JP2003228064A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示特性に優れた液晶装置を実現する。 【解決手段】 対向する一対の基板間に液晶層を挟持し
てなり、前記基板の内面に形成された一対の電極によっ
て形成される画素領域を複数有する液晶装置において、
前記画素領域に対応して設けられた反射層を具備し、前
記反射層は、前記画素領域内において各々構成材料が異
なる複数の反射区画に区分されてなることを特徴とする
液晶表示装置。

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に係
り、特に、反射光に起因する表示態様を改善することに
よって、その視認性を向上させるための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置としては、ＴＮ（Ｔ
ｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶表示素子、ＳＴ
Ｎ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型
液晶表示素子、強誘電液晶表示素子等の種々の形式の装
置がある。これらの中には、偏光板を用いることにより
液晶の電界効果に基づく光の偏光状態の変化を利用して
表示の切り替えを行うものと、偏光板を用いることな
く、液晶の相変化、配向状態の変化その他の変化により
光透過状態と光散乱状態とを切り替え可能にするものと
がある。

【０００３】後者の液晶表示装置においては、偏光板を
使用しないので、光の利用効率が高く、明るい表示を得
ることができるという利点がある。この場合の表示特性
は、光透過状態における透明度と、光散乱状態における
散乱強度若しくは反射率とによってほぼ決定される。

【０００４】従来使用されている偏光板を使用しない液
晶表示装置の例としては、図１０に示す高分子分散型の
液晶表示装置がある。この装置においては、基板１の内
面上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等
からなる電極３が形成され、また、基板２の内面上には
Ａｌ、Ｃｒ等からなる反射層を兼ねた金属電極４が形成
されている。基板１及び透明電極３の表面上にはポリイ
ミド、ポリビニルアルコール等からなる配向膜５が形成
され、基板２及び金属電極４の表面上には同様の配向膜
６が形成されている。これらの配向膜５，６には図中矢
印で示すａ方向にラビング処理が施されている。

【０００５】上記基板１及び基板２は、シール材やスペ
ーサ等により所定間隔（例えば５〜１０μｍ）を隔てて
対向する状態に保持され、両基板の間に液晶高分子複合
層７が封入されている。この液晶高分子複合層７は、液
晶７Ａの中に高分子７Ｂの粒子が分散したものであり、
液晶７Ａ及び高分子７Ｂは共に配向膜５と６に施された
ラビングの方向に配向している。

【０００６】透明電極３と金属電極４との間に電圧を印
加しない電界無印加状態においては、図１０（ａ）に示
すように配向方向の揃った液晶７Ａ及び高分子７Ｂとが
ほぼ同様の屈折率を呈するため、液晶高分子複合層７は
光透過状態となり、反射層である金属電極４により入射
光はそのまま反射される。一方、透明電極３と金属電極
４との間に所定の電圧を印加すると、図１０（ｂ）に示
すように誘電異方性を備えた液晶７Ａは電界方向ｂに配
向するため、屈折率異方性を呈する液晶７Ａと高分子７
Ｂとの間に屈折率の差が生じ、液晶高分子複合層７は光
散乱状態となり、入射光は散乱される。

【０００７】上述のような高分子分散型の液晶表示装置
の種々の構造及び製法は、アメリカ特許公報第３６００
０６０号や特開平５−１１９３０２号公報等に詳細に記
載されている。

【０００８】一方、液晶表示装置としてはカラー表示を
可能とするためにカラーフィルタを形成したものがあ
る。このようなカラー表示を可能とした液晶表示装置と
しては例えば図１１に示す断面構造を備えたものがあ
る。この液晶表示装置は反射型であり、一方の基板であ
る透明基板１１の内面上に透明電極１３を被着し、その
上に配向膜１４を塗布して所定方向にラビング処理を施
している。他方の基板である透明基板１２の内面上には
Ｃｒ、Ａｌ等の金属からなる金属電極１５が形成され、
この金属電極１５の表面上に所定の配列方法で配列され
た着色層（赤色部）１６ａ、（青色部）１６ｂ、（緑色
部）１６ｃを備えたカラーフィルタ１６が形成されてい
る。このカラーフィルタ１６の表面上には上述と同様の
配向膜１７が被着される。

【０００９】これらの透明基板１１と透明基板１２と
は、上記と同様に図示しないシール材を介して貼り合わ
せられ、シール材に囲まれた領域内に液晶を封入するこ
とにより液晶層１８が形成される。

【００１０】このように形成された反射型液晶表示体に
おいては、透明基板１１の側から入射した光が液晶層１
８、カラーフィルタ１６を順次透過して金属電極１５に
て反射され、再びカラーフィルタ１６、液晶層１８を介
して透明基板１１から放出されるように構成されている
ので、透明電極１３と金属電極１５との間に所定の電圧
を印加することによって液晶層１８が配向制御され、こ
の液晶層１８の光学的特性の変化により所望のカラー表
示を行うことができる。

【００１１】なお、反射型液晶表示装置においては、上
記のように透明基板の内側に金属によって形成された反
射層を形成する以外に、透明基板の外側に反射層を形成
する場合や、基板そのものを反射性の材料で構成する場
合等がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、液晶を
用いた種々の形式により表示を行う各種の液晶表示装置
が開発され、実用に供されている。この場合、反射型の
液晶表示装置においてはバックライト等の光源を必要と
せず、消費電力を低減できることから、携帯用機器等に
使用する場合に適している。その反面、反射型の場合に
は一般に表示が暗く、しかも表示のコントラストを十分
に高めることが困難であるという問題点がある。

