JP2005148216A - カラーフィルタ基板、及びそのカラーフィルタ基板を備える電気光学装置並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 バックライトの輝度を上げることなく、透過表示モードにおける表示画像の明るさの向上を図る。
【解決手段】 反射層上に、Ｒ、Ｇ、又はＢの着色層をサブ画素Ｇ毎に各々形成すると共に、下側基板の内面上であって反射層に形成された開口部の領域の一部に、Ｒ、Ｇ、又はＢの着色層をサブ画素Ｇ毎に各々形成する。これにより、透過部に対応する開口部内において、着色層が形成された領域と着色層が形成されていない透明領域が形成されたカラーフィルタ基板が製造される。このカラーフィルタ基板を有する液晶表示装置において、透過型表示がなされる場合、バックライトからの照明光は、その開口部内の着色層が形成された領域及び透明領域を夫々透過する。このため、着色層を透過した照明光は所定の色相を呈すると共に、透明領域を透過した照明光は明るいまま観察者に到達する。これにより、バックライトの輝度を上げることなく、透過表示モードにおけるカラー表示画像の明るさの向上を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）等といった複数のカラーフィルタを基板上に形成してなる半透過反射型カラーフィルタ基板に関する。また、本発明は、そのカラーフィルタ基板を用いて構成される電気光学装置並びに電子機器に関する。

反射型の液晶表示装置は、バックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、また、薄型化が可能となるため、携帯性に優れているという利点を有する。そのため、以前から、種々の携帯型電子機器などの表示部などに多用されている。ところが、反射型の液晶表示装置は、自然光や照明光などの外光を利用して表示するため、暗い場所では表示の視認性が低下するという欠点があった。

そこで、明るい場所では、通常の反射型の液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所では、表示装置に付属されたバックライトなどの光源を利用して視認性を向上させたいわゆる半透過反射型の液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、利用者は周囲の明るさに応じて反射表示モードまたは透過表示モードのいずれかの表示方式に切り替えることができる。半透過反射型の液晶表示装置は、消費電力を低減しつつ、周囲が暗い場合でも、表示品位の高い表示を可能にしている。

近年、携帯型電子機器などの普及に伴って、液晶表示装置のカラー化の要求が高まっている。これは、上記の半透過反射型液晶表示装置が備えられた電子機器においても同様である。この要求に対応したカラーの半透過反射型液晶表示装置は、カラーフィルタ基板を備える。

半透過反射型カラー液晶表示装置の場合、反射表示モードでは、液晶表示装置に入射した外光はカラーフィルタを通過し、カラーフィルタの下方に設置されている反射膜によって反射され、再びカラーフィルタを通過して観察者へ至るようになっている。要するに、２回カラーフィルタを通過することになる。また、透過表示モードでは、バックライト光源などからの光が、カラーフィルタを１度通過して観察者へ至ることになる。このため、透過表示モードと反射表示モードの両方で共通のカラーフィルタ基板を使用する場合、反射表示モードにおける表示画像の彩度や明るさが不足するという問題がある。

そこで、反射表示領域に設けられるカラーフィルタの色素濃度や厚みを透過表示領域に設けられるカラーフィルタの色素濃度や厚みよりも薄くする、或いは反射表示領域に設けられるカラーフィルタの色材と透過表示領域に設けられるカラーフィルタの色材とを異なるものにすることにより、反射表示モードにおける表示画像の明るさ不足を補った半透過反射型液晶表示装置が知られている。また、反射表示領域と透過表示領域に夫々同一の色材からなるカラーフィルタを使用し、透過表示領域の全領域をカラーフィルタで覆うと共に、反射表示領域内にカラーフィルタを設けない領域、即ち、反射膜がカラーフィルタにより覆われていない領域（無着色反射領域）を設けることにより、反射表示モードにおける表示画像の明るさ不足を補った半透過反射型液晶表示装置も知られている。

例えば、前者に相当するものとして、反射型として用いた場合と透過型として用いた場合のいずれおいても良好な色再現性を得るため、反射領域のカラーフィルタ層の厚みを透過領域の２分の１にすることで、その反射領域のカラーフィルタ層の光学濃度Ｄを透過領域の２分の１にする半透過形の液晶表示素子及びその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

なお、半透過膜や半透過反射板を用いずに、１画素領域に光を透過する透明電極部と光を反射する反射電極部とを設けて、暗所における表示を従来の透過型の液晶表示装置と同等の視認性とし、一方、明所における表示を従来の反射型の液晶表示装置と同等の視認性とした液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

上述の半透過反射型液晶表示装置によれば、反射表示モードにおける表示画像の明るさの向上を実現することができる。しかしながら、最近では、透過表示モードにおいても表示画像のより一層の明るさの向上が要求されている。

透過表示モードにおいて表示画像を明るくするには、例えば、バックライトの輝度を増加する方法が考えられる。ところが、コストや消費電力などの様々な制約条件から、バックライトの輝度を上げるにはある程度限界がある。

特開２０００−２９８２７１号公報 特開平１１−３０５２４８号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、バックライトの輝度を上げることなく、透過表示モードにおける表示画像の明るさを向上させることが可能なカラーフィルタ基板及びその製造方法、電気光学装置及びその製造方法、並びに電子機器を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、カラーフィルタ基板は、反射部と、透過部と、前記反射部の少なくとも一部に配置された第１のカラーフィルタと、前記透過部の一部に配置された第２のカラーフィルタと、を有する。

