(57)【要約】【課題】透過反射両用型の液晶表示装置において、外光を利用して表示を行う反射時のコントラスト比を改善し、表示品位の高い液晶表示装置を得る。【解決手段】１つの画素内に透過部１２と反射部１３を有する両用型液晶表示装置の透過部１２の両側部分に対向するブラックマトリクス４ａの幅Ｌ１を、反射部１３の両側部分に対向するブラックマトリクス４ｂの幅Ｌ２よりも大きくした。これにより、透過部１２の両側の段差部１２ａからの漏れ光や平坦部１２ｂからの鏡面反射光が反射部１３からの反射光に混ざることを防止でき、ぎらつきがなく見やすい高品位な表示が実現できた。また、コントラスト比を評価した結果、反射モードにおけるコントラスト比は７４、透過モードにおけるコントラスト比は１９４であり、反射モード、透過モード共に高コントラストの表示が得られた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟んで対向配置され複数の画素を形成する第一基板と第二基板を備えた液晶表示装置であって、前記第一基板は各画素のそれぞれに外光を映像に応じて反射する反射部と、背面光源光を映像に応じて透過する透過部とを並べて形成したものであり、また前記第二基板は各画素に対応したカラーフィルタと遮光領域であるブラックマトリクスとを有し、このブラックマトリクスは前記各画素の前記反射部と前記透過部が並ぶ方向に延在してそれらの両側部分と対向するように形成されており、前記透過部の両側部分と対向する前記ブラックマトリクスの幅が、前記反射部の両側部分と対向する前記ブラックマトリクスの幅よりも大きくされたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置であって、前記透過部の両側部分と対向する前記ブラックマトリクスの幅と、前記反射部の両側部分と対向する前記ブラックマトリクスの幅との差が、１μｍ以上１２μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の液晶表示装置であって、前記液晶層が、正の誘電率異方性を有する液晶材料からなり、前記第一及び第二基板の各外面に、１／４波長板、１／２波長板及び偏光板がそれぞれ配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１記載の液晶表示装置であって、前記反射部が、凹凸構造を有し、光拡散性を持つ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】
本発明は、液晶表示装置、特に反射モードと透過モードの両方のモードで表示が行える反射透過両用型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は薄型・軽量・低消費電力という特徴をもつため、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、電子手帳等の携帯情報機器や、ノート型パーソナルコンピュータ、モニタ、あるいはカメラ一体型ＶＴＲ等の電子機器に広く使用されている。外部光源を必要とする非発光素子である液晶表示装置は、その光源の種類によって透過型と反射型に大別される。透過型とは外部光源として冷陰極管やＬＥＤ等の発光素子を用いたバックライトを使用し、このバックライトからの光を映像に応じて透過して、液晶パネルによって透過光を変調するものである。また、反射型とは太陽光等の光源を反射鏡により反射させて、観測者側に戻ってくる光を映像に応じて反射させ、液晶パネルによって変調することで表示を行う方式である。
【０００３】
しかし、従来から、透過型は周囲が明るい環境では表示がかすみ、反射型は周囲が暗い環境では表示が暗くなるという課題があったため、最近ではこれらの課題を解決するために、複数の各画素のそれぞれに反射部と透過部を有する反射透過両用型の液晶表示装置が提案されている（特許文献１）。この反射透過両用型の液晶表示装置（以下、両用型液晶表示装置と称す）は、周囲が明るい環境では反射型液晶表示装置として機能させて消費電力を抑え、周囲が暗い環境では透過型として機能させて明るく高画質の画像を提供できるため、携帯電話用として広く採用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８７２２０号公報（第５頁、図１）
【０００５】
図４は、一般的な従来の両用型液晶表示装置の一画素を示す平面図、図５は図４中Ｖ−Ｖ線による断面図、図６は図４中ＶＩ−ＶＩ線による断面図である。この両用型液晶表示装置は、１つの画素内に透過部１１２と反射部１１３を有し、互いに対向配置された第一基板１０１及び第二基板１０２より構成される。第一及び第二基板１０１、１０２の最も内面側には配向膜１０９、１１０がそれぞれ形成され、これらの配向膜１０９、１１０の間に液晶層１１１が挟持されている。
