JP2007156052A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】セル厚を均一化することが可能な液晶装置を提供する。
【解決手段】サブ画素４０内に、カラーフィルタの色材層２２が存在する着色領域ＣＬと、色材層２２が存在しない非着色領域ＮＣとが設けられ、非着色領域ＮＣには、下基板の高さの調整膜１２０が設けられるとともに、調整膜１２０の表面に反射膜２１が設けられている構成とした。調整膜１２０は、遮光性を有する樹脂材料で構成され、サブ画素間領域４１にも配置されている。そのサブ画素間領域４１に反射膜２１のスリットが形成され、調整膜１２０を露出させて遮光部２０ｙが形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置および電子機器に関するものである。

液晶装置の分野において、明るい場所では外光を利用し、暗い場所ではバックライト等の内部の光源により表示を視認可能にしたものが提案されている。つまり、この液晶装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、以下、本明細書ではこの液晶装置のことを「半透過反射型液晶装置」という。
図１０（ａ）は従来技術に係る液晶装置のサブ画素の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。図１０（ａ）に示すように、半透過反射型の液晶装置では、画像表示単位となるサブ画素内に、反射膜が形成された反射領域Ｒと、反射膜が形成されていない透過領域Ｔとを備えている。

近年、携帯機器などの発展に伴って半透過反射型液晶装置のカラー化が要求されている。そのため、図１０（ｂ）に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタの色材層２２が形成されている。この種の半透過反射型の液晶装置の場合、反射モードにおいてパネルに入射した外光は、カラーフィルタの色材層２２を透過した後、反射膜２１で反射され、再度色材層２２を透過する。一方、透過モードにおいては、バックライト等の照明手段から入射した照明光が色材層２２を透過する。

このように、半透過反射型カラー液晶装置においては、反射モード時に２回、透過モード時には１回、入射光が色材層２２を透過することによりカラー表示が得られる。このため、反射モード時の色を重視して淡い色の色材層２２を備えた場合には、透過モード時に発色の良い表示を得ることは困難である。一方、透過モード時の色を重視して濃い色の色材層２２を備えた場合には、反射モードの表示が暗くなってしまう。

そこで、反射領域Ｒ内の一部に、色材層２２が存在しない非着色領域ＮＣを設けた構成の液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この場合、反射モードでは光の一部が非着色領域ＮＣを透過することになる。そのため、反射モード時に色材層２２を透過した光は、非着色領域ＮＣを透過した非着色光と、着色領域ＣＬを透過した着色光とが重畳されたものとなる。一方、透過モード時に透過領域Ｔを透過する光は、全て着色領域ＣＬを透過することになり、全て着色光となる。このようにして反射モードと透過モードとで色の濃淡差を小さくすることができるので、色材層２２を最適化すれば、双方のモードで発色が良く、視認性の高い表示を得ることができる。
特開２００１−３６７０９０号公報

しかしながら、上述した液晶装置は以下の問題点を有する。
まず図１０（ｂ）に示すように、色材層２２が存在する着色領域ＣＬと、色材層２２が存在しない非着色領域ＮＣとの間に、段差が生じるという問題がある。色材層２２は一般に樹脂で作製するため、色純度を高めるためには色材層２２の厚さを０．５〜２．０μｍに形成する必要がある。そのため、色材層２２の上層にオーバーコート膜（平坦化膜）２４を形成した場合でも、その表面に０．２〜０．７μｍ程度の大きな段差Ｇが残る。これにより、液晶装置におけるセル厚が不均一となり、電気光学特性の劣化を招くことになる。さらに色純度を高めるため色材層２２の厚さを厚くすると、着色領域ＣＬと非着色領域ＮＣとの間におけるセル厚の差が拡大し、ＳＴＮモードの液晶装置ではドメイン発生等の不具合が生じることになる。

また、サブ画素の周辺の遮光部２０は、カーボン等を分散させた黒色の樹脂材料を用いて形成されている。この黒色樹脂は露光感度が悪いため、狭幅に形成することができない。これにより、遮光部２０が必要以上に広幅になり、開口率が低下して表示画像が暗くなるという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、セル厚を均一化することが可能であり、また開口率を向上させることが可能な液晶装置の提供を目的とする。また表示品質に優れた電子機器の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、複数のサブ画素が設けられ互いに対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶装置であって、前記一対の基板のうち一方の基板において、前記サブ画素内の一部に設けられた色材層と、前記一方の基板の前記液晶層側の表面が前記サブ画素内において平坦になるように、前記サブ画素内の前記色材層が存在する着色領域と前記色材層が存在しない非着色領域との段差を調整し、前記一方の基板の前記非着色領域に設けられた調整膜と、前記調整膜上及び前記着色領域に設けられた反射膜と、を備え、前記色材層は、前記着色領域における前記反射膜上に設けられていることを特徴とする。
この構成によれば、着色領域には色材層が配置され、非着色領域には調整膜が配置されているので、両領域間の段差を小さくすることが可能になる。これにより、液晶装置のセル厚を均一化することができる。

