(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示観察面側の第１透明基板と反表示観察面側の第２透明基板とを周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルと、上記液晶セルの反表示観察面側に配置されるバックライトとを含み、上記各透明基板のいずれか一方にストライプ状のコモン電極が形成され、いずれか他方に上記コモン電極と直交するストライプ状のセグメント電極が形成されているとともに、上記第２透明基板の内面に上記バックライトからの光を透過し、かつ、上記第１透明基板側から入射する外光を反射する金属膜製の光半透過反射手段を備え、上記光半透過反射手段上にカラーフィルタが形成されている半透過型カラー液晶表示素子において、
上記光半透過反射手段を備える上記第２透明基板側に、上記セグメント電極が上記カラーフィルタ上に電気絶縁膜を介して配置され、上記第１透明基板側に上記コモン電極が配置されており、
上記光半透過反射手段が上記バックライトからの光を透過する開口よりなる光透過部と完全反射膜からなる光反射部とを有し、上記光透過部および上記光反射部がセグメント電極と平行にストライプ状に形成されているスリットミラーからなり、
上記スリットミラーの上記光反射部の一部分が隣接する上記セグメント電極間に跨って配置されているとともに、上記光反射部上に上記バックライト光の上記セグメント電極間からの光漏れを防止するブラックマスクが形成されていることを特徴とする半透過型カラー液晶表示素子。
【請求項２】
上記光反射部が銀系完全反射膜からなり、上記光透過部の開口率が３０％以上である請求項１項に記載の半透過型カラー液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セル内面に光透過部と光反射部とを有する半透過型カラー液晶表示素子に関し、さらに詳しく言えば、液晶駆動電力の低消費化と、透過輝度および透過色再現性の両立を目指す技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半透過型カラー液晶表示素子は反射型と透過型の複合機能を有し、周囲が暗い環境下でも明るい表示が得られるようにするため、図６に示すように、液晶セル１０の反表示観察面側にバックライトＢＬを備えている。
【０００３】
液晶セル１０は、表示観察面側の第１透明基板（Ｆ板）１１と反表示観察面側の第２透明基板（Ｒ板）１２とを周辺シール材１３を介して圧着してなるが、そのセル内には、表示観察面側から入射する外光を反射させるとともに、バックライトＢＬからの光を透過させる光半透過反射手段１４を備えている。
【０００４】
光半透過反射手段１４は第２透明基板１２側に配置されるが、この例では第２透明基板１２の内面に微細な凹凸面を有する光拡散層１５が形成され、その上に光半透過反射手段１４が設けられている。光半透過反射手段１４には、例えばアルミニウムなどの金属薄膜（ハーフミラー）や光透過部としての開口を多数有する完全反射膜（スリットミラーもしくは孔開きミラー）などが用いられる。
【０００５】
光半透過反射手段１４上にはカラーフィルタ１６が形成され、その上に電気絶縁膜（平坦化膜）１７を介して液晶駆動電極１８が設けられている。液晶駆動電極１８上には配向膜１９が形成されている。なお、カラーフィルタ１６が第１透明基板１１側に設けられることもある。
【０００６】
第１透明基板１１側には、上記液晶駆動電極１８の対向電極としての液晶駆動電極２１が設けられており、その上に電気絶縁膜２２を介して配向膜２３が形成されている。図示していないが、配向膜１９，２３間には所定の液晶物質が封入されている。なお、第１および第２透明基板１１，１２の各外面には、位相差板２４と偏光板２５とがそれぞれ貼着されている。
【０００７】
ところで、フルドットマトリクス表示の場合、液晶駆動電極１８，２１のいずれか一方がストライプ状のコモン電極とされ、いずれか他方がコモン電極と直交するように配線されたストライプ状のセグメント電極とされるが、従来では、第２透明基板１２側の液晶駆動電極１８をコモン電極（走査電極）とし、第１透明基板１１側の液晶駆動電極２１をセグメント電極（信号電極）としている。
