JP3886740B2 - Color filter for liquid crystal display device, observer-side electrode substrate for liquid crystal display device, and manufacturing method thereof - Google Patents

Color filter for liquid crystal display device, observer-side electrode substrate for liquid crystal display device, and manufacturing method thereof Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半透過型カラー液晶表示装置に係り、特に、外部光源が十分明るい場合は、反射型カラー液晶表示装置として、また外部光源がない場合または不十分な場合は透過型カラー液晶表示装置として機能する半透過型カラー液晶表示装置に使用されるカラーフィルタ、観察者側電極基板、及びそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２（ａ）に透過型液晶表示装置の主要部を示す。透過型液晶表示装置は偏光膜（図２（ａ）では省略）と液晶駆動用の電極、すなわち、観察者側透明電極層２０３、及び背面側透明電極層２１５が各々配設された対向する一対の電極基板、すなわち、観察者側電極基板２０７、及び背面側電極基板２０８と、これら電極基板間に封入された液晶物質２０４とでその主要部が構成されている。
また、カラー画像を表示する透過型液晶表示装置にあっては、上記一対とした電極基板のいずれか一方にカラーフィルタ２０２を設け、透過型カラー液晶表示装置とする。
【０００３】
画面表示を行なう際、対向する電極間に電圧を印加することにより電極基板間に封入された液晶物質の配向状態を変化させて、この液晶物質を透過する光の偏光面を制御すると共に、偏光膜によりその透過、不透過を制御している。
【０００４】
透過型液晶表示装置は、背面側に位置する電極基板（上記一対とした電極基板のうち、液晶物質を間に挟み観察者と反対側に位置する電極基板であり、以下背面側電極基板と記す）の裏面もしくは側面に光源（ライト）２１７を配置し、光源２１７より照射された入射光２２３にて画面表示を行なう、バックライト型もしくはライトガイド型のランプ内蔵式透過型液晶表示装置が広く普及している。
【０００５】
従来より液晶表示装置は、低消費電力で軽量化が可能という特徴を活かし、モバイル機器等の携帯用表示装置への利用が期待されている。
しかし、ランプ内蔵式透過型液晶表示装置では内蔵した光源（ライト）による消費電力が大きいため、ランプ内蔵式透過型液晶表示装置はバッテリーの使用時間が短く、且つバッテリーの占める割合が大きいため装置が重く、かさ張ることになる。すなわち、ランプ内蔵式透過型液晶表示装置は液晶表示装置が本来有する利点を活かしきれているとはいえない。
尚、２０１は観察者側透明基板、２０６は背面側透明基板、２１２はシール材を示している。
【０００６】
このため、光源（ライト）を内蔵しない反射型液晶表示装置が実用化されている。図２（ｂ）及び（ｃ）に反射型カラー液晶表示装置の一例を示す。
図２（ｂ）では、観察者側電極基板２０７の前面に光散乱機能を有する光散乱膜層２０９を、また背面側電極基板２０８に金属反射電極層２０５を配設している。
観察者側電極基板２０７（液晶物質を挟持する一対の基板のうち、観察者側に位置する電極基板）の外側にある光散乱膜層２０９側から室内光や自然光等の外光（反射用入射光）２２１を液晶表示装置内に入射させ、この反射用入射光を上記金属反射電極層２０５で反射させ、この散乱反射光２２２を光散乱膜層２０９より射出することで画面表示を行なうものである。
【０００７】
図２（ｃ）では、背面側電極基板２０８に光散乱機能を有する反射電極層２２５を配設しており、光散乱と反射の二つの機能をもたせている。観察者側電極基板２０７側から室内光や自然光等の外光（反射用入射光）２２１を液晶表示装置内に入射させ、この反射用入射光を上記反射電極層２２５で散乱反射させ、この散乱反射光２２２を観察者側電極基板２０７より射出することで画面表示を行なうものである。
【０００８】
上記のように、光源（ライト）を内蔵しない反射型液晶表示装置は低消費電力を実現でき、また、光源（ライト）を内蔵しない分、装置を小型、軽量、薄型とすることができ、携帯用表示装置として適している。
しかし、反射型液晶表示装置は外光の乏しい暗所では十分機能しないため、透過型と反射型を兼ね備えた携帯用の液晶表示装置が携帯性能を若干犠牲にしているものの、実用上極めて有用である。
【０００９】
透過型液晶表示装置は、屋外等の強い外光のもとでは表示効果が著しく低下するのに対し、反射型液晶表示装置では全く逆に表示効果が良好になる。また、外光の乏しい場所では反射型液晶表示装置が全く機能しないのに対し、透過型液晶表示装置は周辺が暗い分、更に視認性が増す。
かかる事情により透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置は相補完の関係にあり、従って透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の機能を合わせもつ半透過型液晶表示装置は、屋外等の強い外光のもとでも、また、室内等の外光の乏しい場所でも使用することになる携帯端末等に対し極めて有用である。
【００１０】
半透過型液晶表示装置をカラー表示する場合は前述のようにカラーフィルタが必要になる。透過型カラー液晶表示装置と反射型カラー液晶表示装置の機能上の相違点は幾つかある。
すなわち、透過型カラー液晶表示装置の光源は装置に組み込まれた良質な光源であるのに対し、反射型カラー液晶表示装置では使用する光源は種々雑多であり、通常の場合点光源または蛍光灯のような限定された面光源即ち非散乱光である。
【００１１】
そのため、反射型カラー液晶表示装置では何らかの手段で入射光を散乱光に変換する必要があり、例えば、図２（ｂ）または（ｃ）のような方式、すなわち、
Ａ）透明な樹脂等に該樹脂の屈折率と異なる屈折率を有する微粒子を分散して、光の屈折と回折により入射光を散乱させる。
Ｂ）反射ミラーの表面を凹凸にして入射光を乱反射させる。
などの方式によって散乱光に変換させている。
【００１２】
図２（ａ）の透過型カラー液晶表示装置と、図２（ｂ）及び（ｃ）の反射型カラー液晶表示装置とを比較すると、透過型カラー液晶表示装置がカラーフィルタ層を１回だけ通過するのに対し反射型カラー液晶表示装置では２回通過する。従って仮に同一材料の色材を使用して同一色調を得ようとすると、反射型カラー液晶表示装置ではカラーフィルタの膜厚を１／２にしなければならない。
【００１３】
半透過型カラー液晶表示装置において、透過型と反射型に使い分ける方式としては、
１）ハーフミラーを用いて透過光ならびに反射光をそれぞれの二分の一ずつ利用するハーフミラー方式、
２）基板上の画素部を二分割して、一方を透明にして透過光を、他方に金属反射板を設けて反射光をそれぞれ二分の一づつ利用する画素分割方式、
などがある。
【００１４】
図３及び図４に、代表的な半透過型カラー液晶表示装置の断面図を示す。図３はハーフミラー方式で、光散乱膜層を組み合わせたものであり、図４は画素分割方式で、散乱反射板電極層を組み合わせたものである。
図３に示すハーフミラー方式は透過型カラー液晶表示装置の外部にハーフミラーと光散乱膜層を配置することにより比較的容易に半透過型カラー液晶表示装置を実現できるがカラーフィルタを共用しなければならないので、反射型では暗く、透過型では明るすぎるという欠点は免れない。
【００１５】
他方、図４に示す画素分割方式では透過用と反射用とで光の通路を完全に分離することが可能であり、従って透過用と反射用とで異なるカラーフィルタを設計することができ、反射型と透過型とで最適のカラーフィルタが実現可能である。
しかし、透過用カラーフィルタと反射用カラーフィルタを各々作る事は多大な労力とコストがかかるという欠点を有していた。
【００１６】
いずれの場合も観察者側電極基板３０７、４０７と背面側電極基板３０８、４０８をシール材３１２、４１２で張り合わせ、内部に液晶物質３０４、４０４を封入している。
背面側電極基板３０８、４０８としては、単純マトリクス基板及びＴＦＴ等アクティブマトリクス基板がある。
【００１７】
図３のように光散乱膜層３０９を観察者側電極基板３０７の外側に配置する場合、または光散乱膜層３０９を背面側電極基板３０８の外側に配置するような場合もふくめ、液晶物質３０４で表示される画像はそれぞれ観察者側透明基板３０１または背面側透明基板３０６を介して観察することになり、画像の解像性が著しく低下するという欠点を有している。
尚、３１８は偏光子兼検光子、３１９は偏光子、３０３は観察者側透明電極、３０２はカラーフィルタ、３２１は反射用入射光、３２２は散乱光を各々示している。
【００１８】
図４の半透過型カラー液晶表示装置を透過型として使用する場合、透過用入射光４２３の５０％が背面側電極基板４０８に設けた背面側透明電極層４１５を通って液晶物質４０４、観察者側透明電極層４０３、カラーフィルタ４０２、観察者側透明基板４０１を通過して外部に出る。
また、図４の半透過型カラー液晶表示装置を反射型カラー液晶表示装置として使用する場合、反射用入射光４２１は観察者側電極基板４０７、液晶物質４０４、散乱反射電極層４０５で入射光の５０％は折り返し、再度液晶物質４０４、観察者側電極基板４０７を通過して散乱反射光４２２が外部に出る。
図４の場合も透過型ではカラーフィルタ４０２を１回通過するのに対し、反射型ではカラーフィルタ４０２を２回通過する。
【００１９】
図４の半透過型カラー液晶表示装置では光散乱機能は凹凸のある散乱反射電極層４０５が担っている。すなわち、光散乱機能が液晶物質と接しているため解像性が優れている。また、この光散乱方式は、反射用入射光が散乱反射電極層で一部吸収される以外は光の損失が無いため光の利用効率が優れている。
しかし、散乱反射電極層の表面を凹凸に形成するにあたりフォトリソグラフィー法等の処理工程を経なければならないため製造工程が煩雑になり、また、製造コストが上がる等の欠点がある。
尚、４１８は偏光子兼検光子、４１９は偏光子、４０６は背面側透明基板、４２１は反射用入射光、４２２は散乱光を各々示している。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような問題に鑑みなされたものである。その課題とするところは、半透過型カラー液晶表示装置において、透過型カラー液晶表示装置として使用した場合と反射型カラー液晶表示装置として使用する場合とで同一色調が再現でき、また、反射型カラー液晶表示として使用した場合の解像性を低下させることなく、より低コストな半透過型カラー液晶表示装置に使用するカラーフィルタ、観察者側電極基板、及びそれらの製造方法を提供するものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に用いる第一の発明は、一画素を透明電極層と金属反射電極層とで分割して光透過部と光反射部を設けた画素を多数配列した背面側電極基板と、該背面側電極基板に対峙して配置されたカラーフィルタを有する観察者側電極基板と、これ等の電極基板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する半透過型カラー液晶表示装置に用いる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、該観察者側電極基板の、前記背面側電極基板の光反射部に相対する位置にのみ、透明樹脂と該透明樹脂と異なる屈折率を有する非晶質微粒子を分散した光散乱膜層を設け、かつ、該光散乱膜層部分を含む一画素内の観察者側透明基板及び光散乱層上に同一のカラーフィルタ材料を用い、光反射部に相当する部分の厚みが、光透過部に相当する部分の厚みの１／３以上、２／３未満の厚みとしたカラーフィルタが設けられていることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００２３】
また、上記第一の発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記非晶質微粒子が、球形状で透明なシリカ、シリコン樹脂、架橋アクリル樹脂であることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００２４】
また、上記第一の発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記非晶質微粒子が、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成、形成されたことを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００２５】
また、上記第一の発明による液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、前記非晶質微粒子が、微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズであることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタである。
【００２６】
本発明における第二の発明は、一画素を透明電極層と金属反射電極層とで分割して光透過部と光反射部を設けた画素を多数配列した背面側電極基板と、該背面側電極基板に対峙して配置されたカラーフィルタを有する観察者側電極基板と、これ等の電極基板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する半透過型カラー液晶表示装置に用いる観察者側電極基板であって、該観察者側電極基板の、前記背面側電極基板の光反射部に相対する位置にのみ、透明樹脂と該透明樹脂と異なる屈折率を有する非晶質微粒子を分散した光散乱膜層を設け、かつ、該光散乱膜層部分を含む一画素内の観察者側透明基板及び光散乱層上に同一のカラーフィルタ材料を用い、光反射部に相当する部分の厚みが、光透過部に相当する部分の厚みの１／３以上、２／３未満の厚みのカラーフィルタを設け、更に、前記カラーフィルタの上層部に観察者側透明電極層が設けられていることを特徴とする半透過型液晶表示装置用観察者側電極基板である。
【００２７】
本発明における第三の発明は、一画素を透明電極層と金属反射電極層とで分割して光透過部と光反射部を設けた画素を多数配列した背面側電極基板と、該背面側電極基板に対峙して配置されたカラーフィルタを有する観察者側電極基板と、これ等の電極基板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する半透過型カラー液晶表示装置に用いる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法であって、透明基板に、透明樹脂と該透明樹脂と異なる屈折率を有する非晶質微粒子を分散した塗液を塗布後、該観察者側電極基板の、前記背面側電極基板の金属反射電極層に相対する位置にのみ、フォトグラフィ法によりパターニングした光散乱膜層を設け、次に、該光散乱膜層部分を含む一画素内の観察者側透明基板及び光散乱層上に同一のカラーフィルタ材料を用い、光散乱膜層部分の厚みが、光散乱膜層が設けられていない部分の厚みの１／３以上、２／３未満の厚みのカラーフィルタを形成したことを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【００２９】
また、上記第三の発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記非晶質微粒子として、球形状で透明なシリカ、シリコン樹脂、架橋アクリル樹脂を用いることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【００３０】
また、上記第三の発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記非晶質微粒子を、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成、形成することを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【００３１】
また、上記第三の発明による液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、前記非晶質微粒子として、微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズを用いることを特徴とする液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法である。
【００３２】
