JP2001350138A - 液晶装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示品位と機械的強度に優れ、しかも歩留り
よく安価に製造することができるカラー表示の液晶装置
を得る。 【解決手段】 この液晶装置は、カラーフィルタ基板１
１の第１の面に着色層形成用の凹部１２が形成され、こ
の凹部に着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが形成され、液
晶層３１は、このカラーフィルタ基板１１の第１の面と
対向する第２の面側に位置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶装置としては近年特に液晶表示装置
が広範な分野で使用されている。液晶表示装置には種々
のタイプがあるが、基本的には、例えばパッシブマトリ
クス方式の透過型カラー液晶表示装置の一例を図１４に
示すように、２枚のガラス製透明基板１１１，１２１と
シール部材１３２とで囲まれた空隙に液晶が充填され液
晶層１３１が形成された構成を有している。

【０００３】透明基板の内面には、液晶層１３１を駆動
するための液晶駆動回路が形成されている。この液晶駆
動回路は、図１４に示すパッシブマトリクスタイプの例
では、透明基板１１１，１２１のそれぞれの内面に互い
に直交配列されたストライプ状のＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）層からなる透明電極１１４，１２４からな
る。図示しないがアクティブマトリクスタイプの液晶表
示装置の一例では、一方の透明基板に共通電極が、他方
の透明基板にそれぞれの画素に対応する画素電極と薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）などの駆動回路とが配置され
る。

【０００４】それぞれの透明基板１１１，１２１の液晶
層１３１と接する最内面には、液晶分子を配向させる配
向層１１６，１２６が形成されている。また、液晶層１
３１の内部には必要に応じて、液晶層１３１の厚さを保
持するためにスペーサ１３３が分散配置されている。

【０００５】透明基板１１１，１２１の外側には、偏光
板１１８，１２８や層間反射を防止する位相差板１１７
などの光学制御層が形成されている。更に必要に応じ
て、表示面の反対側（非表示面側）には例えば蛍光管１
４１と導光板１４２との組合わせからなる光源装置１４
０が配設される。反射型液晶表示装置の場合には、前記
光源装置１４０の代わりに液晶表示装置の非表示面側に
反射層が設けられる。

【０００６】更に、パッシブマトリクスタイプまたはア
クティブマトリクスタイプのカラー液晶表示装置の場合
は、一方の基板（例えば透明基板１１１）の内面に、一
般に符号１１３で示すカラーフィルタが設けられる。こ
のカラーフィルタ１１３は、図１４における透明電極１
１４と透明電極１２４とが交差するそれぞれの領域（画
素）に、互いに隣接してそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）に着色された着色層１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１
３Ｂが形成され、この３色の画素が画素ユニット１０１
を形成し、この画素ユニットがマトリクス状に配列され
てなっている。また各着色層の周囲にはカラーフィルタ
１１３と同層に、または別層として図示しないブラック
マトリクスと呼ばれる遮光層が形成される場合もある。

【０００７】前記カラーフィルタを形成する方法として
は、染色法、顔料分散法、印刷法、電着法、転写法な
ど、多くの方法が提案されているが、現在では顔料分散
法が主流となっている。この顔料分散法は、顔料を分散
させたフォトレジスト（感光性樹脂）をガラス基板に塗
布し、画素ユニットの内の１色に対応するパターンマス
クを用いて露光し、現像処理を経て１色分の着色層をガ
ラス基板上に形成するいわゆるフォトリソグラフィ法を
Ｒ，Ｇ，Ｂ３色について合計３回繰返えすものである。
更にブラックマトリクスを形成する場合や、色補正層を
形成する場合にはそれぞれの層に対応する回数のフォト
リソグラフィが繰返えされることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】最近は、腕時計、携帯
電話、ページャー(pager)、ＰＨＳ(Personal Handy-pho
ne System)、ＰＤＡ(personal digital assistant)、カ
ー・ナビゲーション・システムなど、携帯用や車載用な
どの情報機器が発展するに伴い、より大画面、より薄
型、より軽量、より堅牢、より自由な形状、より安価な
液晶表示装置、特にマトリクスタイプのカラー液晶表示
装置が強く求められるようになってきた。この要求に応
える観点から従来の液晶装置を評価すると、様々な問題
が指摘される。

【０００９】問題の一つはガラス基板の使用にある。ガ
ラス基板は破損しやすい上に厚く重い。また形状や屈曲
の自由度も低い。そこで最近はガラス基板に代えてプラ
スチック基板の液晶装置が盛んに開発されている。プラ
スチック基板を用いれば、例えばロールシートから積層
法によって大量かつ安価に製造できるばかりでなく、壊
れにくく、薄型軽量で、形状や屈曲にも自由度が高い液
晶装置が得られる。

【００１０】カラーフィルタについての問題はまず、フ
ォトリソグラフィを多数回繰返えす製造工程が煩雑で、
歩留りも悪いということがある。この観点から最近はフ
ォトリソグラフィ法に代わって印刷法、特にインクジェ
ット印刷法が注目されている。しかし印刷法の場合は印
刷精度の問題からカラーインクの重なりによる混色や画
素の変形が起こりやすい。この問題を解決するために画
素の周辺にカラーインクの展着領域を規定する枠が形成
される。例えば特開平１０−１６０９２５号公報は、プ
ラスチック製透明基板の一表面に一体的に微細な窪みパ
ターンを形成し、この窪みに例えばインクジェット印刷
技術により着色剤を充填してカラーフィルタを得てい
る。

