(57)【要約】【課題】本発明は、製造が容易であり、反射光であっても透過光であっても同様な色調で表示することが可能であり、かつ反射光領域では光散乱がなされている半透過型カラー液晶表示装置用のカラーフィルタを提供することを主目的とするものである。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、透明基板と、上記透明基板上に形成された反射光用着色層および透過光用着色層とを有する半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタであって、上記反射光用着色層は、その液晶層側表面に凹凸が形成され、かつ平均膜厚が上記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように形成され、上記反射光用着色層と、上記反射光用着色層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを提供することを主目的とするものである。【選択図】      図１
2004212676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上に形成された反射光用着色層および透過光用着色層とを有する半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタであって、
前記反射光用着色層は、その液晶層側表面に凹凸が形成され、かつ平均膜厚が前記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように形成され、
前記反射光用着色層と、前記反射光用着色層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項２】
前記反射光用着色層表面の凹凸が、透過光用着色層と同じ膜厚で形成された反射光用着色層表面に曲面で構成される複数の凹部を形成してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項３】
前記反射光用着色層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層が、反射光領域と透過光領域との光路差を調整するための光路差調整層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項４】
前記光路差調整層の液晶層側表面に凹凸が形成されており、前記光路差調整層と、前記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることを特徴とする請求項３に記載の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項５】
前記光路差調整層表面の凹凸が、光路差調整層表面に曲面で構成される複数の凹部を形成してなるものであることを特徴とする請求項４に記載の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項６】
透明基板と、前記透明基板上に形成された反射光用着色層および透過光用着色層とを有する半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタであって、
前記反射光用着色層は、その平均膜厚が前記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように少なくとも一つの除去部が形成され、
前記反射光用着色層の液晶層側表面には、反射光領域と透過光領域との光路差を調整するための光路差調整層が形成され、
前記光路差調整層の液晶層側表面には凹凸が形成されており、前記光路差調整層と、前記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項７】
前記光路差調整層表面の凹凸が、光路差調整層表面に曲面で構成される複数の凹部を形成してなるものであることを特徴とする請求項６に記載の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを有することを特徴とする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、半透過型カラー液晶表示装置に用いられる半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、透過型液晶表示装置としては、背面側に位置する電極基板の裏面もしくは側面にバックライトを配置し、これを光源としてカラー表示を行う透過型カラー液晶表示装置が広く普及している。
【０００３】
一方、近年液晶表示装置は、低消費電力で軽量化が可能という特徴を活かし、モバイル機器等の携帯用表示装置への利用が期待されている。しかしながら、上述したようなバックライトを内蔵した透過型カラー液晶表示装置では内蔵した光源による消費電力が大きいため、バッテリーの使用時間が短く、かつバッテリーの占める割合が大きいため装置が重く、かさ張るといった問題があった。
【０００４】
このため、バックライトを内蔵しない反射型カラー液晶表示装置が実用化されている。この反射型カラー液晶表示装置は、バックライトを内蔵しないことから低消費電力を実現でき、また装置を小型、軽量、薄型とすることができ、携帯用表示装置として適している。
【０００５】
しかしながら、反射型カラー液晶表示装置は外光の乏しい暗所では十分機能しないため、透過型と反射型を兼ね備えた携帯用の液晶表示装置が携帯性能を若干犠牲にしているものの、実用上極めて有用となる。
【０００６】
上記透過型カラー液晶表示装置は、屋外等の強い外光のもとでは表示効果が著しく低下するのに対し、反射型カラー液晶表示装置では全く逆に表示効果が良好になる。また、外光の乏しい場所では反射型カラー液晶表示装置が全く機能しないのに対し、透過型カラー液晶表示装置は周辺が暗い分、更に視認性が増すことになる。
【０００７】
このような事情に鑑み、近年では透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の機能を合わせもつ半透過型液晶表示装置が提供され、屋外等の強い外光のもとでも、また、室内等の外光の乏しい場所でも使用することになる携帯端末等に対し好適に用いられている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００８】
