JP2003075818A

JP2003075818A - 半透過型カラー液晶表示素子

Info

Publication number: JP2003075818A
Application number: JP2001263964A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Iguchi; 真介井口
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】透過・反射のいずれの場合でも広い色再現性
範囲を得る。【解決手段】一方の透明基板１１の内面に開口よりな
る光透過表示部２１と完全反射膜２０からなる光反射表
示部２２とを設け、その各々にカラーフィルタ３０を形
成してなる半透過型カラー液晶表示素子において、カラ
ーフィルタ３０の光透過表示部２１における膜厚Ｔ１
を、光反射表示部２２での膜厚Ｔ２よりも１．２〜３．
０倍厚くする。なお、カラーフィルタ３０を光透過表示
部２１に形成する面積を、光反射表示部２２に形成する
面積よりも１．２〜３．０倍大きくしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内面に光透過表示
部と光反射表示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、光透過時・光反射時と
もに色再現性範囲を広くする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において
は、通常、その液晶表示素子を構成するその一方の透明
基板の内面に、例えばアルミニウムなどの薄膜からなる
半透過反射膜を配置し、その半透過反射膜上もしくは他
方の透明基板側にカラーフィルタを形成するようにして
いる。

【０００３】また、上記の半透過反射膜に代えて完全反
射膜を使用し、その完全反射膜の一部に開口を設けて光
透過表示部とする方法も知られている。これを図５によ
り説明すると、液晶表示素子を構成する一方の透明基板
１上に、光透過表示部２ａとなる開口を有する完全反射
膜２を形成し、その上にカラーフィルタ３を形成する。

【０００４】そして、バックライト使用時には、その光
透過表示部２ａからの照射光により明るい表示を得、周
辺が明るい状況では、完全反射膜２による光反射表示部
２ｂで外光を反射させて明るい表示を得る。

【０００５】この方式において、良好な色再現性を得る
には、透過・反射のいずれの場合でも、カラーフィルタ
３内を通過する光路長をほぼ同じにする必要がある。そ
のため、従来では完全反射膜２自体を厚くしたり、光反
射表示部２ｂの部分に下地樹脂を塗布しその上に完全反
射膜２を形成するなどして、光透過表示部２ａの開口に
所定の深さを持たせるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、完全反
射膜２を厚く形成する方法によると、その成膜に時間が
かかるばかりでなく、開口を形成する場合のエッチング
処理にも長時間を要するので好ましくない。また、下地
樹脂を用いるにしても、その分の工程が増加するため、
これもまた好ましくない。

【０００７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、その目的は、カラーフィルタの膜厚
もしくは面積をコントロールすることにより、透過・反
射のいずれの場合でも、広い色再現性範囲が得られるよ
うにした生産性の高い半透過型カラー液晶表示素子を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願の第１発明は、一方の透明基板の内面に開口よ
りなる光透過表示部と完全反射膜からなる光反射表示部
とを設け、上記光透過表示部および上記光反射表示部の
各々にカラーフィルタを形成してなる半透過型カラー液
晶表示素子において、上記カラーフィルタを上記光透過
表示部で突出させることにより、上記カラーフィルタの
上記光透過表示部における膜厚を、上記光反射表示部で
の膜厚よりも１．２〜３．０倍（より好ましくは１．５
〜２．５倍）厚くしたことを特徴としている。

【０００９】これに対して、本願の第２発明は、上記カ
ラーフィルタを上記光透過表示部に形成する面積を、上
記光反射表示部に形成する面積よりも１．２〜３．０倍
（より好ましくは１．５〜２．５倍）大きくしたことを
特徴としており、これによっても上記目的が達成され
る。

【００１０】いずれの場合においても、上記カラーフィ
ルタの１画素あたり、上記光透過表示部が占める面積割
合が１０〜７０％（特には２０〜５０％）であることが
好ましい。

【００１１】また、上記カラーフィルタ材としては、露
光量により現像量をコントロールできる感光性樹脂が好
ましく、これによれば、フォトリソ法による通常のカラ
ーフィルタ作製プロセスで、カラーフィルタの膜厚もし
くは面積をコントロールすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず、図１の模式的断面図を参照
して、本発明に係る半透過型カラー液晶表示素子の基本
的な構成について説明する。

