JP2003005175A - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透過モードにて顕著な透過率が向上し、コント
ラストが改善され、色再現性が高く、色純度が高くな
り、反射モードと透過モードの色再現性の両立度を向上
させる。 【解決手段】半透過型液晶表示装置１７において、ガラ
ス基板２上に凸部を多数配列した凸状配列群１８を形成
し、その上に光通過孔２６を有する半透過膜１９を被覆
し、さらにカラーフィルタ６、オーバーコート層７、透
明電極８とを形成している。また、ガラス基板３上に透
明電極１０と、配向膜１１とを順次形成している。そし
て、凸状配列群１８の膜厚を０．４〜２．０μｍに設定
するとともに、半透過膜１９の光通過孔２６を形成した
部位に対応する凸状配列群１８の樹脂部分を切欠いて切
欠部ｐを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は半透過型液晶表示装
置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、バックライトを使用しない反射型
液晶表示装置の技術が開発されており、薄型、軽量およ
び低消費電力化に優れている。 【０００３】反射型液晶表示装置には、後方に配設した
基板の面上に鏡面にした光反射層を設け、前方に配設し
た基板の外側に散乱板を設けた機能分離型と（特開平８
−２０１８０２号参照）、後方に配設した基板に対し凹
凸形状の光反射層を形成した散乱反射型とがあるが（特
開平４−２４３２２６号参照）、双方の型ともにバック
ライトを用いないことで、周囲の光を有効に利用してい
る。 【０００４】たとえば、ＴＮモードやＳＴＮモードの散
乱反射型液晶表示装置１を図２５に示す。 【０００５】対向するコモン側のガラス基板２とセグメ
ント側のガラス基板３において、ガラス基板２の上にフ
ォトリソ工程により透明樹脂からなるほぼ半球状の凸部
を多数ランダムに配列してなる凸状配列群４を形成し、
この凸状配列群４上にＡｌなどの金属からなる光反射膜
５を被覆し、さらに凸状配列群４上に画素ごとに配した
カラーフィルタ６を形成し、カラーフィルタ６の上にオ
ーバーコート層７と透明電極８と配向膜９とを順次形成
している。 【０００６】また、ガラス基板３においては、その上に
多数平行に配列した透明電極１０と配向膜１１とを順次
形成している。 【０００７】そして、ガラス基板２とガラス基板３とを
液晶１２を介してシール部材１３により貼り合わせる。
さらにガラス基板３の外側に第１位相差フィルム１４と
第２位相差フィルム１５と偏光板１６とを順次形成す
る。 【０００８】上記構成の液晶表示装置１においては、太
陽光、蛍光灯などの外部照明による入射光は偏光板１
６、第２位相差フィルム１５、第１位相差フィルム１４
およびガラス基板３を通過し、液晶１２、カラーフィル
タ６などを通して光反射膜５に到達し、光反射膜５にて
光反射され、その反射光が出射される。 【０００９】上記構成の反射型液晶表示装置以外に、携
帯情報端末などにおいて、屋外・屋内の双方に使用でき
るＳＴＮ型の半透過型液晶表示装置が開発されている。 【００１０】この半透過型液晶表示装置によれば、太陽
光、蛍光灯などの外部照明によって反射型の装置として
用いたり、あるいはバックライトを内部照明として装着
して透過型の装置として使用するが、双方の機能を併せ
もたせるために、半透過膜を使用している（特開平８−
２９２４１３号参照）。さらにアクティブマトリックス
型半透過型液晶表示装置に同様な目的で半透過膜を使用
することが提案されている（特開平７−３１８９２９号
参照）。 【００１１】かかる半透過型液晶表示装置においても、
後方に配設した基板の面上に半透過膜を設け、前方に配
設した基板の外側に光散乱板を設けたことで機能分離型
となしたものが知られている。 【００１２】また、これら半透過型液晶表示装置に設け
た半透過膜は、アルミニウムなどの金属を蒸着したもの
であって、それをハーフミラーとして使用し、そして、
この金属膜でもって反射型の装置（反射モード）として
用いる場合には反射膜として、他方、透過型の装置（透
過モード）として用いる場合には透過膜として機能させ
ている。 【００１３】さらに、かかるハーフミラーの半透過膜を
使用すると、反射率と透過率の双方の機能をともに向上
させることがむずかしいという課題があり、この課題を
解消するために、光透過用ホールを設けた反射膜を上記
の半透過膜として使用した半透過型液晶表示装置が提案
されている（特許第２８７８２３１号参照）。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような機能分離型の半透過型液晶表示装置においては、
光散乱板（前方散乱フィルムなど）を前方の基板の外側
に配設しているので、とくに反射型の装置として用いた
場合には、周囲光が装置に入射する際に、入射光は進行
方向に散乱すると同時に、光散乱板によって散乱される
光（後方散乱）が生じるという課題がある。 【００１５】このような後方散乱は各画素に対するＯＮ
／ＯＦＦに限らず、常に発生し、そのためにＯＦＦのと
きには後方散乱により黒輝度が高くなり、画質に像ボケ
が発生し、コントラストが低下していた。 【００１６】また、上記のような散乱反射型の液晶表示
装置１においては、フォトリソ工程により凸状配列群４
を形成するに際し、再現性と量産性を高めるために各凸
