(57)【要約】      （修正有）【課題】透過部用カラーフィルターのコストを削減する。【解決手段】少なくとも一方の基板にカラ−フィルタを配設した電極を有する２枚の基板を液晶層を挟んで対向配置した構成を有する液晶装置の、一方の基板の画像を形成する複数の画素の１つの画素の領域には、カラーフィルタが配設されると共に画素に入射する光を透過する透過領域と反射する反射領域が設けた構成において、透過領域に対応するカラーフィルタの少なくとも一部に透明部を設けた。【選択図】        図１
2005025003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する複数の画素の領域の１つの画素領域に光を透過する透過領域と光を反射する反射領域とを有する反射層を基板上に設けこの反射層の上方にカラーフィルタと液晶駆動電極を有するカラー液層装置において、前記透過領域に対応するカラーフィルタの少なくとも一部に透明部を設けたことを特徴とするカラー液晶装置。
【請求項２】
前記透明部が、前記反射領域と前記透過領域に跨って設けられたことを特徴とする請求項１に記載のカラー液晶装置。
【請求項３】
前記透過部には、透明材料が配設されたことを特徴とする請求項１または２に記載のカラー液晶装置。
【請求項４】
前記カラーフィルタは、前記透過部を有さない液晶装置に配設される最適な色味を得るカラーフィルタの色味より濃い色味を有することを特徴とする請求項１または２または３に記載のカラー液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射透過両用のカラー液晶装置、特に透過部と反射部双方の色味調節が可能な反射透過両用カラー液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射透過両用カラー液晶装置として以前は半透過反射膜を用いた半透過型液晶装置が用いられていたが、光効率が非常に悪いという問題があった。そこで最近は画素の―部分には反射膜を持たせて反射型に、残りの部分は反射膜を除去して透過型とするいわゆるホールインミラー型の反射透過両用カラー液晶装置が一般的となっている。
【０００３】
図７（ａ）はホールインミラー型反射透過両用カラー液晶装置の１つの画素の構成を説明する平面図で、１つの画素１２の中の線１６で囲われた部分は反射膜が取り除かれ残りの部分には反射膜が残されている。従って反射膜が残された領域１４は反射型として機能し、反射膜のない領域１７は透過型として機能する。領域１４と領域１７を合わせた領域が画素の領域となっている。
【０００４】
図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ断面図で、上側透明基板１８の下面に上側透明電極２０が形成され、下側透明基板３０の上面には反射部ｂのみに反射膜２８が形成され、さらにその上部にはカラーフィルター２６が形成され、さらにその上部には下側透明電極２４が形成されている。これらの部材が形成された上側透明基板１８と下側透明基板３０とによって液晶層２２が狭持されている。
【０００５】
反射型で用いられる時、外光３３は上側透明基板１８、上側透明電極２０、液晶層２２、下側透明電極２４、カラーフィルター２６を通って反射膜２８で反射され、再度カラーフィルター２６、下側透明電極２４、液晶層２２、上側透明電極２０、上側透明基板１８を通った後認識される。
バックライト装置（図示せず）から発せられるバックライト光３２は下側透明基板３０，カラーフィルター２６、下側透明電極２４、液晶層２２、上側透明電極２０、上側透明基板１８を通った後認識される。
ここで問題になるのは画素に入射する光である外光３３とバックライト光３２のうち、外光３３が２回カラーフィルター２６を通った後認識されるのに対し、バックライト光３２はカラーフィルター２６を１回だけ通った後認識されることで、この違いによりカラー液晶装置を反射型で用いた時と透過型で用いた時とで大きく色味が変わってしまうという問題を生じていた。
【０００６】
そこで、反射部のカラーフィルターの厚みを透過部の２分の一未満にして透過部と反射部の色味を近づけるという提案がある（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、単純にカラーフィルターの厚みを変えると、カラーフィルターの厚い部分と薄い部分とで液晶層のギャップが変わってしまい、その結果液晶の閾値電圧が変わってしまって光学的コントラストが低下してしまうという問題がある。そこで何らかの方法でカラーフィルター表面の段差を平坦化することが必要であるが、このため非常に製造コストが上昇するという問題があった。
