JPH1010528A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型液晶表示素子において、反射板の光反
射に起因して発生する背景の映り込みや照明の直接反射
等による視認性の低下を防止する。 【解決手段】 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。この構造により、画素領域Ｄ内には、第１反射区画
Ａ（反射率５０〜７０％）と、第２反射区画（反射率９
０〜１００％）とが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型液晶表示装置
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、対向する内面に電極を有する
一対の基板間に液晶層を挟持してなり、前記一方の基板
に反射層とを備え、前記液晶層は、高分子が液晶分子の
中に分散した構成であり、対向する前記電極によって複
数の画素領域が構成され、前記反射層には、前記画素領
域毎に相互に反射率の異なる複数の反射区画が形成され
てな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、前記複数の反射区画は、相互に異な
る種類の材料で形成され、若しくは異なる条件で形成さ
れていることが好ましい。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、前記複数の反射区画は、一の反射
膜の表面上に部分的に他の反射膜を重畳させた積層構造
によって構成されていることが好ましい。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】（第１実施形態）図１は本発明に係る第１
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２実施形態）次に、本発明に係る第２
実施形態について説明する。この実施形態は、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は本実施形態におけるカラーフィルタ
３６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、本実施形態では、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−１，３６
ｃ−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−
２，３６ｂ−２，３６ｃ−２となっているのである。

【００５５】本実施形態では、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３
１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、本実施形態では、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】本実施形態では、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３実施形態）図７は、本発明の第３実
施形態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。この実施形態は、上記第２実施形態とほぼ
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】この実施形態においては、カラーフィルタ
３６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３６
ａ−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２実施
形態と同様の欠如部３６ａ−４，３６ｂ−４，３６ｃ−
４が存在する。

【００６１】本実施形態では、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２実施形態及び第３実施形態におい
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】本実施形態は、スイッチング素子（ＴＦ
Ｔ、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４実施形態）次に、本発明に係る第４
実施形態について説明する。図５に示すように、本実施
形態では、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は本実施
形態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】この実施形態では、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２及び第３実施
形態と同様に、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５実施形態）次に、図９を参照して本
発明に係る第５実施形態について説明する。この実施形
態において、上記第４実施形態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４実施形態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】この実施形態に示すように、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。本実施形態においては、
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３３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２実施形態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４実施形態及び第５実施形態に記載
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、第１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２実施形態又は
第３実施形態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、上記各実施形態においては、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、本発明によれば、
以下の効果を奏する。

【００８０】請求項１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。

【００８１】請求項２によれば、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】請求項３によれば、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】請求項４によれば、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】請求項５によれば、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】請求項６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。

【００８６】請求項７によれば、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】請求項８によれば、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】請求項９によれば、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】請求項１０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。

【００９０】請求項１１によれば、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】請求項１２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。

【００９２】請求項１３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。

【００９３】請求項１４によれば、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】請求項１５によれば、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】請求項１６によれば、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】請求項１７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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置の第１実施形態の構
造を示す断面図である。

【図２】第１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】第１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２実施形態の構
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４実施形態の構
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２実施形態のカ
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３実施形態のカ
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４実施形態のカ
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５実施形態の構
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 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

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する内面に電極を有する一対の基板
   間に液晶層を挟持してなり、前記一方の基板に反射層と
   を備え、前記液晶層は、高分子が液晶分子の中に分散し
   た構成であり、対向する前記電極によって複数の画素領
   域が構成され、 前記反射層には、前記画素領域毎に相互に反射率の異な
   る複数の反射区画が形成されてなることを特徴とする反
   射型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、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反射型液
   晶表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、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を特徴とする反射型
   液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記複数の反射区画
   は、相互に異なる種類の材料で形成され、若しくは異な
   る条件で形成されていることを特徴とする反射型液晶表
   示装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項２において、前記複
   数の反射区画は、第一の反射膜の表面上に部分的に他の
   反射膜を重畳させた積層構造によって構成されているこ
   とを特徴とする反射型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 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
   る反射型液晶表示装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、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こと
   を特徴とする反射型液晶表示装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、前記カラーフィルタ
   が赤、青、緑の色要素からなることを特徴とする反射型
   液晶表示装置。
9. 【請求項９】 請求項６において、前記からーフィルタ
   がイエロー、マゼンダ、シアン、の色要素からなること
   を特徴とする反射型液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項６において、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を特
    徴とする反射型液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 請求項６において、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を特徴とする反射型液晶表示装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項６において、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を特
    徴とする反射型液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 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反射型液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、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
    ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３において、前記カラーフィ
    ルタが赤、青、緑の色要素からなることを特徴とする反
    射型液晶表示装置。
16. 【請求項１６】 請求項１３において、前記からーフィ
    ルタがイエロー、マゼンダ、シアン、の色要素からなる
    ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
17. 【請求項１７】 請求項１３において、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ること
    により形成されていることを特徴とする反射型液晶表示
    装置。
18. 【請求項１８】 請求項１３において、前記濃淡パター
    ンは、前記カラーフィルタの色調を部分的に変えること
    により形成されていることを特徴とする反射型液晶表示
    装置。
19. 【請求項１９】 請求項１３において、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を特
    徴とする反射型液晶表示装置。