このような半透過型カラー液晶表示装置を表示する場合も、同様にカラーフィルタが必要になるが、反射光領域では進入してきた外光が通常２回カラーフィルタを通過するのに対し、透過光領域では通常１回のみカラーフィルタを通過することになる。したがって、仮に同一材料の色材を使用して同一色調を得ようとすると、反射光領域のカラーフィルタは透過光領域のカラーフィルタに対して、膜厚を１／２にする必要があり、反射光領域では、従来の反射型カラー液晶表示装置と同様に、別途光散乱層を形成する必要がある等、半透過型カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタは、その製造に際して種々の手間がかかるものであった。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３４１３３１号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５０８２４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、製造が容易であり、反射光であっても透過光であっても同様な色調で表示することが可能であり、かつ反射光領域では光散乱がなされている半透過型カラー液晶表示装置用のカラーフィルタを提供することを主目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載するように、透明基板と、上記透明基板上に形成された反射光用着色層および透過光用着色層とを有する半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタであって、
上記反射光用着色層は、その液晶層側表面に凹凸が形成され、かつ平均膜厚が上記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように形成され、
上記反射光用着色層と、上記反射光用着色層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを提供する。
【００１２】
本発明によれば、表面に凹凸を形成しかつ隣接する層との屈折率差が０．１以上とし、さらにその平均膜厚を透過光用着色層より薄くした反射光用着色層を形成することのみで、反射光に対する光散乱効果および反射光と透過光との色調を同様なものとすることが同時に可能となる。したがって、簡便な工程で、半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを形成することが可能となる。これは、半透過型カラー液晶表示装置のコストダウンに繋がるものである。
【００１３】
上記請求項１に記載された発明においては、請求項２に記載するように、上記反射光用着色層表面の凹凸が、透過光用着色層と同じ膜厚で形成された反射光用着色層表面に曲面で構成される複数の凹部を形成してなるものであることが好ましい。このように反射光用着色層表面の凹凸を曲面で構成される複数の凹部とすれば、フォトリソグラフィー法を行うことによりより簡便に凹凸を形成することが可能となり、さらに、反射光用着色層の平均膜厚の制御も容易であることから、透過光用着色層との膜厚差を容易に調整することが可能となるので、反射光と透過光との色調を比較的容易に同様なものとすることができる。
【００１４】
上記請求項１または請求項２に記載された発明においては、請求項３に記載するように、上記反射光用着色層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層が、反射光領域と透過光領域との光路差を調整するための光路差調整層であることが好ましい。反射光は透過光に対して２倍の光路長だけ液晶層を透過することになることから、この光路差を調整する必要がある。このため、反射光用着色層上には、このような光路差を調整するための光路差調整層が形成されることが好ましい。また、上記光路差調整層を屈折率が反射光用着色層の屈折率と大幅に異なる材料で形成することにより、反射光用着色層表面に形成された凹凸における光散乱効果をより向上させることができるからである。
【００１５】
上記請求項３に記載された発明においては、請求項４に記載するように、上記光路差調整層の液晶層側表面に凹凸が形成されており、上記光路差調整層と、上記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることが好ましい。これにより、光路差調整層表面においても光散乱効果を得ることができるからである。
【００１６】
さらに、上記請求項４に記載された発明においては、請求項５に記載するように、上記光路差調整層表面の凹凸が、光路差調整層表面に曲面で構成される複数の凹部を形成してなるものであることが好ましい。このような凹部は成形が容易であり、形状の調整も比較的容易に行うことができるからである。
【００１７】
本発明はまた、請求項６に記載するように、透明基板と、上記透明基板上に形成された反射光用着色層および透過光用着色層とを有する半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタであって、
上記反射光用着色層は、その平均膜厚が上記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように少なくとも一つの除去部が形成され、
上記反射光用着色層の液晶層側表面には、反射光領域と透過光領域との光路差を調整するための光路差調整層が形成され、
上記光路差調整層の液晶層側表面には凹凸が形成されており、上記光路差調整層と、上記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを提供する。
【００１８】
本発明によれば、光路差調整のために必要とされる光路差調整層表面に凹凸を形成するのみで、凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であるので、この部分において光散乱効果を得ることができる。したがって、比較的容易に半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを得ることができる。
【００１９】
上記請求項６に記載された発明においては、請求項７に記載するように、上記光路差調整層表面の凹凸が、光路差調整層表面に曲面で構成される複数の凹部を形成してなるものであることが好ましい。フォトリソグラフィー法により容易に形成することができるからである。
