JPH11249108A

JPH11249108A - 液晶装置及び電子機器

Info

Publication number: JPH11249108A
Application number: JP10052457A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Maeda; 強前田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】反射型の液晶装置において、視差などによる
表示品位の低下を抑制するとともに、製造時の歩留まり
や耐久性の低下を抑制することのできる構造を提供し、
さらに、液晶装置のコントラストを向上させ、表示の明
るさを改善することのできる技術を提供する。【解決手段】透明基板１と透明基板２とをシール材３
を介して貼り合わせて液晶セルを構成した後、沸酸を主
成分とするエッチング液により透明基板２の外面に薄肉
凹部２ａを形成する。薄肉凹部２ａ内には反射層を兼ね
たカラーフィルタ７が形成され、透明樹脂８が充填され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置に係り、特
に、反射型の液晶装置の構造に関する。また、この液晶
装置を用いた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型の液晶装置としては、２枚
の透明基板の間に液晶層を封止してなる液晶セルの背面
側に反射板を配置したものが多く使用されている。この
ような反射型の液晶装置においては、液晶層の種類や駆
動方式などに応じて、液晶セルの前後に偏光板を配置し
たり、液晶装置の前面側のみに偏光板を配置したり、偏
光板を全く必要としなかったりする場合がある。

【０００３】このような形式の反射型液晶装置において
は、外光が前面側の透明基板を通して液晶層に入射し、
背面側の透明基板を透過して反射板にて反射された後、
再び背面側の透明基板、液晶層、前面側の透明基板を通
過して視認される。この場合に、液晶層と反射板の反射
面との間には背面側の透明基板の厚さ分だけ間隔が生じ
るため、外光の入射角度によっては入射時において通過
する液晶層の画素領域若しくはドット領域と、反射後に
通過する液晶層の画素領域若しくはドット領域とが異な
る場合があり、いわゆる視差による表示のにじみなどが
発生するという問題点がある。特に、国際公開された国
際出願ＷＯ９７／０４３５０に開示された反射型カラー
液晶装置では、この視差によって混色が発生してしまう
という問題点がある。

【０００４】上記のような問題点を解決する手法として
は、従来、特開平５−２４９４２２号公報や特開平５−
２４９４２３号公報に記載されているように、液晶セル
の一方の透明基板をエッチングによって薄肉化するもの
がある。透明基板を薄肉化することによって、液晶層と
反射板との間隔が低減され、上述の視差に伴う問題の発
生を抑制することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
記載されているように透明基板をエッチングする方法で
は、視差に起因する問題点を或る程度低減することはで
きるものの、充分な効果を得るには透明基板を極めて薄
く形成しなければならず、製造工程において基板が割れ
るなどの原因によって歩留まりが低下したり、製造後に
おいても強度不足や形状変化などによって表示機能の耐
久性に支障が出る場合も考えられる。

【０００６】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、反射型の液晶装置において、視差
などによる表示品位の低下を抑制するとともに、製造時
の歩留まりや耐久性の低下を抑制することのできる構造
を提供することにあり、さらに、液晶装置のコントラス
トを向上させ、表示の明るさを改善することのできる技
術を提供することにある。

【０００７】

【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、一対の基板を液晶封入領域を
取り囲むシール材を介して相互に貼り合わせて液晶セル
を構成し、前記基板のうちの一方の基板の外面に前記シ
ール材よりも内側の前記液晶封入領域に対応する部分を
薄肉化した薄肉凹部を形成し、該薄肉凹部の形成領域内
に反射板を配置し、さらに前記薄肉凹部に樹脂を充填し
て前記反射板を固着したことを特徴とする液晶装置であ
る。

【０００８】この手段によれば、薄肉凹部を形成するこ
とによって液晶層と反射板の手前に存在する透明基板の
厚さを実質的に薄く形成できるので、視差による表示の
にじみなどを低減することができるとともに、薄肉凹部
に樹脂を充填して反射板を固着したことにより、薄肉凹
部の形成による液晶セルの強度低下を抑制し、製造時の
歩留まりや耐久性を向上させることができる。

