JP3963808B2 - 液晶装置、電子機器および液晶装置用基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の液晶層側の面に反射膜および着色層が形成された液晶装置、該液晶装置を備える電子機器および液晶装置用基板に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、携帯情報端末等には、低消費電力という利点を有する反射型液晶装置が用いられている。特に最近では、画像情報の授受が増えてきたことに伴って、反射型液晶装置にカラー化の動きが高まっている。
【０００３】
ここで、液晶装置において、反射膜を液晶層の外面あるいは内面のいずれか一方に設けることにより、反射型液晶装置を実現することができるが、反射膜を内面に設ける構成の方が、視差による二重像や色ボケなどの表示品質の低下が抑えられる点において好ましい、と考える。例えば、アクティブマトリクス方式の液晶装置では、スイッチング素子が設けられる基板に形成される画素電極に反射性を持たせて、画素電極を反射膜として兼用することで、表示品質の低下が抑えられた反射型カラー液晶装置を実現することができる。
【０００４】
また、近年では、暗所での視認性を確保するために、光を反射させるだけでなく、光を透過させるように反射膜を形成することにより、反射型表示と透過型表示との双方の表示を可能とする半透過反射型液晶装置が提案されている。このような半透過反射型液晶装置によれば、通常は反射型表示として用いることにより、低消費電力が図られる一方、暗所においては必要に応じて透過型表示として用いることにより、視認性が確保されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画素電極を反射膜と兼用する構成では、製造工程中、反射膜として一般的に用いられるアルミニウムが露出することになる。周知のようにアルミニウムは耐蝕性に欠けるので、このような構成では、アルミニウムがダメージを受けて、反射膜としての反射特性や、電極としての電気特性等が悪化する可能性がある。
【０００６】
例えば、液晶装置の製造プロセスのうち、配向膜の形成工程では、Ｎ−メチルピロリドン（１−メチル−２−ピロリジノン）や、γ−ブチロラクトン（４−ヒドロキシブチィリック酸γ―ラクトン）などのような極性溶媒に溶解したポリイミドやポリアミク酸を主成分とする溶液を基板に塗布した後に、１５０℃から２５０℃に加熱する工程を含む。このため、当該アルミニウムがダメージを受ける可能性が高い。
【０００７】
さらに、反射電極に対向する他方の電極がＩＴＯ（Indium Tin Oxide）である構成では、液晶層を狭持するアルミニウム電極とＩＴＯ電極との間には極性差が生じるので、液晶装置の表示品位のみならず、長期信頼性も低下する。そして、これらの現象は、他の元素を含んだアルミニウム合金においても、程度の大小はあるものの、同様に発生する。
【０００８】
また、上述した半透過反射型液晶装置において、透過型表示とする場合、画素外からの漏れ光によりコントラスト比が大幅に低下してしまい、高品位な表示を行うことができない。このような漏れ光によるコントラスト比の低下を防ぐためには、反射膜が設けられる基板と対向する基板に、すなわち、観察者から見て手前側の基板に、遮光膜を別途設ける構成とすれば良い。
【０００９】
ここで、遮光膜としては、クロムあるいは黒色樹脂材料を用いるのが一般的である。このうち、クロムは、遮光性が高く、膜厚を２００ｎｍ以下にすることができるが、金属材料であるために、表面反射率が大きい。例えば、単層クロムでは反射率が約６０％程度もあり、また、低反射２層クロムでも反射率が約７％程度ある。このため、遮光膜にクロムを用いると、観察側から入射した光が当該遮光膜の表面で反射してしまうため、特に反射型表示においてコントラスト比が低下してしまう、という問題があった。
【００１０】
一方、黒色樹脂材料は、低反射率であるため、表面反射率を抑えることができるが、遮光性が劣るので、透過型表示において要求される２以上の光学濃度を確保するためには、黒色樹脂を厚くしなければならない。このため、基板の平坦性が悪化するばかりか、パターニング幅を狭くできないので、結果的に開口率が小さくなる、といった問題があった。
【００１１】
本発明は、このような背景の下でなされたものであり、その目的とするところは、反射特性や表示特性が良好な液晶装置並びに電子機器及び液晶装置用基板を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本件第１の発明に係る液晶装置にあっては、第１の基板の側に形成された第１の透明電極と第２の基板の側に形成された第２の透明電極との間で液晶層を挟持してなる液晶装置であって、前記第２の基板における前記液晶層側の面に形成されて、少なくとも前記第１の基板側から入射する光を反射する反射膜と、前記第２の基板における前記液晶層側の面に形成されるとともに、前記第１および第２の透明電極の交差領域に対応した開口領域を有する遮光膜と、前記第２の基板における前記液晶層側の面にあって、前記遮光膜を覆うように形成された着色層とを具備することを特徴としている。
【００１３】
この第１の発明によれば、液晶層は、同種の第１および第２の透明電極によって挟持されるので、液晶装置の表示品位や長期信頼性が低下することがない。また、反射膜上には、遮光膜および着色層が形成されるので、反射膜を露出させないようにすることができる。このため、液晶装置の製造工程において、反射膜が、薬液や、ガス、液晶層等にさらされないようにして、反射膜へのダメージを抑えることができる。さらに、着色層が遮光膜を覆うように形成されているので、遮光膜での表面反射が抑えられるだけでなく、遮光膜に要求される光学濃度も小さくて済む。特に反射型表示において光は遮光膜を２回通過することになるので、反射型表示を主とする場合には、遮光膜の光学濃度が小さくても実質的には充分な遮光性が得られる。
【００１４】
ここで、第１の発明において、前記遮光膜の開口領域内にあって、前記反射膜に光を透過する第１の開口部を備える構成が望ましい。この構成では、反射膜が電極として機能しないので、すなわち、反射膜の第１の開口部であっても第２の透明電極によって液晶層が駆動されるので、当該開口部を透過する光による透過型表示が可能となる。さらに、透過型表示において光は、遮光膜の開口領域ではなく、反射膜に設けられる第１の開口部によって規定されるので、遮光膜に要求される光学濃度は、反射型表示のみを考慮して設定すれば良いことになる。
【００１５】
また、第１の発明において、前記反射膜と第２の基板における前記液晶層側の面との間に第１の膜をさらに備える構成が好ましい。この構成によれば、反射膜として用いられる金属と第２の基板表面との密着性が劣るような組み合わせであっても、第１の膜により、反射膜の密着性を向上させることが可能となる。このように反射膜の密着性を向上させる第１の膜としては、金属や、酸化物、窒化物を用いることができる。このうち、金属としては、Ｔａや、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの５ｂ〜６ｂ族に含まれる遷移金属が挙げられる。また、酸化物の一例としては、Ｔａ２Ｏ５などの上記遷移金属の酸化物やＳｉＯ２等の酸化シリコンなどが挙げられ、別例としては、ＴｉＯ２や、ＺｒＯ２、これらとＳｉＯ２を適宜組み合わせたもの、Ａｌ２Ｏ３などが挙げられる。さらに、窒化物としては、Ｓｉ３Ｎ４に代表される窒化シリコンが挙げられる。この第１の膜は、反射膜の密着性を向上させるためのものであるので、その膜厚は、１００ｎｍ前後、場合によっては３０〜６０ｎｍ程度で十分である。さらに、導電性を有さないＳｉＯ２膜やＴａ２Ｏ５膜などを用いる場合には、当該膜が第２の基板全面に残存していても構わないので、当該膜をパターニングしないで済む。例えば、反射膜として銀や銀を主成分とする銀合金を用いるとともに、第２の基板としてガラスを用いた場合においては、密着性を向上するための第１の膜としては、Ｍｏや、Ｔａ２Ｏ５ ＳｉＯ２膜などを用いるのが望ましい。また、絶縁性基板にプラスチックフィルムなどの可撓性を有する基板を用いる場合においては、第１の膜として、ＳｉＯ２膜や、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、これらとＳｉＯ２を適宜組み合わせたものなど用いるのが望ましい。
【００１６】
さて、第１の発明において、前記遮光膜は、黒色の樹脂材料からなる構成が好ましい。このような黒色の樹脂材料としては、例えば、黒色顔料を分散させたカラーレジストや、印刷可能な黒色塗料などが挙げられる。上述したように黒色樹脂材料は、クロムと比較して、低反射率の点で優れているが、遮光性の点で劣る。ただし、第１の発明では、上述したように遮光膜の光学濃度が小さくて済むので、遮光膜を厚く形成する必要がない。例えば、透過型表示のみを考えた場合、遮光膜には２以上の光学濃度が要求されるが、この光学濃度を、黒色樹脂材料で得るためには、約０．９μｍの膜厚が必要である。これに対して、第１の発明では、着色層が遮光膜を覆うように形成され、さらに、反射型表示において光は遮光膜を２回通過するので、また、透過型表示において光は反射膜の第１の開口部によって規定されるので、遮光膜に黒色樹脂材料を用いたとしても、必要な膜厚は０．５μｍ以下で済み、ほぼ半減させることが可能となる。このため、第１の発明において、遮光膜に黒色樹脂材料を用いても、基板の平坦性が悪化することがないし、開口率が低下することもない。なお、一般的に反射型表示装置のコントラスト比は１：１０〜１：２５程度であり、この値は透過型液晶装置に比較して低いので、用いる液晶モードに合わせて光学濃度を小さくして、黒色樹脂材料の膜厚をさらに薄く済ませることも可能である。
【００１７】
一方、第１の発明において、前記遮光膜は、前記着色層が２色以上積層されてなる構成も好ましい。この構成では、遮光膜として別個の層を設ける必要がなくなるので、低コスト化を図ることが可能となる。一般的な反射型液晶装置の着色層は、透過型表示装置の着色層の濃度と比較して淡いので、２色以上の着色層を積層しても、その光学濃度は、１以下の場合があり、必要な光学濃度を得ることが困難である。これに対して、この構成では、反射型表示において光は、着色層が２色以上積層してなる遮光膜を２回通過するので、また、透過型表示において光は反射膜の第１の開口部によって規定されるので、淡い着色層を用いても充分な遮光性を得ることができる。例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層を有する場合、これら３色の着色層を積層した場合の光学濃度が０．７であれば、光が２回通過することによる実質的な光学濃度は約１．４となるので、一般的にコントラスト比が１：２５以下である反射型液晶装置では、実用上充分な遮光性を有することになる。
【００１８】
また、遮光膜が、２色以上の着色層の積層部分からなる場合に、濃度を濃くした着色層が、遮光膜の開口領域に対してある割合で部分的に設けられる構成として、当該開口領域内において反射され着色される光の平均濃度が、反射型表示に適した値となるように設定しても良い。この構成によれば、濃度の濃い着色層が積層された部分が遮光膜となるので、当該遮光膜の光学濃度をさらに大きくすることができる。例えば、３色の着色層を積層した部分の光学濃度が１．６であれば、光が２回通過することによる実質的な光学濃度は約３．０前後にまで達するので、１：１００以上の高いコントラスト比の反射型表示が可能となる。
【００１９】
このように第１の発明において、（光が１回通過することによる）前記遮光膜の光学濃度は、０．５以上１．７以下である構成が好ましい。第１の発明では、上述したように、反射型表示において光は遮光膜を２回通過するので、その光学濃度が小さくても、実質的な（光が２回通過することによる）光学濃度の値が大きくなるためである。
【００２０】
ところで、第１の発明において、前記遮光膜の開口領域は、前記第１および第２の透明電極との交差領域に対し、当該領域の周縁から前記第１および第２の透明電極間の距離の略半分までを限度として当該領域の外側に拡大している構成が好ましい。
【００２１】
ここで、液晶装置において、設計上の画素とは、第１および第２の透明電極が平面的にみて互いに重なる領域であるが、この設計上の画素領域外であっても、いわゆる斜め電界により液晶分子が駆動される領域がある。具体的に言えば、第１の透明電極内であって、第２の透明電極内である部分であって、第１および第２の透明電極の交差領域の端部から、電極間距離（液晶層の厚さ）の約１／２の距離に相当する部分までは、斜め電界によって液晶分子が駆動されることが本件発明者によって確認されている。例えば、ある液晶モードにおいて、電極間距離が４．０μｍであるとき、電極の端部から外側に約２．０μｍ近傍までの領域では液晶分子が駆動される。そこで、この領域に対応する部分にまで、遮光膜の開口領域を拡大して、反射膜により光が反射する構成とすれば、実質的な開口率を向上することが可能となる。
【００２２】
例えば、電圧無印加時に黒表示を行うノーマリーブラックモードの液晶装置において、電圧印加によって白表示を行う場合、設計上の画素の端部から多少離れていても、その領域では液晶分子が斜め電界によって駆動される。このため、当該領域に遮光膜を設けずに反射膜を配置すれば、実質的に画素として機能する面積が設計上の画素の面積よりも拡大する結果、開口率が向上して、明るい表示を実現することが可能となる。
【００２３】
一方、設計上の画素領域内であっても、いわゆる斜め電界により液晶分子が駆動されない領域があるが、このような領域には、遮光膜を設けて、反射膜により光が反射しない構成とすれば、コントラスト比の低下を防止することが可能となる。例えば、電圧無印加時に白表示を行うノーマリーホワイトモードの液晶装置において、液晶分子が駆動されない領域には、遮光膜を設けずに反射膜を配置すると、電圧印加によって黒表示をする場合でも、完全な黒表示とすることができないので、コントラスト比が低下することになるが、このような領域には、遮光膜を設けて視認されない構成とすれば、コントラスト比の低下を防止することが可能となる。
【００２４】
また、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）であって、ノーマリーホワイトモードを用いた液晶装置において、ある画素を黒表示とする場合に、設計上の画素の領域内であるにもかかわらず、その一辺では、斜め電界の影響により液晶分子が完全に駆動されない領域が残存する、という現象が発生して、コントラスト比が低下することもあるが、第１の発明のように反射膜と電極とが独立する構成では、当該領域を遮光膜で隠すことにより、コントラスト比の低下を防止することが可能となる。さらに、当該画素の領域外であっても、斜め電界によって液晶分子が駆動される領域には、遮光膜を設けずに反射膜を配置することで、実質的な開口率が向上して、明るい表示が可能となる。
【００２５】
このようなコントラスト比の低下防止と実質的な開口率の向上とについては、第１の発明のように、反射膜と画素電極とが独立して設けられることによってはじめて実現可能となるものである。そこで、この点について図を用いて今一度説明する。ここで、図１９Ａは、ＳＴＮの液晶を用いたパッシブマトリクス方式の液晶装置の構成を示す概略平面図であり、図１９Ｂは、同液晶装置における基板に隣接する液晶分子の配向方向と、液晶層のバルクにおける液晶分子の配向方向とを示す概略平面図である。また、図１９Ｃは、電圧無印加時における図１９Ａの線ＧＧ−ＧＧ’についての概略断面図であり、図１９Ｄは、電圧印加時における図１９Ａの線ＧＧ−ＧＧ’についての概略断面図である。
【００２６】
図１９Ａに示されるように、パッシブマトリクス方式の液晶装置においては、上基板２１に設けられる透明な電極２２とこれに対向する下基板３１に設けられる透明な電極３２とが平面的にみて互いに交差する領域が、設計上の画素の領域５０となる。ここで、図１９Ｂに示されるように、上基板２１のラビング方向２３と下基板３１のラビング方向３３との組み合わせにより、左回りのＳＴＮ液晶モードを採用した場合を想定する。この場合、上基板２１近傍の液晶分子４１は上基板２１のラビング方向２３に、下基板３１近傍の液晶分子４２は下基板３１のラビング方向３３に、それぞれ沿った形で配向し、また、液晶層４０のバルクにおける液晶分子４３は、下基板３１の電極３２の形成方向と直交する方向に配向することになる。
【００２７】
ここで、電圧無印加時には、図１９Ｃに示されるように、液晶層４０のバルクにおける液晶分子４３の配向は均一であるが、電圧印加時には、図１９Ｄに示されるように、上基板２１の電極２２と下基板３１の電極３２との間に生じる電気力線５３が画素の周縁で歪む（すなわち「斜め電界」の発生する）結果、画素５３の一端部では、液晶層４０のバルクにおける液晶分子４３の配向が乱れ、リバースチルトドメインが発生して、液晶分子４３が正常に駆動されない領域５１が出現する。一方、画素の他方の端部では、下基板３１の電極３２外であっても、バルクにおける液晶分子４３が正常に駆動される領域５２が出現する。
【００２８】
したがって、液晶分子４３が正常に駆動されない領域５１に対応する位置にまで遮光膜を広げる一方、液晶分子４３が正常に駆動される領域５２に対応する位置には、遮光膜を設けずに反射膜で光が反射する構成として、コントラスト比を低下させることなく、実質的な開口率の向上を図って、明るい表示が可能となる。このような効果は、電極に反射性を持たせた従来構成では不可能であり、第１の発明のように、反射膜と画素電極とを独立して設けることによってはじめて実現可能となるものである。
【００２９】
ところで、第１の発明において、反射膜としては、アルミニウムや、銀、クロム等を主成分とする金属合金または単体金属を用いることができる。反射膜として、アルミニウムを主成分とする金属合金を用いると、比較的反射率の高い反射膜を、製造コストを低く抑えて実現することができる。この際、金属合金におけるアルミニウムの含有割合は、８０重量％以上であると好ましい。また、反射膜として、銀を主成分とする金属合金を用いると、その反射率を非常に高くすることができる。この際、金属合金における銀の割合は、８０重量％以上であると好ましい。
【００３０】
また、第２の基板としては、ガラス等のほか、例えばプラスチックフィルム等の可撓性を有する基板を用いることも可能である。このような可撓性を有する基板を用いると、反射膜を無電解メッキなどにより被膜可能な金属、例えばニッケルを主成分とする金属合金などを用いることもできる。
【００３１】
ここで第１の発明において、反射膜として用いられる金属が、着色層を形成する際に、薬液やガスなどによりダメージを受ける可能性がある場合には、前記反射膜の表面を少なくとも覆う第２の膜を、さらに備える構成が好ましい。この構成において、第２の膜は、反射膜の反射率を著しく低下させない範囲内であることが望ましい。なお、第１の発明では、着色層が実質的に反射膜を保護しているので、この第２の膜は、着色層の形成する際にさらされる薬液やガス等に対して耐性を有していれば充分である。例えば、反射膜に印刷法や染色法などで着色層を形成する場合には、第２の膜は、特別に必要ではないが、感光性カラーレジストを用いた着色感材法で着色層を形成する場合には、使用する材料によっては、強アルカリ性の現像液が用いられるときもあるため、現像液と反射膜に用いられる金属との組み合わせに応じて、第２の膜を設けて、反射膜の表面を覆う構成とする方が好ましい。
【００３２】
ただし、反射膜として、アルミニウム合金や銀合金等を用いると、第２の膜を不要とすることができる場合がある。例えば、反射膜として、ネオジウムを１重量％含むアルミニウム合金を用いると、耐蝕性が向上するため、炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの混合水溶液や、テトラメチルアンモニウム水酸化物の水溶液などを用いた一般的組成の現像液に対しては、反射率の低下を招くようなダメージは受けにくくなるので、反射膜の表面を覆う第２の膜を設ける必要をなくすることができる。
【００３３】
また例えば、反射膜として、ネオジウムを３重量％含むアルミニウム合金や、ネオジウムを３重量％とチタン（Ｔｉ）を３重量％とを含むアルミニウム合金等を用いると、耐蝕性がより向上するため、第２の膜を設ける必要がなくなる。
【００３４】
さて、第２の透明電極は、ガラスや樹脂材料という異なる特性を持つ表面に形成する必要があるので、これらの表面に対して、ある程度の密着性を確保する必要がある。そこで、第１の発明において、前記第２の透明電極は、密着性を高める第３の膜上に形成されている構成が望ましい。このような第３の膜としては、ＳｉＯ２に代表される無機酸化膜が挙げられ、特に、スパッタ法などによってＳｉＯ２と、第２の透明電極としてのＩＴＯを連続形成するのが望ましい。
【００３５】
ところで、第１の発明にあって、反射膜に第１の開口部を備える構成においては、前記着色層を覆うように形成された第４の膜と、前記遮光膜の開口領域にあって、前記着色層を開口する第２の開口部とをさらに備える構成が好ましい。これにより反射型表示と透過型表示とにおける色再現性をそれぞれ最適化することが可能となる。
