JP2002258028A - 半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】着色画素が１画素内にて同一の着色層形成材料
を用いて形成された着色画素であっても、そのカラーフ
ィルタを用いて製造した半透過型液晶表示装置は、透過
型として優れた明度、彩度を有し、また、反射型として
優れた明度、彩度を有するカラー表示をすることが可能
な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを提供するこ
と。 【解決手段】１画素内の光透過領域Ｔｒには均一な凹部
を形成し、光反射領域Ｒｅにはパターン状凹部を形成し
たガラス基板１１上に、着色層形成材料を用いて光透過
領域には均一な厚い着色層１５を設け、光反射領域には
厚い着色層部と薄い着色層部のパターン状着色層１６を
設けたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半透過型液晶表示装
置用カラーフィルタに関するものであり、特に、透過の
カラー表示においても、反射のカラー表示においても、
優れた明度、彩度を有する半透過型液晶表示装置を可能
とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は自発光型の表示装置では
ないので、その表示には他からの光を必要とし、例え
ば、その後方にバックライトを設け、後方からの光によ
って表示を行っている。このような液晶表示装置は透過
型液晶表示装置と称され、主に屋内のような暗い環境下
で用いられる。また、例えば、その後方に反射層を設
け、液晶表示装置を観視する際の周囲からの外光によっ
て表示を行っている。このような液晶表示装置は反射型
液晶表示装置と称され、主に屋外のような非常に明るい
環境下で用いられる。

【０００３】上記透過型液晶表示装置においては、その
後方に設けられたバックライトからの光はカラーフィル
タの着色画素を透過し、液晶表示装置が観視される前方
の外部へ射出されるようになっいる。この際の着色画素
の分光透過率は、例えば、図５における実線で示すよう
に、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００
ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７００ｎｍ
においては透過率が高いものが好ましいものである。

【０００４】図６は、従来法における反射型液晶表示装
置の一例を断面で示す説明図であるが、図６に示すよう
に、反射型液晶表示装置（７０）は、対向基板（７
８）、液晶（７５）、カラーフィルタ（７９）などで構
成されている。図６において、対向基板（７８）は、画
素の表示に必要な駆動素子（図示せず）や光拡散反射性
の電極層（７６）などが基板（７７）上に形成されたも
ので構成されている。また、カラーフィルタ（７９）
は、ガラス基板（７１）、着色画素（７２）、オーバー
コート層（７３）、透明電極層（７４）などで構成され
ている。

【０００５】図６において、外光（Ｌ１）は着色画素
（７２）を通過し色光となり、光拡散反射性の電極層
（７６）にて反射され、再び着色画素（７２）を通過し
て、外部へ反射光（Ｌ２）として射出されるようになっ
ている。このような反射型液晶表示装置用カラーフィル
タの着色画素（７２）の色濃度は、透過型液晶表示装置
用カラーフィルタのカラーフィルタ画素の色濃度より低
い色濃度のものである。

【０００６】これは、上記のように外部からの光は、入
射の際と反射の際の２回にわたり赤色の着色画素を透過
し、外部へ射出されるので、例えば、図５における点線
で示すように、赤色の着色画素の分光透過率は波長４０
０〜６００ｎｍにおいて透過率がやや高く、波長６００
〜７００ｎｍにおいても透過率がやや高いものを用いる
ことにより、実線で示す透過型に用いられる赤色の着色
画素の分光透過率と同様の効果が得られるようにしてい
るものである。

【０００７】しかし、このような反射型液晶表示装置に
おいては、その照明は外光によるものであり、各色の着
色画素による分光（透過・吸収）により、各色の着色画
素を透過した外光の光量は大幅に減少され、また、光拡
散反射性の電極層などの反射性能により外光の光量はさ
らにに減少されてしまうため、表示装置としては暗いも
のとなってしまう。

【０００８】そこで、このような反射型液晶表示装置に
おけるカラー表示においては、色光の彩度が劣化するこ
とを犠牲にしてでも明度（透過率）の高いものがカラー
フィルタに要望されることになる。従って、例えば、図
５における一点鎖線で示すように、赤色の着色画素の分
光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がか
なり高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率が
高いものを用い、彩度が劣化することを犠牲にして明度
（透過率）の減少を補ったものにしている。

