(57)【要約】【課題】カラーフィルタの色再現性に優れた外面拡散半透過型カラー液晶表示装置に使用される外面拡散半透過型反射板および前記特性を有する外面拡散半透過型カラー液晶表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の外面拡散半透過型反射板は、ガラス板の一方の面に、金属膜を形成した後、その上に透明レジスト樹脂膜を形成することで積層膜とし、前記積層膜が形成されたガラス板の面と反対側の面から入射するバックライトを光源とする光が通過するように、前記積層膜に対してフォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行うことで導光路となる貫通孔を形成し、透明レジスト樹脂膜を金属膜の表面から剥離することなく存置した状態で使用されることを特徴とする。【選択図】  図４
2004309532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板の一方の面に、金属膜を形成した後、その上に透明レジスト樹脂膜を形成することで積層膜とし、前記積層膜が形成されたガラス板の面と反対側の面から入射するバックライトを光源とする光が通過するように、前記積層膜に対してフォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行うことで導光路となる貫通孔を形成し、透明レジスト樹脂膜を金属膜の表面から剥離することなく存置した状態で使用されることを特徴とする外面拡散半透過型反射板。
【請求項２】
透明レジスト樹脂膜がネガ型レジストを用いて形成されてなることを特徴とする請求項１記載の外面拡散半透過型反射板。
【請求項３】
請求項１記載の外面拡散半透過型反射板を備えてなることを特徴とする外面拡散半透過型カラー液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１記載の外面拡散半透過型反射板の上にカラーフィルタ層が直接形成され、前記カラーフィルタ層の上に平坦化膜を介して透明電極層と配向膜が形成されて液晶表示用の一方の基板とし、液晶層を介して前記基板に対向するように光拡散フィルムが設けられた液晶表示用の他方の基板が配置されることによりカラー液晶表示機構を備える外面拡散半透過型カラー液晶表示装置であって、前記貫通孔の中に単一のカラーフィルタ材料が充填されるように前記カラーフィルタ層が形成されていることを特徴とする請求項３記載の外面拡散半透過型カラー液晶表示装置。
【請求項５】
前記透明レジスト樹脂膜の上にブラック層が形成されていることを特徴とする請求項４記載の外面拡散半透過型カラー液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーフィルタの色再現性に優れた外面拡散半透過型カラー液晶表示装置に使用される外面拡散半透過型反射板および前記特性を有する外面拡散半透過型カラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、外光とともにバックライトを光源とする光を利用し、明るいところでも暗いところでも広い角度にわたって高い反射効率を有するとともに、いずれの方向においても視野角が広い外面拡散半透過型カラー液晶表示装置や内面拡散半透過型カラー液晶表示装置が注目されている。例えば、下記の特許文献１には、ガラス板などの光が透過する透明板の表面をサンドブラストなどにより均一で細かい粗面とし、その上にアルミニウムなどの金属膜を反射膜として真空蒸着法などにより形成し、反射膜に一定の均一な間隔で光が通過する導光路をフォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行うことによりパターン形成した内面拡散半透過型反射板が開示され、この内面拡散半透過型反射板の反射膜の上に透明な保護膜を形成して反射膜の酸化などを防止するとともに表面を平坦化し、その上にカラーフィルタ層と透明電極層を形成したものを液晶表示用の一方の基板とした内面拡散半透過型カラー液晶表示装置が開示されている。この内面拡散半透過型カラー液晶表示装置によれば、外部から入射する光を反射膜の表面で乱反射して均一に拡散させるとともに、バックライトを光源とする光が導光路を通過して正面側に放射されるため、外部の光と光源からの光を効率よく利用することが可能となり、明るいところでも暗いところでも広い角度にわたって高い反射効率を有するとともに、いずれの方向においても視野角が広いという効果が得られる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９５０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１に記載の内面拡散半透過型カラー液晶表示装置は、優れた特性を有するものであるが、カラーフィルタの色再現性においては必ずしも満足できるものではない。