JP3335130B2

JP3335130B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3335130B2
Application number: JP29432498A
Authority: JP
Inventors: 陽三鳴瀧; 真澄久保; 正悟藤岡; 幹雄片山; 尚幸島田; 洋二吉村; 裕石井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2002-10-15
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2000111902A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、ワードプロセッ
サやパーソナルコンピューターなどのＯＡ機器や、電子
手帳などの携帯情報機器、あるいは液晶モニターを備え
たカメラ一体型ＶＴＲなどに用いられる液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電
力であるという特徴を生かして、ワードプロセッサやパ
ーソナルコンピューターなどのＯＡ機器や、電子手帳な
どの携帯情報機器、あるいは液晶モニターを備えたカメ
ラ一体型ＶＴＲなどに広く用いられている。

【０００３】このような液晶表示装置には、画素電極に
ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの透
明導電性薄膜を用いた透過型の液晶表示装置と、画素電
極に金属などの反射電極を用いた反射型の液晶表示装置
とがある。

【０００４】本来、液晶表示装置はＣＲＴ（ブラウン
管）やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などとは異な
り、自ら発光する自発光型の表示装置ではないため、透
過型の液晶表示装置の場合には、液晶表示装置の背後に
蛍光管などの照明装置、所謂バックライトを配置して、
そこから入射される光によって表示を行っている。ま
た、反射型の液晶表示装置の場合には、外部からの入射
光を反射電極によって反射させることによって表示を行
っている。

【０００５】ここで、透過型の液晶表示装置の場合は、
上述のようにバックライトを用いて表示を行うために、
周囲の明るさにさほど影響されることなく、明るくて高
コントラストを有する表示を行うことができるという利
点を有しているものの、通常バックライトは液晶表示装
置の全消費電力のうち５０％以上を消費することから、
消費電力が大きくなってしまうという問題も有してい
る。

【０００６】また、反射型の液晶表示装置の場合は、上
述のようにバックライトを使用しないために、消費電力
を極めて小さくすることができるという利点を有してい
るものの、周囲の明るさなどの使用環境あるいは使用条
件によって表示の明るさやコントラストが左右されてし
まうという問題も有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、反射型の
液晶表示装置においては、周囲の明るさなどの使用環
境、特に外光が暗い場合には視認性が極端に低下すると
いう欠点を有しており、また、一方の透過型の液晶表示
装置においても、これとは逆に外光が非常に明るい場
合、例えば晴天下などでの視認性が低下してしまうとい
うような問題を有していた。

【０００８】本発明者らは、こうした問題点を解決する
ための手段として、反射型と透過型との両方の機能を合
わせ持った液晶表示装置を特許出願により提案してい
る。（特願平９−２０１１７６号）この特許出願により提案した液晶表示装置は、１つの表
示画素に外光を反射する反射部とバックライトからの光
を透過する透過部とを作り込むことにより、周囲が真っ
暗の場合には、バックライトからの透過部を透過する光
を利用して表示を行なう透過型液晶表示装置として、ま
た、外光が暗い場合には、バックライトからの透過部を
透過する光と光反射率の比較的高い膜により形成した反
射部により反射する光との両方を利用して表示を行う両
用型液晶表示装置として、さらに、外光が明るい場合に
は、光反射率の比較的高い膜により形成した反射部によ
り反射する光を利用して表示を行う反射型液晶表示装置
として用いることができるというような構成の反射透過
両用型の液晶表示装置である。

【０００９】このような構成の液晶表示装置は、外光の
明るさに関わらず、常に視認性が優れた液晶表示装置の
提供を可能にしたものであるが、透過型と反射型との両
方で明るく色純度の高いカラー表示を実現するために
は、以下のような問題が発生してしまう。

【００１０】図１７は、上述した反射透過両用型の液晶
表示装置に、従来から用いられてきた一般的なカラーフ
ィルター層２４を配置した場合を示した平面図である。
図１７に示すように、カラーフィルター層２４Ａ、２４
Ｂ、２４Ｃは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルター
層を示しており、反射電極３および透過電極８の全部分
にオーバーラップするようにストライプ状に形成されて
いる。

【００１１】このような従来から用いられてきたカラー
フィルター層２４を上記反射透過両用型の液晶表示装置
に適用した場合には、透過部に対応するカラーフィルタ
ー層ではバックライトからの光が透過するのが１回であ
るのに対し、反射部に対応するカラーフィルター層では
外光が入射する際と出射する際との２回透過することか
ら、透過型と反射型との両方で明るく色純度の高いカラ
ー表示を実現することは非常に困難となっていた。

【００１２】これは、通常の透過型の液晶表示装置にお
けるカラーフィルターの透過率は、視感度補正後で約３
０％であるため、これをそのまま反射型の液晶表示装置
におけるカラーフィルターとして用いると、透過率は約
１７％となり、非常に暗いディスプレイになってしまう
からである。

【００１３】また、特開平８−２８６１７８号公報に
は、明るく色純度の高いカラー表示を実現する液晶表示
装置として、１画素内においてカラーフィルターの着色
部分を島状に分割し、その周囲に開口部分（着色の無い
部分）を形成するような構成が開示されている。

【００１４】しかしながら、この公報にも、透過型液晶
表示装置または反射型液晶表示装置におけるカラーフィ
ルターの構成が開示されているだけであり、１つの表示
画素に外光を反射する反射部とバックライトからの光を
透過する透過部とを作り込んだ液晶表示装置における最
適なカラーフィルターの構成、つまり着色部分や開口部
分の特徴や配置関係などについては一切開示されておら
ず、この公報に開示されたカラーフィルター形成技術を
そのまま１つの表示画素に反射部と透過部とを作り込ん
だ液晶表示装置に適用しても、色純度の悪い淡い表示と
なってしまい、透過部と反射部との両方で明るく色純度
の高いカラー表示を可能とするカラーフィルターを実現
することは非常に困難である。

【００１５】本発明は、上述したような反射透過両用型
の液晶表示装置におけるカラーフィルターの形成に関す
る問題点に鑑みなされたものであって、その目的とする
ところは、反射透過両用型の液晶表示装置におけるカラ
ーフィルターを従来の液晶表示装置におけるカラーフィ
ルターと比べてプロセスを増加させることなく形成し、
色純度が高く明るいカラー表示を実現した反射透過両用
型の液晶表示装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、液晶層を挟んで互いに対向して配置される一対の基
板のうちの一方側の基板上には、外光を反射する反射部
と背面光源からの光を透過する透過部とを１画素内に構
成する画素電極が形成され、該一対の基板のうちの他方
側の基板上には、カラーフィルターが形成されてなる液
晶表示装置において、前記他方側の基板上の前記反射部
に対応する領域は、カラーフィルター層が形成された領
域とカラーフィルター層が形成されていない領域とによ
り構成されていることを特徴としており、そのことによ
り、上記目的は達成される。

【００１７】なお、このとき、前記他方側の基板上の前
記透過部に対応する領域は、カラーフィルター層が形成
された領域により構成されていることが好ましい。

【００１８】また、前記他方側の基板上の前記反射部に
対応する領域のうち、カラーフィルター層が形成された
領域の面積とカラーフィルター層が形成されていない領
域の面積との比率が、各画素領域において同じであって
もよく、このときには、前記他方側の基板上の前記反射
部に対応する領域のうち、前記カラーフィルター層が形
成されていない領域の面積比が、０．０５以上０．２以
下であることが好ましい。

