(57)【要約】【課題】半透過型の液晶表示装置において、カラーフィルタに設けられる輝度調整用の開口部の微細化、微調整を可能とする。【解決手段】各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを覆って、赤色、緑色、青色の各色に対応したカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが配置されている。反射領域のカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂには、反射領域の輝度調整用の開口部として、開口部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂがそれぞれ設けられている。カラーフィルタ２３Ｒについては、その右端に開口部２４Ｒが形成されている。カラーフィルタ２３Ｂの左端に開口部２４Ｂが形成されている。カラーフィルタ２３Ｇを左右方向に横断して開口部２４Ｇが形成されている。開口部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは連結されて１つの連結開口部Ｗ１を形成している。【選択図】図１
2008065057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の画素を備え、  
各画素は、液晶層を介した透過光量の制御により表示を行う透過領域と、前記液晶層を介した反射光量の制御により表示を行う反射領域と、反射領域の一部に輝度調整用の開口部を有したカラーフィルタと、を備え、
行方向に互いに隣接する複数の画素のカラーフィルタの開口部が連結されて１つの連結開口部を形成していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記行方向に互いに隣接する複数の画素の境界のうちの少なくとも反射領域の境界は２つの異なる色のカラーフィルタが部分的に重畳されてなる重畳領域を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の画素のカラーフィルタは、それぞれ異なる色に対応しており、前記複数の色の異なるカラーフィルタの開口部の面積が互いに異なり、前記複数のカラーフィルタの開口部の列方向の長さが互いに等しいことを特徴とする請求項１又は請求項２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、１つの画素に透過領域及び反射領域を有する半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特徴を備え、現在コンピュータのモニターや、携帯電話等の携帯情報機器のモニターとして広く用いられている。液晶表示装置には、透過型及び反射型の液晶表示装置がある。
【０００３】
透過型の液晶表示装置は、液晶パネルを有し、その液晶層に電圧を印加するための画素電極として透明電極を用い、液晶パネルの後方に光源としてバックライトを配置し、このバックライトの透過光量を液晶パネルにおいて制御することで周囲が暗くても明るい表示ができる。しかし、常にバックライトを点灯して表示を行うため、消費電力が大きいこと、また昼間の屋外のように外光が強い環境では、十分なコントラストが確保できない特性がある。
【０００４】
一方、反射型液晶表示装置では、太陽光や室内灯などの外光を光源として用い、その液晶パネルに入射する上記外光を、観察面側の基板に形成した反射電極によって反射する。そして、反射電極で反射された光の液晶パネルからの射出光量を画素電極への電圧印加によって制御することによって表示を行う。この反射型液晶表示装置は、光源として外光を用いるため、外光がない環境では表示を行えないが、透過型液晶表示装置とは異なり、光源による消費電力がなく低消費電力であり、また外光が強い環境で十分なコントラストが得られるという特性がある。
【０００５】
そこで近年、透過型及び反射型の両機能を併せ持ち、周囲が明るい環境でも暗い環境でも見やすい液晶表示装置として半透過型の液晶表示装置が開発されている。図４及び図５に、従来例に係る半透過型の液晶表示装置を示す。図４は、行列状に配置された複数個の画素のうち、赤色、緑色、青色の各色に対応した３つの画素１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを示す平面図であり、図５は図４における画素１ＢのＺ−Ｚ線に沿った断面図である。他の画素１Ｒ、１Ｇについても図５と同様の構成を有している。
【０００６】
この半透過型液晶表示装置では、バックライトＢＬに対向して不図示の第１の偏光板を備えた第１の透明基板１０と、対向して不図示の第２の偏光板を備えた第２の透明基板２０とが貼り合わされ、これらの透明基板の間に液晶層ＬＣが封止されている。第１の透明基板１０の表面には画素毎に駆動用の薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以降、「ＴＦＴ」と略称する）１１が形成されている。また、ＴＦＴ１１を覆う平坦化絶縁膜１２にはコンタクトホールＣＨが設けられている。このコンタクトホールＣＨを通して、ＴＦＴ１１に対してＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明金属からなる画素電極１３が接続されている。この画素電極１３は、反射領域及び透過領域に延びている。また、反射領域の画素電極１３の下には外光を反射する機能を有した金属膜等の反射板１４が形成されている。
【０００７】
一方、第２の透明基板２０上には、各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの境界を遮光するブラックマトリクス２１が形成されている。また、第２の透明基板２０上には、反射領域の反射板１４に対向して、各領域のセルギャップを調整する突起部２２が形成されてもよい。さらに、第２の透明基板２０上には、感光性有機材料からなり、ブラックマトリクス２１及び突起部２２を覆うカラーフィルタ５３Ｂが形成されている。他の画素１Ｒ，１Ｇでは、各画素１Ｒ，１Ｇに対応した各色のカラーフィルタ５３Ｒ，５３Ｇが形成される。さらに、カラーフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂ上には、ＩＴＯ等の透明金属からなる共通電極２５が形成されている。
