JP2003248216A - 反射型カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透過率と色再現性との双方を高めた反射型カラ
ー液晶表示装置を提供する。 【解決手段】ガラス基板２上に凸状配列群を形成し、凸
状配列群上に光反射膜４ａと配向膜５とを被覆する。ま
た、ガラス基板６上に画素ごとに配したカラーフィルタ
７を形成し、その上にオーバーコート層８と透明電極９
と配向膜１０を形成している。カラーフィルタ７は赤、
青、緑の各着色層からなり、そして、赤の着色層の光透
過率と、緑の着色層の光透過率と、青の着色層の光透過
率との比率を１．０〜１．２：１．５〜１．７：１．０
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型カラー液晶表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、バックライトを使用しない反射型
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】反射型液晶表示装置には、後方に配設した
基板の面上に鏡面にした光反射層を設け、前方に配設し
た基板の外側に散乱板を設けた機能分離型と（特開平８
−２０１８０２号参照）、後方に配設した基板に対し凹
凸形状の光反射層を形成した散乱反射型とがあるが（特
開平４−２４３２２６号参照）、双方の型ともにバック
ライトを用いないことで、周囲の光を有効に利用してい
る。

【０００４】一方、携帯情報端末に対しては、屋外にて
使用することが多く、太陽下で用いる液晶パネルも開発
されている。これらの要望を満たすために、バックライ
トを用いないで周囲光を反射させて表示する、完全反射
型液晶表示装置や、太陽下ではバックライトを点灯せ
ず、暗闇などにてバックライトを点灯して使用する反射
・半透過型液晶表示装置の開発も進められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら完全反射型液晶
表示装置や反射・半透過型液晶表示装置において、赤の
着色層、青の着色層および緑の着色層によるカラーフィ
ルタを設けて、カラー液晶表示化し、そして、反射型に
て表示した場合、カラーフィルタの透過率を高めて、パ
ネルとしての明るさを確保していた。

【０００６】しかしながら、透過率を高めると、その反
面、色再現性が劣化し、淡い色になり、視認性を低下さ
せていた。

【０００７】したがって本発明の目的は、叙上に鑑みて
完成されたものであり、その目的は透過率と色再現性と
の双方を高めたカラー表示の完全反射型液晶表示装置や
反射・半透過型液晶表示装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は屋外用に好適な反射型
カラー液晶表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型カラー液
晶表示装置は、基板の一方主面上にストライプ状光反射
性電極群を被覆し、このストライプ状光反射性電極群上
に赤、青、緑の各着色層からなるカラーフィルタと配向
層と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光反射性電極群とストライプ
状透明電極群とが交差するようにネマチック型液晶を介
して貼り合わせて、マトリックス状に画素を配列せしめ
るとともに、前記赤の着色層の光透過率と、緑の着色層
の光透過率と、青の着色層の光透過率との比率を１．０
〜１．２：１．５〜１．７：１．０にしたことを特徴と
する。

【００１０】本発明の他の反射型カラー液晶表示装置
は、上記の装置において、基板の一方主面上に多数の透
明樹脂製凸部を隣り合う各凸部が接続されるようランダ
ムに並べた凸状配列群を形成し、該凸状配列群上にスト
ライプ状光反射性電極群を被覆したことを特徴とする。

【００１１】本発明の反射型カラー液晶表示装置は、基
板の一方主面上に光反射膜を被覆し、この光反射膜上に
赤、青、緑の各着色層からなるカラーフィルタと透明電
極と配向層とを積層してなる一方部材と、透明基板上に
透明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させてマトリックス状に画素
を配列せしめるとともに、前記赤の着色層の光透過率
と、緑の着色層の光透過率と、青の着色層の光透過率と
の比率を１．０〜１．２：１．５〜１．７：１．０にし
たことを特徴とする。

【００１２】本発明の他の反射型カラー液晶表示装置
は、上記の装置において、基板の一方主面上に多数の透
明樹脂製凸部を隣り合う各凸部が接続されるようランダ
ムに並べた凸状配列群を形成し、該凸状配列群上に光反
射膜を被覆したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の反射型カラー液晶表示装
置は、完全反射型液晶表示装置や反射・半透過型液晶表
示装置のいずれにも適用できるが、本例においては、完
全反射型液晶表示装置にて説明する。また、本発明で
は、装置内部に散乱反射構造を採用した液晶表示装置で
もって説明する。

