JP4264217B2 - 着色層付き基板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、実質的に無色である無色領域を有する着色層が基板上に複数色形成された着色層付き基板およびその製造方法に関する。本発明の着色層付き基板は、外部からの入射光(以下、外光ともいう。)を反射することにより反射表示を行う反射型カラー液晶表示装置に用いることができる。また、外部が明るいときは反射表示を行い、外部が暗いときはバックライト光を透過させることにより透過表示を行う反射透過両用型(以下「半透過型」ともいう。)カラー液晶表示装置に用いることができる。
【0002】
【従来の技術】
半透過型カラー液晶表示装置は、外部が明るいときは外光を利用した反射表示が可能であり、消費電力が少ないという特長を有するとともに、外部が暗いときはバックライトを利用した透過表示が可能であり、あらゆる環境において使用できるという特長を有しているので、携帯機器等のディスプレイとして広く使用されている。
【0003】
従来の半透過型カラー液晶表示装置として、特開平11−183892号公報に開示の2ウエイ表示型の液晶表示素子を挙げることができる。同公報には、前側基板の内面に設けた赤、緑、青のカラーフィルタ(以下、「CF」ともいう。)に、画素領域に部分的に対応させて開口を設け、後側基板の内面に、前記開口に対向する反射膜を設けることが開示されている。この液晶表示素子によれば、反射型表示においては、CFの開口以外の部分を透過して半透過反射板で反射された着色光と、CFの開口を透過して前記反射膜で反射された高輝度の非着色光とを素子前方に出射させて高輝度のカラー画像を表示することができる。また、透過型表示においては、CFの開口以外の部分を透過した着色光だけを素子前方に出射させてコントラストの高いカラー画像を表示することができる。なお、同公報には、CFを形成する方法として顔料分散法が開示されている(同公報の段落番号〔0040〕参照)。
【0004】
特開平8−286178号公報には、光の透過する開口部を有するCFが各画素部に設けられた反射型または透過型の液晶表示装置が開示され、これにより明るい表示性能を達成し得ることが記載されている。また同公報には、CFの開口部に対応する領域に、透過性の高い高透過性CFを設けることが記載され、高透過性CFを形成する方法として、有機顔料の光脱色反応や部分染色の方法が記載されている(同公報の段落番号〔0103〕〜〔0107〕および図8参照)。
【0005】
一方、CFを形成する方法として、上記の両公報に記載の顔料分散法等の他に、例えば特開昭63−210901号公報に開示されたレジストダイレクト電着法が挙げられる。レジストダイレクト電着法は、工程の簡素化が可能であり、低コストである等の点から、他の方法に比して有利である。図24を参照しながら、レジストダイレクト電着法によって、CFを形成する工程を説明する。まず、基板81上に透明導電層82およびポジ型の感光性樹脂組成物層83を順次形成する(図24(a))。感光性樹脂組成物層83上に所定のパターンを有するポジマスク84を載置した後に露光し、露光領域におけるポジ型感光性樹脂組成物層83を溶出液によって溶出する(図24(b))。電着性高分子および色素を含む電着浴中で透明導電層82に通電して、例えばR(赤)の電着を行う(図24(c))。G(緑)およびB(青)の各色相について、R(赤)の場合と同様に電着を行って、着色部分を有する感光性樹脂組成物層83を形成する(図24(d)〜図24(g))。次に、感光性樹脂組成物層83全体を露光し、残存する感光性樹脂組成物を溶出液中で溶出させることにより、透明導電層82上にR(赤)、G(緑)およびB(青)の各色のフィルタが形成される。特開昭63−210901号公報に記載された、開口(無色領域)を有しないCFを形成する場合には、各画素内にCFが形成されればよいので、パターニング精度があまり要求されない。なお、CFの開口部では、反射光が着色されず、実質的に無色となる。以下、CFの開口部分を無色領域ともいう。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、開口部を有するCFを形成する場合、パターニング精度が低いと、開口部の面積にバラツキが生じ、表示の色度バラツキにつながる。したがって、開口部を有するCFを形成する場合には、パターニング精度が厳しく要求され、工程管理が困難となる。
【0007】
特開昭63−210901号公報に示されているレジストダイレクト電着法の場合、同じ感光性樹脂組成物層83を使ってR、G、Bの各CFを形成するので、感光性樹脂組成物層83の感度が次第に低下し、CFの寸法精度が低下する。したがって、レジストダイレクト電着法によってCFに開口部を形成する場合、CFの寸法精度の低下とともに、開口部の位置や面積の精度が低下する。
【0008】
特開平11−183892号公報に記載の液晶表示素子をレジストダイレクト電着法によって形成した場合には、CFの寸法バラツキにより、CFに開口部の面積バラツキが発生し、表示色度のバラツキが発生する。
【0009】
また、特開平8−286178号公報には、光脱色反応や部分染色法により、開口部に対応する領域に高透過性CFを設けることが記載されている。これらの方法でも露光現像工程などのパターニングが必要なので、開口部の面積バラツキが発生し、表示色度のバラツキが発生する。さらに、光脱色反応を利用する方法では、CFの信頼性に問題があり、長期間の使用により、CFの脱色が発生する。また、部分染色法を用いる場合には、各色それぞれの部分染色を行うので、工程数の増加が問題となる。
【0010】
さらに、合成樹脂製基板上にCFを形成する場合、基板に熱膨張の問題などがあり、寸法の変化だけでなく、アライメントも困難となり、色度のバラツキの問題はより深刻となる。
【0011】
本発明の目的は、表示色度のバラツキが少なく、視認性に優れた反射型または半透過型カラー液晶表示装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、これら液晶表示装置に用いられる着色層付き基板およびその製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の着色層付き基板は、反射層を有する基板上に複数の画素領域が形成され、該各画素領域毎に着色層と実質的に無色である複数の無色領域とが前記反射層上に設けられた着色層付き基板であって、前記各無色領域に設けられ、前記着色層と同じ層に形成された実質的に無色な無色層と、前記着色層及び無色層の表面を覆って平坦化する平坦化膜とを備え、前記無色層は、前記平坦化膜とは異なる材料によって構成されると共に、前記着色層と同じ材料であり且つ顔料を含まない透明樹脂によって構成されている。
【0013】
本発明の着色層付き基板によれば、一画素中に複数の無色領域が形成されているので、反射表示時において、着色のない反射光が一画素中に分散されて、着色された反射光と合成される。したがって、一画素中で明るい領域が分散されるので、一画素中での表示色度のバラツキが少なく、視認性が向上する。
【0014】
ここで、「実質的に無色」とは、着色されているのが判らない程度の色相のみならず、色味調整程度の着色がなされることにより僅かに着色されているのが判る程度の色相を含む。
