JP4950480B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、光反射方式と光透過方式により画像を表示する半透過型の液晶表示装置に関する。
一般に、携帯電話、携帯音楽プレーヤーなどといった携帯情報端末の分野では、画像や文字を表示するために液晶表示装置が使用される。特に、光反射方式と光透過方式とにより表示を行う半透過型の液晶表示装置は、室内と室外のいずれにおいても視認性が高い（例えば、特許文献１参照）。
従来の液晶表示装置では、図６に示すように、画像表示領域１の周辺に額縁状のブラックマスク３が設けられ、画像表示領域１と携帯情報端末の筐体との間の領域は黒色であった。
近年、携帯情報端末の筐体の色が多様化するに従って、画像表示領域１と携帯情報端末の筐体との間の領域を白く表示させ、見栄えを良くすることが求められている。
図７に示すように、額縁状のブラックマスク３と画像表示領域１との間の周辺領域に、常時白の表示を行うダミー領域２を設ける。画像表示領域１においては、反射領域及び透過領域を持つ半透過画素が配列され、光反射方式と光透過方式によりカラー表示が行われる。ダミー領域２においては、反射領域のみを持つ反射画素が配列され、光反射方式により常時白表示が行われる。
次に、画像表示領域に配列された半透過画素の構成について図８の断面図を用いて説明する。同図に示すように、対向して配置されたアレイ基板１０１と対向基板１０２との間に液晶層１０３を備える。アレイ基板１０１の背面には、バックライト１０４が配置される。アレイ基板１０１では、ガラス基板１０５上に絶縁層１０６が形成され、薄膜トランジスタ層１０７等の上に画素電極１０８として透過電極１０９、反射電極１１０が形成される。対向基板１０２では、ガラス基板１０５上にカラーフィルター８、ブラックマトリクス１１１、オーバーコート層１１２、対向電極１１３が形成されている。
半透過画素は、反射電極１１０を備えた反射領域６と、透過電極１０９を備えた透過領域７とを有する。ここで半透過画素は、反射領域６と透過領域７で異なるセルギャップを有するマルチギャップ構造であり、反射領域６のセルギャップＬ１は透過領域７のセルギャップＬ２よりも小さな値とする。
次に、ダミー領域に配列された反射画素の構成について図９の断面図を用いて説明する。同図に示すように、反射画素についての基本的な構造は半透過画素と同様である。半透過画素と異なる点は、透過領域を持たず、反射領域１０のみを有するシングルギャップ構造である点である。このような構成により、画像表示領域１の周辺のダミー領域２を常時白く表示させ、見栄えを良くする。
特開２００２−３０３８６３号公報
しかしながら、画像表示領域１の半透過画素とダミー領域２の反射画素では、画素内の構造が異なるため反射率や色味に違いが生じ、反射白表示における画像表示領域１とダミー領域２の境界が目立ってしまう問題がある。
例えば、画像表示領域１とダミー領域２の双方において反射白表示を行った場合、外光は、反射画素では反射領域１０のみで反射するのに対し、半透過画素では反射領域６だけでなく実際には透過領域７でも若干、反射してしまう。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、半透過表示を行う画像表示領域の周辺に常時白の反射表示を行うダミー領域を有する半透過型の液晶表示装置において、各領域における画素の構造上の違いによる反射率及び色味の違いを改善し、反射白表示における画像表示領域とダミー領域の境界を目立たなくすることを課題とする。
本発明に係る液晶表示装置は、反射領域及び透過領域を持つ半透過画素が複数配列された半透過表示領域と、この半透過表示領域の周辺に反射領域のみを持つ反射画素が複数配列された反射表示領域と、半透過画素及び反射画素の反射領域内に複数の色毎の透明領域が設けられているカラーフィルターと、を具備し、少なくとも１つの同色のカラーフィルターは、前記反射領域のみを持つ前記反射画素内の透明領域と反射領域の面積比が、前記反射領域及び透過領域を持つ前記半透過画素内の透明領域と反射領域の面積比よりも大きく、前記反射画素の反射領域におけるセルギャップは、前記半透過画素の反射領域におけるセルギャップと同等であることを特徴とする。
本発明にあっては、少なくとも１つの同色のカラーフィルターにおいて、反射画素内の透明領域と反射領域の面積比が、半透過画素内の透明領域と反射領域の面積比よりも大きくすることで、半透過画素の透過領域で期せずして生じる反射光の光量に対して、反射画素の透明領域での透過光の光量により明るさのバランスを取ると共に、上記の色以外のカラーフィルターにおける反射画素の面積比と半透過画素の面積比を調整することで、双方の白色度の値を近づけ、反射表示領域と半透過表示領域における反射率及び色味の違いを改善する。