【０００９】そして、このような一点鎖線で示すような
分光透過率を有する着色画素の形成は、例えば、着色画
素に含まれる顔料の含有量を少なくすることにより行わ
れているものである。

【００１０】さて、液晶表示装置用カラーフィルタの着
色画素の形成は、種々な方法により行われているが、感
光性樹脂組成物に顔料を分散させた感光性着色樹脂組成
物を材料として用い、フォトリソグラフィー法により着
色画素を形成する顔料分散法が多く採用されている。

【００１１】この顔料分散法、すなわち、感光性着色樹
脂組成物を用いフォトリソグラフィー法により、上記の
ような反射型液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素
を形成する際にも同様に、その着色画素に含まれる顔料
の含有量を少なくすることになり、例えば、着色画素の
厚さを薄く形成したり、或いは使用する感光性着色樹脂
組成物は顔料の含有量を少なくしたものを用いることに
なる。

【００１２】そして、上記透過型液晶表示装置は、主に
屋内のような暗い環境下で用いられるものであり、屋外
のような非常に明るい環境下では、その表示が見にくい
といった欠点がある。また、上記反射型液晶表示装置
は、主に屋外のような非常に明るい環境下で用いられる
ものであり、屋内のような暗い環境下では、その表示が
見にくいといった欠点がある。

【００１３】このような透過型液晶表示装置、反射型液
晶表示装置に対し、半透過型液晶表示装置と称される液
晶表示装置は、１基の液晶表示装置において透過型と反
射型の両機能を兼ね備えた液晶表示装置である。この半
透過型液晶表示装置は、屋外のような非常に明るい環境
下でも、屋内のような暗い環境下でも用いることができ
るものであり、モバイル機器に用いられる液晶表示装置
として期待されている液晶表示装置である。

【００１４】図４は、半透過型液晶表示装置の一例を断
面で示す説明図である。図４に示すように、この半透過
型液晶表示装置は、カラーフィルタ（４０）、カラーフ
ィルタ上に形成された透明電極（４４）、液晶（５
０）、ＴＦＴ素子（図示せず）などが形成されたＴＦＴ
基板（６０）、ＴＦＴ基板上に形成された透明電極（６
１）及び反射電極（６２）で構成されている。カラーフ
ィルタ（４０）は、ガラス基板（４１）上にブラックマ
トリックス（４２）、着色画素（４３）が形成されたも
のである。また、透明電極（６１）及び反射電極（６
２）はＴＦＴ素子のドレイン電極と接続されている。

【００１５】１画素の領域（Ｐｘ）はブラックマトリッ
クス（４２）を除くと、光透過領域（Ｔｒ）と光反射領
域（Ｒｅ）とで構成されている。光透過領域（Ｔｒ）
は、透過型液晶表示装置として機能する領域であり、光
透過領域（Ｔｒ）においては白太矢印（Ａ）で示すバッ
クライトからの白色光が、ＴＦＴ基板（６０）、透明電
極（６１）、液晶（５０）、透明電極（４４）を経て着
色画素（４３）を通過し色光となり白細矢印（ａ）で示
すように、外部へ射出するようになっている。

【００１６】また、光反射領域（Ｒｅ）は、反射型液晶
表示装置として機能する領域であり、光反射領域（Ｒ
ｅ）においては斜線太矢印（Ｂ）で示す周囲からの外光
が、ガラス基板（４１）、着色画素（４３）を通過し色
光となり斜線細矢印（ｂ）で示すように、反射電極（６
２）にて反射され、再び外部へ射出するようになってい
る。この半透過型液晶表示装置は、屋内のような暗い環
境下ではバックライトを点灯し、透過型液晶表示装置と
して機能させ、また、屋外のような非常に明るい環境下
ではバックライトを消灯し、反射型液晶表示装置として
機能させて用いるものである。

【００１７】この半透過型液晶表示装置に用いられるカ
ラーフィルタの着色画素（４３）は、図４に示すよう
に、１画素内では同色・同一厚さの着色層、すなわち、
光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）の区別なく同
色・同一厚さの着色層が形成されたものである。また、
この着色画素（４３）の分光透過率は、例えば、赤色の
着色画素の分光透過率は、図５における実線で示すよう
な、波長４００〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、
波長６００〜７００ｎｍにおいては透過率が高い分光透
過率を有する。