【0015】
前記複数色の着色層のそれぞれは、前記複数の画素領域のそれぞれに含まれる前記複数の無色領域の総面積が同一色相において同じであることが好ましい。この着色層付き基板によれば、同一色相の各画素において、着色のない反射光の明るさにバラツキが少なくなるので、同一色相の各画素間での表示色度のバラツキが少なく、視認性が向上する。
【0016】
前記複数色の着色層のそれぞれの前記無色領域に、実質的に無色な無色層が形成された、着色層付き基板であって、前記無色層の形成後に、前記複数色の着色層が形成されていることが好ましい。例えば、前記無色層は、前記基板上に、実質的に無色である無色樹脂膜が形成された後に、前記無色領域以外の領域における前記無色樹脂膜が除去されることによって形成され、前記複数色の着色層は、前記無色層が形成された領域以外の領域に各色相毎に形成されていてもよい。この着色層付き基板によれば、無色領域の大きさ(面積)が無色層によって決定された後に、各色相の着色層が形成されるので、着色層の形成マージンに依存せずに、均一な大きさ(面積)の無色領域をもった着色層付き基板が得られる。
【0017】
前記無色層および前記着色層の上に、前記無色層および前記着色層を平坦化するための平坦化膜が形成され、前記無色層と前記平坦化膜とが略同一の屈折率を有することが好ましい。この着色層付き基板によれば、無色層と平坦化膜との屈折率が略同一であるので、無色層と平坦化膜との界面の反射が少なくなり、光学特性が向上する。
【0018】
前記着色層が赤、青および緑の着色層であり、前記基板上の複数箇所における前記着色層のそれぞれの色相について反射時の色度を測定した場合、前記基板上の各箇所における各色相のY値の平均値が略同じであることが好ましい。この着色層付き基板によれば、基板上の各箇所における各色相のY値の平均値が略同じであるので、反射光の白表示が基板全体でバラツキがなく、設計値どおりの白表示を行うことができる。
【0019】
前記複数の画素領域のそれぞれは、光が透過する透過領域と、前記反射層によって光が反射する反射領域とを有し、前記複数の無色領域は、前記反射領域内に含まれてもよい。この着色層付き基板によれば、外部が明るいときは、着色のない反射光と着色された反射光とが合成されるので明るい表示が得られる。また、外部が暗いときはバックライト光を透過させて色表示を行うことができる。
【0020】
前記基板は樹脂製基板であっても良い。
【0021】
本発明の液晶表示装置は、本発明の着色層付き基板を有する。本発明の液晶表示装置によれば、表示色度のバラツキが少なく、基板面内を均一な表示にすることができる。
【0022】
本発明の液晶表示装置は、適応範囲が極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適応することが可能である。本発明の液晶表示装置は、反射および透過の両方で高品位な色表示が可能であるので、屋外から屋内への移動する場合のように、環境変化が大きく、低消費電力が必要な携帯型電子機器に高い適応性がある。また、他にも電子掲示板やFAX、ホームエレクトロニクス端末用ディスプレイにも活用することが可能である。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による実施形態を説明する。以下の実施形態では、液晶表示装置の例として半透過型液晶表示装置を説明するが、本発明の液晶表示装置は、反射型液晶表示装置に適応することもできる。また、単純マトリクス駆動方式のSTN液晶表示装置を例にするが、本発明の液晶表示装置は、TFT(Thin Film Trasistor:薄膜トランジスタ)やMIM(Metal-Insulator-Metal )などのスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置に適用することができる。さらに、本発明の着色層付き基板は、液晶表示装置に限らず、外光を反射して表示を行う様々な反射方式の表示装置にも適応可能である。
【0024】
(実施形態1)
図1は、実施形態1の半透過型カラー液晶表示装置を模式的に示す断面図である。この液晶表示装置は、観察者側(図1においては上側)から、上側偏光板1、第一位相差板2a、第二位相差板2b、前方散乱板3、ガラス製の上側基板4、透明表示用電極(単に「透明電極」ともいう)5、配向膜(不図示)、液晶層8、配向膜(不図示)、透明電極5、オーバーコート膜9、着色層10、反射層11、ガラス製の下側基板12、第三位相差板2c、下側偏光板13、バックライト14の順序で構成される。
【0025】
本明細書において、表示の最小単位を「絵素」と呼び、赤(R)、緑(G)、青(B)の複数の「画素」から1つの「絵素」が構成されることとする。「画素」に対応する液晶表示装置の領域(以下、「画素領域」と言う。)は、液晶層を挟む透明電極によって規定される。例えば、単純マトリクス型液晶表示装置においては、ストライプ状に設けられる列電極と、列電極に直交するように設けられる行電極とが互いに交差するそれぞれの領域が画素領域を規定する。アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、画素電極とこれに対向する対向電極とが画素領域を規定する。なお、ブラックマトリクスが設けられる構成においては、厳密には、表示すべき状態に応じて電圧が印加される領域のうち、ブラックマトリクスの開口部に対応する領域が画素領域に対応することになる。
【0026】
図2は、実施形態1の液晶表示装置における一つの絵素を模式的に示す平面図である。本実施形態ではR、G、Bの各色相の画素から一絵素が形成される。R、G、Bの各着色層10R、10G、10Bは、それぞれの画素領域内に実質的に無色である無色領域を複数有する。本実施形態では、各着色層10R、10G、10Bは、4つの円形の無色領域を有する。各無色領域には、実質的に無色である無色層6が形成されている。
【0027】
本実施形態では、1画素領域に含まれる複数の無色領域の総面積をR、G、Bの各画素領域で等しくなるようにしているが、R、G、Bの各色相それぞれの無色領域の総面積を調整することによって、色調の調整を行なうこともできる。例えば、製造プロセスを経て黄色味を帯びたプラスチック基板が存在する場合、黄色の補色に近い青(B)の着色層10Bの反射領域の割合を大きくして、反射表示時の白表示を白色光に近くするために、青(B)の着色層10Bにおける無色領域の大きさ(面積)を赤(R)および緑(G)の各着色層10R、10Gにおける無色領域の大きさ(面積)よりも小さくしても良い。
【0028】
本実施形態の液晶表示装置における反射層11は、バックライト14からの光を透過させるための開口部11aを有している。画素領域のうち反射層11が形成された領域が反射領域となり、反射層11の開口部11aの領域が透過領域となる。各画素領域内における開口部11aの位置は、無色層6が形成された無色領域に重ならないように設計される。すなわち無色層6が形成された無色領域は、反射領域内に含まれる(言い換えれば、無色層6は反射領域内に形成される)。一画素あたりの複数の開口部11aの総面積は、画素領域の面積の25%〜80%が好ましく、例えば30%に設定する。25%未満では、透過光の利用が少なく透過表示時の画面が暗くなり、80%を超えると、透過表示は十分であるが、反射表示の画面が暗くなり、視認性に問題が生じる。反射層11は下側基板12にアルミニウムを1000Å(100nm)蒸着することによって形成され、開口部11aはフォトリソ法を用いてアルミニウムのパターニングにより形成することができる。