また前記サブ画素内に、前記反射膜が存在する反射領域と、前記反射膜が存在しない透過領域とが設けられ、前記色材層は、前記透過領域及び前記反射領域における前記反射膜上の一部に設けられていることが望ましい。
この構成によれば、反射表示は、着色領域において色材層を２回透過した光と、非着色領域において色材層を透過しない光とによって行われ、透過表示は、着色領域において色材層を１回透過した光によって行われる。これにより、反射表示と透過表示との色の濃淡差を小さくすることが可能になり、表示品質に優れた液晶装置を提供することができる。

また前記調整膜は、樹脂材料を含んで構成されていることが望ましい。
この構成によれば、調整膜の膜厚を自在かつ容易に設定することができる。

また前記調整膜は、遮光性を有する材料を含んで構成され、前記サブ画素内に加えて、前記複数のサブ画素のうち隣接する前記サブ画素間の領域にも形成されていることが望ましい。
この構成によれば、サブ画素間領域における遮光部の形成とともに調整膜を形成することが可能になり、調整膜の形成工程を別途追加する必要がなく、製造コストの上昇を防止することができる。

また、前記サブ画素間の領域における前記調整膜上には、前記反射膜が形成されていない領域が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、サブ画素間領域のみに精度よく遮光部を形成することが可能になり、液晶装置の開口率を向上させることができる。

また前記液晶装置は、前記複数のサブ画素が設けられた表示領域を有し、前記調整膜は、遮光性を有する材料を含んで構成され、前記表示領域内に加えて、前記表示領域の周辺の非表示領域にも形成されていることが望ましい。
この構成によれば、表示領域と非表示領域との段差を小さくすることが可能になる。これにより、表示領域の周縁部におけるセル厚を均一化することが可能になる。
また、前記非表示領域に、前記反射膜が存在しない領域が設けられていることが望ましい。この構成によれば、非表示領域においては光が反射されないため、非表示領域に配置された配線による色ムラや交差点灯が反射表示時でも見えなくなる。

また前記調整膜の厚さは、前記色材層の厚さと同等に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、液晶装置のセル厚を高度に均一化することが可能になる。

また前記非着色領域は、前記サブ画素内の周辺部に配置されていてもよい。
この構成によれば、サブ画素間領域から非着色領域にかけて調整膜を連続形成することができるので、非着色領域の面積を確保することが可能になる。これにより、明るい画像表示を実現することができる。

また前記非着色領域は、前記サブ画素内の中央部に配置されていてもよい。
この構成によれば、サブ画素間領域における配向規制力の低下の影響が、非着色領域に及ぶのを防止することができる。したがって、非着色領域による明るい画像表示を実現することができる。

また前記調整膜の側面は傾斜面とされ、前記傾斜面上に前記反射膜が配置されていることが望ましい。
この構成によれば、反射光に散乱類似の効果を付与することが可能になり、広視野角の画像表示を実現することができる。

一方、本発明に係る電子機器は、上述した液晶装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、セル厚が均一で開口率の高い液晶装置を備えているので、表示品質に優れた電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、液晶装置の全体構成を示す平面図である。本実施形態の液晶装置は、パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶装置であって、液晶層への印加電圧がＯＦＦ（非印加）状態で黒表示を示すノーマリーブラックモードの液晶装置である。

（液晶装置）
図１に示すように、本実施形態の液晶装置１は、平面視矩形状の下基板（第２基板）２および上基板（第１基板）３を備えている。これらの下基板２および上基板３は、シール材４を介して対向配置されている。シール材４の一部は各基板２，３の一辺（図１における上辺）側で開口して液晶注入口５となっており、双方の基板２，３とシール材４とに囲まれた空間内にＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶などからなる液晶が封入され、液晶注入口５が封止材６によって封止されている。本実施形態では、下基板２よりも上基板３の外形寸法の方が大きく、下基板２と上基板３の１辺（図１における上辺、右辺、左辺）では縁が揃っているが、下基板２の残りの１辺（図１における下辺）からは上基板３の周縁部が張り出すように配置されている。そして、上基板３の下辺側の端部には、下基板２及び上基板３の双方の電極を駆動するための駆動用半導体素子７が実装されている。