【００１３】このため、反射型の液晶表示装置において
は、表示の明るさ及びコントラストの向上を図ることが
技術的課題の最も重要なものとなっており、この技術的
課題を解決するために種々の開発が行われている。上述
の光散乱によって表示を行う形式の表示素子もその開発
の成果のうちのひとつであり、明るい表示と良好なコン
トラストを示す表示素子が製造可能となっている。

【００１４】ところが、反射型の液晶表示装置において
表示の明るさとコントラストの向上を図った場合、上記
の金属電極によって反射される光が表示の視認性を損な
わせるという問題がある。これは、表示の明るさとコン
トラストの向上を図るために金属電極等によって形成さ
れた反射層はほとんど鏡と同様に高い反射率を呈するよ
うに形成されているため、液晶層の光透過状態における
透明度が高いと、表示画面に周囲の景色が映ってしまっ
たり、照明から発せられた直射光が使用者の目に入って
眩惑させたりすることがあるからである。

【００１５】このような反射型液晶表示装置の視認性
は、ノングレア板その他のフィルタを取り付けることに
よって多少は改善されるが、これらのフィルタによって
表示の明るさが減退したりコントラストが低下したりす
ることはあっても、背景の映り込み等の表示品位の基本
的な特性を変えることはできず、視認性の大幅な改善は
困難であった。

【００１６】また、上述の光散乱を利用した表示素子の
場合には、光透過状態における透過率の向上によって表
示の明るさを確保し、コントラストを向上させるという
改善がなされているが、このような改善を行う程、背景
の映り込みや直射光による幻惑はさらに顕著なものとな
るという問題点がある。

【００１７】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、反射型液晶表示素子における反射
層の光反射に起因する視認性の低下を防止する新規の技
術を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、対向する一対の基板間に液晶
層を挟持してなり、前記基板の内面に形成された一対の
電極によって形成される画素領域を複数有する液晶装置
において、前記画素領域に対応して設けられた反射層を
具備することを特徴とする。

【００１９】この手段によれば、画素領域毎に反射率の
異なる複数の反射区画が形成されているため、一方の基
板から入射された光は、反射区画の反射率の相違によっ
て各画素領域内においてそれぞれ変調されるので、液晶
層が透明状態になっても、背景が映し込まれたり、直射
光がそのままの状態で目に入ったりすることがなくなる
から、画素領域によって形成される表示に影響を与える
ことなく、液晶表示装置の視認性を向上させることがで
きる。

【００２０】ここで、前記液晶層に印加される電圧の印
加状態により光透過状態と光散乱状態との間の光学特性
を制御してなることを特徴とする。また、前記複数の反
射区画は、前記液晶層に対して電位を印加するための裏
面側電極として形成されたものであることが好ましい。
この場合には、反射区画が裏面側電極で構成されている
ために、反射層を別途設ける必要がなく、電極形成工程
で同時に作り込むことができる。

【００２１】また、前記反射層は、前記画素領域内にお
いて各々構成材料が異なる複数の反射区画に区分されて
なることを特徴とする。金属その他の反射性材料の種類
や組成又は形成条件を変えることにより反射率の異なる
反射区画を容易に形成することができる。

【００２２】さらに、前記反射層は、複数の反射膜によ
る積層構造を有することが好ましい。この場合には、反
射膜の厚さを部分的に変えることによって反射率を変え
ることができ、或いは表面に露出した材質によって部分
的に反射率を変えることができるなど、積層構造によっ
て反射率を容易に変えることができる。特に、反射層を
金属電極として形成する場合には、反射区画間の相互の
導通を容易かつ確実にとることができるため、電極とし
ての機能を損なうことなく、複雑な形状の反射区画を容
易に形成でき、また多数の反射区画を設けることも可能
になる。

【００２３】次に、本発明に係る別の手段としては、対
向する内面に電極を有する一対の基板間に液晶を挟持し
てなり、前記一方の基板に反射層を備え、該反射層に対
して前記他方の基板側に形成された複数の色要素からな
るカラーフィルターが配置されてなり、対向する前記電
極によって複数の画素領域が構成され、前記液晶層に印
加される電圧の印加状態により液晶層を制御してなり、
前記カラーフィルターは前記画素領域に対応して形成さ
れてなり、前記カラーフィルタは、前記画素領域内にお
いて所定の平面パターンで選択的に形成されていること
を特徴とする。

【００２４】この手段によれば、カラーフィルタが画素
領域内において所定の平面パターンで選択的に形成され
ているため、一方の基板から入射された光は、カラーフ
ィルタを透過する際に、各画素領域内においてそれぞれ
カラーフィルタの形成されている部分と形成されていな
い部分とによって色調的に変調されるので、液晶層が透
明状態になっても、背景が映し込まれたり、直射光がそ
のままの状態で目に入ったりすることがなくなるから、
画素領域によって形成される表示に影響を与えることな
く、しかも、表示の明るさを犠牲にすることなく、液晶
表示装置の視認性を向上させることができる。また、カ
ラーフィルタの形成されていない部分も存在するため、
電極の電界をカラーフィルタを介することなく直接に液
晶に印加することができるため、駆動電圧の低減と駆動
電圧のマージンの拡大を図ることも可能である。

