JP2006154135A - 液晶表示装置およびそれを用いた表示体 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、ホワイトバランスに優れ、且つ、透過モードでは高色純度な画質、反射モードでは高反射率・高色純度な画質を実現できる半透過型の液晶表示装置およびそれを用いた表示体を提供する。
【解決手段】
単一の画素領域内に前記バックライト以外の外光を反射する反射領域８と、バックライトの光を透過する透過領域７とを形成した液晶表示装置において、前記一方または他方の透明基板２、３の内面の各画素領域に対応する位置に、色度に濃淡差がある同色系の第１カラーフィルタ９及び第２カラーフィルタ１０を形成するとともに、前記同一画素領域における第１カラーフィルタ９と第２カラーフィルタ１０との境界部１１を該画素領域の反射領域８内に位置させた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示素子とバックライトとを備えた液晶表示装置に関するものであり、特に、カラーフィルタ構造および光透過孔を有する反射膜構造の適正化を実施した液晶表示装置に関するものである。

近年、バックライト・外光の両方を使用可能な半透過型の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。

半透過型の液晶表示装置は、液晶表示素子と液晶表示素子の後方に配置したバックライトから構成されており、液晶表示素子の後方側に配設した基板上に鏡面にした半透過層を設け、前方側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）、後方側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。

これら半透過型の液晶表示装置に設けた半透過膜は、アルミニウムなどの金属をスパッタし、各画素に対応して光透過ホールをエッチング形成したものであって、金属膜が有する領域でもって反射型表示の機能（反射モード）として用い、一方、金属膜が有しない領域(ホール)で透過型表示の機能（透過モード）として用いる。また、反射モード機能に対応する領域のカラーフィルタには、カラーフィルタが存在しない光透過孔が設けられている。これは、反射モードにおいては、外光がカラーフィルタを２回通過するため、外光の損失が大きく、反射の明るさが十分に得られない課題に対する改善方法である。カラーフィルタの反射モードに対応する領域に、ある一定の面積で、全透過を有する領域(光透過孔)を設けることにより、反射モードの明るさを向上させる役割である。

この半透過型の液晶表示装置によれば、透過モードでは高色純度な画質が得られ、反射モードでは高反射率な画質を得る事ができる。これは、先述した様に、反射領域に対応するカラーフィルタにホールを設けることにより、トレードオフの関係にあった反射の明るさとカラーフィルタの色純度を分割して考慮することが可能となったためである。これにより、透過型並みの色純度の高いカラーフィルタを採用することにより、透過モードでは透過型並み高色純度な画質、反射モードではホールの効果により高反射率な画質を実現することができる。

しかし一方、この半透過型の液晶表示装置のデメリットとして、反射モードにおける反射率と色純度の両立度が低下してしまう。高色純度カラーフィルタにホール形成することで、反射モードにおける色純度を低下させて反射率を増加させているが、色純度低下の手法が、金属反射膜との混色による低下であるため、反射率の増加分以上に、色純度の低下分が大きい。図６に、カラーフィルタにホール形成した場合と、ホール形成せずに、カラーフィルタの顔料濃度を変化させた場合の、液晶パネルの反射率と色純度(NTSC比)の関係を示した特性図である。ＮＴＳＣ比とは、カラーフィルタの色純度を示す値である(ＮＴＳＣ規格ＲＧＢ面積を100％ととした場合の比率)。この図より、ホール形成方式による色純度と明るさの両立度が、顔料濃度を変化させた場合より低いことがわかる。

すなわち、カラーフィルタにホールを形成する半透過型の液晶表示装置は、透過モードでは高色純度な画質が得られ、反射モードでは高反射率な画質を得ることができるものの、高反射率の代償となる色純度(反射モードにおける)の低下が大きい。

