JP3642051B2

JP3642051B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3642051B2
Application number: JP2002013611A
Authority: JP
Inventors: 真治中村; 雅人今井; 容子福永; 鑑前原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: WO2003062911A1; US20060203156A1; US20060203155A1; US7218366B2; US20040095528A1; US7136125B2; KR20040079831A; JP2003215560A; US20060098143A1; KR100953018B1; TW200307159A; TWI235269B; US7542114B2; US7148938B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。より詳しくは、個々の画素に反射部と透過部を併存したいわゆるハイブリッド型の液晶表示装置に関する。更に詳しくは、反射部と透過部の両者に適応可能なカラーフィルタの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド型の液晶表示装置は、例えば特開平１１−５２３６６号公報や特開平１１−１８３８９２号公報に開示されている。ハイブリッド型液晶表示装置は、十分な明るさの外光（自然光や室内照明光など）が得られる時は、前面側から入射する外光を背面側の反射層で反射させて外光を利用する反射型表示を行ない、十分な明るさの外光が得られない時は、液晶表示装置の背面側に配置されたバックライトの光を利用する透過型表示を行なう。
【０００３】
図１８は、従来のハイブリッド型の液晶表示装置の一例を示す模式図である。
（Ａ）は一画素分の断面構造を表わしている。図示する様に、ハイブリッド型の液晶表示装置は、互いに対向配置された前後一対の基板１，２で構成されている。一方の基板１の内面には透明な共通電極１０が形成されており、他方の基板２の内面には画素電極１１が形成されている。一方の共通電極１０と他方の個々の画素電極１１とが互いに対向する部分に画素が形成される。この画素に整合して前側基板１にカラーフィルタＣＦが設けられている。以下、本明細書ではカラーフィルタＣＦを設けた基板１をＣＦ基板と呼ぶ場合がある。前後一対の基板１，２の間には電気光学層として液晶層３が保持されている。この液晶層３は電極１０，１１間に印加される電圧に応答して、入射光を画素毎に遮断／通過させる。後側基板２には反射層８が設けられている。この反射層８は画素毎に開口を有しており、各画素を開口内の透過部Ｔと開口外の反射部Ｒとに平面分割している。本例では、反射層８は基板２の凹凸面の上に形成された金属膜からなり、前述した画素電極１１の一部を構成している。又、透過部ＴにはＩＴＯなどの透明導電膜が形成されており、前述した開口を形成するとともに画素電極１１の一部を構成している。以上の説明から明らかな様に、基板２に形成された画素電極１１は反射部Ｒに設けた金属膜と透過部Ｔに設けた透明導電膜のハイブリッド構成となっている。係る画素電極１１は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチング素子により、画素毎に駆動される。この様な画素駆動用のＴＦＴが形成された基板２を、以下本明細書ではＴＦＴ基板と呼ぶ場合がある。
【０００４】
カラーフィルタＣＦは反射部Ｒに対応した反射領域ＣＦＲと透過部Ｔに対応した透過領域ＣＦＴとで、異なった材料により別々に構成されている。図示する様に、反射領域ＣＦＲでは光がカラーフィルタＣＦを２回通過する。一方、透過領域ＣＦＴでは光はカラーフィルタＣＦを１回通過するだけである。そこで、反射部Ｒと透過部Ｔとで色調に大きな差が出ない様に、あらかじめＣＦＲの着色濃度をＣＦＴの着色濃度よりも低くしている。この為、同一画素内で同一の色に着色されたカラーフィルタＣＦの部分でも、従来反射領域ＣＦＲと透過領域ＣＦＴでは異なる材料を用いて、別々の過程で作成していた。
