JP2007148408A

JP2007148408A - 反射型液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2007148408A
Application number: JP2006317498A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Tashiro; 国広田代; Norio Sugiura; 規生杉浦; Katsufumi Omuro; 克文大室
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: JP4510797B2

Abstract

【課題】反射型液晶表示装置において、表面の凹凸が界面反射を生じない範囲でできるだけ広い角度から環境光を取り込めるように最適化された場合について、黒表示の際に生じる漏れ光を実質的に完全に補償する。
【解決手段】反射能を有する凹凸４２を形成された第２の基板４１と、第１の基板４４と第２の基板との間に保持された正又は負の誘電率異方性を有する液晶層４３と、前記第１の基板と前記偏光板との間に、前記第１の基板の面に対して垂直な方向に負の屈折率異方性を有する位相差板４５を配設し、前記位相差板のｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎx，ｎy，ｎz、前記液晶層の厚さをｄｌｃ、前記液晶層中における異常光と常光との屈折率差をΔｎとして、前記位相差板のリタデーションｄｆ・｛（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z｝の値を、０．４≦［ｄｆ・｛（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z｝］／（ｄｌｃ・Δｎ）≦０．７の範囲に設定したことを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

本発明は液晶表示装置、特に携帯端末等の低消費電力機器に用いられる反射型液晶表示装置に関する。

反射型液晶表示装置は室内照明や太陽光のような環境光を取り込み、反射板で観測者側に反射させて表示を行う液晶表示装置である。

反射型液晶表示装置はバックライトを必要としないため低消費電力であり、携帯端末等に広く用いられている。反射型液晶表示装置で明るく、鮮明な表示を得るには白表示では環境光を多く取り込んで観測者側に反射させ、黒表示では取り込んだ光を観測者側に反射させない工夫が必要になる。

そこで反射型液晶表示装置に用いられる表示モードとして相転移型ゲスト・ホスト（ＧＨ）モード（D. L. White and G. N. Taylar: J. Appl. Phys. 45, pp.4718, 1974）を使った液晶表示装置が提案されている。ＧＨモード液晶表示装置は偏光板を必要としないため明るい白表示を得られる好ましい特徴を有する。しかしＧＨモード液晶表示装置では黒表示も明るく、コントラスト比が５〜６程度にとどまる問題点を有している。

これに対し、従来より単一の偏光板を用いたツイステッド・ネマティック（ＴＮ）モード（特開平６−１１７１１号公報など）が提案されている。

この従来の反射型液晶表示装置は、原理的には正の誘電率異方性を有する液晶をツイストさせた水平配向型液晶素子であり、入射した環境光を偏光板で直線偏光に変え、得られた直線偏光を可視光波長のほぼ１／４のリタデーションを有する液晶層もしくは位相差板中を通すことにより、前記偏光板を通過した入射光と前記偏光板に戻る反射光との間で偏光面の方位を９０度回転させる。

このモードの液晶表示装置では、偏光面の回転した反射光を偏光板で吸収することで黒表示が得られる。このモードは偏光板を用いるため白表示の明るさはＧＨモードの４０％程度であるが、黒表示をより暗く出来るため、１２〜１４程度のコントラスト比を達成できる。

また、ＴＮモードのコントラスト比を改善する手段として位相差板の遅相軸を液晶分子のアンカリング方位と概ね一致させ、位相差板のリタデーションを、残留した液晶層のリタデーション分だけ減ずることにより、黒表示を補償する技術（特開平１１−３１１７８４号公報）が提案されている。これによりコントラスト比は１６〜１８程度まで改善する。

反射型液晶表示装置における表示の視認性は明るさとコントラスト比で規定され、明るければ低いコントラスト比でも見やすく、暗くければ高いコントラストが要求される（テレビジョン学会誌Vol.50, No.8, pp1091〜1095, 1996を参照）。ＧＨモードの表示に相当する視認性を、ＧＨモードの明るさの４０％程度にしかならない単一の偏光板を使う方式の液晶表示装置で実現するには、コントラスト比で１２程度が必要となるが、上記技術を用いればＴＮモードのコントラスト比は１６〜１８程度となり、この要件を満足することができる。またＧＨモード液晶表示装置より材料的な信頼性も高いことから、反射型液晶表示装置では、単一の偏光板を用いたＴＮモードの液晶表示装置が主流となっている。