本発明における第四の発明は、一画素を透明電極層と金属反射電極層とで分割して光透過部と光反射部を設けた画素を多数配列した背面側電極基板と、該背面側電極基板に対峙して配置されたカラーフィルタを有する観察者側電極基板と、これ等の電極基板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する半透過型カラー液晶表示装置に用いる観察者側電極基板の製造方法であって、透明基板に、透明樹脂と該透明樹脂と異なる屈折率を有する非晶質微粒子を分散した塗液を塗布後、該観察者側電極基板の、前記背面側電極基板の金属反射電極層に相対する位置にのみ、フォトグラフィ法によりパターニングした光散乱膜層を設け、次に、該光散乱膜層部分を含む一画素内の観察者側透明基板及び光散乱層上に同一のカラーフィルタ材料を用い、光散乱膜層部分の厚みが、光散乱膜層が設けられていない部分の厚みの１／３以上、２／３未満の厚みに形成したカラーフィルタを設け、更に、前記カラーフィルタの上層部に観察者側透明電極層を形成したことを特徴とする半透過型液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法である。
【００３４】
また、上記第四の発明による液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法において、前記非晶質微粒子として、球形状で透明なシリカ、シリコン樹脂、架橋アクリル樹脂を用いることを特徴とする液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法である。
【００３５】
また、上記第四の発明による液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法において、前記非晶質微粒子を、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成、形成することを特徴とする液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法である。
【００３６】
また、上記第四の発明による液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法において、前記非晶質微粒子として、微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズを用いることを特徴とする液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による液晶表示装置用観察者側電極基板を用いた半透過型カラー液晶表示装置の一実施例の断面図である。図１（ａ）に示すように、この半透過型カラー液晶表示装置１００は、偏光子１１９、背面側電極基板１０８、液晶物質１０４、液晶表示装置用観察者側電極基板１０７、偏光子兼検光子１１８、及びシール材１１２で構成されたものである。
画素は、一点鎖線で示すように区分されており、各々Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で、その画素領域が表されている。
【００３８】
背面側電極基板１０８は、背面側透明基板１０６上に金属反射電極層１０５と透明電極層１１５が形成されたものであり、金属反射電極層１０５が形成された光反射部と透明電極層１１５が形成された光透過部とで画素を二分割している。
図６は、図１に示す半透過型カラー液晶表示装置を構成する本発明による液晶表示装置用観察者側電極基板１０７の断面図である。図６に示すように、液晶表示装置用観察者側電極基板（以下、観察者側電極基板と記す）１０７は、観察者側透明基板１０１上に光散乱膜１０９、液晶表示装置用カラーフィルタ１０２、観察者側透明電極層１０３が形成されたものである。
【００３９】
また、図１及び図６に示すように、この光散乱膜層１０９は、透明樹脂１１１とこれに分散され異なる屈折率を有する非晶質微粒子１１０とを主成分とするものであり、背面側透明基板１０６上の金属反射電極層１０５に相対する位置に設けられている。
液晶表示装置用カラーフィルタ１０２は、本発明による液晶表示装置用カラーフィルタ（以下、カラーフィルタと記す）であり、光散乱膜層１０９部分を含む一画素内に同一のカラーフィルタ材料を用い設けられたものである。
【００４０】
背面側電極基板１０８と観察者側電極基板１０７とはシール材１１２で接合され、更に液晶物質１０４が封入されている。そして、背面側電極基板１０８の金属反射電極層１０５と透明電極層１１５、及び観察者側電極基板１０７の観察者側透明電極層１０３間に電気信号が印加されるようになっている。
【００４１】
観察者側透明基板１０１及び背面側透明基板１０６は熱膨張率の等しい低膨張ガラスが最も好ましいが、液晶物質１０４の配向を乱さない材料で、且つ、電気的動作を阻害するようなイオンが溶出しない基材であればよい。具体的には硼珪酸等の無アルカリガラス、低膨張ガラス、表面を酸化珪素等で被覆したソーダガラス、透明な樹脂板、樹脂フィルム等が適用できる。
【００４２】
光散乱膜層１０９は非晶質微粒子１１０が屈折率の異なる透明樹脂１１１中に分散して成る膜層であり、後述の金属反射電極層１０５と同一パターンで相対している。光散乱膜層１０９の膜厚は２μｍ〜５μｍの範囲が好ましい。後述するカラーフィルタ１０２の膜厚と大幅に相違すると、表面の平坦性が低下し光透過部分と光反射部分でギャップの差が大きくなり表示効果を著しく損なう。
【００４３】
光散乱膜層１０９の非晶質微粒子１１０としては無機物から成る微粒子及び有機ポリマーから成る微粒子を例示できる。特に、非晶質であるということから有機ポリマー微粒子が主としてあげられるが、無機物微粒子であっても、非晶質であれば問題ない。
本発明においては、微粒子が非晶質微粒子であることを特徴とするものであり、微粒子が結晶質であると光学的異方性を帯びると考えられ、光散乱に対しては好ましいものではない。
【００４４】
例えば、無機物微粒子であればシリカやアルミナの酸化物等の球状の非晶質微粒子、有機ポリマー微粒子としては、アクリル微粒子やスチレンアクリル微粒子及びその架橋体、メラミン−ホルマリン縮合物、（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー、シリコン樹脂微粒子等を例示できるが、そのなかでも、架橋アクリル樹脂微粒子は屈折率が１．５未満であり、更にシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子は屈折率が１．４２〜１．４５（ハロゲンランプＤ線５８９ｎｍ）と小さいため特に好ましい。
【００４５】
更に、これ等の微粒子に適当な表面処理を施し、溶剤分散性や透明樹脂との相性を改善した上で、上記微粒子として適用することも可能である。このような表面処理の例としては、例えば、ＳｉＯ２ 、ＺｒＯ２ 、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＺｎＯ、透明樹脂、カップリング剤、又は、界面活性剤等を塗布被覆する処理が挙げられる。
また、この他、アルコール、あるいはアミンや有機酸等で表面反応を生じさせたりする処理が例示できる。
【００４６】
また、これらの微粒子は、光散乱膜層中の微粒子として主として含まれていれば良く、例えば、微粒子の７０％程度以上が含まれていれば良い。これらの微粒子の他に、塗液中での微粒子の分散安定性や、光散乱特性の微調整等を目的として、不定形微粒子等の非球状微粒子や、結晶性微粒子を３０％程度以下の少量加えても良い。
【００４７】
非晶質微粒子１１０の形状は特に限定するものではないが、好ましくは球形または球形に類似する形状である。球形微粒子はサイズ、粒径分布等のコントロールが容易であり、従って、光散乱膜層１０９の光学特性の制御が容易になる。
微粒子の粒径としては、目的とする光散乱膜層の膜厚や着色有無により許容範囲が異なり、特に限定されない。しかし、通常、光散乱膜層の膜厚よりも大きい微粒子を使用すると、光散乱膜層の表面が非常に粗くなってしまい、あまり好ましくない。
上記微粒子の粒径としては特に限定しないが、好ましい粒径範囲としては、平均粒子径０．７μｍ〜３．５μｍ程度好ましくは平均粒子径１．５μｍ〜３．０μｍである。
【００４８】
微粒子の比重は光散乱膜層の光学特性に直接影響するものではないが、光散乱膜層１０９を形成する際の塗布特性に多大な影響を及ぼし、ひいては光散乱膜層１０９自身の特性にも関係する。その値は透明樹脂１１１溶液の比重に近い事が塗液の安定性にとって望ましい。
【００４９】
上記微粒子を分散させる透明樹脂１１１としては、可視光線透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における熱処理や薬品処理に対する十分な耐性を具備するものが望ましく、例えば、屈折率の高い樹脂としてエポキシ変性アクリル樹脂、フローレン樹脂、ポリイミド樹脂が、また屈折率の低い樹脂としてフッ素変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂が適用できる。その他アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が適宜使用できる。
光散乱膜層をフォトリソグラフィ工程でパターン状に設ける場合には感光性と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が利用できる。また、熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂を利用することも可能である。
【００５０】
例えば、微粒子の屈折率が１．４９（ハロゲンランプＤ線５８９ｎｍを用いての値）の架橋アクリル微粒子である場合、透明樹脂は屈折率１．５５〜１．６５であることが好ましい。また屈折率１．４２〜１．４５のシリカ粒子あるいはシリコン樹脂微粒子である場合、透明樹脂は屈折率１．５０〜１．６０であることが好ましい。
【００５１】
上記光散乱膜層１０９は、非晶質微粒子１１０を透明樹脂１１１中に混合・分散して透明基板上に塗布、乾燥後フォトリソグラフィ工程を経て任意の形状に形成する。尚、塗布方法としては、スピンコート、フローコート、ロールコート法等が適用でき、露光方法としては投影露光、プロキシミティ露光が適用できる。
また、光散乱膜層１０９のパターン形成手段としてフォトリソグラフィ法、電着法、印刷法、インクジェト法等常用の手段で形成できる。
【００５２】
光散乱膜層１０９中の非晶質微粒子１１０として二つの樹脂を混合し、相分離して形成できる微粒子が例示できる。異なる屈折率を有する二つ以上の樹脂、添加材を適量選定し、溶剤中に溶解した塗液を基板上に塗布乾燥して非晶質微粒子１１０を形成する。
【００５３】
相分離は二つの樹脂を溶液中に混合した時点で、或いは基板上に塗布乾燥して溶剤が揮発していく過程で成長し、塗膜が乾燥した時点で透明な非晶質微粒子１１０が形成できる。このとき溶液中では相分離した一方の樹脂が球形に成長しようとするが、基板上に塗布した場合、塗膜中の溶剤が揮発するに従い膜容積が減少し、且つ該球形は成長して容積を増していくが、上面からの応力で球形から円盤状に変形しながら成長する。
【００５４】
二つの樹脂溶液から一方の樹脂が液滴として生成成長し非晶質微粒子１１０が形成する条件は、一方の樹脂をＡ、他の樹脂をＢとすると
１）Ａの量がＢの量より少
２）Ａ溶液の表面張力がＢ溶液の表面張力より大
３）Ａ溶液の蒸発速度がＢ溶液の蒸発速度より大
４）Ａの分子量がＢの分子量より大
等があげられるが特に量の大小は強度の制約条件である。
【００５５】
非晶質微粒子が、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成、形成されたると、非晶質微粒子が膜の内部に留まり、表面に出ることがないので、光散乱膜層の表面が平坦になり、さらにカラーフィルタの膜厚も均一なものとなる。
【００５６】
相分離して形成した透明樹脂１１１及び非晶質微粒子１１０は可視光線透過率が高く、また液晶表示装置の製造工程中における熱処理や薬品処理に対する十分な耐性を具備するものが望ましい。
例えば、屈折率の高い樹脂としてエポキシ変性アクリル樹脂、フローレン樹脂、ポリイミド樹脂が、また、屈折率の低い樹脂としてフッ素変性アクリル樹脂、シリコン変性アクリル樹脂が適用できる。その他アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等が適宜使用できる。
【００５７】
非晶質微粒子は球形状のものが入手し易く、また、透明なシリカ、シリコン樹脂の屈折率は１．４３〜１．４４、架橋アクリル樹脂の屈折率は１．４９であり、屈折率の高い樹脂として適用できる。
【００５８】
光散乱膜層をフォトリソグラフィ工程でパターン状に設ける場合には感光性と現像性とを有するアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂が利用できる。また、熱硬化性樹脂や紫外線硬化型樹脂を利用することも可能である。
【００５９】
上記樹脂以外にも塗布適性を改善するための界面活性剤、感光性を付与させるための光重合開始剤、増感剤、等を添加することができる。
【００６０】
光散乱膜層１０９中の非晶質微粒子１１０として前記二例とは異なる形状、異なる製造プロセスが例示できる。すなわち、透明樹脂を基板上に塗布乾燥しフォトリソグラフィ法等の手段を用いて膜厚数μｍ、パターンサイズ数μｍ〜数十μｍの微細なレリーフを多数形成し、加熱によって該レリーフを軟化させしかる後熱架橋させる。この上に屈折率の異なる透明樹脂１１１を塗布する事により光散乱膜層１０９が形成できる。
【００６１】
非晶質微粒子が微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズであると、パターン形状（大きさと形）を任意に変更でき、かつ、膜厚を変えることによってマイクロレンズの性能、すなわち、光散乱特性を変更できる。
【００６２】
上記観察者側電極板１０７に設けられる観察者側透明電極層１０３、及び背面側透明基板１０６に設けられる透明電極層１１５としては、ＩＴＯ薄膜、酸化インジウムに酸化チタン、酸化鉛、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化ハフニウムあるいは酸化イットリウムを添加して成る薄膜、酸化亜鉛に酸化アルミニウムを添加して成る薄膜、あるいはこれらの薄膜を多数積層して成る多層膜が利用できる。
【００６３】
また、観察者側透明電極層１０３、透明電極層１１５、同じく金属反射電極層１０５の最上面、すなわち、液晶物質１０４との界面には配向膜が形成されている。（図１、図６では省略）
【００６４】
背面側電極基板１０８にある透明電極層１１５は金属反射電極層１０５と画素を二分するように配置する。電気的には金属反射電極層１０５と透明電極層１１５は導通していても、また絶縁していてもよい。要は観察者側電極基板１０７とで挟持されている液晶物質１０４に電圧が印加ができればよい。
【００６５】
また、本発明による観察者側電極基板１０７を用いた半透過型カラー液晶表示装置１００においてはカラーフィルタ１０２を設けることによりカラー画面の表示が可能となる。このカラーフィルタ１０２としては周知のものが利用でき、例えば、着色剤を含む印刷インキを印刷して形成された印刷法によるカラーフィルタ、感光性樹脂を塗布しフォトリソグラフィ法に従ってパターン状に露光・現像した後、残存する感光性樹脂を染料で染色して得られる染色法によるカラーフィルタ、着色剤を分散させた感光性樹脂を塗布しフォトリソグラフィ法に従ってパターン状に露光・現像して得られる顔料分散法によるカラーフィルタ等を利用することができる。電着法によるカラーフィルタを利用することも可能である。
【００６６】
ここで、カラーフィルタ１０２の膜厚は光散乱膜層１０９の形成された場所と光散乱膜層１０９の存在しない場所で差を設けている。
図５ではカラーフィルタの膜厚と光がカラーフィルタを通過する際の光路長を反射部と透過部の各々について図示している。反射型と透過型とを同一色調とするためには、反射型として機能する位置のカラーフィルタ１０２の膜厚が、透過型として機能する位置のカラーフィルタ１０２の膜厚の１／２でなくてはならない。（図５ａとｂ）
しかし、反射型と透過型を使い分けるとき、厳密に同一色調である必要はない。反射光の弱い所では色の鮮やかさ、すなわち、彩度より明るさ即ち明度が要求されるから、カラーフィルタの膜厚は透過型のそれよりさらに薄くてもよいが、光路長で２／３、すなわち、膜厚で１／３が感覚的な限界である。（図５ｃとｄ）
【００６７】
また、反射光が強すぎる場所で使用する用途の場合、或いは透過型でより明るい表示で使用する用途では、反射型の光路長を透過型の光路長より長くする必要があるが、反射型の光路長と透過型の光路長の比は１．３倍程度、すなわち、反射型カラーフィルタの膜厚は透過型の２／３が感覚的な限界である。（図５ｅとｆ）
また、光散乱膜層１０９とカラーフィルタ１０２の位置関係は、図６の位置関係の逆、すなわち、カラーフィルタ１０２の上に光散乱膜層１０９があってもよい。要は、光散乱膜層１０９に接する部分のカラーフィルタ１０２の膜厚が前記の範囲にあればよい。
【００６８】
