JP2006003520A - 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents
半透過型液晶表示装置及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006003520A JP2006003520A JP2004178247A JP2004178247A JP2006003520A JP 2006003520 A JP2006003520 A JP 2006003520A JP 2004178247 A JP2004178247 A JP 2004178247A JP 2004178247 A JP2004178247 A JP 2004178247A JP 2006003520 A JP2006003520 A JP 2006003520A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- liquid crystal
- color filter
- reflective
- filter layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
【課題】 反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なり、且つ反射領域と透過領域とでカラーフィルタ層を独立して形成した構造の半透過型液晶表示装置において、構造を簡素化し、加工工程数の削減を図る。
【解決手段】 アレイ基板2と、液晶層を挟んでアレイ基板2と対向配置される対向基板3とを有するとともに、1画素内に反射表示を行なう反射領域Aと透過表示を行なう透過領域Bとを有し、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層1の厚みが異なる半透過型液晶表示装置であって、アレイ基板2は、透明基板11の略全面に形成された第1のカラーフィルタ層12と、第1のカラーフィルタ層12の反射領域Aに対応する領域上に形成された反射電極13とを有し、対向基板3は、透明基板21の反射領域Aに対応する領域上に形成された第2のカラーフィルタ層22を有し、第2のカラーフィルタ層22の厚みによって反射領域Aに対応する液晶層1の厚みが調整される。
【選択図】 図1
【解決手段】 アレイ基板2と、液晶層を挟んでアレイ基板2と対向配置される対向基板3とを有するとともに、1画素内に反射表示を行なう反射領域Aと透過表示を行なう透過領域Bとを有し、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層1の厚みが異なる半透過型液晶表示装置であって、アレイ基板2は、透明基板11の略全面に形成された第1のカラーフィルタ層12と、第1のカラーフィルタ層12の反射領域Aに対応する領域上に形成された反射電極13とを有し、対向基板3は、透明基板21の反射領域Aに対応する領域上に形成された第2のカラーフィルタ層22を有し、第2のカラーフィルタ層22の厚みによって反射領域Aに対応する液晶層1の厚みが調整される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、1画素内に反射表示を行なう反射領域と透過表示を行なう透過領域とを有し、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なる半透過型液晶表示装置に関するものであり、さらにはその製造方法に関する。
近年、パーソナルコンピュータ、テレビ、ワードプロセッサ又は携帯電話等への液晶表示装置の応用がさらに進展し、小型化、省電力化及び低コスト化等のさらなる高機能化に対する要望がある。これらの要望を満たすべく、透過機能と反射機能との両方を兼ね備えた半透過型液晶表示装置の開発が進んでいる。
半透過型液晶表示装置としては、画素電極を透過領域と反射領域とに分割し、各領域で液晶層の厚みがほぼ均一とされたシングルギャップ方式と、各領域での液晶層の厚みが異なるように構成されたマルチギャップ方式とが存在するが、透過表示と反射表示の光学特性を独立に最適化することが可能であることから、マルチギャップ方式に注目が集まっている。
従来のマルチギャップ方式の半透過型液晶表示装置の構成を、図3及び図4に示す。半透過型液晶表示装置は、液晶層101を挟んでアレイ基板102と対向基板103とが対向配置された構成をとる。アレイ基板102には、スイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor)に信号を供給するためのゲート線131と信号線132とが互いに直交するように複数設けられるとともに、これらゲート線131と信号線132との交差部に対応してTFTが設けられる。TFTには、TFTによって制御される、反射電極及び透明電極から構成される画素電極が接続される。ゲート線131と信号線132とによって囲まれる各画素は、反射電極が形成され、外光を利用して画像表示を行なう反射領域Aと、透明電極が形成され、背面側に配されたバックライトを光源として画像表示を行なう透過領域Bとを有している。
アレイ基板102は、反射領域Aにおいては、ガラス基板等の絶縁透明基板111の対向基板103と対向する側の面に、TFT112と、TFT112上に重ねられた透明樹脂層113と、透明樹脂層113に重ねられ、TFT112にコンタクトホール114を介して接続された反射電極115と、ポリイミド等からなる配向膜とを有している。なお、配向膜の図示は省略する。また、アレイ基板102の反射領域Aには、液晶層101の厚みを規制するためのスペーサ116が形成される。
このように、アレイ基板102側にマルチギャップ構造形成用の段差層(透明樹脂層113)を設けるような従来の半透過型液晶表示装置は、図4に示すように、アレイ基板102上のある1つの画素に着目すると、ゲート線131及び信号線132上に形成された反射領域A内に、窓状に透過領域Bが形成されている。反射領域Aは、ゲート線131や信号線132の絶縁のためにこれらの配線上に形成された透明樹脂層113と、透明樹脂層113上に形成された反射電極115とを有する。
また、アレイ基板102は、透過領域Bにおいては、反射領域Aに存在する透明樹脂層113及び反射電極115は形成されずに開口部とされ、透明基板104上に透明電極117及び配向膜が形成されている。
