(57)【要約】【課題】配向膜のラビング時に生じるラビング布の接触不十分や、それに伴う乱れなどによる表示異常が発生しなくする。【解決手段】ガラス基板２上にストライプ状透明電極群３およびＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層からなるストライプ状光反射性金属層を被着し、さらにストライプ状光反射性金属層に対し画素間および光透過部をパターニングして取り除く。そして、これらストライプ状の透明電極群３と光反射性金属層の上に配向膜６を形成する。ガラス基板１上にはカラーフィルター７とオーバーコート層８とストライプ状透明電極群９とを順次形成し、さらにストライプ状透明電極群９上に配向膜１０を形成し、液晶層１１を介して貼り合わせる。光反射性金属層に対しスリット形状の光透過部を設けたことで、この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モードとなす。そして、スリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成し、平坦化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に透明導電層と光反射性金属層との積層体をストライプ状に配列してなるストライプ状積層電極群を形成し、このストライプ状積層電極群上に配向層を積層してなる一方部材と、透明基板上にストライプ状透明電極群と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これらストライプ状積層電極群とストライプ状透明電極群とが交差するようネマチック液晶を介して貼り合わせて画素をマトリクス状に配列せしめるとともに、上記光反射性金属層に対し画素ごとに光透過部を設けて、この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モードとなし、さらに他方部材に対し画素に対応するカラーフィルターを配した液晶表示装置であって、前記光透過部をストライプ状積層電極群の配列方向と直交するようなスリットにするとともに、このスリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記光透過部をストライプ状積層電極群の配列方向と直交するようなスリットにするとともに、このスリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成したことに代えて、前記光透過部をストライプ状積層電極群の配列方向と平行するようなスリットにするとともに、このスリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型（反射モード）と透過型（透過モード）の双方の機能を有する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は小型もしくは中型の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精細のモニターにまで使用されている。とくに携帯情報端末などのように屋外・屋内両方にわたって使用される機器においては、外光が十分強い環境では表示装置の照明手段として積極的に外光を利用し、外光が弱い環境ではバックライトを使用するという半透過型の表示装置が主流として用いられている。
【０００３】
従来の半透過型液晶表示装置を図２に示す。同図は半透過型液晶表示装置Ａの断面模式図である。
【０００４】
液晶表示装置Ａによれば、１はコモン側のガラス基板、２はセグメント側のガラス基板であって、ガラス基板２上に多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群１８と、一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜１９とを順次形成している。
【０００５】
また、ガラス基板１上にスパッタリングによりアルミニウム金属からなる光半透過層２０を形成し、光半透過層２０上にカラーフィルター２１とアクリル系樹脂からなるオーバーコート層２２と、多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群２３とを形成し、さらにストライプ状透明電極群２３上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜２４を形成している。
【０００６】
そして、これらガラス基板２とガラス基板１とをたとえば２００〜２６０°の角度でツイストされたカイラルネマチック液晶からなる液晶層２５を介して、双方のストライプ状透明電極群１８、２３が交差（直交）するように、シール部材（図示せず）により貼り合わせる。また、図示していないが、両ガラス基板１、２間には液晶層２５の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配している。