部を隔離させるが、その反面、各凸部の間に平坦部が存
在し、この平坦部上にも光反射膜５が被覆され、これに
より、凸状配列群４の平坦度が上がり、正反射成分が増
大し、その結果、光散乱性が低下していた。 【００１７】この課題を解消するために、ふたたびフォ
トリソ工程でもって平坦部上に凸部を設けたり、あるい
は凸状配列群４上に樹脂を被覆して滑らかにする技術が
提案されているが、そのような工程を加えることで生産
コストが上がっていた。 【００１８】その上、半透過型液晶表示装置に用いる半
透過膜については、反射性と透過性との双方を高める技
術がいまだ完成されておらず、さらに開発が望まれてい
た。 【００１９】しかも、半透過型液晶表示装置は、反射モ
ードでは入射光はカラーフィルタを2回通過するのに対
し、透過モードでは入射光は1回のみの通過となるが、
反射領域および透過領域の双方ともカラーフィルタ（着
色層）の膜厚は一定であることで、透過モード時におけ
るパネル表示の色純度が、反射モードより劣化し、淡い
色合いになっていた。 【００２０】本発明者は、かかる課題を解消するため
に、特願平１１−３６３３９９号において、内部散乱反
射板を用いた半透過型液晶表示装置を提案した。 【００２１】この半透過型液晶表示装置によれば、基板
上に多数の透明樹脂からなる凸状配列群を形成し、この
凸状配列群上に光半透過膜を被覆するが、光半透過膜を
光通過孔を有する金属膜にて形成し、そして、前方散乱
フィルムを取り除いたことで、それに起因する後方散乱
が解消され、高コントラスト化および高視野角を達成し
た画質が実現できた。 【００２２】しかしながら、透過モードにおいて、バッ
クライトによる入射光は、光通過孔を通る際に透明樹脂
を通過し、その樹脂の透過率によって光減衰し、いまだ
満足し得る程度にまで、透過モードにおける色純度の低
下が改善されていないことが判明した。 【００２３】そこで、光半透過膜の光通過孔を形成した
部位に対応する凸状配列群の樹脂部分を切欠く技術が考
えられるが、これにより、平坦性が損なわれやすくな
り、その結果、配向膜の平坦性も劣化することがあるこ
とがわかった。 【００２４】したがって本発明の目的は反射型の表示モ
ード時において後方散乱によるコントラストの低下をな
くした半透過型液晶表示装置を提供することにある。 【００２５】本発明の他の目的は、凸状配列群の膜厚を
限定することにより、液晶の配向性の劣化を防ぎ、その
結果、高色純度および高画質を達成した半透過型液晶表
示装置を提供することにある。 【００２６】本発明の他の目的は透過モードにて凸状配
列群による光透過性の低下を防ぐなどして、高色純度お
よび高画質を達成した半透過型液晶表示装置を提供する
ことにある。 【００２７】本発明のさらに他の目的は凸状配列群によ
る光散乱性を向上させることで、視野角を広くし、これ
によって良好な表示特性をもつ高性能かつ高信頼性の半
透過型液晶表示装置を提供することにある。 【００２８】また、本発明の他の目的は生産コストを下
げて、かかる高性能かつ高信頼性の半透過型液晶表示装
置を提供することにある。 【００２９】さらにまた、本発明の目的は、凸状配列群
の上に形成する半透過膜を改善することで、かかる目的
を優位に達成した半透過型液晶表示装置を提供すること
にある。 【００３０】 【課題を解決するための手段】本発明の半透過型液晶表
示装置は、基板の一方主面上に多数の透明樹脂製凸部を
ランダムに並べた凸状配列群を形成し、この凸状配列群
上に半透過膜を被覆し、この光半透過膜上に透明電極と
配向層とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に
透明電極と配向層とを順次積層してなる他方部材との間
にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素
を配列せしめてなる装置構成であって、前記光半透過膜
が光通過孔を有する金属膜にて形成し、さらに前記凸状
配列群の膜厚を０．４〜２．０μｍに設定するととも
に、光半透過膜の光通過孔を形成した部位に対応する透
明樹脂製凸部の樹脂部分を切欠いたことを特徴とする。 【００３１】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図でもって詳述す
る。半透過型液晶表示装置 図１と図２によりカラー表示用の半透過型液晶表示装置
１７を説明する。図１は半透過型液晶表示装置１７の断
面概略図であり、図２はその要部である光透過膜を形成
した一方部材の拡大断面図である。なお、図２５に示す
従来の液晶表示装置１と同一箇所には同一符号を付す。 【００３２】２はコモン側のガラス基板（寸法３００×
３６０ｍｍ、０．５ｍｍ厚）、３はセグメント側のガラ
ス基板（寸法３００×３６０ｍｍ、０．５ｍｍ厚）であ
って、前記一方部材については、ガラス基板２の一方主
面上に透明樹脂からなるほぼ半球状の凸部（たとえば、
円直径：１０μｍ、高さ：０．４μｍ）を多数配列する
ことで、前記液晶表示装置１と同じようなランダム性の
凸状配列群１８を形成し、この凸状配列群１８上に光通
過孔を有する金属膜にて形成した前記光半透過膜である
半透過膜１９を被覆している。なお、半透過膜１９の密
着性を高めるために、ＳｉＯ₂層をたとえば５０〜３０
０Åの厚みでもってその下に形成してもよい。 【００３３】上記半透過膜１９によれば、光通過孔を有
する金属膜にて形成するが、この光通過孔を形成した部
位に対応する凸部の樹脂部分を切欠くことで、切欠部ｐ