【０００５】
（Ｂ）は、（Ａ）に示した液晶表示装置の平面形状を模式的に表わしている。図示する様に、各画素ＰＸＬはブラックマスクＢＭにより格子状に分かれている。各画素ＰＸＬは中央の透過部Ｔと周辺の反射部Ｒに平面分割されており、いわゆるハイブリッド構成となっている。カラーフィルタはブラックマスクＢＭによって区画された画素ＰＸＬとほぼ対応する様にパターニングされている。典型的には、各画素ＰＸＬに対応したカラーフィルタの画素領域は、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）及び青（Ｂｌｕｅ）の三原色に着色されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド型の液晶表示装置は、あらゆる環境下で常に見易いディスプレイを実現することを目的としている。その為、明るい環境下では、印刷物の様に反射光を利用して画面を表示する反射型ディスプレイとなり、暗い環境下ではバックライトを利用する透過型ディスプレイとなっている。この様なハイブリッド型のディスプレイでカラー表示を実現する為には、ＣＦ基板側に、透過型に適応したカラーフィルタと、反射型に適応したカラーフィルタを形成する必要がある。従来、透過型ＣＦの製造プロセスと反射型ＣＦの製造プロセスを別々に経て、カラーフィルタを形成する方式が一般的であった。しかしながら、この方式は製造プロセスが長くなり、且つ使用する材料も種類が多くなる。この為、ハイブリッド型のディスプレイに用いるカラーフィルタは、通常の透過型ディスプレイに用いるカラーフィルタに比べ製造コストが倍にもなってしまい、解決すべき課題となっている。
【０００７】
又、一つの画素内に透過型のカラーフィルタと反射型のカラーフィルタを両方形成すると、両者の間にアライメント誤差が生じた場合、透過率もしくは反射率が低下するという問題があり、これも解決すべき課題となっていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した従来の技術の課題に鑑み成されたものであり、その目的とするところは少ない材料で省工程を実現することによりカラーフィルタの低コスト化を図り、且つアライメント誤差による透過率又は反射率の低下がないカラーフィルタを提供することにある。係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、液晶層を挟んで互いに対向して配置される一対の基板を有し、一方の基板にはマトリクス状に配された画素が形成されており、各画素には外光を反射する反射部と光を透過する透過部とが形成され、他方の基板には、各画素に対応して異なる色に着色されたカラーフィルタが形成されている液晶表示装置において、前記カラーフィルタは、各画素に対応した画素領域の内側で且つ該反射部と重なる反射領域に、着色濃度がゼロ若しくは他の部分より低い色調整用の窓部を備えている。該窓部は、人間の目で確認できる最小単位程度である３０μｍ以下に微細化することで、視覚的に存在が目立たなくされている。前記カラーフィルタは、異なる色の画素領域にそれぞれ複数の該窓部を配列しており、異なる色の画素領域間では、複数の窓部の配列方位が異なっている。
又液晶層を挟んで互いに対向して配置される一対の基板を有し、一方の基板にはマトリクス状に配された画素が形成されており、各画素には外光を反射する反射部と光を透過する透過部とが形成され、他方の基板には、各画素に対応して異なる色に着色されたカラーフィルタが形成されている液晶表示装置において、前記カラーフィルタは、各画素に対応した画素領域の内側で且つ該反射部と重なる反射領域に、着色濃度がゼロ若しくは他の部分より低い色調整用の窓部を備えている。該窓部は、人間の目で確認できる最小単位程度である３０μｍ以下に微細化することで、視覚的に存在が目立たなくされている。前記カラーフィルタは、異なる色の画素領域にそれぞれ一個の該窓部を配置しており、異なる色の画素領域間では、各窓部の配置座標が異なっている。
【０００９】