【００１１】カラーフィルタに関しては更に表面の平滑
性が問題になる。すなわち、カラーフィルタにおける各
色の着色層は、それぞれの色濃度を調整するために厚さ
が異なる場合が多い。またカラーフィルタにブラックマ
トリクスや色補正層が形成されれば、それに対応してカ
ラーフィルタの局部的な厚さが変化する。カラーフィル
タの局部的な厚さが変化すると液晶層１３１の厚さ、す
なわちセルギャップが局部的に変化することになり、画
像コントラストの低下や色ムラなど画質低下の原因とな
る。このため、図１４に示すように、このカラーフィル
タ１１３の上に平坦化層１１５を形成する必要がある。
また別の問題として、カラーフィルタ１１３や平坦化層
１１５からは不純物が液晶層１３１に滲出し液晶を汚染
するという場合もある。

【００１２】本発明は前記の課題を解決するためになさ
れたものであって、従ってその目的は、表示品位と機械
的強度に優れ、しかも歩留りよく安価に製造することが
できるカラー表示の液晶装置およびその製造方法を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに本発明は、透光性を有する基板と、液晶層を具備す
る液晶装置において、前記基板は第１の面とその第１の
面と対向する第２の面を有し、前記第１の面側には凹部
が形成され、且つその凹部内に着色層を有し、前記液晶
層は前記第２の面側に位置する液晶装置を提供する。本
発明の液晶装置は、カラーフィルタとなる着色層が液晶
層に対して外側となる第１の面に形成されているので、
透光性を有する基板の液晶層に対向する第２の面は平坦
であり、従って液晶層の厚さ、すなわちセルギャップを
均一にすることができる。また着色層の不純物などによ
り液晶層が汚染されることもない。これによりコントラ
ストが高く色ムラのない高い表示品位の液晶装置が得ら
れる。

【００１４】前記凹部の深さは、０．１μm〜２０μmの
範囲内であることが好ましい。凹部がこの範囲内の深さ
であれば、この中に形成される着色層がカラーフィルタ
としての十分な色濃度を有しながら凹部内に収容され、
着色層のはみ出しが防げる。凹部の深さが０．１μm未
満では、この中に収容し得る着色層のカラーフィルタと
しての色濃度が不足し、深さが２０μmを越えると着色
層が形成された凹部内の間隙に空気層が形成され、ヘイ
ズ（白色散乱光）など視認性を阻害する悪影響が現れ
る。この観点から、凹部の深さは０．５μm〜５μmの範
囲内とすることがより好ましい。本発明の液晶装置は、
基板が可撓性を有する基板であることが好ましい。これ
によって基板が湾曲するような外力が加えられても破壊
することがなく、さらに表示面が湾曲した、または屈伸
可能な液晶装置も製造可能となり製品設計の自由度が増
大する。特に前記基板はプラスチック製であることが好
ましい。プラスチック製の透明基板はガラス基板に比べ
て軽く、薄く、壊れず、自由な形状に成形でき、しかも
ロールシートなどの形態で大量かつ安価に入手できる。
中でもポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ア
クリル系樹脂、およびポリオレフィンからなる群から選
ばれたプラスチックは透明性、加工性、物性、耐薬品
性、耐候性、耐水性などの特性が優れ、液晶装置の透明
基板として好適な素材である。前記液晶装置は、複数の
前記凹部を有してなり、隣接する前記凹部からなる組に
はそれぞれ異なる色の着色層を具備するものであること
が好ましい。隣接する凹部の組が例えばＲ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）のそれぞれ異なる色の着色層を具備
し、この３色の着色層の組が行列配置されることによっ
てフルカラーの液晶装置が実現する。

【００１５】前記各凹部のそれぞれに対応する前記着色
層は、各々その膜厚が異なるものであってもよい。フル
カラーのカラー液晶装置においては、画素ユニットを形
成するＲ，Ｇ，Ｂ各色の色相や色濃度がバランス調整さ
れている必要がある。この場合、本発明によれば、液晶
層の厚さに影響を及ぼすことなく各色の色濃度を着色層
の厚さを変えることで調整できるので、良好なカラーバ
ランスを容易に得ることができる。前記において、凹部
の深さと、その凹部に形成された着色層の膜厚とは略等
しくされていることが好ましい。着色層の膜厚と凹部の
深さとが略等しければ、異なる色の着色層がそれぞれ固
有の厚さを有していても、透明基板の外側面が面一にな
るので凹部に空気層が形成されることによるヘイズなど
の悪影響が防止され、またこの上に貼付される偏光板な
どに表面の凹凸による悪影響を及ぼすことがない。色に
よって深さが異なる凹部は、この凹部を成形する際の型
の対応する凸部の高さを変化させることによって形成す
ることができる。また前記凹部内には前記着色層、及び
無機材或いは有機材からなる実質的に透明な層を具備し
ていてもよい。この場合は、凹部の深さと着色層の膜厚
とが異なっていても、その差分は透明な層によって充填
されるので、基板の第１の面が平坦化され、第１の基板
上に光学制御層を形成する際にも表面の凹凸による悪影
響を及ぼすことがない。前記基板の前記第１の面側には
反射層を具備することができる。この場合は、外光が液
晶装置の画像表示面側から入射し、液晶層を通って反対
側に配された前記基板の反射層により反射され、再び液
晶層を通って画像表示面側から出射する過程で着色層を
透過する反射型の液晶装置を構成することができる。こ
の反射層は反射面に凹凸が形成されていることが好まし
い。凹凸反射面は入射光を乱反射し、出射される反射光
を広範囲に拡散し、広い視野で画面の明るさが均一とな
る。またこの反射層は半透過反射層であってもよく、こ
の場合はバックライトの点／滅によって透過型、反射型
のいずれとしても使用できるいわゆる半透過半反射型液
晶装置が得られる。または、前記基板の前記第１の面側
には偏光板、位相差板又は散乱板を具備することができ
る。この液晶装置は透過型の場合であって、これによっ
て液晶装置の各種光学制御が行えるようになる。反射型
液晶装置の場合は偏光板、位相差板、散乱板等は液晶層
を挟む反対側の基板に装着される。本発明はまた、透光
性を有する基板と、液晶層を具備する液晶装置を製造す
る方法において、前記基板の第１の面側には凹部を形成
し、その凹部内に着色層を形成する工程、前記第１の面
と対向する第２の面が液晶層側に向くように前記基板を
配置する工程を具備する液晶装置の製造方法を提供す
る。