また、液晶物質の駆動方式が変わると背面側電極基板１０８の構造も変わるが、要は、画素を略二分する金属反射電極層１０５と透明電極層１１５が設けられ、観察者側電極基板１０７間の液晶物質が駆動できれば、単純マトリクス方式であっても、また、ＴＦＴ等の能動素子を用いたアクティブマトリクス方式であってもよい。
【００６９】
最後に、配向膜、偏光板及び位相差板を組み入れ、背面側電極基板と観察者側電極基板を重ね合わせ外周をシール材１１２で封止した後、ネマチック液晶等、周知の液晶物質１０４を封入して半透過型カラー液晶表示装置１００が完成する。
【００７０】
本発明による観察者側電極基板１０７を用いた半透過型カラー液晶表示装置を外光の多い場所で反射型カラー液晶表示装置として使用する場合、図１の反射用入射光１２１は偏光子兼検光子１１８を通過して、観察者側電極基板１０７に入る。光散乱膜層１０９、カラーフィルタ１０２を通過した光は金属反射電極層１０５で反射し、再度カラーフィルタ１０２、光散乱膜層１０９、偏光子兼検光子１１８を通過して散乱反射光１２２が外部に至る。
【００７１】
また、外光が少ない場所で透過型カラー液晶表示装置として使用する場合、透過用入射光１２３は偏光子１１９、背面側電極基板１０８の透明電極層１１５を入射光量の５０％が通過して、液晶物質１０４、観察者側透明電極層１０３、カラーフィルタ１０２、観察者側透明基板１０１、偏光子兼検光子１１８を通過して外部に出る。
【００７２】
本発明による観察者側電極基板１０７を用いた半透過型カラー液晶表示装置１００は、カラーフィルタの厚みを透過用と反射用とで区別し、且つ反射用カラーフィルタの膜厚を透過用カラーフィルタの膜厚の略二分の一にすることにより、透過型と反射型の色調がほぼ同一になり、かつ、反射用の光散乱膜層１０９と金属反射電極層１０５とが液晶物質１０４を挟んで相対しているために、画像の解像性に優れ、また、散乱反射電極層４０５を使用していないので背面側電極基板１０８を製造する際の負荷がすくない。
【００７３】
【実施例】
図１は、本発明による観察者側電極基板１０７を用いた半透過型カラー液晶表示装置の一実施例の断面図であり、図６は、本発明による観察者側電極基板１０７の一実施例の断面図である。
以下に図１、図６を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
【００７４】
＜実施例１＞
この実施例１に係る半透過型カラー液晶表示装置は、図１に示すように、背面側電極基板１０８と、この背面側電極基板１０８に対向して設けられた観察者側電極基板１０７と、これ等電極基板１０８、１０７間に封入された液晶物質１０４、シール材１１２、偏光子兼検光子１１８、偏光子１１９とでその主要部が構成されている。
また、図６に示す本発明による観察者側電極基板１０７は、観察者側透明基板１０１に光散乱膜層１０９、カラーフィルタ１０２、観察者側透明電極層１０３を順次形成したものである。
【００７５】
以下に、観察者側電極基板１０７の製造工程を順を追って説明する。観察者側透明基板１０１としてコーニング社製７０５９（品番）のガラス基板を準備した。このガラス基板を洗浄した後、以下の組成の塗液１をガラス基板上に滴下した後、１０００ｒｐｍで５秒間回転塗布した。
図１に光散乱膜層１０９と金属反射電極層１０５との位置関係及び形状が示してあるが、かかる形状に光散乱膜層をパターニングすべく、塗布後９０℃で２０分乾燥した後、紫外線を主とする活性光を用い、光量２００ｍＪ／ｃｍ２ でパターン露光した。
その後直ちに界面活性剤の添加されたｐＨ１０．１の弱アルカリ水で現像し未露光部を取り除き、更に２３０℃で６０分加熱して膜厚３．２μｍの光散乱膜層１０９を形成した。
【００７６】
以下に塗液１の組成を示す。塗液１の調製は、先ず、Ｅ）溶剤としてのシクロヘキサノンに、Ｂ）アルカリ可溶性樹脂、Ｃ）アクリルモノマー、Ｄ）光重合開始剤を添加して十分撹拌溶解する。次にＡ）非晶質微粒子を添加しメディアレス分散機で処理後更に超音波分散機で処理した。
【００７７】
＜塗液１の組成＞
・Ａ）非晶質微粒子 ・・・・・・５重量部
（商品名シーホスターＰ１５０；日本触媒（株）製）
・Ｂ）アルカリ可溶性樹脂 ・・・・・２４重量部
（アクリル共重合体樹脂溶液、モノマー構成ｗｔ比：メタクリル酸／メチルメタクリレート／ブチルメタクリレート／シクロヘキシルメタクリレート＝１５／２０／３５／３０、不揮発分：２５％、酸価（ｍｇ−ＫＯＨ／ｇ）：24、Ｍｗ：３９０００、Ｍｎ：１４９００）
・Ｃ）アクリルモノマー ・・・・・・４重量部
（商品名アロニックスＭ−４００；東亜合成（株））
・Ｄ）光重合開始剤 ・・・・０．４重量部
（商品名イルガキュアー−３６９；チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株））
・Ｅ）シクロヘキサノン ・・・１３．６重量部
【００７８】
続いて、図６に示すように、観察者側透明基板１０１上の光散乱膜層１０９を含む位置に３色から成る、本発明によるカラーフィルタ１０２を形成した。
先ず、赤色顔料を分散した着色感光性樹脂液（塗液Ｒ）、緑色顔料を分散した着色感光性樹脂液（塗液Ｇ）、青色顔料を分散した着色感光性樹脂液（塗液Ｂ）を順次以下の工程条件で塗布、塗膜平坦化のためのプレベーク、露光、現像、ポストベーク工程を繰り返し、３色から成るカラーフィルタ１０２を形成した。
その後に、観察者側透明電極層１０３を製膜し、配向膜（図１、図６では省略）処理を施した。このときのカラーフィルタ１０２の膜厚は観察者側透明基板１０１上で２．５μｍ、光散乱膜層１０９上では１．３μｍであった。
以下に、塗液Ｒ、塗液Ｇ、塗液Ｂの組成を示す。
【００７９】
＜着色感光性樹脂液組成＞

Figure 0003886740
【００８０】
＜工程条件＞
＜塗液Ｒ＞
・塗布：６５０ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分、
・露光：１２０ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
＜塗液Ｇ＞
・塗布：６００ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分、
・露光：１５０ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
＜塗液Ｂ＞
・塗布：７００ｒｐｍ１５秒、プレベーク：ホットプレート９０℃３分、
・露光：１００ｍＪ／ｃｍ２ 、ポストベーク：オーブン２３０℃６０分
【００８１】
本発明による観察者側電極基板１０７は、観察者側透明基板１０１と画面表示領域に、ピッチ３００μｍ、幅１４５μｍで計４８０本のストライプパターンに設けられた光散乱膜層１０９と前記カラーフィルタ１０２上に設けられた観察者側透明電極層１０３とでその主要部が構成されている。
また、上記背面側電極基板１０８の金属反射電極層１０５と観察者側透明電極１０３とは互いに直交する方向のストライプパターンに設けられ、金属反射電極層１０５及び透明電極層１１５を走査線とし、観察者側透明電極層１０３を信号線として両者の間に電圧を印加することによりその交差位置の液晶物質が駆動されて画面表示が図れるように構成されている。
【００８２】
＜実施例２＞
実施例２は実施例１と比較して、図１に於いて背面側電極基板１０８の構造及び機能は等しく、また観察側透明基板１０７に設けられたカラーフィルタ１０２と観察者側透明電極層１０３の構造及び機能も等しく、単に光散乱膜層１０９の構造のみ異なる実施例である。
【００８３】
図６に示すように、観察者側透明基板１０１としてコーニング社製１７３７（品番）のガラス基板を準備した。このガラス基板を洗浄した後以下の組成の塗液２を基板上に滴下した後、１０００ｒｐｍで５秒間回転塗布した。続いて、２２℃で３分間放置後９０℃ホットプレートで乾燥した。
この乾燥過程で相分離により、透明樹脂１１１中に非晶質微粒子１１０が成長し、光散乱膜層１０９が形成できた。その後１１０℃で６０分加熱し非晶質微粒子１１０を硬化した。該非晶質微粒子１１０の形状は直径が５μｍ〜２０μｍ高さ２μｍの円盤状であった。
【００８４】
＜塗液２の組成＞
・ポリイミド樹脂 ・・・・・・・・７．０重量部
（商品名 セミコファイン ＳＰ−９７４ 東レ（株））
・エポキシアクリレート樹脂の４０重量％溶液 ・・・・３．０重量部
（分子量：Ｍｗ／Ｍｎ＝５２００／３３００、屈折率：１．５１１８／５８９ｎｍ）
・トリメリット酸１２％溶液 ・・・・・・・・１．２重量部
・有機溶剤 ・・・・・・・１０．０重量部
【００８５】
図６に示す位置に光散乱膜層１０９をパターニングすべく、光散乱膜層１０９上に以下のポジ型フォトレジストを塗布し、７０℃２０分乾燥した。
＜ポジ型フォトレジストの塗布条件＞
・ポジ型フォトレジスト：（商品名）ＡＺ ＲＦＰ−３５０ＭＥ（クラリアントジャパン（株））
・回転塗布条件：１０００ｒｐｍ／５秒
・乾燥条件 ：７０℃２０分
【００８６】
その後、紫外線を主とする活性光を用い、光量５０ｍＪ／ｃｍ２ （Ｉ線）でパターン露光し、直ちに専用現像液で現像し未露光部を取り除いた。続いて、ポジレジストをマスクにして、前記光散乱膜層をエッチングし、溶剤でレジストを溶解除去した。更に２３０℃６０分加熱して膜厚３．２μｍの光散乱膜層１０９を形成した。
続いて、図６に示すように、観察側透明基板１０１上の該光散乱膜層１０９を含む位置に実施例１と同様の製造仕様で３色から成るカラーフィルタ１０２を形成した。
【００８７】
＜実施例３＞
実施例３は実施例１と比較して、図１に於いて背面側電極基板１０８の構造及び機能は等しく、また観察側透明基板１０７に設けられたカラーフィルタ１０２と観察者側透明電極層１０３の構造及び機能も等しく、光散乱膜層１０９の構造のみ異なる実施例である。
【００８８】
図６に示すように、観察者側透明基板１０１としてコーニング社製１７３７（品番）のガラス基板を準備した。このガラス基板を洗浄した後、ポジレジスト（商品名：ＭＦＲ−３４５ ジェイエスアール（株）製）をガラス基板上に滴下した後、１０００ｒｐｍで２５秒間回転塗布した。続いて、９０℃ホットプレートで３分間乾燥した。
超高圧水銀灯により活性光を光量１５０ｍＪ／ｃｍ２ （Ｉ線）照射し、その後ＴＭＡＨ０．５ｗｔ％水溶液で現像して、直径が５μｍから１５μｍの円形、短径が５μｍから１０μｍで長径が８μｍから１５μｍの楕円形のパターンを多数形成した。
【００８９】
その後，ホットプレートで１００℃より５℃刻みで各２分間加熱して１８０℃まで昇温した。ここで観察者側透明基板１０１上に半球状のマイクロレンズを形成した。その後ポリイミド樹脂、商品名：フォトニースＵＲ−４１４４（東レ（株）製）を該マイクロレンズを含む観察者側透明基板１０１上に滴下し１０００ｒｐｍ３０秒回転塗布して９０℃で３０分間乾燥後、超高圧水銀灯光源で３００ｍＪ／ｃｍ２ （Ｉ線）のパターン露光し、その後専用現像液で現像して光分散膜層１０９を形成した。
【００９０】
続いて、図６に示すように、観察者側透明基板１０１上の該光散乱膜層１０９を含む位置に実施例１と同様の製造仕様で３色から成るカラーフィルタ１０２、観察者側透明電極層１０３を順次形成した。
【００９１】
背面側電極基板１０８と観察者側電極基板１０７を重ね合わせ外周をシール材１１２で封止した後、ネマチック液晶を液晶物質１０４として封入し、配向膜、偏光板及び位相差板を組み入れて半透過型カラー液晶表示装置１００を組み立てた。
【００９２】
上記背面側電極基板１０８に設けられた透明電極層１１５と観察側電極基板１０７に設けられた観察側透明電極層１０３の間に電圧を印加して画面表示したところ、透過用入射光１２３で十分明るいカラー画像の表示画面を認識することができた。
同じく、背面側電極基板１０８に設けられた金属反射電極層１０５と観察者側電極基板１０７に設けられた観察者側透明電極層１０３の間に電圧を印加して画面表示したところ、反射用入射光１２１により、その画面は透過光表示と比較してカラーフィルタを２回通過しているにも拘らず十分明るく鮮明な表示画面であった。
【００９３】
【発明の効果】
本発明における第一の発明は、観察者側電極基板の、背面側電極基板の金属反射電極層に相対する位置にのみ、透明樹脂とこれに分散され異なる屈折率を有する非晶質微粒子とを主成分とする光散乱膜層を設け、光散乱膜層部分を含む一画素内に同一のカラーフィルタ材料を用いてカラーフィルタを設けた液晶表示装置用カラーフィルタであるので、この液晶表示装置用カラーフィルタを用いた半透過型カラー液晶表示装置は、反射型カラー液晶表示として使用した場合の解像性を低下させることなく、より低コストな半透過型カラー液晶表示装置となり、また、光散乱膜層部分に設けられたカラーフィルタの厚みを、光散乱膜層が設けられていない部分のカラーフィルタの厚みの１／３以上２／３未満の厚みとした際には、透過型カラー液晶表示装置として使用した場合と反射型カラー液晶表示装置として使用する場合とで同一色調が再現できる半透過型カラー液晶表示装置となる。
【００９４】
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、非晶質微粒子が、球形状で透明なシリカ、シリコン樹脂、架橋アクリル樹脂であるので、微粒子のサイズ、粒径分布等のコントロールが容易であり、光散乱膜層の光学特性の制御が容易なものになる。また、非晶質微粒子として入手し易く、屈折率の高い樹脂として適用できる。
【００９５】
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、非晶質微粒子が、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成、形成されので、光散乱膜層の表面が平坦になり、さらにカラーフィルタの膜厚も均一なものとなる。
【００９６】
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタにおいて、非晶質微粒子が、微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズであるので、パターン形状（大きさと形）を任意に変更でき、かつ、膜厚を変えることによってマイクロレンズの性能、すなわち、光散乱特性を変更できるものとなる。
【００９７】
本発明における第二の発明は、上記液晶表示装置用カラーフィルタのいずれか、及び透明電極層を少なくとも用いて構成される液晶表示装置用観察者側電極基板であるので、上記第一の発明の各々に示す機能を有する液晶表示装置用観察者側電極基板となる。
【００９８】
本発明における第三の発明は、観察者側電極基板の、背面側電極基板の金属反射電極層に相対する位置にのみ、透明樹脂とこれに分散され異なる屈折率を有する非晶質微粒子とを主成分とする光散乱膜層を設け、光散乱膜層部分を含む一画素内に同一のカラーフィルタ材料を用いてカラーフィルタを設ける液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法であるので、反射型カラー液晶表示として使用した場合の解像性を低下させることなく、より低コストな半透過型カラー液晶表示装置に好適な液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となり、また、光散乱膜層部分に設けられたカラーフィルタの厚みを、光散乱膜層が設けられていない部分のカラーフィルタの厚みの１／３以上２／３未満の厚みとした際には、透過型カラー液晶表示装置として使用した場合と反射型カラー液晶表示装置として使用する場合とで同一色調が再現できる半透過型カラー液晶表示装置に好適な液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となる。
【００９９】
また、上記液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法において、非晶質微粒子として、球形状で透明なシリカ、シリコン樹脂、架橋アクリル樹脂を用い、また、上記非晶質微粒子を、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成、形成し、また、上記非晶質微粒子として、微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズを用いるので、上記第一の発明の各々に示す機能を有する液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法となる。
【０１００】
本発明における第四の発明は、観察者側電極基板の、背面側電極基板の金属反射電極層に相対する位置にのみ、透明樹脂とこれに分散され異なる屈折率を有する非晶質微粒子とを主成分とする光散乱膜層を設け、次いで光散乱膜層部分を含む一画素内に同一のカラーフィルタ材料を用いてカラーフィルタを設け、更にその上層部に観察者側透明電極層を少なくとも設ける液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法であるので、反射型カラー液晶表示として使用した場合の解像性を低下させることなく、より低コストな半透過型カラー液晶表示装置に好適な液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法となり、また、光散乱膜層部分に設けられたカラーフィルタの厚みを、光散乱膜層が設けられていない部分のカラーフィルタの厚みの１／３以上２／３未満の厚みとした際には、透過型カラー液晶表示装置として使用した場合と反射型カラー液晶表示装置として使用する場合とで同一色調が再現できる半透過型カラー液晶表示装置に好適な液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法となる。
