JP2002040410A - 液晶表示装置およびその製造方法ならびに電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るく色純度の良い白表示の特性を損なうこ
となく輝度の低い黒表示を可能とし、コントラストの向
上を図ることができる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、互いに対向す
る一対の基板１１，１２間に高分子分散型液晶からなる
液晶層１４が挟持されている。対向基板１２は２枚の透
明基板１８，１９から構成され、これら基板１８，１９
間にブラックマトリクス２０が設けられている。素子基
板１１側には所定の方向から入射された光をブラックマ
トリクス２０に集光するように反射させるように表面形
状が設計された反射電極１６が設けられている。反射電
極１６は断面鋸歯状の形状とされ、断面Ｖ字状の溝の斜
面と水平面とのなす角度、斜面に対応する水平方向の寸
法等が各凸部によって異なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
びその製造方法ならびに電子機器に関し、例えば高分子
分散型液晶等を用い、光の透過状態と散乱状態のスイッ
チングにより表示を行う方式の反射型液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（Liquid Crystal Displa
y, 以下、ＬＣＤと略記する）を構成する液晶セルは、
上下基板に一対の電極をそれぞれ配し、これら電極間に
印加した電界で基板間の液晶を駆動する方式が一般的で
ある。例えばアクティブマトリクス方式の液晶セルにお
いては、複数のデータ線と複数の走査線とが格子状に形
成されるとともに、画素電極、画素電極駆動用のスイッ
チング素子である薄膜トランジスタ（Thin Film Transi
stor, 以下、ＴＦＴと略記する）がマトリクス状に配置
されたアクティブマトリクス基板と、対向電極が配置さ
れた対向基板とが所定の間隔をもって配置されている。
アクティブマトリクス基板と対向基板とは、スぺーサを
混入したシール材により一定の間隔を保って互いに電極
形成面が対向するように貼り合わされ、これら２枚の基
板間に液晶が封入されている。

【０００３】液晶材料に関しては、近年、高分子分散型
液晶に関する研究が進められている。これは液晶と高分
子からなる複合体の光散乱効果を利用するものであり、
この液晶を利用したＬＣＤは高分子分散型ＬＣＤと総称
されている。この高分子分散型ＬＣＤには、液晶が微小
粒滴として高分子マトリクス中に分散しているタイプ
や、液晶の連続相中に高分子が３次元網目状または微小
粒滴状に分散しているタイプがある。その動作原理は、
電圧無印加時に液晶分子はランダムに配列しており、入
射光は散乱される一方、電圧印加時には液晶分子は電界
方向に配列するので、その時の液晶の屈折率と高分子の
屈折率を等しく設定しておけば、入射光は散乱されず、
透明な外観を呈するか、もしくは電圧無印加時に液晶と
高分子が配向分散して透明であり、電圧印加時に液晶が
電界方向に配列して高分子との屈折率差から散乱を呈す
るか、のいずれかである。

【０００４】例えば図１４（ａ）に示すように、反射型
の高分子分散型ＬＣＤ１０１に対して一方向から光Ｌが
入射した場合、散乱状態（図１４（ａ）の下側）であれ
ば、光があらゆる方向に出射されて使用者の目に入るの
で、明（白）表示となる。一方、透過状態（以下、透明
状態ということもある、図１４（ａ）の上側）であれ
ば、光は反射板１０２で正反射する方向にしか出射され
ないので、使用者がこの方向から見ない限り、暗（黒）
表示となる。なお、図１４および以下の図面において、
符号１００は使用者の目を表しており、これにより液晶
表示装置に対する使用者の見る方向を示す。このよう
に、高分子分散型表示方式は光散乱効果に基づいている
ので、偏光子を必要とせず、これによって視野角が広
く、明るい表示が実現できるという利点を持っている。
しかも、反射型であれば装置の小型化、低消費電力化が
図れることから、特に携帯機器の表示部への応用が期待
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、高分
子分散型ＬＣＤは偏光板を用いることなく、表示が可能
なため、明るい表示が可能である。また、白表示はペー
パーホワイト表示が可能であり、偏光板を用いるタイプ
に比べて白表示の品質に優れている。その反面、黒表示
は液晶パネルの透過状態を使用しているため、偏光板を
用いるタイプに比べて黒表示の品質が劣っている。この
ため、コントラストが低く、一般的な表示装置として使
いにくかった。

