JPH1195213A - 反射型カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示品質を向上させ、しかも、透明基板上に
積層する層の数を削減することにより、構造が簡便で薄
型化に好適な反射型カラー液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 上面側の透明基板２１との間に液晶層２
４を介して対向配置した下面側の透明基板２２上に、樹
脂層２８、反射膜２９、カラーフィルター層３１、配向
膜３３が順次積層され、前記反射膜２９が前記カラーフ
ィルター層３１のＲ，Ｇ，Ｂ部と同一パターンに形成さ
れ、該反射膜２９を駆動電圧に用いたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示品質が良く、
且つ構造が簡便で薄型化を図れる反射型カラー液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、軽量化、小型化、薄型
化が可能な表示装置として広く用いられており、特に、
反射板を組み込んでなる反射型カラー液晶表示装置が低
消費型の表示装置として注目されている。

【０００３】図３は、従来の反射型カラー液晶表示装置
の一例を示すもので、この反射型カラー液晶表示装置Ａ
は、上下に対向配置されたガラスからなる一対の透明基
板１、２と、それらの間に図示を省略した封止材により
封入された液晶層４と、一方の透明基板１の上面側に上
から順に設けられた偏光板５、位相差板６、７と、他方
の透明基板２の下面側に設けられた反射体１０とを具備
して構成されている。この反射体１０は、例えば厚さ３
００乃至５００μｍポリエステルフィルムの基体８を加
熱することによって、その表面に高さが数μｍの微細な
凹凸部８ａを形成し、さらにその上にＡｌ、Ａｇなどか
らなる反射膜９が蒸着等により成膜されている。なお、
該反射体１０と前記透明基板２との突き合わせ面には、
グリセリン等の光の屈折率に悪影響を与えることのない
材質からなる粘着層１１が充填されている。

【０００４】また、一方の透明基板１の下面側にはＩＴ
Ｏ（インジウムスズ酸化物）からなる電極層１２とトッ
プコート層１３と配向膜１４とが積層され、他方の透明
基板２の上面側にはＲ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ
（ブルー）部で構成されたカラーフィルター層１５と平
坦化層１６と電極層１７と配向膜１８とがそれぞれ積層
されている。

【０００５】前記従来の構造の反射型カラー液晶表示装
置Ａは、一方の透明基板１の上方側からの入射光が液晶
層４を透過した後に反射体１０の反射膜９で反射され、
再度液晶層４を透過した後に一方の透明基板１に戻る際
に、液晶層４で光の偏光方向の変換を行い、反射光が前
記偏光板６を通過できるか否かを切り換えることによ
り、明状態と暗状態を切り換えるようにしたものであ
る。また、反射体１０の凹凸部８ａは、反射膜９を凹凸
形状にすることにより、特定方向からの光の異常に高い
反射を抑制し、視野角を広く、表示面の広範囲に亘って
明るい表示を行えるようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
な構造を有する液晶表示装置Ａにあっては、ガラスから
なる厚い下面側の透明基板２の外側に反射体１０を設け
た構造であったので、入射光は液晶層４を透過した後に
該透明基板２を通過する必要があった。すなわち、透明
基板２による視差が生じ、コントラストが低く、且つ表
示画像が２重になり、特に、カラー表示において、カラ
ーフィルター層１５と反射膜９とが離れているために混
色が起きるという問題点があった。更に、前記透明基板
２上には、４つの層（カラーフィルター層１５、平坦化
層１６、電極層１７、配向膜１８）がそれぞれ形成され
ており、積層する層の数が多いために製造工程数も多
く、且つ液晶表示装置全体の薄型化に不利であった。ま
た、各層の熱膨張係数の差などにより膜の剥離が生じや
すく、液晶表示装置の特性が劣化するという問題点もあ
った。

