JP2006284611A - 半透過型液晶表示パネル及びカラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 透過モード及び反射モードの何れにおいても高輝度且つ色再現性に優れたカラー表示が得られる半透過型液晶表示パネル及びカラー液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 第２の基板５側から入射した光を反射させる反射膜９が形成されると共に、この反射膜９の一部に第１の基板４側から入射した光を透過させる透過用開口部９ａが形成された半透過反射層１０と、ブラックマトリックス層１２によって区画された半透過反射層１０のドット対応領域１１に異なる色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが埋め込み形成されたカラーフィルタ層１３とを備え、カラーフィルタ層１３には、反射膜９の一部を露出させる反射用開口部２２が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、透過機能及び反射機能を有する半透過型液晶表示パネル、並びにそのような半透過型液晶表示パネルを用いてカラー表示を行うカラー液晶表示装置に関する。

近年、携帯電話や携帯用ゲーム機などの携帯型の電子機器では、バッテリーの駆動時間が使い勝手に大きく影響するため、その消費電力を抑えることのできる半透過型の液晶表示装置を表示部に用いている。この半透過型の液晶表示装置は、例えば明るい場所では液晶表示パネルの背面側に配置されたバックライトを消灯したまま反射モードで表示を行い、暗い場所では液晶表示パネルの背面側をバックライトを点灯させて透過モードで表示を行う。このような半透過型の液晶表示装置では、例えば正面側から入射した光を反射させる反射膜がパネル内に形成されると共に、この反射膜の一部に背面側から入射したバックライトからの光を透過させる開口部が形成された半透過型液晶表示パネルが用いられている。また、この半透過型液晶表示パネルでカラー表示に対応したものは、赤，緑，青のカラーフィルタが設けられた３つのドット（サブピクセル）によって１つの単位画素（ピクセル）が構成されている。

ところで、半透過型のカラー液晶表示装置では、反射モード時に光はパネル内を２回通過するのに対して、透過モード時に光はパネル内を１回のみ通過する。このため、上述した赤，緑，青のカラーフィルタの膜厚及び着色度を同一とした場合、反射モードできれいなカラー表示をしようとすると、透過モードで色が薄くなって色再現性が悪くなるといった問題が発生してしまう。逆に、透過モードできれいなカラー表示をしようとすると、反射モードで色が濃くなり明るさが不足するといった問題が発生してしまう。

そこで、例えば特許文献１では、画素領域をカラーフィルタが対応する周囲領域と、カラーフィルタが対応しない中央領域とで構成し、周囲領域からの出射光である着色光と、中央領域からの出射光である非着色光とにより高輝度のカラー表示を行うことが提案されている。しなしながら、この特許文献１では、反射板が偏光板を介して基板の背面側に配置されているため、明るい反射特性を得ることが困難である。また、画素領域のほぼ中央部にカラーフィルタの開口部が形成されるため、この開口部が走査線間で同じ周期で繰り返されることになる。その結果、表示されるパターンによっては、隣接する走査線上の開口部の並びが目視上１ラインずれて縞状に見える、いわゆるグリット効果が発生することがある。

また、特許文献２では、画素領域内の反射領域部に対応した位置に形成されたカラーフィルタの透過率よりも透過領域部に対応した位置に形成されたカラーフィルタの透過率を低くし、透過領域部の高彩度化を図ることが提案されている。しかしながら、この特許文献２では、カラーフィルタの光学濃度（吸収性或いは膜厚を含む。）を反射領域部で薄くすることで、反射・透過の何れのモードでも好ましい色再現性が得られるが、これと組み合わされる反射膜の反射−視野角特性については所望の特性が得られないことがある。すなわち、この反射膜は、パネル内に配置されているものの、その表面形状がレジスト層のメルティング状態で形成されるため、その断面形状をほとんど制御することができない。したがって、この場合の反射−視野角特性は、ある正反射方向を対称軸としたガウス分布型を示すものしか得られない。仮に所望の反射−視野角特性を得ようとすれば、極めて厳密な工程条件の管理が必要となる。なぜなら、この反射−視野角特性は、反射膜表面の断面傾斜角分布を設計通りに制御することによって初めて所望の特性が得られるからである。
特開平１１−１８３８９１号公報 特開２００２−１２２８５９号公報