【００１４】以下、本発明を図１〜図５によって詳述す
る。図１は液晶表示装置の断面概略図、図２は凸状配列
群の形成工程図、図３は凸状配列群を形成するためのフ
ォトマスクの平面図、図４は他のフォトマスクの平面図
である。また、図５は本発明の他の半透過型液晶表示装
置の断面概略図である。

【００１５】（液晶表示装置の一例）図１によりカラー
表示用の半透過型液晶表示装置１６を説明する。２はセ
グメント側のガラス基板（０．７ｍｍ厚）、６はコモン
側のガラス基板（０．７ｍｍ厚）であって、前記一方部
材については、ガラス基板２の一方主面上に光透過性に
優れた透明樹脂からなるほぼ半球状の凸部１７（径：５
〜１５μｍ）を多数配列することで凸状配列群を形成
し、凸状配列群上に前記ストライプ状光反射性電極群と
してのクロムやアルミニウム、銀などの薄い金属膜から
なる光反射膜４ａ（膜厚１０００Å）を被覆している。
光反射膜４ａは多数の帯を平行に配列したものであり、
各帯状膜が個々の電極１８に相当する。

【００１６】そして、光反射膜４ａ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５を被覆する。
光反射膜４ａを被覆した凸状配列群と配向膜５との間に
樹脂やＳｉＯ2 からなる平滑膜をスパッタリング法やデ
ィップ法、印刷法、スピンナー法等でもって形成しても
よい。

【００１７】前記他方部材については、ガラス基板６上
に画素ごとに配したカラーフィルタ７を形成している。

【００１８】カラーフィルタ７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。その上に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
透明電極９とを形成している。透明電極９は上記電極１
８と直交している。ただし、オーバーコート層８は必須
不可欠ではなく、カラーフィルタ７上に直に透明電極９
を形成することで、オーバーコート層８を除外してもよ
い。さらに透明電極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。なお、
配向膜１０は透明電極９上に直に成膜形成しているが、
配向膜１０と透明電極９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い。

【００１９】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１１を介してシ
ール部材１２により貼り合わせる。また、両部材間には
液晶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。

【００２０】さらにガラス基板６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１３と第２位相差
フィルム１４とヨウ素系の偏光板１５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。

【００２１】上記構成の液晶表示装置１６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１
５、第２位相差フィルム１４、第１位相差フィルム１３
を通して、さらにガラス基板６を通過し、カラーフィル
タ７、液晶１１を通して光反射膜４ａに到達し、光反射
膜４ａにて光反射され、その反射光が出射される。

【００２２】かくして、凸状配列群上に光反射膜４ａを
被覆したことで、従来の光散乱板を使用しなくなり、こ
れによって後方散乱が発生しなくなり、その結果、反射
型表示モードのＯＦＦ時の輝度が低減し、コントラスト
が向上した。

【００２３】〔凸状配列群の形成方法〕ガラス基板２上
の凸状配列群は、図２に示すように（ａ）〜（ｇ）の各
工程を経て形成する。

【００２４】（ａ）工程：アクリル系樹脂を主成分と
し、溶媒としてジエチレングリコールメチルエチルエー
テルを使用した光感光性樹脂（商品：ＰＣ３３９Ｈ・Ｊ
ＳＲ株式会社製）をスピンコート塗布する。この樹脂の
膜厚はスピンナ回転数により制御でき、本例ではスピン
ナ回転数を１０００ｒｐｍにして２μｍ程度の厚さのポ
ジ型光感光性樹脂を塗布した。

【００２５】（ｂ）工程：上記のように塗布された基板
を、たとえば９０℃の温度で２分間、ホットプレートに
よりプリベークした。

【００２６】（ｃ）工程：つぎにフォトリソ用マスクを
用いて露光をおこなう。この露光は基板の法線方向にＵ
Ｖを用いて全面露光する。

【００２７】このフォトリソ用マスクを図３または図４
に示す。フォトマスク１９はガラス基板２０上にＣｒ金
属や酸化鉄などからなる多数の円状スポット２１（たと
えば６μｍ径）をランダム状態に配置したものであり、
画像表示面が５．７インチサイズである場合、一表示面
に対応するガラス基板２０上には約５０００万個のスポ
ットが配置される。

【００２８】また、スポットは円状以外に、図４に示す
フォトマスク２２のように、たとえば四角形、五角形、
六角形、さらにそれ以上の多角形スポット２３であって
もよいが、見る方向によって散乱特性に違いが生じない
ように円形にするのがよい。そして、このスポット形状
とほぼ同一形状の凸部１７を形成される。