対向基板103は、ガラス基板等の絶縁透明基板121のアレイ基板102と対向する側の面に、カラーフィルタ層122と、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電材料からなる対向電極123と、配向膜とをこの順に有している。カラーフィルタ層122は、顔料や染料等の色素によって各色に着色された樹脂層であり、例えばR,G,Bの各色のフィルタ層が組み合わされて構成されている。
この半透過型液晶表示装置においては、アレイ基板102側の反射領域Aのみに透明樹脂層113を配置することで、反射領域Aでの液晶層101の厚みを透過領域Bでの液晶層101の厚みより薄くすることにより、反射表示の際に液晶層101を往復する光の光路長と透過表示の際に液晶層101を通過する光の光路長とを近づけ、透過表示と反射表示の光学特性を独立に最適化して、高品位な表示を実現できる。
また、透明基板121上に一様にカラーフィルタ層122を形成した後、反射領域Aに対応するカラーフィルタ層122のみにピンホール124を設け、さらにオーバーコート層で被覆している。なお、オーバーコート層の図示は省略する。これにより、反射領域Aでの濃度を薄くし、反射領域Aと透過領域Bとでカラーフィルタ層122を共用しつつ、反射の色相と透過表示の色相とを略等しくするようにしている。対向基板103にカラーフィルタ層122が設けられた半透過型液晶表示装置においては、反射領域Aと透過領域Bとで均一なカラーフィルタ層を用いると、液晶セルに入射した光は、反射領域Aにおいては2回、透過領域Bにおいては1回、カラーフィルタ層122を通過するので、反射表示が暗くなるおそれがあるためである。
ここで、樹脂層をフォトリソグラフィ法等によりパターニングする工程を1工程として数えるとする。この場合、図3の半透過型液晶表示装置の製造工程のうち、画素毎に赤(R)、緑(G)、青(B)の3色とされたカラーフィルタ層122を形成する工程と、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層101の厚みを異ならせるための層である透明樹脂層113を形成する工程とに着目すると、前述の図3に示すような半透過型液晶表示装置を製造する際には、以下の5加工工程を必要とする。
(1)対向基板103側の透明基板121の所定の画素に、赤(R)のカラーフィルタ層122を形成する工程
(2)対向基板側の透明基板121の所定の画素に、緑(G)のカラーフィルタ層122を形成する工程
(3)対向基板103側の透明基板121の所定の画素に、青(B)のカラーフィルタ層122を形成する工程
(4)カラーフィルタ層122のうち反射領域Aに対応する領域のみにピンホール124及びオーバーコート層を形成する工程
(5)アレイ基板102の反射領域Aに対応する領域のみに透明樹脂層113を形成する工程
(1)対向基板103側の透明基板121の所定の画素に、赤(R)のカラーフィルタ層122を形成する工程
(2)対向基板側の透明基板121の所定の画素に、緑(G)のカラーフィルタ層122を形成する工程
(3)対向基板103側の透明基板121の所定の画素に、青(B)のカラーフィルタ層122を形成する工程
(4)カラーフィルタ層122のうち反射領域Aに対応する領域のみにピンホール124及びオーバーコート層を形成する工程
(5)アレイ基板102の反射領域Aに対応する領域のみに透明樹脂層113を形成する工程
ところで、近年の半透過型液晶表示装置においては、反射表示では、着色よりも高い反射率が要求されている。そこで、反射領域において高い反射率を得るためにピンホール124の面積を増加させると、例えば反射領域Aでの着色にムラが生じる等、反射表示特性の低下を招くおそれがある。すなわち、前述のピンホール124を設ける構造では、近年の反射率の向上に対する要望に対応できない状況にある。
そこで、カラーフィルタ122にピンホール124を設ける構成に代わり、例えば図5に示すように、反射領域Aと透過領域Bとにカラーフィルタをそれぞれ独立して形成する構造が採用されつつある。具体的には、例えば反射領域Aと透過領域Bとで色素等の材料やその含有量を各々独立に設定することにより、反射領域Aに形成されるカラーフィルタ層122aの濃度を透過領域Bに形成されるカラーフィルタ層122bの濃度に比べて薄くすることで、適度な濃度と高い反射率とを両立できるため、今後はこちらの構造が有利であると考えられる。
また、図6に示すように、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層101の厚みを異ならせるための段差層125を、アレイ基板102ではなく対向基板103側に設ける構造も考えられる。この場合、信号線と透明電極117又は反射電極115とを絶縁して開口率の向上を図るため、また、反射電極115の表面に凹凸を付与するために、アレイ基板102側に透明樹脂層118を設けることが必須となる。
さらに、例えば図7に示すように、反射領域Aに形成されるカラーフィルタ層122aの厚みと、透過領域Bに形成されるカラーフィルタ層122bの厚みとを異ならせる構造も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この半透過型液晶表示装置によれば、反射領域Aの液晶層101の厚みを透明樹脂層113の厚みと反射領域Aのカラーフィルタ層122aの厚みによって調整し、透過領域Bの液晶層101の厚みを透過領域Bのカラーフィルタ層122bの厚みによって調整することにより、容易に明るい表示の半透過型液晶表示装置を提供することができるとされる。
特開2003−156756号公報
しかしながら、図5に示すように、反射領域Aのカラーフィルタ層122a及び透過領域Bのカラーフィルタ層122bがそれぞれ独立して形成されたものである場合、画素毎に赤(R)のフィルタ層、緑(G)のフィルタ層、青(B)のフィルタ層の3色が配置されたカラーフィルタ層122、及び、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層101の厚みを異ならせるための層である透明樹脂層113を形成するに際しては、以下の7加工工程を必要とする。
(1)対向基板103を構成する透明基板121の反射領域Aの所定の画素に、赤(R)のカラーフィルタ層122aを形成する工程