【００２０】
本発明はさらに請求項８に記載するように、請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを有することを特徴とする半透過型カラー液晶表示装置を提供する。
【００２１】
本発明によれば、製造方法が容易な半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを用いたものであるので、コストダウンを図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタおよびそれを用いた半透過型カラー液晶表示装置について説明する。
【００２３】
Ａ．半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ
本発明の半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタ（以下、半透過型カラーフィルタとする場合がある。）は、反射光用着色層の形状により二つの実施態様に分けることができる。以下、それぞれについて説明する。
【００２４】
（１）第１実施態様
本発明の半透過型カラーフィルタの第１実施態様は、反射光用着色層表面に凹凸を有する態様であり、このように反射光用着色層表面に凹凸を形成することにより、反射光用着色層の平均膜厚を透過光用着色層の膜厚より薄く形成するようにしたものである。
【００２５】
すなわち、本発明の第１実施態様は、透明基板と、上記透明基板上に形成された反射光用着色層および透過光用着色層とを有する半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタであって、
上記反射光用着色層は、その液晶層側表面に凹凸が形成され、かつ平均膜厚が上記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように形成され、
上記反射光用着色層と、上記反射光用着色層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることを特徴とするものである。
【００２６】
本実施態様においては、このように、反射光用着色層表面に凹凸を形成し、隣接する層との屈折率差を０．１以上としているので、この反射光用着色層表面の凹凸により光散乱効果を得ることができると同時に、反射光用着色層の平均膜厚を透過光用着色層の膜厚より薄く形成しているので、両者の色調の調整も同時にできるという利点を有するものである。
【００２７】
図１は、このような本実施態様の半透過型カラーフィルタの一例を示すものであり、透明基板１上に透過光用着色層２ａと反射光用着色層２ｂとからなる着色層２が形成されている。上記反射光用着色層２ｂの液晶層側表面、すなわち透明基板１と反対側の表面には、ピンホール状に形成された複数の凹部３が形成されている。
【００２８】
ここで、上記透過光用着色層２ａと反射光用着色層２ｂとは、同一の材料で形成されており、反射光用着色層２ｂの表面に、フォトリソグラフィー法によりピンホール状の凹部３が形成されている。さらに、上記反射光用着色層２ｂ表面には、反射光と透過光との液晶層内における光路差を調整するために光路差調整層４が設けられている。また、着色層２の間には、ブラックマトリックス５が形成されている。
【００２９】
このように、反射光用着色層２ｂの表面にピンホール状の凹部３を形成することにより、反射光着色層２ｂ全体の平均膜厚を薄くすることが可能となる。そして、このピンホール状の凹部３の大きさや深さを調整することにより、透過光用着色層の光の透過率と反射光用着色層の光の透過率との比率を調整することができ、これにより両者の色調を同様なものとすることができる。
【００３０】
また、このピンホール状の凹部３を有する反射光用着色層２ｂと隣接する光路差調整層４との屈折率差を０．１以上とすることにより、光散乱効果を得ることが可能となる。すなわち、曲面で形成されているピンホール状の凹部３の領域に光が入射してきた際、反射光用着色層２ｂと光路差調整層４との間に所定の屈折率差がある場合、入射してきた光は両層間の界面において、所定の角度で屈折する。したがって、曲面で構成される凹部３では、入射してきた光は種々の角度で出射することとなる。これにより光散乱効果を得ることが可能となるのである。
【００３１】
このように、単に反射光用着色層２ｂ表面に凹部３を形成するのみで、透過光との色調の調整が可能となり、さらに反射光領域における光散乱効果を得ることができる。したがって、簡便な工程で半透過型カラーフィルタを得ることができるので、コストダウンを図ることができる。
【００３２】
以下、このような本実施態様の半透過型カラーフィルタについて、各部材に分けて説明する。
【００３３】
１．着色層
本実施態様に用いられる着色層は、透明基板上に形成されるものであり、反射光用着色層と透過光用着色層とから構成されるものである。なお、本実施態様でいう着色層とは、複数色の画素部、通常は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）の３色の画素部からなり、種々のパターン、例えば、モザイク状、トライアングル状、ストライプ状等のパターンで形成されるものである。
【００３４】
（反射光用着色層）
本実施態様における反射光用着色層の特徴は、その液晶層側表面に凹凸が形成され、かつ平均膜厚が上記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように形成されている点である。
【００３５】
ａ．表面の凹凸
まず、凹凸について説明する。反射光用着色層表面に形成されている凹凸の形状は特に限定されるものではなく、入射した光が後述する屈折率の違いにより屈折して種々の方向に出射し、光散乱効果を得ることができる形状であれば特に限定されるものではない。しかしながら、入射した光が種々の方向に出射するためには、上記凹凸が曲面で構成されがものであることが好ましい。
【００３６】
また、本実施態様においては、凹凸が、平面状に形成された反射光用着色層表面に凹部を形成するようにして設けらたものであることが好ましい。このように平面状に形成された表面から凹部を形成することにより凹凸を形成する場合は、例えばフォトリソグラフィー法等の簡便な方法により、１回の工程で簡単に凹部を形成することができるからであり、また凹部の大きさにより平均膜厚の調整も容易であることから透過光領域と反射光領域との色調の調整も容易となるからである。
