JP2006234999A - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラーフィルタの表面の平坦性を確保することにより、表示品位の高い電気光学装置を提供する。
【解決手段】 本発明の電気光学装置１００は、一対の基板１１０，１２０と、基板間に配置された電気光学物質１３１と、一方の基板１１０上に設けられ複数色の着色層１１１Ｒ，１１１Ｂ，１１１Ｇの配列構造を備えたカラーフィルタとを有し、複数色の着色層のいずれか一つをそれぞれ含む複数の画素Ｐが平面的に配列されてなる表示領域１００Ａを備え、一方の基板上に、複数色の着色層のうちいずれか一色の着色層が当該着色層に対応する前記画素とともに前記画素以外の領域に形成され、前記一色の着色層は、前記表示領域より外側の領域において単層で遮光層を構成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は電気光学装置及び電子機器に係り、特に、複数色の着色層が配列されたカラーフィルタを備えた電気光学装置の構造に関する。

一般に、液晶表示装置などの電気光学装置では、一対の基板間に電気光学物質（液晶）を配置し、電気光学物質の電気光学効果を利用して画素毎に光の変調状態を変えることにより、光の出射状態を制御することができるように構成されている。ここで、カラー表示を可能にしたい場合には、電気光学物質と平面的に重なるようにカラーフィルタが配置される。このカラーフィルタは、通常、複数色の着色層を所定の態様で配列させたものである。多くの場合、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色を適宜のパターンで画素毎に配列し、これによって所望の表示色や所望の出射光の波長分布を得るようにしている。

また、画素による表示態様のコントラストを高めるために、通常、上記画素以外の領域、例えば、画素間領域、或いは、表示領域の外側に広がる周辺領域では、光の入射や出射を防止するために遮光層が形成される。この遮光層としては、多くの場合、カラーフィルタを構成する着色層を複数色重ねた積層構造の遮光部、ブラックマトリクス（黒色樹脂膜）、Ｃｒ等の金属膜などが用いられる。このうち、金属膜は一般に遮光性が高いが、光反射率が高いため、外光の反射光が視認性を阻害したり、電気的絶縁を施したりする必要があるなどの問題点もある。

上記の金属膜で構成された遮光層を備えた液晶表示装置の表示特性を向上させるために、カラーフィルタを構成する複数色の着色層のうちの一色の着色層を金属膜の表面を覆うように設けることが知られている（例えば、以下の特許文献１参照）。この方法では、金属膜によって確実な遮光を行うことができるとともに、上記一色の着色層によって光反射を抑制している。
実開平６−７３７３０号公報

しかしながら、前述の積層構造の遮光部を用いる方法では、カラーフィルタを構成する複数の着色層を重ねる必要があるので、基板表面を平坦に構成することが難しく、液晶などの電気光学物質の厚さを均一に構成できないので、表示ムラが生ずる場合がある。特に、セルギャップのばらつきに敏感なＳＴＮ（超捩れネマチック）型の液晶層を用いる場合には、液晶層に０．０５μｍ程度の厚さのばらつきが存在しても表示ムラが生ずるため、積層構造の遮光部を用いることは現実的ではない。

また、上記のブラックマトリクスによる遮光層を有する液晶表示装置では、カラーフィルタを構成する複数色の着色層（例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ）及びブラックマトリクスを、フォトリソグラフィ法を用いてそれぞれ形成するが、ブラックマトリクスと着色層では露光時の光感度が異なるため、膜厚を同一にすることがきわめて難しいという問題点がある。

例えば、図８（Ａ）に示すように、基板１上の画素間領域及び周辺領域にブラックマトリクス２，２′を形成した後、着色層３Ｒ，３Ｂ，３Ｇを形成し、その上にアクリル樹脂等からなる保護膜４を形成してなるカラーフィルタ構造について説明する。この構造において、図８（Ａ）に示すようにブラックマトリクス２，２′と着色層３Ｒ，３Ｂ，３Ｇの厚さがほぼ同じ場合には保護膜４の表面は平坦になり、その結果、液晶層の厚さも均一に構成できるが、図８（Ｂ）に示すように、ブラックマトリクス２，２′と着色層３Ｒ，３Ｂ，３Ｇの厚さが異なると、両者の間に大きな段差が発生するので、保護膜４ではこれを吸収することができず、保護膜４の表面にも凹凸が形成されてしまう。

特に、通常はブラックマトリクス２，２′を形成した後に着色層３Ｒ，３Ｂ，３Ｇを形成するため、図９に示すように、ブラックマトリクス２の両側に形成される二つの着色層３Ｒ，３Ｂの端部３Ｒａ，３Ｂａが共にブラックマトリクス２の上面に乗り上げた形で重なった状態となり、しかも、乗り上げることにより盛り上がった着色層の端部３Ｒａ，３Ｂａが相互に近接した位置に形成されることから、保護膜４の表面には大きな凸部４ａが形成される。また、周辺領域に形成されたブラックマトリクス２′は、画素間領域に形成されるブラックマトリクス２に比べてパターン幅が大きいために、より厚く形成される傾向にあるので、これによって周辺領域の表示ムラが発生する場合がある。

