(57)【要約】【課題】本発明の目的は３原色からなるカラーフィルターの各色の重なり部に生じていた、突起状の盛り上がりを抑え、表示品質、製造歩留まりの良いカラー液晶装置を実現することである。【解決手段】第１と第２の２枚の透明基板間に液晶物質を狭持し、各色のフィルターの境界部分が重なり合う第１のカラーフィルターと、前記第１のカラーフィルターの重なり合う部分に相当する部分に隙間を設けた第２のカラーフィルターとを、半透過反射膜もしくは画素毎に開口部を設けた反射板を挟んで、第１の透明基板上の液晶側に積層した。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の基板に複数色よりなるカラーフィルターの層を複数層有した２枚の基板間に液晶物質を狭持した構成を有するカラー液晶装置に於いて、
任意の前記カラーフィルターの層における任意の前記色と該色に対向して設けられる他の層における前記カラーフィルターの任意の前記色とが重ならない領域を有したことを特徴とするカラー液晶装置。
【請求項２】
前記カラーフィルターの複数の色が、赤色、青色、緑色よりなることを特徴とする請求項１に記載のカラー液晶装置。
【請求項３】
前記任意の層の前記カラーフィルターの任意の色の大きさが該色に対向して設けられる前記他の層の前記カラーフィルターの任意の色の大きさより小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のカラー液晶装置。
【請求項４】
前記任意の層のカラーフィルターと前記他の層のカラーフィルターとは、半透過反射膜を挟んで重ね合わされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいづれかの１に記載のカラー液晶装置。
【請求項５】
少なくとも一方の基板に複数層のカラーフィルタを有する第１と第２の２枚の基板間に液晶物質を狭持するカラー液晶装置に於いて、
複数の色からなり、各色のフィルターの境界部分が重なり合う第１の層のカラーフィルターと、複数の色からなり前記第１の層のカラーフィルターの色が重なり合う部分に相当する部分に隙間を設けた第２の層のカラーフィルターを、半透過反射膜を挟んで第１の透明基板上の液晶側に積層した事を特徴とするカラー液晶装置。
【請求項６】
前記第１の透明基板の液晶側に、前記第１の層のカラーフィルター、前記半透過反射膜、前記第２の層のカラーフィルターの順に基板面側から積層した事を特徴とする請求項５に記載のカラー液晶装置。
【請求項７】
前記第１の透明基板の液晶側に、前記第２の層のカラーフィルター、前記半透過反射膜、前記第１の層のカラーフィルターの順に基板面側から積層した事を特徴とする請求項５に記載のカラー液晶装置。
【請求項８】
少なくとも一方の基板に複数層のカラーフィルタを有する第１と第２の２枚の基板間に液晶物質を狭持するカラー液晶装置に於いて、
複数の色からなり、各色のフィルターの境界部分が重なり合う第１の層のカラーフィルターと、複数の色からなり前記第１の層のカラーフィルターの重なり合う部分に相当する部分に隙間を設けた第２の層のカラーフィルターとを、画素毎に一部が開口されている反射膜を挟んで前記第１の透明基板上の液晶側に積層した事を特徴とするカラー液晶装置。
【請求項９】
前記第１の透明基板の液晶側に、前記第１の層のカラーフィルター、前記反射膜、前記第２の層のカラーフィルターの順に基板面側から積層した事を特徴とする請求項８に記載のカラー液晶装置。
【請求項１０】
前記第１の透明基板の液晶側に、前記第２の層のカラーフィルター、前記反射膜、前記第１の層のカラーフィルターの順に基板面側から積層した事を特徴とする請求項８に記載のカラー液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー液晶装置に関し、特にカラーフィルター部の凹凸を抑えたカラー液晶装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー液晶装置に於いては３原色のカラーフィルターを用いるのが一般的であり、各色のフィルターの隙間から光が漏れて表示品質が劣化するのを防ぐため各フィルターは必ず境界部が重なるよう構成していた。そのためカラーフィルターの境界部は平坦性が失われ、突起状に盛り上がっていた。
【０００３】
最近明るいところでは反射型、暗いところでは透過型で用いるカラー液晶装置が多く用いられるようになり、その画質を向上させるため半透過反射膜もしくは画素毎に開口部を設けた反射膜を挟んでカラーフィルターを２層設ける構造が研究されている。カラーフィルターは、画質向上のためには、２枚の透明基板の内側、すなわち液晶物質側に設けることが望ましい。ところが従来の構造でカラーフィルターを２層構造とすると前記した突起状の盛り上がりが２倍になってしまい、このことにより液晶物質が封止される透明基板間の間隙が部分的に変化し、ギャップムラト称される間隙のばらつきが生じて色味のばらつきを引き起こし、液晶装置の画質や、製造歩留を悪くする問題を生じていた。