【０００８】
また、同一の原色に対し２種の色純度のカラーフィルター材料を用意し、透過部には反射部よりも色純度の高いカラーフィルター材料を用いて透過部と反射部の明るさを近づけるという提案もある（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
しかしこのように工夫してもいぜんとして反射部が透過部に比べて暗くなってしまうという問題が残った。そこで、透過部には反射部よりも光透過率が低いカラーフィルターを用い、さらに反射部にカラーフィルターのない無色透明な部分を設け、該無色透明部の面積比率によって反射部の明るさの調整を可能にするという提案がある（例えば特許文献３参照）。
【００１０】
図８はこのような反射部に無色透明部分を設ける方式を説明する図で、図８（ａ）はこの方式による１つの画素の構成を説明する平面図である。
【００１１】
図８（ａ）において、１つの画素１２の中の線１６で囲われた部分は反射膜が取り除かれ残りの部分には反射膜が残されている。従って反射膜が残された領域である反射部１４は反射型として機能し、反射膜のない領域である透過部１７は透過型として機能する。透過部１７は太い斜線で示した光透過率が低いカラーフィルターで覆われており、反射部１４は細い斜線で示した光透過率が高いカラーフィルターで覆われている。さらに反射領域１４中の線３４で囲われた領域３６ではカラーフィルターが取り除かれており領域３６は無色透明部となっている。
【００１２】
図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図で、図７（ｂ）と異なるのは反射膜２８が全断面にわたって存在する点と、図８（ａ）の領域３６に相当する無色透明部ｃにはカラーフィルターが存在しない点である。無色透明部ｃにカラーフィルターはないが、液晶層２２のギャップを一定にするためカラーフィルター２６と同等の厚さを有する透明樹脂層３８を設けてある。
【００１３】
図８（ｂ）において画素に入射する光は外光３３とバックライト光３２であるが、反射部１４に入射された外光３３はカラーフィルター２６を通過した後に反射膜２８で反射され、再度カラーフィルター２６を通過した後に認識される。従ってカラーフィルターの色成分以外の光は吸収される。一方無色透明部ｃである領域３６に入射した外光３１は無色透明な樹脂層３８を２度通過した後に認識される。従って外光３３に比べカラーフィルター２６でのＲＧＢの光吸収がないため、概ね３倍明るい光となる。
このような無色透明部３６を小さな画素毎に設ければ、人間の眼はカラーフィルター領域を有する反射部１４の反射光３０と無色透明部３６の反射光の合成された光を認識するため、多少彩度は低下するもののより明るい表示として認識される。
明るさの程度は無色透明部３６の面積を変化させることにより調整可能である。
【００１４】
また、ある一色の着色層には透過部と反射部で異なる色材料のカラーフィルターを設け、他の着色層には透過部と反射部に同一材料のカラーフィルターを用い、反射部には無色透明部を設けるという組み合わせ技術も提案されている（例えば特許文献４参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００２−３０３８６１号
【特許文献２】
特開２００２−３４１１２８号
【特許文献３】
特開２００２−２９６５８２号
【特許文献４】
特開２００２−３６５４２１号
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来製品の種類やカラーフィルターの用途によって必要とされる色味は異なり、少ない種類の透過部用カラーフィルターの用意しかない場合は多くの製品及び反射部用カラーフィルターと透過部用カラーフィルターとを別種類用いた製品に対応することは困難であった。
また、カラーフィルターの色味や色の種類を多く用意するとなると、発注管理費用、在庫費用、などでコストが高くなる問題を有していた。
また要求に沿って新たな色味のカラーフィルターを作ることは、非常に長い開発期間を必要とするため実質上不可能であった。