【0029】
本実施形態では、反射層11の開口部11aの大きさ(面積)、言い換えれば1画素領域内に含まれる複数の透過領域の総面積をR、G、Bの各画素領域で等しくなるようにしているが、個々の着色層の視感度や好みの色相に合わせて、R、G、Bの各着色層10R、10G、10Bに適した面積に調整しても良い。例えば、製造プロセスを経て黄色味を帯びたプラスチック基板が存在する場合、黄色の補色に近い青(B)の画素領域における反射層11の開口部11aの大きさ(面積)を赤(R)および緑(G)の各画素領域における反射層11の開口部11aの大きさ(面積)よりも大きくして、透過表示時の白表示を白色光に近くすることができる。
【0030】
着色層10の上には、着色層10の表面を平坦化するために、アクリル樹脂系のオーバーコート膜(平坦化膜)9が形成されている。上側基板4上と、下側基板12のオーバーコート膜(平坦化膜)9上とに、それぞれITO(インジウム錫酸化物)を蒸着し、エッチングすることにより、マトリックス状の透明電極5をそれぞれ形成する。画素領域の周囲を光吸収性の物質でブラックマトリクスを形成しても良い。これにより光を遮る効果が向上するので、高コントラスト化に寄与できる。透明表示用電極5の上に、ポリイミドを印刷により塗布し、焼成を行って配向膜を形成する。その後、液晶分子のねじれ角が、240°ツイストとなるようにラビング処理を行う。
【0031】
上下の両基板4,13をシール樹脂で貼り合わせた後、複屈折Δn およびピッチを調整した液晶材料を注入し、STN液晶セルを形成する。これに、それぞれが所望のdΔn(dは位相差板の厚さである。)を持つポリカーボネート延伸の位相差板2a,2b,2cと、前方散乱板3と、ニュートラルグレイの上側偏光板1および下側偏光板13とを、各部材の光軸が液晶セルに対してそれぞれ所定の方向になるように貼り付ける。さらに、観察者側に対して反対側に、バックライト14を設けて、液晶セルにバックライト光が入射されるようにする。
【0032】
なお、図示しないが、前方散乱板3の代わりに、下側基板12上にアクリル系樹脂を塗布し、表面に凹凸を形成した後、反射層11を形成して光拡散機能を付与していても良い。また、図3に示すように、反射層11を鏡面形成し、光散乱性物質を分散させた透明樹脂からなるオーバーコート膜9aを散乱層として別途形成してもよい。
【0033】
実施形態1における各光学素子の軸角度を図4に示す。STN液晶層8の下側基板12側の配向方向25から上側基板4側の配向方向26までに液晶分子がねじれる角度を240°とする。時計回りを正とし、反時計回りを負としたとき、第二位相差板2bの遅相軸17に対して液晶分子の上側配向方向26がなす角を120°、第一位相差板2aの遅相軸18に対して第二位相差板2bの遅相軸17がなす角を40°、上側偏光板1の吸収軸19に対して第一位相差板2aの遅相軸18がなす角を75°とする。また、下側基板12側の配向方向25に対して第三位相差板2cの遅相軸20がなす角を50°、第三位相差板2cの遅相軸20に対して下側偏光板13の吸収軸21がなす角を−40°とする。
【0034】
各レターデーション値の設定は、STN液晶層8(800nm)、第一位相差板2a(680nm)、第二位相差板2b(180nm)、第三位相差板2c(140nm)とし、反射時・透過時にノーマリーブラックモードとなる液晶表示装置を構成する。
【0035】
本実施形態の液晶表示装置は、開口部11aを有する反射層11と、無色層6を有する着色層10とを、開口部11aと無色層6とが1画素領域中の異なる領域に位置するように設けられている。これにより、液晶表示装置の背面に設けた光源(バックライト14)を利用する透過表示時には、反射層11の開口部11aを透過した光が、着色層10を通過し出射されることで、表示色彩度を満足する明るい表示が得られる。光源の輝度、反射層11の開口部11aの面積や形状、着色層10の彩度、透過率や膜厚を調整することによって、所望の特性の透過表示が得られる。
【0036】
また、外光を利用する反射表示時には、液晶表示装置の前方から入射した光が、着色層10または無色層6を通り、反射層11の反射部(反射層11の開口部11a以外の部分)で反射され、再び着色層10または無色層6を通過し出射される。したがって、着色のない出射光と着色された出射光との合成出射光となり、明るい表示が得られる。本実施形態では、一画素中に複数(4つ)の無色層6が分散されているので、反射表示時において、着色のない反射光が一画素中に分散されて、着色された反射光と合成される。したがって、一画素中で明るい領域が分散されるので、一画素中での表示色度のバラツキが少なく、視認性が向上する。着色層10の特性、無色層6の面積や形状を適時調整することにより、出射光の明るさや彩度を調整することが可能になる。また、無色層6を大きくすることで、色純度の高い着色層カラーフィルタを採用することも可能となる。
【0037】
次に、図5を参照しながら、実施形態1の液晶表示装置に用いられる着色層付き基板の製造工程を説明する。まず、開口部11aを有する反射層11付きガラス基板12上に、着色層を電着するためのITO膜(不図示)を基板全面に形成する(図5(a))。感光性を有する無色透明な樹脂15をスピンコート塗布法等の方法で塗布し(図5(b)、その後、露光、現像、焼成の各工程を経て、無色領域に無色層6を形成する(図5(c))。
【0038】
繰り返し使用可能な逐次露光現像型フォトレジスト16を全面に塗布し(図5(d))、レジストダイレクト電着法によって、遮光膜であるブラックマトリクス(Bk)7を形成する(図5(e))。なお、逐次露光現像型フォトレジスト16は、一度塗布すれば、露光、現像、加熱工程を何度経ても感光性を保持できるレジストである。赤色に着色される画素領域より少し広い範囲のレジスト16に対して露光、現像処理を施して、赤色の画素領域のレジスト16を除去する(図5(f))。レジストダイレクト電着法によって、赤色の着色層10Rを形成する(図5(g))。電着形成するとき、無色領域には無色層6が設けられており、もはやこの領域には着色層は形成されない。したがって、各色相の画素領域の無色層6は着色層10の製造精度の影響を受けることなく形成することができる。
【0039】
さらに、同様にして、緑(G)、青(B)の各色相の着色層10G、10Bを順次電着形成することによって、本実施形態における着色層10R、10G、10Bが得られる(図5(h)、図5(i))。さらに、着色層10R、10G、10Bおよび無色層6の上に、オーバーコート膜(平坦化膜)9を形成する(図5(j))。なお、オーバーコート膜(平坦化膜)9の形成を省くこともできる。例えば、無色層6の膜厚と、着色層10の膜厚とを略同じ厚さにすることによって、無色層6と着色層10との間の段差が解消されるので、平坦化膜9の形成を省くことができる。無色層6と着色層10とが平坦化されると、無色層6と着色層10との間の段差が軽減され、表示品位の向上が期待できる。
【0040】