【００１８】従って、このような半透過型液晶表示装置
においては、透過型液晶表示装置として用いた際には、
着色画素の分光透過率が適切なものなので優れた明度、
彩度を有する液晶表示装置となる。しかし、反射型液晶
表示装置として用いた際には、着色画素の分光透過率
は、本来の図５における一点鎖線で示すような、例え
ば、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００
ｎｍにおいて透過率がかなり高く、波長６００〜７００
ｎｍにおいても透過率が高いものではないので、暗い液
晶表示装置となってしまう。

【００１９】今後、モバイル機器などへの展開をすすめ
る上で、このような半透過型液晶表示装置における欠点
を克服するようにといった要望が強く出されている。こ
のような欠点を解決する一手法として、例えば、１画素
内の光透過領域（Ｔｒ）と、光反射領域（Ｒｅ）の各々
に適切な分光透過率を有する着色画素を、透過型液晶表
示装置用の感光性着色樹脂組成物と、反射型液晶表示装
置用の感光性着色樹脂組成物の２種を用い、各々形成す
る手法が考えられるが、このような手法ではカラーフィ
ルタの製造工程が煩雑なものとなり、高価なカラーフィ
ルタとなってしまう。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記要望に
応えるべくなされたものであり、１画素内に光透過領域
と光反射領域を有する半透過型液晶表示装置に用いられ
るカラーフィルタにおいて、そのカラーフィルタの着色
画素が１画素内にて同一の着色層形成材料を用いて形成
された着色画素であっても、そのカラーフィルタを用い
て製造した半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装
置として使用した際には、透過型液晶表示装置として優
れた明度、彩度を有する透過カラー表示をし、また、反
射型液晶表示装置として使用した際には、暗くならず、
反射型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する反
射カラー表示をすることが可能な半透過型液晶表示装置
用カラーフィルタを提供することを課題とするものであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、１画素内に光
透過領域と光反射領域を有する半透過型液晶表示装置に
用いられるカラーフィルタにおいて、着色層が設けられ
る面側の、１画素内の光透過領域には均一な凹部を形成
し、光反射領域にはパターン状凹部を形成したガラス基
板上に、着色層形成材料を用いて該光透過領域には均一
な厚い着色層を設け、該光反射領域には厚い着色層部と
薄い着色層部のパターン状着色層を設けたことを特徴と
する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタである。

【００２２】また、本発明は、上記発明による半透過型
液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記光反射領
域のパターン状着色層の厚い着色層部と薄い着色層部の
平均厚さが、前記光透過領域の均一な厚い着色層の厚さ
の４５％〜９５％の厚さであることを特徴とする半透過
型液晶表示装置用カラーフィルタである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明による半透過型液晶
表示装置用カラーフィルタを、その一実施形態に基づい
て説明する。図１は、本発明による半透過型液晶表示装
置用カラーフィルタの一実施例を用いた半透過型液晶表
示装置の部分を断面で示す説明図である。

【００２４】図１に示すように、この半透過型液晶表示
装置は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフ
ィルタ（１０）、半透過型液晶表示装置用カラーフィル
タ上に形成された透明電極（１４）、液晶（５０）、Ｔ
ＦＴ素子（図示せず）などが形成されたＴＦＴ基板（６
０）、ＴＦＴ基板上に形成された透明電極（６１）及び
反射電極（６２）で構成されている。

【００２５】半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ
（１０）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリッ
クス（１２）、着色画素（１３）が形成されたものであ
る。また、透明電極（６１）及び反射電極（６２）はＴ
ＦＴ素子のドレイン電極と接続されている。１画素の領
域（Ｐｘ）はブラックマトリックス（１２）を除くと、
光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）とで構成され
ている。光透過領域（Ｔｒ）は、透過型液晶表示装置と
して機能する領域であり、光反射領域（Ｒｅ）は、反射
型液晶表示装置として機能する領域である。