【００３７】
特に、本実施態様においては、反射光用着色層表面の凹凸が、透過光用着色層と同じ膜厚で形成された反射光用着色層表面に曲面で構成される複数の凹部が形成されてなるものであることが好ましい。均一な着色層を形成し、その反射光領域のみにフォトリソグラフィー法等により曲面で構成される複数の凹部を形成することにより、極めて簡便に凹凸を有する反射光用着色層と透過光用着色層とを得ることができる。また、上述したように透過光領域と反射光領域との色調の調整が容易となるからである。
【００３８】
また、このような凹部は、透明基板の表面に対する角度が所定の範囲内である領域が多くの面積を占めることが光散乱効果を得るうえで好ましく、具体的には、透明基板表面に対して、傾斜角度４°〜９０°の範囲内の角度を占める領域が４０％以上であることが好ましく、特に１００％に近づくほどより好ましい。
【００３９】
上記凹部については、図１５に示すように、隣合う凹部間に間隔が設けられている場合は、図１５（ａ）に示すａを１ピッチとし、一方、隣合う凹部間に間隔が設けられていない場合は、図１５（ｂ）に示すｂを１ピッチとして、透明基板表面に対する上述した範囲内の角度が占める領域を規定した。
【００４０】
ｂ．平均膜厚
本実施態様においては、上述した凹凸を形成し、これにより反射光用着色層の平均膜厚を透過光用着色層の膜厚より薄くすることにより、反射光領域における色調と透過光領域における色調を調整するものである。
【００４１】
この場合の反射光用着色層の平均膜厚は、透過光用着色層の膜厚より薄く形成されて反射光領域と透過光領域との色調の調整を行うものである。この際の膜厚差は、各カラー液晶表示装置の特性や、含まれる顔料の種類等に応じて、最適となるように決定されるものである。具体的には、反射光用着色層の平均膜厚が、透過光用着色層の膜厚を１とした場合に、０．４〜０．９５の範囲内であることが好ましく、特に０．４５〜０．７５の範囲内とすることが好ましい。上述した範囲とすることにより、反射光領域と透過光領域との色調が概ね同一となり、良好な品質の半透過型カラー液晶表示装置とすることができるからである。
【００４２】
また、反射光用着色層の平均膜厚の具体的な値としては、一般的な半透過型カラーフィルタにおけるものと同様であり０．５μｍ〜３μｍの範囲内とされる。
【００４３】
このような場合における反射光用着色層の平均膜厚の調整は、凹凸の形状を変更することにより容易に行うことができる。しかしながら、上述したように平面状に形成された反射光用着色層に凹部を形成することにより凹凸状とした場合は、凹部の深さや凹部の大きさ等を調整することにより容易に平均膜厚の調整を行うことができることから好ましいといえる。
【００４４】
ｃ．屈折率
本実施態様における反射光用着色層の屈折率は、凹凸が形成された表面側が接触する層との屈折率差が０．１以上となるような屈折率であればよい。このように屈折率差を設けることにより、反射光用着色層の凹凸面に光が入射した際に、入射光が屈折して種々の方向に出射し、これにより光散乱効果を得ることができるからである。
【００４５】
本実施態様においては、上述した凹凸が形成された表面側が接触する層との屈折率差が０．２以上であることが好ましく、特に０．３以上であることが好ましい。より光散乱効果を得ることができ、反射光領域において良好な表示品質を得ることができるからである。
【００４６】
本実施態様における反射光用着色層の屈折率としては特に限定されるものではないが、通常、反射光用着色層の屈折率は、凹凸が形成された表面側が接触する層との屈折率差が０．１以上となるような屈折率であればよいが、一般的にアクリル樹脂を用いて形成された反射光着色層の屈折率は、１．４９〜１．５０の範囲内である。隣接する層との屈折率差を得るためには、上記範囲が好ましいからである。
【００４７】
本実施態様において、上記反射光用着色層の凹凸が形成された表面側が接触する層としては、後述する光路差調整層、平坦化層、液晶層等いかなる層であってもよい。
【００４８】
ｄ．材料
本実施態様における反射光用着色層を形成する材料は、特に限定されるものではなく、パターニング可能で所定の波長の光を透過することができ、かつ所定の屈折率を有する材料であれば特に限定されるものではない。通常は、いわゆる顔料分散法に用いられるアクリル系のＵＶ硬化型樹脂に顔料を分散させたものが用いられる。
【００４９】
（透過光用着色層）
本実施態様における透過光用着色層は、特に限定されるものではないが、通常は反射光用着色層と同一の材料により形成されることが、工程の簡略化の観点から好ましいといえる。
【００５０】
このような、透過光用着色層の膜厚は、上述した表面に凹凸を有する反射光用着色層の平均膜厚より厚ければ特に限定されるものではなく、具体的には、通常０．５μｍ〜３μｍの範囲内とされる。
【００５１】
２．光路差調整層（平坦化層）
本実施態様においては、上記反射光用着色層の凹凸が形成された側の表面を平坦化する平坦化層が形成されていることが好ましい。これは、通常液晶層と接する面は液晶層中の液晶の配向を容易とするために平面であることが好ましく、また上記着色層表面に通常形成される透明電極層の断線を防止観点からも平面であることが好ましいからである。
【００５２】
このような平坦化層としては、この平坦化層が所定の膜厚を有することにより、反射光領域と透過光領域における液晶層内の光線の光路差を調整する機能を有する光路差調整層であることが好ましい。通常、反射光領域における反射光は、透過光領域における透過光に対して２倍の光路長だけ液晶層を透過することになることから、この光路差を調整する必要がある。このため、上述したような光路差を調整するための光路差調整層が形成されることが好ましいのである。
【００５３】
（屈折率）
本実施態様においては、このような光路差調整層もしくは平坦化層が、上記反射光用着色層の屈折率と大きく異なる屈折率を有する材料で形成されていることが好ましい。上記光路差調整層もしくは平坦化層は、上述した反射光用着色層の凹凸が形成された表面と接触する層であることから、上述した反射光用着色層との屈折率が大きく異なる材料で形成されていれば、上記反射光用着色層の凹凸が形成された表面における光散乱効果を良好なものとすることができるからである。
【００５４】
このような屈折率の相違としては、上記反射光用着色層より高い屈折率であってもよく、上記反射光用着色層より低い屈折率であってもよい。