その上、ブラックマトリクスの感光性材料は光透過性が低いので、フォトリソグラフィ法で形成しようとすると、露光不足によるパターニング不良が生じやすいため、高い遮光性を有するブラックマトリクスを得ることが難しいという問題点もある。また、上記と同じ理由によりブラックマトリクスを厚く形成することができないことから、ブラックマトリクスの厚さに着色層３Ｒ，３Ｂ，３Ｇの厚さを整合させようとすると、厚さ不足により十分なフィルタ作用を有する着色層を形成できなくなるため、カラーフィルタのＮＴＳＣ比（色再現性）を高めることが困難になるという問題点もある。

さらに、金属膜で構成された遮光層を用いる場合には、視認側とは反対側に遮光層を形成すれば上記の特許文献１に記載の効果が得られるが、これでは遮光層の視認側に液晶層が配置されるので、液晶層から出射された光を十分に遮光することができず、遮光効果が不十分になるという問題点がある。また、視認側の基板に遮光層を形成すると、外光は着色層を通過せずに視認側に反射されるため、ブラックマトリクスのような光吸収効果が得られず、視認性を向上させることができないという問題点がある。また、この場合には、金属膜を十分な遮光性を備える程度に厚く形成すると、カラーフィルタの表面に段差が生じ、上記と同様に表示ムラが生ずる可能性もある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その目的は、カラーフィルタの表面の平坦性を確保することにより表示品位の高い電気光学装置を実現することにある。また、他の目的は、表示品位に優れた電気光学装置を安価に製造できる製造技術を提供することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の電気光学装置は、一対の基板と、該基板間に配置された電気光学物質と、一方の前記基板上に設けられ複数色の着色層の配列構造を備えたカラーフィルタとを有し、前記複数色の着色層のいずれか一つをそれぞれ含む複数の画素が平面的に配列されてなる表示領域を備えた電気光学装置において、前記一方の基板上に、前記複数色の着色層のうちいずれか一色の前記着色層が当該着色層に対応する前記画素とともに前記画素以外の領域に形成され、前記一色の着色層は、前記表示領域より外側の領域において単層で遮光層を構成することを特徴とする。

この発明によれば、一方の基板上には、カラーフィルタを構成する複数色の着色層のうちのいずれか一色の着色層が、当該着色層に対応する画素だけでなく、画素以外の領域にも単層で形成され、しかも、この一色の着色層が表示領域より外側の領域に単層で遮光層を構成している。これにより、一方の基板ではカラーフィルタの表面に段差を生じにくくなるため、基板内面の平坦性を向上させることができ、これによって電気光学物質の厚さのばらつきを抑制できるため、表示品位を高めることができる。また、一方の基板上にはカラーフィルタを構成する複数色の着色層を単層で配列させるだけで足り、遮光層を形成する工程を省くことができることから、製造コストを低減することも可能になる。

本発明において、前記電気光学物質の配置された全領域に亘って遮光層が形成されていないことが好ましい。これによれば、電気光学物質の配置領域全体に亘って平坦性を確保することができるので、液晶層の厚さのばらつきをさらに低減させることができる。

本発明において、前記表示領域には前記画素間に画素間領域が設けられ、該画素間領域には前記一色の着色層が形成され、前記一色の着色層と、前記画素内に形成された異なる色の前記着色層とが前記画素と前記画素間領域との境界位置で重なり、しかも、その重なり幅が前記画素間領域の幅より狭いことが好ましい。これによれば、段差が生じるのを必要最小限に抑えながら、画素間の遮光性を上げることができる。

本発明において、前記一色の着色層は青の着色層であることが好ましい。これによれば、一般的なカラーフィルタを構成する三色或いは四色の着色層の中では青の着色層の明度が最も低くなるため、この青の着色層を画素以外の領域にも形成することにより、画素間領域から出射される光によるコントラストの低下を最も抑制することができる。

本発明において、前記電気光学物質はＳＴＮ型の液晶層であることが好ましい。ＳＴＮ型の液晶層は複屈折性により光の偏光状態を変調するので、液晶層の厚さのばらつきに起因する表示品位への影響が極めて大きいため、カラーフィルタの表面の平坦性の悪化による表示ムラが発生しやすい。したがって、本発明の上記構成による表示品位に関する効果が最も高くなる。

次に、本発明の別の電気光学装置は、一対の基板と、該基板間に配置された電気光学物質と、視認側とは反対側の前記基板上に設けられ複数色の着色層の配列構造を備えたカラーフィルタとを有し、前記複数色の着色層のいずれか一つをそれぞれ含む複数の画素が平面的に配列されてなる電気光学装置において、前記視認側とは反対側の基板上に、前記複数色の着色層のうちいずれか一色の前記着色層が当該着色層に対応する前記画素を含む表示領域に形成され、前記視認側とは反対側の基板上には、少なくとも前記表示領域において、前記カラーフィルタの視認側とは反対側に光反射層が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、光反射層により反射型の表示を実現できるとともに、視認側とは反対側の基板上においては、画素以外の領域に光反射層と上記一色の着色層とが重なって配置されているため、視認側から入射した外光は画素以外の領域では上記一色の着色層を通過してから光反射層で反射され、さらに再び上記一色の着色層を通過するので、光反射層による反射光を減衰させることができる。したがって、遮光層が存在しなくても、画素以外の領域において或る程度の遮光性を持たせることができる。また、光反射層は画素及び画素以外の領域の双方に配置されているため、カラーフィルタの表面の平坦性を阻害することもない。また、樹脂や金属膜などで遮光膜を形成する必要がないので、製造プロセスを簡略化でき、コストも低減できる。特に、この観点から見て、光反射層は画素から画素以外の領域に亘って連続して形成されていることが望ましい。また、表示領域において、異なる色の着色層が隣接する画素と画素間領域の境界部分には、両側の着色層が僅かに重なる部分が存在するが、その重なり幅は画素間領域の幅より狭いことが好ましい。