符号８で示す破線は、表示領域９ａと非表示領域９ｂとの境界線である。ここで、当該境界線８よりも内側（中央側）は、画像表示を行うための表示領域９ａである。表示領域９ａは、複数の画素がマトリクス状に配列された領域であって、実際に表示に寄与する領域のことを言う。一方、境界線８の外側（周辺側）は、表示領域９ａの外部に位置する非表示領域９ｂであり、表示には寄与しない領域である。また、非表示領域９ｂには、周辺見切りとして機能する周辺遮光部１５が設けられている。

本実施形態の場合、図１に示すように、上基板３上に、図中縦方向に帯状に延在する複数のセグメント電極１１がストライプ状に形成されている。一方、下基板２上には、セグメント電極１１と直交するように図中横方向に帯状に延在する複数のコモン電極１０がストライプ状に形成されている。ここで、セグメント電極１１とコモン電極１０とが互いに交差することにより、平面的に見て重なり合った矩形状の領域が形成され、当該領域が画像表示単位となる「サブ画素」４０を構成している。また、本明細書では、隣接する２つのサブ画素４０に挟まれた領域を「サブ画素間領域」と呼ぶ。詳細は後述するが、表示領域９ａにおける複数のサブ画素４０の各々には、カラー表示を行うべく、カラーフィルタのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色からなる色材層が設けられている。当該色材層は、各画素から出射される光を着色するものである。そして、Ｒ、Ｇ、Ｂの３個のサブ画素４０で画面上の１つの画素が構成されている。

（遮光部、調整膜）
図２は、図１のＰ部における下基板の平面図である。なお図２では、上基板に形成されたセグメント電極１１を一点鎖線で示している。また図２では、サブ画素４０の短手方向（紙面横方向）をＸ方向とし、長手方向（紙面縦方向）をＹ方向としている。図２に示すように、セグメント電極１１とコモン電極１０とが交差する領域に、サブ画素４０が構成されている。

本実施形態では、図２のＸ方向に隣接する異なる色のサブ画素４０のサブ画素間領域（Ｙ方向に延在するサブ画素間領域）４１に、帯状の遮光部２０ｙが設けられている。一方、横方向に隣接する同色のサブ画素４０のサブ画素間領域（Ｘ方向に延在するサブ画素間領域）には、遮光部が設けられていない。したがって、液晶装置全体では、表示領域９ａ内に、Ｙ方向に延在する複数の帯状の遮光部２０ｙが、サブ画素間領域４１に対応してストライプ状に設けられている。また上述したように、周辺の非表示領域９ｂには周辺遮光部１５が設けられている。この周辺遮光部１５の表面には、反射膜が形成されていない。また周辺遮光部１５と帯状の遮光部２０ｙとは、一体に形成されている。このように、非表示領域９ｂに周辺遮光部１５を形成すれば、表示領域９ａと非表示領域９ｂとの段差を小さくすることが可能になる。これにより、表示領域９ａの周縁部におけるセル厚を均一化することが可能になる。

これら遮光部２０ｙおよび周辺遮光部１５には、光吸収性の高い黒色のカーボン等が分散された感光性を有する樹脂材料が形成されている。また各遮光部には、Ｃｒ等の黒色金属からなる下層膜と、樹脂材料からなる上層膜との積層構造が形成されていてもよい。このように各遮光部を、樹脂材料を含んで構成することにより、遮光部の膜厚を自在かつ容易に設定することができる。なお、上記感光性を有する樹脂材料又は樹脂材料からなる膜から、後述する調整膜を構成することができる。なお調整膜の色は、黒以外に青などの他の色でも良い。

図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。図３に示すように、下基板２は、ガラスやプラスチック等の透光性材料からなる基板本体２Ａを備えている。その基板本体２Ａの表面に、色材層２２の段差の調整膜１２０が形成されている。調整膜１２０の膜厚は、後述する色材層２２と同等の０．５〜２．０μｍ程度に設定されている。また調整膜１２０は、断面が略台形状に形成され、側面が傾斜面とされている。その調整膜１２０は、サブ画素間領域４１に加えて、隣接するサブ画素４０の非着色領域ＮＣに重なるように形成されている。これにより、調整膜１２０の幅は、サブ画素間領域４１の幅よりも広くなっている。