【００５５】
上記反射光用着色層より高い屈折率である場合としては、具体的には、上記反射光用着色層の屈折率よりも、０．１以上大きい屈折率である必要があり、好ましくは、０．２以上、特に０．３以上大きな屈折率を有する材料で形成されていることが好ましい。
【００５６】
このような材料としては、具体的には、フォトニースＵＲ４１４４（東レ（株）製）、ポリ（チオ）ウレタン樹脂、ポリスルフィド樹脂、ポリビニル樹脂、アリルジグリコールカーボネート樹脂、ポリ（チオ）エステル樹脂、エポキシ、ポリエーテル樹脂等の材料を用いることができる。
【００５７】
一方、上記反射光用着色層より低い屈折率である場合としては、具体的には、上記反射光用着色層の屈折率よりも、０．１以上小さい屈折率である必要があり、好ましくは０．２以上、特に０．３以上小さな屈折率を有する材料で形成されていることが好ましい。
【００５８】
このような材料としては、具体的には、オプスターＪＮシリーズ（ＪＳＲ（株）製）等の材料を用いることができる。
【００５９】
（膜厚）
このような光路差調整層の膜厚は、光路差を調整することが可能な膜厚であれば特に限定されるものではなく、液晶層の厚み等によって大きく異なるものではあるが、通常０．５μｍ〜３．５μｍの範囲内、特に１．０μｍ〜２．５μｍの範囲内とすることが好ましい。
【００６０】
なお、特に光路差調整を意図せず、平坦化のみを意図した平坦化層である場合の膜厚としては、透過光用着色層との段差が０．５μｍ以内となるような膜厚であることが好ましい。
【００６１】
（表面の凹凸）
本実施態様においては、上記光路差調整層の液晶側表面が、さらに凹凸を有するものであり、さらに上記光路差調整層と、上記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることが好ましい。
【００６２】
このように光路差調整層の液晶側表面に凹凸を形成し、この凹凸面に接する層との屈折率を相違させることにより、この光路差調整層表面においても光散乱効果を得ることができ、上述した反射光用着色層の凹凸側表面における光散乱効果と併せることにより、より効果的に光散乱効果を発揮することができる。
【００６３】
図２は、上述した光路差調整層表面に凹凸を形成した例を示すものである。この例では、透明基板１上に、図１に示す例と同様に透過光用着色層２ａと反射光用着色層２ｂとからなる着色層２が形成され、上記反射光用着色層２ｂの透明基板１と反対側の表面には、凹部３が複数個形成されている。そして、上記反射光用着色層２ｂの凹部３が形成された側の表面には光路調整層４が形成されている。この光路調整層４の透明基板１と反対側の表面には、さらに光路調整層凹部６が形成されている。そして、この光路調整層凹部６を平坦化させるための平坦化層７が、光路調整層４の光路調整層凹部６が形成されている側の表面に形成されている。
【００６４】
この場合、光路調整層４の屈折率は、上記反射光用着色層２ｂの屈折率および平坦化層７の屈折率と０．１以上異なる屈折率を有することが好ましい。このような構成とすることにより、反射光用着色層２ｂの凹部３の領域と、光路差調整層４の光路差調整層凹部６の領域の二つの領域において光散乱効果を得ることができることから、このような半反射型カラーフィルタを用いることにより、反射光領域における表示品質の極めて高いカラー液晶表示装置とすることができる。
【００６５】
上記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層としては、特に限定されるものではないが、例えば光路差調整層表面の凹凸を平坦化させるための平坦化層であってもよいし、液晶層であってもよい。
【００６６】
このような層との屈折率差は、上述したように０．１以上であることが好ましいが、特に０．２以上、中でも０．３以上であることが好ましい。光散乱効果をより効果的に発揮することができるからである。
【００６７】
なお、この場合、通常光路差調整層の材料として、上述したような屈折率の高い材料を用い、反射光着色層と例えば平坦化層等の光路差調整層凹部と接する層との材料を比較的屈折率の低い材料を選択することが好ましい態様であるといえる。
【００６８】
また、上記光路差調整層における凹凸に関する説明は、上記反射光用着色層の「表面の凹凸」の欄で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６９】
なお、本実施態様においては、上記反射光用着色層の凹部のピッチと、上記光路差調整層の光路差調整層凹部のピッチとは異なるピッチとすることが好ましい。同一のピッチである場合は、光の干渉による悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
【００７０】
３．透明基板
本実施態様に用いられる透明基板は、従来よりカラーフィルタに用いられているものであれば、特に限定されるものではないが、例えば石英ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることが可能である。また、透明基板は、必要に応じてアルカリ溶出防止用や、ガスバリア性付与その他の目的の表面処理を施したものを用いてもよい。
【００７１】
４．その他
本実施態様の半反射型カラーフィルタには、必要に応じてブラックマトリックスや透明電極、配向膜、保護層等の種々の機能性層が形成されていてもよい。これらの形成される位置や材料に関しては、従来のものと同様であるのでここでの説明は省略する。
【００７２】
（２）第２実施態様
次に本発明の第２実施態様について説明する。本発明の第２実施態様の半透過型カラーフィルタは、透明基板と、上記透明基板上に形成された反射光用着色層および透過光用着色層とを有する半透過型カラーフィルタであって、
上記反射光用着色層は、その平均膜厚が上記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように少なくとも一つの除去部が形成され、
上記反射光用着色層の液晶層側表面には、反射光領域と透過光領域との光路差を調整するための光路差調整層が形成され、
上記光路差調整層の液晶層側表面には凹凸が形成されており、上記光路差調整層と、上記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上であることを特徴とするものである。
【００７３】