なお、この場合、視認側とは反対側の基板には、電気光学物質の配置された全領域に亘って光反射層以外に遮光層を持たないことが好ましい。これによってカラーフィルタの表面の平坦性を阻害する要因を完全になくすことができる。

本発明において、前記光反射層は前記画素毎に前記画素の中央に島状に設けられた光透過部を有することが好ましい。これによれば、画素毎に光透過部を介して光を透過させることができるため、反射型表示だけでなく、透過型表示もが実現可能になる。また、光透過部が画素の中央に島状に設けられているので、光反射層を画素間において連続に形成することが可能になり、その結果、画素間領域に段差が生じにくくすることができる。

次に、本発明のさらに別の電気光学装置は、一対の基板と、該基板間に配置された電気光学物質と、視認側の前記基板上に設けられ複数色の着色層の配列構造を備えたカラーフィルタとを有し、前記複数色の着色層のいずれか一つをそれぞれ含む複数の画素が平面的に配列されてなる電気光学装置において、前記視認側の基板上に、前記複数色の着色層のうちいずれか一色の前記着色層が当該着色層に対応する前記画素とともに前記画素以外の領域に単層で形成され、前記画素以外の領域には、前記カラーフィルタの視認側に光反射層が配置され、前記視認側の基板の外面上には１／４波長板と偏光板が順に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、視認側の基板において画素以外の領域には光反射層が配置され、この上にカラーフィルタを構成する複数色の着色層のうち上記一色の着色層が単層で形成されているが、視認側の基板の外面上にはそれぞれ１／４波長板と偏光板が順に配置されているので、視認側から入射した外光に基づいて光反射層で反射される光は偏光板を通過することができない。したがって、画素以外の領域では光反射層による反射光が完全に遮光される。また、視認側とは反対側から入射する光については、上記一色の着色層によって一部が吸収されてから光反射層に入射するので、光反射層の膜厚を薄くしても、或る程度の遮光性を確保することができる。そして、このように光反射層を薄くした場合には、カラーフィルタの表面の平坦性も十分に担保することが可能になる。

本発明の電子機器は、上記のいずれか一項に記載の電気光学装置と、該電気光学装置を制御するための制御手段とを有することを特徴とする。電子機器としては、表示モニタや投射型表示装置（プロジェクタ）等の表示装置、表示機能を有する各種のコンピュータ装置、携帯電話・携帯型情報端末・電子時計等の携帯型電子機器などが挙げられる。

［第１実施形態］
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１（Ａ）は、本実施形態の電気光学装置である液晶表示装置１００の一部断面を示す拡大部分断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す断面部分の平面構造を示す拡大部分平面図、図２（Ａ）は液晶表示装置１００の全体を示す概略平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面を示す概略縦断面図である。

本実施形態の液晶表示装置１００は、図２に示すように、ガラスやプラスチックなどで構成される透明な一対の基板１１０と１２０を、シール材１３０を介して貼り合わせ、シール材１３０の内側の一対の基板１１０，１２０間に液晶層１３１を配置したものである。液晶層１３１は例えばネマチック液晶を用いたＳＴＮ（超捩れネマチック）型の液晶層である。基板１１０は基板１２０の外形よりも周囲に張り出した基板張出部１１０Ｔを有し、この基板張出部１１０Ｔには液晶駆動回路などが構成された半導体ＩＣチップ等の駆動回路１３２が実装されている。

基板１１０の内面（液晶層１３１側の表面）上には、アクリル系樹脂などで構成されるカラーフィルタ１１１、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透明導電体で構成される電極１１２及びポリイミド樹脂等で構成される配向膜１１３が順次に積層されている。また、基板１２０の内面（液晶層１３１側の表面）上には、ＩＴＯ等の透明導電体で構成される対向電極１２１及びポリイミド樹脂等で構成される配向膜１２２が順次に積層されている。

さらに、基板１１０及び１２０の外面上にはそれぞれ偏光板１３３，１３４が配置されている。偏光板１３３と１３４は、それらの偏光透過軸がパネル構造の構成（例えば、液晶層１３１の初期配向方位、液晶層１３１のリタデーションΔｎ・ｄ（Δｎは液晶の屈折率異方性、ｄは液晶層１３１の厚さ）、液晶層１３１のツイスト角など）に応じた所定の方位関係を示す姿勢となるようにそれぞれ位置決めされている。

基板１１０上に形成された電極１１２は図２（Ａ）の上下方向に伸びる帯状に構成され、表示領域１００Ａ内において複数の電極１１２がストライプ状に配列されている。また、これらの電極１１２は基板１１０上に形成された配線１１４にそれぞれ接続され、これらの配線１１４は表示領域１００Ａから基板張出部１１０Ｔに引き出されて上記駆動回路１３２に導電接続されている。

