JP2003207771A

JP2003207771A - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003207771A
Application number: JP2002006652A
Authority: JP
Inventors: Yasutake Aoki; 健剛青木; Yoshio Miyazaki; 吉雄宮崎; Tomohiro Okawa; 智啓大川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】反射モードと透過モードの色再現性を両立さ
せ、高色純度および高画質を達成する。【解決手段】ガラス基板１上に凸状配列群３を形成し、
この凸状配列群３上に光通過孔４を有する反射膜５を被
覆し、さらにカラーフィルタ６とオーバーコート層７と
透明電極８と配向膜９を形成する。また、ガラス基板２
上に透明電極１０と配向膜１１とを順次形成している。
そして、カラーフィルタ６の形成するに当り、フォトマ
スクにはグレースケールを設けたマスクを用いて、カラ
ーフィルタ膜厚を、光通過孔４をなす透過領域上では
１．０μm、反射膜５が形成されている反射領域上では
０．５μmにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射膜に光通過孔を
画素ごとに形成し、この光通過孔を通過する光でもって
透過型の表示（透過モード）をおこない、反射膜にて反
射する光でもって反射型の表示（反射モード）をおこな
う、半透過型と称される液晶表示装置ならびにその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、屋外でも屋内でも高画質が得ら
れ、表示品質が環境に依存しない半透過型液晶表示装置
の技術が開発されており、薄型、軽量および低消費電力
化に優れている。

【０００３】従来のＴＮモードやＳＴＮモードの半透過
型液晶表示装置を図１と図２に示す。図１と図２はそれ
ぞれ半透過型液晶表示装置の概略断面図である。

【０００４】はじめに図１に示す半透過型液晶表示装置
の構成を説明する。１はコモン側のガラス基板であり、
２はセグメント側のガラス基板である。

【０００５】ガラス基板１の上にはフォトリソ工程によ
り透明樹脂からなるほぼ半球状の凸部を多数ランダムに
配列してなる凸状配列群３を形成し、この凸状配列群３
上に画素ごとに光通過孔４を有する金属膜にて形成した
反射膜５、たとえばＡｌなどの金属膜を被覆し、さらに
画素ごとに配したカラーフィルタ６を形成し、そして、
カラーフィルタ６の上にオーバーコート層７と透明電極
８と配向膜９とを順次形成している。また、ガラス基板
２においては、その上に多数平行に配列した透明電極１
０と配向膜１１とを順次形成している。

【０００６】そして、ガラス基板１とガラス基板２とを
液晶１２を介してシール部材１３により貼り合わせる。
さらにガラス基板２の外側に第１位相差フィルム１５と
第２位相差フィルム１４と偏光板１６とを順次形成す
る。

【０００７】上記構成の液晶表示装置においては、太陽
光、蛍光灯などの外部照明による入射光は偏光板１６、
第２位相差フィルム１４、第１位相差フィルム１５およ
びガラス基板２を通過し、液晶１２、カラーフィルタ６
などを通して反射膜５に到達し、反射膜５にて光反射さ
れ、その反射光が出射され、反射モードになる。

【０００８】また、透過モードについては、バックライ
トＢ／Ｌの出射光がガラス基板１の外側に設けた偏光板
および位相差フィルムを光通過し、さらに凸状配列群
３、反射膜５の光通過孔４、カラーフィルタ６などを介
して第１位相差フィルム１５、第２位相差フィルム１
４、偏光板１６から光出射される。

【０００９】つぎに図２に示す半透過型液晶表示装置の
構成を説明する。１はコモン側のガラス基板であり、２
はセグメント側のガラス基板である。

【００１０】ガラス基板２の上に多数平行に配列した透
明電極１０を形成し、その上に光通過孔４を有する金属
膜にて形成した反射膜５、たとえばＡｌなどの金属膜を
被覆する。この金属膜は、反射膜機能の他に、電極の機
能も兼ねており、アクティブエリア外の引き回し配線に
も金属膜を形成している。そして、この上に配向膜１１
を形成している。

【００１１】また、ガラス基板１においては、画素ごと
に配したカラーフィルタ６を形成し、カラーフィルタ６
の上にオーバーコート層７と透明電極８と配向膜９とを
順次形成している。

【００１２】そして、ガラス基板１とガラス基板２とを
液晶１２を介してシール部材１３により貼り合わせる。
さらにガラス基板１の外側に第１位相差フィルム１５と
第２位相差フィルム１４と偏光板１６とを順次形成す
る。

【００１３】上記構成の液晶表示装置においては、太陽
光、蛍光灯などの外部照明による入射光は偏光板１６、
第２位相差フィルム１４、第１位相差フィルム１５およ
びガラス基板２およびカラーフィルタ６などを通過し、
液晶１２を通して反射膜５に到達し、反射膜５にて光反
射され、その反射光が出射され、反射モードになる。