また、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行うことで金属膜に導光路を形成して内面拡散半透過型反射板とし、その上に透明な保護膜を形成するためには、金属膜の表面にいったん形成したレジストを剥離する工程を必要とする。従って、製造工程数が多くなるとともに、製造コストが高くなるという問題がある。また、金属膜の表面のレジストを剥離する工程を行う間に金属膜がレジスト剥離液で変質したり、レジストの剥離が十分でないことに起因して金属膜の表面にレジストかすが残存したりした場合には、反射膜としての金属膜の特性に悪影響を及ぼす恐れがある。金属膜の表面のレジストかすは、金属膜の表面を素焼することで除去することも可能であるが、製造工程数の増加と高コスト化に繋がる。
また、カラーフィルタの色再現性に優れた外面拡散半透過型カラー液晶表示装置は今だ存在しないのが現状である。
そこで本発明は、カラーフィルタの色再現性に優れた外面拡散半透過型カラー液晶表示装置に使用される外面拡散半透過型反射板および前記特性を有する外面拡散半透過型カラー液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の点に基づいてなされた本発明の外面拡散半透過型反射板は、請求項１記載の通り、ガラス板の一方の面に、金属膜を形成した後、その上に透明レジスト樹脂膜を形成することで積層膜とし、前記積層膜が形成されたガラス板の面と反対側の面から入射するバックライトを光源とする光が通過するように、前記積層膜に対してフォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行うことで導光路となる貫通孔を形成し、透明レジスト樹脂膜を金属膜の表面から剥離することなく存置した状態で使用されることを特徴とする。
また、請求項２記載の外面拡散半透過型反射板は、請求項１記載の外面拡散半透過型反射板において、透明レジスト樹脂膜がネガ型レジストを用いて形成されてなることを特徴とする。
また、本発明の外面拡散半透過型カラー液晶表示装置は、請求項３記載の通り、請求項１記載の外面拡散半透過型反射板を備えてなることを特徴とする。
また、請求項４記載の外面拡散半透過型カラー液晶表示装置は、請求項３記載の外面拡散半透過型カラー液晶表示装置において、請求項１記載の外面拡散半透過型反射板の上にカラーフィルタ層が直接形成され、前記カラーフィルタ層の上に平坦化膜を介して透明電極層と配向膜が形成されて液晶表示用の一方の基板とし、液晶層を介して前記基板に対向するように光拡散フィルムが設けられた液晶表示用の他方の基板が配置されることによりカラー液晶表示機構を備える外面拡散半透過型カラー液晶表示装置であって、前記貫通孔の中に単一のカラーフィルタ材料が充填されるように前記カラーフィルタ層が形成されていることを特徴とする。
また、請求項５記載の外面拡散半透過型カラー液晶表示装置は、請求項４記載の外面拡散半透過型カラー液晶表示装置において、前記透明レジスト樹脂膜の上にブラック層が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の外面拡散半透過型反射板は、ガラス板の一方の面に、金属膜を形成した後、その上に透明レジスト樹脂膜を形成することで積層膜とし、前記積層膜が形成されたガラス板の面と反対側の面から入射するバックライトを光源とする光が通過するように、前記積層膜に対してフォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行うことで導光路となる貫通孔を形成し、透明レジスト樹脂膜を金属膜の表面から剥離することなく存置した状態で使用されることを特徴とするものである。
上記の特許文献１に記載の内面拡散半透過型カラー液晶表示装置は、その表面を均一で細かい粗面としたガラス板の上に形成された反射膜の上に透明な保護膜を形成してその表面を平坦化し、その上にカラーフィルタ層を形成しているので、反射膜に形成された導光路は保護膜材料で充填されており、個々のカラーフィルタ、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）は、保護膜の上に形成されている。