好ましくは、前記色調整用の窓部は、該反射領域の周端部から２μｍ以上の距離を置いて内側に形成されている。又、前記カラーフィルタは、一の画素領域内に複数の色調整用の窓部を含んでいる場合、各窓部は該画素領域内で互いに１０μｍ以上離間している。又、前記カラーフィルタは、異なる色の画素領域がブラックマスクを介することなく直に隣接している。
【００１０】
又好ましくは、異なる色に着色された画素の間では、該透過部の画素内における配置座標が異なる。
【００１１】
本発明によれば、基本的に個々の画素領域内で、反射領域と透過領域とが共通のカラーフィルタを形成している。従来の様に、反射領域と透過領域とで別々の材料や製造プロセスを採用しない為、低コスト化が図れる。そして、反射領域では、着色濃度が０もしくは他の部分より低い色調整用の一又は二以上の窓部を形成している。この窓部を配することで、反射領域と透過領域の間に大きな色調の差が出ない様にしている。換言すると、透過型に適応したカラーフィルタを画素領域の全体に亘って形成し、反射領域の一部に特定のルールに基づいて窓部を設置する。これにより、反射型に適応したカラーフィルタとして光学的に機能させている。その為、反射型に適応した特別のカラーフィルタ材料を使わずとも、又反射型カラーフィルタの製造工程を経ずとも、低コストで併用型のカラーフィルタが製造可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る液晶表示装置の要部を示す模式的な平面図である。一般に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いに対向して配置される一対の基板（ＣＦ基板及びＴＦＴ基板）を有している。ＴＦＴ基板にはマトリクス状に配された画素ＰＸＬが形成されており、各画素には外光を反射する反射部と光を透過する透過部とが形成されている。これに対し、ＣＦ基板には、各画素ＰＸＬに対応して異なった色に着色されたカラーフィルタが形成されている。図は理解を容易にする為、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の三原色にそれぞれ着色された画素をトリオとして表わしてある。このカラーフィルタは、各画素ＰＸＬに対応した画素領域の内側で、反射部に対応した反射領域ＣＦＲと透過部に対応した透過領域ＣＦＴとを有している。本発明では、ＣＦＲとＣＦＴの両方に亘って共通のカラーフィルタを形成している。従って、材質的には反射用ＣＦと透過用ＣＦで差がない。その代わり、カラーフィルタの反射領域ＣＦＲには、着色濃度が０もしくは他の部分より低い色調整用の一又は二以上の窓部ＣＦＷを備えている。基本的に透過用に適応したカラーフィルタにこの窓部（以下ＣＦ窓と呼ぶ場合がある）を形成することで、反射領域のＣＦに要求される光学特性を実現するものである。つまり、反射用のＣＦ材料を使用せずとも、窓部を設けることで等価的に反射用ＣＦを形成することが可能になる。一般に、人間の目で確認できる最小単位は３０μｍ角程度である。色調整用のＣＦ窓を３０μｍ以下に微細化することで、視覚的にはＣＦ窓の存在が目立つことなく、反射領域のＣＦの色調を調整することが可能である。
【００１３】
好ましくは、色調整用の窓部ＣＦＷは、反射領域ＣＦＲの周端部から２μｍ以上の距離をおいて内側に形成されている。この様に、窓部ＣＦＷを画素領域の内側に配することで、仮にアライメント誤差があっても、隣の画素のＣＦＷと重ならない様にして、窓部の開口率を一定にしている。窓部の開口率はカラーフィルタの色調に微妙な影響を及ぼす為、高精度で制御する必要がある。この場合、画素間のアライメント誤差を配慮して、ＣＦＷは２μｍ以上画素領域の内側に形成することがよい。
【００１４】
本発明に係るカラーフィルタは、一の画素領域内に複数の色調整用の窓部ＣＦＷを含んでいる場合がある。図示の例では、ＲｅｄとＧｒｅｅｎのカラーフィルタで、それぞれ２個のＣＦ窓を備えている。この場合、各ＣＦ窓は画素領域内で互いに１０μｍ以上離間して配置することが好ましい。一般に、ＣＦ窓はフォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。その場合、露光装置の分解能などを考慮すると、１０μｍ以上離すことで、精度の高いＣＦ窓を形成できる。ＣＦ窓がこれ以上接近すると、フォトリソグラフィでは両者を分離することが困難な場合が生じる。