を形成する。 【００３４】この半透過膜１９にはクロムやアルミニウ
ム、銀などの金属膜にて遮光性を具備させるとともに、
膜面に前記光通過孔を形成する。このような光通過孔は
その形状に対応したフォトリソ用マスクを使用し、フォ
トリソ技術により形成する。すなわち、金属膜が形成さ
れた膜面に感光性レジストを塗布し、フォトリソ用マス
クを用いて露光し、その後、現像、エッチング、剥離の
各工程を経て形成する。 【００３５】そして、このように半透過膜１９を被覆し
た凸状配列群１８上に画素ごとに配したカラーフィルタ
６を形成している。カラーフィルタ６は顔料分散方式、
すなわちあらかじめ顔料（赤、緑、青）により調合され
た感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフ
ィにより形成している。さらにアクリル系樹脂からなる
オーバーコート層７と、多数平行にストライプ状配列し
たＩＴＯからなる透明電極８とを形成している。この透
明電極８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９を形成している。また、各カラーフィル
タ６間にはクロム金属もしくは感光性レジストのブラッ
クマトリックスを形成してもよい。 【００３６】なお、配向膜９は透明電極８上に直に成膜
形成しているが、配向膜９と透明電極８との間に樹脂や
ＳｉＯ₂などからなる絶縁膜を介在させてもよく、ま
た、オーバーコート層７は設けなくてもよい。さらに半
透過膜１９を被覆した凸状配列群１８上に樹脂やＳｉＯ
₂からなる平滑膜を形成し、この平滑膜上に画素ごとに
配したカラーフィルタ６を形成してもよい。 【００３７】他方部材については、ガラス基板３上に多
数平行にストライプ状配列したＩＴＯからなる透明電極
１０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１１とを順次形成している。透明電極１０と配
向膜１１との間に樹脂やＳｉＯ₂からなる絶縁層を介在
させてもよい。 【００３８】そして、上記構成の一方部材および他方部
材を、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１２を介してシ
ール部材１３により貼り合わせる。また、両部材間には
液晶１２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。 【００３９】さらにガラス基板３の外側にポリカーボネ
イトなどからなる第１位相差フィルム１４と第２位相差
フィルム１５とヨウ素系の偏光板１６とを順次形成す
る。これらの配設については、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。 【００４０】上記構成の液晶表示装置１７においては、
太陽光、蛍光灯などの外部照明による入射光は偏光板１
５、第２位相差フィルム１４、第１位相差フィルム１３
およびガラス基板３を通過し、液晶１２、カラーフィル
タ６などを通して半透過膜１９に到達し、半透過膜１９
にて光反射され、反射モードとして、その反射光が出射
される。 【００４１】かくして本発明の液晶表示装置１７におい
ても、光散乱板を使用しないことで、従来のような後方
散乱という課題が解消され、その結果、反射型表示モー
ドのＯＦＦ時の明るさが低減し、コントラストが向上し
た。 【００４２】そして、この液晶表示装置１７では、ガラ
ス基板２の外側にポリカーボネイトなどからなる位相差
フィルム（図示せず）とヨウ素系の偏光板（図示せず）
とを順次形成し、さらにバックライト（Ｂ／Ｌ）を配設
することで、透過型表示モードになる。 【００４３】〔一方部材の形成方法〕ガラス基板２上の
凸状配列群１８の形成方法を図３〜図１４により述べ
る。 【００４４】図３と図４は凸状配列群１８の形成工程
図、図５は凸状配列群１８を形成するためのフォトマス
クの平面図、図６は他のフォトマスクの平面図である。
また、図７は現像時間と凸状配列群の凹凸高低差との関
係を示し、図８は現像時間の違いによる光感光性樹脂層
の形状変化を示す。さらに図９〜図１２は半透過膜の構
成を示す。図１３はカラーフィルタ６の形成工程図であ
り、図１４は光通過孔を形成した半透過膜１９におい
て、反射モードと透過モードに適用する場合の双方の領
域を示す。 【００４５】まず、図３と図４に示す工程図でもって凸
状配列群１８の形成方法を述べる。 【００４６】以下、（ａ）工程〜（ｈ）工程の順にした
がって形成する。 【００４７】（ａ）工程 アクリル系樹脂を主成分とし、溶媒としてジエチレング
リコールメチルエチルエーテルを使用した光感光性樹脂
（商品：ＰＣ４０５Ｈ・ＪＳＲ株式会社製）をスピンコ
ート塗布する。この樹脂の膜厚はスピンナ回転数により
制御でき、本例ではスピンナ回転数を１０００ｒｐｍに
して１．５μｍ程度の厚さのポジ型光感光性樹脂を塗布
した。凸状配列群１８の膜厚は、この工程のスピンナ回
転数で調整することができる。 【００４８】（ｂ）工程 上記のように塗布された基板を、たとえば９０℃の温度
で２分間、ホットプレートによりプリベークした。 【００４９】（ｃ）工程 次にフォトリソ用マスクを用いて露光をおこなう。この
露光は基板の法線方向にＵＶを用いて全面露光する。 【００５０】このフォトリソ用マスクを図５または図６
に示す。フォトマスク２０はガラス基板２１上にＣｒ金
属や酸化鉄などからなる多数の円状スポット２２（たと
