JP4151233B2

JP4151233B2 - Color filter for transflective LCD

Info

Publication number: JP4151233B2
Application number: JP2001125252A
Authority: JP
Inventors: 昭夫羽田; 正勝西郷
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: JP2002318382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半透過型液晶表示装置用カラーフィルタに関するものであり、特に、透過型のカラー表示においても、反射型のカラー表示においても、優れた明度、彩度を有する半透過型液晶表示装置を可能とする半透過型液晶表示装置用カラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は自発光型の表示装置ではないので、その表示には他からの光を必要とし、例えば、その後方にバックライトを設け、後方からの光によって表示を行っている。このような液晶表示装置は透過型液晶表示装置と称され、主に屋内のような暗い環境下で用いられる。
また、例えば、その後方に反射層を設け、液晶表示装置を観視する際の周囲からの外光によって表示を行っている。このような液晶表示装置は反射型液晶表示装置と称され、主に屋外のような非常に明るい環境下で用いられる。
【０００３】
上記透過型液晶表示装置においては、その後方に設けられたバックライトからの光はカラーフィルタの着色画素を透過し、液晶表示装置が観視される前方の外部へ射出されるようになっている。
この際の着色画素の分光透過率は、例えば、図５における実線で示すように、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７００ｎｍにおいては透過率が高いものが好ましいものである。
【０００４】
図６は、従来法における反射型液晶表示装置の一例を断面で示す説明図であるが、図６に示すように、反射型液晶表示装置（７０）は、対向基板（７８）、液晶（７５）、カラーフィルタ（７９）などで構成されている。図６において、対向基板（７８）は、画素表示に必要な駆動素子（図示せず）や光拡散反射性の電極層（７６）などが基板（７７）上に形成されたもので構成されている。
また、カラーフィルタ（７９）は、ガラス基板（７１）、着色画素（７２）、オーバーコート層（７３）、透明電極層（７４）などで構成されている。
【０００５】
図６において、外光（Ｌ１）は着色画素（７２）を通過し色光となり、光拡散反射性の電極層（７６）にて反射され、再び着色画素（７２）を通過して、外部へ反射光（Ｌ２）として射出されるようになっている。
このような反射型液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素（７２）の色濃度は、透過型液晶表示装置用カラーフィルタのカラーフィルタ画素の色濃度より低い色濃度のものである。
【０００６】
これは、上記のように外部からの光は、入射の際と反射の際の２回にわたり赤色の着色画素を透過し、外部へ射出されるので、例えば、図５における点線で示すように、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がやや高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率がやや高いものを用いることにより、実線で示す透過型に用いられる赤色の着色画素の分光透過率と同様の効果が得られるようにしているものである。
【０００７】
しかし、このような反射型液晶表示装置においては、その照明は外光によるものであり、各色の着色画素による分光（透過・吸収）により、各色の着色画素を透過した外光の光量は大幅に減少され、また、光拡散反射性の電極層などの反射性能により外光の光量はさらにに減少されてしまうため、表示装置としては暗いものとなってしまう。
【０００８】
そこで、このような反射型液晶表示装置におけるカラー表示においては、色光の彩度が劣化することを犠牲にしてでも明度（透過率）の高いものがカラーフィルタに要望されることになる。
従って、例えば、図５における一点鎖線で示すように、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がかなり高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率が高いものを用い、彩度が劣化することを犠牲にして明度（透過率）の減少を補ったものにしている。
【０００９】
そして、このような一点鎖線で示すような分光透過率を有する着色画素の形成は、例えば、着色画素に含まれる顔料の含有量を少なくすることにより行われているものである。
【００１０】
さて、液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素の形成は、種々な方法により行われているが、感光性樹脂組成物に顔料を分散させた感光性着色樹脂組成物を材料として用い、フォトリソグラフィー法により着色画素を形成する顔料分散法が多く採用されている。
【００１１】
この顔料分散法、すなわち、感光性着色樹脂組成物を用いフォトリソグラフィー法により、上記のような反射型液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素を形成する際にも同様に、その着色画素に含まれる顔料の含有量を少なくすることになり、例えば、着色画素の厚さを薄く形成したり、或いは使用する感光性着色樹脂組成物は顔料の含有量を少なくしたものを用いることになる。
【００１２】
そして、上記透過型液晶表示装置は、主に屋内のような暗い環境下で用いられるものであり、屋外のような非常に明るい環境下では、その表示が見にくいといった欠点がある。また、上記反射型液晶表示装置は、主に屋外のような非常に明るい環境下で用いられるものであり、屋内のような暗い環境下では、その表示が見にくいといった欠点がある。
【００１３】
このような透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置に対し、半透過型液晶表示装置と称される液晶表示装置は、１基の液晶表示装置において透過型と反射型の両機能を兼ね備えた液晶表示装置である。
この半透過型液晶表示装置は、屋外のような非常に明るい環境下でも、屋内のような暗い環境下でも用いることができるものであり、モバイル機器に用いられる液晶表示装置として期待されている液晶表示装置である。
【００１４】