【００１９】また、前記カラーフィルター層は、青、
赤、緑の３種類からなり、前記他方側の基板上の前記反
射部に対応する領域のうち、前記カラーフィルター層が
形成されていない領域の面積比が、該青のカラーフィル
ター層を形成した領域では０．０５以上０．２以下であ
り、該赤のカラーフィルター層を形成した領域では０．
０５以上０．３８以下であり、該緑のカラーフィルター
層を形成した領域では０．０５以上０．５以下であるこ
とが好ましい。

【００２０】なお、このときの前記液晶層は、負の誘電
異方性を示す液晶材料からなり、前記対向して配置され
る一対の基板の両外側には、１／４波長板と偏光板とが
それぞれ配置されていることが好ましい。

【００２１】また、このときの前記反射部は、光拡散性
を有する凹凸構造により構成されていることが好まし
い。

【００２２】また、このときの少なくとも前記カラーフ
ィルター層が形成されていない領域には、光透過性の平
坦化膜が形成されていることが好ましい。

【００２３】さらに、このときの前記反射部と透過部と
を１画素内に構成する画素電極は、コンタクトホールを
介してスイッチング素子と接続されてなり、該コンタク
トホールに対応する前記他方側の基板上の領域には、カ
ラーフィルター層が形成されていることが好ましい。

【００２４】以下、本発明の作用について簡単に説明す
る。

【００２５】本発明によれば、反射透過両用型の液晶表
示装置において、他方側の基板上の反射部に対応する領
域に、カラーフィルター層が形成されていない領域を設
けていることにより、透過型専用の液晶表示装置に用い
られるカラーフィルターと比較して製造プロセスを増加
させることがなく、白を表示させて明るさを向上させる
ことができる。これは、透過部と反射部とで別々にカラ
ーフィルター層の膜厚を制御する必要がないからであ
る。また、従来は明るさと色純度の最適化をカラーフィ
ルターの色版で調節しており、顔料の種類や樹脂に分散
させる濃度の調節に手間がかかっていたが、本発明によ
れば、マスクパターンの設計だけで明るさと色純度の最
適化を調節することが可能であり、工程の簡略化や設計
の自由度を向上させることが可能となる。

【００２６】このように、本発明では、色純度の高いカ
ラーフィルター層を通過した出射光とカラーフィルター
層が形成されていない領域を通過した出射光とを混色す
ることにより、反射型表示に必要な明るいカラー表示を
実現することが可能となっている。

【００２７】なお、このとき、他方側の基板上の前記透
過部に対応する領域には、色純度の高いカラーフィルタ
ー層が形成されているため、従来の透過型の液晶表示装
置と同様に、色純度の高い表示を行うことが可能となっ
ている。

【００２８】また、前記他方側の基板上の前記反射部に
対応する領域のうち、カラーフィルター層が形成された
領域の面積とカラーフィルター層が形成されていない領
域の面積との比率が、各画素領域において同じであるこ
とにより、カラーフィルター層を製造するときに、カラ
ーフィルター層が形成されていない領域の面積の比率が
各画素領域毎に一定となるので、各色の露光工程におい
てその都度マスクを変える必要がなく、ある一色のマス
クをその都度ずらし、その位置合わせだけで各色の露光
工程を行うことができるため、カラーフィルター層の製
造工程を簡略化することが可能となっている。

【００２９】なお、このとき、前記他方側の基板上の前
記反射部に対応する領域のうち、前記カラーフィルター
層が形成されていない領域の面積比を０．０５以上０．
２以下の範囲に設定することにより、明るさと色純度に
優れたカラー表示を実現することが可能となっている。
例えば、図６および図７に示すように、カラーフィルタ
ーを明るくしようとしてカラーフィルター層が形成され
ていない領域の面積を均等に大きくしていくと、明るく
なりはするものの色純度が低下していってしまい、最終
的には白色と判別できなくなってしまう。つまり、カラ
ーフィルター層が形成されていない領域の面積比を０．
０５以下にすると、反射表示おける明るさが不足し暗く
て見えずらい表示になってしまい、逆にカラーフィルタ
ー層が形成されていない領域の面積比を０．２以上にす
ると、色純度が低下してしまい白色と判別できない淡い
色になってしまうからである。

【００３０】また、前記カラーフィルター層が、青、
赤、緑の３種類からなり、前記他方側の基板上の前記反
射部に対応する領域のうち、前記カラーフィルター層が
形成されていない領域の面積比が、該青のカラーフィル
ター層を形成した領域では０．０５以上０．２以下であ
り、該赤のカラーフィルター層を形成した領域では０．
０５以上０．３８以下であり、該緑のカラーフィルター
層を形成した領域では０．０５以上０．５以下であるこ
とにより、各色毎に明るさと色純度を保つことができ、
より明るく色バランスのとれたカラー表示を実現するこ
とが可能となっている。これは、各色によって明るさと
色純度の最適値が異なるからである。

【００３１】なお、液晶層をノーマリーブラックモード
とすることにより、電圧をかけていない状態で黒を表示
することになるため、反射型もしくは透過型のみで使用
する場合においても、光漏れを無くすことができ、コン
トラストの低下を防止することが可能となっている。

【００３２】また、液晶層に負の誘電異方性を示す液晶
材料を用い、対向して配置される一対の基板の両外側に
１／４波長板と偏光板とをそれぞれ配置していることに
より、透過部と反射部とで液晶層の厚みを変更すること
なくコントラストの高い表示を実現することが可能とな
っている。

【００３３】さらに、反射部を光拡散性を有する凹凸構
造により構成していることにより、反射部だけで拡散機
能を有することが可能となり、これにより反射部への写
り込みを防ぐことができるとともに、ペーパーホワイト
の表示を実現することが可能となっている。

【００３４】また、カラーフィルター層が形成されてい
ない領域に、光透過性の平坦化膜を形成していることに
より、カラーフィルター基板の液晶層に接している面
（対向電極が形成される面）を略平坦化することが可能
となっている。したがって、反射部におけるカラーフィ
ルター層が形成された領域とカラーフィルター層が形成
されていない領域との液晶層の層厚が等しくなり、これ
によりリタデーションが等しくなるため、暗状態から明
状態に至るまで均一な表示を実現することが可能となっ
ている。なお、このときの平坦化膜を無着色とすること
で、層厚だけを調節することが可能となり、光吸収によ
るロスがカラーフィルター基板で発生しないために光の
利用効率の低下を防止することが可能となる。また予め
設計されたカラーフィルター層の色再現性に影響を与え
ることもない。

【００３５】また、画素電極とスイッチング素子とを接
続するコンタクトホールに対応する他方側の基板上の領
域にカラーフィルター層を形成していることにより、リ
タデーションの違いによる電気光学特性の不一致に起因
する反射領域内における光漏れの発生を目立たなくする
ことが可能となっている。したがって、コンタクトホー
ル領域周辺で生じる表示不良をなくすことが可能とな
り、暗状態、階調領域、明状態にわたって、均一な表示
を可能にするとともに、より高いコントラストを実現す
ることが可能となっている。

