JP2003177678A - 電気光学装置用基板及びその製造方法、電気光学パネル、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型の液晶装置において、単純な構成でブ
ラックマトリクスとしての機能を実現する。 【解決手段】 反射型の電気光学装置を構成するガラ
ス、プラスチックなどの透明の基板上（１０）に、反射
層（１１）が配置され、さらにその上に着色層（１２）
が配置される。反射層（１１）は、外部から進入する外
光を反射して観察者の方向へ向ける。着色層（１２）
は、反射層により反射されて観察者の方向へ向かう光
を、着色層の色に応じた有色光とする。ここで、反射層
は、着色層が配置されるべき領域にのみ配置されている
ので、着色層を通過しない光は、反射されることなく、
観察者の方向へは進まない。よって、反射層による不要
な反射光成分の発生を防止することができる。これによ
り、ブラックマトリクスを設けることなく、不要な反射
構成分の発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置などの電気
光学装置に関し、特に反射型液晶装置に好適な反射層及
びカラーフィルタの構造に関する。

【０００２】

【背景技術】外光を装置内部に設けられた反射板で液晶
を介して反射することにより表示を行う反射型の液晶装
置が知られている。反射型の液晶装置は、光源を使用し
ないので消費電力が非常に小さく、携帯電話などの携帯
型電子機器の表示部などに多く使用されている。

【０００３】また、近年の携帯型電子機器の発展に伴っ
て、液晶表示のカラー化が要求されるようになってお
り、反射型の液晶装置においてもカラー化が要求されて
いる。反射型の液晶装置でカラー表示を行うためには、
液晶を挟持する一対の基板の上にＲ（赤）、Ｇ（緑）及
びＢ（青）の着色領域を有するカラーフィルタが設けら
れる。その際、カラーフィルタにおける着色領域間の混
食を防止するため、及び、着色領域間の間隙における光
抜けに起因するコントラスト比の低下を防止するため
に、各着色領域の間に一般にブラックマスク又はブラッ
クマトリクスと呼ばれる遮光膜が設けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のブラックマトリ
クスは、金属クロム、又はカーボンやチタンをフォトレ
ジストに分散した樹脂ブラックなどをガラス基板上に形
成するか、もしくはカラーフィルタを構成するＲＧＢの
着色層を重ね合わせることにより形成される。

【０００５】しかし、樹脂ブラックなどによりブラック
マトリクスを形成する方法では、ＲＧＢの３色のカラー
フィルタを形成することに加えて、ブラックマトリクス
を別工程で形成する必要があり、工程数が増えてしまう
という問題がある。一方、ＲＧＢの３色の着色層を重ね
合わせる方法では、各色の重ね合わせ精度を確保しにく
いという問題がある。即ち、３色の着色層が相互にずれ
てしまうとブラックマトリクスとして正しく機能しなく
なってしまう。

【０００６】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
であり、反射型の液晶装置などの電気光学装置におい
て、単純な構成でブラックマトリクスとしての機能を実
現することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの観点によ
れば、電気光学装置用基板において、基板と、基板上に
配置された反射層と、前記反射層上に配置された着色層
とを備え、前記反射層は、前記着色層が配置されるべき
領域にのみ配置されている。

【０００８】上記の電気光学装置用基板は、例えば反射
型の電気光学装置を構成する。例えばガラス、プラスチ
ックなどの透明の基板上に、反射層が配置され、さらに
その上に着色層が配置される。反射層は、外部から進入
する外光を反射して観察者の方向へ向ける。着色層は、
反射層により反射されて観察者の方向へ向かう光を、着
色層の色に応じた有色光とする。ここで、反射層は、着
色層が配置されるべき領域にのみ配置されているので、
着色層を通過しない光は反射されることはなく、観察者
の方向へは進まない。よって、反射層による不要な反射
光成分の発生を防止することができる。

【０００９】このような不要な反射光成分の発生防止
は、隣接する着色層間にブラックマトリクスを設けるこ
とによっても防止できるのであるが、上記の方法によれ
ば、ブラックマトリクスを設けることなく、不要な反射
構成分の発生を防止できる点で有益である。

【００１０】上記の電気光学装置用基板の一態様では、
前記反射層は、前記着色層の各々と略同一の平面形状を
有する複数の部分を含む。

【００１１】この態様によれば、反射層と着色層とは略
同一の平面形状を有するので、反射層により反射された
外光の成分は全て有色光として観察者の方向へ向けられ
ることになり、不要な反射光成分が発生することがな
い。