【０１０１】
また、上記液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法において、非晶質微粒子として、球形状で透明なシリカ、シリコン樹脂、架橋アクリル樹脂を用い、また、上記非晶質微粒子を、屈折率の異なる２種類以上の樹脂溶液から相分離で生成、形成し、また、上記非晶質微粒子として、微小樹脂パターンを溶融解して形成された半球形状のマイクロレンズを用いるので、上記第一の発明の各々に示す機能を有する液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置用観察者側電極基板を用いた半透過型カラー液晶表示装置の一実施例の断面図である。
【図２】（ａ）従来法に係る透過型カラー液晶表示装置の断面図である。
（ｂ）従来法に係る光散乱膜層を用いた反射型カラー液晶表示装置の断面図である。
（ｃ）従来法に係る光散乱機能を有する反射電極を用いた反射型カラー液晶表示装置の断面図である。
【図３】従来法に係るハーフミラー方式の半透過型カラー液晶表示装置の断面図である。
【図４】従来法に係る画素分割方式の半透過型カラー液晶表示装置の断面図である。
【図５】カラーフィルタの膜厚と光がカラーフィルタを通過する際の光路長を反射部と透過部の各々について比較した説明図である。
【図６】図１に示す半透過型カラー液晶表示装置を構成する液晶表示装置用観察者側電極基板の断面図である。
【符号の説明】
１００・・・・・液晶表示装置用観察者側電極基板を用いた半透過型カラー液晶表示装置
１０１、２０１、３０１、４０１・・・観察者側透明基板
１０２、２０２、３０２、４０２・・・液晶表示装置用カラーフィルタ（カラーフィルタ）
１０３、２０３、３０３、４０３・・・観察者側透明電極層
１０４、２０４、３０４、４０４・・・液晶物質
１０５、２０５・・・・・・・・・・・金属反射電極層
１０６、２０６、３０６、４０６・・・背面側透明基板
１０７・・・・・本発明による液晶表示装置用観察者側電極基板（観察者側電極基板）
１０８、２０８、３０８、４０８・・・背面側電極基板
１０９、２０９、３０９・・・・・・・光散乱膜層
１１０・・・・・・・・・・・・・・・非晶質微粒子
１１１・・・・・・・・・・・・・・・透明樹脂
１１２、２１２、３１２、４１２・・・シール材
１１５・・・・・・・・・・・・・・・透明電極層
１１８、３１８、４１８・・・・・・・偏光子兼検光子
１１９、３１９、４１９・・・・・・・偏光子
１２１、２２１、３２１、４２１・・・反射用入射光
１２２、２２２、３２２、４２２・・・散乱反射光
１２３、２２３、３２３、４２３・・・透過用入射光
２０７、３０７、４０７・・・観察者側電極基板
２１５、４１５・・・・・・・・・・・背面側透明電極層
２１７・・・・・・・・・・・・・・・光源
２２５、４０５・・・・・・・・・・・散乱反射電極層
３００・・・光散乱膜層を組み合わせたハーフミラー方式の半透過型カラー液晶表示装置
３０５・・・・・・・・・・・・・・・ハーフミラー兼電極層
４００・・・散乱反射板電極を組み合わせた画素分割方式の半透過型カラー液晶表示装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transflective color liquid crystal display device, and particularly as a reflective color liquid crystal display device when the external light source is sufficiently bright, and a transmissive color liquid crystal display device when there is no or insufficient external light source. The present invention relates to a color filter used in a transflective color liquid crystal display device functioning as an observer, an observer-side electrode substrate, and a method for manufacturing them.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2A shows a main part of the transmissive liquid crystal display device. The transmissive liquid crystal display device has a polarizing film (not shown in FIG. 2A) and a liquid crystal driving electrode, that is, a pair of facing each other, each provided with an observer-side transparent electrode layer 203 and a back-side transparent electrode layer 215. The electrode substrate, that is, the observer-side electrode substrate 207 and the back-side electrode substrate 208, and the liquid crystal substance 204 sealed between these electrode substrates constitute the main part.
In a transmissive liquid crystal display device that displays a color image, a color filter 202 is provided on one of the pair of electrode substrates to form a transmissive color liquid crystal display device.
[0003]
When performing screen display, a voltage is applied between the opposing electrodes to change the alignment state of the liquid crystal material sealed between the electrode substrates, and to control the polarization plane of light transmitted through the liquid crystal material and The permeation and impermeability are controlled by the membrane.
[0004]
The transmissive liquid crystal display device is an electrode substrate positioned on the back side (of the pair of electrode substrates, an electrode substrate positioned on the opposite side of the observer with the liquid crystal substance interposed therebetween, hereinafter referred to as a back side electrode substrate) A backlight type or light guide type transmissive liquid crystal display device having a light source (light) 217 disposed on the back surface or the side surface of the light source 217 and displaying the screen with incident light 223 irradiated from the light source 217 is widely spread. is doing.
[0005]
Conventionally, liquid crystal display devices are expected to be used for portable display devices such as mobile devices, taking advantage of the low power consumption and light weight.
However, since the transmissive liquid crystal display device with a built-in lamp consumes a large amount of power from the built-in light source (light), the transmissive liquid crystal display device with a built-in lamp has a short battery usage time and a large proportion of the battery. It will be heavy and bulky. That is, it cannot be said that the transmissive liquid crystal display device with a built-in lamp has fully utilized the advantages inherent in the liquid crystal display device.
Reference numeral 201 denotes an observer-side transparent substrate, 206 denotes a back-side transparent substrate, and 212 denotes a sealing material.
[0006]
For this reason, reflective liquid crystal display devices that do not incorporate a light source (light) have been put into practical use. 2B and 2C show an example of a reflective color liquid crystal display device.
In FIG. 2B, a light scattering film layer 209 having a light scattering function is disposed on the front surface of the observer side electrode substrate 207, and a metal reflective electrode layer 205 is disposed on the back surface side electrode substrate 208.
Outside light such as room light or natural light (reflection incident) from the light scattering film layer 209 side outside the observer side electrode substrate 207 (the electrode substrate located on the observer side among the pair of substrates sandwiching the liquid crystal substance) Light) 221 is incident on the liquid crystal display device, the reflected incident light is reflected by the metal reflective electrode layer 205, and the scattered reflected light 222 is emitted from the light scattering film layer 209 to perform screen display. is there.
[0007]
In FIG. 2C, a reflective electrode layer 225 having a light scattering function is provided on the back electrode substrate 208, and has two functions of light scattering and reflection. External light (reflecting incident light) 221 such as room light or natural light is incident on the liquid crystal display device from the observer side electrode substrate 207 side, and this reflecting incident light is scattered and reflected by the reflective electrode layer 225. The screen display is performed by emitting the reflected light 222 from the observer side electrode substrate 207.
[0008]
As described above, a reflective liquid crystal display device that does not incorporate a light source (light) can achieve low power consumption, and since the light source (light) is not incorporated, the device can be made smaller, lighter, and thinner, and portable. Suitable as a display device.
However, reflective liquid crystal display devices do not function well in the dark where external light is scarce, so a portable liquid crystal display device having both a transmission type and a reflection type sacrifices portability slightly, but is extremely useful in practice. is there.
[0009]
A transmissive liquid crystal display device has a significantly reduced display effect under strong external light such as outdoors, whereas a reflective liquid crystal display device has a very good display effect. Further, the reflection type liquid crystal display device does not function at all in a place where the outside light is poor, whereas the transmission type liquid crystal display device is further improved in visibility because the periphery is dark.
