CN1156732C - 液晶装置、电子机器和液晶装置用基板 - Google Patents

液晶装置、电子机器和液晶装置用基板 Download PDF

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Abstract

在可以进行反射式显示的彩色液晶装置中，为了实现良好的显示特性和高可靠性，在具有绝缘性的基板(1)上，顺序形成反射膜(2)、遮光膜(13)、着色层(4)、保护膜(6)和透明电极(7)。其中，着色层(4)是为了覆盖反射膜(2)而形成的，所以，可以使反射膜(2)不与药液等接触。此外，由于着色层(4)是为了覆盖遮光膜(13)而形成的，所以，不仅可以抑制遮光膜(13)的表面反射，而且对遮光膜(13)要求的光学浓度小也可以。特别是在反射式显示中，由于光2次通过遮光膜，所以，在以反射式显示为主时，遮光膜(13)的光学浓度更小点也可以。因此，可以减小遮光膜(13)的厚度。

Description

液晶装置、电子机器和液晶装置用基板
技术领域
本发明涉及在基板的液晶层侧的面上形成反射膜和着色层的液晶装置、具有该液晶装置的电子机器和液晶装置用基板。
背景技术
以往，在便携式信息终端等设备中已使用了具有低功耗的优点的反射式液晶装置。特别是，最近随着图像信息的收发增多，反射式液晶装置彩色化的动向已高涨起来了。
这里，在液晶装置，通过在液晶层的外面或内面设置反射膜，可以实现反射式液晶装置，但是，将反射膜设置在内面的结构，在抑制视差引起的重影及色彩模糊等显示品质的降低方面是比较理想的。例如，在有源矩阵腐蚀的液晶装置中，通过使在设置了开关元件的基板上形成的像素电极具有反射性并使像素电极兼作反射膜，便可实现可以抑制显示品质降低的反射式彩色液晶装置。
另外，近年来，为了确保在暗处的视认性，已提案了通过形成不仅使光反射而且使光透过的反射膜而可以进行反射式显示和透过式显示只两种显示的半透过反射式液晶装置。按照这种半透过反射式液晶装置，通常，通过作为反射式显示使用，可以实现低功耗，另一方面，在暗处根据需要通过作为透过式显示使用，可以确保视认性。
发明的公开
但是，在将像素电极兼作反射膜的结构中，在制造工序中通常作为反射膜所使用的铝将露出来。如所周知，铝的耐腐蚀性差，所以，在这种结构中，铝有可能受到损伤而作为反射膜的反射特性和作为电极的电气特性等将变差。
例如，在液晶装置的制造工艺中，在取向膜的形成工序中，包括将以溶解到N-甲基吡咯烷酮(1-甲基-2-吡咯烷酮)或γ-丁基内酯(4-烃基酸γ-内酯)等极性溶剂中的聚酰亚铵或聚氨基酸为主要成分的溶液涂到基板上后从150℃加热到250℃的工序。因此，该铝受到损伤的可能性很高。
此外，在与反射电极相对的另一边的电极是ITO(Indium TinOxide)的结构中，在将液晶层夹在中间的铝电极与ITO电极之间发生极性差，所以，不仅液晶装置的显示品质而且长期的可靠性都将降低。并且，这些现象在包含其他元素的铝合金中，也都程度不同地发生。
另外，在上述半透过反射式液晶装置中，作为透过式显示时，由于从像素外的漏光的影响，对比度将大幅度降低，从而不能进行高品位的显示。为了防止这种漏光引起的对比度的降低，可以采用在与设置了反射膜的基板相对的基板上即从观察者一侧看其面前一侧的基板上另外设置遮光膜的结构。
这里，作为遮光膜，通常使用铬或黑色树脂材料。其中，铬的遮光性高，可以使其膜厚小于200nm，但是，由于是金属材料，所以，表面反射率大。例如，在单层铬上，反射率约为60％，另外，在低反射2层铬上，反射率也约有7％。因此，如果使用铬做遮光膜，从观察侧入射的光将由该遮光膜的表面所反射，所以，特别是在反射式显示中，对比度将降低。
另一方面，黑色树脂材料的反射率低，所以，可以抑制表面反射率，但是，遮光性差，所以，为了确保学透过式显示中要求的2以上的光学浓度，必须增厚黑色树脂。因此，不仅基板的平坦性差，而且不能缩小图形宽度，结果，开口率将减小。
本发明就是在这样的背景下提案的，目的旨在提供反射图形和显示特性良好的液晶装置和电子机器以及液晶装置用基板。
为了达到上述目的，本发明的第1发明的液晶装置是将液晶层夹到在第1基板侧形成的第1透明电极与在第2基板侧形成的第2透明电极之间而成的液晶装置，其特征在于：具有在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的至少反射从上述第1基板侧入射的光的反射膜、在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的同时具有与上述第1和第2透明电极的交叉区域对应的开口区域的遮光膜和在上述第2基板的上述液晶层侧的面上为了覆盖上述遮光膜而形成的着色层。
按照该第1发明，液晶层由相同的第1和第2透明电极夹在中间，所以，液晶装置的显示品位和长期可靠性不会降低。另外，由于在反射膜上形成遮光膜和着色层，所以，不会露出反射膜。因此，在液晶装置的制造工序中，反射膜不会接触到药液、气体、液晶层等，从而可以抑制对反射膜的损伤。此外，着色层是为了覆盖遮光膜而形成的，所以，不仅可以抑制遮光膜的表面反射，而且对遮光膜要的光学浓度也小。特别是在反射式显示中，使光2次通过遮光膜，所以，在以反射式显示为主的情况时，即使遮光膜的光学浓度小，实际上也可以获得足够的遮光性。
这里，在第1发明中，在上述遮光膜的开口区域内，最好具有使光透过上述反射膜的第1开口部。在该结构中，反射膜不起电极的功能，即，即使是反射膜的第1开口部，液晶层也由第2透明电极所驱动，所以，可以利用透过该开口部的光进行透过式显示。此外，在透过式显示中，光不是由遮光膜的卡片区域而是由树脂在反射膜上的第1开口部规定的，所以，对遮光膜要的光学浓度可以只考虑反射式显示而进行设置。
另外，在第1发明中，组合在上述反射膜与第2基板的上述液晶层侧的面之间进而具有第1膜。按照该结构，即使是作为反射膜使用的金属与第2基板表面的密合性差的组合，也可以利用第1膜提高反射膜的密合性。作为提高反射膜的密合性的第1膜，可以使用金属或氧化物、氮化物。其中，作为金属，有Ta及包含在Cr、Mo、W等5b～6b族中的过渡金属。另外，作为氧化物的一例，有Ta2O5等上述过渡金属的氧化物或SiO2等氧化硅，作为其他例子，有TiO2、ZrO2和将它们与SiO2适当组合的氧化物以及Al2O3等。此外，作为氮化物，有以Si3N4为代表的氮化硅。该第1膜是为了提高反射膜的密合性而设置的，所以，该膜厚约为100nm，根据情况不同，约为30～60nm也就足够了。此外，在使用不具有导电性的SiO2膜或Ta2O5膜等时，在第2基板氮整个面上残存该膜也没有关系，所以，可以不在该膜上制作图形。例如，作为反射膜使用银或以银为主要成分的银合金同时作为第2基板使用玻璃时，作为提高密合性的第1膜，最好使用Mo或Ta2O5、SiO2膜等。另外，作为绝缘性基板，使用塑料薄片等具有可挠性的基板时，作为第1膜，最好使用SiO2膜、TiO2、ZrO2和将它们与SiO2适当组合的氧化物等。
在第1发明中，上述遮光膜最好由黑色的树脂材料构成。作为这样的黑色的树脂材料，有例如分散了黑色颜料的彩色电阻合金或可以印刷的黑色涂料等。如上所述，黑色树脂材料与铬相比，在低反射率方面优异而在遮光性方面差。但是，在第1发明中，如上所述，遮光膜的光学浓度可以很小，所以，不必形成很厚的遮光膜。例如，在仅考虑透过式显示时，对遮光膜要求2以上的光学浓度，但是，为了用黑色树脂材料得到该光学浓度，需要约0.9μm的膜厚。与此相反，在第1发明中，为了覆盖遮光膜而形成着色层，并且在反射式显示中光2次通过遮光膜，另外，在透过式显示中，光由反射膜的第1开口部所规定，所以，对于遮光膜，即使使用黑色树脂材料，所需要的膜厚可以小于0.5μm，可以大约减小一半。因此，在第1发明中，对于遮光膜经济使用黑色树脂材料，基板的平坦性也不会太差，从而开口率也不会降低。通常，反射式显示装置的对比度约为1∶10～1∶25，该值与透过式液晶装置相比是低的，所以，可以与所使用的液晶模式一致地减小光学浓度，从而可以进一步减小黑色树脂材料的膜厚。