これに対し、本発明の外面拡散半透過型反射板を備えた外面拡散半透過型カラー液晶表示装置は、例えば、外面拡散半透過型反射板の上にカラーフィルタ層が直接形成され、かつ、反射膜である金属膜とその上に形成された透明レジスト樹脂膜との積層膜に対してフォトリソグラフィ工程とエッチング工程を行うことで形成された導光路となる貫通孔の中に単一のカラーフィルタ材料が充填されるように形成される。従って、このような外面拡散半透過型カラー液晶表示装置は、カラーフィルタ層の膜厚の増大が図られており、特に、積層膜が形成されたガラス板の面と反対側の面から入射する光が導光路を通過する際のカラーフィルタの色再現性の向上に効果を発揮する。また、金属膜の上に形成された透明レジスト樹脂膜を剥離することなく、外面拡散半透過型反射板の構成要素とすることで、製造工程数の削減と低コスト化を図ることができるとともに、レジストを剥離する場合に生じうる種々の問題がなく、反射膜としての金属膜の特性を保持することができるといった利点を有する。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の外面拡散半透過型反射板およびこの反射板を備えた外面拡散半透過型カラー液晶表示装置を実施例において添付図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本発明は以下の記載に何ら限定されるものではない。
【０００８】
１．外面拡散半透過型反射板
図１は、本発明の外面拡散半透過型反射板の一実施形態を示すものである。この外面拡散半透過型反射板Ａは、例えば、図２に示したような工程を経て製造される。
【０００９】
即ち、まず、図２（ａ）に示したように、透明基板であるガラス板２の上に、金属膜１１を形成する。金属膜１１は、アルミニウムや銀やその合金などからなり、膜厚が０．１μｍ〜０．５μｍであるものが望ましい。このような金属膜１１は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法などにより容易に形成することができる。
【００１０】
続いて、図２（ｂ）に示したように、金属膜１１の上に、透明レジスト樹脂膜１２を形成して積層膜とする。透明レジスト樹脂膜１２は、外部から入射する光がその下層に位置する金属膜１１において反射する際の反射率に悪影響を及ぼすことのない材質から構成されてなるものであれば特段の制限はないが、透明レジスト樹脂膜１２の材質としては、透明性に優れ、かつ、次の工程においてフォトリソグラフィ工程を行うことで優れた寸法精度で導光路を形成することができるネガ型レジスト（アクリル系レジストなど）が好適に用いられる。
透明レジスト樹脂膜１２は、例えば、透明レジスト樹脂膜１２を形成するための樹脂液をガラス板２の上にスピンコート法などの塗布方法によって塗布した後、加熱炉などの加熱装置を用いて７０℃〜１２０℃の温度範囲で４０秒以上加熱して焼成することで形成することができる。その膜厚は、０．５μｍ〜３．０μｍとすることが望ましい。このような膜厚にすることにより、バックライトを光源とする光による透過色と外部から入射する光による反射色とのバランスが良好となり優れた色再現性が得られる。
【００１１】
最後に、図２（ｃ）に示したように、透明レジスト樹脂膜１２に対してフォトリソグラフィ工程を行った後、金属膜１１に対してエッチング工程を行い、バックライトを光源とする光を通過させて正面側に放射させるための導光路となる貫通孔１３を積層膜に形成する。フォトリソグラフィ法による露光・現像は、例えば、常法に従って、所定の微細パターン（透明レジスト樹脂膜１２に導光路を形成するためのパターン）が高精度に描画されたフォトマスクを使用して露光を行った後、パターン部以外の樹脂を除去するために所定の現像液を使用して現像し、最後に、加熱炉などの加熱装置を用いて約２４０℃で３０分以上加熱して焼成することで行えばよい。以上の操作により、フォトマスク上のパターンが正確に転写され、透明レジスト樹脂膜１２に導光路が形成される。金属膜１１に対するエッチング工程は、金属膜の材質に応じたエッチャントを用いて常法に従って行えばよい。
導光路を形成するためのパターンに特段の制限はないが、形成される導光路の大きさが追って形成される個々のカラーフィルタの大きさよりも小さくなるようなパターンとすることが望ましく、また、個々のカラーフィルタの領域内に少なくとも１つ以上の導光路が存在するようなパターンとすることが望ましい。この場合、個々のカラーフィルタの領域内に導光路として形成される開口部の開口率は１０％〜５０％とすることが望ましい。開口率が１０％よりも小さいと透過率の低下を招く恐れがある一方、開口率が５０％を越えると反射率の低下を招く恐れがあるからである。
【００１２】
図３は、外面拡散半透過型反射板Ａの上に形成されたカラーフィルタ層の一実施形態を示すものである。３種類のカラーフィルタ、即ち、赤（Ｒ）１８Ｒと緑（Ｇ）１８Ｇと青（Ｂ）１８Ｂからなるカラーフィルタ層は、透明レジスト樹脂膜１２の上に直接形成され、かつ、金属膜１１と透明レジスト樹脂膜１２との積層膜に形成された貫通孔１３の中に単一のカラーフィルタ材料が充填されるように形成されたものである。従って、カラーフィルタ層の膜厚の増大が図られており、特に、金属膜と透明レジスト樹脂膜との積層膜が形成されたガラス板の面と反対側の面から入射する光が導光路を通過する際のカラーフィルタの色再現性の向上に効果を発揮する。