【０００６】例えば、図１４（ａ）のように一方向から
光が入射した場合については上で説明したが、図１４
（ｂ）に示すように、あらゆる方向から光Ｌが入射する
場合には透明状態であっても反射光があらゆる方向に出
射するので、表示として見た場合、黒表示が明るくなっ
て本来の散乱状態の白表示に近づいたり、極端な場合、
散乱光よりも反射光の方が強くなると、透明状態で明、
散乱状態で暗というように明暗が逆転するという問題が
あった。

【０００７】そこで、この問題を解決するため、ファー
ガソン等は光吸収用のターゲットを用いた液晶表示装置
を提案した（特開昭６２−１２１４８５号公報参照）。
また、小林は鋸歯状の反射板を備えた液晶表示素子を提
案した（特開平１１−２３７６２７号公報参照）。

【０００８】しかしながら、ファガーソン等の方法で
は、画素内にターゲットを配置することによって表示の
開口率を落とし、結果的に白表示での明るさを低下させ
ることとなっている。また、小林の方法は、単に反射面
を傾けて反射光の光路を変えているに過ぎず、原理的に
黒表示を出すことが不可能である。したがって、これら
の方法を用いたところで、コントラストを充分に向上さ
せることは不可能であった。

【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、明るく色純度の良い白表示の特性
を損なうことなく輝度の低い黒表示を可能とし、コント
ラストの向上を図ることができる液晶表示装置とその製
造方法、ならびにそれを用いた電子機器を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液晶表示装置は、互いに対向する一対の
基板間に液晶層が挟持され、各基板に設けられた電極へ
の電圧印加で液晶層における光の透過状態と散乱状態と
をスイッチングすることにより表示を行う反射型液晶表
示装置であって、一対の基板のうち、一方の基板側に画
素間を遮光する遮光層が設けられ、他方の基板側に所定
の方向から入射された光を遮光層に集光するように反射
させる反射層が設けられたことを特徴とする。

【００１１】上記反射層の具体的な形態としては、例え
ば断面鋸歯状の形状とし、隣接する凸部間の断面Ｖ字状
の溝を構成する一方の斜面と水平面とのなす角度、およ
び他方の斜面と水平面とのなす角度、および一方の斜面
に対応する水平方向の寸法、および他方の斜面に対応す
る水平方向の寸法を各凸部によって任意に設定すればよ
い。

【００１２】本発明によれば、使用者が前記所定の方向
から液晶表示装置を見た場合、液晶層が透明状態の時に
は遮光層、つまり黒色を見ることになり、散乱状態では
散乱光の白色を見ることになる。これを図１３を用いて
説明する。

【００１３】本発明の液晶表示装置の上記特徴点を別の
表現で言えば、図１３（ａ）に示すように、液晶層１が
透明状態の場合、使用者が液晶表示装置２をある角度
（前記「所定の方向」に相当）から見たときに上基板
（前記「一方の基板」に相当）の画素周辺部の遮光層
３、いわゆるブラックマトリクスだけが視野に入るよう
に下基板（前記「他方の基板」に相当）上の反射層４の
反射面の角度を制御したものである。

【００１４】すると、遮光層３から光が出射されない限
り反射光は目に入らないので、図１３（ｂ）に示すよう
に、使用者が目の位置を動かさなければ、どの方向から
光Ｌが入射しても反射光が視野に入らないことになる。
つまり、視野に入るのは遮光層３（ブラックマトリク
ス）の黒だけである。一方、液晶層１が散乱状態になる
と、図１３（ｃ）に示すように、反射層４により反射さ
れた光はあらゆる方向に広がって視野に入るので、白表
示を見ることができる。

【００１５】本発明の液晶表示装置においては、画素の
周辺部に配置された遮光層に対して反射光を集光する構
成となっているので、画素内に光吸収用ターゲットを配
置した上記ファーガソンの方法のように開口率が低下す
ることがなく、白表示の輝度が落ちることがない。ま
た、液晶層が透明状態の場合には使用者は遮光層のみを
見ることになるため、充分に輝度の低い黒表示を得るこ
とができる。

【００１６】また、前記反射層は、基板上の表示用電極
とは別個の反射板としても良いが、外付けの反射板にす
ると下基板の厚さ等の関係から反射層の設計が難しくな
る場合がある。その点で、前記反射層を、液晶層に電界
を印加する電極を兼ねる反射電極とすることが好まし
い。