【００１４】また、透過モードについては、バックライ
トＢ／Ｌの出射光がガラス基板２の外側に設けた偏光板
および位相差フィルムを光通過し、さらに透明電極１
０、反射膜５の光通過孔４、カラーフィルタ６などを介
して第１位相差フィルム１５、第２位相差フィルム１
４、偏光板１６から光出射される。

【００１５】上記構成の半透過型液晶表示装置以外に、
携帯情報端末などにおいて、屋外使用を目的としたＳＴ
Ｎ型の反射型液晶表示装置も開発されている。

【００１６】上述したような半透過型液晶表示装置にお
いて、その主な光学特性としては、太陽光、蛍光灯など
の外部光源によって得られる明るさ(パネル反射率)、バ
ックライトの光源を効率良く透過させるパネル透過率、
クリアな画質を達成させるための光学フィルム条件(コ
ントラスト)、高色彩に表示させるための色再現性(カラ
ーフィルタ)がある。

【００１７】とくに、近年のモバイル機器・携帯電話に
おいては、風景画・人物を表示させる用途が増えてお
り、反射率・透過率等の光利用効率およびコントラスト
の向上が求められ、加えて、風景画・人物を高色彩に表
示させるための色再現性の向上が急務であり、そのため
にこの色再現性に大きく依存するカラーフィルタの高色
純度化が望まれている。

【００１８】ところで、上記半透過型液晶表示装置にお
いては、反射モードと透過モードで色再現性が異なる構
造となっている。

【００１９】反射モードにおいては、光源は外部にあ
り、光は液晶パネルに入射する際と出射する際にそれぞ
れカラーフィルタを通過する。すなわち、カラーフィル
タを２回通過することとなる。

【００２０】一方、透過モードでは、光源が液晶パネル
下のバックライトＢ／Ｌであり、光はカラーフィルタを
１回通過して出射される。すなわち、カラーフィルタ膜
厚が1.0μmの場合、反射光は２μm膜厚のカラーフィル
タを通過するのに対し、透過光は１μm膜厚のカラーフ
ィルタを通過する。

【００２１】以上の点は、図３に示す要部拡大断面図よ
り明らかである。同図は図１に示す液晶表示装置の拡大
図である。

【００２２】しかしながら、液晶パネルの色再現性は、
光が通過するカラーフィルタ膜厚に比例する関係にあ
り、そのために、上記半透過型液晶表示装置において
は、透過モード時におけるパネル表示の色純度が、反射
モードに比べ劣化し、淡い色合いになっていた。

【００２３】したがって、透過モードでの色再現性の向
上が近年のモバイル機器・携帯電話のニーズに合った高
画質化につながると言える。

【００２４】かかる課題である透過モードの色再現性向
上という点を解決するためには、カラーフィルタの色純
度を高くすることが考えられる。すなわち、透過型に採
用されているカラーフィルタの色純度並みに色を濃くす
れば、透過モードの色純度は増加する。しかしながら、
この方法は、カラーフィルタの色純度とトレードオフの
関係にある透過率が低下し、そのためにカラーフィルタ
を２回通過する反射モードにおいては、光利用効率の低
下が著しく、高反射率が得られなくなる。

【００２５】そこで、反射モードの光利用効率および画
質を一定にしたまま、透過モードの色再現性のみを向上
させる構造が望ましいと考えられる。

【００２６】この目的を達成させる半透過型液晶表示装
置を図４と図５に示す。図４に示す液晶表示装置は、図
１に示す液晶表示装置の一部改善したものであり、図５
に示す液晶表示装置は、図２に示す液晶表示装置の一部
改善したものである。また、図６は図４に示す液晶表示
装置の要部拡大断面図、図７は図５に示す液晶表示装置
の要部拡大断面図である。なお、これらの図において、
図１と図２に示す箇所と同一部材には同一符号を付す。

【００２７】まず、図４に示す装置によれば、ガラス基
板１の上にフォトリソ工程により透明樹脂からなるほぼ
半球状の凸部を多数ランダムに配列してなる凸状配列群
３を形成し、この凸状配列群３上に光通過孔４を有する
金属膜にて形成した反射膜５を被覆する。この際、光通
過孔４のある領域においては、凸状配列群を部分的に取
り除いている。凸状配列群の樹脂膜厚は1.0〜1.5μm前
後あり、そのため、この状態の基板表面は、光通過孔４
に1.0〜1.5μm前後の凹部が存在する。この凹部が存在
する基板に対し、画素ごとにカラーフィルタ６を形成
し、そして、カラーフィルタ６の上にオーバーコート層
７と透明電極８と配向膜９とを順次形成している。ま
た、ガラス基板２においては、その上に多数平行に配列
した透明電極１０と配向膜１１とを順次形成している。