ところで、単一の偏光板をいたＴＮモード反射型液晶表示装置では、液晶層をツイスト構造にするためラビング処理を上下基板で異なる方位に行っており、液晶層のアンカリング方位は上下基板で一致していない。前記特開平１１−３１１７８４号公報の技術では、位相差板の遅相軸を上下基板のアンカリング方位のほぼ中間に合わせ、アンカリング方位の合成ベクトルを補償する。しかし、これは上下基板に残留した液晶層のリタデーションを個別に補償するものではなく、従って、十分な黒表示の補償は得られない。

これに対し、従来より単一の偏光板を用いた垂直配向（ＶＡ）モードの反射型液晶表示装置が提案されている（特開平６−３３７４２１号公報を参照）。

ＶＡモード液晶表示装置では、オン・オフ動作はＴＮモードと逆であるが、入射した環境光を偏光板で直線偏光に変え、可視光波長のほぼ１／４のリタデーションを有する液晶層もしくは位相差板で方位を９０度回転させ、偏光板にそれを吸収させて黒表示を行う点は同じである。しかし、位相差板で方位を９０度回転させる場合、電圧無印加で黒表示となるため、ＴＮモードのように基板界面にアンカリングした液晶層がスイチングしないで残ることはなく、原理的にコントラスト比を高く出来る利点を有する。

このようにＶＡモードはコントラスト比が高く、表示の視認性においても最も優れているが、液晶分子の配向制御には課題が残っている。ＶＡモード液晶表示装置では垂直配向膜を用いるが、垂直配向膜をラビングすると部分的に垂直配向性が低下することがあり、それが輝度むらとなって筋状の表示欠陥が発生する。このため、ＶＡモード液晶表示装置では、配向制御はラビング以外により実現する必要があり、特開平１０−３０１１１２号公報に記載の技術では、対向基板側に反射電極を斜めに横切るスリットを配置し、電圧印加時に上下の基板間で発生する斜め電界により配向制御を行っている。

しかし、この技術ではスリット上の液晶層はスイッチングしないため画素全体では反射率が低下し、例えコントラスト比が高くなっても表示の見やすさはさほど改善しない。従って、ＶＡモードを偏光板１枚方式の反射型液晶表示装置に適用するには反射率を犠牲にしない手段が求められていた。

ところで、反射型液晶表示装置は一般に、光源環境により視認性を大きく左右される問題点を有していおり、特に暗い光源環境下においては、視認性が非常に悪くなってしまう。この点については、バックライトを使用する透過型の液晶表示装置の方が、暗い光源環境下においてもコントラストが高く、優れた視認性が得られる好ましい特徴を有している。しかし、透過型液晶表示装置では、明るい光源環境下において視認性が著しく低下してしまい、表示品位が反射型の液晶表示装置におけるよりも悪くなる。

そこで上記問題を改善する方式として、従来より反射型液晶表示装置にフロントライトを組合せる方式や、半透過型反射膜を用いた反射型液晶表示装置が提案されている。しかし、フロントライトを使う方式では、暗い光源環境下において得られるコントラスト比が直視型の透過型液晶表示装置よりも低くなってしまう問題点がある。また、明るい光源環境下では、フロントライトによる光吸収のため、通常の反射型液晶表示装置よりも表示が暗くなる問題が生じる。

一方、半透過反射膜を用いる場合には、この目的に一般に金属薄膜が用いられるが、金属薄膜は吸収係数が大きく、光利用率が劣る。さらに、半透過の金属膜を形成しようとする場合、一般に３０ｎｍ程度の膜厚のＡｌ膜を用いるが、面内膜厚変動による透過率の変動が大きく、大面積で均一な半透過薄膜を形成するのが困難である。
上記問題を解決する手法として、反射型液晶表示装置において、画素中央部に透明電極（ＩＴＯ）で形成した光透過用の窓を形成する方式が特開平１１-２８１９７２号公報に提案されている。この方式を用いることにより、上記問題は解決し、反射透過両用の液晶パネルを形成することができる。

しかし、この方式においては、平坦化膜上に凹凸を形成し、さらに透過領域に穴を空け段差を形成する必要がある。さらに、透明電極（ＩＴＯ）と反射電極（Ａｌ）の両方を形成する必要があり、ＡｌパターンとＩＴＯパターンとのコンタクト部で発生する電池効果による腐食を防ぐため、バリアメタルの形成が必要になり、液晶表示装置の製造プロセスが煩雑となり、製造コストも高くなる問題がある。