基板１２０上に形成された電極１２１は電極１１２と直交する方向（図２（Ａ）の左右方向）に伸びる帯状に構成され、表示領域１００Ａ内において複数の電極１２１がストライプ状に配列されている。これらの電極１２１は基板１２０上に形成された配線１２３にそれぞれ接続され、配線１２３は表示領域１００Ａの外側の周辺領域を通過して基板１１０の基板張出部１１０Ｔ側に伸びている。配線１２３はシール材１３０の一部で構成される上下導通部１３０Ｇにおいて基板１１０上に形成された配線１１５に導電接続されている。上下導通部１３０Ｇは、例えば、絶縁樹脂中に微細な導電体粒子を分散させた異方性導電材で構成される。なお、図示例ではシール材１３０の一部が上下導通部１３０Ｇを構成しているが、シール材１３０とは別に上下導通部を設けても良い。また、図示例の場合、シール材１３０全体が異方性導電材で構成されていてもよく、上下導通部１３０Ｇが異方性導電材で構成され、シール材１３０の他の部分が絶縁性のスペーサなどを含む絶縁体で構成されていてもよい。

図１は、図２に示す液晶表示装置１００のうち、表示領域１００Ａの外縁部からその周囲に設けられた周辺領域に亘る範囲（図２（Ｂ）に示す領域Ｉ）の構造を拡大して示すものである。表示領域１００Ａでは、カラーフィルタ１１１を構成する複数種類（図示例では３種類）の着色層１１１Ｒ，１１１Ｂ，１１１Ｇが画素Ｐ毎に所定のパターンで縦横に配列されている。ここで、画素Ｐは、電極１１２と対向電極１２１の交差する平面領域に相当し、これらの電極間に挟まれた液晶層１３１が電極間に形成される電界によって駆動されることで光に対する変調作用が個々に独立して制御されるものである。各画素Ｐには、上記複数種類の着色層のうちのいずれか一つが割り当てられている。図示例の場合、図１（Ｂ）の上下方向に同色の着色層が配列され、左右方向に異なる着色層が順次に繰り返し配列されてなるストライプ配列となっている。ただし、公知のようにデルタ配列、斜めモザイク配列、ペンタイル配列など、画素Ｐの配列態様に応じた種々の配列パターンを採用することができる。

表示領域１００Ａにおける画素間領域には着色層１１１Ｋが配置され、また、周辺領域には着色層１１１Ｌが配置される。これらの着色層１１１Ｋ及び１１１Ｌは、上記の複数種類の着色層１１１Ｒ，１１１Ｂ，１１１Ｇのうちのいずれか一色の着色層と同一材料及び同一厚さに構成される。図示例の場合、着色層１１１Ｋ及び１１１Ｌは、複数種類の着色層のうち通常最も視感明度の低い色（図示例では青）で構成されている。すなわち、着色層１１１Ｂと１１１Ｋと１１１Ｌは同色のフィルタ材料で一体に構成されている。実際にはこれらの同色の着色層は同一工程で同時に形成される。この場合、表示領域１００Ａより外側の領域である周辺領域では着色層１１１Ｂが単層で遮光膜を構成している。

図示例の場合、表示領域１００Ａ内において、図１（Ｂ）の上下方向には画素Ｐ間に上記の着色層１１１Ｋが配置された画素間領域が存在するが、図１（Ｂ）の左右方向には画素Ｐ間に領域が存在せず、画素Ｐが左右方向には直接隣接している。しかし、本発明はこのような態様に限らず、表示領域１００Ａ内に画素間領域が全く存在しなくてもよく、或いは、表示領域１００Ａの相互に直交する２つの方向のいずれに隣接する画素Ｐ間においても画素間領域が存在するように構成されていてもよい。後者の場合、それらの画素間領域の全てに上記着色層１００Ｋが形成されていることが好ましい。

本実施形態では、上記の着色層は液晶層１３１の存在する全領域内において全て単層で構成されている。この場合、異なる色の着色層間の境界位置では、パターニング精度不足による隙間の発生を防止するためにパターニング精度程度（例えば１μｍ以下）の僅かな重なりが生ずるが、これは画素間領域の幅より狭い重なり幅となるので、着色層間の実質的な重なりとは見做さない。また、本実施形態の場合、少なくとも表示領域１００Ａ内においてはカラーフィルタ内に遮光膜が存在しない。さらに、少なくとも表示領域１００Ａ内では遮光膜以外のカラーフィルタの表面の平坦性を損なう虞のある厚さを有する他の構造も存在しないことが好ましい。ここで、上記遮光膜や他の構造が周辺領域においても存在しないことが望ましいことは言うまでもない。

着色層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ，１１１Ｋ，１１１Ｌは、通常、染料や顔料を分散させたアクリル系樹脂などで構成される感光性樹脂を基板上に塗布し、所定のマスクを用いて露光した後、現像し、洗浄・乾燥・焼成などを施すことによって形成される。ただし、本発明の着色層の製造方法は上記の方法に限られるものではなく、他の方法、例えば、印刷法やロールコート法などで形成しても構わない。上記のような工程は、複数色の着色層についてそれぞれ実施される。本実施形態の場合、着色層１１１Ｒを形成する工程と、着色層１１１Ｇを形成する工程と、着色層１１１Ｂ，１１１Ｋ，１１１Ｌを形成する工程とが必要となる。