上記のカラーフィルタ基板は、反射部及び透過部を備えているので、反射表示モード及び透過表示モードを備える電気光学装置を構成することができる。このカラーフィルタ基板の反射部の少なくとも一部には、第１のカラーフィルタが配置されている。よって、反射表示モードにおいて、一定の明るさ及び色相を有するカラー表示画像を得ることができる。

また、このカラーフィルタ基板の透過部の一部には、第２のカラーフィルタが配置されており、残りの部分には第２のカラーフィルタが配置されていない。よって、透過表示モードにおいて、バックライトなどによる照明光が第２のカラーフィルタを透過することより一定の色相を呈すると共に、第２のカラーフィルタが配置されていない領域を透過した照明光により、その領域の大きさに応じた明るさを呈する。よって、透過表示モードにおいて、それらの照明光が混合されて所望のカラー表示画像を得ることができる。このため、透過表示モードにおいて、バックライトの輝度を上げることなく、カラー表示画像の明るさの向上を図ることができる。

上記のカラーフィルタ基板の一態様では、前記第２のカラーフィルタの底面積は、前記透過部の面積より小さい。即ち、透過部には、第２のカラーフィルタが形成されていない領域が形成される。よって、透過表示モードにおいて、その領域を照明光が透過することにより、その領域に応じた明るさの表示画像が得られる。このため、透過表示モードにおいて、バックライトの輝度を上げることなく、カラー表示画像の明るさの向上を図ることができる。

上記のカラーフィルタ基板の他の一態様では、前記第２のカラーフィルタの色素濃度は、前記第１のカラーフィルタの色素濃度よりも高い。また、上記のカラーフィルタ基板の他の一態様では、前記第２のカラーフィルタの厚さは、前記第１のカラーフィルタの厚さよりも厚い。

これらの態様によれば、反射表示モードにおける表示画像の色相と、透過表示モードにおける表示画像の色相を所望の関係に設定することができる。

上記のカラーフィルタ基板の他の一態様では、前記第２のカラーフィルタの色材は、前記第１のカラーフィルタの色材より濃度が高く、前記第２のカラーフィルタの厚さは、前記第１のカラーフィルタの厚さと同一である。

この態様によれば、第２のカラーフィルタの色材を第１のカラーフィルタの色材よりも色素濃度が高い色材とし、尚且つ第２のカラーフィルタの厚さと第１のカラーフィルタの厚さを同一にすることにより、反射表示モードにおける表示画像の色相と、透過表示モードにおける表示画像の色相を所望の関係に設定することができる。

上記のカラーフィルタ基板の他の一態様では、前記第２のカラーフィルタの色材は、前記第１のカラーフィルタの色材と同一であり、前記第２のカラーフィルタの厚さは、前記第１のカラーフィルタの厚さよりも厚い。

この態様によれば、第２のカラーフィルタの色材と第１のカラーフィルタの色材を同一にして、尚且つ第２のカラーフィルタの厚さを第１のカラーフィルタの厚さよりも厚くすることにより、反射表示モードにおける表示画像の色相と、透過表示モードにおける表示画像の色相を所望の関係に設定することができる。

上記のカラーフィルタ基板の他の一態様では、前記第２のカラーフィルタの色素濃度及び厚さは、前記透過部と前記第２のカラーフィルタの領域とにより規定される前記第２のカラーフィルタが配置されていない領域の面積の大きさに基づいて決定されている。

この態様によれば、第２のカラーフィルタが配置されていない領域、即ち透明領域の面積に応じて、第２のカラーフィルタの色素濃度及び厚さを決定することができる。透過表示モードにおいて明るさの向上を図るには、バックライトからの照明光が吸収されることのない透明領域の面積を大きくすればよい。しかし、透明領域の面積を大きくするとその分だけ第２のカラーフィルタの底面積が小さくなり、明るさは得られるものの色相が不足することになる。したがって、この場合、第２のカラーフィルタのフィルタ濃度指数、即ち色素濃度と第２のカラーフィルタの体積（底面積と厚さとの積）を乗じた値が一定値となるように、第２のカラーフィルタの色素濃度及び厚さを決定すれば、一定の色相を保ちつつカラー表示画像の明るさの向上を図ることができる。

上記のカラーフィルタ基板の他の一態様では、前記第１のカラーフィルタのフィルタ濃度指数は、前記第２のカラーフィルタのフィルタ濃度指数に所定の係数を乗じた値とすることが好ましい。

本発明の他の観点では、反射部と透過部とを有するカラーフィルタ基板において、前記透過部は、カラーフィルタが存在する領域と透明領域とを備える。

上記のカラーフィルタ基板は、反射部及び透過部を備えているので、反射表示モード及び透過表示モードを備える電気光学装置を構成することができる。また、このカラーフィルタ基板の透過部は、カラーフィルタの存在する領域と、カラーフィルタの存在しない領域、即ち透明領域を備えている。よって、透過表示モードにおいて、バックライトなどによる照明光がカラーフィルタの存在する領域を透過することより一定の色相を呈すると共に、透明領域を透過した照明光により、その領域の大きさに応じた明るさを呈する。よって、透過表示モードにおいて、それらの照明光が混合されて所望のカラー表示画像を得ることができる。このため、透過表示モードにおいて、バックライトの輝度を上げることなく、カラー表示画像の明るさの向上を図ることができる。