また従来の反射透過型液晶表示装置では、光学スイッチングが液晶層のリタデーションを使って行われるため、透過領域においては液晶層のリタデーションが可視光波長の１／２になるようにセル厚を設定し、反射領域においては液晶層のリタデーションが可視光波長の１／４になるようにセル厚を設定する必要があった。しかし、このような構成では、セル厚の半分に近い厚い平坦化膜を形成し、これに透過領域に対応した深い窓を形成する工程が必要であり、製造が困難であった。

そこで本発明は、上記の課題を解決した、新規で有用な液晶表示装置を提供することを概括的課題とする。

本発明のより具体的な課題は、高い反射率と高いコントラスト比とを実現できる反射型液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明のその他の課題は、低コストで製造でき、優れた特性を有する反射透過型液晶表示装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を、第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、表面に凹凸が形成された第２の基板と、前記第２の基板上に前記凹凸を覆うように形成され、コンタクトホールを介して前記第２の基板上に形成されたスイッチング素子と電気的に接続され、前記凹凸に対応した凹凸を有する反射電極と、前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた負の誘電率異方性を有する液晶層とよりなる垂直配向モードの反射型液晶表示装置において、前記コンタクトホールを前記反射電極の中心に配置し、さらに前記第２の基板をこれに垂直な方向から見た場合に、前記コンタクトホールに重なる位置に、液晶層中の液晶分子の配向を制御する構造物を配置したことを特徴とする反射型液晶表示装置により、解決する。

本発明によれば、前記第２の基板のうち凹凸が形成されないため反射率が低下するコンタクトホール形成部分に対応して配向制御構造物を形成するため、配向制御構造物に起因する反射率の低下を最小限に抑制することが可能である。

また、コンタクトホールを、液晶分子が斜め電界により内側に倒れる画素電極の縁辺部ではなく中心に形成し、かかる中心に対応して前記構造物を形成することにより、画素を前記中心および中心を通る対角線により、液晶分子の配向方向の異なる、上下左右の四つの領域に分割することが可能になる。このような構成では、前記対角線上においては配向方向の異なる液晶分子が相互に干渉して配向方向がずれることになるが、可視光波長の約１／４のリタデーションを有する位相差板を設けて液晶層に入射する光を円偏光とすることにより、反射光の方位角依存性を解消することが可能で、方位角のずれによる反射率の低下を抑制することが可能である。

本発明はまた前記の課題を、第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に設けられた負の誘電率異方性を有する液晶層と、前記第１および第２の基板の間に設けられた光重合性ポリマ構造物を挟持してなる垂直配向モードの反射型液晶装置の製造方法であって、前記基板の法線方向に光を照射し、前記凸凹により基板面内方向に光を反射して前記ポリマ構造物を構成する化合物を光重合させる工程を含み、前記化合物を光重合する工程では、前記凸凹の形状により基板面内の反射強度に指向性を持たせ、前記指向性に対応する方位に化合物の光重合を行うことを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法により、解決する。

本発明によれば、液晶層中に形成された光重合性ポリマ構造物により電圧印加時の液晶配向を安定化することが可能になる。このような光重合性ポリマ構造物では、液晶層中に分散した光重合性ポリマに電圧を印加しながら光照射を行うことにより任意の方位にポリマ鎖が形成され、ポリマ鎖と液晶分子の親和力により、電圧印加時の液晶配向が安定化する。本発明では、前記凹凸が、斜め方向に入射する光を観測者の方に反射させるように設計されているが、このような基板に対して法線方向に光を照射すると、入射光は基板面内方向に反射される。そこで、前記光重合性ポリマを基板法線方向に垂直に入射させた光により光重合させることにより、前記液晶層中に、前記凹凸の反射特性、すなわち反射強度の指向性に対応したポリマ鎖を形成することが可能になる。電圧印加時の液晶分子は、このようにして形成された光重合性ポリマに沿って配向するため、配向が安定化する。

本発明はまた前記の課題を、第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた負の誘電率異方性を有する液晶層と、前記第１の基板と第２の基板の表面に形成された垂直配向膜とよりなる垂直配向モードの反射型液晶表示装置において、前記垂直配向膜中における全ジアミン成分に対する垂直配向成分の比率を２５％以上にしたこと特徴とする反射型液晶表示装置により、解決する。