【０００７】本発明は上記の問題点に鑑みなされたもの
で、反射体を透明基板の液晶層側に設けることにより、
表示品質を向上させ、しかも、透明基板上に積層する層
の数を削減することにより、構造が簡便で薄型化に好適
な反射型カラー液晶表示装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型カラー液
晶表示装置は前記課題を解決するために、上面側の透明
基板との間に液晶層を介して対向配置した下面側の透明
基板上に、樹脂層、反射膜、カラーフィルター層、配向
膜が順次積層され、前記反射膜が前記カラーフィルター
層のＲ，Ｇ，Ｂ部と同一パターンに形成され、該反射膜
を駆動電極に用いたことを特徴とする。従って、本発明
は、樹脂層と反射膜とで構成する反射体を液晶層側に内
蔵させ、反射体とカラーフィルター層とを近接させるこ
とができる。

【０００９】また、本発明は、前記樹脂層の表面に微細
な凹凸部を形成することが好ましい。すなわち、樹脂層
上に形成した反射膜に微細な凹凸部をを設けることがで
きる。

【００１０】また、本発明は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ部の間隙
に透光性の樹脂からなる平坦化層を形成したことを特徴
とする。すなわち、該平坦化層とカラーフィルター層と
で表面の平坦化を図ることができる。

【００１１】また、本発明は、 前記Ｒ，Ｇ，Ｂ部の間
隙に不透光性の樹脂からなる平坦化層を形成したことを
特徴とする。すなわち、該平坦化層とカラーフィルター
層とで表面の平坦化を図り、且つ平坦化層がカラーフィ
ルター層のブラックマスクを兼用することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態について説明する。図１は本発明の反射型カラー液
晶表示装置の断面図であり、この液晶表示装置Ｂは、上
下に対向配置されたガラス等からなる一対（上面側及び
下面側）の透明基板２１、２２と、それらの間に図示を
省略した封止材により封入された液晶層２４と、一方
（上面側）の透明基板２１の上面側に上から順に設けら
れた偏光板２５と、位相差板２６、２７とを具備してい
る。そして、他方（下面側）の透明基板２２の上面には
表面に微細な凹凸部２８ａを設けた感光性樹脂層２８が
形成され、凹凸部２８ａを覆ってＡｌ等の金属からなる
反射膜２９が形成され、更に、反射膜２９は微小な間隙
２９ａを有する複数本の帯が平行に延びた単純マトリッ
クス型のライン状パターンとなっている。本発明におい
ては感光性樹脂層２８と反射膜２９とにより反射体３０
が構成されていて、反射体３０は透明基板２２の内側に
積層された構造になっている。

【００１３】また、ライン状に形成された反射膜２９の
上面にはカラーフィルター層３１の色要素であるＲ（レ
ッド）部、Ｇ（グリーン）部、Ｂ（ブルー）部の各一本
一本が反射膜２９の各ライン上に対応して形成されてい
る。従って、カラーフィルター層３１の各色要素間の間
隙３１ａと反射膜２９の間隙２９ａとは同一寸法とな
り、また、両間隙２９ａ、３１ａ内には表面を平坦化す
るための透光性又は不透光性（黒色等）の感光性樹脂か
らなる平坦化層３２が埋め込まれている。カラーフィル
ター層３１及び平坦化層３２上には液晶層２４に面した
配向膜３３が積層されている。一方、一方の透明基板２
１の下面側にはＩＴＯからなる電極層３４とトップコー
ト層３５と配向膜３６が積層されている。そして、本発
明において、ライン状の反射膜２９を透明基板２２の端
部に外部接続端子として引き出し、該反射膜２９を駆動
電極として用いたもので、従って、液晶表示装置Ｂの駆
動は、一方の透明基板２１に設けた電極層３４と他方の
透明基板２２に設けたライン状の反射膜２９との間に電
圧を印加することにより果たされる。

【００１４】前記構造の液晶表示装置Ｂにおいては、一
方の透明基板２１の上方側からの入射光が液晶層２４を
透過した後に、直ぐに反射体３０の反射膜２９で反射さ
れ、他方の透明基板２２を通過することがないので視差
を生じない。また、平坦化層３２を不透光性の樹脂材料
で形成した場合には、カラーフィルター層３１のブラッ
クマスクに兼用させることができ、よりコントラストの
良いカラー表示が可能となる。