【００２８】そして、ガラス基板１とガラス基板２とを
液晶１２を介してシール部材１３により貼り合わせる。
さらにガラス基板２の外側に第１位相差フィルム１５と
第２位相差フィルム１４と偏光板１６とを順次形成す
る。

【００２９】上記構成によれば、図６に示すカラーフィ
ルタ側基板の要部拡大図から明らかなとおり、光通過孔
４に1.0〜1.5μm前後の凹部が存在する表面上にカラー
フィルタを形成するため、カラーレジストを塗布する
と、凹部にカラーレジストが流れ込むため、反射膜５で
ある反射膜上と光通過孔部ではカラーフィルタ膜厚が異
なる。反射膜上のカラーフィルタ膜厚を1.0μmとした場
合、光通過孔部のカラーフィルタ膜厚は1.5〜2.0μmに
なる。よって、透過光は光通過孔部のカラーフィルタを
通過するため、カラーフィルタ膜厚が増加した分、パネ
ル色再現性は向上する。すなわち、反射モード領域(反
射膜上)と透過モード領域(光通過孔部)のカラーフィル
タ膜厚を塗り分けることにより、反射モードの光利用効
率および画質を一定にしたまま、透過モードの色再現性
のみを向上させている。

【００３０】つぎに図５に示す液晶表示装置を説明す
る。対向するコモン側のガラス基板１とセグメント側の
ガラス基板２において、ガラス基板２の上に多数平行に
配列した透明電極１０を形成し、その上に、光通過孔４
を有する金属膜にて形成した反射膜５を被覆する。この
金属膜は、反射膜機能の他に、電極の機能も兼ねてお
り、アクティブエリア外の引き回し配線にも金属膜を形
成している。この上には、配向膜１１を形成している。
一方、ガラス基板１においては、まず、膜厚1.0〜1.5μ
m前後の透明樹脂を塗布し、対向基板２の金属膜が有す
る領域(反射モード領域)に対応した部分に、透明樹脂に
よるリブ１７を形成する。その上に画素ごとに配したカ
ラーフィルタ６を形成し、そして、カラーフィルタ６の
上にオーバーコート層７と透明電極８と配向膜９とを順
次形成している。

【００３１】そして、ガラス基板２とガラス基板１とを
液晶１２を介してシール部材１３により貼り合わせる。
さらにガラス基板２の外側に第１位相差フィルム１５と
第２位相差フィルム１４と偏光板１６とを順次形成す
る。

【００３２】このような構成の半透過型液晶表示装置に
おけるカラーフィルタ側基板の拡大図を図７に示す。

【００３３】図４に示す如く、前述した装置によれば、
凹凸樹脂膜厚の段差を利用して、反射モード領域(反射
膜上)と透過モード領域(光通過孔部)のカラーフィルタ
膜厚を塗り分けているのに対し、この半透過型液晶表示
装置によれば、透明樹脂で1.0〜1.5μm前後の段差を形
成することにより、カラーフィルタ膜厚を塗り分けてい
る。したがって、高画質化の効果としては半透過型液晶
表示装置と同様となる。

【００３４】以上の如き液晶パネル構造を採用すること
により、透過モードの色再現性を向上させ、反射・透過
モードの画質を両立させた半透過型液晶表示装置を実現
させている。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４〜
図７に示す半透過型液晶表示装置においては、図１〜図
３に示す半透過型液晶表示装置と比べ、構造が複雑であ
る。また、反射モード領域(反射膜上)と透過モード領域
(光通過孔部)のカラーフィルタ膜厚を塗り分けるための
製造工程が増え、これにより、生産コストが上がってい
た。

【００３６】したがって本発明の目的は、製造工程を追
加しないで、低生産コストとともに高色純度および高画
質を達成した液晶表示装置を提供することにある。

【００３７】本発明の他の目的は反射モードと透過モー
ドの色再現性を同等にし、反射モードと透過モードの色
再現性の違いの違和感を解消させるなどして、高色純度
および高画質を達成した液晶表示装置を提供することに
ある。

【００３８】さらに本発明の目的は、かかる本発明の液
晶表示装置を得るための製造方法を提供することにあ
る。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、基板上に反射膜を形成し、この反射膜上に一方電極
と配向層とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上
に他方電極と配向層とを順次積層してなる他方部材との
間にネマチック型液晶を介在してマトリックス状に画素
を配列するとともに、画素ごとに反射膜に対し光通過孔
を設けて、さらにカラーフィルタを配した装置構成にお
いて、画素のうち光通過孔を設けた部分に対応するカラ
ーフィルタ領域の膜厚を、光通過孔を設けない部分に対
応するカラーフィルタ領域の膜厚に比べ大きくしたこと
を特徴とする。