そこで、半透過型の液晶表示装置のデメリットを改善できる構造として、各画素領域に対応する位置に、色度に濃淡差がある同色系の第１カラーフィルタ及び第２カラーフィルタを形成する構造が上げられる（特許第３４３５１１３号）。例えばカラーフィルタをＲｅｄ・Ｇｒｅｅｎ・Ｂｌｕｅの３色にする場合、それぞれの色において第１カラーフィルタ及び第２カラーフィルタを形成するため、６色カラーフィルタ構造となる。即ち、Ｒｅｄフィルタ(赤色フィルタ)に対応する画素領域に形成されるカラーフィルタは、赤色の色度の濃い第１カラーフィルタと、赤色の色度の淡い第２カラーフィルタの2つを形成する。同様に、Ｇｒｅｅｎフィルタ(緑色フィルタ)に対応する画素領域においても、緑色の濃淡の差がある第１カラーフィルタ、第２カラーフィルタが、Ｂｌｕｅフィルタ(青色フィルタ)に対応する画素領域においても、青色の濃淡の差がある第１カラーフィルタ、第２カラーフィルタをそれぞれ形成する。

先述の構造においては、反射領域の高色純度カラーフィルタにホール形成をすることで高反射率を達成していたのに対し、この６色カラーフィルタ構造は、反射領域には最初から高透過率カラーフィルタを形成することを特徴としている。透過領域には高色純度のカラーフィルタを形成している。すなわち、透過領域に適したカラーフィルタ(第1カラーフィルタ)と反射領域に適したカラーフィルタ(第２カラーフィルタ)を各画素対応した位置に形成している。

この半透過型の液晶表示装置によれば、透過モードでは高色純度な画質が得られ、反射モードでは高反射率な画質を得ることができるだけでなく、反射モードにおいても高色純度な画質を得ることができる。
特許第３４３５１１３号公報

しかしながら、前記半透過型の液晶表示装置、即ち、同色系の画素領域内に、第１カラーフィルタおよび第２カラーフィルタを形成した (６色カラーフィルタ構造)の場合、同一画素領域内に、第１カラーフィルタと第２カラーフィルタの境界線が生じてしまい、この境界線が、画質低下の影響を及ぼす可能性がある。

例えば、第１カラーフィルタを形成した後に、第２カラーフィルタを形成するとした場合、理想的には、第１カラーフィルタと第２カラーフィルタが接する辺が、隙間無く繋がることが望ましいが、プロセスマージン上、隙間が生じてしまう可能性がある。また、逆に、第２カラーフィルタが第１カラーフィルタの端部に重畳し、重なり合う領域が生じてしまうことも考えられる。このような場合には、画質低下の影響を及ぼす可能性が高い。

即ち、第１カラーフィルタと第２カラーフィルタの隙間が生じた場合、この隙間が透過領域に存在すると、色純度が急激に低下してしまい、更には、ホワイトバランスのズレが発生する。また、隙間が無い場合でも、第２カラーフィルタが透過領域に存在すると、透過モードの色純度が低下してしまう。

一方、第１カラーフィルタと第２カラーフィルタの重なりが生じた場合、この部分のみ膜厚が厚い領域となって、オーバーコート層塗布後の表面平坦性が低下する。特に、液晶層にＳＴＮ液晶を用いた場合、液晶界面の平坦性は液晶分子の配向性に大きな影響を与えるため、コントラストの低下につながる。これを解決するために光学補償フィルムの軸角度最適化が考えられるが、コントラスト・光利用効率の低下が避けられない。

本発明は、上述の課題に鑑みて案出されたものであり、その目的は、１画素領域に同色系カラーフィルタとして、第１カラーフィルタ、第２カラーフィルタを形成した液晶表示装置であって、ホワイトバランスに優れ、且つ、透過モードでは高色純度な画質、反射モードでは高反射率・高色純度な画質を実現できる半透過型の液晶表示装置およびそれを用いた表示体を提供することにある。

本発明の半透過型液晶表示装置は、少なくとも表示電極、配向膜を有する一対の透明基板を、互いの表示電極が対向して、複数の画素領域が形成されるようにして液晶層を介在させるとともに、前記一方または他方の透明基板の内面に光透過孔を有する反射膜を配置して成る液晶表示素子と、該液晶表示素子の表示領域を照射するように外部側に配置されるバックライトとを備え、単一の画素領域内に前記バックライト以外の外光を反射する反射領域と、バックライトの光を透過する透過領域とを形成した液晶表示装置において、
前記一方または他方の透明基板の内面の各画素領域に対応する位置に、色度に濃淡差がある同色系の第１カラーフィルタ及び第２カラーフィルタを形成するとともに、前記同一画素領域における第１カラーフィルタと第２カラーフィルタとの境界部分を該画素領域の反射領域に位置させたことを特徴とする。

