JP2003186033A

JP2003186033A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003186033A
Application number: JP2001383588A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Motomura; 敏郎本村; Hiromi Fukuoka; 宏美福岡; Kazuyuki Hisanaga; 一行久長; Toshiaki Sasaki; 俊明佐々木
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2001-12-17
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィのマスクを容易に形成する
とともに、画素間のブラックレジスト（遮光層）をマト
リックス状に配置した構成にする。【解決手段】ガラス基板２上にストライプ状透明電極群
３およびＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層からなるストライ
プ状光反射性金属層を被着し、さらにストライプ状光反
射性金属層に対し画素間および光透過部をパターニング
して取り除く。そして、これらストライプ状の透明電極
群３と光反射性金属層の上に配向膜６を形成する。ガラ
ス基板１上にはカラーフィルター７とオーバーコート層
８とストライプ状透明電極群９とを順次形成し、さらに
ストライプ状透明電極群９上に配向膜１０を形成し、液
晶層１１を介して貼り合わせる。光反射性金属層に対し
スリット形状の光透過部を設けたことで、この光透過部
にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モ
ードとなす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型（反射モー
ド）と透過型（透過モード）の双方の機能を有する液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は小型もしくは中型
の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精
細のモニターにまで使用されている。とくに携帯情報端
末などのように屋外・屋内両方にわたって使用される機
器においては、外光が十分強い環境では表示装置の照明
手段として積極的に外光を利用し、外光が弱い環境では
バックライトを使用するという半透過型の表示装置が主
流として用いられている。

【０００３】従来の半透過型液晶表示装置を図２に示
す。同図は半透過型液晶表示装置Ａの断面模式図であ
る。

【０００４】液晶表示装置Ａによれば、１はコモン側の
ガラス基板、２はセグメント側のガラス基板であって、
ガラス基板２上に多数平行に配列したＩＴＯからなるス
トライプ状透明電極群１８と、一定方向にラビングした
ポリイミド樹脂からなる配向膜１９とを順次形成してい
る。

【０００５】また、ガラス基板１上にスパッタリングに
よりアルミニウム金属からなる光半透過層２０を形成
し、光半透過層２０上にカラーフィルター２１とアクリ
ル系樹脂からなるオーバーコート層２２と、多数平行に
配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群２３と
を形成し、さらにストライプ状透明電極群２３上に一定
方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜２４
を形成している。

【０００６】そして、これらガラス基板２とガラス基板
１とをたとえば２００〜２６０°の角度でツイストされ
たカイラルネマチック液晶からなる液晶層２５を介し
て、双方のストライプ状透明電極群１８、２３が交差
（直交）するように、シール部材(図示せず)により貼り
合わせる。また、図示していないが、両ガラス基板１、
２間には液晶層２５の厚みを一定にするためにスペーサ
を多数個配している。

【０００７】さらにガラス基板２の外側に光散乱材１
１、ポリカーボネートからなる第１位相差板１２、第２
位相差板１３およびヨウ素系の偏光板１４とを順次積み
重ね、他方のガラス基板１の外側にもポリカーボネート
からなる第３位相差板１５およびヨウ素系の偏光板１６
とを順次積み重ねている。これらの配設にあたっては、
アクリル系の材料からなる粘着材を塗布することで貼り
付ける。

【０００８】上記構成の液晶表示装置Ａにおいては、太
陽光、蛍光灯などの外部照明による照射光は偏光板１４
と第２位相差板１３、第１位相差板１２、光散乱材１
１、ガラス基板２とを順次通過し、この入射光がストラ
イプ状透明電極群１８と配向膜１９と液晶層２５、さら
に配向膜２４とストライプ状透明電極群２３とオーバー
コート層２２とカラーフィルター２１を通して光半透過
層２０に到達し、そして、光反射され、その反射光が入
射時と逆の過程を経て光出射される。また、バックライ
トの光は偏光板１６、第３位相差板１５、ガラス基板
１、光半透過層２０、カラーフィルター２１等を順次通
過し、光出射される。

【０００９】このような構成の液晶表示装置Ａにおいて
は、光半透過層２０としてアルミニウム、クロム、銀な
どからなる薄膜あるいはアルミニウム合金、クロム合
金、銀合金からなる薄膜を用い、その厚みを通常５０〜
５００Å、好適には１００〜４００Åにすることによっ
て反射型（反射モード）と透過型（透過モード）の双方
の機能を持たせている。