【００１７】所定の方向から入射された光を遮光層にの
み集光するように反射させる反射層の反射面を設計する
場合、一般に上基板と下基板の間隔（セルギャップ）は
数μｍしかないため、従来の液晶表示装置のように遮光
層を上基板の下面に設けたのでは水平面とのなす角度が
極めて小さい方向に反射させなければならず、反射面の
設計が難しくなってしまう。そこで、反射層と遮光層と
の距離をある程度遠ざける必要がある。そのための構造
として、前記一方の基板（上基板）を２枚の基板で構成
し、これら基板間に遮光層を設けることが望ましい。こ
のようにすれば、遮光層上に位置する基板（液晶層側に
位置する基板）の板厚を調節することにより反射層と遮
光層との距離を任意に設定することができ、反射面の設
計を容易にすることができる。

【００１８】このように、本発明の液晶表示装置におい
ては、反射層と遮光層との距離をある程度遠ざけること
が好ましいが、そのようにすると液晶表示装置を斜め方
向から見たときに遮光層が画素の内部に入ったように見
えてしまい、開口率を落とす原因になる恐れがある。そ
の対策として、使用者の見る方向に応じて遮光層を画素
間の中心からずれた位置に配置すればよい。この配置に
より、液晶表示装置を斜め方向から見たときに遮光層が
ちょうど画素と画素との間に位置して見えるようにする
ことができ、開口率が低下することがない。

【００１９】また場合によっては、一つの画素に着目し
たときにその画素領域に対応する反射層に入射した光を
当該画素の周囲の遮光層に集光させるのは、反射層の設
計上無理がある場合もある。その場合、光が入射された
画素の隣の画素の周囲に位置する遮光層に対して入射光
の一部を集光するように設計すれば、無理のない設計を
行うことができ、また、反射層が製造しやすくなる場合
もある。

【００２０】前記液晶層に用いる液晶の例としては、例
えば高分子分散型液晶を用いることができる。

【００２１】本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記
本発明の液晶表示装置の製造方法であって、前記他方の
基板上にフォトレジストを形成する工程と、場所によっ
て透過率が異なる領域を有するフォトマスクを用いてフ
ォトレジストを露光、現像する工程と、ドライエッチン
グまたはウェットエッチングを施すことにより、他方の
基板の表面を、断面Ｖ字状の溝を構成する一方の斜面と
水平面とのなす角度、および他方の斜面と水平面とのな
す角度、および一方の斜面に対応する水平方向の寸法、
および他方の斜面に対応する水平方向の寸法が各凸部に
よって任意に設定された断面鋸歯状の凹凸に加工する工
程と、凹凸上に金属膜を成膜することにより反射層を形
成する工程とを有することを特徴とする。

【００２２】この方法によれば、基板上に鋸歯状の凹凸
を容易に形成することができ、その上に反射率の高い金
属膜を形成することによって、本発明に好適な反射層を
形成することができる。

【００２３】本発明の他の液晶表示装置の製造方法は、
上記本発明の液晶表示装置の製造方法であって、１枚の
基板上に遮光層を形成する工程と、基板の遮光層が形成
された側の面に透明樹脂を介して他の基板を接着する工
程とを有することを特徴とする。

【００２４】この方法によれば、遮光層上に位置する基
板（液晶層側に位置する基板）の板厚を調節することに
より反射層と遮光層との距離を任意に設定することがで
き、反射層の設計が容易な液晶表示装置を提供すること
ができる。

【００２５】本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表
示装置を備えたことを特徴とする。本発明によれば、コ
ントラストに優れた表示部を有する電子機器を提供する
ことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］以下、本発
明の第１の実施の形態を図１〜図７を参照して説明す
る。図１は本実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示
す断面図である。本発明の液晶表示装置は、アクティブ
マトリクス方式にもパッシブマトリクス方式にも適用可
能であるが、ここではＴＦＴ、ＴＦＤ（Thin Film Diod
e, 薄膜ダイオード）等のスイッチング素子を用いたア
クティブマトリクス方式の反射型カラー液晶表示装置の
例として説明する。各電極の構成、各画素のスイッチン
グ素子の有無、スイッチング素子を有する場合のスイッ
チング素子の種類等は本発明の作用に直接関係がない。
よって、図１においてもこれらの図示を省略する。な
お、図面を見やすくするため、もしくは説明の都合上、
図面によって各部材の縮尺を異ならせてある。

