(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後面側に反射部材を備え、液晶層をはさんで対向する前後一対の基板のうちの一方の基板の内面に設けられた複数の第１の電極と他方の基板の内面に設けられた少なくとも１つの第２の電極とが互いに対向する複数の画素領域を画面の左右方向および上下方向に配列した反射型の液晶表示装置において、前記複数の画素領域は、画面の左右方向に配列された各行毎にそれぞれ互いに１．５ピッチずらして配置され、前記一対の基板のいずれかの基板の内面に、前記各画素領域にそれぞれ対応させて前記画素領域の面積よりも小さい面積を有する複数の色のカラーフィルタが、前記複数の画素領域ごとに前記左右方向に少なくとも２つに分離され、且つ分離された各カラーフィルタが前記画面の上下方向に配置する複数の画素領域ごとに実質的な直線上に沿って配列され、前記各画素領域の前記カラーフィルタに対応しない領域が、前記画面の上下方向に配置する複数の画素領域ごとに実質的な直線上につながって形成され、装置前面から入射し前記反射部材で反射されて装置前面に出射する光を着色することなく透過させる無着色光出射領域を形成することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラーフィルタを備えた反射型の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置には、バックライトからの光を利用して表示する透過型のものと、自然光や室内照明光等の外光を利用して表示する反射型のものとがあり、反射型の液晶表示装置では、その後面側に、表示装置の前面から入射した外光を反射して装置前面に出射させるための光反射部材を備えている。
【０００３】
なお、一般に液晶表示装置は、前記液晶層の液晶の分子を両基板間において所定のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッド・ネマティック）方式のものが利用されており、このＴＮ方式では、前記一方の基板の外面と他方の基板の外面とにそれぞれ偏光板を、その透過軸を所定の方向に向けた状態で配置している。
【０００４】
また、液晶表示装置には、アクティブマトリックス方式や単純マトリックス方式など種々の方式のものがあり、例えば、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置は、液晶層をはさんで対向する一対の基板のうちの一方の基板の内面に、画面の上下方向および左右方向に配列する複数の画素電極とこれらの画素電極にそれぞれ接続された複数の能動素子とを設け、他方の基板の内面に、前記複数の画素電極と対向する少なくとも１つの対向電極を設けて、前記複数の画素電極と対向電極とが互いに対向する複数の画素領域を、画面の上下方向および左右方向に配列した構成となっている。
【０００５】
さらに、液晶表示装置には、白黒画像を表示するものと、カラー画像を表示するものとがあり、カラー画像を表示する液晶表示装置としては一般に、その一対の基板のうちのいずれかの基板の内面に、各画素領域にそれぞれ対応させて複数の色のカラーフィルタを設けている。
【０００６】
すなわち、フルカラー画像等の多色カラー画像を表示する液晶表示装置の場合は、そのいずれかの基板の内面に、前記画素領域を覆う大きさに形成された複数の色のカラーフィルタ、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタを、その各色のカラーフィルタがそれぞれ異なる画素領域に対応するように交互に並べて設けている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のカラーフィルタを備えた液晶表示装置は、その画素領域を透過する光が前記カラーフィルタに入射し、このカラーフィルタにより可視光帯域の特定波長域以外の光が吸収され、前記特定波長域の光だけがカラーフィルタを透過してこのカラーフィルタの色に着色した光になるため、入射光の強度に対して出射する着色光の強度が極めて弱くなり、明るい画面が得られないという問題をもっている。
【０００８】
この問題は、透過型の表示装置の場合はバックライトの輝度を高くすることによってある程度改善することができるが、外光を利用して表示する反射型の液晶表示装置の場合は、装置前面から入射した光が、後面側の反射部材で反射されて装置前面に出射するまでの間にカラーフィルタを二度通るため、光の減衰が大きくて、画面がかなり暗くなってしまう。
【０００９】
この発明は、カラーフィルタを備えた液晶表示装置として、外光を利用して表示する反射型表示装置であっても、充分な明るさのカラー画像を表示することができるものを提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、後面側に反射部材を備え、液晶層をはさんで対向する前後一対の基板のうちの一方の基板の内面に設けられた複数の第１の電極と他方の基板の内面に設けられた少なくとも１つの第２の電極とが互いに対向する複数の画素領域を画面の左右方向および上下方向に配列した反射型の液晶表示装置において、前記複数の画素領域は、画面の左右方向に配列された各行毎にそれぞれ互いに１．５ピッチずらして配置され、前記一対の基板のいずれかの基板の内面に、前記各画素領域にそれぞれ対応させて前記画素領域の面積よりも小さい面積を有する複数の色のカラーフィルタが、前記複数の画素領域ごとに前記左右方向に少なくとも２つに分離され、且つ分離された各カラーフィルタが前記画面の上下方向に配置する複数の画素領域ごとに実質的な直線上に沿って配列され、前記各画素領域の前記カラーフィルタに対応しない領域が、前記画面の上下方向に配置する複数の画素領域ごとに実質的な直線上につながって形成され、装置前面から入射し前記反射部材で反射されて装置前面に出射する光を着色することなく透過させる無着色光出射領域を形成することを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の液晶表示装置によれば、その各画素領域にそれぞれ対応するカラーフィルタが前記画素領域の面積よりも小さい面積に形成され、前記各画素領域のカラーフィルタに対応しない領域が、装置前面から入射し後面側の反射部材で反射されて装置前面に出射する光を着色することなく透過させる無着色光出射領域となっているため、装置前面から各画素領域に入射し後面側の反射部材で反射されて装置前面に出射する光のうちの前記カラーフィルタが対応している領域を透過する光だけがカラーフィルタによりその吸収波長域の光を吸収されて着色し、前記画素領域のカラーフィルタが対応しない無着色光出射領域を透過する光は、カラーフィルタによる吸収を受けずに無着色光のまま透過して、その無着色光と前記着色した光とで高輝度のカラー画素が表示される。