【０００８】
この半透過型の液晶表示装置では、反射領域の表示は外光が反射板により反射されて表示され、カラーフィルタを２回通過することになるため、反射領域の輝度が低くなってしまう。そこで、反射領域の輝度の低下を改善するため、反射領域の各カラーフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂに、その一部を開口する開口部５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが設けられている。開口部５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは、各カラーフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂの透過特性に応じたサイズを有している。反射領域では、この開口部５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを外光が通って反射することにより、輝度を高めることがきる。
【０００９】
この半透過型液晶表示装置を透過型として用いる場合、即ち透過モードにより用いる場合には、各画素の画素電極１３に印加される表示信号により、バックライトＢＬの光の透過光量が制御されることにより表示を行うことができる。また、この半透過型液晶表示装置を反射型として用いる場合、即ち反射モードにより用いる場合には、同一の画素の画素電極１３に印加される表示信号により、外光の反射光量が制御されることにより表示を行うことができる。このような半透過型液晶表示装置については、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１４１１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した半透過型の液晶表示装置では、高精細化によって各画素のサイズが微小化するのに伴って、各カラーフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂの開口部５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂの開口径を小さくする必要がある。
【００１１】
しかしながら、カラーフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂのパターニングの際、露光精度の制約により、小径の開口部５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを形成することができないという問題があった。または、小径の開口部５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを形成することが可能であったとしても、その開口径を精度良く形成することは困難であった。特に、カラーフィルタ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂの膜厚が厚い場合、開口部５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂの形成、又は精度の良い開口径の形成は困難を極めていた。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで本発明の液晶表示装置は、行列状に配置された複数の画素を備え、各画素は、液晶層を介した透過光量の制御により表示を行う透過領域と、前記液晶層を介した反射光量の制御により表示を行う反射領域と、前記反射領域の一部に輝度調整用の開口部を有したカラーフィルタと、を備え、行方向に互いに隣接する複数の画素のカラーフィルタの開口部が連結されて１つの連結開口部を形成していることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、各画素のカラーフィルタの輝度調整用の開口部が連結されて１つの連結開口部を形成しているので、そのパターニングが容易となり、画素の高精細化に対応することができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半透過型の液晶表示装置において、各画素のカラーフィルタの輝度調整用の開口部の形成が容易になる。これにより、画素を高精細化する場合においても、それに応じてカラーフィルタの輝度調整用の開口部を微細化することが可能となり、反射領域における輝度を適切に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態について説明する。図１（Ａ）は、行列状に配置された複数の画素のうち、赤色、緑色、青色の各色に対応し、行方向（紙面の左右方向）に隣接した３つの画素１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを示す平面図であり、図１（Ｂ）は、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂのうち、画素１Ｒのカラーフィルタ２３Ｒを示し、他の構成要素の図示は省いている。なお、半透過型の液晶表示装置を実現するための断面構成、即ちＸ−Ｘ線に沿った断面構成は、図５に示したものと同様である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、図５に示したものと同一の構成要素については同一の符号を付して参照している。
【００１６】