そこで、本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、透過モード及び反射モードの何れにおいても高輝度且つ色再現性に優れたカラー表示が得られると共に、簡単な製造プロセスで作製することができ、製造コストの上昇を抑えることができる半透過型液晶表示パネル及びカラー液晶表示装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明の半透過型液晶表示パネルは、互いに対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に封入された液晶層と、第１の基板の液晶層と対向する面上に第２の基板側から入射した光を反射させる反射膜が形成されると共に、この反射膜の一部に第１の基板側から入射した光を透過させる透過用開口部が形成された半透過反射層と、半透過反射層上に、各ドットに対応したドット対応領域を区画するために少なくとも面内の一方向に延在して形成されたブラックマトリックス層と、ブラックマトリックス層によって区画された半透過反射層のドット対応領域に異なる色のカラーフィルタが配置されると共に、これらカラーフィルタが周期的に配列されたカラーフィルタ層とを備え、カラーフィルタ層は、反射膜の一部を露出させる反射用開口部を有することを特徴としている。
なお、半透過型液晶表示パネルは、赤，緑，青の３原色に対応した３つのドットによって１つの単位画素が構成されたものを用いることができる。
また、反射膜は、その表面に微細な凹部又は凸部を多数有する構成であってもよい。
また、ブラックマトリックス層は、各ドットの辺に沿った方向に形成されていることが望ましい。
また、反射用開口部は、ドット対応領域のブラックマトリクス層に沿った位置に設けられていることが望ましい。
さらに、反射用開口部は、ドット対応領域を挟んで対峙するブラックマトリクス層に沿った位置に一対設けられていることが望ましい。
さらにまた、一対の反射用開口部は、ドット対応領域の長手方向に関してほぼ同じ位置に設けられていることが望ましい。
また、透過用開口部は、ドット対応領域内における反射用開口部よりも内側に位置して設けられていることが望ましい。
さらに、透過用開口部は、ドット対応領域内における一対の反射用開口部の間に位置して設けられていることが望ましい。
また、反射用開口部は、ドット対応領域内に複数設けられていてもよい。
また、透過用開口部は、ドット対応領域内に複数設けられていてもよい。
また、カラーフィルタ層は、ドット対応領域における反射用開口部の開口率を異なる色のカラーフィルタ毎に異ならせていることもできる。具体的に、カラーフィルタ層が、赤，緑，青のカラーフィルタが周期的に配列された構造を有する場合には、緑のカラーフィルタが形成されたドット対応領域における反射用開口部の開口率が最も高く、赤のカラーフィルタが形成されたドット対応領域における反射用開口部の開口率が最も低くなるように設定することが望ましい。
また、半透過反射層は、ドット対応領域における透過用開口部の開口率を異なる色のカラーフィルタ毎に異ならせることもできる。具体的に、カラーフィルタ層が、赤，緑，青のカラーフィルタが周期的に配列された構造を有する場合には、赤のカラーフィルタが形成されたドット対応領域における透過用開口部の開口率が最も高く、青のカラーフィルタが形成されたドット対応領域における透過用開口部の開口率が最も低くなるように設定することが望ましい。
また、半透過反射層は、反射膜の下に形成された有機膜の表面に内面が球面の一部をなす微細な凹部が互いに不規則に隣接して形成されることによって、この上に形成された反射膜の表面に微細な凹部が多数形成された構成とすることができる。
また、本発明のカラー液晶表示装置は、上記何れかの構成の半透過型液晶表示パネルと、この半透過型液晶表示パネルの第１の基板側から光を照射するバックライトとを備えることを特徴としている。

以上のように、本発明では、反射膜の一部に透過用開口部が形成され、且つ、カラーフィルタ層に反射膜の一部を露出させる反射用開口部が設けられていることから、透過モードで高輝度且つ色再現性に優れたカラー表示を得ることができる一方、カラーフィルタの膜厚及び着色度を同一とした場合でも、反射モードで高輝度且つ色再現性に優れたカラー表示を得ることができる。さらに、本発明では、反射膜の断面形状を設計通りに制御できることから、所望の反射−視野角特性を得ることができ、反射モードで更に高輝度且つ色再現性に優れたカラー表示を得ることができる。

また、本発明では、カラーフィルタ層の反射用開口部がドット対応領域のブラックマトリクス層に沿った位置に設けられていることから、これらブラックマトリックス層及びカラーフィルタ層が形成された半透過反射層上を被覆するオーバーコート層等の表面をより平坦化することができる。これにより、液晶層の透過用開口部が形成された部分と反射用開口部が形成された部分との厚みの差を小さくすることができ、透過モード時と反射モード時との駆動電圧の差を低減することができる。