【００１５】
図２は、図１に示したＣＦ基板の製造方法を示すフローチャートである。まずＢｌａｃｋ工程にて遮光用のブラックマスクを形成する。次に、ＲＧＢトリオの内、赤色に着色すべき画素を対象とし、透過ＣＦ部（ＣＦＴ）と反射ＣＦ部（ＣＦＲ）を同時に露光して、Ｒｅｄカラーフィルタを形成する。続いてＲｅｄ画素に隣接するＧｒｅｅｎ画素において、透過ＣＦ部と反射ＣＦ部を同時に露光しＧｒｅｅｎフィルタを形成する。最後にＧｒｅｅｎ画素に隣接するＢｌｕｅ画素において、透過ＣＦ部と反射ＣＦ部を同時に露光しＢｌｕｅカラーフィルタを形成する。この時、各色のカラーフィルタを露光現像処理で形成する際、同時にＣＦ窓も開口できる為、工程上の負担は生じない。
【００１６】
図３は、従来のカラーフィルタの一例を示している。理解を容易にする為、図１に示した本発明のカラーフィルタと対応する部分には対応する参照符号を用いている。従来方式では、各色の画素内で、透過ＣＦ部（ＣＦＴ）と反射ＣＦ部（ＣＦＲ）で、異なるカラーフィルタ材料を用いていた。一般的には、ＣＦＴの材料の方がＣＦＲの材料に比べて着色濃度が高くなっている。
【００１７】
図４は、図３に示したカラーフィルタの製造方法を示すフローチャートである。まずＢｌａｃｋ工程において遮光用のブラックマスクを形成する。次に画素の一部である透過ＣＦ部にのみＲｅｄカラーフィルタを形成する。続いて、Ｒｅｄ画素に隣接するＧｒｅｅｎ画素の一部である透過ＣＦ部にＧｒｅｅｎカラーフィルタを形成する。次にＧｒｅｅｎ画素に隣接するＢｌｕｅ画素の一部である透過ＣＦ部にＢｌｕｅカラーフィルタを形成する。この後、Ｒｅｄ画素の透過ＣＦ部に連続してＲｅｄ反射ＣＦを形成する。次にＧｒｅｅｎ画素の透過ＣＦ部に連続してＧｒｅｅｎ反射ＣＦを形成する。最後にＢｌｕｅ画素の透過ＣＦ部に連続してＢｌｕｅ反射ＣＦを形成する。以上により、透過ＣＦ部と反射ＣＦ部を併設したＲＧＢの画素を形成している。これに対し、本発明では図２のフローチャートに示した様に、従来の着色工程を半分に削減できる。尚、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの着色順は各色の特徴に応じて変更可能である。
【００１８】
図５は、従来方式におけるＢｌｕｅ画素の透過部ＣＦの分光透過率を表わしている。波長が５００ｎｍの手前で透過率のピークがある。
【００１９】
図６は、同様に従来方式におけるＢｌｕｅ画素の反射部ＣＦの分光透過率を表わしている。従来、透過部ＣＦと反射部ＣＦで異なる材料を使っている為、分光透過率も異なっている。反射部ＣＦの分光透過率は、透過部ＣＦに比べ分光特性がブロードになっているとともに、可視波長域全体に亘って透過率が上昇している。
【００２０】
これに対し、本発明においては基本的に透過領域と反射領域でカラーフィルタの分光透過率は同一である。そして、反射領域ではＣＦ窓を開けることにより、ＣＦ窓を通過した光はカラーフィルタの色に着色しないで反射する。観察者は、画素の反射部で反射され且つカラーフィルタで着色された大部分の光と、ＣＦ窓を通った一部分の無着色な光を混在して認識し、結果として従来の反射型カラーフィルタに近い着色濃度が薄まった色として認識する。
【００２１】
理論的には、通常の透過型ＣＦにＣＦ窓を併設した場合の分光透過率は、以下の式で与えられる。
【数１】

ここで、Ｔ_CFは合成後の透過率を示し、Ｔ_WはＣＦ窓の透過率を表わし、ＳはＣＦ窓の開口率を表わし、Ｔ_RはＣＦの透過率を表わしている。又、ＣＦ窓の開口率ＳはＣＦ窓の面積／一画素のＣＦ面積で与えられる。
【００２２】