図４は、半透過型液晶表示装置の一例を断面で示す説明図である。図４に示すように、この半透過型液晶表示装置は、カラーフィルタ（４０）、カラーフィルタ上に形成された透明電極（４４）、液晶（５０）、ＴＦＴ素子（図示せず）などが形成されたＴＦＴ基板（６０）、ＴＦＴ基板上に形成された透明電極（６１）及び反射電極（６２）で構成されている。
カラーフィルタ（４０）は、ガラス基板（４１）上にブラックマトリックス（４２）、着色画素（４３）が形成されたものである。また、透明電極（６１）及び反射電極（６２）はＴＦＴ素子のドレイン電極と接続されている。
【００１５】
１画素の領域（Ｐｘ）はブラックマトリックス（４２）を除くと、光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）とで構成されている。
光透過領域（Ｔｒ）は、透過型液晶表示装置として機能する領域であり、光透過領域（Ｔｒ）においては白太矢印（Ａ）で示すバックライトからの白色光が、ＴＦＴ基板（６０）、透明電極（６１）、液晶（５０）、透明電極（４４）を経て着色画素（４３）を通過し色光となり白細矢印（ａ）で示すように、外部へ射出するようになっている。
【００１６】
また、光反射領域（Ｒｅ）は、反射型液晶表示装置として機能する領域であり、光反射領域（Ｒｅ）においては斜線太矢印（Ｂ）で示す周囲からの外光が、ガラス基板（４１）、着色画素（４３）を通過し色光となり斜線細矢印（ｂ）で示すように、反射電極（６２）にて反射され、再び外部へ射出するようになっている。
この半透過型液晶表示装置は、屋内のような暗い環境下ではバックライトを点灯し、透過型液晶表示装置として機能させ、また、屋外のような非常に明るい環境下ではバックライトを消灯し、反射型液晶表示装置として機能させて用いるものである。
【００１７】
この半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの着色画素（４３）は、図４に示すように、１画素内では同色・同一厚さの着色層、すなわち、光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）の区別なく同色・同一厚さの着色層が形成されたものである。
また、この着色画素（４３）の分光透過率は、例えば、赤色の着色画素の分光透過率は、図５における実線で示すような、波長４００〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７００ｎｍにおいては透過率が高い分光透過率を有する。
【００１８】
従って、このような半透過型液晶表示装置においては、透過型液晶表示装置として用いた際には、着色画素の分光透過率が適切なものなので優れた明度、彩度を有する液晶表示装置となる。
しかし、反射型液晶表示装置として用いた際には、着色画素の分光透過率は、本来の図５における一点鎖線で示すような、例えば、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がかなり高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率が高いものではないので、暗い液晶表示装置となってしまう。
【００１９】
今後、モバイル機器などへの展開をすすめる上で、このような半透過型液晶表示装置における欠点を克服するようにといった要望が強く出されている。
このような欠点を解決する一手法として、例えば、１画素内の光透過領域（Ｔｒ）と、光反射領域（Ｒｅ）の各々に適切な分光透過率を有する着色画素を、透過型液晶表示装置用の感光性着色樹脂組成物と、反射型液晶表示装置用の感光性着色樹脂組成物の２種を用い、各々形成する手法が考えられるが、このような手法ではカラーフィルタの製造工程が煩雑なものとなり、高価なカラーフィルタとなってしまう。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記要望に応えるべくなされたものであり、１画素内に光透過領域と光反射領域を有する半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、そのカラーフィルタの着色画素が１画素内にて同一の感光性着色樹脂組成物を用いて形成された着色画素であっても、そのカラーフィルタを用いて製造した半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置として使用した際には、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をし、また、反射型液晶表示装置として使用した際には、暗くならず、反射型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をすることが可能な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを課題とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１画素内に光透過領域と光反射領域を有する半透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタにおいて、１画素内の光透過領域と光反射領域を有する着色画素が同一の感光性着色樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により形成された着色層を有し、前記着色層は、均一な厚さに形成された光透過領域と、平面形状（パターン）が格子状或いは点状で、断面形状が波状凹凸状であり、平均厚さが、光透過領域の厚さの４５％〜９５％に形成された光反射領域を有す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。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを、その一実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例を用いた半透過型液晶表示装置の１画素部分を断面で示す説明図である。
【００２５】
図１に示すように、この半透過型液晶表示装置は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）、半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ上に形成された透明電極（１４）、液晶（５０）、ＴＦＴ素子（図示せず）などが形成されたＴＦＴ基板（６０）、ＴＦＴ基板上に形成された透明電極（６１）及び反射電極（６２）で構成されている。