【００１２】
また、反射型の液晶表示装置は、通常、その画面の斜め上方（装置前面に垂直な方向に対して画面の上縁側に傾いた方向）からより多く外光が入るように画面の向きを選んで使用されるため、外光は主に画面の斜め上方から入射するが、この発明の液晶表示装置では、各画素領域の前記無着色光出射領域が画面の上下方向、つまり外光の主な入射方向に沿った縦長の領域であり、そのため、画面の斜め上方から前記無着色光出射領域に入射し、後面側の反射部材で反射されて前記無着色光出射領域から装置前面に出射する光は、その透過経路でのカラーフィルタによる吸収がない高輝度の無着色光である。
したがって、この発明の液晶表示装置は、外光を利用して表示する反射型のものであるが、充分な明るさのカラー画像を表示することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶表示装置は、上記のように、その各画素領域にそれぞれ対応するカラーフィルタを前記画素領域の面積よりも小さい面積に形成し、前記各画素領域のカラーフィルタが対応しない領域を、装置前面から入射し後面側の反射部材で反射されて装置前面に出射する光を着色することなく透過させる、画面の上下方向に沿った縦長形状の無着色光出射領域とすることにより、外光を利用して表示する反射型のものであるが、充分な明るさのカラー画像を表示することができるようにしたものである。
【００１４】
この発明の液晶表示装置においては、前記無着色光出射領域を、前記画素領域の上下方向全長にわたって形成しているので、画面の斜め上方から無着色光出射領域に入射した光が効率良く前記無着色光出射領域から出射するため、画面をより明るくすることができる。
【００１５】
また、前記液晶表示装置においては、各画素領域に対応するカラーフィルタをそれぞれ、少なくとも画面の左右方向に複数分割し、これらの分割フィルタを間隔を存して設けて、その間の領域を、前記画素領域の上下方向全長にわたる無着色光出射領域としているので、各画素領域が表示するカラー画素の輝度をさらに高くとともに画面をさらに明るくすることができる。
【００１６】
また、画面の上下方向に並ぶ各画素領域の前記無着色光出射領域を、前記上下方向に沿って直線状に並ぶように形成しているので、無着色光出射領域に入射した光をより高い効率で前記無着色光出射領域から出射させて、画面をさらに明るくすることができる。
【００１７】
その場合、画面の上下方向に並ぶ全ての画素領域の無着色光出射領域を上下方向に沿って直線状に並ぶように形成するの最も望ましいが、２〜３行の画素領域の無着色光出射領域を上下方向に沿って直線状に並ぶように形成するだけでも充分効果がある。
【００１８】
さらに、この発明の液晶表示装置においては、隣り合う画素領域の間の領域を、装置前面から入射した光が前記反射部材で反射されて装置前面に出射する明表示領域とすることにより、各画素領域の間の部分を明るくし、画面をさらに明るくすることができる。
【００１９】
【実施例】
図１〜図５は第１の参考例を示しており、図１は液晶表示装置の一部分の正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図である。この参考例の液晶表示装置は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を能動素子とするアクティブマトリックス型のものであり、液晶層ＬＣをはさんで対向する前後一対の基板（ガラス等からなる透明基板）１，２のうち、後側の基板２の内面には、複数の透明な画素電極３が画面の左右方向（図１において横方向）および上下方向（図１において縦方向）に配列させて設けられるとともに、これらの画素電極３にそれぞれ対応する能動素子（以下、ＴＦＴという）４が設されている。
【００２０】
図１において、（Ｒ）の電極は赤色画素を表示するための画素電極、（Ｇ）の電極は緑色画素を表示するための画素電極、（Ｂ）の電極は青色画素を表示するための画素電極であり、画面の左右方向には、赤、緑、青の画素を表示するための画素電極３が交互に並べて直線状に配列され、画面の上下方向には、同じ色の画素を表示するための画素電極３が直線状に並べて配列されている。
【００２１】
上記ＴＦＴ４は、後側基板２上に形成されたゲート電極５と、このゲート電極５を覆うゲート絶縁膜６と、このゲート絶縁膜６の上に前記ゲート電極５と対向させて形成されたｉ型半導体膜７と、このｉ型半導体膜７の両側部の上にｎ型半導体膜（図示せず）を介して形成されたソース電極８およびドレイン電極９とからなっている。
【００２２】
また、この後側基板２の上には、画面の左右方向に沿った各画素電極行の一側にそれぞれ沿わせて、各行のＴＦＴ４にゲート信号を供給するゲートライン１０が配線されており、各行のＴＦＴ４のゲート電極５はそれぞれ、その行に対応するゲートライン１０に一体に形成されている。
【００２３】
なお、上記ＴＦＴ４のゲート絶縁膜（透明膜）６は、基板２のほぼ全面にわたって形成されており、前記ゲートライン１０は、その端子部を除いてゲート絶縁膜６で覆われている。
【００２４】
また、上記ゲート絶縁膜６の上には、画面の上下方向に沿った各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて、各列の各ＴＦＴ４にデータ信号を供給するデータライン１１が配線されており、各列のＴＦＴ４のドレイン電極９はそれぞれ、その列に対応するデータライン１１につながっている。
【００２５】
なお、この第１の参考例ではデータライン１１をゲート絶縁膜６の上に配線し、各列のＴＦＴ４のドレイン電極９をそれぞれ、その列に対応するデータライン１１に一体に形成しているが、前記データライン１１は、ＴＦＴ４を絶縁膜で覆ってその上に配線し、前記絶縁膜に設けたコンタクト孔において前記ＴＦＴ４のドレイン電極９と接続してもよい。
【００２６】
また、上記画素電極３は前記ゲート絶縁膜６の上に形成されており、この画素電極３は、その一側縁の端部において対応するＴＦＴ４のソース電極９に接続されている。
【００２７】