上記のカラーフィルタ基板を有する電気光学装置を構成することができる。

本発明の１つの観点では、一対の基板を備える電気光学装置は、画素内に反射部と透過部とを有し、一方の前記基板は、前記反射部を構成する反射層と、前記反射層の少なくとも一部の上に配置される第１のカラーフィルタと、前記透過部の一部に配置される第２のカラーフィルタとを有する。

上記の電気光学装置によれば、一方の基板は、反射部を構成する反射層と、その反射層の少なくとも一部の上に第１のカラーフィルタを有しているので、反射表示モードにおいて、一定の明るさ及び色相を有するカラー表示画像を得ることができる。

また、一方の基板は、透過部の一部に第２のカラーフィルタを有しているので、透過表示モードにおいて、バックライトなどによる照明光が第２のカラーフィルタを透過することより一定の色相を呈すると共に、第２のカラーフィルタが配置されていない領域を透過した照明光により、その領域の大きさに応じた明るさを呈する。よって、透過表示モードにおいて、それらの照明光が混合されて所望のカラー表示画像を得ることができる。このため、透過表示モードにおいて、バックライトの輝度を上げることなく、カラー表示画像の明るさの向上を図ることができる。

本発明の他の観点では、一対の基板を備える電気光学装置は、画素内に反射部と透過部を有し、一方の前記基板は、反射部を構成する反射層を有し、他方の前記基板は、前記反射部の少なくとも一部に配置される第１のカラーフィルタと、前記透過部の一部に配置される第２のカラーフィルタとを有する。

上記の電気光学装置によれば、一方の基板に、反射部を構成する反射層を形成することができると共に、他方の基板に、反射部の少なくとも一部に第１のカラーフィルタと、透過部の一部に第２のカラーフィルタを配置することができる。よって、反射表示モードにおいて、外光が反射層のみの領域により反射されることで、その領域の大きさに応じた明るさを得ることができる。また、反射表示モードにおいて、外光が第１のカラーフィルタを通過し、その第１のカラーフィルタの下側にある反射層により反射され、再度第１のカラーフィルタを通過することにより所定の色相を呈する。よって、反射表示モードにおいて、一定の明るさ及び色相を有するカラー表示画像を得ることができる。

また、透過表示モードにおいて、バックライトなどによる照明光が第２のカラーフィルタを通過することにより一定の色相を呈すると共に、第２のカラーフィルタが配置されていない領域を透過した照明光により、その領域の大きさに応じた明るさを呈する。よって、透過表示モードにおいて、それらの照明光が混合されて所望のカラー表示画像を得ることができる。このため、透過表示モードにおいて、バックライトの輝度を上げることなく、カラー表示画像の明るさの向上を図ることができる。

上記の電気光学装置を有する電子機器を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。尚、以下の実施形態は、本発明を電気光学装置の一例としての液晶表示装置に適用したものである。

本実施形態は、バックライトなどの光源からの照明光が透過する透過部の一部に着色層が形成されていない領域を設けることにより、バックライトの輝度を上げることなく透過表示モードにおける表示画像の明るさを向上させるものである。

[カラーフィルタ基板及び液晶表示装置の構成]
まず、本発明に係る実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。ここに、図１は、本実施形態に係るカラーフィルタ基板１０１及びこのカラーフィルタ基板１０１を用いた液晶表示装置１００を模式的に示す概略断面図であり、図２は、図１に示すカラーフィルタ基板１０１の平面構造を模式的に示す概略平面図である。図１及び２に示す液晶表示装置はいわゆるパッシブマトリクス駆動方式である。なお、図１においては、説明の便宜上、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブ画素（サブピクセル）から構成されるカラー１画素分の領域を示している。

図１において、この液晶表示装置１００は、ガラスやプラスチック等の材料からなる上側基板１と、その上側基板１と同様の材料からなる下側基板２とがシール材３を介して貼り合わせられ、内部に液晶４が封入されてなる。

下側基板２の内面上には、サブ画素Ｇ毎に、所定の厚みを有する反射層５が形成されている。各反射層５には、透過部、即ち矩形状の開口部５１が形成されている。また、矩形状の開口部５１と、後述する黒色遮光層ＢＭの開口部との間には、サブ画素Ｇ毎に、反射部が形成されている。この反射層５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金等の薄膜により形成することができる。開口部５１は、下側基板２の内面上に縦横にマトリクス状に配列されたサブ画素Ｇ毎に、当該サブ画素Ｇの全面積を基準として所定割合の面積を有するように形成されている。この開口部５１は、上方から下側基板２を見た平面図である図２に示すように、各サブ画素Ｇに１箇所ずつ形成されている。

開口部５１内の領域の一部には、例えば原色系のカラーフィルタの場合には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の三色からなる着色層６Ｒ、６Ｇ、及び６Ｂがサブ画素Ｇ毎に形成されている。着色層６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂによりカラーフィルタが構成される。開口部５１内は、サブ画素Ｇ毎に着色層６Ｒ、６Ｇ、又は６Ｂが形成された領域と、着色層６Ｒ、６Ｇ、又は６Ｂが形成されていない領域（以下、「透明領域５３」と呼ぶ。）が存在する。