半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ（１０）は、ガラス基板（１１）上にブラックマトリックス（１２）、着色画素（１３）が形成されたものである。また、透明電極（６１）及び反射電極（６２）はＴＦＴ素子のドレイン電極と接続されている。
【００２６】
１画素の領域（Ｐｘ）はブラックマトリックス（１２）を除くと、光透過領域（Ｔｒ）と光反射領域（Ｒｅ）とで構成されている。
光透過領域（Ｔｒ）は、透過型液晶表示装置として機能する領域であり、光反射領域（Ｒｅ）は、反射型液晶表示装置として機能する領域である。
１画素の領域（Ｐｘ）内の着色層（１５）、（１６）は、同一の感光性着色樹脂組成物を用いて形成された着色層であり、着色画素（１３）の光透過領域（Ｔｒ）には、図１に示すようように、その全領域に着色層（１５）が均一な厚さ（Ｄ１）に形成され、また、光反射領域（Ｒｅ）には、着色層（１６）は平面形状（パターン）が格子状或いは点状で、断面形状が波状凹凸に形成されている。
【００２７】
すなわち、１画素の領域（Ｐｘ）内では、光透過領域（Ｔｒ）の着色層（１５）と、光反射領域（Ｒｅ）の着色層（１６）とで着色画素（１３）が構成されている。そして、この着色層（１６）の厚さは、平均厚さ（Ｄ２）を有するものである。
そして、均一な厚さ（Ｄ１）を有する着色層（１５）の分光透過率は図５に実線で示すような、例えば、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいては透過率が低く、波長６００〜７００ｎｍにおいては透過率が高い透過型液晶表示装置に好適な分光透過率を有する。
【００２８】
光透過領域（Ｔｒ）においては白太矢印（Ａ）で示すバックライトからの白色光が、ＴＦＴ基板（６０）、透明電極（６１）、液晶（５０）、透明電極（１４）を経て着色画素（１３）の光透過領域（Ｔｒ）の着色層（１５）を通過し色光となり白細矢印（ａ）で示すように、外部へ射出するようになっている。
従って、この半透過型液晶表示装置のバックライトを点灯し透過型液晶表示装置として使用した際には、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をする。
【００２９】
また、この半透過型液晶表示装置のバックライトを消灯し、屋外のような非常に明るい環境下で反射型液晶表示装置として使用した際には、光反射領域（Ｒｅ）において、斜線太矢印（Ｂ）で示す周囲からの外光が、ガラス基板（１１）、光反射領域（Ｒｅ）の平均厚さ（Ｄ２）を有する着色層（１６）を通過し色光となり斜線細矢印（ｂ’）で示すように、反射電極（６２）にて反射され、再び外部へ射出するようになっている。
【００３０】
この際の反射光は、着色層（１６）を２回にわたり通過しているが、着色層（１５）の均一な厚さ（Ｄ１）より薄い平均厚さ（Ｄ２）を有する着色層なので、その分光透過率は図５に一点鎖線で示すような、赤色の着色画素の分光透過率は波長４００〜６００ｎｍにおいて透過率がかなり高く、波長６００〜７００ｎｍにおいても透過率が高い、すなわち、反射型液晶表示装置の分光透過率として好適な分光透過率を有するものとなる。
【００３１】
このように、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタを用いることにより、透過型液晶表示装置としての優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をし、また、反射型液晶表示装置として暗くならず、優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をすることが可能となる。
また、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの着色画素（１３）の形成は、１色１回の工程で形成できるので高価なカラーフィルタとはならない。
【００３２】
また、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタにおいては、光反射領域（Ｒｅ）の着色層（１６）の平均厚さ（Ｄ２）が、光透過領域（Ｔｒ）の着色層（１５）の均一な厚さ（Ｄ１）の４５％〜９５％の厚さであると良好な結果が得られるものとなる。
【００３３】
図２は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタをフォトリソグラフィー法によって製造する際に用いるフォトマスクの一例を示す部分平面図である。
図２に示すフォトマスクの一例は、１画素の領域を示すものであり、感光性着色樹脂組成物としてネガ型の感光性着色樹脂組成物を用い、光透過領域には均一な厚さを有する着色層（１５）を形成し、光反射領域には断面形状が波状凹凸で、その凹部の平面形状（パターン）が格子状を有する着色層（１６）を形成する場合に用いるものである。
【００３４】
図２に示すように、フォトマスク上での１画素の面積は、［Ｘ方向の領域（Ｐｘ−ｘ1 ）］×［Ｙ方向の領域（Ｐｘ−ｙ1 ）］であり、Ｘ方向の光透過領域、光反射領域は、各々Ｔｒ−ｘ1 、Ｒｅ−ｘ1 で、Ｙ方向の光透過領域、光反射領域は、各々Ｔｒ−ｙ1 、Ｒｅ−ｙ1 で表している。
Ｍａはフォトマスクの透過部、Ｍｂは遮光部を示し、ｐ１はフォトマスク上の平面形状（パターン）のピッチを示している。
【００３５】
本発明にける半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造方法は、このフォトマスク上の平面形状（パターン）のピッチ（ｐ１）が、感光性着色樹脂組成物への露光時において、用いるフォトリソグラフィー法の系の解像度以下であるフォトマスクを使用することを特徴とするものである。
フォトリソグラフィー法の系とは、着色層を形成する際の光学系、フォトマスク、感光性着色樹脂組成物、現像処理などのプロセス全体を指し、得られる着色層のパターンの解像度は、この系の解像度によって定まる。
【００３６】
例えば、フォトマスクを縮小投影して用いる場合と、原寸にて用いる場合、或いはフォトマスクの構造形式によりフォトマスクの実効解像度が異なるなど、また、感光性着色樹脂組成物の解像度によって解像度が異なるなどである。
本発明においては、着色層（１６）を平面形状（パターン）が格子状で、断面形状が波状凹凸に形成させるために、格子状の平面形状（パターン）のフォトマスク上の実効ピッチを、感光性着色樹脂組成物への露光時において、そのフォトリソグラフィー法の系の解像度以下とするものである。
【００３７】