さらに、前記後側基板２上には、各画素電極行にそれぞれ対応させて、その行の各画素電極３と前記ゲート絶縁膜６をはさんで対向する補償容量形成電極（以下、容量形成電極という）１２が設けられており、この容量形成電極１２と画素電極３とその間のゲート絶縁膜６とによって、非選択期間の画素電極３の電位の変動を補償するための補償容量（ストレージキャパシタ）が形成されている。
【００２８】
また、画素電極３は、その横幅に対して縦幅を若干大きくした縦長の矩形状電極とされており、前記容量形成電極１２は、画素電極３のＴＦＴ接続側とは反対側の端縁から若干画素電極内側に片寄った部分に対向させて、上記ゲートライン１０と平行に形成されている。
【００２９】
前記ゲートライン１０と容量形成電極１２は、低抵抗でかつ光の反射率が高い金属膜（例えばアルミニユム系合金）で形成されており、上記データライン１１も低抵抗で高反射率の金属膜で形成されている。
【００３０】
なお、前記ゲートライン１０と容量形成電極１２は、ゲート絶縁膜６の上に形成する画素電極３やデータライン１１との間の絶縁耐圧を高くするために、その表面を陽極酸化処理されており、図では省略しているが、これらのゲートライン１０および容量形成電極１２は、陽極酸化により生成した透明な酸化膜で覆われている。
【００３１】
さらに、前記後側基板２の内面には、前記ＴＦＴ４およびデータライン１１と画素電極３の周縁部を覆う透明なオーバーコート絶縁膜１３が設けられており、その上に配向膜１４が形成されている。
【００３２】
一方、前側の基板１の内面には、上記後側基板２の各画素電極３にそれぞれ対応させて、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが行方向および列方向に交互に並べて設けられており、これらのカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを覆って形成した透明な保護膜（絶縁膜）１６の上に、前記画素電極３の全てに対向し、これらの画素電極３と対向する部分によりそれぞれ画素領域Ａを形成する少なくとも１つの透明な対向電極１７が設けられ、その上に配向膜１８が形成されている。
【００３３】
そして、上記前側基板１と後側基板２は、図示しない枠状シール材を介して接合されており、これら両基板１，２間の前記シール材で囲まれた領域に液晶が充填されている。
【００３４】
また、上記一対の基板１，２の内面に設けられた配向膜１４，１８はそれぞれ、その膜面を所定方向にラビングすることによって配向処理されており、両基板１，２間の液晶層ＬＣの液晶分子は、後側基板２の配向膜１４と前側基板１の配向膜１８とによってそれぞれの基板１，２の近傍における配向方向を規制され、両基板１，２間において所定のツイスト角（例えばほぼ９０°）でツイスト配向している。
【００３５】
また、上記一対の基板１，２の外面にはそれぞれ、偏光板２１，２２が配置されており、これらの偏光板２１，２２は、それぞれの透過軸を所定の方向に向けた状態で設けられており、
なお、この液晶表示装置は、液晶層ＬＣに電界が印加されていない状態（液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向している状態）での表示が明表示であり、液晶層ＬＣへの電界の印加により液晶分子が基板１，２面に対して立上がり配向するのにともなって光の出射率が低くなって表示が暗くなる、いわゆるノーマリーホワイトモードの表示を行なうものであり、例えば液晶分子のツイスト角がほぼ９０°である場合、前記偏光板２１，２２は、それそれの透過軸を互いにほぼ直交させて設けられる。
【００３６】
さらに、後面側の偏光板２２の背後には、液晶表示装置にその前面側から入射して液晶層ＬＣを透過した光を反射するための反射部材として、散乱反射板２３が配置されている。
【００３７】
そして、この第１の参考例の液晶表示装置では、その前側基板１の内面に各画素領域Ａにそれぞれ対応させて設けるカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを、次のような大きさおよび形状に形成している。
【００３８】
図３は、各画素領域Ａにそれぞれ対応する各色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの形状図である。
図３のように、前記各色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂはいずれも、画素電極３と対向電極１８とが対向する画素領域Ａの面積より小さい面積を有する大きさのフィルタであり、各画素領域Ａのカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの外側の領域は、装置前面から入射し後面側の散乱反射板２３で反射されて装置前面に出射する光を着色することなく透過させる無着色光出射領域ａとなっている。
【００３９】
なお、装置前面から各画素領域Ａに入射した光のうち、上記補償容量部に入射した光は容量形成電極１２で遮られて反射板２３に入射しないが、前記容量形成電極１２は高反射率の金属膜で形成されているため、補償容量部に入射した光は容量形成電極１２で反射される。
【００４０】
前記各色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂはそれぞれ、各画素領域Ａの周縁部を除く内側の領域（この第１の参考例では上述した補償容量部よりもＴＦＴ接続側の領域）に対向させて設けられており、各画素領域Ａの周縁部がその全周にわたって無着色光出射領域ａとなっている。
【００４１】
さらに、前記各色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、図１のように、画面の上下方向に沿った縦長の矩形状に形成されており、したがって、各画素領域Ａの両側の着色光出射領域ａは、画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００４２】
そして、各画素領域Ａの無着色光出射領域ａのうち、両側の縦長領域は、画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａの全てにわたって、前記上下方向に沿って直線状に並ぶように形成されている。
【００４３】
