(57)【要約】【課題】  半透過型液晶表示装置に好適に用いられ、カラーフィルタの位置合わせの困難さを大幅に低減し、且つ容易に製造できる半透過膜を提供する。【解決手段】  ガラス基板上に形成される無色透明な膜であって、４５０〜６３０ｎｍの波長範囲での可視光線の反射率が、１０〜５０％である半透過膜を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に形成される無色透明な膜であって、４５０〜６３０ｎｍの波長範囲での可視光線の反射率が、１０〜５０％であることを特徴とする半透過膜。
【請求項２】
前記波長範囲での可視光線の透過率が、５０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の半透過膜。
【請求項３】
前記波長範囲での可視光線の反射率と透過率との和が、１００％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半透過膜。
【請求項４】
透光性基板上に少なくとも５つの層が形成され、この５つの層は、前記透光性基板側から順に、
屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜１５０ｎｍの第１の層と、
屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第２の層と、
屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第３の層と、
屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第４の層と、
ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＳｉＯＮの中から選ばれた物質を含み、且つ幾何学的厚みが１００〜２００ｎｍの第５の層とを備えていることを特徴とする半透過膜。
【請求項５】
前記透光性基板上に少なくとも７つの層が形成され、この７つの層は、前記第１〜第５の層に加えて、前記第４の層と前記第５の層との間に、前記透光性基板側から順に、
屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第１の中間層と、
屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第２の中間層とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の半透過膜。
【請求項６】
前記屈折率ｎｄが２．０以上の層が、ＴｉＯ2又はＮｂ2Ｏ5を含む層であり、前記屈折率ｎｄが１．５以下の層が、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2、及びＣａＦ2の中から選ばれた物質を含む層であることを特徴とする請求項４又は５に記載の半透過膜。
【請求項７】
前記第５の層が、最外層であることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の半透過膜。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の半透過膜をガラス製基板の表面に設けてなることを特徴とするガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の一部を反射し且つその余の光を透過する性質を有する半透過膜に関し、例えば半透過型液晶表示装置に好適に用いられる半透過膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、携帯電話や、携帯用情報端末機等の表示装置に用いられる液晶表示装置には、透過型、反射型、半透過型の３つのタイプがある。
【０００３】
透過型液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に備えられたバックライト（補助光源）を光源とし、暗いところで画像表示が見やすいという特徴があるが、バックライトによる消費電力が大きくなるという欠点を有している。
【０００４】
また、外光の反射を光源とする反射型液晶表示装置は、消費電力が少なく、明るいところで画像表示が見やすいという特徴があるが、逆に暗いところでは画像表示ができなくなるという欠点がある。
【０００５】
したがって、周囲が暗いところではバックライトを利用する透過モードに、明るいところでは外光を利用する反射モードにすることで、これら透過型と反射型の液晶表示装置の長所を融合した半透過型液晶表示装置が主に利用されている。
【０００６】
この種の半透過型液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に、一部に開口部を有する半透過反射性を有する反射膜を配置して、周囲が明るいときは、液晶パネルの前方からの光を反射膜で反射して使用し、周囲が暗いときには反射膜の背面側に配置されたバックライトを点灯して反射膜の開口部を透過する光を使用するように構成されている。詳述すると、下記の特許文献１によれば、反射膜は、例えばガラス基板上に金属酸化物薄膜で銀系薄膜を挟持する３層構造とされ、反射膜の開口部は、フォトリソ法により所定の形状に反射膜がガラス基板上から削除されて形成される。ガラス基板上で反射膜が残っている部分が光の反射部となり、反射膜が削除された開口部が光の透過部となる。そして、この反射膜には、液晶表示装置に実装されるに際し、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）からなるカラーフィルタが、反射膜の各々の開口部から開口部周縁の反射膜上の所定範囲に亘って配設され、１画素内に反射部と透過部の両方の機能が担保される。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−５２３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記の特許文献１に記載の半透過型液晶表示装置に用いられる反射膜は、まず、ガラス基板のほぼ全面を覆うように形成され、この反射膜に開口部を形成するために、濃硫酸−硝酸混合液をエッチング液として使用するフォトリソ法が用いられている。