上記の着色層の製造工程は、最初に画素以外の領域（すなわち、上記の周辺領域と表示領域１００Ａ内の画素間領域）にも形成した一色の着色層１１１Ｂ，１１１Ｋ，１１１Ｌを最初に行うことが好ましい。これによって画素Ｐの境界が確定されるので、画素Ｐの位置精度を高めることができるからである。また、それ以降の製造工程において最初の一色の着色層をアライメント基準とすれば、高い平面精度でカラーフィルタを形成できる。特に、最も明度の低い青の着色層は画像認識が容易であるため、アライメントを確実に行うことができるとともにアライメント精度も高めやすい。

上記の着色層１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ，１１１Ｋ，１１１Ｌの上にはアクリル系樹脂などで構成される保護膜１１１ＯＣが形成される。この保護膜１１１ＯＣは、カラーフィルタの表面の平坦性を確保するとともに、上記着色層に不純物等が進入しないように構成するためのものである。保護膜１１１ＯＣの上にはＩＴＯ等の透明導電体によって電極１１２が形成される。この電極１１２の形成工程では、上記配線１１４，１１５もまた同時に同一材料で形成されることが好ましい。

図３は、本実施形態の構成を従来と比較する比較パターン図である。図３（Ａ）は従来の液晶表示装置におけるカラーフィルタの配列パターンを模式的に示し、図３（Ｂ）は本実施形態の配列パターンを模式的に示す。ここで、図示の両配列パターンでは、各画素が相互に画素間領域を介して縦横に配列されている場合を想定している。

図３（Ａ）に示す従来の配列パターンでは、各画素に対応して複数色の着色層Ｒ，Ｂ，Ｇのいずれか一つが配置され、画素間領域及び周辺領域にはブラックマトリックスＢＭが配置されている。この場合でも、基本的に着色層Ｒ，Ｂ，Ｇ及びブラックマトリクスＢＭは液晶の配置される全ての領域で単層に形成されている。

一方、図３（Ｂ）に示す本実施形態の配列パターンでは、着色層Ｒ，Ｇは従来と同様に対応する画素に配置されているが、着色層Ｂは、対応する画素とともに画素間領域及び周辺領域にも配置されている。図示例の場合、着色層Ｂは、対応する画素に配置されている部分と、画素間領域及び周辺領域に配置されている部分とが一体に構成されている。この場合、液晶の配置される全ての領域において各着色層は基本的に単層で構成されている。特に、画素間領域や周辺領域においても、着色層Ｂは基本的には単層で構成されており、ブラックマトリクスＢＭや他の着色層Ｒ，Ｇと積層されることはない。ただし、図３（Ｂ）に点線で示すように、画素内の着色層Ｒ，Ｇと画素間領域の着色層Ｂとの境界領域では、パターニング精度の限界により着色層間にすき間が生じないようにするために、異なる色の着色層が相互に僅かに重なる部分が生じてしまう。しかし、この重なり部分の幅Ｗｏは画素間領域の幅Ｗｇよりも狭い（例えば、ＷｏをＷｇの十分の一以下とすることが好ましい。）ので、段差が生じるのを必要最小限に抑えながら、画素間領域の遮光性を向上させることができる。

上記のように、本実施形態では、カラーフィルタの複数色の着色層のうちのいずれか一色の着色層が、対応する画素だけでなく、画素間領域や周辺領域にも単層で形成されているので、カラーフィルタの表面（図示例の場合には保護膜１１１ＯＣの表面）に段差を生ずる要因がなくなり、カラーフィルタの平坦性を向上させることができる。また、ブラックマトリクスＢＭや金属遮光膜などの他の遮光層を形成しないので、製造工程を簡略化することができ、製造コストも低減できる。

特に、上記の一色の着色層が青の着色層であることにより、遮光性の低下を抑制することができるとともに、当該着色層をアライメント基準とする場合のアライメント処理を容易に実行することが可能となり、アライメント精度も向上できる。

また、本実施形態ではＳＴＮ型の液晶表示装置１００となっているので、液晶層１３１の厚さが僅かでもばらつくと表示ムラが発生しやすいため、上記構成により表示品位の向上を効果的に図ることができる。

なお、本実施形態において、カラーフィルタの構成された基板１１０には、上記一色の着色層１１１Ｂが単層で遮光膜を構成する以外の他の遮光層が一切形成されていないが、これに対向する基板１２０には遮光層が形成されていてもよい。この場合、遮光層は対向電極１２１の形成されていない領域に形成することとなるので、対向電極１２１に比べて膜厚がそれほど大きくない遮光層であれば、基板１２０の内面の平坦性を阻害することはない。

［第２実施形態］
次に、図４を参照して、本発明に係る第２実施形態の液晶表示装置２００について説明する。この液晶表示装置２００では、図４に示す構造以外は上記第１実施形態と同様に構成することができるので、それらの説明は省略する。また、本実施形態において、基板２１０、着色層２１１Ｒ，２１１Ｂ，２１１Ｂ，２１１Ｋ，２１１Ｌ、保護膜２１１ＯＣ、電極２１２、配向膜２１３、基板２２０、対向電極２２１、配向膜２２２、配線２２３についても上記第１実施形態と同様に構成されているので、これらの説明も省略する。

本実施形態では、視認側とは反対側の基板２１０上において、上記カラーフィルタの下層に光反射層２１６が形成されている。この光反射層２１６は、画素Ｐ、画素間領域、周辺領域に亘って形成されている。本実施形態の場合、画素間領域及び周辺領域における上記一色の着色層２１１Ｋ，２１１Ｌの形成されている領域の全てに光反射層２１６が形成されている。すなわち、光反射層２１６は、画素Ｐから画素Ｐ以外の領域に亘って連続して形成されている。この光反射層２１６は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒなどの金属及びこれらを主体とする合金などで、好ましくは蒸着法やスパッタリング法によって形成される。