【００２７】本実施の形態の液晶表示装置１０は、図１
に示すように、素子基板１１（他方の基板）と対向基板
１２（一方の基板）とがシール材１３を介して対向配置
され、これら２枚の基板１１，１２とシール材１３によ
って区画された空間に高分子分散型液晶からなる液晶層
１４が封入されている。周知のように、素子基板１１
は、ガラス等からなる透明基板１５上に多数のデータ線
および走査線（ともに図示せず）が互いに交差して設け
られ、これら配線によって区画された多数の画素がマト
リクス状に配置されている。そして、各画素毎に当該画
素の画素電極へのデータの書き込みを制御するスイッチ
ング素子が設けられている。また、この液晶表示装置１
０は、外付け反射板を有するものではなく、画素電極と
しての機能と反射層としての機能を兼ね備えた反射電極
１６が各画素毎に設けられている（なお、図１では簡略
化して反射電極１６を連続した１つの層で図示する）。
そして、反射電極１６上には配向膜１７が形成されてい
る。

【００２８】一方、対向基板１２は、ガラス等からなる
通常の板厚の第１の透明基板１８と、ガラス等からなる
２００μｍ程度の薄い板厚の第２の透明基板１９とが透
明樹脂（図示せず）を介して貼り合わされて構成されて
いる。そして、第１の透明基板１８と第２の透明基板１
９との間に画素間を遮光する遮光層であるブラックマト
リクス２０が挟持されている。第２の透明基板１９の下
面には、カラーフィルター２１、インジウム錫酸化物
（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透
明導電膜からなる対向電極２２、配向膜２３が順次形成
されている。

【００２９】以下、本発明の最大の特徴点である素子基
板１１上の反射電極１６と対向基板１２上のブラックマ
トリクス２０との関係について説明する。図２（ａ）は
図１に示した断面図の１画素分を取り出した図である。
本実施の形態では、１画素の寸法（ピッチ）を１８０μ
ｍ、基板間のセルギャップを５μｍ、素子基板１１上の
反射電極１６から対向基板１２上のブラックマトリクス
２０までの距離を２００μｍと仮定する。

【００３０】反射電極１６の表面形状は図２（ｂ）に示
すようになっている。すなわち、断面鋸歯状の形状とな
っており、１画素の中に１６個の凸部Ｃ（Ｃ₁〜Ｃ₁₆）
が形成されている。ここでは、各凸部Ｃに対して図の左
側から右側に向けて順に１，２，３，…，１６と添字を
付す。そして、図２（ｃ）に示すように、隣接する凸部
Ｃ間の断面Ｖ字状の溝を構成する一方の斜面と水平面と
のなす角度をθ１、他方の斜面と水平面とのなす角度を
θ２、一方の斜面に対応する水平方向の寸法をＬ１、他
方の斜面に対応する水平方向の寸法をＬ２とすると、こ
れらパラメータθ１、θ２、Ｌ１、Ｌ２が各凸部Ｃ₁〜
Ｃ₁₆によって任意に設定されている。すなわち、図２
（ｂ）に示すように、各凸部Ｃ₁〜Ｃ₁₆毎に山の形状が
異なっている。各凸部Ｃ₁〜Ｃ₁₆毎のパラメータθ１、
θ２、Ｌ１、Ｌ２をまとめたものが次の表１である。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１を見るとわかるように、凸部の番号１
４ではθ１、θ２がともに０°であり、凸部の番号１
５、１６ではともにθ１が０°、θ２がそれぞれ１°、
２°である。ということは、図２（ｂ）の１６個の凸部
のうち、番号１４，１５，１６の箇所は実際には凸部で
はなく、平坦面もしくは逆に右上がりの斜面となってい
る。

【００３３】表１のパラメータを基に、このような表面
形状を有する反射電極１６上での反射光の経路をシミュ
レーションしたものが図４である。このシミュレーショ
ンに際しては、水平面に対して８０°の方向から光Ｄ１
が入射するものとした。この角度を設定したのは、例え
ばこの液晶表示装置を携帯機器等に搭載したとき、使用
者が水平面に対して８０°の方向、すなわちパネル面に
対して垂直な方向から１０°傾けた方向から画面を見る
ことを想定している。

【００３４】図４に示す通り、水平面に対して８０°の
方向から入射した光Ｄ１は反射電極１６の表面で反射
し、反射光Ｄ２が反射電極１６の両端部の上方２００μ
ｍの位置の２箇所（符号Ｆ１で示す円で囲んだ箇所）に
集光されることがわかった。このことから、表１のパラ
メータに基づいて設計した表面形状を有する反射電極１
６を用いれば、反射電極１６の上方２００μｍの位置に
設置したブラックマトリクス２０に対して反射光の集光
が可能なことがわかった。