【００１５】次に、前記構造の反射型カラー液晶表示装
置Ｂの、特に、本発明の特徴部分である下面側の透明基
板２２上への反射体３０及び各層の製造方法の一例につ
いて以下図により説明する。先ず、図２（ａ）におい
て、透明基板２２の上面に、アクリル系レジスト、ポリ
スチレン系レジスト等の感光性樹脂液をスピンコート
法、スクリーン印刷法、吹き付け法等の塗布方法により
塗布する。感光性樹脂液の塗布が終了した後、加熱炉あ
るいはホットプレート等の加熱装置を用いて前記基板２
２上の感光性樹脂液を４０℃以上、１５０℃以下の温度
範囲で１０秒以上、１０分以下加熱するプリベークを行
って基板２２上に感光性樹脂層２８を形成する。

【００１６】次に、図示していないが表面に微細な凹凸
部を予め形成した型を用い、型の凹凸部を基板２２上の
前記感光性樹脂層２８に押し付けて該樹脂層２８の表面
に転写により凹凸部２８ａを形成する。ここで用いる型
は、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂、あるい
は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｉ等の金属材料からなり、型
押しする場合の圧力は用いる感光性樹脂の種類に合った
値を選択することが好ましく、例えば、３０〜５０ｋｇ
／ｃｍ²程度の圧力とする。また、押しつけ時間は、例
えば３０秒〜１０分程度の時間とする。型押し後は、基
板２２の裏面側から紫外線等の光線を照射し、感光性樹
脂層２８を硬化する。

【００１７】次に、凹凸部２８ａを設けた感光性樹脂層
２８の全面に、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ（化学気相蒸
着）、イオンプレーティング、無電界メッキ等の方法に
より、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｇ又はＡｇ合金等の金属を厚
さ１０００〜２０００Åに成膜して反射膜２９を設け、
反射膜２９と感光性樹脂層２８とからなる反射体３０を
形成する。

【００１８】次に、図２（ｂ）において、前記感光性樹
脂層２８と同種の材料であって３種類の色（レッド、グ
リーン、ブルー）の付いたカラー樹脂を用い、カラー樹
脂にＩＴＯ粒子を分散させた感光性カラー樹脂液を、反
射膜２９上に、各種の塗布法により各色毎に塗布し、Ｒ
（レッド）部、Ｇ（グリーン）部、Ｂ（ブルー）部を各
部の間隙３１ａが約２０μｍとなるようにライン状に順
番に成膜してカラーフィルター層３１を形成する。従っ
て、間隙３１ａからは下層にある前記反射膜２９の一部
が露出する。

【００１９】次に、図２（ｃ）において、カラーフィル
ター層３１が形成された透明基板２２を、燐酸と硝酸の
混合液からなるエッチング液に浸漬し、カラーフィルタ
ー層３１のＲ，Ｇ，Ｂ部間の間隙３１ａに露出した前記
反射膜２９をエッチングにより除去する。すなわち、カ
ラーフィルター層３１のＲ，Ｇ，Ｂ部がレジストとな
り、反射膜２９に間隙３１ａと同一寸法及び同一パター
ンの間隙２９ａが形成される。次に、図２（ｄ）におい
て、カラーフィルター層３１を含む基板２２の全面に、
感光性樹脂層３１と同種の材料からなる樹脂液を、各種
の塗布法により塗布して平坦化層３２を形成する。そし
て、プリベークの後、基板２２の裏面側から紫外線を照
射する。その際、ライン状の反射膜２９がマスクとな
り、反射膜２９及びカラーフィルター層３１の間隙２９
ａ及び３１ａにある平坦化層３２のみが露光される。

