JP2003255323A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】対向する一対の基板間に光拡散反射膜を備えた
液晶表示装置であって、反射表示領域における液晶層の
層厚の均一性を向上させることによってコントラスト比
等の光学特性を向上させた半透過型液晶表示装置及び反
射型液晶表示装置を提供する。 【解決手段】一対の基板間に光拡散性を有する反射膜を
備えた液晶表示装置のカラーフィルタ層として開孔を有
するカラーフィルタ層７を設けることによって、反射膜
５に光拡散反射性を発現させるための突出部４が形成さ
れたことによる液晶層６の層厚の減少とカラーフィルタ
層７に開孔が形成されたことによる液晶層６の層厚の増
加とを相殺させて、反射表示領域における液晶層６の層
厚の均一性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外光を利用した表
示、又は外光及びバックライト光を利用した表示を行う
液晶表示装置に関する。詳しくは、光を拡散反射する反
射膜を具備した反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表
示装置に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、様々な液晶表示装置が開発さ
れており、それらは、表示方式によって透過型液晶表示
装置、反射型液晶表示装置又は半透過型液晶表示装置に
大別される。ここに、半透過型液晶表示装置とは、外光
を利用した反射型表示とバックライトからの光を利用し
た透過型表示とを併用する液晶表示装置である。

【０００３】半透過型液晶表示装置は、例えば、特開平
１１−５２３６６に開示されている。この従来の半透過
型液晶表示装置は、反射板（反射膜）を設けた反射表示
領域と、反射板（反射膜）を設けない透過表示領域とが
各画素内に形成されており、反射表示領域では外光を反
射させて反射型表示を行い、透過表示領域では、バック
ライト光を透過させて透過型表示を行う。

【０００４】反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示
装置の反射表示領域では、パネルに入射した光は、入射
時及び反射時の２回、カラーフィルタ層を通過する。こ
のため、反射型用のカラーフィルタ層は、カラーフィル
タ層を２回通過した後に所望の光が得られるように、調
整されており、一般的に、透過型用のカラーフィルタ層
に比べて光の吸収が小さい（透過率が高い）、言い換え
れば、「淡い」カラーフィルタ層が使用される。

【０００５】しかし、半透過型液晶表示装置において反
射表示領域と同じ「淡い」カラーフィルタ層を透過表示
領域でも使用すると、バックライトの光は、カラーフィ
ルタ層を１回しか通過しないため、２回通過する反射型
の表示に比べて光の着色が小さく、表示色が淡い色に限
定されしまう。一方、透過型液晶表示装置用として光が
１回透過しただけで適切な色表示が得られるように調整
されている「濃い」カラーフィルタ層を反射表示型液晶
表示装置に設けた場合、光がカラーフィルタ層を２回通
過するため、カラーフィルタ層での光の吸収が大きすぎ
て、色純度は高いものの暗い表示になるという欠点を有
していた。

【０００６】そこで、反射表示領域の一部にカラーフィ
ルタ層を配置した反射着色表示領域と、カラーフィルタ
層を開孔した反射非着色表示領域を設けることによっ
て、通常の透過型液晶表示装置に用いられる比較的「濃
い」カラーフィルタ層を使用し、反射型でも明るい表示
を得る半透過型液晶表示装置が特開２０００−１１１９
０２号に開示されている。この構成は、カラーフィルタ
層が設けられた反射着色表示領域の光と、カラーフィル
タがない反射非着色表示領域の光を合わせて反射の表示
を行うため、反射着色表示領域のみの従来の構成に比べ
て、明るい反射型表示を実現するとともに、透過型表示
も良好な色再現を実現することができる。

【０００７】また、外光の写り込みや表示面内における
明るさの不均一性を低減するために、光を拡散反射する
反射膜（以下、光拡散反射膜とも称す）を対向する一対
の基板間に備えた反射型液晶表示装置や半透過型の液晶
表示装置（以下、簡便のため拡散反射型液晶表示装置と
も総称する）が盛んに開発されている。ここに、光拡散
反射膜とは、表面に凹凸面を有する反射膜を意味する。

【０００８】凹凸表面を有する反射板を用いることによ
り良好な表示を得る拡散反射型液晶表示装置が、特許第
２６９８２１８号公報に開示されている。図９（ａ）及
び図９（ｂ）に、特許第２６９８２１８号公報で開示さ
れた従来の反射板を示す。図９（ａ）は、従来の反射板
の断面図であり、図９（ｂ）は従来の反射板の平面図で
ある。なお、図９（ａ）は、図９（ｂ）におけるＸ−Ｘ
断面を表す。図９（ａ）に示された従来の反射板は、フ
ォトレジスト等により第１の基板１０１上に多数の同形
状の凸部（本発明における突出部に相当）１０４を形成
した後、凸部１０４を覆うように反射膜１０５を成膜す
ることにより得られる。これにより、反射板の表面は凹
凸面となり、光拡散反射性を発現する。

【０００９】また、良好な表示を得る拡散反射型表示装
置が特許第２７５６２０６号公報に開示されている。図
１０（ａ）及び図１０（ｂ）に、特許第２７５６２０６
号公報に開示されている従来の反射板を示す。図１０
（ａ）は従来の反射膜の断面図であり、図１０（ｂ）は
従来の反射板の平面図である。なお、図１０（ａ）は、
図１０（ｂ）におけるＹ−Ｙ断面を表す。図１０（ａ）
に示された従来の反射膜は、第１の樹脂からなる凸部１
０４が形成された基板１０１上に、第２の樹脂を更に追
加的に塗布する工程及び追加的な樹脂を硬化させる工程
によって表面の滑らかな凹凸平滑化膜１１４を形成した
後、反射膜１０５を形成して得られる。これにより、反
射板の表面は滑らかな凹凸面となり、良好な光拡散反射
性を発現する。