另一方面，在第1发明中，上述遮光膜最好是上述着色层集层2色以上而构成。在该结构中，作为遮光膜，不必树脂另外的层，所以，可以降低成本。通常的反射式液晶装置的着色层的浓度比透过式显示装置的着色层的浓度小，所以，即使尖2色以上的着色层，其光学浓度有时也小于1，从而难于得到所需要的光学浓度。与此相反，在该结构中，在反射式显示中，由于光2次通过着色层集层2色以而形成的遮光膜，另外，在透过式显示中光由反射膜的第1开口部所规定，所以，即使使用光学浓度小的着色层也可以获得足够的遮光性。例如，在具有R(红)、G(绿)、B(蓝)3色的着色层时，如果集层了这3色的着色层时的光学浓度为0.7，则光2次通过所决定的实际的光学浓度约为1.4，所以，通常在对比度小于1∶25的反射式液晶装置中，在实用上具有足够的遮光性。
另外，在遮光膜由2色以上的着色层的集层部分构成时，可以采用增大浓度的着色层相对于遮光膜的开口区域以某一比例部分地设置的结构，可以将在该开口区域反射的着色的光的平均浓度设定为适合于反射式显示的值。按照该结构，集层了浓度大的着色层的部分就成为遮光膜，所以，可以进一步增大该遮光膜的光学浓度。例如，如果集层了3色的着色层的部分的光学浓度为1.6，则光通过2次当决定的实际的光学浓度将达到约3.0，所以，可以进行1∶100以上的高对比度的反射式显示。
这样，在第1发明中，(光通过1次所决定的)上述遮光膜的光学浓度最好是大于等于0.5小于等于1.7。按照第1发明，如上所述，在反射式显示中，由于光通过遮光膜2次，所以，即使其光学浓度小，实际的(光通过2次所决定的)光学浓度的值将增大。
在第1发明中，上述遮光膜的开口区域相对于上述第1和第2透明电极的交叉区域，以从该区域的边缘到上述第1和第2透明电极间的距离的约一半为限度扩大到该区域的外侧。
这里，在液晶装置中，所谓设计上的像素，就是第1和第2透明电极从平面上看相互重叠的区域，但是，即使是该设计上的像素区域外，也有由所谓的倾斜电场驱动液晶分子的区域。具体而言，在既是第1透明电极内又是第2透明电极内的部分，本发明者确认了从第1和第2透明电极的交叉区域的端部到与电极间距离(液晶层的厚度)的约1/2的距离相当的部分由倾斜电场驱动了液晶分子。例如，在某一液晶模式中，电极间距离为4.0μm时，在从电极的端部到外侧约2.0μm附近的区域中驱动了液晶分子。因此，如果采用直至与该区域对应的部分扩大遮光膜的开口区域从而利用反射膜来反射光的结构，就可以提高实际的开口率。
例如，在未加电压时进行黑显示的正常黑模式的液晶装置中，在通过加电压而进行白显示时，即使多少偏离设计上的像素的端部，在该区域也将由倾斜电场驱动液晶分子。因此，如果在该其中不设置遮光膜而设置反射膜，则实际上起像素功能的面积将大于设计上的像素的面积，结果，将提高开口率，从而可以实现明亮的显示。
另一方面，即使是设计上的像素区域内，也有倾斜电场未驱动液晶分子的区域，但是，对于这样的区域，如果采用设置遮光膜而不利用反射膜反射光的结构，就可以防止对比度降低。例如，在未加电压时进行白显示的正常白模式的液晶装置中，如果在未驱动液晶分子的区域不设置遮光膜而设置反射膜，即使通过加电压进行黑显示时，也不能成为完全的黑显示，所以，对比度将降低，但是，如果采用在这样的区域不设置遮光膜进行视认的结构，就可以防止对比度降低。
另外，是STN(Super Twisted Nematic)液晶，在使用正常白模式的液晶装置中，使某一像素为黑显示时，尽管是设计上的像素的区域内，有时将发生在其一边由于倾斜电场的影响残存液晶分子完全未驱动的区域的现象，从而对比度将降低，但是，如第1发明所述的那样，在反射膜和电极独立的结构中，通过用遮光膜将该区域遮盖，便可防止对比度的降低。此外，即使是该像素的区域外，在由倾斜电场驱动液晶分子的区域，通过不设置遮光膜而设置反射膜，提高实际的开口率，便可进行明亮的显示。
对于这种对比度降低的防止和实际的开口率的提高，如第1发明所述的那样，可以通过独立地设置反射膜和像素电极而实现。因此，下面参照附图说明这一点。这里，图19A是表示使用STN的液晶的无源矩阵方式的液晶装置的结构的概略平面图，图19B是表示与该液晶装置中的基板相邻的液晶分子的取向和液晶层的体积中的液晶分子的取向的概略平面图。另外，图19C是在未加电压时沿图19A的GG-GG’线的概略剖面图，图19D是加电压时沿图19A的GG-GG’线的概略剖面图。
如图19A所示，在无源矩阵方式的液晶装置中，设置在上基板21上的透明的电极22和设置在与其相对的下基板31上的透明的电极32从平面上看相互交叉的区域就是设计上的像素的区域50。这里，设想如图19B所示的那样通过上基板21的箭头方向23与下基板31的箭头方向33的组合3采用左旋的STN液晶模式的情况。这时，上基板21附近的液晶分子41沿上基板21的箭头方向23取向，下基板31附近的液晶分子42沿下基板31的箭头方向33取向，另外，液晶层40的体积中的液晶分子43沿与下基板31的电极32的形成方向正交的方向取向。
这里，在未加电压时，如图19C所示，液晶层40的体积中的液晶分子43的取向是均匀的，但是，在加电压时，如图19D所示，在上基板21的电极22与下绝31的电极32之间发生的电力线53在像素的边缘发生弯曲(即，发生「倾斜电场」)，结果，在像素53的一个端部，液晶层40的体积中的液晶分子43的取向紊乱，发生反向倾斜区域，从而液晶分子43出现在未正常驱动的区域51中。另一方面，在像素的另一个端部，即使是下基板31的电极32之外，体积中的液晶分子43则出现在正常驱动的区域52中。
因此，采用遮光膜扩展到与液晶分子43未正常驱动的区域51对应的位置并且在与液晶分子43正常驱动的位置52对应的位置不设置遮光膜而通过反射膜来反射光的结构，就可以不降低对比度而实现实际的开口率提高从而可以进行明亮的显示。这种效果在使电极具有反射性的先有的结构中是不可能的，如第1发明所述的那样，通过独立地设置反射膜和像素电极，就可以实现。
在第1发明中，作为反射膜，可以使用以铝或银、铬等为主要成分的金属合金或单体金属。作为反射膜，使用以铝为主要成分的金属合金时，可以鬻成本而实现反射率比较高的反射膜。这时，在金属合金中铝的含量比例最好是重量占80％以上。另外，作为反射膜，使用以银为主要成分的金属合金时，可以使其反射率非常高。这时，在金属合金中银的含量比例最好是重量占80％以上。
另外，作为第2基板，除了玻璃等外，也可以使用例如塑料薄片等具有可挠性的基板。使用这种具有可挠性的基板时，可以使用可以通过无电解镀膜等而形成薄膜的金属例如以镍为主要成分的金属合金等形成反射膜。
这里，在第1发明中，进而具有在作为反射膜而使用的金属在形成着色层时有可能由于药液或气体等而受到损伤时至少将上述反射膜的表面覆盖的第2膜。在该结构中，第2膜最好是在使反射膜的反射率不显著降低的范围内。在第1发明中，着色层实际上保护了反射膜，所以，只要第2膜对在形成着色层时接触的药液或气体等具有耐腐蚀性就行了。例如，在反射膜上利用印刷法或染色法等形成着色层时，第2膜就不是特别需要，但是，在使用感光性彩色电阻材料利用着色感光法形成着色层时，根据所使用的材料，有时要使用强碱性的显影液，所以，根据显影液与反射膜所使用的金属的组合，最好采用设置第2膜来覆盖反射膜的表面的结构。
但是，作为反射膜，使用铝合金猴银合金等时，有时可以不需要第2膜。例如，作为反射膜使用铷的含量占重量比的1％的铝合金时，由于提高了耐腐蚀性，所以，对于使用碳酸钠与碳酸氢钠的混合水溶液或四甲铵氢氧化物的水溶液等一般组成的显影液，不易受到招致反射率降低的损伤，所以，可以不必设置覆盖反射膜的表面的第2膜。
另外，作为反射膜使用例如铷的含量占重量比的3％的铝合金或铷的含量占重量比的3％和钛(Ti)的含量占重量比的3％的铝合金等时，由于进一步提高了耐腐蚀性，所以，不必设置第2膜。
第2透明电极必须在具有玻璃或树脂材料这样的不同的特性的表面上形成，所以，对于这些表面必须确保某种程度的密合性。因此，在第1发明中，上述第2透明电极最好是在提高密合性的第3膜上形成。作为这样的第3膜，有以SiO2为代表的无机氧化膜，特别是最好利用溅射法等连续地形成SiO2和作为第2透明电极的ITO。