【００４０】本発明の他の液晶表示装置は、一方部材の
外側にバックライトを配設したことを特徴とする。

【００４１】本発明のさらに他の液晶表示装置は、単純
マトリックス型もしくはアクティブ型の液晶駆動方式で
あることを特徴とする。

【００４２】本発明の液晶表示装置の製造方法は、基板
上に反射膜を形成し、この反射膜上に一方電極と配向層
とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に他方電
極と配向層とを順次積層してなる他方部材との間にネマ
チック型液晶を介在してマトリックス状に画素を配列す
る工程と、画素ごとに反射膜に対し光通過孔を設ける工
程とを備え、さらに反射領域ならびに双方間にて異なる
光透過性の少なくとも２種類の光透過領域とを形成した
カラーフィルタ形成用のフォトマスクを用いてカラーフ
ィルタを形成するフォトリソ工程を経て、前記画素のう
ち光通過孔を設けた部分に対応するカラーフィルタ領域
の膜厚を、光通過孔を設けない部分に対応するカラーフ
ィルタ領域の膜厚に比べ大きくしたことを特徴とする。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図でもって詳述す
る。図８と図９により単純マトリックス型の液晶駆動方
式を用いた本発明の液晶表示装置を説明する。

【００４４】図８はこの液晶表示装置の断面概略図であ
り、図９はその要部である画素ごとに反射膜に対し光通
過孔を設けた一方部材の拡大断面図である。なお、図１
に示す液晶表示装置と同一箇所には同一符号を付す。

【００４５】１はコモン側のガラス基板（たとえば、寸
法３００×３６０ｍｍ、０．５ｍｍ厚）、２はセグメン
ト側のガラス基板（たとえば、寸法３００×３６０ｍ
ｍ、０．５ｍｍ厚）であって、前記一方部材について
は、ガラス基板１の一方主面上に透明樹脂からなるほぼ
半球状の凸部（たとえば、円直径：１０μｍ、高さ：
０．２〜０．４μｍ）を多数配列することで、図１に示
す如き液晶表示装置と同じようなランダム性の凸状配列
群３を形成し、この凸状配列群３上に光通過孔４を有す
る金属膜にて形成した反射膜５を被覆している。光通過
孔４は金属膜を全面にスパッタし、エッチングにより形
成した。この金属膜はクロムやアルミニウム、銀などの
金属材を使用する。

【００４６】本例における光通過孔の領域としては、図
９の要部拡大断面図に示す如く、画素内の両端に形成し
た構造であって、各画素にはそれぞれほぼ同じ構成の光
通過孔４が形成され、個々の画素は、光通過孔４をなす
透過領域（透過モード）と、金属膜による反射膜５が形
成されている反射領域（反射モード）とからなる。

【００４７】このような構成によれば、光通過孔４の領
域と、反射膜５の金属膜が形成されている反射領域の面
積比率により、液晶表示装置としての光通過性と光反射
性の双方の機能を具備している。たとえば、反射領域と
透過領域の面積比率は75：25が良い。この比率は、金属
膜のフォトリソにおいて、その際のマスク設計をおこな
うことで得られる。

【００４８】そして、反射膜５を被覆した凸状配列群３
上に画素ごとにカラーフィルタ６を形成している。カラ
ーフィルタ６は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料
（赤、緑、青）により調合された感光性レジストを基板
上に塗布し、フォトリソグラフィにより形成している。

【００４９】つぎにアクリル系樹脂からなるオーバーコ
ート層７と、前記一方電極である多数平行にストライプ
状配列したＩＴＯからなる透明電極８とを形成してい
る。この透明電極８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９を形成している。また、各カ
ラーフィルタ６間にはクロム金属もしくは感光性レジス
トのブラックマトリックスを形成してもよい。

【００５０】なお、配向膜９は透明電極８上に直に成膜
形成しているが、配向膜９と透明電極８との間に樹脂や
ＳｉＯ₂などからなる絶縁膜を介在させてもよく、しか
も、オーバーコート層７は設けなくてもよい。さらに反
射膜５を被覆した凸状配列群上に樹脂やＳｉＯ₂からな
る平滑膜を形成し、この平滑膜上に画素ごとにカラーフ
ィルタ６を形成してもよい。

【００５１】他方部材については、ガラス基板２上に前
記他方電極である多数平行にストライプ状配列したＩＴ
Ｏからなる透明電極１０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１１とを順次形成してい
る。透明電極１０と配向膜１１との間に樹脂やＳｉＯ₂
からなる絶縁層を介在させてもよい。

【００５２】そして、上記構成の一方部材および他方部
材を、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１２を介してシ
ール部材１３により貼り合わせる。また、両部材間には
液晶１２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。

【００５３】さらにガラス基板２の外側にポリカーボネ
イトなどからなる第１位相差フィルム１５と第２位相差
フィルム１４とヨウ素系の偏光板１６とを順次形成す
る。これらの配設については、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。