【００１０】更に、本願発明と同一発明者等によって、
特願２００２−０４３２２４号に、球状のビーズスペー
サ以外のスペーサを用いることにより、一対の基板を所
定の間隔で保持し、かつ余剰のスペーサの数を低減させ
た反射型液晶表示装置及び半透過型液晶表示装置が開示
されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】液晶層の層厚（液晶を
封止するために設ける一対の基板間のギャップ間隔）
は、コントラスト比等の表示装置の性能を左右する重要
な要素である。特に、液晶としてＴＮ型液晶を用いた液
晶表示装置においては、液晶層の層厚の均一性が極めて
重要な要素である。

【００１２】しかし、特開２０００−１１１９０２号公
報に開示された如く、反射型表示を行う領域の中にカラ
ーフィルタ層が設けられた着色反射部（本発明における
反射着色表示領域に相当）とカラーフィルタ層を開孔し
た非着色反射部（本発明における反射非着色表示領域に
相当）とが存在する構成において、非着色反射部では、
カラーフィルタ層の厚み分だけ着色反射部に比べて液晶
層の層厚が大きくなり、着色反射部と非着色反射部の両
方に対して最適な層厚の液晶層を形成することは困難で
ある。したがって、着色反射部又は非着色反射部のいず
れか一方に対して最適となるように液晶層の層厚を設計
せざるをえず、他方ではコントラスト比等の光学特性が
悪くなる、という欠点を有していた。

【００１３】また、特許第２６９８２１８号公報及び特
許第２７５６２０６号公報に開示された如く、光拡散反
射膜を一対の基板間に備えた構成において、凸部が設け
られた領域（反射表示領域）では、凸部の厚みに応じて
液晶層の層厚が部位ごとに異なり、つまり液晶層の層厚
が不均一であり、コントラスト比等の光学特性が悪くな
る、という欠点を有していた。

【００１４】本発明は上記に鑑みなされたものであり、
その目的は、光拡散反射膜を対向する一対の基板間に備
えた液晶表示装置であって、液晶層の層厚の均一性を向
上させることによってコントラスト比等の光学特性を向
上させた半透過型液晶表示装置及び反射型液晶表示装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する為
に、請求項１に記載の発明は、透光性を有する第１の基
板と、第１の基板に対向する透光性を有する第２の基板
と、第１の基板の対向面側に形成された突出部と、突出
部の一部を覆いかつ前記突出部の形成されていない領域
に開口部を有する反射膜と、少なくとも反射膜の開口部
が形成された領域に設けられた透光性及び導電性を有す
る透光導電膜と、第２の基板の対向面側に設けられた透
光性及び導電性を有する透光電極と、反射膜と前記透光
電極との間に設けられた液晶層と、液晶層の周縁に設け
られた液晶封止部と、反射膜と第２の基板との間に設け
られたカラーフィルタ層と、第１の基板の対向面側と反
対側に設けられたバックライトとを含む液晶表示装置で
あって、カラーフィルタ層を構成する各カラーフィルタ
膜が、前記突出部の形成された領域に開孔を有すること
を特徴とする液晶表示装置である。

【００１６】開孔のないカラーフィルタ層を設けた場
合、突出部の形成された領域の液晶層の層厚は薄くな
る。しかし、上記の構成によれば、突出部を形成したこ
とによる液晶層の層厚の減少と、カラーフィルタ層に開
孔を形成したことによる液晶層の層厚の増加とを相殺さ
せることができる。つまり、反射表示領域における液晶
層の層厚の均一性を向上させることができる。したがっ
て、コントラスト比等の表示特性を向上させた液晶表示
装置を提供することができる。ただし、表示色の異なる
画素を有するフルカラー型の液晶表示装置においては、
反射表示領域における液晶層の平均的な層厚を表示色の
異なる画素ごとに異ならせた構成とすることもできる。

【００１７】なお、上記の構成であれば、反射膜が光拡
散反射性を有することによって、外光を利用した明るい
反射型表示や外光の鏡面反射を防止した反射型表示を行
うことができ、また、反射膜に開口部を設けたことによ
って透過型表示を行うことができる。したがって、上記
の構成の液晶表示装置は半透過型液晶表示装置となる。
なお、反射膜は形成されず、かつ透光導電膜は形成され
た領域が透過表示領域となることに注意を要する。

【００１８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、カラーフィルタ層が、前記第２の基板
と前記透光電極との間に設けられていることを特徴とす
る。この構成によれば、液晶層の第１の基板側表面及び
液晶層の第２の基板側表面はそれぞれ凹凸面となるが、
反射表示領域における液晶層の層厚の均一性を向上させ
ることができる。

【００１９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、透光導電膜が、反射膜の開口部の形成
された領域では、前記第１の基板に設けられていことを
特徴とする。この構成によれば、開口部の形成された領
域における透光導電膜が少なくとも透過表示領域の画素
電極として機能し、反射膜が反射表示領域の画素電極と
して機能する。

【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、透光導電膜が反射膜を覆うことを特徴
とする。この構成によれば、開口部の形成された領域に
おける透光導電膜が透過表示領域の画素電極として機能
する。

【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、カラーフィルタ層が、反射膜と透光導
電膜との間に設けられていることを特徴とする。この構
成によれば、液晶層の第１の基板側表面が平坦となり、
かつ、液晶層の第２の基板側表面の平坦性を向上させる
ことができる。したがって、反射表示領域における液晶
層の層厚の均一性を向上させることができる。

【００２２】上記の課題を解決する為に、請求項６に記
載の発明は、第１の基板と、第１の基板に対向した透光
性を有する第２の基板と、第１の基板の対向面側に形成
された突出部と、突出部の少なくとも一部を覆う反射膜
と、第２の基板の対向面側に設けられた透光性及び導電
性を有する透光電極と、反射膜と透光電極との間に挟ま
れた液晶層と、液晶層の周縁に設けられた液晶封止部
と、反射膜と第２の基板との間に設けられたカラーフィ
ルタ層とを含む液晶表示装置であって、カラーフィルタ
層を構成する各カラーフィルタ膜が、突出部の形成され
た領域に開孔を有することを特徴とする液晶表示装置で
ある。

