(57)【要約】【課題】反射モードと透過モードでの明るさを両立した半透過型液晶表示装置。【解決手段】ＴＦＴ基板６１のバックライト側に、画素を２分割するように、シリンドリカルマイクロレンズ１１を形成し、さらに、ＣＦ基板６４の外光入射面側に、画素を覆うように、シリンドリカルマイクロレンズ１２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射部と透過部の両方を有する半透過型液晶表示装置において、
前記反射部が画素の中央にあり、
前記画素を覆うマイクロレンズがカラーフィルタ基板に形成され、
前記透過部を覆うマイクロレンズが薄膜トランジスタ基板に形成されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記透過部が画素の両側にあり、
前記透過部を覆うマイクロレンズの焦点距離が画素を覆うマイクロレンズの焦点距離よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
２枚の透明基板間に液晶を狭持して構成した液晶パネルと、該液晶パネルの背面にバックライト装置を有する液晶表示装置において、
前記液晶パネルは、複数の画素により構成された表示領域を有し、
前記複数の画素の各画素は、反射部と透過部を有しており、
前記反射部が前記透過部にはさまれるように構成されている液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３の液晶表示装置において、前記２枚の透明基板の一方の透明基板には、カラーフィルタが配置されており、該一方の透明基板には、前記各画素を覆う第１のマイクロレンズが形成され、前記２枚の透明基板の他方の透明基板には、前記透過部を覆う第２のマイクロレンズが形成されている液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射モードと透過モードを有する半透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半透過型液晶表示装置においては、その画素部が、反射部と透過部とに分割されているために、全反射型又は全透過型に比べて明るい表示を行うことができないが、全反射型及び全透過型の利点を備えている。特に、外光が強い場合には、反射モードのみによる視認性のよい表示が得られると共に、バックライトを消灯して省電力化が図れる。
【０００３】
図６は、従来の半透過型液晶表示装置の画素部の断面図である。図６において、薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）６１上には、複数の信号線６２と図示しない複数の走査線が配線され、走査線と信号線との交差部に図示しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が配置されている。また、外光反射領域ＥＬＡには反射板６３が配置されている。
【０００４】
ＴＦＴ基板６１と対向するカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）６４の対向面上には、ブラックマトリクス６５とカラーフィルタ６６が形成されている。カラーフィルタ６６は、例えば、青色（Ｂ）のフィルタで、その左側に赤色（Ｒ）、その右側に緑色（Ｇ）のフィルタが配置される。Ｒ，Ｂ，Ｇのフィルタは、保護膜６７で覆われ、保護膜６７上の外光反射領域ＥＬＡにはギャップ調節層６８が形成されている。また、ＣＦ基板６４のＴＦＴ基板６１の対向面とは反対の面上には、拡散層６９が配置されている。
【０００５】
ＴＦＴ基板６１とＣＦ基板６４は、信号線６２上に形成されるホトスペーサ７０を介して対向配置され、液晶層７１の間隙が保持されている。
【０００６】
図６中の点線矢印は、図示しないバックライトからのバックライト光を示し、このバックライト光はバックライト光透過領域ＢＬＡを透過し、拡散層６９で拡散される。また、図６中の実線矢印は、外光を示し、反射板６３で反射され、拡散層６９で拡散される。このように、拡散層６９は、反射板６３で反射される外光を拡散するために設けられているが、バックライト光も拡散してしまう。
【０００７】
ここで、本発明におけるマイクロレンズに関して、下記特許文献１には、液晶パネルの光利用効率を向上させるために使用される、イオン交換法による平板マイクロレンズアレイの製造方法が記載されている。また、下記特許文献２には、イオン注入法による平板状のマイクロレンズの製造方法が記載されている。さらに、下記特許文献３には、液晶ディスプレイに適用可能な、レーザ照射法によるマイクロレンズの製造方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２４８９０５号公報
【特許文献２】特開２００２−１４８４１１号公報
【特許文献３】特開２００５−６７９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半透過型液晶表示装置において、透過部の開口率は、基板の配線やカラーフィルタのブラックマトリクスで制限されるが、主に、反射部に設けられる反射板で低下する。また、反射部からの反射光を広い角度範囲で視認できるように拡散層を外付けする従来の場合、透過部からの透過光も拡散するために、正面輝度やコントラストが低下する。
【０００９】
本発明は、半透過型液晶表示装置において、反射モードと透過モードでの明るさの両立を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