【０００７】
さらにガラス基板２の外側に光散乱材１１、ポリカーボネートからなる第１位相差板１２、第２位相差板１３およびヨウ素系の偏光板１４とを順次積み重ね、他方のガラス基板１の外側にもポリカーボネートからなる第３位相差板１５およびヨウ素系の偏光板１６とを順次積み重ねている。これらの配設にあたっては、アクリル系の材料からなる粘着材を塗布することで貼り付ける。
【０００８】
上記構成の液晶表示装置Ａにおいては、太陽光、蛍光灯などの外部照明による照射光は偏光板１４と第２位相差板１３、第１位相差板１２、光散乱材１１、ガラス基板２とを順次通過し、この入射光がストライプ状透明電極群１８と配向膜１９と液晶層２５、さらに配向膜２４とストライプ状透明電極群２３とオーバーコート層２２とカラーフィルター２１を通して光半透過層２０に到達し、そして、光反射され、その反射光が入射時と逆の過程を経て光出射される。また、バックライトの光は偏光板１６、第３位相差板１５、ガラス基板１、光半透過層２０、カラーフィルター２１等を順次通過し、光出射される。
【０００９】
このような構成の液晶表示装置Ａにおいては、光半透過層２０としてアルミニウム、クロム、銀などからなる薄膜あるいはアルミニウム合金、クロム合金、銀合金からなる薄膜を用い、その厚みを通常５０〜５００Å、好適には１００〜４００Åにすることによって反射型（反射モード）と透過型（透過モード）の双方の機能を持たせている。
【００１０】
あるいは金属薄膜に代えて誘電体ハーフミラーにより光半透過層２０を形成してもよい。すなわち、低屈折率層と高屈折率層とを交互に順次積層構造にし、低屈折率層としては、屈折率が１．３〜１．６のＳｉＯ２、ＡｌＦ３、ＣａＦ２、ＭｇＦ２など、高屈折率層としては、屈折率が２．０〜２．８のＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｒＯ３などで形成する構造である。
【００１１】
また、カラーフィルター２１については、Ｒ（赤）Ｇ（青）Ｂ（緑）により形成するが、かかる光半透過層２０においては、これらＲＧＢに対し、各一画素内にて均質かつ一様な半透過層でもって形成している。
【００１２】
参考までに、反射膜に光透過用ホールを設ける技術がアクティブ素子に用いることが提案されているが（特許文献１参照）、同提案によれば、光透過用ホールでもって反射膜の透過率による明るさの低下がなくなり、さらに反射膜の透過率を気にせずに反射率を大きくするという技術である。
【特許文献１】
特許２８７８２３１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した如く、従来の半透過型液晶表示装置Ａによれば、ＲＧＢ各一画素内で均質な光半透過層２０を形成し、カラーフィルター２１についてもＲＧＢ各一画素内で均一な厚みで形成したことで、次のような課題があった。
【００１４】
すなわち、光半透過層２０をある反射率、透過率の割合で形成し、反射時と透過時の明るさ・色再現性をカラーフィルター２１によって調整しようとすると、たとえば反射時の明るさを上げるためにカラーフィルター２１の厚さを薄くする、あるいは透過率の高いカラーフィルター２１を用いる場合には、透過時の色再現性が低くなっていた。また、透過時の色再現性を良くするために色の濃いカラーフィルター２１を用いると、反射時の明るさが低下していた。
【００１５】
このように反射時の特性と透過時の特性とは相反しており、実際には反射時の特性あるいは透過時の特性のいずれか一方を優先したり、双方の特性のバランスをとったりすることで妥協しなければならなかった。
【００１６】
また、特許文献１に提案された技術によれば、光透過口ホールを微細なホール状に形成することで、反射膜に対しフォトリソグラフィ工程などでホールを形成することで、かかる微細な形状および大きさを制御することはむずかしく、これによって製造歩留まりが低下していた。
【００１７】
さらに、透明導電層上に金属を積層し、スリットを形成しているので、ストライプ状積層電極上に段差が生じ、この段差が、配向処理として行われるラビング工程において物理的な接触が不十分となり、そのために液晶層を制御する配向規制力が低下し、表示異常を発生しやすくなっていた。