この製造方法を用いることによって、着色層10R、10G、10Bの形成に先駆けて、無色層6を形成することができるので、従来の製造方法のように、着色層の製造にともなう無色領域の位置や大きさのバラツキの影響を受けることなく、均一な無色領域を有する着色層付き基板が得られる。
【0041】
(実施形態2)
図6および図7は実施形態2の液晶表示装置を説明する図であり、実施形態1の液晶表示装置の構成要素と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略する。
【0042】
実施形態2の着色層付き基板は、反射層11上の各無色領域に着色層10の開口部10aが形成され、開口部10a内にはオーバーコートが充填されている点で、反射層11上の各無色領域に無色層6が形成された実施形態1の着色層付き基板と異なる。
【0043】
図8を参照しながら、実施形態2の液晶表示装置に用いられる着色層付き基板の製造工程を説明する。まず、開口部11aを有する反射層11付きガラス基板12上に、着色層を電着するためのITO膜を基板全面に形成する(図8(a))。繰り返し使用可能な逐次露光現像型フォトレジスト16を全面に塗布した後(図8(b))、パターニングによりブラックマトリクス(Bk)7を形成する領域のレジスト16を除去し(図8(c))、レジストダイレクト電着法によって、遮光膜であるブラックマトリクス(Bk)7を形成する(図8(d))。
【0044】
赤色に着色される画素領域より少し広い範囲のレジスト16に対して露光、現像処理を施して、無色領域を除く赤色の画素領域のレジスト16を除去する(図8(e))。レジストダイレクト電着法によって、レジスト16が除去された領域に赤色の着色層10Rを形成する(図8(f))。同様にして、緑(G)、青(B)の各色相の着色層10G、10Bを順次電着形成した後(図8(g)、図8(h))、無色領域に残存するレジスト16を除去して、各着色層10R、10G、10Bの無色領域に開口部10aを形成する(図8(i))。さらに、着色層10R、10G、10Bの上に、オーバーコート膜(平坦化膜)9を形成する。このとき、各着色層10R、10G、10Bの開口部10a内に、オーバーコートが充填される(図8(j))。
【0045】
この製造方法により得られた着色層10の無色領域(開口部10a)の大きさ(面積)を調べると、(1)同一基板での着色層の形成順による寸法バラツキ、(2)同一基板での基板中央部と基板端部での寸法バラツキ、(3)生産バラツキ(ロットのバラツキ)による寸法バラツキがあり、得られた液晶表示装置には、反射表示における表示品位(色調)のバラツキといった不具合が発生することが判明した。
【0046】
これらの、無色領域(開口部10a)の寸法バラツキが発生した原因については以下の説明ができる。レジストダイレクト電着法では、同じレジストを複数回利用することでパターン形成するので、Bk、R、G、Bと順々に焼成工程に付すことによって、レジストの感度が低下し、R、G、Bと順に寸法精度が次第に低下する。
【0047】
一般的に、レジストの感度が低下した場合、同一の露光量では設計値より小さい寸法に仕上がる。したがって、無色領域の大きさを設計値通りに仕上げようとすると、露光量を上げるなどの条件の変更が必要となり、形成しようとする着色層毎に条件を変えなければならない。また、この調整量もシビアなので、生産ロットによるバラツキが生じる。
【0048】
無色領域のない着色層の寸法精度(パターニング精度)は、最終的に遮光膜や画素線間(隣接する電極の間隙)により決定される。詳しく説明すると、例えば単純マトリクス構造の場合、隣接するストライプ電極の線間は、表示に寄与しない領域であり、この領域では液晶分子の制御が行えない。そこで、この領域にブラックマトリクスなどの遮光膜が設けられる。遮光膜は、通常、画素線間よりも大きく形成されるので、遮光膜のプロセス精度が開口率に与える影響は大きい。また、遮光膜を設けない場合には、ストライプ電極の線間の誤差、言い換えればストライプ電極のパターニング精度が開口率に与える影響が大きくなる。したがって、着色層の寸法精度よりも、遮光膜や画素線間のプロセス精度のほうが開口率に与える影響が大きく、着色層の製造精度はそれほど要求されない。
【0049】
また、各着色層での電着形成後の焼成工程における熱のかかり方が基板面内で異なるので、熱量の大きい領域ではレジストの感度がより低下する。一般的に、基板中央部よりも基板端部のほうが、大きな熱量がかかり、レジストの感度がより低下するので、基板中央部から基板端部に行くほど着色層の無色領域は設計値よりも小さい寸法に仕上がる傾向にある。
【0050】
さらに、上述の(1)の影響と(2)の影響とが重なることで、着色層を1色目(R)から2色目(G)、2色目(G)から3色目(B)と形成していくに従い、上記(2)の「同一基板での基板中央部と基板端部での寸法バラツキ」のバラツキ量が大きくなる。
【0051】
図9は、実施形態2で示した方法により、基板中央部(領域2)における着色層10の無色領域(開口部10a)の大きさが設計値通りになるように、露光条件等を調整しながら製造した場合の一絵素を模式的に示す平面図である。基板中央部(領域2)と比較して基板端部(領域1)では無色領域の寸法が小さくなる傾向があり、R、G、Bと製造工程を順次繰り返すことにより、R、G、Bでの無色領域の寸法が次第に小さくなる。これは、基板中央部(領域2)よりも基板端部(領域1)の方がレジストの感度が低下するので、基板端部(領域1)の無色領域の寸法精度が劣るためであり、さらに寸法精度のズレはR<G<Bと着色層を形成した順に大きくなっている。また、露光条件等を都度調整することが必要であるので、生産性が悪くなる。
【0052】
図10は、実施形態2で示した方法により、基板端部(領域1)における着色層10の無色領域(開口部10a)の大きさが設計値通りになるように、露光条件等を調整しながら製造した場合の一絵素を模式的に示す平面図である。基板端部(領域1)と比較して基板中央部(領域2)では無色領域の寸法が大きくなる傾向があり、R、G、Bと露光、現像を繰り返すことにより、R、G、Bでの無色領域の寸法が次第に大きくなる。これは、基板端部(領域1)よりも基板中央部(領域2)の方がレジストの感度が高くなるので、基板中央部(領域2)の無色領域の寸法精度が劣るためであり、寸法精度のズレはR<G<Bと着色層を形成した順に大きくなっている。また、露光条件等を都度調整することが必要であるので、生産性が悪くなる。
【0053】
図11は、実施形態1の一絵素を模式的に示す平面図である。最初に無色層6を形成することによって、無色領域の大きさを決定しているので、実施形態2のように、レジストの感度低下による着色層の寸法精度の影響を受けることなく、基板面内で寸法バラツキは生じない。したがって、R、G、Bの各画素領域のそれぞれに含まれる複数の無色領域(開口部10a)の総面積が同一色相において同じである。また、実施形態1では、レジストの感度低下によるカラーフィルタの寸法精度の影響は、画素周辺に配置される遮光膜や、表示に寄与しない画素線間により吸収されるので、露光条件等を都度調整する必要がなく、生産性が低下することもない。
【0054】