【００３６】
あるいは、第１の発明において、単に、前記着色層を覆うように形成された第４の膜を、さらに備える構成が好ましい。この第４の膜によって、遮光膜の開口領域の有無や、着色層などに起因する段差、さらには、反射膜に第１の開口部がある場合にも、それによる段差等が平坦化されるので、表示品位の低下を防止することができる。
【００３７】
ここで、前記第４の膜は、光散乱性を有する構成が好ましい。この構成によれば、第４の膜自体が散乱層となるため、別途散乱層を設ける必要がなくなる結果、工程数を減らして低コストを図ることが可能となる。
【００３８】
このような第４の膜としては、樹脂材料中に、該樹脂材料とは屈折率が異なり、かつ、前記第４の膜厚よりも直径が小さい粒子を含む構成が考えられる。これにより、平坦性と散乱性とを両立した反射膜を得ることができる。
【００３９】
第４の膜における樹脂材料として、アクリル樹脂やポリイミド樹脂などが挙げられ、また、粒子として、ガラスビーズなどの無機粒子やポリスチレン球などの有機ポリマー粒子などが挙げられる。そして、樹脂材料の膜厚や、屈折率差、粒子径、粒子の分散度などにより、散乱特性をコントロールすることが可能である。
【００４０】
この際、光散乱特性においてはヘイズ値が４０〜９０％の範囲内にあり、屈折率差が０．０５〜０．１２の範囲内であることが望ましい。例えば樹脂材料として考えられる材料の屈折率は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）が１．５０前後であり、ポリイミド樹脂が１．６０〜１．６５前後である一方、粒子として考えられる材料の屈折率は、ＰＴＦＥ（４−フッ化エチレン）が１．３５前後であり、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン）が１．４２前後であり、ＬＦ１光学ガラスが１．５７前後、スチレンが１．５９前後、Ｆ２光学ガラスが１．６２前後、ＳＦ２光学ガラスが１．６５などの値を有している。このため、これらを適宜組み合わせることで、所望の散乱機能を得ることが可能となる。なお、ここで挙げた材料の屈折率は、その製法や形態によって異なる値となり得る。また、これらは利用可能な材料の一部であり、第１の発明はこれに限定されることなく、さまざまな特性を有する材料を組み合わせて使用可能であるのは言うまでもない。
【００４１】
さて、第１の発明において、前記反射膜は、粗面に形成されている構成が望ましい。この構成によっても、第２の基板側で散乱特性を持つことになるため、別途散乱層を設ける必要がなくなる結果、工程数を減らして低コストを図ることが可能となる。さらに、第４の膜によって、粗面が平坦化されるので、粗面に起因する段差によって表示品位の低下を防止することができる。例えば、反射膜に良好な散乱特性を持たせるために、０．３μｍ〜１．５μｍの差を有する山と谷を多数設けて粗面とした場合、その形状により、部分的に液晶層の厚みや液晶分子のプレティルト角が変化してしまうため、良好な表示特性が得られない可能性があるが、この構成では、第４の膜により平坦化されるので、第２の透明電極の平坦性を確保することができる。この構成は、１００度以下のツイスト角を有するＴＮ（Twisted Nematic）モードに対しても有効であるが、特に、液晶層の厚みに対して高い精度が要求されるＳＴＮモードとの組み合わせにおいて有効である。
【００４２】
ここで、前記粗面は、前記第２の基板における前記液晶層側の面に形成された樹脂材料の表面である構成が考えられる。このような樹脂材料としては、アクリル系やポリイミド系などの感光性樹脂などが有用である。これらの樹脂材料は、耐熱性が高いので、反射膜や、着色層、第２の透明電極などの形成プロセスに対して充分な耐性を有している。なお、感光性についてはネガタイプでもポジタイプでも構わない。また、粗面の形成については、多数の山および谷を有する面の金型を、樹脂材料を塗布した面に密着させ、圧力をかけて、当該面の形状を樹脂材料の表面に転写する、というプレス法を用いることもできる。
【００４３】
また、前記粗面は、前記第２の基板における前記液晶層側の面を粗面化処理した構成も考えられる。この粗面化処理としては、粒子を分散させたゾルゲル溶液を塗布焼成する方法や、基板表面を不均一にエッチングする方法などが挙げられる。特に、第２の基板がガラス基板である場合、その基板表面に酸化膜を形成した後に、酸化膜の不均一な組成によって不均一にエッチングする第１の方法や、基板自体に含有されるアルミニウムや、ボロン、ナトリウムなどの濃度が高い部分を溶解させるエッチング液により不均一にエッチングする第２の方法、基板の組成物を過飽和としたフッ化水素酸水溶液に浸漬することにより組成物を析出させるＬＰＤ（Liquid Phase Deposition）法により不均一にエッチングする第３の方法などを用いることができる。これらのうち、第２および第３の方法は、塗布工程や、スパッタ工程を要さず、薬液に浸漬するだけで良いため、低コスト化の面で有利である。
【００４４】
そして、このような第１の発明に係る液晶装置を備える電子機器では、明るくて表示品位が高い反射型表示が可能である一方、必要に応じて透過型表示が可能となるので、どのような環境下でも視認性に優れることになる。
【００４５】
さて、上記目的は、第１の発明に係る液晶装置のうちの、第２の基板側でも達成することが可能である。すなわち、本件の第２の発明に係る液晶装置用基板にあっては、液晶層を挟持する一対の基板のうち、観察側とは反対側に位置する液晶装置用基板であって、前記液晶層側の面に形成されて、少なくとも観察側から入射する光を反射する反射膜と、前記液晶層側の面に形成されて、反射膜に対して開口する開口領域を有する遮光膜と、前記液晶層側の面にあって、前記遮光膜を覆うように形成される着色層と、前記着色層上に形成された透明電極とを具備することを特徴としている。
【００４６】
この第２の発明によれば、観察側に位置する基板と貼り合わせられることによって、液晶層が、同種の透明電極によって挟持できるので、液晶装置の表示品位や長期信頼性が低下することがない。また、反射膜上には、遮光膜および着色層が形成されるので、反射膜反射膜へのダメージを抑えることができる。さらに、着色層が遮光膜を覆うように形成されているので、遮光膜での表面反射が抑えられるだけでなく、遮光膜に要求される光学濃度も小さくて済む。
【００４７】
ここで、第２の発明において、前記遮光膜の開口領域内にあって、前記反射膜に光を透過する第１の開口部を備える構成が望ましい。この構成では、反射膜が電極として機能しないので、すなわち、反射膜の第１の開口部であっても透明電極によって液晶層が駆動されるので、当該開口部を透過する光による透過型表示が可能となり、さらに、透過型表示において光は、遮光膜の開口領域ではなく、反射膜に設けられる第１の開口部によって規定されるので、遮光膜に要求される光学濃度を、反射型表示のみを考慮して設定すれば良いことになる。
【００４８】
また、第２の発明において、前記反射膜と前記液晶層側の面との間に第１の膜を、さらに備える構成が好ましい。この構成によれば、反射膜に用いられる金属と第２の基板表面との密着性が劣るような組み合わせであっても、第１の膜により、反射膜の密着性を向上させることが可能となる。
【００４９】
さて、第２の発明において、前記遮光膜は、黒色の樹脂材料からなり、その光学濃度が、０．５以上１．７以下である構成が好ましい。この構成によれば、遮光膜に黒色樹脂材料を用いても、基板の平坦性が悪化することがないし、開口率が低下することもない。
【００５０】
一方、第２の発明において、前記遮光膜は、前記着色層が２色以上積層されてなり、その光学濃度が、０．５以上１．７以下である構成も好ましい。この構成では、遮光膜として別個の層を設ける必要がなくなるので、低コスト化を図ることが可能となる。
【００５１】
また、第２の発明において、前記反射膜の表面を少なくとも覆う第２の膜を、さらに備える構成が好ましい。この構成によれば、反射膜として用いられる金属が、着色層を形成する際において薬液やガスなどに直接さらされないので、ダメージを受けないようにすることができる。
【００５２】
さて、第２の発明において、前記透明電極は、密着性を高める第３の膜上に形成されている構成が好ましい。この構成によれば、透明電極が、ガラスや樹脂材料などのように、それとは異なる特性を有する表面に対し、密着性を確保した上で形成することが可能となる。
【００５３】
ところで、第２の発明にあって、反射膜に第１の開口部を備える構成においては、前記着色層を覆うように形成された第４の膜と、前記遮光膜の開口領域にあって、前記着色層を開口する第２の開口部とをさらに備える構成が好ましい。これにより反射型表示と透過型表示とにおける色再現性をそれぞれ最適化することが可能となる。
【００５４】
あるいは、第２の発明において、単に、前記着色層を覆うように形成された第４の膜を、さらに備える構成が好ましい。この第４の膜によって、遮光膜の開口領域の有無や、着色層などに起因する段差、さらには、反射膜に第１の開口部がある場合にも、それによる段差等が平坦化されるので、表示品位の低下を防止することができる。
【００５５】
ここで、前記第４の膜は、光散乱性を有する構成が望ましい。この構成によれば、第４の膜自体が散乱層となるため、別途散乱層を設ける必要がなくなる結果、工程数を減らして低コストを図ることが可能となる。
【００５６】
このような第４の膜としては、樹脂材料中に、該樹脂材料とは屈折率が異なり、かつ、前記第４の膜厚よりも直径が小さい粒子を含む構成が考えられる。これにより、平坦性と散乱性を両立した反射膜を得ることができる。
【００５７】
また、第２の発明において、前記反射膜は、前記液晶層側の粗面に形成されている構成も好ましい。この構成によっても、この基板自体で散乱特性を持つことになるため、別途散乱層を設ける必要がなくなる結果、工程数を減らして低コストを図ることが可能となる。さらに、第４の膜によって、粗面が平坦化されるので、粗面に起因する段差によって表示品位の低下を防止することができる。
【００５８】
ここで、前記粗面は、前記液晶層側の面に形成された樹脂材料の表面である構成や、前記液晶層側の面を粗面化処理した構成などが考えられる。
【００５９】
本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層を挟持し、複数の画素領域を有してなる液晶装置であって、前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成され、少なくとも前記第１の基板側から入射する光を反射する反射膜と、前記第２の基板における前記液晶層側の面上に、前記複数の画素領域に対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、を具備し、前記反射膜は、前記画素領域内において光を透過する開口部を有し、前記複数の着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、前記画素領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、前記各画素領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該画素領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする。
【００６０】
また、前記反射膜の前記開口部上に位置する前記着色層の光透過特性と、前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜の前記開口部以外の部分に位置する前記着色層、および前記遮光膜の開口領域内において前記着色層が設けられない領域を合わせた光透過特性と、が異なっていることを特徴とする。
【００６１】
また、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層を挟持し、複数の画素領域を有してなる液晶装置であって、前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成され、少なくとも前記第１の基板側から入射する光を反射する反射膜と、前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成されるとともに、前記複数の画素領域に対応した開口領域を有する遮光膜と、前記遮光膜の開口領域内において、前記複数の画素領域に対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、を具備し、前記反射膜は、前記遮光膜の開口領域内において光を透過する開口部を有し、前記着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、 前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、前記遮光膜の開口領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該遮光膜の開口領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする。
【００６２】
また、前記反射膜の前記開口部上に位置する前記着色層の光透過特性と、前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜の前記開口部以外の部分に位置する前記着色層、および前記遮光膜の開口領域内において前記着色層が設けられない領域を合わせた光透過特性と、が異なっていることを特徴とする。
また、本発明の液晶装置において、前記遮光膜は、異なる色の着色層が３層積層されることで構成されていることを特徴とする。
また、本発明の電子機器は、上記液晶装置を備えることを特徴とする。
【００６３】
また、本発明の液晶装置用基板は、複数の画素領域を有する液晶装置用基板であって、基板と、前記基板上に形成された反射膜と、前記基板上に形成され、前記反射膜に対して開口する開口領域を有する遮光膜と、前記遮光膜の開口領域内において、前記複数の画素領域のそれぞれに対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、を具備し、前記反射膜は、前記遮光膜の開口領域内において光を透過する開口部を有し、前記複数の着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、前記各遮光膜の開口領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該遮光膜の開口領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする。
【００６４】
また、本発明の液晶装置用基板は、複数の画素領域を有する液晶装置用基板であって、基板と、前記基板上に形成された反射膜と、前記複数の画素領域のそれぞれに対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、を具備し、前記反射膜は、光を透過する開口部を有し、前記着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、前記各画素領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該画素領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００６６】
＜第１の実施形態＞
はじめに、本発明の第１の実施形態に係る反射型の液晶装置について説明する。なお、便宜上、第１に、この液晶装置の概略構成について図１を参照して説明し、第２に、この液晶装置における一対の基板のうち、背面側（観察側とは反対側）に位置する基板に適用可能な態様について図２〜図６を参照して説明し、第３に、各態様における遮光膜の位置関係について図７〜図９を参照して説明し、第４に、応用例・変形例について説明することとする。
【００６７】
まず、この液晶装置の概略構成について説明する。図１は、その概略断面図である。この図に示されるように、この液晶装置では、それぞれ透明性および絶縁性を有する上側の基板（第１の基板）および下側の基板（第２の基板）１０１の間に、所定のツイスト角を有するネマチック液晶である液晶層５８が枠状のシール材５９によって封止されて、これにより液晶セルが形成されている。ここで、上側の基板１０１の内面上には、ＩＴＯなどの透明性を有する導電層からなるストライプ状の電極（第１の透明電極）１１０が、紙面垂直方向に複数形成され、さらに、それらの表面には、配向膜１１２が形成されて、所定方向にラビング処理されている。一方、基板１０１の外面上には、基板１０１の側から順に、前方散乱板１２１、位相差板１２３および偏光板１２５が配置されている。
【００６８】
また、下側の基板１の内面上には、反射膜２、保護膜３、遮光膜１３、着色層４、保護膜６、密着性向上層５および電極７が順次形成されている。これらの詳細については詳述するが、電極（第２の透明電極）７は、上側の基板１０１に形成される電極１１０と同一材料、すなわちＩＴＯなどの透明性を有する導電層からなり、電極１１０と交差するように紙面左右方向に、ストライプ状に複数形成されたものである。したがって、この液晶装置では、電極７、１１０が互い交差する領域が設計上の画素となる。領域９は、この設計上の画素が配列する領域、すなわち表示領域を示している。
【００６９】
一方、反射膜２は、例えばアルミニウムや銀などの反射性を有する金属層からなり、上側の基板１０１から入射した光を反射するものである。次に、保護膜（第２の膜）３は、後述するように反射膜２の性質に応じて形成されるものである。また、遮光膜１３は、黒色材料樹脂やクロムなどの遮光性材料からなり、電極７、１０１の交差領域に対応して開口するものである。さらに、着色層４は、遮光膜１３の開口領域において、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色が所定パターンで配列されたものである。続いて、保護膜（第４の膜）６は、着色層４や遮光膜１３などによる段差を平坦化する機能と、着色層４とともに反射膜２を保護する機能とを兼用するものである。次に、密着性向上層（第３の膜）５は、保護膜６の表面を含む全面に形成されて、電極７の密着性を高めるために設けられるものであり、ＳｉＯ２のような無機酸化膜からなる。そして、密着向上層５や電極７の表面には、配向膜１１が形成されて、所定方向にラビング処理が施されている。
【００７０】
このような構成において、外光は、偏光板１２５、位相差板１２３、前方散乱板１２１、基板１０１、電極１１０、液晶層５８、電極７、着色層４という経路を介して反射膜２に至り、ここで反射して、今きた経路を逆に辿って、偏光板１２５から観察側に出射する。このとき、偏光板１２５から出射する光量は、電極７、１１０によって液晶層５８に印加される電圧に応じて、明状態、暗状態およびその中間の明るさの状態とされる。したがって、液晶層５８への印加電圧を制御することで、所望の表示が可能となる。
【００７１】
したがって、この液晶装置によれば、液晶層５８は、同じＩＴＯからなる電極７、１１０によって挟持されるので、表示品位や長期信頼性が低下することがない。また、反射膜２上には、遮光膜１３および着色層４が形成されるので、反射膜２を露出させないようにすることができる。このため、液晶装置の製造工程において、反射膜２が、薬液や、ガス、液晶層等にさらされないので、反射膜２へのダメージを抑えることができる。さらに、着色層４が遮光膜１３を覆うように形成されているので、遮光膜１３での表面反射が抑えられるだけでなく、遮光膜１３に要求される光学濃度も小さくて済む。特に反射型表示において光は遮光膜を２回通過することになるので、遮光膜１３の実質的な光学濃度は小さくて済む。
【００７２】
なお、この液晶装置は、パッシブマトリクス方式であるが、本発明は、これに限定されず、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子で代表される三端子型スイッチング素子や、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子で代表される二端子型スイッチング素子などを用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置にも適用可能である。ここで、アクティブマトリクス型の液晶装置である場合には、電極１１０は、例えば矩形状の画素電極として形成され、スイッチング素子を介して配線に接続されることになる。このうち、ＴＦＤ素子を備える液晶装置では、画素電極と対向するように、電極７をストライプ状にパターニングする必要があるが、ＴＦＴ素子を備える液晶装置では、電極７をパターニングする必要がない。
【００７３】
