(57)【要約】【課題】カラーフィルタの各画素に光透過部と反射ミラーによる光反射部とを有する反射・半透過型カラー液晶表示素子において、帯電された静電気が反射ミラーにより偏った分布を持たないようにする。【解決手段】観察面側の第１パネル基板と裏面側の第２パネル基板２０とを含む液晶セルを含み、その第２パネル基板２０の内面にＲ，Ｇ，Ｂの各カラー画素を含むカラーフィルタ２１が形成されているとともに、その各画素ごとに光透過部２５と光反射部とが設けられている反射・半透過型カラー液晶表示素子において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各カラー画素内に小片状に分割して形成された複数の反射ミラー膜２６ｐを配置する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ともに透明電極を有する観察面側の第１パネル基板と裏面側の第２パネル基板とを周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルを含み、上記第２パネル基板の内面にＲ，Ｇ，Ｂの各カラー画素を含むカラーフィルタが形成されているとともに、その各画素ごとに光透過部と光反射部とが設けられている反射・半透過型カラー液晶表示素子において、
上記光反射部が、上記画素内で小片状に分割して形成された複数の反射ミラー膜からなることを特徴とする反射・半透過型カラー液晶表示素子。
【請求項２】
上記反射ミラー膜の各々が、実質的に同じ形でかつ同じ大きさである請求項１に記載の反射・半透過型カラー液晶表示素子。
【請求項３】
少なくとも下地層，反射ミラー膜層およびキャップ層の３層を含み、液晶セルの内面に形成されるカラーフィルタの各画素ごとに設けられる反射・半透過膜の製造方法において、
上記液晶セルを構成する一方のパネル基板の内面に直接もしくは拡散層を介して上記下地層を上記画素内の全面にわたって形成する第１工程と、
上記下地層上の全面にわたって上記反射ミラー膜層を形成する第２工程と、
上記反射ミラー膜層をエッチングして、上記画素内に小片状に分割された複数の反射ミラー膜を形成する第３工程と、
上記反射ミラー膜の上に上記キャップ層を上記画素内の全面にわたって形成する第４工程とを、この順序で実施することを特徴とする反射・半透過膜の製造方法。
【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・半透過型カラー液晶表示素子およびその反射・半透過膜の製造方法に関し、さらに詳しく言えば、カラーフィルタの各画素ごとに光透過部と光反射部とを形成する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射・半透過型カラー液晶表示素子は、周囲が明るい場所では反射型カラーとして機能し、周囲が暗い場所ではバックライトを点灯させることにより透過型カラーとして機能する。
【０００３】
そのため、パネルの内面には外光をカラーフィルタを通して表示面に反射させる光反射部と、バックライトからの光をカラーフィルタを透過させて表示面に照射するための光透過部とがカラーフィルタの各画素ごとに設けられている。その従来の構成例を図５の部分拡大断面図により説明する。
【０００４】
まず、液晶セルの構成要素として、図示しない周辺シール材を介して圧着される観察面側の第１パネル基板１０と裏面側（反観察面側）の第２パネル基板２０とを備えている。ドットマトリクス表示であるとして、第１パネル基板１０の内面には、例えばコモン電極としての透明電極１１がストライプ状に形成されているとともに、透明電極１１上には配向膜１２が配設されている。
【０００５】
第２パネル基板２０の内面には、カラーフィルタ２１，保護層２２，コモン電極の対向するセグメント電極としての透明電極２３および配向膜２４がこの順序で形成されている。カラーフィルタ２１はＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラー画素（サブピクセル単位）を含み、その各画素ごとに光透過部２５と、光反射部としての反射ミラー膜２６とが設けられている。また、各画素間には遮光膜（ブラックマスク）２７が設けられている。図示しないが、第２パネル基板２０の裏面側にバックライトが配置される。
【０００６】