【０００９】
しかしながら、フォトリソ法は、周知のようにフォトマスクの塗布、露光等を含む多数の工程が必要であるために製造工程が繁雑となり、ひいては製造コストが増大するという問題がある。しかも、近年、液晶表示装置における画質品位の向上の要請に伴って、画素数を向上させる観点から反射膜の開口部のパターニングもより一層の微細化が求められており、この要請に応じるパターニングをフォトリソ法により施した場合には、上記のフォトリソ法に起因した問題は、より一層深刻なものとなって浮かび上がる。
【００１０】
また、この反射膜を半透過型液晶表示装置に実装する際に、仮に、開口部に対するカラーフィルタの位置精度が不良であると、１画素内に透過部と反射部が正しく形成されず、表示装置に映し出される画像品位が極端に低下し、ひいては表示装置として機能しなくなるという事態を招く可能性がある。そのため、カラーフィルタは、反射膜の開口部に対して高精度に位置決めされる必要がある。しかしながら、上記に述べた要請に対応すべく反射膜の開口部が微細にパターニングされている場合には、これに伴ってカラーフィルタの位置合わせにも複雑な作業が強いられ、生産性が低下すると共に、カラーフィルタの位置決め不良が生じやすく、歩留りが低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、一部の光を反射してその余の光を透過する性質を容易に得ることができると共に、反射膜の替わりに半透過型液晶表示に好適に用いられ、カラーフィルタの位置合わせの困難さを大幅に低減できる半透過膜を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために創案された本発明に係る半透過膜は、透光性基板上に形成される無色透明な膜であって、４５０〜６３０ｎｍの波長範囲での可視光線の反射率が、１０〜５０％であることを特徴とするものである。
【００１３】
すなわち、本発明は、一部の光を反射してその余の光を透過する性質（以下、半透過反射性という）を有する半透過膜に、少なくとも４５０〜６３０ｎｍの波長範囲、好ましくは４００〜８００ｎｍの波長範囲の可視光線における反射率が、１０〜５０％を満たすことで、半透過型液晶表示装置に好適に適用できるという知見を得た。これによれば、従来の反射膜のように成膜後に開口部を形成するような繁雑な工程を要さずに、光の半透過反射性を容易に得ることができる。しかも、基板上に半透過膜を成膜した面全体が透過部であると同時に反射部にもなり得るため、表示装置に実装する際に、カラーフィルタに高度な位置決め精度を要さない。つまり、カラーフィルタのパターニングによらず、１画素内に必ず透過部と反射部が形成されるため、従来のように開口部にカラーフィルタを位置決めする場合に比して、カラーフィルタの位置決めが格段に簡素化され、生産効率を向上することができると共に、歩留りを良好に保つことができる。そして、このような半透過膜に上記の数値範囲の反射特性を付与することで、半透過型液晶表示装置に要求される画質品位等の諸特性を容易に確保することができる。
【００１４】
なお、上記の「無色透明な膜」とは、可視光の波長範囲で無色透明と見なせるものであればよい。また、上記の「透光性基板」は、可視光の波長範囲で透光性を有していれば樹脂製基板やガラス製基板など種々の基板を適用することができるが、種々の加工条件を考慮すれば、ガラス製基板であることが好ましい。つまり、半透過膜の基板をガラス製基板とすれば、耐熱性や耐薬品性を容易に得ることができると共に、液晶表示装置の液晶パネルにもガラス板が使用されているため、この液晶パネルと近い又は同じ熱膨張係数を有する材料、すなわちガラスが半透過膜の基板であれば、半透過膜を実装するに際し、気温の大きな変動があっても液晶パネルと半透過膜との間で剥離等の発生が可及的に防止される。
【００１５】
また、半透過膜として、さらに良好な諸特性を得るために、上記の構成において、前記波長範囲での可視光線の透過率を、５０〜９０％とすることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、無色透明な膜から構成されているため、膜内部での光の吸収を実質的に無視することができるため、上記の構成において、前記波長範囲での可視光線の反射率と透過率との和を、１００％とすることができる。
【００１７】
これによれば、光の利用効率が最大となるため、半透過型液晶表示装置に本発明を実装した場合に、外光の反射光を使用する反射モードと、バックライトの光を透過して使用する透過モードのいずれのモードであっても、十分な明るさの画像表示を得ることができる。
【００１８】