図示例の場合、光反射層２１６には、画素Ｐ毎に、画素Ｐの領域の一部を開口する開口部で形成された光学窓２１６ａを備えている。この光学窓２１６ａは、パネル構造の一部を光透過可能に構成するものであればよく、図示例のように単一の開口部で構成されていても、或いは、複数の開口部によって構成されていてもよい。また、光学窓２１６ａの開口率（画素Ｐの全面積に対する比）は、反射型表示と透過型表示を両立させる観点から１０〜３０％程度であることが好ましい。

本実施形態では、光反射層２１６が画素Ｐ以外の領域（すなわち、画素間領域及び周辺領域）にも形成され、これが上記一色の着色層２１１Ｂと同一色の着色層２１１Ｋ，２１１Ｌと重なるように構成されているので、画素Ｐ以外の領域の遮光性を高めることができる。この場合に、透過型表示では、視認側とは反対側に配置された図示しないバックライト等から出射した照明光が光反射層２１６及び着色層２１１Ｋ，２１１Ｌによって遮られる。また、反射型表示では、視認側から外光が入射して液晶層２３１を通過した場合、当該光は上記着色層２１１Ｋ，２１１Ｌを通過した後に光反射層２１６に入射して反射され、再び上記着色層２１１Ｋ，２１１Ｌを通過するので、着色層２１１Ｋ，２１１Ｌがない場合に比べて反射強度（すなわち、表示の明度）を低減することができるため、或る程度の遮光効果を得ることができる。この実施例でも、表示領域内において異なる色の着色層が隣接する部分には僅かな重なりが生ずるが、この重なり幅を画素間領域の幅より狭く構成することが好ましい。これによって上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施形態では、光反射層２１６が画素間領域や周辺領域だけでなく、画素Ｐにも形成されているため、カラーフィルタの平坦性に与える影響をほとんどなくすことができる。例えば、図示例の光反射層２１６のように画素Ｐ毎に光学窓２１６ａを構成する開口部が設けられていても、当該開口部は画素Ｐの一部に限定されて形成されるとともに、その形成位置は、一つの着色層が連続して形成されている平面範囲内に限られるので、着色層の表面に与える影響が少なく、したがって、カラーフィルタの表面の平坦性を阻害することもない。このような平坦性に与える影響を低減するといった観点から見ると、画素Ｐ間の境界や画素Ｐと画素間領域や周辺領域との境界に光反射層２１６の縁部が配置されることを避けることが肝要であるので、これらの境界近傍において光反射層２１６が連続していることが好ましい。そして、上記光学窓２１６ａは、画素Ｐの境界位置から離間した位置、好ましくは中央部に形成されることが最も望ましい。これによって画素間に亘って光反射膜が連続的に配置されることになるので、基板上の表面段差が生じにくくなる。

［第３実施形態］
次に、図５を参照して本発明に係る第３実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置３００は、上記各実施形態と同様の基板３１０と３２０を、シール材３３０を介して貼り合わせ、その内部に液晶層３３１を封入したものである。本実施形態が先の実施形態と異なる点は、後述するスイッチング素子を用いたアクティブパネルを構成している点にある。

本実施形態では、基板３１０の内面上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の三端子型非線形素子やＴＦＤ（薄膜ダイオード）などの二端子型非線形素子で構成されるスイッチング素子３１１が画素毎に形成され、その上にＳｉＯ_２等の層間絶縁膜３１２を介してＩＴＯ等の透明導電体で画素電極３１３が形成されている。スイッチング素子３１１と画素電極３１３とは層間絶縁膜３１２に設けられたスルーホールを通したコンタクト部を介して導電接続されている。画素電極３１３上には先の実施形態と同様の配向膜３１４が形成されている。

一方、基板３２０の内面上には、画素以外の領域、すなわち、画素間領域及び周辺領域においてＡｌ，Ａｇ，Ｃｒ等の金属若しくはこれらの合金などで構成された金属薄膜などからなる光反射層３２１Ｘ，３２１Ｙと、この光反射層３２１Ｘ，３２１Ｙ上に形成された着色層３２２Ｒ，３２２Ｂ，３２２Ｇと、これらの着色層上に形成された保護膜３２２ＯＣと、保護膜３２２ＯＣ上にＩＴＯ等の透明導電体で形成された対向電極３２３と、この対向電極３２３上に形成された配向膜３２４とが形成されている。

なお、本実施形態の基板３１０、３２０、シール材３３０、液晶層３３１、偏光板３３３，３３４は、基本的には上記の各実施形態の対応する構成要素と同様に構成できるので、詳細な説明は省略する。ただし、本実施形態はアクティブパネル構造を有するので、液晶層３３１はＴＮ（捩れネマチック）型の液晶モードを実現できるように構成されていることがより好ましい。

本実施形態では、視認側の基板３２０の内面上の画素間領域及び周辺領域に光反射層３２１Ｘ，３２１Ｙが形成され、その上にカラーフィルタが構成されている。このカラーフィルタには上記の実施形態と同様に複数種類（複数色）の着色層３２２Ｒ，３２２Ｂ，３２２Ｇが配置され、これらのうちの一種類（一色）の着色層３２２Ｂが、対応する画素だけでなく、画素間領域及び周辺領域にも配置されている。このとき、画素間領域及び周辺領域においては、視認側に上記光反射層３２１Ｘ，３２１Ｙが配置され、これらの光反射層の視認側とは反対側（すなわち、液晶層３３０側）に上記一色の着色層３２２Ｂが重なって配置される。