【００３５】そこで今度は、同じ反射電極１６に対して
あらゆる方向から光を入射させ、その反射光Ｄ２の経路
をシミュレーションしたものが図５（ａ）である。この
反射電極１６を用いた場合、［課題を解決するための手
段］の項で述べたように、理論上、ブラックマトリクス
２０から光が出射されない限り、反射光Ｄ２が水平面に
対して８０°の方向には反射されないことになる。図５
（ａ）に示したように、シミュレーションの結果から
も、確かに水平面に対して８０°の方向に反射光が出な
い領域Ｇ１が存在することが確認された。

【００３６】また、図４における反射光の集光領域Ｆ１
をより広くとれば、つまりブラックマトリクス２０の幅
をより広く設定すれば、反射光が出ない領域Ｇ１の範囲
を広げることができる。その時のシミュレーション結果
を示したのが図５（ｂ）である。図５（ｂ）も図５
（ａ）と同様、水平面に対して８０°の方向に反射光が
出ない領域Ｇ２が現れているが、図５に比べてその領域
がより広くなっていることがわかる。

【００３７】したがって、ブラックマトリクス２０の幅
を広げると、当然ながら開口率は低下するものの、良質
の黒表示が視認される領域、すなわちコントラストの高
い領域が広い液晶表示装置が得られる。具体的には、画
素ピッチが１８０μｍの場合、ブラックマトリクス２０
の幅を２０μｍ（ブラックマトリクスは隣接する２画素
に跨っているので、１画素分の幅は１０μｍ）とする
と、開口率は９０％となり、図６に示すように、液晶表
示装置１０のパネル面に対して８０°の方向で３０ｃｍ
離れた位置における反射光が出ない領域の幅Ｗが１．５
ｃｍとなる。それに対して、ブラックマトリクス２０の
幅を４０μｍ（１画素分の幅は２０μｍ）とすると、開
口率は８０％に低下するが、反射光が出ない領域の幅Ｗ
は４．５ｃｍに広がる。つまり、使用者が液晶表示装置
１０のパネル面から８０°傾いた方向で３０ｃｍ離れた
位置から画面を見たとすると、開口率８０％であれば、
目の位置を４．５ｃｍ動かしてもコントラストの良い状
態が維持されることになる。

【００３８】以下、本実施の形態の液晶表示装置１０の
製造方法を簡単に説明する。素子基板１１に関しては、
ガラス等からなる透明基板１５上に、多数のデータ線、
走査線、ＴＦＴ等を周知の方法によって形成する。そし
て、これらを絶縁膜２５で覆った後、図３（ａ）に示す
ように、絶縁膜２５上にスピンコート法によりフォトレ
ジスト２６を塗布し、プレベークを行う。次に、図３
（ｂ）に示すように、場所によって透過率が異なる領域
を有するフォトマスク２７、いわゆるグレーマスクを用
いてフォトレジスト２６を露光、現像し、ポストベーク
を行うと、上記θ１、θ２、Ｌ１、Ｌ２が各凸部によっ
て異なるような断面鋸歯状の凹凸を有するレジストパタ
ーン２６ａが形成される。

【００３９】次に、図３（ｃ）に示すように、Ｃ₄Ｆ₈、
Ａｒ、Ｈ₂の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング
等のドライエッチングを施すと、前記レジストパターン
２６ａの表面形状が絶縁膜２５の表面に反映され、上記
θ１、θ２、Ｌ１、Ｌ２が各凸部によって異なるような
断面鋸歯状の凹凸を有する絶縁膜２５が形成される。そ
して、図３（ｄ）に示すように、絶縁膜２５上にＡｌ等
の反射率の高い金属膜２８をスパッタリング法等を用い
て成膜し、反射電極１６を形成する。最後に、反射電極
１６上に周知の方法により配向膜１７を形成する。

【００４０】対向基板１２に関しては、ガラス等からな
る第１の透明基板１８上に、Ｃｒ等の金属膜もしくはブ
ラックレジストを形成し、これをパターニングすること
によってブラックマトリクス２０を形成する。次に、こ
の第１の透明基板１８のブラックマトリクス２０を形成
した面にガラス等からなる２００μｍ程度の板厚の第２
の透明基板１９を透明樹脂を介して貼り合わせる。その
後、第２の透明基板１９の下面に、周知の方法を用いて
カラーフィルター２１、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる
対向電極２２、配向膜２３を形成する。