また、上記液晶表示装置においては、反射画素の反射領域の面積は、半透過画素の反射領域の面積に等しく、反射画素のカラーフィルターに設けられた透明領域の面積は、半透過画素のカラーフィルターに設けられた透明領域の面積よりも大きいことを特徴とする。
本発明にあっては、反射画素の反射領域の面積を半透過画素の反射領域の面積と等しくすることで、反射画素及び半透過画素の透明領域の面積のみで面積比率を容易に調整可能とし、更に、反射画素の透明領域の面積を、半透過画素の透明領域の面積よりも大きくすることで、半透過画素の透過領域で期せずして生じる反射光の光量に対して、反射画素の透明領域での透過光の光量により明るさのバランスを取ると共に、反射画素と半透過画素における白色度の値を近づけて、反射表示領域と半透過表示領域の反射率及び色味の違いを改善する。
また、上記液晶表示装置においては、カラーフィルターは、赤色、緑色、青色の３色のカラーフィルターで構成され、反射画素の反射領域の面積は、半透過画素の反射領域の面積よりも大きく、青色のカラーフィルターにあっては、反射画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比が、半透過画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比よりも大きく、赤色、緑色のカラーフィルターにあっては、反射画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比が、半透過画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比よりも小さいことを特徴とする。
本発明にあっては、反射画素の反射領域の面積を半透過画素の反射領域の面積よりも大きくし、青色のカラーフィルターでは、反射画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比が、半透過画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比よりも大きくすることで、反射画素の透明領域での透過光により明るさを確保しつつ、赤色、緑色のカラーフィルターでは、反射画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比が、半透過画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比よりも小さくすることで、反射画素と半透過画素の双方の白色度を調整し、以って反射表示領域と半透過表示領域の反射率及び色味の違いを改善する。
本発明の液晶表示装置によれば、反射白表示における画像表示領域とダミー領域の境界を目立たなくすることができる。
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。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る液晶表示装置の画像表示領域とその周辺の概略を示す平面図である。同図に示すように、額縁状のブラックマスク３と画像表示領域１の間の周辺領域に、常時白の表示を行うダミー領域２を設ける。
画像表示領域１においては、反射領域及び透過領域を持つ半透過画素が複数配列されている。半透過画素は透過領域において光反射方式と光透過方式により通常のカラー表示を行う。一方で、反射領域において光反射方式により外光からの反射光を利用して表示を行う。
ダミー領域２においては、反射領域のみを持つ反射画素が複数配列されている。反射画素は反射領域において光反射方式により外光からの反射光を利用して常時白表示を行う。尚、液晶表示装置は、液晶層へ電圧が印加されない場合には、画像表示領域１及びダミー領域２の双方において、白表示になる（ノーマリホワイト表示）。
次に、画像表示領域に配列された半透過画素の構成について図２の断面図を用いて説明する。同図に示すように、対向して配置されたアレイ基板１０１と対向基板１０２との間に液晶層１０３を備える。アレイ基板１０１の背面側には、バックライト１０４が配置される。
アレイ基板１０１では、ガラス基板１０５上に絶縁層１０６が形成され、薄膜トランジスタ層１０７等の上に画素電極１０８として透過電極１０９、反射電極１１０が形成される。また、対向基板１０２では、ガラス基板１０５上にカラーフィルター８、ブラックマトリクス１１１、オーバーコート層１１２、対向電極１１３が形成される。