反射層５上であって且つ各サブ画素Ｇの間には、サブ画素間に存在する非点灯領域を遮光するため、黒色遮光層ＢＭが形成されている。この黒色遮光層ＢＭは、黒色の樹脂材料、例えば黒色の顔料を樹脂中に分散させたもの等を用いることが可能である。なお、本発明では、これに代えて、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層が相互に重ね合わされて形成された重ね遮光層（図示略）を用いてもよい。

また、反射層５上には、サブ画素Ｇ毎にＲ、Ｇ、Ｂの三色のいずれかからなる着色層７Ｒ、７Ｇ、及び７Ｂが形成されており、各着色層７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂには矩形の開口部５２が形成されている。着色層７Ｒ、７Ｇ、及び７Ｂに形成された開口部５２は、反射層５に形成された開口部５１よりも大きく形成されている。これにより、反射層５上には、着色層７Ｒ、７Ｇ、又は７Ｂが形成された領域と、着色層７Ｒ、７Ｇ、又は７Ｂが形成されていない反射層５のみの領域が存在する。なお、以下の説明において、色を問わずに着色層を指す場合は単に「着色層６」又は「着色層７」と記し、色を区別して着色層を指す場合は「着色層６Ｒ」、「着色層７Ｒ」などと記す。また、図１に示すように、着色層７Ｒ、７Ｇ、及び７Ｂの厚さＤ２は、着色層６Ｒ、６Ｇ、及び６Ｂの厚さＤ１よりも薄い。

着色層６、着色層７、及び黒色遮光層ＢＭの上には、透明樹脂等からなる保護層８が形成されている。この保護層８は、本実施形態に係るカラーフィルタ基板１０１及び液晶表示装置１００の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から、着色層６及び着色層７を保護する機能を有する。

保護層８の表面上には、ストライプ状のＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明電極９が形成され、対向する上側基板１の内面上には、そのストライプ状の透明電極９と交差する方向に、やはりストライプ状の透明電極１０が形成されている。なお、下側基板２上の透明電極９上、及び、上側基板１上の透明電極１０上には、配向膜等が必要に応じて適宜に形成される。

本実施形態では、下側基板２、反射層５、着色層６、着色層７、保護層８、透明電極９により構成される部分をカラーフィルタ基板１０１と呼んでいるが、一般的には「カラーフィルタ基板」とは下側基板、反射層及び着色層を有していればよく、保護層や透明電極などを有しないものもカラーフィルタ基板の概念に含まれる。

下側基板２の外面上には、位相差板（１／４波長板）１１及び偏光板１２が配置されており、上側基板１の外面上には、位相差板１３及び偏光板１４が配置されている。また、偏光板１２の下側には、冷陰極蛍光管などのバックライト１５が配置されている。

さて、本実施形態の液晶表示装置１００において反射型表示がなされる場合、液晶表示装置１００に入射した外光は、図１に示す経路Ｒ１及びＲ２に沿って進行する。つまり、液晶表示装置１００に入射した外光は、反射部、即ち、反射層５上の着色層７が形成された領域（経路Ｒ１）及び反射層５のみの領域（経路Ｒ２）によって夫々反射され観察者に至る。経路Ｒ１の場合、その外光は、着色層７が形成されている領域を通過して、その着色層７の下側にある反射層５により反射され、再度着色層７を通過することによって所定の色相を呈する。また、経路Ｒ２の場合、その外光は、反射層５のみの領域によって反射されることにより、その領域の大きさに応じた明るさを呈する。こうして、それら反射された光が混合されて所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

よって、本実施形態の液晶表示装置１００によれば、入射した外光の一部の光は着色層７を通過することにより明るさ（輝度）が低下するが、反射層５のみの領域により反射された光は明るいので、反射型表示における表示画像の明るさ不足を補うことができる。

一方、透過型表示がなされる場合、バックライト１５から出射した照明光は、図１に示す経路Ｔ１及びＴ２に沿って進行し、透過部、即ち、着色層６及び透明領域５３を通過して観察者に至る。経路Ｔ１の場合、その照明光は、着色層６を透過することにより所定の色相を呈する。また、経路Ｔ２の場合、その照明光は、透明領域５３を透過することにより、その領域の大きさに応じた明るさを呈する。こうして、それらの照明光が混合されて所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

即ち、本実施形態の液晶表示装置１００は、開口部５１の領域の一部に、その開口部５１の面積よりも底面積の小さな着色層６を形成することにより、残りの部分には透明領域５３が形成される。このため、バックライト１５からの照明光の一部の光は着色層６を透過することにより明るさが低下するが、透明領域５３を透過した光は明るいまま透過して観察者に至るので、その領域５３の大きさに応じた明るさの表示画像を得ることができる。これにより、透過型表示において、バックライト１５の輝度を上げることなく、透過表示モードにおける表示画像の明るさの向上を図ることができる。