そして、第１カラーフィルタは、第２カラーフィルタに比較して、色度が濃く設定され、第１カラーフィルタは画素領域の透過領域を含む領域に形成されており、色度の淡い第２カラーフィルタが反射領域のみに形成されていることを特徴とする。

また、上述の液晶表示装置と、該表示電極に所定信号を与える駆動手段と、該駆動手段に供給する所定回路とを少なくとも具備した表示体である。

本発明の液晶表示装置では、色度の濃い第１カラーフィルタと色度の淡い第２カラーフィルタの境界線を１画素領域の反射領域上に設定したため、反射領域に適した第２カラーフィルタが、透過領域に存在することなく、透過モードの画質低下を防ぐことができる。

本発明の液晶表示装置では、第１カラーフィルタと第２カラーフィルタの境界線に隙間が生じた場合、その境界線の隙間が反射領域上に形成されるため、隙間が透過領域に存在することなく、透過モードの画質低下を防ぐことができる。

また、反射領域上に第１カラーフィルタと第２カラーフィルタとの重なり部分が発生して、反射領域、即ち、反射モードで色度が変化が大きくなったとして、これは、仮に、透過領域内で両フィルタの重なり部分が発生して、透過モードで色度が変化することに比較して表示全体からの表示の悪影響を最大限小さくすることができる。

以下、本発明の液晶表示装置を図面に基づいて詳説する。

図１は、本発明の半透過型の液晶表示装置の部分断面図であり、図２（ａ）はその要部である同色系のカラーフィルタを具備した画素領域内の拡大断面図であり、図２（ｂ）は同色系のカラーフィルタに対応する画素領域が複数個連続した状態の反射金属膜の平面図であり、図２（ｃ）は複数連続した画素領域におけるカラーフィルタの平面図であり、図２（ｄ）は、複数連続した画素領域における反射金属薄膜とカラーフィルタとの関係を示す平面図である。

１は半透過型の液晶表示装置であり、液晶表示装置１は、液晶表示素子ＬＣと、この液晶表示素子ＬＣの表示領域を照射するように外部側に配置されるバックライトＢＬとから構成されている。そして、液晶表示素子ＬＣは、単一の画素領域（同色系のカラーフィルタが形成される画素領域）には、バックライト以外の外光を反射する反射領域と、バックライトの光を透過する透過領域とを形成されている。

２は、例えばコモン側の一方の透明基板であり、３は例えばセグメント側の他方の透明基板である。各透明基板２、３は、例えば、ガラス基板であり、寸法は４２０×５３０ｍｍ、０．５ｍｍ厚などを有する。

前記一方の透明基板２の内面側に、バックライトＢＬの光を透過するための光透過孔５が形成された反射金属膜が形成されている。この光透過孔５を含めた反射金属膜を半透過膜４という。

この半透過膜４にはクロムやアルミニウム、銀およびＡｌＮｄ等これらの合金などの金属膜にて反射性を具備させるとともに、膜面には、膜厚み方向を貫く所定開口寸法を有する光透過孔５が形成されている。このような光透過孔５はその形状に対応したフォトリソ用マスクを使用し、フォトリソ技術により形成する。すなわち、金属膜が形成された膜面に感光性レジストを塗布し、フォトリソ用マスクを用いて露光し、その後、現像、エッチング、剥離の各工程を経て形成する。

この際、金属反射膜の光透過孔５は、Ｒｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青）の各画素領域に対応して、１つ乃至複数の光透過孔５が形成されており、その開口面積およびその複数の開口部の面積合計が、画素領域の面積に対して開口面積比率がなって形成してもよい。