次に、基板中央部のR,G,Bの無色領域(開口部10a)の直径が設計値になるように露光条件等を設定した場合、すなわち図9に示す実施形態2の場合における基板中央部および基板端部のR,G,Bの無色領域(開口部10a)の直径を表1に示す。
【0055】
【表1】
【0056】
表1によると、基板端部では、R,G,Bの開口部は設計値よりも小さくなる。さらに、R(1色目)よりもG(2色目)、G(2色目)よりもB(3色目)の方が設計値からのズレが大きくなることが判る。これは、上述の通り、基板中央部よりも基板端部の方が露光感度が低下するためである。また、R,G,Bと焼成工程を繰り返すことにより、基板中央部と基板端部との露光感度の差が大きくなるためである。
【0057】
図8(j)に示す実施形態2の着色層付き基板を用いて作製した液晶表示装置について、反射時の色度を測定した。反射時の色度を表2に、色度図を図12にそれぞれ示す。
【0058】
【表2】
【0059】
ここで、反射時の色度のみを測定した理由は、着色層の無色領域の精度が、反射光による表示状態に大きな影響を与えるからである。つまり、透過光表示では、液晶表示装置の背面側から入射される光が反射層の開口部を通過し、透過領域の着色層を経て観察者に届くので、透過光は着色層の無色領域を通ることはなく、無色領域の精度による大きな影響は受けないからである。
【0060】
なお、色度の測定には、オリンパス製OSP−200(C光源2゜視野、ガラスリファレンス)を用いた。着色層付き基板に対して、Red (赤)Green (緑)Blue(青)の各色相を各画素ごとに反射光による色度の測定を行なった。Red (赤)Green (緑)Blue(青)の各色相の反射分光特性の測定により、Red (赤)Green (緑)Blue(青)各々のY値、x値、y値(XYZ表色系)を得た。また白表示については、R(赤)G(緑)B(青)各々のX値,Y値,Z値の平均値からY値、x値、y値を求めた。
【0061】
表2および図12から、基板中央部では、R,G,Bの無色領域(開口部10a)の面積は設計値どおりであり、設計通りの色度を示すことが判る。しかしながら、基板端部では、色度は設計値からずれており、反射Y値が小さくなり、また色が濃くなっているのが判る。さらに、この色度のズレ量は、RよりもG、GよりもBのほうが大きいことがわかる。この色度のズレ量がそれぞれ違うので、基板端部では、白表示の色度も設計値からずれてしまう。したがって、基板中央部のR,G,Bの無色領域(開口部10a)を設計値になるように露光条件等を設定した場合、基板中央部は、設計値どおりの表示をするのに対して、基板端部は、反射時の表示が暗く、また全体的に青っぽい表示になる。
【0062】
次に、基板端部のR,G,Bの無色領域(開口部10a)の直径が設計値になるように露光条件等を設定した場合、すなわち図10に示す実施形態2の場合における基板中央部および基板端部のR,G,Bの無色領域(開口部10a)の直径を表3に示す。
【0063】
【表3】
【0064】
表3によると、基板中央部では、R,G,Bの開口部は設計値よりも大きくなる。さらに、R(1色目)よりもG(2色目)、G(2色目)よりもB(3色目)の方が設計値からのズレが大きくなることがわかる。これは、上述の通り、基板端部よりも基板中央部の方が露光感度が高くなるためである。また、R,G,Bと焼成工程を繰り返すことにより、基板中央部と基板端部との露光感度の差が大きくなるためである。
【0065】
この着色層付き基板の反射時の色度を表4に、色度図を図13にそれぞれ示す。なお、色度の測定方法等は上記表2、図12の場合と同じである。
【0066】
【表4】
【0067】
表4および図13から、基板端部では、R,G,Bの開口部の面積は設計値どおりであり、設計通りの色度を示していることが判る。しかしながら、基板中央部では、色度は設計値からずれており、色が薄くなっているのがわかる。さらに、この色度のズレ量は、RよりもG、GよりもBのほうが大きいことがわかる。この色度のズレ量がそれぞれ違うので、基板中央部では、白表示の色度も設計値からずれてしまう。したがって、基板端部のR,G,Bの無色領域(開口部10a)を設計値になるように露光条件等を設定した場合、基板端部は、設計値どおりの表示をするのに対して、基板中央部は、反射時の色が淡く、また全体的に黄色っぽい表示になる。以上の結果から、実施形態2では、基板面内を均一な表示にすることは不可能であることが判る。
【0068】
次に、実施形態1における基板中央部および基板端部のR,G,Bの無色領域(無色層6)の直径を表5に示す。
【0069】
【表5】
【0070】
表5によると、基板中央部、基板端部ともに、R,G,Bの無色領域の直径は設計値どおりである。仮に、R,G,Bの無色領域の直径が色相ごとに異なるような設計の場合であっても、それぞれ設計値通りの無色領域に仕上げることが可能である。これは、無色層6を形成することにより無色領域の面積を最初に決めているからである。すなわち、実施形態1では、実施形態2のような露光、現像、焼成を繰り返すことによる、基板面内でのレジストの露光感度の差が生じないので、無色領域の面積は、設計値どおりに仕上がる。
【0071】
実施形態1の着色層付き基板の反射時の色度を表6に、色度図を図14にそれぞれ示す。なお、色度の測定方法等は上記表2、図12の場合と同じである。
【0072】
【表6】
【0073】
表6および図14から、R,G,Bとも無色領域の大きさは設計値どおりに仕上がっているので、基板中央部、基板端部とも、設計値どおりの色度を示している。したがって、実施形態1では、基板の中央部と端部とで、表示の色度ずれがなく、基板面内で均一な表示にすることが可能となる。
【0074】
実施形態1では、基板中央部および基板端部におけるR,G,Bの各色相それぞれのY値が同じである。言い換えれば基板中央部と基板端部とで白表示のY値が同じである。しかし、基板中央部と基板端部とで白表示のY値が同一でなくても、基板面内で均一な表示を行なうことができる程度のY値の差異があっても良い。具体的には、1以下程度のY値の差異があっても良い。実施形態1および2では、基板中央部と基板端部の2箇所について反射時の色度を測定しているが、3箇所以上の箇所について反射時の色度を測定し、各箇所におけるY値の平均値(白表示のY値)を算出し、各箇所でのY値を比較しても良い。
【0075】
(実施形態3)
実施形態3では、基板が樹脂製基板である場合について説明する。本実施形態の着色層付き基板は、基板が樹脂製である点を除けば、基板がガラス製である実施形態1の着色層付き基板と異なるところがないので、本実施形態の構成要素や製造方法の説明を省略する。
【0076】
合成樹脂(プラスチック)製基板を用いた場合、基板が製造過程で膨張、収縮するので、アライメント精度が悪くなる。したがって、着色層内の無色領域を精度良く形成するのが非常に困難である。本発明の製造方法は、この課題に対して非常に有効である。
【0077】
具体的には、図5に示すように、無色層を形成後にブラックマトリクスを形成する場合、無色層がブラックマトリクス(遮光層)で仕切られる領域内あるいは電極で形成される画素領域内に入るように、ブラックマトリクス形成時の露光工程のみ厳しい温度管理を行えばよく、R、G、Bの各色相については、あまり厳格でない温度管理条件で、R、G、Bの各着色層の露光、現像をおこなえばよい。また、ブラックマトリクス形成後に、無色層を形成する場合でも、無色層が着色層よりも先に形成され、着色層内の無色領域が決定されるので、R、G、Bの各着色層は、あまり厳格でない温度管理下で形成することができる。つまり、本実施形態においては、R、G、Bの各着色層を形成する際の温度管理を厳格にする必要がなく、R、G、Bの各色相の露光条件のマージンが広がり、実施形態1と同様の色度が得られる。