【００１６】これによって、本発明の請求項１に記載の
液晶装置を製造することができる。前記において、凹部
を形成する工程においては、一方の型面に前記凹部に対
応する凸部を有するキャスト型を用い、キャスト法又は
連続キャスト法により前記基板の第１の面に前記凹部を
形成することができる。

【００１７】または、前記基板の第１の面に凹部を形成
する工程において、前記基板を軟化点以上の温度に加熱
し、前記第１の面に前記凹部に対応する凸部を有する押
型を押圧するプレス法により前記基板の前記第１の面に
前記凹部を形成することもできる。前記凹部に着色層を
形成する工程においては、前記着色層をインクジェット
印刷法により形成することが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
用いて更に詳しく説明する。以下の説明においては便宜
上、フルカラーパッシブマトリクス液晶表示装置の例を
掲げるが、本発明がこれらの実施形態に限定されるもの
でないことはいうまでもない。なお、以下に示す図面は
全て、説明のために要素の数および寸法形状が省略また
は誇張されており、実体を反映するものではない。

【００１９】（実施形態１）図１は、実施形態１のＳＴ
Ｎ型フルカラーパッシブマトリクス液晶表示装置（以下
一般に「液晶装置」という）の層構成を示す断面図であ
る。

【００２０】図２は、実施形態１の液晶装置の層構成を
示す平面図である。

【００２１】図１，図２に示す実施形態１の液晶装置
は、基本的には２枚のポリカーボネート製透明基板すな
わちカラーフィルタ基板１１および対向基板２１とシー
ル部材３２とで囲まれた空隙に液晶が充填され液晶層３
１が形成された構成を有している。カラーフィルタ基板
１１，対向基板２１の厚さは、この実施形態ではそれぞ
れ１２５μmである。カラーフィルタ基板１１および対
向基板２１の内面には、それぞれ液晶層３１を駆動する
ための信号線１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ（総称して「信号
線１４」という）および走査線２４が直交して形成され
ている。なお、以下の実施形態の説明において「信号
線」「走査線」の名称は便宜的なものであり、逆に読み
替えても差し支えない。

【００２２】表示面側のカラーフィルタ基板１１には、
液晶層３１に対して外側となる面（第１の面）に複数の
行列に配置された凹部１２…が形成されている。それぞ
れの凹部１２は前記の信号線１４と走査線２４とが交差
する領域（画素領域）と重畳するように配置され、１画
素を構成している。これらの凹部１２…は、隣接する３
画素が１組となってＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３
原色のいずれかに着色された着色層１３Ｒ，１３Ｇ，又
は１３Ｂ（総称して「着色層１３」という）を有してい
る。そして複数の前記３原色の組が縦横に行列配置され
て、この液晶装置における画像表示面を形成している。

【００２３】凹部１２…の深さはこの実施形態ではいず
れも均一で１μmである。

【００２４】カラーフィルタ基板１１の、前記凹部１２
…が形成された第１面とは反対側の面（第２面）に形成
された信号線１４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）か
らなるストライプ状の透明導電膜が間隙を隔てて多数本
平行配列されてなり、これらの信号線は、行列配置され
た着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂとカラーフィルタ基板
１１を挟んで重畳するように配置されている。これらの
内、隣接する３本の信号線はそれぞれ１組となってＲ，
Ｇ，Ｂ信号を供給する信号線１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを
構成している。

【００２５】一方、対向基板２１の内側面には走査線２
４が形成されている。この走査線２４は、前記信号線１
４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂと液晶層３１を挟んで直交し、画
素ユニット６１内を延びるＩＴＯからなるストライプ状
の透明導電膜であり、点灯すべき画素に選択信号を供給
する。すなわちこの液晶装置においては、表示面側から
見たとき、図２に示すように、信号線１４Ｒ，１４Ｇ，
１４Ｂと走査線２４とが交差する位置にそれぞれ着色層
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが配置され、これらが３原色の
組１を構成している。カラーフィルタ基板１１に形成さ
れた信号線１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂおよびその間隙は、
平坦化層１５によって平坦化され、この上に配向層１６
が形成されている。また対向基板２１に形成された走査
線２４上にも同様に配向層２６が形成されている。液晶
層３１内にはスペーサ３３が分散配置されている。カラ
ーフィルタ基板１１の外側面すなわち第１面上には順
次、前方散乱板１９、第２位相差板１７２、第１位相差
板１７１および偏光板１８が貼着され、また対向基板２
１の外側面には第３位相差板２７および偏光板２８が形
成され、更に非表示面となる対向基板２１の外側には蛍
光管４１および導光板４２からなるバックライト４０が
配設されている。

【００２６】実施形態１の液晶装置は、バックライト４
０が点灯され画素電極に電圧が印加されない状態では、
バックライト４０から放射された光が偏光板２８を透過
して偏光とされ、無負荷モードの液晶分子によって偏光
軸を旋回され、偏光板１８を通して各画素の色光として
出射し、３原色が網膜上で合成されて白色光として視認
される。

