(57)【要約】【課題】従来は多くの製品に対応するためには多くの色味の透過部用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。【解決手段】１つの画素内に、反射層を有する反射部と反射層が存在しない透過部とを有し、該画素が複数の原色毎に設けられているカラー液晶装置に於いて、少なくとも前記原色の内１つの原色に対応する画素においては、前記反射部の一部と前記透過部の一部の双方を覆う色味の濃いカラーフィルターと、前記反射部の残りの大部分と前記透過部の残りの大部分の双方を覆う色味の淡いカラーフィルターとを備えた。【選択図】        図１
2005025002.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、１つの前記画素領域の前記反射領域あるいは前記透過領域の少なくとも一方の領域に少なくとも２種類の色味の異なるカラーフィルタを配設したことを特徴とするカラー液晶装置。
【請求項２】
１つの前記画素領域内の前記反射領域と前記透過領域に跨って少なくとも１種類の色味の前記カラーフィルタが配設さ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】
前記画素内の領域に配設されるそれぞれの色味を有する前記カラーフィルタの面積が、異なる色味を有する前記カラーフィルタの間で前記面積が異なる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】
前記透過領域が、１つの前記画素領域に１カ所設けられてい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】
本発明は反射と透過の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―部分には反射膜を配設して反射型に、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６（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６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図で、上側透明基板１８の下面に液晶を駆動するための駆動電極である上側透明電極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液晶を駆動するための駆動電極である下側透明電極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。
図６（ｂ）には示していないが、上側透明電極と下側透明電極のそれぞれの液晶層側の面には配向膜が配設され、ラビングなる配向処理がされている。下側透明電極２４とカラーフィルター２６の間には保護膜を配設しても良い。
【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を通った後看視者により認識される。
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を通った後看視者により認識される。
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、反射膜の上のカラーフィルターの厚みの２倍の厚みのカラーフィルターを透過部の上に設けるというように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、例えばカラーフィルターと電極との間に平坦化膜を設けるあるいは、反射膜と基板の間に嵩上げ用の膜を新たに設けるとすると工程が複雑となり、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色味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透明な透明部を設け、該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７はこのような反射部に透明部分を設ける方式を説明する図で、図７（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７（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は透明部となっている。
【００１２】
図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ断面図で、図６（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７（ａ）の領域３６に相当する透明部ｃにはカラーフィルターが存在しない点である。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７（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、領域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。一方透明部ｃである領域３６に入射した外光３１は透明樹脂層３８を２度通過した後認識される。従って外光３３に比べカラーフィルター２６での光吸収がないため、概ね３倍明るい光となる。
このような透明部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１４の反射光３０と透明部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、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に対応することは不可能だった。
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透過部用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、１つの前記画素領域の前記反射領域あるいは前記透過領域の少なくとも一方の領域に少なくとも２種類の色味の異なるカラーフィルタを配設したことを特徴とする。
【００１８】
さらに、１つの前記画素領域内の前記反射領域と前記透過領域に跨って少なくとも１種類の色味の前記カラーフィルタが配設されたことを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記画素内の領域に配設されるそれぞれの色味を有する前記カラーフィルタの面積が、異なる色味を有する前記カラーフィルタの間で前記面積が異なることを特徴とする。
【００２０】
さらに、前記透過領域が、１つの前記画素領域に１カ所設けられてい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。
ここで液晶装置の構成の概略を説明すると、従来技術の図６等で説明したように、上側透明基板の下面に液晶を駆動するための駆動電極である上側透明電極と上配向膜が形成され、一方下側透明基板の上面には反射部あるいは反射領域と透過部あるいは透過領域を有する反射膜あるいは反射層が形成され、さらにその上方にカラーフィルターが形成され、さらにその上部には液晶を駆動するための駆動電極である下側透明電極が形成され、透明電極の上に下配向膜が形成されている。
これらの部材が形成された上側透明基板と下側透明基板が間隙を設けて対向して配置され、さらに間隙の周囲近傍に枠状のシール材を設けることで、上下基板とシール材によりにより液晶が封止されて液晶層を形成する。
下側透明電極２４とカラーフィルター２６の間には樹脂よりなる保護膜あるいは平坦化膜を配設しても良い。
【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色味の濃いカラーフィルターで覆われており、細い斜線が施された部分は色味の淡いカラーフィルターで覆われている。すなわち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、色味の淡いカラーフィルター  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）の双方を覆っている。従って領域４０は濃いカラーフィルターで覆われた反射部、領域４２は濃いカラーフィルターで覆われた透過部、領域４４は淡いカラーフィルターで覆われた反射部、領域４６は淡いカラーフィルターで覆われた透過部となっている。
【００２４】
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濃いカラーフィルターで覆われており、細い斜線が施された部分は色味の淡いカラーフィルターで覆われている。
【００２５】
なお図１〜図５において、断面図は先に説明したところの図６（ｂ）と同様の構成となっている。