反射部を画素（カラーではサブピクセルともいう）の中央に設け、画素全体を覆うマイクロレンズを観察側のカラーフィルタ基板側に形成して、画素全体の領域の入射光（外光）を画素中央の反射部に集光することにより、反射モードの明るさを明るくすると同時に、このマイクロレンズで屈折した反射光は入射光より広い角度で出光されるので、広い範囲で反射像を視認できる。
【００１１】
バックライト側の薄膜トランジスタ基板側には、反射部で２分割された透過部に対応して、カラーフィルタ基板側のマイクロレンズの焦点距離より短いマイクロレンズを設け、従来では反射部で遮光される光をこのマイクロレンズで透過部に集光して、実効的な開口率を大きくすると同時に、カラーフィルタ基板側のマイクロレンズにより概略平行光に戻し正面輝度を高く保つ。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によると、太陽などの自然光の強い場所においては、自然光をマイクロレンズで集光して反射部で反射させるので、表示装置の明るさを向上させることができる。また、自然光や照明などの人工光のない場所においては、バックライト光をマイクロレンズで集光して透過部を透過させるので、表示装置の明るさを向上させることができる。さらに、自然光や人工光などの外光が弱い場所においては、外光とバックライト光とをマイクロレンズで集光して反射部と透過部に入射させるために、反射モードと透過モードの両方で表示装置の明るさを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明に係る半透過型液晶表示装置の画素部の断面図である。図１において、従来の図６と異なるのは、図６の拡散層６９を省略して、ＴＦＴ基板６１のバックライト側に、画素を２分割するように、シリンドリカルマイクロレンズ１１を形成し、さらに、ＣＦ基板６４の外光入射面側に、画素を覆うように、シリンドリカルマイクロレンズ１２を形成した点である。他の構成は、図６で説明したものと同じであるので、ここでの説明を省略する。
【００１５】
このように、マイクロレンズ１１，１２を設けることで、外光反射領域ＥＬＡとバックライト光透過領域ＢＬＡを図６に示すものに比べて拡大することができるので、表示装置としての明るさが向上する。なお、マイクロレンズ１１の焦点距離は、マイクロレンズ１２の焦点距離より短くしてある。
【００１６】
また、マイクロレンズを形成するのに適したガラス組成とＴＦＴ基板とＣＦ基板を形成するのに適したガラス組成とは、必ずしも一致しない場合には、別途マイクロレンズを形成したガラス基板をＴＦＴ基板とＣＦ基板に張り合わせて複数層構造としてもよい。
【００１７】
なお、平面マイクロレンズアレイの製作は、溶融塩への浸漬によるイオン交換やイオン打ち込み、フェムト秒レーザ照射などの公知の方法によればよいが、高精細なレンズアレイが製作可能なイオン打ち込みやレーザ照射による屈折率の変化を利用する方法が好適である。
【００１８】
図２は、図１に示す反射部の散乱効果の説明図であって、同図左は実施例、同図右側は比較例を示す。図２において、比較例のように、反射板５３の位置に焦点のあるレンズを設けると、外光（平行光）は、平行光として出光されるので、反射像が見える位置が限定される。しかし、実施例のように、焦点が反射板の先の位置にあると射出光は平行光にならない（像がぼける）ので広い角度範囲で反射像が見える。
【００１９】
図３は、図１に示す透過部の散乱効果を低減するための説明図であって、同図左は実施例、同図右側は比較例を示す。図３において、比較例のように、バックライトからの光を透過部に集めるためにＴＦＴ基板だけにレンズ１１を設けると、射出光は拡散（像ボケ）するので、正面輝度やコントラストは落ちる。しかし、実施例のように、ＣＦ基板のレンズ１２は、反射部集光を兼ねているために、完全では無いが、射出光は平行光に近づく。
【００２０】
図４は、画素に配置されるレンズの斜視図である。図４において、反射板６３を画素４１の中央長手方向に配置し、画素４１の両側の各透過部に対応して透過部を覆うようにシリンドリカルレンズ１１を設ける。また、反射部に対応して画素４１を覆うようにシリンドリカルレンズ１２を設ける。
【００２１】
図５は、カラー表示の場合の画素の平面図であって、３つのサブ画素（サブピクセル）から構成される。図５において、各サブピクセルには、反射板６３が設けられ、サブピクセルは、２つの透過部５１と反射部５２に領域が３分割されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る半透過型液晶表示装置の画素部の断面図。
【図２】反射部の散乱効果の説明図。
【図３】透過部の散乱効果を低減するための説明図。
【図４】画素に配置されるレンズの斜視図。
【図５】カラー表示の場合の画素の平面図。
【図６】従来の半透過型液晶表示装置の画素部の断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１１，１２…シリンドリカルマイクロレンズ、４１…画素、５１…透過部、５２…反射部、６１…薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）、６２…信号線、６３…反射板、６４…カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）、６５…ブラックマトリクス、６６…カラーフィルタ、６７…保護膜、６８…ギャップ調節層、６９…拡散層、７０…ホトスペーサ、７１…液晶層、
ＥＬＡ…外光反射領域、ＢＬＡ…バックライト光透過領域。
【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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