たとえば、Ｒｅｄに対応する画素領域に形成される半透過膜４の光透過孔５の開口比率を、Ｇｒｅｅｎに対応する画素領域に形成される半透過膜４の光透過孔５の開口比率を、Ｂｌｕｅに対応する画素領域に形成される半透過膜４の光透過孔５の開口比率を、例えば３５％程度とする。すなわち、半透過膜４の反射金属膜が存在している領域(これを反射領域８という)が画素領域に対して６５％の比率で存在し、金属反射膜が存在しない領域(これを透過領域７という)が３５％の比率で存在することになる。

また、一方の透明基板２の内面側で、半透過膜４上に、画素領域ごとに配したカラーフィルタ６（カラーフィルタ６は、本発明でいう第１カラーフィルタ、第２カラーフィルタを含めている）が形成されている。

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２上に塗布し、フォトリソグラフィにより形成している。

この際、カラーフィルタ６は、図２（ａ）に示すように、透過領域７に主に形成される第１カラーフィルタ９と、反射領域８に形成される第２カラーフィルタ１０からなっている。第１カラーフィルタ９には高色純度のカラーフィルタを形成し、第２カラーフィルタ１０には高透過率のカラーフィルタを形成する。これにより、高色純度・高反射率の画質を実現している。

本実施例においては、透過領域が４８μm×６０μmの面積で有るのに対し、第１カラーフィルタ９は、透過領域７より５μmづつ寸法を大きくして(５３μm×６５μm)、透過領域を覆っている。従って、第１カラーフィルタ９と第２カラーフィルタ１０の境界線１１は、反射領域に存在することとなる。

また、前記一方の透明基板２の内面側に、カラーフィルタ６上にアクリル系樹脂からなるオーバーコート層１２と、多数平行にストライプ状配列したＩＴＯからなる表示電極１３とが形成されている。さらに、この表示電極１３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１４を形成している。

なお、配向膜１４は表示電極１３上に直に形成しているが、配向膜１４と表示電極１３との間に樹脂やＳｉＯ_２などからなる絶縁膜を介在させてもよい。

尚、上述の例では、透明基板２上に、半透過膜４、カラーフィルタ６、オーバーコート層１２、表示電極１３、配向膜１４を形成しているが、さらに、半透過膜４とカラーフィルタ６との間には、樹脂やＳｉＯ_２とからなる平滑膜を形成してもかまわない。

他方部材については、ガラス基板３上に多数平行にストライプ状配列したＩＴＯからなる表示電極１５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１６とを順次形成している。

尚、表示電極１５と配向膜１６との間に樹脂やＳｉＯ_２からなる絶縁層を介在させてもよい。

そして、上記構成の一方の透明基板２と他方の透明基板３とは、配向膜１４と１６との間にたとえば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１７が介在されるようにして、シール部材１８により貼り合わされる。

また、液晶層１７の厚みを一定にするためにスペーサ１９を多数個配している。この際、厚みを一定にするための手法として、スペーサ以外に、フォトリソ工程で形成するアクリル系樹脂等からなるフォトスペーサを形成しても良い。

さらに透明基板３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２０と第２位相差フィルム２１とヨウ素系の偏光板２２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。尚、透明基板２側にもポリカーボネイトなどからなる位相差フィルムと偏光板とを順次形成する。そして、透明基板２の外側にはバックライトＢＬが配置される。

上記構成の液晶表示装置１においては、太陽光、蛍光灯などの外部照明による透明基板３側から入射された入射光は、偏光板２２、第２位相差フィルム２１、第１位相差フィルム２０および透明基板３を通過し、液晶層１７、カラーフィルタ６などを通して半透過膜４に到達し、半透過膜４にて光反射され、反射モードとして、その反射光が透明基板３側から出射される。

また、バックライトＢＬによる透明基板２側から入射された入射光は、透明基板２を通過し、半透過膜４の光透過孔５を介してカラーフィルタ６などを通して液晶層１７を介して透過モードとして透明基板３側から出射される。

かくして本発明の液晶表示装置１において、表示画質におけるホワイトバランスに優れ、且つ、透過モードでは高色純度な画質、反射モードでは高反射率・高色純度な画質が得られる半透過型液晶表示装置が実現できる。