【００５４】上記構成の液晶表示装置においては、太陽
光、蛍光灯などの外部照明による入射光は偏光板１６、
第２位相差フィルム１４、第１位相差フィルム１５およ
びガラス基板２を通過し、液晶１２、カラーフィルタ６
などを通して反射膜５に到達し、反射膜５にて光反射さ
れ、反射モードとして、その反射光が出射される。

【００５５】また、透過モードについては、バックライ
トＢ／Ｌの出射光がガラス基板１の外側に設けた偏光板
および位相差フィルムを光通過し、さらに凸状配列群
３、反射膜５の光通過孔４、カラーフィルタ６などを介
して第１位相差フィルム１５、第２位相差フィルム１
４、偏光板１６から光出射される。

【００５６】つぎに本発明の液晶表示装置の製造方法を
述べる。本発明の製法によれば、上述した如く、ガラス
基板１上に反射膜５を形成し、この反射膜５上に透明電
極８と配向層９とを順次積層してなる一方部材と、ガラ
ス基板２上に透明電極１０と配向層１１とを順次積層し
てなる他方部材との間にネマチック型液晶１２を介在し
てマトリックス状に画素を配列する工程を備える。

【００５７】そして、画素ごとに反射膜５に対し光通過
孔４を設ける工程も備えるが、この工程によれば、金属
膜を全面にスパッタし、エッチングにより光通過孔４を
形成する。

【００５８】つぎに反射領域ならびに双方間にて異なる
光透過性の少なくとも２種類の光透過領域とを形成した
カラーフィルタ形成用のフォトマスクを用いてカラーフ
ィルタを形成するフォトリソ工程を図１０〜図１３によ
り述べる。

【００５９】この工程を図１３に示す一方部材の形成方
法でもって説明するが、図１０は本工程にて用いるフォ
トマスクを示し、Ａの平面図であり、Ｂは要部拡大図、
ＣはＢにして示す切断面線ｘ−ｘによる断面図である。
図１１はこのフォトマスクを用いた露光の状態図であ
る。また、図１２はカラーフィルタの形成における現像
時間とレジスト膜厚との関係を示す線図である。

【００６０】まず、図１３に示す工程でもって凸状配列
群３およびカラーフィルタ６を塗布形成する。なお、オ
ーバーコート層７を形成するまでの工程である。

【００６１】同図にしたがって、（ａ）〜（ｇ）の各工
程順に形成する。以下、各工程を述べる。

【００６２】（ａ）工程ガラス基板１上に光感光性樹脂をスピンナーにて塗布
し、フォトリソ工程により、凹凸構造を形成する。本例
ではスピンナ回転数1000rpmに対して1.5μm前後の厚さ
のポジ型光感光性樹脂を塗布した。また、フォトリソ工
程により、凸部の直径は10μｍ前後、凹凸高低差は0.4
μｍ前後の凸状配列群３を作製した。

【００６３】（ｂ）工程金属膜を前面にスパッタし、各画素に一定の面積で金属
膜をエッチングし、画素ごとに光通過孔４を設けた反射
膜５を形成する。

【００６４】この工程もフォトリソ工程でおこなう。本
例の金属膜はＡｌ膜であり、膜厚を1000Åスパッタし
た。そして、エッチングにより光通過孔４を形成する。

【００６５】各画素にはそれぞれほぼ同じ構成の光通過
孔４が形成されており、個々の画素は、光通過孔４をな
す透過領域と、金属膜が形成されている反射領域とから
なる。そして、光通過孔４と金属膜が形成されている反
射領域の面積比率により、液晶表示装置としての光通過
性と光反射性の双方の機能を具備している。たとえば、
反射領域と透過領域の面積比率は75：25にするとよい。
この比率は、金属膜のフォトリソにおいて、その際のマ
スク設計をおこなうことで得られる。

【００６６】（ｃ）工程顔料分散方式にしたがって、ブラックマトリクス樹脂を
塗布し、フォトリソ工程にて所定の部位に配設する。こ
のブラックマトリクスは、画素間の反射光の光漏れを防
ぐために形成する。このブラックマトリクスを採用する
ことにより、コントラストが増加する。

【００６７】（ｄ）工程顔料分散方式にしたがって、赤顔料により調合された感
光性レジストを基板上に塗布し、ついでフォトリソグラ
フィにてカラーフィルタ６を所定に部位に配設する。

【００６８】（ｅ）工程緑顔料により調合された感光性レジストを基板上に塗布
し、ついでフォトリソグラフィにてカラーフィルタ６を
所定に部位に配設する。

【００６９】（ｆ）工程青顔料により調合された感光性レジストを基板上に塗布
し、ついでフォトリソグラフィにてカラーフィルタ６を
所定に部位に配設する。

【００７０】（ｇ）工程アクリル系樹脂を塗布することで、オーバーコート層７
を被覆する。

【００７１】以上のとおり、図１３に示す（ａ）〜
（ｇ）の各工程を経ることで凸状配列群３とカラーフィ
ルタ６を形成する。

【００７２】つぎに前述した（ｄ）工程〜（ｆ）工程に
よるカラーフィルタ６の形成方法を詳述する。

【００７３】この形成方法によれば、フォトマスクには
グレースケールを設けたマスクを用いて、カラーフィル
タ膜厚を、たとえば光通過孔４をなす透過領域上では
１．０μm、反射膜５が形成されている反射領域上では
０．５μmにした。

