(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶が挟持される、対向する一対の基板のうちいずれか一方の基板上には、複数色のカラーフィルタ層が特定のパターンで画素配列され、他方の基板には、画素単位の中に外光を反射する反射部分と、バックライト光を透過する透過部分とが形成された液晶表示素子であって、
前記カラーフィルタ層は、各色において、前記反射部分に対向する1つの反射対向フィルタ部分と、前記透過部分に対向する1つの透過対向フィルタ部分とからなり、前記反射対向フィルタ部分の膜厚は前記透過対向フィルタ部分の膜厚よりも薄く、
かつ、隣り合う色同士のカラーフィルタ層の隣接部分は、隣り合う色同士の前記反射対向フィルタ部分と前記透過対向フィルタ部分とが隣接したものであることを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、モニターディスプレイなどのＯＡ機器や携帯型の情報通信機器などに用いられる液晶表示素子、またそれに用いられるカラーフィルタとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
元来、液晶表示素子は受光素子であるため、光源を要する透過型、外光を利用する反射型、反射型と透過型の両方の機能を有する半透過型の３種類がある。特に、半透過型における従来からの液晶表示素子の構成は図４で示すように、内側に透明な表示電極を有する対向する一対２枚の透明基板１ａ、１ｂと、各々その外側にフィルム位相差板１３ａ，１３ｂと、そのフィルム位相差板１３ａ，１３ｂと透明基板１ａ、１ｂを挟んで一対の偏光板５ａ、５ｂと入射光の反対側にハーフミラー板１４を設けて液晶表示素子を構成している。カラー対応では上側の透明基板１ａの内側にはカラーフィルタ２を形成している。そして、ハーフミラー板の外側にはバックライト８を設置する。ＳＴＮモードの場合は、フィルム位相差板１３は１枚または２枚を用いており、配置個所も透明基板１ａ、１ｂの上側、下側、または上下ともに配置し、リタデーションなどを考慮し求める特性に応じて最適化する。ＴＦＴのＴＮモードの場合はフィルム位相差板１３を必要としない。
【０００３】
従来の構成で用いられているハーフミラー板１４は偏光板５ｂ上に形成される、−Ａｇ合金からなる薄膜であり、その膜厚を５０ｎｍとする。このような薄膜を用いると、反射型ではバックライト８をオフ状態にし、ハーフミラーを反射板として扱い、周囲の外光により液晶パネルの表示を見ることができる。また、透過型ではバックライト８をオンすることにより、バックライト８の光量が液晶パネルを透過することにより、液晶パネルの表示を見ることができる。このようにして、ハーフミラー１４の特長を活かすことで、反射型と透過型とを兼用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半透過型液晶パネルでは、反射板が透過性を持っているため、透過型としての使用時には黒レベルが浮くことでコントラストの低下が起こり、はっきりした表示が得られなかった。また反射型としての使用時には、明るい表示を得るための十分な反射率を得られないという課題があった。
【０００５】
そこで、液晶パネルの一つの画素に透過部と反射部とを設けることで、上記課題を解決できるが、カラーフィルタ層が全て同じ厚みでは、透過的な厚みが異なるために生じる表示特性に不具合感があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、液晶が挟持される、対向する一対の基板のうちいずれか一方の基板上には、複数色のカラーフィルタ層が特定のパターンで画素配列され、他方の基板には、画素単位の中に外光を反射する反射部分と、バックライト光を透過する透過部分とが形成された液晶表示素子であって、前記カラーフィルタ層は、各色において、前記反射部分に対向する1つの反射対向フィルタ部分と、前記透過部分に対向する1つの透過対向フィルタ部分とからなり、前記反射対向フィルタ部分の膜厚は前記透過対向フィルタ部分の膜厚よりも薄く、かつ、隣り合う色同士のカラーフィルタ層の隣接部分は、隣り合う色同士の前記反射対向フィルタ部分と前記透過対向フィルタ部分とが隣接したものであることを特徴とする液晶表示素子である。
【００１６】
このような構成により、簡易にカラーフィルタを製造でき、また、そのカラーフィルタを用いることで明るく、コントラストがよい、かつ色再現性のある液晶表示素子を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す液晶表示素子とその製造方法について、図面を参照にしながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は半透過型液晶表示素子の構成図である。まず、透明基板１ａの内側は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）からなるカラーフィルタ２を形成している。色についてはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）でもよく、複数の色からなる。また、図１で示すように、１画素が透過部３と反射部４からできている。透過部３は従来の透過型液晶パネルと同じ構成になっており、表示側から偏光板５ａ、透明基板１ａ、カラーフィルタ２ａ、透明電極６ａ、液晶層７、透明電極６ｂ、透明基板１ｂ、偏光板５ｂの順になる。外側からはバックライト８により照射した光線が透過部３を通過し、表示側に出射されて、液晶層７のシャッター機能のスイッチングにより文字や映像が表示される。
【００１９】