【００２３】上記の構成によれば、突出部を形成したこ
とによる液晶層の層厚の減少と、カラーフィルタ層に開
孔を形成したことによる液晶層の層厚の増加とを相殺さ
せることができる。つまり、反射表示領域における液晶
層の層厚の均一性を向上させることができる。したがっ
て、コントラスト比等の表示特性を向上させた反射型液
晶表示装置を提供することができる。また、上記の構成
であれば、反射膜が光拡散反射性を有することによっ
て、外光を利用した明るい反射型表示や外光の鏡面反射
を防止した反射型表示を行うことができる。

【００２４】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、カラーフィルタ層が第２の基板と透光
電極の間に形成されていることを特徴とする。この構成
によれば、液晶層の第１の基板側表面及び液晶層の第２
の基板側表面はそれぞれ凹凸面となるが、反射表示領域
における液晶層の層厚の均一性を向上させることができ
る。

【００２５】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
の発明において、透光性及び導電性を有する透光導電膜
を更に含み、かつ、透光導電膜が反射膜を覆うことを特
徴とする。この構成によれば、少なくとも透光導電膜が
画素電極として機能する。

【００２６】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の発明において、カラーフィルタ層が、反射膜と透光導
電膜との間に形成されていることを特徴とする。この構
成によれば、液晶層の第２の基板側表面が平坦となり、
かつ液晶層の第１の基板側表面を平坦化させることがで
きるので、反射表示領域における液晶層の層厚の均一性
を向上させることができる。

【００２７】請求項１０に記載の発明は、請求項５又は
９に記載の発明において、カラーフィルタ層を構成する
各カラーフィルタ膜の前記液晶層側表面が平坦であるこ
とを特徴とする。平滑性を有する材料で各カラーフィル
タ膜を形成することによって、各カラーフィルタ膜の液
晶層側表面を平坦化することができる。したがって、こ
の構成であれば、液晶層の第２の基板側表面が平坦とな
り、かつ液晶層の第１の基板側表面を良好に平坦化させ
ることができるため、反射表示領域における液晶層の層
厚の均一性を更に向上させることができる。また、この
構成であれば、球状のスペーサを用いて第1の基板と第
２の基板とを簡便に所定の間隔で保持することができ
る。

【００２８】請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１
０のいずれか一項に記載の発明において、カラーフィル
タ層の開孔の設けられた領域における突出部の表面が凸
曲面又は平面であることを特徴とする。この構成によれ
ば、突出部の山頂付近、つまり突出部の厚さが厚い領域
にカラーフィルタ層の開孔を設けることとなり、反射表
示領域における液晶層の層厚の均一性を効果的に向上さ
せることができる。

【００２９】請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１
０のいずれか一項に記載の発明において、第１の基板上
に形成された液晶駆動手段を更に含み、かつ、カラーフ
ィルタ層の開孔の形成された領域が、液晶駆動手段の形
成された領域の少なくとも一部を含むことを特徴とす
る。ここに、液晶駆動手段としては、スイッチング素子
及び信号配線を有する電子回路や、スイッチング素子、
信号配線及び容量素子を有する電子回路が例示できる。

【００３０】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の発明において、液晶駆動手段がスイッチング素子
を有し、かつ、カラーフィルタ層の開孔の形成された領
域がスイッチング素子の形成された領域の少なくとも一
部を含むことを特徴とする。

【００３１】請求項１４に記載の発明は、請求項１２に
記載の発明において、液晶駆動手段が容量素子を有し、
かつ、カラーフィルタ層の開孔の形成された領域が、容
量素子の形成された領域の少なくとも一部を含むことを
特徴とする。

【００３２】スイッチング素子、容量素子又は信号配線
等の形成された領域に設けられた突出部の第１の基板か
らの高さは、その他の領域に形成された突出部の第１の
基板側からの高さに比べて高くなる。したがって、上記
の構成の如く、スイッチング素子や容量素子や信号配線
等が形成された領域の少なくとも一部の領域に、カラー
フィルタ層の開孔を設けることによって、反射表示領域
における液晶層の層厚の均一性を効果的に向上させるこ
とができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の内容を説明すると共に、
好ましい実施の形態を記述する。なお、必要に応じて図
面を参照するが、図面中の同一部材については各図面に
おいて同一の参照符号を付す。

【００３４】（実施の形態１）本実施の形態において
は、カラーフィルタ層が第２の基板と液晶層の間に設け
られた半透過型液晶表示装置について、図１及び図２を
参照しながら説明する。図１は、半透過型液晶表示装置
の模式的な部分断面図であり、図２は、半透過型液晶表
示装置の模式的な部分平面図である。なお、図１は、図
２におけるＡ−Ａ断面を表す。

【００３５】図１及び図２に示された半透過型液晶表示
装置は、基板１（第１の基板）と、液晶を駆動するため
のＴＦＴ素子１９及び各種信号配線３と、表面に曲面領
域を有する突出部４と、開口部を有する複数の光拡散反
射膜５（反射膜）と、画素電極として機能する透明性を
有する透光導電膜１５と、液晶層６と、液晶層６の周縁
に設けられた液晶封止部（図示せず）と、透光性を有す
る対向基板２（第２の基板）と、開孔を有する複数種の
カラーフィルタ膜７ａ、７ｂ、７ｃ（カラーフィルタ層
７）と、カラーフィルタ層７を覆うように形成された透
光性を有する共通電極９（透光電極）と、基板１の下
（液晶層と反対側）に配置された第１の位相差板１３
と、第１の位相差板１３下に設けられた第１の偏光板１
４と、第１の偏光板１４の後方に配置されたバックライ
ト（図示せず）と、対向基板２上に配置された第２の位
相差板１６と、第２の位相差板１６上に配置された第２
の偏光板１７とを備えている。