一方では、このフォトマスク上の実効ピッチが、過度に小さく、例えば、サブミクロンとなると、着色層（１６）の平均厚さ（Ｄ２）が着色層（１５）の均一な厚さ（Ｄ１）に比べ、所望する厚さまで十分に小さくならないことが発生するので、フォトリソグラフィー法の系の解像度と、フォトマスク上の実効ピッチとの関係は、面積２００μｍ×３００μｍ程度の画素にて、フォトマスク上の実効ピッチがフォトリソグラフィー法の系の解像度以下であって、それを用いて得られる平面形状（パターン）のピッチが５μｍ〜２０μｍ程度となるものが好ましい。
【００３８】
図３は、本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタをフォトリソグラフィー法によって製造する際に用いるフォトマスクの他の例を示す部分平面図である。
図３に示すこの例は、１画素の領域を示すものであり、感光性着色樹脂組成物としてネガ型の感光性着色樹脂組成物を用い、光透過領域には均一な厚さを有する着色層（１５）を形成し、光反射領域には断面形状が波状凹凸で、その凹部の平面形状（パターン）が点状を有する着色層（１６）を形成する場合に用いるものである。
【００３９】
図３に示すように、フォトマスク上での１画素の面積は、［Ｘ方向の領域（Ｐｘ−ｘ2 ）］×［Ｙ方向の領域（Ｐｘ−ｙ2 ）］であり、Ｘ方向の光透過領域、光反射領域は、各々Ｔｒ−ｘ2 、Ｒｅ−ｘ2 で、Ｙ方向の光透過領域、光反射領域は、各々Ｔｒ−ｙ2 、Ｒｅ−ｙ2 で表している。
Ｍａはフォトマスクの透過部、Ｍｂは遮光部を示し、ｐ２はフォトマスク上の平面形状（パターン）のピッチを示している。
【００４０】
このフォトマスク上の点状の平面形状（パターン）の実効ピッチが、感光性着色樹脂組成物への露光時において、用いるフォトリソグラフィー法の系の解像度以下であることは図２における場合と同様である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、１画素内の光透過領域と光反射領域を有する着色画素が同一の感光性着色樹脂組成物を用いてフォトリソグラフィー法により形成された着色層を有し、前記着色層は、均一な厚さに形成された光透過領域と、平面形状（パターン）が格子状或いは点状で、断面形状が波状凹凸状であり、平均厚さが、光透過領域の厚さの４５％〜９５％に形成された光反射領域を有する半透過型液晶表示装置用カラーフィルタであるので、このカラーフィルタを用いて製造した半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置として使用した際には、透過型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する透過カラー表示をし、また、反射型液晶表示装置として使用した際には、暗くならず、反射型液晶表示装置として優れた明度、彩度を有する反射カラー表示をすることが可能な半透過型液晶表示装置用カラーフィルタとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの一実施例を用いた半透過型液晶表示装置の部分を断面で示す説明図である。
【図２】本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造に用いるフォトマスクの一例の部分平面図である。
【図３】本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタの製造に用いるフォトマスクの他の例の部分平面図である。
【図４】従来法における半透過型液晶表示装置の一例を断面で示す説明図である。
【図５】透過型液晶表示装置用及び反射型液晶表示装置用カラーフィルタの赤色の着色画素の分光透過率を示した説明図である。
【図６】従来法における反射型液晶表示装置の一例を断面で示す説明図である。
【符号の説明】
１０…本発明による半透過型液晶表示装置用カラーフィルタ
１１、４１、７１…ガラス基板
１２、４２…ブラックマトリックス
１３、４３、７２…着色画素
１４、４４…透明電極
１５…光透過領域の着色層
１６…光反射領域の着色層
４０、７９…カラーフィルタ
５０、７５…液晶
６０…ＴＦＴ素子などが形成されたＴＦＴ基板
６１…ＴＦＴ基板上に形成された透明電極
６２…ＴＦＴ基板上に形成された反射電極
７０…反射型液晶表示装置の一例
７３…オーバーコート層
７４…透明電極層
７６…光拡散反射性の電極層
７７…基板
７８…対向基板
Ｄ１…着色層の均一な厚さ
Ｄ２…着色層の平均厚さ
Ｌ１…外光
Ｌ２…反射光
Ｐｘ…１画素の領域
Ｔｒ…光透過領域
Ｒｅ…光反射領域
Ｐｘ−ｘ1 、Ｐｘ−ｘ2 …フォトマスク上での１画素のＸ方向の領域
Ｐｘ−ｙ1 、Ｐｘ−ｙ2 …フォトマスク上での１画素のＹ方向の領域
Ｔｒ−ｘ1 、Ｔｒ−ｘ2 …フォトマスク上での光透過領域
Ｒｅ−ｙ1 、Ｒｅ−ｙ2 …フォトマスク上での光反射領域
Ｍａ…フォトマスクの透過部
Ｍｂ…フォトマスクの遮光部
ｐ１、ｐ２…フォトマスク上の平面形状（パターン）のピッチ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color filter for a transflective liquid crystal display device, and more particularly, to a transflective liquid crystal display device having excellent brightness and saturation in both a transmissive color display and a reflective color display. The present invention relates to a color filter for a transflective liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Since the liquid crystal display device is not a self-luminous display device, the display needs light from the other, for example, a backlight is provided behind the display, and the display is performed by the light from the back. Such a liquid crystal display device is called a transmissive liquid crystal display device, and is mainly used in a dark environment such as indoors.