【０００８】
なお、この例では、第１透明基板１１側に端子部１１ａが設けられていて、コモン電極１８には周辺シール材１３内に含まれているトランスファ材を介して端子部１１ａから所定の駆動電圧をコモン電極１８に給電するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、コモン電極１８と光半透過反射手段１４を構成する金属膜とを、ともに同一基板（第２透明基板１２）側に形成しているため、次のような問題が生ずる。
【００１０】
通常、コモン電極１８には、約１０〜２０Ｖの駆動電圧が線順次方式で交代的に印加される。これに対して、セグメント電極２１に対する印加電圧は約３〜５Ｖであり、選択されたセグメント電極には一斉に駆動電圧が印加される。
【００１１】
ここで図７を参照して、例示された３つのコモン電極１８ａ〜１８ｃの内、例えば中央のコモン電極１８ｂが選択電極で、これに隣接するコモン電極１８ａ，ｃが非選択電極であるとして、コモン電極１８の背面側には電気絶縁膜（誘電体）１７を介して光半透過反射手段１４の金属膜が存在するため、コモン電極１８ｂとコモン電極１８ａ，ｃとの間に金属膜を介して静電容量結合（カップリング）が生ずる。
【００１２】
このため、選択電極であるコモン電極１８ａに対する負荷容量が大きくなり、その分、消費電力が増すことになる。例えば、対向電極との間で液晶を駆動するに要する電圧が通常では１０Ｖであるとして、上記静電容量結合により負荷容量が大きくなると、それ以上の駆動電圧を印加しなければならない。この現象は、特に光半透過反射膜として開口なしのアルミニウム薄膜（ハーフミラー）を用いる場合に顕著で、最大で約４０％の消費電力増となる。
【００１３】
光半透過反射手段１４として、完全反射膜に開口（光透過部）を設けてなる例えばスリットミラーを採用すれば、ハーフミラーの場合よりも静電容量結合が弱くなるが、特に電源を電池に求める携帯電話機などにおいては、低消費電力化を図るうえで十分とは言えない。また、スリットミラーには、透過輝度の大きさと良好な透過発色の両立が困難であるという別の問題がある。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その第１の目的は、液晶駆動電力の低消費化を図ることである。また、本発明の第２の目的は、透過輝度および透過色再現性の両立と、高コントラスト化を図ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、表示観察面側の第１透明基板と反表示観察面側の第２透明基板とを周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルと、上記液晶セルの反表示観察面側に配置されるバックライトとを含み、上記各透明基板のいずれか一方にストライプ状のコモン電極が形成され、いずれか他方に上記コモン電極と直交するストライプ状のセグメント電極が形成されているとともに、上記第２透明基板の内面に上記バックライトからの光を透過し、かつ、上記第１透明基板側から入射する外光を反射する金属膜製の光半透過反射手段を備え、上記光半透過反射手段上にカラーフィルタが形成されている半透過型カラー液晶表示素子において、上記光半透過反射手段を備える上記第２透明基板側に、上記セグメント電極が上記カラーフィルタ上に電気絶縁膜を介して配置され、上記第１透明基板側に上記コモン電極が配置されており、上記光半透過反射手段が上記バックライトからの光を透過する開口よりなる光透過部と完全反射膜からなる光反射部とを有し、上記光透過部および上記光反射部がセグメント電極と平行にストライプ状に形成されているスリットミラーからなり、上記スリットミラーの上記光反射部の一部分が隣接する上記セグメント電極間に跨って配置されているとともに、上記光反射部上に上記バックライト光の上記セグメント電極間からの光漏れを防止するブラックマスクが形成されていることを特徴としている。