在第1发明中，最好在反射膜上具有第1开口部的结构中进而具有为了覆盖上述着色层而形成的第4膜和在上述遮光膜的开口区域将上述着色层开口的第2开口部。这样，便可使反射式显示和透过式显示中的色再现性分别实现最佳化。
或者，在第1发明中，单纯地具有为了覆盖上述着色层而形成的第4膜。利用该第4膜，在有遮光膜的开口区域、由于着色层等引起的台阶以及在反射膜上有第1开口部时，可以使台阶等实现平坦化，所以，可以防止显示品位的降低。
这里，上述第4膜最好具有光散射性。按照该结构，由于第4膜本身成为散射层，所以，不必另外设置散射层，结果，便可减少工时，降低成本。
作为这样的第4膜，可以考虑在树脂材料中包含折射率与该树脂材料不同并且直径比上述第4膜的厚度小的粒子的结构。这样，便可得到同时具有平坦性和散射性的反射膜。
作为第4膜的树脂材料，有丙烯酰基树脂和聚酰亚铵树脂等，另外，作为粒子，有玻璃小球等无机粒子和聚苯乙烯球等有机聚合物粒子等。并且，可以利用树脂材料的膜厚或折射率差、粒子直径、粒子的分散度等来控制散射特性。
这时，在光散射特性中，最好雾化值在40～90％的范围内，折射率差在0.05～0.12的范围内。例如，作为树脂材料所考虑的材料的折射率，PMMA(有机玻璃)约为1.50、聚酰亚铵树脂约为1.60～1.65，另一方面，作为粒子所考虑的材料的折射率，PTEE(4-氟化乙烯)约为1.35、PVDF(氟化乙烯叉)约为1.42，LF1光学玻璃约为1.57、苯乙烯约为1.59、F2光学玻璃约为1.62、SF2光学玻璃约为1.65等。因此，通过将它们适当地组合，便可得到所希望的散射功能。这里所列出的材料的折射率，根据其制法或实施形式不同而可以得到不同的值。另外，这些是可以利用的材料的一部分，第1发明并不仅限于这些材料，可以将具有各种特性的材料组合使用。
在第1发明中，上述反射膜最好形成为粗糙面。利用该结构，使在第2基板侧具有散射特性，所以，不必另外设置散射层，结果，便可减少工时，降低成本。此外，由于利用第4膜可以使粗糙面实现平坦化，所以，可以防止由于粗糙面上的台阶引起的显示品位的降低。例如，为了使反射膜具有良好的散射特性，设置具有0.3μm～1.5μm的差的大量的峰谷作为粗糙面时，根据其形状，液晶层的厚度及液晶分子的预倾角将发生变化，所以，有可能不能得到良好的显示特性，但是，在该结构中，利用第4膜实现平坦化，所以，可以确保第2透明电极的平坦性。该结构对具有100度以下的扭转角的TN(TwistedNematic)模式也是有效的，特别是在与对液晶层的厚度要求高精度的STN模式的组合中有效。
这里，上述粗糙面是在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的树脂材料的表面。作为这样的树脂材料，丙烯酰基系或聚酰亚铵系等感光性树脂等是有用的。这些树脂材料的耐热性高，所以，对反射膜、着色层、第2透明电极等的形成工艺具有充分的耐性。对于感光性，不论是负像型的还是正像型的都可以。另外，关于粗糙面的形成，可以使用将具有大量的峰和谷的面的金属模具与涂布了树脂材料的面紧密接触并施加压力从而将该面的形状转印到树脂材料的表面上的冲压法。
另外，上述粗糙面也可以考虑将上述第2基板的上述液晶层侧的面进行粗糙化处理的结构。作为该粗糙化处理，有涂布扩散了粒子的凝胶溶液并进行烧结的方法和对基板表面进行不均匀腐蚀的方法等。特别是在第2基板为玻璃基板时，在该基板表面形成氧化膜后，可以使用借助于氧化膜的不均匀的组成而进行不均匀腐蚀的第1方法、利用将基板本身所包含的铝或硼、钠等浓度高的部分溶解的腐蚀液进行不均匀腐蚀的第2方法和利用通过将基板的组成物浸渍到过饱和的氟化氢氧酸水溶液中将组成物析出的LPD(Liquid PhaseDeposition)法进行不均匀腐蚀的第3方法等。其中，第2和第3方法不需要涂布工序和溅射工序，只浸渍到药液中就可以了，所以，在低成本化方面是有利的。
并且，在具有这样的第1发明的液晶装置的电子机器中，可以进行明亮而显示品位高的反射式显示，另一方面，根据需要还可以进行透过式显示，所以，不论在什么样的环境下视认性都是很优异的。
此外，在第1发明的液晶装置中的第2基板侧也可以达到上述目的。即，本发明的第2发明的液晶装置用基板是将液晶层夹在中间的一对基板中位于观察侧的相反侧的液晶装置用基板，其特征在于：具有在上述液晶层侧的面上形成的至少反射从观察侧入射的光的反射膜、在上述液晶层侧的面上形成的具有对反射膜开口的开口区域的遮光膜、在上述液晶层侧的面上为了覆盖上述遮光膜而形成的着色层和在上述着色层上形成的透明电极。
按照该第2发明，通过与位于观察侧的基板粘合，液晶层可以由相同的透明电极所夹持，所以，液晶装置的显示品位和长期可靠性不会降低。另外，由于在反射膜上形成遮光膜和着色层，所以，可以抑制对反射膜的损伤。此外，着色层用以覆盖遮光膜而形成的，所以，不仅可以抑制遮光膜的表面反射，而且可以减小对遮光膜所要求的光学浓度。
这里，在第2发明中，在上述遮光的开口区域内，最好具有使光透过上述反射膜的第1开口部。在该结构中，由于反射膜不起电极的功能，即在反射膜的第1开口部也利用透明电极来驱动液晶层，所以，可以利用透过该开口部的光进行透过式显示，此外，在透过式显示中，光不是在遮光膜的开口区域而由设置在反射膜上的第1开口部所规定，所以，可以仅考虑反射式显示来设定对遮光膜要求的光学浓度。
另外，在第2发明中，在上述反射膜与上述液晶层侧的面之间最好具有具有第1膜。按照该结构，即使是反射膜所使用的金属与第2基板表面的密合性差的组合，也可以利用第1膜提高反射膜的密合性。
此外，在第2发明中，上述遮光膜由黑色的树脂材料构成，其光学浓度最好大于等于0.5小于等于1.7。按照该结构，即使遮光膜使用黑色树脂材料，不仅基板的平坦性不会恶化，而且开口率也不会降低。
另一方面，在第2发明中，上述遮光膜是上述着色层集层2色以上而构成，其光学浓度最好大于等于0.5小于等于1.7。在该结构中，作为遮光膜，不必设置另外的层，所以，可以降低成本。
另外，在第2发明中，最好进而具有至少覆盖上述反射膜的表面的第2膜。按照该结构，作为反射膜而使用的金属在形成着色层时不会直接与药液或气体等接触，所以，不会受到损伤。
此外，在第2发明中，上述透明电极最好在提高密合性的第3膜上形成。按照该结构，透明电极如玻璃或树脂材料等那样，可以在确保与具有与其不同的特性的表面的密合性的基础上来形成。
对于第2发明，在反射膜上具有第1开口部的结构中，最好进而具有为了覆盖上述着色层而形成的第4膜和在上述遮光膜的开口区域将上述着色层开口的第2开口部。这样，可以使反射式显示和透过式显示中的色再现性都实现最佳化。
或者，在第2发明中，单纯地进而具有用以覆盖上述着色层而形成的第4膜。利用该第4膜，在有遮光膜的开口区域、由于着色层等引起的台阶以及在反射膜上有第1开口部时，可以使台阶等实现平坦化，所以，可以防止显示品位的降低。
这里，上述第4膜最好具有光散射性。按照该结构，由于第4膜本身成为散射层，所以，不必另外设置散射层，结果，便可减少工时，降低成本。
作为这样的第4膜，可以考虑在树脂材料中包含折射率与该树脂材料不同并且直径比上述第4膜的厚度小的粒子的结构。这样，便可得到同时具有平坦性和散射性的反射膜。
另外，在第2发明中，上述反射膜最好在上述液晶层侧形成为粗糙面。利用该结构使该基板本身具有散射特性，所以，不必另外设置散射层，结果，便可减少工时，降低成本。此外，利用第4膜使粗糙面实现平坦化，所以，可以防止由粗糙面形成的台阶引起显示品位的降低。
这里，上述粗糙面可以考虑是在上述液晶层侧的面上形成的树脂材料的表面的结构或将上述液晶层侧面进行粗糙化处理的结构等。
附图的简单说明
图1是表示本发明实施例1的反射式的液晶装置的结构的简略剖面图。
图2是表示在该实施例中位于背面侧的基板的一例的简略剖面图。
图3是表示该基板的另一例的简略剖面图。
图4是表示该基板的另一例的简略剖面图。