【００３６】ここで、本発明の液晶表示装置におけるカ
ラー表示について、その原理を簡単に説明する。

【００３７】通常、色はＸＹＺ表色系において、以下の
（ｘ、ｙ、Ｙ）の３つの変数で表わすことができる。ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）・・・（１）Ｙ＝∫Ｅ（λ）ｙ（λ）ｄλ・・・（２）このとき、上記ｘ、ｙは、色相と彩度を表す変数であ
り、Ｘ、Ｙ、Ｚは、仮想の色に対する刺激値である。こ
のうち、Ｙは、（２）式に示すように、Ｅ（λ）（波長
λにおける光エネルギー（分光スペクトル））とｙ
（λ）（Ｙという色に対する人間の眼の分光感度）との
関数であり、人間の眼で見た場合の明るさを表してい
る。実際には、基準となる光源に対する比較が必要とさ
れるために、その光源の分光スペクトルをＳ（λ）とし
た次式が用いられる。Ｙ＝ｋ∫Ｓ（λ）ρ（λ）ｙ（λ）ｄλ・・・（３）ｋ＝１００／∫Ｓ（λ）ｙ（λ）ｄλ、ρ（λ）：分光
反射率もしくは分光透過率一般に、液晶表示装置においては、様々な色を表示する
ために、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルター層を１枚
の基板上に並置し、これらを透過する光量を液晶層に印
加する電圧を制御することにより混色する方法が用いら
れている（加法混色）。

【００３８】ここで、図８は、反射型液晶表示装置に用
いられるカラーフィルターの反射時の特性を示した表で
あり、図９は、透過型液晶表示装置に用いられるカラー
フィルターの透過時の特性を示した表であり、図１０
は、透過型液晶表示装置に用いられるカラーフィルター
の反射時の特性を示した表である。

【００３９】また、図５は、このときのｘ、ｙの値をプ
ロットした図面（以後、色度図と略す。）である。な
お、光源は、全てＤ６５（昼光で照らされている物体の
測定用光源：色温度は６７７４ｋ）を用い、透過時は空
気を透過した場合のスペクトル、反射時は上記（３）式
のρ（λ）に各波長の透過率を二乗した値を代入して求
めた計算値である。

【００４０】このとき、透過型液晶表示装置に用いられ
るカラーフィルターは、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色を均等に混色
すると、白色（Ｗ）が得られ、約３０％の透過率を有し
ている。しかしながら、このカラーフィルターを反射透
過両用型の液晶表示装置にそのまま適用すると、同じ白
色表示での反射部の明るさは、約１６％しかなく、非常
に暗い表示となってしまう。これは、光がカラーフィル
ター層を２回通過するためである。

【００４１】一方、反射型専用の液晶表示装置に用いら
れるカラーフィルターは、この点を考慮し、膜厚もしく
は樹脂に分散させる顔料の量を少なくするか、または反
射型液晶表示装置用に適した顔料を用いるなどの方法に
より、約５０％の明るさが得られている。

【００４２】しかしながら、図５からもわかるように、
Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の（ｘ，ｙ）プロットは白色に近くなっ
ており、色純度は悪くなっている。これは、２回通過し
た場合に明るさを得ようとすると、顔料での光の吸収を
少なくせざるを得ないためである。そして、このカラー
フィルターを反射透過両用型の液晶表示装置にそのまま
適用すると、透過部での色純度が反射部と比べてさらに
低下することはいうまでもない。

【００４３】以上に述べた理由から、反射透過両用型の
液晶表示装置において、反射と透過の両方で明るさと色
純度の優れた表示を実現するためには、反射部と透過部
とでそれぞれに適した特性を有するカラーフィルター層
を一つの表示画素内につくる必要が生じるのである。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。

【００４５】図１は、本発明における反射透過両用型の
液晶表示装置を示した平面図であり、図２は、図１に示
す液晶表示装置のＡ−Ａ’線部分の断面図である。ま
ず、これらの図面を用いて、本発明における反射透過両
用型の液晶表示装置の表示モードについて説明する。

【００４６】図１および図２に示すように、下側基板１
上には反射電極３と透明電極８とが所定の形状に形成さ
れており、それに対向するカラーフィルター基板２上に
は、カラーフィルター層１１と透明電極４とがそれぞれ
形成されている。

【００４７】この下側基板１およびカラーフィルター基
板２上に形成された反射電極３および透明電極８と透明
電極４との間には、負の誘電異方性を示す液晶材料を用
いた垂直配向液晶層５が挾持されている。

【００４８】そして、反射電極３と透明電極８とを有す
る下側基板１の外側表面と偏光板９との間には、１／４
波長板１０が配置されており、また、透明電極４を有す
るカラーフィルター基板２の外側表面と偏光板６との間
にも、同様に１／４波長板７が配置されている。

【００４９】ここで、上述した反射電極３を有する領域
についての説明を行う。

【００５０】まず、偏光板６の表面から入射した光は、
偏光板６を通った後直線偏光となる。この直線偏光は、
その偏光軸方向と１／４波長板７との遅相軸方向が４５
度になるように１／４波長板７に入射すると、１／４波
長板７を通過した後には円偏光になり、カラーフィルタ
ー層１１を通過する。

【００５１】ここで、下側基板１上およびカラーフィル
ター基板２上に形成された反射電極３および透明電極８
と透明電極４との間の液晶層５に電界が発生していない
場合には、負の誘電異方性を示す液晶材料を用いた液晶
層５は、液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に配向して
いるため、基板正面からは液晶層５に屈折率異方性は極
くわずかであり、入射光が液晶層５を通過することによ
って生じる位相差は、ほぼ０である。

【００５２】そこで、１／４波長板７を通った後の円偏
光は、下側基板１上およびカラーフィルター基板２上に
形成された反射電極３および透明電極８と透明電極４と
の間の液晶層５に電界が発生していない場合には、円偏
光を崩さずに液晶層５を通過し、下側基板１上にある反
射電極３により反射される。そして、反射された円偏光
は、液晶層５をカラーフィルター基板２の方向に進行
し、再び１／４波長板７に入射される。

【００５３】その後、１／４波長板７に入射された円偏
光は、１／４波長板７を通過した後には、偏光板６表面
から入った光が偏光板６を通った後の直線偏光の偏光軸
方向と直交する偏光軸方向の直線偏光になって偏光板６
に入射される。ここで、偏光板６の透過軸と直行するよ
うに１／４波長板７を通った直線偏光は偏光板６に入射
するので、偏光板６で吸収され光は偏光板６を通過しな
い。

【００５４】このように、下側基板１上およびカラーフ
ィルター基板２上に形成された反射電極３および透明電
極８と透明電極４との間の液晶層５に電界が発生してい
ない場合には、黒表示となる。

【００５５】さらに、下側基板１上およびカラーフィル
ター基板２上に形成された反射電極３および透明電極８
と透明電極４との間の液晶層５に電圧を印加した場合に
は、基板表面から垂直方向に配向していた液晶層５の液
晶分子は、基板表面に対して水平方向に傾き、液晶層５
に入射した円偏光は、液晶層５の複屈折により楕円偏光
となり、反射電極３により反射された後、さらに液晶層
５で偏光が崩され、１／４波長板７を通った後でも偏光
板６の透過軸と直行する直線偏光にはならず、偏光板６
を通して光が透過してくる。

【００５６】この時の反射電極３および透明電極８と透
明電極４との間の電圧を調整することにより、反射した
後に偏光板６を透過できる光量を調整することができ、
これにより階調表示することが可能となる。