図２（ｂ）〜（ｄ）は、３つの画素領域、すなわち、Ｒｅｄ（赤）、Ｇｒｅｅｎ（緑）、Ｂｌｕｅ（青）の各画素領域が連続して形成された１群の画素を示しており、図２（ｂ）はその一群の画素に形成した半透過膜４（反射領域８と透過領域７とを規定）の平面図であり、図２（ｃ）はその一群の画素に形成したカラーフィルタ６の平面図であり、図２（ｄ）は反射領域８および透過領域７とカラーフィルタ６と関係示している。図では、３つの画素領域が、左より赤色系のカラーフィルタ６に対応する画素領域、緑色系のカラーフィルタ６に対応する画素領域、青色系のカラーフィルタ６に対応する画素領域が連続して並んだ状態を示している。

ここで、重要なことは、１つの画素領域には、同色系のカラーフィルタ６が形成されている。そして、同色系のカラーフィルタ６は、上述したたように、色度の濃い第１カラーフィルタ９と色度の淡い第２カラーフィルタ１０が形成されている。この第１カラーフィルタ９は、少なくとも画素領域内の透過領域７に形成されている。その一部が反射領域８にまで延びている。第２カラーフィルタ１０は、画素領域内の反射領域８のみに形成されている。すなわち、同色系のカラーフィルタ６のうち、第１カラーフィルタ９と第２カラーフィルタ１０の境界部１１は、画素領域内の反射領域８内に存在することである。このため、透過領域７に形成される第１カラーフィルタ９は、すくなくとも透過領域７の形状に比較して、反射領域８側に最大で５μｍの範囲で大きくしている。この境界部１１とは、第１カラフィルタ９と第２カラーフィルタ１０とが互いに接して境界部を構成する場合、第１カラフィルタ９と第２カラーフィルタ１０とが反射領域８内では若干離れて、隙間にて境界部を構成する場合、第１カラーフィルタ９と第２カラーフィルタ１０とが反射領域８内では一部が重畳して、重なりあって境界部を構成する場合とがある。

尚、図２（ｃ）〜（ｄ）において、各画素領域の境界部には、ブラック樹脂からなるストライプ隔壁部２９が形成されている。すなわち、同色系のカラーフィルタ６が形成される領域は、このブラック樹脂からなるストライプ隔壁部２９に囲まれる領域に形成されている。

尚、上述のカラーフィルタ６は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３種類のフィルタを例にしているが、イエロ、シアン、マゼンタの３種類のフィルタを用いても構わない。

（半透過膜・カラーフィルタの形成方法）
本発明における重要技術となる一方部材の形成方法を、各工程順にそって、図３に基づいて説明する。なお、（Ａ）〜（Ｈ）は各工程順を示し、図２と同様に３つの画素領域部分をもちいて説明する。

（Ａ）工程 ：金属膜の成膜およびエッチング
半透過膜４となる反射金属膜を全体に形成する。本実施例の反射金属膜はＡｌＮｄ膜であり、膜厚を例えば１２５０Åとなるようスパッタにて形成した。

次に、フォトリソ工程により、反射金属膜に光透過孔５を形成する。各画素領域にはそれぞれＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅに対応した画素領域にそれぞれ光透過孔５が形成する。個々の画素領域は、光透過孔５をなす透過領域７と、反射金属膜が残存して形成されている反射領域８とからなる。そして、個々の画素領域の光透過孔５の透過領域７と、反射領域８の面積比率により、液晶表示装置１としての光透過性と光反射性の双方の機能を具備している。

（Ｂ）工程 ：ブラック樹脂によるストライプ隔壁部２９、第1カラーフィルタのＲｅｄレジスト形成
顔料分散方式にしたがって、黒色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、次いでフォトリソグラフィにて、隣接しあう画素領域の境界に相当部分にストライプ隔壁部を形成する。