【００１０】あるいは金属薄膜に代えて誘電体ハーフミ
ラーにより光半透過層２０を形成してもよい。すなわ
ち、低屈折率層と高屈折率層とを交互に順次積層構造に
し、低屈折率層としては、屈折率が１．３〜１．６のＳ
ｉＯ₂、ＡｌＦ₃、ＣａＦ₂、ＭｇＦ₂など、高屈折率層と
しては、屈折率が２．０〜２．８のＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、
ＳｒＯ₃などで形成する構造である。

【００１１】また、カラーフィルター２１については、
Ｒ（赤）Ｇ（青）Ｂ（緑）により形成するが、かかる光
半透過層２０においては、これらＲＧＢに対し、各一画
素内にて均質かつ一様な半透過層でもって形成してい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た如く、従来の半透過型液晶表示装置Ａによれば、ＲＧ
Ｂ各一画素内で均質な光半透過層２０を形成し、カラー
フィルター２１についてもＲＧＢ各一画素内で均一な厚
みで形成したことで、次のような課題があった。

【００１３】すなわち、光半透過層２０をある反射率、
透過率の割合で形成し、反射時と透過時の明るさ・色再
現性をカラーフィルター２１によって調整しようとする
と、たとえば反射時の明るさを上げるためにカラーフィ
ルター２１の厚さを薄くする、あるいは透過率の高いカ
ラーフィルター２１を用いる場合には、透過時の色再現
性が低くなっていた。また、透過時の色再現性を良くす
るために色の濃いカラーフィルター２１を用いると、反
射時の明るさが低下していた。

【００１４】このように反射時の特性と透過時の特性と
は相反しており、実際には反射時の特性あるいは透過時
の特性のいずれか一方を優先したり、双方の特性のバラ
ンスをとったりすることで妥協しなければならなかっ
た。

【００１５】参考までに、反射膜に光透過用ホールを設
ける技術がアクティブ素子に用いることが提案されてい
るが（特許２８７８２３１号公報参照）、同提案によれ
ば、光透過用ホールでもって透過率による明るさの低下
がなくなり、さらに反射率を大きくするという技術であ
る。

【００１６】しかしながら、この提案によれば、光透過
口ホールを微細なホール状に形成することで、反射膜に
対しフォトリソグラフィ工程などでホールを形成するこ
とで、かかる微細な形状および大きさを制御することは
むずかしく、これによって製造歩留まりが低下する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、基板上に透明導電層と光反射性金属層との積層体を
ストライプ状に配列してなるストライプ状積層電極群を
形成し、このストライプ状積層電極群上に配向層を積層
してなる一方部材と、透明基板上にストライプ状透明電
極群と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これ
らストライプ状積層電極群とストライプ状透明電極群と
が交差するようネマチック液晶を介して貼り合わせて画
素をマトリクス状に配列せしめるとともに、上記光反射
性金属層に対し画素ごとに光透過部を設けて、この光透
過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反
射モードとなし、さらに他方部材に対し画素に対応する
カラーフィルターを配し、そして、光透過部をストライ
プ状積層電極群の配列方向と直交するようなスリットに
したことを特徴とする。

【００１８】本発明の他の液晶表示装置は、前記光透過
部をストライプ状積層電極群の配列方向と直交するよう
なスリットにしたことに代えて、ストライプ状積層電極
群の配列方向と平行するようなスリットにしたことを特
徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明を図面により説明する。

【００２０】図１は本発明の半透過型液晶表示装置Ｂの
断面模式図である。

【００２１】液晶表示装置Ｂによれば、１はコモン側の
ガラス基板、２はセグメント側のガラス基板であって、
ガラス基板２上に多数平行に配列したＩＴＯからなる前
記透明導電層であるストライプ状透明電極群３を形成
し、この透明電極群３上にＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層
からなるストライプ状光反射性金属層を被着する。

【００２２】このストライプ状光反射性金属層は、図３
に示す如く、スパッタリングにより一様に成膜したＣｒ
膜４、Ａｌ膜５をフォトリソグラフィ工程によって、画
素間および光透過部をパターニングして取り除くことに
より得られる。

【００２３】同図によれば、セグメント側ガラス基板２
(０．５ｍｍ厚)（同図にてGlassと表示する）上に多数
平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群
(セグメント電極)をフォトリソグラフィによって形成す
る。この工程は、従来周知のとおりであり、同図にて
「レジスト塗布」、「露光、現像」、「ＩＴＯエッチン
グ」、「レジスト剥離」として示す。