図７は、本発明に従って作成された反射領域のカラーフィルタの分光透過率特性を表わしている。尚、この分光透過率は上述した式に基づくシュミレーションで求めたものあり、反射領域を想定して、カラーフィルタを光が２回通過した場合の計算結果である。グラフ中横軸に波長を取り、縦軸に透過率を取ってある。カーブａはＣＦ窓の開口率を１５％とした時の分光透過率である。同じくカーブｂはＣＦ窓の開口率が１０％の場合を表わし、カーブｃはＣＦ窓開口率が５％の場合を表わしている。尚カーブｄは従来の透過型ＣＦの分光透過率を表わしている。ここで重要なことはＣＦ窓の開口率であり、これを変化させることにより混合後のトータル透過率Ｔ_CFを調整することができる。開口率を変化させるには、ＣＦ窓の個数やサイズを変える手法が採用可能である。すなわち、開口率を最適化することで、従来の反射型に適応したカラーフィルタの分光特性に近いカラーフィルタが得られる。開口率が数％程度変化しても色調がかなり変化するので、ＣＦ窓の形成に当たっては加工精度を高める必要がある。
【００２３】
又、ＣＦ窓を設けた場合におけるカラーフィルタのトータルの色度ｘ，ｙは以下の式で求められる。
【数２】

【００２４】
上式から明らかな様に、色度はＴ_CFに依存している。これをグラフ化したのが、図８のｘｙ色度図である。ＣＦ窓の開口率を５％から１５％に高めると、Ｂｌｕｅカラーフィルタの色度は、ｘｙ平面上で中央に移動する。この様に、ＣＦ窓開口率を調整することで、カラーフィルタの色度を最適に設定可能である。
【００２５】
図９は、ハイブリッド型液晶表示装置の一般的な構成を模式的に表わしたものである。（ａ）はＣＦ基板１の一般的な構成を表わしている。ガラスなどからなる透明基材の上には、Ｒｅｄパターン、Ｇｒｅｅｎパターン及びＢｌｕｅパターンがストライプ状に形成されている。更にこれらのＲＧＢパターンを囲む様に、Ｂｌａｃｋパターンが形成されている。前述した様に、各色のパターンは順次感光着色材料の成膜及びフォトリソグラフィを繰り返すことで形成できる。
【００２６】
（ｂ）は液晶表示装置の３画素分を表わしている。ＴＦＴ基板２側には画素が複数個形成されている。これと対応する様に、ＣＦ基板１側にはストライプ状のＲｅｄパターン、Ｇｒｅｅｎパターン及びＢｌｕｅパターンが形成されている。ＴＦＴ基板２において個々の画素には反射部を構成する反射電極と透過部を構成する透過電極が形成されている。更に、反射電極と透過電極からなる画素電極を駆動する為、画素トランジスタが形成されている。この画素トランジスタは薄膜トランジスタであり、そのゲート電極がゲート線に接続される一方、ソース電極は信号線に接続されている。
【００２７】
（ｃ）は、更に一画素分を拡大した斜視図である。ＴＦＴ基板２に形成された画素と対応する様に、ＣＦ基板１にもカラーフィルタが形成されている。一般的な構成では、反射電極に対応した反射領域ＣＦＲと透過電極に対応した透過領域ＣＦＴとで、異なったカラーフィルタ材料を用いている。
【００２８】
これに対し、本発明では反射領域と透過領域とで共通のカラーフィルタを形成し、且つ反射領域にＣＦ窓を設けている。ＣＦ窓の具体的な例を図１０に示す。
（ａ）はＴＦＴ側の構成を表わしており、画素ＰＸＬは透過部Ｔと反射部Ｒに分かれている。画素ＰＸＬのサイズは、例えば１００μｍ×３００μｍである。
【００２９】
（ｃ）は本発明に従って製造されたＣＦ基板側の構成を表わしており、反射領域内に一個の窓部ＣＦＷが形成されている。このＣＦＷは反射領域の周端部から２μｍ以上の距離をおいて内側に形成されている。ＣＦ窓の寸法は例えば６０μｍ×１００μｍで、開口率は２０％に設定されている。
【００３０】
（ｂ）は参考例を表わしている。（ｃ）と同様に窓部ＣＦＷが形成されているが、反射領域内に入っておらず反射領域の周端部まで延設されている。
【００３１】
図１１は、図１０の（ｂ）に示した参考例のカラーフィルタを形成した場合における問題点を表わしている。（ａ）に示す様に、ＣＦ形成工程において、例えばＲ，Ｇ，Ｂの着色順でカラーフィルタを形成する場合、Ｒｅｄに対するＧｒｅｅｎパターンはある誤差をもってアライメントされる。同様に、Ｇｒｅｅｎパターンに対するＢｌｕｅパターンは同じくある誤差をもってアライメントされる。これにより（ａ）に示す様に、アライメント誤差の影響で、ＣＦ窓が隣接するＣＦにより塞がれる場合が発生する。この様になると、所定のＣＦ窓の開口率が維持できず、反射領域のカラーフィルタに色調のずれが生じてしまう。この様な問題を防止する為に、図１０の（ｃ）に示した様に、アライメント誤差で隣接ＣＦがずれる量以上の距離をもって、ＣＦ窓をＣＦ端から離して形成すればよい。通常、反射領域の周端部から２μｍ以上の距離をおいて内側にＣＦ窓を形成すれば十分である。より好ましくは、３μｍ以上離すことが適当である。尚、当然のことながら、アライメント精度が向上した場合には、この距離の限界は小さくなる。