(2)透明基板121の反射領域Aの所定の画素に、緑(G)のカラーフィルタ層122aを形成する工程
(3)透明基板121の反射領域Aの所定の画素に、青(B)のカラーフィルタ層122aを形成する工程
(4)透明基板121の透過領域Bの所定の画素に、赤(R)のカラーフィルタ層122bを形成する工程
(5)透明基板121の透過領域Bの所定の画素に、緑(G)のカラーフィルタ層122bを形成する工程
(6)透明基板121の透過領域Bの所定の画素に、青(B)のカラーフィルタ層122bを形成する工程
(7)アレイ基板102を構成する透明基板111の反射領域Aのみに、透明樹脂層113を形成する工程
(1)対向基板103を構成する透明基板121の反射領域Aの所定の画素に、赤(R)のカラーフィルタ層122aを形成する工程
(2)透明基板121の反射領域Aの所定の画素に、緑(G)のカラーフィルタ層122aを形成する工程
(3)透明基板121の反射領域Aの所定の画素に、青(B)のカラーフィルタ層122aを形成する工程
(4)透明基板121の透過領域Bの所定の画素に、赤(R)のカラーフィルタ層122bを形成する工程
(5)透明基板121の透過領域Bの所定の画素に、緑(G)のカラーフィルタ層122bを形成する工程
(6)透明基板121の透過領域Bの所定の画素に、青(B)のカラーフィルタ層122bを形成する工程
(7)アレイ基板102を構成する透明基板111の反射領域Aのみに、透明樹脂層113を形成する工程
また、図6に示すような、対向基板103側に段差形成用の透明樹脂層125を設ける構造の場合、前述のようにアレイ基板102側に透明樹脂層118を設けることが必須となる。このため、図5の構造の半透過型液晶表示装置に比べて、製造に必要な加工工程はさらに増加し、合計8加工工程が必要となる。
また、図7に示す構造の半透過型液晶表示装置は、反射領域A用のカラーフィルタ層122a及び透過領域B用のカラーフィルタ層122bを対向基板103側に形成するためにそれぞれ3工程ずつ、さらにアレイ基板102側に段差形成用の絶縁膜119を形成するために1工程、合計7加工工程が必要となり、やはり加工工程数の増加が問題となる。
そこで本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なり、且つ反射領域と透過領域とでカラーフィルタ層を独立して形成した構造の半透過型液晶表示装置において、構造を簡素化し、加工工程数の削減を図ることが可能な半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。また、本発明は、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なり、且つ反射領域と透過領域とでカラーフィルタ層を独立して形成した構造の半透過型液晶表示装置を、少ない加工工程数で製造可能とする半透過型液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
前述の課題を解決するために、本発明に係る半透過型液晶表示装置は、アレイ基板と、液晶層を挟んで前記アレイ基板と対向配置される対向基板とを有するとともに、1画素内に反射表示を行なう反射領域と透過表示を行なう透過領域とを有し、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なる半透過型液晶表示装置であって、前記アレイ基板は、透明基板の略全面に形成された第1のカラーフィルタ層と、前記第1のカラーフィルタ層の反射領域に対応する領域上に形成された反射電極とを有し、前記対向基板は、透明基板の反射領域に対応する領域上に形成された第2のカラーフィルタ層を有し、前記第2のカラーフィルタ層の厚みによって反射領域に対応する液晶層の厚みが調整されることを特徴とする。
以上のような半透過型液晶表示装置においては、対向基板の反射領域に対応する領域のみに第2のカラーフィルタ層が形成されることで、反射領域の液晶層の厚みが透過領域の液晶層の厚みより薄くされる。このため、反射表示の際の光路長と透過表示の際の光路長とが略等しくなり、反射表示及び透過表示のそれぞれで光学特性が独立して最適化される。また、アレイ基板に形成された第1のカラーフィルタ層が透過表示用カラーフィルタとして機能し、対向基板に形成された第2のカラーフィルタ層が反射表示用カラーフィルタとして機能するので、各領域でカラーフィルタの特性を独立して設定でき、例えば第2のカラーフィルタ層の濃度を薄くし、第1のカラーフィルタ層の濃度を濃くすることにより、適度な濃度と高い反射率とを両立できる。
そして、本発明に係る半透過型液晶表示装置においては、アレイ基板の略全面に形成された第1のカラーフィルタ層が、透過表示用カラーフィルタの他に画素電極と信号線等との絶縁層としての機能を兼ね、また、対向基板の反射領域のみに形成された第2のカラーフィルタ層が、反射表示用カラーフィルタの他に、反射領域と透過領域とで液晶層厚みを異ならせる層として機能を兼ねる。このため、本発明に係る半透過型液晶表示装置は、画素電極と信号線等との絶縁層や、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みを異ならせるための層等を別途設ける必要がなく、構造が簡単になり、製造工程数を削減することができる。例えば、第1のカラーフィルタ層がR、G、Bの3色からなり、第2のカラーフィルタ層がR、G、Bの3色からなる場合、第1のカラーフィルタ層、第2のカラーフィルタ層及びマルチギャップ構造を、以下の6加工工程で形成できる。本発明に係る半透過型液晶表示装置は、例えば合計7加工工程を必要とする図5に示す半透過型液晶表示装置と比較して、工程数を1工程削減することが可能となる。
(1)アレイ基板を構成する透明基板の所定の画素に、赤(R)の第1のカラーフィルタ層を形成する工程
(2)アレイ基板を構成する透明基板の所定の画素に、緑(G)の第1のカラーフィルタ層を形成する工程
(3)アレイ基板を構成する透明基板の所定の画素に、青(B)の第1のカラーフィルタ層を形成する工程
(4)対向基板を構成する透明基板の透過領域Bの所定の画素に、赤(R)の第2のカラーフィルタ層を形成する工程
(5)対向基板を構成する透明基板の透過領域Bの所定の画素に、緑(G)の第2のカラーフィルタ層を形成する工程
(6)対向基板を構成する透明基板の透過領域Bの所定の画素に、青(B)の第2のカラーフィルタ層を形成する工程