【００７４】カラーフィルタ形成用のフォトマスクに
は、図１０に示す如く、グレースケールの領域を設けた
フォトマスクを用いる。同図によれば、マスクパターン
は、金属膜のある領域(反射領域)と光通過孔領域(透過
領域)に対応している。

【００７５】同図Ａに示すようにガラス基板などの透明
基板上の一面に金属膜を形成するが、さらに矩形状の光
透過性孔を配列したものである。そして、この配列をス
トライプ状にさらに配列したものである。また、同図
Ｂ、Ｃに示す如く、個々の光透過孔にはグレースケール
の領域をさらに形成している。

【００７６】このような構成のマスクを用いてカラーレ
ジストをフォトリソする場合、カラーレジストの感光パ
ターンは、図１１に示すように以下の３領域〜に区
分される。なお、本例におけるカラーレジストはネガレ
ジストである。

【００７７】領域・・・紫外線が透過する領域(透過
領域)であって、この領域のカラーレジストは、紫外線
により光硬化するため、現像後にこの領域が残る。

【００７８】領域・・・紫外線が透過しない領域(反
射領域)であり、この領域のカラーレジストは、未感光
の領域であり、現像によりすべてが剥離される。

【００７９】領域・・・グレースケールの領域であ
る。この領域のマスク透過率はたとえば50％前後になっ
ているため、カラーレジストには光硬化しきらない程度
の紫外線が与えられる。したがって、現像をすると、カ
ラーレジストの剥離が始まるが、剥離反応は鈍く、完全
にレジストが剥離されるまでの時間は、の領域に比べ
長くなる。

【００８０】図１２に、各領域における現像時間
によるカラーレジスト膜厚を示す。横軸は現像時間であ
り、縦軸はレジスト膜厚ｄ（μm）である。

【００８１】本例においては、現像時間を９０秒（se
c）として、領域のカラーフィルタ膜厚が1.0μmに対
し、領域のカラーフィルタ膜厚を０．５μmとした。

【００８２】以上より、グレースケール領域を設けたフ
ォトマスクでカラーフィルタを形成することにより、一
度のフォトリソ工程で、反射領域と透過領域のカラーフ
ィルタ膜厚を塗り分けることができる。

【００８３】（カラーフィルタの膜厚選定および色度設
計）本例の液晶パネルを作製するに当り、それに用いた
カラーフィルタRed（赤）／Green（緑）／Blue（青）の
３色の膜厚と、CIE色度設計について、図１４と図１５
でもって説明する。

【００８４】図１４にて色域面積の定義を示す。色域面
積は各RGB色度点を囲んだ面積であり、この面積が大き
い程、色再現性が高くなり、色純度の高いパネル表示が
得られる。その反面、透過率は低下する。

【００８５】ちなみに、透過モードにおける液晶パネル
によれば、その表示色純度を向上させることにあり、理
想としては、透過モードにおいては色純度を重視する。
しかし、反射モードにおいては高透過率で明るさを重視
した設計が望ましい。

【００８６】図１５にカラーフィルタ膜厚を幾とおりに
も変えた場合にて、それぞれの色域面積と透過率をプロ
ットし、そして、これらプロットにて線図として示す。

【００８７】同図の横軸はカラーフィルタ膜厚であり、
縦軸は透過率である。この結果から明らかなとおり、カ
ラーフィルタ膜厚の増加に伴い、色域面積は増加し、透
過率は低下していく。

【００８８】本発明によれば、反射領域のカラーフィル
タに求められる性能としては、高透過率であって、透過
率としては45％以上が望ましい。したがって、図１５か
ら明らかなとおり、カラーフィルタの膜厚としては、1.
2μm以下にするとよい。しかし、その膜厚が薄すぎる
と、高透過率にはなるが、色純度が低下傾向になり、色
純度（色域面積）としては1.5％以上が望ましい。した
がって、反射領域の好適なカラーフィルタ膜厚として
は、0.5〜1.2μm、最適には0.7〜1.0μmにするとよい。

【００８９】一方、透過領域のカラーフィルタに求めら
れる性能としては、反射モードを備えない従来の透過型
液晶表示装置と同程度の高色純度である。目視評価で高
色純度と認識できる色域面積としては3.0%以上であり、
この条件を満たすカラーフィルタ膜厚は1.2μm以上であ
る。さらに膜厚を増加させれば、色は濃くなっていく
が、透過率の低下によりパネル表示が暗くなるので、カ
ラーフィルタ膜厚の上限としては、透過率35%以上を確
保できる2.0μm以下にするとよい。