えば６μｍ径）をランダム状態に配置したものであり、
画像表示面が５．７インチサイズである場合、一表示面
に対応するガラス基板２１上には約５０００万個のスポ
ットが配置される。 【００５１】また、スポットは円状以外に、図６に示す
フォトマスク２３のように、たとえば四角形、五角形、
六角形、さらにそれ以上の多角形スポット２４であって
もよいが、見る方向によって散乱特性に違いが生じない
ように円形にするのがよい。そして、このスポット形状
とほぼ同一形状の凸部が形成される。 【００５２】このようにフォトリソ用マスクを用いてＵ
Ｖ露光をおこなうが、そのマスク２０、２３のスポット
２２、２４において、それぞれの端部付近では、ＵＶが
広がることで、後述する現像後の凸部では角部がなくな
っている。 【００５３】（ｄ）工程 （ｃ）工程である露光を経た後、現像をおこなう。現像
液としては、たとえばＪＳＲ株式会社製のＰＤ５２３Ａ
Ｄ（濃度０．０５％）を使用する。そして、現像時間を
変えることで現像の進行を加減することができるが、現
像を適度に止めることで、隣り合う各凸部間にて双方の
端部が接続され、連続的に繋がる。 【００５４】図７および図８により現像の進行程度によ
る凸部の状態を示す。図７において、現像時間による凹
凸高低差を示し、横軸は現像時間（秒）であり、縦軸は
凹凸高低差（μｍ）であり、黒点は測定データである。 【００５５】現像時間が約２５秒までは時間の増大する
にしたがって凹凸高低差が大きくなるが、現像時間が約
２５秒を超えると、ガラス基板２が露出され、現像によ
る深度が一定になることで凹凸高低差の変動が非常に小
さくなっている。 【００５６】図８においては、測定データである黒点の
うち（ａ）と（ｂ）と（ｃ）について、それぞれのガラ
ス基板２上の凸状配列群の断面形状を示す。 【００５７】たとえば、現像時間を２０秒にすればよい
が、この現像時間もレジスト塗布量、現像液濃度、プリ
ベーク条件等により適宜変えればよい。 【００５８】（ｅ）工程 （ｃ）の露光工程においては、多数の凸部をランダムに
並べた凸状配列群１８を形成するためであるが、本工程
においては、凸状配列群１８に対し、前記光通過孔を形
成した部位に対応する透明樹脂の凸部の樹脂部分に切欠
部ｐを形成するために、同様にフォトリソ用マスクを用
いてＵＶ露光をおこなう。 【００５９】（ｆ）工程 （ｅ）の露光工程を経た後、（ｄ）工程と同様に現像を
おこない、切欠部ｐを形成する。 【００６０】また、（ｃ）および（ｅ）の露光工程を連
続しておこない、現像工程を一括してもよい。すなわ
ち、凸状配列群１８の凸部である凹凸形状の形成と、欠
陥部ｐを一度の現像工程で形成できる。 【００６１】（ｇ）工程 この加熱処理でもって、たとえば低温（１３０℃、２
分）にて表面形状が大きく変化しない程度に熱溶融させ
る。このような熱ダレを利用することで、さらに滑らか
な表面性状にしている。 【００６２】（ｈ）工程 次のポストべークでもって、たとえば高温（２００℃、
３０分）にて全体を硬化させる。 【００６３】このように（ｇ）工程によって若干溶解さ
せて表面形状をなめらかにして、凹凸形状に対し微調整
をおこない、ついで（ｈ）工程により硬化させる。 【００６４】（ｉ）工程 最後に凸状配列群１８上にスパッタリングや蒸着法でも
ってクロムやアルミニウム、銀などの金属からなる半透
過膜１９を、たとえば厚み１０００Åの金属膜をスパッ
タリンングとフォトリソ法とを組合せて形成し、次いで
カラーフィルタ６を塗布形成する。 【００６５】なお、上述した凸状配列群１８の形成工程
においては、凸状配列群１８を形成するための（ｃ）の
露光工程と（ｄ）の現像工程を経た後に、切欠部ｐを形
成すべく（ｅ）の露光工程と（ｆ）の現像工程をおこな
ったが、これに代えて、さきに切欠部ｐを形成すべく
（ｅ）の露光工程と（ｆ）の現像工程をおこない、次い
で凸状配列群１８を形成するための（ｃ）の露光工程と
（ｄ）の現像工程をおこなってもよい。 【００６６】また、（ｃ）および（ｅ）の露光工程を連
続しておこない、そして、現像工程を一括してもよく、
このようにして凹凸形状形成と欠陥部ｐを一度の現像工
程で形成できる。 【００６７】以上の各工程（ａ）〜（ｉ）を経て得られ
た半透過膜１９が被覆された凸状配列群１８によれば、
熱溶融により凸部が滑らかな形状になり、さらに隣り合
う各凸部が接続されている。 【００６８】そして、半透過型液晶表示装置１７におい
ては、凸状配列群１８の隣り合う各凸部を接続させるの
がよく、これによって各凸部の間に平坦部が存在しなく
なって、凸状配列群１８の平坦度が低下し、正反射成分
が減少し、光散乱性が改善され、その結果、視野角が広
くなった。なお、部分的にわずかに非接続部分があって
も光散乱性に影響がない。 【００６９】また、凸状配列群１８を形成するに当た
り、（ｇ）工程の加熱処理（表面形状が大きく変化しな
い程度の熱溶融工程）を除外して、その他の各工程
（ａ）〜（ｆ）、（ｈ）、（ｉ）でもって形成してもよ
い。 【００７０】このように（ｇ）工程が除かれた形成方法
によって半透過膜１９が被覆された凸状配列群１８を設
けた場合には、熱溶融しないことで、凸部形状は上面に
若干平坦部が存在するが、上記のように凸状配列群１８
の平坦度は低下し、同様に正反射成分が減少し、これに
よって光散乱性が改善され、視野角が広くなった。 【００７１】以下、この（ｉ）工程に関する半透過膜１
９とカラーフィルタ６とを、さらに述べる。 【００７２】半透過膜１９について 図９〜図１２にてパターニングした半透過膜１９の形状