観察面側から液晶セル内に入射した外光は、反射ミラー膜２６で反射して表示面側に向かう。バックライトからの光は、光透過部２５を通過して表示面に向かう。その際、透明電極１１，２３間に所定の電圧を印加して、液晶セル内に封入されている液晶をシャッタとして駆動することにより、カラー画素を透過した光により所定のカラー表示が得られる。
【０００７】
このようにして、反射モード，透過モードのいずれでも同画像のカラー表示が得られ、また、画素内における光透過部２５の開口率（相対的には、反射ミラー膜２６の占有率）を選択することにより、各モードでの明るさのバランスを調整することができる。
【０００８】
図６に光透過部２５と反射ミラー膜２６とを含む平面図を示す。光透過部２５は、例えば蒸着法などによって所定の金属材からなる反射ミラー膜２６を画素内の全面にわたって形成したのち、その一部分をエッチングすることにより形成される。この例では、光透過部２５を遮光膜２７に沿って形成しているが、反射ミラー膜２６の中央部分に形成されることもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、光透過部２５が画素内のいずれの部分に形成されるにしても、画素内が反射ミラーがベタ状に連続して存在する部分と、反射ミラーがない部分とに２分されるため、次のような問題が生ずる。
【００１０】
すなわち、液晶セルの製造工程ではパネル基板が高誘電体であることから、しばしば静電気が発生する。発生した静電気は、反射ミラーがある部分と反射ミラーがない部分とで分布（偏り）を持つ。この静電気の分布により、液晶セル内に入れられているギャップ保持用の面内スペーサが部分的に凝集することがあり、これが原因でギャップムラが発生し表示不良となることがある。
【００１１】
また、反射ミラー膜２６と光透過部２５との間に段差があるため、その上に形成されるカラーフィルタ２１に凹凸ができ、この凹凸がギャップ面に現れこれによってもギャップムラが発生することがある。
【００１２】
さらには、反射ミラー膜２６およびそれをエッチングしてなる光透過部２５は、多面取り基板であるマザー基板上で形成されるが、その広い面にわたって反射ミラー膜２６を均一厚みで成膜し、また、エッチングによりその一部分を除去して光透過部２５を正確に形成するには技術的な困難さがあり、反射・透過表示画像のバランスを調整するにも限界がある。
【００１３】
なお、反射・半透過膜として、例えばアルミニウムの薄膜からなるハーフミラー膜を用いることが知られている。このハーフミラー膜によれば、静電気が偏って分布したり、段差による凹凸などが生ずることはないが、透過光に独特の色が付与されるため、色再現性の点で好ましくない。また、ハーフミラー膜は、その膜厚によって反射光・透過光のバランスが左右されやすく、製造上の再現性が乏しいという不具合点もある。
【００１４】
したがって、本発明の課題は、カラーフィルタの各画素に光透過部と反射ミラーによる光反射部とを設ける構成でありながら、液晶セルに帯電された静電気が偏った分布を持つことがなく、また、光透過部と光反射部との段差に起因するセルギャップムラを排除することにある。
また、本発明の別の課題は、光透過部と反射ミラーによる光反射部とを含む反射・半透過膜を容易かつ効率的に作製することができる製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ともに透明電極を有する観察面側の第１パネル基板と裏面側の第２パネル基板とを周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルを含み、上記第２パネル基板の内面にＲ，Ｇ，Ｂの各カラー画素を含むカラーフィルタが形成されているとともに、その各画素ごとに光透過部と光反射部とが設けられている反射・半透過型カラー液晶表示素子において、上記光反射部が、上記画素内で小片状に分割して形成された複数の反射ミラー膜からなることを特徴としている。
【００１６】
この構成によれば、画素内で反射ミラー膜が分散して配置されているため、液晶セルに帯電した静電気もそれに伴って分布することになり、面内スペーサの凝集現象が解消される。また、光透過部と光反射部との段差による凹凸も分散されるため、全体的に見てセルギャップの均一性が保たれる。特には、上記反射ミラー膜の各々が、実質的に同じ形でかつ同じ大きさであることが好ましい。
【００１７】