【００２０】次に、図２（ｅ）において、現像工程によ
り間隙２９ａ及び３１ａにある平坦化層３２以外を除去
する。その結果、カラーフィルター層３１のＲ，Ｇ，Ｂ
部と間隙２９ａ及び３１ａに残った平坦化層３２とによ
り、表面を平坦な面に構成することができる。なお、平
坦化層３２は透光性の感光樹脂液を用いて透光性とする
か、又はカーボンブラックを分散した黒色の感光性樹脂
液等を用いて不透光性とするかは何れでも良い。最後
に、図示していないが、この平坦化された面に配向膜３
３を設けることにより、下面側の透明基板２２上におけ
る各種の膜の製造が完了する。

【００２１】以上のように製造された下面側の透明基板
２２は、前述したように、上面側の透明基板２１を封止
材２３を介在させて積層し、両基板２１、２２の間に液
晶層２４を注入することにより図１に示す構造の反射型
カラー液晶表示装置Ｂを製造する。

【００２２】

【実施例】次に、下面側の透明基板の製造の実施例につ
いて説明する。 （実施例１）ガラス基板をスピンコーターにセットして
回転数５００ｐｒｍ、３０秒の条件でガラス基板上に東
京応化（株）製レジスト（ＣＦＰＲＣＬ−０１７Ｓ：感
光性樹脂）を厚さ５μｍになるように塗布した。このガ
ラス基板をホットプレートにより８０℃に１０秒間保持
してプリベークし、感光性樹脂層を得た。次に、微細な
凹凸部（凸部の高さが０．５〜１μｍ程度、幅が５〜１
０μｍ程度、凹部の幅が５〜１０μｍ程度）が表面に形
成されているシリコン型を用意し、レジスト膜に５０ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力で押し付け、基板裏面側から紫外線を
照射量５００ｍＪ／ｃｍ²の条件で照射した。その後、
型を離型し、オーブンにて２４０℃、３０分の条件でポ
ストベークを行った。このようにして感光性樹脂層上部
にシリコン型の凹凸部を転写した。紫外線照射後、レジ
スト膜上面の凹凸部にスパッタにより厚さ１５００Åの
Ａｌ膜（反射膜）を成膜して反射体を得た。

【００２３】次に、先ずカラーフィルター層のＲ部を形
成するために、ガラス基板をスピンコーターにセットし
て回転数１０００ｐｒｍ、１０秒の条件で前記反射膜上
に、東京応化（株）製カラーレジスト（ＣＦＰＲＲ−Ｓ
Ｔ）にＩＴＯ粒子を固形分濃度中４０ｗｔ％分散させた
ネガ型レジストを塗布し、８０℃、１分の条件でプリベ
ークした。ＩＴＯ粒子は、カラー層に導電性を持たせる
ことで印加電圧のロスを抑える機能を持っている。そし
て表面側から所定パターンのマスクを介して紫外線を照
射量３００ｍＪ／ｃｍ²の条件で照射し、東京応化
（株）製現像液（ＮＡ−３Ｋ）にて１分現像し、純水で
リンスした後、２００℃、３０分の条件でオーブンにて
焼成することによりカラーフィルター層のＲ部を得た。
続けて、前記カラーレジストの色を変え、上記工程を繰
り返すことにより、Ｇ部、Ｂ部を順番に形成してＲ，
Ｇ，Ｂ部が２０μｍの間隙でライン状に並んだカラーフ
ィルター層を得た。

【００２４】次に、ガラス基板を、燐酸：硝酸＝３：７
の割合で混合した４０℃のエッチング液に９０秒ディッ
プして、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ部の間隙に露出した前記反射膜
をエッチングにより取り除いた。次に、ガラス基板を、
スピンコーターにセットして回転数８００ｒｐｍ、１０
秒の条件でカラーフィルター層上に、東京応化（株）製
の透光性のネガ型レジスト（ＣＦＰＲ ０１７Ｓ）を塗
布し、６０℃、１分の条件でプリベークした。そして基
板の裏面側から紫外線を照射量３００ｍＪ／ｃｍ²の条
件で照射した。その際、前記反射膜のパターンが紫外線
のマスクを兼ねている。続けて、東京応化（株）製現像
液（ＮＡ−３Ｋ）に前記基板を１分現像し、純水でリン
スした後、２００℃，３０分の条件でオーブンにて焼成
して、カラーフィルター層のＲ，Ｇ，Ｂ部間に透光性の
平坦化層を形成した。最後に、カラーフィルター層及び
平坦化層上にポリイミド樹脂からなる配向膜を塗布によ
り形成した。