【００９０】以上のとおり、透過領域のカラーフィルタ
膜厚としては、1.2〜2.0μmが望ましい。また、一画素
内に、カラーフィルタ膜厚が異なる領域を２つ以上有し
た際、膜厚範囲を0.5〜2.0μmにするとよいこともわか
る。

【００９１】参考までに本発明者は図１５に示す結果を
得るために実験データを表１に示す。カラーフィルタの
膜厚を０．２μm〜３．０μmの範囲内にて幾とおりにも
変え、それぞれの透過率と色域面積を測定し、さらに液
晶パネル反射モードにおける明るさ、透過モードにおけ
る明るさと色純度を目視により評価した結果も表１に示
す。

【００９２】各評価においては、◎、〇、△、×に区分
し、◎印は非常に良好であり、〇印は良好であるが、◎
での評価に比べ劣る場合である。また、△印はやや劣る
が、実用上支障ない場合であり、×印はさらに劣るため
に実用上支障になる場合である。

【００９３】

【表１】

【００９４】同表からも明らかなとおり、反射領域と透
過領域の膜厚設定としては、膜厚差が最大の場合、反射
領域0.5μmに対し透過領域2.0μmとなり、膜厚差が最小
の場合、反射領域1.0μmに対し1.2μmとなる。すなわ
ち、最大膜厚と最小膜厚の比(Max／Min)としては1.2〜
4.0にするとよい。

【００９５】つぎに本発明者は透過領域のカラーフィル
タ膜厚を１．０μmに、反射領域のカラーフィルタ膜厚
を０．５μmにした構成にてカラーフィルタのCIE色度を
求めたところ、表２に示すような結果が得られた。

【００９６】

【表２】

【００９７】また、図１６にCIE色度図を示す。

【００９８】膜厚１．０μｍの場合、色域面積は４.４
４％、透過率は３７．７％であるのに対し、膜厚０．５
μｍでは色域面積は１．７３％、透過率は５０．５％に
なっている。

【００９９】さらに本発明者は図１に示す液晶表示装置
と図８に示す液晶表示装置とを作製し、双方間での光学
特性評価をおこなった。図１７は図１に示す液晶表示装
置のRGB色度図であり、図１８は図８に示す液晶表示装
置のRGB色度図である。なお、両者の装置において、カ
ラーフィルタの構造以外は、同じである。

【０１００】反射膜５はＡＬ金属膜にて1０００Åに厚
みにて形成している。そして、その金属膜をベタにて一
面にかつ一様に成膜し、光通過孔４をフォトリソ工程に
より得ている。また、カラーフィルタの膜厚について
は、図１に示す構造は0.5μｍという一定値であるのに
対し、図８に示す本発明の構造によれば、カラーフィル
タは、反射領域にて０．５μm、透過領域にて１．０μm
である。

【０１０１】測定条件は、反射モードの場合、液晶パネ
ル上部から光(C光源)を入射させ、液晶パネルを駆動さ
せた際(白表示、黒表示、RGB表示（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅ
ｎ、Ｂｌｕｅ表示）)の反射光の反射率、コントラスト
および色域面積（色再現性）を測定した。また、透過モ
ードの場合は、測定対象下部から光(C光源)を入射さ
せ、測定対象を駆動させた際の透過率、コントラストお
よび色域面積を測定した。

【０１０２】図１７と図１８に示す結果から明らかなと
おり、本発明による半透過型液晶表示装置と従来構造の
半透過型液晶表示装置のRGB色度および色域面積の比較
をした結果、従来構造は反射モードと透過モードの色域
面積が大きく異なっているのに対し、本発明の構造は反
射モードと透過モードの色域面積がほぼ等しく、色再現
性の両立度が向上していることがわかる。

【０１０３】この点について、本発明者は以下のとおり
考える。

【０１０４】カラーフィルタの膜厚をdとした場合に、
従来の構造における入射光のカラーフィルタ通過距離
は、反射モード時は2dであるのに対し、透過モードはd
となる。一般的に、入射光のカラーフィルタ通過距離と
色再現性は比例の関係にある。よって、従来構造の場
合、反射・透過のモードによりカラーフィルタの通過距
離が異なるため、モードによる色再現性の差が生じ、と
くに透過モードでは、カラーフィルタの通過距離が短い
ため、色再現性が悪く、表示の目視評価においても、色
が淡く感じられる。

【０１０５】一方、本発明における構造では、透過領域
におけるカラーフィルタ膜厚が反射領域カラーフィルタ
の膜厚の約2倍程度になっているため、入射光のカラー
フィルタ通過距離は、反射モード、透過モードともに2d
となる。よって、透過モードの色再現性は向上し、反射
モードの色再現性と同等になるため、モードによる色再
現性の差が生じない。