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、基板上に透明導電層と光反射性金属層との積層体をストライプ状に配列してなるストライプ状積層電極群を形成し、このストライプ状積層電極群上に配向層を積層してなる一方部材と、透明基板上にストライプ状透明電極群と配向層とを順次積層してなる他方部材とを、これらストライプ状積層電極群とストライプ状透明電極群とが交差するようネマチック液晶を介して貼り合わせて画素をマトリクス状に配列せしめるとともに、上記光反射性金属層に対し画素ごとに光透過部を設けて、この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モードとなし、さらに他方部材に対し画素に対応するカラーフィルターを配し、そして、前記光透過部をストライプ状積層電極群の配列方向と直交するようなスリットにするとともに、このスリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置は、前記光透過部をストライプ状積層電極群の配列方向と直交するようなスリットにするとともに、このスリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成したことに代えて、前記光透過部をストライプ状積層電極群の配列方向と平行するようなスリットにするとともに、このスリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成したことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明を図面により説明する。
図１は本発明の半透過型液晶表示装置Ｂの断面模式図である。
【００２１】
液晶表示装置Ｂによれば、１はコモン側のガラス基板、２はセグメント側のガラス基板であって、ガラス基板２上に多数平行に配列したＩＴＯからなる前記透明導電層であるストライプ状透明電極群３を形成し、この透明電極群３上にＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層からなるストライプ状光反射性金属層を被着する。
【００２２】
このストライプ状光反射性金属層は、図３に示す如く、スパッタリングにより一様に成膜したＣｒ膜４、Ａｌ膜５をフォトリソグラフィ工程によって、画素間および光透過部をパターニングして取り除くことにより得られる。
【００２３】
同図によれば、セグメント側ガラス基板２（０．５ｍｍ厚）（同図にてＧｌａｓｓと表示する）上に多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群（セグメント電極）をフォトリソグラフィによって形成する。この工程は、従来周知のとおりであり、同図にて「レジスト塗布」、「露光、現像」、「ＩＴＯエッチング」、「レジスト剥離」として示す。
【００２４】
ついでスパッタリングによりＣｒ膜（３５０Å）、Ａｌ膜（１０００Å）を一様に成膜し、フォトリソグラフィによって画素間および光透過部を同時にパターニングして取り除くことで、光透過部を設けた光反射性金属層とした。これらの工程は図３に示すとおり、「Ｃｒ、Ａｌ成膜」、「レジスト塗布」、「露光、現像」、「Ａｌ，Ｃｒエッチング」、「レジスト剥離」として示す。
【００２５】
なお、Ｃｒ膜４はＩＴＯ層とＡｌ膜との接着性を高めるために介在させる。
【００２６】
上記の如く光透過部を設けた光反射性金属層については、Ｃｒ層とＡｌ層との積層構造を設けたが、この積層構造に代えて、ＡｌＮｄなどのＡｌ合金、Ａｇ金属およびＡｇ合金等の金属膜を使用してもよい。
【００２７】
以上のように、ストライプ状光反射性金属層に対しフォトリソグラフィ工程によって、スリット状の光透過部をパターニングする。
【００２８】
また、上記のような構成の光反射性金属層によれば、ＩＴＯからなるストライプ状透明電極群３上にＣｒ膜４とＡｌ膜５との積層からなるストライプ状光反射性金属層を被着し、さらに光透過部はその金属層を取り除くことで形成したことで、光透過部の形成部位には透明電極層が存在している。したがって、ストライプ状透明電極群３とＣｒ膜４・Ａｌ膜５のストライプ状光反射性金属層との組み合わせ全体でもって電極機能を果たす。
【００２９】
そして、これらストライプ状の透明電極群３と光反射性金属層の上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜６を形成している。
【００３０】
一方、ガラス基板１の上にはカラーフィルター７とアクリル系樹脂からなるオーバーコート層８と多数平行に配列したＩＴＯからなるストライプ状透明電極群９とを順次形成し、さらにストライプ状透明電極群９上に一定方向にラビングしたポリイミド樹脂からなる配向膜１０を形成している。
【００３１】
ついで、これらガラス基板２とガラス基板１とを、たとえば２００〜２６０°の角度でツイストされたカイラルネマチック液晶からなる液晶層１１を介して、双方のストライプ状透明電極群３、９が交差（直交）するように、シール部材（図示せず）により貼り合わせる。また、図示していないが、両ガラス基板１、２間には液晶層１１の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配している。
【００３２】
さらにガラス基板１の外側に光散乱材１２、ポリカーボネートからなる第１位相差板１３、第２位相差板１４、ヨウ素系の偏光板１５とを順次積み重ね、ガラス基板２の外側にポリカーボネートからなる第３位相差板１６、ヨウ素系の偏光板１７とを順次積み重ねている。これらの配設にあたっては、アクリル系の材料からなる粘着材を塗布することで貼り付ける。