本発明において、透過型表示の明るさの向上を図るべく、開口部５１内の着色層６の色素濃度や厚さを変えずにその底面積だけを小さくすると、透明領域５３の面積が大きくなって色相が不足することになる。従って、色相の不足分を補うためには、着色層６の色素濃度を夫々着色層７の色素濃度よりも高くする、或いは、着色層６と、着色層７を夫々同一の色材とし、着色層６の厚さを夫々着色層７の厚さよりも厚くすることが好ましい。もしくは、図３に拡大して示すように、着色層６の厚さを夫々着色層７の厚さと同一の厚さＤ３にして、着色層６の色材を夫々着色層７の色材と異なるものにする、即ち、前者の色素濃度が後者の色素濃度よりも高い色材にすることが好ましい。こうした対策を行うことで、透過型表示において、色相を損なうことなく、表示画像の明るさを向上させることができる。

次に、反射表示領域の着色層７との関係において、透過領域の着色層６の色素濃度及び厚さについて検討する。通常、半透過反射型液晶表示装置では、透過表示領域のフィルタ濃度指数が反射表示領域のフィルタ濃度指数より大きくなるように各着色層が設計される。ここで、「フィルタ濃度指数」とは、色相の大小、即ち色づきが濃いか薄いかを示す指数であり、具体的には、
（フィルタ濃度指数：ＯＤ）＝（着色層の体積：Ｖ）×（着色層の濃度：Ｘ）
＝（着色層の底面積：Ｓ）×（着色層の厚さ：Ｄ）×（着色層の濃度：Ｘ） （式１）
で与えられるものとする。いま、
（透過表示領域のフィルタ濃度指数：ＯＤｔ）
＝（反射表示領域のフィルタ濃度指数：ＯＤｒ）×α （式２）
であるとする。 式１及び式２より、
Ｓｔ・Ｄ１・Ｘｔ ＝α・Ｓｒ・Ｄ２・Ｘｒ （式３）
が成り立つ。なお、Ｓｔ：着色層６の底面積、Ｓｒ：着色層７の底面積、Ｄ１：着色層６の厚さ、Ｄ２：着色層７の厚さ、Ｘｔ：着色層６の色素濃度、Ｘｒ：着色層７の色素濃度、である。

よって、式３が成り立つように着色層の厚さＤ及び／又は色素濃度Ｘを決定することにより、透過表示及び反射表示において所望の色相を得ることが可能となる。

なお、上記の実施形態においては、開口部５１の面積よりも底面積の小さな着色層６を反射層５の開口部５１の略中央に形成して、その開口部５１内に略同じ面積の透明領域５３を２つ形成している。これに限らず、反射部及び透過部の平面図である図４（ａ）に示すように、開口部５１内において、直線Ｌ１を境界にして、透明領域５３と着色層６の領域とを区画するように透過部を構成してもよい。即ち、本実施形態では、透過型表示において明るさの向上を図ることを目的としているため、透過部５１の一部に、着色層６が形成されていれば、着色層６と透明領域５３の形状や位置関係などは種々の変形が可能である。また、上記の実施形態を変形して、反射部及び透過部の平面図である図４（ｂ）に示すように、反射層５に、透過部を複数設けることも可能である。

また、上記の実施形態では、反射層５の開口部５１内に透過部を設けているが、その代わりに、サブ画素Ｇの領域の中央に島状に反射層５を設けて反射部とし、その周囲の反射層５の無い領域を透過部としてもよい。その場合にも、透過部の一部に着色層６が設けられ、残りの部分が透明領域５３となる。

次に、上述の液晶表示装置１００の製造方法について説明する。まず、カラーフィルタ基板１０１の製造方法について図５及び図６を参照して説明する。図５はカラーフィルタ基板１０１の製造方法のフローチャートであり、図６は各工程における層構造を示す断面図である。なお、図６は図１と同様に、便宜上３つのサブ画素（即ち１つのカラー画素）分の領域のみを示している。

先ず、カラーフィルタ基板１０１を構成する下側基板２上に、透過部、即ち開口部５１を有する反射層５を形成する（工程Ｐ１）。具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金、銀合金などの金属を蒸着法やスパッタリング法などによって薄膜状に成膜し、これをパターニングして開口部５１を形成する。これにより、下側基板２上に開口部５１を有する反射層５が形成される。

次に、反射層５上に黒色遮光層ＢＭを形成し（工程Ｐ２）、その後、反射層５上に着色層７Ｒ、７Ｇ、及び７Ｂを、下側基板２上に着色層６Ｒ、６Ｇ、及び６Ｂを夫々形成する（工程Ｐ３）。具体的には、所定の色相を呈する顔料や染料などを分散させてなる着色された感光性樹脂（感光性レジスト）を塗布し、フォトリソグラフィー法などによってパターニングを行うことにより、反射層５上の所定の領域に黒色遮光層ＢＭ及び着色層７Ｒ、７Ｇ、及び７Ｂを形成するとともに、下側基板２上であって開口部５１の領域の一部に着色層６Ｒ、６Ｇ、及び６Ｂを形成する。なお、着色層６Ｒ、６Ｇ、及び６Ｂの厚さと、着色層７Ｒ、７Ｇ、及び７Ｂの厚さは前述のように予め決定される。また、矩形状の開口部５１と、後述する黒色遮光層ＢＭの開口部との間には、サブ画素Ｇ毎に、反射部が形成される。

