(57)【要約】【課題】  反射表示時の白色表示バランスと透過表示時の白色表示バランスの差を小さく維持し、かつ色再現性を向上させることを可能とする半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタ、及び半透過半反射型液晶表示装置を提供すること。【解決手段】  透明基板上に着色画素を形成してなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、前記着色画素は、赤色画素、緑色画素、及び青色画素とともに、これらの画素の２つ又は３つの補色画素からなることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に着色画素を形成してなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、前記着色画素は、赤色画素、緑色画素、及び青色画素とともに、これらの画素の２つ又は３つの補色画素からなることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項２】
前記赤色画素、緑色画素、及び青色画素は、いずれも透過部と、この透過部に隣接する、前記透過部よりも膜厚の薄い反射部とを有し、前記補色画素は、前記反射部よりも膜厚の厚い透過部のみを有する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用カラーフィルタ。
【請求項３】
前記補色画素は、マゼンタ色画素、イエロー色画素、及びシアン色画素であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかのカラーフィルタを備え、反射表示の際には前記赤色画素、緑色画素、及び青色画素により画像を表示し、透過表示の際には前記赤色画素、緑色画素、青色画素、及び補色画素により画像を表示することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
透過表示時と反射表示時の白色バランスの色温度の差が１０００Ｋ以下であり、色差ΔＥａｂ＊が１２以下であることを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ及び半透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力という特徴を有するため、様々な表示装置、例えば、ノート型パソコン、携帯情報端末、デスクトップモニタ、デジタルカメラ等に広範に使用されている。なかでも、携帯電話やデジタルカメラ等のモバイル機器に使用されるディスプレイは、ほとんどが液晶表示装置である。
【０００３】
液晶表示装置は自発光型の表示装置ではないので、その表示には他の光源を必要とする。たとえば後方にバックライトを設け、このバックライトにより表示を行う透過型液晶表示装置と呼ばれる液晶表示装置がある。この透過型液晶表示装置は、屋内のような暗い環境下で用いられる。また、後方に反射層を設け、周囲からの外光によって表示を行う反射型液晶表示装置と呼ばれる液晶表示装置がある。この反射型液晶表示装置は、屋外のような明るい環境下で用いられる。
【０００４】
一方、暗い環境下ではバックライトを利用した透過型表示を行い、明るい環境下では外光を利用した反射型表示を行う半透過半反射型液晶表示装置と呼ばれる液晶表示装置も知られている。この半透過半反射型液晶表示装置は、様々な環境下で使用されるモバイル機器に搭載される。
【０００５】
近年、携帯電話等のモバイル機器に搭載されている半透過半反射型液晶表示装置のバックライトとして、擬似白色ＬＥＤがしばしば用いられている。擬似白色ＬＥＤは、その消費電力が年々低下しているため、今後、更に盛んに使用されることが予想される。
【０００６】
しかし、擬似白色ＬＥＤの光と外光とは発光スペクトルが異なるため、透過表示時と反射表示時とで、白色表示バランスに違いが生ずる。例えば、擬似白色ＬＥＤと標準蛍光灯Ｄ６５の白色表示バランスは、色度がｘ＝８／１０００、ｙ＝２１／１０００、色温度が７３０Ｋの差がある。
【０００７】
このように、反射表示時と透過表示時では使用する光源が異なるため、反射表示時と透過表示時の白色表示バランスを等しくすることは困難である。
【０００８】
例えば、透過表示時ＮＴＳＣ５０％のモバイル用カラーフィルタを用い、バックライトとして擬似白色ＬＥＤを用いた半透過半反射型液晶表示装置において、透過表示と、外光として標準蛍光灯Ｄ６５を用いた反射表示の白色表示バランスは、色度がｘ＝３／１０００、ｙ＝２４／１０００、色温度が５３４Ｋという差がある。また、このときの両者の白色表示の色差は、ΔＥａｂ＊＝１５．８と大きい。色差ΔＥａｂ＊は大きいほど実際の色との違いがわかり易く、信頼性試験においては、通常、５．０以下で管理することが多い。
【０００９】
なお、所定の色度の赤色画素を用いることにより白色表示における色バランスを改善した半透過半反射型液晶表示装置（例えば、特許文献１参照）、及び原色と補色を組合わせて透過表示と反射表示の明度、彩度を向上させた半透過半反射型液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）が、これらは反射表示時と透過表示時の白色表示バランスを問題とするものではない。