图5是表示该基板的另一例的简略剖面图。
图6是表示该基板的另一例的简略剖面图。
图7A是表示该实施例中位于背面侧的基板上的遮光膜的开口区域的位置关系的平面图。
图7B是沿图7A中的A-A’线的概略剖面图，表示到着色层为止形成的结构。
图7C是沿图7A中的A-A’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图8A是表示该实施例中位于背面侧的基板上的遮光膜的开口区域的位置关系的部分平面图。
图8B是沿图8A中的E-E’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图8C是沿图8A中的F-F’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图9A是表示该实施例中位于背面侧的基板上遮光膜的开口区域的位置关系的部分平面图。
图9B是沿图9A中的L-L’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图9C是沿图9A中的M-M’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图10A是表示该实施例中位于背面侧的基板的其他例的结构的部分平面图。
图10B是沿图10A中的W-W’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图10C是沿图10A中的X-X’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图11A是表示该实施例中位于背面侧的基板的其他例的结构的部分平面图。
图11B是沿图11A中的CC-CC’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图11C是沿图11A中的DD-DD’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图12A是表示该实施例中位于背面侧的基板的其他例的结构的部分平面图。
图12B是沿图12A中的EE-EE’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图12C是沿图12A中的FF-FF’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图13是表示本发明实施例2的反射式的液晶装置的结构的简略剖面图。
图14A表示该实施例中位于背面侧的基板上的开口部的位置关系的部分平面图。
图14B是沿图14A中的Y-Y’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图14C是沿图14A中的Z-Z’线的概略剖面图，表示到电极为止形成的结构。
图15A是表示该实施例中可以作为位于背面侧的基板而应用的结构的部分平面图。
图15B是沿图15A中的AA-AA’线的概略剖面图。
图15C是沿图15A中的BB-BB’线的概略剖面图。
图16A是表示透过式显示中各色的着色层的特性的图。
图16B是表示反射式显示中各色的着色层的特性的图。
图17A是表示该实施例中位于背面侧的基板的一例中开口部的位置关系的部分平面图。
图17B是沿图17A中的N-N’线的概略剖面图。
图17C是沿图17A中的O-O’线的概略剖面图。
图18A是表示应用实施例的液晶装置的便携式信息机器的结构的透视图。
图18B是表示应用实施例的液晶装置的手机的结构的透视图。
图18C是表示应用实施例的液晶装置的手表的结构的透视图。
图19A是表示一般的无源矩阵方式的液晶装置的结构的概略平面图。
图19B是表示该液晶装置中与基板相邻的液晶分子的取向和液晶层的体积中液晶分子的取向的平面图。
图19C是未加电压时沿图19A的GG-GG’线的概略剖面图。
图19D是加电压时沿图19A的GG-GG’线的概略剖面图。
实施发明的最佳的形式
下面，参照附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
先说明本发明实施例1的反射式的液晶装置。为了简便，第1，参照图1说明液晶装置的概略结构，第2，参照图2～图6说明可以应用于该液晶装置的一对基板中位于背面侧(与观察侧相反的一侧)的基板，第3，参照图7～图9说明各实施形式中遮光膜的位置关系，第4，说明应用例和变形例。
首先，说明该液晶装置的概略结构。图1是其概略剖面图。如图所示，在该液晶装置中，具有指定的扭转角的向列液晶的液晶层58由框状的密封材料59封存到分别具有透明性和绝缘性的上侧的基板(第1基板)1和下侧的基板(第2基板)101之间，形成液晶单元。这里，在上侧的基板101的内面上，沿纸面垂直方向形成多个由ITO等具有透明性的导电层构成的带状的电极(第1透明电极)110，进而再在其背面上形成取向膜112，并沿指定方向进行摩擦处理。另一方面，在基板101的外面上，从基板101侧开始顺序配置前方散射板121、相位差板123和偏振片125。
另外，在下侧的基板1的内面上，顺序形成反射膜2、保护膜3、直观膜13、着色层4、保护膜6、密合性提高层5和电极7。下面，详细说明这些结构。电极(第2透明电极)7由和在上侧的基板101上形成的电极110相同的材料即ITO等具有透明性的导电层构成，在纸面左右方向以带皱眉头形成多个，与电极110交叉。因此，在该液晶装置中，电极7、110相互交叉的区域就成为设计上的像素。区域9表示排列该设计上的像素的区域，即显示区域。
另一方面，反射膜2由例如铝或银等具有反射性的金属层构成，用于反射从上侧的基板101入射的光。保护膜(第2膜)3如后面所述，根据反射膜2的性质而形成。另外，遮光膜13由黑色树脂材料或铬等遮光性材料构成，与电极7、110的交叉区域对应地进行开口。此外，着色层4在遮光膜13的开口区域由例如R(红)、G(绿)、B(蓝)3色按指定图形配置而形成。保护膜(第4膜)6兼具使着色层4或遮光膜13等引起的台阶平坦化的功能和与着色层一起保护反射膜2的功能。密合性提高层(第3膜)5在包含保护膜6的表面的整个面上形成，是为了提高电极7的密合性而设置的，由SiO2这样的无机氧化膜构成。并且，在密合性提高层5或电极7的表面形成取向膜11，并沿指定方向间摩擦处理。
在这样的结构中，外光通过偏振片125、相位差板123、散射板121、基板101、电极110、液晶层58、电极7、着色层4这样的路径到达反射膜2，并在该处反射，反向沿着来的路径从偏振片125向观察侧出射。这时，从偏振片125出射的光量根据由电极7、110加到液晶层58上的电压而成为明状态、暗状态和其中间亮度的状态。因此，通过控制加到液晶层58上的电压，便可得到所希望的显示。
因此，按照该液晶装置，液晶层58被由相同的ITO构成的电极7、110夹在中间，所以，显示品位和长期可靠性不会降低。另外，用于在反射膜2上形成遮光膜13和着色层4，所以，不会使反射膜2露出来。因此，在液晶装置的制造工序中，反射膜2不会接触到药液、气体和液晶层等，所以，可以抑制对反射膜2的损伤。此外，用于着色层4是为了覆盖遮光膜13而形成的，所以，不仅可以抑制遮光膜13的表面反射，而且可以减小对遮光膜13要求的光学浓度。特别是在反射式显示中，用于光2次通过遮光膜，所以，可以减小遮光膜13的实际的光学浓度。
该液晶装置是无源矩阵方式的液晶装置，但是，本发明并不仅限于此，也可以应用于使用以TFT(Thin Film Transistor)元件为代表的三端子型开关元件或以TFD(Thin Film Doode)元件为代表的二端子型开关元件等的有源矩阵方式的液晶装置。这里，在是有源矩阵方式的液晶装置时，电极110则形成为例如矩形的像素电极，并通过开关元件与布线连接。其中，在具有TFD元件的液晶装置中，为了与像素电极相对，必须使电极7形成为带状，但是，在具有TFT元件的液晶装置中，则不必将电极7设计为某一图形。