光透過部は光反射部の一部分をエッチングにより除去することにより形成されるが、光反射部として少なくとも下地層，反射ミラー膜層およびキャップ層の３層を含む多層膜を用いる場合ある。
【００１８】
一例として、中間の反射ミラー膜層には、ＡＰ系合金（Ａｇ／Ｐｄ合金）膜やＡＰＣ系合金（Ａｇ／Ｐｄ／Ｃｕ合金）膜などの銀合金が用いられ、下地層とキャップ層には、インジウムおよびセリウムを含有した酸化物などの屈折率の高い透明膜が用いられる。したがって、光反射部に多層膜を用いる場合には、その３層についてエッチングする必要があり、これが工程上の負担となる。
【００１９】
そこで、この課題を解決するため、本発明は、少なくとも下地層，反射ミラー膜層およびキャップ層の３層を含み、液晶セルの内面に形成されるカラーフィルタの各画素ごとに設けられる反射・半透過膜の製造するにあたって、上記液晶セルを構成する一方のパネル基板の内面に直接もしくは拡散層を介して上記下地層を上記画素内の全面にわたって形成する第１工程と、上記下地層上の全面にわたって上記反射ミラー膜層を形成する第２工程と、上記反射ミラー膜層をエッチングして、上記画素内に小片状に分割された複数の反射ミラー膜を形成する第３工程と、上記反射ミラー膜の上に上記キャップ層を上記画素内の全面にわたって形成する第４工程とを、この順序で実施する製造方法を提供する。この製造方法によれば、反射ミラー膜層の１層のみをエッチングすればよく、工程上の負担が軽減される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図４を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態の説明において、先の図５および図６により説明した従来例と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には、それと同じ参照符号を用いる。
【００２１】
図１は本発明の反射・半透過型カラー液晶表示素子が備える裏面側の第２パネル基板２０の要部拡大断面図で、図２は第２パネル基板２０に設けられている光透過部と光反射部とを含む平面図である。なお、観察面側の第１パネル基板１０については上記従来例で説明した構成と同じであってよいため、その図示および説明は省略する。
【００２２】
本発明によると、光反射部は、カラーフィルタ２１に含まれるＲ，Ｇ，Ｂの各カラー画素（サブピクセル単位）内において分散して配置された複数の小片反射ミラー膜２６ｐからなり、小片反射ミラー膜２６ｐが形成されていない部分が光透過部２５である。
【００２３】
この例において、各小片反射ミラー膜２６ｐは矩形状に形成されているが、円形，楕円形，三角形，菱形などとしてもよく、場合によっては異形のものを混在させてもよい。また、個数および配置の仕方や１個あたりの大きさなども、得ようとする反射モード時と透過モード時の明るさのバランスに応じて任意に選択されてよいが、特には小片反射ミラー膜２６ｐを同形かつ同大として均等に配置することが好ましい。
【００２４】
また、小片反射ミラー膜２６ｐは、静電気の分布均一化，セルギャップ面の凹凸化の観点から、１つのカラー画素内に５個以上好ましくは１０個以上とし、これに対して微細小片の作成困難性の観点から、５０個以下好ましくは３０個以下とされる。
【００２５】
このように、小片反射ミラー膜２６ｐを分散して配置することにより、液晶セルに帯電した静電気の分布もほぼ均一となる。したがって、面内スペーサが局所的に凝集することがなく、ギャップムラによる表示不良が解消される。
【００２６】
また、小片反射ミラー膜２６ｐと光透過部２５との段差による凹凸も、従来のように画素１つに付き１つの大きな凹凸ではなく、小さな凹凸として分散されるため、全体的に見てセルギャップの均一性が保たれる。
【００２７】
具体例として、図３に示すように１つの画素内を縦・横ともに６．７μｍの正方形に１６等分し、その各区画内に縦・横ともに６．０μｍの正方形とした小片反射ミラー膜２６ｐを形成したところ、面内スペーサの局所的な凝集（不均一分布）による表示不良は見られなかった。また、反射モード時と透過モード時の明るさのバランスもよりきめ細かく正確に調整することができた。
【００２８】
次に、図４により、上記小片反射ミラー膜２６ｐと光透過部２５とを、下地層，反射ミラー膜およびキャップ層（上層）を含む多層膜によって形成する場合について説明する。
【００２９】