【００４１】そして、素子基板１１と対向基板１２をシ
ール材１３を介して所定のセルギャップになるように貼
り合わせ、基板間に高分子分散型液晶を注入することに
より本実施の形態の液晶表示装置１０が完成する。

【００４２】本実施の形態の液晶表示装置１０において
は、反射電極１６が、元々画素の周辺部に設けられてい
るブラックマトリクス２０に対して反射光を集光する構
成となっているので、画素内に光吸収用ターゲットを配
置した従来のファーガソンの方法のように開口率が低下
することがなく、白表示の輝度が落ちることがない。ま
た、液晶層１４が透明状態の場合に、使用者がパネル面
に対して８０°の方向から画面を見ると反射光は目に入
らず、ブラックマトリクス２０のみを見ることになるた
め、充分に輝度の低い黒表示を得ることができる。この
ようにして、従来に比べてコントラストの高い表示を実
現することができる。

【００４３】また上記の製造方法によれば、特殊なプロ
セスを用いることなく、素子基板１１上に鋸歯状の凹凸
を容易に形成することができ、その上に反射率の高い金
属膜２８を形成することによって、本実施の形態に好適
な反射電極１６を形成することができる。さらに、対向
基板１２においては、第２の透明基板１９の板厚を調節
することにより反射電極１６とブラックマトリクス２０
との距離を任意に設定することができ、反射面の設計を
容易にすることができる。

【００４４】[第２の実施の形態]以下、本発明の第２の
実施の形態を図７〜図９を参照して説明する。本実施の
形態の液晶表示装置の概略構成は第１の実施の形態と同
様であって、異なる点は反射電極の表面形状のみであ
る。したがって、本実施の形態の液晶表示装置は図１と
共通の概略構成を持つものとし、反射電極の構成とその
作用、効果を図７〜図９を用いて説明する。

【００４５】本発明の液晶表示装置の場合、従来一般の
液晶表示装置と異なり、ブラックマトリクスが液晶層か
ら離れた高い位置に配置するのが有効なため、図７に示
すように、使用者が見る角度によってはブラックマトリ
クス２０が表示領域内に入って見えてしまい、開口率が
低下する恐れがある。その場合、通常のブラックマトリ
クスのように隣接する画素間の中央に配置するのではな
く、最もコントラストが高い角度（本実施の形態では例
えばパネル面に対して８０°の角度）から見たときに、
ブラックマトリクス２０と画素の周辺領域が重なって見
えるようにブラックマトリクス２０を画素間の中央から
見る角度側にずらした位置に配置すればよい。このよう
にすれば、開口率の低下を防止することができ、充分に
明るい白表示を得ることができる。

【００４６】第１の実施の形態の場合、図４に示したよ
うに、１画素分の反射電極１６に入射した光Ｄ１を当該
画素の周囲のブラックマトリクス２０に集光するように
反射電極１６の表面形状を設計していた。しかしなが
ら、特に上述したように、ブラックマトリクス２０を画
素間の中央からずれた位置に配置した場合、画素の寸
法、ブラックマトリクス２０の寸法や位置等の兼ね合い
によっては、１画素に入射した光を当該画素の周囲のブ
ラックマトリクス２０に集光させようとすると、反射電
極１６の反射面（表面形状）の設計に無理が生じる場合
も考えられる。

【００４７】そこで、本発明者は、図８に示すような表
面形状を有する反射電極３０を考えた。本実施の形態の
反射電極３０も第１の実施の形態と同様、断面鋸歯状の
形状となっているが、１画素の中に２２個の凸部Ｊ（Ｊ
₁〜Ｊ₂₂）が形成されている。ここでは、各凸部Ｊに対
して図の左側から右側に向けて順に１，２，３，…，２
２と添字を付す。そして、図２（ｃ）に示したのと同様
に、パラメータθ１、θ２、Ｌ１、Ｌ２を定義すると、
これらパラメータθ１、θ２、Ｌ１、Ｌ２の値が各凸部
Ｊ₁〜Ｊ₂₂によって異なっている。本実施の形態の各凸
部Ｊ₁〜Ｊ₂₂毎のパラメータθ１、θ２、Ｌ１、Ｌ２を
まとめたものが次の表２である。なお、１画素の幅は第
１の実施の形態と同様、１８０μｍである。

【００４８】

【表２】

【００４９】第１の実施の形態と本実施の形態では１画
素内の凸部の数が異なるが、その他に、表２中のパラメ
ータを見ると、表１のようにθ１やθ２が０°になって
平坦面や右上がりの斜面となるような箇所はなく、全て
が実際に凸部となっている。