(1)アレイ基板を構成する透明基板の所定の画素に、赤(R)の第1のカラーフィルタ層を形成する工程
(2)アレイ基板を構成する透明基板の所定の画素に、緑(G)の第1のカラーフィルタ層を形成する工程
(3)アレイ基板を構成する透明基板の所定の画素に、青(B)の第1のカラーフィルタ層を形成する工程
(4)対向基板を構成する透明基板の透過領域Bの所定の画素に、赤(R)の第2のカラーフィルタ層を形成する工程
(5)対向基板を構成する透明基板の透過領域Bの所定の画素に、緑(G)の第2のカラーフィルタ層を形成する工程
(6)対向基板を構成する透明基板の透過領域Bの所定の画素に、青(B)の第2のカラーフィルタ層を形成する工程
また、本発明に係る半透過型液晶表示装置の製造方法は、アレイ基板と、液晶層を挟んで前記アレイ基板と対向配置された対向基板とを有するとともに、1画素内に反射表示を行なう反射領域と透過表示を行なう透過領域とを有し、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なる半透過型液晶表示装置の製造方法であって、透明基板の略全面に第1のカラーフィルタを形成し、前記第一のカラーフィルタ層の反射領域に対応する領域上に反射電極を形成してアレイ基板とする工程と、透明基板の反射領域に対応する領域上に第2のカラーフィルタ層を形成して対向基板とし、前記第2のカラーフィルタ層の厚みによって反射領域に対応する液晶層の厚みを調整する工程とを有することを特徴とする。
以上のような本発明に係る半透過型液晶表示装置の製造方法によれば、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なり、且つ反射領域と透過領域とでカラーフィルタの特性が最適化された半透過型液晶表示装置を、従来に比べて少ない工程数にて製造できる。
本発明に係る半透過型液晶表示装置においては、アレイ基板側の略全面に形成された第1のカラーフィルタ層が、透過表示用カラーフィルタの他に画素電極と信号線等との絶縁層としての機能を兼ね、また、対向基板の反射領域のみに形成された第2のカラーフィルタ層が、反射表示用カラーフィルタの他に、反射領域と透過領域とで液晶層厚みを異ならせる層としての機能を兼ねる。したがって、本発明によれば、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なり、且つ反射領域と透過領域とで独立したカラーフィルタを有する構造の利点を享受しつつ、構造が簡単であり、少ない工程数で製造可能な半透過型液晶表示装置を提供することができる。
また、本発明に係る半透過型液晶表示装置の製造方法によれば、アレイ基板側に第1のカラーフィルタ層を略全面に形成するとともに、第2のカラーフィルタ層を対向基板側の反射領域のみに形成することで、反射表示、透過表示の両方で光学特性が最適化され、各領域でカラーフィルタの特性を独立して設定可能な半透過型液晶表示装置を、従来に比べて少ない工程数で製造できる。したがって、本発明によれば、優れた表示特性の半透過型液晶表示装置を低コストにて製造することができる。
以下、本発明を適用した半透過型液晶表示装置及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
以下で説明する液晶表示装置は、1画素内に外光を利用して画像表示を行なう反射領域と、背面に配置された光源からの透過光を利用して画像表示を行なう透過領域とを有する半透過型の液晶表示装置である。また、以下で説明する半透過型液晶表示装置は、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なるように構成された、いわゆるマルチギャップ方式の半透過型液晶表示装置である。
本発明を適用した半透過型液晶表示装置は、図1に示すように、液晶層1を挟んでアレイ基板2と対向基板3とが対向して配置されて構成される。図2に示すように、アレイ基板2には、スイッチング素子としてのTFT(Thin Film Transistor)に信号を供給するためのゲート線31と、画素電極に信号を供給するための信号線32とが互いに直交するように複数設けられる。これらゲート線31と信号線23との交差部に対応してTFTが設けられる。TFTには、TFTによって制御される、反射電極及び透明電極から構成される画素電極が接続される。ゲート線31と信号線32とによって囲まれる各画素は、反射電極が形成され、外光を利用して画像表示を行なう反射領域Aと、透明電極が形成され、背面側に配されたバックライトを光源として画像表示を行なう透過領域Bとを有している。
アレイ基板2においては、ガラス基板等の絶縁透明基板11の対向基板3と対向する側の略全面に、第1のカラーフィルタ層12が形成されている。第1のカラーフィルタ層12の反射領域Aに対応する領域上には、光反射率の高い金属材料等からなる反射電極13が形成され、透過領域Bに対応する領域上には、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電材料等からなる透明電極14が形成される。第1のカラーフィルタ層12の反射領域Aに対応する領域の表面にはランダムな凹凸が形成され、この凹凸上に反射電極13が重ねられることにより反射電極13の表面も微小な凹凸形状を呈する。反射電極13の表面が凹凸を有することで、適度な光拡散性が与えられ、反射表示の際に十分な視角特性が得られる。反射電極13の下方にはTFT15が形成され、TFT15と反射電極13とは、第1のカラーフィルタ層12に形成されたコンタクトホール16を介して電気的に接続される。また、反射電極13及び透明電極14の略全面には、ポリイミド等からなる配向膜が形成される。また、アレイ基板2の反射領域Aには、液晶層1の厚みを規制するための柱状のスペーサ17が形成される。スペーサ17は、対向基板3側に形成されてもよい。
第1のカラーフィルタ層12は、顔料や染料等の色素によって各色に着色された樹脂層であり、例えばR,G,Bの3色のフィルタ層が画素毎に対応して配置されている。第1のカラーフィルタ層12は、透過表示用のカラーフィルタとしての機能とともに、信号線32と透明電極14又は反射電極13とを絶縁して開口率を向上する機能、及び反射電極13の表面にランダムな凹凸を付与して反射特性を高める機能を兼ねる。第1のカラーフィルタ層12の厚みや色素濃度は、所望の透過表示特性が得られるように適当に選択すればよい。