【００２９】（ｄ）工程：（ｃ）工程を経た後、現像を
おこなう。現像液としては、たとえばＪＳＲ株式会社製
のＰＤ５２３ＡＤ（濃度０．０５％）を使用する。そし
て、現像時間を変えることで現像の進行を加減すること
ができるが、現像を適度に止めることで、隣り合う各凸
部間にて双方の端部が接続され、連続的に繋がる。

【００３０】なお、（ｃ）工程の露光においては、ＵＶ
がフォトマスク１９、２２を通過することで干渉が生じ
ることで、これらマスクの直ぐ下の部分の樹脂もわずか
に光分解反応しているので、その後の現像工程（ｄ）に
より凸部の角部が丸くなる。

【００３１】（ｅ）工程：この加熱処理でもって、たと
えば低温（１３０℃、２分）にて表面形状が大きく変化
しない程度に熱溶融させる。

【００３２】（ｆ）工程：つぎのポストべークでもっ
て、たとえば高温（２００℃、３０分）にて全体を硬化
させる。

【００３３】このように（ｅ）工程によって若干溶解さ
せて表面形状をなめらかにして、凹凸形状に対し微調整
をおこない、ついで（ｆ）工程により硬化させる。

【００３４】（ｇ）工程：最後に凸状配列群上にスパッ
タリングや蒸着法でもってクロムやアルミニウム、銀な
どの金属からなる光反射膜４ａを、たとえば膜厚１００
０Åで被覆する。まず、膜厚１０００Åにて面状に金属
膜をスパッタリンングし、その後、フォトレジストでも
ってストライプ状にパターニングすることで電極構造と
なす。

【００３５】以上の各工程（ａ）〜（ｇ）を経て得られ
た光反射膜４ａが被覆された凸状配列群に対し、その表
面性状をスキャニングしたり、写真撮影をおこなったと
ころ、熱溶融により凸部が滑らかな形状になり、さらに
隣り合う各凸部が接続されている。

【００３６】また、凸状配列群を形成するに当たり、
（ｅ）工程の加熱処理（表面形状が大きく変化しない程
度の熱溶融工程）を除外して、その他の各工程（ａ）〜
（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）でもって形成してもよい。

【００３７】（液晶表示装置の他の例）図５に示すカラ
ー表示用の液晶表示装置２５においては、２６はコモン
側のガラス基板（０．７ｍｍ厚）、２７はセグメント側
のガラス基板（０．７ｍｍ厚）であって、前記一方部材
については、ガラス基板２６の一方主面上に透明樹脂か
らなるほぼ半球状の凸部１７を多数配列することで、前
記液晶表示装置１６と同じようなランダム性の凸状配列
群を形成し、この凸状配列群上にクロムやアルミニウ
ム、銀などの金属からなる光反射膜４ａ（膜厚１０００
Å）を被覆している。そして、凸状配列群上に画素ごと
に配したカラーフィルタ７を形成している。さらにアク
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からなる透明電極２８とを形成してい
る。この透明電極２８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２９を形成している。

【００３８】なお、配向膜２９は透明電極２８上に直に
成膜形成しているが、配向膜２９と透明電極２８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８は設けなくてもよい。
さらに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配したカラーフィル
タ７を形成してもよい。

【００３９】他方部材については、ガラス基板２７上に
多数平行に配列したＩＴＯからなる透明電極３０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３
１とを順次形成している。透明電極３０と配向膜３１と
の間に樹脂やＳｉＯ2 からなる絶縁層を介在させてもよ
い。

【００４０】そして、上記構成の一方部材および他方部
材を液晶１１を介してシール部材１２により貼り合わせ
る。さらにガラス基板２７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１３と第２位相差フィル
ム１４とヨウ素系の偏光板１５とを順次形成する。

【００４１】上記構成の液晶表示装置２５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１
５、第２位相差フィルム１４、第１位相差フィルム１３
およびガラス基板２７を通過し、液晶１１、カラーフィ
ルタ７などを通して光反射膜４ａに到達し、光反射膜４
ａにて光反射され、その反射光が出射される。

【００４２】かくして本発明の液晶表示装置２５におい
ても、光散乱板を使用しないことで、従来のような後方
散乱という課題が解消され、その結果、反射型表示モー
ドのＯＦＦ時の明るさが低減し、コントラストが向上し
た。