【００１３】この半透過型カラー液晶表示素子１０は、
第１透明基板１１と第２透明基板１２の２枚の透明基板
を備えている。この実施形態において、第１透明基板１
１が裏面側基板で、第２透明基板１２が観察面側基板で
あり、図示されていないが、第１透明基板１１の下側に
バックライトが配置される。各透明基板１１，１２はガ
ラスもしくはプラスチックのいずれであってもよい。

【００１４】第１透明基板１１の内面には、反射膜２０
が形成されており、その上にカラーフィルタ３０が設け
られている。反射膜２０は完全反射膜であり、後述する
ようにその所定部分には光透過表示部となる開口が形成
されている。

【００１５】カラーフィルタ３０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各カ
ラー要素３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを含み、本明細書にお
いて、１画素（最小表示画素）とは一つのカラー要素を
指している。なお、各カラー要素３０Ｒ，３０Ｇ，３０
Ｂを特に区別して説明する必要のないときには、個々の
カラー要素をカラーフィルタとして説明する。

【００１６】カラーフィルタ３０上には平滑化層４０が
設けられており、この平滑化層４０上にＩＴＯよりなる
透明電極５１が形成されている。第２透明基板１２側に
は対向電極としての透明電極５２が形成されている。透
明電極５１，５２は、ともにストライプ状に形成されて
おり、互いに直交するように配列されている。すなわ
ち、表示形態はフルドットマトリクスである。

【００１７】いずれか一方の透明基板に面内スペーサ６
１が散布された上で、第１透明基板１１と第２透明基板
１２は周辺シール材６０を介して圧着され、そのセルギ
ャップ内には所定の液晶（図示しない）が封入される。

【００１８】本発明はカラーフィルタ３０に特徴を有
し、その第１実施形態を図２により説明する。なお、図
２は１画素分の拡大断面図で、他の画素も同様の構成と
なっている。

【００１９】反射膜２０には、部分的に反射膜を除去し
てなる開口が設けられており、この開口部分が光透過表
示部２１で、反射膜２０が存在する部分が光反射表示部
２２である。カラーフィルタ３０は１画素単位で形成さ
れるが、光透過表示部２１と光反射表示部２２とでは膜
厚が異なっている。

【００２０】すなわち、カラーフィルタ３０の光透過表
示部２１での膜厚Ｔ１は、光反射表示部２２での膜厚Ｔ
２の１．２〜３．０倍（より好ましくは１．５〜２．５
倍）の厚みを有している。これにより、反射時・透過時
ともに、色再現性範囲を大きくすることができる。

【００２１】このように、１画素内で部分的に膜厚を異
ならせるには、一例としてカラーフィルタ材として感光
性樹脂を用い、その現像量を照射される光の露光量でコ
ントロールすればよい。

【００２２】露光量をコントロールする方法の一つとし
て、露光用マスクの開口率を調整する方法がある。その
場合、光反射表示部２２での露光量は、ＮＤフィルタ
（ニュートラル・デンシティフィルタ（商品名））のよ
うな光透過率調整フィルタでコントロールすることが好
ましい。

【００２３】次に、図３を参照して、カラーフィルタ３
０についての第２実施形態を説明する。なお、図３も図
２と同様に１画素分の拡大断面図で、他の画素も同様の
構成とされる。上記第１実施形態を膜厚コントロール方
式とすると、第２実施形態は面積コントロール方式と言
うことができる。

【００２４】すなわち、この第２実施形態において、カ
ラーフィルタ３０は、光透過表示部２１および光反射表
示部２２ともにほぼ同一厚さ（高さ）とされるが、光反
射表示部２２のカラーフィルタ３０には、反射膜２０の
表面にまで達する溝３１が設けられ、これにより光透過
表示部２１と光反射表示部２２で、カラーフィルタ３０
の占める面積割合を調整するようにしている。

【００２５】なお、光透過表示部２１には光抜けが生じ
ないように、その全面にわたってカラーフィルタ３０が
設けられている。したがって、光透過表示部２１でのカ
ラーフィルタ３０の面積は、光透過表示部２１の開口面
積そのものである。

【００２６】この面積コントロール方式において、光透
過表示部２１におけるカラーフィルタの面積は、光反射
表示部２２での面積よりも１．２〜３．０倍（より好ま
しくは１．５〜２．５倍）大きくされている。

【００２７】この第２実施形態によっても、上記第１実
施形態と同様に、反射時・透過時ともに、色再現性範囲
を広くすることができる。また、この第２実施形態によ
れば、上記第１実施形態よりも平滑化層４０を形成しや
すくなる。