ところで、本実施形態において、下側の基板１の内面構造は、図１に示されるものに限られず、種々の態様が適用可能である。そこで、これらの態様の詳細について、配向膜１１を省略した形で説明することとする。
【００７４】
図２は、この一態様の構成を示す概略断面図である。まず、絶縁性および透明性を有するガラスなどの基板１の内面側、すなわち、上側の基板１０１と対向する面側には、アルミニウムを主成分とする反射膜２が形成されている。この反射膜２は、液晶装置の表示領域９を含むように、フォトリソグラフィー法などによりパターニングされたものである。
【００７５】
次に、パターニングされた反射膜２には、黒色樹脂材料からなる遮光膜１３が厚さ０．６μm程度で形成され、さらに、樹脂材料からなる着色層４が、着色感材法によって、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色が所定パターンで配列されるとともに、遮光膜１３を含む反射膜２の全面を覆うように形成されている。これにより、着色層４は、実質的に反射膜２の保護膜としても機能することになる。
【００７６】
この際、遮光膜４のみの光学濃度（Optical Density）は、１．４である。なお、光学濃度とは、被測定物である遮光膜１３の透過率の逆数を対数で示した値である。すなわち、光学濃度Ｄは、遮光膜１３に入射する光の強度をＩ０とし、遮光膜１３を透過する光の強度をＩとした場合に、次式によって示される。
【００７７】
Ｄ＝log１０（Ｉ０／Ｉ）
【００７８】
続いて、密着性向上層５と、透明金属であるＩＴＯ膜とが連続形成され、このうち、ＩＴＯ膜は、適用する液晶装置に合わせてパターニングされて、電極７となっている。このうち、密着性向上層５は、ＩＴＯからなる電極７と樹脂材料からなる着色層４との密着性を確保するために設けられた厚さ２０〜８０ｎｍ程度のＳｉＯ２等の無機酸化膜である。このため、ＩＴＯが充分な密着性を有する場合には、この密着性向上層５を省略することが可能である。
【００７９】
このような構成では、遮光膜１３として、黒色樹脂材料が用いられているので、これを、液晶装置を構成する一対の基板のうち、背面側に位置する基板として用いると、その表面反射率が小さくなって、明るい場所においてコントラスト比が低下することを防ぐことができる。ここで、遮光膜１３のみの光学濃度は１．４であるが、遮光膜１３を覆うように着色層４が設けられ、反射型表示において光は遮光膜１３を２度通過するので、遮光膜１３の実質的な光学濃度は、反射型表示において充分な２．８以上となる。
【００８０】
さて、反射膜２としてアルミニウムを主成分とする金属を用いる場合には、図３に示されるように、反射膜２の表面を保護膜３で覆う構成としても良い。ここで、保護膜３は、パターニングされた反射膜２を陽極酸化することで形成されたものである。この陽極酸化における化成溶液は、サリチル酸アンモニウム１〜１０重量％とエチレングリコール２０〜８０重量％とを含有する混合溶液が用いられ、また、化成電圧は５〜２５０Ｖ、電流密度は０.００１〜１ｍＡ／ｃｍ２の条件の範囲内で、所望の膜厚が得られるように設定すれば良い。なお、化成溶液としては、上記混合溶液に限定されるものではなく、また、化成電圧や電流密度の各条件についても、用いる化成液に合わせて適宜設定すればよい。
【００８１】
一方、反射膜２としてはアルミニウムのほか、クロムや、ニッケル、銀などの単体金属やこれらのいずれかを主成分とする合金を用いることが可能である。これらのうち、特に、銀単体やこれを主成分とする合金を反射膜２として用いると、反射率を高くすることができるが、陽極酸化が困難になるので、保護膜３の形成には、例えば化学気相成長法や、スピンコート法、ロールコート法等が用いられることになる。なお、保護膜３としては、化学気相成長法によって成膜する場合には、ＳｉＯ２や、Ｓｉ３Ｎ４を用いることができ、また、スピンコートやロールコート等により形成する場合には、有機絶縁膜が用いられることになる。
【００８２】
このように、保護膜３が、陽極酸化でない方法で形成される場合には、図４に示されるように、反射膜２の露出面だけではなく、基板１の内面全面に設けられることになる。なお、反射膜２としてアルミニウムを主成分とする金属を用いる場合でも、保護膜３としては、化学気相成長法により成膜されたＳｉＯ２や、Ｓｉ３Ｎ４のほか、スピンコート法やロールコート法等により形成された有機絶縁膜を用いて、図３に示されるような構成としても良いのはもちろんである。
【００８３】
また、液晶装置として、ＳＴＮモードや、ＩＰＳ（In Plain Switching）モードが用いられる場合、電極７の形成面には平坦性が要求されるので、このような場合には、図４における着色層４と密着性向上層５との間に、図５に示されるように保護膜６を別途設けた構成とするのが好ましい。この構成について詳述すると、パターニングされた反射膜２に、化学気相成長法によって、厚さ６０ｎｍのＳｉＯ２からなる保護膜３が形成されており、次いで、黒色樹脂材料からなる遮光膜１３が形成されている。ここで、遮光膜１３の厚さは、０．４μｍ程度であり、図２乃至図４と比較して薄くなっている。続いて、遮光膜１３を含む反射膜２の全面を覆うように形成された着色層４には、さらに、感光性アクリル樹脂などからなる保護膜６が、着色層４の全体を覆い隠すように特定の領域に形成されている。
【００８４】
このような構成では、遮光膜１３が０．４μｍ程度で薄いので、遮光膜１３のみの光学濃度も、０．９と小さくなっているが、遮光膜１３を覆うように着色層４および保護膜６が設けられ、さらに光は遮光膜１３を２度通過するので、遮光膜１３の実質的な光学濃度は、反射型表示において充分な１．８以上となる。さらに、遮光膜１３を薄くすることにより、電極７の形成面における平坦性を、表示領域９にあって０．１μｍ以内に抑えることができる。
【００８５】
ところで、上述した態様では、反射膜２が基板１の上面に直接形成されていたが、反射膜２の密着性が問題となるような場合には、図５に示されるように、反射膜２と基板１の上面との間に、反射膜２の密着性を向上させる密着性向上層（第１の膜）８を別途設ける構成としても良い。ここで、密着性向上層８としては、金属や、酸化物、窒化物を用いることができる。このうち、金属としては、Ｔａや、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの５ｂ〜６ｂ族に含まれる遷移金属が挙げられる。また、酸化物の一例としては、Ｔａ２Ｏ５などの上記遷移金属の酸化物やＳｉＯ２等の酸化シリコンなどが挙げられ、別例としては、ＴｉＯ２や、ＺｒＯ２、これらとＳｉＯ２を適宜組み合わせたもの、Ａｌ２Ｏ３などが挙げられる。さらに、窒化物としては、Ｓｉ３Ｎ４に代表される窒化シリコンが挙げられる。この密着性向上層８は、反射膜２の密着性を向上させるためのものであるので、その膜厚は、１００ｎｍ前後、場合によっては３０〜６０ｎｍ程度で十分である。さらに、導電性を有さないＳｉＯ２膜やＴａ２Ｏ５膜などを用いた場合には、該密着性向上層８が基板１の上面全面に残存していても構わないので、該密着性向上層８をパターニングしないで済む。例えば、反射膜２として銀や銀を主成分とする銀合金が用いられとともに、基板１としてガラスが用いられる場合においては、密着性向上層８としては、Ｍｏや、Ｔａ２Ｏ５ ＳｉＯ２膜などを用いるのが望ましい。また、基板１にプラスチックフィルムなどの可撓性を有する材料を用いる場合においては、密着性向上層８として、ＳｉＯ２膜や、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、これらとＳｉＯ２を適宜組み合わせたものなど用いるのが望ましい。なお、このような密着性向上層８は、図５に示される基板のみならず、図２、図３または図４に示される基板に設けても良いのはもちろんである。
【００８６】
さて、反射型表示では、光が、適度に散乱して、上側の基板１０１側の偏光板１２５から出射する構成が好ましい。このため、図１に示される構成では、上側の基板１０１の外面に、前方散乱板１２１が設けられていたが、この散乱機能については、後述する応用例のように反射膜２を基板１の粗面に形成するほか、保護膜６を図６に示されるように構成して、下側の基板１で負担させることも可能である。
【００８７】
すなわち、この図に示される保護膜６は、感光性アクリル樹脂などの樹脂材料６ａ中に、これとは屈折率が異なる材料の粒子６ｂが分散したものである。これらの樹脂材料６ａと粒子６ｂとについては、両者の屈折率差が０．０５〜０．１２の範囲内となるように材料を組み合わせるのが望ましい。例えば、樹脂材料６ａとしてのＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂中に、粒子６ｂとしてのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）粒子を分散させる組み合わせを採用すると、０．８程度の屈折率差が得られる。もちろん組み合わせはこれに限定されること無く、所望の屈折率差と散乱度が得られるように適宜材料を組み合わせて使用することが可能である。このような保護膜６は、Ｍｉｅ散乱により、光の散乱機能を有することになるので、図１における前方散乱板１２１を省略することができる。
【００８８】
なお、図５または図６における保護膜６としては、感光性アクリル樹脂以外の感光性を有する樹脂材料を用いることができる。また、保護膜６を特定の領域のみに設ける場合であっても、印刷法や転写法などを用いる場合や、保護膜６が基板１の全面に設けられても構わない場合においては、保護膜６として、ゾルゲル膜や感光性を有さない有機保護膜を用いることができる。
【００８９】
次に、遮光膜１３における位置関係、特に遮光膜１３の開口領域と電極７との位置関係について説明する。ここで、図７Ａは、下側の基板１の内面に形成される遮光膜１３および着色層４の配列を示す概略平面図であり、また、図７Ｂは、図７Ｂの線Ａ−Ａ’についての概略断面図であり、両図は、いずれも着色層４が形成された段階の構成を示すものである。なお、図７Ｃは、図７Ｂに示される基板において、電極７までが形成された構成を示す概略断面図である。
【００９０】
これらの図に示されるように、遮光膜１３の開口領域は、液晶層を有効に駆動できる領域２０毎に設けられている。ここで、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示される基板にあって、領域２０とは、液晶装置として構成される場合に、下側の基板１に設けられる電極７と上側の基板１０１に設けられる電極１１０との交差領域であって、設計上の画素に一致している。すなわち、これらの図における領域２０は、電極７の幅をＬ１とし、電極１１０の幅をＷ１とした場合に、長さＬ１および幅Ｗ１で規定される矩形状の領域をいう。
【００９１】
なお、図１９Ｄを参照して説明したように、斜め電界によって、該交差領域外であっても液晶分子が駆動される領域（ここでは便宜上、領域Ａと称呼する）が存在する一方、該交差領域内であっても液晶分子が正常に駆動されない領域（便宜上、領域Ｂと称呼する）が存在するので、厳密に言えば、これらの領域を考慮して、遮光膜１３の開口領域を設ける必要がある。ただし、液晶層の厚みｄ（図１参照）に対して、領域２０（長さＬ１および幅Ｗ１）が充分に大きいのであれば、領域Ａ、Ｂを無視して考えることができる。図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示される基板については、液晶層の厚みｄに対し領域２０（長さＬ１および幅Ｗ１）が充分に大きいとして、領域Ａ、Ｂを無視して、遮光膜１３の開口領域を設定したものである。
【００９２】
そこで今度は、領域Ａ、Ｂを考慮して、遮光膜１３の開口領域を設定した基板について説明する。まず、領域Ａ、Ｂを考慮した場合における遮光膜１３の開口領域とは、液晶装置として２枚の基板１、１０１が貼り合わせられた場合に、電極７、１１０の交差領域に、領域Ａを加えた領域であって、領域Ｂを除いた領域をいい、図８Ａにおいて、長さＬ２および幅Ｗ２で規定される矩形状の領域１２である。ここで、図８Ａは、下側の基板１の内面に形成される遮光膜１３および着色層４の配列を示す部分平面図であり、図８Ｂは、図８Ａにおける線Ｅ−Ｅ’線についての概略断面図であり、図８Ｃは、図８Ａにおける線Ｆ−Ｆ’線についての概略断面図である。これらの図に示されるように、領域Ａ、Ｂを考慮した遮光膜１３の開口領域１２は、設計上の画素の領域９ｃ（長さＬ１および幅Ｗ１で規定される矩形状の領域）に対して、液晶層のバルクにおける液晶分子のダイレクタ方向と直交する辺の一方では、長さｄ１だけ狭く、それ以外の辺においては、長さｄ２だけ広くなっている。したがって、長さｄ２により広くなった領域が、斜め電界によって液晶分子が駆動される領域Ａに相当し、長さｄ１により狭くなった領域が、斜め電界によって液晶分子が駆動されない領域Ｂに相当する。ここで、長さｄ１、ｄ２について詳述すると、図１に示されるように液晶装置として２枚の基板１、１０１が貼り合わせられた場合に、電極７、１１０間の距離（すなわち、液晶層５８の厚み）をｄで表したとき、長さｄ１は、距離ｄの概ね同等以下の値であり、また、長さｄ２は、距離ｄの概ね１／２以下の値である。
【００９３】
この構成では、電極７、１１０との交差領域９ｃ外であっても、領域Ａには遮光膜１３が開口しているので、反射膜２で光が反射する結果、実質的な開口率の向上が図られる一方、交差領域９ｃ内であっても、領域Ｂには遮光膜１３が設けられるので、液晶分子が駆動されないことによるコントラスト比の低下を抑えることが可能となる。
【００９４】
なお、電極７、１１０の交差領域９ｃに対して、拡大する領域Ａの方向・面積、および、縮小する領域Ｂの方向・面積は、用いる液晶モードや、基板１、１０１に対するラビング方向等の各種条件によって異なるが、いずれにしても、遮光膜１３における開口領域１２は、領域９ｃに対して、距離ｄと概ね同等の長さｄ１だけ内側から、距離ｄの概ね１／２である長さｄ２だけ外側まで、となるようにパターニングされることになる（図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃ参照）。すなわち、遮光膜１３における開口領域１２の長さＬ２および幅Ｗ２は、それぞれ次の範囲に収まることになる。
【００９５】
Ｌ１−２・ｄ１≦Ｌ２≦Ｌ１＋２・ｄ２
Ｗ１−２・ｄ１≦Ｗ２≦Ｗ１＋２・ｄ２
【００９６】
＜第１の実施形態の応用・変形例＞
ところで、上述した例では、遮光膜１３を黒色の樹脂材料から形成したが、次のように形成しても良い。すなわち、遮光膜１３として別途の層を設けるのではなく、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層４が３色分積層された部分を遮光膜１３として用いるのである。このような構成を図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃを参照して説明する。ここで、図１０Ａは、同構成を示す部分平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａにおける線Ｗ−Ｗ’線についての概略断面図であり、図１０Ｃは、図１０Ａにおける線Ｘ−Ｘ’線についての概略断面図である。
【００９７】
これらの図に示されるように、パターニングされた反射膜２上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの感光性カラーレジストが、順番に、かつ、遮光膜１３となるべき部分で重なるように、着色感材法を用いてパターニングされている。これにより、着色層４が３色分積層された部分は、加法混色により黒色となって、遮光膜１３として機能する一方、１色のみの部分は、上述した例と同様に、遮光膜１３の開口領域１２として機能することになる。そして、これらの表面を覆うように保護膜６が形成されて、これらの保護とともに、着色層４が積層された部分とそうでない部分との平坦化が図られている。
【００９８】
ここで、着色層４が３色分積層された部分の光学濃度は０．７程度であるが、この部分は、もともと着色層４であるので、その表面反射率が小さい。このため、明るい場所において、コントラスト比の低下といった悪影響を及ぼさない。また、反射型表示において光は、着色層４が３色分積層されて、遮光膜１３となる部分を２度通過するため、遮光膜１３として光学濃度は実質的には１．４以上となって、反射型表示において充分な遮光性を有することなる。さらに、遮光膜１３として別途の層を設ける工程が省略されるので、その分だけ、低コスト化が可能となる。
【００９９】
なお、これらの図において、他の構成や説明したものと同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略することとする。また、着色層４が３色分積層された部分を遮光膜１３とする構成においても、上述した保護膜３、６および密着性向上層５、８を適宜選択して適用することが可能であり、遮光膜１３の開口領域としても図９のほか、図７、図８で説明したものとすることが可能である。
【０１００】
さて、下側の基板１の側に光散乱特性を持たせる構成については、図６に示した構成のほか、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃで示される構成でも可能である。ここで、図１１Ａは、光散乱特性を有する基板の構成を示す部分平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａにおける線ＣＣ−ＣＣ’線についての概略断面図であり、図１１Ｃは、図１１Ａにおける線ＤＤ−ＤＤ’線についての概略断面図である。
【０１０１】
これらの図に示されるように、基板１には、上側に粗面を有する粗面層１６が形成されて、この粗面に反射膜２が形成されている。ここで、粗面層１６は、例えば、アクリルを主成分とする感光性樹脂であり、基板１上に塗布された後に、次のような構造となるように、所定のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィー法によってパターニングされたものである。すなわち、粗面層１６における粗面は、山および谷の差が０．２μｍ〜１．５μｍであり、山および谷のピッチが２μｍ〜１５μｍであって、ランダムな山および谷の形状にパターニングされたものである。
【０１０２】
このような構成では、反射膜２は、粗面層１６の粗面を反映したものとなって、上側の基板１０１側からの入射光をランダムな角度で反射させるため、下側の基板１側のみにより、適度な散乱特性を持たせることが可能となる。また、このような構成では、反射膜２の表面は、粗面層１６の粗面を反映したものとなるが、反射膜２の表面を覆うように形成される着色層４、保護膜６によって平坦化されるため、電極７は、粗面を反映することなく、平坦面に形成されることになる。
【０１０３】
なお、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃにおいて、他の構成や説明したものと同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略することとする。また、これらの図において、遮光膜１３として着色層４が３色分積層された部分が用いられているが、黒色樹脂材料が用いられても良いのはもちろんである。さらに、上述した保護膜３、６および密着性向上層５、８を適宜選択して適用することが可能であり、遮光膜１３の開口領域としても図９のほか、図７、図８で説明したものとすることが可能である。
【０１０４】
また、下側の基板１の側に光散乱特性を持たせる構成については、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示した構成のほか、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃで示される構成でも可能である。ここで、図１２Ａは、光散乱特性を有する基板の構成を示す部分平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａにおける線ＥＥ−ＥＥ’線についての概略断面図であり、図１２Ｃは、図１２Ａにおける線ＦＦ−ＦＦ’線についての概略断面図である。
【０１０５】
これらの図で示されるように、基板１の上面が直接的に粗面化されて、この粗面１７に反射膜２が形成されている。このような基板１における粗面１７は、基板１としてガラスを用いて、その表面を、弗化水素酸を主成分とする水溶液によって、次のような形状となるように不均一にエッチングすることによって得られる。すなわち、基板１の表面は、山および谷の差が０．０５μｍ〜２．５μｍであり、山および谷のピッチが１μｍ〜５０μｍであって、ランダムな山および谷の形状となるように不均一にエッチングされる。
【０１０６】
