(57)【要約】【課題】反射表示の際の光の干渉色の発生と透過表示の際の表示品質低下とを防止できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】  液晶表示装置１では、透明段差膜１０９が光拡散性を有するので、画素内反射表示領域１２から光が拡散して出射し、よって、反射表示の際の光の干渉色の発生を防止することができ、しかも、透明段差膜１０９は画素内透過表示領域１１に配置しなくてよいので、透過表示の際の明るさとコントラストの低下を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の走査線と複数の信号線とが交差するアレイ基板と、該アレイ基板に対し液晶層を挟んで対向する対向基板とを備え、
前記走査線と信号線とが交差する各交差部に各画素が配置され、
前記画素内に、光を透過して透過表示を行う画素内透過表示領域と、外光を反射して反射表示を行う画素内反射表示領域とを備え、
前記対向基板における前記画素内反射表示領域に、前記液晶層の厚さを薄くするための透明段差膜が形成され、
前記透明段差膜が光拡散性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記画素内反射表示領域において外光を反射する反射電極に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記透明段差膜が、テーパー状を逆にした形状を有することを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記画素内透過表示領域の光のデーションが１８０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下であり、前記画素内反射表示領域の光のデーションが１２０ｎｍ以上かつ１８０ｎｍ以下であることをを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記透明段差膜のヘイズ値が２０％以上かつ８０％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射表示の際の光の干渉色の発生と透過表示の際の表示品質低下とを防止できる液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における液晶表示装置は、テレビジョン受像機、コンピュータの表示装置、携帯電話端末などの様々な機器に使用され、今では必要不可欠なものとなっている。
【０００３】
液晶表示装置としては、図７に示す液晶表示装置１０のように、その画素内に、図示しない光源からの光を透過して透過表示を行う画素内透過表示領域１１と、外光を反射して反射表示を行う画素内反射表示領域１２とを備えるものがある。また、特許文献１にも同様な構成の液晶表示装置が開示されている。
【０００４】
液晶表示装置１０は、暗い場所ではバックライト装置などの光源からの光を画素内透過表示領域１１を透過させる透過表示を行い、明るい場所では外光からを画素内反射表示領域１２で反射させる反射表示を行う。
【０００５】
また、液晶表示装置１０では、画素内反射表示領域１２に設けられた反射電極１０４Ｂに凹凸が形成され、これにより、視野角を広くすることができる。
【特許文献１】特開２００４−８６１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、液晶表示装置１０では、反射電極１０４Ｂの凹凸が規則的に形成されることで、光の干渉色が発生し、これにより、表示画像の視認性が低下する。
【０００７】
これを解消するには、例えば、図７の対向基板１０７に形成される、図示しない偏光板として、光拡散性を備えたものを用いることで、光の干渉を緩和すればよいが、偏光板は画素内透過表示領域１１にも配置されるものであり、光強度を低減させるので、透過表示の際の明るさとコントラストが低下してしまう。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、反射表示の際の光の干渉色の発生と透過表示の際の表示品質低下とを防止できる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線とが交差するアレイ基板と、該アレイ基板に対し液晶層を挟んで対向する対向基板とを備え、前記走査線と信号線とが交差する各交差部に各画素が配置され、前記画素内に、光を透過して透過表示を行う画素内透過表示領域と、外光を反射して反射表示を行う画素内反射表示領域とを備え、前記対向基板における前記画素内反射表示領域に、前記液晶層の厚さを薄くするための透明段差膜が形成され、前記透明段差膜が光拡散性を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の液晶表示装置によれば、透明段差膜が光拡散性を有することで、画素内反射表示領域から光が拡散して出射し、よって、反射表示の際の光の干渉色の発生を防止することができ、しかも、透明段差膜は画素内透過表示領域に配置しなくてよいので、透過表示の際の明るさとコントラストの低下を防止することができる。
【００１１】