次に、顔料分散方式にしたがって、赤顔料により調合され、色度の濃い赤色系の第１カラーフィルタ９となる感光性のレジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグラフィにて、赤色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域（３つの画素領域のうち１つ画素領域であり、図では左側の画素領域）の透過領域７に対応した部位に配設する。これにより、色度の濃い赤色系の第１カラーフィルタ２３となる。この際、同色系で色度の淡い赤色系の第２カラーフィルタ１０との境界線１１が、反射領域８上に位置させるように、透過領域７を越えて、反射領域８にまで延在させる。すなわち、光透過孔５の開口面積より大きい領域にこのＲｅｄレジストを形成し、透過領域７を完全に覆う構造にする。これは、境界部１１が透過領域７に存在した際の、透過モードでの画質低下を防ぐためである。

（Ｃ）工程 ：第1カラーフィルタのＧｒｅｅｎレジスト形成
顔料分散方式にしたがって、緑顔料により調合され、色度の濃い緑色系の第１カラーフィルタ９となる感光性のレジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグラフィにて、緑色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域（３つの画素領域のうち１つ画素領域であり、図では中央の画素領域）の透過領域７に対応した部位に配設する。これにより、色度の濃い緑色系の第１カラーフィルタ２４となる。この際、同色系で色度の淡い緑色系の第２カラーフィルタ１０との境界線１１が、反射領域８上に位置させるように、透過領域７を越えて、反射領域８にまで延在させる。すなわち、光透過孔５の開口面積より大きい領域にＧｒｅｅｎレジストを形成し、透過領域７を完全に覆う構造にする。

（Ｄ）工程 ：第1カラーフィルタのＢｌｕｅレジスト形成
顔料分散方式にしたがって、青顔料により調合され、色度の濃い青色系の第１カラーフィルタ９となる感光性のレジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグラフィにて、青色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域（３つの画素領域のうち１つ画素領域点であり、図では右側の画素領域）の透過領域７に対応した部位に配設する。これにより、色度の濃い青色系の第１カラーフィルタ２５となる。この際、同色系で色度の淡い青色系の第２カラーフィルタ１０との境界線１１が、反射領域８上に位置させるように、透過領域７を越えて、反射領域８にまで延在させる。すなわち、光透過孔５の開口面積より大きい領域にＢｌｕｅレジストを形成し、透過領域７を完全に覆う構造にする。

（Ｅ）工程 ：第２カラーフィルタのＲｅｄレジスト形成
次に、赤色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域の反射領域８に対応した第２カラーフィルタ１０を形成する。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のレジストは、第1カラーフィルタ２３を形成したレジストより顔料濃度を低く調合し、高透過率にしている。これにより、反射モードにおける高反射率を実現し、且つ、色純度との両立度も増加している。このレジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグラフィにて、赤色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域の反射領域８に対応した部位に配設する。これにより、レジストは、色度の淡い赤色系の第２カラーフィルタ２６となる。この際、（Ｂ）工程にて、第1カラーフィルタ２３が形成されている反射領域８には形成せず、反射領域８上のレジストが未形成領域のみに形成する。

この結果、第1カラーフィルタ２３と第２カラーフィルタ２６の境界部１１が、反射領域８内に存在する。この境界部１１では、第１カラーフィルタ２３上に第２カラーフィルタ２６が重ならないように、マスク設計・プロセス条件を適正化することが重要である。逆に、境界部１１に、第１、第２カラーフィルタ２３、２６の隙間が存在することも望ましくはないが、第1、第２カラーフィルタ２３、２６が重なることによる画質低下の方を避けるべきである。なお、境界部１１としての隙間は、０（理想状態）〜２μmの範囲である。

（F）工程 ：第２カラーフィルタのＧｒｅｅｎレジスト形成
次に、緑色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域の反射領域８に対応した第２カラーフィルタ１０を形成する。顔料分散方式にしたがって、緑顔料により調合された感光性のレジストは、第1カラーフィルタ２４となるレジストより顔料濃度を低く調合し、高透過率にしている。このレジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグラフィにて、緑色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域の反射領域８に対応した部位に配設する。これにより、レジストは、色度の淡い緑色系の第２カラーフィルタ２７となる。この際、（Ｃ）工程にて、緑色系の第１カラーフィルタ２４が形成されている反射領域８には形成せず、反射領域８上のレジストが未形成領域のみに形成する。