このような構成でも、反射膜２は、基板１の粗面１７を反映したものとなって、上側の基板１０１側からの入射光をランダムな角度で反射させるため、下側の基板１側のみにより、適度な散乱特性を持たせることが可能となる。また、このような構成では、反射膜２の表面は、粗面１７の粗面を反映したものとなるが、反射膜２の表面を覆うように形成される着色層４、保護膜６によって平坦化されるため、電極７は、粗面を反映することなく、平坦面に形成されることになる。なお、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃにおいて、他の構成は、すでに説明したものと同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略することとする。また、これらの図において、遮光膜１３として着色層４が３色分積層された部分が用いられているが、同様に、黒色樹脂材料が用いられても良いのはもちろんである。さらに、上述した保護膜３、６および密着性向上層５、８を適宜選択して適用することが可能であり、遮光膜１３の開口領域としても図９のほか、図７、図８で説明したものとすることが可能である点も同様である。
【０１０７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る半透過反射型の液晶装置について説明する。上述した第１実施形態に係る反射型の液晶装置では、外光の強度が充分であれば、非常に明るい表示が可能であるが、その反面、外光の強度が不充分であると、表示が見づらくなるという欠点がある。
【０１０８】
そこで、第２実施形態に係る半透過反射型の液晶装置は、反射膜２において画素毎に開口部を設けることにより、背面側から入射した光を通過可能として、外光の強度が不充分であれば、開口部を通過する光による反射型表示を行う一方、外光の強度が充分であれば、開口部以外で反射する光による反射型表示を行うものである。
【０１０９】
図１３は、この第２の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図である。この図に示される液晶装置が、図１における第１実施形態に係る液晶装置と相違する点は、白色光を発する線状の蛍光管３１と、一端面が蛍光管３１に沿って配置する導光板３３とを含む補助光源を備える第１の点、基板１の外面側に、位相差板２３、偏光板２５が順に設けられている第２の点、遮光膜１３の開口領域毎に、反射膜２に開口部（第１の開口部）１４がそれぞれ設けられて、下側から入射した光を透過させる第３の点、および、遮光膜１３として着色層４が３色分積層された部分が用いられている第４の点にある。
【０１１０】
他の構成については、すでに説明したものと同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略し、また、第４の点についても、すでの説明しているので、その説明を省略する。したがって、ここでは、第１、第２および第３の点を中心にして説明することとする。
【０１１１】
まず、導光板３３は、裏面（図において下側の面）全体に散乱用の粗面が形成された透明体、または、散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体である。これにより、導光板３３は、蛍光管３１の光をその一端面に入射すると、図の上面へ、ほぼ均一な光を照射することになる。なお、補助光源としては、ほかにＬＥＤ（発光ダイオード）や、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いたものなどが適用可能である。
【０１１２】
次に、基板１の外面に設けられる偏光板２５、位相差板２３は、補助光源により照射される光を所定の偏光状態とさせるために設けられている。
【０１１３】
そして、反射膜２の開口部１４は、図１４Ａに示されるように、遮光膜１３の開口領域１２毎に、すなわち、着色層４が１色分だけ設けられて領域毎に設けられるものであって、アルミニウムや、銀、クロムなどの反射性を有する金属層を、表示領域９を含むように、かつ、開口部１４に相当する部分を除去するように、パターニングして形成したものである。ここで、図１３または図１４Ｂに示されるように、着色層４は、開口部１４に充填されているので、背面側（図において下側）から入射して、開口部１４を通過し、観察側（図において上側）に出射する光は、着色層４によって着色されることになる。なお、図１４Ａでは、開口部１４の平面形状は矩形状であるが、いかなる形状であっても構わない。
【０１１４】
なお、図１４Ａは、図１３における基板１の内面構造、特に反射膜２の開口部１４と遮光膜１３の開口領域１２との位置関係を示す図であり、図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＹ−Ｙ’線についての略断面図であり、図１４Ｃは、図１４ＡにおけるＺ−Ｚ’線についての略断面図であるが、遮光膜１３の開口領域１２については、すでに説明しているので、ここでは省略することとする。
【０１１５】
このような第２実施形態において、外光の強度が充分であれば、蛍光管３１が非点灯状態にされて、反射型表示が行われる。ここで、反射型表示において光は、偏光板１２５、位相差板１２３、前方散乱板１２１、基板１０１、電極１１０、液晶層５８、電極７、着色層４という経路を介して反射膜２に至り、ここで反射して、今きた経路を逆に辿って、偏光板１２５から観察側に出射する。このとき、偏光板１２５から出射する光量は、電極７、１１０によって液晶層５８に印加される電圧に応じて、明状態、暗状態およびその中間の明るさの状態にされるので、液晶層５８への印加電圧を制御することにより、所望の表示が可能となる。
【０１１６】
一方、外光の強度が不充分であれば、蛍光管３１が点灯状態にされて、透過型表示が行われる。ここで、透過型表示において、蛍光管３１、導光板３３によって照射される光は、偏光板２５、位相差板２３を経ることで所定の偏光状態となり、基板１、開口部１４、電極７、液晶層５８、電極１１０を経て、偏光板１２５から観察側に出射する。このとき、偏光板１２５から出射する光量は、透過型表示と同様に、電極７、１１０によって液晶層５８に印加される電圧に応じて、明状態、暗状態およびその中間の明るさの状態にされるので、液晶層５８への印加電圧を制御することで、所望の表示が可能となる。
【０１１７】
この液晶装置によれば、液晶層５８は、同じＩＴＯからなる電極７、１１０によって挟持されるので、表示品位や長期信頼性が低下することがない。また、反射膜２上には、遮光膜１３および着色層４が形成されるので、反射膜２を露出させないようにすることができる。このため、液晶装置の製造工程において、反射膜２が、薬液や、ガス、液晶層等にさらされないので、反射膜２へのダメージを抑えることができる。さらに、着色層４が遮光膜１３を覆うように形成されているので、遮光膜１３での表面反射が抑えられるだけでなく、遮光膜１３に要求される光学濃度も小さくて済む。例えば反射型表示において光は遮光膜を２回通過することになるので、遮光膜１３の実質的な光学濃度は小さくて済むし、透過型表示において光は、遮光膜１３により規定されるのではなく、反射膜２によって規定されるので、透過型表示において遮光膜１３の光学濃度はほとんど影響を与えない。このため、本実施形態によれば、透過型表示においても反射型表示においてコントラスト比の低下を抑えた明るい高品位な表示が可能となる。
【０１１８】
また、反射膜が電極を兼ねる従来構成において、反射膜に開口部を設けると、この部分では液晶層に電圧が印加されないため、液晶分子が正常に駆動されない（表示に寄与しない）領域が出現してしまうことになる。これに対して、本実施形態では、反射膜２と電極７とは独立であり、開口部１４の地点にも電極７を設けることできるため、開口部１４にあっても、液晶分子が正常に駆動されることになる。したがって、この意味でも、本実施形態では、透過型表示におけるコントラスト比の低下が抑えられることとなる。
【０１１９】
ところで、第２実施形態における基板１の構造については、図１３や図１４等に示されるものに限られず、種々の態様が適用可能である。そこで、これらの態様のいくつかについて説明することとする。
【０１２０】
まず、この態様について、図１５Ａ、図１５Ｂおよび図１５Ｃを参照して説明する。ここで、図１５Ａは、この態様に係る基板について、電極７までが形成された基板の構成を示す部分平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａにおける線ＡＡ−ＡＡ’線についての概略断面図であり、図１５Ｃは、図１５Ａにおける線ＢＢ−ＢＢ’線についての概略断面図である。
【０１２１】
これらの図に示されるように、１つの画素について２つの開口部１４、１５が設けられる。このうち、開口部１４については、図１３や図１４Ｂ、図１４Ｃに示されるように、反射膜２が存在しない部分に着色層４が充填されたものであるが、開口部（第２の開口部）１５については、図１５Ｃに示されるように、反射膜２が存在する部分に着色層４が設けられないように形成されたもの、すなわち、着色層４の形成段階において反射膜２が露出するように形成されたものである。詳細には、開口部１５は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の感光性カラーレジストを、着色感材法を用いて順次形成する際に、開口部１５に相当する部分に、該感光性カラーレジストが残らないようにしたものである。
【０１２２】
ここで、着色層４が設けられない開口部１５の面積は、遮光膜１３の開口領域１２から開口部１４を除いた部分の面積（すなわち、実質的に反射型表示において１画素として機能する面積）に対して、次のようにして設定する。すなわち、透過型表示において好適な着色層の光透過特性が図１６Ａであり、反射型表示において好適な着色層の光透過特性が図１６Ｂであるとすると、第１に、開口部１４を通過する光のみによる特性が、図１６Ａに示される特性になるように着色層４を形成し、第２に、遮光膜１３の開口領域１２のうち開口部１４を除いた部分で反射して該着色層４により着色される光と、開口部１５で反射して着色されない光とを合わせた平均光が、図１６Ｂに示される特性になるように、開口部１５の面積を、各色にあわせてそれぞれ設定するのが望ましい。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂに示された各色の特性はあくまでも一例であり、実際には、組み合わされる液晶モードや、透過率、色濃度に合わせて適切に変更される。
【０１２３】
この態様によれば、光の色特性を、反射型表示と透過型表示とに合わせて最適化することができるので、両表示のいずれにおいても優れた色再現性を実現することが可能となる。
【０１２４】
なお、第２実施形態においては、着色層４が３色分積層された部分が遮光膜１３として用いられているが、図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１７Ｃに示されるように、黒色樹脂材料が用いられても良いのはもちろんである。
【０１２５】
また、第２実施形態における背面側に位置する基板としては、図１４Ａや、図１５Ａ、図１７Ａなどに示された基板に対して、第１実施形態で挙げた基板の各要素を適宜選択して適用することが可能である。例えば、保護膜３、６や、密着性向上層５、８を適宜選択して適用しても良いし、反射膜２を図１１Ｂにおける粗面層１６や図１２Ｂにおける粗面１７に形成するとともに、開口部１４、１５を設ける構成としても良い。
【０１２６】
＜電子機器＞
続いて、上述した第１実施形態や、第２実施形態、応用例に係る液晶装置を適用した電子機器について説明する。上述したようにこれらの液晶装置は、様々な環境下で用いられ、しかも低消費電力が必要とされる携帯機器に適している。
【０１２７】
まず、図１８Ａは、電子機器の一例である携帯情報機器の構成を示す斜視図である。この図に示されるように携帯情報機器本体の上側には、実施形態に係る液晶装置１８１が設けられ、また、下側には入力部１８３が設けられる。一般に、この種の携帯情報機器の表示部の前面には、タッチパネルを設けることが多い。通常のタッチパネルは、表面反射が多いため、表示が見づらい。このため、従来では、携帯型であっても表示部には、透過型液晶装置が利用される場合が多かったが、透過型液晶装置では、常時補助光源を利用するため消費電力が大きく、電池寿命が短かった。これに対して、実施形態に係る液晶装置は、反射型でも半透過反射型でも、表示が明るく鮮やかであるため、携帯情報機器に好適である。
【０１２８】
次に、図１８Ｂは、電子機器の一例である携帯電話の構成を示す斜視図である。この図に示されるように携帯電話本体の前面上方部には、実施形態に係る液晶装置１８４が設けられる。携帯電話は、屋内屋外を問わず、あらゆる環境で利用される。特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は大変暗い。このため、表示装置１８４としては、消費電力が低い反射型表示をメインとし、必要に応じて補助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型の液晶装置、すなわち、第２実施形態に係る液晶装置が望ましい。この液晶装置１８４では、反射型表示でも透過型表示でも従来の液晶装置より明るく、コントラスト比が高くて高品位な表示が可能となる。
【０１２９】
続いて、図１８Ｃは、電子機器の一例であるウォッチの構成を示す斜視図である。この図に示されるようにウォッチ本体の中央に、実施形態に係る表示部１８６が設けられる。ウォッチ用途における重要な観点は、高級感である。この液晶装置１８４は、明るくコントラストが高いことはもちろん、光の波長による特性変化が少ないために色付きも小さい。従って、従来の液晶装置と比較して、大変に高級感ある表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る反射型の液晶装置の構成を示す略断面図である。
【図２】 同実施形態において背面側に位置する基板の一例を示す略断面図である。
【図３】 同基板の別の一例を示す略断面図である。
【図４】 同基板の別の一例を示す略断面図である。
【図５】 同基板の別の一例を示す略断面図である。
【図６】 同基板の別の一例を示す略断面図である。
【図７】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板における遮光膜の開口領域の位置関係を示す平面図である。
Ｂは、図７Ａにおける線Ａ−Ａ’線についての概略断面図であって、着色層まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図７Ａにおける線Ａ−Ａ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図８】 Ａは、同実施形態において背面側に位置する基板における遮光膜の開口領域の位置関係を示す部分平面図である。
Ｂは、図８Ａにおける線Ｅ−Ｅ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図８Ａにおける線Ｆ−Ｆ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図９】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板における遮光膜の開口領域の位置関係を示す部分平面図である。
Ｂは、図９Ａにおける線Ｌ−Ｌ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図９Ａにおける線Ｍ−Ｍ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１０】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板の別例の構成を示す部部分平面図である。
Ｂは、図１０Ａにおける線Ｗ−Ｗ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図１０Ａにおける線Ｘ−Ｘ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１１】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板の別例の構成を示す部分平面図である。
Ｂは、図１１Ａにおける線ＣＣ−ＣＣ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図１１Ａにおける線ＤＤ−ＤＤ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１２】 Ａは、同実施形態において背面側に位置する基板の別例の構成を示す部分平面図である。
Ｂは、図１２Ａにおける線ＥＥ−ＥＥ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図１２Ａにおける線ＦＦ−ＦＦ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１３】 本発明の第２の実施形態に係る反射型の液晶装置の構成を示す略断面図である。
【図１４】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板における開口部の位置関係を示す部分平面図である。
Ｂは、図１４Ａにおける線Ｙ−Ｙ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図１４Ａにおける線Ｚ−Ｚ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１５】 Ａは、同実施形態において背面側に位置する基板として適用可能な構成を示す部分平面図である。
Ｂは、図１５Ａにおける線ＡＡ−ＡＡ’線についての概略断面図である。
Ｃは、図１５Ａにおける線ＢＢ−ＢＢ’線についての概略断面図である。
【図１６】 Ａは、透過型表示における各色着色層の特性を示す図である。Ｂは、反射型表示における各色着色層の特性を示す図である。
【図１７】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板の一例における開口部の位置関係を示す部分平面図である。
Ｂは、図１７Ａにおける線Ｎ−Ｎ’線についての概略断面図である。
Ｃは、図１７Ａにおける線Ｏ−Ｏ’線についての概略断面図である。
【図１８】 Ａは、実施形態に係る液晶装置を適用した携帯情報機器の構成を示す斜視図である。
Ｂは、実施形態に係る液晶装置を適用した携帯電話の構成を示す斜視図である。Ｃは、実施形態に係る液晶装置を適用したウォッチの構成を示す斜視図である。
【図１９】 Ａは、一般的なパッシブマトリクス方式の液晶装置の構成を示す概略平面図である。
Ｂは、同液晶装置における基板に隣接する液晶分子の配向方向と、液晶層のバルクにおける液晶分子の配向方向とを示す平面図である。
Ｃは、電圧無印加時における図１９Ａの線ＧＧ−ＧＧ’についての概略断面図である。
Ｄは、電圧印加時における図１９Ａの線ＧＧ−ＧＧ’についての概略断面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の液晶層側の面に反射膜および着色層が形成された液晶装置、該液晶装置を備える電子機器および液晶装置用基板に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、携帯情報端末等には、低消費電力という利点を有する反射型液晶装置が用いられている。特に最近では、画像情報の授受が増えてきたことに伴って、反射型液晶装置にカラー化の動きが高まっている。
【０００３】
ここで、液晶装置において、反射膜を液晶層の外面あるいは内面のいずれか一方に設けることにより、反射型液晶装置を実現することができるが、反射膜を内面に設ける構成の方が、視差による二重像や色ボケなどの表示品質の低下が抑えられる点において好ましい、と考える。例えば、アクティブマトリクス方式の液晶装置では、スイッチング素子が設けられる基板に形成される画素電極に反射性を持たせて、画素電極を反射膜として兼用することで、表示品質の低下が抑えられた反射型カラー液晶装置を実現することができる。
【０００４】
また、近年では、暗所での視認性を確保するために、光を反射させるだけでなく、光を透過させるように反射膜を形成することにより、反射型表示と透過型表示との双方の表示を可能とする半透過反射型液晶装置が提案されている。このような半透過反射型液晶装置によれば、通常は反射型表示として用いることにより、低消費電力が図られる一方、暗所においては必要に応じて透過型表示として用いることにより、視認性が確保されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画素電極を反射膜と兼用する構成では、製造工程中、反射膜として一般的に用いられるアルミニウムが露出することになる。周知のようにアルミニウムは耐蝕性に欠けるので、このような構成では、アルミニウムがダメージを受けて、反射膜としての反射特性や、電極としての電気特性等が悪化する可能性がある。
【０００６】