一方、同じ画素の反射部４の構成は表示側から偏光板５ａ、カラーフィルタ２ｂ、透明電極６ａ、液晶層７、反射電極９、散乱形状膜１０、透明基板１ｂからなる。表示側から照射された光線は液晶パネルの反射部４の液晶層７を通過し、反射電極９で反射し、元の液晶層７を通過して二度目の透明電極６ａとカラーフィルタ２ｂを通過する。その際、液晶層７のスイッチングにより文字や映像を表示することができる。
【００２０】
図２で示すように、カラーフィルタ２を通過する回数が反射部４では２回、透過部３で１回となる。しかし、両者のカラーフィルタ２の濃度は同じであるため、反射部４は濃くなり、透過部３では薄くなる。本発明では、この問題を解決するため、透過部３のカラーフィルタ２の膜厚が反射部４のものより厚く設計している。理想では透過部３は反射部４の２倍の厚みとするのが相応しい。また、カラーフィルタ２の使われるすべての色に、この方法を適用すればよい。
【００２１】
また、図１で述べた散乱形状膜１０は透過性を有する場合は透過部３にも位置しても良い。また、図３で示すような前方散乱膜１０を用いた場合でも、画素を透過部３と反射部４に分割するとカラーフィルタ２の構成は上記と同じように反射部４は薄く、透過部３は厚くするとよい。その他の構成では、散乱膜１０をカラーフィルタ２の内側に設けたり、或いはカラーフィルタ２そのものに散乱機能を含めた場合でもカラーフィルタ２の膜厚は、反射部４は薄く、透過部３は厚くするとよい。
【００２２】
次に、液晶モードはＳＴＮやＴＮのようなパッシブマトリクスであろうが、ＴＦＴやＭＩＭ（ＴＦＤ）のようなアクティブマトリクスであっても、上記のような構成を用いれば半透過型として液晶パネルにすることができる。
【００２３】
以上のように、本発明ではカラーフィルタ２の各画素の中で膜厚が２つ以上違う画素を形成し、１つの画素を反射部４と透過部３に分けて半透過型液晶パネルを形成する際に、反射部４はカラーフィルタ２の膜厚を薄くし、透過部３は厚くするものである。これにより、液晶層７を通過する光線が反射部４ではカラーフィルタ２を２回通過し、透過部３では１回通過するので、同じ濃度のカラーフィルタ２を使った場合、反射・透過の各々の色再現性が充実したものとなる。
【００２４】
（実施の形態２）
次に、上記で示す１画素内で２つ以上の膜厚の違うカラーフィルタ２の製造方法について述べる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態にもとづく液晶表示素子に用いるカラ−フィルタ２を有する透明基板１ａについて図３を用いて説明する。
【００２６】
まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１ａ上にＢＭ（ブラックマトリクス）１１を形成する方法には、クロム膜を予め成膜してエッチングにより形成するタイプと、顔料分散樹脂ブラックレジストを用いてスピン法で形成したり、またはフィルムに顔料分散樹脂ブラックレジストを予め塗布した着色フィルムをラミネ−トして形成した後、露光・現像により、所要パタ−ン形状の樹脂ＢＭ１１をパタ−ニングするタイプがある。液晶パネルの用途に応じて使いわけをすればよいが、今回は１〜２μｍの樹脂ＢＭを用いた例について説明する。
【００２７】
次に、図３（ｂ）に示すように、１画素内の膜厚の違うカラーフィルタであるＲＧＢ（Ｒ２ａ、２ｂ、Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｂ２ａ、Ｂ２ｂ）を上記のＢＭ上にそれぞれ顔料レジスト膜を形成した後、露光・現像することにより所定パタ−ン形状に形成する方法を述べる。着色膜の膜厚は、完成後０．５〜２μｍになるようスピン塗布条件または着色フィルム膜の膜厚を調整する。
【００２８】
図３（ｃ）に示すように、フォトマスク１２を用いて露光する。この時に用いるフォトマスク１２は、画素の透過部となるカラーフィルタの赤（Ｒ）の画素内透過部分は，全透過１２ａにし、画素の反射部となるカラーフィルタＲの画素内反射部４は、ハ−フト−ン１２ｂとした。その他の領域はブランク１２ｃとした。このハ−フト−ンの領域１２ｂのパタ−ン形状は、マスクのクロム膜をスリットパターン、ラインパタ−ン、ホ−ルパタ−ン、ドットパターン等を例えば５μｍ程度の微細パターンを用いたり、クロム膜の膜厚を薄くしたりして、露光量に応じて可変した設計することにより形成する。また、この時の露光量はカラーフィルタＲ２を形成する膜厚、感光性樹脂膜Ｒ２の感度より決定する。この後、現像を行うことにより、カラーフィルタＲ２の膜厚の違う画素を形成した。ハーフトーン１２ｂはカラーフィルタＲ２ｂの膜厚が薄くなり、反射部４となる。また、ブランク１２ｃはカラーフィルタＲ２ａとなり、膜厚が厚く、透過部３を形成する。両者の膜厚差は約２倍となる。このような手順で、他の色である緑（Ｇ）、青（Ｂ）を繰り返し形成する。
【００２９】
最後に，図１（ｄ）に示すように，この基板上にＩＴＯを所要パタ−ン形状，所望膜厚に形成する。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、簡易にカラーフィルタを得られ、また、そのカラーフィルタを用いることで明るく、コントラストがよい、かつ色再現性のある液晶表示素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の液晶表示素子の断面図
【図２】本発明の実施例の概念図
【図３】本発明の実施例のカラーフィルタの製造フローチャート
【図４】従来の液晶表示素子の断面図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  透明基板
２、２ａ、２ｂ  カラーフィルタ
３  透過型
４  反射型
６、６ａ、６ｂ  透明電極
９  反射板
１０  散乱膜
【図１】
0003700585.tif 000002
【図２】
0003700585.tif 000003
【図３】
0003700585.tif 000004
【図４】
0003700585.tif 000005