在本实施例中，下侧的基板1的内面结构不限于图1所示的结构，可以应用各种各样的形式。因此，用省略取向膜11的图形说明这些形式的详细情况。
图2是表示这一形式的结构的概略剖面图。首先，在具有绝缘性和透明性的玻璃等基板1的内面侧即与上侧的基板101相对的面侧形成以铝为主要成分的反射膜2。该反射膜2利用光刻法等包含液晶装置的显示区域9形成一定图形。
其次，在形成了一定图形的反射膜2上，以约0.6μm的厚度形成由黑色树脂材料构成的遮光膜13，此外，由树脂材料构成的着色层4通过着色感光法而例如R(红)、G(绿)、B(蓝)3色按指定图形排列，同时将包含遮光膜13的反射膜2的整个面覆盖。这样，着色层4实际上就起反射膜2的保护膜的功能。
这时，仅遮光膜的光学浓度(Optical Density)为1.4。所谓光学浓度，就是指将作为被测定物的遮光膜13的透过率的倒数用对数表示的值。即，设入射到遮光膜13上的强度为I0、透过遮光膜13的光的强度为I时，则光学浓度D可以用下式表示。即
D＝log10(I0/I)
然后，连续形成密合性提高层5和作为透明金属的ITO膜，其中，ITO膜根据所应用的液晶装置设计为一定图形，成为电极7。其中，密合性提高层5是为了确保由ITO构成的电极7与由树脂材料构成的着色层4的密合性而设置的厚度约20～80nm的SiO2等无机氧化膜。因此，在ITO具有充分的密合性时，可以省略该密合性提高层5。
在这样的结构中，作为遮光膜13，使用黑色树脂材料，所以，将其作为构成液晶装置的一对基板中位于背面侧的基板使用时，其表面反射率将减小，从而在明亮的场所就可以防止对比度降低。这里，虽然仅遮光膜13的光学浓度为1.4，但是，由于为了覆盖遮光膜13而设置了着色层4，在反射式显示中，光2次通过遮光膜13，所以，遮光膜13的实际的光学浓度在反射式显示中就达到充分的2.8以上。
在作为反射膜2使用以铝为主要成分的金属时，如图3所示，可以采用将反射膜2的表面用保护膜3覆盖的结构。这里，保护膜3是通过将形成一定图形的反射膜2进行阳极氧化而形成的。该阳极氧化的溶液可以使用包含水杨酸铵的重量占1～10％和乙二醇的重量占20～80％的混合溶液，另外，在电压为5～250V、电流密度为0.001～1mA/cm2的条件的范围内，可以得到所希望的膜厚。作为溶液，并不限于上述混合溶液，另外，关于电压和电流密度的各条件，可以根据所使用的溶液而适当地设定。
另一方面，作为反射膜2，除了铝之外，还可以使用铬、镍、银等单体金属或以这些金属中的某一种为主要成分的合金。其中，特别是使用银或以银为主要成分的合金作为反射膜2时，可以提高反射率，但是，阳极氧化困难，所以，对于保护膜3的形成，可以使用例如化学气相成长法、旋转镀膜法、滚动镀膜法等。作为保护膜3，在利用化学气相成长法成膜时，可以使用SiO2或Si3N4，另外，在利用旋转或滚动镀膜法等形成时，可以使用有机绝缘膜。
这样，保护膜3在用非阳极氧化的方法形成时，如图4所示，不仅设置在反射膜2的露出面而且设置在基板1的内面的整个面上。在作为反射膜2使用以铝为主要成分的金属时，作为保护膜3，除了利用化学气相成长法成膜的SiO2或Si3N4之外，使用利用旋转镀膜法或滚动镀膜法先的有机绝缘膜也可以采用图3所示的结构。
另外，作为液晶装置，在使用STN模式或IPS(In PlainSwitching)模式时，对电极7的形成面要求平坦性，所以，这时，最好如图5所示的那样采用在图4的着色层4与密合性提高层5之间另外设置保护膜6的结构。下面，详细说明该结构。在形成一定图形的反射膜2上，利用化学气相成长法形成由厚度为60nm的SiO2构成的保护膜3，然后，形成由黑色树脂材料构成的遮光膜13。这里，遮光膜13的厚度约为0.4μm，与图2～图4相比，此处的遮光膜薄。然后，在为了覆盖包含遮光膜13的反射膜2的整个面而形成的着色层4上，进而在特定的区域形成由感光性丙烯酰基树脂等构成的保护膜6，用以将整个着色层4覆盖。
在这样的结构中，遮光膜13薄到约0.4μm，所以，虽然仅遮光模13的光学浓度也减小到了0.9，但是，由于为了覆盖遮光膜13而树脂了着色层4和保护膜6，从而光将2次通过遮光膜13，所以，遮光13的实际的光学浓度在反射式显示中将达到充分的1.8以上。此外，通过将遮光膜13的厚度减薄，在显示区域9内，可以将电极7的形成面上的平坦性抑制在0.1μm以内。
在上述实施例中，反射膜2直接在基板1的上面形成，但是，在反射膜2的密合性成为问题时，可以如图5所示的那样采用在反射膜2与基板1的上面之间例如设置提高反射膜2的密合性的密合性提高层(第1膜)8的结构。这里，作为密合性提高层8，可以使用金属、氧化物、氮化物。其中，可以使用的金属有Ta、Cr、Mo、W等包含在5b～6b族中的过渡金属。另外，作为氧化物的一例，有Ta2O5等上述过渡金属的氧化物或SiO2等氧化硅，其他例子，有TiO2、ZrO2和将它们与SiO2适当组合的氧化物以及Al2O3等。此外，作为氮化物，有以Si3N4为代表的氮化硅。该密合性提高层8是为了提高反射膜2的密合性而设置的，所以，其膜厚约为100nm，根据情况，约为30～60nm就足够了。此外，在使用不具有导电性的SiO2膜或Ta2O5膜等时，该密合性提高层8可以残存在基板1的上面的整个面上，所以，可以不将该密合性提高层8设计一定图形。例如，在作为反射膜2使用银或以银为主要成分的银合金同时作为基板1使用玻璃时，作为密合性提高层8，最好使用Mo、Ta2O5、SiO2膜等。例如，在基板1使用塑料薄片等具有可挠性的材料时，作为密合性提高层8，最好使用SiO2膜、TiO2、ZrO2和将它们与SiO2适当组合的材料等。这样的密合性提高层8不仅可以设置在图5所示的基板上，而且可以设置在图2、图3或图4所示的基板上。
在反射式显示中，光最好适当地散射后从上侧的基板101侧的偏振片125射出。因此，在图1所示的结构中，前方散射板121设置在上侧的基板101的外面，但是，关于散射功能，如后面所述的应用例那样，除了将反射膜2在基板1的粗糙面上形成外，也可以如图6所示的那样构成保护膜6，由下侧的基板1担负这样的功能。
即，图中所示的保护膜6是在感光性丙烯酰基树脂等树脂材料6a中扩散折射率与其不同的材料的粒子6b而形成的。关于这些树脂材料6a和粒子6b，最好将材料组合成两者的折射率差在0.05～0.12的范围内。例如，如果采用将作为粒子6b的PVDF(氟化乙烯叉)粒子扩散到作为树脂材料6a的PMMA(有机玻璃)树脂中的组合，便可得到约0.8的折射率差。当然，组合并不仅限于此，可以将适当的材料组合使用而得到所希望的折射率差和散射度。这样的保护膜6通过Mie散射，具有光的散射功能，所以，可以省略图1中的前方散射板121。
作为图5或图6中的保护膜6，可以使用感光性丙烯酰基树脂以外的具有感光性的树脂材料。另外，即使将保护膜6仅设置在特定的区域，在使用印刷法或转印法等时或可以将保护膜6设置在基板1的整个面上时，作为保护膜6，也可以使用凝胶膜或不具有感光性的有机保护膜。
下面，说明遮光膜13的位置关系特别是遮光膜13的开口区域与电极7的位置关系。这里图7A是表示在下侧的基板1的内面形成的遮光膜13和着色层4的排列的概略平面图，图7B是沿图7A的A-A’线的概略剖面图，两图都表示形成着色层4的阶段的结构。图7C是表示在图7B所示的基板上到形成电极7为止的结构的概略剖面图。
如这些图所示，遮光膜13的开口区域设置在可以有效地驱动液晶层的各区域20。这里，在图7A、图7B和图7C中，在构成液晶装置时，区域20就是设置在下侧的基板1上的电极7与设置在上侧的基板101上的电极110的交叉区域，与设计上的像素一致。即，设电极7的宽度为L1、电极110的宽度为W1时，这些图中的区域20就是由长度L1和宽度W1所规定的矩形的区域。
如参照图19A说明的那样，由于倾斜电场的作用，在该交叉区域外也存在液晶分子被驱动的区域(这里，为了简便，称为区域A)，另一方面，在该交叉区域内也存在液晶分子未被正常驱动的区域(为了简便，称为区域B)，所以，严格地说，考虑这些区域，必须设置遮光膜13的开口区域。但是，对于液晶层的厚度d(参见图1)，如果区域20(长L1和宽W1)足够大，就可以不考虑区域A和区域B。对于图7A、图7B和图7C所示的基板，相对于液晶层的厚度d，区域20(长L1和宽W1)足够大，就不考虑区域A和区域B，设置遮光膜13的开口区域。