を示す。 【００７３】半透過膜１９は金属膜と光通過孔でもって
光透過性と光反射性の双方の特性を具備しており、しか
も、２枚の偏光板の間に挟んだ時に位相差を生じないよ
うにするとよい。 【００７４】この半透過膜１９を示す図９〜図１２によ
れば、図９（Ａ）は半透過膜１９の拡大平面図であり、
同図（Ｂ）は一画素の拡大平面図である。図１０〜図１
２は他の半透過膜１９の一画素の拡大平面図である。 【００７５】図９（Ａ）に示すように、各画素にはそれ
ぞれほぼ同じ構成の光通過孔２６を形成している。そし
て、図９（Ｂ）に示すように個々の画素は光通過孔２６
をなす透過領域と、金属膜２５が形成される反射領域
と、隣接する画素との隙間となる画素間領域とからな
る。 【００７６】半透過膜１９はクロムやアルミニウム、銀
などの遮光性のある金属膜２５でもって形成し、さらに
金属膜２５の面内に光通過孔２６を形成するが、この金
属膜２５自体に光反射膜としての機能もある。そして、
光通過孔２６の面積比率により光透過性と光反射性の双
方の機能を具備させる。たとえば、反射領域と透過領域
との面積比率は７５：２５にするよい。この比率は、金
属膜をスパッタリング法にて成膜した後のフォトリソ法
において、マスク設計をおこなうことで得られる。 【００７７】このような半透過膜１９に使用している金
属膜は、その膜厚を３００Å以上にするとよく、これに
よって遮光性と光反射性の双方の機能をもたせることが
できる。 【００７８】また、光通過孔２６の面積を大きくすれ
ば、透過型表示モードに適した構成になり、その面積を
小さくすれば、反射型表示モ−ドに適した構成になる。 【００７９】上記半透過膜１９の一画素は、図９（Ｂ）
に示すような光通過孔２６の形状以外に、さまざまな形
状と光通過孔２６を形成してもよく、たとえば、図１０
〜図１２にて示す。図１０の画素と図１４の画素におい
ては、画素領域内を２分し、一方を反射領域となし、他
方を透過領域としている。図１２の画素では円形の透過
領域を形成している。 【００８０】また、図９（Ｂ）および図１０〜図１２に
て示す各画素において、反射領域を透過領域に、透過領
域を反射領域というように逆に構成してもよい。 【００８１】カラーフィルタ６について 上記のようにパターニングした半透過膜９を形成した
後、図１３に示す工程でもってカラーフィルタ６を塗布
形成する。 【００８２】同図において、（イ）〜（チ）の各工程順
に形成する。以下、各工程を述べる。なお、前述にした
がって、（イ）と（ロ）の各工程にて凸状配列群１８を
形成し、（ハ）の工程にて半透過膜９を形成する。 【００８３】（イ）工程 ガラス基板上に光感光性樹脂をスピンナーにて塗布し、
フォトリソ工程により、凹凸構造を形成する。 【００８４】本例ではスピンナ回転数１０００ｒｐｍに
対して１．５μｍ前後の厚さのポジ型光感光性樹脂を塗
布した。また、フォトリソ工程により、凸部の直径は１
０μｍ前後、凹凸高低差は０．４μｍ前後の凹凸形状を
作製した。 【００８５】（ロ）工程 この工程にて、各画素に一定の面積で凹凸樹脂を取り除
くが、フォトリソ工程でおこなう。 【００８６】(イ)の露光工程と(ロ)の露光工程を連続し
ておこない、そして、現像工程を一括してもよく、この
ようにして凹凸形状形成と欠陥部ｐを一度の現像工程で
形成できる。 【００８７】このように（イ）と（ロ）の各工程を経る
ことで、凸状配列群１８を形成する。 【００８８】（ハ）工程 この工程でもって半透過膜１９を形成する。 【００８９】まず、金属膜を全面にわたって被着する。
たとえば、本例では、金属膜がＡｌ膜であり、その膜厚
を１０００Åにてスパッタリングした。そして、(ロ)工
程により作製した欠陥部ｐに対応する部位に存在する金
属膜の部分をフォトリソにより取り除き、光通過孔２６
を形成する。 【００９０】各画素にはそれぞれほぼ同じ構成の光透過
孔２６が形成されるが、個々の画素には光透過孔２６を
なす透過領域と、金属膜２５が形成されている反射領域
とからなる。そして、透過領域と反射領域との面積比率
を最適に規定することで、液晶表示装置としての光透過
性と光反射性の双方の機能を具備する。たとえば、反射
領域と透過領域の面積比率は７５：２５がよく、この比
率は凹凸樹脂および金属膜のフォトリソにおいて、その
際のマスク設計をおこなうことで得られる。 【００９１】（ニ）工程 顔料分散方式にしたがって、ブラックマトリクス樹脂を
塗布し、フォトリソ工程にて所定の部位に配設する。こ
のブラックマトリクスは、画素間の反射光の光漏れを防
ぐために形成するが、このブラックマトリクスでもって
コントラストが増加する。 【００９２】（ホ）工程 顔料分散方式にしたがって、赤顔料により調合された感
光性レジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグラ
フィにて所定に部位に配設する。図１３にてＲｅｄ
（赤）形成と記す。 【００９３】（ヘ）工程 Ｇｒｅｅｎ（緑）形成として、緑顔料により調合された
感光性レジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグ
ラフィにて所定に部位に配設する。 【００９４】（ト）工程 Ｂｌｕｅ（青）形成として、青顔料により調合された感
光性レジストを基板上に塗布し、次いでフォトリソグラ
フィにて所定に部位に配設する。 【００９５】（チ）工程 アクリル系樹脂を塗布することで、オーバーコート層７