【０００４】
以下図面図６から１０を用いて従来技術の説明を行う。
図６はカラーフィルターを２層用いた半透過型カラー液晶装置の断面図である。
図６において、背面側である第１の透明基板１００上にカラーフィルター１４４と１４２が半透過反射膜１０６を挟んで積層され、２層のカラーフィルターを形成している。さらにカラーフィルター１４２上には保護膜１２２と透明電極で形成される走査電極１２０が形成されている。液晶物質層１１８を挟んで視認側である第２の透明基板１０２があり、該第２の透明基板１０２上には透明電極で形成される信号電極１１６が形成されている。第１の透明基板１００の裏面にはバックライト装置１２８が設けられている。
【０００５】
図６の液晶装置が反射型として用いられるときは、外部からの入射光１３６がカラーフィルター１４２を透過してから半透過反射膜１０６での反射率に従って一定の光量が反射し再度カラーフィルター１４２を透過して視認される。
【０００６】
図６の液晶装置が透過型として用いられるときは、バックライト装置１２８の光１３４がカラーフィルター１４４を透過してから半透過反射膜１０６の透過率に従って一定の光量が透過しカラーフィルター１４２を透過して視認される。
【０００７】
このように反射型で用いたときも透過型で用いたときも２回カラーフィルターを透過した光を視認するため、どちらのタイプで用いたときも同様な彩度のカラー表示が可能になっている。　従来の半透過型液晶装置ではカラーフィルター１４４がなかったため、透過型で用いたときはカラーフィルターを１回しか通らないため、反射型で用いたときに比べ彩度が低くなる。一方、反射型で用いたときにはカラーフィルターを２回通るため暗目の表示となってしまっていた。
【０００８】
このように２層のカラーフィルターを用いる技術に関しては特開２０００−９８３６４号公報に、さらにそれらのフィルターの望ましい特性に関しては特開２００１−３０５５２４号公報に詳述されている。
【０００９】
このような２層カラーフィルター構造としたとき問題になるのが３原色、赤（Ｒ）、青（Ｇ）、緑（Ｂ）、の各色部の重なり部の突起状の盛り上がりである。各色のフィルターに隙間が出来て光が漏れてしまうと大きな表示品質劣化を招くのでフィルターの端部には重なりを持たせて光の漏れを防がなければならない。この重なりはカラーフィルター製造工程に於けるアライメント精度（位置合わせ精度）に対してマージンを考えると設計値で４ミクロン程度にする必要がある。
【００１０】
この重なりを考慮して段差の検討をしたのが図８である。
図８において、透明基板１００上に第１層カラーフィルター１４８，半透過反射膜１０６，第２層カラーフィルター１４６が順に積層され、さらに第２層カラーフィルター１４６の上を保護膜１２２が覆っている。
【００１１】
カラーフィルターは一般に０．５〜２ミクロン程度の厚さであるためカラーフィルター１４８の突起１４５も０．５〜２ミクロン程度の高さを持っている。第２層カラーフィルター１４６の各色は第１層の各色と位置が一致している必要があるため、各色の突起部も位置が一致している。そのため突起１４５の上にさらに突起１４７が形成され突起の高さは２倍になってしまう。保護膜１２２はかなり平坦化の働きをするが、スピンナーで形成される保護膜１２２は凹んでいる部分の平坦化に対しては顕著な効果があるが、突起状に出っ張っている部分に関してはさほどの平坦化能力がない。その結果高い突起１４９が残ってしまう。
【００１２】
図９はこのような突起が出来てしまったときの液晶層のギャップを検討した図である。
図９において、下の透明基板１００，上の透明基板１０２とシール１１０によって液晶物質１１８が狭持され、液晶層のギャップは液晶層内にちりばめられたビーズ１５０，１５２によって所定値に保たれている。透明基板１００上の膜１５４は図８に於けるカラーフィルター層１４６，１４８，半透過膜１０６，保護膜１２２によって形成されている膜で、膜１５４上の突起１５６が図８の突起１４９に対応している。
【００１３】
図９においてすべてのビーズがビーズ１５０のように突起１５６に乗り上げていない場合は液晶層のギャップは正常に保たれ問題は生じない。しかしビーズ１５２に代表されるようにビーズが突起１５６に乗り上げてしまうと当該ビーズ近傍の液晶層ギャップが正常には保たれなくなってしまう。ＳＴＮタイプの液晶の場合は液晶層のギャップは５ミクロン程度であるがギャップばらつきに対して敏感に表示特性の変化をもたらすのでこのような突起は非常に大きな問題である。