【００２４】ついでスパッタリングによりＣｒ膜(３５
０Å)、Ａｌ膜(１０００Å)を一様に成膜し、フォトリ
ソグラフィによって画素間および光透過部を同時にパタ
ーニングして取り除くことで、光透過部を設けた光反射
性金属層とした。これらの工程は図３に示すとおり、
「Ｃｒ、Ａｌ成膜」、「レジスト塗布」、「露光、現
像」、「Ａｌ，Ｃｒエッチング」、「レジスト剥離」と
して示す。

【００２５】なお、Ｃｒ膜４はＩＴＯ層とＡｌ膜との接
着性を高めるために介在させる。

【００２６】上記の如く光透過部を設けた光反射性金属
層については、Ｃｒ層とＡｌ層との積層構造を設けた
が、この積層構造に代えて、ＡｌＮｄなどのＡｌ合金、
Ａｇ金属およびＡｇ合金等の金属膜を使用しても良い。

【００２７】以上のように、ストライプ状光反射性金属
層に対しフォトリソグラフィ工程によって、スリット状
の光透過部をパターニングする。

【００２８】また、上記のような構成の光反射性金属層
によれば、ＩＴＯからなるストライプ状透明電極群３上
にＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層からなるストライプ状光
反射性金属層を被着し、さらに光透過部はその金属層を
取り除くことで形成したことで、光透過部の形成部位に
は透明電極層が存在している。したがって、ストライプ
状透明電極群３とＣｒ膜４・Ａｌ膜５のストライプ状光
反射性金属層との組み合わせ全体でもって電極機能を果
たす。

【００２９】そして、これらストライプ状の透明電極群
３と光反射性金属層の上に一定方向にラビングしたポリ
イミド樹脂からなる配向膜６を形成している。

【００３０】一方、ガラス基板１の上にはカラーフィル
ター７とアクリル系樹脂からなるオーバーコート層８と
多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電
極群９とを順次形成し、さらにストライプ状透明電極群
９上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる
配向膜１０を形成している。

【００３１】ついで、これらガラス基板２とガラス基板
１とを、たとえば２００〜２６０°の角度でツイストさ
れたカイラルネマチック液晶からなる液晶層１１を介し
て、双方のストライプ状透明電極群３、９が交差（直
交）するように、シール部材(図示せず)により貼り合わ
せる。また、図示していないが、両ガラス基板１、２間
には液晶層１１の厚みを一定にするためにスペーサを多
数個配している。

【００３２】さらにガラス基板１の外側に光散乱材１
２、ポリカーボネートからなる第１位相差板１３、第２
位相差板１４、ヨウ素系の偏光板１５とを順次積み重
ね、ガラス基板２の外側にポリカーボネートからなる第
３位相差板１６、ヨウ素系の偏光板１７とを順次積み重
ねている。これらの配設にあたっては、アクリル系の材
料からなる粘着材を塗布することで貼り付ける。

【００３３】かくして本発明の液晶表示装置Ｂによれ
ば、光反射性金属層に対しスリット形状の光透過部を設
けたことで、この光透過部にて透過モードとなし、光透
過部以外の領域にて反射モードとなした。このように光
反射性金属層に対してスリット状の光透過部を形成した
ことで、反射モードにおいても、全体の表示輝度を高め
ることができ、その結果、反射時の特性と透過時の特性
との相反する調整を容易にすることができた。

【００３４】つぎにストライプ状光反射性金属層の光透
過部について図５にて詳細を述べる。同図Ａは本発明の
光反射性金属層の要部拡大平面図であり、同図Ｂ，Ｃは
比較例としての光反射性金属層の要部拡大平面図であ
る。

【００３５】たとえば、光透過部の形状としては図５
Ｂ，Ｃに示すような矩形状もしくは円形状の形状が考え
られる。そのほかにその他に、楕円形状、三角形状、多
角形状などのさまざまな形状を採り得る。

【００３６】しかしながら、これら形状にて光透過部を
作成した場合、各画素毎にこれら形状を作成するための
フォトリソグラフィ用のマスクを作らなければならず、
そのためには、その各種形状に応じた精度の高い形状に
しなければならず、これに伴って解像性や現像性などの
プロセス条件を詳細に設定する必要がある。その結果、
製造歩留まりが低下したり、製造コストが上がるという
課題がある。