例えば、液晶装置の製造プロセスのうち、配向膜の形成工程では、Ｎ−メチルピロリドン（１−メチル−２−ピロリジノン）や、γ−ブチロラクトン（４−ヒドロキシブチィリック酸γ―ラクトン）などのような極性溶媒に溶解したポリイミドやポリアミク酸を主成分とする溶液を基板に塗布した後に、１５０℃から２５０℃に加熱する工程を含む。このため、当該アルミニウムがダメージを受ける可能性が高い。
【０００７】
さらに、反射電極に対向する他方の電極がＩＴＯ（Indium Tin Oxide）である構成では、液晶層を狭持するアルミニウム電極とＩＴＯ電極との間には極性差が生じるので、液晶装置の表示品位のみならず、長期信頼性も低下する。そして、これらの現象は、他の元素を含んだアルミニウム合金においても、程度の大小はあるものの、同様に発生する。
【０００８】
また、上述した半透過反射型液晶装置において、透過型表示とする場合、画素外からの漏れ光によりコントラスト比が大幅に低下してしまい、高品位な表示を行うことができない。このような漏れ光によるコントラスト比の低下を防ぐためには、反射膜が設けられる基板と対向する基板に、すなわち、観察者から見て手前側の基板に、遮光膜を別途設ける構成とすれば良い。
【０００９】
ここで、遮光膜としては、クロムあるいは黒色樹脂材料を用いるのが一般的である。このうち、クロムは、遮光性が高く、膜厚を２００ｎｍ以下にすることができるが、金属材料であるために、表面反射率が大きい。例えば、単層クロムでは反射率が約６０％程度もあり、また、低反射２層クロムでも反射率が約７％程度ある。このため、遮光膜にクロムを用いると、観察側から入射した光が当該遮光膜の表面で反射してしまうため、特に反射型表示においてコントラスト比が低下してしまう、という問題があった。
【００１０】
一方、黒色樹脂材料は、低反射率であるため、表面反射率を抑えることができるが、遮光性が劣るので、透過型表示において要求される２以上の光学濃度を確保するためには、黒色樹脂を厚くしなければならない。このため、基板の平坦性が悪化するばかりか、パターニング幅を狭くできないので、結果的に開口率が小さくなる、といった問題があった。
【００１１】
本発明は、このような背景の下でなされたものであり、その目的とするところは、反射特性や表示特性が良好な液晶装置並びに電子機器及び液晶装置用基板を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本件第１の発明に係る液晶装置にあっては、第１の基板の側に形成された第１の透明電極と第２の基板の側に形成された第２の透明電極との間で液晶層を挟持してなる液晶装置であって、前記第２の基板における前記液晶層側の面に形成されて、少なくとも前記第１の基板側から入射する光を反射する反射膜と、前記第２の基板における前記液晶層側の面に形成されるとともに、前記第１および第２の透明電極の交差領域に対応した開口領域を有する遮光膜と、前記第２の基板における前記液晶層側の面にあって、前記遮光膜を覆うように形成された着色層とを具備することを特徴としている。
【００１３】
この第１の発明によれば、液晶層は、同種の第１および第２の透明電極によって挟持されるので、液晶装置の表示品位や長期信頼性が低下することがない。また、反射膜上には、遮光膜および着色層が形成されるので、反射膜を露出させないようにすることができる。このため、液晶装置の製造工程において、反射膜が、薬液や、ガス、液晶層等にさらされないようにして、反射膜へのダメージを抑えることができる。さらに、着色層が遮光膜を覆うように形成されているので、遮光膜での表面反射が抑えられるだけでなく、遮光膜に要求される光学濃度も小さくて済む。特に反射型表示において光は遮光膜を２回通過することになるので、反射型表示を主とする場合には、遮光膜の光学濃度が小さくても実質的には充分な遮光性が得られる。
【００１４】
ここで、第１の発明において、前記遮光膜の開口領域内にあって、前記反射膜に光を透過する第１の開口部を備える構成が望ましい。この構成では、反射膜が電極として機能しないので、すなわち、反射膜の第１の開口部であっても第２の透明電極によって液晶層が駆動されるので、当該開口部を透過する光による透過型表示が可能となる。さらに、透過型表示において光は、遮光膜の開口領域ではなく、反射膜に設けられる第１の開口部によって規定されるので、遮光膜に要求される光学濃度は、反射型表示のみを考慮して設定すれば良いことになる。
【００１５】
また、第１の発明において、前記反射膜と第２の基板における前記液晶層側の面との間に第１の膜をさらに備える構成が好ましい。この構成によれば、反射膜として用いられる金属と第２の基板表面との密着性が劣るような組み合わせであっても、第１の膜により、反射膜の密着性を向上させることが可能となる。このように反射膜の密着性を向上させる第１の膜としては、金属や、酸化物、窒化物を用いることができる。このうち、金属としては、Ｔａや、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの５ｂ〜６ｂ族に含まれる遷移金属が挙げられる。また、酸化物の一例としては、Ｔａ２Ｏ５などの上記遷移金属の酸化物やＳｉＯ２等の酸化シリコンなどが挙げられ、別例としては、ＴｉＯ２や、ＺｒＯ２、これらとＳｉＯ２を適宜組み合わせたもの、Ａｌ２Ｏ３などが挙げられる。さらに、窒化物としては、Ｓｉ３Ｎ４に代表される窒化シリコンが挙げられる。この第１の膜は、反射膜の密着性を向上させるためのものであるので、その膜厚は、１００ｎｍ前後、場合によっては３０〜６０ｎｍ程度で十分である。さらに、導電性を有さないＳｉＯ２膜やＴａ２Ｏ５膜などを用いる場合には、当該膜が第２の基板全面に残存していても構わないので、当該膜をパターニングしないで済む。例えば、反射膜として銀や銀を主成分とする銀合金を用いるとともに、第２の基板としてガラスを用いた場合においては、密着性を向上するための第１の膜としては、Ｍｏや、Ｔａ２Ｏ５ ＳｉＯ２膜などを用いるのが望ましい。また、絶縁性基板にプラスチックフィルムなどの可撓性を有する基板を用いる場合においては、第１の膜として、ＳｉＯ２膜や、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、これらとＳｉＯ２を適宜組み合わせたものなど用いるのが望ましい。
【００１６】
さて、第１の発明において、前記遮光膜は、黒色の樹脂材料からなる構成が好ましい。このような黒色の樹脂材料としては、例えば、黒色顔料を分散させたカラーレジストや、印刷可能な黒色塗料などが挙げられる。上述したように黒色樹脂材料は、クロムと比較して、低反射率の点で優れているが、遮光性の点で劣る。ただし、第１の発明では、上述したように遮光膜の光学濃度が小さくて済むので、遮光膜を厚く形成する必要がない。例えば、透過型表示のみを考えた場合、遮光膜には２以上の光学濃度が要求されるが、この光学濃度を、黒色樹脂材料で得るためには、約０．９μｍの膜厚が必要である。これに対して、第１の発明では、着色層が遮光膜を覆うように形成され、さらに、反射型表示において光は遮光膜を２回通過するので、また、透過型表示において光は反射膜の第１の開口部によって規定されるので、遮光膜に黒色樹脂材料を用いたとしても、必要な膜厚は０．５μｍ以下で済み、ほぼ半減させることが可能となる。このため、第１の発明において、遮光膜に黒色樹脂材料を用いても、基板の平坦性が悪化することがないし、開口率が低下することもない。なお、一般的に反射型表示装置のコントラスト比は１：１０〜１：２５程度であり、この値は透過型液晶装置に比較して低いので、用いる液晶モードに合わせて光学濃度を小さくして、黒色樹脂材料の膜厚をさらに薄く済ませることも可能である。
【００１７】
一方、第１の発明において、前記遮光膜は、前記着色層が２色以上積層されてなる構成も好ましい。この構成では、遮光膜として別個の層を設ける必要がなくなるので、低コスト化を図ることが可能となる。一般的な反射型液晶装置の着色層は、透過型表示装置の着色層の濃度と比較して淡いので、２色以上の着色層を積層しても、その光学濃度は、１以下の場合があり、必要な光学濃度を得ることが困難である。これに対して、この構成では、反射型表示において光は、着色層が２色以上積層してなる遮光膜を２回通過するので、また、透過型表示において光は反射膜の第１の開口部によって規定されるので、淡い着色層を用いても充分な遮光性を得ることができる。例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層を有する場合、これら３色の着色層を積層した場合の光学濃度が０．７であれば、光が２回通過することによる実質的な光学濃度は約１．４となるので、一般的にコントラスト比が１：２５以下である反射型液晶装置では、実用上充分な遮光性を有することになる。
【００１８】
また、遮光膜が、２色以上の着色層の積層部分からなる場合に、濃度を濃くした着色層が、遮光膜の開口領域に対してある割合で部分的に設けられる構成として、当該開口領域内において反射され着色される光の平均濃度が、反射型表示に適した値となるように設定しても良い。この構成によれば、濃度の濃い着色層が積層された部分が遮光膜となるので、当該遮光膜の光学濃度をさらに大きくすることができる。例えば、３色の着色層を積層した部分の光学濃度が１．６であれば、光が２回通過することによる実質的な光学濃度は約３．０前後にまで達するので、１：１００以上の高いコントラスト比の反射型表示が可能となる。
【００１９】
このように第１の発明において、（光が１回通過することによる）前記遮光膜の光学濃度は、０．５以上１．７以下である構成が好ましい。第１の発明では、上述したように、反射型表示において光は遮光膜を２回通過するので、その光学濃度が小さくても、実質的な（光が２回通過することによる）光学濃度の値が大きくなるためである。
【００２０】
ところで、第１の発明において、前記遮光膜の開口領域は、前記第１および第２の透明電極との交差領域に対し、当該領域の周縁から前記第１および第２の透明電極間の距離の略半分までを限度として当該領域の外側に拡大している構成が好ましい。
【００２１】
ここで、液晶装置において、設計上の画素とは、第１および第２の透明電極が平面的にみて互いに重なる領域であるが、この設計上の画素領域外であっても、いわゆる斜め電界により液晶分子が駆動される領域がある。具体的に言えば、第１の透明電極内であって、第２の透明電極内である部分であって、第１および第２の透明電極の交差領域の端部から、電極間距離（液晶層の厚さ）の約１／２の距離に相当する部分までは、斜め電界によって液晶分子が駆動されることが本件発明者によって確認されている。例えば、ある液晶モードにおいて、電極間距離が４．０μｍであるとき、電極の端部から外側に約２．０μｍ近傍までの領域では液晶分子が駆動される。そこで、この領域に対応する部分にまで、遮光膜の開口領域を拡大して、反射膜により光が反射する構成とすれば、実質的な開口率を向上することが可能となる。
【００２２】
例えば、電圧無印加時に黒表示を行うノーマリーブラックモードの液晶装置において、電圧印加によって白表示を行う場合、設計上の画素の端部から多少離れていても、その領域では液晶分子が斜め電界によって駆動される。このため、当該領域に遮光膜を設けずに反射膜を配置すれば、実質的に画素として機能する面積が設計上の画素の面積よりも拡大する結果、開口率が向上して、明るい表示を実現することが可能となる。
【００２３】
一方、設計上の画素領域内であっても、いわゆる斜め電界により液晶分子が駆動されない領域があるが、このような領域には、遮光膜を設けて、反射膜により光が反射しない構成とすれば、コントラスト比の低下を防止することが可能となる。例えば、電圧無印加時に白表示を行うノーマリーホワイトモードの液晶装置において、液晶分子が駆動されない領域には、遮光膜を設けずに反射膜を配置すると、電圧印加によって黒表示をする場合でも、完全な黒表示とすることができないので、コントラスト比が低下することになるが、このような領域には、遮光膜を設けて視認されない構成とすれば、コントラスト比の低下を防止することが可能となる。
【００２４】
また、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）であって、ノーマリーホワイトモードを用いた液晶装置において、ある画素を黒表示とする場合に、設計上の画素の領域内であるにもかかわらず、その一辺では、斜め電界の影響により液晶分子が完全に駆動されない領域が残存する、という現象が発生して、コントラスト比が低下することもあるが、第１の発明のように反射膜と電極とが独立する構成では、当該領域を遮光膜で隠すことにより、コントラスト比の低下を防止することが可能となる。さらに、当該画素の領域外であっても、斜め電界によって液晶分子が駆動される領域には、遮光膜を設けずに反射膜を配置することで、実質的な開口率が向上して、明るい表示が可能となる。
【００２５】
このようなコントラスト比の低下防止と実質的な開口率の向上とについては、第１の発明のように、反射膜と画素電極とが独立して設けられることによってはじめて実現可能となるものである。そこで、この点について図を用いて今一度説明する。ここで、図１９Ａは、ＳＴＮの液晶を用いたパッシブマトリクス方式の液晶装置の構成を示す概略平面図であり、図１９Ｂは、同液晶装置における基板に隣接する液晶分子の配向方向と、液晶層のバルクにおける液晶分子の配向方向とを示す概略平面図である。また、図１９Ｃは、電圧無印加時における図１９Ａの線ＧＧ−ＧＧ’についての概略断面図であり、図１９Ｄは、電圧印加時における図１９Ａの線ＧＧ−ＧＧ’についての概略断面図である。
【００２６】
図１９Ａに示されるように、パッシブマトリクス方式の液晶装置においては、上基板２１に設けられる透明な電極２２とこれに対向する下基板３１に設けられる透明な電極３２とが平面的にみて互いに交差する領域が、設計上の画素の領域５０となる。ここで、図１９Ｂに示されるように、上基板２１のラビング方向２３と下基板３１のラビング方向３３との組み合わせにより、左回りのＳＴＮ液晶モードを採用した場合を想定する。この場合、上基板２１近傍の液晶分子４１は上基板２１のラビング方向２３に、下基板３１近傍の液晶分子４２は下基板３１のラビング方向３３に、それぞれ沿った形で配向し、また、液晶層４０のバルクにおける液晶分子４３は、下基板３１の電極３２の形成方向と直交する方向に配向することになる。
【００２７】
ここで、電圧無印加時には、図１９Ｃに示されるように、液晶層４０のバルクにおける液晶分子４３の配向は均一であるが、電圧印加時には、図１９Ｄに示されるように、上基板２１の電極２２と下基板３１の電極３２との間に生じる電気力線５３が画素の周縁で歪む（すなわち「斜め電界」の発生する）結果、画素５３の一端部では、液晶層４０のバルクにおける液晶分子４３の配向が乱れ、リバースチルトドメインが発生して、液晶分子４３が正常に駆動されない領域５１が出現する。一方、画素の他方の端部では、下基板３１の電極３２外であっても、バルクにおける液晶分子４３が正常に駆動される領域５２が出現する。
【００２８】
したがって、液晶分子４３が正常に駆動されない領域５１に対応する位置にまで遮光膜を広げる一方、液晶分子４３が正常に駆動される領域５２に対応する位置には、遮光膜を設けずに反射膜で光が反射する構成として、コントラスト比を低下させることなく、実質的な開口率の向上を図って、明るい表示が可能となる。このような効果は、電極に反射性を持たせた従来構成では不可能であり、第１の発明のように、反射膜と画素電極とを独立して設けることによってはじめて実現可能となるものである。
【００２９】
ところで、第１の発明において、反射膜としては、アルミニウムや、銀、クロム等を主成分とする金属合金または単体金属を用いることができる。反射膜として、アルミニウムを主成分とする金属合金を用いると、比較的反射率の高い反射膜を、製造コストを低く抑えて実現することができる。この際、金属合金におけるアルミニウムの含有割合は、８０重量％以上であると好ましい。また、反射膜として、銀を主成分とする金属合金を用いると、その反射率を非常に高くすることができる。この際、金属合金における銀の割合は、８０重量％以上であると好ましい。
【００３０】
また、第２の基板としては、ガラス等のほか、例えばプラスチックフィルム等の可撓性を有する基板を用いることも可能である。このような可撓性を有する基板を用いると、反射膜を無電解メッキなどにより被膜可能な金属、例えばニッケルを主成分とする金属合金などを用いることもできる。
【００３１】
ここで第１の発明において、反射膜として用いられる金属が、着色層を形成する際に、薬液やガスなどによりダメージを受ける可能性がある場合には、前記反射膜の表面を少なくとも覆う第２の膜を、さらに備える構成が好ましい。この構成において、第２の膜は、反射膜の反射率を著しく低下させない範囲内であることが望ましい。なお、第１の発明では、着色層が実質的に反射膜を保護しているので、この第２の膜は、着色層の形成する際にさらされる薬液やガス等に対して耐性を有していれば充分である。例えば、反射膜に印刷法や染色法などで着色層を形成する場合には、第２の膜は、特別に必要ではないが、感光性カラーレジストを用いた着色感材法で着色層を形成する場合には、使用する材料によっては、強アルカリ性の現像液が用いられるときもあるため、現像液と反射膜に用いられる金属との組み合わせに応じて、第２の膜を設けて、反射膜の表面を覆う構成とする方が好ましい。
【００３２】
ただし、反射膜として、アルミニウム合金や銀合金等を用いると、第２の膜を不要とすることができる場合がある。例えば、反射膜として、ネオジウムを１重量％含むアルミニウム合金を用いると、耐蝕性が向上するため、炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムの混合水溶液や、テトラメチルアンモニウム水酸化物の水溶液などを用いた一般的組成の現像液に対しては、反射率の低下を招くようなダメージは受けにくくなるので、反射膜の表面を覆う第２の膜を設ける必要をなくすることができる。
【００３３】
また例えば、反射膜として、ネオジウムを３重量％含むアルミニウム合金や、ネオジウムを３重量％とチタン（Ｔｉ）を３重量％とを含むアルミニウム合金等を用いると、耐蝕性がより向上するため、第２の膜を設ける必要がなくなる。
【００３４】
さて、第２の透明電極は、ガラスや樹脂材料という異なる特性を持つ表面に形成する必要があるので、これらの表面に対して、ある程度の密着性を確保する必要がある。そこで、第１の発明において、前記第２の透明電極は、密着性を高める第３の膜上に形成されている構成が望ましい。このような第３の膜としては、ＳｉＯ２に代表される無機酸化膜が挙げられ、特に、スパッタ法などによってＳｉＯ２と、第２の透明電極としてのＩＴＯを連続形成するのが望ましい。
【００３５】
ところで、第１の発明にあって、反射膜に第１の開口部を備える構成においては、前記着色層を覆うように形成された第４の膜と、前記遮光膜の開口領域にあって、前記着色層を開口する第２の開口部とをさらに備える構成が好ましい。これにより反射型表示と透過型表示とにおける色再現性をそれぞれ最適化することが可能となる。
【００３６】
あるいは、第１の発明において、単に、前記着色層を覆うように形成された第４の膜を、さらに備える構成が好ましい。この第４の膜によって、遮光膜の開口領域の有無や、着色層などに起因する段差、さらには、反射膜に第１の開口部がある場合にも、それによる段差等が平坦化されるので、表示品位の低下を防止することができる。
【００３７】
ここで、前記第４の膜は、光散乱性を有する構成が好ましい。この構成によれば、第４の膜自体が散乱層となるため、別途散乱層を設ける必要がなくなる結果、工程数を減らして低コストを図ることが可能となる。
【００３８】
このような第４の膜としては、樹脂材料中に、該樹脂材料とは屈折率が異なり、かつ、前記第４の膜厚よりも直径が小さい粒子を含む構成が考えられる。これにより、平坦性と散乱性とを両立した反射膜を得ることができる。
【００３９】
第４の膜における樹脂材料として、アクリル樹脂やポリイミド樹脂などが挙げられ、また、粒子として、ガラスビーズなどの無機粒子やポリスチレン球などの有機ポリマー粒子などが挙げられる。そして、樹脂材料の膜厚や、屈折率差、粒子径、粒子の分散度などにより、散乱特性をコントロールすることが可能である。
【００４０】
この際、光散乱特性においてはヘイズ値が４０〜９０％の範囲内にあり、屈折率差が０．０５〜０．１２の範囲内であることが望ましい。例えば樹脂材料として考えられる材料の屈折率は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）が１．５０前後であり、ポリイミド樹脂が１．６０〜１．６５前後である一方、粒子として考えられる材料の屈折率は、ＰＴＦＥ（４−フッ化エチレン）が１．３５前後であり、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデン）が１．４２前後であり、ＬＦ１光学ガラスが１．５７前後、スチレンが１．５９前後、Ｆ２光学ガラスが１．６２前後、ＳＦ２光学ガラスが１．６５などの値を有している。このため、これらを適宜組み合わせることで、所望の散乱機能を得ることが可能となる。なお、ここで挙げた材料の屈折率は、その製法や形態によって異なる値となり得る。また、これらは利用可能な材料の一部であり、第１の発明はこれに限定されることなく、さまざまな特性を有する材料を組み合わせて使用可能であるのは言うまでもない。