【００３６】カラーフィルタ層７の開孔は、基板１上に
設けられた突出部４の凸面４ａと対向する部位に形成さ
れている。カラーフィルタ層７の着色濃度及び厚みは、
カラーフィルタ層７を1回通過する透過型表示としての
使用時に、適切な色表示となるよう調整している。カラ
ーフィルタ層７を構成する複数種のカラーフィルタ膜と
しては、緑色フィルタ膜７ａ、赤色フィルタ膜７ｂ及び
青色フィルタ膜７ｃを用いた。各色のカラーフィルタ膜
の材料としては、例えば、各色に応じた顔料又は染料を
混入したネガ形フォトレジストを利用することができ
る。

【００３７】基板１と対向基板２は、所定のギャップ間
隔を保つように貼り合わされている。なお、基板１と対
向基板２を所定のギャップ間隔に保持するために、液晶
層６には適切な径のビーズスペーサ（図示せず）が散布
されている。また、透光導電膜１５と液晶層６との間に
は液晶層６と接触する第１の液晶配向膜（図示せず）、
及び、共通電極９と液晶層６との間には液晶層６と接触
する第２の液晶配向膜（図示せず）が形成されている。

【００３８】対向基板２の外側には、位相差板１６、偏
光板１７が設けられており、光拡散反射膜５が設けられ
た反射表示領域（１１ａ、１１ｂ）では、１枚偏光板型
の液晶表示装置の構成をなしている。一方、基板１の外
側にも位相差板１３、偏光板１４が設けられており、こ
れによって、偏光板１４の外側に設置されたバックライ
トから放射されたバックライト光の透過及び吸収を制御
することができる。

【００３９】基板1上に設けた透光導電膜１５は、突出
部４及び光拡散反射膜５に設けられたコンタクトホール
８において、基板１上のＴＦＴ素子１９（スイッチング
素子）と電気的に接続されている。基板１上に配線され
たソース信号線及びゲート信号線（信号配線３）に電気
信号を与えることにより、基板１上のＴＦＴ素子１９を
駆動し、透光導電膜１５と共通電極９の間に印加する電
圧を変化させる。透光導電膜１５と共通電極９の間の電
圧変化に応じて、液晶層６における光の透過を制御する
ことができる。

【００４０】上記の本実施の形態においては、透光導電
膜１５が単独で画素電極として機能すると記載したが、
光拡散反射膜５が導電性を有する場合には透光導電膜１
５及び光拡散反射膜５が共同で画素電極として機能す
る。また、本実施の形態において光拡散反射膜５の上に
透光導電膜１５を設けたが、光拡散反射膜５と透光導電
膜１５とを接触させて形成する場合においては光拡散反
射膜５の下に透光導電膜１５を設けてもよい。

【００４１】この半透過型液晶表示装置の各画素（１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ）には、反射着色表示領域１１ａ及
び反射非着色表示領域１１ｂからなる反射表示領域と、
透過着色表示領域のみからなる透過表示領域１２とが形
成されている。ここに、反射着色表示領域１１ａとは、
少なくとも光拡散反射膜５（反射膜）と液晶層６とカラ
ーフィルタ層７とが積層している領域を意味し、また反
射非着色表示領域１１ｂとは、少なくとも光拡散反射膜
５と液晶層６とカラーフィルタ層７の開孔とが積層して
いる領域を意味し、また透過着色表示領域とは、少なく
とも光拡散反射膜５の開口部と透光導電膜１５と液晶層
６とカラーフィルタ層７とが積層している領域を意味す
る。

【００４２】本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置
の表示動作について説明する。周辺が暗い場合には、基
板１側後方に配置されたバックライトにより透過型表示
を行う。透過表示領域１２において、第１の偏光板１４
の外側に配置されたバックライトから放射され、かつ偏
光板１４側から液晶表示装置に入射した光は、偏光板１
４、位相差板１３、基板１、透光導電膜１５、液晶層
６、共通電極９、カラーフィルタ層７、対向基板２、位
相差板１６、偏光板１７を順次に透過した後、対向基板
２の外側に出射して観察者の目に至る。このように、透
過表示領域１２における透過型表示の場合には、バック
ライトの光がカラーフィルタ層７を１回通過する。

【００４３】一方、周辺が明るい場合には、外光を利用
した反射型表示を行う。反射表示領域において、カラー
フィルタ層７を設けた反射着色表示領域１１ａでは、偏
光板１７の外側から入射した外光が、偏光板１７、位相
差板１６、対向基板２、カラーフィルタ層７、共通電極
９、液晶層６、透光導電膜１５を順次に透過し、突出部
４上の光拡散反射膜５の表面で反射される。光拡散反射
膜５で反射された光は、入射の経路と逆順に各層を進
み、偏光板１７から出射して観察者の目に至る。このよ
うに反射着色領域１１ａでは、外光がカラーフィルタ層
７を２回通過する。

【００４４】カラーフィルタ層７は、光が１回通ったと
きに適切な色表示となるよう調整されているため、２回
通過すると減衰し、出射光量は小さくなる。一方、カラ
ーフィルタ層を設けていない反射非着色表示領域１１ｂ
では、反射着色表示領域１１ａにおける光路のうち、カ
ラーフィルタ層７がない部分だけが異なる。反射非着色
表示領域１１ｂでは、カラーフィルタ層７を通過しない
ため、カラーフィルタ層７における光の着色や減衰がな
く、出射光量が大きくなる。反射非着色表示領域１１ｂ
は、各々の画素よりも小さい微細な構成であることか
ら、観察者の目は、反射非着色表示領域１１ｂと反射着
色表示領域１１ａの両方からの光が合わさった光によっ
て、色や明るさを感じる。このように、カラーフィルタ
層７を開孔した反射非着色表示領域１１ｂを反射表示領
域内に部分的に設けることにより、透過型表示に適した
「濃い」カラーフィルタ層７を使用した場合でも、反射
型表示時に明るい表示を実現することができる。