【００３３】
かくして本発明の液晶表示装置Ｂによれば、光反射性金属層に対しスリット形状の光透過部を設けたことで、この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モードとなした。このように光反射性金属層に対してスリット状の光透過部を形成したことで、反射モードにおいても、全体の表示輝度を高めることができ、その結果、反射時の特性と透過時の特性との相反する調整を容易にすることができた。
【００３４】
つぎにストライプ状光反射性金属層の光透過部について図５にて詳細を述べる。同図Ａは本発明の光反射性金属層の要部拡大平面図であり、同図Ｂ，Ｃは比較例としての光反射性金属層の要部拡大平面図である。
【００３５】
たとえば、光透過部の形状としては図５Ｂ，Ｃに示すような矩形状もしくは円形状の形状が考えられる。そのほかにその他に、楕円形状、三角形状、多角形状などのさまざまな形状を採り得る。
【００３６】
しかしながら、これら形状にて光透過部を作成した場合、各画素毎にこれら形状を作成するためのフォトリソグラフィ用のマスクを作らなければならず、そのためには、その各種形状に応じた精度の高い形状にしなければならず、これに伴って解像性や現像性などのプロセス条件を詳細に設定する必要があり、その結果、製造歩留まりが低下し、製造コストが上がるという課題がある。
【００３７】
これに対する本発明によれば、図５Ａに示す如く、光透過部の形状をスリット状にして、かかる課題を解消している。
【００３８】
すなわち、光反射性金属層に設けるスリット（以下、このスリットを反射層スリットと呼ぶ）は、たとえば図５Ａに示すように光反射性金属層のストライプに対し直交するように配置すればよい、このようなスリット状にすることで、フォトリソグラフィのマスク形状が単純になり、また、解像性や現像性などのプロセス条件においても詳細に設定する必要がなく、これにより、製造歩留まりが上がり、製造コストが下がる。
【００３９】
さらに、このように透明導電層上に光反射性金属層を積層し、スリットを形成した場合には、そのスリットおよび各ストライプ状積層透明電極群間でもって段差が生じ、これにより、この段差に起因して、配向処理のラビング工程において、つぎのような課題がある。
【００４０】
すなわち、ラビングの際のラビング布とこれらの段差部での物理的な接触が不十分となり、液晶層に対する配向規制力が低下し、表示の不具合を発生する。
【００４１】
本発明によれば、かかる課題を解消するために、これらの段差領域を平坦にすべく、段差部を埋めるのであるが、このスリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成し、平坦化する。
【００４２】
このような透明樹脂層を形成するには、下記のような工程を経る。
【００４３】
前述したようにスリットを形成した後、基板上にアクリル系樹脂等からなるネガ型の感光性の透明樹脂（露光された部分が残る樹脂）を塗布し、ついでスリットが形成されている基板面の反対側から露光するという背面露光をおこなえばよい。
【００４４】
すなわち、金属層をマスクとして露光し、これにより、金属層が形成されている領域にて透明樹脂が形成されず、それ以外の部分のみ透明樹脂が形成され、スリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成され、平坦化される。
【００４５】
以上のごとく、段差が解消されて、ラビング時のラビング布の接触が不十分となる現象が無くなり、均一なラビング状態が実現し、表示異常が無くなる。
【００４６】
また、上述した構成の場合、カラーフィルター７に形成する画素間のブラックレジスト（遮光膜）については、図４に示すようにセグメント電極間部分にストライプ状に形成すれば、コモン電極間部分については金属層が遮光性を有するため、画素間のブラックレジスト（遮光層）をカラーフィルターにマトリックス状に配置したことによる遮光効果、すなわちカラーフィルターに遮光膜をマトリックスに形成した場合と同じ遮光効果がある。なお、カラーフィルターに形成する画素間のブラックレジストは上記のようなストライプ状にすればよい。
【００４７】
つぎに本発明の他の液晶表示装置を述べる
上述した構成の液晶表示装置Ｂによれば、図３に示す如くストライプ状透明電極群と光反射性金属層（反射層スリット）とを形成する工程を経ることで、ＩＴＯパターンと金属反射層との間にて露光上ズレが生じることがある。
【００４８】
これに伴う課題を図６により説明すると、同図Ａに示すようにＩＴＯパターンと金属反射層との間にて露光ズレがない場合に比べて、同図Ｂに示す如く、このような露光ズレが生じると、一画素内での反射領域が小さくなり、反射率が減少する。一方、透過領域が大きくなり、透過率が増加し、製品上の特性バラツキが生じる。
【００４９】