ところで、従来の半透過型液晶表示装置における液晶駆動用のTFT上には、例えば図5〜図7に示すように、絶縁層となる透明樹脂層が重ねられている。また、透過領域の開口率を高める観点から、TFTは、対向基板側から液晶セルを見たとき透明樹脂層上に形成された反射電極に隠れる位置に配置されている。このような構造の半透過型液晶表示装置においては、TFTは、背面に配置されたバックライトから直接照射される光と、バックライトから照射され、凹凸を有する反射電極で拡散反射してくる光との両方を、ほぼそのままの強度で受ける。この結果、TFTのオフ特性を悪化させる光リーク現象の発生を招き、半透過型液晶表示装置の表示品位を低下させるおそれがある。
これに対して本発明の半透過型液晶表示装置においては、反射電極13の下にTFT15が配置される。すなわち、着色された第1のカラーフィルタ層12がTFT15と反射電極13との間に介在するので、バックライトから照射され反射電極13で拡散反射してくる光に関しては、第1のカラーフィルタ層12を往復する間にほとんどが吸収され、TFT15に到達するまでに充分減衰する。このため、バックライトからの光に起因するTFT15の光リークの発生が抑制され、表示品位の向上を図ることができる。
対向基板3においては、ガラス基板等の透明基板21のアレイ基板2と対向する側の面であって、反射領域Aに対応する領域のみに、第2のカラーフィルタ層22が形成される。また、透明基板21及び第2のカラーフィルタ層22上には、ITO等の透明導電材料等からなる透明電極23が形成される。また、透明電極23の略全面には、ポリイミド等からなる配向膜が形成される。
第2のカラーフィルタ層22は、顔料や染料等によって各色に着色された樹脂層であり、例えばR,G,Bの3色のフィルタ層が画素毎に対応して配置されている。第2のカラーフィルタ層22は、反射表示用のカラーフィルタとしての機能とともに、反射領域Aの液晶層1の厚みを調整して反射領域Aと透過領域Bとで液晶層1の厚みを異ならせる、いわゆるマルチギャップ構造を形成する層としての機能を兼ねる。第2のカラーフィルタ層22の厚みや色素の含有量等は、所望の反射表示特性が得られるように適当に選択すればよい。ただし、第2のカラーフィルタ層22の厚みは、第2のカラーフィルタ層22の色毎に異ならせることが好ましい。第2のカラーフィルタ層22の厚みを調整することで、各色に最適な反射領域Aの液晶層1の厚みを設定でき、良好な反射表示が実現される。例えば、第2のカラーフィルタ層22がR、G、Bの3色から成るとすると、カラーフィルタ層の夫々の層の厚さはRが約1.5μm、Gが約1.6μm、Bが約1.8μmとし、対応する反射領域のセルギャップ値を、Rが3.1μm、Gが3.0μm、Bが2.8μmとする。このように、反射領域Aで各色毎にセルギャップ値を変えることで、液晶の印加電圧によるホワイトバランスが変動するのを抑制することができる。
第2のカラーフィルタ層22の厚みを色毎に異ならせる場合には、スペーサ17が設けられる下地の高さを均一にするために、スペーサ17は反射領域Aの同色の画素上に配置されるか、又は、第2のカラーフィルタ層22が形成されていない領域(透過領域Bを含む)に配置されることが好ましい。反射領域Aの同色の画素上にスペーサ17を配置することで、一つの色について、セル全体での反射セルギャップ値を均一にすることができる。他の色については、同様にカラーフィルタ層の厚みの差分を反映したセルギャップを均一に作ることができる。すなわち、対向基板3に形成された各色毎に異なる第2のカラーフィルタ層22の厚みにより、各色毎に反射のセルギャップ値が異なるセルを均一に形成することができる。
また、第1のカラーフィルタ層12と第2のカラーフィルタ層22の色素濃度は、反射領域Aと透過領域Bとで色相が略同じとなるように調整されることが好ましい。このようにすることで、表示装置全体での表示品位を高めることができる。
以下、本発明を適用した半透過型液晶表示装置で画像を表示する場合について説明すると、反射型の場合、対向基板3側から入射した光は、反射電極13で反射されて液晶層1を往復し、対向基板3側から出射して画像を表示する。この際、反射表示に利用される光は、第2のカラーフィルタ層22を2回通過することになる。また、透過型の場合、アレイ基板2側から入射した光は、液晶層1を通過して対向基板3側から出射して、画像を表示する。この際、透過表示に利用される光は、第1のカラーフィルタ層12を1回通過することになる。
このような半透過型液晶表示装置においては、アレイ基板2側の略全面に形成された第1のカラーフィルタ層12が、透過表示用カラーフィルタとしての機能、信号線32と透明電極14又は反射電極13とを絶縁する機能、及び反射電極13の表面にランダムな凹凸を付与する機能を兼ね、対向基板3側の反射領域Aに対応した領域に形成された第2のカラーフィルタ層22が、反射表示用カラーフィルタとしての機能と、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層1の厚みを異ならせる機能とを兼ねる構造とされる。このような構造とすることで、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層1の厚みが異なり、且つ反射領域Aと透過領域Bとで濃度の異なるカラーフィルタを用いる半透過型液晶表示装置の構造を簡単にし、加工工程数を削減することができる。
また、第2のカラーフィルタ層22を設けることで反射領域Aの液晶層1の厚みが透過領域Bの液晶層1の厚みより薄くされるので、反射表示の際に液晶層1を往復する光の光路長と透過表示の際に液晶層1を通過する光の光路長とを近づけることができる。このため、反射表示及び透過表示の両方で光学特性が独立して最適化され、反射表示及び透過表示の両方で高品位な表示が実現される。
さらに、第1のカラーフィルタ層12及び第2のカラーフィルタ層22の濃度をそれぞれ独立して設定し、反射表示用の第2のカラーフィルタ層22の濃度を透過表示用の第1のカラーフィルタ層12の濃度より薄くすることで、反射表示時に色ムラのない高い反射率を得ることができる。