【０００６】
第一基板１０１の液晶層１１１側の主面１０１ａ上には、各画素に対応した所定の領域にカラーフィルタ１０３と、遮光領域であるカラーフィルタブラックマトリクス（以下ブラックマトリクスと略す）１０４が形成され、その上にさらに透明電極１０５、配向膜１０９が形成されている。また、第一基板１０１の外側の主面１０１ｂ側には、１／４波長板１１４、１／２波長板１１５及び偏光板１１６が重ねて配置され、円偏光板１２０を形成している。
【０００７】
一方、図５に示すように、第二基板１０２の液晶層１１１側の主面１０２ａ上には、有機絶縁膜１０６及び透明電極１０７を介して金属膜からなる反射電極１０８が形成され、この反射電極１０８の開口部が透過部１１２となっている。また、図６に示すように、有機絶縁膜１０６の凹凸部上に反射電極１０８を設け、散乱機能を有する反射部１１３が形成されている。
透明電極１０５、１０７及び反射電極１０８に印加される電圧に応答して、入射光を各画素毎に映像信号に応じて遮光または透過させる。また、第二基板１０２の外側の主面１０２ｂ側にも、１／４波長板１１７、１／２波長板１１８及び偏光板１１９が重ねて配置され、円偏光板１２１を形成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された従来の両用型液晶表示装置では、外光を利用して表示を行う反射モードにおける表示品位が低いという課題があった。これは主に、反射部１１３からの反射光に反射部１１３以外からの光、特に透過部１１２両側の段差部１１２ａからの漏れ光が混ざってくるためである。液晶表示装置の製造工程において、配向膜１０９、１１０には液晶を特定方向に配向させるためのラビング処理が施されるが、透過部１１２の両側の段差部１１２ａ近傍においてはこのラビング処理が十分に行えず、液晶配向の異常な領域が生じる。この領域からの反射光及び透過光は液晶表示装置のコントラスト比を低下させ、表示品位を低下させる原因となっていた。さらに、透過部１１２の両側には、反射電極１０８が平坦な平坦部１１２ｂが存在する。この平坦部１１２ｂは、反射モード時に鏡面反射を起こし、反射モードにおける表示品位を低下させるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、両用型液晶表示装置において、外光を利用して表示を行う反射時のコントラスト比を改善し、表示品位の高い液晶表示装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向配置され複数の画素を形成する第一基板と第二基板を備えた液晶表示装置であって、前記第一基板は各画素のそれぞれに外光を映像に応じて反射する反射部と、背面光源光を映像に応じて透過する透過部とを並べて形成したものであり、また前記第二基板は各画素に対応したカラーフィルタと遮光領域であるブラックマトリクスとを有し、このブラックマトリクスは前記各画素の前記反射部と前記透過部が並ぶ方向に延在してそれらの両側部分と対向するように形成されており、前記透過部の両側部分と対向する前記ブラックマトリクスの幅が、前記反射部の両側部分と対向する前記ブラックマトリクスの幅よりも大きくされたことを特徴とする。
【００１１】
この発明の液晶表示装置では、前記透過部の両側部分と対向する前記ブラックマトリクスの幅が、前記反射部の両側部分と対向する前記ブラックマトリクスの幅よりも大きくされているので、透過部の両側部分では、ブラックマトリクスによって、より大きな面積にわたり遮光される。このため、透過部の両側部分からの光が反射部の光と混ざるのを少なくすることでき、外光を利用して表示を行う反射時のコントラスト比を改善し、表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置の一画素を示す平面図、図２は図１中ＩＩ−ＩＩで示す部分の断面図、図３は図１中ＩＩＩ−ＩＩＩで示す部分の断面図である。図１に示すように、実施の形態１の両用型液晶表示装置は、１つの画素内に透過部１２と反射部１３を有する。これらの透過部１２と反射部１３は、ともに矩形形状を有し、図１の縦方向に並んで、透過部１２が反射部１３の上に位置するように形成されている。透過部１２は、反射部１３よりも小さな横幅を有し、透過部１２の両側部分１２Ａの横幅は、反射部１３の両側部分１３Ａの横幅よりも大きい。
【００１３】