【００２７】図示しないドライバによって選択された走
査線２４と選択された信号線１４との交点に配置された
画素電極に電位差が印加されると、当該画素内の液晶分
子が配向を変化させ、偏光板２８を透過した偏光の少な
くとも一部が偏光板１８によって遮られ、出射光量が減
少し画素が暗く見えるようになり、電位差が最大になれ
ば当該画素は黒と視認される。この電位差が各画素につ
いて選択されるとき液晶装置の表示画面に透過光による
フルカラー画像が表現される。この液晶装置は、着色層
１３が液晶層３１に対して外側となるようにカラーフィ
ルタ基板１１が装着されているので、液晶層に対向する
面は信号線１４が形成されているのみであり、配向層１
６が平坦となり、液晶層３１の厚さ、すなわちセルギャ
ップを高い精度で均一に維持することができる。また着
色層１３の不純物などにより液晶層３１が汚染されるこ
ともない。これにより高い表示品位の透過型液晶装置が
得られている。この液晶装置のカラーフィルタ基板１
１，対向基板２１はプラスチック製であるので可撓性で
割れ難くかつ軽量であり、しかも厚さが１２５μmであ
るので、標準的に用いられるガラス基板の厚さ７００μ
mに比べて１／５以下の薄さになっている。従って当
然、液晶装置として従来のガラス基板の同様な液晶装置
に比べて大幅に軽量、薄型かつ堅牢である。実際に、同
様な構成・形状のガラス基板の液晶装置と比べるとき、
実施形態１の液晶装置は厚さが１／２．５、重量が１／
３．５であった。

【００２８】この液晶装置は、カラーフィルタ基板１１
の凹部１２が形成された面（第１の面）とは反対側の面
（第２の面）に、液晶駆動用の回路要素である信号線１
４が形成されているので、１枚のカラーフィルタ基板１
１がカラーフィルタと液晶駆動回路基板とを兼ねること
になり、カラーフィルタを別体のパネルとして製造しこ
れをガラス基板に貼付する従来の液晶装置に比べると、
この点でも液晶装置全体の厚さを大幅に薄くすることが
できる。またこの液晶装置の製造に際しては、組立て時
にカラーフィルタと液晶駆動回路基板との煩雑な位置合
わせ作業が省略できるなどの利点がある。

【００２９】実施形態１の液晶装置は下記の製造方法に
より製造した。

【００３０】図３（ａ）〜図３（ｅ）は実施形態１の液
晶装置の製造工程を、便宜上３原色１組の断面図として
示している。 図３（ａ）：〔カラーフィルタ基板の作製〕 平板状プレス型材の型面に縦３２０μm、横１００μm、
高さ１μmの長方形凸部５２を５μmの間隙を隔てて行列
配置した凸形パターンのプレス型５１と平板状プレス型
５３との間に１２５μm厚のポリカーボネート板１０を
挟み、熱プレスして、第１の面に凹部１２…が形成され
たカラーフィルタ基板１１を作製した。 図３（ｂ）：〔液晶駆動用回路の形成〕 前記カラーフィルタ基板１１の平坦な第２の面にスパッ
タリングによりＩＴＯ膜を成膜し、フォトリソグラフィ
技術を用いて信号線間隙をエッチングして除去し、信号
線１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを形成した。このとき露光マ
スクはカラーフィルタ基板１１の裏側に形成された凹部
１２を参照して容易に位置合わせができた。信号線形成
後、この上にスピンコート法により平坦化層１５を形成
した。

【００３１】また同様に、対向基板２１の一方の面に、
前記と同様にスパッタリングとフォトリソグラフィ技術
を用いて走査線２４を形成した。 図３（ｃ）：〔着色層の形成〕 前記カラーフィルタ基板１１の各凹部１２…に、インク
ジェットプリンタを用いて、順次Ｒ，Ｇ，Ｂの各色イン
クを充填し、乾燥して着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを
形成した。 図３（ｄ）：〔液晶素子の組立て〕 カラーフィルタ基板１１の信号線側の面（第２の面）と
対向基板２１の走査線側の面とにそれぞれ配向膜１６，
２６を成膜し、それぞれ所定の方向に配向処理を行い、
一方の配向膜上にスペーサ３３を散布し、かつ配向膜の
外縁にシール部材３２を印刷した上でカラーフィルタ基
板１１および対向基板２１のそれぞれ配向膜側を対向さ
せ、すなわちカラーフィルタ基板の凹部１２…が液晶層
に対して外側となるように向けて、双方の基板をシール
部材３２を介して接着し、双方の基板とシール部材とに
よって囲まれた空間に液晶を注入した後に封止して液晶
パネルを作製した。 図３（ｅ）：〔液晶装置の製造〕 前記カラーフィルタ基板の第１の面に補償層１７及び偏
光板１８を貼着し、また対向基板外側面にも偏光板２８
を貼着し、対向基板外側にバックライト４０を装着して
実施形態１の液晶装置を製造した。

【００３２】（実施形態２）図４は、実施形態２の液晶
装置におけるカラーフィルタ基板および着色層の構成
を、便宜上３原色１組の断面図として示している。実施
形態２のカラーフィルタ基板６１は、液晶層に対して外
側となる第１の面に複数の行列配置された凹部６２Ｒ，
６２Ｇ，６２Ｂ（総称して「凹部６２」という）が形成
され、それぞれの凹部に着色層６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂ
が形成されている。この着色層６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂ
はそれぞれ固有の厚さを有している。そして凹部６２
Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂがそれぞれ、対応する着色層６３
Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂの厚さと略等しい深さを有してい
る。このカラーフィルタ基板６１は、着色層６３Ｒ，６
３Ｇ，６３Ｂのそれぞれの厚さを規定することによって
３原色の色濃度のバランスが調整されている。そして、
凹部６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂの深さが対応する着色層の
厚さと略等しくされていることによって、凹部６２の上
部に空隙が生じることなく、カラーフィルタ基板６１の
外側面（第１の面）は平坦化されている。従ってこのカ
ラーフィルタ基板６１の外側面には補償層１７や偏光板
１８が密着して貼着でき、凹部６２と補償層１７との間
に空気層がないのでヘイズなどの障害がない視認性の良
好な画像が得られる。