以下、本発明を適用した半透過型液晶表示パネル及びカラー液晶表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１に示すように、本発明を適用したカラー液晶表示装置１は、本発明を適用した半透過型液晶表示パネル（以下、液晶表示パネルという。）２と、この液晶表示パネル２の背面側に配置されたバックライト３とを備えて構成されており、このバックライト３は、平板状の透明なアクリル樹脂等からなる導光板３ａと、陰極管(Cathode Fluorescent Tube)やＬＥＤ(Light Emitting Diode)等からなる光源３ｂとから構成されて、この光源３ｂが発する光を導光板３ａで面発光させながら液晶表示パネル２の背面側に照射する。

液晶表示パネル２は、図１及び図２に示すように、赤，緑，青の３原色に対応した３つのドット（サブピクセル）ｓｐによって１つの単位画素（ピクセル）Ｐが構成されたカラー液晶表示パネルである。具体的に、この液晶表示パネル２は、互いに対向して配置された透明なガラスなどからなる第１の基板（背面側の基板）４及び第２の基板（前面側の基板）５と、これら第１の基板４と第２の基板５との間に封入された液晶層６とを備え、これら一対の基板４，５の周縁部がシール材７により封止されて接合一体化された構造を有している。

また、第１の基板４の液晶層６と対向する面には、表面に微細な凹部８ａが多数形成された透明な有機膜８と、この上に第２の基板５側から入射した光を反射させる反射膜９とが形成されると共に、反射膜９の一部に第１の基板４側から入射した光を透過させる透過用開口部９ａが形成された半透過反射層１０と、各ドットｓｐに対応したドット対応領域１１を区画する遮光性のブラックマトリックス層１２と、このブラックマトリックス層１２によって区画された半透過反射層１０のドット対応領域１１に、赤(Ｒ)，緑(Ｇ)，青(Ｂ)のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが埋め込み形成されると共に、これらカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが周期的に配列されたカラーフィルタ層１３と、これらブラックマトリックス層１２及びカラーフィルタ層１３が形成された面上を平坦化するための透明なオーバーコート層１４と、液晶層６を駆動するための透明な第１の電極層１５と、液晶層６における液晶分子の配向を制御するための配向膜１６とが順に積層形成されている。一方、第２の基板５の液晶層６と対向する面には、液晶層６を駆動するための透明な第２の電極層１７と、この第２の電極層１７が形成された面上を平坦化するための透明なオーバーコート層１８と、液晶層６における液晶分子の配向を制御するための配向膜１９とが順に積層形成されている。

また、液晶表示パネル２の背面側、すなわち第１の基板４の液晶層６と対向する面とは反対側の面には、位相差板２０ａと偏光板２１ａとが順に積層して設けられている。一方、液晶表示パネル２の正面側、すなわち第２の基板５の液晶層６と対向する面とは反対側の面には、位相差板２０ｂと偏光板２１ｂとが順に積層して設けられている。そして、上記バックライト３は、背面側の偏光板２１ａの外側に配置されている。

また、この液晶表示パネル２は、いわゆるパッシブマトリックス駆動方式を採用したものであり、第１の電極層１５と第２の電極層１７とが、それぞれ所定の間隔でストライプ状に複数配列されると共に、第１の基板４と第２の基板５との間で互いに直交して配列された構造を有している。これにより、第１の電極層１５と第２の電極層１７とが交差する位置には、それぞれ上記ドットｓｐが形成されている。さらに、赤，緑，青の３原色に対応した隣接する３つのドットｓｐによって上記画素Ｐが構成され、これらの画素Ｐがマトリクス状に配列されることで、全体として液晶表示パネル２の表示領域が構成されている。

各ドット対応領域１１内における半透過反射層１０は、図３及び図４に示すように、反射膜９に形成された透過用開口部９ａが第１の基板４側から入射した光を透過させる透過領域を形成し、透過用開口部９ａが形成された周囲の反射膜９が第２の基板５側から入射した光を反射させる反射領域を形成している。また、反射膜９は、高反射率の金属材料、例えばアルミニウムや銀、これらの合金などからなり、光を効率よく散乱して反射させるため、その表面には後述する断面形状を個々に制御した微細な凹部９ｂが多数形成されている。