Under such circumstances, the transmissive liquid crystal display device and the reflective liquid crystal display device are in a complementary relationship. Therefore, the transflective liquid crystal display device having the functions of the transmissive liquid crystal display device and the reflective liquid crystal display device can be used outdoors. This is extremely useful for a portable terminal or the like that is used under strong external light or in places with poor external light such as indoors.
[0010]
When the transflective liquid crystal display device performs color display, a color filter is required as described above. There are several functional differences between the transmissive color liquid crystal display device and the reflective color liquid crystal display device.
That is, the light source of the transmissive color liquid crystal display device is a high-quality light source incorporated in the device, while the reflective color liquid crystal display device uses various light sources. Usually, a point light source or a fluorescent lamp is used. Such a limited surface light source, that is, non-scattered light.
[0011]
Therefore, in the reflective color liquid crystal display device, it is necessary to convert incident light into scattered light by some means. For example, a method as shown in FIG. 2 (b) or (c), that is,
A) Fine particles having a refractive index different from that of the resin are dispersed in a transparent resin or the like, and incident light is scattered by light refraction and diffraction.
B) The surface of the reflecting mirror is made uneven so that incident light is irregularly reflected.
It is converted into scattered light by such a method.
[0012]
Comparing the transmissive color liquid crystal display device of FIG. 2A with the reflective color liquid crystal display devices of FIGS. 2B and 2C, the transmissive color liquid crystal display device passes the color filter layer only once. In contrast, the reflective color liquid crystal display device passes twice. Therefore, if the same color tone is obtained using the same color material, the thickness of the color filter must be halved in the reflective color liquid crystal display device.
[0013]
In the transflective color liquid crystal display device, as a method to use separately for transmissive type and reflective type,
1) A half mirror system that uses transmitted light and reflected light by half each using a half mirror,
2) A pixel division method in which the pixel portion on the substrate is divided into two, one is made transparent and the transmitted light is provided, and the other is provided with a metal reflector to use the reflected light in half.
and so on.
[0014]
3 and 4 are sectional views of typical transflective color liquid crystal display devices. FIG. 3 shows a half mirror method in which a light scattering film layer is combined, and FIG. 4 shows a pixel division method in which a scattering reflector electrode layer is combined.
The half mirror system shown in FIG. 3 can realize a semi-transmissive color liquid crystal display device relatively easily by arranging a half mirror and a light scattering film layer outside the transmissive color liquid crystal display device, but the color filter must be shared. Therefore, it is inevitable that the reflection type is dark and the transmission type is too bright.
[0015]
On the other hand, in the pixel division method shown in FIG. 4, it is possible to completely separate the light paths for transmission and reflection, so that different color filters can be designed for transmission and reflection, and reflection is possible. Optimum color filters can be realized for both the mold and the transmission type.
However, each of the color filter for transmission and the color filter for reflection has a drawback that it takes a lot of labor and cost.
[0016]
In either case, the observer-side electrode substrates 307 and 407 and the back-side electrode substrates 308 and 408 are bonded together with sealing materials 312 and 412, and the liquid crystal substances 304 and 404 are sealed inside.
Examples of the back side electrode substrates 308 and 408 include a simple matrix substrate and an active matrix substrate such as a TFT.
[0017]
In the case where the light scattering film layer 309 is arranged outside the observer side electrode substrate 307 as shown in FIG. 3 or the light scattering film layer 309 is arranged outside the back side electrode substrate 308, the liquid crystal substance 304 is included. The images displayed in the above are observed through the observer-side transparent substrate 301 or the back-side transparent substrate 306, respectively, and have a drawback that the resolution of the image is remarkably lowered.
Reference numeral 318 denotes a polarizer / analyzer, 319 denotes a polarizer, 303 denotes an observer-side transparent electrode, 302 denotes a color filter, 321 denotes incident light for reflection, and 322 denotes scattered light.
[0018]
When the transflective color liquid crystal display device of FIG. 4 is used as a transmissive type, 50% of incident light 423 for transmission passes through the back-side transparent electrode layer 415 provided on the back-side electrode substrate 408, and the liquid crystal substance 404 and the observer The light passes through the side transparent electrode layer 403, the color filter 402, and the observer side transparent substrate 401 and goes out.
When the transflective color liquid crystal display device of FIG. 4 is used as a reflective color liquid crystal display device, the incident light for reflection 421 is incident on the observer-side electrode substrate 407, the liquid crystal material 404, and the scattering reflection electrode layer 405. 50% is turned back, passes through the liquid crystal substance 404 and the observer side electrode substrate 407 again, and the scattered reflected light 422 is emitted to the outside.
In the case of FIG. 4 as well, the transmission type passes through the color filter 402 once, whereas the reflection type passes through the color filter 402 twice.
[0019]
In the transflective color liquid crystal display device shown in FIG. 4, the light scattering function is performed by the uneven scattering reflection electrode layer 405. That is, since the light scattering function is in contact with the liquid crystal substance, the resolution is excellent. In addition, this light scattering method has excellent light utilization efficiency because there is no loss of light except that the incident light for reflection is partially absorbed by the scattering reflection electrode layer.
However, since the surface of the scattering reflection electrode layer is formed to have irregularities, a processing process such as a photolithography method has to be performed, so that the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases.
418 is a polarizer / analyzer, 419 is a polarizer, 406 is a transparent substrate on the back side, 421 is incident light for reflection, and 422 is scattered light.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems. The problem is that a transflective color liquid crystal display device can reproduce the same color tone when used as a transmissive color liquid crystal display device and when used as a reflective color liquid crystal display device. The present invention provides a color filter, an observer-side electrode substrate, and a method for manufacturing the same used in a lower-cost transflective color liquid crystal display device without reducing the resolution when used as a liquid crystal display. .
[0021]
[Means for Solving the Problems]
A first invention used in the present invention includes a back-side electrode substrate in which one pixel is divided into a transparent electrode layer and a metal reflective electrode layer, and a plurality of pixels each provided with a light transmission part and a light reflection part are arranged; An observer-side electrode substrate having a color filter disposed opposite to the electrode substrate, and a liquid crystal material sealed between these electrode substrates, and a screen is applied by applying a voltage to the liquid crystal material for each pixel. Used for transflective color liquid crystal display devices For transflective LCD Color filter Because , Of the observer side electrode substrate, Above Of the back side electrode substrate Light reflection part Only with the position opposite to the transparent resin The transparent resin and Amorphous fine particles with different refractive indices Distributed A light scattering film layer is provided, And, Using the same color filter material on the observer-side transparent substrate and the light scattering layer in one pixel including the light scattering film layer portion, A transflective type characterized in that a color filter having a thickness corresponding to the light reflecting portion of 1/3 or more and less than 2/3 of the thickness corresponding to the light transmitting portion is provided. It is a color filter for liquid crystal display devices.
[0023]
In the color filter for a liquid crystal display device according to the first invention, the amorphous fine particle is a spherical and transparent silica, silicon resin, or cross-linked acrylic resin. is there.
[0024]
Further, in the color filter for a liquid crystal display device according to the first invention, the amorphous fine particles are formed and formed by phase separation from two or more kinds of resin solutions having different refractive indexes. Color filter.
[0025]
In the color filter for a liquid crystal display device according to the first invention, the amorphous fine particles are hemispherical microlenses formed by melting and dissolving a fine resin pattern. It is a color filter.
[0026]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a back side electrode substrate in which one pixel is divided into a transparent electrode layer and a metal reflective electrode layer, and a plurality of pixels each provided with a light transmission part and a light reflection part are arranged, and the back side electrode An observer-side electrode substrate having a color filter arranged opposite to the substrate, and a liquid crystal material sealed between these electrode substrates, and a voltage is applied to the liquid crystal material for each pixel to display a screen -Side electrode substrate for use in a transflective color liquid crystal display device Because , Of the observer side electrode substrate, Above Of the back side electrode substrate Light reflection part Only with the position opposite to the transparent resin The transparent resin and Amorphous fine particles with different refractive indices Distributed A light scattering film layer is provided, And, Using the same color filter material on the observer-side transparent substrate and the light scattering layer in one pixel including the light scattering film layer portion, The thickness of the portion corresponding to the light reflecting portion is 1/3 or more and less than 2/3 of the thickness of the portion corresponding to the light transmitting portion. A color filter is provided, and an observer-side transparent electrode layer is further provided on the upper layer of the color filter. Is provided It is characterized by Transflective type It is an observer side electrode substrate for liquid crystal display devices.
[0027]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a back side electrode substrate in which one pixel is divided into a transparent electrode layer and a metal reflective electrode layer, and a plurality of pixels each provided with a light transmission part and a light reflection part are arranged, and the back side electrode An observer-side electrode substrate having a color filter arranged opposite to the substrate, and a liquid crystal material sealed between these electrode substrates, and a voltage is applied to the liquid crystal material for each pixel to display a screen Used for transflective color liquid crystal display devices For transflective LCD Manufacturing method of color filter Because , Transparent substrate, transparent resin and The transparent resin and Amorphous fine particles with different refractive indices After applying the coating liquid in which Of the observer side electrode substrate, Above A light scattering film layer patterned by a photolithography method is provided only at a position facing the metal reflective electrode layer of the back side electrode substrate, and then the observer side transparent substrate in one pixel including the light scattering film layer portion and Using the same color filter material on the light scattering layer, A color filter having a thickness of the light scattering film layer portion of 1/3 or more and less than 2/3 of the thickness of the portion where the light scattering film layer is not provided was formed. It is characterized by Transflective type It is a manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices.
[0029]
In the method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device according to the third aspect of the invention, spherical amorphous silica, silicon resin, or cross-linked acrylic resin is used as the amorphous fine particles. It is a manufacturing method of a color filter.
[0030]
In the method for producing a color filter for a liquid crystal display device according to the third aspect of the invention, the amorphous fine particles are produced and formed by phase separation from two or more kinds of resin solutions having different refractive indexes. It is a manufacturing method of the color filter for display apparatuses.
[0031]
In the method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device according to the third aspect of the invention, a liquid crystal characterized by using a hemispherical microlens formed by melting and dissolving a fine resin pattern as the amorphous fine particles. It is a manufacturing method of the color filter for display apparatuses.
[0032]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a back-side electrode substrate in which one pixel is divided into a transparent electrode layer and a metal reflective electrode layer and a plurality of pixels each provided with a light transmission part and a light reflection part are arranged, and the back-side electrode An observer-side electrode substrate having a color filter arranged opposite to the substrate, and a liquid crystal material sealed between these electrode substrates, and a voltage is applied to the liquid crystal material for each pixel to display a screen For manufacturing observer-side electrode substrate for use in transflective color liquid crystal display device Because , Transparent substrate, transparent resin and The transparent resin and Amorphous fine particles with different refractive indices After applying the coating liquid in which Of the observer side electrode substrate, Above A light scattering film layer patterned by a photolithography method is provided only at a position facing the metal reflective electrode layer of the back side electrode substrate, and then the observer side transparent substrate in one pixel including the light scattering film layer portion and Using the same color filter material on the light scattering layer, The thickness of the light scattering film layer portion is formed to be 1/3 or more and less than 2/3 of the thickness of the portion where the light scattering film layer is not provided. A color filter is provided, and an observer-side transparent electrode layer is further provided on the upper layer of the color filter. Formed It is characterized by Transflective type It is a manufacturing method of the observer side electrode substrate for liquid crystal display devices.
[0034]
In the method for manufacturing an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device according to the fourth invention, a liquid crystal characterized by using spherical and transparent silica, silicon resin, and cross-linked acrylic resin as the amorphous fine particles. It is a manufacturing method of the observer side electrode substrate for display apparatuses.
[0035]
In the method for manufacturing an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device according to the fourth invention, the amorphous fine particles are generated and formed by phase separation from two or more kinds of resin solutions having different refractive indexes. This is a method for manufacturing an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device.
[0036]
In the method for manufacturing an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device according to the fourth invention, a hemispherical microlens formed by melting and dissolving a fine resin pattern is used as the amorphous fine particles. This is a method for manufacturing an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a transflective color liquid crystal display device using an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. As shown in FIG. 1A, the transflective color liquid crystal display device 100 includes a polarizer 119, a back-side electrode substrate 108, a liquid crystal substance 104, an observer-side electrode substrate 107 for a liquid crystal display device, and a polarizer and test. A photon 118 and a sealing material 112 are included.
The pixels are segmented as indicated by alternate long and short dash lines, and the pixel regions are represented by R (red), G (green), and B (blue), respectively.
[0038]
The back-side electrode substrate 108 is obtained by forming the metal reflective electrode layer 105 and the transparent electrode layer 115 on the back-side transparent substrate 106, and the light reflecting portion on which the metal reflective electrode layer 105 is formed and the transparent electrode layer 115 are provided. The pixel is divided into two by the formed light transmission part.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the observer-side electrode substrate 107 for a liquid crystal display device according to the present invention that constitutes the transflective color liquid crystal display device shown in FIG. As shown in FIG. 6, an observer side electrode substrate for liquid crystal display device (hereinafter referred to as an observer side electrode substrate) 107 has a light scattering film 109 and a color filter for liquid crystal display device 102 on an observer side transparent substrate 101. The observer-side transparent electrode layer 103 is formed.
[0039]
Further, as shown in FIGS. 1 and 6, the light scattering film layer 109 is mainly composed of a transparent resin 111 and amorphous fine particles 110 dispersed in the resin and having different refractive indexes. It is provided at a position opposite to the metal reflective electrode layer 105 on the transparent substrate 106.