【００２６】１画素の領域（Ｐｘ）内の均一な厚い着色
層（１５）及びパターン状着色層（１６）は、同一の着
色層形成材料を用いて設けられた着色層であり、着色画
素（１３）の光透過領域（Ｔｒ）には、その全領域に厚
さＤ１の均一な厚い着色層（１５）が形成され、また、
光反射領域（Ｒｅ）には、厚い着色層部と薄い着色層部
のパターン状着色層（１６）が形成されている。すなわ
ち、１画素の領域（Ｐｘ）内では、光透過領域（Ｔｒ）
の均一な厚い着色層（１５）と、光反射領域（Ｒｅ）の
パターン状着色層（１６）とで着色画素（１３）が構成
されている。そして、このパターン状着色層（１６）の
厚さは、その平均厚さ（Ｄ２）で表される。

【００２７】図２、及び図３は、本発明による半透過型
液晶表示装置用カラーフィルタの他の２例を各々示す説
明図である。図２に示すように、この他の第一例の半透
過型液晶表示装置用カラーフィルタ（２０）は、ガラス
基板（２１）上にブラックマトリックス（２２）、着色
画素（２３）が形成されたものである。ガラス基板表面
の光透過領域（Ｔｒ）及び光反射領域（Ｒｅ）に形成さ
れた凹部の深さ（ｄ１）は浅いものであり、パターン状
凹部の幅（ｗ１）は大きなものである。尚（２４）はカ
ラーフィルタ上に形成された透明電極を示している。

【００２８】また、図３に示すように、この他の第二例
の半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（３０）にお
いては、ガラス基板表面の光透過領域（Ｔｒ）及び光反
射領域（Ｒｅ）に形成された凹部の深さ（ｄ２）は深い
ものであり、パターン状凹部の幅（ｗ２）は小さなもの
である。

【００２９】図１に示す、厚さＤ１を有する均一な厚い
着色層（１５）の分光透過率は図５に実線で示すよう
な、例えば、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００
〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７
００ｎｍにおいては透過率が高い透過型液晶表示装置に
好適な分光透過率を有する。光透過領域（Ｔｒ）におい
ては白太矢印（Ａ）で示すバックライトからの白色光
が、ＴＦＴ基板（６０）、透明電極（６１）、液晶（５
０）、透明電極（１４）を経て着色画素（１３）の光透
過領域（Ｔｒ）の着色層（１５）を通過し色光となり白
細矢印（ａ）で示すように、外部へ射出するようになっ
ている。従って、この半透過型液晶表示装置のバックラ
イトを点灯し透過型液晶表示装置として使用した際に
は、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有す
る透過カラー表示をする。

【００３０】また、この半透過型液晶表示装置のバック
ライトを消灯し、屋外のような非常に明るい環境下で反
射型液晶表示装置として使用した際には、光反射領域
（Ｒｅ）において、斜線太矢印（Ｂ）で示す周囲からの
外光が、ガラス基板（１１）、光反射領域（Ｒｅ）の平
均厚さ（Ｄ２）を有するパターン状着色層（１６）を通
過し色光となり反射電極（６２）にて反射され、斜線細
矢印（ｂ’）で示すように、再び外部へ射出するように
なっている。

【００３１】この際の反射光は、平均厚さ（Ｄ２）を有
するパターン状着色層（１６）を２回にわたり通過して
いるので、その分光透過率は図５に一点鎖線で示すよう
な、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００
ｎｍにおいて透過率がかなり高く、波長６００〜７００
ｎｍにおいても透過率が高い、すなわち、反射型液晶表
示装置の分光透過率として好適な分光透過率を有するも
のとなる。

【００３２】このように、本発明による半透過型液晶表
示装置用カラーフィルタを用いることにより、透過型液
晶表示装置としての優れた明度、彩度を有する透過カラ
ー表示をし、また、反射型液晶表示装置として暗くなら
ず、優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をするこ
とが可能となる。また、本発明による半透過型液晶表示
装置用カラーフィルタの着色画素（１３）の形成は、１
色１回の工程で形成できるので高価なカラーフィルタと
はならない。