請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記画素内反射表示領域において外光を反射する反射電極に凹凸が形成されていることを特徴とする。  請求項２記載の液晶表示装置によれば、反射電極に凹凸が形成された液晶表示装置において、反射表示の際の光の干渉色の発生と透過表示の際の表示品質低下とを防止することができる。
【００１２】
請求項３記載の液晶表示装置は、請求項１または２記載の液晶表示装置において、前記透明段差膜が、テーパー状を逆にした形状を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の液晶表示装置によれば、透明段差膜が、テーパー状を逆にした形状を有するので、画素内透過表示領域の光が画素内反射表示領域へ抜けなくなり、よって、透過表示の際のコントラスト低下を防止することができ、また、反射表示の際の階調反転を防止することができる。
【００１４】
請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記画素内透過表示領域の光のデーションが１８０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下であり、前記画素内反射表示領域の光のデーションが１２０ｎｍ以上かつ１８０ｎｍ以下であることをを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の液晶表示装置によれば、画素内透過表示領域の光のデーションを１８０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下とし、画素内反射表示領域の光のデーションを１２０ｎｍ以上かつ１８０ｎｍ以下とすることで、透過表示のときと反射表示のときの両方で、光の利用効率を最大化することができる。
【００１６】
請求項５記載の液晶表示装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記透明段差膜のヘイズ値が２０％以上かつ８０％以下であることを特徴とする。  請求項５記載の液晶表示装置によれば、透明段差膜のヘイズ値を２０％以上かつ８０％以下とすることで、画素内反射表示領域の相対反射率を最大化することができ、よって、視野角を最大限に広くすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、透明段差膜が光拡散性を有することで、画素内反射表示領域から光が拡散して出射し、よって、反射表示の際の光の干渉色の発生を防止することができ、しかも、透明段差膜は画素内透過表示領域に配置しなくてよいので、透過表示の際の明るさとコントラストの低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置１が備える画素の断面図である。
【００２０】
液晶表示装置１は、その画素内に、図示しないバックライト装置からの光を透過して透過表示を行う画素内透過表示領域１１と、外光を反射して反射表示を行う画素内反射表示領域１２とを備える。
【００２１】
バックライト装置は、例えば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode）、蛍光管、ＥＬ(electro-luminescence）素子などから構成される。ここでは、液晶表示装置１をアクティブマトリクス型のカラー液晶表示装置として説明する。
【００２２】
液晶表示装置１が、電話機能をもつ携帯情報端末に用いられる場合の表示領域の対角サイズは、例えば２インチである。また、液晶表示装置１は、水平走査方向１６０行×垂直走査方向１６０列の表示領域を有するものとすることができる。また、この場合の１行は、詳しくは３行、つまり赤の画素からなる行、緑の画素からなる行および青の画素からなる行で構成される。
【００２３】
液晶表示装置１は、透明なガラスなどを材質とするアレイ基板１０１を備え、その上に、図示しない複数の信号線と複数の走査線とが交差するように形成され、アレイ基板１０１上には透明絶縁膜１０２が形成される。
【００２４】
また、液晶表示装置１では、信号線と走査線とが交差する各交差部に画素が構成され、アレイ基板１０１上では、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）などのスイッチ素子１０３が画素ごとに形成される。
【００２５】
また、透明絶縁膜１０２上において、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ)などを材質とする透明な画素電極１０４が形成される。
【００２６】
また、画素内反射表示領域１２では、透明絶縁膜１０２に凹凸が形成され、それに合わせて、画素電極１０４にも凹凸が形成される。また、その上に、アルミニウムなどを材質とする不透明な、つまり外光を反射する反射電極１０４Ｂが形成され、画素電極１０４の形状に対応して、この反射電極１０４Ｂにも凹凸が形成されている。
【００２７】
また、液晶表示装置１では、アレイ基板１０１に対し、液晶層１０５と、液晶層１０５の厚さ、換言すればセルギャップ、を一定に保つための柱状のスペーサ１０６とを挟んで、透明なガラスなどを材質とする対向基板１０７が対向している。