【００２５】ここで、液晶層は液晶分子の中に高分子が
分散した構成であり、電圧の印加状態により光透過状態
と光散乱状態とを制御してなるものである。さらに、前
記カラーフィルタが赤、青、緑の色要素、もしくはイエ
ロー、マゼンダ、シアン、の色要素からなる。前記画素
領域内における前記カラーフィルタの形成面積の割合が
前記色要素のうち少なくとも２種について相互に異なる
ことが好ましい。この手段によれば、カラーフィルタの
形成面積の割合を色要素毎に異ならせることによって、
形成面積の割合によって色調を相互に調整することがで
き、色要素自体の色調を変えることなくカラーフィルタ
の色調特性を調整することができるから、高品位のカラ
ー表示を実現することができる。

【００２６】また、前記カラーフィルタの平面パターン
は、前記画素領域内において単一の島状に形成されてい
ることが好ましい。この場合には、カラーフィルタを単
一の島状に形成することによって、例えばマスクパター
ンの大きさを変更するなどの軽微な変更のみで対応する
ことができるため、従来の製造工程をほとんど変えるこ
となく製造することができる。

【００２７】さらに、前記カラーフィルタの平面パター
ンは、前記画素領域内において分散配置された複数の分
割パターン部で構成されていることが好ましい。この手
段によれば、画素領域内に複数の分割パターン部を備え
たカラーフィルタが形成されているため、入射光又は反
射光を充分に変調することができ、表示品位を確実に向
上させることができる。

【００２８】次に、本発明に係るさらに別の手段として
は、対向する内面に電極を有する一対の基板間に液晶を
挟持してなり、前記一方の基板に反射層を備え、該反射
層に対して前記他方の基板側に形成された複数の色要素
からなるカラーフィルターが配置されてなり、対向する
前記電極によって複数の画素領域が構成され、前記液晶
層に印加される電圧の印加状態により液晶層を制御して
なり、前記カラーフィルターは前記画素領域に対応して
形成されてなり、前記カラーフィルタは、前記画素領域
内において所定の濃い領域と淡い領域とを有する濃淡パ
ターンを備えていることを特徴とする。

【００２９】この手段によれば、カラーフィルタが画素
領域内において濃淡パターンを備えているため、この濃
淡パターンによって入射光又は反射光が変調されるの
で、液晶層が透明状態になっても、背景が映し込まれた
り、直射光がそのままの状態で目に入ったりすることが
なくなるから、画素領域によって形成される表示に影響
を与えることなく、しかも、表示の明るさを損なうこと
なく、液晶表示装置の視認性を向上させることができ
る。

【００３０】ここで、前記液晶層は、液晶分子の中に高
分子が分散した構成であり、電圧の印加状態により光透
過状態と光散乱状態とを制御してなる。また、前記カラ
ーフィルタが赤、青、緑の色要素、もしくはイエロー、
マゼンダ、シアン、の色要素からなる。

【００３１】また、前記濃淡パターンは、前記カラーフ
ィルタの厚さを部分的に変えたり、或いは前記カラーフ
ィルタの色調を部分的に変えることにより形成される場
合がある。

【００３２】さらに、前記画素領域内における前記カラ
ーフィルタの濃淡パターンが前記色要素のうち少なくと
も２種について相互に異なることが好ましい。この手段
によれば、濃淡パターンにおける濃色部と淡色部の濃度
差やパターン面積の割合等を変えることによって、カラ
ーフィルタの平均厚さを変えることができるため、色要
素の色調を相互に調整することができるから、高品位の
カラー表示を実現することができる。

【００３３】上述の各手段は、例えば、前記液晶層が、
液晶と高分子とを互いに相溶し、前記液晶及び前記高分
子を相分離させて形成した液晶高分子複合層である、高
分子分散型の液晶表示装置に適用することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る液晶表示装置の実施形態について説明する。

【００３５】（実施形態）図１は本発明に係る実施形態
の液晶表示装置の液晶セルの構造を示すものである。上
述の図１０の表示装置と同様に、透明基板１，２と、透
明電極３と、金属電極４とを備えており、この透明基板
１と２の間に、配向膜５，６によって所定方向に配向さ
れた液晶７Ａ及び高分子７Ｂとから成る液晶高分子複合
層７が封入されている。

【００３６】この液晶高分子複合層７は、従来例と同様
に、液晶分子７Ａと高分子７Ｂとの屈折率が入射光及び
反射光に対してほぼ等しい状態では光透過状態となり透
明になる。電界印加状態の変化によって誘電率異方性を
備えた液晶分子７Ａの配向状態が変わり、このことによ
って屈折率異方性を備えた液晶分子７Ａと高分子７Ｂの
実効的な屈折率に差が生ずる場合には光散乱状態となり
白濁する。例えば、この液晶高分子複合層７を電界無印
加状態では白濁させ、電界印加状態では透明にするこ
と、或いは、電界無印加状態では透明とし、電界印加状
態では白濁させることが可能である。上記液晶高分子複
合層７の光透過状態と光散乱状態とは、液晶分子と高分
子粒子との屈折率の相互関係を調整することによって適
宜に実現される。