ところで、図3〜図5に示すような、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層の厚みを異ならせるための層がアレイ基板側に形成されている従来の半透過型液晶表示装置においては、アレイ基板側での段差用の絶縁層(透明樹脂層)及び反射電極の有無によって、表示領域は反射領域A及び透過領域Bに分けられる。すなわち、段差形成用の透明樹脂層上に反射電極が形成されて反射領域Aが形成され、透明樹脂層及び反射電極の一部が除去されて透過領域Bが形成されている。この構造では、絶縁を確保するために、透過領域Bは、ゲート線や信号線付近を避けるように画素の略中央に窓状の開口部として形成される必要がある。このように、従来の半透過型液晶表示装置においては、画素の構造が複雑であり、透過領域Bの形状に制約を受けるため、透過開口率を高めにくいという不都合がある。
これに対して本発明では、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層1の厚みを異ならせるための層(第2のカラーフィルタ層22)が対向基板3側に形成されているので、アレイ基板2側の絶縁層等の一部を除去する必要がないため、ゲート線31や信号線32の位置にかかわらず、反射領域A及び透過領域Bを任意に形成できる。このため、透過領域Bの形状の自由度が高まり、透過領域Bの面積を容易に拡大することができ、高輝度な透過表示を実現する半透過型液晶表示装置が得られる。例えば、図2に示すように、画素の構造を極めて単純なものとすることができる。アレイ基板2上のある1つの画素に着目すると、図2に示すように、信号線32に直交する1本の直線を境界として矩形状の1画素を任意に2分割し、一方の領域の第1のカラーフィルタ層12上に反射電極14を形成すれば反射領域A、他方の領域の第1のカラーフィルタ層12上に透明電極13を形成すれば透過領域Bとなる。
また、本発明の半透過型液晶表示装置においては、第1のカラーフィルタ層12により信号線32等と透明電極14との距離が離されているので、信号線32と透明電極14との間に異物等が介在することに起因するショートが抑制される。このため、半透過型液晶表示装置の歩留まりが向上する。
以下、図1に示す半透過型液晶表示装置の製造方法について説明する。アレイ基板2を作製するためには、先ず、ガラス基板等の透明基板11上に、TFT15、ゲート線、信号線等を常法に従って形成し、その上に、第1のカラーフィルタ層12を形成する。例えばR、G、Bの3色のフィルタ層が各画素に対応するように配置されて第1のカラーフィルタ層12を構成する場合、第1のカラーフィルタ層12は、例えば、透明基板11の略全面に赤色の樹脂層を形成し、パターニングして、所定の画素に赤(R)のフィルタ層を形成する工程と、透明基板11の略全面に緑色の樹脂層を形成し、パターニングして、所定の画素に緑(G)のフィルタ層を形成する工程と、透明基板11の略全面に青色の樹脂層を形成し、パターニングして、所定の画素に青(B)のフィルタ層を形成する工程との、合計3加工工程を経て形成される。次に、第1のカラーフィルタ層12の反射領域Aに対応する領域の表面にランダムな凹凸形状をフォトリソグラフィにより形成し、この上に、Al等の高反射率金属材料を成膜し、パターニングを行うことにより反射電極16を形成する。また、有機膜をパターニングして、例えば反射電極13上にスペーサ17を形成する。さらに、ITO等を成膜し、パターニングを行なうことにより、透過領域Bに対応する領域に透明電極14を形成し、アレイ基板2が得られる。
対向基板3を作製するためには、ガラス基板等の透明基板21の反射領域Aに対応する領域のみに、第2のカラーフィルタ層22を形成する。例えばR、G、Bの3色のフィルタ層が各画素に対応するように配置されて第2のカラーフィルタ層22を構成する場合、第2のカラーフィルタ層22は、透明基板21の略全面に赤色の樹脂層を形成し、パターニングして、反射領域Aの所定の画素に赤(R)のフィルタ層を形成する工程と、透明基板21の略全面に緑色の樹脂層を形成し、パターニングして、反射領域Aの所定の画素に緑(G)のフィルタ層を形成する工程と、透明基板21の略全面に青色の樹脂層を形成し、パターニングして、反射領域Aの所定の画素に青(B)のフィルタ層を形成する工程との、合計3加工工程を経て形成される。次に、透明基板21及び第2のカラーフィルタ層22の全面にITO等を成膜して透明電極23を形成することにより、対向基板3が得られる。
次に、アレイ基板2及び対向基板3に配向膜材料を塗布して配向膜を形成し、アレイ基板2と対向基板3とを配向膜を内側にして対向配置し、液晶注入口を残して周縁をシールして貼り合わせる。液晶注入口から液晶材料を注入した後、液晶注入口を封止して得られる液晶セルの外面に光学フィルム等を貼り付け、バックライト等を設置することにより、半透過型液晶表示装置が得られる。
以上のように、アレイ基板2の略全面に3色のフィルタ層からなる第1のカラーフィルタ層12、対向基板3の反射領域Aのみに3色のフィルタ層からなる第2のカラーフィルタ層22をそれぞれ形成することで、反射領域Aと透過領域Bとで液晶層1の厚みが異なり、反射表示・透過表示にそれぞれ最適なカラーフィルタ層を有する半透過型液晶表示装置を、従来に比べて少ない工程(例えば6加工工程)で製造することができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施例の記載に限定されるものではない。
透明基板上にCrOx/Crを連続成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、遮光層を形成した。その上に顔料を分散させた感光性アクリル樹脂レジストをスピンナーにて全面塗布し、パターン露光、現像処理、及び除去処理を3色分、即ち3回施すことで、画素の反射領域に対応する領域に、赤(R)、緑(G)又は青(B)の第2のカラーフィルタ層を形成した。なお、第2のカラーフィルタ層は透過領域には形成されておらず、対向基板の透過領域は非着色の凹部とされている。第2のカラーフィルタ層の各色の厚みは、Rが約1.5μm、Gが約1.6μm、Bが約1.8μmとなるように形成した。
次に、酸化インジウム系の透明性導電膜からなる透明電極を、全面にマスクを用いたスパッタ法で成膜し、透明電極を形成した。これにより、実施例1に係る半透過型液晶表示装置の対向基板を得た。この透明電極の全面上に、配向膜材料を塗付し、配向膜を形成した。