【００３３】このカラーフィルタ基板６１の液晶層側
（第２の面）には、図示しないが液晶駆動用の回路要素
などが形成されている。

【００３４】着色層の厚さに略等しい深さの凹部を有す
るカラーフィルタ基板は、例えば図３（ａ）に示したプ
レス型５１の代わりに、それぞれ着色層の厚さに略等し
い高さの凸形パターンが形成されたプレス型を用いるプ
レス法により作製できる。

【００３５】（実施形態３）図５は、実施形態３の液晶
装置におけるカラーフィルタ基板および着色層の構成
を、便宜上３原色１組の断面図として示している。実施
形態３のカラーフィルタ基板１１は、液晶層に対して外
側となる第１の面に複数の行列配置された凹部１２…が
形成されている。これらの凹部は実施形態１の場合と同
様に均一な深さに形成されている。そしてそれぞれの凹
部１２…には、隣接する３つの凹部に、実施形態２の場
合と同様にそれぞれ固有の厚さを有する着色層６３Ｒ，
６３Ｇ，６３Ｂが形成されて１組を形成している。各凹
部１２中で着色層６３Ｒ，６３Ｇ，または６３Ｂが形成
された上部には空隙が生じているが、この空隙には透明
な紫外線硬化型樹脂による充填層が、カラーフィルタ基
板１１の第１の面に接して形成された被覆層６４と一体
に成形されている。このカラーフィルタ基板１１は、着
色層６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂがそれぞれ固有の厚さを有
することによって３原色の色濃度のバランスが調整され
ている。しかも凹部１２の深さは均一であるので、カラ
ーフィルタ基板のプレス成形に際して、着色層の厚さと
略等しくなるように高さが異なる凸部を有するプレス型
を用いる必要がなく、プレス型の作製コストが実施形態
２の場合より低減できる。

【００３６】異なる厚さを有する着色層が均一な深さの
凹部に形成されたことによって生じる空隙は透明な充填
層が充填され、この充填層に被覆層が一体に成形されて
いるので、この被覆層の外側面は平坦かつ一様であり、
この上に密着して補償層１７や偏光板１８を貼着するこ
とができ、ヘイズなどの空気層に起因する障害がない視
認性の良好な画像が得られる。前記の充填層と一体に成
形された被覆層は、例えば凹部１２…に着色層６３Ｒ，
６３Ｇ，６３Ｂが形成されたカラーフィルタ基板１１に
スピンコータまたはナイフエッジなどを用いて紫外線硬
化型樹脂を、凹部１２の空隙が充填されるように塗布
し、紫外線硬化することなどにより容易に成形すること
ができる。

【００３７】（実施形態４）図６は、実施形態４の反射
型フルカラーパッシブマトリクス液晶装置の層構成を示
す断面図である。以下の説明において、図１に示した実
施形態１の液晶装置と同様の要素は、図１と同じ番号を
付しその説明を省略または簡略化する。

【００３８】図６に示す液晶装置は、基本的には実施形
態１のものと同様に２枚のポリカーボネート製透明基板
すなわちカラーフィルタ基板１１および対向基板２１と
シール部材３２とで囲まれた空隙に液晶が充填された構
成を有している。ただし、カラーフィルタ基板１１は非
表示面側に、対向基板２１は表示面側に配置されてい
る。

【００３９】カラーフィルタ基板１１，対向基板２１の
内面にはそれぞれ液晶層３１を駆動するための信号線１
４，走査線２４が形成されている。

【００４０】非表示面側のカラーフィルタ基板１１に
は、液晶層３１に対して外側となる第１の面に複数の行
列配置された凹部１２…が形成され、それぞれの凹部１
２には隣接する３画素が１組となって着色層１３Ｒ，１
３Ｇ，または１３Ｂ（総称して「着色層１３」という）
が形成され、複数の前記３原色の組が縦横に行列配置さ
れて、この液晶装置における画像表示面を形成してい
る。この実施形態では凹部１２の深さと各着色層の厚さ
とは略等しくされ、いずれも約１μmである。

【００４１】この着色層が形成されたカラーフィルタ基
板１１の第１の面には反射層７１が形成されている。カ
ラーフィルタ基板１１に形成された信号線１４とその間
隙は平坦化層１５によって平坦化され、この上に配向層
１６が形成されている。また対向基板２１に形成された
走査線２４上にも同様に配向層２６が形成されている。
液晶層３１内にはスペーサ３３が分散配置されている。
対向基板２１の外側面（表示面側）には順次、補償層
（位相差板）１７および偏光板１８が形成されている。

【００４２】実施形態４の液晶装置は、図示しないドラ
イバによって選択された走査線２４と選択された信号線
１４との間に電位差が印加されると、その交点位置すな
わち指定された画素内の液晶分子が配向を変化させ、偏
光板１８から入射した外光が反射層７１で反射され再び
偏光板１８を通って出射するまでの光路で通過光量が制
御される。この光路中に着色層１３が挿入されているの
で通過光は画素ごとに特有の色に着色され、それぞれの
色光が表示面から出射され視認されるようになる。この
液晶装置は、着色層１３が液晶層３１に対して外側とな
るようにカラーフィルタ基板１１が装着されているの
で、液晶層に対向する面は信号線１４Ｒ，１４Ｇ，１４
Ｂ（総称して「信号線１４」という）が形成されている
のみであり、配向層１６も平坦化され、液晶層３１の厚
さ、すなわちセルギャップを高い精度で均一に維持する
ことができる。また着色層１３の不純物などにより液晶
層３１が汚染されることもない。これにより高い表示品
位の反射型液晶装置が得られている。この液晶装置のカ
ラーフィルタ基板１１，対向基板２１はプラスチック製
であるので厚さが薄く可撓性で割れ難くかつ軽量であ
る。