【００５７】次に、上述した透明電極８を有する領域に
ついて説明する。

【００５８】図２に示す偏光板６および偏光板９は、そ
れぞれ透過軸が平行になるように配置されている。ま
ず、光源から出射された光は、偏光板９で直線偏光とな
り、その直線偏光がその偏光軸方向と１／４波長板１０
との遅相軸方向が４５度になるように１／４波長板１０
に入射すると、１／４波長板１０を通過した後には円偏
光になる。

【００５９】このとき、下側基板１上およびカラーフィ
ルター基板２上に形成された反射電極３および透明電極
８と透明電極４との間の液晶層５に電界が発生していな
い場合には、負の誘電異方性を示す液晶材料を用いた液
晶層５は、液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に配向し
ている。そのため、基板正面からは液晶層５に屈折率異
方性は極くわずかであり、入射光が液晶層５を通過する
ことによって生じる位相差は、ほぼ０である。

【００６０】そこで、１／４波長板１０を通った後の円
偏光は、下側基板１上およびカラーフィルター基板２上
に形成された反射電極３および透明電極８と透明電極４
との間の液晶層５に電界が発生していない場合には、円
偏光を崩さずに液晶層５を通過して１／４波長板７に入
射する。このとき、１／４波長板１０の遅相軸方向と１
／４波長板７の遅相軸方向を揃えることにより、１／４
波長板７に入射した円偏光は、偏光板６の透過軸方向と
直交する偏光軸方向の直線偏光となり、偏光板６に入射
される。なお、この偏光板６および偏光板９は、それぞ
れ透過軸が平行になるように配置されているため、偏光
板６に入射した直線偏光は偏光板６で吸収される。

【００６１】このように、下側基板１上およびカラーフ
ィルター基板２上に形成された反射電極３および透明電
極８と透明電極４との間の液晶層５に電界が発生してい
ない場合には、黒表示となる。

【００６２】さらに、下側基板１上およびカラーフィル
ター基板２上に形成された反射電極３および透明電極８
と透明電極４との間の液晶層５に電圧を印加した場合に
は、基板表面から垂直方向に配向していた液晶層５の液
晶分子は、基板表面に対して水平方向に傾き、液晶層５
に入射した円偏光は、液晶層５の複屈折により楕円偏光
になり、１／４波長板７を通った後でも偏光板６の透過
軸と直行する直線偏光にはならず、偏光板６を通して光
が透過してくる。

【００６３】この時の反射電極３および透明電極８と透
明電極４との間の電圧を調整することにより、偏光板６
を透過できる光量を調整することができ、これにより階
調表示することが可能となる。

【００６４】ここで、液晶層５の位相差が１／２波長条
件になるように、下側基板１上およびカラーフィルター
基板２上に形成された反射電極３および透明電極８と透
明電極４との間の液晶層５に電圧を印加した場合には、
２枚の１／４波長板７、１０と液晶層５とを合わせた合
計の位相差が１波長条件となるため、偏光板６に到達す
るときには、偏光板６の透過軸と平行な直線偏光とな
り、偏光板６を透過する光は最大になる。

【００６５】以上述べてきたように、液晶が負の誘電異
方性を有する場合には、電圧無印加状態で黒表示にな
り、電圧印加状態で白表示になる、いわゆるノーマリー
ブラックモードの表示となる。

【００６６】本発明は、これまでの反射型液晶表示装置
で用いられてきた方法、すなわち、透過率は高くて明る
いものの色純度が低いカラーフィルターで混色する方法
に替わって、カラーフィルター基板２上の反射部３に対
応する領域に、色純度の高い透過型用のカラーフィルタ
ー層１１が形成された領域とカラーフィルター層１１が
形成されていない領域（Ｂ）とを設けていることによ
り、このカラーフィルター層１１が形成されていない領
域（Ｂ）で白を表示させ、色純度の高いカラーフィルタ
ー層１１と混色することで、反射型に必要な明るい表示
を実現するというものである。

【００６７】次に、図１を用いて下側基板１上の反射電
極３および透明電極８とカラーフィルター基板２上のカ
ラーフィルター層１１との位置関係について説明する。
なお、この図１ではカラーフィルター基板２側の透明電
極４や液晶層５および遮光層についての記載は省略し
た。

【００６８】図１に示すように、カラーフィルター層１
１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂのカラー
フィルター層を示しており、反射電極３の全部分にはオ
ーバーラップしないように、また透過電極８の全部分に
は必ずオーバーラップするようにストライプ状に形成さ
れている。

【００６９】なお、カラーフィルター基板２上の反射電
極３に対応する領域のうち、カラーフィルター層１１が
形成されていない領域Ｂの面積比（以下、Ｓｒと略
す。）を変えることにより、色純度と明るさとを自由に
設定することが可能となる。

【００７０】ここで、図１０の表に示したようなカラー
フィルターを用いた場合のＳｒと反射部分の明るさとの
関係を図６に示す。また、このときの色度座標の変化を
図７に示す。

【００７１】図に示すように、Ｓｒの値が大きくなるの
に比例して明るさは増加するものの色純度は低下する。
例えば２７％程度の明るさにするためには、図１１に示
すように、Ｓｒの値を０．１２５前後に設定すれば良
い。この点に関しては、液晶表示装置の使用目的に合わ
せた設計が必要である。

【００７２】なお、ノーマリーブラックの表示モードの
場合には、電圧無印加時における液晶層５の複屈折率が
ほぼ０であるため、良好な黒レベルを得ることができる
という利点も有している。また、平行配向もしくはツイ
スト配向の液晶を用いた場合には電圧印加時に黒表示と
なるが、配向膜近傍の液晶分子は電圧印加しても基板に
対して垂直にはならないため、液晶層５での複屈折率は
０にはならず、充分なコントラストを得ることはできな
い。また、液晶層５をアクティブ素子により駆動するよ
うな場合には、点欠陥の修正が不要となるため製造コス
トの点で非常に有利となる。

【００７３】さらに、生産時に液晶表示装置のセル厚が
ばらついた場合においても黒レベルがセル厚に依存する
ことがないため、製造マージンが大きくなるという利点
も有しているとともに、反射表示時と透過表示時とで液
晶層のしきい電圧が等しいため駆動も容易となってい
る。

【００７４】また、本発明では、液晶分子が基板に対し
て垂直に配向している垂直配向の表示モードを用いてい
るが、この表示モードでは偏光板と基板との間に光学補
償板を設置することにより、視野角を拡大することがで
きるということが知られているが、本発明においても、
このような光学補償板を用いることにより同様の効果を
得ることが可能である。

【００７５】（実施の形態１）次に、本実施の形態１に
おける液晶表示装置について図面を用いて説明する。図
１は、本実施の形態１における反射透過両用型の液晶表
示装置を示した平面図であり、図２は、図１に示す液晶
表示装置のＡ−Ａ’線部分の断面図である。

【００７６】なお、この図１の平面図では、画素電極
３、８とカラーフィルター層１１との位置関係を判り易
くするため、カラーフィルター基板２側の透明電極４や
液晶層５および遮光層や配向層についての記載は省略し
た。