【００１６】
コモン電極に代えて、セグメント電極と光半透過反射手段の金属膜とを同一基板側に形成しても、その金属膜を介して隣接するセグメント電極間に静電容量結合が生ずるが、セグメント電極に対する印加電圧はコモン電極に比べて１／３〜１／４程度であるため、上記従来例に比べて低消費電力化を達成することができる。
【００１７】
また、セグメント電極の場合、隣接するセグメント電極に同時に信号電圧が印加されることがあり、その場合には、隣接するセグメント電極間に静電容量結合が発生しないため、より一層の低消費電力化を見込むことができる。
【００１８】
本発明において、上記光透過部および上記光反射部は上記カラーフィルタの各サブ画素ごとに割り当てられるが、その各サブ画素間に、上記セグメント電極間と位置的に対応するようにブラックマスク（遮光膜）を配置することにより、上記セグメント電極間からの光漏れを防止することができる。
【００１９】
透過光の見栄えを重視して、光透過部の開口率を例えば５０％以上とする際には、上記ブラックマスクを上記光反射部上に配置することが好ましい。これによれば、ブラックマスクを形成するときに、位置ずれやその線幅拡大が生じたとしても、光透過部の開口率に影響が出ることはなく、設計上の開口率を維持することが可能となる。
【００２０】
上記第２の目的（透過輝度および透過色再現性の両立と、高コントラスト化）を達成するため、本発明では、上記光反射部を銀系完全反射膜とするとともに、上記光透過部の開口率を３０％以上とする。また、上記光透過部のカラーフィルタを色面積が４０以上とし、上記光反射部のカラーフィルタを色面積が１５以下とすることが好ましい。ここで、色面積とはＲ，Ｇ，ＢのカラーフィルタをＣＩＥ色度座標にプロットし、３点で囲まれた領域の面積値に１０００を乗じた値である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態を示す模式的断面図であるが、本発明の半透過型カラー液晶表示素子が備える液晶セル１０Ａにおいては、光半透過反射手段１４が形成されている第２透明基板１２側にセグメント電極２１（図２（ｂ）参照）が設けられ、第１透明基板１１側にコモン電極１８（図２（ａ）参照）が設けられている。
【００２２】
したがって、セグメント電極２１が、周辺シール材１３内に含まれているトランスファ材を介して端子部１１ａの所定の引き出し電極と接続されることになるが、その他の構成は、先の図６で説明した従来例と同じであってよい。なお、トランスファ材によることなく、コモン電極１８とセグメント電極２１をその各々の基板の端子部に直接引き出す、いわゆる２方向引き出しとしてもよい。
【００２３】
この第１実施形態のように、セグメント電極２１を第２透明基板１２側に配置することにより、上記従来例に比べて大幅な低消費電力化が図れる。すなわち、セグメント電極２１に対する印加電圧は、先にも説明したように、通常約３〜５Ｖで、コモン電極に対する印加電圧（約１０〜２０Ｖ）比べて１／３〜１／４程度である。
【００２４】
したがって、光半透過反射手段１４の金属膜を介して隣接するセグメント電極間に静電容量結合が生じ負荷容量が増加したとしても、そもそも印加電圧が低く静電容量結合力が弱いことから、通常の印加電圧よりも負荷容量の増加分を見込んで高めに設定する電圧が僅かで済むことになる。
【００２５】
また、フルドットマトリクス表示において、セグメント電極２１側には、隣接するセグメント電極に同時に信号電圧が印加される確率が比較的高く、その場合には、隣接するセグメント電極間に静電容量結合が発生しないため、より一層の低消費電力化を見込むことができる。
【００２６】
なお、光半透過反射手段１４を構成する金属膜は、ハーフミラー，孔開きミラー，スリットミラーのいずれであってもよいが、より一層の低消費電力化を図る上では、静電容量結合力が弱められるスリットミラーが好ましい。図２（ｃ）にスリットミラーの一例を模式的に示す。
【００２７】