【００４１】
さて、第１の発明において、前記反射膜は、粗面に形成されている構成が望ましい。この構成によっても、第２の基板側で散乱特性を持つことになるため、別途散乱層を設ける必要がなくなる結果、工程数を減らして低コストを図ることが可能となる。さらに、第４の膜によって、粗面が平坦化されるので、粗面に起因する段差によって表示品位の低下を防止することができる。例えば、反射膜に良好な散乱特性を持たせるために、０．３μｍ〜１．５μｍの差を有する山と谷を多数設けて粗面とした場合、その形状により、部分的に液晶層の厚みや液晶分子のプレティルト角が変化してしまうため、良好な表示特性が得られない可能性があるが、この構成では、第４の膜により平坦化されるので、第２の透明電極の平坦性を確保することができる。この構成は、１００度以下のツイスト角を有するＴＮ（Twisted Nematic）モードに対しても有効であるが、特に、液晶層の厚みに対して高い精度が要求されるＳＴＮモードとの組み合わせにおいて有効である。
【００４２】
ここで、前記粗面は、前記第２の基板における前記液晶層側の面に形成された樹脂材料の表面である構成が考えられる。このような樹脂材料としては、アクリル系やポリイミド系などの感光性樹脂などが有用である。これらの樹脂材料は、耐熱性が高いので、反射膜や、着色層、第２の透明電極などの形成プロセスに対して充分な耐性を有している。なお、感光性についてはネガタイプでもポジタイプでも構わない。また、粗面の形成については、多数の山および谷を有する面の金型を、樹脂材料を塗布した面に密着させ、圧力をかけて、当該面の形状を樹脂材料の表面に転写する、というプレス法を用いることもできる。
【００４３】
また、前記粗面は、前記第２の基板における前記液晶層側の面を粗面化処理した構成も考えられる。この粗面化処理としては、粒子を分散させたゾルゲル溶液を塗布焼成する方法や、基板表面を不均一にエッチングする方法などが挙げられる。特に、第２の基板がガラス基板である場合、その基板表面に酸化膜を形成した後に、酸化膜の不均一な組成によって不均一にエッチングする第１の方法や、基板自体に含有されるアルミニウムや、ボロン、ナトリウムなどの濃度が高い部分を溶解させるエッチング液により不均一にエッチングする第２の方法、基板の組成物を過飽和としたフッ化水素酸水溶液に浸漬することにより組成物を析出させるＬＰＤ（Liquid Phase Deposition）法により不均一にエッチングする第３の方法などを用いることができる。これらのうち、第２および第３の方法は、塗布工程や、スパッタ工程を要さず、薬液に浸漬するだけで良いため、低コスト化の面で有利である。
【００４４】
そして、このような第１の発明に係る液晶装置を備える電子機器では、明るくて表示品位が高い反射型表示が可能である一方、必要に応じて透過型表示が可能となるので、どのような環境下でも視認性に優れることになる。
【００４５】
さて、上記目的は、第１の発明に係る液晶装置のうちの、第２の基板側でも達成することが可能である。すなわち、本件の第２の発明に係る液晶装置用基板にあっては、液晶層を挟持する一対の基板のうち、観察側とは反対側に位置する液晶装置用基板であって、前記液晶層側の面に形成されて、少なくとも観察側から入射する光を反射する反射膜と、前記液晶層側の面に形成されて、反射膜に対して開口する開口領域を有する遮光膜と、前記液晶層側の面にあって、前記遮光膜を覆うように形成される着色層と、前記着色層上に形成された透明電極とを具備することを特徴としている。
【００４６】
この第２の発明によれば、観察側に位置する基板と貼り合わせられることによって、液晶層が、同種の透明電極によって挟持できるので、液晶装置の表示品位や長期信頼性が低下することがない。また、反射膜上には、遮光膜および着色層が形成されるので、反射膜反射膜へのダメージを抑えることができる。さらに、着色層が遮光膜を覆うように形成されているので、遮光膜での表面反射が抑えられるだけでなく、遮光膜に要求される光学濃度も小さくて済む。
【００４７】
ここで、第２の発明において、前記遮光膜の開口領域内にあって、前記反射膜に光を透過する第１の開口部を備える構成が望ましい。この構成では、反射膜が電極として機能しないので、すなわち、反射膜の第１の開口部であっても透明電極によって液晶層が駆動されるので、当該開口部を透過する光による透過型表示が可能となり、さらに、透過型表示において光は、遮光膜の開口領域ではなく、反射膜に設けられる第１の開口部によって規定されるので、遮光膜に要求される光学濃度を、反射型表示のみを考慮して設定すれば良いことになる。
【００４８】
また、第２の発明において、前記反射膜と前記液晶層側の面との間に第１の膜を、さらに備える構成が好ましい。この構成によれば、反射膜に用いられる金属と第２の基板表面との密着性が劣るような組み合わせであっても、第１の膜により、反射膜の密着性を向上させることが可能となる。
【００４９】
さて、第２の発明において、前記遮光膜は、黒色の樹脂材料からなり、その光学濃度が、０．５以上１．７以下である構成が好ましい。この構成によれば、遮光膜に黒色樹脂材料を用いても、基板の平坦性が悪化することがないし、開口率が低下することもない。
【００５０】
一方、第２の発明において、前記遮光膜は、前記着色層が２色以上積層されてなり、その光学濃度が、０．５以上１．７以下である構成も好ましい。この構成では、遮光膜として別個の層を設ける必要がなくなるので、低コスト化を図ることが可能となる。
【００５１】
また、第２の発明において、前記反射膜の表面を少なくとも覆う第２の膜を、さらに備える構成が好ましい。この構成によれば、反射膜として用いられる金属が、着色層を形成する際において薬液やガスなどに直接さらされないので、ダメージを受けないようにすることができる。
【００５２】
さて、第２の発明において、前記透明電極は、密着性を高める第３の膜上に形成されている構成が好ましい。この構成によれば、透明電極が、ガラスや樹脂材料などのように、それとは異なる特性を有する表面に対し、密着性を確保した上で形成することが可能となる。
【００５３】
ところで、第２の発明にあって、反射膜に第１の開口部を備える構成においては、前記着色層を覆うように形成された第４の膜と、前記遮光膜の開口領域にあって、前記着色層を開口する第２の開口部とをさらに備える構成が好ましい。これにより反射型表示と透過型表示とにおける色再現性をそれぞれ最適化することが可能となる。
【００５４】
あるいは、第２の発明において、単に、前記着色層を覆うように形成された第４の膜を、さらに備える構成が好ましい。この第４の膜によって、遮光膜の開口領域の有無や、着色層などに起因する段差、さらには、反射膜に第１の開口部がある場合にも、それによる段差等が平坦化されるので、表示品位の低下を防止することができる。
【００５５】
ここで、前記第４の膜は、光散乱性を有する構成が望ましい。この構成によれば、第４の膜自体が散乱層となるため、別途散乱層を設ける必要がなくなる結果、工程数を減らして低コストを図ることが可能となる。
【００５６】
このような第４の膜としては、樹脂材料中に、該樹脂材料とは屈折率が異なり、かつ、前記第４の膜厚よりも直径が小さい粒子を含む構成が考えられる。これにより、平坦性と散乱性を両立した反射膜を得ることができる。
【００５７】
また、第２の発明において、前記反射膜は、前記液晶層側の粗面に形成されている構成も好ましい。この構成によっても、この基板自体で散乱特性を持つことになるため、別途散乱層を設ける必要がなくなる結果、工程数を減らして低コストを図ることが可能となる。さらに、第４の膜によって、粗面が平坦化されるので、粗面に起因する段差によって表示品位の低下を防止することができる。
【００５８】
ここで、前記粗面は、前記液晶層側の面に形成された樹脂材料の表面である構成や、前記液晶層側の面を粗面化処理した構成などが考えられる。
【００５９】
本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層を挟持し、複数の画素領域を有してなる液晶装置であって、前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成され、少なくとも前記第１の基板側から入射する光を反射する反射膜と、前記第２の基板における前記液晶層側の面上に、前記複数の画素領域に対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、を具備し、前記反射膜は、前記画素領域内において光を透過する開口部を有し、前記複数の着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、前記画素領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、前記各画素領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該画素領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする。
【００６０】
また、前記反射膜の前記開口部上に位置する前記着色層の光透過特性と、前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜の前記開口部以外の部分に位置する前記着色層、および前記遮光膜の開口領域内において前記着色層が設けられない領域を合わせた光透過特性と、が異なっていることを特徴とする。
【００６１】
また、本発明の液晶装置は、第１の基板と第２の基板との間に液晶層を挟持し、複数の画素領域を有してなる液晶装置であって、前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成され、少なくとも前記第１の基板側から入射する光を反射する反射膜と、前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成されるとともに、前記複数の画素領域に対応した開口領域を有する遮光膜と、前記遮光膜の開口領域内において、前記複数の画素領域に対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、を具備し、前記反射膜は、前記遮光膜の開口領域内において光を透過する開口部を有し、前記着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、 前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、前記遮光膜の開口領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該遮光膜の開口領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする。
【００６２】
また、前記反射膜の前記開口部上に位置する前記着色層の光透過特性と、前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜の前記開口部以外の部分に位置する前記着色層、および前記遮光膜の開口領域内において前記着色層が設けられない領域を合わせた光透過特性と、が異なっていることを特徴とする。
また、本発明の液晶装置において、前記遮光膜は、異なる色の着色層が３層積層されることで構成されていることを特徴とする。
また、本発明の電子機器は、上記液晶装置を備えることを特徴とする。
【００６３】
また、本発明の液晶装置用基板は、複数の画素領域を有する液晶装置用基板であって、基板と、前記基板上に形成された反射膜と、前記基板上に形成され、前記反射膜に対して開口する開口領域を有する遮光膜と、前記遮光膜の開口領域内において、前記複数の画素領域のそれぞれに対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、を具備し、前記反射膜は、前記遮光膜の開口領域内において光を透過する開口部を有し、前記複数の着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、前記各遮光膜の開口領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該遮光膜の開口領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする。
【００６４】
また、本発明の液晶装置用基板は、複数の画素領域を有する液晶装置用基板であって、基板と、前記基板上に形成された反射膜と、前記複数の画素領域のそれぞれに対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、を具備し、前記反射膜は、光を透過する開口部を有し、前記着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、前記各画素領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該画素領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００６６】
＜第１の実施形態＞
はじめに、本発明の第１の実施形態に係る反射型の液晶装置について説明する。なお、便宜上、第１に、この液晶装置の概略構成について図１を参照して説明し、第２に、この液晶装置における一対の基板のうち、背面側（観察側とは反対側）に位置する基板に適用可能な態様について図２〜図６を参照して説明し、第３に、各態様における遮光膜の位置関係について図７〜図９を参照して説明し、第４に、応用例・変形例について説明することとする。
【００６７】
まず、この液晶装置の概略構成について説明する。図１は、その概略断面図である。この図に示されるように、この液晶装置では、それぞれ透明性および絶縁性を有する上側の基板（第１の基板）および下側の基板（第２の基板）１０１の間に、所定のツイスト角を有するネマチック液晶である液晶層５８が枠状のシール材５９によって封止されて、これにより液晶セルが形成されている。ここで、上側の基板１０１の内面上には、ＩＴＯなどの透明性を有する導電層からなるストライプ状の電極（第１の透明電極）１１０が、紙面垂直方向に複数形成され、さらに、それらの表面には、配向膜１１２が形成されて、所定方向にラビング処理されている。一方、基板１０１の外面上には、基板１０１の側から順に、前方散乱板１２１、位相差板１２３および偏光板１２５が配置されている。
【００６８】
また、下側の基板１の内面上には、反射膜２、保護膜３、遮光膜１３、着色層４、保護膜６、密着性向上層５および電極７が順次形成されている。これらの詳細については詳述するが、電極（第２の透明電極）７は、上側の基板１０１に形成される電極１１０と同一材料、すなわちＩＴＯなどの透明性を有する導電層からなり、電極１１０と交差するように紙面左右方向に、ストライプ状に複数形成されたものである。したがって、この液晶装置では、電極７、１１０が互い交差する領域が設計上の画素となる。領域９は、この設計上の画素が配列する領域、すなわち表示領域を示している。
【００６９】
一方、反射膜２は、例えばアルミニウムや銀などの反射性を有する金属層からなり、上側の基板１０１から入射した光を反射するものである。次に、保護膜（第２の膜）３は、後述するように反射膜２の性質に応じて形成されるものである。また、遮光膜１３は、黒色材料樹脂やクロムなどの遮光性材料からなり、電極７、１０１の交差領域に対応して開口するものである。さらに、着色層４は、遮光膜１３の開口領域において、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色が所定パターンで配列されたものである。続いて、保護膜（第４の膜）６は、着色層４や遮光膜１３などによる段差を平坦化する機能と、着色層４とともに反射膜２を保護する機能とを兼用するものである。次に、密着性向上層（第３の膜）５は、保護膜６の表面を含む全面に形成されて、電極７の密着性を高めるために設けられるものであり、ＳｉＯ２のような無機酸化膜からなる。そして、密着向上層５や電極７の表面には、配向膜１１が形成されて、所定方向にラビング処理が施されている。
【００７０】
このような構成において、外光は、偏光板１２５、位相差板１２３、前方散乱板１２１、基板１０１、電極１１０、液晶層５８、電極７、着色層４という経路を介して反射膜２に至り、ここで反射して、今きた経路を逆に辿って、偏光板１２５から観察側に出射する。このとき、偏光板１２５から出射する光量は、電極７、１１０によって液晶層５８に印加される電圧に応じて、明状態、暗状態およびその中間の明るさの状態とされる。したがって、液晶層５８への印加電圧を制御することで、所望の表示が可能となる。
【００７１】
したがって、この液晶装置によれば、液晶層５８は、同じＩＴＯからなる電極７、１１０によって挟持されるので、表示品位や長期信頼性が低下することがない。また、反射膜２上には、遮光膜１３および着色層４が形成されるので、反射膜２を露出させないようにすることができる。このため、液晶装置の製造工程において、反射膜２が、薬液や、ガス、液晶層等にさらされないので、反射膜２へのダメージを抑えることができる。さらに、着色層４が遮光膜１３を覆うように形成されているので、遮光膜１３での表面反射が抑えられるだけでなく、遮光膜１３に要求される光学濃度も小さくて済む。特に反射型表示において光は遮光膜を２回通過することになるので、遮光膜１３の実質的な光学濃度は小さくて済む。
【００７２】
なお、この液晶装置は、パッシブマトリクス方式であるが、本発明は、これに限定されず、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子で代表される三端子型スイッチング素子や、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子で代表される二端子型スイッチング素子などを用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置にも適用可能である。ここで、アクティブマトリクス型の液晶装置である場合には、電極１１０は、例えば矩形状の画素電極として形成され、スイッチング素子を介して配線に接続されることになる。このうち、ＴＦＤ素子を備える液晶装置では、画素電極と対向するように、電極７をストライプ状にパターニングする必要があるが、ＴＦＴ素子を備える液晶装置では、電極７をパターニングする必要がない。
【００７３】
ところで、本実施形態において、下側の基板１の内面構造は、図１に示されるものに限られず、種々の態様が適用可能である。そこで、これらの態様の詳細について、配向膜１１を省略した形で説明することとする。
【００７４】
図２は、この一態様の構成を示す概略断面図である。まず、絶縁性および透明性を有するガラスなどの基板１の内面側、すなわち、上側の基板１０１と対向する面側には、アルミニウムを主成分とする反射膜２が形成されている。この反射膜２は、液晶装置の表示領域９を含むように、フォトリソグラフィー法などによりパターニングされたものである。
【００７５】
次に、パターニングされた反射膜２には、黒色樹脂材料からなる遮光膜１３が厚さ０．６μm程度で形成され、さらに、樹脂材料からなる着色層４が、着色感材法によって、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色が所定パターンで配列されるとともに、遮光膜１３を含む反射膜２の全面を覆うように形成されている。これにより、着色層４は、実質的に反射膜２の保護膜としても機能することになる。
【００７６】
この際、遮光膜４のみの光学濃度（Optical Density）は、１．４である。なお、光学濃度とは、被測定物である遮光膜１３の透過率の逆数を対数で示した値である。すなわち、光学濃度Ｄは、遮光膜１３に入射する光の強度をＩ０とし、遮光膜１３を透過する光の強度をＩとした場合に、次式によって示される。
【００７７】
Ｄ＝log１０（Ｉ０／Ｉ）
【００７８】
続いて、密着性向上層５と、透明金属であるＩＴＯ膜とが連続形成され、このうち、ＩＴＯ膜は、適用する液晶装置に合わせてパターニングされて、電極７となっている。このうち、密着性向上層５は、ＩＴＯからなる電極７と樹脂材料からなる着色層４との密着性を確保するために設けられた厚さ２０〜８０ｎｍ程度のＳｉＯ２等の無機酸化膜である。このため、ＩＴＯが充分な密着性を有する場合には、この密着性向上層５を省略することが可能である。
【００７９】
このような構成では、遮光膜１３として、黒色樹脂材料が用いられているので、これを、液晶装置を構成する一対の基板のうち、背面側に位置する基板として用いると、その表面反射率が小さくなって、明るい場所においてコントラスト比が低下することを防ぐことができる。ここで、遮光膜１３のみの光学濃度は１．４であるが、遮光膜１３を覆うように着色層４が設けられ、反射型表示において光は遮光膜１３を２度通過するので、遮光膜１３の実質的な光学濃度は、反射型表示において充分な２．８以上となる。