（反射膜）
またサブ画素４０の中央部から、調整膜１２０の上面にかけて、反射膜２１が形成されている。なお調整膜１２０と反射膜２１との間に、両者間の密着性向上膜（不図示）を、ＳｉＯ_２等により形成してもよい。反射膜２１は、アルミニウムまたはその合金、銀またはその合金等の、光反射率の高い金属膜で形成されている。サブ画素間領域４１における調整膜１２０の上面には、反射膜２１が形成されていない領域が設けられている。具体的には、島状の反射膜がマトリクス状に配列されている構造としてもよく、調整膜１２０の上面に反射膜２１のスリット２１ｂが形成されていてもよい。このスリット２１ｂを通して、黒色樹脂からなる調整膜１２０が露出し、遮光部２０ｙが構成されている。このように、遮光性を有する材料を含んで調整膜１２０を構成すれば、遮光部２０ｙの形成工程において調整膜１２０を形成することが可能になり、調整膜１２０の形成工程を別途追加する必要がなく、製造コストの上昇を防止することができる。

なお黒色樹脂は露光感度が悪いため、狭幅にパターニングすることができない。しかしながら、金属材料からなる反射膜２１は、フォトリソグラフィ等を用いることによって精度よくパターニングすることができる。そこで、サブ画素間領域４１における調整膜１２０の上面に、反射膜２１のスリット２１ｂを形成することにより、サブ画素間領域４１のみに精度よく遮光部２０ｙを形成することが可能になる。これにより、液晶装置の開口率を向上させることが可能になり、明るい画像表示を実現することができる。

また、各サブ画素４０の中央の位置に対応して反射膜２１の開口部２１ａが形成されている。この開口部２１ａ（反射膜２１が存在しない領域）により、透過領域Ｔが構成されている。一方、開口部２１ａ以外の領域（反射膜２１が存在する領域）により、反射領域Ｒが構成されている。ここで、上述した調整膜１２０の側面は傾斜面とされ、その傾斜面の表面に反射膜２１が配置されているので、液晶装置の法線方向からの入射光は、その法線方向以外の方向に反射する。これにより、反射光に散乱類似の効果を付与することが可能になり、広視野角の画像表示を実現することができる。なお、反射膜２１の表面に、反射光を散乱させて明るさを均一にするための散乱用凹凸を形成してもよい。

（色材層）
図２に示すように、各サブ画素４０に対応して、カラーフィルタの色材層２２（赤色色材層２２Ｒ、緑色色材層２２Ｇ、青色色材層２２Ｂ）が設けられている。各色材層２２は、感光性を有する樹脂材料によって構成され、色純度を高めるため０．５〜２．０μｍ程度の厚さに形成されている。本実施形態の色材層２２の配列パターンは、いわゆる縦ストライプと呼ばれるものである。すなわち、縦方向に並ぶサブ画素４０に対して同色の色材層２２が配置され、横方向に並ぶサブ画素に対して異なる色の色材層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが順番に繰り返し配置されている。

図３に示すように、透過領域Ｔ内の全域には、色材層２２が配置されている一方、反射領域Ｒ内には、色材層２２が配置された着色領域ＣＬと、色材層２２が配置されていない非着色領域ＮＣとが設けられている。この構成によれば、反射表示は、着色領域ＣＬにおいて色材層２２を２回透過した光と、非着色領域ＮＣにおいて色材層２２を透過しない光とによって行われ、透過表示は、着色領域ＣＬにおいて色材層２２を１回透過した光によって行われる。これにより、反射モードと透過モードとで色の濃淡差を小さくすることができるので、各色材層２２を最適化すれば、双方のモードで発色が良く、視認性の高い表示を得ることができる。

なおサブ画素４０の短手方向（図３における横方向）の両端部には、上述した調整膜１２０が配置されている。そして色材層２２は、サブ画素４０の中央部から、調整膜１２０の側面に配置された反射膜２１の表面にかけて形成されている。なお調整膜１２０の側面は傾斜面とされているので、調整膜と色材層とが重なる領域（傾斜面上）も存在する。そして、調整膜１２０の上面に配置された反射膜２１の表面には、色材層が形成されていない。そのため、調整膜１２０の上面に配置された反射膜２１により、非着色領域ＮＣが形成されている。なおサブ画素を縦断する帯状の非着色領域が形成されるように、調整膜と色材層とが形成されていても良い。

このように、色材層２２が存在する着色領域ＣＬは各サブ画素４０の中央寄りに配置され、色材層２２が存在しない非着色領域ＮＣは各サブ画素４０の短手方向の両端に配置されている。なお、異なる色のサブ画素ごとに非着色領域ＮＣの面積が異なっていてもよい。この場合、緑色に対応するサブ画素における非着色領域ＮＣの面積は、赤色および青色に対応するサブ画素における非着色領域ＮＣの面積よりも大きくすることが望ましい。