Further, for example, a reflective layer is provided on the rear side, and display is performed by external light from the surroundings when viewing the liquid crystal display device. Such a liquid crystal display device is called a reflective liquid crystal display device, and is mainly used in a very bright environment such as outdoors.
[0003]
In the transmissive liquid crystal display device, light from a backlight provided behind the transmissive liquid crystal display device passes through the colored pixels of the color filter and is emitted to the outside in front of the liquid crystal display device being viewed. .
At this time, the spectral transmittance of the colored pixel is, for example, as shown by a solid line in FIG. 5, the spectral transmittance of the red colored pixel is low at a wavelength of 400 to 600 nm and low at a wavelength of 600 to 700 nm. A high value is preferable.
[0004]
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a reflection type liquid crystal display device according to the conventional method in cross section. As shown in FIG. 6, the reflection type liquid crystal display device (70) includes a counter substrate (78), a liquid crystal (75 ), A color filter (79), and the like. In FIG. 6, a counter substrate (78) is configured by a drive element (not shown) necessary for pixel display, a light diffusive reflective electrode layer (76), and the like formed on a substrate (77). Yes.
The color filter (79) includes a glass substrate (71), a colored pixel (72), an overcoat layer (73), a transparent electrode layer (74), and the like.
[0005]
In FIG. 6, the external light (L1) passes through the colored pixel (72) to become colored light, is reflected by the light diffusion reflective electrode layer (76), passes through the colored pixel (72) again, and is reflected to the outside. The light (L2) is emitted.
The color density of the colored pixel (72) of the color filter for the reflective liquid crystal display device is lower than the color density of the color filter pixel of the color filter for the transmissive liquid crystal display device.
[0006]
This is because, as described above, light from the outside passes through the red colored pixel twice and is emitted to the outside at the time of incidence and reflection, for example, as shown by the dotted line in FIG. The spectral transmittance of the red colored pixel is slightly higher at a wavelength of 400 to 600 nm and slightly higher at a wavelength of 600 to 700 nm, so that the red colored pixel used in the transmission type indicated by the solid line is used. An effect similar to that of the spectral transmittance is obtained.
[0007]
However, in such a reflective liquid crystal display device, the illumination is due to external light, and the amount of external light transmitted through the colored pixels of each color is significantly increased by the spectroscopy (transmission / absorption) of the colored pixels of each color. In addition, the amount of external light is further reduced by the reflection performance of the light diffusive reflective electrode layer and the like, and the display device becomes dark.
[0008]
Therefore, in color display in such a reflective liquid crystal display device, a color filter having a high lightness (transmittance) is desired even at the expense of deterioration of color light saturation.
Therefore, for example, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 5, the spectral transmittance of the red colored pixel is considerably high at a wavelength of 400 to 600 nm and high at a wavelength of 600 to 700 nm. Is made up for the decrease in lightness (transmittance) at the expense of deterioration.
[0009]
And formation of the colored pixel which has such a spectral transmittance as shown with a dashed-dotted line is performed by reducing content of the pigment contained in a colored pixel, for example.
[0010]
The colored pixels of the color filter for a liquid crystal display device are formed by various methods, and a photolithography method using a photosensitive colored resin composition in which a pigment is dispersed in a photosensitive resin composition as a material. Therefore, a pigment dispersion method for forming colored pixels is often employed.
[0011]
Similarly, when the colored pixels of the color filter for a reflective liquid crystal display device as described above are formed by the pigment dispersion method, that is, the photolithography method using the photosensitive colored resin composition, it is also included in the colored pixels. The content of the pigment is reduced. For example, the thickness of the colored pixel is reduced, or the photosensitive colored resin composition to be used is one having a reduced content of the pigment.
[0012]
The transmissive liquid crystal display device is mainly used in a dark environment such as indoors, and has a drawback that its display is difficult to see in a very bright environment such as outdoors. The reflective liquid crystal display device is mainly used in an extremely bright environment such as outdoors, and has a drawback that its display is difficult to see in a dark environment such as indoors.
[0013]
In contrast to such a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device, a liquid crystal display device called a transflective liquid crystal display device has both functions of a transmissive type and a reflective type in one liquid crystal display device. It is a liquid crystal display device.
This transflective liquid crystal display device can be used in a very bright environment such as outdoors or in a dark environment such as indoors, and is expected as a liquid crystal display device used in mobile devices. It is a display device.
[0014]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a transflective liquid crystal display device in cross section. As shown in FIG. 4, the transflective liquid crystal display device includes a color filter (40), a transparent electrode (44) formed on the color filter, a liquid crystal (50), a TFT element (not shown), and the like. The TFT substrate (60), the transparent electrode (61) formed on the TFT substrate, and the reflective electrode (62).