【００７７】図１に示すように、下側基板１上には縦方
向に形成された信号電極２１と横方向に形成された走査
電極２２、並びにこれらの電極の交差部近傍には薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）２３と画素電極３、８とが形成さ
れている。この液晶層５に電圧を印加するための画素電
極３、８は２種類の材料からなり、３はＡｌＷ合金を用
いた反射電極とし、８はＩＴＯを用いた透明電極とし
た。

【００７８】また、図中の１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、
それぞれＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルター層であり、透明
電極８の領域とは全領域にオーバーラップしているが、
反射電極３の領域に対しては反射電極３の全面積に対し
て８７．５％の割合でオーバーラップするようにストラ
イプ状で形成した（図１１参照、Ｓｒ＝０．１２５）。
なお、斜線部Ｂは、反射電極３の領域においてカラーフ
ィルター層１１を形成していない領域を示している。

【００７９】次に、図２に示す断面図において、１は下
側基板（ＴＦＴ基板）であり、２はカラーフィルター基
板である。これら２枚の基板１、２それぞれの表面に、
垂直配向膜を塗布焼成後、カラーフィルター基板２の表
面にラビングによる配向処理を施した。そして、図示し
ていない３．５μｍのシリカスペーサーとエポキシ樹脂
とを介してこれら２枚の基板を貼り合わせ、エポキシ樹
脂を熱処理により硬化させた。

【００８０】このようにして作製された２枚の基板１、
２の間隙に、負の誘電異方性を示す液晶を注入して液晶
層５を形成した。このときに用いた液晶のΔｎは、０．
０７７３であった。また、ラビング条件は液晶分子の長
軸方向がカラーフィルター基板２の法線方向からおよそ
１°傾くように設定した。

【００８１】そして、液晶を注入後、カラーフィルター
基板２の外側表面に１／４波長板７と偏光板６とを貼り
付け、同様に、下側基板１の外側表面にも１／４波長板
１０と偏光板９とを貼り付けた。このとき、１／４波長
板７、１０の遅相軸が、ラビング方向に対して４５°と
なるように設定し、かつ、互いの遅相軸が平行になるよ
うに各基板１、２に貼り付けた。さらに、偏光板６、９
については透過軸がラビング方向と一致するように設定
した。

【００８２】このようにして作製した液晶表示装置は、
反射表示時のコントラストが１５以上であり、明状態
（液晶層５への印加電圧３．２５Ｖ時）の反射率を分光
測色計（ミノルタ社製ＣＭ２００２）により測定したと
ころ、標準拡散板をレファレンスとして約９％（開口率
１００％換算値）であった。これは、先に計算により求
めた反射部分の明るさ２７％に、偏光板６の透過率と透
明電極４の透過率と反射電極３の反射率とから求まる値
３４％を掛け合わせた値とほぼ同等である。

【００８３】また、白色の色度も（ｘ、ｙ）＝（０．３
１、０．３２）と良好であった。そして、透過表示時の
コントラストは１００以上あり、明状態（液晶層５への
印加電圧５Ｖ時）での透過率は空気をレファレンスとし
た値で約１２％（開口率１００％換算値）であった。

【００８４】以上の表示特性は、偏光板６、９に表面反
射を低減するＡＲコーティングなどの表面処理を行なっ
ていない状態での結果であり、このような表面処理を施
すことにより、反射表示時のコントラストをさらに大幅
に向上させることが可能である。

【００８５】また、このときカラーフィルター基板２側
の偏光板６の表面に、前方散乱板を設置してもよい。な
お、この散乱板は、入射した光を進行方向（前方）にの
み散乱し、それとは逆の方向（後方）には散乱しないと
いうような性質を持ったものである。このとき、カラー
フィルター基板２の上方から入射した光は、前方散乱板
を散乱しながら透過し、反射電極３で反射後、再びこの
散乱板により散乱されることになる。反射電極３は鏡面
であるため、入射した光は一方向にしか反射せず観察範
囲が限られるが、このような散乱板を用いることによ
り、写り込みがなく観察範囲を広げ、ペーパーホワイト
表示することが可能となる。

【００８６】なお、反射電極３と対向する領域における
カラーフィルター層１１が形成されていない領域の面積
比（Ｓｒ）や配置などについても、本実施の形態１に限
定されるもではない。このとき、色純度より明るさを重
視する場合には、Ｓｒの値をより大きくすればよい。ま
た、カラーフィルター層１１については、ストライプ状
でなくてもよく、例えば島状としても本実施の形態１と
同様な効果を得ることが可能である。

【００８７】（実施の形態２）次に、本実施の形態２に
おける液晶表示装置について図面を用いて説明する。図
３は、本実施の形態２における反射透過両用型の液晶表
示装置を示した平面図であり、図４は、図２に示す液晶
表示装置のＡ−Ａ’線部分の断面図である。

【００８８】なお、この図３の平面図では、画素電極
３、８とカラーフィルター層１１との位置関係を判り易
くするため、カラーフィルター基板２側の透明電極４や
液晶層５および遮光層や配向層についての記載は省略し
た。

【００８９】図３および図４に示すように、本発明の実
施の形態１と異なる構成は、反射電極３を凹凸の形状を
した樹脂１２上に形成したことである。そして、反射電
極３にＡｌを用いたこと以外は、透明電極８の材料など
実施の形態１と同じであり、製造プロセスについても同
じである。

【００９０】本実施の形態２では、凹凸の形状をした樹
脂１２は、透明で感光性を有するアクリル樹脂を円形に
パターニングした後、その樹脂のガラス転移点以上の温
度に加熱し溶融させることにより形成した。また、凹凸
の形状をした樹脂１２上に形成している絶縁膜１３は、
凹凸の形状をした樹脂１２と同じ樹脂材料を用いてお
り、凹凸の形状をした樹脂１２の凹凸の間を埋めて鏡面
反射成分をなくす役割と、反射電極３であるＡｌ（アル
ミ）と透明電極８との電食を防ぐ役割とを兼ねている。

【００９１】このような本実施の形態２においては、反
射電極３の反射光が適度に散乱するため、前方散乱板を
用いなくても写り込みがなく観察範囲を広げ、ペーパー
ホワイト表示することが可能であるという利点を有して
いる。なお、コントラスト、明るさ、色度などについて
は、本発明の実施の形態１と同様の特性が得られた。

【００９２】（実施の形態３）次に、カラーフィルター
基板２上の反射電極３に対応する領域のうち、カラーフ
ィルター層１１が形成されていない領域Ｂの面積比Ｓｒ
についての具体的な例について説明する。

【００９３】図１２に示すように、本実施の形態３にお
ける液晶表示装置は、上述したＳｒの値を、Ｒ、Ｇ、Ｂ
のカラーフィルター層ともに０．２に設定し、それ以外
は上述した実施の形態１、２と同様の製造プロセスにて
作製した。

【００９４】このようにして作製した本実施の形態３に
おける液晶表示装置は、反射表示時のコントラストが１
５以上であり、液晶層５への印加電圧を３．２５Ｖとし
たときの反射率は、約１１％（開口率１００％換算値、
標準拡散板比）であった。

【００９５】これは、先の計算により求めた反射部にお
けるカラーフィルター層の明るさ３３％に偏光板６と透
明電極５の透過率３４％を掛け合わせた値とほぼ同等の
ものである。

【００９６】また、このときの各色における色度は、ず
５および図１２に示すような値が得られ、反射型液晶表
示装置と同等の色再現範囲が可能な反射表示を実現する
ことが可能となる。