【００１２】本発明の電気光学パネルは、上記の電気光
学装置用基板と、前記電気光学装置用基板と対向配置さ
れる他の基板と、前記電気光学装置用基板と前記他の基
板との間にシール材を介して挟持される電気光学物質
と、を含む。

【００１３】この電気光学パネルによれば、他の基板を
対向配置し、その間にシール材を介して電気光学物質を
封入することにより、不要な反射が抑制されてコントラ
ストが改善された電気光学パネルが提供される。

【００１４】さらに、上記の電気光学パネルを表示部と
して利用することにより、電子機器を構成することがで
きる。

【００１５】本発明の他の観点では、電気光学装置用基
板の製造方法において、基板上に反射層を形成する工程
と、前記反射層上に着色層を形成する工程と、を有し、
前記反射層は、前記着色層が配置されるべき領域にのみ
形成される。

【００１６】上記の電気光学装置用基板の製造方法によ
れば、例えばガラス、プラスチックなどの透明の基板上
に、反射層が形成され、さらにその上に着色層が形成さ
れる。反射層は、外部から進入する外光を反射して観察
者の方向へ向ける。着色層は、反射層により反射されて
観察者の方向へ向かう光を、着色層の色に応じた有色光
とする。ここで、反射層は、着色層が配置されるべき領
域にのみ形成されるので、着色層を通過しない光は、反
射されることはない。よって、反射層による不要な反射
光成分の発生を防止することができる。

【００１７】上記の電気光学装置用基板の製造方法によ
れば、前記反射層と前記着色層は、略同一の平面形状を
有する。

【００１８】この態様によれば、反射層と着色層とは略
同一の平面形状を有するので、反射層により反射された
外光の成分は全て有色光として観察者の方向へ向けられ
ることになり、不要な反射光成分が発生することがな
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】［原理説明］まず、本発明に係る
反射型液晶装置の原理について説明する。図１（ａ）
は、本発明に係る反射型液晶装置を構成する基板の断面
図である。なお、液晶装置は、一対の基板の間にシール
材を介して液晶を挟持する構成を有するが、図１（ａ）
は、一対の基板のうち、反射層及びカラーフィルタが設
けられる側の基板のみを示している。

【００２０】図１（ａ）に示すように、ガラスやプラス
チックからなる透光性の基板１０上に、アルミニウム合
金又は銀合金などの反射層１１が形成され、その上にカ
ラーフィルタ１２ｒ、１２ｇ及び１２ｂがそれぞれ形成
される。ここで、本発明においては反射層１１はカラー
フィルタが形成されるべき部分にのみ形成され、一般的
にブラックマトリクスが形成される部分には形成されな
いことを特徴とする。

【００２１】比較のため、図１（ｂ）及び図１（ｃ）
に、ブラックマトリクスを設けた一般的な反射型液晶装
置の反射板側基板の断面を示す。

【００２２】図１（ｂ）はＲＧＢの３色のカラーフィル
タを重ね合わせることによりブラックマトリクスを構成
する例であり、基板１０の全面にわたって反射層１１が
形成され、その上にカラーフィルタが形成されている。
カラーフィルタは、それぞれ青色着色層１４ｂ、赤色着
色層１４ｒ及び緑色着色層１４ｇにより構成される。そ
れら３色の着色層１４ｂ、１４ｒ及び１４ｇが重なった
部分がブラックマトリクス１４ｋを構成している。

【００２３】一方、図１（ｃ）は樹脂ブラックなど、カ
ラーフィルタとは別個にブラックマトリクスを形成する
例であり、図１（ｂ）の場合と同様に基板１０の全面に
わたって反射層１１が形成され、その上にＲＧＢの３色
の着色層１４ｂ、１４ｒ及び１４ｇと、ブラックマトリ
クス１４ｋが形成されている。

【００２４】図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す比較例に
おいて、反射型液晶装置に対する外光は図の上方から矢
印Ｌ１及びＬ２に示すように入射する。ここで、外光Ｌ
１は緑色の着色層１４ｇを通過して反射層１１で反射さ
れ、再び緑色の着色層１４ｇを通過し、緑色光として観
察者の目に至る。一方、外光Ｌ２はブラックマトリクス
１４ｋの部分に入射して吸収されるため、反射層１１に
よる反射は生じない。これにより、反射層１１により反
射される不要な光成分がブラックマトリクスにより除去
される。