【００１４】
図１０はカラーフィルターを上下の透明基板に１層ずつ設けた場合の検討をした図である。
カラーフィルターをそれぞれ１層ずつ有する膜１５８，１６０はそれぞれ同じ位置に突起１５６を生じてしまう。それぞれの突起の高さは図９の突起の半分程度であるが上下から同じ位置に出ているため、液晶層のギャップに与える影響はやはり同じである。
【００１５】
液晶層のギャップ問題以外にも大きな問題がある。
図示はしていないが上下の透明電極層の上には配向膜が設けられ、この膜をラビングすることにより液晶分子を配向させているが、おおきな突起があると突起周辺は正常にラビング出来ず、その結果突起周辺の液晶分子が配向不良を起こすという問題がある。
【００１６】
また突起が大きいと透明電極線がその突起部分で断線しやすくなってしまうという問題も生じる。
このように複数の大きな問題が従来技術にはある。
【００１７】
図７は図６の類似技術を説明する図で、図７の液晶装置に於いては図６の半透過反射板の代わりに画素毎に一部が開口されている反射膜１３０が用いられている。この反射膜１３０の光透過率はほぼゼロである。
【００１８】
図７の液晶装置が反射型として用いられるときは、外部からの入射光１３６がカラーフィルター１４２を透過してから反射膜１３０で反射され再度カラーフィルター１４２を透過して視認される。反射膜の開口部では反射されないが反射膜での反射率は半透過反射膜よりも格段に良い。
【００１９】
図７の液晶装置が透過型として用いられるときは、バックライト装置１２８の光１３４がカラーフィルター１４４を透過してから反射膜１３０の開口部、カラーフィルター１４２を透過して視認される。開口部以外に達した光１３２は反射膜１３０でカットされるが開口部を通過する光１３４は半透過反射膜での吸収なしに視認される。
【００２０】
このように図６の構成と同様、反射型で用いたときも透過型で用いたときも２回カラーフィルターを透過した光を視認するため、どちらのタイプで用いたときも同様に彩度の良いカラー表示が可能になっている。
【００２１】
なお、半透過反射膜を用いた場合は、半透過反射膜の透過率、反射率及びバックライト装置の光量を設定することにより、液晶装置を透過タイプで使用する場合と反射タイプで使う場合の表示の明るさを設定していたが、反射膜を用いた場合は、有効画素領域内での反射膜の開口部の開口の割合である開口率とバックライト装置の光量を設定することにより表示の明るさを設定する。
【００２２】
図７の構成の液晶装置の場合も、図８の半透過膜を反射膜に置き換えただけであるので、図８，９，１０で説明したと同様の問題を有している。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したようにカラーフィルターの重なり合う部分の突起は表示品質、製造歩留まり上大きな問題となっている。特にカラーフィルターを２層設けた場合の突起は非常に大きく，解消しないと液晶装置が成り立たないレベルの問題となっている。
【００２４】
本発明の目的はカラーフィルターの重なり部によって生じる突起を解消し、表示品質、製造歩留まり上問題のない液晶装置を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すための本発明の特徴は、少なくとも一方の基板に複数色よりなるカラーフィルターの層を複数層有した２枚の基板間に液晶物質を狭持した構成を有するカラー液晶装置に於いて、任意の層における前記カラーフィルターの任意の前記色と該色に対向して設けられる他の層における前記カラーフィルターの任意の前記色とが重ならない領域を有したことを特徴とする。
また、前記カラーフィルターの複数の色が、赤色、青色、緑色よりなることを特徴とする。
また、前記任意の層の前記カラーフィルターの任意の色の大きさが該色に対向して設けられる前記他の層のカラーフィルターの色の大きさより小さいことを特徴とする。
また、前記任意の層のカラーフィルターと前記他の層のカラーフィルターとは、半透過反射膜を挟んで重ね合わされていることを特徴とする。
【００２６】
さらに、上記課題を解決すための本発明の特徴は、少なくとも一方の基板に複数層のカラーフィルタを有する第１と第２の２枚の基板間に液晶物質を狭持するカラー液晶装置に於いて、複数の色からなり、各色のフィルターの境界部分が重なり合う第１の層のカラーフィルターと、複数の色からなり前記第１の層のカラーフィルターの色が重なり合う部分に相当する部分に隙間を設けた第２の層のカラーフィルターを、半透過反射膜を挟んで第１の透明基板上の液晶側に積層した事を特徴とする。