因此，下面，说明考虑区域A和区域B设置遮光膜13的开口区域的基板。首先，考虑区域A和区域B时的遮光膜13的开口区域就是作为液晶装置粘贴了2块基板1和101时电极7和110的交叉区域再加上区域A的区域，也可以说是除了区域B的区域，在图8A中，就是由长度L2和宽度W2所规定的矩形的区域12。这里，图8A是表示在下侧的基板1的内面上形成的遮光膜13和着色层4的排列的部分平面图，图8B是沿图8A中的E-E’线的概略平面图，图8C是沿图8A中的F-F’线的概略平面图。如这些图所示，考虑区域A和区域B的遮光膜13的开口区域12相对于设计上的像素的区域9c(由长度L1和宽度W1所规定的矩形的区域)在与液晶层的体积中的液晶分子的偶极子方向正交的边的一方长度d1短，而在除此以外的边长度d2增长。因此，利用长度d2扩大的区域就相当于液晶分子由倾斜电场所驱动的区域A，由长度d1缩小的区域就相当于液晶分子未由倾斜电场所驱动的区域B。这里，详细说明长度d1和长度d2，如图1所示，作为液晶装置由2块基板1和101相互粘贴时，用d表示电极7和电极110间的距离(即液晶层58的厚度)时，长度d1是小于距离d的大致相同值的值，另外，长度d2是小于距离d的大致1/2的值。
在该结构中，即使是与电极7、110的交叉区域9c之外，在区域A中，遮光膜13也进行了开口，所以，由反射膜2反射光，结果，便提高了实际的开口率，另一方面，即使是交叉区域9c以内，在区域B中也设置了遮光膜13，所以，可以抑制液晶分子未被驱动而引起的对比度的降低。
对于电极7、110的交叉区域9c，扩大的区域A的方向及面积和缩小的区域B的方向及面积随所使用的液晶模式及相对于基板1和101的摩擦方向等的各种条件而不同，但是，不管怎么样，对于遮光膜13的开口区域12，从与距离d大致相同的长度d1的内侧到距离d的大致1/2的长度d2的外侧都刻制一定的图形(参见图9A、图9B和图9C)。即，遮光膜13的开口区域12的长度L2和宽度W2分别限制在以下的范围内。即
L1-2d1≤L2≤L1+2d2
W1-2d1≤W2≤W1+2d2
(实施例1的应用·变形例)
在上述例中，遮光膜13是由黑色的树脂材料形成的，但是，也可以按以下方式形成。即，作为遮光膜13，不另外设置别的层，而将集层了R(红)、G(绿)、B(蓝)等3色的着色层4的部分作为遮光膜13使用。下面，参照图10A、图10B和图10C说明该结构。这里，图10A是表示该结构的部分平面图，图10B是沿图10A中的W-W’线的概略剖面图，图10C是沿图10A中的X-X’线的概略剖面图。
如这些图所示，在刻制将图形的反射膜2上，R、G、B的感光性彩色电阻材料顺序并且在应成为遮光膜13的部分重叠地使用着色感光法进行刻制。这样，集层了3色的着色层4的部分通过加法混色而成为黑色，从而起遮光膜13的功能，另一方面，单一色的部分和上述例一样起遮光膜13的开口区域12的功能。并且，为了覆盖这些表面而形成保护膜6，保护这些表面，同时实现集层了着色层4的部分和未集层着色层4的部分的平坦化。
这里，着色层4集层了3色的部分的光学浓度约为0.7，但是，由于该部分本身就是着色层4，所以，其表面反射率小。因此，在明亮的场所，不会受到对比度降低的影响。另外，在反射式显示中，光2次通过3色集层的着色层4而成为遮光膜13的部分，所以，作为遮光膜13，光学浓度实际上大于等于1.4，从而在反射式显示中具有充分的遮光性。此外，作为遮光膜13，省略了设置另外的层的工序，所以，仅此一项就可以降低成本。
在这些图中，其他结构和已说明的相同，所以，标以相同的符号，并省略其说明。另外，在将3色集层着色层4的部分作为遮光膜13的结构中，也可以适当地选择应用上述保护膜3、6和密合性提高层5、8，作为遮光膜13的开口区域，除了图9外，也可以采用参照图7、图8说明的结构。
在使下侧的基板1侧具有光散射特性的结构中，除了图6所示的结构外，也可以是图11A、图11B和图11C所示的结构。这里，图11A是表示具有光散射特性的基板的结构的部分平面图，图11B是沿图11A中的CC-CC’线的概略剖面图，图11C是沿图11A中的DD-DD’线的概略剖面图。
如这些图所示，在基板1上形成在上侧具有粗糙面的粗糙面层16，在该粗糙面上形成反射膜2。这里，粗糙面层16是例如以丙烯酰基为主要成分的感光性树脂，在涂布到基板1上后，通过使用指定的光掩膜的光刻法刻制成以下的结构。即，粗糙面层16的粗糙面刻制成峰谷之差为0.2μm～1.5μ、峰谷的间距为2μm～15μm的随机的峰谷的形状。
在这样的结构中，反射膜2就反映了粗糙面层16的粗糙面，并以随机的角度反射来自上侧的基板101侧的入射光，所以，仅利用下侧的基板1侧就可以具有适度的散射特性。另外，在这样的结构中，虽然反射膜2的表面反映了粗糙面层16的粗糙面，但是，却由为了覆盖反射膜2的表面而形成的着色层4和保护膜6实现了平坦化，所以，电极7并不反映粗糙面，而是形成为平坦面。
在图11A、图11B和图11C中，其他结构和已说明的结构相同，所以，标以相同的符号，并省略其说明。另外，在这些图中，作为遮光膜13是使用3色集层着色层4的部分，但是，也可以使用黑色树脂材料。此外，可以适当地选择应用上述保护膜3、6和密合性提高层5、8，作为遮光膜13的开口区域，除了图9外，也可以采用参照图7、图8说明的结构。
另外，关于使下侧的基板1侧具有光散射特性的结构，除了图11A、图11B和图11C所示的结构外，也可以是图12A、图12B和图12C所示的结构。这里，图12A是表示具有光散射特性的基板的结构的部分平面图，图12B是沿图12A中的EE-EE’线的概略剖面图，图12C是沿图12A中的FF-FF’线的概略剖面图。
如这些图所示，基板1的上面直接进行粗糙化处理，并在该粗糙面17上形成反射膜2。这样的基板1上的粗糙面17可以通过使用玻璃作为基板1并将其表面利用以氟化氢氧酸为主要成分的水溶液进行不均匀的腐蚀，形成以下的形状而得到。即，基板1的表面被不均匀地腐蚀成峰谷之差为0.05μm～2.5μm、峰谷的间距为1μm～50μm的随机的峰谷的形状。
在这样的结构中，反射膜2也反映了基板1的粗糙面17，从而以随机的角度反射来自上侧的基板101侧的入射光，所以，仅利用下侧的基板1侧就可以具有适度的散射特性。另外，在这样的结构中，虽然反射膜2的表面反映了粗糙面17的粗糙面，但是，却由为了覆盖反射膜2的表面而形成的着色层4和保护膜6实现了平坦化，所以，电极7并不反映粗糙面，而是形成为平坦面。
在图12A、图12B和图12C中，其他结构和已说明的结构相同，所以，标以相同的符号，并省略其说明。另外，在这些图中，作为遮光膜13是使用3色集层着色层4的部分，但是，同样也可以使用黑色树脂材料。此外，可以适当地选择应用上述保护膜3、6和密合性提高层5、8，作为遮光膜13的开口区域，除了图9外，同样也可以采用参照图7、图8说明的结构。
(实施例2)
下面，说明本发明实施例2的半透过反射式的液晶装置。在上述实施例1的反射式的液晶装置中，只要外光的强度充分，就可以进行非常明亮的显示，但是，相反，如果外光的强度不充分时，将会看不到显示。
因此，实施例2的半透过反射式的液晶装置通过在反射膜2上对各像素设置开口部，就可以使从背面侧入射的光通过，如果外光的强度不充分，就利用通过开口部的光进行反射式显示，另一方面，如果外光的强度充分，就利用在开口部以外反射的光进行反射式显示。
图13是表示实施例2的液晶装置的结构的概略剖面图。图示的液晶装置与图1中的实施例1的液晶装置的不同表现在以下4个方面：第1，具有包括发生白光的线状的荧光管31和一个端面沿荧光管31配置的导光板33的辅助光源；第2，在基板1的外面侧顺序设置了相位差板23和偏振片25；第3，在遮光膜13的各开口区域，分别对反射膜2设置了开口部(第1开口部)14，使从下侧入射的光透过；第4，作为遮光膜13，使用3色集层着色层4的部分。