【００４３】上記光反射膜４ａについては、金属薄膜に
代えて、誘電体ハーフミラーにより形成してもよい。す
なわち、凸状配列群の上に低屈折率層と高屈折率層とを
交互に順次積層した積層構造にしてもよく、これによっ
て液晶１１を通して入射した光の一部は高屈折率層にて
反射され、それ他の高屈折率層を透過した光は低屈折率
層にて反射され、そして、これら反射光が干渉され、反
射性能が著しく高められ、いわゆる増反射が生じる。

【００４４】上記のような高屈折率層と低屈折率層とは
その間にて屈折率差があれば、どのように材料でもって
構成してもよいが、たとえば高屈折率層の屈折率の範囲
は２．０〜２．８がよく、ＴｉＯ2 、ＺｒＯ2 、ＳｎＯ
2 などで構成するとよい。これに対する低屈折率層の屈
折率の範囲は１．３〜１．６がよく、たとえばＳｉＯ2
、ＡｌＦ3 、ＣａＦ2 、ＭｇＦ2 などで構成するとよ
い。

【００４５】高屈折率層の厚み範囲は２５〜２０００
Å、低屈折率層の厚み範囲は２５〜２０００Åにするこ
とで、前述した増反射がもっとも顕著になる。さらに光
反射膜４ａの厚み範囲を５０〜１２０００Åにすること
で、この増反射が顕著になる。

【００４６】また、光反射膜４ａは低屈折率層と高屈折
率層とを交互に順次積層した積層構造にしたことで、各
層の総数は２層、４層、６層、８層、１０層あるいはそ
れ以上の層数にて構成する。

【００４７】（カラーフィルタの光透過率について）こ
のフィルタ材料である着色レジストは、アクリル感光性
樹脂などに色素を分散しているが、この色素の含有量が
大きくなると、その色調にさらに近くなり、鮮明な色合
いになるが、その反面、この色素にて吸収される光が多
くなることで暗くなる傾向にある。

【００４８】このような特性において、本発明者は、繰
り返し実験を行った結果、赤（Ｒ）の着色層と青（Ｂ）
の着色層と緑（Ｇ）の着色層とからなるカラーフィルタ
において、その透過率の比率の範囲を規定することで、
透過率を高めて輝度を大きくするとともに、色再現性を
高めて鮮やかな色調が得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。

【００４９】すなわち、本例によれば、液晶表示装置１
６、２５に設けるカラーフィルタにおいて、赤（Ｒ）の
着色層の光透過率と、緑（Ｇ）の着色層の光透過率と、
青（Ｂ）の着色層の光透過率との比率を１．０〜１．
２：１．５〜１．７：１．０にしたことで、透過率と色
再現性との双方を高めている。

【００５０】このような比率は、つぎの実験にて確かめ
た。以下、これを詳述する。本発明者は表１に示すよう
に赤（Ｒ）の着色層の光透過率と、緑（Ｇ）の着色層の
光透過率と、青（Ｂ）の着色層の光透過率との比率を６
とおりに変えた装置Ｎｏ．１〜１１を作製した。そし
て、それぞれの特性を評価した。なお、同表において
は、このような透過率（％）の比率を変えたことによる
輝度比も示す。透過率と輝度比との関係については、各
色いずれについても、ある係数による正比例の関係にあ
る。

【００５１】また、評価は、白色度、白さ、明るさ、色
再現性にて表わすとともに、これらの総合評価も行っ
た。

【００５２】白さ、明るさ、色再現性の測定について
は、ミノルタ製ＣＳ−１００にて測定した。

【００５３】測定値は（Ｙ、ｘ、ｙ）で明るさ、色度で
ある（ｘ、ｙ）で示され、（ｘ、ｙ）＝（０．３，０．
３）に近いほど白に近いと言える。また、明るさは測定
値である“Ｙ“が大きいほど明るくなる。

【００５４】色再現性については、ＮＴＳＣの色度の三
角形の面積に比べて、測定したＲ、Ｇ、Ｂの色度の三角
形の面積の比が大きいほど色再現性がよい。この点を図
６の概念図にて示す。

【００５５】白さ、明るさ、色再現性については、◎、
〇、△、×の４基準を設け、相対的に、◎印はきわめて
優れた特性である場合、〇印は良好な結果が得られた場
合、△印はやや劣るが、実用上支障がない場合、×印は
実用上支障がある場合である。