図３に示すように、下基板２の内面には、色材層２２等の機能膜による段差を平坦化すると同時に、色材層２２の表面を保護するために、アクリル等の樹脂やシリコン酸化膜等の無機膜などからなるオーバーコート膜２４（平坦化膜）が形成されている。さらに、オーバーコート膜２４上に、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コモン電極１０と、ポリイミド等からなる配向膜２５とが順次形成されている。なお、色材層及び調整膜と基板本体との間に下地膜等が存在していても良い。

一方、上基板３は、ガラスやプラスチック等の透光性材料からなる基板本体３Ａを備えている。その基板本体３Ａの内面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるセグメント電極１１、ポリイミド等からなる配向膜２８が順次形成されている。また、上基板３の内面には、周辺遮光部１５の上方にあたる領域に引回し電極４８が形成されている。この引回し電極４８は、下基板２上の電極を上基板３側に上下導通した後に、上基板３上で端子まで配線を引き回す電極のことである。なお、引き回し電極４８とコモン電極１０との間でも電圧がかかるため、黒色の周辺遮光部１５上に反射膜が形成されている場合は、液晶の配向状態が変化して反射表示時に光が見えてしまう場合がある。しかし、非表示領域に反射膜が形成されない構成とすれば、液晶の配向状態が変化した場合でも、黒色の周辺遮光部１５により光が吸収されるため、光が見えてしまうことはない。そして、上基板３と下基板２との間に、液晶層２６が挟持されている。その液晶層２６の内部に球状スペーサ２７ａを介在させて、セル厚が確保されている。

その他、図３に示すように、下基板２の外面側に位相差板（λ／４板）３０、偏光板３１が基板側からこの順に設けられており、さらに、偏光板３１の外面側にはバックライト（照明手段）３８が設けられている。バックライト３８は、冷陰極管、発光ダイオード（Light Emitting Diode, ＬＥＤ）等の光源と反射板と導光板とを有している。また、上基板３の外面側には、前方散乱板３５、第１位相差板３２ａ、第２位相差板３２ｂ、偏光板３３が基板側からこの順に設けられている。この前方散乱板３５により、画像光を拡散して出射しうるようになっている。なお、前方散乱板に代えて、上基板３の外面側に前方散乱層を設けることもできる。

（液晶装置の製造方法）
次に、本実施形態に係る液晶装置の製造方法について説明する。
まず図３に示すように、基板本体２Ａの表面に調整膜１２０を形成する。具体的には、まず基板本体２Ａの表面全体に黒色樹脂の液状体を塗布し、調整膜１２０のパターンが描画されたフォトマスクを介して露光および現像することにより、調整膜１２０を形成する。

次に、反射膜２１を形成する。具体的には、基板本体２Ａおよび調整膜１２０の全体を覆うように、金属膜を形成する。金属膜の形成は、スパッタ法や蒸着法、ＣＶＤ法等によって行うことが可能である。次に、フォトリソグラフィを用いて金属膜をパターニングする。具体的には、まず金属膜における反射膜２１の形成領域に、レジスト等からなるマスクを形成する。そのマスクを介して金属膜をエッチングし、最後にマスクを除去することにより、反射膜２１を形成する。

ところで、調整膜１２０を構成する黒色樹脂は露光感度が低いため、調整膜自体を狭幅にパターニングすることは困難である。しかしながら、本実施形態では、調整膜１２０を広幅に形成し、その表面の反射膜２１を狭幅に開口させる。この反射膜２１のパターニングは、フォトリソグラフィを用いて精度よく行うことが可能である。これにより、サブ画素間領域４１の遮光部２０ｙが所定形状に形成されるので、開口率を向上させることが可能になり、明るい画像表示を実現することができる。

次に、色材層２２を形成する。具体的には、複数の色材層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂのうちいずれか一つの色材層（第１の色材層）の材料液を、下基板２の表面全体に塗布する。次に、その第１の色材層のパターンが描画されたフォトマスクを用いて露光および現像することにより、第１の色材層を形成する。同様に、他の色材層を順次形成する。次に、下基板２の全体を覆うように、オーバーコート膜２４を形成する。樹脂材料からなるオーバーコート膜２４は、スピンコート法やスプレーコート法、ディッピング法等によって形成することが可能である。また酸化シリコン等の無機材料からなるオーバーコート膜は、ＣＶＤ法やゾルゲル法等によって形成することが可能である。

図４は、色材層の端部形状の変形例である。図４（ａ）では、色材層２２の端部が、調整膜１２０の側面に配置された反射膜２１の一部のみを覆っている。これにより、色材層２２と反射膜２１との間に凹部２９ａが形成されている。また図４（ｂ）では、色材層２２の端部が、調整膜１２０の側面に配置された反射膜２１の全体を覆っている。これにより、色材層２２の表面全体が略平坦面とされている。また図４（ｃ）では、色材層２２の端部が、調整膜１２０の側面に配置された反射膜２１の全体を覆うとともに、調整膜１２０の上面に配置された反射膜２１の表面に盛り上がり、凸部２９ｂが形成されている。