本発明によれば、垂直配向膜中における全ジアミン成分に対する垂直配向成分の比率を２５％以上に設定することにより、反射型液晶表示装置の基板が表面に反射能を有する凹凸を有する場合であっても、十分なコントラスト比を確保することが可能である。

本発明はまた前記の課題を、第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、基板表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に保持された負の誘電率異方性を有する液晶層とよりなる垂直配向モードの反射型液晶表示装置において、前記第１の基板外側に偏光板を配置し、その吸収軸を前記凸凹による反射強度が極大となる方位に略平行に配置したことを特徴とする反射型液晶表示装置により、解決する。

本発明によれば、偏光板の吸収軸を、前記凹凸による反射強度が極大となる方位に略平行に設定することにより、液晶表示装置のコントラスト比を向上させることが可能になる。これは、偏光板の吸収軸方位がヨウ素や２色性染料などの偏光成分が配列している方向であるため他の方位よりも光吸収効率が高いことを利用しており、本発明では、このような偏光板の光吸収効率が高い方位、すなわち吸収軸の方位を、前記凹凸からの反射強度が大きい方位に一致させることにより、黒表示の明るさをさらに抑制、すなわち暗くしている。勿論、このような偏光板の吸収軸方位では白表示も暗くなってしまうが、表面に反射能を有する凹凸が形成された基板を使う反射型液晶表示装置では、全方位から取り込まれた光が基板の法線方向に反射されるため、これによる反射率の低下はごくわずかである。すなわち、本発明によれば、反射型液晶表示装置の明るさを犠牲にすることなく、コントラスト比を向上させることが可能になる。

本発明はまた前記の課題を、第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、反射能を有する凹凸を形成された第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板との間に保持された、正又は負の誘電率異方性を有する液晶層と、前記第１の基板の外側に配設された偏光板とよりなる反射型液晶表示装置において、前記第１の基板と前記偏光板との間に、前記第１の基板の面に対して垂直な方向に負の屈折率異方性を有する位相差板を配設し、前記位相差板のｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎx，ｎy，ｎz、前記液晶層の厚さをｄｌｃ、前記液晶層中における異常光と常光との屈折率差をΔｎとして、前記位相差板のリタデーションｄｆ・｛（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z｝の値を、０．４≦［ｄｆ・｛（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z｝］／（ｄｌｃ・Δｎ）≦０．７の範囲に設定したことを特徴とする反射型液晶表示装置により、解決する。

本発明によれば、表面に反射能を有する凹凸が形成された基板を使った反射型液晶表示装置において、前記凹凸が、界面反射を生じない範囲でできるだけ広い角度から環境光を取り込めるように最適化された場合について、黒表示の際に生じる漏れ光を実質的に完全に補償することが可能になる。

本発明はまた上記の課題を、第１の基板と、前記第１の基板に対向するように設けられた第２の基板と、前記第１の基板の、前記第２の基板に面する側に設けられた透明電極と、前記第２の基板の、前記第１の基板に面する側に設けられ、開口部を有する反射電極と、前記第１の基板と第２の基板との間に挟持され、液晶層を含み、光の散乱能を散乱状態と非散乱状態との間で変化させる散乱層と、前記第１の基板、前記第２の基板および前記散乱層とにより構成される液晶パネルの外側に、前記液晶パネルを挟持するように設けられた一対の偏光子とよりなり、前記一対の偏光子の少なくとも一方は、円偏光子よりなることを特徴とする反射透過型液晶表示装置により、解決する。

本発明によれば、白表示と黒表示の光学スイッチングを、ポリマ分散液晶の散乱状態と非散乱状態との間での状態遷移により実現するため、液晶層のリタデーションを使って光学スイッチングを行う従来の反射透過型液晶表示装置のように、透過領域において光学スイッチングに必要な液晶層の厚さを確保するために光窓開口部を有する厚い平坦化膜を形成する必要がなく、また平坦膜表面に表面散乱形状を形成する必要もなく、さらに前記光窓開口部に対応した透明電極を形成する必要もなくなる。本発明では、単にスリットなどの光通路を有する反射電極を設けるだけで十分である。このため本発明によれば、反射透過型液晶表示装置の製造が簡素化される。