【００４５】反射表示領域では、基板１上に、厚みの変
化により表面に凹形状又は凸形状をなす突出部４が頂上
の高さが３μｍの厚みで設けられ、突出部４上にアルミ
ニウム製の反射膜５が蒸着により０．２μｍの厚みで成
膜されている。透光導電膜１５は、インジウム錫酸化物
（ＩＴＯ）を０．１μｍの厚みにスパッタ成膜したもの
である。カラーフィルタ層７は、２μｍの厚みであり、
透過表示領域１２を基板１の外側から入射してきたバッ
クライトの光がカラーフィルタ層７を１回通過したとき
に、適切な色表示ができるように調整されたものであ
る。共通電極９は、ＩＴＯを０．１μｍの厚みで成膜し
たものである。ここに、透過表示領域１２における液晶
層の層厚は約５μｍに調整されている。

【００４６】本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置
の製造方法について、図５を参照しながら説明する。図
５は、図１の半透過型液晶表示装置を製造する工程を説
明するための模式的な工程断面図である。

【００４７】まず、基板１上にＴＦＴ素子（図示せず）
及び信号配線３を形成する（図５（ａ））。次に、ポス
トベークによりメルトフローする性質を有するアクリル
系ポジ型フォトレジストを塗布して、厚さ４μｍのフォ
トレジスト膜を形成する。画素領域を単位パターンとす
る繰り返しパターンを構成するように、フォトリソグラ
フィによりフォトレジスト膜をパターニングする。次
に、パターニングされたフォトレジスト膜をポストベー
クする。ポストベークにおけるフォトレジスト膜のメル
トフローによって、表面が滑らかに起伏した曲面領域を
有する突出部４が形成される（図５（ｂ））。

【００４８】次に、突出部４上には、アルミニウムを
０．２μｍの厚みで蒸着し、突出部４以外の部分をフォ
トリソグラフィ及びエッチングの方法により取り除き、
図５（ｃ）のように、突出部４上のみに光拡散反射膜５
（反射膜）を形成した。更に、スパッタ法を適用してＩ
ＴＯを成膜した後、所望の画素形状となるようにパター
ニングすることによって、透光導電膜１５（画素電極）
を形成した。

【００４９】一方、対向基板２上にカラーフィルタ層７
を形成する。カラーフィルタ層７は、赤、緑又は青の各
色ごとに同様の工程を繰り返して形成する。なお、各色
のカラーフィルタ層形成の順序は、入れ替わっても差し
支えない。まず、図５（ｄ）のような対向基板２上に、
図５（ｅ）のように、緑のカラーフィルタ膜７ａを形成
した。緑のカラーフィルタ膜７ａは、１）顔料を混入し
たネガ形レジストを対向基板２上に塗布する、２）緑の
画素のうち、反射非着色表示領域１１ｂ（カラーフィル
タ膜の開孔）を除く領域に光を照射するカラーフィルタ
層用のフォトマスクを介して露光、現像し、光が照射さ
れなかったレジストを除去する、という工程により形成
した。ここで、反射非着色表示領域１１ｂ（カラーフィ
ルタの開孔した領域）の位置は、基板１と対向基板２を
貼り合わせた際に、基板１上の凸部の厚さが厚い領域に
位置するように、突出部用フォトマスク及びカラーフィ
ルタ層用フォトマスクをあらかじめ設計しておいた。
赤、青のカラーフィルタ膜７ｂ、７ｃも同様の方法で図
５（ｅ）のように形成した。次に、図５（ｆ）のよう
に、カラーフィルタ層７及び反射非着色表示領域１１ｂ
の対向基板２上にＩＴＯをスパッタにより成膜して透明
性の共通電極９（透光電極）を形成した。

【００５０】次に、突出部４、光拡散反射膜５、透光導
電膜１５を形成した基板１上にビーズスペーサ（図示せ
ず）を散布した後、カラーフィルタ層７、共通電極９を
形成した対向基板２と基板１とを所定のギャップ間隔で
貼り合わせて空セルを形成した。空セルに設けられたギ
ャップに液晶を注入した後に、注入した液晶を封止して
図５（ｇ）に示すような液晶層６を形成した。

【００５１】次に、基板１の外側（液晶層と反対側）
に、第１の位相差板１３、第１の偏光板１４を貼るとと
もに、対向基板２の外側（液晶層と反対側）に第１の位
相差板１６、第２の偏光板１７を順次貼り付けた。第１
の偏光板１４の外側には、更に、バックライト（図示せ
ず）を配置して、図１に示された半透過型液晶表示装置
を完成させた。以上の製造方法により、良好な表示特性
を有する半透過型液晶表示装置を製造することができ
た。

【００５２】本実施の形態の構成であれば液晶層の層厚
の均一性を効果的に向上できることについて、図３及び
図４を参照しながら説明する。図３は、突出部４の凸面
４ａの位置に、カラーフィルタ層７を開孔した反射非着
色表示領域１１ｂを有する図１の構成の半透過型液晶表
示装置の断面を示すものである。一方、図４は、カラー
フィルタ層７を開孔した反射非着色表示領域１１ｂ’
が、突出部４の凸面４ａ以外の部分にも配置された場合
を示す。

【００５３】図３において、Ａ部位は突出部４の頂上付
近、Ｂ部位及びＣ部位はそれぞれ反射非着色表示領域１
１ｂと反射着色表示領域１１ａの境界付近、Ｄ部位は突
出部４のふもと付近を示すものである。ここでカラーフ
ィルタ層７（Ｘ部位）の厚みは２μｍ、突出部の頂上
（Ｙ部位）の高さは３μｍであり、反射非着色表示領域
１１ｂと反射着色表示領域１１ａとの境界付近の突出部
（Ｚ部位）の高さは２μｍである。このとき、Ａ部位、
Ｂ部位、Ｃ部位及びＤ部位の液晶層６の層厚は、それぞ
れ、４μｍ、５μｍ、３μｍ、５μｍとなり、反射非着
色表示領域１１ｂと反射着色表示領域１１ａを含めた反
射表示領域の液晶層６の層厚は３μｍから５μｍの範囲
となり、液晶層６の層厚は場所によって多少異なるもの
の、その差異は比較的小さい。