【特許文献１】特開２００２−７１９３８号公報
【特許文献２】特開２００２−２５８０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような事情の下になされ、反射表示時の白色表示バランスと透過表示時の白色表示バランスの差を小さく維持し、かつ色再現性を向上させることを可能とする半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタ、及び半透過半反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、透明基板上に着色画素を形成してなる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、前記着色画素は、赤色画素、緑色画素、及び青色画素とともに、これらの画素の２つ又は３つの補色画素からなることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを提供する。
【００１２】
上記半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記赤色画素、緑色画素、及び青色画素は、いずれも透過部と、この透過部に隣接する、前記透過部よりも膜厚の薄い反射部とを有し、前記補色画素は、前記反射部よりも膜厚の厚い透過部のみを有するものとすることができる。この場合、補色画素は、マゼンタ色画素、イエロー色画素、及びシアン色画素とすることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、上記カラーフィルタを備え、反射表示の際には前記赤色画素、緑色画素、及び青色画素により画像を表示し、透過表示の際には前記赤色画素、緑色画素、青色画素、及び補色画素により画像を表示することを特徴とする半透過型液晶表示装置を提供する。
【００１４】
上記半透過型液晶表示装置は、透過表示時と反射表示時の白色バランスの色温度の差が１０００Ｋ以下であり、色差ΔＥａｂ＊が１２以下であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、反射表示の際には赤色画素、緑色画素、及び青色画素により画像を表示し、透過表示の際にはこれらの画素とともに２つ又は３つの補色画素により画像を表示しているため、擬似白色ＬＥＤによる透過表示時の光と外光による反射表示時とで、白色表示バランスを等しくすることができ、使用環境による白色表示変化をなくすことが可能である。また、カラーフィルタの画素を多原色化することにより、色再現領域を広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタを示す断面図である。図１において、透明基板１上には、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、イエロ−画素Ｙ、シアン画素Ｃが設けられている。なお、イエロ−は青の補色であり、シアンは赤の補色である。
【００１８】
これらの画素のうち、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂは、膜厚の厚い透過部と、その両側の膜厚の薄い反射部とにより構成され、イエロ−画素Ｙ及びシアン画素Ｃは、膜厚の厚い透過部のみにより構成されている。
【００１９】
図２は、本発明の他の実施形態に係る透過型液晶表示装置用カラーフィルタを示す断面図である。このカラーフィルタは、マゼンタ画素Ｍが設けられていることを除いて、図１に示すカラーフィルタと同様の構造を有する。なお、マゼンタは、緑の補色である。マゼンタ画素Ｍは、膜厚の厚い透過部のみにより構成されている。
【００２０】
このように、本発明においては、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂの３つの画素に加え、これらの画素の補色画素の２つ又は３つを用いている。補色画素を全く用いないか、又は１つの補色画素しか用いない場合には、使用環境による白色表示変化をなくすという本発明の目的を達成することはできない。
【００２１】
図１に示すカラーフィルタでは、反射表示の際には赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂにより画像を表示し、透過表示の際には赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、イエロ−画素Ｙ、シアン画素Ｃ、により画像を表示するように構成されている。
【００２２】
図２に示すカラーフィルタでは、反射表示の際には赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂにより画像を表示し、透過表示の際には赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、イエロ−画素Ｙ、シアン画素Ｃ、マゼンタ画素Ｍにより画像を表示するように構成されている。なお、図１及び図２では、ブラックマトリクスは省略されている。