【００２８】なお、光反射表示部２２での溝３１の入れ
方は任意であるが、なるべくは均等間隔であることが好
ましい。また、上記第１実施形態と同様に、カラーフィ
ルタ材として感光性樹脂を用いることにより、フォトリ
ソ法で溝３１を形成することができる。

【００２９】

【実施例】次に、上記第１実施形態の膜厚コントロール
方式による実施例１，上記第２実施形態による面積コン
トロール方式による実施例２（ともに図４参照）および
比較例１について説明する。

【００３０】《実施例１》反射膜の成膜（図４（ａ）参照）。第１透明基板（ガ
ラス基板）１１に反射膜２０として、光透過率が１％以
下となるようにアルミニウムを約９０ｎｍ厚にスパッタ
法により成膜した。なお図示していないが、反射膜２０
上に保護膜としてＳｉＯ_２を２０ｎｍ厚に成膜した。反射膜のパターニング（図４（ｂ）参照）。１画素
（７９μｍ×２３７μｍ）あたり、１５μｍ幅のスリッ
トを２５μｍの間隔をあけて２本作製し、反射膜２０が
存在する部分を光反射表示部２２，スリットの部分を光
透過表示部２１とした。なお、図４（ｂ）は７９μｍ幅
方向に沿った断面図である。カラーフィルタ材の塗布（図４（ｃ）参照）。カラー
フィルタ材３０１として、三菱化学社製のネガ型レジス
ト（ＲＥ−０４０４）を３．０μｍ厚に塗布し、プリベ
イクを行った。カラーフィルタのパターニング（図４（ｄ）参照）。
所定の開口パターンが形成された露光マスクをカラーフ
ィルタ材３０１上に配設して露光した。このとき、露光
マスクの開口パターン部位であって、光反射表示部２２
に相当する位置に透過率４０％のＮＤフィルタの小片を
貼付したものを用いた。その後、現像して光透過表示部
２１と光反射表示部２２とで膜厚の異なるパターンを得
た。カラーフィルタの形成（図４（ｅ）参照）。このよう
にして、各カラー要素３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを順次形
成した後、各画素間およびパネル周辺の非表示部に遮光
膜ＩＭを形成して焼成した。焼成後、各カラーフィルタ
の膜厚を測定したところ、光透過表示部２１では２．２
μｍ，光反射表示部２２では１．２μｍであった。平滑化層および透明電極の形成（図４（ｆ）参照）。
アクリル系の平坦化材を３μｍ厚に塗布し、焼成して平
滑化層４０を形成した。この平滑化層４０上に、スパッ
タ法によりＩＴＯ導電膜を成膜し、ストライプ状にパタ
ーニングして透明電極５１を形成した。対向基板の作製およびパネル組立（図４（ｇ）参
照）。対向基板である第２透明基板１２の内面に、上記
透明電極５１と同様にして透明電極５２を形成し、透明
基板１１，１２の各々に配向膜（図示省略）を塗布して
ラビング処理を行った。そして、面内スペーサ６１を挟
んだ状態で、周辺シール材６０を介して透明基板１１，
１２を圧着した。セルギャップ内に液晶を注入・封止し
た後、各透明基板１１，１２にそれぞれ位相差板７１，
偏光板７２を貼着し、裏面側の第１透明基板１１の下に
バックライト（図示省略）を配置して半透過型ＳＴＮカ
ラー液晶表示素子を作製した。

【００３１】《実施例２》図４（ａ）の反射膜の成膜
〜図４（ｃ）のカラーフィルタ材の塗布までの工程は
上記実施例１と同じ。カラーフィルタのパターニング（図４（ｈ）参照）。
光反射表示部２２のカラーフィルタ材３０１を開口率が
４０％の露光マスクを使用して露光した。開口率の調整
は４μｍ□の微小な四角パターン（開口）を用いて実施
した。その際、干渉による影響を少なくするためにラン
ダムな配置とした。その後、現像して光反射表示部２２
のカラーフィルタ材３０１に反射膜２０にまで届く幅４
μｍの溝３１を１０μｍ間隔で均等にパターニングし
た。カラーフィルタの形成（図４（ｉ）参照）。このよう
にして、光反射表示部２２で溝３１を有する各カラー要
素３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂを順次形成した後、各画素間
およびパネル周辺の非表示部に遮光膜ＩＭを形成して焼
成した。焼成後、各カラーフィルタの面積を測定したと
ころ、光透過表示部２１のカラーフィルタ面積７１１０
μｍ^２に対して、光反射表示部２２でのカラーフィルタ
面積は４６００μｍ^２であった。以後、上記実施例１と
同じく、図４（ｆ）の平滑化層および透明電極の形成
工程および図４（ｇ）の対向基板の作製およびパネル
組立工程を経て、半透過型ＳＴＮカラー液晶表示素子を
作製した。