次に、黒色遮光層ＢＭ及び着色層７、並びに着色層６上にアクリル樹脂などからなる保護層８を形成する（工程Ｐ４）。次に、保護層８に透明導電体をスパッタリング法により被着し、フォトリソグラフィー法によってパターニングすることにより、透明電極９を形成する（工程Ｐ５）。その後、透明電極９上にポリイミド樹脂などからなる配向膜を形成し（工程Ｐ６）、ラビング処理などを施す（工程Ｐ７）。以上の各工程を経て、本発明のカラーフィルタ基板１０１が製造される。

次に、こうして得られたカラーフィルタ側基板１０１を用いて、図１に示す液晶表示
装置１００を製造する方法について図７を参照して説明する。図７は、液晶表示装置１００の製造工程を示す流れ図である。

先ず、上記の方法により、カラーフィルタ基板１０１を製造する（工程Ｓ１）。一方、カラーフィルタ基板１０１と対向する上側基板１を製造し（工程Ｓ２）、上記同様の方法により透明電極１０を形成し（工程Ｓ３）、さらに透明電極１０上に図示しない配向膜を形成し、ラビング処理などを施す（工程Ｓ４）。

そして、シール材３を介して、上記のカラーフィルタ基板１０１と上側基板１を貼り合わせて、パネル構造を構成する（工程Ｓ５）。カラーフィルタ基板１０１と上側基板１とは、基板間に分散配置された図示しないスペーサーなどによって、ほぼ規定の基板間隔となるように貼り合わせられる。

その後、シール材３の開口部から液晶を注入し、シール材３の開口部を紫外線硬化性樹脂などの封止材によって封止する（工程Ｓ６）。こうして主要なパネル構造が完成した後に、位相差板１１、１３や偏光板１２、１４などを必要に応じてパネル構造の外面上に貼着などの方法によって取り付け（工程Ｓ７）、図１に示す液晶表示装置１００が製造される。

本発明においては、上記のようなパッシブマトリクス方式の液晶表示装置１００の構成に代えて、一方の基板上にいわゆる画素電極、他方の基板上に対向電極（共通電極）を備えることにより、アクティブマトリクス駆動が可能なアクティブマトリクス方式の液晶表示装置を構成してもよい。

図８に、本発明をＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置２００に適用した例を示す。図８に示す液晶表示装置２００は、図１に示す液晶表示装置１００における上側基板１が素子基板として構成される。上側基板１の領域５１０の拡大図に示すように、上側基板１上にはＴＦＤ素子５１１と、画素電極５１２とが形成されている。領域５１０の画素電極５１２に対応する下側基板２の領域には、Ｒ（赤）の着色層７Ｒ及び６Ｒが形成され、領域５１０のＴＦＤ素子５１１に対応する領域には黒色遮光層ＢＭが形成される。また、上側基板１の領域５１３及び領域５１４においても、上記同様に上側基板１上にＴＦＤ素子５１１と、画素電極５１２とが形成されている。領域５１３の画素電極５１２に対応する下側基板２の領域にＧ（緑）の着色層７Ｇ及び６Ｇが形成され、領域５１３のＴＦＤ素子５１１に対応する領域には黒色遮光層ＢＭが形成される。また、領域５１４の画素電極５１２に対応する下側基板２の領域にＢ（青）の着色層７Ｂ及び６Ｂが形成され、領域５１４のＴＦＤ素子５１１に対応する領域には黒色遮光層ＢＭが形成される。

また、図９に、本実施形態をＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置３００に適用した例を示す。図９に示す液晶表示装置３００は、図１に示す液晶表示装置１００における上側基板１が素子基板として構成される。上側基板１の領域６１０の拡大図に示すように、上側基板１上にＴＦＴ素子６１１と、画素電極６１２とが交互に形成されている。領域６１０の画素電極６１２に対応する下側基板２の領域には、Ｒ（赤）の着色層７Ｒ及び６Ｒが形成され、領域６１０のＴＦＴ素子６１１に対応する領域には黒色遮光層ＢＭが形成される。また、上側基板１の領域６１３及び領域６１４においても、上記同様に上側基板１上にＴＦＴ素子６１１と、画素電極６１２とが交互に形成されている。領域６１３の画素電極６１２に対応する下側基板２の領域にＧ（緑）の着色層７Ｇ及び６Ｇが形成され、領域６１３のＴＦＴ素子６１１に対応する領域には黒色遮光層ＢＭが形成される。また、領域６１４の画素電極６１２に対応する下側基板２の領域にＢ（青）の着色層７Ｂ及び６Ｂが形成され、領域６１４のＴＦＴ素子６１１に対応する領域には黒色遮光層ＢＭが形成される。

[変形例]
上記の実施形態に係る液晶表示装置１００では、カラーフィルタ基板１０１側に反射層５、並びに着色層６及び７を形成した。これに限らず、本発明の液晶表示装置では、一方の基板に反射層５が形成され、他方の基板に着色層６及び７などが形成される構成にしてもよい。以下、図１０を参照して、かかる液晶表示装置の構成などについて説明する。なお、かかる液晶表示装置において、上記実施形態の液晶表示装置１００と同一の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図１０に、かかる構成の液晶表示装置４００の概略断面図を模式的に示す。図１０に示す液晶表示装置４００は、いわゆるパッシブマトリクス駆動方式である。なお、図１０においては、説明の便宜上、Ｒ、Ｇ、Ｂのサブ画素（サブピクセル）から構成されるカラー１画素分の領域を示している。