【００２５】さて、このようにブラックマトリクスは反
射型液晶装置において、カラーフィルタの各色の着色層
１４ｒ、１４ｇ及び１４ｂの間の部分において外光が反
射層により反射されて生じる不要な反射光を抑制するた
めに設けられる。しかし、この不要な反射光は外光が反
射層により反射されて生じるものであるから、反射層が
無ければ生じないはずである。このような観点から、本
発明では図１（ａ）に示すように、各色のカラーフィル
タ１４ｂ、１４ｒ及び１４ｇの間の部分に反射層１１を
形成しない構造とした。言い換えれば、カラーフィルタ
の各色の着色層を形成する部分のみに反射層１１を形成
する。これにより、カラーフィルタの各色の着色層間に
おいて生じる不要な反射光を抑制することができる。

【００２６】［液晶装置］次に、図２を参照して本発明
の実施形態について説明する。図２は、本発明を適用し
た液晶表示パネル１００を示す概略断面図である。この
液晶パネル１００は、ガラスやプラスチックなどからな
る基板１０１と基板１０２とがシール材１０３を介して
貼り合わせられ、内部に液晶１０４が封入されてなる。

【００２７】基板１０１の上には、カラーフィルタの各
色の着色層を形成すべき位置に反射層１１１が形成さ
れ、この反射層１１１の上に各色の着色層１１２ｒ、１
１２ｇ及び１１２ｂ、並びに保護層１１２ｐを備えたカ
ラーフィルタ１１２が形成されている。カラーフィルタ
１１２の保護膜１１２ｐの表面上には透明電極１１３が
形成されている。

【００２８】一方、基板１０２の内面上には透明電極１
２１が形成され、対向する基板１０１上の透明電極１１
３と交差するように構成されている。なお、基板１０１
上の透明電極１１３上、及び、基板１０２上の透明電極
１２１上には、配向膜などが必要に応じて形成される。
また、基板１０２の外面上には位相差板１０５及び偏光
板１０６が配置される。

【００２９】図３は、カラーフィルタが設けられる基板
１０１側の平面構造を示す。図２及び図３に示すよう
に、本実施形態においては、カラーフィルタ１１２の各
色の着色層１１２ｒ、１１２ｇ及び１１２ｂに対応する
領域に、厚さ５０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度の反射層１１１
が形成されている。この反射層１１１は、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、銀合金などの薄膜で形成するこ
とができる。なお、図３の平面図においては、反射層１
１１は各色の着色層１１２ｒ、１１２ｇ及び１１２ｂと
同一の平面形状であり、相互に重なっている。

【００３０】反射層１１１の上には、例えば原色のカラ
ーフィルタの場合にはＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）
の３色からなる厚さ０．５μｍ〜２．０μｍ程度の着色
層１１２ｒ、１１２ｇ及び１１２ｂが、例えば公知のス
トライプ配列、デルタ（トライアングル）配列、ダイヤ
ゴナル配列などの配列で画素毎に配置されている。な
お、図３に示す平面構造例にはストライプ配列のカラー
フィルタが示されている。

【００３１】上記着色層１１２ｒ、１１２ｇ及び１１２
ｂの上には透明樹脂などからなる保護膜１１２ｐが形成
される。この保護膜１１２ｐは、着色層を工程中の薬剤
などによる腐食や汚染から保護するとともに、カラーフ
ィルタ１１２の表面を平坦化するためのものである。

【００３２】カラーフィルタ１１２の上には、ＩＴＯ
（インジウムスズ酸化物）などの透明導電体からなる透
明電極１１３が形成される。この透明電極１１３は本実
施形態においては複数並列したストライプ状に形成され
ている。また、この透明電極１１３は、基板２０２上に
同様にストライプ状に形成された透明電極１２１に対し
て直交する方向に延び、透明電極１１３と透明電極１２
１（図３に一点鎖線で示す）との交差領域内に含まれる
液晶表示パネル１００の構成部分（反射層１１１、カラ
ーフィルタ１１２、透明電極１１３、液晶１０４及び透
明電極１２１における上記交差領域内の部分）が画素を
構成するようになっている。

【００３３】この液晶表示パネル１００においては、入
射した外光のうち、反射層１１１が形成されている領域
に入射した光は、図２に示す反射経路Ｒに沿って進行し
て観察者により視認される。一方、反射層１１１が形成
されていない領域に入射した外光は、そのまま反射され
ることなく基板１０１の内部方向へと進行する。その結
果、カラーフィルタ１１２の各着色層１１２ｒ、１１２
ｇ及び１１２ｂの間の部分においては、ブラックストラ
イプを設けることなく、外光の不要な反射成分の発生を
防止することができる。