具体的に、この反射膜９の表面には、その下に形成された有機膜８の凹部８ａの形状が転写されることによって、内面が球面の一部をなす微細な凹部９ｂが互いに不規則に隣接して形成されている。
ここで、図５及び図６に模式的に示すように、凹部９ｂの特定縦断面Ｘにおける内面形状は、凹部９ｂの一の周辺部Ｓ１から最深点Ｄに至る第１の曲線Ａと、この第１の曲線Ａに連続して、凹部９ｂの最深点Ｄから他の周辺部Ｓ２に至る第２の曲線Ｂとからなっている。これら第１及び第２の曲線Ａ，Ｂは、最深点Ｄにおいて共に表面Ｓに対する傾斜角がゼロとなり、互いにつながっている。また、第１の曲線Ａの表面Ｓに対する傾斜角は、第２の曲線Ｂの傾斜角よりも急であって、最深点Ｄは、凹部９ｂの中心Ｏからｘ方向にずれた位置にある。すなわち、第１の曲線Ａの表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値は、第２の曲線Ｂの表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくなっている。さらに、凹部９ｂは、その第１の曲線Ａの表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値が１〜８９゜の範囲で不規則にばらついており、その第２の曲線Ｂの表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値が０．５〜８８゜の範囲で不規則にばらついている。

第１及び第２の曲線Ａ，Ｂの傾斜角は、何れもなだらかに変化しているので、第１の曲線Ａの最大傾斜角δmax（絶対値）は、第２の曲線Ｂの最大傾斜角（絶対値）δｂよりも大きくなっている。また、第１の曲線Ａと第２の曲線Ｂとが接する最深点Ｄの表面Ｓに対する傾斜角はゼロとなっており、傾斜角が負の値である第１の曲線Ａと傾斜角が正の値である第２の曲線Ｂとは、なだらかに連続している。さらに、凹部９ｂは、第１及び第２の曲線Ａ，Ｂの最大傾斜角δmaxがそれぞれ２〜９０゜の範囲内で不規則にばらついている。しかしながら、多くの凹部９ｂは、その最大傾斜角δmaxが４°〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。

また、凹部９ｂは、その凹面が単一の極小点（傾斜角がゼロとなる曲面上の点）Ｄを有しており、この極小点Ｄと表面Ｓとの距離を当該凹部９ｂの深さｄとしたとき、この深さｄが０．１μｍ〜３μｍの範囲内で不規則にばらついている。なお、各凹部９ｂの特定縦断面Ｘは、何れも同じ方向になっている。すなわち、何れの凹部９ｂも、図５及び図６に示すｘの方向が同一になるように形成されている。

なお、上記半透過反射層１０では、反射膜９に微細な凹部９ｂを多数形成した構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、例えば図７に示すような微細な凸部９ｃが反射膜９の表面に多数形成された構成とすることもできる。

そして、この半透過反射層１０上は、図１，図２及び図３に示すように、ストライプ状のブラックマトリックス層１２によって升目状に区画されており、このブラックマトリクス層１２によって区画された１つ１つの矩形状の領域が上記ドット対応領域１１を形成している。ブラックマトリックス層１２は、各カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ間における光の混色を防ぐための遮光壁であり、各ドット対応領域１１の辺に沿った縦方向と横方向とに延在して形成されている。そして、このブラックマトリクス層１２によって区画された各ドット対応領域１１内には、赤(Ｒ)，緑(Ｇ)，青(Ｂ)のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂのうち何れか１つが埋め込み形成されている。また、カラーフィルタ層１３には、これらのカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂがストライプ状に周期的に配列されている。

なお、上記ブラックマトリックス層１２は、半透過反射層１０上の面内を縦方向と横方向とに延在して形成された構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、各ドット対応領域１１の辺のうち、縦方向と横方向との何れか一方向のみ延在して形成された構成することができる。

なお、各画素Ｐに対応する画素対応領域は、赤(Ｒ)，緑(Ｇ)，青(Ｂ)のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが設けられた隣接する３つのドット対応領域１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂによってほぼ正方形となっている。また、上記カラーフィルタ層１３では、各カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂをストライプ状に周期的に配列した構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、各カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを例えばモザイク状やトライアングル状等の種々の周期的な配列構造とすることできる。

ところで、カラーフィルタ層１３には、上述した反射膜９の一部を露出させる反射用開口部２２が形成されている。すなわち、各ドット対応領域１１には、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの一部に反射用開口部２２を形成することによって、上述した反射領域内における反射膜９の一部が露出している。これにより、反射領域内における反射膜９の反射効率を向上させることができる。