【００３２】〈比較例１〉反射膜に光透過率３６％のア
ルミニウム反射膜を使用し、その反射膜上に１．２μｍ
厚のカラーフィルタを形成したほかは、上記実施例１と
同様にして半透過型ＳＴＮカラー液晶表示素子を作製し
た。

【００３３】上記実施例１，２および比較例１の特性は
次のとおりであり、本発明にしたがえば、従来の顔料分
散型カラーフィルタとほぼ同様の工程で、他の表示特性
を落とすことなく、特に透過表示時における色再現範囲
を２倍以上にすることができた。

【００３４】（Ａ）反射率実施例１；２２．１％実施例２；２３．６％比較例１；１９．４％（Ｂ）透過輝度実施例１；５７．４ｃｄ／ｍ^２実施例２；５５．９ｃｄ／ｍ^２比較例１；５８．６ｃｄ／ｍ^２（Ｃ）反射色面積（×１／１０００）実施例１；２４．２実施例２；２３．８比較例１；２５．４（Ｄ）透過色面積（×１／１０００）実施例１；３０．７実施例２；２９．７比較例１；１４．３

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一方の透明基板の内面に開口よりなる光透過表示部と完
全反射膜からなる光反射表示部とを設け、その各々にカ
ラーフィルタを形成してなる半透過型カラー液晶表示素
子において、カラーフィルタの光透過表示部における膜
厚を光反射表示部での膜厚よりも１．２〜３．０倍（も
しくはカラーフィルタを光透過表示部に形成する面積を
光反射表示部に形成する面積よりも１．２〜３．０倍）
大きくするようにしたことにより、透過・反射のいずれ
の場合でも広い色再現性範囲が得られるとともに、生産
性の高い半透過型カラー液晶表示素子を提供できる。

【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】本発明の第１実施形態におけるカラーフィルタ
を示す拡大断面図。

【図３】本発明の第２実施形態におけるカラーフィルタ
を示す拡大断面図。

【図４】本発明の具体的な実施例を説明するための製造
工程図。

【図５】従来例におけるカラーフィルタを示す拡大断面
図。

【符号の説明】１０半透過型カラー液晶表示素子１１第１透明基板（裏面側透明基板）１２第２透明基板（観察面側透明基板）２０反射膜２１光透過表示部２２光反射表示部３０カラーフィルタ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂカラー要素３１溝４０平滑化層５１，５２透明電極６０周辺シール材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｆ 7/26 ５０１Ｇ０３Ｆ 7/26 ５０１Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA12 DA18 DA22 DC02 DE00 2H048 BA02 BA11 BA45 BB02 BB06 BB28 BB37 BB44 2H091 FA02Y FA14Y FB04 FB08 FC01 FC10 GA08 KA10 LA12 LA15 2H096 AA27 AA28 JA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の透明基板の内面に開口よりなる光
透過表示部と完全反射膜からなる光反射表示部とを設
け、上記光透過表示部および上記光反射表示部の各々に
カラーフィルタを形成してなる半透過型カラー液晶表示
素子において、上記カラーフィルタを上記光透過表示部で突出させるこ
とにより、上記カラーフィルタの上記光透過表示部にお
ける膜厚を、上記光反射表示部での膜厚よりも１．２〜
３．０倍厚くした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】一方の透明基板の内面に開口よりなる光
透過表示部と完全反射膜からなる光反射表示部とを設
け、上記光透過表示部および上記光反射表示部の各々に
カラーフィルタを形成してなる半透過型カラー液晶表示
素子において、上記カラーフィルタを上記光透過表示部に形成する面積
を、上記光反射表示部に形成する面積よりも１．２〜
３．０倍大きくしたことを特徴とする半透過型カラー液
晶表示素子。
【請求項３】上記カラーフィルタの１画素あたり、上
記光透過表示部が占める面積割合が１０〜７０％である
請求項１または２に記載の半透過型カラー液晶表示素
子。
【請求項４】上記カラーフィルタ材として、露光量に
より現像量がコントロールされる感光性樹脂を用いる請
求項１，２または３に記載の半透過型カラー液晶表示素
子。