【0078】
合成樹脂製基板を用いた場合、製造過程で基板が膨張、収縮し易いので、上述の逐次露光現像型フォトレジストを用いた場合に限らず、顔料分散法等の着色層を順次形成する製造方法においても、着色層内の無色領域を精度良く形成することは困難である。つまり、着色層が形成されるときの熱影響や着色層の膜応力の影響を受けて、合成樹脂製基板が膨張、収縮するので、アライメント精度がガラス基板に比べ劣る。以下に、合成樹脂製基板を用いた従来の製造方法による着色層付き基板を比較例として挙げて、合成樹脂製基板の熱による影響に関して詳述する。
【0079】
合成樹脂製基板では、露光時の温度によって、基板の膨張、収縮が起こりアライメントズレが発生する。着色層に無色領域(開口部)を設けない場合は、着色層が画素領域内に配置されれば良いので、雰囲気温度を設定することで生産可能である。具体的には、基板の温度を±0.3℃程度で管理すればよく、これ以上の厳しい温度管理を必要としなかった。
【0080】
しかしながら、着色層に無色領域(開口部)を設ける場合は、着色層の開口部と、ブラックマトリックスまたは反射層の開口部とが重ならないようにする必要があり、さらに厳しい基板の温度管理が必要となる。基板の温度管理を厳しくするためには、工場の雰囲気温度、露光器の温度を厳しく管理するだけでなく、露光器に投入される基板の温度管理も必要になる。例えば、遮光膜の製膜工程から各着色層形成までの滞留時間が全体的に短かった場合では、設定タクト時間よりも短いので、基板温度が設定よりも高い状態で露光され、図15に示すように、基板の端部では、無色領域(開口部10a)は、設計の位置よりも内側(基板中央部側)に形成され、内側のブラックマトリックス7と開口部が重なってしまう。
【0081】
逆に、滞留時間が長かった場合や、過冷却になった場合では、遮光膜露光時の温度よりも、R,G,Bの露光時の温度が低くなるので、図16に示すように、基板の端部では、無色領域(開口部10a)は、設計の位置よりも外側(基板端部側)に形成され、開口部が外側のブラックマトリックス7と重なってしまう。このように、着色層に無色領域(開口部10a)を設ける場合は、厳しい温度管理が必要であり、その為に生産性が低下するといった問題がある。
【0082】
ここで、基板中央部がアライメントされるように条件を設定した場合の基板中央部における一絵素の模式的な平面図を図17に、基板端部における一絵素の模式的な平面図を図18にそれぞれ示す。図17に示すように、基板中央部では、アライメントされ、着色層10の開口部10aが画素領域内に形成される。しかしながら、図18に示すように、基板端部では、着色層10の開口部10aはブラックマトリックス7と重なり、開口部10aの面積は小さくなってしまう。これは、R,G,Bの各着色層10を形成する際に、露光時の温度がばらついたことにより、基板の膨張、収縮が起こり、重なりが発生したためである。
【0083】
図18(b)に示すように、アライメントズレが10μm発生した場合の色度を表7に、色度図を図19にそれぞれ示す。
【0084】
【表7】
【0085】
図19に示すように、基板中央部では、設計値どおりの色度を示すことがわかる。しかしながら、基板端部では、開口部10aの面積が小さくなるので、Y値が小さくなる。したがって、この着色層付き基板を用いて、液晶表示装置を作製したときに、基板中央部は、設計どおりの表示をするのに対して、基板端部は、全体的な色度の変化はないが、反射時の表示が暗い表示になる。なお、図18では、R,G,Bの全ての着色層10について、開口部10aのズレを起こした場合を示したが、図20に示すように、Bのみ、またはRのみやGのみが開口部10aのズレを起こす場合もありうる。このような場合も、図19と同様に、基板の中央部と端部とで色度ズレをおこす。
【0086】
次に、合成樹脂製基板上に、レジストダイレクト電着法を用いて着色層10を形成する場合について説明する。基板中央部が設計値になるように、また基板中央部がアライメントされるように設定した場合の基板中央部における一絵素の模式的な平面図を図17に、基板端部における一絵素の模式的な平面図を図21にそれぞれ示す。
【0087】
基板中央部では、アライメントされ、着色層10の開口部10aが画素領域内に配置される。また、開口部10aも設計どおりの大きさに仕上がる。しかしながら、基板端部では、アライメントズレをおこし、開口部10aがブラックマトリックス7と重なってしまう。また、実施形態2と同様に、全ての着色層10について開口部10aが小さくなる。さらに、実施形態2と同様に、R,G,Bの順で各着色層10を形成するに従って、次第に設計値からのズレが大きくなることがわかる。この色度を表8に、色度図を図22にそれぞれ示す。
【0088】
【表8】
【0089】
基板中央部では、アライメントズレもなく、また開口部10aの面積も設計どおりであるので、設計値どおりの色度を示す。しかしながら、基板端部では、アライメントズレが発生し、また開口部10aも小さく仕上がる。したがって、Y値は小さくなり、色度は設計値からずれて、色が濃くなっているのがわかる。また、この色度のズレ量は、RよりもG、GよりもBのほうが大きいことがわかる。さらに、この色度ズレは、実施形態2のズレ量より大きく(図12参照)、合成樹脂製基板を用いた場合のほうが、基板面内での色度ズレは大きい。したがって、この着色層付き基板を用いて液晶表示装置を作製したときに、基板中央部は、設計どおりの表示をするのに対して、基板端部は、反射時の表示が暗く、また全体的に青っぽい表示になる。また、このバラツキ量は、合成樹脂製基板を用いた場合のほうが大きい。なお、開口部10aの大きさや位置がずれることによって、開口部10aの領域と反射板11の開口部11aの領域とが重なることがあり得る。この場合、反射表示のみならず、透過表示においても基板面内での色度ズレを生じるおそれがある。
【0090】
実施形態3では、合成樹脂製基板12上に、レジストダイレクト電着法を用いて着色層10を形成する場合であっても、図23に示すように、基板中央部、基板端部とも、無色領域に無色層6を設計値どおりに形成することができる。したがって、基板の中央部と端部とで、表示の色度ずれがなく、基板面内で均一な表示にすることが可能となる。
【0091】
(実施形態4)
実施形態4では、着色層の無色領域を決定する無色層として、顔料分散カラーフィルタ材料と同系統の材料であって、かつ顔料を含まない透明樹脂を用いた場合について説明する。本実施形態では、着色層の形成工程と同工程において、無色領域に無色層を形成することができる。本実施形態の液晶表示装置は、実施形態1の液晶表示装置の構成要素と同じであるので、本実施形態の液晶表示装置の構成要素の説明を省略する。
【0092】