【００９７】（実施の形態４）次に、カラーフィルター
基板２上の反射電極３に対応する領域のうち、カラーフ
ィルター層１１が形成されていない領域Ｂの面積比Ｓｒ
についての具体的な別の例について説明する。

【００９８】図１３に示すように、本実施の形態４にお
ける液晶表示装置は、上述したＳｒの値を、Ｒのカラー
フィルター層では０．３８、Ｇのカラーフィルター層で
は０．５、Ｂのカラーフィルター層では０．２にそれぞ
れ設定し、それ以外は、上述した実施の形態１、２と同
様の製造プロセスにて作製した。

【００９９】これは、図８に示す反射型カラーフィルタ
ーと同等の明るさを得るためには、Ｓｒの値を０．４と
しなければならないが、そうするとＢのカラーフィルタ
ー層を通過する光が光源の色である白色と判別できなく
なってしまうからである。

【０１００】したがって、本実施の形態４における液晶
表示装置では、Ｂのカラーフィルター層におけるＳｒの
値を小さくする一方で、Ｇのカラーフィルター層におけ
るＳｒの値を大きくすることにより、明るさを稼いでい
る。なお、このことにより、白の色度が若干青よりにシ
フトするが、これは白として充分に認識できる範囲のも
のとなっている。

【０１０１】このようにして作製した本実施の形態４に
おける液晶表示装置は、反射表示時のコントラストが１
５以上であり、液晶層５への印加電圧を３．２５Ｖとし
たときの反射率は、約１６％（開口率１００％換算値、
標準拡散板比）であった。

【０１０２】これは、先の計算により求めた反射部にお
けるカラーフィルター層の明るさ４６％に偏光板６と透
明電極５の透過率３４％を掛け合わせた値とほぼ同等の
ものである。

【０１０３】また、このときの各色における色度は、図
５および図１３に示すような値が得られ、色再現範囲は
狭くなってしまうものの反射型液晶表示装置とほぼ同等
の明るい反射表示を実現することが可能となる。

【０１０４】以上、説明したような液晶表示装置の反射
特性は、偏光板に表面反射を低減させるＡＲコーティン
グなどの表面処理を行っていない状態でのものである
が、このような表面処理を施すことにより、反射表示時
のコントラストをさらに大幅に向上させることが可能で
ある。なお、このカラーフィルター層については、スト
ライプ状でなくてもよく、例えば島状としても本実施の
形態と同様な効果を得ることが可能である。

【０１０５】（実施の形態５）次に、本実施の形態５に
おける液晶表示装置について図面を用いて説明する。図
１４（ａ）は、上述した実施の形態１における反射透過
両用型の液晶表示装置を示した断面図であり、図１４
（ｂ）（ｃ）は、本実施の形態５における反射透過両用
型の液晶表示装置を示した断面図である。また、図１５
は、図１４（ａ）に示す液晶表示装置の電気光学特性を
示した図面である。

【０１０６】図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発
明の実施の形態１と異なる構成は、カラーフィルター基
板上の少なくともカラーフィルター層が形成されていな
い領域に、光透過性の平坦化膜を形成したことである。
そして、この光透過性の平坦化膜を形成したこと以外
は、本発明の実施の形態１と同じ構成であり、製造プロ
セスについても同じである。

【０１０７】なお、上述した図１４（ａ）〜（ｃ）は、
本実施の形態５における液晶表示装置の特徴を判り易く
するため、構成の一部を省略するとともに、各層の縮尺
についても実際とは異なるものにしている。

【０１０８】まず、図１４（ａ）を用いて、本発明の実
施の形態１における液晶表示装置について簡単に説明す
る。本発明の実施の形態１における液晶表示装置は、図
１４（ａ）に示すように、下側基板１上に反射電極３が
所定の形状に形成されており、それに対向するカラーフ
ィルター基板２上にはカラーフィルター層１１と対向電
極４とがそれぞれ形成されている。そして、この下側基
板１およびカラーフィルター基板２上に形成された反射
電極３と対向電極４との間には、液晶層５が挟持されて
いる。

【０１０９】このような液晶表示装置におけるカラーフ
ィルタ基板２上には、様々な色を表示するために、赤
（１１Ａ）、緑（１１Ｂ）、青（１１Ｃ）の３色のカラ
ーフィルター層１１と、このカラーフィルター層１１が
形成されていない領域１５とが設けられており、このよ
うなカラーフィルター層１１が形成されていない領域１
５を設けた構成とすることにより、カラーフィルター層
１１が形成されていない領域１５と色純度の高いカラー
フィルター層１１とを混色することで、反射透過両用型
の液晶表示装置の反射領域において必要な明るい表示を
実現することが可能となっている。

【０１１０】しかしながら、ここで、図１４（ａ）に示
すように、カラーフィルター層１１が形成されている液
晶層５の層厚をｄＴ１で表し、カラーフィルター層１１
が形成されていない領域１２の液晶層５の層厚をｄＴ２
で表すと、本発明の実施の形態１における液晶表示装置
は、ｄＴ１が３．０μｍ、ｄＴ２が４．２μｍとなり、
このときの電気光学特性は、図１５（ａ）（ｂ）に示す
ように、液晶層５の層厚の違いにより、一致しないでず
れた状態となってしまう。このような本発明の実施の形
態１における液晶表示装置の電気光学特性について、図
１５（ａ）（ｂ）を用いてさらに説明する。

【０１１１】まず、図１５（ａ）に示す電気光学特性
は、ノーマリホワイトモードであり、６Ｖ位の高い電圧
をかけた場合には、液晶分子がほとんど基板に垂直に配
向するため、液晶層の層厚にあまり依存することなく、
それぞれの領域において黒表示を行うことが可能となっ
ている。しかしながら、通常は駆動ドライバの耐圧性の
ために、せいぜい４〜５Ｖで駆動するの一般的であり、
この条件により駆動を行うと、黒表示が浮いた状態にな
り、より高いコントラストを実現することは難しいと考
えられる。

【０１１２】また、図１５（ｂ）に示す電気光学特性
は、ノーマリブラックモードであり、初期状態では、液
晶分子がほとんど基板に垂直に配向するため、液晶層の
層厚にあまり依存することなく、それぞれの領域におい
て黒表示を行うことが可能となっている。よって、ノー
マリホワイトモードの場合と比較して高コントラストを
得ることができるものの、ノーマリホワイトモードの場
合と同様に、明状態（４Ｖ付近）での特性変化が大きい
うえ、階調領域での特性変化も大きくなる。

【０１１３】そこで、本実施の形態５では、図１４
（ｂ）、図１４（ｃ）に示すように、少なくともカラー
フィルター層１１が形成されていない領域１５に、平坦
化膜１６または１７を形成することによって、ｄＴ１と
ｄＴ２とで表される液晶層５の層厚が等しくなるような
構成とした。

【０１１４】なお、この図１４（ｂ）、図１４（ｃ）で
は、ｄＴ１とｄＴ２とで表される液晶層５の層厚を等し
くなるように図示して説明しているが、平坦化膜１６に
より、ｄＴ１とｄＴ２との差を小さくできればｄＴ１と
ｄＴ２とを等しくしなくても表示特性を改善することが
可能である。