そしていずれの場合も、下基板２の全体を覆うように、オーバーコート膜２４が形成されている。ここで、図４（ａ）のように凹部２９ａが浅い場合や、図４（ｃ）のように凸部２９ｂが低い場合には、オーバーコート膜２４の表面は略平坦に形成される。そこで、図４（ｂ）を標準形状として色材層２２を形成すれば、フォトマスクのアライメントのばらつき等により、図４（ａ）または図４（ｃ）のように色材層２２が形成されても、オーバーコート膜２４の表面を略平坦に形成することができる。
なお、図４（d）のように、凹部２９ａが深くなった場合であっても、オーバーコート膜２４は２〜４μｍの厚みがあるため、凹部２９ａの幅を十分に狭くする（５μｍ以下）ことで、オーバーコート膜２４の表面を略平坦に形成することができる。但し、凹部２９ａの幅が広くなった場合でも、従来例の図１０に示すように非着色領域全体が凹むことはないので、従来例と比較して平坦化の効果は大きいものである。

以上に詳述したように、本実施形態に係る液晶装置は、サブ画素内に、カラーフィルタの色材層が存在する着色領域と、色材層が存在しない非着色領域とが設けられ、その非着色領域には、色材層の段差の調整膜が設けられるとともに、その調整膜の表面に反射膜が設けられている構成とした。この構成によれば、着色領域には色材層が配置され、非着色領域には調整膜が配置されているので、両領域間の段差を小さくすることが可能になる。したがって、液晶装置のセル厚を均一化することができる。これに伴って、ＳＴＮモードの液晶装置ではドメイン発生等の不具合を防止することができる。なおドメイン発生の不具合とは、ＳＴＮモードの液晶が、基板垂直方向に所定角度（例えば２４０°）だけねじられなかったり、基板水平方向にねじられたりする不具合である。

なお色純度を上げるために色材層の厚さを厚くしても、調整膜の厚さを色材層の厚さと同等に形成することにより、液晶装置のセル厚を高度に均一化することができる。なお調整膜は樹脂材料により構成されているので、その厚さを容易に調整することが可能である。本願の発明者は、色材層および調整膜の膜厚を０．８μｍ、１．０μｍおよび１．２μｍとして、本実施形態に係る液晶装置を試作した。いずれの膜厚でも、オーバーコート膜の表面が平坦化され、セル厚を均一化することができた。これにより、反射時と透過時の最大コントラストとなる電圧の差が小さくなった。また、反射時のコントラストおよびＮＴＳＣ比（National Television System Committee規格で規定されているＸＹ色度域に対する色再現範囲を、面積比で表したもの。）の改善がみられた。

また本実施形態に係る液晶装置では、遮光性材料により調整膜が形成されているので、遮光部の形成工程において調整膜を形成することが可能になり、調整膜の形成工程を別途追加する必要がなく、製造コストの上昇を防止することができる。また、色材層の段差の調整膜を用いて非表示領域に周辺遮光部を形成したので、表示領域と非表示領域との段差を小さくすることが可能になる。したがって、表示領域の周縁部における電気光学特性の乱れを抑制することができる。

また第１実施形態に係る液晶装置では、非着色領域がサブ画素の周辺部に配置されている構成とした。この構成によれば、サブ画素間領域から非着色領域にかけて調整膜を連続形成することができるので、非着色領域の面積を確保することが可能になる。これにより、明るい画像表示を実現することができる。

図５は、第１実施形態の変形例に係る液晶装置の平面図であり、図１のＰ部に相当する部分における下基板の平面図である。図２に示す第１実施形態では、Ｘ方向に隣接する異なる色のサブ画素４０のサブ画素間領域（Ｙ方向に延在するサブ画素間領域）に、帯状の遮光部２０ｙが設けられていた。そしてサブ画素内におけるＸ方向の周辺部に、非着色領域ＮＣが設けられていた。