【００３４】なお、本発明では、カラーフィルタの各着
色層が形成されるべき領域のみに反射層を形成し、それ
以外の領域には反射層を形成しないように構成した点に
特徴を有し、カラーフィルタの各着色層の配列は特定の
配列には限られない。即ち、ストライプ配列、デルタ配
列、ダイヤゴナル配列などの各種の配列に構成すること
が可能である。

【００３５】また、上記の実施形態では、カラーフィル
タの着色層の領域以外の領域、即ち、反射層が形成され
ない領域は、その上にすぐに保護膜１１２ｐが形成され
ている。但し、反射層が形成されない領域上にブラック
マトリクスを形成することを妨げない。即ち、不要な反
射成分の除去を効果をより高めるためにブラックマトリ
クスを設けることも可能である。

【００３６】［液晶装置の製造方法］次に、上述の液晶
装置の製造方法について説明する。まず、図２に示すよ
うに反射層１１及びカラーフィルタ１１２が形成される
基板１０１の製造方法について図４を参照して説明す
る。

【００３７】まず、基板１０１の表面上に、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、銀合金などの金属を蒸着法やス
パッタリング法などによって薄膜状に成膜し、これを公
知のフォトリソグラフィー法を用いてパターニングする
ことによって、図４（ａ）に示すように厚さ５０ｎｍ〜
２５０ｎｍ程度の反射層１１１を形成する。この際、反
射層１１１は、後に形成されるカラーフィルタの各着色
層の領域に対応する領域のみに形成する。

【００３８】次に、所定の色相を呈する顔料や染料など
を分散させてなる着色された感光性樹脂（感光性レジス
ト）を塗布し、所定パターンにて露光、現像を行ってパ
ターニングを行うことにより、厚さ０．５μｍ〜２．０
μｍ程度の着色層１１２ｒ、１１２ｇ及び１１２ｂを順
に形成していく。この際、各着色層１１２ｒ、１１２ｇ
及び１１２ｇは、先に反射層１１１が形成された領域上
のみに形成されていく。

【００３９】この着色層の形成工程においては、感光性
樹脂としてレベリング性の高い素材を用い、これをスピ
ンコーティング法などの平坦性を得やすい方法で塗布す
る。その結果、各着色層の表面は、画素内においてほと
んど平坦に形成される。

【００４０】このようにして形成された着色層上には、
図４（ｃ）に示すように保護層１１２ｐを形成すること
により、表面がほぼ平坦化される。こうして、本発明に
従って反射層及びカラーフィルタが形成された基板が得
られる。

【００４１】このように、本発明の液晶表示パネル１０
０では、カラーフィルタの着色層が形成されるべき領域
のみに反射層を形成し、その上に着色層を形成するのみ
でよく、隣接する着色層間にブラックマトリクスを形成
する必要がない。よって、樹脂ブラックによりブラック
マトリクスを形成する場合と比較すると、その工程を省
略することができるという利点がある。また、ＲＧＢの
３色の着色層の重ね合わせによりブラックマトリクスを
形成する場合と比較しても、各着色層の位置合わせ精度
が不足した場合に適切なブラックマトリクスとしての機
能を果たし得ないというような問題が生じることもな
い。

【００４２】次に、こうして得られた基板を用いて、図
２に示す液晶表示パネル１００を製造する方法について
図５を参照して説明する。図５は、表示パネル１００の
製造工程を示す流れ図である。

【００４３】まず、上記の方法により、反射層１１１及
びカラーフィルタ１１２を有する基板１０１が製造され
（工程Ｓ１）、さらに基板１０１のカラーフィルタ１１
２上に透明導電体をスパッタリング法により被着し、公
知のフォトリソグラフィー法によってパターニングする
ことにより、透明電極１１３を形成する（工程Ｓ２）。
その後、透明電極１１３上にポリイミド樹脂などからな
る配向膜を形成し、ラビング処理などを施す（工程Ｓ
３）。

【００４４】一方、反対側の基板１０２を製作し（工程
Ｓ４）、同様の方法で透明電極１２１を形成し（工程Ｓ
５）、さらに透明電極１２１上に配向膜を形成し、ラビ
ング処理などを施す（工程Ｓ６）。

【００４５】そして、シール材１０３を介して上記の基
板１０１と基板１０２とを貼り合わせてパネル構造を構
成する（工程Ｓ７）。基板１０１と基板１０２とは、基
板間に分散配置された図示しないスペーサなどによって
ほぼ規定の基板間隔となるように貼り合わせられる。