図１０において、この液晶表示装置４００は、上側基板１と、その上側基板１と同様の材料からなる下側基板２とがシール材３を介して貼り合わせられ、内部に液晶４が封入されてなる。

下側基板２の内面上には、サブ画素Ｇ毎に、反射層５が形成されている。各反射層５には、透過部、即ち矩形状の開口部５１が形成されている。開口部５１は、下側基板２の内面上に縦横にマトリクス状に配列されたサブ画素Ｇ毎に、当該サブ画素Ｇの全面積を基準として所定割合の面積を有するように形成されている。

下側基板２の内面上及び反射層５上には、透明樹脂等からなる保護層８が形成されている。保護層８の表面上には、ストライプ状のＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）などの透明電極９が形成されている。なお、透明電極９上には、配向膜等が必要に応じて適宜に形成される。

上側基板１の内面上であって且つ各サブ画素Ｇの間には、黒色遮光層ＢＭが形成されている。また、開口部５１の領域の一部の位置に対応する、上側基板１の内面上には、例えば原色系のカラーフィルタの場合には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の三色からなる着色層６Ｒ、６Ｇ、及び６Ｂがサブ画素Ｇ毎に形成されている。着色層６Ｒ、６Ｇ及び６Ｂによりカラーフィルタが構成される。これにより、着色層６と、開口部５１との間には、着色層６が形成されていない透明領域５３が形成されている。

また、反射層５の領域の一部の位置に対応する、上側基板１の内面上には、サブ画素Ｇ毎にＲ、Ｇ、Ｂの三色のいずれかからなる着色層７Ｒ、７Ｇ、及び７Ｂが形成されている。着色７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂによりカラーフィルタが構成される。各着色層７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂには、矩形の開口部５２が形成されている。なお、図１０に示すように、着色層７の厚さＤ２は、着色層６の厚さＤ１よりも薄い。開口部５２は、開口部５１よりも大きく形成されている。上記により、開口部５１と、黒色遮光層ＢＭの開口部との間には、サブ画素Ｇ毎に、反射部が形成される。

また、開口部５２と、開口部５１との間には、反射層５のみの領域が形成されており、黒色遮光層ＢＭの開口部と、開口部５２との間には、着色層７及び反射層５が重ね合わされた領域が形成されている。なお、反射層５のみの領域、並びに着色層７及び反射層５が重ね合わされた領域は、上記した反射部に対応している。

黒色遮光層ＢＭ、着色層６、及び着色層７の内面上には、保護層８１が形成されており、その保護層８１の表面上には、下側基板２の透明電極９と交差する方向に、やはりストライプ状のＩＴＯなどの透明電極１０が形成されている。なお、透明電極１０上には、配向膜等が必要に応じて適宜に形成される。

本液晶表示装置４００では、上側基板１、着色層６、着色層７、保護層８１、透明電極１０により構成される部分をカラーフィルタ基板１０２と呼んでいるが、一般的には「カラーフィルタ基板」とは上側基板及び着色層を有していればよく、保護層や透明電極などを有しないものもカラーフィルタ基板の概念に含まれる。

下側基板２の外面上には、位相差板（１／４波長板）１１及び偏光板１２が配置されており、上側基板１の外面上には、位相差板１３及び偏光板１４が配置されている。また、偏光板１２の下側には、冷陰極蛍光管などのバックライト１５が配置されている。

さて、液晶表示装置４００において反射型表示がなされる場合、液晶表示装置４００に入射した外光は、図１０に示す経路Ｒ１及びＲ２に沿って進行する。つまり、液晶表示装置４００に入射した外光は、反射部、即ち、反射層５上の着色層７が形成された領域（経路Ｒ１）及び反射層５のみの領域（経路Ｒ２）によって夫々反射され観察者に至る。経路Ｒ１の場合、その外光は、着色層７が形成されている領域を通過して、その着色層７の下側にある反射層５により反射され、再度着色層７を通過することによって所定の色相を呈する。また、経路Ｒ２の場合、その外光は、反射層５のみの領域によって反射されることにより、その領域の大きさに応じた明るさを呈する。こうして、それら反射された光が混合されて所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

よって、本実施形態の液晶表示装置４００によれば、入射した外光の一部の光は着色層７を通過することにより明るさ（輝度）が低下するが、反射層５のみの領域により反射された光は明るいので、反射型表示における表示画像の明るさ不足を補うことができる。

一方、透過型表示がなされる場合、バックライト１５から出射した照明光は、図１０に示す経路Ｔ１及びＴ２に沿って進行し、透過部、即ち、着色層６及び透明領域５３を通過して観察者に至る。経路Ｔ１の場合、その照明光は、着色層６を透過することにより所定の色相を呈する。また、経路Ｔ２の場合、その照明光は、透明領域５３を透過することにより、その領域の大きさに応じた明るさを呈する。こうして、それらの照明光が混合されて所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

これにより、液晶表示装置４００は、上記液晶表示装置１００と同様の効果を得ることができる。即ち、液晶表示装置４００は、透過型表示において、バックライト１５の輝度を上げることなく、透過表示モードにおける表示画像の明るさの向上を図ることができる。

また、本発明においては、上記のようなパッシブマトリクス方式の液晶表示装置４００の構成に代えて、一方の基板上にいわゆる画素電極、他方の基板上に対向電極（共通電極）を備えることにより、アクティブマトリクス駆動が可能なアクティブマトリクス方式の液晶表示装置を構成してもよい。