そのため多くの製品に対応するためには多くの色味のカラーフィルターを用意しておく必要があり、これには開発コストを含め非常に大きなコストがかかっていた。またこのコストを回避すると限定された分野のカラー液晶装置にしか対応出来ないという問題があった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラー液晶装置は、画像を形成する複数の画素の領域の１つの画素領域に光を透過する透過領域と光を反射する反射領域とを有する反射層を基板上に設けこの反射層の上方にカラーフィルタと液晶駆動電極を有するカラー液層装置において、前記透過領域に対応するカラーフィルタの少なくとも一部に透明部を設けたことを特徴とするカラー液晶装置。
【００１８】
また、前記透明部が、前記反射領域と前記透過領域に跨って設けられたことを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記透過部には、透明材料が配設されたことを特徴とする。
【００２０】
さらにまた、  前記カラーフィルタは、前記透過部を有さない液晶装置に配設される最適な色味を得るカラーフィルタの色味より濃い色味を有することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１〜図５を用いて説明する。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明によるカラー液晶装置の１つの画素の平面図である。本発明においては複数の原色の画素の内少なくとも１つの原色に対応する画素は図１の構成となっている。例えば３２０ｘ２４０ドットのクォーターＶＧＡカラー液晶装置ではこのような画素が少なくとも３２０×２４０個、３原色の画素全てに本構成をとるとこのような画素が３２０×２４０×３個存在する。
【００２３】
図１（ａ）において、１つの画素１２の中の線１６で囲われた部分は反射膜が取り除かれ残りの部分には反射膜が残されている。従って反射膜が残された領域４０，４４は反射型として機能し、反射膜のない領域４２，４６は透過型として機能する。領域４０，４４，４２，４６全体で１つの画素の領域を形成している。
また太い斜線が施された部分は非常に色味の濃いカラーフィルターで覆われており、斜線がない部分は無色透明部とされている。すなわち非常に色味の濃いカラーフィルターが反射部の一部（領域４０）と前記透過部の一部（領域４２）の双方を覆っており、無色の透明材料が配設された無色透明部  が前記反射部の残りの部分（領域４４）と前記透過部の残りの部分（領域４６）に跨って双方に設けられている。従って領域４０は非常に濃いカラーフィルターで覆われた反射部、領域４２は非常に濃いカラーフィルターで覆われた透過部、領域４４は無色透明な反射部、領域４６は無色透明な透過部となっている。なお無色透明部には無色の透明材料を配設しても、カラーフィルター材料を配設しない状態にするのみでもどちらでもパネルを構成することが可能である。
このように、画素に入射する光を透過する透過領域と反射する反射領域が設けたカラー液層装置である。
【００２４】
非常に色味の濃いカラーフィルターは透過部を有さない液晶装置に配設される最適な色味を得るカラーフィルターの色味より濃い色味を有している。すなわち通常のカラー液晶装置で用いられているカラーフィルターに比べ他の色の光透過を極端に押さえている。そのため色純度は非常に良く、反面光透過率が低いという特徴がある。
【００２５】
なお以下の図においても太い斜線が施された部分は色味の非常に濃いカラーフィルターで覆われており、斜線が施されていない部分はカラーフィルターのない無色透明な部分とされている。
【００２６】
また図１〜図５において、断面図は先に説明した図８（ｂ）と同様の構成となっている。
【００２７】
また全図面にわたって同様の部材もしくは領域には同様の番号を付している。
【００２８】
図１（ａ）の画素構成によれば、カラー液晶装置を透過型で用いた時も反射型で用いた時も、非常に濃いカラーフィルター部を通過した光と無色透明部を通過した光が合成されて見えるので両カラーフィルターの中間的な色味となる。従って透過部も反射部も双方ともに、非常に濃いカラーフィルターで覆われた領域と無色透明な領域の面積比率を変えることにより所望の色味に調節することが出来る。
【００２９】
図１（ｂ）は透過部反射部ともに非常に濃いカラーフィルター部の無色透明部に対する面積比率を小さくして明るめの色味に設定した例であり、図２（ｃ）は非常に濃いカラーフィルター部の無色透明部に対する面積比率を大さくして濃いめの色味に設定した例である。
【００３０】