【００３７】これに対する本発明によれば、図５Ａに示
す如く、光透過部の形状をスリット状にして、かかる課
題を解消している。

【００３８】すなわち、光反射性金属層に設けるスリッ
ト（以下、このスリットを反射層スリットと呼ぶ）は、
たとえば図５Ａに示すように光反射性金属層のストライ
プに対し直交するように配置すればよい、このようなス
リット状にすることで、フォトリソグラフィのマスク形
状が単純になり、また、解像性や現像性などのプロセス
条件においても詳細に設定する必要がなく、これによ
り、製造歩留まりが上がり、製造コストが下がる。

【００３９】上述のように反射時の特性と透過時の特性
との相反する調整を容易にすることができたことで、つ
ぎにその一例を光反射性金属層に設けるスリットについ
て詳細を述べる。

【００４０】反射層スリットがセグメント電極と直交す
るように設けた場合を図４に示す。

【００４１】同図のセグメント側基板２によれば、一画
素の長さＬ１(たとえば２３０μm)に対し、反射層スリ
ットの幅Ｌ２を１１．５μm、２３μm、４６μm、６９
μm、９２μm、１０３．５μmとする。これにより、そ
れぞれの光透過部（透過領域）の面積比率を一画素の５
％、１０％、２０％、３０％、４０％、４５％とした。
Ｌ１は一画素の長辺であることに対し、Ｍ１はその短辺
である。

【００４２】これらの各種構成の液晶表示装置を作製
し、光透過部の面積比率を変えた場合のそれぞれの反射
率・透過率を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１に示す反射率については、２０％未満
になると、反射モードにて十分な輝度が得られない場合
がある。これに対し、バックライトを用いて透過モード
にて使用すればよいが、これに伴う消費電力の増大とい
う点で望ましくない。したがって、反射率が２０％以上
であることが好適な設定である。

【００４５】また、透過率については、０．５％未満に
なると、十分な輝度が得られず、バックライトの輝度を
高める必要があり、これによって消費電力の増大という
点で望ましくない。さらに１．０％未満にまで上限を高
めても、いまだ十分な輝度が得られない場合がある。し
たがって、透過率を０．５％以上、好適には１．０％以
上にすると良い。

【００４６】これらの結果を踏まえて、反射層スリット
の総面積をＲＧＢ各一画素の面積の１０〜３０％にする
と良い。好適には反射層スリットの総面積をＲＧＢ各一
画素の面積の２０〜３０％にすると良い。

【００４７】なお、このような構成の場合、カラーフィ
ルター７に形成する画素間のブラックレジスト（遮光
膜）については、図４に示すようにスリット状の光透過
部と直交の画素間（セグメント電極間）部分にストライ
プ状に形成すれば、スリット状の光透過部と平行な画素
間（コモン電極間）部分については金属層が遮光性を有
するため、遮光層をセグメント基板とコモン基板にそれ
ぞれ形成することで、画素間のブラックレジスト（遮光
層）をカラーフィルターにマトリックス状に配置したこ
とと同じ効果があるため、カラーフィルターに形成する
画素間のブラックレジストは上記のようなストライプ状
にすればよい。

【００４８】つぎに本発明の他の液晶表示装置を述べる
上述した構成の液晶表示装置Ｂによれば、図３に示す如
くストライプ状透明電極群と光反射性金属層(反射層ス
リット)とを形成する工程を経ることで、ＩＴＯパター
ンと金属反射層との間にて露光上ズレが生じることがあ
る。

【００４９】これに伴う課題を図６により説明すると、
同図Ａに示すようにＩＴＯパターンと金属反射層との間
にて露光ズレがない場合に比べて、同図Ｂに示す如く、
このような露光ズレが生じると、一画素内での反射領域
が小さくなり、反射率が減少する。一方、透過領域が大
きくなり、透過率が増加し、製品上の特性バラツキが生
じる。

【００５０】この課題に対し、本例では、図７に示す如
く、光透過部をストライプ状透明電極群３の配列方向と
平行するようなスリットにする。

【００５１】このように反射層スリットをセグメント電
極と平行に設けるが、同図に示すように、さらにそのス
リット部位を一画素内のサイド部に設けている。

【００５２】すなわち、セグメント側基板によれば、長
辺Ｌ１と短辺Ｍ１の一画素に対し、設計上短辺Ｍ１より
も小さな幅の光反射性金属層を帯状に形成することで、
各セグメント電極間に反射層スリットを設けた構成にす
る。Ｍ２とＭ３は、それぞれストライプ状透明電極群３
と帯状の光反射性金属層との双方の端部の間隔である。