また、この反射用開口部２２は、各ドット対応領域１１内のブラックマトリクス層１２に沿った位置に設けられている。具体的に、この反射用開口部２２は、ドット対応領域１１を挟んで対峙するブラックマトリクス層１２に沿った位置に一対設けられており、これら一対の反射用開口部２２，２２は、矩形状をなし、ドット対応領域１１の長手方向に関してほぼ同じ位置に並ぶように設けられている。一方、上述した反射膜９に形成された透過用開口部９ａは、ドット対応領域１１内において反射用開口部２２よりも内側に位置して設けられている。具体的に、この透過用開口部９ａは、矩形状をなし、各ドット対応領域１１内における一対の反射用開口部２２，２２の間、すなわち各ドット対応領域１１内のほぼ中央部に位置して設けられている。

ここで、各ドット対応領域１１の有効開口率は、図２に示すように、ドット対応領域１１の面積（Ａ×Ｂ）に対するドット対応領域１１のブラックマトリックス層１２の内側の面積（ａ×ｂ）の割合（ａ×ｂ）／（Ａ×Ｂ）で表すことができ、およそ７５％である。また、各ドット対応領域１１における透過用開口部９ａ及び反射用開口部２２の透過率は、図２に示すように、ドット対応領域１１の面積（Ａ×Ｂ）に対するその開口部の合計面積の割合で表すことができる。

各ドット対応領域１１における透過用開口部９ａの開口率は、１５〜５０％の範囲が好ましく、より好ましくは２５〜４０％の範囲である。また、半透過反射層１０では、赤(Ｒ)，緑(Ｇ)，青(Ｂ)のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ毎にドット対応領域１１における透過用開口部９ａの開口率を異ならせた構成とすることができる。

ここで、人間の色に対する視感度は、緑色の光に対して感度が高く、赤色の光に対して感度が低い傾向にある。したがって、緑(Ｇ)のカラーフィルタ１３Ｇが形成されたドット対応領域１１における透過用開口部９ａの開口率が最も高く、赤(Ｒ)のカラーフィルタ１３Ｒが形成されたドット対応領域１１における透過用開口部９ａの開口率が最も低くなるように各カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに対応する透過用開口部９ａの開口率を設定することが望ましい。具体的に、赤(Ｒ)のカラーフィルタ１３Ｒが形成されたドット対応領域１１における透過用開口部９ａの開口率は、１５〜４０％の範囲が好ましく、より好ましくは２０〜３５％の範囲である。緑(Ｇ)のカラーフィルタ１３Ｇが形成されたドット対応領域１１における反射用開口部９ａの開口率は、２５〜５０％の範囲が好ましく、より好ましくは３０〜４５％の範囲である。青(Ｂ)のカラーフィルタ１３Ｂが形成されたドット対応領域１１における反射用開口部９ａの開口率は、１６〜４５％の範囲が好ましく、より好ましくは２５〜４０％の範囲である。これにより、人間の色に対する視感度に対応した輝度補正を行うことができ、透過モードにおいて色再現性に優れたカラー表示を高輝度で行うことができる。

同様に、カラーフィルタ層１３では、赤(Ｒ)，緑(Ｇ)，青(Ｂ)のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ毎にドット対応領域１１における反射用開口部２２の開口率を異ならせた構成とすることができる。ここでも、人間の色に対する視感度から、緑(Ｇ)のカラーフィルタ１３Ｇが形成されたドット対応領域１１における反射用開口部２２の開口率が最も高く、赤(Ｒ)のカラーフィルタ１３Ｒが形成されたドット対応領域１１における反射用開口部２２の開口率が最も低くなるように各カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに対応する反射用開口部２２の開口率を設定することが望ましい。具体的に、赤(Ｒ)のカラーフィルタ１３Ｒが形成されたドット対応領域１１における反射用開口部２２の開口率は、２〜１０％の範囲が好ましく、より好ましくは５％の範囲である。緑(Ｇ)のカラーフィルタ１３Ｇが形成されたドット対応領域１１における反射用開口部２２の開口率は、０〜２０％の範囲が好ましく、より好ましくは１５〜１７％の範囲である。青(Ｂ)のカラーフィルタ１３Ｂが形成されたドット対応領域１１における反射用開口部２２の開口率は、５〜２０％の範囲が好ましく、より好ましくは７〜１２％の範囲である。これにより、人間の色に対する視感度に対応した輝度補正を行うことができ、反射モードにおいて色再現性に優れたカラー表示を高輝度で行うことができる。