［電子機器］
次に、本発明による液晶表示装置１００乃至４００を電子機器の表示装置として用いる場合の実施形態について説明する。なお、一方の基板に反射層５が形成され、他方の基板に着色層６及び７などが形成された構成のアクティブマトリクス方式の液晶表示装置も電子機器の表示装置として用いることができる。

図１１は、本実施形態の全体構成を示す概略構成図である。ここに示す電子機器は、上記の液晶表示装置１００乃至４００と、これを制御する制御手段４１０を有する。ここでは、液晶表示装置１００乃至４００を、パネル構造体４０１と、半導体ＩＣなどで構成される駆動回路４０２とに概念的に分けて描いてある。また、制御手段４１０は、表示情報出力源４１１と、表示情報処理回路４１２と、電源回路４１３と、タイミングジェネレータ４１４と、を有する。

表示情報出力源４１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などからなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスクなどからなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ４１４によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの形で表示情報を表示情報処理回路４１２に供給するように構成されている。

表示情報処理回路４１２は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路などの周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号ＣＬＫとともに駆動回路４０２へ供給する。駆動回路４０２は、走査線駆動回路、データ線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路４１３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。

次に、本発明に係る液晶表示装置１００乃至４００を適用可能な電子機器の具体例について図１２を参照して説明する。

まず、本発明に係る液晶表示装置１００乃至４００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１２（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶表示パネルを適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、本発明に係る液晶表示装置１００乃至４００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１２（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明に係る液晶表示装置１００乃至４００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本発明に係る液晶表示装置１００乃至４００を適用可能な電子機器としては、図１２（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１２（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

また、本発明は、液晶表示装置のみでなく、エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いた装置（Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display 等）などの各種の電気光学装置においても本発明を同様に適用することが可能である。

本発明に係るカラーフィルタ基板及び液晶表示装置の構成を示す断面図である。 カラーフィルタ基板の平面構造を模式的に示す平面図である。 カラーフィルタ基板の構造を説明する断面図である。 透過表示領域の他の態様を示す平面図である。 液晶表示装置のカラーフィルタ基板の製造方法を示すフローチャートである。 液晶表示装置のカラーフィルタ基板の製造工程における断面図である。 液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。 ＴＦＤ素子を利用した液晶表示装置への適用例を示す。 ＴＦＴ素子を利用した液晶表示装置への適用例を示す。 変形例に係るカラーフィルタ基板及び液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の液晶表示装置を適用した電子機器の回路ブロック図である。 本発明の液晶表示装置を適用した電子機器の例である。

符号の説明

１ 上側基板、 ２ 下側基板、 ３ シール材、 ４ 液晶、 ５ 反射層、 ６、７ 着色層、 ８、８１ 保護層、 ９、１０ 透明電極、 １０１、１０２ カラーフィルタ基板、 １００、２００、３００、４００ 液晶表示装置

Claims (13)

1. 反射部と、
   透過部と、
   前記反射部の少なくとも一部に配置された第１のカラーフィルタと、
   前記透過部の一部に配置された第２のカラーフィルタと、を有することを特徴とするカラーフィルタ基板。
2. 前記第２のカラーフィルタの底面積は、前記透過部の面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
3. 前記第２のカラーフィルタの色素濃度は、前記第１のカラーフィルタの色素濃度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
4. 前記第２のカラーフィルタの厚さは、前記第１のカラーフィルタの厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
5. 前記第２のカラーフィルタの色材は、前記第１のカラーフィルタの色材より濃度が高く、
   前記第２のカラーフィルタの厚さは、前記第１のカラーフィルタの厚さと同一であることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
6. 前記第２のカラーフィルタの色材は、前記第１のカラーフィルタの色材と同一であり、
   前記第２のカラーフィルタの厚さは、前記第１のカラーフィルタの厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
7. 前記第２のカラーフィルタの色素濃度及び厚さは、前記透過部と前記第２のカラーフィルタの領域とにより規定される前記第２のカラーフィルタが配置されていない領域の面積に基づいて決定されていることを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板。
8. 前記第１のカラーフィルタのフィルタ濃度指数は、前記第２のカラーフィルタのフィルタ濃度指数に所定の係数を乗じた値となることを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタ基板。
9. 反射部と透過部とを有するカラーフィルタ基板であって、
   前記透過部は、カラーフィルタが存在する領域と透明領域とを備えることを特徴とするカラーフィルタ基板。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のカラーフィルタ基板を備えることを特徴とする電気光学装置。
11. 一対の基板を備える電気光学装置であって、
    画素内に反射部と透過部とを有し、
    一方の前記基板は、前記反射部を構成する反射層と、前記反射層の少なくとも一部の上に配置される第１のカラーフィルタと、前記透過部の一部に配置される第２のカラーフィルタとを有することを特徴とする電気光学装置。
12. 一対の基板を備える電気光学装置であって、
    画素内に反射部と透過部を有し、
    一方の前記基板は、反射部を構成する反射層を有し、
    他方の前記基板は、前記反射部の少なくとも一部に配置される第１のカラーフィルタと、前記透過部の一部に配置される第２のカラーフィルタとを有することを特徴とする電気光学装置。
13. 請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
    
    

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