【０００９】ここで、前記薄肉凹部の底部表面上には、
カラーフィルタ、前記反射板が順次配置されていること
が好ましい。この手段によれば、薄肉凹部の底部表面上
にカラーフィルタ、反射板を形成することにより、液晶
セル内部にカラーフィルタを形成する必要が無くなり、
構造も簡易な反射型カラー液晶装置が実現できる。

【００１０】上記各手段において、前記反射板と前記薄
肉凹部の底部表面上との間には偏光板が配置されている
場合もある。この場合には、従来の二枚偏光板方式の液
晶装置を構成することができる。なお、反射板と薄肉凹
部との間に偏光板を入れない一枚偏光板方式もＥＣＢ
（電界制御複屈折）モードの液晶セルによって実現でき
る。このような一枚偏光板方式では反射板と液晶層との
間に薄肉凹部の底部のみが介在するので、視差等による
表示品位の低下を低減した明るい表示を得ることができ
る。

【００１１】上記各手段において、前記薄肉凹部の底部
における前記透明基板の厚さｄと、前記液層セルの画素
ピッチｐとの比ｄ／ｐは、１．７＞ｄ／ｐ＞０．７の範
囲内に設定されていることが好ましい。この手段によれ
ば、薄肉凹部の底部の厚さｄを上記のような範囲に設定
することにより、コントラストを低下させずに視差等に
よる表示品位の低下を抑制することができるとともに、
カラー表示における色純度を向上させることができる。

【００１２】この場合にはまた、前記厚さｄは前記画素
ピッチｐにほぼ等しいことが望ましい。この手段によれ
ば、コントラスト比と表示品位との両立をより高い次元
で成立させることができる。

【００１３】上記手段を用いた液晶装置を搭載した電子
機器は、視差の影響を抑えた高画質な表示部を有すると
ともに、落下などの衝撃に非常に強い。

【００１４】なお、上記各手段においては薄肉凹部の内
部に樹脂を充填しているが、特に透明樹脂を充填するこ
とにより、反射板と基板との間に樹脂が入り込むような
状況であっても支障無く構成することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る実施形態について説明する。図１は本実施形態の
液晶装置の概略構造を示す概略断面図である。この実施
形態では、前面側の透明基板１の内面上には、ＩＴＯな
どからなる透明な対向電極を形成し、この対向電極の表
面上にポリイミド樹脂などからなる配向膜を被着し、配
向膜の表面上にラビング処理を施している。一方、背面
側の透明基板２の内面上には、配線層やＭＩＭ素子を形
成し、さらにＭＩＭ素子に接続されたＩＴＯなどからな
る透明な素子側電極を各ドット領域毎に形成している。

【００１６】上記の透明基板１と透明基板２は枠状に形
成されたシール材３を介して貼り合わされており、この
シール材３の内側に液晶層４が封止されている。透明基
板１の外面上には位相差板５を介して偏光板６が貼着さ
れる。透明基板２の外面には、後述する方法により薄肉
凹部２ａが形成されており、この薄肉凹部２ａの底部表
面上にはカラーフィルタ７と反射板１６が順次形成され
ている。その上からは透明樹脂８が流し込まれて薄肉凹
部を充填し、カラーフィルタ７及び反射板１６を保護し
ている。なお、上記のカラーフィルタ７と反射板１６の
代わりに、フィルタ内の各着色層の顔料の濃度を透過型
フィルタとして用いる通常のカラーフィルタよりも高く
した反射型のカラーフィルタを用いてもよい。