本実施形態のアクティブパネル構造において、スイッチング素子３１１が形成される、視認側とは反対側の基板３１０上にカラーフィルタを配置して、上記第１実施形態や第２実施形態に類似した構成としてもよい。しかし、一般的には、スイッチング素子３１１を形成する基板３１０の製造工程の工程数は多くなることから、基板３１０の製造時間の短縮や基板３２０の製造の空き時間の有効利用を図る目的で、カラーフィルタをスイッチング素子３１１の形成されない対向する基板３２０に形成することが好ましい。

この場合、透過型パネル若しくは半透過型パネルを構成する場合には、基板３１０には、スイッチング素子３１１の誤動作等を防止するために図示しない遮光層が形成されることが好ましいが、この基板３１０上の遮光膜だけではコントラストを高めるなどの表示品位の向上を十分に図ることができないことがある。また、半透過型パネルや反射型パネルを構成する場合には、基板３１０上に形成した遮光膜では表示品位の向上に役立たない。

そこで、本実施形態では、視認側の基板３２０上にカラーフィルタを形成するとともに、遮光層と実質的に同様の機能を有する光反射層３２１Ｘ，３２１Ｙを形成している。ただし、この場合には、視認側から入射する外光が光反射層３２１Ｘ，３２１Ｙにて反射して視認性を悪化させるので、本実施形態では、視認側の基板３１０と偏光板３３４との間に１／４波長板（位相差板）３３５を配置している。この１／４波長板３３５が配置されることにより、上記の外光が光反射層３２１Ｘ，３２１Ｙにより反射された光が偏光板３３４で吸収され、視認されなくなる。すなわち、外光が偏光板３３４を通過すると、この偏光板３３４の偏光透過軸に応じた直線偏光となり、この直線偏光が１／４波長板３３５を通過すると円偏光になる（以上、往路）。そして、この円偏光が光反射層３２１Ｘ，３２１Ｙで反射されると、逆回りの円偏光となって再び１／４波長板３３５に入射し、ここで、往路で入射した直線偏光と直交する振動面を有する直線偏光になるので、偏光板３３４において完全に光吸収される。したがって、外光の反射による視認性の悪化を防止することができる。

また、上記のように視認側に位相差板を配置した場合、透過型パネル構造を形成するには、視認側とは反対側においても、基板３２０と偏光板３３３との間に１／４波長板３３６を配置する。これによって、視認側とは反対側から図示しないバックライト等の照明装置により照明光を照射したとき、当該照明光は偏光板３３３によって直線偏光となり、１／４波長板３３６により円偏光となり、液晶層３３１に入射する。この光が液晶層３３１にて変調されるか否かに応じて、視認側の１／４波長板３３５を通過したときに上記の直線偏光と振動面が平行な直線偏光、或いは、直交する直線偏光となり、さらに、偏光板３３４の姿勢に応じて透過光Ｔが視認側の偏光板３３４を通過して出射するか、偏光板３３４で吸収されて出射しないかが決定される。

なお、上記の説明では、透過型パネル構造を備えた液晶表示装置３００について説明してきたが、上記の画素電極３１３を金属薄膜などの光反射性導電体で構成することで、反射型或いは半透過反射型の液晶表示装置を構成することもできる。この場合、視認側とは反対側の位相差板及び偏光板は不要になる。このときの表示に寄与する反射光Ｒは、外光が偏光板３３４を通過して直線偏光となり、これが位相差板３３６により円偏光となり、液晶層３３１を通過した後に画素電極３１３で反射されることによって生ずる。このとき、反射によって逆回りの円偏光となるので、再び液晶層３３１を通過して位相差板３３６で直線偏光となり、偏光板３３４で検光される。ここで、反射光Ｒの出射状態は、液晶層３３１を往復する際に生ずる光の変調状態（偏光状態の変化）に応じて決定される。

［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態の電子機器について説明する。図６は、第４実施形態の電子機器における液晶表示装置１００に対する制御系（表示制御系）の全体構成を示す概略構成図である。ここに示す電子機器は、表示情報出力源２９１と、表示情報処理回路２９２と、電源回路２９３と、タイミングジェネレータ２９４とを含む表示制御回路２９０を有する。また、液晶表示装置１００には、上述の構成を有するパネル構造１００Ｐと、このパネル構造１００Ｐを駆動する駆動回路１００Ｄとが設けられている。この駆動回路１００Ｄは、パネル構造１００Ｐに直接実装されている電子部品（半導体ＩＣなど、上記の駆動回路１３２など）で構成される。ただし、駆動回路１００Ｄは、上記のような態様の他に、パネル構造１００Ｐの基板表面上に形成された回路パターン、或いは、パネル構造１００Ｐに導電接続された回路基板に実装された半導体ＩＣチップ若しくは回路パターンなどによっても構成することができる。

表示情報出力源２９１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等からなるメモリと、磁気記録ディスクや光記録ディスク等からなるストレージユニットと、デジタル画像信号を同調出力する同調回路とを備え、タイミングジェネレータ２９４によって生成された各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等の形で表示情報を表示情報処理回路２９２に供給するように構成されている。