また、第１カラーフィルタ２４と第２カラーフィルタ２７の境界部１１は、その間隔が、０（理想状態）〜２μmの範囲となるようにする。

（Ｇ）工程：第２カラーフィルタのＢｌｕｅレジスト形成
次に、青色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域の反射領域８に対応した第２カラーフィルタ１０を形成する。顔料分散方式にしたがって、緑顔料により調合された感光性のレジストは、第1カラーフィルタ２５となるレジストより顔料濃度を低く調合し、高透過率にしている。このレジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグラフィにて、青色系カラーフィルタ６が形成されるべき画素領域の反射領域８に対応した部位に配設する。これにより、レジストは、色度の淡い青色系の第２カラーフィルタ２８となる。この際、（Ｄ）工程にて、青色系の第１カラーフィルタ２５が形成されている反射領域８には形成せず、反射領域８上のレジストが未形成領域のみに形成する。

また、第１カラーフィルタ２５と第２カラーフィルタ２８の境界部１１は、その間隔が、０（理想状態）〜２μmの範囲となるようにする。

（Ｈ）工程 オーバーコート層の形成
これらの３つの画素領域はアクリル系樹脂を塗布することで、オーバーコート層１２を被覆する。オーバーコート層１２としては１.５〜４.０μmの膜厚で形成し。塗布後の表面段差が、０.１μｍ以下になるように形成する。

なお、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅの形成順序は特に定めるものではなく、また、色度の濃い第１カラーフィルタ９（２３、２４、２５）と色度の淡い第２カラーフィルタ１０（２６、２７、２８）の形成順序も特に定めるものではない。

［第１・第２カラーフィルタのＲＧＢ色度設計］
本発明の半透過型の液晶表示装置における第１カラーフィルタ９と第２カラーフィルタ１０のＲＧＢ設計について以下に説明する。

図４に、カラーフィルタの透過率とＮＴＳＣ比の関係を示した。透過率とは、Ｒｅｄ／Ｇｒｅｅｎ／Ｂｌｕｅの各々の透過率の平均値であり、ＮＴＳＣ比とは、カラーフィルタの色純度を示す値である（ＮＴＳＣ規格ＲＧＢ面積を１００％ととした場合の比率）。

また、図５に、本実施例にて設計したカラーフィルタ設計のＣＩＥ色度図と波長スペクトル図を示す。

透過領域７に形成する第1カラーフィルタ９としては、高色純度が望ましいことから、ＮＴＳＣ比は２０％以上が望ましい。高色純度化により、トレードオフの関係にある透過率は、低下してしまうが、その分、金属半透過膜の光透過孔５の面積を増加させる等の処置をおこなう。本実施例では、第1カラーフィルタ９として、ＮＴＳＣ６０％のカラーフィルタを形成している。

一方、反射領域８に形成する第２カラーフィルタ１０としては、高透過率なカラーフィルタが望ましい。トレードオフの関係により、色純度が低下してしまうが、反射モードは、光がカラーフィルタを２回通過するため、カラーフィルタ１０単体以上のＮＴＳＣ比を実現することが出来る。透過率としては５５％以上、ＮＴＳＣ比としては１０％以下が望ましい。本実施例としては、透過率５８％、ＮＴＳＣ比６％のカラーフィルタを形成している。

次に本発明者は、図３に示す如くカラーフィルタを有する基板３を作製し、これでもって図１に示す構成の液晶表示装置１を作製し、画質光学特性の測定をおこなった。

表1に、本発明液晶表示装置１の画質光学特性測定結果を示した。比較として、高色純度カラーフィルタにホール形成する従来構造の画質光学特性測定結果も示した。

従来の構造と比較して、反射モードにおける反射率と色純度（ＮＴＳＣ比)の両立度が向上していることがわかる。また、第1カラーフィルタ９と第２カラーフィルタ１０の境界部１１を反射領域８に設置させることにより、透過モードの画質を低下させることなく、高色純度な画質を実現することができた。