また、前記第１の透明基板の液晶側に、前記第１の層のカラーフィルター、前記半透過反射膜、前記第２の層のカラーフィルターの順に基板面側から積層した事を特徴とする。
また、前記第１の透明基板の液晶側に、前記第２の層のカラーフィルター、前記半透過反射膜、前記第１の層のカラーフィルターの順に基板面側から積層した事を特徴とする。
【００２７】
さらに、上記課題を解決すための本発明の特徴は、少なくとも一方の基板に複数層のカラーフィルタを有する第１と第２の２枚の基板間に液晶物質を狭持するカラー液晶装置に於いて、複数の色からなり、各色のフィルターの境界部分が重なり合う第１の層のカラーフィルターと、複数の色からなり前記第１の層のカラーフィルターの重なり合う部分に相当する部分に隙間を設けた第２の層のカラーフィルターとを、画素毎に一部が開口されている反射膜を挟んで前記第１の透明基板上の液晶側に積層した事を特徴とする。
また、前記第１の透明基板の液晶側に、前記第１の層のカラーフィルター、前記反射膜、前記第２の層のカラーフィルターの順に基板面側から積層した事を特徴とする。
また、前記第１の透明基板の液晶側に、前記第２の層のカラーフィルター、前記反射膜、前記第１の層のカラーフィルターの順に基板面側から積層した事を特徴とする。
【００２８】
以上の手段に共通する特徴は、第１の層のカラーフィルターと匹敵する突出した層厚を有した部分である前記第１のカラーフィルターの重なり合う部分に相当する部分に、隙間を設け前記第２の層のカラーフィルターと積層した点である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下本発明のカラー液晶装置を図１〜５を用いて説明する。
【００３０】
【実施例】
図２は本発明によるカラー液晶装置の部分断面図で、図２において背面側である第１の透明基板１００上に、３原色からなり、各色のフィルターの境界部分が重なり合う第１のカラーフィルター１０４が形成され、その上に図中で斜線を施した半透過反射膜１０６が形成されている。この段階では従来と同様の突起が生じている。半透過反射膜１０６上には本発明の特徴となっている第２のカラーフィルター１０８が形成されている。第２のカラーフィルターは３原色からなり前記第１のカラーフィルターの重なり合う部分に相当する部分に隙間が設けられている。すなわち赤色（Ｒ）のパターン、緑色（Ｇ）のパターン、青色（Ｂ）のパターンを層状に形成された第１のカラーフィルターの突起部は隙間にして突起部と第２のカラーフィルターが重ならないよう配慮されている。
このことは、任意の前記カラーフィルターの任意の該色と該色に対向して設けられる他のカラーフィルターの任意の色とが重ならない領域設けていることであり、また、任意のカラーフィルターの任意の色の大きさが該色に対向して設けられる他のカラーフィルターの色の大きさより大きいことを実施している。この大きさ関係は、後述されるように、逆であっても良い。
【００３１】
このように構成することにより第２のカラーフィルター１０８の表面と突起の頂点とはほぼ同じ高さとすることが出来ている。
【００３２】
第２のカラーフィルター１０８と突起との間には凹み部が出来る。しかし保護膜は突起部の平坦化にはさほど効果はないが凹み部の平坦化には顕著な効果があるため、保護膜１２２を第２のカラーフィルター上に形成することによりかなりの平坦化が可能である。
【００３３】
通常第１のカラーフィルターの各色は設計値で４ミクロン程度の重なりとしている。そのように設計されたマスクでカラーフィルターを製造するといろいろな製造ばらつきが加算され出来上がったカラーフィルターの重なり部は１〜７ミクロン程度となっている。従って第２のカラーフィルターの各色間の隙間は７〜１０ミクロン程度に設定すればよい。
【００３４】
図１は本発明によるカラー液晶装置の断面図で、カラーフィルターの構成は図２と同様となっている。
図１において、背面側の第１の透明基板１００と視認側の第２の透明基板１０２の間の間隙であるギャップはシール１１０で封止され、その中の空間１１８に液晶物質が狭持されている。第１の透明基板１００の液晶側には第１のカラーフィルター１０４と第２のカラーフィルター１０８とが半透過反射膜１０６を挟んで積層され、その上に保護膜１２２、走査電極１２０が順に形成されている。第２の透明基板１０２上には信号電極１１６が形成されている。図示していないが信号電極１１６，走査電極１２０上には両電極の電気的短絡を防ぐための絶縁膜が少なくとも一方の基板に配設される。さらに、液晶物質を配向させる処理をするための配向膜がそれぞれの基板に形成されている。第１の透明基板１００の外側には位相差板１２４，偏光板１２６，バックライト装置１２８が順に設けられ、第２の透明基板の外側には位相差板１１４，偏光板１１２が順に設けられている。