本発明によれば、光路差調整のために必要とされる光路差調整層表面に凹凸を形成し、かつ凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差を０．１以上とすることにより、この光路差調整層において光散乱効果を得ることができる。したがって、反射光領域と透過光領域との液晶層内における光路差の調整をすると同時に反射光領域における画像表示品質を向上させることができるといった効果を奏するものである。
【００７４】
図３は、本実施態様の一例を示すものである。この例では、透明基板１上に、透過光用着色層２ａおよび反射光用着色層２ｂからなる着色層２が形成されている。この例の反射光用着色層２ｂは、透過光用着色層２ａと同一の膜厚を有するものであるが、その一部分が除去されて除去部１０が形成されている。このように、反射光用着色層２ｂの一部を除去することにより反射光用着色層２ｂとしての平均膜厚を低下させ、これにより、透過光領域と反射光領域との色調が同一となるように調製するものである。
【００７５】
反射光用着色層上には光路差調整層４が形成され、その透明基板１と反対側の表面には、光路差調整層凹部６が形成されており、さらに光路差調整層凹部６上には平坦化層７が形成されている。また、着色層２間にはブラックマトリックス５が配置されている。
【００７６】
図３に示す例では、光路差調整層４の屈折率と平坦化層７の屈折率とが、０．１以上の屈折率差を有するものであり、これにより光路差調整層４の光路差調整層凹部６が形成されている表面において、光拡散効果を得ることができる。したがって、単に表面に複数の凹部を有する光路差調整層４を設けることのみで、光路差を調整する効果と、光散乱効果との両者を得ることができる。
【００７７】
以下、このような本実施態様の半透過型カラーフィルタについて、各部材に分けて説明する。
【００７８】
１．着色層
本実施態様に用いられる着色層は、反射光用着色層の形状を除き、上記第１実施態様で説明したものと同様であるので、反射光用着色層の形状以外の点についての説明は省略する。
【００７９】
本実施態様においては、反射光用着色層は、反射光用着色層全体の平均膜厚が上記透過光用着色層の膜厚より薄くなるように少なくとも一つの除去部が形成された形状を有するものである。すなわち本実施態様においては、反射光用着色層は、その一部が完全に除去され、反射光用着色層に少なくとも一つの除去部が形成されたような形状を有するものである。
【００８０】
なお、ここでこのようにして減少させた反射光用着色層の平均膜厚、および透過光用着色層の膜厚との比等に関しては、上記第１実施態様において説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８１】
２．光路差調整層
本実施態様においては、上記反射光用着色層表面に光路差調整層が形成され、その液晶層側表面には凹凸が形成されており、上記光路差調整層と、上記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層との屈折率差が０．１以上である点に特徴を有する。
【００８２】
このような光路差調整層に関しては、上記第１実施態様で説明したものと同様であり、また表面の凹凸に関しても、上記第１実施態様における光路差調整層の「表面の凹凸」の説明と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、上記光路差調整層の凹凸が形成されている側の表面に接触する層に関する説明も、上記第１実施態様における光路差調整層の「表面の凹凸」の欄の説明と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８３】
３．その他
本実施態様における透明基板やその他の層に関する説明も、上記第１実施態様での説明と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８４】
（３）その他
上述したような表面に凹凸を形成し、隣接する層との屈折率差を設けることにより光散乱効果を得る他の例としては、図４に示すような例を挙げることができる。
【００８５】
ここでは、透明基板１上に形成された光路差調整層４の透明基板１とは反対側の表面に凹凸、具体的には光路差調整層凹部６を設け、かつ着色層２との屈折率差を設けることにより光散乱効果を得るようにしたものである。
【００８６】
この例において用いられる着色層２、光路差調整層４、光路差調整層凹部６等については、上記第１実施態様における説明と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８７】
Ｂ．半透過型カラー液晶表示装置
本発明の半透過型カラー液晶表示装置は、上述した半透過カラーフィルタと対向基板との間に液晶を封入してなるものである。したがって、上述した半透過カラーフィルタの利点、すなわち簡単な工程で製造が可能であり、結果的にコストダウンに繋がるという利点をそのまま有するものである。
【００８８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００８９】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明をさらに説明する。
【００９０】
予備実験
▲１▼凹凸形状による効果の確認
透明基板として、基板サイズ３００×４００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ（コーニング社製１７３７材）を用いて、洗剤洗浄・乾燥工程を行った。
【００９１】
次に、オーバーコート材（ザ・インクテック社製ＩＴ−ＭＰ  屈折率１．５０）をスピンナーにより（６００ｒｐｍ，１０秒保持）塗布し、ホットプレートで７０℃、３分の乾燥後、図５に示すパターンピッチのマスクを介して、露光量３００ｍｊ／ｃｍ２で露光し、専用現像液にて６０秒現像後、オーブンで２３０℃、３０分ベークし、凹凸形状を表面に有するレリーフパターンを得た。
【００９２】
なお、上記パターンピッチのマスクは、全てドットの円形パターンとし、図５に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．６の各領域ごとに円形パターンの直径およびピッチを変化させた。各々の領域における円形パターンの直径およびピッチについて、下記表１に示した。
【００９３】
【表１】
2004212676.tif 000003
【００９４】