【００２５】（実施例２）先ず、前記実施例１と同じ方
法で、ガラス基板上に表面に凹凸部を備えた感光性樹脂
層を形成する。次に、該感光性樹脂層上面の凹凸部に蒸
着により厚さ１２００ＡのＡｌ膜（反射膜）を形成し
た。次に、カラーフィルター層のＲ，Ｇ，Ｂ部の形成及
び前記反射膜のエッチングは、実施例１と同じ方法で形
成した。次に、上記ガラス基板をスピンコーターにセッ
トして回転数８００ｒｐｍ、１０秒の条件でカラーフィ
ルター層上に、東京応化（株）製の黒用カラーレジスト
（ＣＦＰＲ ＢＫ７０８Ｓ）を塗布し、８０℃、１分の
条件でプリベークした。そして基板の裏面側から紫外線
を照射量５００ｍＪ／ｃｍ²にて照射し、東京応化
（株）製現像液（ＮＡ−３Ｋ）にて１分現像し、純水で
リンスした後、２００℃、３０分の条件でオーブンにて
焼成して、カラーフィルター層のＲ，Ｇ，Ｂ部間に黒色
の平坦化層を形成した。最後に、前記実施例１と同じに
配向膜を形成した。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の反射型カラ
ー液晶表示装置によれば、上面側の透明基板との間に液
晶層を介して対向配置した下面側の透明基板上に、樹脂
層、反射膜、カラーフィルター層、配向膜が順次積層さ
れ、前記反射膜が前記カラーフィルター層のＲ，Ｇ，Ｂ
部と同一パターンに形成され、該反射膜を駆動電極に用
いたものである。従って、樹脂層と反射膜とで構成する
反射体を透明基板の液晶層側に内蔵させることができ、
表示のコントラストを向上させ、画像の２重化を抑えら
れ、且つ反射膜上に直接カラーフィルター層を形成して
あるため、両者を接近させることができ、混色を防止す
ることができる。また、前記反射膜を駆動電極に兼用さ
せたものであるため、新たに電極層を形成する必要がな
く、基板上に形成する層の数を削減することになり、装
置全体の薄型化並びに製造の簡略化となる顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型カラー液晶表示装置の断面図で
ある。

【図２】本発明の下面側の透明基板上への各層の各製造
工程を示す要部拡大側面図である。

【図３】従来の反射型カラー液晶表示装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

２１ 上面側の透明基板 ２２ 下面側の透明基板 ２４ 液晶層 ２８ 樹脂層 ２８ａ 樹脂層２８の凹凸部 ２９ 反射膜 ３０ 反射体 ３１ カラーフィルター層 ３２ 平坦化層 ３３ 配向膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面側の透明基板との間に液晶層を介し
   て対向配置した下面側の透明基板上に、樹脂層、反射
   膜、カラーフィルター層、配向膜が順次積層され、前記
   反射膜が前記カラーフィルター層のＲ，Ｇ，Ｂ部と同一
   パターンに形成され、該反射膜を駆動電極に用いたこと
   を特徴とする反射型カラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記樹脂層の表面に微細な凹凸部を形成
   したことを特徴とする請求項１記載の反射型カラー液晶
   表示装置。
3. 【請求項３】 前記Ｒ，Ｇ，Ｂ部の間隙に透光性の樹脂
   からなる平坦化層を形成したことを特徴とする請求項
   １、又は２記載の反射型カラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記Ｒ，Ｇ，Ｂ部の間隙に不透光性の樹
   脂からなる平坦化層を形成したことを特徴とする請求項
   １、又は２記載の反射型カラー液晶表示装置。