この課題に対し、本例では、図７に示す如く、光透過部をストライプ状透明電極群３の配列方向と平行するようなスリットにする。
【００５０】
このように反射層スリットをセグメント電極と平行に設けるが、同図に示すように、さらにそのスリット部位を一画素内のサイド部に設けている。
【００５１】
すなわち、セグメント側基板によれば、長辺Ｌ１と短辺Ｍ１の一画素に対し、設計上短辺Ｍ１よりも小さな幅の光反射性金属層を帯状に形成することで、各セグメント電極間に反射層スリットを設けた構成にする。Ｍ２とＭ３は、それぞれストライプ状透明電極群３と帯状の光反射性金属層との双方の端部の間隔である。
【００５２】
上記のような構成の反射層スリットによれば、図３に示す如くストライプ状透明電極群と光反射性金属層（反射層スリット）とを形成する工程を経ることで、図８Ａに示すようにＩＴＯパターンと金属反射層との間にて露光上ズレがない場合に比べて、同図Ｂに示す如く、ＩＴＯパターンと金属反射層との間にて露光上ズレが生じることがあっても、一画素内での反射領域に変化がなく、反射率が減少したり、透過領域が大きくなって透過率が増加することもなく、これにより、製品上の一定の品質特性が得られる。
【００５３】
さらに、このように透明導電層上に金属を積層し、スリットを形成した場合には、スリットおよび各ストライプ状積層透明電極群間にて段差が生じ、この段差は、配向処理のラビング工程での問題となり、ラビングの際のラビング布とこれらの段差部での物理的な接触が不十分となり、液晶層に対する配向規制力が低下し、表示の不具合を発生する。
【００５４】
そこで、前述したように、これらの段差領域を平坦にする為に、段差部を埋める為に、段差領域に透明樹脂層を形成し、平坦化する。透明樹脂形成方法としては、スリットを形成した後、基板上にネガ型の感光性の透明樹脂（露光された部分が残る樹脂）を塗布し、スリットが形成されている基板の反対側から露光する、いわゆる背面露光を行う。
【００５５】
すなわち、金属層をマスクとして露光し、これにより、金属層が形成されている領域にて透明樹脂が形成されず、それ以外の部分のみ透明樹脂が形成され、スリットの内部および各ストライプ状積層電極群間に透明樹脂層を形成され、平坦化され、これにより、段差が解消されて、ラビング時のラビング布の接触が不十分となる現象が無くなり、均一なラビング状態が実現し、表示異常が無くなる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の液晶表示装置によれば、上記構成のように光反射性金属層に対し各画素ごとに光透過部を設けて、この光透過部にて透過モードとなし、光透過部以外の領域にて反射モードとなし、その光透過部をスリット状にするが、これによって生じる段差を透明樹脂で平坦化することによって、ラビング時に生じるラビング布の接触不十分や、それに伴う乱れなどによる表示異常が発生しなくなった。
【００５７】
また、本発明によれば、反射層スリットを光反射性金属層のストライプに直交するように配置すれば、カラーフィルターに形成する画素間のブラックレジストは、スリット状の光透過部と直交の画素間部分にストライプ状に形成すれば、画素間のブラックレジスト（遮光層）をマトリックス状に配置したことと同じ効果を奏する。
【００５８】
さらにまた、本発明においては、光透過部をストライプ状透明電極群の配列方向と平行するようなスリットにすれば、ＩＴＯパターンと金属反射層との間にて露光上ズレが生じることがあっても、製品上の一定の品質特性が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の断面模式図である。
【図２】従来の液晶表示装置の断面模式図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】セグメント側基板とコモン側基板の双方の拡大図である。
【図５】Ａは本発明であり、ＢとＣは比較例であって、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれセグメント側基板の拡大図である。
【図６】Ａ、Ｂはそれぞれセグメント側基板の拡大図であり、Ａは露光ズレがない場合、Ｂは露光ズレがある場合である。
【図７】セグメント側基板とコモン側基板の双方の拡大図である。
【図８】Ａ、Ｂはそれぞれセグメント側基板の拡大図であり、Ａは露光ズレがない場合、Ｂは露光ズレがある場合である。
【符号の説明】
１・・・コモン側のガラス基板
２・・・セグメント側のガラス基板
３・・・ストライプ状透明電極群
４・・・Ｃｒ膜
５・・・Ａｌ膜
６、１０・・・配向膜
７・・・カラーフィルター
８・・・オーバーコート層
９・・・ストライプ状透明電極群
１１・・・液晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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