第２の透明基板２０には、第１の透明基板１０と対向して、各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを覆って、赤色、緑色、青色の各色に対応したカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが配置されている。反射領域のカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂには、反射領域の輝度調整用の開口部として、開口部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂがそれぞれ設けられている。カラーフィルタ２３Ｒについては、図１（Ｂ）に示すように、その右端に開口部２４Ｒが形成されている。また、カラーフィルタ２３Ｂの左端に開口部２４Ｂが形成されている。また、カラーフィルタ２３Ｇを左右方向に横断して開口部２４Ｇが形成されている。開口部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは連結されて１つの連結開口部Ｗ１を形成している。その他の画素の構成については従来例と同じである。
【００１７】
上述したカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの形成方法について説明すれば、以下の通りである。まず、第２の透明基板２０上に赤色に対応した感光性有機樹脂が塗布形成され、カラーフィルタ２３Ｒ形成用のマスクを用いて露光及び現像を行うことにより、開口部２４Ｒを有するカラーフィルタ２３Ｒを形成する。次に、第２の透明基板２０上に緑色に対応した感光性有機樹脂が塗布形成され、カラーフィルタ２３Ｇ形成用のマスクを用いて露光及び現像を行うことにより、開口部２４Ｇを有するカラーフィルタ２３Ｇを形成する。次に、第２の透明基板２０上に青色に対応した感光性有機樹脂が塗布形成され、カラーフィルタ２３Ｂ形成用のマスクを用いて露光及び現像を行うことにより、開口部２４Ｂを有するカラーフィルタ２３Ｂを形成する。
【００１８】
上記露光及び現像により、開口部２４Ｒ，２４Ｂについては、カラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｂの端部に形成され、開口部２４Ｇについてはカラーフィルタ２３Ｇを左右に横断して形成される。開口部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは前述のように連結されて１つの連結開口部Ｗ１を形成する。
【００１９】
本実施の形態によれば、従来例のように画素毎に孤立した開口部を形成する場合に比して、開口部のパターニングが容易となり、開口部の開口径をより小さくすることができ、また、それを精度よく微調整することができる。開口部のパターニングが容易となる理由は、光の回折等による露光不良が従来例に比して低減され、露光の精度が高くなるためである。
【００２０】
これにより、高精細化された画素においても、反射領域における輝度の低下を抑止することができる。また、このような開口部２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを有したカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、露光に用いるマスクの設計変更だけで実現できるため、製造コストの増加が無いという利点もある。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る半透過型の液晶表示装置の平面図である。図２（Ａ）は、この液晶表示装置の複数の画素のうち、赤色、緑色、青色の各色に対応した３つの画素１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの各カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを示す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った断面を示している。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示したものと同一の構成要素については同一の符号を付して参照している。
【００２２】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第２の透明基板２０に第１の透明基板１０と対向して配置される感光性有機樹脂からなるカラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂには、開口部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂが設けられている。開口部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂは連結されて１つの連結開口部Ｗ２を形成している点は第１の実施の形態と同様である。
【００２３】
本実施の形態では、第１の実施形態とは異なり、カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂは、各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの各境界上で互いに部分的に重畳している。つまり、少なくとも反射領域において、画素１Ｒ，１Ｇの各境界上でカラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇが部分的に重畳し、画素１Ｇ，１Ｂの各境界上でカラーフィルタ３３Ｇ，３３Ｂが部分的に重畳している。各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの各境界上で、異なる色のカラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが重畳することにより、透過率が極めて低くなる。そのため、カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの重畳領域をブラックマトリクス２１の替わりに用いることができる。従って、連結開口部Ｗ２が設けられた反射領域を覆うブラックマトリクス２１の形成を省くことにより画素の開口率を、ブラックマトリクス２１に覆われる場合に比して高めることができる。即ち、連結開口部Ｗ２を通る光はブラックマトリクス２１に遮られないため、反射領域における輝度を第１の実施の形態に比して高くすることができる。