【００３２】
図１２は、以上の様にしてＣＦ基板の反射領域にＣＦ窓を形成した液晶表示装置の全体的な構成を表わしている。図示する様に、ＣＦ基板１はＴＦＴ基板２と重ねて液晶パネルに組み立てられる。ＴＦＴ基板２上の反射電極は光を反射する膜で形成され、透過電極は光を透過する膜で形成される。ＣＦ基板１上のカラーフィルタのパターンとＴＦＴ基板２上の反射電極及び透過電極からなる画素電極のパターンとが重なる様に、両基板１，２が重ね合わされる。この時、ＣＦ基板１側の反射領域ＣＦＲにはＣＦ窓（ＣＦＷ）を形成している。従って、ＴＦＴ基板２側の透過電極の部分に、このＣＦ窓が重ね合わされることがあってはならない。ところが、現実には重ね合わせ装置の機械的な誤差などにより、両基板１，２の間でアライメントずれが生じる。この様なアライメントずれが生じると、透過電極を通じて色濃度の薄いＣＦ窓が観察されるので、表示品位を大きく損なう。よってこれを防止する為、透過電極からアライメントずれが発生する距離以上離してＣＦ窓を形成することが好ましい。その結果両基板間でアライメントずれが生じても、透過電極には透過ＣＦが対応しており、色濃度の低下は発生しない。両基板間のアライメント精度を考慮すると、ＣＦ窓はＴＦＴ側の透過電極の端部から２〜３μｍ離すのが適当である。当然ながら、アライメント精度が向上した場合には、この限界距離は小さくできる。
【００３３】
一般的に、ＣＦ工程で使用されるフォトリソグラフィ用の露光機はプロキ露光機と呼ばれ、光源側から平行光がマスクに照射される。マスクと基板は互いに接触しない様に、ある一定距離をおいて近接配置された状態で、露光処理が行なわれる。この時のマスクと基板の間の距離を露光ギャップと称し、露光精度を決める重要なファクターとなっている。図１３に示す様に、露光ギャップが小さいと、フォトマスクの遮光膜パターン配置に依存した回折光強度は小さい。露光ギャップが大きくなると回折光強度が大きくなり回折光パターンが次第に増加してくる。その為、フォトマスク側の遮光膜パターンに忠実なパターン形成が出来なくなる。この様な回折現象を考慮し、複数のＣＦ窓を隣接して配置する場合には、あらかじめ一定距離を持ったＣＦ窓配置にしておくことが重要である。これにより、回折光によるパターンばらつきを防止することができる。図示の例では、露光ギャップを１５０μｍに設定した場合、ＣＦ窓間の距離を１０μｍ以上好ましくは２０μｍ程度に設定するとよい。露光ギャップを縮小した場合には、ＣＦ窓間の距離も縮小できる。
【００３４】
なお、図１３に示した例では、フォトマスクに遮光膜を形成して、露光処理を行なうことにより、ＣＦ窓を形成している。この場合、ＣＦ窓からは完全にカラーフィルタの着色層が除かれる為、着色濃度は０になる。これに代えて、ＣＦ窓にある程度カラーフィルタを残して、着色濃度を下げる様にしたものでもよい。具体的には、スリット状の遮光膜パターンを用いてハーフ露光状態を作り出すことで、ＣＦ窓の着色層の膜厚を薄くすることができる。
【００３５】
図１４のグラフは、露光ギャップを１５０μｍに設定し、遮光膜パターンの幅サイズを２０μｍに設定した場合における、基板上に到達する露光量を示したものである。（ａ）はＣＦ窓間の距離を６．５μｍに設定した場合である。一方、（ｂ）はＣＦ窓間距離を１５μｍに設定した場合である。ＣＦ窓間距離が１５μｍの時は、ＣＦ窓間にも十分な光量が到達し、遮光膜パターンに忠実なパターニングが可能である。一方、ＣＦ窓間距離が６．５μｍの時には回折によりＣＦ窓間に十分な露光が達していない。このことはＣＦ窓の寸法ばらつきが生じ易いことを意味する。更には、フォトマスクや基板表面のうねりによって露光ギャップがばらつく。その様な場合でも隣同士のＣＦ窓の間を最低１０μｍ、好ましくは１５μｍ以上離すことで、安定な光量が得られる。
【００３６】