【０１１５】本実施の形態５では、このような構成とす
ることにより、カラーフィルター層１１が形成されてい
る液晶層５の層厚とカラーフィルター層１１が形成され
ていない領域１５の液晶層５の層厚とのそれぞれの領域
におけるリタデーションを等しくして電気光学特性を一
致させている。その結果、暗状態、階調領域、明状態に
わたって、均一な表示を可能としており、より高いコン
トラストを実現することが可能となっている。

【０１１６】ここで、本実施の形態５では、平坦化膜１
６または１７として、カラーフィルター層１１の基材と
なるアクリル系の感光樹脂を使用したが、光透過性を有
し密着性や耐プロセス性が同様のものであれば、それに
限定されるものではない。ただし、この平坦化膜として
無着色のものが好ましい。また、具体的には、上述した
ような感光樹脂であればパターニングが容易であり、ま
た、ＳｉＯ₂などを溶剤に溶かしてスピンコートや印刷
塗布した後、焼成することにより平坦化膜を形成するこ
とも可能である。

【０１１７】なお、図１４（ｂ）に示す構成では、平坦
化膜１６を、フォトリソ工程によりパターニングするこ
とで、カラーフィルター層１１が形成されていない領域
１２のみに形成しているため、液晶層５に接する面の平
坦性をより良好にすることが可能となっている。

【０１１８】また、図１４（ｃ）に示す構成では、平坦
化膜１７を、カラーフィルタ基板全体にオーバーコート
するように形成しているため、フォトリソ工程によるパ
ターニングが不要となり製造工程を簡単化することが可
能となっている。

【０１１９】（実施の形態６）次に、本実施の形態６に
おける液晶表示装置について図面を用いて説明する。図
１６（ａ）は、上述した実施の形態１における反射透過
両用型の液晶表示装置を示した断面図であり、図１６
（ｂ）（ｃ）は、本実施の形態６における反射透過両用
型の液晶表示装置を示した断面図である。

【０１２０】図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発
明の実施の形態１と異なる構成は、カラーフィルター基
板２上の、スイッチング素子と画素電極３とを接続する
コンタクトホール２６に対応する領域に、カラーフィル
ター層１１を形成していることである。そして、このカ
ラーフィルター基板２上のコンタクトホール２６に対応
する領域にカラーフィルター層１１を形成したこと以外
は、本発明の実施の形態１と同じ構成であり、製造プロ
セスについても同じである。

【０１２１】まず、図１６（ａ）を用いて、本発明の実
施の形態１における液晶表示装置について簡単に説明す
る。本発明の実施の形態１における液晶表示装置は、図
１６（ａ）に示すように、下側基板１上に反射電極３お
よび透明電極８が所定の形状に形成されており、それに
対向するカラーフィルター基板２上には反射電極３に対
応する一部の領域を除いてカラーフィルター層１１が形
成されている。そして、この下側基板１およびカラーフ
ィルター基板２上に形成された反射電極３および透明電
極８と対向電極４との間には、液晶層５が挟持されてい
る。

【０１２２】このような液晶表示装置における下側基板
１上には、反射電極３と透明電極８とからなる画素電極
がコンタクトホール２６を介してスイッチング素子であ
る薄膜トランジスタ２３のドレイン電極２５と接続され
ており、また、対向するカラーフィルタ基板２上の画素
電極に対応する領域には、カラーフィルター層１１と、
このカラーフィルター層１１が形成されていない領域と
が設けられ、このようなカラーフィルター層１１が形成
されていない領域を設けた構成とすることにより、カラ
ーフィルター層１１が形成されていない領域と色純度の
高いカラーフィルター層１１が形成された領域とを混色
することで、反射透過両用型の液晶表示装置の反射領域
において必要な明るい表示を実現することが可能となっ
ている。

【０１２３】しかしながら、ここで、図１６（ａ）に示
すように、本発明の実施の形態１における液晶表示装置
では、下側基板１上のコンタクトホール２６の形成領域
において、層間絶縁膜１３の膜厚だけ液晶層５の層厚が
厚くなってしまい、そのため、カラーフィルター層１１
が形成されていない反射領域において黒表示を行った場
合に光漏れが発生してしまい、コントラストが低下して
しまうということが考えられる。

【０１２４】そこで、本実施の形態６では、図１６
（ｂ）、図１６（ｃ）に示すように、カラーフィルター
基板２上のカラーフィルター層１１が形成されていない
領域のうちのコンタクトホール２６に対応する領域にカ
ラーフィルター層１１を形成して、リタデーションの違
いによる電気光学特性の不一致に起因する反射領域内に
おける光漏れの発生を目立たなくするような構成とし
た。

【０１２５】本実施の形態６では、このような構成とす
ることにより、コンタクトホール２６の領域周辺で生じ
る表示不良をなくすことが可能となっており、暗状態、
階調領域、明状態にわたって、均一な表示を可能にする
とともに、より高いコントラストを実現することが可能
となっている。

【０１２６】ここで、本実施の形態６では、図１６
（ｂ）、図１６（ｃ）に示すように、コンタクトホール
２６に対応する領域にカラーフィルター層１１を形成し
た場合について説明しているが、光漏れの発生を目立た
なくして表示装置としての表示不良を無くすことが可能
であれば、カラーフィルター層１１に限定されるもので
はなく、例えばブラックマスクなどの遮光層を使用する
ことも可能である。ただし、遮光層としてのブラックマ
スクなどを使用する場合には、カラーフィルター層１１
を使用する場合と比較して高価になってしまうともに、
位置合わせマージンを考慮してブラックマスクを大きめ
に形成する必要があることから表示に寄与する開口率が
小さくなってしまうということなどが考えられる。

【０１２７】このような点を考慮して、本実施の形態６
では、カラーフィルター基板２上のコンタクトホール２
６に対応する領域にカラーフィルター層１１を形成して
おり、これにより新たな生産プロセスが不要となり製造
工程を簡単化することが可能となっている。

【０１２８】なお、図１６（ｂ）は、カラーフィルター
層１１をコンタクトホール２６に対応する領域にまで延
長して形成した構成を示したものであり、また、図１６
（ｃ）は、カラーフィルター層１１をコンタクトホール
２６に対応する領域にパターニングした構成を示したも
のである。

【０１２９】

【発明の効果】上述したように、本発明の液晶表示装置
によれば、他方側の基板上の反射部に対応する領域に、
カラーフィルター層が形成されていない領域を設けてい
ることにより、透過型専用の液晶表示装置に用いられる
カラーフィルターと比較して製造プロセスを増加させる
ことがなく、白を表示させて明るさを向上させることが
できるとともに、色純度の高いカラーフィルター層を通
過した出射光とカラーフィルター層が形成されていない
領域を通過した出射光とを混色することにより、反射型
表示に必要な明るいカラー表示を実現することができる
反射透過両用型の液晶表示装置を実現することが可能と
なっている。

【０１３０】また、このときのカラーフィルター層が形
成されていない領域に、光透過性の平坦化膜を形成する
ことにより、反射部におけるカラーフィルター層が形成
された領域とカラーフィルター層が形成されていない領
域との液晶層の層厚を等しくして、リタデーションを等
しくすることができるため、暗状態から明状態に至るま
で均一な表示を実現することが可能となっている。