【００１７】次に、本実施形態を形成するための製造工
程について説明する。ここで、一般の製造工程では複数
の液晶セルのための複数の液晶表示領域を配列させた状
態で包含する大判形状に形成された２枚の透明パネルに
ついて、その内面上の各液晶表示領域内に対向電極、配
線層、素子側電極、配向膜などを所定のパターンで形成
し、二枚のうち一方の透明パネルの内面上に各液晶表示
領域を取り囲むようにシール材をディスペンサなどによ
り載置し、このシール材を介して二枚の透明パネルを互
いに内面を向けた状態で貼り合わせ、その後、二枚の貼
り合わされた透明パネルにおいて各液晶表示領域毎に分
離させ、個々の液晶セルを形成するようにしている。た
だし、液晶セルの表示面積や精細度によっては最初から
単一の液晶セルに対応する透明パネルを用いる場合もあ
る。以下の説明では、大判の透明パネルによって作成す
る状況を説明することなく、単一の液晶セル毎に製造す
る工程として説明を行う。

【００１８】まず、図２（ａ）に示すように、透明基板
１と透明基板２とをシール材３を介して貼り合わせて液
晶セルを構成した後、透明基板１の外面全体に耐エッチ
ング性を有するレジスト層１ｒを形成し、また、透明基
板２の外面のうちのシール材３の介在する周囲部分の内
側の領域を除いて、上記と同様のレジスト層２ｒを形成
する。この状態で、沸酸を主成分とするエッチング液中
に上記の液晶セルを浸漬し、透明基板２におけるレジス
ト２ｒにて被覆されずに露出した部分をエッチングし、
薄肉凹部２ａを形成する。このとき、透明基板２の厚さ
としては０．７〜１．５ｍｍ程度であり、薄肉凹部２ａ
の形成によって薄肉化された、薄肉凹部２ａの底部に相
当する部分の薄肉部２ｂの厚さは０．１〜０．５ｍｍ、
好ましくは０．２〜０．４ｍｍ程度とする。

【００１９】次に、図２（ｂ）に示すように、薄肉凹部
２ａの底部表面２ｃ上にカラーフィルタ７と反射板１６
を順次形成する。

【００２０】次に、図２（ｃ）に示すように、上記反射
板１６の表面上には、アクリル樹脂などの透明樹脂８が
流し込まれる。透明樹脂８の充填は真空チャンバー内な
どで行うと、空気の混入を防止できる。透明樹脂８は薄
肉凹部２ａの内部全体に充填されることが好ましい。充
填された透明樹脂８は、その硬化特性に応じて処理さ
れ、硬化される。たとえば、熱硬化性樹脂の場合には加
熱し、光硬化性樹脂の場合には光を照射し、或いはま
た、単に乾燥させる場合もある。なお、液晶層の種類に
応じて透明基板１の外面上に位相差板５及び偏光板６を
貼着する。

【００２１】本実施形態では、透明基板２の外面に形成
された薄肉凹部２ａによって液晶層４の液晶表示領域内
直下の基板の肉厚が薄くなっているため、液晶層４と反
射板を兼ねたカラーフィルタ７及び反射板１６との間の
間隔が小さくなり、視差による表示のにじみ、混色など
を低減することができる。また、薄肉凹部の周囲の透明
基板２は肉厚に形成されたままであるため、シール材３
によって固定された透明基板１との接合状態に影響を与
えにくく、液晶セル全体の強度を保つことができる。特
に、薄肉凹部２ａには透明樹脂８が充填されているの
で、薄肉部２ｂの支持体として作用し、薄肉部２ｂが破
損することを防止するとともに、液晶セル全体の強度を
さらに高めることができる。

【００２２】以上説明した上記実施形態は、一枚の偏光
板６のみによって表示を行うＥＣＢ（電界制御副屈折）
モードの液晶装置である。この場合、たとえば、偏光板
６によって直線偏光になった入射光は、位相差板５と電
界無印加状態の液晶層４を通過するとほぼ円偏光にな
り、反射板であるカラーフィルタ７によって反射されて
逆周りの円偏光となって再び液晶層４を通過して偏光板
６の透過軸に対して９０度回転した偏光方向を備えた直
線偏光になるために偏光板６を通過できない。

【００２３】一方、位相差板と電界印加状態の液晶層４
とのリタデーションΔｎ・ｄの和は０に設定されている
ので、液晶層４を通過しても光の偏光状態は維持され、
カラーフィルタ７にて反射された後に再び液晶層４を通
過すると偏光板６の透過軸６と一致する元の偏光方向を
備えた直線偏光になるために偏光板６を通過する。