【００４３】この液晶装置は、カラーフィルタ基板１１
の凹部１２が形成された第１の面とは反対側の面に、液
晶駆動用の信号線１４が形成されているので、１枚のカ
ラーフィルタ基板１１がカラーフィルタと液晶駆動回路
基板とを兼ねることになり、カラーフィルタを別体のパ
ネルとして製造しこれをガラス基板に貼付する従来の反
射型液晶装置に比べると、この点でも液晶装置全体の厚
さを大幅に薄くすることができる。また液晶装置の製造
に際しては、組立て時にカラーフィルタと信号線との煩
雑な位置合わせ作業が省略できるなどの利点がある。

【００４４】実施形態４の液晶装置は下記の製造方法に
より製造した。

【００４５】図７（ａ）〜図７（ｅ）は実施形態４の液
晶装置の製造工程を、便宜上１画素ユニットの断面図と
して示している。 図７（ａ）：〔カラーフィルタ基板の作製〕 ロールプレス機の一方の型ロール５１に縦３２０μm、
横１００μm、高さ１μmの長方形凸部５２を５μmの間
隙を隔てて行列配置し、このロールプレス機に、厚さ２
５０μmのアクリル樹脂ロールシートからなるプラスチ
ック板１０を通して熱圧を施し、第１の面に凹部１２が
形成されたカラーフィルタ基板１１の原反ロールを作製
した。 図７（ｂ）：〔液晶駆動用回路の形成〕 前記原反ロールのカラーフィルタ基板１１となる部位
（以下この部位についてのみ説明する）の平坦な第２の
面にスパッタリングによりＩＴＯ層を成膜し、フォトリ
ソグラフィ技術を用いて信号線間隙をエッチングして除
去し、信号線１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを形成した。この
とき露光マスクはカラーフィルタ基板１１の第１の面に
形成された凹部１２を参照して位置合わせを行った。信
号線形成後、この上にロールコート法により平坦化層１
５を形成した。

【００４６】また同様に、対向基板２１となるアクリル
樹脂ロールシートの一方の面にも、前記と同様にスパッ
タリングとフォトリソグラフィ技術とを用いて走査線２
４を形成した。 図７（ｃ）：〔着色層の形成〕 前記カラーフィルタ基板１１の各凹部１２…に、インク
ジェットプリンタを用いて、順次Ｒ，Ｇ，Ｂの各色イン
クを充填し、乾燥して着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを
形成した。 図７（ｄ）：〔液晶素子の組立て〕 カラーフィルタ基板１１の第２の面と対向基板２１の走
査線側の面とにそれぞれ配向膜１６，２６を成膜し、そ
れぞれ所定の方向に配向処理を行い、一方の配向膜上に
スペーサ３３を散布し、かつ配向膜の外縁にシール部材
３２を印刷した上でカラーフィルタ基板１１および対向
基板２１の配向膜側を対向させ、すなわちカラーフィル
タ基板の凹部１２…が液晶層に対して外側となるように
向けて、双方の基板をシール部材３２を介して接着し、
形成されたセルをロールから切り取り、双方の基板とシ
ール部材とによって囲まれた空間に液晶を注入して液晶
層３１を形成した後封止して液晶素子を作製した。 図７（ｅ）：〔液晶装置の製造〕 この液晶素子の対向基板２１側の面に補償層１７および
偏光板１８を貼付し、カラーフィルタ基板１１の第１の
面には、予めアルミニウムからなる反射層を片面に蒸着
により形成した反射板７１を貼着し、実施形態４の液晶
装置を製造した。

【００４７】（実施形態５）図８は、実施形態５の液晶
装置におけるカラーフィルタ基板１１およびその外側に
形成される反射層７２の構成を、便宜上３原色１組の断
面図として示している。

【００４８】実施形態５の液晶装置は、カラーフィルタ
基板１１および反射層７２の構成が異なる以外は実施形
態４の反射型液晶装置と同様の構成を有している。従っ
てここでは、カラーフィルタ基板１１および反射層７２
の構成についてのみ詳しく説明する。本実施形態におい
て、カラーフィルタ基板１１はポリカーボネート製透明
基板からなり、液晶層に対して外側となる第１の面に複
数の行列配置された凹部１２…が形成され、それぞれの
凹部１２には隣接する３画素が１組となって着色層１３
Ｒ，１３Ｇ，または１３Ｂ（総称して「着色層１３」と
いう）が形成され、複数の前記３原色の組が縦横に行列
配置されて、この液晶装置における画像表示面を形成し
ている。

【００４９】カラーフィルタ基板１１の第２の面には、
液晶層を駆動するための信号線１４…がそれぞれ着色層
１３と重畳するように形成されている。

【００５０】本実施形態において着色層１３はいずれも
インクジェットプリンタを用いて形成され、プリンタイ
ンクの物性と液滴噴射条件の制御とによって、凹部１２
に充填された後の着色層の表示面が不規則な凹凸面を形
成している。そして、この基板１１の第１の面にアルミ
ニウムからなる反射層７２が蒸着されている。従ってこ
の反射層７２が着色層１３と接触する面、すなわち画素
となる面には不規則な凹凸が形成されている。

【００５１】実施形態５の反射型液晶装置は、反射層７
２が凹凸面とされているので、入射した光Ｌが反射層７
２において乱反射され、視角による明度の変化が平均化
される。