【００３７】金属電極４はＣｒを蒸着法又はスパッタリ
ング法等により所定の画素領域に全面的に被着すること
によって形成されている。この金属電極４の表面反射率
は、Ｃｒ層の膜厚や成膜条件等によって５０〜７０％程
度の範囲に調整されている。金属電極４の表面上の半分
の領域上には、Ａｌを蒸着法又はスパッタリング法によ
り所定の膜厚に堆積させた異種金属層８が形成されてい
る。

【００３８】上記のように形成された液晶表示装置にお
いては、透明電極３と金属電極４とによって規定される
所定の画素領域Ｄの中に、入射光が金属電極４によって
反射される第１反射区画Ａと、入射光が異種金属層８に
よって反射される第２反射区画Ｂとが形成される。

【００３９】このように形成された液晶表示装置の各画
素領域Ｄに対応する反射層の構造においては、図２
（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１反射区画Ａと第２反
射区画Ｂとが縦又は横に並ぶように配置されている。第
１反射区画Ａと第２反射区画Ｂの配列方法は図２におけ
る（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、隣接する他
の画素領域Ｄとの関係で種々考えられ、複数の画素領域
に亘ってなるべく偏りのないような方法で決定される。
図２に示す３種の配列方法はいずれも各画素領域Ｄを縦
又は横に２分割した場合を示しているが、例えば縦に２
分割した画素領域と、横に２分割した画素領域とを交互
に或いは適宜分散させて配列してもよい。

【００４０】図３には、異なる態様の画素領域Ｄを有す
る液晶表示装置の構造を概念的に示す。図３（ａ）に示
すものは、各画素領域Ｄの中心部に第１反射区画Ａを配
置し、第１反射区画Ａの周囲に第２反射区画Ｂを配置し
たものである。また、図３（ｂ）に示すものは、各画素
領域Ｄ内を４分割し、第１反射区画Ｅと、第２反射区画
Ｆとをそれぞれ２つずつ設けたものである。図３（ｃ）
は図３（ｂ）と同様の第１反射区画Ｅと第２反射区画Ｆ
とを各画素領域Ｄに設けたものであるが、隣接する各画
素領域Ｄにおける区画配置が相互に異なる場合を示した
ものである。

【００４１】上述のように、各画素領域Ｄ内の反射層に
複数の反射区画を形成することによって、各画素領域が
反射率の異なる複数の区画に分割されたこととなり、反
射層の鏡面性を低減させることができるので、液晶高分
子複合層７が光透過状態にある場合でも、背景が映し出
されたり、直射光が目に入ったりすることが少なくな
り、視認性が大幅に向上する。なお、視認性を向上させ
るには、複数種の反射区画をモザイク状に配列する等、
パターン状に配列する場合には配列周期を細かく設定す
ることが効果的であり、場合によってはランダムに配列
してもよい。

【００４２】また、上述のようにＣｒとＡｌを用いて第
１反射区画及び第２反射区画を形成した場合には、第１
反射区画の反射率を５０〜７０％程度に、第２反射区画
の反射率を９０〜１００％程度とすることができ、第１
反射区画と第２反射区画との反射率の差を充分にとるこ
とによって、上記効果を高めることができる。その一方
で、画素領域全体の反射率を両者の平均として７０〜８
５％程度と高く維持することができるので、表示の明る
さを犠牲にすることは殆どない。

【００４３】上記の実施形態では、高分子分散型の液晶
表示装置の構造（図１）を例にして説明したが、同様の
ことは、他の光散乱や着色性を利用して、光透過状態と
光散乱状態若しくは着色状態との間の状態遷移によって
表示を行う液晶表示方法、例えば、コレステリック相と
ネマチック相との相転移を利用した相転移型表示方法、
液晶の動的散乱モードを利用した方法、配向分散による
表示方法等のように、偏光板を用いることのない種々の
方法で表示を行う液晶表示素子及び装置に適用しても同
様に効果的であり、或いはまた、その他の形式、例え
ば、ＳＴＮ液晶を用いた液晶表示装置、ＴＮ液晶を用い
た液晶表示装置においても、表示品位を向上させるため
に適用することができる。さらに、アクティブ素子によ
り画素電極を制御する液晶表示装置、単純マトリックス
型の液晶表示装置、において本願のような構成を適用し
ても同様の効果を有する。

【００４４】上記の実施形態では、金属電極４の表面上
に部分的に他の金属層を形成することにより反射率の異
なる複数の反射区画を形成しているため、各反射区画の
間の導通を容易にとることができ、また、その導通状態
を安定させているが、このように重ねることなく、相互
に異なる金属層を隣接して形成し、両者を直接に周縁部
で導電接続し若しくは配線層を介して導電接続すること
によっても形成できる。なお、反射層自体は電極と兼ね
る必要はなく、例えば透明電極と併設するなど、電極と
は別個に設けてもよいことは明らかである。

【００４５】また、画素領域内に設ける反射区画の数や
形状は任意であるが、視認性を高めるには、より多くの
反射区画を複雑な形状及び配列で形成することが望まし
い。さらに、反射区画を形成するための反射層の材質と
しては、上述のＣｒ、Ａｌの他に、Ａｇ、Ｎｉ、Ｔａ、
その他の合金等の他の金属を適宜使い分けて反射率の差
を設けても良く、或いは樹脂材料その他の金属以外の材
料によって形成してもよい。