また、この液晶表示装置は、上述したようにノーマリーホワイトモードの表示を行なうものであり、隣り合う画素領域Ａの間の領域、つまり液晶分子が常に初期のツイスト配向状態に配向している状態にある電界無印加領域は、装置前面から入射した光が前記散乱反射板２３またはゲートライン１０やデータライン１１および容量形成電極１２で反射されて装置前面に出射する明表示領域Ｗとなっている。
【００４４】
すなわち、上記後側基板２の内面に設けられたゲートライン１０およびデータライン１１は前記明表示領域Ｗ内を通っており、また容量形成電極１２も前記明表示領域Ｗを横切っているため、装置前面から明表示領域Ｗに入射した光のうち、ゲートライン１０およびデータライン１１と容量形成電極１２が通っている部分に入射した光は反射板２３に入射しないが、前記ゲートライン１０およびデータライン１１と容量形成電極１２は高反射率の金属膜で形成されているため、これらの部分に入射した光も反射される。
【００４５】
この液晶表示装置は、外光を利用して反射型表示を行なうものであり、装置前面から入射した光は、前側偏光板２１を透過して直線偏光光となり、その光が液晶層ＬＣと後側偏光板２２とを順次透過して散乱反射板２３またはゲートライン１０およびデータライン１１と容量形成電極１２により反射され、前記後側偏光板２２と液晶層ＬＣと前側偏光板２１とを順次透過して装置前面に出射する。
【００４６】
そして、装置前面から各画素領域Ａに入射した光のうち、画素領域Ａの周縁部を除く内側の領域を透過する光は、その画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂに入射し、このカラーフィルタによりその吸収波長域の光を吸収されて前記カラーフィルタの色に着色し、その着色光が反射されて装置前面に出射する。この着色された出射光の強度は、各画素領域Ａの印加電界に応じた液晶分子の立上がり配向状態に応じて変化する。
【００４７】
また、前記各画素領域Ａに入射した光のうち、その画素領域Ａの周縁部、つまり前記カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの外側の無着色光出射領域ａに入射した光は、カラーフィルタを通らずに無着色光（白色光）のまま反射され、装置前面に出射する。この無着色の出射光の強度も、各画素領域Ａの印加電界に応じた液晶分子の立上がり配向状態に応じて変化する。
【００４８】
さらに、隣り合う画素領域Ａの間の明表示領域Ｗに入射した光は、無着色光（白色光）のまま反射されて装置前面に出射する。この明表示領域Ｗを出射する無着色光は、前記明表示領域Ｗの液晶分子が常に初期のツイスト配向状態にあるため、常に高強度の光である。
【００４９】
この液晶表示装置によれば、各色のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの面積が画素領域Ａの面積より小さいため、全ての画素領域Ａにおいて、装置前面から入射し後面側の散乱反射板２３で反射されて装置前面に出射する光のうちの前記カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが対応している領域を透過する光だけがカラーフィルタによりその吸収波長域の光を吸収されて着色し、前記画素領域Ａのカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの外側の無着色光出射領域ａを透過する光は、カラーフィルタによる吸収を受けずに高輝度の無着色光のまま透過して、その無着色光と前記着色した光とで高輝度のカラー画素が表示される。
【００５０】
なお、前記カラー画素は、各画素領域Ａのカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが対応している領域からの出射光である赤、緑、青のいずれかの着色光と、画素領域Ａの周縁部の無着色光出射領域ａを出射した高輝度の無着色光（白色光）とで表示されるが、その画素は、人間の眼には画素全体がカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの色に着色した１つのカラー画素として見える。
【００５１】
また、反射型の液晶表示装置は、通常、その画面の斜め上方（装置前面に垂直な方向に対して画面の上縁側に傾いた方向）からより多く外光が入るように画面の向きを選んで使用される。
【００５２】
そのため、外光は図３にその入射方向を矢印で示したように、主に画面の斜め上方から入射するが、上記液晶表示装置では、各画素領域Ａの両側の無着色光出射領域ａが画面の上下方向、つまり外光の主な入射方向に沿った縦長の領域であるため、画面の斜め上方から画素領域Ａの両側の無着色光出射領域ａに入射し、後面側の反射部材で反射されて前記無着色光出射領域ａから装置前面に出射する光は、その透過経路でのカラーフィルタによる吸収がない高輝度の無着色光である。
【００５３】
すなわち、図４および図５は、画面の斜め上方から入射する外光の透過経路を示しており、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大断面図、図５は図３の  Ｖ−Ｖ  線に沿う拡大断面図である。なお、図４および図５では図を見やすくするため、両基板１，２の内面に設けられた電極やカラーフィルタおよび絶縁膜等のうち、後側基板２に設けられた画素電極３と前側基板１に設けられたカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ（図４では緑色フィルタ１５Ｇ）だけを示している。
【００５４】
まず、図４に示した透過経路について説明すると、図３のＩＶ−ＩＶ線上、つまり画面の上下方向に沿った方向であって画素領域Ａの中央を通る線上では、画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａの中央の領域がカラーフィルタ対応領域、上下の縁部が無着色光出射領域ａであり、各画素領域Ａの間の領域が上記明表示領域Ｗである。
【００５５】
そのため、図４においては、画面の斜め上方から図に矢線で示すように入射する外光のうち、カラーフィルタによる吸収を受けることなく高輝度の無着色光のまま入射して散乱反射板２３で反射されるのは、各画素領域Ａの上下縁部の無着色光出射領域ａおよび各画素領域間の明表示領域Ｗからの入射光だけであり、各画素領域Ａのカラーフィルタ対応領域に入射した光は、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂによりその吸収波長域の光を吸収されて着色光となる。
【００５６】