其他结构和已说明的结构相同，所以，标以相同的符号，并省略其说明，另外，对于第4方面，也已进行了说明，所以，也省略其说明。因此，这里，以第1、第2和第3方面为中心进行说明。
首先，导光板33是整个反面(图中为下侧的面)形成散射用的粗糙面的透明体或形成散射用的印刷层的丙烯酰基树脂板等的透明体。这样，导光板33在荧光管31的光入射到其一个端面上时就将基本上均匀的光向图的上面照射。作为辅助光源，除此之外，还可以应用使用了LED(发光二极管)或EL(场致发光器)等的光源。
其次，设置在基板1的外面的偏振片24和相位差板23是为了利用辅助光源照射的光成为指定的偏振状态而设置的。
并且，反射膜2的开口部14如图14A所示的那样，设置在遮光膜13的各开口区域，即设置在着色层4仅设置了1色的区域，是将铝、银、铬等具有反射性的金属层包括显示区域9并且除了与开口部14相当的部分外通过制而形成的。这里，如图13和图14B所示，着色层4填充到开口部14，所以，从背面侧(图中为下侧)入射的、通过开口部14出射到观察侧(图中为上侧)的光便通过着色层4而着色。在图14A中，开口部14的平面形状为矩形，但是，也可以是任意的形状。
图14A是表示图13中的基板1的内面结构特别是反射膜2的开口部14与遮光膜13的开口区域12的位置关系的图，图14B是沿图14A中的Y-Y’线的概略剖面图，图14C是沿图14A中的Z-Z’线的概略剖面图，关于遮光膜13的开口区域12，已进行了说明，所以，此处省略。
在这样的实施例2中，如果外光的强度充分，荧光管31就成为非点亮状态，进行反射式显示。这里，在反射式显示中，光通过偏振片125、相位差板123、前方散射板121、基板101、电极110、液晶层58、电极7和着色层4这样的路径到达反射膜2，在该处反射后，沿着与来时的路径相反的反向路径从偏振片125出射到观察侧。这时，从偏振片125出射的光根据由电极7和110加到液晶层58上的电压而成为明状态、暗状态和其中间亮度的状态，所以，通过控制加到液晶层58上的电压便可进行所希望的显示。
另一方面，如果外光的强度不充分，荧光管31就成为点亮状态，进行透过式显示。这里，在透过式显示中，由荧光管31和导光板33照射的光通过偏振片25和相位差板23成为指定的偏振状态，并通过基板1、开口部14、电极7、液晶层58和电极110，从偏振片125出射到观察侧。这时，从偏振片125出射的光量和反射式显示一样，根据由电极7和110加到液晶层58上的电压而成为明状态、暗状态和其中间亮度的状态，所以，通过控制加到液晶层58上的电压，便可进行所希望的显示。
按照该液晶装置，液晶层58被由相同的ITO构成的电极7和110夹在中间，所以，显示品位和长期可靠性不会降低。另外，由于在反射膜2上形成遮光膜13和着色层4，所以，不会使反射膜2露出。因此，在液晶装置的制造工序中，反射膜2不会接触到药液、气体和‘液晶层等，所以，可以抑制对反射膜2的损伤。此外，着色层4是为了覆盖遮光膜13而形成的，所以，不仅可以抑制遮光膜13的表面反射，而且对遮光膜13要求的光学浓度小也可以。例如，在反射式显示中，由于光2次通过遮光，所以，遮光膜13的实际的光学浓度小就可以了，在透过式显示中，光不是由遮光膜13所规定，而是由反射膜2所规定，所以，在透过式显示中，遮光膜13的光学浓度几乎不受影响。因此，按照本实施例，不论在透过式显示中还是反射式显示中，都可以进行抑制对比度的降低的明亮的高品位的显示。
另外，在反射膜兼作电极的先有结构中，在反射膜上设置开口部时，由于在该部分电压未加到液晶层上，所以，将出现液晶分子未被正常驱动(对显示无贡献)的区域。与此相反，在本实施例中，反射膜2还电极7是独立的，在开口部14的地方也可以设置电极7，所以，在开口部14也正常地驱动液晶分子。因此，在这个意义上，本实施例也可以抑制在透过式显示中对比度的降低。
关于实施例2的基板1的结构，不限于图13或图14等所示的结构，可以应用各种形式的结构。因此，下面，说明其中的几个结构形式。
首先，参照图15A、图15B还图15C说明该结构形式。这里，图15A是对该形式的基板表示到形成电极7为止的基板的结构的部分平面图，图15B是沿图15A中的AA-AA’线的概略剖面图，图15C是沿图15A中的BB-BB’线的概略剖面图。
如这些图所示，对1个像素设置2个开口部14还15。其中，对于开口部14，如图13或图14B、图14C所示的那样，着色层4填充在不存在反射膜2的部分，地，对于开口部(第2开口部)15，如图15C所示的那样，在存在反射膜2的部分不设置着色层4，即，在着色层4的形成的阶段，反射膜2是露出的。详细情况是，在使用着色感光法顺序形成R(红)、G(绿)、B(蓝)的感光性彩色电阻层时，在与开口部15相当的部分不残留该感光性彩色电阻层。
这里，不设置着色层4的开口部15的面积，相对于从遮光膜13的开口区域12中去掉开口部14的部分的面积(即，在反射式显示中实际上起1个像素的功能的面积)，按以下的腐蚀设定。即，设在透过式显示中极合适的着色层的光透过特性是图16A、在反射式显示中极合适的着色层的光透过特性是图16B时，则最好是根据各色分别设定开口部15的面积，第1，以使形成着色层4后，仅利用通过开口部14的光的特性就成为图16A所示的特性；第2，以使由遮光膜13的开口区域12中除了开口部14的部分反射并由该着色层4所着色的光与由开口部15反射但未着色的光的平均光成为图16B所示的特性。图16A还图16B所示的各色的特性只不过是一例，实际上可以根据所组合的液晶模式、透过率、色浓度而适当地改变。
按照该结构形式，可以与反射式显示还透过式显示一致地使光的色特性实现最佳化，所以，不论在反射式显示中还是透过式显示中，都可以实现优异的色再现性。
在实施例2中，是将3色集层的着色层4的部分作为遮光膜13使用的，但是，如图17A、图17B和图17C所示的那样，也可以使用黑色树脂材料。
另外，作为实施例2的位于背面侧的基板，对于图14A、图15A、图17A等所示的基板，可以适当地选择应用在实施例1中所列举的基板的各元素。例如，可以适当地选择应用保护膜3、6及密合性提高层5和8，也可以将反射膜2在图11B中的粗糙面层16或图12B中的粗糙面17上形成，同时也可以采用设置开口部14和15的结构。
(电子机器)
下面，说明应用上述实施例1、实施例2和应用例的液晶装置的电子机器。如上所述，这些液晶装置可以在各种各样的环境下使用，而且适用于要求低功耗的便携式机器。
首先，图18A是表示作为电子机器的一例的便携式信息机器的结构的透视图。如图所示，在便携式信息机器本体的上侧，设置了本实施例的液晶装置181，另外，在下侧设置了输入部183。通常，多数情况在这种便携式信息机器的显示部的前面设置触摸板。通常的触摸板，大多发生表面反射，所以，观看显示很难受。因此，以往即使是便携式的机器，在显示部多数情况也是利用透过式液晶装置，但是，在透过式液晶装置中，由于常时地利用辅助光源，所以，功耗增大，电池寿命短。与此相反，本实施例的液晶装置，不论是反射式还是半透过反射式，显示都渺而鲜艳，所以，极适合于便携式信息机器。
其次，图18B是表示作为电子机器的一例的手机的结构的透视图。如图所示，在手机本体的前面的上方部，设置了本实施例的液晶装置184，不论在室内室外，手机在所有的环境中都可以使用。特别是在汽车内使用的情况很多，但是，在夜间，车内非常暗。因此，作为显示装置184，主要是进行低功耗的反射式显示，最好是可以根据需要进行利用辅助光的透过式显示的半透过反射式的液晶装置即实施例2的液晶装置。在该液晶装置184中，不论是在反射式显示中还是透过式显示中，都可以进行比先有的液晶装置明亮并且对比度高、品位高的显示。
图18C是表示作为电子机器的一例的手表的结构的透视图。如图所示，在手表本体的中央，设置了本实施例的显示部186。手表用途的一个重要的观点，就是有高级感。该液晶装置186不仅明亮而对比度高，而且由于光的波长引起的特性变化很小，所以，偏色很小。因此，与先有的液晶装置相比，可以获得有非常高级感的显示。