The color filter 102 for a liquid crystal display device is a color filter for a liquid crystal display device according to the present invention (hereinafter referred to as a color filter), and is provided using the same color filter material in one pixel including the light scattering film layer 109 portion. It is a thing.
[0040]
The back-side electrode substrate 108 and the observer-side electrode substrate 107 are joined by a sealing material 112, and further a liquid crystal substance 104 is sealed. An electric signal is applied between the metal reflective electrode layer 105 and the transparent electrode layer 115 of the back side electrode substrate 108 and the observer side transparent electrode layer 103 of the observer side electrode substrate 107.
[0041]
The observer-side transparent substrate 101 and the back-side transparent substrate 106 are most preferably low-expansion glass having the same coefficient of thermal expansion, but they are materials that do not disturb the orientation of the liquid crystal substance 104 and elute ions that impede electrical operation. Any substrate may be used. Specifically, non-alkali glass such as borosilicate, low expansion glass, soda glass whose surface is coated with silicon oxide, a transparent resin plate, a resin film, and the like can be applied.
[0042]
The light scattering film layer 109 is a film layer in which amorphous fine particles 110 are dispersed in a transparent resin 111 having a different refractive index, and is opposed to the metal reflective electrode layer 105 described later in the same pattern. The film thickness of the light scattering film layer 109 is preferably in the range of 2 μm to 5 μm. If the film thickness of the color filter 102 described later is significantly different, the flatness of the surface is lowered, and the difference in gap between the light transmitting part and the light reflecting part becomes large, and the display effect is significantly impaired.
[0043]
Examples of the amorphous fine particles 110 of the light scattering film layer 109 include fine particles made of an inorganic substance and fine particles made of an organic polymer. In particular, organic polymer fine particles are mainly listed because they are amorphous, but even inorganic fine particles are not problematic as long as they are amorphous.
In the present invention, the fine particles are amorphous fine particles. If the fine particles are crystalline, it is considered to have optical anisotropy, which is not preferable for light scattering. .
[0044]
For example, for inorganic fine particles, spherical amorphous fine particles such as silica and alumina oxide, and for organic polymer fine particles, acrylic fine particles, styrene acrylic fine particles and their cross-linked products, melamine-formalin condensates, (polytetrafluoroethylene) ), PFA (perfluoroalkoxy resin), FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer), PVDF (polyfluorovinylidene), ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer), and silicon resin fine particles Among them, crosslinked acrylic resin fine particles have a refractive index of less than 1.5, and silica particles or silicon resin fine particles have a refractive index of 1.42 to 1.45 (halogen lamp D line 589 nm). It is particularly preferable because it is small.
[0045]
Furthermore, these fine particles can be applied as the fine particles after appropriate surface treatment is performed to improve the solvent dispersibility and compatibility with the transparent resin. Examples of such a surface treatment include, for example, a treatment of applying and coating SiO2, ZrO2, Al2O3, ZnO, a transparent resin, a coupling agent, or a surfactant.
In addition to this, a treatment for causing a surface reaction with alcohol, amine, organic acid or the like can be exemplified.
[0046]
Moreover, these fine particles should just be mainly contained as fine particles in a light-scattering film layer, for example, should just contain about 70% or more of fine particles. In addition to these fine particles, non-spherical fine particles such as irregular fine particles and small amounts of crystalline fine particles of about 30% or less are used for the purpose of finely adjusting the dispersion stability of the fine particles in the coating liquid and light scattering characteristics. May be added.
[0047]
The shape of the amorphous fine particles 110 is not particularly limited, but is preferably a spherical shape or a shape similar to a spherical shape. The spherical fine particles can be easily controlled in size, particle size distribution, and the like, and therefore, the optical characteristics of the light scattering film layer 109 can be easily controlled.
The particle size of the fine particles is not particularly limited because the allowable range varies depending on the film thickness of the target light scattering film layer and the presence or absence of coloring. However, it is usually not preferable to use fine particles larger than the thickness of the light scattering film layer because the surface of the light scattering film layer becomes very rough.
The particle diameter of the fine particles is not particularly limited, but a preferable particle diameter range is an average particle diameter of about 0.7 μm to 3.5 μm, preferably an average particle diameter of 1.5 μm to 3.0 μm.
[0048]
The specific gravity of the fine particles does not directly affect the optical characteristics of the light scattering film layer, but has a great influence on the coating characteristics when the light scattering film layer 109 is formed, and consequently the characteristics of the light scattering film layer 109 itself. Involved. It is desirable for the stability of the coating liquid that the value is close to the specific gravity of the transparent resin 111 solution.
[0049]
The transparent resin 111 for dispersing the fine particles preferably has a high visible light transmittance and has sufficient resistance to heat treatment and chemical treatment during the manufacturing process of the liquid crystal display device. For example, as a resin having a high refractive index, Epoxy-modified acrylic resins, fluorene resins, and polyimide resins can be used. As resins having a low refractive index, fluorine-modified acrylic resins and silicon-modified acrylic resins can be used. In addition, acrylic resin, epoxy resin, polyester resin, urethane resin, silicon resin, and the like can be used as appropriate.
When the light scattering film layer is provided in a pattern by a photolithography process, an acrylic resin or an epoxy resin having photosensitivity and developability can be used. It is also possible to use a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin.
[0050]
For example, when the fine particle is a crosslinked acrylic fine particle having a refractive index of 1.49 (value using a halogen lamp D line of 589 nm), the transparent resin preferably has a refractive index of 1.55 to 1.65. In the case of silica particles or silicon resin fine particles having a refractive index of 1.42 to 1.45, the transparent resin preferably has a refractive index of 1.50 to 1.60.
[0051]
The light scattering film layer 109 is formed into an arbitrary shape through a photolithography process after mixing and dispersing amorphous fine particles 110 in a transparent resin 111, applying the mixture onto a transparent substrate, and drying. As a coating method, spin coating, flow coating, roll coating, or the like can be applied, and as an exposure method, projection exposure or proximity exposure can be applied.
Further, the light scattering film layer 109 can be formed by a conventional means such as a photolithography method, an electrodeposition method, a printing method, an ink jet method, or the like.
[0052]
Examples of the fine particles that can be formed by mixing two resins and separating the phases as the amorphous fine particles 110 in the light scattering film layer 109 can be given. An appropriate amount of two or more resins and additives having different refractive indexes are selected, and a coating solution dissolved in a solvent is applied onto the substrate and dried to form amorphous fine particles 110.
[0053]
Phase separation grows when the two resins are mixed in the solution, or when the solvent is volatilized by coating and drying on the substrate, and when the coating is dried, transparent amorphous particles 110 are formed. it can. At this time, one resin phase-separated in the solution tends to grow into a spherical shape, but when coated on a substrate, the film volume decreases as the solvent in the coating film volatilizes, and the spherical shape grows into a volume. However, it grows while deforming from a spherical shape to a disk shape due to stress from above.
[0054]
The condition that one resin is formed and grown as droplets from two resin solutions to form the amorphous fine particles 110 is that one resin is A and the other resin is B.
1) The amount of A is less than the amount of B
2) Surface tension of solution A is greater than surface tension of solution B
3) The evaporation rate of solution A is greater than the evaporation rate of solution B
4) The molecular weight of A is larger than the molecular weight of B
In particular, the magnitude is a constraint on strength.
[0055]
When amorphous fine particles are generated and formed by phase separation from two or more types of resin solutions having different refractive indexes, the amorphous fine particles remain inside the film and do not come out on the surface. The surface becomes flat, and the film thickness of the color filter becomes uniform.
[0056]
It is desirable that the transparent resin 111 and the amorphous fine particles 110 formed by phase separation have high visible light transmittance and have sufficient resistance to heat treatment and chemical treatment during the manufacturing process of the liquid crystal display device.
For example, an epoxy-modified acrylic resin, fluorene resin, or polyimide resin can be used as a resin having a high refractive index, and a fluorine-modified acrylic resin or a silicon-modified acrylic resin can be used as a resin having a low refractive index. In addition, acrylic resin, epoxy resin, polyester resin, urethane resin, silicon resin, and the like can be used as appropriate.
[0057]
Amorphous fine particles are easily available in a spherical shape, and the refractive index of transparent silica and silicon resin is 1.43 to 1.44, and the refractive index of crosslinked acrylic resin is 1.49. Applicable as high resin.
[0058]
When the light scattering film layer is provided in a pattern by a photolithography process, an acrylic resin or an epoxy resin having photosensitivity and developability can be used. It is also possible to use a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin.
[0059]
In addition to the above resins, a surfactant for improving coating suitability, a photopolymerization initiator for imparting photosensitivity, a sensitizer, and the like can be added.
[0060]
As the amorphous fine particles 110 in the light scattering film layer 109, different shapes and different manufacturing processes from the above two examples can be exemplified. That is, a transparent resin is applied and dried on a substrate, and a number of fine reliefs having a film thickness of several μm and a pattern size of several μm to several tens of μm are formed using means such as photolithography, and the relief is softened by heating. Post thermal crosslinking. The light scattering film layer 109 can be formed by applying a transparent resin 111 having a different refractive index thereon.
[0061]
If the microparticles are formed by melting fine resin patterns of amorphous fine particles, the microlens performance can be changed arbitrarily by changing the pattern shape (size and shape). That is, the light scattering characteristic can be changed.
[0062]
The observer-side transparent electrode layer 103 provided on the observer-side electrode plate 107 and the transparent electrode layer 115 provided on the back-side transparent substrate 106 include an ITO thin film, indium oxide, titanium oxide, lead oxide, antimony oxide, and oxide. A thin film formed by adding bismuth, hafnium oxide or yttrium oxide, a thin film formed by adding aluminum oxide to zinc oxide, or a multilayer film formed by laminating these thin films can be used.
[0063]
In addition, an alignment film is formed on the top surface of the observer-side transparent electrode layer 103, the transparent electrode layer 115, and the metal reflective electrode layer 105, that is, the interface with the liquid crystal substance 104. (Omitted in FIGS. 1 and 6)
[0064]
The transparent electrode layer 115 on the back side electrode substrate 108 is arranged so as to bisect the metal reflective electrode layer 105 and the pixels. Electrically, the metal reflective electrode layer 105 and the transparent electrode layer 115 may be electrically connected or insulated. In short, it is sufficient that a voltage can be applied to the liquid crystal substance 104 sandwiched between the observer side electrode substrate 107.
[0065]
Further, in the transflective color liquid crystal display device 100 using the observer side electrode substrate 107 according to the present invention, a color screen can be displayed by providing the color filter 102. A well-known color filter 102 can be used. For example, a color filter formed by printing a printing ink containing a colorant, a photosensitive resin is applied, and a pattern is exposed and developed in accordance with a photolithography method. Then, a color filter obtained by dyeing the remaining photosensitive resin with a dye, and a pigment dispersion obtained by applying a photosensitive resin in which a colorant is dispersed and exposing and developing in a pattern according to a photolithography method A color filter or the like can be used. It is also possible to use a color filter by electrodeposition.
[0066]
Here, the film thickness of the color filter 102 is different between a place where the light scattering film layer 109 is formed and a place where the light scattering film layer 109 is not present.
In FIG. 5, the film thickness of the color filter and the optical path length when the light passes through the color filter are shown for each of the reflection part and the transmission part. In order to make the reflection type and the transmission type have the same color tone, the film thickness of the color filter 102 at the position functioning as the reflection type is not half the film thickness of the color filter 102 at the position functioning as the transmission type. Must not. (Figures 5a and b)
However, when the reflective type and the transmissive type are properly used, it is not necessary to have the same color tone. In a place where the reflected light is weak, the vividness of the color, that is, the brightness, that is, the brightness, is required rather than the saturation. Therefore, the film thickness of the color filter may be thinner than that of the transmission type, but the optical path length is 2/3. That is, 1/3 is a sensory limit in film thickness. (Fig. 5c and d)
[0067]
In addition, in applications where the reflected light is used too strongly, or in applications where the transmissive type is used for brighter display, the reflective optical path length needs to be longer than the transmissive optical path length. The ratio of the optical path length to the transmission type optical path length is about 1.3 times, that is, the transmissive type is 2/3 as a sensuous limit for the thickness of the reflective color filter. (Fig. 5e and f)
Further, the positional relationship between the light scattering film layer 109 and the color filter 102 is opposite to the positional relationship in FIG. 6, that is, the light scattering film layer 109 may be provided on the color filter 102. In short, the film thickness of the color filter 102 in contact with the light scattering film layer 109 may be in the above range.
[0068]
Further, when the driving method of the liquid crystal substance is changed, the structure of the back side electrode substrate 108 is also changed. In short, however, a metal reflective electrode layer 105 and a transparent electrode layer 115 that substantially bisect the pixels are provided, and between the observer side electrode substrate 107 is provided. As long as the liquid crystal material can be driven, a simple matrix system or an active matrix system using active elements such as TFTs may be used.
[0069]
Finally, an alignment film, a polarizing plate, and a retardation plate are incorporated, the back side electrode substrate and the viewer side electrode substrate are overlapped, and the outer periphery is sealed with a sealing material 112, and then a known liquid crystal substance 104 such as a nematic liquid crystal is enclosed. Thus, the transflective color liquid crystal display device 100 is completed.
[0070]
When the transflective color liquid crystal display device using the observer-side electrode substrate 107 according to the present invention is used as a reflective color liquid crystal display device in a place with a lot of external light, the reflected incident light 121 in FIG. It passes through the photon 118 and enters the observer side electrode substrate 107. The light that has passed through the light scattering film layer 109 and the color filter 102 is reflected by the metal reflective electrode layer 105, passes through the color filter 102, the light scattering film layer 109, and the polarizer / analyzer 118 again, and the scattered reflected light 122 is externally transmitted. To.