【００２３】
白色表示バランスの公差をｘ，ｙ±０．０１としたとき、白色の中心値ｘ＝０．３３、ｙ＝０．３３に対する、色度（ｘ、ｙ）、色温度、色差ΔＥａｂ＊及び色温度の中心値との差を下記表１に示す。
【表１】
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【００２４】
上記表１から、色温度差の公差は、４４３＋５４７＝９９０（Ｋ）であり、色差ΔＥａｂ＊の公差は、５．８＋５．８＝１１．６である。
【００２５】
従って、透過表示時と反射表示時の白色バランスの色温度の差が１０００Ｋ以下であり、色差ΔＥａｂ＊が１２以下であることを、望ましい白色バランスの条件とすることができる。
【００２６】
図１又は図２に示すカラーフィルタを備える半透過半反射型液晶表示装置は、いずれも上記条件を満たすものである。
【００２７】
図５に、図２に示すカラーフィルタを備える半透過半反射型液晶表示装置の概略を示す。図５において、カラーフィルタ基板１０と、透明基板２１の所定位置に電極２２が形成されたアレイ基板３０とを貼り合わせてセル化し、液晶４０を封入し、更にセルの両面に偏光膜５０ａ，５０ｂを配置することにより、本発明の第３の実施形態に係る半透過半反射型液晶表示装置が構成される。
【００２８】
なお、カラーフィルタ基板１０は、透明基板１上のブラックマトリクス８により区分された領域に、図２に示すように、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、イエロ−画素Ｙ、シアン画素Ｃ、マゼンタ画素Ｍが形成され、更に透明電極１２及びオーバーコート層１３を形成してなる。図５では省略されているが、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂは膜厚の厚い透過部とその両側の膜厚の薄い反射部とにより構成され、イエロ−画素Ｙ、シアン画素Ｃ、及びマゼンタ画素Ｍは、膜厚の厚い透過部のみにより構成されている。
【００２９】
以下に本発明の実施例と比較例を示し、本発明についてより具体的に説明する。なお、イエロ−画素Ｙ、シアン画素Ｃ、及びマゼンタ画素Ｍについては、下記表２に示す組成のレジストを用いて作製した。
【表２】
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【００３０】
上記表２において、Ｇペーストは顔料ＰＧ（ピグメントグリーン）７、ＢペーストはＰＢ（ピグメントブルー）１５：３、Ｙペースト１はＰＹ（ピグメントイエロー）１３９、Ｙペースト２はＰＹ（ピグメントイエロー）１５０、ＭペーストはＰＶ（ピグメントバイオレット）１９をそれぞれ含有する顔料ペーストである。
【００３１】
実施例１
図１に示すように、透明基板１上に、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、イエロ−画素Ｙ、及びシアン画素Ｃを形成して、半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタを作製した。
【００３２】
このカラーフィルタを備える半透過半反射型液晶表示装置を作成し、画像を表示した。即ち、反射表示時には、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂの３色の画素を用いて画像を表示し、透過表示時には、これら３色の画素に加え、イエロ−画素Ｙ及びシアン画素Ｃを用いて画像を表示した。
【００３３】
実施例２
図２に示すように、透明基板１上に、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、イエロ−画素Ｙ、シアン画素Ｃ、及びマゼンタ画素Ｍを形成して、半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタを作製した。
【００３４】
このカラーフィルタを備える半透過半反射型液晶表示装置を作成し、画像を表示した。即ち、反射表示時には、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂの３色の画素を用いて画像を表示し、透過表示時には、これら３色の画素に加え、イエロ−画素Ｙ、シアン画素Ｃ、及びマゼンタ画素Ｍを用いて画像を表示した。
【００３５】
比較例１
図３に示すように、透明基板１上に、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、及びイエロ−画素Ｙを形成して、半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタを作製した。
【００３６】
このカラーフィルタを備える半透過半反射型液晶表示装置を作成し、画像を表示した。即ち、反射表示時には、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂの３色の画素を用いて画像を表示し、透過表示時には、これら３色の画素に加え、イエロ−画素Ｙを用いて画像を表示した。