図１５は、カラーフィルタのＣＦ窓の具体例を示した模式的な平面図である。図はＲＧＢ３画素のトリオを表わしており、各色画素でそれぞれＣＦ窓のサイズを最適化して、カラー表示に好ましい色調を得ている。Ｂｌｕｅ画素では１個のＣＦ窓を設けており、その開口率は５％を狙いとしている。Ｒｅｄ画素では２個のＣＦ窓を設けており、開口率は２０％を目標としている。同じくＧｒｅｅｎ画素は２個のＣＦ窓を設けており、開口率は２０％を目標としている。
【００３７】
上記の様にＣＦ窓の個数やサイズを最適化するばかりでなく、配置にも工夫を凝らして、いわゆるモアレが発生しない様にしている。すなわち、各画素でＣＦ窓の配置座標を違えることで、周期構造に起因するモアレを抑制し、もって表示品位を高めている。具体的には、図示の様に、ＲＧＢ個々の画素間で、ＣＦ窓は共通した距離や配置角度を持たせない様にしている。複数のＣＦ窓を設置する場合、他の色におけるＣＦ窓の配置を、隣接する色のＣＦ窓配置と異なった角度、距離にしている。これにより、モアレ現象による色むらを防止することが可能である。すなわち、本発明に係るカラーフィルタは、異なる色の画素領域にそれぞれ複数の窓部を配列した場合、異なる色の画素領域間では、複数の窓部の配列方位が異なっている。これによりモアレを防ぐことができる。又、異なる色の画素領域にそれぞれ１個の窓部を配置する場合、異なる色の画素領域間では各窓部の配置座標が異なっている。これによりモアレを防ぐことができる。
【００３８】
図１５の具体例では、ＲＧＢの画素間に格子状のブラックマスクが形成されておらず、異なる色の画素領域がブラックマスクを介することなく直に隣接している。この様な構成の場合、ＣＦ窓部を各画素領域の内側に形成することで、コントラストの低下を抑制することができる。仮に、窓部を画素領域の内側ではなく画素領域に沿って枠上に形成すると、ちょうどブラックマスクの位置にＣＦ窓が形成されることになる。この様なパターンでは、格子状のＣＦ窓から反射光がそのまま放出される為、黒レベルが甘くなり、コントラストの低下を招く。これに対し、本発明ではＣＦ窓を画素領域の内側に設けている為、ブラックマスクがない構造でも、コントラストを維持することができる。
【００３９】
図１６は、図１５に示したカラーフィルタの反射ＣＦの色度を表わしたグラフである。図示のｘｙ色度図で、本発明によるＣＦ色度を□印で表わし、従来手法によるＣＦ色度を△印で表わしてある。従来手法では、反射領域に適応したカラーフィルタを用いている。これに対し、本発明では元々透過型のカラーフィルタにＣＦ窓を設けることで、近似的に反射ＣＦの色度に近い状態を得ている。グラフから明らかな様に、本発明による反射ＣＦの色度は従来手法による反射ＣＦの色度とほとんど同じである。図１６のグラフから明らかな様に、本発明は省プロセス及び省コストを実現しながら、色度に補完性を保つことが可能になった。
【００４０】
図１７は、本発明の他の面を示す模式図である。前述した様に液晶パネルは液晶層を挟んで互いに対向して配置されるＣＦ基板及びＴＦＴ基板を有している。図示の様に、ＴＦＴ基板にはマトリクス状に配された画素ＰＸＬが形成されており、各画素には外光を反射する反射部Ｒと光を透過する透過部Ｔとが形成されている。一方、ＣＦ基板には、各画素ＰＸＬを異なる色（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）に着色するカラーフィルタが形成されている。図から明らかな様に、異なる色に着色された画素ＰＸＬの間では、透過部Ｔの画素内における配置座標が異なっている。この様に、配置構造を不規則化することで、可能な限り規則性を除き、モアレを抑制する様にしている。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、透過型ＣＦと反射型ＣＦを同時に形成できるので、従来比１／２の短い製造プロセスで済み、低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の要部を示す平面図である。
【図２】本発明に係る液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】従来の液晶表示装置を示す模式的な平面図である。
【図４】従来の液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】従来の透過ＣＦの分光透過率を示すグラフである。