【００４６】なお、複数の反射区画において相互に反射
率を異ならせる方法としては、反射層の材質を変える方
法の他に、反射層の厚さを変える方法もある。例えば、
一方の反射区画を他方の反射区画よりも厚くすることに
よって反射率を高めることができ、この場合、上記のよ
うに、全面に第１層を形成し、さらに一方の反射区画の
みに再度第２層を形成する方法、或いは、これとは形成
順を逆にした方法で、相互に異なる厚さを備えた反射区
画を持つ反射層を形成することも可能である。

【００４７】さらに、反射区画における反射面の表面状
態（表面粗さなど）を相互に変えることによっても、実
質的な反射率を相互に変えることができる。例えば、一
方の反射区画を光学的鏡面とすることによって実質的な
反射率を高くし、他方の反射区画の表面を粗く形成した
り、反射層表面に凹凸を形成して散乱光を増加させるこ
とによって実質的な反射率を低くすることも可能であ
る。

【００４８】（第１参考例）次に、本発明に係る第１参
考例について説明する。この参考例は、図４に示すよう
に、透明ガラスからなる基板３１と基板３２との間に、
液晶層３８を封入してなる液晶表示体である。

【００４９】基板３１の内面上にはＩＴＯ（インジウム
スズ酸化物）等からなる例えばストライプ状の複数の透
明電極３３が並列するように形成されている。この電極
３３及び透明基板３１の表面上にはポリイミド樹脂等か
らなる配向膜３４が塗布形成される。配向膜３４には所
定方向にラビング処理が施される。

【００５０】一方、透明基板３２の内面上には反射層を
兼ねる金属電極３５がＣｒやＡｌ等の金属をスパッタリ
ング法等で被着することにより形成されている。この金
属電極３５は例えば画素領域毎に分割された形状に形成
され、それぞれが図示しない配線層に接続されている。

【００５１】この金属電極３５はＭＩＭ（金属−絶縁体
−金属）素子やＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のアクテ
ィブ素子を介して配線層に接続される場合もある。金属
電極３５がＭＩＭ素子を介して配線層に接続される場合
には、例えば、配線層をＴａ、ＭＩＭ素子をＴａ（金
属）、酸化タンタル（絶縁体）、Ｃｒ（金属）の積層構
造とし、金属電極３５をＣｒで形成する。

【００５２】金属電極３５の表面上には、カラーフィル
タ３６が形成されている。このカラーフィルタ３６は、
例えば以下のように形成される。まず、感光性顔料分散
樹脂をスピンコート法、ロールコート法、フレキソ印刷
法等により塗布し、厚さ３０００〜１５０００Å程度に
成膜する。次に、温度５０〜１５０℃、時間５〜６０分
の条件でプリベークを行い、複数の色要素、例えば３原
色の赤、青、緑の各着色領域３６ａ，３６ｂ，３６ｃを
画素領域に対応させて順次形成する。この着色層に対し
て所望の形状のマスクを使用して露光し、現像して所望
の形状にパターニングを行う。その後、温度７５〜２０
０℃、時間１０〜２０分の条件でポストベークを行い、
各着色層を完全に硬化させる。なお、カラーフィルタの
表面には図示しない保護膜が形成される。

【００５３】複数の色要素からなる各カラーフィルタ
（着色領域）３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、赤、青、緑の
色要素からなり、それぞれ上記製法により形成された所
定の平面パターンに形成されている。すなわち、各画素
領域内においては、上記パターニングにより残った着色
パターン部３６ａ−１，３６ｂ−１，３６ｃ−１と、着
色パターンの存在しない欠如部３６ａ−２，３６ｂ−
２，３６ｃ−２とが存在している。

【００５４】図６は本参考例におけるカラーフィルタ３
６の平面パターンを示す平面図である。この図に示すよ
うに、通常は各画素領域に対応した上記着色領域の全面
に着色層が形成されているが、本参考例では、各画素領
域に対応した領域の中に形成された着色層は、複数の矩
形の着色パターン部３６ａ−１，３６ｂ−１，３６ｃ−
１が多数分散配置された状態にパターニングされ、その
周囲が着色部の形成されていない欠如部３６ａ−２，３
６ｂ−２，３６ｃ−２となっているのである。

【００５５】本参考例では、各画素領域内において上記
平面パターンで着色層３６ａ，３６ｂ，３６ｃが選択的
に形成されているため、透明基板３１から入射した入射
光が金属電極３５に直接反射されて再び一方の基板３１
から放出される場合に、各画素領域内に形成された着色
パターン部により色パターンが形成されたり屈折された
りするなど、入射光及び反射光が変調される。このこと
によって、液晶表示体の表示面においては、背景の映り
込みや照明光の直接反射を低減する効果が得られる。

【００５６】なお、本参考例では、カラーフィルターの
色要素を、赤、青、緑の３色の色要素により構成した
が、イエロー、マゼンダ、シアン、からなる３色の色要
素によってカラーフィルターを構成しても良い。イエロ
ー、マゼンダ、シアン、からなるカラーフィルターを用
いた場合、カラーフィルターの透過特性が高く、反射型
液晶表示装置として用いた場合、明るい表示が得られ
る。

【００５７】さらに、これらの３色の色要素からなるカ
ラーフィルターに白のフィルターを用いることによって
鮮明な色を表示することも可能である。

【００５８】本参考例では、ＭＩＭ素子を用いた構成で
あるが、ＴＦＴ素子を用いて画素電極に前述のような構
成を適用しても、同様な効果が得られる。更には、単純
マトリックス型液晶表示装置においても同様な効果を有
するものである。