また、前記対向基板の透明基板とは別に透明基板を用意し、この透明基板上に、通常のTFTを形成するプロセスと同様に成膜及びパターニングを繰り返し、TFTと電極配線を形成し、表示電極を形成しない状態のTFTアレイ基板を得た。次に、基板の全面に顔料を分散させた感光性アクリル樹脂レジストをスピンナーにて塗布し、露光、現像処理、及び除去処理を3色分、即ち3回施すことで、基板の略全面に、赤(R)、緑(G)又は青(B)の第1のカラーフィルタ層を形成した。
反射領域に対応する第1のカラーフィルタ層については、各色のパターニングのための露光に前後して、1画素内の凹凸を形成する部分に8〜10μm程度の円が最密充填されるように配置したマスクを用いた露光を実施した。レジストがネガ型である場合には円の部分に光が照射されるようにし、ポジ型である場合には円の部分に光が照射されないように露光、現像、除去を行った後、焼成して形成した。これにより、第1のカラーフィルタ層の反射領域に対応する領域の表面に微小な凹凸が形成される。この微小な凹凸上に反射電極を重ねることで、反射電極の表面形状に微小な凹凸が反映され、反射表示において適度に光を拡散させ、視角を広げることができる。
次にITOを成膜し、パターニングを行うことにより、透過領域の第1のカラーフィルタ層上に透明電極を形成した。
次に、アレイ基板上に有機膜を塗付し、露光、現像、除去、焼成を行い、アレイ基板の反射領域にスペーサを形成した。このスペーサは、対向配置される複数色のカラーフィルタ層(ここではR,G,Bの3色)のうち、一つの色に対応する画素のいくつかに配置した。本実施例の液晶表示装置においては色毎にセルギャップ値が異なっているが、反射領域の同色の画素上にスペーサを配置することで、一つの色について、セル全体の反射セルギャップ値が均一に作成された。他の色については、同様にカラーフィルタ層の厚みの差分を反映したセルギャップが均一に設定された。
最後にMo膜とAl膜を計0.15μm成膜し、パターニングを行い、第1のカラーフィルタ層の反射領域に対応する領域上に反射電極を形成した。
このアレイ基板にも配向膜材料を全面に塗布し、配向膜を形成した。この後、対向基板の配向膜の周辺に沿って接着剤を注入口幅3mmを除いて印刷した。配向膜が対向するようにアレイ基板及び対向基板を配置した。この際、アレイ基板を構成する第1のカラーフィルタ層と対向基板を構成する第2のカラーフィルタ層とで同じ色の画素同士が対向するように、例えば第1のカラーフィルタ層の赤と第2のカラーフィルタ層の赤とが対向するように配置した。対向配置した2枚の基板を加熱して接着剤を硬化させ、アレイ基板及びTFT基板を貼り合わせた。接着剤の硬化後、2枚の基板を所定の液晶セルのサイズに切り出し、次に通常の方法により注入口より液晶組成物を注入し、この後注入口を紫外線硬化樹脂で封止した。
次に、液晶セルの洗浄、再配向アニールを実施し、液晶セルの両面に光学フィルムを貼付した後、背面にバックライトを設置し、実施例の半透過型液晶表示装置を得た。
以上のようにして得られた半透過型液晶表示装置は、従来に比べて少ない加工工程数にて製造可能であった。また、反射電極で拡散反射したバックライトからの光は、反射電極の下方に形成された第1のカラーフィルタ層を2回透過することで光吸収され、TFTに達するまでに充分弱められていた。
1 液晶層、2 アレイ基板、3 対向基板、11 透明基板、12 第1のカラーフィルタ層、13 反射電極、14 透明電極、15 TFT、16 コンタクトホール、17 スペーサ、21 透明基板、22 第2のカラーフィルタ層、23 透明電極、31 ゲート線、32 信号線
Claims (7)
- アレイ基板と、液晶層を挟んで前記アレイ基板と対向配置される対向基板とを有するとともに、1画素内に反射表示を行なう反射領域と透過表示を行なう透過領域とを有し、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なる半透過型液晶表示装置であって、
前記アレイ基板は、透明基板の略全面に形成された第1のカラーフィルタ層と、前記第1のカラーフィルタ層の反射領域に対応する領域上に形成された反射電極とを有し、
前記対向基板は、透明基板の反射領域に対応する領域上に形成された第2のカラーフィルタ層を有し、前記第2のカラーフィルタ層の厚みによって反射領域に対応する液晶層の厚みが調整されることを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 透過領域と反射領域とで色相が略同じとなるように、前記第1のカラーフィルタ層及び前記第2のカラーフィルタ層の色素濃度が調整されてい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。
- 前記第2のカラーフィルタ層の厚みは、各画素の色に対応して異な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。
- 前記第1のカラーフィルタ層の透過領域に対応する領域上に、透明電極が形成されてい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。
- 前記第1のカラーフィルタ層の下に、画素スイッチ用のトランジスタが形成されてい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。
- 前記アレイ基板は、前記透明基板上に信号線及び前記信号線と直交して配されるゲート線を複数有し、
画素を1本の直線で2分割したときの一方の領域が反射領域とされ、他方の領域が透過領域とされ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。 - アレイ基板と、液晶層を挟んで前記アレイ基板と対向配置された対向基板とを有するとともに、1画素内に反射表示を行なう反射領域と透過表示を行なう透過領域とを有し、反射領域と透過領域とで液晶層の厚みが異なる半透過型液晶表示装置の製造方法であって、
透明基板の略全面に第1のカラーフィルタを形成し、前記第一のカラーフィルタ層の反射領域に対応する領域上に反射電極を形成してアレイ基板とする工程と、