以上のような構造を有する液晶表示パネル２を備えたカラー液晶表示装置１では、例えば日中の屋外など明るい環境下では、バックライト３を消灯したまま反射モードで液晶表示パネル２の表示を行う。ここで、液晶表示パネル２の第２の基板５側から入射した外光Ｎが半透過反射層１０の反射領域、すなわち反射膜９で反射され、液晶表示パネル２を明るく照らし出す。一方、例えば夜間や暗い室内などの暗い環境下では、バックライト３を点灯させて透過モードで液晶表示パネル２の表示を行う。ここで、液晶表示パネル２の第１の基板４側から入射したバックライト３からの照明光Ｂが半透過反射層１０の透過領域、すなわち透過用開口部９ａを透過して、液晶表示パネル２を明るく照らし出す。そして、これら反射モード及び透過モードでは、各画素Ｐの赤，緑，青に対応した３つのドット（サブピクセル）ｓｐ毎に、第１の電極層１５と第２の電極層１７との間に印加される駆動電圧を制御することで各画素Ｐの表示色が制御される。これにより、液晶表示パネル２のカラー表示を行うことができる。

ところで、液晶表示パネル２では、カラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに反射膜９の一部を露出させる反射用開口部２２を形成することによって、反射領域内における反射膜９の反射効率を向上させることができる。したがって、このような液晶表示パネル２を備えるカラー液晶表示装置１では、反射膜９の一部に透過用開口部９ａが形成され、且つ、カラーフィルタ層１３に反射膜９の一部を露出させる反射用開口部２２が設けられていることから、透過モードで高輝度且つ色再現性に優れたカラー表示を得ることができる一方、カラーフィルタの膜厚及び着色度を同一とした場合でも、反射モードで高輝度且つ色再現性に優れたカラー表示を得ることができる。

また、このカラー液晶表示装置１では、反射膜９の断面形状を設計通りに制御できることから、所望の反射−視野角特性を得ることができ、反射モードで更に高輝度且つ色再現性に優れたカラー表示を得ることができる。

ここで、図８に模式的に示すように、上記液晶表示パネル２の反射−視野角特性の測定した。すなわち、上記液晶表示パネル２の表示画面に対して、入射角３０°で外光Ｎを照射し、表示画面に対する正反射の方向を方位角φ＝０゜としたとき、この方位角φ＝０゜，９０゜，２７０゜を中心としたとき、各垂線位置（０°）に対して−２０゜から７０°まで視野を振ったときの受光角θと反射率との関係を測定した。

図９に示す方位角φ＝０゜のとき、表示画面Ｓに対する正反射の角度である３０゜より小さい受光角における反射率の積分値が、その正反射の角度より大きい受光角における反射率の積分値よりも大きくなっている。すなわち、反射光は、受光角１５゜付近においてより大きな反射強度を得ることができる。一方、図１０に示す方位角φ＝９０゜のとき、反射光は、正反射方向である反射角度３０°の位置を中心として±２０°の範囲で略一定となっており、この範囲において均一な明るい表示を得ることができるようになっている。同様に、図１１に示す方位角φ＝２７０゜のとき、反射光は、正反射方向である反射角度３０°の位置を中心として±２０°の範囲で略一定となっており、この範囲において均一な明るい表示を得ることができるようになっている。したがって、この液晶表示パネル２では、特定の方向に反射光を適度に集中させた反射−視野角特性となっている。

また、上記液晶表示パネル２では、図１２に示すように、反射用開口部２２がドット対応領域１１内のブラックマトリクス層１２に沿った位置に設けられていることから、これらブラックマトリックス層１２及びカラーフィルタ層１３が形成された半透過反射層１０上を被覆するオーバーコート層１４の表面をより平坦化することができる。

具体的に、この液晶表示パネル２では、各ドット対応領域１１内のブラックマトリクス層１２に沿った位置に一対の反射用開口部２２ａ，２２ａがドット対応領域１１の長手方向に並んで設けられ、透過用開口部９ａが各ドット対応領域１１内のほぼ中央部に位置して設けられた構成となっている。この場合、液晶表示パネル２では、液晶層６の透過用開口部９ａが形成された部分と反射用開口部２２が形成された部分との厚みの差を小さくすることができ、透過モード時と反射モード時との駆動電圧の差を低減することができる。