【００５６】そして、総合評価についても、これら４基
準にて行った。

【００５７】

【表１】

【００５８】この表から明らかなとおり、装置Ｎｏ．
２、３は白さ、明るさ、色再現性の点で、もっとも優れ
ている。装置Ｎｏ．１、８については、実用レベルの性
能の装置である。装置Ｎｏ．６、９、１１については、
Ｇが外れ、実用レベルに至っていなかった。同様に装置
Ｎｏ．７はＧについては満たすが、Ｒは外れ、装置Ｎ
ｏ．４、５、１０はＲ，Ｇともに外れる。

【００５９】叙上のごとく、本発明のように赤の着色層
の光透過率と、青の着色層の光透過率と、緑の着色層の
光透過率との比率を規定することで、透過率と色再現性
との双方を高めることができた。

【００６０】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の反射型カラー液
晶表示装置によれば、赤、青、緑の各着色層からなるカ
ラーフィルタを形成するに当り、赤の着色層の光透過率
と、緑の着色層の光透過率と、青の着色層の光透過率と
の比率を１．０〜１．２：１．５〜１．７：１．０にし
たことで、透過率と色再現性との双方を高めることがで
きた。

【００６１】また、本発明によれば、屋外用に好適な完
全反射型液晶表示装置や反射・半透過型液晶表示装置が
提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の断面概略図である。

【図２】（ａ）〜（ｇ）は凸状配列群の形成工程図であ
る。

【図３】凸状配列群を形成するためのフォトマスクの平
面図である。

【図４】凸状配列群を形成するための他のフォトマスク
の平面図である。

【図５】本発明の他の半透過型液晶表示装置の断面概略
図である。

【図６】ＮＴＳＣの色度の三角形と、測定したＲ、Ｇ、
Ｂの色度の三角形との関係を示す概念図である。

【符号の説明】

２、６、２６、２７・・・ガラス基板 ４ａ・・・光反射膜 ５、１０・・・配向膜 ７・・・カラーフィルタ ８・・・オーバーコート層 ９・・・透明電極 １１・・・液晶 １３、１４・・・位相差フィルム １５・・・偏光板 １６、２５・・・半透過型液晶表示装置 １７・・・凸部 １８・・・電極

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） Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/1333 ５０５ Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA04 DA08 DA12 DA14 DC02 DC11 DD05 DE00 2H048 BA02 BA45 BB01 BB02 BB44 2H090 HA04 HB07X HB08Y HC05 HC11 HC13 HC15 HD01 HD06 LA01 LA08 LA09 LA15 LA20 MB01 2H091 FA03Y FA14Y FA15Y FB08 FC02 FD04 FD23 FD24 GA01 GA03 GA06 GA16 LA15 LA17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の一方主面上にストライプ状光反射性
   電極群を被覆し、このストライプ状光反射性電極群上に
   赤、青、緑の各着色層からなるカラーフィルタと配向層
   と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光反射性電極群とストライプ状
   透明電極群とが交差するようにネマチック型液晶を介し
   て貼り合わせて、マトリックス状に画素を配列せしめる
   とともに、前記赤の着色層の光透過率と、緑の着色層の
   光透過率と、青の着色層の光透過率との比率を１．０〜
   １．２：１．５〜１．７：１．０にした反射型カラー液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】基板の一方主面上に多数の透明樹脂製凸部
   を隣り合う各凸部が接続されるようランダムに並べた凸
   状配列群を形成し、該凸状配列群上にストライプ状光反
   射性電極群を被覆した請求項１に記載の反射型カラー液
   晶表示装置。
3. 【請求項３】基板の一方主面上に光反射膜を被覆し、こ
   の光反射膜上に赤、青、緑の各着色層からなるカラーフ
   ィルタと透明電極と配向層とを積層してなる一方部材
   と、透明基板上に透明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させてマト
   リックス状に画素を配列せしめるとともに、前記赤の着
   色層の光透過率と、緑の着色層の光透過率と、青の着色
   層の光透過率との比率を１．０〜１．２：１．５〜１．
   ７：１．０にした反射型カラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】基板の一方主面上に多数の透明樹脂製凸部
   を隣り合う各凸部が接続されるようランダムに並べた凸
   状配列群を形成し、該凸状配列群上に光反射膜を被覆し
   た請求項３に記載の反射型カラー液晶表示装置。