【００５２】（実施形態６）図９は、実施形態６の半反
射半透過型フルカラーパッシブマトリクス液晶装置の層
構成を示す断面図である。以下の説明において、図１に
示した実施形態１と同様の要素は、それぞれ同じ番号を
付しその説明を省略または簡略化する。

【００５３】図９に示す液晶装置は、基本的には実施形
態１のものと同様に２枚のポリカーボネート製透明基板
すなわち表示面側のカラーフィルタ基板１１および非表
示面側の対向基板２１とシール部材３２とで囲まれた空
隙に液晶層３１が形成された構成を有している。

【００５４】カラーフィルタ基板１１，対向基板２１の
内面にはそれぞれ液晶を駆動するための信号線１４，走
査線２２が形成されている。本実施形態においては、信
号線１４はＩＴＯから形成され、走査線２２はアルミニ
ウムなどからなる半透過反射板から形成されている。

【００５５】表示面側のカラーフィルタ基板１１には、
液晶層３１に対して外側となる第１の面に複数の行列配
置された凹部１２…が形成され、それぞれの凹部１２に
は着色層１３Ｒ，１３Ｇ，または１３Ｂ（総称して「着
色層１３」という）が形成され、隣接するこれら３原色
の着色層が１組を形成している。

【００５６】この実施形態では凹部１２の深さと各着色
層の厚さとは等しくされ、いずれも１μmである。この
着色層が形成されたカラーフィルタ基板１１の第１面上
には順次、前方散乱板１９、第２位相差板１７２、第１
位相差板１７１および偏光板１８が貼着されている。カ
ラーフィルタ基板１１に形成された信号線１４とその間
隙は平坦化層１５によって平坦化され、この上に配向層
１６が形成されている。また対向基板２１に形成された
走査線２２上にも同様に配向層２６が形成されている。
液晶層３１内にはスペーサ３３が分散配置されている。
対向基板２１の外側面には第３位相差板２７および偏光
板２８が形成され、更に非表示面となる対向基板２１の
外側には蛍光管４１および導光板４２からなるバックラ
イト４０が配設されている。

【００５７】実施形態６の液晶装置は、外界が暗くバッ
クライト４０が点灯された状態では実施形態１と同様に
透過光によりカラー画像が表現される。外界が明るくバ
ックライト４０が非点灯であれば、半透過反射板からな
る走査線２２は背面が暗いので反射層となり、実施形態
４と同様に反射光によりカラー画像が表現される。すな
わち外界の明暗に応じてバックライト４０の点灯／非点
灯が選択でき節電になる。

【００５８】（実施形態７）図１０（ａ），１０（ｂ）
は、実施形態７の液晶装置におけるカラーフィルタ基板
の、３原色１組を示す断面図および平面図である。

【００５９】実施形態７のカラーフィルタ基板６５は、
着色層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが形成される凹部６６…
の周囲に遮光層６８が形成されている。この遮光層６８
は、各凹部６６…の周囲に格子状に形成された溝６７に
インクジェットプリンタにより黒インクが充填されて形
成されている。実施形態７の液晶装置における前記カラ
ーフィルタ基板６５以外の構成は実施形態１のものと実
質的に同様である。

【００６０】実施形態７の液晶装置は各画素を構成する
着色層１３の周囲に黒色インクによる遮光層６８、いわ
ゆるブラックマトリクスが形成されているので、各画素
の境界が明確になり、液晶装置内部において発生するヘ
イズが吸収されて明快で色彩コントラストが高い画像が
得られる。この遮光層６８は溝６７内に形成されるので
カラーフィルタ基板６５の外側面に位相差板や偏光板を
装着する際の障害にはならない。カラーフィルタ基板６
５に凹部６６と共に溝６７を形成するには、例えばキャ
スト型やプレス型において凹部６６…に対応する凸部の
周囲に溝６７に対応する凸条を成形しておけばよい。以
上、本発明の液晶装置を、フルカラーパッシブマトリク
ス液晶表示装置の実施形態により説明したが、本発明は
要は着色層の形成された凹部が液晶層に対して外側に向
くように透明基板が装着されていればよいのであるか
ら、透明基板の材質は前記プラスチックに限定されるも
のではなく、必要ならガラス基板であってもよく、液晶
層の構成や駆動回路要素なども前記実施形態に限定され
るものではない。すなわち前記パッシブマトリクス方式
の液晶装置に限定されるものではなく、ＴＦＴ（薄膜ト
ランジスタ；Thin Film Transistor）方式、ＴＦＤ（薄
膜ダイオード；Thin Film Diode）方式などの液晶装置
であってもよい。

【００６１】本発明の液晶装置は前記のように表示品位
と機械的強度に優れ、軽く薄くしかも歩留りよく安価に
製造できるので、腕時計、携帯電話、ページャー(page
r)、ＰＨＳ(Personal Handy-phone System)、ＰＤＡ(pe
rsonal digital assistant)、カー・ナビゲーション・
システムなど、携帯用や車載用などの情報機器分野で特
に有利に使用することができる。

【００６２】以下、本発明の液晶装置を備えた電子機器
の具体例について説明する。

【００６３】図１１は、携帯電話の一例を示した斜視図
である。この図において、符号１０００は携帯電話本体
を示し、符号１００１は本発明の液晶装置を用いた画像
表示部を示している。

【００６４】図１２は、腕時計型電子機器の一例を示し
た斜視図である。この図において、符号１１００は時計
本体を示し、符号１１０１は本発明の液晶装置を用いた
画像表示部を示している。