【００５０】この反射電極３０を用いて反射電極３０上
での反射光の経路をシミュレーションしたものが図９で
ある。このシミュレーションに際しては、図４と同様、
水平面に対して８０°の方向から光Ｄ１が入射するもの
とした。

【００５１】図９に示すように、水平面に対して８０°
の方向から入射した光Ｄ１は反射電極３０の表面で反射
し、１画素に入射する光Ｄ１の中で画素の左半分程度に
入射した光は当該画素の周囲にあるブラックマトリクス
の位置（符号Ｆ２で示す楕円の領域）に対して集光して
いるが、画素の右半分程度に入射した光は当該画素の右
隣の画素の右端に位置するブラックマトリクスの位置
（符号Ｆ３で示す楕円の領域）に対して集光しているこ
とがわかる。なお、図９ではＦ２，Ｆ３の位置が画素の
端部上方から左側にずれており、上述したようにブラッ
クマトリクスの画素間の中央からずらしたことに対応し
ている。

【００５２】図９のような反射光の集光を採用したとし
ても、反射光が水平面に対して８０°の方向には反射さ
れず、この方向から見たときに充分に輝度の低い黒表示
が得られるという作用、効果は第１の実施の形態と同様
である。このような考え方に基づいて反射電極３０の表
面形状を設計すれば、無理なく設計することができ、そ
の結果、反射電極３０の形成が容易になるという利点も
得られる。

【００５３】［電子機器］上記実施の形態の液晶表示装
置を備えた電子機器の例について説明する。図１０は、
携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０におい
て、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１
は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示してい
る。

【００５４】図１１は、腕時計型電子機器の一例を示し
た斜視図である。図１１において、符号１１００は時計
本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用い
た液晶表示部を示している。

【００５５】図１２は、ワープロ、パソコンなどの携帯
型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１２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１２０４は情報処理装置
本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶
表示部を示している。

【００５６】図１０〜図１２に示す電子機器は、上記実
施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えてい
るので、明るい白表示を有するとともにコントラストに
優れた画面を有する電子機器を実現することができる。

【００５７】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態では、使用者がパネル面に対する垂
直方向から１０°傾いた方向から画面を見た時に最もコ
ントラストが良くなるように反射電極の表面形状を設計
したが、その方向は用途に応じて任意に設定して設計す
れば良い。また、第２の実施の形態では、ブラックマト
リクスを画素間の中心からずらして配置した場合に入射
光の一部を隣接する画素の周囲のブラックマトリクスに
集光させる設計を適用した例を示したが、この設計はブ
ラックマトリクスを画素間の中心に配置した場合に適用
しても勿論かまわない。

【００５８】また、本発明は画素電極と反射層が別個に
存在するタイプの反射型液晶表示装置にも適用可能であ
るし、アクティブマトリクス方式のみならず、パッシブ
マトリクス方式の液晶表示装置にも適用可能である。さ
らに、上記実施の形態で例示した反射電極の凸部の数、
各種パラメータθ１、θ２、Ｌ１、Ｌ２等、反射電極の
具体的な表面形状については、適宜設計変更が可能であ
ることは勿論である。

【００５９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、画素の周辺部に配置された遮光層に対して反射
光を集光する構成となっているので、開口率が低下する
ことがなく、白表示の輝度が落ちることがない。また、
液晶層が透明状態の場合には使用者は遮光層のみを見る
ことになるため、充分に輝度の低い黒表示を得ることが
できる。その結果、白表示の高い輝度を維持しながら、
従来に比べて高いコントラストを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の液晶表示装置の概略構
成を示す断面図である。

【図２】 第１の実施の形態の液晶表示装置の詳細構成
を示す図であって、（ａ）１画素分の断面図、（ｂ）反
射電極の表面形状を示す断面図、（ｃ）表面形状を表す
各種パラメータを説明するための図である。

【図３】 反射電極を形成する手順を示す工程断面図で
ある。

【図４】 同反射電極に対して水平面から８０°をなす
方向から光が入射した際の反射光の経路をシミュレーシ
ョンした結果を示す図である。

【図５】 （ａ）同反射電極に対してあらゆる方向から
光が入射した際の反射光の経路をシミュレーションした
結果を示す図、（ｂ）ブラックマトリクスの幅を広げた
場合のシミュレーション結果を示す図である。