【００５９】（第２参考例）図７は、本発明の第２参考
例におけるカラーフィルタの平面パターンを示す平面図
である。この参考例は、上記第１参考例とほぼ同様に図
４に示す縦断面構造に類似した構造を備えた液晶表示体
であり、同様の部分の説明は省略し、同様の部分には同
一符号を付す。

【００６０】この参考例においては、カラーフィルタ３
６を構成する３色の着色領域３６ａ，３６ｂ，３６ｃの
内部に単一の島形状に形成された着色パターン部３６ａ
−３，３６ｂ−３，３６ｃ−３が形成されている。ま
た、これらの着色パターン部の周囲には、上記第１参考
例と同様の欠如部３６ａ−４，３６ｂ−４，３６ｃ−４
が存在する。

【００６１】本参考例では、各着色パターン部が単一の
島形状に形成されているので、パターニング工程におけ
るマスクパターンもそれ程微細な形状である必要がな
く、精度良く、容易に形成することができる。また、マ
スクパターンの変更も、パターン形状はそのままで各着
色領域のパターン寸法をやや小さくするだけで容易に行
うことができる。

【００６２】上記第１参考例及び第２参考例において、
各着色領域における着色パターンの寸法や形状は適宜変
更することができる。この場合に、着色パターン部の着
色領域全体に対する占有面積（形成面積）の割合は、望
まれる着色パターンの色調によって適宜に調整すること
ができる。また、図７に示すように、着色領域の色調の
種類毎に、すなわち、上記の場合であれば、赤、青、緑
の各色調毎に、表示画面上で得られる色調を最適化する
ためにそれぞれの面積割合を設定することができる。し
たがって、色調毎に上記占有面積の割合は異なることに
なる。このようにすると、それぞれの着色層を構成する
材料自体の色調を材質や顔料濃度によって調整したり、
或いは膜厚等によって調整する必要がなくなるため、色
調調整が容易になり、カラーフィルタの製造工程の管理
や品質管理が容易になる。

【００６３】さらに、着色領域内において着色パターン
を全面的ではなく、選択的に形成していることによっ
て、上記のように着色層のない欠如部が必ず存在し、こ
の欠如部の存在によってカラーフィルタの下にある金属
電極３５から誘電体である着色層を介することなく直接
に電界を液晶層３８に印加することができるため、駆動
電圧の低減を図ることができるとともに、駆動電圧のマ
ージンを大きくとることも可能になる。

【００６４】本参考例は、スイッチング素子（ＴＦＴ、
ＭＩＭ）を使った液晶表示装置、または単純マトリック
ス型液晶表示装置においても適用することが可能であ
る。

【００６５】（第３参考例）次に、本発明に係る第３参
考例について説明する。図５に示すように、本参考例で
は、各着色領域３６ａ’，３６ｂ’，３６ｃ’には全面
的に着色層を形成しているが、この着色層には、厚肉部
３６ａ−１’，３６ｂ−１’，３６ｃ−１’と、薄肉部
３６ａ−２’，３６ｂ−２’，３６ｃ−２’とが形成さ
れていることが特徴となっている。図８は本参考例のカ
ラーフィルタの平面形状を示すものである。

【００６６】このような着色層は、例えば全面的に形成
した着色層に対して部分的にエッチング処理等を施すこ
とにより表面に凹凸形状を形成したり、全面的に形成し
た第１層の上に、第２層を部分的に形成したり、選択的
に形成した第１層の上に、第２層を全面的に形成した
り、さらには、厚肉部と薄肉部とを別々に形成する等の
種々の方法によって形成することができる。

【００６７】この参考例では、着色層において部分的に
厚さを異ならせることによって各着色領域内において濃
淡パターンを形成し、これによって透過する光を色調的
に変調することができるため、上記第１及び第２参考例
と同様に、背景の映り込みや照明による幻惑を低減し、
表示品位を向上させることができる。

【００６８】この場合、着色層自体の凹凸形状或いは厚
肉部及び薄肉部の形状を調整することによって、着色層
を構成する材料自体の色調を変えることなく、カラーフ
ィルタの色調を容易に調整、変更することができる。こ
こで、着色層の形状を調整するとは、例えば凹凸の深さ
（凹部底面と凸部頂面との高低差）若しくは厚肉部と薄
肉部との厚さの差、及び／又は、凹部若しくは薄肉部と
凸部若しくは厚肉部の形成面積の割合を調整することで
ある。これらは、着色層自体の平均的な厚さを変える方
法よりも容易に制御することができ、精度も確保でき
る。

【００６９】また、上記３色の着色層の相互の色調関係
を最適化するために、相互に着色層の平均厚さを調整す
る必要があるが、この場合にも、単にそれぞれの着色層
の平均厚さを変えるのではなく、相互に凹凸形状或いは
厚肉部と薄肉部の形状を変えることによって結果的に平
均厚さが変わるようにすると、容易に相互間の色調関係
を調整することが可能になる。

【００７０】（第４参考例）次に、図９を参照して本発
明に係る第４参考例について説明する。この参考例にお
いて、上記第３参考例と同様の部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。カラーフィルタ４６は透明電
極３３の表面上に形成されており、カラーフィルタ４６
の各着色領域４６ａ，４６ｂ，４６ｃには、表面に第３
参考例と同様の凹凸形状が形成された着色層が形成され
ている。