表示情報処理回路２９２は、シリアル−パラレル変換回路、増幅・反転回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種回路を備え、入力した表示情報の処理を実行して、その画像情報をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路１００Ｄへ供給する。駆動回路１００Ｄは、走査線駆動回路、信号線駆動回路及び検査回路を含む。また、電源回路２９３は、上述の各構成要素にそれぞれ所定の電圧を供給する。

図７は、本発明に係る電子機器の一実施形態である携帯電話の外観を示す。この電子機器１０００は、操作部１００１と、表示部１００２とを有し、表示部１００２の筐体内部に回路基板１００３が配置されている。回路基板１００３上には上記の液晶装置１００が実装されている。そして、表示部１００２の表面において上記パネル構造１００Ｐの表示領域を視認できるように構成されている。この場合、液晶表示装置１００の背後には図示しないバックライトが配置され、このバックライトからの光によって透過表示を実現できるように構成される。また、液晶表示装置２００を用いる場合には、バックライトの光を上記光学窓２１６ａを通すことで透過表示が可能になり、バックライトを消した状態で外光を光反射層２１６で反射させることにより反射表示が可能になる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

例えば、上記実施形態では液晶装置を例示したが、本発明は、液晶装置以外の、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、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いた装置（Field Emission Display 及び Surface-Conduction Electron-Emitter Display 等）などの各種の電気光学装置においても同様に適用することが可能である。

第１実施形態の拡大部分縦断面図（Ａ）及び拡大部分平面図（Ｂ）。 第１実施形態の概略平面図（Ａ）及び概略縦断面図（Ｂ）。 従来のカラーフィルタのパターン構成を模式的に示すパターン配列図（Ａ）及び第１実施形態のパターン構成を模式的に示すパターン配列図（Ｂ）。 第２実施形態の拡大部分縦断面図（Ａ）及び拡大部分平面図（Ｂ）。 第３実施形態の拡大縦断面図。 第４実施形態の回路構成を示す概略構成図。 第４実施形態の構成例の外観を示す斜視図。 従来のカラーフィルタの構造を示す概略部分断面図（Ａ）及び（Ｂ）。 従来のカラーフィルタの一部をさらに拡大して示す拡大断面図。

符号の説明

１００…液晶表示装置、１１０，１２０…基板、１１１Ｒ，１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｋ，１１１Ｌ…着色層、１１１ＯＣ…保護膜、１１２…電極、１１３…配向膜、１２１…対向電極、１２２…配向膜、１２３…配線、１３０…シール材、１３１…液晶層

Claims (9)

1. 一対の基板と、該基板間に配置された電気光学物質と、一方の前記基板上に設けられ複数色の着色層の配列構造を備えたカラーフィルタとを有し、前記複数色の着色層のいずれか一つをそれぞれ含む複数の画素が平面的に配列されてなる表示領域を備えた電気光学装置において、
   前記一方の基板上に、前記複数色の着色層のうちいずれか一色の前記着色層が当該着色層に対応する前記画素とともに前記画素以外の領域に形成され、
   前記一色の着色層は、前記表示領域より外側の領域において単層で遮光層を構成することを特徴とする電気光学装置。
2. 前記電気光学物質の配置された全領域に亘って遮光層が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記表示領域には前記画素間に画素間領域が設けられ、該画素間領域には前記一色の着色層が形成され、前記一色の着色層と、前記画素内に形成された異なる色の前記着色層とが前記画素と前記画素間領域との境界位置で重なり、しかも、その重なり幅が前記画素間領域の幅より狭いことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気光学装置。
4. 前記一色の着色層は青の着色層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電気光学装置。
5. 前記電気光学物質はＳＴＮ型の液晶層であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電気光学装置。
6. 一対の基板と、該基板間に配置された電気光学物質と、視認側とは反対側の前記基板上に設けられ複数色の着色層の配列構造を備えたカラーフィルタとを有し、前記複数色の着色層のいずれか一つをそれぞれ含む複数の画素が平面的に配列されてなる電気光学装置において、
   前記視認側とは反対側の基板上に、前記複数色の着色層のうちいずれか一色の前記着色層が当該着色層に対応する前記画素を含む表示領域に形成され、
   前記視認側とは反対側の基板上には、少なくとも前記表示領域において、前記カラーフィルタの視認側とは反対側に光反射層が配置されていることを特徴とする電気光学装置。
7. 前記光反射層は前記画素毎に前記画素の中央に島状に設けられた光透過部を有することを特徴とする請求項６に記載の電気光学装置。
8. 一対の基板と、該基板間に配置された電気光学物質と、視認側の前記基板上に設けられ複数色の着色層の配列構造を備えたカラーフィルタとを有し、前記複数色の着色層のいずれか一つをそれぞれ含む複数の画素が平面的に配列されてなる電気光学装置において、
   前記視認側の基板上に、前記複数色の着色層のうちいずれか一色の前記着色層が当該着色層に対応する前記画素とともに前記画素以外の領域に形成され、
   前記画素以外の領域には、前記カラーフィルタの視認側に光反射層が配置され、
   前記視認側の基板の外面上には１／４波長板と偏光板が順に配置されていることを特徴とする電気光学装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電気光学装置と、該電気光学装置を制御するための制御手段とを有することを特徴とする電子機器。
   

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