以上のとおり、本発明の半透過型の液晶表示装置においては、第１カラーフィルタ９と第２カラーフィルタ１０の境界部を反射領域８に設置させることにより、透過モードでは高色純度、反射モードでは高反射率、且つ高色純度に優れた画質の半透過型の液晶表示装置が実現した。

このような液晶表示装置１は、実際の動作にあたっては、表示電極１３、１５間を介して液晶層１７に所定電位を印加する駆動用ＩＣなどの駆動手段と、該駆動手段に供給する所定回路とを少なくとも具備した表示体として用いられる。

なお、本発明は上記実施形態例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改善などは何ら差し支えない。

たとえば、上記の実施形態においては、カラーフィルタ６は、他方の透明基板２側の内面に、半透過膜４上に直接または絶縁膜を介して被着形成されているが、一方の透明基板側に形成して構わない。すなわち、透明基板２、カラーフィルタ６（第１カラーフィルタ９、第２カラーフィルタ１０）を形成し、オーバーコート膜を形成したのち、表示電極を形成しても構わない。

また、ＳＴＮ型単純マトリックスタイプのカラー液晶表示装置でもって説明しているが、その他にＴＮ型アクティブタイプのカラー液晶表示装置であっても、さらに双安定型の液晶表示装置でも同様な作用効果が得られる。

本発明の液晶表示装置の部分断面図である。 （ａ）は、図１の液晶表示装置のカラーフィルタ部分の断面図であり、（ｂ）は３つの画素領域部分に対応する半透過膜の部分平面図であり、（ｃ）は、それに対応するカラーフィルタの部分平面図であり、（ｄ）は半透過膜とカラーフィルタの平面状態の関係を示す平面図である。 （Ａ）〜（Ｈ）は、本発明のカラーフィルタの形成における主要工程の部分平面図である。 カラーフィルタ色度設計における透過率と色純度の関係を示す特性図である。 （ａ）は、実施例におけるカラーフィルタ設計におけるＣＩＥ色度を示す特性図であり、（ｂ）は、実施例におけるカラーフィルタ設計における波長スペクトルを示す特性図である。 液晶表示装置カラーフィルタ構造における反射率と色純度の関係を示す特性図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２、３ 透明基板
４ 半透過膜
５ 光透過孔
６ カラーフィルタ
９ 第１カラーフィルタ
１０ 第２カラーフィルタ
１１ 第１・２カラーフィルタの境界線
７ 透過領域
８ 反射領域
１２ オーバーコート層
１３、１５ 表示電極
１４、１６ 配向膜
１７ 液晶層
１８ シール材
１９ スペーサ
２３ 赤色系の第１カラーフィルタ
２４ 緑色系の第１カラーフィルタ
２５ 青色系の第１カラーフィルタ
２６ 赤色系の第２カラーフィルタ
２７ 緑色系の第２カラーフィルタ
２８ 青色系の第２カラーフィルタ

Claims (3)

1. 少なくとも表示電極、配向膜を有する一対の透明基板を、互いの表示電極が対向して、複数の画素領域が形成されるようにして液晶層を介在させるとともに、前記一方または他方の透明基板の内面に光透過孔を有する反射膜を配置して成る液晶表示素子と、
   該液晶表示素子の表示領域を照射するように外部側に配置されるバックライトとを備え、
   単一の画素領域内で、光透過孔で前記バックライトの光を透過する光透過領域と、前記バックライト以外の外光を反射膜にて反射する光反射領域とを有する液晶表示装置において、
   前記一方または他方の透明基板の内面の各画素領域に対応する位置に、色度に濃淡差がある同色系の第１カラーフィルタ及び第２カラーフィルタを形成するとともに、前記同一画素領域における第１カラーフィルタと第２カラーフィルタとの境界部分を該画素領域の反射領域に位置させたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 色度の濃い第１カラーフィルタは画素領域の透過領域を含む領域に形成され、色度の淡い第２カラーフィルタが反射領域のみに形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置と、該表示電極に所定信号を与える駆動手段と、該駆動手段に供給する所定回路とを少なくとも具備した表示体。

Images