【００７１】この参考例に示すように、カラーフィルタ
は、反射層よりも表面側の位置でさえあればいかなる位
置に形成されていてもよい。本参考例においては、カラ
ーフィルタ４６に導電性を有する材料を混合させ電極３
３の表面に着色層を構成し、透明電極３３と一体となっ
た着色層（着色電極）を構成することが可能であり、こ
のようにすることによって、製造工程及び構造を簡略化
することができる。

【００７２】なお、上記着色層による光の変調は、結果
的にカラーフィルタの各画素領域に対応する部分の内部
に濃淡パターンが形成されていればよく、例えば、平面
的に色調の異なる濃色部と薄色部とを分けて形成するこ
とによって構成してもよい。

【００７３】また、着色層の濃淡パターンの形成と、上
記第１参考例のような選択的な着色パターン部の形成と
を適宜組み合わせることによって、最適な表示品位を得
られるカラーフィルタを構成することもできる。

【００７４】上記第３参考例及び第４参考例に記載した
構造並びに部分的に色調を変える方法によって形成した
濃淡パターンのパターン形状は任意であり、例えば、実
施形態に示した反射層の区画形状のような平面パターン
に形成してもよく、また、第１参考例又は第２参考例の
着色パターン部を一方の（すなわち濃色部又は淡色部い
ずれかの）パターン形状として採用してもよい。

【００７５】なお、上記各参考例においては、特に、液
晶層を高分子と液晶とが相分離した状態で互いに分離し
たものとした高分子分散型の液晶表示装置として形成す
る場合に、画面表示の明るさを確保しながら背景の映り
込みを顕著に低減できるものである。これは、この種の
液晶表示体においては偏光板を用いる必要がないため、
本発明を適用しない場合、液晶層が光透過状態にある場
合には反射層の反射光がそのまま視認され、特に背景の
映り込みや照明光の反射がはっきりと現れるからであ
る。

【００７６】高分子分散型の液晶表示装置としては、特
に、液晶セル内において相溶した液晶分子及び高分子の
モノマーを所定の水平方向に配向させた状態とし、高分
子のモノマーを重合硬化させる、例えば光重合させて硬
化させることにより、液晶分子と高分子粒子とが相互に
分散された状態とするものが好ましい。この場合には、
例えば、電界無印加時に液晶分子と高分子粒子の配向方
向が揃って液晶高分子複合層は透明状態となり、電界印
加時に液晶分子のみが電界方向に指向することによって
白濁状態となる。

【００７７】上記高分子分散型の液晶表示装置の他に、
偏光板を用いる必要のない液晶表示装置としては、光散
乱や着色性を利用して光透過状態と光散乱状態若しくは
着色状態との間の状態遷移によって表示を行う液晶表示
方法、例えば、コレステリック相とネマチック相との相
転移を利用した相転移型、液晶の動的散乱モードを利用
したもの、配向分散によるもの等のように、種々のもの
があり、これらの場合にも同様に本発明を適用すること
により顕著な効果を得ることができる。

【００７８】また、アクティブ素子（ＭＩＭ、ＴＦＴ）
を用いた液晶表示装置、単純マトリックス液晶表示装
置、においても同様の効果を有するものである。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、画素領域毎に反射
率の異なる複数の反射区画が形成されているため、一方
の基板から入射された光は、反射区画の反射率の相違に
よって各画素領域内においてそれぞれ変調される。

【００８０】また、液晶層が透明状態になっても、背景
が映し込まれたり、直射光がそのままの状態で目に入っ
たりすることがなくなるから、画素領域によって形成さ
れる表示に影響を与えることなく、液晶表示装置の視認
性を向上させることができる。

【００８１】また、光透過状態と光散乱状態とを制御す
ることができ、様々な状態で表示可能となる。

【００８２】また、反射区画が裏面側電極で構成されて
いるために、反射層を別途設ける必要がなく、電極形成
工程で同時に作り込むことができる。

【００８３】また、金属その他の反射性材料の種類や組
成又は形成条件を変えることにより反射率の異なる反射
区画を容易に形成することができる。

【００８４】また、反射膜の厚さを部分的に変えること
によって反射率を変えることができ、或いは表面に露出
した材質によって部分的に反射率を変えることができる
など、積層構造によって反射率を容易に変えることがで
きる。特に、反射層を金属電極として形成する場合に
は、反射区画間の相互の導通を容易かつ確実にとること
ができるため、電極としての機能を損なうことなく、複
雑な形状の反射区画を容易に形成でき、また多数の反射
区画を設けることも可能になる。

【００８５】また、カラーフィルタが画素領域内におい
て所定の平面パターンで選択的に形成されているため、
一方の基板から入射された光は、カラーフィルタを透過
する際に、各画素領域内においてそれぞれカラーフィル
タの形成されている部分と形成されていない部分とによ
って色調的に変調されるので、液晶層が透明状態になっ
ても、背景が映し込まれたり、直射光がそのままの状態
で目に入ったりすることがなくなるから、画素領域によ
って形成される表示に影響を与えることなく、しかも、
表示の明るさを犠牲にすることなく、液晶表示装置の視
認性を向上させることができる。また、カラーフィルタ
の形成されていない部分も存在するため、電極の電界を
カラーフィルタを介することなく直接に液晶に印加する
ことができるため、駆動電圧の低減と駆動電圧のマージ
ンの拡大を図ることも可能である。

