JP2003228061A

JP2003228061A - 半透過型カラー液晶表示素子

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Publication number: JP2003228061A
Application number: JP2002024505A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Tamai; 喜芳玉井
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-15
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP4018911B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶セル内に金属膜からなる光半透過反射手
段を備えた半透過型カラー液晶表示素子において、液晶
駆動電力の低消費化を図る。【解決手段】液晶セル１０Ａ内にバックライトＢＬ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１４を備え、そ
の光半透過反射手段１４上にカラーフィルタ１６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１４を備える
一方の透明基板１２側にセグメント電極２１を配置し、
他方の透明基板１１側にコモン電極１８を配置する。

Description

【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）１
７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２
４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１０〜２０
Ｖ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１８
ａ，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１８
ａ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
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】本発明は、上記光半透過反射手段が例えば
アルミニウムなどの金属薄膜からなるハーフミラーであ
っても有効であるが、セグメント電極間の静電容量結合
をより小さなものとするには、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であるこ
とが好ましい。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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１００００を乗じた値であ
る。

【００２２】

【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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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１
９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１
４２は平行に配置される。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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１
４０をセグメント電極２１と平行とする。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】

【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。

【００４５】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

Claims

【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
成されている請求項１に記載の半透過型カラー液晶表示
素子。
【請求項３】上記光透過部および上記光反射部が上記
カラーフィルタの各サブ画素ごとに割り当てられてお
り、上記各サブ画素間には、ブラックマスクが上記セグ
メント電極間と位置的に対応するように配置されている
請求項２に記載の半透過型カラー液晶表示素子。
【請求項４】上記ブラックマスクが上記光反射部上に
配置されている請求項３に記載の半透過型カラー液晶表
示素子。
【請求項５】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２
ないし４のいずれか１項に記載の半透過型カラー液晶表
示素子。