【００２４】図３には、上記実施形態の変形例の概略断
面図を示す。この液晶装置においては、ＴＮ型或いはＳ
ＴＮ型のネマチック液晶を用いた、より一般的な液晶装
置であり、薄肉凹部２ａの内部に偏光板１１を載置して
密着させ、さらに反射板９を偏光板１１に密着させて上
記と同様の透明樹脂１０により固着させる。偏光板１１
及び反射板９の厚さにもよるが、本実施形態では、反射
板９が薄肉凹部２ａから透明基板２の背面よりも外側に
突出する場合もある。透明樹脂１０は、その突出部を全
体的に覆い、透明基板２に対して固着させるように付着
している。

【００２５】偏光板１１及び反射板９を薄肉凹部２ａ内
に配置するには、上記の液層セルを真空チャンバーに導
入し、減圧した状態で、偏光板１１及び反射板９を薄肉
凹部２ａの底部表面２ｃ上に密着させる。この場合、透
明基板２の側を上に向けて偏光板１１及び反射板９を載
置する。このようにすると、偏光板１１及び反射板９の
接触面に空気などが入り込まず、密着した状態で後述す
る透明樹脂１０によって固着することができる。

【００２６】反射板９は、金属などの反射性表面を備え
た板材でも、樹脂基板などの表面上に金属などからなる
反射層を形成したものでもよい。また、液晶層の種類に
よっては、正反射に起因する背景の映り込みを防止する
ために、反射表面を粗面に形成したものでも、或いは、
粗面上に形成した反射薄膜を備えたものでも、さらにま
た、反射面上に光拡散層を形成したものでもよい。これ
らの反射板の反射面はＣｒ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｎｉな
どの金属表面で構成することができる。また、反射板
は、ホログラム反射板でも構わない。国際公開された国
際出願ＷＯ９７／０１７８８や特表平９−５０６９８５
号公報に開示されている反射偏光板を用いても構わな
い。

【００２７】アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの透明樹
脂１０は、薄肉凹部２ａ内に流し込まれ、熱や光を作用
させることにより硬化させて偏光板１１及び反射板９を
薄肉凹部２ａ内に封着する。

【００２８】この実施形態のように２枚の偏光板を用い
た一般的な液晶装置においても、従来よりも透明基板２
の薄肉部２ｂの厚さが低減されることから、表示品位を
向上させることができる。

【００２９】次に、より具体的な液晶装置の実施例及び
その性質について説明する。まず、上記図３に記載され
た構造のＴＮ型の反射型カラー液晶装置を構成した。こ
の装置においては、透明基板２の内面上にＴＦＤ（薄膜
ダイオード）の一種であるＭＩＭ（金属−絶縁体−金
属）素子を形成したアクティブマトリクス型の液晶装置
であり、表示領域の対角サイズは１５．８ｍｍ、画素数
は６４０×４８０個、ドット領域のピッチは０．６６×
０．１９８ｍｍで、各画素内においてＲ（赤）、Ｇ
（緑）及びＢ（青）の３つのドット領域が３列に並列配
置されている。これらの３つのドット領域からなる画素
のピッチは縦横とも２４０μｍである。この液晶セル内
における図３の透明基板１の内面上には、図４（ａ）に
示す平面形状を備えたカラーフィルタ１２が形成されて
いる。このカラーフィルタ１２は、図４（ｂ）に示す素
子側電極１５に対向配置されている。

【００３０】この実施例では、開口率（光透過面積比）
を上げて明るくするためにカラーフィルタ１２内にはブ
ラックマトリクス層を形成せず、開口率９３％という高
い値を得ることができた。図４（ａ）に示すカラーフィ
ルタ１２には、３種の着色層Ｒ，Ｇ，Ｂが並列し、その
間にはそれぞれ光透過部が存在する。カラーフィルタ１
２の光学特性は、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれにおいても可視領
域における光透過率の最低値が３０％以上になるよう
に、各着色層の顔料濃度及び厚さを調節してある。反射
型の液晶装置では外光が２度カラーフィルタを通過する
ために色調が薄くても充分な発色が得られるとともに、
反射型であるために表示の明るさを確保する必要がある
からである。