【００８６】また、前記液晶層は、液晶分子の中に高分
子が分散した構成であり、電圧の印加状態により光透過
状態と光散乱状態とを制御するため、光透過状態と光散
乱状態の間で反射率を任意に制御することができる。

【００８７】また、前記カラーフィルタが赤、青、緑の
色要素からなるため、フルカラー表示を得ることができ
る。

【００８８】また、前記カラーフィルタがイエロー、マ
ゼンダ、シアン、の色要素から構成されているため透過
率が高く、反射型表示装置として明るい表示が得られ
る。

【００８９】また、カラーフィルタの形成面積の割合を
色要素毎に異ならせることによって、形成面積の割合に
よって色調を相互に調整することができ、色要素自体の
色調を変えることなくカラーフィルタの色調特性を調整
することができるから、高品位のカラー表示を実現する
ことができる。

【００９０】また、カラーフィルタを単一の島状に形成
することによって、例えばマスクパターンの大きさを変
更するなどの軽微な変更のみで対応することができるた
め、従来の製造工程をほとんど変えることなく製造する
ことができる。

【００９１】また、画素領域内に複数の分割パターン部
を備えたカラーフィルタが形成されているため、入射光
又は反射光を充分に変調することができ、表示品位を確
実に向上させることができる。

【００９２】また、カラーフィルタが画素領域内におい
て濃淡パターンを備えているため、この濃淡パターンに
よって入射光又は反射光が変調されるので、液晶層が透
明状態になっても、背景が映し込まれたり、直射光がそ
のままの状態で目に入ったりすることがなくなるから、
画素領域によって形成される表示に影響を与えることな
く、しかも、表示の明るさを損なうことなく、液晶表示
装置の視認性を向上させることができる。

【００９３】また、前記液晶層は、液晶分子の中に高分
子が分散した構成であり、電圧の印加状態により光透過
状態と光散乱状態とを制御するため、光透過状態と光散
乱状態の間で反射率を任意に制御することができる。

【００９４】また、前記カラーフィルタが赤、青、緑の
色要素からなるため、フルカラー表示を得ることができ
る。

【００９５】また、前記カラーフィルタがイエロー、マ
ゼンダ、シアン、の色要素から構成されているため透過
率が高く、反射型表示装置として明るい表示が得られ
る。

【００９６】また、濃淡パターンにおける濃色部と淡色
部の濃度差やパターン面積の割合等を変えることによっ
て、カラーフィルタの平均厚さを変えることができるた
め、色要素の色調を相互に調整することができるから、
高品位のカラー表示を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の実施形態の構造を
示す断面図である。

【図２】実施形態における各種の画素領域の配列構造例
を示す概略説明図（ａ）〜（ｃ）である。

【図３】実施形態における各種の画素領域の配列構造例
を示す概略説明図（ａ）〜（ｃ）である。

【図４】本発明に係る液晶表示装置の第１参考例の構造
を示す縦断面図である。

【図５】本発明に係る液晶表示装置の第３参考例の構造
を示す縦断面図である。

【図６】本発明に係る液晶表示装置の第１参考例のカラ
ーフィルタの平面構造を示す平面図である。

【図７】本発明に係る液晶表示装置の第２参考例のカラ
ーフィルタの平面構造を示す平面図である。

【図８】本発明に係る液晶表示装置の第３参考例のカラ
ーフィルタの平面構造を示す平面図である。

【図９】本発明に係る液晶表示装置の第４参考例の構造
を示す縦断面図である。

【図１０】従来の高分子分散型の反射型液晶表示装置の
構造を示す縦断面図である。

【図１１】従来のカラーフィルタを備えた反射型液晶表
示装置の構造を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１，２ 透明基板 ３ 透明電極 ４ 金属電極 ５，６ 配向膜 ７ 液晶高分子複合層 ７Ａ 液晶 ７Ｂ 高分子 Ａ，Ｅ 第１反射区画 Ｂ，Ｆ 第２反射区画 Ｄ 画素領域 ３６，３６’，４６ カラーフィルタ ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ 着色領域 ３６ａ−１，３６ｂ−１，３６ｃ−１ 着色パターン部 ３６ａ−１’，３６ｂ−１’，３６ｃ−１’ 厚肉部 ３６ａ−２’，３６ｂ−２’，３６ｃ−２’ 薄肉部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 周平 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 (72)発明者 矢崎 正幸 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 (72)発明者 土屋 豊 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 (72)発明者 千野 英治 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） 2H089 HA04 KA08 KA15 QA11 TA09 TA17 2H091 FA14Y FB07 FB08 FC02 FC10 FC26 FC29 FD04 FD06 FD23 GA13 HA07 LA03 LA11 LA12 LA16 2H092 HA05 JB07 MA04 MA12 MA35 MA37 QA15

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の基板間に液晶層を挟持し
   てなり、前記基板の内面に形成された一対の電極によっ
   て形成される画素領域を複数有する液晶装置において、 前記画素領域に対応して設けられた反射層を具備し、 前記反射層は、前記画素領域内において各々構成材料が
   異なる複数の反射区画に区分されてなることを特徴とす
   る液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記反射層は、複数の反射膜による積層構造を有するこ
   とを特徴とする液晶表示装置。