また、上記課題を解決するために創案された本発明に係る半透過膜は、透光性基板上に少なくとも５つの層が形成され、この５つの層は、前記透光性基板側から順に、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜１５０ｎｍの第１の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第２の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第３の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第４の層と、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＳｉＯＮの中から選ばれた物質を含み、且つ幾何学的厚みが１００〜２００ｎｍの第５の層とを備えていることに特徴づけられる。ここで、上記の「屈折率ｎｄ」とは、ＮａのＤ線の平均値（５８３．９ｎｍ）に対する屈折率を意味する。また、上記の「幾何学的厚み」とは、λ／４等の光学的厚みと区別されるものであり、光の波長に依存しない厚みを意味する。また、上記の「ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＳｉＯＮの中から選ばれた物質を含み」とは、それらの物質が主たる成分として含まれていることを意味する。
【００１９】
そして、上記のように５つの層を形成すれば、既に述べたように、波長範囲が４５０〜６３０ｎｍの可視光線の反射率が１０〜５０％の半透過膜、又は４５０〜６３０ｎｍの波長範囲での可視光線の透過率が５０〜９０％の半透過膜、若しくは反射率及び透過率がこれらの数値範囲内にあり且つ４５０〜６３０ｎｍの波長範囲での可視光線の反射率と透過率との和が１００％の半透過膜を得ることができる。したがって、これらに対応する構成については既に述べた事項と同様の作用効果を得ることができる。
【００２０】
また、上記の５つの層の半透過膜と同様の作用効果を得るために、前記透光性基板上に少なくとも７つの層が形成され、この７つの層は、前記第１〜第５の層に加えて、前記第４の層と前記第５の層との間に、前記透光性基板側から順に、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第１の中間層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第２の中間層とを備えるようにしてもよい。
【００２１】
以上の構成において、前記屈折率ｎｄが２．０以上の層が、ＴｉＯ2又はＮｂ2Ｏ5を含む層であり、前記屈折率ｎｄが１．５以下の層が、ＳｉＯ2、ＭｇＦ2、及びＣａＦ2の中から選ばれた物質を含む層であることが好ましい。
【００２２】
また、以上の構成において、前記第５の層を、最外層とすることができる。これによれば、最外層が保護膜としての役割を果たすことができる。そして、既述の物質の中でも、第５の層が、ＳｉＯ2を含むものであれば、耐溶剤性や、耐熱性に優れた半透過膜を得ることが可能となるため好ましい。つまり、半透過膜上にカラーフィルタを形成する際にも、ＳｉＯ2の耐溶剤性や耐熱性が保護膜として、有効に機能して信頼性の高い半透過膜を製造することできる。
【００２３】
また、以上の半透過膜をガラス製基板の表面に設けて、ガラス物品として提供することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の半透過膜は、従来の反射膜のように半透過反射性を得るために開口部を形成する必要がないため、製造が容易であり、液晶表示装置に実装される際には、カラーフィルタの位置合わせの困難さが大幅に低減されると共に、上記数値範囲の光学特性を担保することで半透過型液晶表示装置に求められる画質品位等の諸特性を容易に担保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の半透過膜に係る実施形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
本実施形態に係る第１の例は、図１に符号１で示す欄に記載した五層の半透過膜が、ガラス基板上にスパッタ法により形成されたものである。詳述すると、この五層の半透過膜は、ガラス基板の片面に、基板から順に、幾何学的厚みが５０ｎｍであってＳｉＯ2からなる第１の層と、幾何学的厚みが３０ｎｍであってＴｉＯ2からなる第２の層と、幾何学的厚みが９２ｎｍであってＳｉＯ2からなる第３の層と、幾何学的厚みが８０ｎｍであってＮｂ2Ｏ5からなる第４の層と、幾何学的厚みが１５７ｎｍであってＳｉＯ2からなる第５の層（最外層）とが形成されてなる。この場合、ＳｉＯ2の屈折率ｎｄは、約１．５であり、ＴｉＯ2の屈折率ｎｄは、約２．３であり、Ｎｂ2Ｏ5の屈折率ｎｄは、約２．２である。
【００２７】
図２は、本発明者等が、ホウケイ酸塩ガラス基板（屈折率ｎｄが１．５２）上に、上記の五層の半透過膜をスパッタ法により形成し、その半透過膜について４００〜８００ｎｍの波長範囲における可視光の反射率を測定することにより得られた反射率曲線を示すグラフである。なお、反射率は、半透過型液晶表示装置に実装されることを考慮して、実用化されているカラーフィルタと同じ屈折率（屈折率ｎｄが１．５）の媒体又は媒液を最外層の全面に載置した後、最外層側から光を入射し、分光光度計で測定した値である。この図２に示す反射率曲線から概ね把握できるように、４５０〜６３０ｎｍの波長範囲における反射率は３０〜３８％であった。なお、上記の五層の半透過膜を構成するすべて物質は、可視光の波長範囲において、無色透明であるため、膜内での光の吸収は実質的に無視できるほど小さいため、その透過率は上記波長範囲において、６２〜７０％となる。
【００２８】
次に、本実施形態に係る第２の例として、図１に符号２で示す欄に記載した七層の半透過膜は、ガラス基板の片面に、基板から順に、幾何学的厚みが３０ｎｍであってＳｉＯ2からなる第１の層と、幾何学的厚みが１４ｎｍであってＴｉＯ2からなる第２の層と、幾何学的厚みが３６ｎｍであってＳｉＯ2からなる第３の層と、幾何学的厚みが６８ｎｍであってＮｂ2Ｏ5からなる第４の層と、幾何学的厚みが９４ｎｍであってＳｉＯ2からなる第１の中間層と、幾何学的厚みが６１ｎｍであってＮｂ2Ｏ5からなる第２の中間層と、幾何学的厚みが１４１ｎｍであってＳｉＯ2からなる第５層（最外層）とを、スパッタ法により形成してなる。