【００５４】一方、図４は、反射非着色表示領域１１
ｂ’が、突出部４の頂上からふもとまでの間に位置して
いる構成である。図４のＦ部位及びＧ部位は突出部４の
頂上付近、Ｅ部位及びＨ部位は突出部４のふもと付近で
ある。図４に示された構成では、Ｅ部位、Ｆ部位、Ｇ部
位、Ｈ部位の液晶層６の層厚は、それぞれ、５μｍ、２
μｍ、４μｍ、７μｍとなり、反射表示領域（１１
ａ’、１１ｂ’）における液晶層６の層厚は２μｍから
７μｍの範囲となる。このように、突出部４の頂上から
外れた位置に反射非着色表示領域１１ｂ’を設けた構成
では、反射表示領域における液晶層の層厚の均一性を向
上させる効果は非常に小さくなる。

【００５５】カラーフィルタ層を開孔した反射非着色表
示領域を設ける際、突出部の頂上付近、すわなち、突出
部の厚さが厚い領域に設けることで、突出部が形成され
たことによる液晶層の層厚の減少と、カラーフィルタ層
に開孔があることによる液晶層の層厚の増加とを効果的
に相殺させることができる。したがって、カラーフィル
タ層の開孔は、反射表示領域内の突出部４の厚さが厚い
領域に設けることが好ましい。

【００５６】一般に、液晶表示装置の光学特性は液晶層
の層厚（一対の基板間のギャップ間隔）に左右されるた
め、適切な層厚でありかつ均一な層厚の液晶層を確保す
る必要がある。このため、適正な層厚の液晶層が均一に
形成されている場合に比べ、表示面内で液晶層の層厚が
大きく異なる部分が混在している場合には光学特性が悪
くなる。本発明に係る半透過型液晶表示装置では、液晶
層の膜厚の均一性を向上できるため、良好な光学特性を
実現することができる。なお、上記本実施の形態では、
カラーフィルタ層の厚み、突出部の厚み、液晶層の層厚
等に具体的な数値を示したが、それらの数値に限定され
るものではないことに注意を要する。

【００５７】また、上記本実施の形態は、反射表示領域
（１１ａ、１１ｂ）が１枚偏光板方式の構成となるよう
にした半透過型液晶表示装置を示したが、１枚偏光板方
式ではなく、例えば、液晶層中に黒の二色性色素を含有
させて光の吸収、透過を制御するゲストホスト型液晶表
示装置であれば、偏光板を用いない方式の構成とするこ
とができる。この構成であっても本発明と同様の効果を
得ることができる。

【００５８】また、上記本実施の形態では、基板１と対
向基板２とを所定の間隔で保持するために球状のビーズ
スペーサを設けたが、ビーズスペーサ以外に、柱スペー
サ等を使用してもよい。界面が平坦でない液晶層が形成
される液晶表示装置においては、柱スペーサを用いるこ
とで、簡便に、一対の基板を所定の間隔で保持すること
ができる。このような柱スペーサ等については、本願と
同一発明者等によって特願２００２−０４３２２４号に
開示されている。

【００５９】（実施の形態２）本実施の形態において
は、カラーフィルタ層が第２の基板と液晶層の間に設け
られた反射型液晶表示装置について、図６を参照しなが
ら説明する。図６は、反射型液晶表示装置の模式的な部
分断面図である。なお、上記実施の形態１と重複する部
分については説明を省略し、それ以外の特徴部分につい
てのみ説明する。なお、反射型液晶表示装置には、上記
実施の形態１において用いたバックライトは不要である
ことに注意を要する。ただし、フロントライトを備えた
構成の反射型液晶表示装置であってもよい。

【００６０】図６に示す如く、基板１上には、実施の形
態１と同様に、突出部４及び光拡散反射膜５が形成され
ている。光拡散反射膜５は画素全体に形成されており、
透過表示領域は存在せず画素全体が反射表示領域１１
（反射着色表示領域１１ａ、反射非着色表示領域１１
ｂ）である。また、図６に示された反射型液晶表示装置
は、光拡散反射膜５が画素電極を兼ねる構成である。基
板１（第１の基板）と対向して設けられた対向基板２
（第２の基板）上には、３種のカラーフィルタ膜７ａ、
７ｂ、７ｃからなるカラーフィルタ層７が形成されてい
る。基板１と対向基板２は所定のギャップを介して貼り
あわされており、そのギャップに液晶層６が設けられて
いる。

【００６１】カラーフィルタ層７は、突出部４の厚さが
厚い領域である凸面４ａ付近には設けられておらず、反
射非着色表示領域１１ｂを構成している。カラーフィル
タ層７及び反射非着色表示領域１１ｂの対向基板２上に
は、ＩＴＯが成膜されてなる透明な共通電極９（透光電
極）が形成されている。このように、突出部４の厚さが
厚い領域にカラーフィルタ層７を開孔した反射非着色表
示領域１１を設けることにより、図６に示されたような
反射型液晶表示装置においても、反射表示領域１１にお
ける液晶層６の層厚の均一性を効果的に向上させること
ができる。したがって、上記実施の形態１と同様に良好
な光学特性を確保することができる。

【００６２】（実施の形態３）本実施の形態において
は、カラーフィルタ層が第１の基板と液晶層の間に設け
られた半透過型液晶表示装置について、図７を参照しな
がら説明する。図７は、半透過型液晶表示装置の模式的
な部分断面図である。なお、上記実施の形態１と重複す
る部分については説明を省略し、それ以外の特徴部分に
ついてのみ説明する。