【００５３】上記のような構成の反射層スリットによれ
ば、図３に示す如くストライプ状透明電極群と光反射性
金属層(反射層スリット)とを形成する工程を経ること
で、図８Ａに示すようにＩＴＯパターンと金属反射層と
の間にて露光上ズレがない場合に比べて、同図Ｂに示す
如く、ＩＴＯパターンと金属反射層との間にて露光上ズ
レが生じることがあっても、一画素内での反射領域に変
化がなく、反射率が減少したり、透過領域が大きくなっ
て透過率が増加することもなく、これにより、製品上の
一定の品質特性が得られる。

【００５４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の液晶表示装置に
よれば、上記構成のように光反射性金属層に対し各画素
ごとに光透過部を設けて、この光透過部にて透過モード
となし、光透過部以外の領域にて反射モードとなし、そ
の光透過部をスリット状にすることによって、フォトリ
ソグラフィのマスク形状が単純になり、また、解像性や
現像性などのプロセス条件においても、形状が単純であ
るために容易に形成できた。

【００５５】また、本発明によれば、反射層スリットを
光反射性金属層のストライプに直交するように配置すれ
ば、カラーフィルターに形成する画素間のブラックレジ
ストは、スリット状の光透過部と直交の画素間部分にス
トライプ状に形成すれば、画素間のブラックレジスト
（遮光層）をマトリックス状に配置したことと同じ効果
がある。

【００５６】さらにまた、本発明においては、光透過部
をストライプ状透明電極群の配列方向と平行するような
スリットにすれば、ＩＴＯパターンと金属反射層との間
にて露光上ズレが生じることがあっても、製品上の一定
の品質特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の断面模式図である。

【図２】従来の液晶表示装置の断面模式図である。

【図３】本発明の液晶表示装置の製造方法を示す工程図
である。

【図４】セグメント側基板とコモン側基板の双方の拡大
図である。

【図５】Ａは本発明であり、ＢとＣは比較例であって、
Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれセグメント側基板の拡大図であ
る。

【図６】Ａ、Ｂはそれぞれセグメント側基板の拡大図で
あり、Ａは露光ズレがない場合、Ｂは露光ズレがある場
合である。

【図７】セグメント側基板とコモン側基板の双方の拡大
図である。

【図８】Ａ、Ｂはそれぞれセグメント側基板の拡大図で
あり、Ａは露光ズレがない場合、Ｂは露光ズレがある場
合である。

【符号の説明】

１・・・コモン側のガラス基板２・・・セグメント側のガラス基板３・・・ストライプ状透明電極群４・・・Ｃｒ膜５・・・Ａｌ膜６、１０・・・配向膜７・・・カラーフィルター８・・・オーバーコート層９・・・ストライプ状透明電極群１１・・・液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木俊明鹿児島姶良郡隼人町内999番地３京セラ株式会社鹿児島隼人工場内Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA03 DA12 DA21 DA22 DE04 2H048 BA02 BA11 BB02 BB10 BB14 BB42 2H091 FA03Y FA08X FA08Z FA14Y FA35Y FB08 FC02 FC26 FD02 GA03 LA16 2H092 GA07 HA04 HA05 JB02 MA04 MA05 NA01 PA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に透明導電層と光反射性金属層との
積層体をストライプ状に配列してなるストライプ状積層
電極群を形成し、このストライプ状積層電極群上に配向
層を積層してなる一方部材と、透明基板上にストライプ
状透明電極群と配向層とを順次積層してなる他方部材と
を、これらストライプ状積層電極群とストライプ状透明
電極群とが交差するようネマチック液晶を介して貼り合
わせて画素をマトリクス状に配列せしめるとともに、上
記光反射性金属層に対し画素ごとに光透過部を設けて、
この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領
域にて反射モードとなし、さらに他方部材に対し画素に
対応するカラーフィルターを配した液晶表示装置であっ
て、前記光透過部をストライプ状積層電極群の配列方向
と直交するようなスリットにしたことを特徴とする液晶
表示装置。
【請求項２】前記光透過部をストライプ状積層電極群の
配列方向と直交するようなスリットにしたことに代え
て、ストライプ状積層電極群の配列方向と平行するよう
なスリットにしたことを特徴とする請求項１記載の液晶
表示装置。