透明基板の反射領域に対応する領域上に第2のカラーフィルタ層を形成して対向基板とし、前記第2のカラーフィルタ層の厚みによって反射領域に対応する液晶層の厚みを調整する工程とを有することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004178247A JP2006003520A (ja) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004178247A JP2006003520A (ja) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006003520A true JP2006003520A (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=35771975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004178247A Pending JP2006003520A (ja) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006003520A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100798527B1 (ko) * | 2006-03-24 | 2008-01-28 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 반투과형 액정표시장치 |
US9348189B2 (en) | 2008-12-03 | 2016-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
-
2004
- 2004-06-16 JP JP2004178247A patent/JP2006003520A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100798527B1 (ko) * | 2006-03-24 | 2008-01-28 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 반투과형 액정표시장치 |
US9348189B2 (en) | 2008-12-03 | 2016-05-24 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
US10095071B2 (en) | 2008-12-03 | 2018-10-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device including transistor which includes oxide semiconductor |
US10838264B2 (en) | 2008-12-03 | 2020-11-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
US11175542B2 (en) | 2008-12-03 | 2021-11-16 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3675404B2 (ja) | 半透過・反射型液晶装置、およびそれを用いた電子機器 | |
JP3989822B2 (ja) | 液晶表示パネルおよび電子機器 | |
JP3675420B2 (ja) | 液晶表示装置及び電子機器 | |
JP3692445B2 (ja) | 液晶装置及び電子機器 | |
US7088404B2 (en) | Substrate for electro-optical device having particular concave portions and convex portions and flat section on the surface of a base layer | |
JP2003090998A (ja) | カラーフィルタ基板及び電気光学装置、カラーフィルタ基板の製造方法及び電気光学装置の製造方法並びに電子機器 | |
JP2003090997A (ja) | カラーフィルタ基板及び電気光学装置、カラーフィルタ基板の製造方法及び電気光学装置の製造方法並びに電子機器 | |
JP2003121830A (ja) | 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 | |
US7123327B2 (en) | Substrate for reflective-transmissive electro-optical device having opening in base layer varying in size along a first direction | |
JP3767499B2 (ja) | 液晶パネル用基板及びその製造方法、液晶表示パネル並びに電子機器 | |
WO2020107537A1 (zh) | 显示面板及其制造方法和显示装置 | |
JP4337807B2 (ja) | 液晶装置および電子機器 | |
KR20070065065A (ko) | 반투과형 액정 표시 장치의 제조 방법 | |
JP3507731B2 (ja) | 液晶表示パネル | |
JP2006003520A (ja) | 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 | |
JP4561552B2 (ja) | 液晶装置、液晶装置の製造方法、及び、電子機器 | |
JP3909565B2 (ja) | 液晶装置及び電子機器と液晶装置の製造方法 | |
JP4375172B2 (ja) | 電気光学装置および電子機器 | |
JP2007279101A (ja) | 液晶装置の製造方法、液晶装置及び電子機器 | |
JP2008233588A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2003262852A (ja) | 半透過・反射型液晶装置、およびそれを用いた電子機器 | |
KR20030093472A (ko) | 블랙매트릭스의 구조를 개선한 투과형 액정표시장치와 그제조방법 | |
JP2005055826A (ja) | 液晶表示装置、その製造方法および電子機器 | |
KR101307996B1 (ko) | 반투과 액정표시장치 및 그 제조방법 | |
JP4075903B2 (ja) | 液晶表示パネル、液晶表示パネル用基板および電子機器 |