【００６３】図７に示す如く、基板１（第１の基板）上
には、実施の形態１と同様に、突出部４が形成され、か
つ突出部４上に光拡散反射膜５が成膜されている。光拡
散反射膜５が成膜された反射表示領域（１１ａ、１１
ｂ）の光拡散反射膜５上、及び、光拡散反射膜５が成膜
されていない（光拡散反射膜の開孔）透過表示領域１２
の基板１上には、突出部４のうち厚さが厚い領域である
凸面４ａの箇所を除き、突出部４による凹凸を平坦化す
るように平坦化カラーフィルタ層７’が設けられてい
る。凸面４ａ上は、平坦化カラーフィルタ層７’が開孔
しており、反射非着色表示領域１１ｂをなしている。平
坦化カラーフィルタ層７’上及び凸面４ａにおける光拡
散反射膜５上には、画素電極として機能する透光導電膜
１５が成膜されている。対向基板２には、透光性を有す
る共通電極９（透光電極）が成膜されている。基板１と
対向基板２は、所定のギャップ間隔で貼り合わされてお
り、そのギャップに液晶層６が設けられている。本実施
の形態が上記実施の形態１と異なる点は、平坦化カラー
フィルタ層７’が、対向基板２上ではなく突出部４及び
光拡散反射膜５を形成した基板１上に設けられている点
である。この構成によっても、反射表示領域における液
晶層６の層厚の均一性を向上させることができる。した
がって、上記実施の形態１と同様に、良好な光学特性を
確保することができる。

【００６４】（実施の形態４）本実施の形態において
は、カラーフィルタ層が第１の基板と液晶層の間に設け
られた反射型液晶表示装置について、図８を参照しなが
ら説明する。図８は、反射型液晶表示装置の模式的な部
分断面図である。なお、上記実施の形態１と重複する部
分については説明を省略し、それ以外の特徴部分につい
てのみ説明する。

【００６５】本実施の形態における反射型液晶表示装置
は、実施の形態２と同様に透過表示領域がなく、反射表
示領域１１（１１ａ、１１ｂ）だけから画素が構成され
ている。そして、実施の形態３と同様に、平坦化カラー
フィルタ層７’が、対向基板２上ではなく、基板１（第
１の基板）上に設けられている。このように、平坦化カ
ラーフィルタ層７’を基板１上に備えた反射型液晶表示
装置であっても、上記実施の形態１〜３と同様に、反射
表示領域１１における液晶層６の層厚の均一性を向上さ
せることができる。したがって、図８に示された反射型
液晶表示装置は良好な光学特性を実現できる。

【００６６】なお、実施の形態１〜４では、突出部の厚
さが厚い領域にカラーフィルタ層の開孔した反射非着色
表示領域を形成する構成を示した。ここで、突出部のう
ち厚さが厚い領域のすべてに反射非着色表示領域を形成
する必要はなく、少なくとも一部の突出部において、カ
ラーフィルタ層を開孔した反射非着色表示領域を形成す
ることにより、本発明の効果を得ることができる。反射
非着色表示領域の反射表示領域全体に対する面積比を適
切に制御することにより、所定の範囲で色再現性を任意
に設定することが可能である。

【００６７】また、実施の形態１及び実施の形態３で
は、突出部の形成されていない領域の一部を透過表示領
域としたが、突出部上の一部には光拡散反射膜を成膜せ
ず、突出部上であって透光導電膜が形成された領域を透
過表示領域とした構成でもよい。

【００６８】また、反射非着色表示領域の配置、大きさ
は、突出部の厚み、カラーフィルタ層の厚み、反射表示
領域の色再現性に応じて設定することができる。また、
緑、青、赤の各色の画素ごとに、反射非着色領域の配
置、大きさを変えた構成とすることにより、反射表示領
域の色再現性を所定の範囲で任意に調整することができ
る。

【００６９】また、カラーフィルタ層を開孔した領域
は、基板上にＴＦＴ素子等のスイッチング素子が設けら
れた領域又は補助容量素子（容量素子）が設けられた領
域であることが望ましい。また、信号配線の形成された
領域であってもよい。スイッチング素子の設けられた領
域又は補助容量素子の設けられた領域には、金属膜、半
導体層、絶縁層等のスイッチング素子又は補助容量素子
を構成する部材の層が基板上に形成されるため、基板か
ら突出部の頂上までの高さが他の領域に比べてより高く
なる。このため、反射型液晶表示装置及び半透過型液晶
表示装置のいずれにおいても、スイッチング素子又は補
助容量素子が設けられた領域であって基板からの突出部
の高さが高い領域に、カラーフィルタ層の開孔した反射
非着色表示領域を設けるほうが、液晶層の層厚の均一性
を効果的に向上できる。

【００７０】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明では、突
出部を形成したことによる液晶層の層厚の減少と、カラ
ーフィルタ層に開孔を形成したことによる液晶層の層厚
の増加とを相殺させることができる。つまり、光拡散反
射膜を備えた拡散反射型液晶表示装置において、反射表
示領域における液晶層の層厚の均一性を向上でき、ま
た、カラーフィルタ層に開孔を設けたことによって明る
い表示を行うことができる。したがって、コントラスト
比等の表示性能を向上させた半透過型液晶表示装置及び
反射型液晶表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施の形態１に係る半透過型液晶表示
装置の部分断面図である。

【図２】図２は、実施の形態１に係る半透過型液晶表示
装置の部分平面図である。

【図３】図３は、反射表示領域における液晶層の層厚の
均一性を向上できることを説明するための半透過型液晶
表示装置の部分断面図であって、突出部の頂上付近と対
向する領域にカラーフィルタ層の開孔を設けた構成を示
す。

【図４】図４は、反射表示領域における液晶層の層厚の
均一性が向上できることを説明するための半透過型液晶
表示装置の部分断面図であって、突出部の頂上付近から
ふもと付近に至る領域にカラーフィルタ層の開孔を設け
た構成を示す。

【図５】図５は、実施の形態１に係る半透過型液晶表示
装置の製造方法を説明するための工程断面図である。

【図６】図６は、実施の形態２に係る反射型液晶表示装
置の部分断面図である。

【図７】図７は、実施の形態３に係る半透過型液晶表示
装置の部分断面図である。

【図８】図８は、実施の形態４に係る反射型液晶表示装
置の部分断面図である。

【図９】図９は、従来の反射板を説明するための模式図
であり、図９（ａ）が凸部と反射膜とを備えた反射板の
断面図であって、図９（ｂ）におけるＸ−Ｘ断面を表
し、図９（ｂ）が凸部と反射膜とを備えた反射板の部分
平面図を表す。