【０１３１】さらに、画素電極とスイッチング素子とを
接続するコンタクトホールに対応する他方側の基板上の
領域にカラーフィルター層を形成していることにより、
リタデーションの違いによる電気光学特性の不一致に起
因する反射領域内における光漏れの発生を目立たなくす
ることが可能となっている。

【０１３２】このような反射透過両用型の液晶表示装置
を実現することにより、これまでの液晶表示装置が抱え
ていた各諸問題を、カラーフィルターのコストを増大さ
せることなく、容易に実現することが可能となってい
る。

【０１３３】つまり、本発明の反射透過両用型の液晶表
示装置によれば、バックライトを用いて表示を行うこと
ができるために、周囲の明るさにさほど影響されること
なく、明るくて高コントラストを有する表示を行うこと
が可能となっており、また、バックライトを消して表示
を行うこともできるため、消費電力を極めて小さくする
ことも可能となっている。

【０１３４】従って、周囲の明るさなどの使用条件を考
慮して、適宜バックライトの光量を調整して表示を行う
ことも可能であり、このことにより、従来の透過型の液
晶表示装置の場合に問題となっていた消費電力の増大を
防止することが可能であるとともに、従来の反射型の液
晶表示装置の場合に問題となっていた周囲の明るさなど
の使用環境による表示のばらつきを解消することも可能
となっている。

【０１３５】そのため、本発明の反射透過両用型の液晶
表示装置は、従来の透過型の液晶表示装置および反射型
の液晶表示装置が抱えていた各諸問題を一挙に解決する
ことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本実施の形態１における反射透過両用
型の液晶表示装置を示した平面図である。

【図２】図２は、本実施の形態１における反射透過両用
型の液晶表示装置を示した断面図である。

【図３】図３は、本実施の形態２における反射透過両用
型の液晶表示装置を示した平面図である。

【図４】図４は、本実施の形態２における反射透過両用
型の液晶表示装置を示した断面図である。

【図５】図５は、反射透過両用型の液晶表示装置と、透
過型の液晶表示装置と、反射型の液晶表示装置とにおけ
るカラーフィルター層のｘ、ｙの値をプロットした図面
（色度図）である。

【図６】図６は、反射部に対応する領域におけるカラー
フィルター層が形成されていない領域の面積比と反射部
分の明るさとの関係を示した図面である。

【図７】図７は、反射部に対応する領域におけるカラー
フィルター層が形成されていない領域の面積比と反射部
分の色度座標に変化の関係を示した図面である。

【図８】図８は、反射型液晶表示装置に用いられるカラ
ーフィルターの反射時の特性を示した表である。

【図９】図９は、透過型液晶表示装置に用いられるカラ
ーフィルターの透過時の特性を示した表である。

【図１０】図１０は、透過型液晶表示装置に用いられる
カラーフィルターの反射時の特性を示した表である。

【図１１】図１１は、本実施の形態１における反射透過
両用型の液晶表示装置のカラーフィルター基板上の反射
電極に対応する領域のうち、カラーフィルター層が形成
されていない領域の面積比Ｓｒを示した表である。

【図１２】図１２は、本実施の形態３における反射透過
両用型の液晶表示装置のカラーフィルター基板上の反射
電極に対応する領域のうち、カラーフィルター層が形成
されていない領域の面積比Ｓｒを示した表である。

【図１３】図１３は、本実施の形態４における反射透過
両用型の液晶表示装置のカラーフィルター基板上の反射
電極に対応する領域のうち、カラーフィルター層が形成
されていない領域の面積比Ｓｒを示した表である。

【図１４】図１４（ａ）は、本実施の形態１における反
射透過両用型の液晶表示装置を示した断面図であり、図
１４（ｂ）（ｃ）は、本実施の形態５における反射透過
両用型の液晶表示装置を示した断面図である。

【図１５】図１５（ａ）（ｂ）は、図１４（ａ）に示す
反射透過両用型の液晶表示装置の電気光学特性を示した
図面である。

【図１６】図１６（ａ）は、本実施の形態１における反
射透過両用型の液晶表示装置を示した断面図であり、図
１６（ｂ）（ｃ）は、本実施の形態６における反射透過
両用型の液晶表示装置を示した断面図である。

【図１７】図１７は、従来の液晶表示装置におけるカラ
ーフィルターの配置を示した平面図である。

【符号の説明】

１下側基板２カラーフィルター基板３反射電極４対向電極５液晶層６偏光板７１／４波長板８透明電極９偏光板１０１／４波長板１１カラーフィルター層１２凹凸の形状をした樹脂１３絶縁膜１５カラーフィルター層未形成領域１６平坦化膜１７平坦化膜２１信号電極２２走査電極２３薄膜トランジスタ２４従来のカラーフィルター層２５ドレイン電極２６コンタクトホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者島田尚幸大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者吉村洋二大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者石井裕大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内審査官河原英雄 (56)参考文献特開昭59−154424（ＪＰ，Ａ) 特開平８−286182（ＪＰ，Ａ) 特開平８−286178（ＪＰ，Ａ) 特開平11−337931（ＪＰ，Ａ) 特開平10−197860（ＪＰ，Ａ) 特開平10−142621（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／4350（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層を挟んで互いに対向して配置され
る一対の基板のうちの一方側の基板上には、外光を反射
する反射部と背面光源からの光を透過する透過部とを１
画素内に構成する画素電極が形成され、該一対の基板の
うちの他方側の基板上には、カラーフィルターが形成さ
れてなる液晶表示装置において、前記他方側の基板上の前記反射部に対応する領域は、カ
ラーフィルター層が形成された領域とカラーフィルター
層が形成されていない領域とにより構成されていること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記他方側の基板上の前記透過部に対応
する領域は、カラーフィルター層が形成された領域によ
り構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液
晶表示装置。
【請求項３】前記他方側の基板上の前記反射部に対応
する領域のうち、カラーフィルター層が形成された領域
の面積とカラーフィルター層が形成されていない領域の
面積との比率が、各画素領域において同じであることを
特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記他方側の基板上の前記反射部に対応
する領域のうち、前記カラーフィルター層が形成されて
いない領域の面積比が、０．０５以上０．２以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記カラーフィルター層は、青、赤、緑
の３種類からなり、前記他方側の基板上の前記反射部に
対応する領域のうち、前記カラーフィルター層が形成さ
れていない領域の面積比が、該青のカラーフィルター層
を形成した領域では０．０５以上０．２以下であり、該
赤のカラーフィルター層を形成した領域では０．０５以
上０．３８以下であり、該緑のカラーフィルター層を形
成した領域では０．０５以上０．５以下であることを特
徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶層は、負の誘電異方性を示す液
晶材料からなり、前記対向して配置される一対の基板の
両外側には、１／４波長板と偏光板とがそれぞれ配置さ
れていることを特徴とする請求項１乃至５に記載の液晶
表示装置。
【請求項７】前記反射部は、光拡散性を有する凹凸構
造により構成されていることを特徴とする請求項１乃至
６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】少なくとも前記カラーフィルター層が形
成されていない領域には、光透過性の平坦化膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項１乃至７記載の液晶表
示装置。
【請求項９】前記反射部と透過部とを１画素内に構成
する画素電極は、コンタクトホールを介してスイッチン
グ素子と接続されてなり、該コンタクトホールに対応す
る前記他方側の基板上の領域には、カラーフィルター層
が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８に記
載の液晶表示装置。