半透過画素は、反射電極１１０を備えた反射領域６と、透過電極１０９を備えた透過領域７とを有する。反射領域６では反射電極１１０で反射した外光を反射光として利用し、光反射方式により表示を行う。一方で、透過領域７では、透過電極１０９で透過したバックライト１０４からの光を透過光として利用し、光透過方式によりカラー表示を行う。ここで半透過画素は、反射領域６と透過領域７で異なるセルギャプを有するマルチギャップ構造であり、反射領域６のセルギャップＬ２は透過領域７のセルギャップＬ１よりも小さい。
次に、ダミー領域に配列された反射画素の構成について図３の断面図を用いて説明する。反射画素についての基本的な構造は半透過画素と同様である。同図に示すように、反射画素は、反射電極１１０を備えた反射領域１０のみを有するシングルギャップ構造である。 このような構成において、反射領域１０において外光からの反射光を利用して常時白の反射表示を行う。
次に、本発明の特徴である反射画素及び半透過画素における各々の反射領域の構成について図４の平面図を用いて説明する。同図は、図１の画像表示領域１とダミー領域２の境界付近の画素を拡大して各画素の概略的な構成を示した平面図である。同図に示すように、画像表示領域１には半透過画素４が、ダミー領域２には反射画素５がそれぞれ配置されている。
半透過画素４は、それぞれＲＧＢのカラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂを有する３つの画素で構成される。各反射領域６においてカラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ毎に透明領域９が設けられている。ここで半透過画素４の反射領域６の面積をＳ’、カラーフィルターの透明領域９の面積をＳ’ＣＦと表す。
反射画素５は、それぞれＲＧＢのカラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂを有する３つの画素で構成される。各反射領域１０においてカラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ毎に透明領域１１が設けられる。ここで反射画素５の反射領域１０の面積をＳ、カラーフィルターの透明領域１１の面積をＳＣＦと表す。
上記構成において、少なくとも１つの同色のカラーフィルター８において、反射画素５におけるカラーフィルターの透明領域１１の面積を反射領域１０の面積で除した面積比率ＳＣＦ／Ｓが、半透過画素４におけるカラーフィルターの透明領域９の面積を反射領域６の面積で除した面積比率Ｓ’ＣＦ／Ｓ’よりも大きくする。
ここでは、まず、反射画素５の反射領域１０の面積Ｓを半透過画素４の反射領域６の面積Ｓ’と等しくする。これにより、例えばカラーフィルター８の製造時において、上記面積比率をカラーフィルターの透明領域９の面積Ｓ’ＣＦと、カラーフィルターの透明領域１１のＳＣＦだけで容易に調整できるようにしている。
そして、反射画素５におけるカラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの透明領域１１の面積ＳＣＦを、半透過画素４におけるカラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの透明領域９の面積Ｓ’ＣＦよりも大きくする。以下に式で示す。
青色カラーフィルター ・・・ Ｓ’ＣＦ ＜ ＳＣＦ
赤色カラーフィルター ・・・ Ｓ’ＣＦ ＜ ＳＣＦ
緑色カラーフィルター ・・・ Ｓ’ＣＦ ＜ ＳＣＦ
このような構成としたことで、半透過画素４のカラーフィルターの透過領域７で期せずして生じる反射光の光量に対して、反射画素５のカラーフィルターの透明領域１１での透過光の光量により明るさのバランスを取ると共に、半透過画素４と反射画素５における白色度の値を近づけて、画像表示領域１とダミー領域２における反射率及び色味の違いを改善することができる。
したがって、第１の実施の形態によれば、反射画素５の反射領域１０の面積Ｓを半透過画素４の反射領域６の面積Ｓ’と等しくし、反射画素５におけるカラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの透明領域１１の面積ＳＣＦを、半透過画素４におけるカラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの透明領域９の面積Ｓ’ＣＦよりも大きくすることで、半透過画素４の透過領域７で期せずして生じる反射光の光量に対して、反射画素５の透明領域１１での透過光の光量により明るさのバランスを取ると共に、半透過画素４と反射画素５における白色度の値を近づけて、画像表示領域１とダミー領域２における反射率及び色味の違いを改善することができる。