【００２４】
また、隣接する各開口部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの列方向の長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３（図面上の上下方向の長さ）は互いに等しい。言い換えれば、各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、列方向における連結開口部Ｗ２の長さは一定である。このように構成する理由について説明する。
【００２５】
仮に、図３に示すように、各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいて、列方向の連結開口部Ｗ２の長さが一定でない構成、例えばＬ２＜Ｌ１，Ｌ３とすると、反射領域の各画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの各境界で、カラーフィルタ３３Ｇの一部が隣接するカラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｂと重畳せずに残存する。図３において、このカラーフィルタ３３Ｇの非重畳領域をＡ，Ｂとする。
【００２６】
この場合、第１の透明基板１０と第２の透明基板２０の貼り合わせ誤差により、第１の透明基板１０に対して左側にずれて第２の透明基板２０が貼り合わされると、カラーフィルタ３３Ｇの非重畳領域Ａは、その左側のカラーフィルタ３３Ｒに対応する画素１Ｒの反射領域上に単独ではみだすことになり、カラーフィルタ３３Ｒによる赤色とカラーフィルタ３３Ｇの緑色との混色が起きてしまう。これとは逆に、第１の透明基板１０に対して右側にずれて第２の透明基板２０が貼り合わされると、カラーフィルタ３３Ｇの非重畳領域Ｂが、その右側のカラーフィルタ３３Ｂに対応する画素１Ｂの反射領域上に単独ではみだし、カラーフィルタ３３Ｂの青色及びカラーフィルタ３３Ｇの緑色の混色が起きてしまう。
【００２７】
これに対して本実施の形態によれば、列方向の連結開口部Ｗ２の長さは一定であるため、カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｂと重畳しないカラーフィルタ３３Ｇの非重畳領域Ａ，Ｂは存在しない。そのため、カラーフィルタ３３Ｇは、それに隣接するカラーフィルタ３３Ｒに対応する画素１Ｒの反射領域上、又はカラーフィルタ３３Ｂに対応する画素１Ｂの反射領域上に単独ではみだすことはないため、上記のような混色を抑止することができる。
【００２８】
なお、開口部３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂの各面積は、各色のカラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂの透過特性に応じて決定されるものであり、この例では互いに異なる。
【００２９】
また、上記実施形態では、赤色、緑色、青色の３色に対応した画素１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが配置されているものとしたが、本発明は、上記３色以外の他の表示色に対応した画素が配置される場合にも適用される。
【００３０】
また、本発明は上記実施形態に限定されず、第１の透明基板１０側に突起部２２が形成され、第２の透明基板２０側にカラーフィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ，３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂが形成されるものであってもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、反射板１４の下層における平坦化絶縁膜１２の反射部分に凹凸が形成され、それに応じて反射板１４の表面にも凹凸が形成され、散乱反射が行われるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の平面図及び断面図である。
【図３】液晶表示装置の平面図である。
【図４】従来例に係る液晶表示装置の平面図である。
【図５】図４のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ  画素
１０  第１の透明基板
１１  ＴＦＴ
１２  平坦化絶縁膜
１３  画素電極
１４  反射板
２０  第２の透明基板
２１  ブラックマトリクス
２２  突起部
２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ，３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ，５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂ  カラーフィルタ
２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ，３４Ｒ，３４Ｇ，３４Ｂ，５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ  開口部
２５  共通電極
ＣＨ  コンタクトホール
ＬＣ  液晶層
Ｗ１，Ｗ２  連結開口部
【図１】
2008065057.tif 000003
【図２】
2008065057.tif 000004
【図３】
2008065057.tif 000005
【図４】
2008065057.tif 000006
【図５】
2008065057.tif 000007