以下に、実施形態4の着色層付き基板の製造方法について説明を行う。まず、開口部11aを有する反射膜11付きガラス基板12上に、着色層を電着するためのITO膜を基板全面に形成する。繰り返し使用可能な逐次露光現像型フォトレジスト16を全面に塗布する。無色領域におけるレジスト16を露光、現像することによって除去する。電着用ITO膜が露出した領域(無色領域)に、顔料を分散しない電着用カラーフィルタ材料を電着させて、顔料なし着色層(無色層6に相当する)を形成する。この顔料なし着色層(無色層)は、無色透明の樹脂から形成され、例えば電着用カラーフィルタ材料に用いられているポリエステル/メラミン樹脂系アニオン型電着樹脂が用いられる。同様に、遮光膜であるブラックマトリクス(Bk)を電着形成する領域のレジスト16を露光、現像して、電極を露出させ、遮光層を電着形成する。
【0093】
次に、赤色に着色される画素領域より少し広い範囲のレジスト16に対して露光、現像処理を施して、赤色の画素領域のレジスト16を除去する。レジストダイレクト電着法によって、赤色の着色層10Rを形成する。赤色の着色層10Rを電着形成するとき、無色領域には顔料なし着色層(無色層6に相当する)が設けられており、もはやこの領域には着色層は形成されない。したがって、各色相の画素領域の無色層6は着色層10の製造精度の影響を受けることなく形成することができる。
【0094】
さらに、同様にして、緑(G)、青(B)の各色相の着色層10G、10Bを順次電着形成することによって、本実施形態における着色層10R、10G、10Bが得られる。さらに、着色層10R、10G、10Bおよび顔料なし着色層(無色層6に相当する)の上に、オーバーコート膜(平坦化膜)9を形成する。
【0095】
本実施形態では、例えばRGBの着色層を形成する前の工程で、顔料なし着色層(無色層6に相当する)を形成するので、従来の製造方法のように、着色層の製造にともなう無色領域の位置や大きさのバラツキの影響を受けることなく、均一な無色領域を有する着色層付き基板が得られる。また、本実施形態では、着色層の形成工程と同じ工程を用いることが可能であり、最初の一回目の露光、現像により、着色層10内の無色領域が決定されるので、無色領域の寸法バラツキは発生しない。
【0096】
なお、本実施形態では、顔料なし着色層(無色層6に相当する)を用いたが、例えば色調調整用の顔料を透明樹脂に分散させる程度であれば、無色領域を透過する光は高輝度を維持することができるので、本実施形態の着色層付き基板と同等の効果が得られる。また、本実施形態では、遮光膜を形成しているが、遮光膜は形成しなくても構わない。
【0097】
(実施形態5)
本実施形態では、実施形態1で得られる着色層付き基板における無色層6の屈折率に関する検討を行った。実施形態1の着色層付き基板におけるオーバーコート膜(平坦化膜)9の屈折率は1.5である。そこで、無色層6として、屈折率が1.5または1.7の2種類の透明樹脂を用いて、反射光による色度測定をおこなった。なお、測定方法は、実施形態1で示した通りである。その結果を表9に示す。
【0098】
【表9】
【0099】
表9から、屈折率の相違によって、色度(x,y)は変化しないが、Y値が変化することが判る。すなわち、無色層6とオーバーコート膜(平坦化膜)9とで屈折率を合わせることによって、反射率が向上し、本実施形態ではY値が約3%向上している。したがって、無色層6の屈折率を、オーバーコート膜(平坦化膜)9に合わせるのが好ましい。本実施形態では、無色層6とオーバーコート膜(平坦化膜)9とで屈折率が同一であるが、必ずしも同一でなくてもよく、屈折率が0.1以下程度の差異を有していても良い。無色層6とオーバーコート膜(平坦化膜)9の屈折率は、例えば溝尻光学工業所製DHA−OLX/S4を用いて測定することができる。なお、着色層10とオーバーコート膜(平坦化膜)9とは、同系統の材料が一般に用いられるので、これらの屈折率は略同一である。
【0100】
(他の実施形態)
実施形態1〜5では、前方散乱板3を用いているが、凹凸を有する基板や凹凸を有する樹脂層が設けられた基板を前方散乱板3に代えて用いることによって、反射時の散乱効果を得るようにしても良い。実施形態1〜5では、観測者と反対側の下側基板12に、着色層10を形成しているが、観測者側の上側基板4に着色層10を形成し、下側基板12に反射層11を形成しても良い。また、実施形態1〜5では、下側基板12の液晶層8側に反射層11が形成されているが、下側基板12の背面側(バックライト14側)に反射層11が形成されていても良い。さらに、実施形態1〜5では偏光板を有する液晶表示装置を例に説明したが、本発明は偏光板が不要なゲストホスト方式、高分子分散方式の液晶表示装置にも適応することができる。
【0101】
実施形態1〜5では、赤、緑、青の混色によりフルカラー画像を表示するが、マゼンタ、イエロー、シアンの混色によりフルカラー画像を表示しても良い。また、画素の配列として、モザイク配列型や格子状配列型などいずれの配列をも採用し得る。
【0102】
実施形態1〜5では、無色層6は着色されていないが、無色層6に色味調整程度の着色を施してもよい。例えば、実施形態1〜5の液晶表示装置の無色層6に色味調整程度の着色を施すことによって、反射表示時の色調のみを調整することが可能になり、反射表示時と透過表示で微妙に色調を調整することが可能になる。また、光散乱性物質を分散させた透明樹脂から無色層6を形成して、無色層6に光拡散機能を付与してもよい。
【0103】
(実施形態6)
アクティブ駆動方式やパッシブ駆動方式などの駆動方式を問わず、本発明の着色層付き基板を有する液晶表示装置、例えば半透過型カラー液晶表示装置は、様々な電子機器のディスプレイとして用いることができる。今日、表示装置を搭載した製品としては、携帯電話機、携帯情報端末(PDA)、パーソナルコンピュータ(ディスプレイ)、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタル時計、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション(モニター)、プロジェクションテレビ、液晶テレビなどが挙げられる。
【0104】
これら電子機器を図25に例示する。図25(a)は、折り畳み式の携帯電話機を開いた状態を示す正面および背面図である。携帯電話機(本体)1000は、アンテナ1001、音声出力部1002、主表示部1003、操作スイッチ1005、音声入力部1006を有しており、本体1000の背面に、副表示部1004を有する。本発明の液晶表示装置は、主表示部1003および副表示部1004等に適応できる。
【0105】
図25(b)は、PDAの斜視図である。PDA(本体)2000は、表示部2001、操作スイッチ2002、外部接続端子2003を有する。本発明の液晶表示装置は、表示部2001に適応することができる。
【0106】
図25(c)は、ノート型パソコンの斜視図である。パソコン(本体)3000は、表示部3001、キーボード3002、外部接続端子3003を有する。本発明の液晶表示装置は、表示部3001に適応することができる。
【0107】
図25(d)は、液晶テレビの斜視図である。液晶テレビ(本体)4000は、表示部4001、受信部4002、操作スイッチ4003を有する。本発明の液晶表示装置は、表示部4001に適応することができる。
【0108】