また、第１の実施の形態において、反射画素５の反射領域１０の面積Ｓを半透過画素４の反射領域６の面積Ｓ’と等しくすることで、上記面積比率を、カラーフィルターの透明領域９の面積Ｓ’ＣＦと、カラーフィルターの透明領域１１のＳＣＦだけで容易に調整可能にしている。
［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。
第２の実施の形態における液晶表示装置の構成は、第１の実施の形態で説明したものと基本的な構成は同様である。第１の実施の形態と異なる点は、反射画素５の反射領域１０の面積Ｓを、半透過画素４の反射領域６の面積Ｓ’よりも大きくする点と、青色のカラーフィルター８Ｂでは、反射画素５における透明領域の面積を反射領域の面積で除した面積比率ＳＣＦ／Ｓを、半透過画素４における面積比率Ｓ’ＣＦ／Ｓ’よりも大きくし、赤色、緑色のカラーフィルター８Ｒ，８Ｇでは、反射画素５における透明領域の面積を反射領域の面積で除した面積比率ＳＣＦ／Ｓを、半透過画素４における面積比率Ｓ’ＣＦ／Ｓ’よりも小さくする点である。以下、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明し、既に説明した点については説明を省略する。
本発明の特徴である反射画素及び半透過画素における反射領域の構成について図５の平面図を用いて説明する。同図は、第２の実施の形態に係る液晶表示装置における画像表示領域とダミー領域の境界付近の画素を拡大して各画素の概略的な構成を示した平面図である。同図に示すように、画像表示領域１には半透過画素４が、ダミー領域２には反射画素５がそれぞれ配置されている。
上記構成において、ここでは、まず、反射画素５の反射領域１０の面積Ｓを半透過画素４の反射領域６の面積Ｓ’よりも大きくする。
次に、青色のカラーフィルター８Ｂでは、反射画素５における透明領域１１の面積を反射領域１０の面積で除した面積比率ＳＣＦ／Ｓを、半透過画素４における面積比率Ｓ’ＣＦ／Ｓ’よりも大きくする。一方で、赤色、緑色のカラーフィルター８Ｒ，８Ｇでは、反射画素５における透明領域９の面積を反射領域１０の面積で除した面積比率ＳＣＦ／Ｓを、半透過画素４における面積比率Ｓ’ＣＦ／Ｓ’よりもそれぞれ小さくする。以下に式で示す。
青色カラーフィルター ・・・ （Ｓ’ＣＦ ／ Ｓ’） ＜ （ＳＣＦ ／ Ｓ）
赤色カラーフィルター ・・・ （Ｓ’ＣＦ ／ Ｓ’） ＞ （ＳＣＦ ／ Ｓ）
緑色カラーフィルター ・・・ （Ｓ’ＣＦ ／ Ｓ’） ＞ （ＳＣＦ ／ Ｓ）
このような構成とすることで、青色のカラーフィルター８Ｂでは、反射画素５の透明領域１１での透過光により明るさを確保し、赤色、緑色のカラーフィルター８Ｒ、８Ｇでは、反射画素５と半透過画素４とで双方の白色度を調整し、画像表示領域１とダミー領域２における反射率及び色味の違いを改善することができる。
したがって、第２の実施の形態によれば、反射画素５の反射領域１０の面積Ｓを半透過画素４の反射領域６の面積Ｓ’よりも大きくし、青色のカラーフィルター８Ｂでは、反射画素５における透明領域１１の面積を反射領域１０の面積で除した面積比率ＳＣＦ／Ｓを、半透過画素４における面積比率Ｓ’ＣＦ／Ｓ’よりも大きくすることで、反射画素５の透明領域１１での透過光により明るさを確保する。
一方で、赤色、緑色のカラーフィルター８Ｒ、８Ｇでは、反射画素５における透明領域９の面積を反射領域１０の面積で除した面積比率ＳＣＦ／Ｓを、半透過画素４における面積比率Ｓ’ＣＦ／Ｓ’よりもそれぞれ小さくすることで、反射画素５と半透過画素４の双方の白色度を調整する。
よって、画像表示領域１とダミー領域２における反射率及び色味の違いを改善し、反射白表示における画像表示領域１とダミー領域２の境界を目立たなくすることができる。
［その他の形態］
上記各実施の形態においては、カラーフィルター８Ｒ、８Ｇ、８Ｂ若しくはカラーフィルター８Ｂにおいて、反射画素５における面積比率ＳＣＦ／Ｓが、半透過画素４における面積比率Ｓ’ＣＦ／Ｓ’よりも大きくするような構成にしたが、少なくとも１つの同色のカラーフィルター８において、各面積比率が上記大小関係を満たしていればこれに限られるものではなく、例えば２色のカラーフィルターについて各面積比率が上記大小関係を満たすように反射画素５と半透過画素４とで反射率及び白色度を調整してもよい。