【００４６】その後、シール材１０３の図示しない開口
部から液晶１０４を注入し、シール材１０３の開口部を
紫外線硬化性樹脂などの封止材によって封止する（工程
Ｓ８）。こうして主要なパネル構造が完成した後に、上
述の位相差板や偏光板などを必要に応じてパネル構造の
外面上に貼着などの方法によって取り付け（工程Ｓ
９）、図２に示す液晶表示パネル１００が完成する。

【００４７】［電子機器］次に、本発明を適用可能な電
子機器の例について図６を参照して説明する。

【００４８】まず、本発明に係る液晶表示装置を、可搬
型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコ
ン）の表示部に適用した例について説明する。図６
（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜
視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュー
タ４１は、キーボード４１１を備えた本体部４１２と、
本発明に係る液晶表示装置を適用した表示部４１３とを
備えている。

【００４９】続いて、本発明に係る液晶表示装置を、携
帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図６
（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。
同図に示すように、携帯電話機４２は、複数の操作ボタ
ン４２１のほか、受話口４２２、送話口４２３ととも
に、本発明に係る電気光学装置を適用した表示部４２４
を備える。

【００５０】なお、本発明に係る液晶表示装置を適用可
能な電子機器としては、図６（ａ）に示したパーソナル
コンピュータや図６（ｂ）に示した携帯電話機の他に
も、液晶テレビ、ビューファインダ型・モニタ直視型の
ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ペー
ジャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステ
ーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ディジタルスチル
カメラなどが挙げられる。

【００５１】なお、上述の反射層及びカラーフィルタを
有する基板及び液晶装置などは、上述の例にのみ限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々の変更が可能であることは勿論である。

【００５２】例えば、以上説明してきた実施形態におい
てはパッシブマトリクス型の液晶表示パネルを例示して
いるが、本発明の電気光学装置としては、アクティブマ
トリクス型の液晶表示パネル（例えばＴＦＴ（薄膜トラ
ンジスタ）やＴＦＤ（薄膜ダイオード）をスイッチング
素子として備えた液晶表示パネル）にも同様に適用する
ことが可能である。また、液晶表示パネルだけでなく、
エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネ
ッセンス装置、プラズマディスプレイ装置などのよう
に、複数の画素毎に表示状態を制御可能な各種の電気光
学装置においても本発明を同様に適用することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する図であり、基板上に反
射層及びカラーフィルタを形成する様子を示す。

【図２】本発明を適用した液晶表示パネルの構成を示す
断面図である。

【図３】図２に示す基板の平面構造を示す図である。

【図４】本発明による反射層及びカラーフィルタの形成
方法を模式的に示す図である。

【図５】図１に示す液晶表示パネルの製造工程を示す流
れ図である。

【図６】本発明の液晶表示パネルを利用した電子機器の
例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 基板 １１ 反射層 １２、１４ 着色層 １００ 液晶表示パネル １０１、１０２ 基板 １０３ シール材 １０４ 液晶 １１１ 反射層 １１２ カラーフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 智之 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H048 BA02 BA45 BB01 BB02 BB07 BB10 BB42 2H091 FA02 FA16 FD06 GA01 LA17 5C094 AA06 BA27 BA31 BA43 CA19 CA24 DA13 EB02 ED03 ED11 HA02 HA08 HA10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 基板上に配置された反射層と、 前記反射層上に配置された着色層とを備え、 前記反射層は、前記着色層が配置されるべき領域にのみ
   配置されていることを特徴とする電気光学装置用基板。
2. 【請求項２】 前記反射層は、前記着色層の各々と略同
   一の平面形状を有する複数の部分を含むことを特徴とす
   る請求項１に記載の電気光学装置用基板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電気光学装置用
   基板と、 前記電気光学装置用基板と対向配置される他の基板と、 前記電気光学装置用基板と前記他の基板との間にシール
   材を介して挟持される電気光学物質と、を含むことを特
   徴とする電気光学パネル。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の電気光学パネルを利用
   した表示部を備えることを特徴とする電子機器。
5. 【請求項５】 基板上に反射層を形成する工程と、 前記反射層上に着色層を形成する工程と、を有し、 前記反射層は、前記着色層が配置されるべき領域にのみ
   形成されることを特徴とする電気光学装置用基板の製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記反射層と前記着色層は、略同一の平
   面形状を有するように形成されることを特徴とする請求
   項５に記載の電気光学装置用基板の製造方法。