【００３１】図４（ｂ）に示す配線層１３はＴａなどの
金属で形成され、その配線層１３の延長方向には各ドッ
ト領域に対応して複数の突出部１３ａが形成されてい
る。突出部１３ａの表面にはＴａ_２Ｏ_５からなる図
示しない陽極酸化膜が形成され、その上に交差するよう
にＣｒからなる接続層１４が形成されている。突出部１
３ａ、陽極酸化膜、接続層１４はＭＩＭ素子を構成して
いる。接続層１４には、平面的に重なるようにしてＩＴ
Ｏからなる透明導電体で構成された素子側電極１５が接
続されている。

【００３２】上記実施例について、薄肉部２ｂの厚さを
変えて、表示の明るさと、色調について測定した。表示
の明るさは、輪帯照明により光を照射し、正反射を分光
器に導いて測定し、標準白色板（ＢａＳＯ_４）を１０
０％として正規化した。色調については、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の各色について色度計にて測定し、Ｃ
ＩＥ色度によってそれぞれの色純度を評価した。

【００３３】図５には、透明基板２の薄肉部２ｂの厚さ
に対する明るさとコントラスト比を示した。明るさは、
白表示、Ｒ（赤）表示、Ｇ（緑）表示及び黒表示につい
てそれぞれ測定してある。このグラフを見ると、薄肉部
２ａの厚さが画素ピッチとほぼ等しくなるところでほぼ
コントラスト比が飽和し、以後、ほとんど向上しないこ
とがわかる。一方、明るさは薄肉部２ａの厚さが薄くな
るほど明るくなるが、その変化の度合いは小さい。コン
トラスト比が薄肉部２ｂの厚さ０．２〜０．４ｍｍの領
域で飽和するのは、薄肉部２ｂが薄くなると各色のドッ
ト間の光漏れの影響が大きくなるためであると考えられ
る。薄肉部２ｂが画素ピッチ（０．２４ｍｍ）程度にな
ると光漏れの影響は少なくなり、それ以上薄肉部２ｂが
厚くなってもコントラスト比はそれ程変化しない。

【００３４】図５に示す結果によれば、薄肉部２ｂの厚
さは０．１５〜０．２ｍｍ以上であれば良好なコントラ
スト比が得られることになるが、薄肉部２ｂの厚さが大
きくなると、上記のように視差による表示のにじみ、混
色などの影響が表示品位を低下させるので、薄肉部２ｂ
の厚さは０．１５〜０．４ｍｍ程度、より好ましくは
０．２〜０．３ｍｍ程度であることが好ましい。この範
囲の中でも、コントラスト比が飽和値にほぼ近く、しか
も最も小さい値であることから、薄肉部２ｂの厚さが
２．４ｍｍ程度であることが最も望ましい。

【００３５】上記の結果から、より一般的には、薄肉部
２ｂの厚さの画素ピッチに対する比は０．７から１．７
程度であることが好ましく、ほぼ画素ピッチと等しい値
であることが最も望ましい。

【００３６】図６は実施例の色度ダイヤグラムを示し、
図示点線で示す内側の三角形はカラーフィルタ１２を光
が一度通過した場合の色純度を示し、外側の三角形はカ
ラーフィルタ１２を光が２度通過した場合の色純度を示
している。実施例の色純度は両三角形の間の値を示す
が、特に、薄肉部２ｂの厚さが０から０．２ｍｍ程度ま
では厚さが増加するに従って色純度は向上するが、それ
より厚くなると再び色純度は低下して、０．７ｍｍ程度
になるとかなり色純度が落ちる。すなわち、色調の点に
ついても薄肉部２ｂが画素ピッチとほぼ等しい値である
ことが最も望ましい。