【００３５】
図１から明らかなように、カラーフィルターの重なり合う部分の突起が、表示品質、製造歩留まり上大きな問題となっており、さらにカラーフィルターを２層設けた場合の突起は非常に大きく，解消しないと液晶装置が成り立たないレベルの問題となっているとの従来技術の課題を解決している。
このようにして本発明の目的であり、カラーフィルターの重なり部によって生じる突起を解消し、表示品質、製造歩留まり上問題のない液晶装置を得たものである。
よって、本発明のカラー液晶装置には問題となるような突起は存在せず、従って表示品質上、製造歩留まり上の問題は生じない。
【００３６】
図３は図２の構成の変形で、第１の透明基板１００上に、第２のカラーフィルター１０８，半透過反射膜１０６，第１のカラーフィルター１０４の順に積層している。図から明らかなようにこのように第１と第２のカラーフィルターの位置関係を逆転させても同様に突起のない構造が得られる。
【００３７】
図４は半透過反射膜の代わりに画素毎に一部が開口されている反射膜を用いた例である。
図４において背面側である第１の透明基板１００上に、３原色からなり、各色のフィルターの境界部分が重なり合う第１のカラーフィルター１０４が形成され、その上に図中で斜線を施した、画素毎に一部が開口されている反射膜１３０が形成され、さらにその上に前記第１のカラーフィルターの重なり合う部分に相当する部分に隙間を設けた第２のカラーフィルターが形成されている。
【００３８】
図２と同様図４の構成もカラーフィルターを２層形成しながら突起のない平坦な構造が得られている。
【００３９】
反射膜１３０にはアルミ膜を用い、開口部のエッチング時に用いるレジストを、開口部のエッチング後に露光して透明とし、そのままアルミ反射膜上に剥離せず残すと、アルミ膜の変質も防げる効果が得られる。
【００４０】
図５は図４の構成の変形で、第１の透明基板１００上に、第２のカラーフィルター１０８，反射膜１３０，第１のカラーフィルター１０４の順に積層している。図から明らかなようにこのように第１と第２のカラーフィルターの位置関係を図４に対して逆転させても同様に突起のない構造が得られる。
【００４１】
上記実施の形態では、カラーフィルターを、赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の３色で説明したが、本発明は２色以上の複数色のカラーフィルターであれば、上記説明と同じ効果を得ることができる。
上記実施の形態では、カラーフィルターを、赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で説明したが、本発明はイエロー、シアン、マゼンダなどの他の色のカラーフィルターであっても、上記説明と同じ効果を得ることができる。
上記実施の形態では、カラーフィルターの積層を２層で説明したが、本発明は２層以上の複数層であれば、上記説明と同じ効果を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によるカラー液晶装置は、カラーフィルターによる不要な突起部のない平坦な構造が得られ表示品質、画像品質が向上し、しかも製造歩留まり上大きな効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、半透過反射膜を用いたカラー液晶装置の断面図である。
【図２】本発明による、半透過反射膜を用いたカラー液晶装置の主にカラーフィルター部の断面図である。
【図３】本発明による、カラー液晶装置の主にカラーフィルター部の別方式の断面図である。
【図４】本発明による、画素毎に一部が開口されている反射膜を用いたカラー液晶装置の断面図である。
【図５】本発明による、画素毎に一部が開口されている反射膜を用いたカラー液晶装置の別方式の断面図である。
【図６】従来技術の半透過反射膜を用いたカラー液晶装置の機能を説明する図である。
【図７】従来技術の画素毎に一部が開口されている反射膜を用いたカラー液晶装置の機能を説明する図である。
【図８】半透過反射膜を用いたカラー液晶装置の従来技術を示す図である。
【図９】従来技術の不具合を示す図である。
【図１０】他の従来技術の不具合を示す図である。
【符号の説明】
１００　第１の透明基板
１０２　第２の透明基板
１０４　第１のカラーフィルター
１０６　半透過反射膜
１０８　第２のカラーフィルター
１３０　反射膜
１３８　光散乱反射膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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