【００８０】
さて、反射膜２としてアルミニウムを主成分とする金属を用いる場合には、図３に示されるように、反射膜２の表面を保護膜３で覆う構成としても良い。ここで、保護膜３は、パターニングされた反射膜２を陽極酸化することで形成されたものである。この陽極酸化における化成溶液は、サリチル酸アンモニウム１〜１０重量％とエチレングリコール２０〜８０重量％とを含有する混合溶液が用いられ、また、化成電圧は５〜２５０Ｖ、電流密度は０.００１〜１ｍＡ／ｃｍ２の条件の範囲内で、所望の膜厚が得られるように設定すれば良い。なお、化成溶液としては、上記混合溶液に限定されるものではなく、また、化成電圧や電流密度の各条件についても、用いる化成液に合わせて適宜設定すればよい。
【００８１】
一方、反射膜２としてはアルミニウムのほか、クロムや、ニッケル、銀などの単体金属やこれらのいずれかを主成分とする合金を用いることが可能である。これらのうち、特に、銀単体やこれを主成分とする合金を反射膜２として用いると、反射率を高くすることができるが、陽極酸化が困難になるので、保護膜３の形成には、例えば化学気相成長法や、スピンコート法、ロールコート法等が用いられることになる。なお、保護膜３としては、化学気相成長法によって成膜する場合には、ＳｉＯ２や、Ｓｉ３Ｎ４を用いることができ、また、スピンコートやロールコート等により形成する場合には、有機絶縁膜が用いられることになる。
【００８２】
このように、保護膜３が、陽極酸化でない方法で形成される場合には、図４に示されるように、反射膜２の露出面だけではなく、基板１の内面全面に設けられることになる。なお、反射膜２としてアルミニウムを主成分とする金属を用いる場合でも、保護膜３としては、化学気相成長法により成膜されたＳｉＯ２や、Ｓｉ３Ｎ４のほか、スピンコート法やロールコート法等により形成された有機絶縁膜を用いて、図３に示されるような構成としても良いのはもちろんである。
【００８３】
また、液晶装置として、ＳＴＮモードや、ＩＰＳ（In Plain Switching）モードが用いられる場合、電極７の形成面には平坦性が要求されるので、このような場合には、図４における着色層４と密着性向上層５との間に、図５に示されるように保護膜６を別途設けた構成とするのが好ましい。この構成について詳述すると、パターニングされた反射膜２に、化学気相成長法によって、厚さ６０ｎｍのＳｉＯ２からなる保護膜３が形成されており、次いで、黒色樹脂材料からなる遮光膜１３が形成されている。ここで、遮光膜１３の厚さは、０．４μｍ程度であり、図２乃至図４と比較して薄くなっている。続いて、遮光膜１３を含む反射膜２の全面を覆うように形成された着色層４には、さらに、感光性アクリル樹脂などからなる保護膜６が、着色層４の全体を覆い隠すように特定の領域に形成されている。
【００８４】
このような構成では、遮光膜１３が０．４μｍ程度で薄いので、遮光膜１３のみの光学濃度も、０．９と小さくなっているが、遮光膜１３を覆うように着色層４および保護膜６が設けられ、さらに光は遮光膜１３を２度通過するので、遮光膜１３の実質的な光学濃度は、反射型表示において充分な１．８以上となる。さらに、遮光膜１３を薄くすることにより、電極７の形成面における平坦性を、表示領域９にあって０．１μｍ以内に抑えることができる。
【００８５】
ところで、上述した態様では、反射膜２が基板１の上面に直接形成されていたが、反射膜２の密着性が問題となるような場合には、図５に示されるように、反射膜２と基板１の上面との間に、反射膜２の密着性を向上させる密着性向上層（第１の膜）８を別途設ける構成としても良い。ここで、密着性向上層８としては、金属や、酸化物、窒化物を用いることができる。このうち、金属としては、Ｔａや、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの５ｂ〜６ｂ族に含まれる遷移金属が挙げられる。また、酸化物の一例としては、Ｔａ２Ｏ５などの上記遷移金属の酸化物やＳｉＯ２等の酸化シリコンなどが挙げられ、別例としては、ＴｉＯ２や、ＺｒＯ２、これらとＳｉＯ２を適宜組み合わせたもの、Ａｌ２Ｏ３などが挙げられる。さらに、窒化物としては、Ｓｉ３Ｎ４に代表される窒化シリコンが挙げられる。この密着性向上層８は、反射膜２の密着性を向上させるためのものであるので、その膜厚は、１００ｎｍ前後、場合によっては３０〜６０ｎｍ程度で十分である。さらに、導電性を有さないＳｉＯ２膜やＴａ２Ｏ５膜などを用いた場合には、該密着性向上層８が基板１の上面全面に残存していても構わないので、該密着性向上層８をパターニングしないで済む。例えば、反射膜２として銀や銀を主成分とする銀合金が用いられとともに、基板１としてガラスが用いられる場合においては、密着性向上層８としては、Ｍｏや、Ｔａ２Ｏ５ ＳｉＯ２膜などを用いるのが望ましい。また、基板１にプラスチックフィルムなどの可撓性を有する材料を用いる場合においては、密着性向上層８として、ＳｉＯ２膜や、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、これらとＳｉＯ２を適宜組み合わせたものなど用いるのが望ましい。なお、このような密着性向上層８は、図５に示される基板のみならず、図２、図３または図４に示される基板に設けても良いのはもちろんである。
【００８６】
さて、反射型表示では、光が、適度に散乱して、上側の基板１０１側の偏光板１２５から出射する構成が好ましい。このため、図１に示される構成では、上側の基板１０１の外面に、前方散乱板１２１が設けられていたが、この散乱機能については、後述する応用例のように反射膜２を基板１の粗面に形成するほか、保護膜６を図６に示されるように構成して、下側の基板１で負担させることも可能である。
【００８７】
すなわち、この図に示される保護膜６は、感光性アクリル樹脂などの樹脂材料６ａ中に、これとは屈折率が異なる材料の粒子６ｂが分散したものである。これらの樹脂材料６ａと粒子６ｂとについては、両者の屈折率差が０．０５〜０．１２の範囲内となるように材料を組み合わせるのが望ましい。例えば、樹脂材料６ａとしてのＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂中に、粒子６ｂとしてのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）粒子を分散させる組み合わせを採用すると、０．８程度の屈折率差が得られる。もちろん組み合わせはこれに限定されること無く、所望の屈折率差と散乱度が得られるように適宜材料を組み合わせて使用することが可能である。このような保護膜６は、Ｍｉｅ散乱により、光の散乱機能を有することになるので、図１における前方散乱板１２１を省略することができる。
【００８８】
なお、図５または図６における保護膜６としては、感光性アクリル樹脂以外の感光性を有する樹脂材料を用いることができる。また、保護膜６を特定の領域のみに設ける場合であっても、印刷法や転写法などを用いる場合や、保護膜６が基板１の全面に設けられても構わない場合においては、保護膜６として、ゾルゲル膜や感光性を有さない有機保護膜を用いることができる。
【００８９】
次に、遮光膜１３における位置関係、特に遮光膜１３の開口領域と電極７との位置関係について説明する。ここで、図７Ａは、下側の基板１の内面に形成される遮光膜１３および着色層４の配列を示す概略平面図であり、また、図７Ｂは、図７Ｂの線Ａ−Ａ’についての概略断面図であり、両図は、いずれも着色層４が形成された段階の構成を示すものである。なお、図７Ｃは、図７Ｂに示される基板において、電極７までが形成された構成を示す概略断面図である。
【００９０】
これらの図に示されるように、遮光膜１３の開口領域は、液晶層を有効に駆動できる領域２０毎に設けられている。ここで、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示される基板にあって、領域２０とは、液晶装置として構成される場合に、下側の基板１に設けられる電極７と上側の基板１０１に設けられる電極１１０との交差領域であって、設計上の画素に一致している。すなわち、これらの図における領域２０は、電極７の幅をＬ１とし、電極１１０の幅をＷ１とした場合に、長さＬ１および幅Ｗ１で規定される矩形状の領域をいう。
【００９１】
なお、図１９Ｄを参照して説明したように、斜め電界によって、該交差領域外であっても液晶分子が駆動される領域（ここでは便宜上、領域Ａと称呼する）が存在する一方、該交差領域内であっても液晶分子が正常に駆動されない領域（便宜上、領域Ｂと称呼する）が存在するので、厳密に言えば、これらの領域を考慮して、遮光膜１３の開口領域を設ける必要がある。ただし、液晶層の厚みｄ（図１参照）に対して、領域２０（長さＬ１および幅Ｗ１）が充分に大きいのであれば、領域Ａ、Ｂを無視して考えることができる。図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示される基板については、液晶層の厚みｄに対し領域２０（長さＬ１および幅Ｗ１）が充分に大きいとして、領域Ａ、Ｂを無視して、遮光膜１３の開口領域を設定したものである。
【００９２】
そこで今度は、領域Ａ、Ｂを考慮して、遮光膜１３の開口領域を設定した基板について説明する。まず、領域Ａ、Ｂを考慮した場合における遮光膜１３の開口領域とは、液晶装置として２枚の基板１、１０１が貼り合わせられた場合に、電極７、１１０の交差領域に、領域Ａを加えた領域であって、領域Ｂを除いた領域をいい、図８Ａにおいて、長さＬ２および幅Ｗ２で規定される矩形状の領域１２である。ここで、図８Ａは、下側の基板１の内面に形成される遮光膜１３および着色層４の配列を示す部分平面図であり、図８Ｂは、図８Ａにおける線Ｅ−Ｅ’線についての概略断面図であり、図８Ｃは、図８Ａにおける線Ｆ−Ｆ’線についての概略断面図である。これらの図に示されるように、領域Ａ、Ｂを考慮した遮光膜１３の開口領域１２は、設計上の画素の領域９ｃ（長さＬ１および幅Ｗ１で規定される矩形状の領域）に対して、液晶層のバルクにおける液晶分子のダイレクタ方向と直交する辺の一方では、長さｄ１だけ狭く、それ以外の辺においては、長さｄ２だけ広くなっている。したがって、長さｄ２により広くなった領域が、斜め電界によって液晶分子が駆動される領域Ａに相当し、長さｄ１により狭くなった領域が、斜め電界によって液晶分子が駆動されない領域Ｂに相当する。ここで、長さｄ１、ｄ２について詳述すると、図１に示されるように液晶装置として２枚の基板１、１０１が貼り合わせられた場合に、電極７、１１０間の距離（すなわち、液晶層５８の厚み）をｄで表したとき、長さｄ１は、距離ｄの概ね同等以下の値であり、また、長さｄ２は、距離ｄの概ね１／２以下の値である。
【００９３】
この構成では、電極７、１１０との交差領域９ｃ外であっても、領域Ａには遮光膜１３が開口しているので、反射膜２で光が反射する結果、実質的な開口率の向上が図られる一方、交差領域９ｃ内であっても、領域Ｂには遮光膜１３が設けられるので、液晶分子が駆動されないことによるコントラスト比の低下を抑えることが可能となる。
【００９４】
なお、電極７、１１０の交差領域９ｃに対して、拡大する領域Ａの方向・面積、および、縮小する領域Ｂの方向・面積は、用いる液晶モードや、基板１、１０１に対するラビング方向等の各種条件によって異なるが、いずれにしても、遮光膜１３における開口領域１２は、領域９ｃに対して、距離ｄと概ね同等の長さｄ１だけ内側から、距離ｄの概ね１／２である長さｄ２だけ外側まで、となるようにパターニングされることになる（図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃ参照）。すなわち、遮光膜１３における開口領域１２の長さＬ２および幅Ｗ２は、それぞれ次の範囲に収まることになる。
【００９５】
Ｌ１−２・ｄ１≦Ｌ２≦Ｌ１＋２・ｄ２
Ｗ１−２・ｄ１≦Ｗ２≦Ｗ１＋２・ｄ２
【００９６】
＜第１の実施形態の応用・変形例＞
ところで、上述した例では、遮光膜１３を黒色の樹脂材料から形成したが、次のように形成しても良い。すなわち、遮光膜１３として別途の層を設けるのではなく、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の着色層４が３色分積層された部分を遮光膜１３として用いるのである。このような構成を図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃを参照して説明する。ここで、図１０Ａは、同構成を示す部分平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａにおける線Ｗ−Ｗ’線についての概略断面図であり、図１０Ｃは、図１０Ａにおける線Ｘ−Ｘ’線についての概略断面図である。
【００９７】
これらの図に示されるように、パターニングされた反射膜２上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの感光性カラーレジストが、順番に、かつ、遮光膜１３となるべき部分で重なるように、着色感材法を用いてパターニングされている。これにより、着色層４が３色分積層された部分は、加法混色により黒色となって、遮光膜１３として機能する一方、１色のみの部分は、上述した例と同様に、遮光膜１３の開口領域１２として機能することになる。そして、これらの表面を覆うように保護膜６が形成されて、これらの保護とともに、着色層４が積層された部分とそうでない部分との平坦化が図られている。
【００９８】
ここで、着色層４が３色分積層された部分の光学濃度は０．７程度であるが、この部分は、もともと着色層４であるので、その表面反射率が小さい。このため、明るい場所において、コントラスト比の低下といった悪影響を及ぼさない。また、反射型表示において光は、着色層４が３色分積層されて、遮光膜１３となる部分を２度通過するため、遮光膜１３として光学濃度は実質的には１．４以上となって、反射型表示において充分な遮光性を有することなる。さらに、遮光膜１３として別途の層を設ける工程が省略されるので、その分だけ、低コスト化が可能となる。
【００９９】
なお、これらの図において、他の構成や説明したものと同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略することとする。また、着色層４が３色分積層された部分を遮光膜１３とする構成においても、上述した保護膜３、６および密着性向上層５、８を適宜選択して適用することが可能であり、遮光膜１３の開口領域としても図９のほか、図７、図８で説明したものとすることが可能である。
【０１００】
さて、下側の基板１の側に光散乱特性を持たせる構成については、図６に示した構成のほか、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃで示される構成でも可能である。ここで、図１１Ａは、光散乱特性を有する基板の構成を示す部分平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａにおける線ＣＣ−ＣＣ’線についての概略断面図であり、図１１Ｃは、図１１Ａにおける線ＤＤ−ＤＤ’線についての概略断面図である。
【０１０１】
これらの図に示されるように、基板１には、上側に粗面を有する粗面層１６が形成されて、この粗面に反射膜２が形成されている。ここで、粗面層１６は、例えば、アクリルを主成分とする感光性樹脂であり、基板１上に塗布された後に、次のような構造となるように、所定のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィー法によってパターニングされたものである。すなわち、粗面層１６における粗面は、山および谷の差が０．２μｍ〜１．５μｍであり、山および谷のピッチが２μｍ〜１５μｍであって、ランダムな山および谷の形状にパターニングされたものである。
【０１０２】
このような構成では、反射膜２は、粗面層１６の粗面を反映したものとなって、上側の基板１０１側からの入射光をランダムな角度で反射させるため、下側の基板１側のみにより、適度な散乱特性を持たせることが可能となる。また、このような構成では、反射膜２の表面は、粗面層１６の粗面を反映したものとなるが、反射膜２の表面を覆うように形成される着色層４、保護膜６によって平坦化されるため、電極７は、粗面を反映することなく、平坦面に形成されることになる。
【０１０３】
なお、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃにおいて、他の構成や説明したものと同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略することとする。また、これらの図において、遮光膜１３として着色層４が３色分積層された部分が用いられているが、黒色樹脂材料が用いられても良いのはもちろんである。さらに、上述した保護膜３、６および密着性向上層５、８を適宜選択して適用することが可能であり、遮光膜１３の開口領域としても図９のほか、図７、図８で説明したものとすることが可能である。
【０１０４】
また、下側の基板１の側に光散乱特性を持たせる構成については、図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃに示した構成のほか、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃで示される構成でも可能である。ここで、図１２Ａは、光散乱特性を有する基板の構成を示す部分平面図であり、図１２Ｂは、図１２Ａにおける線ＥＥ−ＥＥ’線についての概略断面図であり、図１２Ｃは、図１２Ａにおける線ＦＦ−ＦＦ’線についての概略断面図である。
【０１０５】
これらの図で示されるように、基板１の上面が直接的に粗面化されて、この粗面１７に反射膜２が形成されている。このような基板１における粗面１７は、基板１としてガラスを用いて、その表面を、弗化水素酸を主成分とする水溶液によって、次のような形状となるように不均一にエッチングすることによって得られる。すなわち、基板１の表面は、山および谷の差が０．０５μｍ〜２．５μｍであり、山および谷のピッチが１μｍ〜５０μｍであって、ランダムな山および谷の形状となるように不均一にエッチングされる。
【０１０６】
このような構成でも、反射膜２は、基板１の粗面１７を反映したものとなって、上側の基板１０１側からの入射光をランダムな角度で反射させるため、下側の基板１側のみにより、適度な散乱特性を持たせることが可能となる。また、このような構成では、反射膜２の表面は、粗面１７の粗面を反映したものとなるが、反射膜２の表面を覆うように形成される着色層４、保護膜６によって平坦化されるため、電極７は、粗面を反映することなく、平坦面に形成されることになる。なお、図１２Ａ、図１２Ｂおよび図１２Ｃにおいて、他の構成は、すでに説明したものと同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略することとする。また、これらの図において、遮光膜１３として着色層４が３色分積層された部分が用いられているが、同様に、黒色樹脂材料が用いられても良いのはもちろんである。さらに、上述した保護膜３、６および密着性向上層５、８を適宜選択して適用することが可能であり、遮光膜１３の開口領域としても図９のほか、図７、図８で説明したものとすることが可能である点も同様である。
【０１０７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る半透過反射型の液晶装置について説明する。上述した第１実施形態に係る反射型の液晶装置では、外光の強度が充分であれば、非常に明るい表示が可能であるが、その反面、外光の強度が不充分であると、表示が見づらくなるという欠点がある。
【０１０８】
そこで、第２実施形態に係る半透過反射型の液晶装置は、反射膜２において画素毎に開口部を設けることにより、背面側から入射した光を通過可能として、外光の強度が不充分であれば、開口部を通過する光による反射型表示を行う一方、外光の強度が充分であれば、開口部以外で反射する光による反射型表示を行うものである。
【０１０９】
図１３は、この第２の実施形態に係る液晶装置の構成を示す概略断面図である。この図に示される液晶装置が、図１における第１実施形態に係る液晶装置と相違する点は、白色光を発する線状の蛍光管３１と、一端面が蛍光管３１に沿って配置する導光板３３とを含む補助光源を備える第１の点、基板１の外面側に、位相差板２３、偏光板２５が順に設けられている第２の点、遮光膜１３の開口領域毎に、反射膜２に開口部（第１の開口部）１４がそれぞれ設けられて、下側から入射した光を透過させる第３の点、および、遮光膜１３として着色層４が３色分積層された部分が用いられている第４の点にある。
【０１１０】
他の構成については、すでに説明したものと同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略し、また、第４の点についても、すでの説明しているので、その説明を省略する。したがって、ここでは、第１、第２および第３の点を中心にして説明することとする。