まず第１工程として、図４（ａ）に示すように、第２パネル基板２０の内面に拡散層２０１を形成したのち、その上に上記多層膜に含まれる下地層２６１を形成する。拡散層２０１は例えばエポキシ系アクリル樹脂によって形成されるが、拡散層２０１を形成することなく、第２パネル基板２０の内面に下地層２６１を直接形成することもできる。下地層２６１は、例えばインジウムおよびセリウムを含有した酸化物などの屈折率の高い透明膜により形成されてよい。なお、拡散層２０１および下地層２６１は、画素内の全面にわたって形成する。
【００３０】
次に第２工程として、図４（ｂ）に示すように、下地層２６１上にその全面にわたって好ましくはＡＰ系合金（Ａｇ／Ｐｄ合金）やＡＰＣ系合金（Ａｇ／Ｐｄ／Ｃｕ合金）などの銀合金によって反射ミラー膜２６を形成する。
【００３１】
そして、第３工程として、図４（ｃ）に示すように、反射ミラー膜２６をエッチング処理してその一部分を除去し、図２に例示するように、画素内に多数の小片反射ミラー膜２６ｐを形成する。
【００３２】
最後に、第４工程として、図４（ｄ）に示すように、小片反射ミラー膜２６ｐ上にキャップ層２６２を画素内の全面にわたって形成する。キャップ層２６２は、下地層２６１と同じく、例えばインジウムおよびセリウムを含有した酸化物などの屈折率の高い透明膜により形成されてよい。
【００３３】
このようにして、多層膜からなる反射・半透過膜を製造したのち、キャップ層２６２上にＲ，Ｇ，Ｂの各カラー画素が形成されるのであるが、小片反射ミラー膜２６ｐがある部分が光反射部となり、小片反射ミラー膜２６ｐがない部分が光透過部２５となる。
【００３４】
このように、本発明の製造方法によれば、光透過部２５を得る場合、その部分に含まれる下地層２６１，反射ミラー膜２６およびキャップ層２６２の３層をエッチング処理する必要がなく、反射ミラー膜２６の１層のみをエッチング処理すればよいため、工程上の負担が軽減される。特に、ギャップ層２６２に難エッチング層であるシリカ層などを含む反射ミラー膜に好適である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、観察面側の第１パネル基板と裏面側の第２パネル基板とを周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルを含み、その第２パネル基板の内面にＲ，Ｇ，Ｂの各カラー画素を含むカラーフィルタが形成されているとともに、その各画素ごとに光透過部と光反射部とが設けられている反射・半透過型カラー液晶表示素子において、各画素内に小片状に分割して形成された複数の反射ミラー膜を配置したことにより、液晶セルに帯電された静電気が偏った分布を持つことがないため面内スペーサが局所的に凝集することがなく、また、光透過部と光反射部との段差に起因する凹凸を分散されるため、セルギャップムラによる表示不良を解消することができる。
【００３６】
また、本発明の請求項３によれば、少なくとも下地層，反射ミラー膜層およびキャップ層の３層を含む多層膜によって光透過部と光反射部とを得る場合、反射ミラー膜層のみをエッチングすればよいため、工程上の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射・半透過型カラー液晶表示素子が備える第２パネル基板の要部を拡大して示す断面図。
【図２】上記第２パネル基板に設けられている光透過部と光反射部とを含む平面図。
【図３】本発明の具体的な実施例を説明するための模式図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）本発明の製造方法に含まれる各工程ごとの説明図。
【図５】従来の反射・半透過型カラー液晶表示素子を示す部分拡大断面図。
【図６】上記従来例の第２パネル基板に設けられている光透過部と光反射部とを含む平面図。
【符号の説明】
１０  第１パネル基板
２０  第２パネル基板
２１  カラーフィルタ
２２  保護層
２３  透明電極
２４  配向膜
２５  光透過部
２６  反射ミラー膜
２６１  下地層
２６２  キャップ層
２６ｐ  小片反射ミラー膜
２７  遮光膜
Ｒ，Ｇ，Ｂ  カラー画素
【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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