【００２６】
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。
【００２７】
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濃いカラーフィルター部Ａを通過した光と淡いカラーフィルター部Ｂ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、濃いカラーフィルターで覆われた領域と淡いカラーフィルターで覆われた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。
【００２８】
図１（ｂ）は透過部反射部ともに濃いカラーフィルター部Ａの淡いカラーフィルター部Ｂ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）は濃いカラーフィルター部Ａの淡いカラーフィルター部Ｂ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。
【００２９】
なお図１（ｂ）、（ｃ）においては濃いカラーフィルター部Ａと淡いカラーフィルター部Ｂの面積比率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。
【００３０】
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、濃いカラーフィルターと淡いカラーフィルターの２種類の色味のカラーフィルターを用意し、濃いカラーフィルター部と淡いカラーフィルター部の面積比率を変えることでいろいろな色味に調節することが出来る。
従って２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。
【００３１】
さらに本発明では濃いカラーフィルターと淡いカラーフィルターを用いて明るい画面を実現しているため、透明部を用いて画面を明るくする手法のように、彩度を落としてしまうという欠点がない。
【００３２】
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。
【００３３】
図２（ａ）においては、淡いカラーフィルターに覆われた透過部４６と濃いカラーフィルターに覆われた透過部４２の面積はほぼ同等なのに対し、淡いカラーフィルターに覆われた反射部４４の面積は濃いカラーフィルターに覆われた反射部４０の面積に対して２倍以上と非常に大きくしてある。すなわち淡いカラーフィルターで覆われた部分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。
【００３４】
一般に反射部は透過部に比べ暗く見えてしまうので、反射部も明るく見えるようにするため図２のように反射部においては淡いカラーフィルターで覆われる面積を大きくすることが望ましい。
【００３５】
図２（ｂ）は図２（ａ）に比べて透過部における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、反射部においては淡いカラーフィルターで覆われる面積が２／３以上であるのに対し、透過部では濃いカラーフィルターに覆われる面積が２／３以上になるよう設定している。
【００３６】
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。
【００３７】
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淡いカラーフィルターの双方が、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。
【００３８】
図３においては赤（Ｒ）の画素に赤の濃いカラーフィルター４８及び赤の淡いカラーフィルター５４の双方が、緑（Ｇ）の画素に緑の濃いカラーフィルター５２及び緑の淡いカラーフィルター５８の双方が、青（Ｂ）の画素に青の濃いカラーフィルター５０及び青の淡いカラーフィルター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。
【００３９】
このように赤、緑、青の３原色の画素全てに濃いカラーフィルターと淡いカラーフィルター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、淡いカラーフィルターに覆われた領域の面積と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。
【００４０】
図４は緑用の画素にのみ濃いカラーフィルターと淡いカラーフィルターの双方が設けられた例である。
【００４１】
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）の画素には緑の濃いカラーフィルター５２及び緑の淡いカラーフィルター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。
【００４２】
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。
【００４３】
図３の構成の場合は３原色それぞれに濃いカラーフィルターと淡いカラーフィルターを形成するため計６色のカラーフィルターを形成する必要があったのに対し、図４の構成の場合は計４色のカラーフィルターを形成すればよいのでカラーフィルター製造コストを非常に安価に出来るという利点がある。
【００４４】
図５は原色が緑を含み、濃いカラーフィルターと淡いカラーフィルターの双方が緑を含む複数の原色につき設けられ、淡いカラーフィルターで覆われた部分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（例えば、赤青）の画素における淡いカラーフィルターで覆われた部分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）の画素に赤の濃いカラーフィルター４８及び赤の淡いカラーフィルター５４の双方が、緑（Ｇ）の画素に緑の濃いカラーフィルター５２及び緑の淡いカラーフィルター５８の双方が、青（Ｂ）の画素に青の濃いカラーフィルター５０及び青の淡いカラーフィルター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）における淡いカラーフィルターで覆われた部分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】
以上の如く、上記発明の実施の形態では、２種類の色味のカラーフィルタのそれぞれの色味のカラーフィルタが１つの画素領域の反射領域あるいは透過領域に跨って配設された状態を主に説明したが、同じ色で色味の異なるカラーフィルターを３種類、４種類用いても良いが、２種類あるいは３種類と少ない種類とした方が製造費用、製造管理費用、材料費（少ない種類を多量に発注した方が安く購入できる）の費用削減に大きな効果が得られる。
以上の如く、上記発明の実施の形態では、２種類の色味のカラーフィルタのそれぞれの色味のカラーフィルタが１つの画素領域の反射領域あるいは透過領域に跨って配設された状態を主に説明したが、本願発明ではすくなくとも２種類の色味のカラーフィルタが、１つの画素領域の反射領域内にのみ配設されても本発明の効果が得られる。
さらに、本願発明ではすくなくとも２種類の色味のカラーフィルタが、１つの画素領域の透過領域内のみに配設されても本発明の効果が得られる。
それ故、本発明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、１つの前記画素領域の前記反射領域あるいは前記透過領域の少なくとも一方の領域に少なくとも２種類の色味の異なるカラーフィルタを配設した構成を特徴の一つとしている。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
【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、色味の濃いカラーフィルターと色味の淡いカラーフィルターの２種のフィルターを用意するだけで、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】従来のカラー液晶装置の１つの画素の図である。
【図７】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】
2005025002.tif 000003
【図２】
2005025002.tif 000004
【図３】
2005025002.tif 000005
【図４】
2005025002.tif 000006
【図５】
2005025002.tif 000007
【図６】
2005025002.tif 000008
【図７】
2005025002.tif 000009