[0071]
Further, when used as a transmissive color liquid crystal display device in a place where there is little external light, the incident light for transmission 123 passes through the polarizer 119 and the transparent electrode layer 115 of the back side electrode substrate 108, and 50% of the incident light amount passes through. It passes through the liquid crystal substance 104, the observer-side transparent electrode layer 103, the color filter 102, the observer-side transparent substrate 101, and the polarizer / analyzer 118 and exits to the outside.
[0072]
The transflective color liquid crystal display device 100 using the observer-side electrode substrate 107 according to the present invention distinguishes the thickness of the color filter between transmission and reflection, and sets the thickness of the reflection color filter to the transmission color filter. The transmission type and the reflection type color tone are almost the same, and the reflective light scattering film layer 109 and the metal reflective electrode layer 105 sandwich the liquid crystal substance 104. Since they are opposed to each other, the resolution of the image is excellent, and since the scattering / reflection electrode layer 405 is not used, a load when manufacturing the back side electrode substrate 108 is small.
[0073]
【Example】
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a transflective color liquid crystal display device using an observer-side electrode substrate 107 according to the present invention, and FIG. 6 is an embodiment of the observer-side electrode substrate 107 according to the present invention. FIG.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0074]
<Example 1>
As shown in FIG. 1, the transflective color liquid crystal display device according to the first embodiment includes a back-side electrode substrate 108, an observer-side electrode substrate 107 provided to face the back-side electrode substrate 108, The liquid crystal substance 104, the sealing material 112, the polarizer / analyzer 118, and the polarizer 119 enclosed between the electrode substrates 108 and 107 constitute the main part.
In addition, an observer side electrode substrate 107 according to the present invention shown in FIG. 6 is obtained by sequentially forming a light scattering film layer 109, a color filter 102, and an observer side transparent electrode layer 103 on an observer side transparent substrate 101.
[0075]
Below, the manufacturing process of the observer side electrode substrate 107 will be described in order. A 7059 (product number) glass substrate manufactured by Corning was prepared as the observer-side transparent substrate 101. After washing this glass substrate, a coating liquid 1 having the following composition was dropped on the glass substrate, and then spin-coated at 1000 rpm for 5 seconds.
FIG. 1 shows the positional relationship and shape between the light scattering film layer 109 and the metal reflective electrode layer 105. In order to pattern the light scattering film layer in such a shape, the coating film is dried at 90 ° C. for 20 minutes and then irradiated with ultraviolet light. The pattern exposure was carried out using an actinic light mainly composed of a light amount of 200 mJ / cm 2.
Immediately thereafter, development was performed with weak alkaline water having a pH of 10.1 to which a surfactant was added to remove the unexposed portion, and the mixture was further heated at 230 ° C. for 60 minutes to form a light scattering film layer 109 having a thickness of 3.2 μm.
[0076]
The composition of the coating liquid 1 is shown below. In the preparation of the coating liquid 1, first, B) an alkali-soluble resin, C) an acrylic monomer, and D) a photopolymerization initiator are added to cyclohexanone as a solvent and sufficiently dissolved by stirring. Next, A) amorphous fine particles were added, treated with a medialess disperser, and then further treated with an ultrasonic disperser.
[0077]
<Composition of coating liquid 1>
-A) Amorphous fine particles-5 parts by weight
(Product name: Sea Hoster P150; manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
・ B) Alkali-soluble resin: 24 parts by weight
(Acrylic copolymer resin solution, monomer composition wt ratio: methacrylic acid / methyl methacrylate / butyl methacrylate / cyclohexyl methacrylate = 15/20/35/30, nonvolatile content: 25%, acid value (mg-KOH / g): 24 , Mw: 39000, Mn: 14900)
・ C) Acrylic monomer ・ ・ ・ ・ ・ ・ 4 parts by weight
(Brand name Aronix M-400; Toa Gosei Co., Ltd.)
-D) Photopolymerization initiator-0.4 parts by weight
(Brand name Irgacure-369; Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.)
E) Cyclohexanone: 13.6 parts by weight
[0078]
Subsequently, as shown in FIG. 6, the color filter 102 according to the present invention having three colors was formed at a position including the light scattering film layer 109 on the observer-side transparent substrate 101.
First, a colored photosensitive resin liquid (coating liquid R) in which a red pigment is dispersed, a colored photosensitive resin liquid (coating liquid G) in which a green pigment is dispersed, and a colored photosensitive resin liquid (coating liquid B) in which a blue pigment is dispersed. The pre-baking, exposure, development and post-baking steps for coating, flattening the coating film were sequentially repeated under the following process conditions to form a color filter 102 composed of three colors.
Thereafter, the observer-side transparent electrode layer 103 was formed, and an alignment film (omitted in FIGS. 1 and 6) treatment was performed. At this time, the film thickness of the color filter 102 was 2.5 μm on the observer-side transparent substrate 101 and 1.3 μm on the light scattering film layer 109.
Below, the composition of the coating liquid R, the coating liquid G, and the coating liquid B is shown.
[0079]
<Colored photosensitive resin liquid composition>
Figure 0003886740
[0080]
<Process conditions>
<Coating fluid R>
Application: 650 rpm for 15 seconds, pre-baking: hot plate at 90 ° C. for 3 minutes,
・ Exposure: 120 mJ / cm2, Post-bake: Oven 230 ° C., 60 minutes
<Coating liquid G>
Application: 600 rpm for 15 seconds, pre-baking: hot plate at 90 ° C. for 3 minutes,
・ Exposure: 150 mJ / cm2, Post-bake: Oven 230 ° C., 60 minutes
<Coating fluid B>
Application: 700 rpm for 15 seconds, pre-baking: hot plate at 90 ° C. for 3 minutes,
・ Exposure: 100 mJ / cm2, Post-bake: Oven 230 ° C., 60 minutes
[0081]
The observer side electrode substrate 107 according to the present invention is provided on the color filter 102 and the light scattering film layer 109 provided on the observer side transparent substrate 101 and the screen display region in a total of 480 stripe patterns with a pitch of 300 μm and a width of 145 μm. The main part is composed of the observer-side transparent electrode layer 103 provided on the surface.
Further, the metal reflective electrode layer 105 and the observer-side transparent electrode 103 of the back-side electrode substrate 108 are provided in a stripe pattern in a direction orthogonal to each other, and the metal reflective electrode layer 105 and the transparent electrode layer 115 are used as scanning lines. The liquid crystal substance at the crossing position is driven by applying a voltage between the transparent electrode layer 103 as a signal line and driving the liquid crystal material between the two so that a screen display can be achieved.
[0082]
<Example 2>
In Example 2, compared with Example 1, the structure and function of the back side electrode substrate 108 in FIG. 1 are the same, and the color filter 102 and the observer side transparent electrode layer 103 provided on the observation side transparent substrate 107 are the same. The structure and function are the same, and only the structure of the light scattering film layer 109 is different.
[0083]
As shown in FIG. 6, a 1737 (product number) glass substrate manufactured by Corning was prepared as the observer-side transparent substrate 101. After the glass substrate was washed, a coating solution 2 having the following composition was dropped on the substrate, and then spin-coated at 1000 rpm for 5 seconds. Subsequently, it was left at 22 ° C. for 3 minutes and then dried on a 90 ° C. hot plate.
By this phase separation in the drying process, the amorphous fine particles 110 grew in the transparent resin 111, and the light scattering film layer 109 was formed. Thereafter, the amorphous fine particles 110 were cured by heating at 110 ° C. for 60 minutes. The shape of the amorphous fine particles 110 was a disk shape having a diameter of 5 μm to 20 μm and a height of 2 μm.
[0084]
<Composition of coating liquid 2>
・ Polyimide resin: 7.0 parts by weight
(Product name Semico Fine SP-974 Toray Industries, Inc.)
・ 40 wt% solution of epoxy acrylate resin ・ ・ ・ ・ 3.0 parts by weight
(Molecular weight: Mw / Mn = 5200/3300, refractive index: 1.5118 / 589 nm)
-Trimellitic acid 12% solution ... 1.2 parts by weight
・ Organic solvent ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 10.0 parts by weight
[0085]
In order to pattern the light scattering film layer 109 at the position shown in FIG. 6, the following positive photoresist was applied on the light scattering film layer 109 and dried at 70 ° C. for 20 minutes.
<Positive photoresist coating conditions>
-Positive photoresist: (trade name) AZ RFP-350ME (Clariant Japan Co., Ltd.)
・ Rotating coating conditions: 1000 rpm / 5 seconds
・ Drying conditions: 70 ° C for 20 minutes
[0086]
Thereafter, pattern exposure was performed using an active light mainly composed of ultraviolet rays at a light amount of 50 mJ / cm 2 (I line), and immediately developed with a dedicated developer to remove unexposed portions. Subsequently, using the positive resist as a mask, the light scattering film layer was etched, and the resist was dissolved and removed with a solvent. Furthermore, it heated at 230 degreeC for 60 minutes, and formed the light-scattering film | membrane layer 109 with a film thickness of 3.2 micrometers.
Subsequently, as shown in FIG. 6, a color filter 102 composed of three colors was formed at the position including the light scattering film layer 109 on the observation-side transparent substrate 101 with the same manufacturing specifications as in Example 1.
[0087]
<Example 3>
Compared to Example 1, Example 3 has the same structure and function as the back-side electrode substrate 108 in FIG. 1, and the color filter 102 provided on the observation-side transparent substrate 107 and the observer-side transparent electrode layer 103 are the same. The structure and function are the same, and only the structure of the light scattering film layer 109 is different.
[0088]
As shown in FIG. 6, a 1737 (product number) glass substrate manufactured by Corning was prepared as the observer-side transparent substrate 101. After this glass substrate was washed, a positive resist (trade name: manufactured by MFR-345 JSR Co., Ltd.) was dropped on the glass substrate, and then spin-coated at 1000 rpm for 25 seconds. Then, it dried for 3 minutes with a 90 degreeC hotplate.
Actinic light is irradiated with an ultra high pressure mercury lamp with a light intensity of 150 mJ / cm 2 (I-line), and then developed with a 0.5 wt% aqueous solution of TMAH. Many oval patterns were formed.
[0089]
Then, it heated for 2 minutes each in 5 degreeC increments from 100 degreeC with the hotplate, and heated up to 180 degreeC. Here, a hemispherical microlens was formed on the observer-side transparent substrate 101. Thereafter, polyimide resin, trade name: Photo Nice UR-4144 (manufactured by Toray Industries, Inc.) is dropped on the observer-side transparent substrate 101 including the microlens, and is spin-coated at 1000 rpm for 30 seconds and dried at 90 ° C. for 30 minutes. A pattern exposure of 300 mJ / cm 2 (I line) was performed with a high-pressure mercury lamp light source, and then developed with a dedicated developer to form a light dispersion film layer 109.
[0090]
Subsequently, as shown in FIG. 6, a color filter 102 composed of three colors with the same manufacturing specifications as in Example 1 and a viewer-side transparent electrode at a position including the light scattering film layer 109 on the viewer-side transparent substrate 101. Layer 103 was formed sequentially.
[0091]
After the back side electrode substrate 108 and the viewer side electrode substrate 107 are overlapped and the outer periphery is sealed with a sealing material 112, nematic liquid crystal is sealed as a liquid crystal substance 104, and an alignment film, a polarizing plate, and a retardation plate are incorporated and semi-transmissive A type color liquid crystal display device 100 was assembled.
[0092]
When a voltage is applied between the transparent electrode layer 115 provided on the back side electrode substrate 108 and the observation side transparent electrode layer 103 provided on the observation side electrode substrate 107 to display the screen, the incident light 123 for transmission is sufficient. A bright color image display screen could be recognized.
Similarly, when a voltage is applied between the metal reflective electrode layer 105 provided on the back-side electrode substrate 108 and the observer-side transparent electrode layer 103 provided on the observer-side electrode substrate 107, a screen is displayed. Due to the light 121, the screen was a sufficiently bright and clear display screen although it passed through the color filter twice compared with the transmitted light display.
[0093]
【The invention's effect】
The first invention in the present invention is that the transparent resin and the amorphous fine particles dispersed in this and having different refractive indexes are disposed only on the position of the observer side electrode substrate facing the metal reflective electrode layer of the back side electrode substrate. Since this is a color filter for a liquid crystal display device in which a light scattering film layer as a main component is provided and a color filter is provided using the same color filter material in one pixel including the light scattering film layer portion, The transflective color liquid crystal display device using the color filter becomes a lower cost transflective color liquid crystal display device without reducing the resolution when used as a reflective color liquid crystal display, and light scattering. When the thickness of the color filter provided in the film layer portion is set to 1/3 or more and less than 2/3 of the thickness of the color filter in the portion where the light scattering film layer is not provided, the transmissive color liquid A transflective color liquid crystal display device with the same color tone can be reproduced by the case of a reflective type color liquid crystal display device and when used as a display device.
[0094]
In the color filter for a liquid crystal display device, since the amorphous fine particles are spherical and transparent silica, silicon resin, or cross-linked acrylic resin, it is easy to control the size, particle size distribution, etc. of the fine particles. It becomes easy to control the optical characteristics of the scattering film layer. Further, it is easily available as amorphous fine particles and can be applied as a resin having a high refractive index.
[0095]
In the color filter for a liquid crystal display device, since the amorphous fine particles are generated and formed by phase separation from two or more types of resin solutions having different refractive indexes, the surface of the light scattering film layer becomes flat, and further the color The film thickness of the filter is also uniform.