これら透過部１２及び反射部１３の断面構造について図２及び図３を用いて説明する。それぞれ複数の画素を有する第一基板１及び第二基板２が対向配置され、それら第一及び第二基板１、２の最も内側には液晶を所定の方向に配向させる配向膜９、１０が形成されており、液晶層１１を挟持している。本実施の形態では、配向膜９、１０として可溶性ポリイミドを用い、液晶の配向方法としてラビング法を用いた。第一基板１の構成は、透過部１２及び反射部１３でほぼ共通である。第一基板１の液晶層１１側の主面１ａ上には、各画素に対応した所定の領域にカラーフィルタ３と遮光領域であるカラーフィルタブラックマトリクス（以下ブラックマトリクスと略す）４ａ、４ｂが形成されている。ブラックマトリクス４ａ、４ｂは透過部１２と反射部１３の並ぶ方向、すなわち、図１の縦方向に延在しており、ブラックマトリクス４ａは透過部１２の両側部分１２Ａに対向し、またブラックマトリクス４ｂは反射部１３の両側部分１３Ａに対向している。なお、本実施の形態では、透過部１２の両側部分１２Ａに対向するブラックマトリクス４ａの幅Ｌ１を、反射部１３の両側部分１３Ａに対向するブラックマトリクス４ｂの幅Ｌ２よりも９μｍ大きくしている。さらに、カラーフィルタ３上には、ＩＴＯからなる透明電極５が形成され、この上に配向膜９が形成されている。
【００１４】
一方、第二基板２については、透過部１２と反射部１３で構成が異なっている。透過部１２は、図２に示すように、第二基板２の液晶層１１側の主面２ａ上に、有機絶縁膜６及びＩＴＯからなる透明電極７を介してアルミニウム（Ａｌ）膜からなる反射電極８が形成されている。この反射電極８は各画素毎に開口部を有しており、この開口部が透過部１２となっている。透過部１２の両側部分１２Ａには段差部１２ａが存在し、この段差部１２ａ近傍においてはラビング処理が十分に行えず、液晶配向の異常な領域が生じる。この段差部１２ａからの反射光及び透過光は液晶表示装置のコントラスト比を低下させ、表示品位を低下させる原因となる。さらに、透過部１２の両側部分１２Ａには、反射電極８が平坦な平坦部１２ｂが存在する。この平坦部１２ｂは、反射モード時に鏡面反射を起こし、反射モードにおける表示品位を低下させる。そこで、本実施の形態では、この透過部１２の両側部分１２Ａに対向するブラックマトリクス４ａの横幅Ｌ１を、反射部１３の両側部分１３Ａに対向するブラックマトリクス４ｂの横幅Ｌ２よりも大きく形成し、透過部１２の両側部分１２Ａの段差部１２ａからの漏れ光や、平坦部１２ｂからの鏡面反射光が反射部１３からの反射光に混ざることを防止している。
【００１５】
また、反射部１３は、図３に示すように、有機絶縁膜６に凹凸を形成し、この凹凸部上に反射電極８を設けて反射電極８表面にも凹凸を発生させ、散乱機能を持つように形成されている。なお、反射電極８を平らにすると、表示装置の最表面（図３では偏光板１６の上側表面）での反射光が液晶層を通過した表示を行うための反射光と重なってしまい、表示画質が極端に劣化する。このため、反射電極８下地の有機絶縁膜６に凹凸を形成することで反射電極８表面に凹凸を形成し、光散乱機能を持たせている。また、有機絶縁膜６の厚さを調整することで、透過部１２と反射部１３の液晶層１１の厚さを調整する。このように、第二基板２の主面２ａ上に形成された透過部１２と反射部１３は段差を有し、液晶層１１の厚みも反射部１３に比べ透過部１２の方が厚くなる。液晶層１１は、これらの透明電極５、７及び反射電極８に印加される電圧に応答して、入射光を各画素毎に遮光または透過させる。
【００１６】
さらに、第一基板１の外側の主面１ｂ側には、１／４波長板１４、１／２波長板１５及び偏光板１６（いずれも日東電工製）が重ねて配置され、円偏光板２０を形成している。同様に、第二基板２の外側の主面２ｂ側にも、１／４波長板１７、１／２波長板１８及び偏光板１９が重ねて配置され、円偏光板２１を形成している。このように、１／４波長板１４、１７及び１／２波長板１５、１８を配置することで、反射時と透過時のそれぞれについてコントラスト比の高い表示特性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
【００１７】
本実施の形態における両用型液晶表示装置の反射モード及び透過モードにおける表示品位を確認したところ、ぎらつきがなく見やすい高品位な表示が実現できた。また、コントラスト比（黒表示時の輝度と白表示時の輝度の比）を評価した。反射モードでのコントラスト比の測定には、光源はＸｅランプ、検出器には輝度計（ＢＭ−５Ａ、トプコン）を用い、透過モードでの測定には、光源は評価用バックライトシステム（モリテックス）、検出器には反射モードと同様の輝度計を用いた。測定の結果、反射モードにおけるコントラスト比は７４、透過モードにおけるコントラスト比は１９４であった。視認性を考慮した場合、液晶表示装置のコントラスト比は反射型で約１０以上、透過型で約１００以上であることが好ましいことから、本実施の形態における両用型液晶表示装置は、反射モード、透過モード共に高コントラストの表示が得られた。