【図６】従来の反射ＣＦの分光透過率を示すグラフである。
【図７】本発明に係る反射ＣＦの分光透過率を示すグラフである。
【図８】本発明に係る反射ＣＦの色度図である。
【図９】ハイブリッド型液晶表示装置の一般的な構成を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明に係るカラーフィルタの具体例を示す模式図である。
【図１１】参考例に係るカラーフィルタを示す模式図である。
【図１２】本発明に係るハイブリッド型液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１３】カラーフィルタのパターニング方法を示す模式図である。
【図１４】露光量の相対強度分布を示すグラフである。
【図１５】本発明に係るカラーフィルタの具体例を示す模式的な平面図である。
【図１６】図１５に示したカラーフィルタの色度図である。
【図１７】本発明に係る液晶表示装置の他の実施形態を示す模式的な平面図である。
【図１８】従来のハイブリッド型液晶表示装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・ＣＦ基板、２・・・ＴＦＴ基板、３・・・液晶層、１０・・・共通電極、１１・・・画素電極、Ｒ・・・反射部、Ｔ・・・透過部、ＣＦＲ・・・反射領域、ＣＦＴ・・・透過領域、ＣＦＷ・・・窓部、ＰＸＬ・・・画素、ＢＭ・・・ブラックマスク

Claims

液晶層を挟んで互いに対向して配置される一対の基板を有し、
一方の基板にはマトリクス状に配された画素が形成されており、各画素には外光を反射する反射部と光を透過する透過部とが形成され、
他方の基板には、各画素に対応して異なる色に着色されたカラーフィルタが形成されている液晶表示装置において、
前記カラーフィルタは、各画素に対応した画素領域の内側で且つ該反射部と重なる反射領域に、着色濃度がゼロ若しくは他の部分より低い色調整用の窓部を備えており、
該窓部は、人間の目で確認できる最小単位程度である３０μｍ以下に微細化することで、視覚的に存在が目立たなくされており、
前記カラーフィルタは、異なる色の画素領域にそれぞれ複数の該窓部を配列しており、異なる色の画素領域間では、複数の窓部の配列方位が異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
液晶層を挟んで互いに対向して配置される一対の基板を有し、
一方の基板にはマトリクス状に配された画素が形成されており、各画素には外光を反射する反射部と光を透過する透過部とが形成され、
他方の基板には、各画素に対応して異なる色に着色されたカラーフィルタが形成されている液晶表示装置において、
前記カラーフィルタは、各画素に対応した画素領域の内側で且つ該反射部と重なる反射領域に、着色濃度がゼロ若しくは他の部分より低い色調整用の窓部を備えており、
該窓部は、人間の目で確認できる最小単位程度である３０μｍ以下に微細化することで、視覚的に存在が目立たなくされており、
前記カラーフィルタは、異なる色の画素領域にそれぞれ一個の該窓部を配置しており、異なる色の画素領域間では、各窓部の配置座標が異なっていることを特徴とする液晶表示装置。
前記色調整用の窓部は、該反射領域の周端部から２μｍ以上の距離を置いて内側に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
前記カラーフィルタは、一の画素領域内に複数の色調整用の窓部を含んでおり、各窓部は該画素領域内で互いに１０μｍ以上離間していることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記カラーフィルタは、異なる色の画素領域がブラックマスクを介することなく直に隣接していることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
異なる色に着色された画素の間では、該透過部の画素内における配置座標が異なることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。