このスリットミラー１４０は、金属膜にバックライトＢＬからの光を透過する所定幅のスリット状開口よりなる複数の光透過部１４１を一定の間隔で互いに平行に形成してなるもので、光透過部１４１間に残された金属膜部分が光反射部１４２として機能する。材質は反射効率のよい銀系完全反射膜が好ましい。
【００２８】
第２透明基板１２には、光拡散層１５，スリットミラー１４０，カラーフィルタ１６，電気絶縁膜（平坦化膜）１７，セグメント電極２１および配向膜１９が順次形成されるが、セグメント電極２１に対してスリットミラー１４０の光透過部１４１および光反射部１４２は平行に配置される。
【００２９】
ここで、図３（ａ）の要部拡大平面図およびその断面図である図３（ｂ）により、スリットミラー１４０，カラーフィルタ１６およびセグメント電極２１の位置関係とブラックマスク（遮光膜）３０の配置について説明する。なお、図３（ａ），（ｂ）は本発明の参考例である。
【００３０】
カラー液晶表示素子の１画素（ピクセル）はＲ，Ｇ，Ｂの集合よりなり、そのＲ，Ｇ，Ｂの各１単位をサブ画素（サブピクセル）ＳＰとして、各サブ画素ＳＰはセグメント電極２１の１ライン幅Ｗとほぼ同幅をもって各セグメント電極２１に対応する位置に配置される。
【００３１】
スリットミラー１４０については、各サブ画素ＳＰごとに光透過部１４１と光反射部１４２とが割り当てられる。サブ画素ＳＰに対する光透過部１４１と光反射部１４２の各幅は相対的に決められる。例えば、サブ画素ＳＰの面積を１００として、光透過部１４１の開口幅が３０％であれば、光反射部１４２の幅は残りの７０％となる。
【００３２】
セグメント電極２１の間からの光漏れ（光抜け）を防止するため、各サブ画素ＳＰ間にブラックマスク３０が配置される。すなわち、ブラックマスク３０は、各サブ画素ＳＰ間において、隣り合うセグメント電極２１ａとセグメント電極２１ｂとの間に対応する位置に設けられる。
【００３３】
ところで、隣り合うセグメント電極２１ａとセグメント電極２１ｂとの間で、光反射部（完全反射膜）１４２を介しての静電容量結合を生じにくくするには、図３の参考例のように、光反射部１４２を隣のセグメント電極とオーバーラップさせないようにすることが好ましい。この場合、ブラックマスク３０は光透過部１４１の一部分を埋めるように配置される。
【００３４】
しかしながら、透過光の見栄えを重視して、光透過部１４１の開口幅をセグメント電極幅Ｗの例えば０．５倍以上とするような設計を行う場合には、図４（ａ）の要部拡大平面図および図４（ｂ）の断面図に示すように、光反射部１４２をその一部分が隣のセグメント電極とオーバーラップするように配置して、その光反射部１４２上にブラックマスク３０を配設することが好ましい。
【００３５】
その理由は、ブラックマスク３０を形成するときに、ブラックマスクの位置ずれやブラックマスク線幅の拡大が生ずることがあり、そうすると、図３の例では光透過部１４１の開口率が設計値と異なるものとなってしまうからである。この点に関し、図４の本発明例によれば、ブラックマスク形成時に、ブラックマスクの位置ずれやブラックマスク線幅の拡大が生じたとしても、光透過部１４１の開口率が設計値と変わってしまうおそれはない。
【００３６】
このようにして、各サブ画素ＳＰごとにブラックマスク３０が設けられるが、ブラックマスク３０はセグメント電極２１間のみでなく、コモン電極１８間と対応する位置にも形成される。
【００３７】
これを図５により説明すると、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブ画素ＳＰ（Ｒ），ＳＰ（Ｇ），ＳＰ（Ｂ）を囲むように、セグメント電極間用のブラックマスク３０（Ｓ）とコモン電極間用のブラックマスク３０（Ｃ）とが格子状に形成される。ちなみに、コモン電極１８の電極幅が２４０μｍであるとすると、セグメント電極２１の電極幅はその１／３の８０μｍとされる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態として、半透過反射手段１４にスリットミラー１４０を用いる場合において、透過輝度および透過色再現性の両立と、高コントラスト化を図るうえでの好適な条件について説明する。