なお図１（ｂ）、（ｃ）においては非常に濃いカラーフィルター部と無色透明部の面積比率が透過部と反射部とで同じになるように、反射膜を取り除く領域１６の位置をずらしている。
【００３１】
このように本発明によれば、少なくとも１つの原色につき、非常に色味が濃いカラーフィルターを用意すればカラーフィルターのパターンの設計のみで、透過部及び反射部共にいろいろな色味に調節することが出来る。
従って１種類の色味のカラーフィルターを用意するだけで色味要求の異なる多くの製品に対応することが可能になり、コスト上、納期上大きな利点がある。
【００３２】
また透過部と反射部とで異なる色味のカラーフィルターを用いるという従来の技術に対しては、コストの上昇なしに本発明の利点を実現できるという大きな特徴もある。
【００３３】
なおカラーフィルターのない無色透明部には、液晶層のギャップを一定に保つため、図８（ｂ）に示したようなカラーフィルターと同等の厚さの無色透明な樹脂層を設けることが望ましい。
【００３４】
図２は透過部に対して反射部の色味を明るめに設定した例である。
【００３５】
図２（ａ）において、無色透明な透過部である領域４６の面積は非常に濃いカラーフィルターに覆われた透過部である領域４２の面積のほぼ１／３なのに対し、無色透明な反射部である領域４４の面積と濃いカラーフィルターに覆われた反射部である領域４０の面積ほぼ同等としてある。すなわち無色透明部の濃いカラーフィルターで覆われた部分に対する面積比率は、反射部における面積比率が透過部における面積比率よりも大きく設定されている。
【００３６】
一般に反射部は透過部に比べ暗く見えてしまうので、図２のように、反射部においては無色透明な部分の面積あるいは領域を大きくすることが望ましい。
【００３７】
図２（ｂ）は図２（ａ）に比べて透過部における非常に濃いカラーフィルターで覆われた領域４２の面積をより大きくした例で、反射部においては無色透明部の面積が約１／２であるのに対し、透過部では濃いカラーフィルターに覆われる面積が３／４以上になるよう設定している。
このような面積比率は要求される画面の明るさとカラーフィルターの色味濃度によって決定される。
【００３８】
図３〜５は図１，２に示した画素１２が２×９個並んでいる図を示している。
図３は原色が赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）であり、かつ濃いカラーフィルターと無色透明部の双方が、赤と緑と青の原色用の画素にそれぞれ設けられている例である。
【００３９】
図３においては赤（Ｒ）の画素に赤の非常に濃いカラーフィルター４８及び無色透明部５４の双方が、緑（Ｇ）の画素に緑の非常に濃いカラーフィルター５２及び無色透明部５８の双方が、青（Ｂ）の画素に青の非常に濃いカラーフィルター５０及び無色透明部５６の双方が、それぞれ反射部と透過部の双方に設けられている。
【００４０】
このように赤、緑、青の３原色の画素全てに非常に濃いカラーフィルターと無色透明部の双方を設けた場合は、それぞれの原色画素の反射部透過部それぞれに対し、無色透明部の面積と非常に濃いカラーフィルターに覆われた領域の面積との比率を調節することにより、微妙な色味調整が可能となる利点がある。
【００４１】
図４は緑用の画素にのみ非常に濃いカラーフィルターと無色透明部の双方が設けられた例である。
【００４２】
図４においては赤（Ｒ）の画素に赤のカラーフィルター６０が、緑（Ｇ）の画素には緑の非常に濃いカラーフィルター５２及び無色透明部５８の双方が、青（Ｂ）の画素に青のカラーフィルター６２が、それぞれ反射部と透過部の双方に設けられている。すなわち緑色の色味のみが調節可能となっている。
【００４３】
人間の眼は緑に対する視感度が最も高いので、図４のように緑の色味のみを調節可能にしてもかなりの色味調整が可能となる。
【００４４】
図５は原色が緑を含み、非常に濃いカラーフィルターと無色透明部の双方が緑を含む複数の原色につき設けられ、無色透明部の濃いカラーフィルターで覆われた部分に対する面積比率は、緑の画素における該面積比率が他の原色の画素における面積比率よりも大きい例である。
【００４５】
図５においては図３と同様に赤（Ｒ）の画素に赤の非常に濃いカラーフィルター４８及び無色透明部５４の双方が、緑（Ｇ）の画素に緑の非常に濃いカラーフィルター５２及び無色透明部５８の双方が、青（Ｂ）の画素に青の非常に濃いカラーフィルター５０及び無色透明部５６の双方が、それぞれ反射部と透過部の双方に設けられている。
【００４６】