【０１０６】以上のとおり、本発明による液晶表示装置
により、反射モードと透過モードの色再現性の両立度を
向上させることができた。

【０１０７】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更や改良等はなんら差し支えない。たとえば、本例
では単純マトリックス型の液晶表示装置にて説明した
が、これに代えてアクティブ型の液晶表示装置でも同じ
作用効果を奏する。

【０１０８】また、本例によれば、凸状配列群上に光透
過孔を設けた反射膜を形成したが、これに代えて、基板
上に凸状配列群を介さないで、光透過孔を設けた反射膜
を形成してもよい。

【０１０９】

【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、画素ごとに反射膜に対し光通過孔を設けて、さ
らにカラーフィルタを配した装置構成において、画素の
うち光通過孔を設けた部分に対応するカラーフィルタ領
域の膜厚を、光通過孔を設けない部分に対応するカラー
フィルタ領域の膜厚に比べ小さくしたことで、反射モー
ドと透過モードの色再現性を両立させ、高色純度および
高画質を達成することができた。

【０１１０】また、本発明の液晶表示装置の製造方法に
よれば、反射領域ならびに双方間にて異なる光透過性の
少なくとも２種類の光透過領域とを形成したカラーフィ
ルタ形成用のフォトマスクを用いてカラーフィルタを形
成するフォトリソ工程を経ることで、かかる高色純度お
よび高画質を達成するとともに、製造コストを下げるこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の半透過型液晶表示装置の概略断面図であ
る。

【図２】従来の他の半透過型液晶表示装置の概略断面図
である。

【図３】従来の半透過型液晶表示装置の要部拡大概略断
面図である。

【図４】従来のさらに他の半透過型液晶表示装置の概略
断面図である。

【図５】従来のさらに他の半透過型液晶表示装置の概略
断面図である。

【図６】従来のさらに他の半透過型液晶表示装置の要部
拡大概略断面図である。

【図７】従来のさらに他の半透過型液晶表示装置の要部
拡大概略断面図である。

【図８】本発明の半透過型液晶表示装置の概略断面図で
ある。

【図９】本発明の半透過型液晶表示装置の要部拡大概略
断面図である。

【図１０】Ａは本発明の製造方法に用いるフォトマスク
の平面図であり、Ｂはその要部拡大図、ＣはＢにして示
す切断面線ｘ−ｘによる断面図である。

【図１１】本発明にて使用するフォトマスクによる露光
の状態図である。

【図１２】カラーフィルタの形成における現像時間とレ
ジスト膜厚との関係を示す線図である。

【図１３】（ａ）〜（ｇ）は凸状配列群およびカラーフ
ィルタを塗布形成する工程図である。

【図１４】色域面積の定義を示す説明図である。

【図１５】カラーフィルタ膜厚によるカラーフィルタの
透過率と色域面積とを示す線図である。

【図１６】実施例に用いたカラーフィルタのCIE色度を
示す線図である。

【図１７】従来の液晶表示装置におけるパネル色域面積
を示す線図である。

【図１８】本発明の液晶表示装置におけるパネル色域面
積を示す線図である。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に反射膜を形成し、この反射膜上に
一方電極と配向層とを順次積層してなる一方部材と、透
明基板上に他方電極と配向層とを順次積層してなる他方
部材との間にネマチック型液晶を介在してマトリックス
状に画素を配列するとともに、画素ごとに反射膜に対し
光通過孔を設けて、さらにカラーフィルタを配した液晶
表示装置であって、前記画素のうち光通過孔を設けた部
分に対応するカラーフィルタ領域の膜厚を、光通過孔を
設けない部分に対応するカラーフィルタ領域の膜厚に比
べ大きくした液晶表示装置。
【請求項２】前記一方部材の外側にバックライトを配設
した請求項1記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記液晶表示装置が単純マトリックス型も
しくはアクティブ型の液晶駆動方式である請求項１また
は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】基板上に反射膜を形成し、この反射膜上に
一方電極と配向層とを順次積層してなる一方部材と、透
明基板上に他方電極と配向層とを順次積層してなる他方
部材との間にネマチック型液晶を介在してマトリックス
状に画素を配列する工程と、画素ごとに反射膜に対し光
通過孔を設ける工程とを備えた液晶表示装置の製造方法
であって、反射領域ならびに双方間にて異なる光透過性
の少なくとも２種類の光透過領域とを形成したカラーフ
ィルタ形成用のフォトマスクを用いてカラーフィルタを
形成するフォトリソ工程を経て、前記画素のうち光通過
孔を設けた部分に対応するカラーフィルタ領域の膜厚
を、光通過孔を設けない部分に対応するカラーフィルタ
領域の膜厚に比べ大きくした液晶表示装置の製造方法。