【００６５】図１３は、ワードプロセッサ、パーソナル
コンピュータなどの携帯型情報処理装置の一例を示した
斜視図である。この図において、符号１２００は情報処
理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号
１２０６は本発明の液晶装置を用いた画像表示部を示し
ている。

【００６６】図１１ないし図１３に示す電子機器は、前
記の液晶装置を用いた画像表示部を備えたものであるの
で、カラーフィルタの着色層が液晶層に悪影響を及ぼさ
ず、表示品位と機械的強度に優れ、軽く薄くしかも歩留
りよく安価に製造できる優れた電子機器となっている。

【００６７】また図示しないが、前記の液晶装置は単板
式のカラープロジェクタにおけるライトバルブとしても
使用することができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明の液晶装置は、透明基板の一方の
面に着色層形成用の凹部が形成され、この凹部に着色層
が形成され、この透明基板が、液晶層に対して前記凹部
を外側に向けて装着されたものであるので、着色層が液
晶層に悪影響を及ぼさず、表示品位と機械的強度に優
れ、軽く薄くしかも歩留りよく安価に製造できる優れた
電子機器となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態１の液晶装置の層構成を示す断面図
である。

【図２】 実施形態１の液晶装置の層構成を示す平面図
である。

【図３】 ３（ａ）〜３（ｅ）は順次実施形態１の液晶
装置の製造工程を示す断面図である。

【図４】 実施形態２の液晶装置におけるカラーフィル
タ基板および着色層の構成を示す断面図である。

【図５】 実施形態３の液晶装置におけるカラーフィル
タ基板および着色層の構成を示す断面図である。

【図６】 実施形態４の液晶装置の層構成を示す断面図
である。

【図７】 ７（ａ）〜７（ｅ）は順次実施形態４の液晶
装置の製造工程を示す断面図である。

【図８】 実施形態５の液晶装置におけるカラーフィル
タ基板の構成を示す断面図である。

【図９】 実施形態６の液晶装置の層構成を示す断面図
である。

【図１０】 １０（ａ）は実施形態７の液晶装置におけ
るカラーフィルタ基板の断面図、１０（ｂ）はその平面
図である。

【図１１】 携帯電話の一例を示した斜視図である。

【図１２】 腕時計型電子機器の一例を示した斜視図で
ある。

【図１３】 携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図
である。

【図１４】 従来の透過型カラー液晶表示装置の一例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ 画素ユニット １１，６１，６５ カラーフィルタ基板 １２，６２，６２Ｒ，６２Ｇ，６２Ｂ，６６ 凹部 １３，１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ，６３，６３Ｒ，６３
Ｇ，６３Ｂ 着色層 １４，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ 信号線 １５ 平坦化層 １６ 配向層 １７ 補償層 １８、２８ 偏光板 ２１ 対向基板 ２４ 走査線 ３１ 液晶層 ３２ シール部材 ３３ スペーサ ４０ バックライト ６４ 被覆層 ６７ 溝 ６８ 遮光層 ７１ 反射層 ７２ 透明凹凸層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H048 BA64 BA66 BB02 BB07 BB10 BB44 2H090 JA04 JA05 JB03 JC03 JC12 KA05 KA08 LA06 LA09 LA10 LA15 LA20 2H091 FA02Y FA08Y FA11Y FA16Y FC12 FC29 GA01 HA07 HA10 LA12 LA13 LA15 5G435 AA06 AA18 BB12 BB15 EE25 GG12 KK05 LL07 LL10 LL17

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性を有する基板と、液晶層を具備す
   る液晶装置において、 前記基板は第１の面とその第１の面と対向する第２の面
   を有し、前記第１の面側には凹部が形成され、且つその
   凹部内に着色層を有し、前記液晶層は前記第２の面側に
   位置することを特徴とする液晶装置。
2. 【請求項２】 前記基板が可撓性を有する基板であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の液晶装置
   において、 複数の前記凹部を有してなり、 隣接する前記凹部からなる組にはそれぞれ異なる色の着
   色層を具備することを特徴とする液晶装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の液晶装置において、 前記各凹部のそれぞれに対応する前記着色層は、各々そ
   の膜厚が異なることを特徴とする液晶装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３に記載の液晶装置
   において、 前記凹部の深さと、その凹部に形成された着色層の膜厚
   とが略等しいことを特徴とする液晶装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項３に記載の液晶装置
   において、 前記凹部内には前記着色層、及び無機材或いは有機材か
   らなる実質的に透明な層を具備することを特徴とする液
   晶装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６に記載の液晶装置
   において、 前記基板の前記第１の面側に反射層を具備することを特
   徴とする液晶装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項６に記載の液晶装置
   において、 前記基板の前記第１の面側に偏光板、位相差板又は散乱
   板を具備することを特徴とする液晶装置。
9. 【請求項９】 透光性を有する基板と、液晶層を具備す
   る液晶装置を製造する方法において、 前記基板の第１の面側には凹部を形成し、その凹部内に
   着色層を形成する工程、前記第１の面と対向する第２の
   面が液晶層側に向くように前記基板を配置する工程を具
   備することを特徴とする液晶装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記凹部を形成する工程において、 一方の型面に前記凹部に対応する凸部を有するキャスト
    型を用い、キャスト法又は連続キャスト法により前記基
    板の第１の面に前記凹部を形成することを特徴とする請
    求項９に記載の液晶装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記基板の第１の面に凹部を形成する
    工程において、 前記基板を軟化点以上の温度に加熱し、前記第１の面に
    前記凹部に対応する凸部を有する押型を押圧するプレス
    法により前記基板の前記第１の面に前記凹部を形成する
    ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の液晶
    装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記凹部に着色層を形成する工程にお
    いて、 前記着色層をインクジェット印刷法により形成すること
    を特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載
    の液晶装置の製造方法。