本発明によれば、反射型垂直配向液晶表示装置において、表示の明るさを減じることなく液晶層中に液晶分子の配向を制御する配向制御構造物を形成することが可能になる。また垂直配向膜中の垂直配向成分の割合を最適化することにより、コントラスト比が向上する。さらに本発明によれば、反射型垂直配向液晶表示装置において、液晶層中に紫外光照射により、環境光を観測者の方に反射させる凹凸反射パターンに、液晶の配向方向を、所望のドメイン構造に従って安定化させるポリマ鎖などの構造を、紫外光露光により容易に形成することが可能になる。

また本発明によれば、凹凸を形成された反射面を有する反射型液晶表示装置において、液晶層に斜めに入射し観測者方向に反射される光に生じるリタデーションを、液晶層および位相差板により、斜め入射の効果および凹凸反射面に起因する液晶分子のチルトの効果をも含めて補償することが可能になり、黒表示の反射率を最小化し、高いコントラスト比を実現することが可能になる。

また本発明によれば、反射透過型液晶表示装置において、散乱状態を変化させる散乱層を使うことにより、簡単な構造で広い視野角特性を有し、製造の容易な反射透過型液晶表示装置を実現することが可能になる。

［第１実施例］
図１，２は、本発明の第１実施例による反射型液晶表示装置１０の１画素分の領域を示す平面図および断面図である。

図１，２を参照するに、前記反射型液晶表示装置１０は、概略的には下側ガラス基板１１と、これに対向する上側ガラス基板１４と、間に封入された負の誘電率異方性を有する液晶層１３とよりなり、前記下側ガラス基板はＴＦＴ１１Ａ、およびこれに協働するゲート電極１１Ｂ，データ電極１１Ｃを担持する。前記ガラス基板１１としては、透過型液晶表示パネルのＴＦＴ基板を使うことが可能で、その場合には、前記ガラス基板１１上にＩＴＯなどの透明導電体よりなる画素電極１１Ｄが、前記ＴＦＴ１１Ａに電気的に接続された状態で形成される。

前記ＴＦＴ１１Ａおよびゲート電極１１Ｂ，データ電極１１Ｃは樹脂等の絶縁膜１１Ｅにより覆われており、前記絶縁膜１１Ｅ上にはレジストパターンよりなる凹凸パターン１２が形成されている。

前記凹凸パターン１２はＡｌ等よりなる反射電極１２Ａにより覆われており、前記反射電極１２Ａは前記画素領域の中央部において前記画素電極１１Ｄと、前記絶縁膜１１Ｅ中に形成されたコンタクトホール１１Ｆにより電気的に接続されている。

前記反射電極１２Ａは前記凹凸パターン１２に対応する凹凸パターンを形成するが、コンタクトホール１１Ｆに対応する部分には凹凸パターンは形成されておらず、このため画素領域の中央部に平坦な領域が形成される。

一方前記対向基板１４には、前記基板１１に対面する側に対向電極１４Ａが一様かつ連続的に形成されており、前記対向電極１４Ａ上には、前記コンタクトホール１１Ｆに対応する部分に、液相層１３よりも小さな誘電率を有する樹脂材料あるいは誘電体材料よりなり、液晶層１３中の液晶分子１３Ａの配向方向を制御する配向制御構造物１２Ｂが、突起の形で形成されている。

さらに前記基板１１上には前記凹凸パターン１２および反射電極１２Ａを覆うように垂直分子配向膜１２Ｃが形成されており、また前記基板１４上にも、前記対向電極１４Ａおよび配向制御構造物１２Ｂを覆うように別の垂直分子配向膜１２Ｄが形成されている。

前記分子配向膜１２Ｃ，１２Ｄは、前記液晶層１３中の液晶分子１３Ａを、前記液晶層１３に駆動電界が印加されていない非駆動状態において、図２中に点線で示したように前記基板１１あるいは１４に略垂直な方向に配向させようとするが、図１，２の実施例による液晶表示装置１０では画素領域の中央部に前記配向制御構造物１２Ｂを形成しているため、液晶分子は前記配向制御構造物１２Ｂの方向にチルトし、その結果、前記画素領域中には、図３に矢印で示す方向に液晶分子がチルトしたドメインＡ〜Ｄが形成される。

また前記基板１４の外側には、厚さ方向のリタデーションが約１００ｎｍのＴＡＣ（トリアセテートセルロース）膜１５が形成され、前記ＴＡＣ膜１５上には可視光波長の約１／４のリタデーションを有する位相差板１６と偏光板１７とが順次積層されている。