【図１０】図１０は、従来の反射板を説明するための模
式図であり、図１０（ａ）が凸部と凹凸平滑化膜と反射
膜とを備えた反射板の部分断面図であって、図１０
（ｂ）におけるＹ−Ｙ断面を表し、図１０（ｂ）が凸部
と凹凸平滑化膜と反射膜とを備えた反射板の部分平面図
を表す。

【符号の説明】

１、１０１ 基板（第１の基板） ２ 対向基板（第２の基板） ３ 信号配線 ４、１０４ 突出部 ５、１０５ 光拡散反射膜（反射膜） ６ 液晶層 ７ カラーフィルタ層 ７´ 平坦化カラーフィルタ層 ７ａ 緑色カラーフィルタ膜 ７ｂ 赤色カラーフィルタ膜 ７ｃ 青色カラーフィルタ膜 ８ コンタクトホール ９ 共通電極 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ 画素 １１ 反射表示領域 １１ａ、１１ａ’ 反射着色表示領域 １１ｂ、１１ｂ’ 反射非着色表示領域 １２ 透過表示領域 １３、１６ 位相差板 １４、１７ 偏光板 １５ 透光導電膜 １９ ＴＦＴ素子 １１４ 凹凸平滑化膜

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０２Ｆ 1/1368 Ｇ０２Ｆ 1/1368 Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA12 DA14 DA22 DB08 DC02 DE00 2H048 BA02 BA45 BB02 BB07 BB08 BB14 BB42 2H091 FA02Y FA08Z FA11Z FA14Y FA16Y FA41X FA41Z FC02 FC10 FC22 FC26 FD01 FD10 GA01 GA02 GA03 GA06 GA07 GA08 GA09 GA11 GA13 HA07 HA08 LA17 LA18 LA30 2H092 GA29 HA02 HA03 HA04 HA05 JA24 JA46 JB22 JB31 JB56 MA04 MA05 MA10 MA12 MA13 MA15 MA16 MA17 NA25 PA01 PA02 PA03 PA04 PA06 PA07 PA08 PA10 PA11 PA12 PA13 QA07 QA08

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性を有する第１の基板と、 前記第１の基板に対向する透光性を有する第２の基板
   と、 前記第１の基板の対向面側に形成された突出部と、 前記突出部の一部を覆いかつ前記突出部の形成されてい
   ない領域に開口部を有する反射膜と、 少なくとも前記反射膜の開口部が形成された領域に設け
   られた透光性及び導電性を有する透光導電膜と、 前記第２の基板の対向面側に設けられた透光性及び導電
   性を有する透光電極と、 前記反射膜と前記透光電極との間に設けられた液晶層
   と、 前記液晶層の周縁に設けられた液晶封止部と、 前記反射膜と前記第２の基板との間に設けられたカラー
   フィルタ層と、 前記第１の基板の対向面側と反対側に設けられたバック
   ライトと、を含む液晶表示装置であって、 前記カラーフィルタ層を構成する各カラーフィルタ膜
   が、前記突出部の形成された領域に開孔を有することを
   特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の液晶表示装置におい
   て、 前記カラーフィルタ層が、前記第２の基板と前記透光電
   極との間に設けられていることを特徴とする液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の液晶表示装置におい
   て、 前記透光導電膜が、前記反射膜の開口部の形成された領
   域において前記第１の基板に設けられていることを特徴
   とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の液晶表示装置におい
   て、 前記透光導電膜が、前記反射膜を覆うことを特徴とする
   液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の液晶表示装置に
   おいて、 前記カラーフィルタ層が、前記反射膜と前記透光導電膜
   との間に設けられていることを特徴とする液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 第１の基板と、 前記第１の基板に対向した透光性を有する第２の基板
   と、 前記第１の基板の対向面側に形成された突出部と、 前記突出部の少なくとも一部を覆う反射膜と、 前記第２の基板の対向面側に設けられた透光性及び導電
   性を有する透光電極と、 前記反射膜と前記透光電極との間に挟まれた液晶層と、 前記液晶層の周縁に設けられた液晶封止部と、 前記反射膜と前記第２の基板との間に設けられたカラー
   フィルタ層と、を含む液晶表示装置であって、 前記カラーフィルタ層を構成する各カラーフィルタ膜
   が、前記突出部の形成された領域に開孔を有することを
   特徴とする液晶表示装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の液晶表示装置におい
   て、 前記カラーフィルタ層が、前記第２の基板と前記透光電
   極との間に形成されていることを特徴とする液晶表示装
   置。
8. 【請求項８】 請求項６に記載の液晶表示装置におい
   て、 透光性及び導電性を有する透光導電膜を更に含み、か
   つ、 該透光導電膜が前記反射膜を覆うことを特徴とする液晶
   表示装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の液晶表示装置におい
   て、 前記カラーフィルタ層が、前記反射膜と前記透光導電膜
   との間に形成されていることを特徴とする液晶表示装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項５又は９に記載の液晶表示装置
    において、 前記カラーフィルタ層を構成する各カラーフィルタ膜の
    前記液晶層側表面が、平坦であることを特徴とする液晶
    表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか一項に記載
    の液晶表示装置において、 前記カラーフィルタ層の開孔の形成された領域における
    前記突出部の表面が、凸曲面又は平面であることを特徴
    とする液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１０のいずれか一項に記載
    の液晶表示装置において、 前記第１の基板上に形成された液晶駆動手段を更に含
    み、かつ、 前記カラーフィルタ層の開孔の形成された領域が、前記
    液晶駆動手段の形成された領域の少なくとも一部を含む
    ことを特徴とする液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記液晶駆動手段がスイッチング素子を有し、かつ、 前記カラーフィルタ層の開孔の形成された領域が、前記
    スイッチング素子の形成された領域の少なくとも一部を
    含むことを特徴とする液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記液晶駆動手段が容量素子を有し、かつ、 前記カラーフィルタ層の開孔の形成された領域が、前記
    容量素子の形成された領域の少なくとも一部を含むこと
    を特徴とする液晶表示装置。