyは、x+0.04≦y≦x+0.
08であることが望ましい。
【0041】図4に、上述した赤色のカラーフィルタと
して適用するのに望ましい色度座標の範囲、及びAr、
Br、Cr、Dr、Erの色度座標を示す。また、図5
に上述した緑色のカラーフィルタとして適用するのに望
ましい色度座標の範囲、及びAg、Bg、Cg、Dg、
Egの色度座標を示す。また、図6に上述した赤色のカ
ラーフィルタとして適用するのに望ましい色度座標の範
囲、及びAb、Bb、Cb、Db、Ebの色度座標を示
す。
【0042】上述した3色のカラーフィルタを組み合わ
せて表示を行う場合、これらの加法混色によって得られ
る白色が、なるべく色づきの無い純粋な白色にすること
が好ましい。このため、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4に示す領域、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、上
述した3色のカラーフィルタを組み合わせることが好ま
しい。
【0043】一般に、XYZ表色系における理論上の白
点は、D65光源のもとでは(0.313,0.329)
とされているが、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、この色相の変化分を予め差し引いて図7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。
【0044】そこで、図4、図5、及び図6に示した赤
色、緑色、及び青色のカラーフィルタの色度座標の範囲
から、これらの加法混色によって得られる白色が上述し
た図7に示される領域内に収まるように、ArとAgと
Abとの組み合わせてによる3色のカラーフィルタを用
いて反射型液晶表示装置を作製し、周囲光の少ない環境
下において補助ライトを点灯させて表示してみたとこ
ろ、色づきの無い白色が得られ、かつ彩度の高い鮮やか
な表示を得ることができた。また、この反射型液晶表示
装置を周囲光の多い環境下において補助ライトを点灯さ
せずに表示してみたところ、やはり色づきの無い白色が
得られ、かつ彩度の高い鮮やかな表示を得ることができ
た。
【0045】同様に、BrとBgとBbとの組み合わ
せ、CrとCgとCbとの組み合わせ、及びDrとDg
とDbとの組み合わせによる3色のカラーフィルタを用
いて反射型液晶表示装置を作製して表示を評価してみた
ところ、ArとAgとAbとを組み合わせた場合と同様
の結果を得ることができた。
【0046】なお、本実施形態においては、上述した色
度座標の測定を、D65光源及び2°視野のもとで行っ
た。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。このD65光源はC
IE,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。
【0047】上述したように設計されたカラーフィルタ
を用いることにより、彩度が高く、鮮やかな表示を行う
ことのできる反射型液晶表示装置を得ることができる。
【0048】
【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
液晶パネルと、必要に応じて前記液晶パネルの表示面に
光を供給する補助ライトと、を備え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、X
YZ表色系色度図における色度座標(x,y)が、0.
43≦x≦0.55、及び0.29≦y≦0.33の各
式を満たす光を透過させる赤色のカラーフィルタと、
0.29≦x≦0.33、及び0.43≦y≦0.52
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、0.13≦x≦0.17、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
ーフィルタを有することを特徴としているので、従来の
反射型液晶表示装置よりも彩度が高く、鮮やかな表示を
行うことができるという効果を奏する。
【0049】また、従来の反射型液晶表示装置よりも明
るさが若干劣ってしまうが、補助ライトを用いることに
より実用上問題の無い程度の明るさを確保することがで
きる。
【0050】また、前記三色の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)を、0.28≦x≦0.31、及び
0.29≦y≦0.33の各式を満たすように赤色、緑
色、青色の各色のカラーフィルタを選ぶことによって、
色づきの無い白表示を行う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】本発明の反射型液晶表示装置の断面構成図であ
る。
【図2】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3】本発明の反射型液晶表示装置の概略を示した斜
視図である。
【図4】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5】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6】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7】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。
【符号の説明】
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 対向基板 46 カラーフィルタ 49 液晶層 100 フロントライト 101 液晶パネル

Claims (2)

    【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
    液晶パネルと、必要に応じて前記液晶パネルの表示面に
    光を供給する補助ライトと、を備え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、0.43≦x≦
    0.55、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と、0.29≦x
    ≦0.33、及び0.43≦y≦0.52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、0.13≦
    x≦0.17、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、
    前記三色の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。
JP05728298A 1997-06-06 1998-03-10 反射型液晶表示装置 Expired - Fee Related JP3277151B2 (ja)

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