図３と異なるのは緑の画素（Ｇ）における無色透明部の非常に濃いカラーフィルターで覆われた部分に対する面積比率である。図５においては緑画素における該面積比率が他の原色赤（Ｒ）、青（Ｂ）におけるそれよりも大きく設定してある。
これは人間の眼の緑に対する視感度が最も高いためで、緑を明るめに設定することで画面全体を明るく感じさせることが出来るためである。
【００４７】
図５の構成によれば微妙な色味調整が可能でかつ明るい画面が実現できるという利点がある。
【００４８】
また本発明によれば、画素間の光漏れを防ぐブラックマトリクス製造工程を省くことも可能となる。
【００４９】
図６は該利点を説明するための図で、図６（ａ）において、長方形１２で囲まれた領域が１つの画素、線１６ａ、１６ｂで形成される長方形に囲まれた領域が透過部、太い斜線がほどこされた領域が非常に濃いカラーフィルターで覆われた領域、斜線のない部分が無色透明部である。従って領域４０は非常に濃いカラーフィルターで覆われた反射部、領域４２は非常に濃いカラーフィルターで覆われた透過部、領域４４は無色透明な反射部、領域４６は無色透明な透過部となっている。
ここで非常に濃いカラーフィルターは１つの画素１２毎に画素１２の寸法よりも一辺につきＬだけ大きな長方形１７の、無色透明領域４４，４６を除いた領域に形成されており、１つの画素１２の周辺を覆っている。
すなわち、非常に色味の濃いカラーフィルターが１つの画素１２の周辺を覆い、かつ１つの画素１２よりも若干大きく形成されている。
【００５０】
このように構成した画素を、画素間を密着させて２個配置した図が図６（ｂ）である。隣り合う画素は異なる原色の画素である。
図６（ｂ）においては画素が密着しているため、非常に濃いカラーフィルターが寸法２Ｌにわたって重なる領域１９が出来る。非常に色味の濃いカラーフィルターは前記したように、通常のカラー液晶装置で用いられているカラーフィルターに比べ他の色の光透過を極端に押さえている。したがって異なる原色の非常に色味の濃いカラーフィルターが重なった領域１９はほとんど光を透過させない。従ってブラックマトリクスとして機能しうる。
図６（ａ）の構成の画素を並べて画面を構成すれば、各原色の画素間にブラックマトリクスとして機能するカラーフィルターの重なり部が形成される。
【００５１】
従って本発明によればブラックマトリクス製造工程を省くことが出来、製造コスト上の利点も大きい。
【００５２】
なお本発明で用いるカラーフィルターの製法には、スピンコート法による膜もしくはドライフィルムにフォトリソ法を用いる方法、一般の印刷法、インクジェットによる印刷法等々各種あるが、どの方法によるものでも同様の効果を得ることが出来る。
また本発明の実施例では、カラーフィルターを赤、青、緑の色としたが、シアン、マゼンタ、イエローの色でも良く、また１色でも良く、２色以上の多色でも良い。
【００５３】
なお本発明を透過反射両用のカラー液晶のみではなく、全面透過型のカラー液晶装置に用いても同様の効果があることは勿論である。
【００５４】
【発明の効果】
このように本発明によれば、少なくとも１つの原色につき、色味の非常に濃いカラーフィルターと無色透明部を用意するだけで、液晶装置が用いられる各種機器の透過部、反射部双方の多様な色味要求に応えることが出来るという新規な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカラー液晶装置の１つの画素の平面図である。
【図２】本発明によるカラー液晶装置の１つの画素の平面図の他の例である。
【図３】本発明によるカラー液晶装置の画素群の平面図である。
【図４】本発明によるカラー液晶装置の画素群の平面図の他の例である。
【図５】本発明によるカラー液晶装置の画素群の平面図のさらに他の例である。
【図６】本発明の他の利点を説明する画素の平面図である。
【図７】従来のカラー液晶装置の１つの画素の図である。
【図８】従来のカラー液晶装置の１つの画素の図の他の例である。
【符号の説明】
１２  １つの画素
２８  反射層
４０，４４  反射部
４２，４６  透過部
【図１】
2005025003.tif 000003
【図２】
2005025003.tif 000004
【図３】
2005025003.tif 000005
【図４】
2005025003.tif 000006
【図５】
2005025003.tif 000007
【図６】
2005025003.tif 000008
【図７】
2005025003.tif 000009
【図８】
2005025003.tif 000010