これに加えて、図５に示す変形例では、Ｙ方向に隣接する同じ色のサブ画素４０のサブ画素間領域（Ｘ方向に延在するサブ画素間領域）にも、帯状の遮光部２０ｘが設けられている。すなわち、遮光部２０ｘ，２０ｙが格子状に配置されている。そしてサブ画素内におけるＹ方向の周辺部にも、非着色領域ＮＣが設けられている。すなわち、非着色領域ＮＣがサブ画素の全周に配置されている。この構成によれば、非着色領域の面積を拡大することが可能になり、さらに明るい画像表示を実現することができる。また全てのサブ画素間領域が遮光されるので、配向制御されないサブ画素間領域からの光漏れを抑制することが可能になり、表示画像のコントラストを向上させることができる。さらに、格子状に配置された調整膜に枠状に囲まれた領域内に色材層を配置することで、隣接する他の色の対応するサブ画素に対して色材層の材料液がはみ出しにくくなるので、対応するサブ画素内に確実に色材層の材料液を塗布することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る液晶装置について説明する。
図６は、図１のＰ部に相当する部分における下基板の平面図である。なお図６では、サブ画素４０の短手方向（紙面横方向）をＸ方向とし、長手方向（紙面縦方向）をＹ方向としている。第２実施形態に係る液晶装置は、非着色領域ＮＣがサブ画素４０の中央部に配置されている点で、サブ画素４０の周辺部に配置されている第１実施形態とは異なっている。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

図６に示すように、Ｘ方向に隣接する異なる色のサブ画素４０のサブ画素間領域（Ｙ方向に延在するサブ画素間領域）に、帯状の遮光部２０ｙが設けられている。またサブ画素内におけるＸ方向の中央部に、透過領域Ｔと、反射領域Ｒ内の非着色領域ＮＣとが、Ｙ方向に並んで配置されている。

図７は、図６のＣ−Ｃ線における断面図である。図７に示すように、上基板３の内面に柱状のフォトスペーサ２７ｂが立設され、その先端が下基板２の表面に当接されて、液晶層２６のセル厚が確保されている。
第２実施形態では、下基板２の表面におけるサブ画素４０の中央部に、色材層２２の段差の第１調整膜１２１が配置されている。この第１調整膜１２１の幅は、非着色領域ＮＣの幅と同等に設定されている。なおサブ画素４０の中央部の第１調整膜１２１に加えて、サブ画素間領域４１にも第２調整膜１２２が形成されている。この第２調整膜１２２の幅は、サブ画素間領域４１の幅と同等か、サブ画素間領域４１の幅より少し広く形成されている。

第１調整膜１２１の表面から第２調整膜１２２の表面にかけて、反射膜２１が形成されている。第２調整膜１２２の表面に配置された反射膜２１には、サブ画素間領域４１と同幅のスリット２１ｂが形成されている。これにより、サブ画素間領域４１に遮光部２０ｙが形成されている。
また第１調整膜１２１と第２調整膜１２２との間における反射膜２１の表面に、色材層
２２が形成されている。そして、色材層２２が配置された着色領域ＣＬと、色材層２２が配置されていない非着色領域ＮＣとが設けられている。そして両領域を覆うように、オーバーコート膜（平坦化膜）２４が形成されている。

ところで、サブ画素４０の周縁部は、電圧印加時において液晶配向が乱れやすい。そのために黒表示時に暗くならない問題が発生する。ここで第１実施形態では、サブ画素の内側の周縁部に非着色の反射領域が設けられていたので、黒表示時に明るくなりコントラストが低下しやすいという問題がある。
これに対して、第２実施形態では、サブ画素４０の中央部に非着色領域ＮＣを配置し、サブ画素４０の周縁部には着色領域があるので、非着色領域である場合に比較して、黒表示時の暗さを保つことができ、コントラストの良い画像表示を実現することができる。

なお図１０（ｂ）に示す従来の液晶装置では、着色領域ＣＬに反射膜２１および色材層２２が配置されているのに対して、非着色領域ＮＣには反射膜２１のみが配置されている。これにより、着色領域ＣＬと非着色領域ＮＣとの間に、色材層の厚さに相当する０．５〜２．０μｍ程度の段差が形成されている。その結果、オーバーコート膜２４の表面における両領域間の段差Ｇも大きくなっている。

図８は、図６のＤ−Ｄ線における断面図である。図８に示すように、第２実施形態に係る液晶装置では、着色領域ＣＬに反射膜２１および色材層２２が配置され、非着色領域ＮＣには反射膜２１に加えて第１調整膜１２１が配置されている。第１調整膜１２１の厚さは色材層２２の厚さと同等に設定されているので、着色領域ＣＬと非着色領域ＮＣとの間にはほとんど段差が生じていない。その結果、オーバーコート膜２４の表面における両領域間の段差を小さくすることが可能になり、液晶層のセル厚を均一化することができる。なお第１調整膜１２１の厚さおよび色材層２２の厚さを同等に設定した上で、それぞれのばらつきが±０．２μｍとなるように管理すれば、両者間の膜厚差は最大でも０．４μｍとなり、着色領域ＣＬと非着色領域ＮＣとの間の段差は０．４μｍ以下となる。従来技術では、色材層の厚さに相当する０．５μｍ以上の段差が形成されていたので、上述した膜厚の管理を行うことにより、その段差を小さくすることができる。