また、前記無着色光出射領域ａおよび明表示領域Ｗからの入射光は、前記散乱反射板２３に入射するまではカラーフィルタによる吸収を受けない高輝度の無着色光であるが、その光は散乱反射板２３で散乱反射され、その反射光のうちの一部の光が画素領域Ａのカラーフィルタ対応領域を透過してカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂによりその吸収波長域の光を吸収されて着色光となる。
【００５７】
したがって、画素領域Ａの上下縁部の無着色光出射領域ａやその間の明表示領域Ｗから出射する光の出射光量は、これらの領域への外光の入射光量に比べて少ない。
【００５８】
しかも、図４においては、上記のように画素領域Ａのカラーフィルタ対応領域に入射して着色光となった後に前記散乱反射板２３で散乱反射された光の一部が前記無着色光出射領域ａや明表示領域Ｗを透過して出射光するため、これらの領域からの出射光は、完全な無着色ではなく、僅かではあるが前記着色光の色を帯びた光である。
【００５９】
次に、図５に示した透過経路について説明すると、図３の  Ｖ−Ｖ  線上、つまり画面の上下方向に沿った方向であって画素領域Ａの両側縁部を通る線上では、画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａの全長がいずれも無着色光出射領域ａであり、これらの画素領域Ａの間の領域が明表示領域Ｗである。また、各画素領域Ａの両側の無着色光出射領域ａは、画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａの全てにわたって直線状に並んでいる。
【００６０】
そのため、図５においては、画面の斜め上方から図に矢線で示すように入射する外光のほとんどが、カラーフィルタによる吸収を受けることなく入射して散乱反射板２３で反射され、その散乱反射光のほとんどが、カラーフィルタによる吸収を受けることなく無着色光出射領域ａおよび明表示領域Ｗから無着色光のまま出射する。
【００６１】
このため、画面の斜め上方から画素領域Ａの両側の無着色光出射領域ａに入射し、後面側の反射部材で反射されて前記無着色光出射領域ａから装置前面に出射する光は、その透過経路でのカラーフィルタによる吸収がない高輝度の無着色光である。
【００６２】
したがって、上記液晶表示装置によれば、画素領域Ａの両側の無着色光出射領域ａから出射する高輝度の無着色光と、前記画素領域Ａのカラーフィルタ対応領域から出射する着色光とで高輝度のカラー画素が表示されるため、外光を利用して表示する反射型のものであるが、充分な明るさのカラー画像を表示することができる。
【００６３】
なお、上述したように、画素領域Ａの上下縁部の無着色光出射領域ａからの出射光、その光量が外光の入射光量に比べて少なく、またカラーフィルタによる着色光の色を帯びた光であるが、その光は、画素領域Ａのカラーフィルタ対応領域から出射する着色光に比べれば充分輝度の高い光であるため、前記画素領域Ａの上下縁部の無着色光出射領域ａからの出射光も、高輝度のカラー画素の表示に有効である。
【００６４】
また、上記第１の参考例では、前記画素領域Ａの両側の無着色光出射領域ａを、画素領域Ａの上下方向全長にわたって形成しているため、画面の斜め上方から無着色光出射領域ａに入射した光が効率良く前記無着色光出射領域ａから出射するから、画面をより明るくすることができる。
【００６５】
しかも上記第１の参考例では、各画素領域Ａの両側の縦長領域ａを、画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａの全てにわたって、前記上下方向に沿って直線状に並ぶように形成しているため、前記両側の無着色光出射領域ａに入射した光をより高い効率で前記無着色光出射領域ａから出射させて、画面をさらに明るくすることができる。
【００６６】
なお、前記両側の無着色光出射領域ａは、上記第１の参考例のように画面の上下方向に並ぶ全ての画素領域Ａにわたって直線状に並ぶように形成するの最も望ましいが、２〜３行の画素領域Ａの無着色光出射領域を上下方向に沿って直線状に並ぶように形成するだけでも充分効果がある。
【００６７】
さらに、上記第１の参考例の液晶表示装置においては、隣り合う画素領域Ａの間の領域を、装置前面から入射した光が後面側の反射板２３または後側基板２の内面のゲートライン１０およびデータライン１１と容量形成電極１２で反射されて装置前面に出射する明表示領域Ｗとしており、この明表示領域Ｗのうちの画面の上下方向に沿った領域からは高輝度の無着色光が出射し、画面の左右方向に沿った領域からは、僅かに色を帯びた光であるが画素領域Ａのカラーフィルタ対応領域から出射する着色光よりも充分輝度の高い光が出射するため、各画素領域Ａの間の部分を明るくし、画面をさらに明るくすることができる。
【００６８】
なお、上記第１の参考例では、画素領域Ａの中央部に縦長矩形状のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを対応させているが、前記カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、画素領域Ａの上下方向全長にわたって設けてもよい。
【００６９】
図６および図７は、第２および第３の参考例を示す、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図であり、これらの参考例はいずれも、画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａの列ごとに、その画素領域列の全長にわたる長さの帯状カラーフィルタを対応させ、各画素領域列の各画素領域Ａの各画素領域Ａの両側部をそれぞれ、画面の上下方向に沿って直線状に並ぶ無着色光出射領域領域ａとしたものである。
【００７０】
なお、図６に示した第２の参考例の液晶表示装置は、画面の左右方向に赤、緑、青の画素を表示するための画素領域を交互に並べて直線状に配列し、画面の上下方向には同じ色の画素を表示するための画素領域を直線状に並べて配列したものであり、各画素領域列に対応するカラーフィルタはそれぞれ、その画素領域列の全長にわたって連続する赤、緑、青の単色カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂである。
【００７１】