【００３７】以上説明した上記実施形態及び実施例は特
定の形式の液晶装置に関するものであるが、本発明は反
射板を備えたものであれば、種々の形式の液晶装置に適
用させることができるものである。

【００３８】上述の各液晶装置を搭載した電子機器の事
例を表す概略図を図７に示す。図７（ａ）は液晶表示部
２１を備えた携帯電話２０、図７（ｂ）は液晶表示部３
１を備えたウォッチ３０、図７（ｃ）は液晶表示部４１
を備えた携帯情報機器４０である。これらの携帯電話２
０、ウォッチ３０及び携帯情報機器４０の各電子機器で
は、いずれについても各液晶表示部２１，３１，４１に
おいて視差の影響を抑えた高い画質が得られた。また、
携帯電話２０、ウォッチ３０及び携帯情報機器４０のい
ずれの電気機器も落下などの衝撃に強いことが確認され
た。

【００３９】本発明に係る液晶装置は薄肉凹部を形成す
ることによって表示品位を向上させることができるとと
もに、薄肉凹部に反射板などを収容して樹脂を充填した
ことにより、液晶セルの強度を高めることができるた
め、特に、図７に示すような携帯型機器においてきわめ
て顕著な効果を奏するものである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、薄
肉凹部を形成することによって液晶層と反射板の手前に
存在する透明基板の厚さを実質的に薄く形成できるの
で、視差による表示のにじみ、混色などを低減すること
ができるとともに、薄肉凹部に樹脂を充填して反射板を
固着したことにより、薄肉凹部の形成による液晶セルの
強度低下を抑制し、製造時の歩留まりや耐久性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶装置の実施形態の概略構造を
示す縦断面図である。

【図２】実施形態の液晶装置の製造工程を示す工程説明
図である。

【図３】上記実施形態とは異なる実施形態の概略構造を
示す縦断面図である。

【図４】図３に示す実施形態と同様の概略構造を備えた
実施例の一画素内におけるカラーフィルタの平面構造
（ａ）及び素子側電極部の平面構造（ｂ）を示す平面図
である。

【図５】実施例の薄肉部の厚さと表示の明るさ及びコン
トラスト比との関係を示すグラフである。

【図６】実施例の表示の色度を薄肉部の厚さを変えて測
定した結果を示す色度ダイヤグラムである。

【図７】本発明に係る液晶装置を搭載した電子機器の概
略図である。

【符号の説明】

１，２透明基板３シール材４液晶層５位相差板６，１１偏光板７カラーフィルタ（反射板を兼ねる反射型）８，１０透明樹脂９反射板１２カラーフィルタ（透過型）１３配線層１３ａ突出部１４接続層１５素子側電極２０携帯電話２１，３１，４１液晶表示部３０ウォッチ４０携帯情報機器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板を液晶封入領域を取り囲むシ
ール材を介して相互に貼り合わせて液晶セルを構成し、
前記基板のうちの一方の基板の外面に前記シール材より
も内側の前記液晶封入領域に対応する部分を薄肉化した
薄肉凹部を形成し、該薄肉凹部の形成領域内に反射板を
配置し、さらに前記薄肉凹部に樹脂を充填して前記反射
板を固着したことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】請求項１において、前記薄肉凹部の底部
表面上にはカラーフィルタ、前記反射板が順次形成され
ていることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記反
射板と前記薄肉凹部の底部表面上との間には偏光板が配
置されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項４】請求項１から請求項３までのいずれか１
項において、前記薄肉凹部の底部における前記透明基板
の厚さｄと、前記液層セルの画素ピッチｐとの比ｄ／ｐ
は、１．７＞ｄ／ｐ＞０．７の範囲内に設定されている
ことを特徴とする液晶装置。
【請求項５】請求項４において、前記厚さｄは前記画
素ピッチｐにほぼ等しいことを特徴とする液晶装置。
【請求項６】請求項１から請求項５までのいずれかの
液晶装置を搭載した電子機器。