【図６】 コントラストの高い領域の幅を説明するため
の図である。

【図７】 本発明の液晶表示装置における課題を説明す
るための図である。

【図８】 第２の実施の形態の液晶表示装置における反
射電極の表面形状を示す断面図である。

【図９】 同反射電極に対して水平面から８０°をなす
方向から光が入射した際の反射光の経路をシミュレーシ
ョンした結果を示す図である。

【図１０】 本発明の電子機器の例を示す斜視図であ
る。

【図１１】 本発明の電子機器の他の例を示す斜視図で
ある。

【図１２】 本発明の電子機器のさらに他の例を示す斜
視図である。

【図１３】 本発明の原理を説明するための図であっ
て、（ａ）基本構成図、（ｂ）黒表示時の作用、（ｃ）
白表示時の作用をそれぞれ示す。

【図１４】 高分子分散型液晶表示装置における問題点
を説明するための図である。

【符号の説明】 １，１４ 液晶層 ２，１０ 液晶表示装置 ３ 遮光層 ４ 反射層 １１ 素子基板（他方の基板） １２ 対向基板（一方の基板） １５ 透明基板 １６，３０ 反射電極（反射層） １８ 第１の透明基板 １９ 第２の透明基板 ２０ ブラックマトリクス（遮光層） ２７ グレーマスク（場所により透過率が異なる領域を
有するフォトマスク）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３４２ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３４２Ｚ 9/30 ３３９ 9/30 ３３９Ｚ ３４９ ３４９Ｃ ３４９Ｄ Ｆターム(参考） 2H042 AA10 AA26 DA02 DA12 DC02 DC08 DD01 DE00 2H091 FA16Y FA35Y FB08 FC10 FC23 GA03 HA06 JA02 LA16 LA17 5C094 AA06 AA08 AA10 BA03 BA43 CA19 DA13 EA05 EA06 EB02 5G435 AA02 AA03 AA04 AA16 BB12 BB16 KK05 LL07

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する一対の基板間に液晶層が
   挟持され、各基板上に設けられた電極への電圧印加で前
   記液晶層における光の透過状態と散乱状態とをスイッチ
   ングすることにより表示を行う反射型液晶表示装置であ
   って、 前記一対の基板のうち、一方の基板側に画素間を遮光す
   る遮光層が設けられ、他方の基板側に所定の方向から入
   射された光を前記遮光層に集光するように反射させる反
   射層が設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記反射層が、前記液晶層に電界を印加
   する電極を兼ねる反射電極とされたことを特徴とする請
   求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記反射層が断面鋸歯状の形状とされ、
   隣接する凸部間の断面Ｖ字状の溝を構成する一方の斜面
   と水平面とのなす角度、および他方の斜面と水平面との
   なす角度、および前記一方の斜面に対応する水平方向の
   寸法、および前記他方の斜面に対応する水平方向の寸法
   が各凸部によって任意に設定されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記一方の基板が２枚の基板からなり、
   これら基板間に前記遮光層が設けられたことを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記遮光層が画素間の中心からずれた位
   置に設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のい
   ずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記反射層が、一つの画素に対応する前
   記反射層に入射された光の一部を該光が入射された画素
   の隣の画素の周囲に位置する前記遮光層に集光するよう
   に設計されていることを特徴とする請求項１ないし５の
   いずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記液晶層が高分子分散型液晶からなる
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記
   載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 請求項３に記載の液晶表示装置の製造方
   法であって、 前記他方の基板上にフォトレジストを形成する工程と、
   場所によって透過率が異なる領域を有するフォトマスク
   を用いて前記フォトレジストを露光、現像する工程と、
   ドライエッチングまたはウェットエッチングを施すこと
   により前記他方の基板の表面を、前記断面Ｖ字状の溝を
   構成する一方の斜面と水平面とのなす角度、および他方
   の斜面と水平面とのなす角度、および前記一方の斜面に
   対応する水平方向の寸法、および前記他方の斜面に対応
   する水平方向の寸法が各凸部によって任意に設定された
   断面鋸歯状の凹凸に加工する工程と、前記凹凸上に金属
   膜を成膜することにより前記反射層を形成する工程とを
   有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項４に記載の液晶表示装置の製造方
   法であって、 １枚の基板上に前記遮光層を形成する工程と、該基板の
   遮光層が形成された側の面に透明樹脂を介して他の基板
   を接着する工程とを有することを特徴とする液晶表示装
   置の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし７のいずれか一項に記
    載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。