【００３９】
スリットミラー１４０として、反射効率のよい銀系（好ましくは、Ａｇ−Ｐｄ系）完全反射膜を用いる。光透過部１４１の開口面積を好ましくは３０％以上（特には、５０〜８０％）とする。スリットミラー１４０をセグメント電極２１と平行とする。
【００４０】
各サブ画素ＳＰ（Ｒ），ＳＰ（Ｇ），ＳＰ（Ｂ）において、光透過部１４１と光反射部１４２とでカラーフィルタを塗り分ける。すなわち、６色ＲＧＢレジストを使用する。例えば、光透過部１４１には新日鐵化学社製Ｖ２５９（膜厚１．０μｍ）を適用し、光反射部１４２には三菱化学社製０４０４（膜厚１．０μｍ）を適用する。
【００４１】
光透過部１４１のカラーフィルタは、透過白表示でのＹ値＜５０で、かつ、色面積＞４０（好ましくは、Ｙ値＜４５で、かつ、色面積＞５０）とする。また、光反射部１４２のカラーフィルタは、透過白表示でのＹ値＞５５で、かつ、色面積＜１５（好ましくは、Ｙ値＞６０で、かつ、色面積＜１０）とする。
【００４２】
コモン電極１８の電極幅が２４０μｍで、セグメント電極２１の電極幅が８０μｍであるとして、セグメント電極側のブラックマスク３０（Ｓ）の線幅を１３μｍ，コモン電極側のブラックマスク３０（Ｃ）の線幅を２０μｍとする。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶セル内にバックライトからの光を透過し、かつ、表示観察面側から入射する外光を反射する金属膜製の光半透過反射手段を備え、その光半透過反射手段上にカラーフィルタが形成されているフルドットマトリクス表示の半透過型カラー液晶表示素子において、光半透過反射手段を備える一方の透明基板側にセグメント電極を配置し、他方の透明基板側にコモン電極を配置するようにしたことにより、液晶駆動電力の低消費化を図ることができる。
【００４４】
また、上記光半透過反射手段にスリットミラーを用いる場合において、光反射部を銀系完全反射膜とし、光透過部の開口率を３０％以上にするとともに、光透過部のカラーフィルタを色面積が４０以上とし、光反射部のカラーフィルタを色面積が１５以下とすることにより、透過輝度および透過色再現性の両立と、高コントラスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半透過型カラー液晶表示素子の内部構造を示す模式的断面図。
【図２】本発明が備える液晶セルに設けられているコモン電極，セグメント電極およびスリットミラーの各々を示す平面図。
【図３】上記セグメント電極，スリットミラーおよびカラーフィルタの位置関係と、ブラックマスクの配置を説明するための要部拡大平面図およびその断面図。
【図４】上記ブラックマスクの別の配置を説明するための要部拡大平面図およびその断面図。
【図５】セグメント電極側ブラックマスクとコモン電極側ブラックマスクとを説明するための平面図
【図６】従来例としての半透過型カラー液晶表示素子の内部構造を示す模式的断面図。
【図７】隣接する電極間で生ずる静電容量結合を説明するための模式図。
【符号の説明】
１０Ａ  液晶セル
１１  第１透明基板（表示観察面側透明基板）
１２  第２透明基板（反表示観察面側透明基板）
１３  周辺シール材
１４  光半透過反射手段
１４０  スリットミラー
１４１  光透過部
１４２  光反射部
１５  光拡散層
１６  カラーフィルタ
１７，２２  電気絶縁膜
１８  コモン電極
１９，２３  配向膜
２１  セグメント電極
３０  ブラックマスク
ＢＬ  バックライト
ＳＰ  サブ画素
【図１】
0004018911.tif 000002
【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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【図７】
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