また、図７に示した第３の参考例の液晶表示装置は、赤、緑、青の画素を表示するための画素領域を、画面の左右方向と上下方向とにそれぞれ交互に並べて直線状に配列したものであり、各画素領域列に対応するカラーフィルタはそれぞれ、その画素領域列の各画素領域Ａに対応する赤、緑、青のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが交互に連続する帯状フィルタである。
【００７２】
なお、上記第２および第３の参考例においても、隣り合う画素領域Ａの間の領域のうち、赤、緑、青のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが通っている部分以外の領域を明表示領域Ｗとしている。
【００７３】
さらに、上記参考例では、画素領域Ａの中央部にカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを対応させているが、前記カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、少なくとも画面の左右方向に複数分割してもよい。
【００７４】
図８〜図１１は、第４〜第７の参考例を示す、１つの画素領域に対応するカラーフィルタの形状図であり、これらの参考例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを複数に分割したものである。
【００７５】
すなわち、図８に示した第４の参考例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ（図では赤色フィルタ１５Ｒ）を画面の左右方向に２分割し、これらの分割フィルタを間隔を存して設けて、画素領域Ａの周縁部全周と各分割フィルタの間の領域とを無着色光出射領域ａとしたものであり、この例では、前記周縁部の着色光出射領域ａのうちの両側の領域と、分割フィルタ間の無着色光出射領域ａとが、画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００７６】
また、図９に示した第５の参考例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ（図では赤色フィルタ１５Ｒ）を画面の左右方向に２分割するとともに、その分割フィルタの両方を、少なくとも画素領域Ａの上下方向全長にわたる長さに形成し、これらの分割フィルタを間隔を存して設けて、画素領域Ａの両側縁部と各分割フィルタの間の領域とをそれぞれ無着色光出射領域ａとしたものであり、この例では、画素領域Ａの両側の無着色光出射領域ａと分割フィルタ間の無着色光出射領域ａとが、それぞれ画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００７７】
さらに、図１０に示した第６の参考例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ（図では赤色フィルタ１５Ｒ）を、画面の左右方向と上下方向とにそれぞれ２分割した４分割フィルタとし、その各分割フィルタを間隔を存して設けて、画素領域Ａの周縁部全周と各分割フィルタの間の領域とを無着色光出射領域ａとしたものであり、この例では、前記周縁部の無着色光出射領域ａのうちの両側の領域と、各分割フィルタ間の無着色光出射領域ａのうちの上下方向に沿った領域とが、画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００７８】
また、図１１に示した第７の参考例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ（図では赤色フィルタ１５Ｒ）を、画面の左右方向と上下方向とにそれぞれ３分割した９分割フィルタとし、その各分割フィルタを間隔を存して設けて、画素領域Ａの周縁部全周と各分割フィルタの間の領域とを無着色光出射領域ａとしたものであり、この例では、前記周縁部の無着色光出射領域ａのうちの両側の領域と、各分割フィルタ間の無着色光出射領域ａのうちの上下方向に沿った２つ領域とが、画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００７９】
なお、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを画面の左右方向と上下方向とにそれぞれ分割する場合、その分割数は、上記４分割または９分割に限らず、任意に選べばよい。
【００８０】
また、上記第１〜第７の参考例のように各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ分割する場合、その各分割フィルタは、少なくとも画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａの無着色光出射領域ａが上下方向に沿ってほぼ直線状に並ぶように配置するのが望ましい。
【００８１】
上記第４〜第７の参考例のように、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ、少なくとも画面の左右方向に複数分割し、これらの分割フィルタを間隔を存して設けて、その間の領域を、画素領域Ａの上下方向全長にわたる無着色光出射領域ａとすれば、各画素領域ａが表示するカラー画素の輝度をさらに高くとともに画面をさらに明るくすることができる。
【００８２】
図１２は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ４分割した上記第６の参考例の液晶表示装置と、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを分割していない上述した第１の参考例の液晶表示装置との照明光入射角度に対する表示輝度特性を比較して示している。
【００８３】
なお、図１２において、照明光入射角度は、画面に垂直な方向に対する角度であり、０°は垂直方向、−の入射角度は垂直方向から１２時方向（画面の上縁方向）の角度、＋の入射角度は垂直方向から６時方向（画面の下縁方向）の角度である。また、図１２において、［白表示］の表示輝度は、赤、緑、青の画素の全てを点灯させて画面全体を白にしたときの輝度、［赤表示］の表示輝度は、赤の画素だけを全て点灯させて画面全体を赤にしたときの輝度である。
【００８４】