Claims (18)

1.一种将液晶层夹在在第1基板侧形成的第1透明电极与在第2基板侧形成的第2透明电极之间而构成的液晶装置，其特征在于：具有在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的至少反射从上述第1基板侧入射的光的反射膜、在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的同时具有与上述第1和第2透明电极在平面上看来互相重叠的象素区域对应的开口区域的遮光膜、和在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的用以覆盖上述遮光膜的着色层；
上述遮光膜的开口区域相对于上述第1和第2透明电极的在平面上看来互相重叠的象素区域，以从该象素区域的周边到上述第1和第2透明电极间的距离的一半为限度扩大到该象素区域的外侧。
2.一种将液晶层夹在在第1基板侧形成的第1透明电极与在第2基板侧形成的第2透明电极之间而构成的液晶装置，其特征在于：具有在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的至少反射从上述第1基板侧入射的光的反射膜、在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成在上述反射膜上的着色层、和在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的同时具有与上述第1和第2透明电极在平面上看来互相重叠的象素区域对应的开口区域的由上述着色层的叠层部分构成的遮光膜；
上述遮光膜的开口区域相对于上述第1和第2透明电极的在平面上看来互相重叠的象素区域，以从该象素区域的周边到上述第1和第2透明电极间的距离的一半为限度扩大到该象素区域的外侧。
3.按权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于：
上述反射膜配置在对应于在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域的向外侧扩大的区域的位置上。
4.按权利要求1或2所述的液晶装置，其特征在于：
在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域的向外侧扩大的区域，是通过倾斜电场驱动液晶分子的区域。
5.一种将液晶层夹在在第1基板侧形成的第1透明电极与在第2基板侧形成的第2透明电极之间而构成的液晶装置，其特征在于：具有在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的至少反射从上述第1基板侧入射的光的反射膜、在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的同时具有与上述第1和第2透明电极在平面上看来互相重叠的象素区域对应的开口区域的遮光膜、和在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的用以覆盖上述遮光膜的着色层；
上述遮光膜的开口区域，相对于上述象素区域，在上述液晶层的与液晶分子的指向矢方向垂直的边之一，在上述象素区域的内侧只狭小了长度d1，在此之外的边上，在上述象素区域的外侧只扩大了长度d2。
6.一种将液晶层夹在在第1基板侧形成的第1透明电极与在第2基板侧形成的第2透明电极之间而构成的液晶装置，其特征在于：具有在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的至少反射从上述第1基板侧入射的光的反射膜、在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成在上述反射膜上的着色层、和在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的同时具有与上述第1和第2透明电极在平面上看来互相重叠的象素区域对应的开口区域的由上述着色层的叠层部分构成的遮光膜；
上述遮光膜的开口区域，相对于上述象素区域，在上述液晶层的与液晶分子的指向矢方向垂直的边之一，在上述象素区域的内侧只狭小了长度d1，在此之外的边上，在上述象素区域的外侧只扩大了长度d2。
7.按权利要求5或6所述的液晶装置，其特征在于：
上述反射膜配置在对应于在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域向外侧，只扩大上述长度d2的区域的位置上。
8.按权利要求5或6所述的液晶装置，其特征在于：
在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域向外侧只扩大上述长度d2的区域，是通过倾斜电场驱动液晶分子的区域；在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域向内侧只狭小了上述长度d1的区域，不是通过倾斜电场驱动液晶分子的区域。
9.按权利要求5或6所述的液晶装置，其特征在于：
在上述述象素区域的长度以L1，上述象素区域的宽度以W1表示，并以d表示上述第1和上述第2透明电极间的距离时，上述长度d1是与距离d大概同等以下的值，上述长度d2是与距离d的1/2以下的值，上述遮光膜的开口区域的长度L2和宽度W2分别落在
L1-2d1≤L2≤L1+2d2
W1-2d1≤W2≤W1+2d2的范围。
10.一种将液晶层夹在在第1基板侧形成的第1透明电极与在第2基板侧形成的第2透明电极之间而构成的液晶装置，其特征在于：具有在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的至少反射从上述第1基板侧入射的光的反射膜、在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的同时具有与上述第1和第2透明电极在平面上看来互相重叠的象素区域对应的开口区域的遮光膜；
上述遮光膜的开口区域相对于上述第1和第2透明电极的在平面上看来互相重叠的象素区域，以从该象素区域的周边到上述第1和第2透明电极间的距离的一半为限度扩大到该象素区域的外侧。
11.按权利要求10所述的液晶装置，其特征在于：
上述反射膜配置在对应于在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域的向外侧扩大的区域的位置上。
12.按权利要求10或11所述的液晶装置，其特征在于：
在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域的向外侧扩大的区域，是通过倾斜电场驱动液晶分子的区域。
13.一种将液晶层夹在在第1基板侧形成的第1透明电极与在第2基板侧形成的第2透明电极之间而构成的液晶装置，其特征在于：具有在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的至少反射从上述第1基板侧入射的光的反射膜、在上述第2基板的上述液晶层侧的面上形成的同时具有与上述第1和第2透明电极在平面上看来互相重叠的象素区域对应的开口区域的遮光膜；
上述遮光膜的开口区域，相对于上述象素区域，在上述液晶层的与液晶分子的指向矢方向垂直的边之一，在上述象素区域的内侧只狭小了长度d1，在此之外的边上，在上述象素区域的外侧只扩大了长度d2。
14.按权利要求13所述的液晶装置，其特征在于：
上述反射膜配置在对应于在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域向外侧只扩大上述长度d2的区域的位置上。
15.按权利要求13或14所述的液晶装置，其特征在于：
在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域向外侧只扩大上述长度d2的区域，是通过倾斜电场驱动液晶分子的区域；在上述遮光膜的开口区域的上述象素区域向内侧只狭小了上述长度d1的区域，不是通过倾斜电场驱动液晶分子的区域。
16.按权利要求1、2、5、6、10、13中任一项所述的液晶装置，其特征在于：在上述遮光膜的开口区域内具有向上述反射膜透过光的第1开口部。
17.按权利要求1、2、5、6、10、13中任一项所述的液晶装置，其特征在于：在上述反射膜与第2基板的上述液晶层侧的面之间进而具有第1膜。
18.按权利要求1、2、5、6、10、13中任一项所述的液晶装置，其特征在于：进而具有至少覆盖上述反射膜的表面的第2膜。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: United Win (China) Technology Ltd.

Assignor: Seiko Epson Corp.

Contract fulfillment period: Contract performance period from September 1, 2004 to September 1, 2009

Contract record no.: Contract filing No. 051000030002

Denomination of invention: Invention name liquid crystal device, electronic machine and substrate for liquid crystal device

Granted publication date: 20040707

License type: Common License

Record date: 20050112

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: COMMON LICENCE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2004.9.1 TO 2009.9.1

Name of requester: LIANJIAN ( CHINA )TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20050112

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Granted publication date: 20040707

Termination date: 20190711