The color filter (40) has a black matrix (42) and colored pixels (43) formed on a glass substrate (41). The transparent electrode (61) and the reflective electrode (62) are connected to the drain electrode of the TFT element.
[0015]
Except for the black matrix (42), the one pixel region (Px) is composed of a light transmission region (Tr) and a light reflection region (Re).
The light transmissive region (Tr) is a region that functions as a transmissive liquid crystal display device. In the light transmissive region (Tr), white light from a backlight indicated by a white thick arrow (A) is converted into a TFT substrate (60), The light passes through the transparent electrode (61), the liquid crystal (50), and the transparent electrode (44), passes through the colored pixel (43), becomes colored light, and is emitted to the outside as indicated by a white thin arrow (a).
[0016]
The light reflection region (Re) is a region that functions as a reflective liquid crystal display device. In the light reflection region (Re), external light from the surroundings indicated by the hatched thick arrow (B) is applied to the glass substrate (41). Then, it passes through the colored pixel (43), becomes colored light, is reflected by the reflective electrode (62), and is emitted to the outside again, as indicated by the hatched thin arrow (b).
This transflective liquid crystal display device turns on the backlight in a dark environment such as indoors, functions as a transmissive liquid crystal display device, and turns off the backlight in a very bright environment such as outdoors, It is used by functioning as a reflective liquid crystal display device.
[0017]
As shown in FIG. 4, the colored pixels (43) of the color filter used in the transflective liquid crystal display device have the same color and the same thickness within one pixel, that is, the light transmission region (Tr) and the light. A colored layer having the same color and the same thickness is formed without distinction of the reflection region (Re).
The spectral transmittance of the colored pixel (43) is, for example, that the spectral transmittance of the red colored pixel is low at a wavelength of 400 to 600 nm as shown by a solid line in FIG. Has a high spectral transmittance.
[0018]
Therefore, in such a transflective liquid crystal display device, when used as a transmissive liquid crystal display device, the spectral transmittance of the colored pixels is appropriate, so that the liquid crystal display device has excellent brightness and saturation. .
However, when used as a reflective liquid crystal display device, the spectral transmittance of the colored pixels is as indicated by the dashed line in FIG. 5, for example, the spectral transmittance of the red colored pixels is at a wavelength of 400 to 600 nm. Since the transmittance is quite high and the transmittance is not high even at a wavelength of 600 to 700 nm, it becomes a dark liquid crystal display device.
[0019]
In the future, there is a strong demand for overcoming the drawbacks of such a transflective liquid crystal display device when proceeding with the development of mobile devices.
As a technique for solving such a drawback, for example, a colored pixel having an appropriate spectral transmittance in each of a light transmission region (Tr) and a light reflection region (Re) in one pixel is used as a transmission type liquid crystal display device. There are two methods of forming each using a photosensitive colored resin composition for a reflective liquid crystal display and a photosensitive colored resin composition for a reflective liquid crystal display device. However, in such a method, the color filter manufacturing process is complicated. This results in an expensive color filter.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to meet the above-mentioned demand, and in a color filter used in a transflective liquid crystal display device having a light transmission region and a light reflection region in one pixel, the color pixel of the color filter is one pixel. Even when the colored pixels are formed using the same photosensitive colored resin composition, the transflective liquid crystal display device manufactured using the color filter is used as a transmissive liquid crystal display device. Is a transmissive color display having excellent brightness and saturation as a transmissive liquid crystal display device, and when used as a reflective liquid crystal display device, it is not dark and has excellent brightness as a reflective liquid crystal display device, It is an object of the present invention to provide a color filter for a transflective liquid crystal display device capable of performing a reflective color display having saturation .
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a color filter used in a transflective liquid crystal display device having a light transmission region and a light reflection region in one pixel, and the color pixels having the light transmission region and the light reflection region in one pixel have the same photosensitivity. It has a colored layer formed by a photolithography method using a colored resin composition, and the colored layer has a light transmission region formed in a uniform thickness and a planar shape (pattern) in a lattice shape or a dot shape. A color filter for a transflective liquid crystal display device, characterized in that it has a light reflection region having a cross-sectional shape of wavy irregularities and an average thickness of 45% to 95% of the thickness of the light transmission region It is.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention will be described based on an embodiment thereof.
FIG. 1 is a cross-sectional view of one pixel portion of a transflective liquid crystal display device using an embodiment of a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
[0025]
As shown in FIG. 1, the transflective liquid crystal display device includes a color filter (10) for a transflective liquid crystal display device according to the present invention and a transparent electrode (14) formed on the color filter for a transflective liquid crystal display device. ), A liquid crystal (50), a TFT substrate (60) on which a TFT element (not shown) and the like are formed, a transparent electrode (61) and a reflective electrode (62) formed on the TFT substrate.
The color filter (10) for a transflective liquid crystal display device has a black matrix (12) and colored pixels (13) formed on a glass substrate (11). The transparent electrode (61) and the reflective electrode (62) are connected to the drain electrode of the TFT element.
[0026]
Except for the black matrix (12), one pixel region (Px) is composed of a light transmission region (Tr) and a light reflection region (Re).