【０１１１】
まず、導光板３３は、裏面（図において下側の面）全体に散乱用の粗面が形成された透明体、または、散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体である。これにより、導光板３３は、蛍光管３１の光をその一端面に入射すると、図の上面へ、ほぼ均一な光を照射することになる。なお、補助光源としては、ほかにＬＥＤ（発光ダイオード）や、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いたものなどが適用可能である。
【０１１２】
次に、基板１の外面に設けられる偏光板２５、位相差板２３は、補助光源により照射される光を所定の偏光状態とさせるために設けられている。
【０１１３】
そして、反射膜２の開口部１４は、図１４Ａに示されるように、遮光膜１３の開口領域１２毎に、すなわち、着色層４が１色分だけ設けられて領域毎に設けられるものであって、アルミニウムや、銀、クロムなどの反射性を有する金属層を、表示領域９を含むように、かつ、開口部１４に相当する部分を除去するように、パターニングして形成したものである。ここで、図１３または図１４Ｂに示されるように、着色層４は、開口部１４に充填されているので、背面側（図において下側）から入射して、開口部１４を通過し、観察側（図において上側）に出射する光は、着色層４によって着色されることになる。なお、図１４Ａでは、開口部１４の平面形状は矩形状であるが、いかなる形状であっても構わない。
【０１１４】
なお、図１４Ａは、図１３における基板１の内面構造、特に反射膜２の開口部１４と遮光膜１３の開口領域１２との位置関係を示す図であり、図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＹ−Ｙ’線についての略断面図であり、図１４Ｃは、図１４ＡにおけるＺ−Ｚ’線についての略断面図であるが、遮光膜１３の開口領域１２については、すでに説明しているので、ここでは省略することとする。
【０１１５】
このような第２実施形態において、外光の強度が充分であれば、蛍光管３１が非点灯状態にされて、反射型表示が行われる。ここで、反射型表示において光は、偏光板１２５、位相差板１２３、前方散乱板１２１、基板１０１、電極１１０、液晶層５８、電極７、着色層４という経路を介して反射膜２に至り、ここで反射して、今きた経路を逆に辿って、偏光板１２５から観察側に出射する。このとき、偏光板１２５から出射する光量は、電極７、１１０によって液晶層５８に印加される電圧に応じて、明状態、暗状態およびその中間の明るさの状態にされるので、液晶層５８への印加電圧を制御することにより、所望の表示が可能となる。
【０１１６】
一方、外光の強度が不充分であれば、蛍光管３１が点灯状態にされて、透過型表示が行われる。ここで、透過型表示において、蛍光管３１、導光板３３によって照射される光は、偏光板２５、位相差板２３を経ることで所定の偏光状態となり、基板１、開口部１４、電極７、液晶層５８、電極１１０を経て、偏光板１２５から観察側に出射する。このとき、偏光板１２５から出射する光量は、透過型表示と同様に、電極７、１１０によって液晶層５８に印加される電圧に応じて、明状態、暗状態およびその中間の明るさの状態にされるので、液晶層５８への印加電圧を制御することで、所望の表示が可能となる。
【０１１７】
この液晶装置によれば、液晶層５８は、同じＩＴＯからなる電極７、１１０によって挟持されるので、表示品位や長期信頼性が低下することがない。また、反射膜２上には、遮光膜１３および着色層４が形成されるので、反射膜２を露出させないようにすることができる。このため、液晶装置の製造工程において、反射膜２が、薬液や、ガス、液晶層等にさらされないので、反射膜２へのダメージを抑えることができる。さらに、着色層４が遮光膜１３を覆うように形成されているので、遮光膜１３での表面反射が抑えられるだけでなく、遮光膜１３に要求される光学濃度も小さくて済む。例えば反射型表示において光は遮光膜を２回通過することになるので、遮光膜１３の実質的な光学濃度は小さくて済むし、透過型表示において光は、遮光膜１３により規定されるのではなく、反射膜２によって規定されるので、透過型表示において遮光膜１３の光学濃度はほとんど影響を与えない。このため、本実施形態によれば、透過型表示においても反射型表示においてコントラスト比の低下を抑えた明るい高品位な表示が可能となる。
【０１１８】
また、反射膜が電極を兼ねる従来構成において、反射膜に開口部を設けると、この部分では液晶層に電圧が印加されないため、液晶分子が正常に駆動されない（表示に寄与しない）領域が出現してしまうことになる。これに対して、本実施形態では、反射膜２と電極７とは独立であり、開口部１４の地点にも電極７を設けることできるため、開口部１４にあっても、液晶分子が正常に駆動されることになる。したがって、この意味でも、本実施形態では、透過型表示におけるコントラスト比の低下が抑えられることとなる。
【０１１９】
ところで、第２実施形態における基板１の構造については、図１３や図１４等に示されるものに限られず、種々の態様が適用可能である。そこで、これらの態様のいくつかについて説明することとする。
【０１２０】
まず、この態様について、図１５Ａ、図１５Ｂおよび図１５Ｃを参照して説明する。ここで、図１５Ａは、この態様に係る基板について、電極７までが形成された基板の構成を示す部分平面図であり、図１５Ｂは、図１５Ａにおける線ＡＡ−ＡＡ’線についての概略断面図であり、図１５Ｃは、図１５Ａにおける線ＢＢ−ＢＢ’線についての概略断面図である。
【０１２１】
これらの図に示されるように、１つの画素について２つの開口部１４、１５が設けられる。このうち、開口部１４については、図１３や図１４Ｂ、図１４Ｃに示されるように、反射膜２が存在しない部分に着色層４が充填されたものであるが、開口部（第２の開口部）１５については、図１５Ｃに示されるように、反射膜２が存在する部分に着色層４が設けられないように形成されたもの、すなわち、着色層４の形成段階において反射膜２が露出するように形成されたものである。詳細には、開口部１５は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の感光性カラーレジストを、着色感材法を用いて順次形成する際に、開口部１５に相当する部分に、該感光性カラーレジストが残らないようにしたものである。
【０１２２】
ここで、着色層４が設けられない開口部１５の面積は、遮光膜１３の開口領域１２から開口部１４を除いた部分の面積（すなわち、実質的に反射型表示において１画素として機能する面積）に対して、次のようにして設定する。すなわち、透過型表示において好適な着色層の光透過特性が図１６Ａであり、反射型表示において好適な着色層の光透過特性が図１６Ｂであるとすると、第１に、開口部１４を通過する光のみによる特性が、図１６Ａに示される特性になるように着色層４を形成し、第２に、遮光膜１３の開口領域１２のうち開口部１４を除いた部分で反射して該着色層４により着色される光と、開口部１５で反射して着色されない光とを合わせた平均光が、図１６Ｂに示される特性になるように、開口部１５の面積を、各色にあわせてそれぞれ設定するのが望ましい。なお、図１６Ａおよび図１６Ｂに示された各色の特性はあくまでも一例であり、実際には、組み合わされる液晶モードや、透過率、色濃度に合わせて適切に変更される。
【０１２３】
この態様によれば、光の色特性を、反射型表示と透過型表示とに合わせて最適化することができるので、両表示のいずれにおいても優れた色再現性を実現することが可能となる。
【０１２４】
なお、第２実施形態においては、着色層４が３色分積層された部分が遮光膜１３として用いられているが、図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１７Ｃに示されるように、黒色樹脂材料が用いられても良いのはもちろんである。
【０１２５】
また、第２実施形態における背面側に位置する基板としては、図１４Ａや、図１５Ａ、図１７Ａなどに示された基板に対して、第１実施形態で挙げた基板の各要素を適宜選択して適用することが可能である。例えば、保護膜３、６や、密着性向上層５、８を適宜選択して適用しても良いし、反射膜２を図１１Ｂにおける粗面層１６や図１２Ｂにおける粗面１７に形成するとともに、開口部１４、１５を設ける構成としても良い。
【０１２６】
＜電子機器＞
続いて、上述した第１実施形態や、第２実施形態、応用例に係る液晶装置を適用した電子機器について説明する。上述したようにこれらの液晶装置は、様々な環境下で用いられ、しかも低消費電力が必要とされる携帯機器に適している。
【０１２７】
まず、図１８Ａは、電子機器の一例である携帯情報機器の構成を示す斜視図である。この図に示されるように携帯情報機器本体の上側には、実施形態に係る液晶装置１８１が設けられ、また、下側には入力部１８３が設けられる。一般に、この種の携帯情報機器の表示部の前面には、タッチパネルを設けることが多い。通常のタッチパネルは、表面反射が多いため、表示が見づらい。このため、従来では、携帯型であっても表示部には、透過型液晶装置が利用される場合が多かったが、透過型液晶装置では、常時補助光源を利用するため消費電力が大きく、電池寿命が短かった。これに対して、実施形態に係る液晶装置は、反射型でも半透過反射型でも、表示が明るく鮮やかであるため、携帯情報機器に好適である。
【０１２８】
次に、図１８Ｂは、電子機器の一例である携帯電話の構成を示す斜視図である。この図に示されるように携帯電話本体の前面上方部には、実施形態に係る液晶装置１８４が設けられる。携帯電話は、屋内屋外を問わず、あらゆる環境で利用される。特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は大変暗い。このため、表示装置１８４としては、消費電力が低い反射型表示をメインとし、必要に応じて補助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型の液晶装置、すなわち、第２実施形態に係る液晶装置が望ましい。この液晶装置１８４では、反射型表示でも透過型表示でも従来の液晶装置より明るく、コントラスト比が高くて高品位な表示が可能となる。
【０１２９】
続いて、図１８Ｃは、電子機器の一例であるウォッチの構成を示す斜視図である。この図に示されるようにウォッチ本体の中央に、実施形態に係る表示部１８６が設けられる。ウォッチ用途における重要な観点は、高級感である。この液晶装置１８４は、明るくコントラストが高いことはもちろん、光の波長による特性変化が少ないために色付きも小さい。従って、従来の液晶装置と比較して、大変に高級感ある表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る反射型の液晶装置の構成を示す略断面図である。
【図２】 同実施形態において背面側に位置する基板の一例を示す略断面図である。
【図３】 同基板の別の一例を示す略断面図である。
【図４】 同基板の別の一例を示す略断面図である。
【図５】 同基板の別の一例を示す略断面図である。
【図６】 同基板の別の一例を示す略断面図である。
【図７】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板における遮光膜の開口領域の位置関係を示す平面図である。
Ｂは、図７Ａにおける線Ａ−Ａ’線についての概略断面図であって、着色層まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図７Ａにおける線Ａ−Ａ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図８】 Ａは、同実施形態において背面側に位置する基板における遮光膜の開口領域の位置関係を示す部分平面図である。
Ｂは、図８Ａにおける線Ｅ−Ｅ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図８Ａにおける線Ｆ−Ｆ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図９】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板における遮光膜の開口領域の位置関係を示す部分平面図である。
Ｂは、図９Ａにおける線Ｌ−Ｌ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図９Ａにおける線Ｍ−Ｍ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１０】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板の別例の構成を示す部部分平面図である。
Ｂは、図１０Ａにおける線Ｗ−Ｗ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図１０Ａにおける線Ｘ−Ｘ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１１】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板の別例の構成を示す部分平面図である。
Ｂは、図１１Ａにおける線ＣＣ−ＣＣ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図１１Ａにおける線ＤＤ−ＤＤ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１２】 Ａは、同実施形態において背面側に位置する基板の別例の構成を示す部分平面図である。
Ｂは、図１２Ａにおける線ＥＥ−ＥＥ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図１２Ａにおける線ＦＦ−ＦＦ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１３】 本発明の第２の実施形態に係る反射型の液晶装置の構成を示す略断面図である。
【図１４】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板における開口部の位置関係を示す部分平面図である。
Ｂは、図１４Ａにおける線Ｙ−Ｙ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
Ｃは、図１４Ａにおける線Ｚ−Ｚ’線についての概略断面図であって、電極まで形成した構成を示す図である。
【図１５】 Ａは、同実施形態において背面側に位置する基板として適用可能な構成を示す部分平面図である。
Ｂは、図１５Ａにおける線ＡＡ−ＡＡ’線についての概略断面図である。
Ｃは、図１５Ａにおける線ＢＢ−ＢＢ’線についての概略断面図である。
【図１６】 Ａは、透過型表示における各色着色層の特性を示す図である。Ｂは、反射型表示における各色着色層の特性を示す図である。
【図１７】 Ａは、同実施形態にあって背面側に位置する基板の一例における開口部の位置関係を示す部分平面図である。
Ｂは、図１７Ａにおける線Ｎ−Ｎ’線についての概略断面図である。
Ｃは、図１７Ａにおける線Ｏ−Ｏ’線についての概略断面図である。
【図１８】 Ａは、実施形態に係る液晶装置を適用した携帯情報機器の構成を示す斜視図である。
Ｂは、実施形態に係る液晶装置を適用した携帯電話の構成を示す斜視図である。Ｃは、実施形態に係る液晶装置を適用したウォッチの構成を示す斜視図である。
【図１９】 Ａは、一般的なパッシブマトリクス方式の液晶装置の構成を示す概略平面図である。
Ｂは、同液晶装置における基板に隣接する液晶分子の配向方向と、液晶層のバルクにおける液晶分子の配向方向とを示す平面図である。
Ｃは、電圧無印加時における図１９Ａの線ＧＧ−ＧＧ’についての概略断面図である。
Ｄは、電圧印加時における図１９Ａの線ＧＧ−ＧＧ’についての概略断面図である。
Claims (6)
- 第１の基板と第２の基板との間に液晶層を挟持し、複数の画素領域を有してなる液晶装置であって、
前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成され、少なくとも前記第１の基板側から入射する光を反射する反射膜と、
前記第２の基板における前記液晶層側の面上に、前記複数の画素領域に対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、
を具備し、
前記反射膜は、前記画素領域内において光を透過する開口部を有し、
前記複数の着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、
前記画素領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、
前記各画素領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該画素領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、
前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする液晶装置。 - 第１の基板と第２の基板との間に液晶層を挟持し、複数の画素領域を有してなる液晶装置であって、
前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成され、少なくとも前記第１の基板側から入射する光を反射する反射膜と、
前記第２の基板における前記液晶層側の面上に形成されるとともに、前記複数の画素領域に対応した開口領域を有する遮光膜と、
前記遮光膜の開口領域内において、前記複数の画素領域に対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、
を具備し、
前記反射膜は、前記遮光膜の開口領域内において光を透過する開口部を有し、
前記着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、
前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、
前記遮光膜の開口領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該遮光膜の開口領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、
前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする液晶装置。 - 請求項１又は２に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。
- 複数の画素領域を有する液晶装置用基板であって、
基板と、
前記基板上に形成された反射膜と、
前記基板上に形成され、前記反射膜に対して開口する開口領域を有する遮光膜と、
前記遮光膜の開口領域内において、前記複数の画素領域のそれぞれに対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、
を具備し、
前記反射膜は、前記遮光膜の開口領域内において光を透過する開口部を有し、
前記複数の着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、
前記遮光膜の開口領域内において前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、
前記各遮光膜の開口領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該遮光膜の開口領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、
前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする液晶装置用基板。 - 複数の画素領域を有する液晶装置用基板であって、
基板と、
前記基板上に形成された反射膜と、
前記複数の画素領域のそれぞれに対応して形成され、複数の異なる色の着色層からなる複数の着色層と、
を具備し、
前記反射膜は、光を透過する開口部を有し、
前記着色層は、前記反射膜上に形成されるとともに、前記反射膜の前記開口部を覆うように形成されてなり、
前記反射膜上に、前記着色層が設けられない領域が設けられ、
前記各画素領域内における前記着色層が設けられない領域の面積は、当該画素領域内の前記反射膜上に形成された前記着色層の色にあわせてそれぞれ設定されており、
前記反射膜の前記開口部と前記着色層が設けられない領域とは離間して配置され、互いに重ならないことを特徴とする液晶装置用基板。 - 前記遮光膜は、異なる色の着色層が３層積層されることで構成されていることを特徴とする請求項２又は４に記載の液晶装置。
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