を被覆する。 【００９６】かくして上記工程により得られたカラーフ
ィルタ基板においては、図３の要部断面図にて示すよう
に、カラーフィルタ塗布面をフラットに形成すると、切
欠部ｐでのカラーフルタの膜厚はそれ以外での膜厚ｄよ
り凸部の樹脂高さの分だけ大きくなる。たとえば、それ
以外のカラーフィルタ膜厚をｄとすると、切欠部ｐのカ
ラーフィルタ膜厚は１．５ｄ以上にするとよい。 【００９７】そして、本発明によれば、上記工程により
得られたカラーフィルタ基板を用いて、図１に示すよう
な本発明の液晶表示装置１７が得られる。 【００９８】次に本発明者は、図１８に示す如くカラー
フィルタ基板を作製し、これでもって図１に示す構成の
液晶表示装置１７を作製し、光学特性を測定した。同図
ａは比較例のカラーフィルタ基板であり、同図ｂは本発
明のカラーフィルタ基板である。 【００９９】双方とも前述した工程によりガラス基板２
の上にアクリル系樹脂からなる凸部の凸状配列群１８を
形成し、その上に厚み１０００Åのアルミニウム金属膜
にて半透過膜１９を被覆し、さらにカラーフィルタ６と
アクリル系樹脂からなるオーバーコート層７とを順次塗
布形成する。 【０１００】ただし、双方との間において、本発明の液
晶表示装置にて、切欠部ｐを形成する以外に、構成上の
差はない。 【０１０１】また、ｄ＝０．８μｍにすることで、反射
領域のカラーフィルタ膜厚を０．８μｍにして、透過領
域のカラーフィルタ膜厚を１．６μｍにしている。よっ
て、凸状配列群の厚みを平均にて０．８μｍにしてい
る。 【０１０２】そして、これらの液晶表示装置に対し、そ
れぞれ図１９に示すように光学特性を測定した。同図ａ
は反射モードを測定する場合を、同図ｂは透過モードを
測定する場合を示す。 【０１０３】反射モードの場合、液晶パネルの上部から
光(Ｃ光源)を入射させ、液晶パネルを駆動させた際(白
表示、黒表示、ＲＧＢ表示（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌ
ｕｅ表示)の反射光の反射率、コントラストおよび色域
面積（色再現性）を測定した。 【０１０４】また、透過モードの場合は、測定対象下部
から光(Ｃ光源)を入射させ、液晶パネルを駆動させた際
の透過率、コントラストおよび色域面積を測定した。 【０１０５】ちなみに、図２０にて色域面積の定義を示
すが、色域面積は各ＲＧＢの色度点を囲んだ面積であっ
て、この面積が大きくなることに伴い、色再現性が高く
なり、色純度の高いパネル表示が得られる。 【０１０６】以上のような評価手法にて表１と表２に示
すように、本発明の半透過型液晶表示装置と、比較例で
ある従来の半透過型液晶表示装置の光学特性が得られ
た。 【０１０７】 【表１】 【０１０８】表１においては、Ｒｏｎ、Ｔｏｎは、それ
ぞれ白表示した場合の反射率、透過率であり、Ｒｏｆ
ｆ、Ｔｏｆｆは、それぞれ黒表示した場合の反射率、透
過率であり、さらにコントラストも示す。 【０１０９】表１に示す結果から明らかなとおり、本発
明の液晶表示装置は、従来の液晶表示装置に比べて、透
過モードにて顕著な効果が得られ、従来であれば、２．
４５％であることに対し、本発明では２．７８％に大き
くなり、約１．１３倍に増大している。さらにコントラ
ストについても、反射モードおよび透過モードともに大
きくなっている。 【０１１０】参考までに、アクリル系樹脂からなる凸部
の凸状配列群１８に対する分光特性を図１７に示す。同
図の横軸は波長であり、縦軸は透過率（％）である。 【０１１１】このように凸状配列群を光通過すること
で、約１０％程度光吸収が生じる。したがって、本発明
によれば、凸状配列群による光吸収がなく、これによっ
て透過率が増加している。 【０１１２】また、表１から明らかなとおり、本発明の
液晶表示装置によれば、従来のものと比べて、色域面積
が大きく、これによって色再現性が高く、色純度の高い
パネル表示が得られたことがわかる。 【０１１３】図１５に本発明の液晶表示装置のＲＧＢ色
度図を示し、図１６に従来の液晶表示装置のＲＧＢ色度
図を示す。これらＲＧＢ色度および色域面積を比較した
結果、従来では反射モードと透過モードの色域面積が大
きく異なっているのに対し、本発明では反射モードと透
過モードの色域面積がほぼ等しく、色再現性の両立度が
向上している。 【０１１４】本発明者は、上記の結果について、次のよ
うに考える。すなわち、カラーフィルタの膜厚をｄとし
た場合に、従来における入射光のカラーフィルタ通過距
離は、反射モード時は２ｄであるのに対し、透過モード
はｄとなるが、入射光のカラーフィルタ通過距離と色再
現性は比例の関係にあることで、従来の場合、反射・透
過のモードによりカラーフィルタの通過距離が異なるこ
とに起因し、両モードによる色再現性に差が生じ、とく
に透過モードでは、カラーフィルタの通過距離が短いた
めに、色再現性が劣化したと考える。本発明者が表示の
目視観察による評価を行なっても、色が淡く感じられた
ことを確認している。 【０１１５】一方、本発明の液晶表示装置によれば、透
過領域におけるカラーフィルタ膜厚が反射領域カラーフ
ィルタの膜厚の約２倍程度になっているため、入射光の
カラーフィルタ通過距離は、反射モード、透過モードと
もに２ｄとなり、これにより、透過モードの色再現性は
向上し、反射モードの色再現性と同等になり、その結
果、両モードによる色再現性に差が生じないと考える。 【０１１６】このように本発明による液晶表示装置にお