【００２９】
図３は、本発明者等が、上記第１の例と同様の手順で、七層の反射防止膜を形成し、同種のカラーフィルタと同じ屈折率（屈折率ｎｄが１．５）の媒体又は媒液を最外層の全面に配設し、その半透過膜の反射率を測定することにより得られた反射率曲線である。この図３に示す反射率曲線から概ね把握できるように、４５０〜６３０ｎｍの波長範囲における反射率は３３．５〜３５．５％であった。そのため、透過率は６４．５〜６６．５％となる。
【００３０】
また、本実施形態に係る第３の例として、図１に符号３で示す欄に記載した五層の半透過膜は、ガラス基板の片面に、基板から順に、幾何学的厚みが５０ｎｍであってＳｉＯ2からなる第１の層と、幾何学的厚みが３５ｎｍであってＴｉＯ2からなる第２の層と、幾何学的厚みが９０ｎｍであってＳｉＯ2からなる第３の層と、幾何学的厚みが８２ｎｍであってＮｂ2Ｏ5からなる第４の層と、幾何学的厚みが１６２ｎｍであってＳｉＯ2からなる第５の層（最外層）とを、スパッタ法により形成してなる。
【００３１】
図４は、本発明者等が、上記第１の例と同様の手順で、五層の反射防止膜を形成し、実用化されている別のカラーフィルタと同じ屈折率（屈折率ｎｄが１．７）の媒体又は媒液を第５層の全面に載置した後、その半透過膜の反射率を測定することにより得られた反射率曲線である。この図４に示す反射率曲線から概ね把握できるように、４５０〜６３０ｎｍの波長範囲における反射率は３３〜３６％であった。そのため、透過率は６４〜６７％となる。
【００３２】
また、本実施形態に係る第４の例として、図１に符号４で示す欄に記載した七層の半透過膜は、ガラス基板の片面に、基盤から順に、幾何学的厚みが５０ｎｍであってＳｉＯ2からなる第１の層と、幾何学的厚みが１７ｎｍであってＴｉＯ2からなる第２の層と、幾何学的厚みが５０ｎｍであってＳｉＯ2からなる第３の層と、幾何学的厚みが６２ｎｍであってＮｂ2Ｏ5からなる第４の層と、幾何学的厚みが９２ｎｍであってＳｉＯ2からなる第１の中間層と、幾何学的厚みが７３ｎｍであってＮｂ2Ｏ5からなる第２の中間層と、幾何学的厚みが１４３ｎｍであってＳｉＯ2からなる第５の層（最外層）とを、スパッタ法により形成してなる。
【００３３】
図５は、本発明者等が、上記第１の例と同様の手順で、七層の反射防止膜を形成し、実用化されている別のカラーフィルタと同じ屈折率（屈折率ｎｄが１．７）の媒体又は媒液を第５の層の全面に配設して、その半透過膜の反射率を測定することにより得られた反射率曲線である。この図５に示す反射率曲線から概ね把握できるように、４５０〜６３０ｎｍの波長範囲における反射率は３４．５〜３５％であった。そのため、透過率は６５〜６５．５％となる。
【００３４】
なお、上記の本実施例に係る半透過膜の成膜方法は、スパッタ法に限らず、蒸着法やイオンプレーティング法を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る半透過膜の構成を示す表である。
【図２】本発明の実施形態に係る半透過膜（第１の例）の特性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係る半透過膜（第２の例）の特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る半透過膜（第３の例）の特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る半透過膜（第４の例）の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１、３    ５層の半透過膜
２、４    ７層の半透過膜
【図１】
2006178088.tif 000003
【図２】
2006178088.tif 000004
【図３】
2006178088.tif 000005
【図４】
2006178088.tif 000006
【図５】
2006178088.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月16日(2005.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、上記課題を解決するために創案された本発明に係る半透過膜は、透光性基板上に少なくとも５つの層が形成され、この５つの層は、前記透光性基板側から順に、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが１０〜１５０ｎｍの第１の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが１０〜５０ｎｍの第２の層と、屈折率ｎｄが１．５以下で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第３の層と、屈折率ｎｄが２．０以上で且つ幾何学的厚みが５０〜２００ｎｍの第４の層と、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＳｉＯＮの中から選ばれた物質を含み、且つ幾何学的厚みが１００〜２００ｎｍの第５の層とを備えていることに特徴づけられる。また、上記の「幾何学的厚み」とは、λ／４等の光学的厚みと区別されるものであり、光の波長に依存しない厚みを意味する。また、上記の「ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、及びＳｉＯＮの中から選ばれた物質を含み」とは、それらの物質が主たる成分として含まれていることを意味する。