図25(e)は、ビデオカメラの斜視図である。ビデオカメラ(本体)5000は、表示部5001、受像部5002、操作スイッチ5003、ファインダー5004を有する。本発明の液晶表示装置は、表示部5001に適応することができる。
【0109】
以上の様に、本発明の液晶表示装置は、適応範囲が極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適応することが可能である。特に反射および透過の両方で高品位な色表示が可能であるので、図25に示した携帯型電子機器に高い適応性がある。また、他にも電子掲示板やFAX、ホームエレクトロニクス端末用ディスプレイにも活用することが可能である。
【0110】
【発明の効果】
本発明の着色層付き基板によれば、反射光による表示色度のバラツキが少なく視認性に優れた表示装置、例えば液晶表示装置が得られる。本発明の着色層付き基板の製造方法によれば、着色層の製造精度に依存せずに、無色領域の位置ずれを少なくすることができる。したがって、同一色相の各画素間での表示色度のバラツキが少ない着色層付き基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態1の半透過型カラー液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図2】 実施形態1の液晶表示装置における一つの絵素を模式的に示す平面図である。
【図3】 オーバーコート膜9aに散乱効果を付与した他の実施形態の半透過型カラー液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図4】 実施形態1における各光学素子の軸角度を示す図である。
【図5】 実施形態1の液晶表示装置に用いられる着色層付き基板の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図6】 実施形態2の液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図7】 実施形態2の液晶表示装置における一つの絵素を模式的に示す平面図である。
【図8】 実施形態2の液晶表示装置に用いられる着色層付き基板の製造工程を説明するための模式的な断面図である。
【図9】 実施形態2で示した方法により、基板中央部における着色層10の無色領域(開口部10a)の大きさが設計値通りになるように、露光条件等を調整しながら製造した場合の一絵素を模式的に示す平面図である。
【図10】 実施形態2で示した方法により、基板端部における着色層10の無色領域(開口部10a)の大きさが設計値通りになるように、露光条件等を調整しながら製造した場合の基板中央部および基板端部における一絵素を模式的に示す平面図である。
【図11】 実施形態1の着色層付き基板の基板中央部および基板端部における一絵素を模式的に示す平面図である。
【図12】 図9に示す着色層付き基板の基板中央部および基板端部における反射時の色度図である。
【図13】 図10に示す着色層付き基板の基板中央部および基板端部における反射時の色度図である。
【図14】 実施形態1に示す着色層付き基板の基板中央部および基板端部における反射時の色度図である。
【図15】 比較例において基板が膨張したときの基板端部における一絵素を模式的に示す平面図である。
【図16】 比較例において基板が収縮したときの基板端部における一絵素を模式的に示す平面図である。
【図17】 図17(a)は基板中央部がアライメントされるように条件を設定した場合の基板中央部における一絵素の模式的な平面図であり、図17(b)は、無色領域10aとブラックマトリクス7との位置関係を示す平面図である。
【図18】 図18(a)は基板中央部がアライメントされるように条件を設定した場合の基板端部における一絵素の模式的な平面図であり、図18(b)は、無色領域10aとブラックマトリクス7との位置関係を示す平面図である。
【図19】 図17(b)に示すように、アライメントズレが10μm発生した場合の色度図である。
【図20】 青色の着色層10においてのみ開口部10aのズレを起こした場合の一絵素の模式的な平面図である。
【図21】 合成樹脂製基板上に、レジストダイレクト電着法を用いて着色層10を形成した場合の基板端部における一絵素の模式的な平面図である。
【図22】 合成樹脂製基板上に、レジストダイレクト電着法を用いて着色層10を形成した場合の基板中央部および基板端部における反射時の色度図である。
【図23】 実施形態3の着色層付き基板の基板中央部および基板端部における一絵素を模式的に示す平面図である。
【図24】 レジストダイレクト電着法によって、カラーフィルターを形成する工程を説明するための模式的な断面図である。
【図25】 本発明の液晶表示装置が用いられる電子機器を例示する図である。
【符号の説明】
1 上側偏光板
2a 第一位相差板
2b 第二位相差板
2c 第三位相差板
3 前方散乱板
4 上側基板
5 透明表示用電極
6 無色層
7 ブラックマトリクス
8 液晶層
9 オーバーコート膜(平坦化膜)
10 着色層
11 反射膜
12 下側基板
13 下側偏光板
14 バックライト
15 感光性を有する無色透明な樹脂
16 逐次露光現像型フォトレジスト
Claims (9)
- 反射層を有する基板上に複数の画素領域が形成され、該各画素領域毎に着色層と実質的に無色である複数の無色領域とが前記反射層上に設けられた着色層付き基板であって、
前記各無色領域に設けられ、前記着色層と同じ層に形成された実質的に無色な無色層と、
前記着色層及び無色層の表面を覆って平坦化する平坦化膜とを備え、
前記無色層は、前記平坦化膜とは異なる材料によって構成されると共に、前記着色層と同じ材料であり且つ顔料を含まない透明樹脂によって構成されている、着色層付き基板。 - 前記複数色の着色層のそれぞれは、前記複数の画素領域のそれぞれに含まれる前記複数の無色領域の総面積が同一色相において同じである、請求項1に記載の着色層付き基板。
- 前記複数色の着色層のそれぞれの前記無色領域に、実質的に無色な無色層が形成された、着色層付き基板であって、
前記無色層の形成後に、前記複数色の着色層が形成された、請求項1に記載の着色層付き基板。 - 前記無色層および前記着色層の上に、前記無色層および前記着色層を平坦化するための平坦化膜が形成され、前記無色層と前記平坦化膜とが略同一の屈折率を有する、請求項3に記載の着色層付き基板。
- 前記着色層が赤、青および緑の着色層であり、前記基板上の複数箇所における前記着色層のそれぞれの色相について反射時の色度を測定した場合、前記基板上の各箇所における各色相のY値の平均値が略同じである、請求項1に記載の着色層付き基板。
- 前記複数の画素領域のそれぞれは、光が透過する透過領域と、前記反射層によって光が反射する反射領域とを有し、前記複数の無色領域は、前記反射領域内に含まれる、請求項1に記載の着色層付き基板。
- 前記基板が樹脂製基板である、請求項1に記載の着色層付き基板。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の着色層付き基板を有する液晶表示装置。
- 請求項8に記載の液晶表示装置を有する、電子機器。
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