一方、上記液晶表示パネル２に対する比較例として、図１３に示す液晶表示パネルでは、各ドット対応領域１１内のブラックマトリクス層１２に沿った位置に一対の透過用開口部９ａ，９ａがドット対応領域１１の長手方向に並んで設けられ、反射用開口部２２が各ドット対応領域１１内のほぼ中央部に位置して設けられた構成となっている。この場合、液晶層６の透過用開口部９ａが形成された部分と反射用開口部２２が形成された部分との厚みの差が大きくなってしまう。

したがって、上記液晶表示パネル２では、液晶層６の透過用開口部９ａが形成された部分と反射用開口部２２が形成された部分との厚みの差を小さくすることによって、そのパネルギャップを小さくすることができ、その結果、駆動電圧の差も小さくできることから、上述した反射モード及び透過モードにおけるコントラストや、階調性、色再現性等を向上させることができる。

なお、上記半透過反射層１０では、１つのドット対応領域１１内に１つの透過用開口部９ａが形成された構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、１つのドット対応領域１１内に透過用開口部９ａが複数形成された構成とすることもできる。また、透過用開口部９ａは、上述した矩形状のものに限定されるものではなく、その形状を任意に変更することができる。

なお、上記カラーフィルタ層１３では、１つのドット対応領域１１内に一対の反射用開口部２２，２２が形成された構成となっているが、このような構成に必ずしも限定されるものではなく、１つのドット対応領域１１内に透過用開口部９ａが１つあるいは３つ以上形成された構成とすることもできる。また、反射用開口部２２は、上述した矩形状のものに限定されるものではなく、その形状を任意に変更することができる。さらに、上記カラーフィルタ層１３では、各ドット対応領域１１内のブラックマトリクス層１２に沿った位置に、一対の反射用開口部２２，２２がドット対応領域１１の長手方向に並んで設けられた構成に限らず、ドット対応領域１１の短手方向や対角方向に並んで設けられた構成とすることもできる。そして、このような構成とした場合にも、液晶層６の透過用開口部９ａが形成された部分と反射用開口部２２が形成された部分との厚みの差を小さくすることができることから、透過モード時と反射モード時との駆動電圧の差を低減することができる。

なお、上記液晶表示パネル２では、赤，緑，青の３原色に対応した３つのドットによって１つの単位画素が構成された構成となっているが、異なる色に対応した複数のドットによって１つの単位画素が構成されるものであれば、例えば１つの画素内における各カラーフィルタの割合を異ならせたり、色の異なる４つ以上のカラーフィルタを周期的に配列したり、場合によっては、上述した赤，緑，青の補色に対応するシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）などのカラーフィルタを周期的に配列した構成とすることもできる。

なお、本発明は、上述したパッシブマトリックス駆動方式の液晶表示パネル２に適用したものに限定されるものではなく、例えば薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor)や薄膜ダイオード（Thin-Film Diode）等をスイッチング素子に用いたアクティブマトリックス駆動方式の液晶表示パネルであっても好ましい結果を得ることができる。

図１は、本発明のカラー液晶表示装置の構成を示す断面図である。 図２は、図１に示すカラー液晶表示装置が備える半透過型液晶表示パネルの画素群を拡大して示す平面図である。 図３は、各画素を構成する３つのドットに対応するドット対応領域の反射膜に形成された透過用開口部とカラーフィルタに形成された反射用開口部を拡大して示す平面図である。 図４は、半透過反射層の１つのドット対応領域を拡大して示す斜視図である。 図５は、図４に示す反射膜に形成された凹部を模式的に示す斜視図である。 図６は、図５に示す凹部の特定縦断面Ｘにおける内面形状を示す断面図である。 図７は、反射膜に形成された凸部を模式的に示す斜視図である。 図８は、反射−視野角特性の測定方法を説明するための模式図である。 図９は、図４に示す反射膜の方位角φ＝０゜のときの反射−視野角特性を示すグラフである。 図１０は、図４に示す反射膜の方位角φ＝９０゜のときの反射−視野角特性を示すグラフである。 図１１は、図４に示す反射膜の方位角φ＝２７０゜のときの反射−視野角特性を示すグラフである。 図１２は、図１に示す液晶表示パネルのドット対応領域の反射膜に形成された透過用開口部とカラーフィルタに形成された反射用開口部を拡大して示す断面図である。 図１３は、比較例として示す液晶表示パネルのドット対応領域の反射膜に形成された透過用開口部とカラーフィルタに形成された反射用開口部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１…カラー液晶表示装置、２…液晶表示パネル、３…バックライト、４…第１の基板、５…第２の基板、６…液晶層、８…有機膜、９…反射膜、９ａ…透過用開口部、９ｂ…凹部、１０…半透過反射層、１１…ドット対応領域、１２…ブラックマトリックス層、１３…カラーフィルタ層、１４…オーバーコート層、１５…第１の電極層、１６…配硬膜、１７…第２の電極層、１８…オーバーコート層、１９…配硬膜、２０ａ，２０ｂ…位相差板、２１ａ，２１ｂ…偏光板、２２…反射用開口部