いては、反射モードと透過モードの色再現性の両立度を
向上させることができた。 【０１１７】また、本発明の液晶表示装置１７において
は、半透過膜１９を光通過孔２６が形成された金属膜２
５にて形成したことで、反射型表示モードにて使用する
場合には、金属膜２５に到達した光を反射させ、これに
よって反射性能をもっとも高めることができた。しか
も、透過型表示モードの使用においても、半透過膜１９
にて光吸収されることなく、光通過孔２６を通過するだ
けであり、そのためにもっとも透過性能を高めることが
できた。 【０１１８】次に本発明者は凸状配列群１８の平均膜厚
と配向膜９の平坦性との関係を検討する。 【０１１９】ガラス基板２上に前述した工程を経ること
で、アクリル系樹脂からなる半球状の凸部を多数配列し
てなる凸状配列群１８を形成し、この凸状配列群１８上
に光通過孔を有する金属膜（厚み１０００Åのアルミニ
ウム金属膜）にて形成した半透過膜１９を被覆し、そし
て、前述した工程でもって、この半透過膜１９を被覆し
た凸状配列群１８上に画素ごとに配したカラーフィルタ
６を形成し、さらにアクリル系樹脂からなるオーバーコ
ート層７（膜厚２．２μｍ）と、多数平行にストライプ
状配列したＩＴＯからなる透明電極８（膜厚０．１μ
ｍ）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９（膜厚０．０４μｍ）を形成している。 【０１２０】このような構成において、まず図２１に
て、凹凸樹脂膜厚と凹凸段差の定義を示す。 【０１２１】凹凸樹脂（凸状配列群１８）の膜厚は、光
感光性樹脂のレジスト塗布膜厚によって決まり、その凹
凸段差は、凹凸形状の形成の際の現像工程でもって決定
する。前述した通り、反射領域のカラーフィルタ膜厚を
ｄとした場合、透過領域のカラーフィルタ膜厚は１．５
ｄ以上が望ましいと考えると、凹凸樹脂膜厚は大きい方
が有利となる。 【０１２２】しかしながら、この凹凸樹脂膜厚が大きく
なるに伴い、オーバーコート層７の塗布後の表面段差が
大きくなり、この段差が、ＩＴＯ/配向膜形成後の配向
膜表面の平坦性に影響し、配向膜の平坦性が確保できな
くなる。 【０１２３】したがって、オーバーコート層７の表面段
差が０．３μｍを超える場合、配向膜の平坦性が確保で
きなくなり、液晶分子の配向不良およびセルギャップム
ラから、表示特性の低下につながる可能性があること
で、オーバーコート層７の表面段差を０．３μｍ以下に
抑えることが望ましい。 【０１２４】そこで、配向膜の平坦性が確保できる条件
を見出すために、図２２にて凹凸樹脂（凸状配列群１
８）の膜厚とオーバーコート層表面段差の関係を示し
た。 【０１２５】オーバーコート層７（ＯＣ）の表面段差を
０．３μｍ以下にするためには、凹凸樹脂を２．０μｍ
以下にするとよいが、これによって反射領域と透過領域
の段差が小さくなり、その結果、配向膜の平坦性に問題
が無くなる。 【０１２６】図２３に凹凸樹脂膜厚による散乱特性を示
す。また、図２４に、凹凸樹脂膜厚による視角性ΔＳＡ
を示した。ΔＳＡは、凹凸形状から決定される視角性の
パラメータであり、この値が大きい程、広い範囲で高い
反射率を得ることができ、広視野角パネル表示が実現で
きる。目視によるパネル視野角評価では、ΔＳＡは５０
°以上を必要とすることを確認した。 【０１２７】図２４に示す結果から明らかなとおり、Δ
ＳＡを５０°以上にするためには、凹凸樹脂膜厚を０．
４μｍ以上にするとよい。この凹凸樹脂（凸状配列群１
８）の膜厚が０．４μｍ未満では、ΔＳＡが急激に低下
している。これは、凹凸樹脂膜厚と凹凸段差がほぼ同じ
になるため、凹凸形状表面に、ガラス基板表面が剥き出
しになる領域が存在し始めるためである。よって、視角
特性面においては、凹凸樹脂膜厚は０．４μｍ以上が望
ましい。 【０１２８】以上の考察の総合評価を、表２にまとめ
た。 【０１２９】 【表２】 【０１３０】この表によれば、信頼性(図２３)と特性面
(図２４．２５)の評価を×〜◎で表現し、総合的に見た
時の、最適な凹凸樹脂膜厚を選定している。 【０１３１】以上の結果から明らかなとおり、配向膜の
平坦性および特性面において最適となる膜厚を検討する
と、凹凸樹脂（凸状配列群１８）の膜厚は０．４〜２．
０μｍの範囲にするとよいことがわかった。 【０１３２】ちなみに、本実施例においては、凹凸樹脂
膜厚を１．０μｍにしているため、反射領域と透過領域
の段差は小さく、配向膜の平坦性に与える影響は無い。 【０１３３】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
るものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更や改善などは何ら差し支えない。 【０１３４】たとえば、上記の実施形態においては、Ｓ
ＴＮ型単純マトリックスタイプのカラー液晶表示装置で
もって説明しているが、その他にモノクロのＳＴＮ型単
純マトリックスタイプの液晶表示装置であっても、ある
いはＴＮ型単純マトリックスタイプの液晶表示装置であ
っても、さらに双安定型の液晶表示装置でも同様な作用
効果が得られる。 【０１３５】 【発明の効果】以上のとおり、本発明の半透過型液晶表
示装置においては、基板上に凸状配列群を形成し、この
凸状配列群上に光通過孔を有する金属膜にて形成した光
半透過膜を被覆し、そして、凸状配列群の膜厚を０．４
〜２．０μｍに設定するとともに、光半透過膜の光通過