【００３３】ガラス基板表面の光透過領域（Ｔｒ）及び
光反射領域（Ｒｅ）に形成される凹部の深さ、及びパタ
ーン状凹部の幅は、特に限定されるものではないが、１
画素の大きさが２００μｍ〜３００μｍ程度の画素にお
いて、凹部の深さは０．５μｍ〜２．０μｍ程度、ま
た、パターン状凹部の幅は５μｍ〜３０μｍ程度のもの
が好ましい。尚、この凹部の形成は、例えば、ガラス基
板の凹部を形成する部分以外を耐蝕保護し、フッ酸（４
９重量％）とフッ化アンモン水溶液（４０重量％）の
１：１０容積比混合液をエッチング液とした浸漬エッチ
ング処理により容易に行える。

【００３４】また、本発明による半透過型液晶表示装置
用カラーフィルタにおいては、光反射領域（Ｒｅ）のパ
ターン状着色層の厚い着色層部と薄い着色層部の平均厚
さ（Ｄ２）が、光透過領域の均一な厚い着色層の厚さ
（Ｄ１）の４５％〜９５％の厚さであると良好な結果が
得られるものとなる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、１画素内の光透過領域には均
一な凹部を形成し、光反射領域にはパターン状凹部を形
成したガラス基板上に、同一の着色層形成材料を用いて
光透過領域には均一な厚い着色層を設け、光反射領域に
は厚い着色層部と薄い着色層部のパターン状着色層を設
けた半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであるの
で、このカラーフィルタを用いて製造した半透過型液晶
表示装置は、透過型液晶表示装置として使用した際に
は、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有す
る透過カラー表示をし、また、反射型液晶表示装置とし
て使用した際には、暗くならず、反射型液晶表示装置と
して優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をするこ
とが可能な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフ
ィルタの一実施例を用いた半透過型液晶表示装置の部分
を断面で示す説明図である。

【図２】本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフ
ィルタの他の例を示す説明図である。

【図３】本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフ
ィルタの他の例を示す説明図である。

【図４】従来法における半透過型液晶表示装置の一例を
断面で示す説明図である。

【図５】透過型液晶表示装置用及び反射型液晶表示装置
用カラーフィルタの赤色の着色画素の分光透過率を示し
た説明図である。

【図６】従来法における反射型液晶表示装置の一例を断
面で示す説明図である。

【符号の説明】

１０…本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィ
ルタ １１、２１、３１、４１、７１…ガラス基板 １２、２２、３２、４２…ブラックマトリックス １３、２３、３３、４３、７２…着色画素 １４、２４、３４、４４…透明電極 １５、２５、３５…光透過領域の着色層 １６、２６、３６…光反射領域の着色層 ２０…本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィ
ルタの他の例 ３０…本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィ
ルタの他の例 ４０、７９…カラーフィルタ ５０、７５…液晶 ６０…ＴＦＴ素子などが形成されたＴＦＴ基板 ６１…ＴＦＴ基板上に形成された透明電極 ６２…ＴＦＴ基板上に形成された反射電極 ７０…反射型液晶表示装置の一例 ７３…オーバーコート層 ７４…透明電極層 ７６…光拡散反射性の電極層 ７７…基板 ７８…対向基板 Ｐｘ…１画素の領域 Ｔｒ…光透過領域 Ｒｅ…光反射領域 Ｄ１…光透過領域の均一な厚い着色層の厚さ Ｄ２…光反射領域のパターン状着色層の平均厚さ ｄ１、ｄ２…凹部の深さ ｗ１、ｗ２…パターン状凹部の幅

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１画素内に光透過領域と光反射領域を有す
   る半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに
   おいて、着色層が設けられる面側の、１画素内の光透過
   領域には均一な凹部を形成し、光反射領域にはパターン
   状凹部を形成したガラス基板上に、着色層形成材料を用
   いて該光透過領域には均一な厚い着色層を設け、該光反
   射領域には厚い着色層部と薄い着色層部のパターン状着
   色層を設けたことを特徴とする半透過型液晶表示装置用
   カラーフィルタ。
2. 【請求項２】前記光反射領域のパターン状着色層の厚い
   着色層部と薄い着色層部の平均厚さが、前記光透過領域
   の均一な厚い着色層の厚さの４５％〜９５％の厚さであ
   ることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示装
   置用カラーフィルタ。