Claims (17)

1. 互いに対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された液晶層と、
   前記第１の基板の前記液晶層と対向する面上に前記第２の基板側から入射した光を反射させる反射膜が形成されると共に、この反射膜の一部に前記第１の基板側から入射した光を透過させる透過用開口部が形成された半透過反射層と、
   前記半透過反射層上に、各ドットに対応したドット対応領域を区画するために少なくとも面内の一方向に延在して形成されたブラックマトリックス層と、
   前記ブラックマトリックス層によって区画された前記半透過反射層のドット対応領域に異なる色のカラーフィルタが配置されると共に、これらカラーフィルタが周期的に配列されたカラーフィルタ層とを備え、
   前記カラーフィルタ層は、前記反射膜の一部を露出させる反射用開口部を有することを特徴とする半透過型液晶表示パネル。
2. 赤，緑，青の３原色に対応した３つのドットによって１つの単位画素が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示パネル。
3. 前記反射膜は、その表面に微細な凹部又は凸部を多数有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示パネル。
4. 前記ブラックマトリックス層は、各ドットの辺に沿った方向に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
5. 前記反射用開口部は、前記ドット対応領域内の前記ブラックマトリクス層に沿った位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
6. 前記反射用開口部は、前記ドット対応領域を挟んで対峙する前記ブラックマトリクス層に沿った位置に一対設けられていることを特徴とする請求項５に記載の半透過型液晶表示パネル。
7. 前記一対の反射用開口部は、前記ドット対応領域の長手方向に関してほぼ同じ位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の半透過型液晶表示パネル。
8. 前記透過用開口部は、前記ドット対応領域内における前記反射用開口部よりも内側に位置して設けられていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
9. 前記透過用開口部は、前記ドット対応領域内における前記一対の反射用開口部の間に位置して設けられていることを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
10. 前記反射用開口部は、前記ドット対応領域内に複数設けられていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
11. 前記透過用開口部は、前記ドット対応領域内に複数設けられていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
12. 前記カラーフィルタ層は、前記ドット対応領域における前記反射用開口部の開口率を前記異なる色のカラーフィルタ毎に異ならせていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
13. 前記カラーフィルタ層は、赤，緑，青のカラーフィルタが周期的に配列された構造を有し、
    前記カラーフィルタ層は、前記緑のカラーフィルタが形成された前記ドット対応領域における前記反射用開口部の開口率が最も高く、前記赤のカラーフィルタが形成された前記ドット対応領域における前記反射用開口部の開口率が最も低くなるように設定されていることを特徴とする請求項１２に記載の半透過型液晶表示パネル。
14. 前記半透過反射層は、前記ドット対応領域における前記透過用開口部の開口率を前記異なる色のカラーフィルタ毎に異ならせていることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
15. 前記カラーフィルタ層は、赤，緑，青のカラーフィルタが周期的に配列された構造を有し、
    前記半透過反射層は、前記緑のカラーフィルタが形成された前記ドット対応領域における前記透過用開口部の開口率が最も高く、前記赤のカラーフィルタが形成された前記ドット対応領域における前記透過用開口部の開口率が最も低くなるように設定されていることを特徴とする請求項１４に記載の半透過型液晶表示パネル。
16. 前記半透過反射層は、前記反射膜の下に形成された有機膜の表面に内面が球面の一部をなす微細な凹部が互いに不規則に隣接して形成されることによって、この上に形成された前記反射膜の表面に微細な凹部が多数形成されたものであることを特徴とする請求項１〜１５の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネル。
17. 前記請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の半透過型液晶表示パネルと、
    前記半透過型液晶表示パネルの前記第１の基板側から光を照射するバックライトとを備えることを特徴とするカラー液晶表示装置。

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