この図１２のように、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ４分割した上記第６の参考例の液晶表示装置は、外光の主な入射方向である１２時方向（画面の上縁方向）から照明光を入射させたときの表示輝度が、［白表示］でも［赤表示］でも、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを分割していない第１の参考例の液晶表示装置に比べて高く、したがって画面の明るさが向上する。
【００８５】
上記第６の参考例の液晶表示装置による画面の明るさの向上率は、例えば第１の参考例におけるカラーフィルタの面積と、第６の参考例における画素領域Ａの面積に対する分割カラーフィルタの総面積とを、それぞれ画素領域Ａの面積の６０％とした場合、照明光入射角度が−１０°〜−５０°（垂直方向から画面の上縁方向に１０°〜５０°）の範囲での［白表示］および［赤表示］の平均値が、第１の参考例に比べて、実測値で約１５％増、目視評価で約１３％増であり、したがって１０％以上の明るさ向上が可能である。
【００８６】
なお、上述した各参考例の液晶表示装置は、各画素領域Ａを、画面の左右方向にも上下方向にも直線状に並べて配列した、いわゆる格子状配列型のものであるが、この発明は、各色の画素を表示するための画素領域を、左右方向には交互に並べて直線状に配列し、上下方向には同色の画素を表示するための画素領域同士を約１．５ピッチずつ左右方向に交互にずらしてジグザグに配列した、いわゆるモザイク配列型の液晶表示装置にも適用することができる。
【００８７】
図１３〜図１７は、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図であり、これらはいずれも、前記モザイク配列型の液晶表示装置である。
【００８８】
図１３に示したカラーフィルタ形状は、各画素領域Ａの周縁部を除く内側の領域にそれぞれ、画面の上下方向に沿った縦長のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを対応させ、各画素領域Ａの周縁部をその全周にわたって無着色光出射領域ａとしたものであり、各画素領域Ａの両側の着色光出射領域ａが、画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００８９】
図１４〜図１７に示したカラーフィルタの形状はそれぞれ、この発明の実施例であり、図１４は第１の実施例、図１５は第２の実施例、図１６は第３の実施例、図１７は第４の実施例を示している。
図１４に示した第１の実施例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ画面の左右方向に２分割し、これらの分割フィルタを間隔を存して設けて、画素領域Ａの周縁部全周と各分割フィルタの間の領域とを無着色光出射領域ａとしたものであり、この例では、前記周縁部の無着色光出射領域ａのうちの両側の領域と、分割フィルタ間の無着色光出射領域ａとが、画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００９０】
また、この第１の実施例では画面の上下方向にジグザグに並んでいる赤、緑、青の画素を表示するための各画素領域Ａにそれぞれ対応する赤、緑、青のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを、上下に隣り合う一方の画素領域の一側の分割カラーフィルタと他方の画素領域の他側の分割カラーフィルタとが画面の上下方向に沿ってほぼ直線状に並ぶように形成し、画面の上下方向にジグザグに並ぶ各画素領域Ａの無着色光出射領域ａが、上下方向に沿ってほぼ直線状に並ぶようにしている。
【００９１】
図１５に示した第２の実施例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ画面の左右方向に２分割するとともに、その分割フィルタの両方を、画素領域Ａの上下方向全長にわたる長さに形成し、これらの分割フィルタを間隔を存して設けて、画素領域Ａの両側縁部と各分割フィルタの間の領域とをそれぞれ無着色光出射領域ａとしたものであり、この例では、画素領域Ａの両側の無着色光出射領域ａと分割フィルタ間の無着色光出射領域ａとが、それぞれ画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００９２】
また、この第２の実施例では画面の上下方向にジグザグに並んでいる赤、緑、青の画素を表示するための各画素領域Ａにそれぞれ対応する赤、緑、青のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを、上下に隣り合う一方の画素領域の一側の分割カラーフィルタと他方の画素領域の他側の分割カラーフィルタとが画面の上下方向に沿って直線状に連なるように形成し、画面の上下方向にジグザグに並ぶ各画素領域Ａの無着色光出射領域ａが、上下方向に沿ってほぼ直線状に並ぶようにしている。
【００９３】
図１６に示した第３の実施例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ、画面の左右方向と上下方向とにそれぞれ２分割した４分割フィルタとし、その各分割フィルタを間隔を存して設けて、画素領域Ａの周縁部全周と各分割フィルタの間の領域とを無着色光出射領域ａとしたものであり、この例では、前記周縁部の無着色光出射領域ａのうちの両側の領域と、各分割フィルタ間の無着色光出射領域ａのうちの上下方向に沿った領域とが、画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００９４】
さらに、図１７に示した第４の実施例は、各画素領域Ａに対応するカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂをそれぞれ、画面の左右方向と上下方向とにそれぞれ３分割した９分割フィルタとし、その各分割フィルタを間隔を存して設けて、画素領域Ａの周縁部全周と各分割フィルタの間の領域とを無着色光出射領域ａとしたものであり、この例では、前記周縁部の無着色光出射領域ａのうちの両側の領域と、各分割フィルタ間の無着色光出射領域ａのうちの上下方向に沿った２つ領域とが、画素領域Ａの上下方向全長にわたる縦長領域となっている。
【００９５】
なお、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを画面の左右方向と上下方向とにそれぞれ分割する場合、その分割数は、上記４分割または９分割に限らず、任意に選べばよいが、その各分割フィルタは、少なくとも画面の上下方向に並ぶ各画素領域Ａの無着色光出射領域ａが上下方向に沿ってほぼ直線状に並ぶように配置するのが望ましい。