図１，２に示す反射型液晶表示装置１０では、前記反射電極１２Ａと対向電極１４Ａとの間に駆動電圧を印加しない非駆動状態においては、前記偏光板１７に斜めに入射する環境光が偏光板１７により直線偏光に変換され、さらにこれが１／４波長位相差板１６により円偏光に変換されて液晶層１３に入射する。このような非駆動状態では前記液晶層１３中において液晶分子は図２に示すように基板１１あるいは１４に略垂直に配向しており、液晶層１３中に入射した前記円偏光は反射電極１２Ａにより反射され、液晶層１３およびＴＡＣ膜１５，１／４波長位相差板１６を順次逆方向に通過することにより、当初の偏光面に対して９０°回転した偏光面を有する直線偏光に変換される。このようにして得られた直線偏光は、前記偏光板１７により遮断される。

一方、前記反射電極１２Ａと対向電極１４Ａとの間に駆動電圧が印加された場合、液晶層１３中の液晶分子１３Ａは液晶層１３に略平行に、もしくは傾斜して配向し、前記１／４波長位相差板１６およびＴＡＣ膜１５を通って液晶層１３に入射した円偏光は、液晶層１３が生じるリタデーションにより直線偏光に変換され、反射電極１２Ａで反射された後、前記１／４波長位相差版１６およびＴＡＣ膜１５を逆方向に通過し、前記偏光板１７を通過した入射光と同じ偏光面を有する直線偏光に変換され、偏光板１７を通って出射する。

このような構成の反射型液晶表示装置１０では、反射電極１２Ａにコンタクトホール１１Ｆが形成されている結果、コンタクトホール１１Ｆに対応する部分においては凹凸パターン１２が形成されず、従って基板１４に対して斜めに入射した環境光は、前記反射電極１２Ａのコンタクトホール形成部分においては観測者の方に反射されることがない。このため図１，２の構成の反射型液晶表示装置１０では、画素領域中心部の反射率が低下する問題が避けられない。

一方、前記配向制御構造物１２Ｂは、光損失が最小になるように一般に透明な樹脂により形成されるが、それでも前記配向制御構造物１２Ｂによる光損失は避けられない。

このため、例えば図４に示すように前記配向制御構造物１２Ｂを画素領域の中央に形成し、コンタクトホール１１Ｆを、画素領域端のＴＦＴ１１Ｃ近傍に形成したような構成では、画素領域内に反射率の低い部分が、前記基板１４に垂直な方向から見た場合に複数個所に形成されてしまい、得られる表示の明るさが大きく損われてしまう。これに対し、図１，２に示す液晶表示装置１０では、基板１４に垂直な方向から見た場合に前記配向制御構造物１２Ｂがコンタクトホール１１Ｆと重なるため、反射率の低下が最小限に抑制される。

また図２の断面図よりわかるように、液晶表示装置１０では突出部を形成する配向制御構造物１２Ｂに対応して、コンタクトホール１１Ｆ形成領域に凹部が、前記配向制御構造物１２Ｂの高さに対応する幅および深さで形成されるため、このような配向制御構造物形成領域においても他の領域とほとんど同一の液晶セル厚が維持される。

次に、図１，２の反射型液晶表示装置１０の製造工程について説明する。

本実施例では、先にも説明したように透過型液晶表示装置用に製造された、ＴＦＴ１１Ａおよびゲート電極１１Ｂ，データ電極１１Ｃ，透明画素電極１１Ｄを担持する基板をＴＦＴ基板１１として使い、前記ＴＦＴ基板１１上に前記ＴＦＴ１１Ａ、ゲート電極１１Ｂ，データ電極１１Ｃおよび透明画素電極１１Ｄを覆うようにポジ型レジスト膜を約１．２μｍの厚さにスピンコートにより塗布し、レジスト層を形成する。

このようにして形成されたレジスト層は平坦な表面を有しており、９０℃で３０分間プリベークを行った後、画素中心のコンタクトホール形成位置以外の領域に凹凸パターンを形成するマスクを使って紫外光照射を行う。このようにして露光されたレジスト層を現像処理し、さらに１３５℃で４０分間の第１ベーク処理、２００℃で６０分間の最終ベーク処理を行うことで、前記凹凸パターン１２が形成される。

このようにして形成された凹凸パターン１２上にＡｌ膜を蒸着し、さらにフォトリソグラフィー工程により前記Ａｌ膜をパターニングすることにより、画素領域に対応した反射電極１２Ａが形成される。