[0096]
Further, in the color filter for a liquid crystal display device, since the amorphous fine particles are hemispherical microlenses formed by melting a fine resin pattern, the pattern shape (size and shape) can be arbitrarily changed, In addition, the performance of the microlens, that is, the light scattering characteristics can be changed by changing the film thickness.
[0097]
Since the second invention in the present invention is an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device comprising at least one of the color filters for a liquid crystal display device and a transparent electrode layer, This is an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device having the functions described above.
[0098]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a transparent resin and amorphous fine particles dispersed therein and having different refractive indexes only at a position of the observer side electrode substrate facing the metal reflective electrode layer of the back side electrode substrate. Since this is a method for manufacturing a color filter for a liquid crystal display device in which a light scattering film layer as a main component is provided and a color filter is provided using the same color filter material in one pixel including the light scattering film layer portion, a reflective color It is a method for producing a color filter for a liquid crystal display device suitable for a lower-cost transflective color liquid crystal display device without reducing the resolution when used as a liquid crystal display, and is provided in the light scattering film layer portion. When the thickness of the obtained color filter is 1/3 or more and less than 2/3 of the thickness of the color filter in the portion where the light scattering film layer is not provided, a transmissive color liquid crystal display device is obtained. A transflective color liquid crystal display device manufacturing method of the preferred color filter for liquid crystal display device that can reproduce the same color tone as the case of a reflective type color liquid crystal display device as using.
[0099]
In the method for producing a color filter for a liquid crystal display device, spherical amorphous silica, silicon resin, and cross-linked acrylic resin are used as the amorphous fine particles, and the amorphous fine particles have different refractive indexes. Since the hemispherical microlens formed by melting and dissolving the fine resin pattern is used as the amorphous fine particles and formed by phase separation from more than one kind of resin solution, each of the first inventions The manufacturing method of the color filter for liquid crystal display devices which has the function shown in FIG.
[0100]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a transparent resin and amorphous fine particles dispersed therein and having different refractive indexes only at a position of the observer side electrode substrate facing the metal reflective electrode layer of the back side electrode substrate. A light scattering film layer as a main component is provided, then a color filter using the same color filter material is provided in one pixel including the light scattering film layer portion, and at least an observer-side transparent electrode layer is provided on the upper layer. Since it is a method for manufacturing an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device, liquid crystal suitable for a lower-cost transflective color liquid crystal display device without lowering the resolution when used as a reflective color liquid crystal display It becomes a manufacturing method of the observer side electrode substrate for display devices, and the thickness of the color filter provided in the light scattering film layer portion is set to 1/3 of the thickness of the color filter in the portion where the light scattering film layer is not provided. When the thickness is less than 2/3, it is suitable for a transflective color liquid crystal display device that can reproduce the same color tone when used as a transmissive color liquid crystal display device and when used as a reflective color liquid crystal display device. This is a method for manufacturing an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device.
[0101]
Further, in the above method for manufacturing an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device, spherical amorphous silica, silicon resin, and cross-linked acrylic resin are used as the amorphous fine particles. Are produced by phase separation from two or more types of resin solutions different from each other, and a hemispherical microlens formed by melting and dissolving a fine resin pattern is used as the amorphous fine particles. It becomes the manufacturing method of the observer side electrode substrate for liquid crystal display devices which has the function shown to each of invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a transflective color liquid crystal display device using an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view of a transmissive color liquid crystal display device according to a conventional method.
(B) It is sectional drawing of the reflection type color liquid crystal display device using the light-scattering film | membrane layer concerning a conventional method.
(C) It is sectional drawing of the reflection type color liquid crystal display device using the reflective electrode which has the light-scattering function based on the conventional method.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a half-mirror transflective color liquid crystal display device according to a conventional method.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a pixel division type transflective color liquid crystal display device according to a conventional method.
FIG. 5 is an explanatory diagram comparing the film thickness of a color filter and the optical path length when light passes through the color filter for each of a reflection part and a transmission part.
6 is a cross-sectional view of an observer-side electrode substrate for a liquid crystal display device constituting the transflective color liquid crystal display device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
100... Transflective color liquid crystal display device using observer side electrode substrate for liquid crystal display device
101, 201, 301, 401 ... observer-side transparent substrate
102, 202, 302, 402 ... Color filters for liquid crystal display devices (color filters)
103, 203, 303, 403 ... Observer side transparent electrode layer
104, 204, 304, 404 ... Liquid crystal substance
105,205 ... Metal reflective electrode layer
106, 206, 306, 406 ... Back side transparent substrate
107... Observer side electrode substrate for liquid crystal display device according to the present invention (observer side electrode substrate)
108, 208, 308, 408 ... back side electrode substrate
109, 209, 309... Light scattering film layer
110 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Amorphous fine particles
111 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Transparent resin
112, 212, 312, 412 ... sealing material
115 ... Transparent electrode layer
118, 318, 418 ..... Polarizer and analyzer
119, 319, 419 ..... Polarizer
121, 221, 321, 421... Incident light for reflection
122, 222, 322, 422 ... scattered reflected light
123, 223, 323, 423 ... Incident light for transmission
207, 307, 407 ... observer side electrode substrate
215, 415 ... Back side transparent electrode layer
217 ... Light source
225, 405... Scattered reflective electrode layer
300... Half-mirror type transflective color liquid crystal display device combined with light scattering film layers
305 ... half mirror and electrode layer
400... Pixel division type transflective color liquid crystal display combined with scattering reflector electrodes

Claims (4)

一画素を透明電極層と金属反射電極層とで分割して光透過部と光反射部を設けた画素を多数配列した背面側電極基板と、該背面側電極基板に対峙して配置されたカラーフィルタを有する観察者側電極基板と、これ等の電極基板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する半透過型カラー液晶表示装置に用いる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであって、該観察者側電極基板の、前記背面側電極基板の光反射部に相対する位置にのみ、透明樹脂と該透明樹脂と異なる屈折率を有する非晶質微粒子を分散した光散乱膜層を設け、かつ、該光散乱膜層部分を含む一画素内の観察者側透明基板及び光散乱層上に同一のカラーフィルタ材料を用い、光反射部に相当する部分の厚みが、光透過部に相当する部分の厚みの１／３以上、２／３未満の厚みとしたカラーフィルタが設けられていることを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ。A back side electrode substrate in which one pixel is divided into a transparent electrode layer and a metal reflective electrode layer and a large number of pixels provided with a light transmission part and a light reflection part are arranged, and a color arranged opposite to the back side electrode substrate A transflective color liquid crystal display device comprising an observer-side electrode substrate having a filter and a liquid crystal material sealed between these electrode substrates, and applying a voltage to the liquid crystal material for each pixel to display a screen. a transflective color filter for a liquid crystal display device used, of the observer-side electrode substrate, only the relative position to the light reflecting portion of the rear electrode substrate has a refractive index different from the transparent resin and the transparent resin provided a light scattering layer containing dispersed amorphous particles, and, using the same color filter material on the light scattering layer in a pixel including a partial observer side transparent substrate and the light-scattering layer, the light reflecting portion The thickness of the part corresponding to 1/3 or more portions of the thickness of transflective liquid crystal display device for color filter color filter with a thickness of less than 2/3, characterized in that you are provided. 一画素を透明電極層と金属反射電極層とで分割して光透過部と光反射部を設けた画素を多数配列した背面側電極基板と、該背面側電極基板に対峙して配置されたカラーフィルタを有する観察者側電極基板と、これ等の電極基板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する半透過型カラー液晶表示装置に用いる観察者側電極基板であって、該観察者側電極基板の、前記背面側電極基板の光反射部に相対する位置にのみ、透明樹脂と該透明樹脂と異なる屈折率を有する非晶質微粒子を分散した光散乱膜層を設け、かつ、該光散乱膜層部分を含む一画素内の観察者側透明基板及び光散乱層上に同一のカラーフィルタ材料を用い、光反射部に相当する部分の厚みが、光透過部に相当する部分の厚みの１／３以上、２／３未満の厚みのカラーフィルタを設け、更に、前記カラーフィルタの上層部に観察者側透明電極層が設けられていることを特徴とする半透過型液晶表示装置用観察者側電極基板。A back side electrode substrate in which one pixel is divided into a transparent electrode layer and a metal reflective electrode layer and a large number of pixels provided with a light transmission part and a light reflection part are arranged, and a color arranged opposite to the back side electrode substrate A transflective color liquid crystal display device comprising an observer-side electrode substrate having a filter and a liquid crystal material sealed between these electrode substrates, and applying a voltage to the liquid crystal material for each pixel to display a screen. a viewer-side electrode substrate used, of the observer-side electrode substrate, only the relative position to the light reflecting portion of the back side electrode substrate, amorphous fine particles having a refractive index different from that of the transparent resin and the transparent resin And a portion corresponding to a light reflecting portion using the same color filter material on the observer-side transparent substrate and the light scattering layer in one pixel including the light scattering film layer portion. Of the portion corresponding to the light transmitting portion is 1 3 above, the color filter of 2/3 less than the thickness provided, further, a transflective liquid crystal display device for the viewer's side, characterized in that observer-side transparent electrode layer on the upper portion of the color filter is provided Electrode substrate. 一画素を透明電極層と金属反射電極層とで分割して光透過部と光反射部を設けた画素を多数配列した背面側電極基板と、該背面側電極基板に対峙して配置されたカラーフィルタを有する観察者側電極基板と、これ等の電極基板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する半透過型カラー液晶表示装置に用いる半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法であって、透明基板に、透明樹脂と該透明樹脂と異なる屈折率を有する非晶質微粒子を分散した塗液を塗布後、該観察者側電極基板の、前記背面側電極基板の金属反射電極層に相対する位置にのみ、フォトグラフィ法によりパターニングした光散乱膜層を設け、次に、該光散乱膜層部分を含む一画素内の観察者側透明基板及び光散乱層上に同一のカラーフィルタ材料を用い、光散乱膜層部分の厚みが、光散乱膜層が設けられていない部分の厚みの１／３以上、２／３未満の厚みのカラーフィルタを形成したことを特徴とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法。A back side electrode substrate in which one pixel is divided into a transparent electrode layer and a metal reflective electrode layer and a large number of pixels provided with a light transmission part and a light reflection part are arranged, and a color arranged opposite to the back side electrode substrate A transflective color liquid crystal display device comprising an observer-side electrode substrate having a filter and a liquid crystal material sealed between these electrode substrates, and applying a voltage to the liquid crystal material for each pixel to display a screen. semi-transmission type, a liquid crystal display device for color filter manufacturing method, the transparent substrate, after coating dispersed coating liquid an amorphous fine particles having a refractive index different from that of the transparent resin and the transparent resin, the viewer side using the electrode substrate, only the relative position in the metal reflecting electrode layer of the rear-side electrode substrate provided with a light-scattering layer was patterned by photolithography method, then observed in a pixel including a light-scattering film layer portion Transparent substrate and light scattering layer The use of the same color filter material, the thickness of the light scattering film layer portion, the light scattering layer is provided though not part of the thickness of 1/3 or more, that it has formed a color filter of 2/3 less than the thickness A method for producing a color filter for a transflective liquid crystal display device. 一画素を透明電極層と金属反射電極層とで分割して光透過部と光反射部を設けた画素を多数配列した背面側電極基板と、該背面側電極基板に対峙して配置されたカラーフィルタを有する観察者側電極基板と、これ等の電極基板間に封入された液晶物質とを備え、この液晶物質に対し画素毎に電圧を印加して画面表示する半透過型カラー液晶表示装置に用いる観察者側電極基板の製造方法であって、透明基板に、透明樹脂と該透明樹脂と異なる屈折率を有する非晶質微粒子を分散した塗液を塗布後、該観察者側電極基板の、前記背面側電極基板の金属反射電極層に相対する位置にのみ、フォトグラフィ法によりパターニングした光散乱膜層を設け、次に、該光散乱膜層部分を含む一画素内の観察者側透明基板及び光散乱層上に同一のカラーフィルタ材料を用い、光散乱膜層部分の厚みが、光散乱膜層が設けられていない部分の厚みの１／３以上、２／３未満の厚みに形成したカラーフィルタを設け、更に、前記カラーフィルタの上層部に観察者側透明電極層を形成したことを特徴とする半透過型液晶表示装置用観察者側電極基板の製造方法。A back side electrode substrate in which one pixel is divided into a transparent electrode layer and a metal reflective electrode layer and a large number of pixels provided with a light transmission part and a light reflection part are arranged, and a color arranged opposite to the back side electrode substrate A transflective color liquid crystal display device comprising an observer-side electrode substrate having a filter and a liquid crystal material sealed between these electrode substrates, and applying a voltage to the liquid crystal material for each pixel to display a screen. A method for producing an observer-side electrode substrate to be used, comprising: applying a coating liquid in which amorphous fine particles having a refractive index different from that of a transparent resin and the transparent resin are applied to a transparent substrate; wherein only the back-side electrode position relative to the metal reflective electrode layer of the substrate, providing a light scattering layer which is patterned by photolithography method, then, the viewer-side transparent substrate in a pixel including a light-scattering film layer portion And the same color field on the light scattering layer. Using data material, the thickness of the light scattering film layer portion, or more one third of the thickness of the portion where the light scattering film layer is not provided, a color filter is provided which is formed to a thickness of less than 2/3, further comprising a color A method for producing an observer-side electrode substrate for a transflective liquid crystal display device, wherein an observer-side transparent electrode layer is formed on an upper layer portion of a filter.
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