【００３７】
比較例２
図４に示すように、透明基板１上に、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ、及びシアン画素Ｃを形成して、半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタを作製した。
【００３８】
このカラーフィルタを備える半透過半反射型液晶表示装置を作成し、画像を表示した。即ち、反射表示時には、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、及び青色画素Ｂの３色の画素を用いて画像を表示し、透過表示時には、これら３色の画素に加え、シアン画素Ｃを用いて画像を表示した。
【００３９】
なお、以上の実施例及び比較例で用いた着色レジストの分光スペクトルを図６に示す。図６において、曲線Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ、Ｃ、Ｍは、それぞれ赤、緑、青、イエロ−、シアン、及びマゼンタの着色レジストの分光スペクトルを示す。
【００４０】
以上の実施例１、２、比較例１，２において、各色の色度を下記表３に示す。また、白色表示バランス、及び色差ΔＥａｂ＊及び色温度の反射表示における値との差を下記表４に示す。なお、表４では、対照として、反射表示に使用した画素（赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、青色画素Ｂ）のみを用いて透過表示を行った場合の白色表示バランス、及び色差ΔＥａｂ＊及び色温度の反射表示における値との差を示した。
【表３】
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【００４１】
【表４】
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【００４２】
上記表４から以下のことがわかる。即ち、２つの補色画素を用いた実施例１では、透過表示時と反射表示時との色差ΔＥａｂ＊が６．５、色温度差が３９Ｋと小さく、使用環境による白色表示変化がない半透過半反射型液晶表示装置を達成することができた。また、色再現領域も、３色表示ではＮＴＳＣ比５０．２％であったのが、６０．１％と向上した。
【００４３】
また、３つの補色画素を用いた実施例２では、透過表示時と反射表示時との色差ΔＥａｂ＊が１０．０、色温度差が３８６Ｋと小さく、使用環境による白色表示変化がない半透過半反射型液晶表示装置を達成することができた。また、色再現領域も、３色表示ではＮＴＳＣ比５０．２％であったのが、５７．６％と向上した。
【００４４】
これに対し、補色画素を１つしか用いない比較例１では、透過表示時と反射表示時との色差ΔＥａｂ＊が１８．６、色温度差が２０４６Ｋと大きく、使用環境による白色表示変化が顕著であった。また、同様に補色画素を１つしか用いない比較例１では、透過表示時と反射表示時との色温度差は８３５Ｋと比較的小さいが、色差ΔＥａｂ＊が２０．６と大きく、やはり使用環境による白色表示変化が顕著であった。
【００４５】
また、透過表示時と反射表示時の白色バランスの色温度の差が１０００Ｋ以下であるという条件と、色差ΔＥａｂ＊が１２以下であるという条件の双方を満たす場合に○、いずれか一方しか満たさない場合を△、双方を満たさない場合を×と判定すると、上記表４に示すように、実施例１及び２では○、比較例１では×、比較例２では△であり、２つ又は３つの補色画素を含む場合に、反射表示時の白色表示バランスと透過表示時の白色表示バランスの差を小さく維持することができることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１に係る半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図２】実施例２に係る半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図３】比較例１に係る半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図４】比較例２に係る半透過半反射型液晶表示装置用カラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図５】図２に示すカラーフィルタを備える半透過半反射型液晶表示装置の概略を示す図である。
【図６】各着色レジストの分光スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…透明基板、Ｒ…赤色画素、Ｇ…緑色画素、Ｂ…青色画素、Ｙ…イエロ−画素、Ｃ…シアン画素、Ｍ…マゼンタ画素、８…ブラックマトリックス、１０…カラーフィルタ基板、１２…透明電極、１３…オーバーコート層、２２…電極、３０…アレイ基板、４０…液晶、５０ａ，５０ｂ…偏光膜。
【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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