前記配向制御構造物１２Ｂは、以下のようにして形成される。

まず前記対向基板１４上に前記対向電極１４Ａを覆うように、誘電率が３．２のポジ型感光性透明樹脂を、約１．２μｍの厚さでスピンコートにより塗布する。次にこのようにして形成された樹脂層を９０℃で３０分間プリベークした後、マスクを使って紫外光露光を行う。さらに現像処理、ポスト露光処理、１３０℃で２分間の第１ベーク処理および２２０℃で６分間の最終ベーク処理を行うことにより、前記配向制御構造物１２Ｂを画素領域の中央部に形成する。

さらに前記ＴＦＴ基板１１および対向基板１４の表面に、それぞれ前記凹凸パターン１２および反射電極１２Ａを覆うように、また前記対向電極１４Ａおよび配向制御構造物１２Ｂを覆うように、側鎖型ジアミンを垂直配向成分として含む垂直分子配向膜１２Ｃおよび１２Ｄを塗布する。

さらにこのようにして形成した基板１１および１４を、径が３μｍのスペーサを介して積層し、間の空隙に負の誘電率異方性（Δε＝−３．５）を有し異常光と常光の屈折率差Δｎが０．０６７の液晶を注入して、垂直配向モードの液晶パネルを形成する。

さらに前記基板１４の外側面に前記ＴＡＣ膜１５と位相差板１６と偏光板１７とを順次積層することにより、所望の反射型液晶表示装置１０が完成する。

図５は、本実施の形態による反射型液晶表示装置において、垂直配向膜１２Ｃ，１２Ｄ中の垂直配向成分（側鎖型ジアミン）の全アミン成分に対する比率を５％、１０％、２５％と変化させた場合の黒表示状態を示す図である。

図５を参照するに、垂直配向膜中の前記垂直配向成分の比率が５％および１０％の場合には大々的な光漏れが生じており、これに伴ってコントラスト比が低下する。これに対し、前記垂直配向膜中の垂直配向成分の比率が２５％の場合には光漏れがわずかであり、このことから、反射型液晶表示装置１０において垂直配向膜１２Ｃ，１２Ｄ中における垂直配向成分の比率は２５％以上であるのが好ましいことが結論される。

一般に、光漏れは液晶分子がわずかでもチルトすると生じるものであるが、生じた光漏れが人間に視認されるのは、液晶分子のチルト角があるしきい値を超えた場合であると考えられている。表面に凹凸が形成されない透過型の液晶表示装置では、垂直配向膜中の垂直配向成分は５％もあれば十分なコントラスト比が得られるが、図５の結果は、表面に凹凸パターン１２が形成される反射型の液晶表示装置１０では、垂直配向成分の割合を２５％以上に設定しないと十分なコントラスト比が確保できないことを意味している。

以下の表１に、このようにして得られた反射型液晶表示装置１０について、基板法線方向から見た白表示状態での反射率（明るさ）とコントラスト比を、積分球光源を使って測定した結果を、比較例１および比較例２による反射型液晶表示装置の結果と比較しながら説明する。ただし前記比較例１では前記配向制御構造物１２Ｂの代わりに対向電極１４Ａに斜めスリットが形成されており、また比較例２では前記対向基板１４上に前記配向制御構造物１２Ｂと同様な配向制御構造物が２．０μｍの高さで形成されている。

表１を参照するに、本実施例の反射型液晶表示装置１０において垂直配向膜１２Ｃ，１２Ｄ中の垂直配向成分（側鎖型ジアミン）の全ジアミン成分に対する割合を５％〜５０％の範囲で変化させているが、いずれの場合も、比較例１，２より優れた明るさが実現されていることがわかる。またコントラスト比も、垂直配向膜中の垂直配向成分が２５％以上である場合、２３以上になることがわかる。ＴＮモード反射型液晶表示装置の場合の明るさが１３％程度、コントラスト比が最大で１８程度であることを考えると、本実施例の反射型液晶表示装置１０はＴＮモード反射型液晶表示装置よりも優れた表示特性を示すことがわかる。