【００２８】
また、対向基板１０７上には、画素に応じた色を発色させる部分からなるカラーフィルタ層１０８が形成される。
【００２９】
画素内反射表示領域１２では、カラーフィルタ層１０８上に、光拡散性を有する透明段差膜１０９が形成される。
【００３０】
そして、カラーフィルタ層１０８と透明段差膜１０９の上には、ＩＴＯなどを材質とする透明な対向電極１１０が形成される。透明段差膜１０９は、テーパー状に形成されている。つまり、透明段差膜１０９における画素内透過表示領域１１側の側面がテーパー状に傾いた斜面となっている。
【００３１】
透明段差膜１０９をテーパー状に形成することで、対向電極１１０の曲げ角度が９０度より大きくなるので、対向電極１１０に亀裂や断裂が生じるのを防止することができる。
【００３２】
液晶表示装置１における表示の際には、走査線が駆動され、スイッチ素子１０３がオンすると、信号線に供給された映像信号がスイッチ素子１０３を介して画素電極１０４や反射電極１０４Ｂに書き込まれる。一方、対向電極１１０には所定の信号が供給される。これにより、液晶層１０５に電界が印加される。また、映像信号の振幅等に応じて、電界強度が変化し、これにより液晶層１０５における光の透過率が変化する。また、透明段差膜１０９により、液晶層１０５が薄くなるので、画素内透過表示領域１１と画素内反射表示領域１２とでは、光の透過率が異なる。
【００３３】
外光は、対向基板１０７等を通過し、カラーフィルタ層１０８を通過する際に発色し、さらに液晶層１０５を通過した後、反射電極１０４Ｂで反射する。反射した光は、液晶層１０５を逆方向に通過する。この光の強度は、透明段差膜１０９の厚さを変えて調整することが可能である。こうして強度を調整された光は透明段差膜１０９を通過する際に拡散する。そして、カラーフィルタ層１０８を通過する際に発色して、対向基板１０７から外部へ出射する。出射する光は、透明段差膜１０９により拡散するので、光の干渉色の発生を防止することができる。
【００３４】
一方、バックライト装置からの光はアレイ基板１０１等を通過し、液晶層１０５を通過するときに、液晶層１０５の光の透過率に応じた強度の光となる。そして、光はカラーフィルタ層１０８を通過する際に発色して、対向基板１０７から外部へ出射する。液晶表示装置１は、光拡散性を有する偏光板を有しないので、出射する光においては偏光板による光強度の低下がなく、よって、透過表示の際の明るさとコントラストの低下を防止することができる。
【００３５】
図２は、画素内透過表示領域１１のセルギャップを３乃至５μｍとし、画素内反射表示領域１２のセルギャップを２乃至４μｍとし、液晶の屈折率異方性Δｎを０．０６とした場合の、画素内透過表示領域１１の光のリタデーションΔｎｄと相対透過率の関係を示す図である。
【００３６】
このような条件の場合、画素内透過表示領域１１の光のリタデーションΔｎｄを１８０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下とすると、画素内透過表示領域１１の相対透過率を最大化することができる。
【００３７】
図３は、図２の条件と同じ条件の場合の、画素内反射表示領域１２の光のリタデーションΔｎｄと相対反射率（正反射を含まない反射率）の関係を示す図である。
【００３８】
図２の条件と同じ条件の場合、画素内反射表示領域１２の光のリタデーションΔｎｄを１２０ｎｍ以上かつ１８０ｎｍ以下とすると、画素内反射表示領域１２の相対反射率を最大化することができ、視野角を最大限に広くすることができる。
【００３９】
したがって、画素内透過表示領域１１の光のリタデーションΔｎｄを１８０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下とし、画素内反射表示領域１２の光のリタデーションΔｎｄを１２０ｎｍ以上かつ１８０ｎｍ以下とすることで、透過表示のときと反射表示のときの両方で、光の利用効率を最大化することができる。
【００４０】
図４は、図２、図３の条件と同じ条件の場合の、透明段差膜１０９のヘイズ値と画素内反射表示領域１２の相対反射率の関係を示す図である。
【００４１】
図２、図３の条件と同じ条件とした場合、透明段差膜１０９のヘイズ値を２０％以上かつ８０％以下とすると、さらに好ましくは、４０％以上かつ８０％以下とすると、画素内反射表示領域１２の相対反射率を最大化することができ、視野角を最大限に広くすることができる。
【００４２】
さて、第１の実施の形態では、透明段差膜１０９の斜面が画素内透過表示領域１１に掛かると、バックライト装置からの光が、画素内反射表示領域１２へ抜けることにより、透過表示の際のコントラスト低下が生じる可能性がある。また、透明段差膜１０９の斜面が画素内反射表示領域１２に掛かると、反射表示の際に階調反転が生じる可能性がある。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置２が備える画素の断面図である。ここでは、液晶表示装置１の構成要素と同様なものには同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４４】