さらに、上記各実施の形態においては、反射画素５の反射領域１０の面積Ｓが半透過画素４の反射領域６の面積Ｓ’よりも大きいか或いは両者が等しい構成について説明したがこれに限られるものではなく、例えば、反射画素５の反射領域１０の面積Ｓが半透過画素４の反射領域６の面積Ｓ’よりも小さくし、画像表示領域１とダミー領域２における反射率及び色味の違いが改善するように上記面積比率を調整してもよい。
また、上記各実施の形態においては、カラーフィルターは赤、青、緑の３色としたが、これに限られるものではなく、例えば、上記３色だけでなく、その他の色を組み合わせた構成であってもよい。
第１の実施の形態に係る液晶表示装置の画像表示領域周辺の概略を示す平面図である。 図１の画像表示領域に配列された半透過画素の一画素における概略的な構造を示す断面図である。 図１のダミー領域に配列された反射画素の一画素における概略的な構造を示す断面図である。 図１の画像表示領域とダミー領域の境界付近の画素を拡大して各画素の概略的な構成を示した平面図である。 第２の実施の形態に係る液晶表示装置における画像表示領域とダミー領域の境界付近の画素を拡大して各画素の概略的な構成を示した平面図である。 従来の液晶表示装置における画像表示領域周辺の概略図である。 画像表示領域の周辺を白く表示するダミー領域にした液晶表示装置における画像表示領域周辺の概略図である。 図７の画像表示領域に配列された半透過画素の一画素における概略的な構造を示した断面図である。 図７のダミー領域に配列された反射画素の一画素における概略的な構造を示した断面図である。
符号の説明
１…画像表示領域
２…ダミー領域
３…額縁状のブラックマスク
４…半透過画素
５…反射画素
６…半透過画素の反射領域
７…半透過画素の透過領域
８…カラーフィルター
９…半透過画素のカラーフィルターの透明領域
１０…反射画素の反射領域
１１…反射画素のカラーフィルターの透明領域
１０１…アレイ基板
１０２…対向基板
１０３…液晶層
１０４…バックライト
１０５…ガラス基板
１０６…絶縁層
１０７…薄膜トランジスタ
１０８…画素電極
１０９…透過電極
１１０…反射電極
１１１…ブラックマトリクス
１１２…オーバーコート
１１３…対向電極

Claims (3)

  1. 反射領域及び透過領域を持つ半透過画素が複数配列された半透過表示領域と、
    この半透過表示領域の周辺に反射領域のみを持つ反射画素が複数配列された反射表示領域と、
    前記半透過画素及び反射画素の反射領域内に複数の色毎の透明領域が設けられているカラーフィルターと、
    を具備し、
    少なくとも１つの同色のカラーフィルターは、前記反射領域のみを持つ前記反射画素内の透明領域と反射領域の面積比が、前記反射領域及び透過領域を持つ前記半透過画素内の透明領域と反射領域の面積比よりも大きく、
    前記反射画素の反射領域におけるセルギャップは、前記半透過画素の反射領域におけるセルギャップと同等であることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記反射画素の反射領域の面積は、前記半透過画素の反射領域の面積に等しく、
    前記反射画素のカラーフィルターに設けられた透明領域の面積は、前記半透過画素のカラーフィルターに設けられた透明領域の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記カラーフィルターは、赤色、緑色、青色の３色のカラーフィルターで構成され、
    前記反射画素の反射領域の面積は、前記半透過画素の反射領域の面積よりも大きく、
    青色のカラーフィルターにあっては、前記反射画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比が、前記半透過画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比よりも大きく、
    赤色、緑色のカラーフィルターにあっては、前記反射画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比が、前記半透過画素に設けられた透明領域と反射領域の面積比よりも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。
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