The light transmissive region (Tr) is a region that functions as a transmissive liquid crystal display device, and the light reflective region (Re) is a region that functions as a reflective liquid crystal display device.
The colored layers (15) and (16) in the region (Px) of one pixel are colored layers formed using the same photosensitive colored resin composition, and the light transmission region (Tr) of the colored pixel (13). 1), as shown in FIG. 1, the colored layer (15) is formed in a uniform thickness (D1) in the entire region, and the colored layer (16) is formed in the light reflecting region (Re). the planar shape (pattern) of a lattice-like or point-like, cross-sectional shape is formed in a wave shape concave convex.
[0027]
That is, in one pixel region (Px), a colored pixel (13) is composed of the colored layer (15) in the light transmitting region (Tr) and the colored layer (16) in the light reflecting region (Re). . And the thickness of this colored layer (16) has an average thickness (D2).
The spectral transmittance of the colored layer (15) having a uniform thickness (D1) is as shown by a solid line in FIG. 5, for example, the spectral transmittance of a red colored pixel has a transmittance at a wavelength of 400 to 600 nm. It has a low spectral transmittance suitable for a transmissive liquid crystal display device having a high transmittance at a wavelength of 600 to 700 nm.
[0028]
In the light transmission region (Tr), white light from the backlight indicated by the white thick arrow (A) passes through the TFT substrate (60), the transparent electrode (61), the liquid crystal (50), and the transparent electrode (14), and is colored pixels. It passes through the colored layer (15) in the light transmission region (Tr) of (13) and becomes colored light, and is emitted to the outside as indicated by a white arrow (a).
Therefore, when the backlight of this transflective liquid crystal display device is turned on and used as a transmissive liquid crystal display device, a transmissive color display having excellent brightness and saturation as the transmissive liquid crystal display device is obtained.
[0029]
Further, when the backlight of this transflective liquid crystal display device is turned off and used as a reflective liquid crystal display device in a very bright environment such as outdoors, a hatched thick arrow ( The ambient light shown by B) passes through the glass substrate (11) and the colored layer (16) having the average thickness (D2) of the light reflection region (Re) to become colored light, and is indicated by slanted thin arrows (b ′). As shown, the light is reflected by the reflective electrode (62) and is emitted to the outside again.
[0030]
Although the reflected light at this time has passed through the colored layer (16) twice, it is a colored layer having an average thickness (D2) that is thinner than the uniform thickness (D1) of the colored layer (15). As shown in FIG. 5, the spectral transmittance of the red colored pixel is considerably high at a wavelength of 400 to 600 nm and high at a wavelength of 600 to 700 nm, that is, a reflective liquid crystal. The display device has a spectral transmittance suitable as a spectral transmittance.
[0031]
As described above, by using the color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention, a transmissive color display having excellent brightness and saturation as a transmissive liquid crystal display device is achieved, and as a reflective liquid crystal display device. Reflective color display having excellent brightness and saturation can be achieved without becoming dark.
In addition, since the colored pixels (13) of the color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention can be formed in one process for each color, it is not an expensive color filter.
[0032]
In the color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention, the average thickness (D2) of the colored layer (16) in the light reflecting region (Re) is the colored layer (15) in the light transmitting region (Tr). Good results are obtained when the thickness is 45% to 95% of the uniform thickness (D1).
[0033]
FIG. 2 is a partial plan view showing an example of a photomask used when a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention is manufactured by a photolithography method.
An example of the photomask shown in FIG. 2 shows an area of one pixel, and a negative photosensitive colored resin composition is used as the photosensitive colored resin composition, and the light transmitting area has a uniform thickness. The colored layer (15) is formed, and is used when the colored layer (16) having a wavy unevenness in the cross-sectional shape in the light reflecting region and the planar shape (pattern) of the recessed portion having a lattice shape is used.
[0034]
As shown in FIG. 2, the area of one pixel on the photomask is [area in the X direction (Px−x1)] × [area in the Y direction (Px−y1)], and the light transmission area in the X direction. The light reflection areas are indicated by Tr-x1 and Re-x1, respectively, and the light transmission area and the light reflection area in the Y direction are indicated by Tr-y1 and Re-y1, respectively.
Ma represents a transmissive portion of the photomask, Mb represents a light shielding portion, and p1 represents a pitch of a planar shape (pattern) on the photomask.
[0035]
According to the method for producing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention, the pitch (p1) of the planar shape (pattern) on the photomask is used when the photosensitive colored resin composition is exposed. It is characterized by using a photomask which is less than the resolution of the legal system.
The system of the photolithography method refers to the entire process such as an optical system, a photomask, a photosensitive colored resin composition, and a development treatment when forming a colored layer, and the resolution of the pattern of the obtained colored layer is determined by this system. It depends on the resolution.
[0036]
For example, when the photomask is used in reduced projection, when it is used at its full size, the effective resolution of the photomask varies depending on the photomask structure type, and the resolution varies depending on the resolution of the photosensitive colored resin composition, etc. It is.