なお、互いに隣接するカラーフィルタの境界となる部分を透明レジスト樹脂膜１２の上に位置させ、光漏れを防止してコントラストを確保するために、当該部分にブラック層２２を形成することが望ましい。ブラック層２２はカラーフィルタ層を形成する前後のいずれかにおいて常法に従って形成すればよい。
【００１３】
なお、図１に示した外面拡散半透過型反射板Ａの上へのカラーフィルタ層の形成は、図３に示したような態様に限定されず、ブラック層を貫通孔１３の中に配し、ブラック層を境界として２種類のカラーフィルタ材料が貫通孔１３の中に充填されるような態様であってもよい。
【００１４】
２．外面拡散半透過型カラー液晶表示装置
図４は、外面拡散半透過型反射板Ａを備える外面拡散半透過型カラー液晶表示装置の一実施形態を示すものである。
この外面拡散半透過型カラー液晶表示装置Ｂは、図３に示したような態様で外面拡散半透過型反射板Ａの上にカラーフィルタ層（１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ）が直接形成され、カラーフィルタ層の上に平坦化膜４９を介してＩＴＯからなる透明電極層５０と配向膜５１が形成されて液晶表示用の一方の基板としている。そして、封止剤３３により封入された液晶層３４を介して前記基板に対向するように液晶表示用の他方の基板が配置されている。この基板は、ガラス基板３１の上面側に上から順に設けられた光拡散フィルム３５と、偏光板３６と、位相差板３７、３８とを具備して構成され、また、ガラス基板３１の下面側にはＩＴＯからなる透明電極層４５と平坦化膜４６と配向膜４７が積層されて構成されている。
外面拡散半透過型反射板Ａの背面側にランプなどのバックライト６０が配置されることにより外面拡散半透過型カラー液晶表示装置Ｂが形成される。バックライト６０は透過型カラー液晶表示装置に使用されるものよりも省電力のもので、外面拡散半透過型反射板Ａを均等に照明できるものが望ましい。
なお、金属膜４２に電極機能を付与して反射電極板とすることにより、透明電極層５０を省略した構成にしてもよい。
【００１５】
光拡散フィルム３５は、表面の凹凸により拡散性を有するものであってもよいし、フィルム内部に拡散剤を含有し、樹脂と拡散剤との屈折率の差異によって拡散性を有するものであってもよい。また、光拡散フィルム３５の表面に傷がつくのを防止するために透明な保護フィルムを積層したり、ハードコート層を設けたりしてもよい。外光の反射を防止するために表面に微細な凹凸を形成し外光を乱反射させるアンチグレア層や、誘電体薄膜の多層膜からなる反射防止層を形成してもよい。なお、図４に示した外面拡散半透過型カラー液晶表示装置Ｂにおいては、光拡散フィルム３５は偏光板３６の上面に設けられているが、光拡散フィルム３５は偏光板３６の下面に設けられるものであってもよい。
【００１６】
外面拡散半透過型カラー液晶表示装置Ｂによれば、外部から入射する光は、金属膜１１の表面で優れた反射率で反射した後、光拡散フィルム３５により外部に向かって均一に拡散する。そして、外面拡散半透過型反射板Ａの背面側に配置されたバックライト６０を光源とする光は、貫通孔１３を通過して正面側に放射される。この際、貫通孔１３の中は単一のカラーフィルタ材料で充填されていることによりカラーフィルタ層の膜厚の増大が図られているので、カラーフィルタの色再現性が向上する。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、カラーフィルタの色再現性に優れた外面拡散半透過型カラー液晶表示装置に使用される外面拡散半透過型反射板および前記特性を有する外面拡散半透過型カラー液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の外面拡散半透過型反射板の一実施形態を示す図。
【図２】図１で示した外面拡散半透過型反射板の一製造工程を示す図。
【図３】図１で示した外面拡散半透過型反射板の上に形成されたカラーフィルタ層の一実施形態を示す図。
【図４】図１で示した外面拡散半透過型反射板を備える外面拡散半透過型カラー液晶表示装置の一実施形態を示す図。
【符号の説明】
Ａ          外面拡散半透過型反射板
Ｂ          外面拡散半透過型カラー液晶表示装置
２、３１    ガラス基板
１１          金属膜
１２          透明レジスト樹脂膜
１３          貫通孔（導光路）
１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ  カラーフィルタ層
２２          ブラック層
３４          液晶
３５          光拡散フィルム
【図１】
2004309532.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004309532.tif 000006