次に、この基板のパターン形状および断面形状を走査型レーザー顕微鏡ＶＬ２０００Ｄ（レーザーテック社（株）製）により観察し、散乱度合いをヘイズ、透過、反射率計ＨＲ−１００（村上色彩技術研究所製）により測定した。なお、ヘイズの測定法はＪＩＳ  Ｋ７１０５に準ずる。
【００９５】
結果を図６から図１１および下記表２に示す。
【００９６】
【表２】
2004212676.tif 000004
【００９７】
この結果から、パターンが不連続な形状を示す場合において、ヘイズ値が高いことがわかり、ヘイズとパターン形状に相関関係があることがわかる。
【００９８】
▲２▼屈折率差の影響確認
上記▲１▼の凹凸形状による効果の確認で使用した基板上に液晶材料（屈折率１．４５）を滴下し、パターンが形成されていない透明基板を重ねて上記と同様にヘイズ測定を実施した。測定結果を下記表３に示す。
【００９９】
【表３】
2004212676.tif 000005
【０１００】
上記表２の結果から、上記▲１▼凹凸形状による効果の確認で良好であったヘイズ値が低下していることがわかる。これは、屈折率差の影響を示しているもので、上記▲１▼凹凸形状による効果の確認では、オーバーコート材（屈折率１．５）と空気（屈折率１．０）の屈折率差が０．５と大きいためにヘイズ値が良好であったと推定できる。
【０１０１】
▲３▼擬似パネルによる屈折率差の確認
更に、現状のディスプレイと同様の構成を想定し、上記▲１▼凹凸形状による効果の確認で用いた基板にスパッタリングによりＩＴＯ膜（１５００Å、屈折率１．８）と、スピンコートにより配向膜（６００Å、屈折率１．６）とを形成した。この基板に対して、上記▲２▼屈折率差の影響確認と同様の方法で、ヘイズ値を測定した。測定結果を下記表４に示す。
【０１０２】
【表４】
2004212676.tif 000006
【０１０３】
上記表３および表４の結果を比較すると、ヘイズ値がほとんど変化が見られない。これは、ＩＴＯ膜、配向膜ともにその膜厚が薄く、屈折率差に影響を及ぼさないことを示している。
【０１０４】
以上の結果より、パターン形状と屈折率差が重要なファクターであることがわかった。
【０１０５】
［実施例１］
透明基板として、基板サイズ３００×４００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍ（コーニング社製１７３７材）を用いて、洗剤洗浄・乾燥工程を行った。
【０１０６】
次に、定法の方法により、スパッタリングにより、Ｃｒ膜を１５００Å成膜し、ポジレジストを塗布し、プレベーク・露光・現像・エッチング・剥離の工程を経て、ブラックマトリクス基板を形成した。
【０１０７】
次に、着色層の形成には以下に示す屈折率１．５の着色感材を用いた。
Ｒ感材  カラーモザイクＣＲ９０００（富士フィルムアーチ製）
Ｇ感材  カラーモザイクＣＧ９０００（富士フィルムアーチ製）
Ｂ感材  カラーモザイクＣＢ９０００（富士フィルムアーチ製）
（Ｒストライプパターンの形成）
上記のブラックマトリクス基板に対して、Ｒ感材をスピンナーにより塗布（６２０ｒｐｍ、１０秒保持）し、プリベーク８０℃、３分で乾燥した後、図１２に示す繰り返しパターンを有するマスクを用い、１００ｍｊ／ｃｍ２で露光、現像（専用現像液で７０秒）、ポストベーク（２３０℃、３０分）を行い、反射部に凹凸部を有するストライプパターンを形成した。
【０１０８】
このパターンをレーザー顕微鏡にて観察し、凹部を半球状として透過部の膜厚から差し引いて反射部の平均膜厚を算出した。透過部の膜厚は、２．０μｍであり、反射部の平均膜厚は、１．０μｍであった。
【０１０９】
（Ｇストライプパターンの形成）
塗布条件として５６０ｒｐｍ、現像時間１３０秒以外はＲストライプ形成と同様に行った。透過部の膜厚は２．０μｍであり、反射部の平均膜厚は、１．０μｍであった。
【０１１０】
（Ｂストライプパターンの形成）
塗布条件として６９０ｒｐｍ、現像時間６５秒以外はＲストライプ形成と同様に行った。透過部の膜厚は２．０μｍであり、反射部の平均膜厚は、１．０μｍであった。
【０１１１】
（光路差調整層の形成）
光路差調整層としてポリイミド樹脂（フォトニースＵＲ−４１４４  東レ社製  屈折率１．６）をスピンナー（１０００ｒｐｍ、１０秒保持）で塗布し、プリベークとして９０℃、３分で乾燥した後、図１３に示す繰り返しパターンを有するマスクを用い、３００ｍｊ／ｃｍ２で露光、現像（専用現像液６０秒）、ポストベーク（２３０℃、３０分）を行い、反射部のみに光路差調整層を形成した。これにより、光路差調整層と着色層との屈折率差は０．１に調整され、また反射部の膜厚は４．３μｍ、透過部の膜厚は２．０μｍに調整できた。
【０１１２】
次に、スパッタリングにより、ＩＴＯ膜を１５００Å形成し、柱状スペーサー形成用材料（ＪＳＲ製オプトマー）をポストベーク後２．３μｍになるように塗布し、反射部のブラックマトリクスに対応する部分に柱状スペーサーを形成するマスクを使用し、反射部に柱状スペーサーを形成した。背面電極基板とカラーフィルタ基板に対して、配向膜を塗布・ラビングした後、外周シール部にシール材を塗布し、重ね合わせて、ネマチック液晶を液晶物質として封入し、封入口を封止し偏向板および位相差板を組み入れて半透過カラー液晶表示装置を組み立てた。
【０１１３】
上記背面側電極基板に設けられた透明電極層とカラーフィルタ基板に設けられた透明電極基板の間に電圧を印加して画面を表示したところ、バックライトからの入射光で十分明るいカラー画像の表示画面を認識することができた。同じく、背面側電極基板に設けられた金属反射電極とカラーフィルタ基板に設けられた透明電極基板の間に電圧を印加して画面を表示したところ、反射用入射光により、その画面は透過光表示と比較してカラーフィルタを２回通過しているにもかかわらず、透過光と同様に十分明るい鮮明な表示画面であった。
【０１１４】
［実施例２］
以下の光路差調整層の形成以外は、実施例１と同じ工程により作成した。
【０１１５】
光路差調整層としてポリイミド樹脂（フォトニースＵＲ−４１４４  東レ社製  屈折率１．６）をスピンナー（１０００ｒｐｍ、１０秒保持）で塗布し、プリベークとして９０℃、３分で乾燥した後、図１４に示す繰り返しパターンを有するマスクを用い、３００ｍｊ／ｃｍ２で露光、現像（専用現像液６０秒）、ポストベーク（２３０℃、３０分）を行い、反射部のみに表面に凹凸を有する光路差調整層を形成した。これにより、光路差調整層と着色層との屈折率差は０．１に調整され、光路差調整層と液晶層（屈折率１．４５）との屈折率差は０．１５に調整され、また反射部の膜厚は実施例１と同様に４．３μｍ、透過部の膜厚は２．０μｍに調整できた。