液晶表示装置２では、透明段差膜１０９がテーパー状を逆にした形状を有するものとなっている。つまり、透明段差膜１０９における画素内透過表示領域１１側の側面がテーパー状を逆にした形状で傾いた斜面となっている。このことにより、バックライト装置からの光が、画素内反射表示領域１２へ抜けるのを防止でき、透過表示の際のコントラスト低下を防止することができる。また、このような透明段差膜１０９の形状により、反射表示の際の階調反転を防止することができる。
【００４５】
図６は、液晶表示装置１０と液晶表示装置１と液晶表示装置２の表示品質の比較結果を示す図である。なお、各装置は、表示領域の対角サイズを２インチ、画素数を１６０×１６０、反射開口率を３０％、透過開口率を５０％とし、サンプル数を各２０とした。また、液晶表示装置１と液晶表示装置２では、画素内透過表示領域１１のセルギャップを５μｍ、透明段差膜１０９の厚さを２μｍ、画素内反射表示領域１２のセルギャップを３μｍとした。また、反射表示の際のコントラスト測定では、リング光源を用い、この光源と装置とでなす角度を２０度とした。
【００４６】
図６に示すように、液晶表示装置１０では、反射表示の際の光の干渉色が発生したのに対し、液晶表示装置１と液晶表示装置２では、このような光の干渉色の発生を防止することができた。
【００４７】
また、液晶表示装置１０では、反射率が１８．７％だったのに対し、液晶表示装置１では反射率が２３．７％で、液晶表示装置２では反射率が２３．８％であった。すなわち、反射率を約２０％向上させることができた。
【００４８】
また、液晶表示装置１０では、反射コントラストが１５だったのに対し、液晶表示装置１と液晶表示装置２では反射コントラストが１８であった。すなわち、反射コントラストを２０％向上させることができた。
【００４９】
また、液晶表示装置１０では、透過率が４．５％だったのに対し、液晶表示装置１では透過率が６．３％で、液晶表示装置２では透過率が６．４％であった。すなわち、透過率を約４０％向上させることができた。
【００５０】
そして、液晶表示装置１０では、透過コントラストが１１５だったのに対し、液晶表示装置１とでは透過コントラストが１２０であった。すなわち、透過コントラストは低下させずに同等に保つことができた。一方、液晶表示装置２では透過コントラストが１８０であった。すなわち、透過コントラストを約５６％向上させることができた。
【００５１】
以上説明したように、上記の液晶表示装置によれば、透明段差膜１０９が光拡散性を有することで、画素内反射表示領域１２から光が拡散して出射し、よって、反射表示の際の光の干渉色の発生を防止することができ、しかも、透明段差膜１０９は画素内透過表示領域１１に配置しなくてよいので、透過表示の際の明るさとコントラストの低下を防止することができる。
【００５２】
また、透明段差膜１０９が、テーパー状を逆にした形状を有するので、画素内透過表示領域１１の光が画素内反射表示領域１２へ抜けなくなり、よって、透過表示の際のコントラスト低下を防止することができ、また、反射表示の際の階調反転を防止することができる。
【００５３】
また、画素内透過表示領域１１の光のデーションを１８０ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下とし、画素内反射表示領域１２の光のデーションを１２０ｎｍ以上かつ１８０ｎｍ以下とすることで、透過表示のときと反射表示のときの両方で、光の利用効率を最大化することができる。
【００５４】
また、透明段差膜１０９のヘイズ値を２０％以上かつ８０％以下とすることで、画素内反射表示領域１２の相対反射率を最大化することができ、よって、視野角を最大限に広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置１が備える画素の断面図である。
【図２】画素内透過表示領域１１の光のリタデーションΔｎｄと相対透過率の関係を示す図である。
【図３】画素内反射表示領域１２の光のリタデーションΔｎｄと相対反射率の関係を示す図である。
【図４】透明段差膜１０９のヘイズ値と画素内反射表示領域１２の相対反射率の関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置２が備える画素の断面図である。
【図６】液晶表示装置１０と液晶表示装置１と液晶表示装置２の表示品質の比較結果を示す図である。
【図７】液晶表示装置１０が備える画素の断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，２…液晶表示装置
１１…画素内透過表示領域
１２…画素内反射表示領域
１０１…アレイ基板
１０２…透明絶縁膜
１０３…スイッチ素子
１０４…画素電極
１０４Ｂ…反射電極
１０５…液晶層
１０６…スペーサ
１０７…対向基板
１０８…カラーフィルタ層
１０９…透明段差膜
１１０…対向電極
【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】
2006171424.tif 000007
【図６】
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【図７】
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