JP3931904B2 - 液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は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。

従来、液晶表示装置としては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶表示素子、ＳＴＮ（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。

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。

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。

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。

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７Ｂ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。

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３６０００６０号や特開平５−１１９３０２号公報等に詳細に記載されている。

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。

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。

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１８、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上記課題を解決するために本発明においては、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が好ましい。

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。

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が好ましい。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。

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。

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。

次に、本発明においては、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が好ましい。

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。

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ことが好ましい。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。

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。

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。

次に、本発明においては、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が好ましい。

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。

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ことが好ましい。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、の色要素からなることが好ましい。

本発明においては、対向する一対の基板間に液晶を挟持してなり、複数の着色パターンを含むカラーフィルタと、複数の画素領域を有する液晶表示装置の製造方法において、一の前記画素領域に、反射層を形成する工程と、前記画素領域に、前記カラーフィルタの着色パターンを厚肉部と薄肉部とを備えるように形成する工程と、を具備し、前記厚肉部と前記薄肉部とは、前記カラーフィルタの色調が調整されるように厚さが設定されていることを特徴とする。対向する一対の基板間に液晶を挟持してなり、複数の着色パターンを含むカラーフィルタと、複数の画素領域を有する液晶表示装置の製造方法において、一の前記画素領域に、反射層を形成する工程と、前記画素領域に、前記カラーフィルタの着色パターンを厚肉部と薄肉部とを備えるように形成する工程と、を具備し、前記厚肉部と前記薄肉部とは、前記カラーフィルタの色調が調整されるように形成面積の割合が設定されていることを特徴とする。

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。

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。

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。

（第１参考例）
図１は本発明に係る第１参考例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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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７０〜８５％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。

上記の参考例では、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。

上記の参考例では、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。

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。

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。

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。

（第２参考例）
次に、本発明に係る第２参考例について説明する。この参考例は、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。

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。

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。

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。

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７５〜２００℃、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。

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。

図６は本参考例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、本参考例では、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−１，３６ｃ−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。

本参考例では、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３１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。

なお、本参考例では、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。

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。

本参考例では、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。

（第３参考例）
図７は、本発明の第３参考例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。この参考例は、上記第２参考例とほぼ同様に図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。

この参考例においては、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３６ａ−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２参考例と同様の欠如部３６ａ−４，３６ｂ−４，３６ｃ−４が存在する。

本参考例では、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。

上記第２参考例及び第３参考例において、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。

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。

本参考例は、スイッチング素子（ＴＦＴ、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。

（第１実施形態）
次に、本発明に係る第１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。

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。

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３参考例と同様に、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。

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。

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。

（第２実施形態）
次に、図９を参照して本発明に係る第２実施形態について説明する。この実施形態において、上記第１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１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。

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。

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。

また、着色層の濃淡パターンの形成と、上記第２参考例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。

上記第１実施形態及び第２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１参考例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２参考例又は第３参考例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。

なお、上記各実施形態および参考例においては、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。

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。

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。

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。
（発明の効果）

以上説明したように、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

また、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。

本発明に係る液晶表示装置の第１参考例の構造を示す断面図である。 第１参考例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。 第１参考例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。 本発明に係る液晶表示装置の第２参考例の構造を示す縦断面図である。 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縦断面図である。 本発明に係る液晶表示装置の第２参考例のカラーフィルタの平面構造を示す平面図である。 本発明に係る液晶表示装置の第３参考例のカラーフィルタの平面構造を示す平面図である。 本発明に係る液晶表示装置の第１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。 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。 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。 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

Claims (8)

1. 対向する一対の基板間に液晶を挟持してなり、複数の着色パターンを含むカラーフィルタと、複数の画素領域を有する液晶表示装置の製造方法において、
   一の前記画素領域に、反射層を形成する工程と、
   前記画素領域に、前記カラーフィルタの着色パターンを厚肉部と薄肉部とを備えるように形成する工程と、を具備し、
   前記厚肉部と前記薄肉部とは、前記カラーフィルタの色調が調整されるように厚さが設定されていることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記カラーフィルタは複数の色の着色パターンを含み、色毎に前記厚肉部及び前記薄肉部の厚さを異ならせることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 対向する一対の基板間に液晶を挟持してなり、複数の着色パターンを含むカラーフィルタと、複数の画素領域を有する液晶表示装置の製造方法において、
   一の前記画素領域に、反射層を形成する工程と、
   前記画素領域に、前記カラーフィルタの着色パターンを厚肉部と薄肉部とを備えるように形成する工程と、を具備し、
   前記厚肉部と前記薄肉部とは、前記カラーフィルタの色調が調整されるように形成面積の割合が設定されていることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 前記カラーフィルタは複数の色の着色パターンを含み、色毎に前記厚肉部及び前記薄肉部の形成面積の割合を異ならせることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記着色パターンを形成する工程では、前記着色パターンに対して部分的にエッチング処理を施すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記着色パターンを形成する工程では、第１の着色層を形成し、当該第１の着色層上に第２の着色層を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記着色パターンを形成する工程では、前記厚肉部と前記薄肉部とを別々に形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 対向する一対の基板間に液晶を挟持してなり、画素領域を複数有する液晶表示装置において、
   複数の色の着色パターンを含むカラーフィルタと、
   前記画素領域に形成された反射層と、を具備し、
   前記着色パターンは、一の前記画素領域において厚肉部と薄肉部とを有し、
   前記厚肉部及び前記薄肉部が、前記カラーフィルタの色調が調整されるように厚さが設定されていることを特徴とする液晶表示装置。

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