【０１１６】
実施例１と同様に半透過カラー液晶表示装置として観察したところ、反射モードでは更に視覚依存性が改善されていた。
【０１１７】
［実施例３］
以下の光路差調整層の形成以外は、実施例１と同じ工程により作成した。
【０１１８】
光路差調整層として低屈折材料（オプスターＪＮ  ＪＳＲ社製  屈折率１．４）をスピンナー（１０００ｒｐｍ、３０秒保持）で塗布し、プリベークとして９０℃、３分で乾燥した後、図１２に示す繰り返しパターンを有するマスクを用い、３００ｍｊ／ｃｍ２で露光、現像（専用現像液６０秒）、ポストベーク（２３０℃、３０分）を行い、反射部のみに光路差調整層を形成した。これにより、光路差調整層と着色層との屈折率差は０．１に調整され、また反射部の膜厚は４．３μｍ、透過部の膜厚は２．０μｍに調整できた。
【０１１９】
実施例１と同様に半透過カラー液晶表示装置として観察したところ、同様の効果が得られた。
【０１２０】
［実施例４］
以下の光路差調整層の形成以外は、実施例１と同じ工程により作成した。
【０１２１】
光路差調整層として低屈折材料（オプスターＪＮ  ＪＳＲ社製  屈折率１．４）をスピンナー（１０００ｒｐｍ、３０秒保持）で塗布し、プリベークとして９０℃、３分で乾燥した後、図１３に示す繰り返しパターンを有するマスクを用い、３００ｍｊ／ｃｍ２で露光、現像（専用現像液６０秒）、ポストベーク（２３０℃、３０分）を行い、反射部のみに表面に凹凸を有する光路差調整層を形成した。これにより、光路差調整層と着色層との屈折率差は０．１に調整され、光路差調整層と液晶層（屈折率１．４５）との屈折率差は０．０５に調整され、また反射部の膜厚は実施例１と同様に４．３μｍ、透過部の膜厚は２．０μｍに調整できた。
【０１２２】
実施例１と同様に半透過カラー液晶表示装置として観察したところ、反射モードでは実施例１と比べ若干、視覚依存性が改善されていた。
【０１２３】
［比較例１］
以下の光路差調整層の形成材料以外は、実施例１と同じ工程により作成した。
【０１２４】
光路調整材料としてオーバーコート材（ザ・インクテック社製ＩＴ−ＭＰ  屈折率１．５０）使用した。光路差調整層と着色層との屈折率差は０であり、光路差調整層と液晶層との屈折率差は０．０５であった。
【０１２５】
実施例１と同様に半透過カラー液晶表示装置として観察したところ、反射モードでは、透過モードに比べ明るさが劣っていた。
【０１２６】
［比較例２］
以下の光路差調整層の形成材料以外は、実施例２と同じ工程により作成した。
【０１２７】
光路調整材料としてオーバーコート材（ザ・インクテック社製ＩＴ−ＭＰ  屈折率１．５０）使用した。光路差調整層と着色層との屈折率差は０であり、光路差調整層と液晶層との屈折率差は０．０５であった。
【０１２８】
実施例１と同様に半透過カラー液晶表示装置として観察したところ、反射モードでは、透過モードに比べ明るさが劣っていた。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明によれば、表面に凹凸を形成しかつ隣接する層との屈折率差が０．１以上とし、さらにその平均膜厚を透過光用着色層より薄くした反射光用着色層を形成することのみで、反射光に対する光散乱効果および反射光と透過光との色調を同様なものとすることが同時に可能となる。したがって、簡便な工程で、半透過型カラー液晶表示装置用カラーフィルタを形成することが可能となる。これは、半透過型カラー液晶表示装置のコストダウンに繋がるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半透過型カラーフィルタの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の半透過型カラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の半透過型カラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の半透過型カラーフィルタの他の例を示す概略断面図である。
【図５】実施例の▲１▼凹凸形状による効果の確認において用いたマスクの例を示した概略図である。
【図６】実施例の▲１▼凹凸形状による効果の確認におけるヘイズの測定結果である。
【図７】実施例の▲１▼凹凸形状による効果の確認におけるヘイズの測定結果である。
【図８】実施例の▲１▼凹凸形状による効果の確認におけるヘイズの測定結果である。
【図９】実施例の▲１▼凹凸形状による効果の確認におけるヘイズの測定結果である。
【図１０】実施例の▲１▼凹凸形状による効果の確認におけるヘイズの測定結果である。
【図１１】実施例の▲１▼凹凸形状による効果の確認におけるヘイズの測定結果である。
【図１２】実施例１においてＲストライプパターンの形成で用いられたマスクの例を示す概略図である。
【図１３】実施例１において光路差調整層の形成で用いられたマスクの例を示す概略図である。
【図１４】実施例２において光路差調整層の形成で用いられたマスクの例を示す概略図である。
【図１５】本発明における凹部において、隣合う凹部間のピッチの例を示した概略図である。
【符号の説明】
１  …  透明基材
２ａ  …  透過光用着色層
２ｂ  …  反射光用着色層
２  …  着色層
３  …  凹部
４  …  光路差調整層
６  …  光路差調整層凹部
【図１】
2004212676.tif 000007
【図２】
2004212676.tif 000008
【図３】
2004212676.tif 000009
【図４】
2004212676.tif 000010
【図５】
2004212676.tif 000011
【図６】
2004212676.tif 000012
【図７】
2004212676.tif 000013
【図８】
2004212676.tif 000014
【図９】
2004212676.tif 000015
【図１０】
2004212676.tif 000016
【図１１】
2004212676.tif 000017
【図１２】
2004212676.tif 000018
【図１３】
2004212676.tif 000019
【図１４】
2004212676.tif 000020
【図１５】
2004212676.tif 000021