【００９６】
また、図１３〜図１７に示したカラーフィルタ形状においても、隣り合う画素領域Ａの間の領域のうち、赤、緑、青のカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂが通っている部分以外の領域を明表示領域Ｗとしている。
【００９７】
なお、上述した第１〜第４の実施例の液晶表示装置は、赤，緑，青のカラーフィルタを備えたものであるが、この発明は、減法混色によりカラー表示を行なう、マゼンタ、イエロー、シアンの３色のカラーフィルタを備えた液晶表示装置にも適用できる。
【００９８】
また、上記各実施例の液晶表示装置は、前側基板２の内面にカラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂを設けたものであるが、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、後側基板２の内面に設けてもよい。
【００９９】
また、上記各実施例の液晶表示装置は、その後面側の偏光板２２の背後に、散乱反射板２３からなる反射部材を配置したものであるが、前記反射部材は後側基板２の内面に設けてもよく、その場合は、偏光板は前側の１枚の偏光板２１だけでよい。
【０１００】
さらにこの発明は、アクティブマトリックス型に限らず、一方の基板の内面に一方の方向に沿う走査電極を複数本互いに平行に設け、他方の基板の内面に前記走査電極と交差する方向に沿う信号電極を複数本互いに平行に設けた単純マトリックス型の液晶表示装置等にも適用することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置によれば、その各画素領域にそれぞれ対応するカラーフィルタを前記画素領域の面積よりも小さい面積に形成し、前記各画素領域のカラーフィルタに対応しない領域を、装置前面から入射し後面側の反射部材で反射されて装置前面に出射する光を着色することなく透過させる、画面の上下方向に沿った縦長形状の無着色光出射領域としているため、外光を利用して表示する反射型のものであるが、充分な明るさのカラー画像を表示することができる。
【０１０２】
また、この発明の液晶表示装置において、前記無着色光出射領域を、前記画素領域の上下方向全長にわたって形成すれば、画面の斜め上方から無着色光出射領域に入射した光が効率良く前記無着色光出射領域から出射するため、画面をより明るくすることができる。
【０１０３】
さらに、この液晶表示装置においては、各画素領域に対応するカラーフィルタをそれぞれ、少なくとも画面の左右方向に複数分割し、これらの分割フィルタを間隔を存して設けて、その間の領域を、前記画素領域の上下方向全長にわたる無着色光出射領域としたので、各画素領域が表示するカラー画素の輝度をさらに高くとともに画面をさらに明るくすることができる。
【０１０４】
また、画面の上下方向に並ぶ各画素領域の前記無着色光出射領域を、前記上下方向に沿って直線状に並ぶように形成したので、無着色光出射領域に入射した光をより高い効率で前記無着色光出射領域から出射させて、画面をさらに明るくすることができる。
【０１０５】
さらに、この発明の液晶表示装置において、隣り合う画素領域の間の領域を、装置前面から入射した光が前記反射部材で反射されて装置前面に出射する明表示領域とすれば、各画素領域の間の部分を明るくし、画面をさらに明るくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の参考例を示す液晶表示装置の一部分の正面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】第１の参考例の液晶表示装置における各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図。
【図４】前記液晶表示装置における画面の斜め上方から入射する外光の透過経路を示す、図３のIV−IV線に沿う拡大断面図。
【図５】前記液晶表示装置における画面の斜め上方から入射する外光の透過経路を示す、図３の V−V線に沿う拡大断面図。
【図６】第２の参考例を示す、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図。
【図７】第３の参考例を示す、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図。
【図８】第４の参考例を示す、１つの画素領域に対応するカラーフィルタの形状図。
【図９】第５の参考例を示す、１つの画素領域に対応するカラーフィルタの形状図。
【図１０】第６の参考例を示す、１つの画素領域に対応するカラーフィルタの形状図。
【図１１】第７の参考例を示す、１つの画素領域に対応するカラーフィルタの形状図。
【図１２】第６の参考例の液晶表示装置と第１の参考例の液晶表示装置との照明光入射角度に対する表示輝度特性を比較して示す図。
【図１３】第８の参考例を示す、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図。
【図１４】この発明の第１の実施例を示す、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図。
【図１５】この発明の第２の実施例を示す、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図。
【図１６】この発明の第３の実施例を示す、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図。
【図１７】この発明の第４の実施例を示す、各画素領域にそれぞれ対応する各色のカラーフィルタの形状図。
【符号の説明】
１，２…基板
３…画素電極
４…ＴＦＴ（能動素子）
１０…ゲートライン
１１…データライン
１２…補償容量形成電極
１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ…カラーフィルタ
１７…対向電極
２１，２２…偏光板
２３…散乱反射板（反射部材）
Ａ…画素領域
ａ…無着色光出射領域
Ｗ…明表示領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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