In the present invention, in order to form the colored layer (16) in a planar shape (pattern) having a lattice shape and a cross-sectional shape having wavy irregularities, the effective pitch on the photomask having the lattice-like planar shape (pattern) is adjusted to be photosensitive. At the time of exposure to the conductive colored resin composition, the resolution is set to be equal to or lower than the resolution of the system of the photolithography method.
[0037]
On the other hand, when the effective pitch on the photomask is excessively small, for example, submicron, the average thickness (D2) of the colored layer (16) becomes the uniform thickness (D1) of the colored layer (15). Compared to the resolution of the photolithographic system and the effective pitch on the photomask, the relationship between the resolution on the photomask and the effective pitch on the photomask is about 200 μm × 300 μm. It is preferable that the effective pitch is equal to or less than the resolution of the system of the photolithography method, and the pitch of the planar shape (pattern) obtained by using it is about 5 μm to 20 μm.
[0038]
FIG. 3 is a partial plan view showing another example of a photomask used when a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention is manufactured by a photolithography method.
This example shown in FIG. 3 shows an area of one pixel, a negative photosensitive colored resin composition is used as the photosensitive colored resin composition, and a colored layer having a uniform thickness in the light transmitting area. (15) is formed, and the light reflection region is used for forming a colored layer (16) having a wavy uneven shape in cross section and a planar shape (pattern) of the recessed portion having a dot shape.
[0039]
As shown in FIG. 3, the area of one pixel on the photomask is [area in the X direction (Px−x2)] × [area in the Y direction (Px−y2)], and the light transmission area in the X direction. The light reflection areas are denoted by Tr-x2 and Re-x2, respectively, and the light transmission areas and light reflection areas in the Y direction are denoted by Tr-y2 and Re-y2, respectively.
Ma represents a transmission part of the photomask, Mb represents a light shielding part, and p2 represents a pitch of a planar shape (pattern) on the photomask.
[0040]
As in the case of FIG. 2, the effective pitch of the dot-like planar shape (pattern) on the photomask is less than the resolution of the system of the photolithography method used at the time of exposure to the photosensitive colored resin composition. is there.
[0041]
【The invention's effect】
In the present invention, a colored pixel having a light transmitting region and a light reflecting region in one pixel has a colored layer formed by a photolithography method using the same photosensitive colored resin composition, and the colored layer is uniform The light-transmitting region formed to have a thickness, the planar shape (pattern) is a lattice shape or a dot shape, the cross-sectional shape is a wavy uneven shape, and the average thickness is 45% to 95% of the thickness of the light-transmitting region. % Is a color filter for a transflective liquid crystal display device having a light reflection region formed on the surface. Therefore, a transflective liquid crystal display device manufactured using this color filter is used when used as a transmissive liquid crystal display device. As a transmissive liquid crystal display device, the transmissive color display has excellent brightness and saturation, and when used as a reflective liquid crystal display device, it does not become dark and has excellent brightness and color as a reflective liquid crystal display device. Reflective mosquito with degree Thus, a color filter for a transflective liquid crystal display device capable of performing a color display is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a section of a transflective liquid crystal display device using an embodiment of a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is a partial plan view of an example of a photomask used for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 3 is a partial plan view of another example of a photomask used for manufacturing a color filter for a transflective liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a transflective liquid crystal display device according to a conventional method.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing spectral transmittances of red colored pixels of color filters for a transmissive liquid crystal display device and a reflective liquid crystal display device.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a reflective liquid crystal display device according to a conventional method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Color filter 11, 41, 71 ... Glass substrate 12, 42 ... Black matrix 13, 43, 72 ... Color pixel 14, 44 ... Transparent electrode 15 ... Color layer of light transmission area | region by transflective liquid crystal display device by this invention 16... Colored layer 40 in light reflection region, 79... Color filter 50, 75. Liquid crystal 60. TFT substrate 61 on which TFT element is formed. Transparent electrode 62 formed on TFT substrate. Reflective electrode 70 ... Reflective type liquid crystal display device 73 ... Overcoat layer 74 ... Transparent electrode layer 76 ... Light diffuse reflective electrode layer 77 ... Substrate 78 ... Counter substrate D1 ... Uniform thickness D2 of colored layer ... Colored layer Average thickness L1 ... external light L2 ... reflected light Px ... one pixel region Tr ... light transmission region Re ... light reflection region Px-x1, Px-x2 ... one pixel X-direction region P on the photomask x-y1, Px-y2 ... Y-direction regions Tr-x1, Tr-x2 on the photomask Light-transmitting regions Re-y1, Re-y2 on the photomask Light on the photomask Reflection area Ma ... transmission portion Mb of photomask ... light shielding portions p1, p2 of photomask ... Pitch of planar shape (pattern) on photomask

Claims

In a color filter used in a transflective liquid crystal display device having a light transmission region and a light reflection region in one pixel, the photosensitive colored resin composition having the same color pixel having the light transmission region and the light reflection region in one pixel A colored layer formed by a photolithographic method, and the colored layer has a light transmission region formed in a uniform thickness, and a planar shape (pattern) is a lattice shape or a dot shape, and a cross-sectional shape is A color filter for a transflective liquid crystal display device, characterized by having a light reflection region that is wavy and has an average thickness of 45% to 95% of the thickness of the light transmission region .