【００１８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２における両用型液晶表示装置の構成は、実施の形態１と同様であるので、図１、図２及び図３を流用し各部の詳細な説明は省略する。本実施の形態では、透過部１２の両側部分１２Ａに対向するブラックマトリクス４ａの幅Ｌ１を、反射部１３の両側部分１３Ａに対向するブラックマトリクス４ｂの幅Ｌ２よりも４μｍ大きくしたものである。
本実施の形態における両用型液晶表示装置の反射モード及び透過モードにおける表示品位を確認したところ、ぎらつきがなく見やすい高品位な表示が実現できた。また、コントラスト比を上記実施の形態１と同様の評価方法で評価した結果、反射モードにおけるコントラスト比は６３、透過モードにおけるコントラスト比は１８４であり、反射モード、透過モード共に高コントラストの表示が得られた。
【００１９】
なお、透過部１２の両側部分１２Ａに対向するブラックマトリクス４ａの幅と、反射部１３の両側部分１３Ａに対向するブラックマトリクス４ｂの幅の差は、上記実施の形態１では９μｍ、本実施の形態では４μｍとしたが、これらに限定されるものではない。機種により設計値は異なるものの、透過部１２の両側部分１２Ａに対向するブラックマトリクス４ａの横幅は、透過部１２を覆わない範囲で、且つ可能な限り段差部１２ａを広く覆うことが望ましい。第一基板１と第二基板２の重ね合わせ精度の誤差が約４μｍあることも考慮すると、透過部１２の両側部分１２Ａに対向するブラックマトリクス４ａの横幅と、反射部１３の両側部分１３Ａに対向するブラックマトリクス４ｂの横幅の差は、現状では１μｍ以上１２μｍ以下の範囲に設定されることが望ましい。
【００２０】
以上のように、実施の形態１及び実施の形態２によれば、両用型液晶表示装置の透過部１２の両側部分１２Ａに対向するブラックマトリクス４ａの横幅Ｌ１を、反射部１３の両側部分１３Ａに対向するブラックマトリクス４ｂの横幅Ｌ２よりも大きくすることにより、透過部１２の両側部分１２Ａの段差部１２ａからの漏れ光や平坦部１２ｂからの鏡面反射光が、反射部１３からの反射光に混ざることを防止でき、太陽光等の外光を利用して表示を行う反射モードでのコントラスト比が改善され、表示品位の高い液晶表示装置を得ることができた。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、透過部の両側部分に対向するブラックマトリクスの幅を、反射部の両側部分に対向するブラックマトリクスの幅よりも大きくすることにより、透過部両側の段差部からの漏れ光や平坦部からの鏡面反射光が反射部からの反射光に混ざることを防止でき、太陽光等の外光を利用して表示を行う反射時のコントラスト比が改善され、表示品位の高い液晶表示装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１である液晶表示装置の一画素を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ―ＩＩ線による液晶表示装置の一画素を示す部分断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線による液晶表示装置の一画素を示す部分断面図である。
【図４】従来の液晶表示装置の一画素を示す平面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線による部分断面図である。
【図６】図４のＶＩ―ＶＩ線による部分断面図である。
【符号の説明】
１、１０１  第一基板、１ａ、１ｂ、１０１ａ、１０１ｂ  主面、
２、１０２  第二基板、２ａ、２ｂ、１０２ａ、１０２ｂ  主面、
３、１０３  カラーフィルタ、４ａ、４ｂ、１０４  ブラックマトリクス、
５、１０５  透明電極、６、１０６  有機絶縁膜、７、１０７  透明電極、
８、１０８  反射電極、９、１０、１０９、１１０  配向膜、
１１、１１１  液晶層、１２、１１２  透過部（開口部）、１２Ａ  両側部分、
１２ａ、１１２ａ  段差部、１２ｂ、１１２ｂ  平坦部、
１３、１１３  反射部、１３Ｂ  両側部分、
１６、１９、１１６、１１９  偏光板、
１４、１７、１１４、１１７  １／４波長板、
１５、１８、１１５、１１８  １／２波長板、
２０、２１、１２０、１２１  円偏光板。
【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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