［電子機器］
図９は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
上記各実施の形態の表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいは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、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることがでる。いずれの電子機器においても、セル厚が均一で開口率の高い液晶装置を備えているので、明るく、高コントラストな画像表示が可能になっている。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施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、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態ではパッシブマトリクス方式の液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode；ＴＦＤ）を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置に本発明を適用することも可能である。また、上記各実施形態では半透過反射型の液晶装置を例にして説明したが、着色領域および非着色領域を備えた全反射型の液晶装置に本発明を適用することも可能である。
また、反射膜を表示領域のほぼ全面を覆うように形成することで、反射型表示装置としても良い。また、ある所定の色に対応したサブ画素には非着色領域を設けずに、着色領域のみとしてもよい。その場合、調整膜はサブ画素間領域に設ければよい。さらに、反射膜は単なる反射機能のみ持つものだけではなく、反射軸とそれに直交した透過軸を有する反射偏光機能を有する膜も含まれる。その場合、図３に示すようなλ／４板は不要となる。

また、上記各実施形態では、サブ画素間領域に形成された全ての調整膜の上面に反射膜のスリットを形成して、遮光部を設ける構成とした。これに対して、一部の調整膜の上面には反射膜のスリットを形成せずに、遮光部を設けない構成とすることも可能である。例えば、青色色材層が形成されたサブ画素に隣接するサブ画素間領域には、調整膜の上面に反射膜のスリットを形成することなく、遮光部を設けない構成としてもよい。

液晶装置の全体構成を示す平面図である。 第１実施形態に係る液晶装置の平面図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 色材層の端部形状の変形例である。 第１実施形態の変形例に係る液晶装置の平面図である。 第２実施形態に係る液晶装置の平面図である。 図６のＣ−Ｃ線における断面図である。 図６のＤ−Ｄ線における断面図である。 携帯電話の斜視図である。 従来技術に係る液晶装置の説明図である。

符号の説明

１…液晶装置 Ｒ…反射領域 Ｔ…透過領域 ＣＬ…着色領域 ＮＣ…非着色領域 ２…下基板 ３…上基板 ９ａ…表示領域 ９ｂ…非表示領域 １５…周辺遮光部 ２０ｙ…遮光部 ２１…反射膜 ２２，２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…色材層 ２６…液晶層 ４０…サブ画素 ４１…サブ画素間領域 １２０…調整膜 １２１…第１調整膜 １２２…第２調整膜 １３００…携帯電話（電子機器）

Claims (12)

1. 複数のサブ画素が設けられ互いに対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、を有する液晶装置であって、
   前記一対の基板のうち一方の基板において、前記サブ画素内の一部に設けられた色材層と、
   前記一方の基板の前記液晶層側の表面が前記サブ画素内において平坦になるように、前記サブ画素内の前記色材層が存在する着色領域と前記色材層が存在しない非着色領域との段差を調整し、前記一方の基板の前記非着色領域に設けられた調整膜と、
   前記調整膜上及び前記着色領域に設けられた反射膜と、を備え、
   前記色材層は、前記着色領域における前記反射膜上に設けられている
   ことを特徴とする液晶装置。
2. 前記サブ画素内に、前記反射膜が存在する反射領域と、前記反射膜が存在しない透過領域とが設けられ、
   前記色材層は、前記透過領域及び前記反射領域における前記反射膜上の一部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記調整膜は、樹脂材料を含んで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記調整膜は、遮光性を有する材料を含んで構成され、前記サブ画素内に加えて、前記複数のサブ画素のうち隣接する前記サブ画素間の領域にも形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液晶装置。
5. 前記サブ画素間の領域における前記調整膜上には、前記反射膜が形成されていない領域が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記液晶装置は、前記複数のサブ画素が設けられた表示領域を有し、
   前記調整膜は、遮光性を有する材料を含んで構成され、前記表示領域内に加えて、前記表示領域の周辺の非表示領域にも形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 前記非表示領域には、前記反射膜が存在しない領域が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 前記調整膜の厚さは、前記色材層の厚さと同等に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の液晶装置。
9. 前記非着色領域は、前記サブ画素内の周辺部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の液晶装置。
10. 前記非着色領域は、前記サブ画素内の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の液晶装置。
11. 前記調整膜の側面は傾斜面とされ、前記傾斜面上に前記反射膜が配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の液晶装置。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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