孔を形成した部位に対応する透明樹脂製凸部の樹脂部分
を切欠いたことで、透過モードにて顕著な透過率が向上
し、さらにコントラストについても、反射モードと透過
モードともに大きくなり、しかも、色域面積が大きくな
って、色再現性が高く、色純度が高くなり、反射モード
と透過モードの色再現性の両立度を向上させることがで
きた。 【０１３６】また、本発明の半透過型液晶表示装置にお
いては、基板上に多数の透明樹脂製凸部をランダムに並
べた凸状配列群を形成し、この凸状配列群上に半透過膜
を被覆したことで、光散乱板を取り除くことができ、こ
れによって従来の後方散乱が解消され、反射型表示モー
ドのＯＦＦ時の明るさが低減し、その結果、コントラス
トが向上した高性能な半透過型液晶表示装置が提供でき
た。 【０１３７】さらにまた、本発明においては、凸状配列
群を構成する各凸部において、隣り合う各凸部が接続さ
れることで、光散乱性能が向上し、視野角が広くなり、
これによって良好な表示特性をもつ高性能かつ高信頼性
の半透過型液晶表示装置が提供できた。 【０１３８】しかも、このように各凸部を接続させるに
際し、現像の進行を適度に止めることで容易に達成さ
れ、これによって生産コストを下げることができた。 【０１３９】その上、本発明の半透過型液晶表示装置に
よれば、半透過膜を光通過孔が形成された金属膜にて形
成したことで、反射型表示モードにて使用する場合に
は、金属膜にて最大の反射性能が得られ、一方の透過型
表示モードにおいても、半透過膜にて光吸収されないこ
とで、最大に透過性能が得られ、これによって双方の機
能を最大に活用することができ、反射型表示モードにて
使用する場合でもＯＦＦ時の明るさをもっとも低減で
き、その結果、コントラストがもっとも向上した高性能
な半透過型液晶表示装置が提供できた。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の半透過型液晶表示装置の断面概略図で
ある。 【図２】本発明の半透過型液晶表示装置の要部拡大断面
図である。 【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の半透過型液晶表示装
置に係る凸状配列群の形成工程図である。 【図４】（ｆ）〜（ｉ）は本発明の半透過型液晶表示装
置に係る凸状配列群の形成工程図である。 【図５】凸状配列群を形成するためのフォトマスクの平
面図である。 【図６】凸状配列群を形成するための他のフォトマスク
の平面図である。 【図７】凸状配列群を形成する際の現像時間と凸状配列
群の凹凸高低差との関係を示す線図である。 【図８】凸状配列群を形成する際の現像時間の違いによ
る光感光性樹脂層の形状変化を示す図である。 【図９】（Ａ）は半透過膜の拡大平面図であり、（Ｂ）
は各画素の拡大平面図である。 【図１０】画素の拡大平面図である。 【図１１】画素の拡大平面図である。 【図１２】画素の拡大平面図である。 【図１３】（イ）〜（チ）は本発明の半透過型液晶表示
装置に係るカラーフィルタの形成工程図である。 【図１４】本発明の半透過型液晶表示装置に係るカラー
フィルタ基板の断面概略図である。 【図１５】本発明の液晶表示装置のＲＧＢ色度図を示
す。 【図１６】従来の液晶表示装置のＲＧＢ色度図を示す。 【図１７】凸状配列群に対する分光特性を示す線図であ
る。 【図１８】ａは従来のカラーフィルタ基板の拡大断面図
であり、ｂは本発明に係るカラーフィルタ基板の拡大断
面図である。 【図１９】ａは反射モードの測定方法を示す説明図であ
り、ｂは透過モードの測定方法を示す説明図である。 【図２０】色域面積の定義を示す説明図である。 【図２１】凹凸樹脂（凸状配列群）膜厚と凹凸段差の定
義を示す断面説明図である。 【図２２】凹凸樹脂（凸状配列群）の膜厚と配向膜平坦
性の関係を示す線図である。 【図２３】凹凸樹脂（凸状配列群）の膜厚による散乱特
性を示す線図である。 【図２４】凹凸樹脂（凸状配列群）の膜厚と視角性ΔＳ
Ａとの関係を示す線図である。 【図２５】従来の半透過型液晶表示装置の断面概略図で
ある。 【符号の説明】 ２、３…ガラス基板 １８…凸状配列群 ６…カラーフィルタ ７…オーバーコート層 ８、１０…透明電極 ９、１１…配向膜 １２…液晶 １３…シール部材 １４…第１位相差フィルム １５…第２位相差フィルム １６…偏光板 １７…半透過型液晶表示装置 １９…半透過膜 ２６…光通過孔 ｐ…切欠部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】基板の一方主面上に多数の透明樹脂製凸部
   をランダムに並べた凸状配列群を形成し、この凸状配列
   群上に光通過孔を有する金属膜にて形成した光半透過膜
   を被覆し、この光半透過膜上に透明電極と配向層とを順
   次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配
   向層とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック
   型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめ
   てなる半透過型液晶表示装置であって、前記凸状配列群
   の膜厚を０．４〜２．０μｍに設定するとともに、光半
   透過膜の光通過孔を形成した部位に対応する透明樹脂製
   凸部の樹脂部分を切欠いたことを特徴とする半透過型液
   晶表示装置。