表１において、比較例１の白表示状態の明るさは本実施例の液晶表示装置１０の明るさよりも３０％も低下しているが、この原因は、対向電極中に形成したスリット近傍において液晶層がスイッチングしないことによるものと考えられる。また比較例２において明るさが８％程度低下しているが、この原因は、配向制御構造物の高さが本実施例のものよりも高く、従って構造物上における液晶層のリタデーションが、凹凸パターン１２上のリタデーションよりも減少することに起因すると考えられる。

なお、本実施の形態による反射型液晶表示装置１０において、前記配向制御構造物１２Ｂとして、液晶層１３の誘電率よりも大きな誘電率を有する材料を使う場合には、図６に示すように、前記配向制御構造物１２Ｂを、前記ＴＦＴ基板１１の側に、前記導体プラグ１１Ｆに対応して形成された凹部を埋めるように形成することにより、所望の画素領域中央に向って傾斜する液晶分子の配向を実現することが可能である。

［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例による反射型液晶表示装置２０について説明する。

図７は、前記反射型液晶表示装置２０の構成を示す。ただし図７中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図７を参照するに、本実施例の反射型液晶表示装置２０は先の反射型液晶表示装置１０と類似した構成を有するが、先の実施例において基板１１あるいは１４上に形成されていた配向制御構造物１２Ｂが省略されている。

その代わり、本実施例の液晶表示装置２０では、液晶層１３中に配向性を有するポリマ鎖１３Ｂが形成されており、かかるポリマ鎖１３Ｂの作用により、液晶分子１３Ａが画素領域の中央部に向ってチルトする。ただし図７中、符号１３Ｂは前記ポリマ鎖を概略的に示すものであり、ポリマ鎖の具体的な構造あるいは個々のポリマ鎖を示すものではない。

より詳細に説明すると、本実施例ではＴＦＴ基板１１上に凹凸パターン１２を、図８に示すように凸部が基板の縦方向あるいは横方向に延在する細長い形状に形成し、また前記分子配向膜１２Ｃ，１２Ｄを、垂直配向成分の比率が２５％の垂直配向膜を使って形成する。

図８を参照するに、凹凸パターン１２はおおよそ図３に示したドメイン領域Ａ〜Ｄの各々に対応して形成されており、それぞれの領域Ａ〜Ｄにおいて、領域の外縁に沿って縦方向あるいは横方向に延在するように形成されている。

さらに前記基板１１および１２を径が３μｍのスペーサを介して積層し、間の空隙に、紫外線照射によりポリマー鎖を形成する樹脂を０．３重量％混合された液晶を注入し、これを液晶層１３とする。本実施例では、前記ポリマー鎖を形成する樹脂として、Ｉ線の照射強度が２０００ｍＪ／ｃｍ2以上になった場合に光重合が生じる樹脂を使う。

このようにして形成された反射型液晶表示装置では、前記ＴＦＴ基板１１上に縦方向あるいは横方向に延在する凸部により凹凸パターン１２を形成することにより、前記凹凸パターン１２が形成する反射光の反射強度が、図８に示すように基板の縦方向および横方向において、斜め方向よりも２倍程度増大する。これに対し、図１の凹凸パターン１２では、図９に示すように反射光の強度に指向性は生じない。

そこで、本実施例では得られた液晶表示装置に４Ｖの駆動電圧を印加し、この状態で基板１４に垂直に、前記凹凸パターン１２による反射光の光量が、液晶層１３中、縦方向および横方向において２０００ｍＪ／ｃｍ²以上となるように、紫外光を照射する。このような紫外光照射により形成された縦方向および横方向への反射光により、前記液晶層１３中には、基板の縦方向および横方向に延在するポリマー鎖１３Ｂが形成され、前記垂直配向膜１２Ｃ，１２Ｄおよびかかるポリマー鎖１３Ｂの作用により、液晶分子１３Ａの配向方向が図２に示すように規制される。

このようにして形成した反射型液晶表示装置について、明るさとコントラスト比を測定したところ、先の実施例１の場合と同等の結果が得られた。

なお本実施例によれば、前記凹凸パターン１２の形状を最適化し、液晶層１３中に光重合性化合物を導入することにより、紫外光照射で液晶層１３中において光強度が大きくなる任意の方向に、光重合性化合物を重合させることが可能になる。

［第３実施例］
図１０は、本発明の第３実施例による反射型液晶表示装置３０の構成を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図１０を参照するに、本実施例は先の第１実施例の特徴と第２実施例の特徴を合わせた構成となっており、前記ガラス基板１４には配向制御構造物１２Ｂが形成されている一方、前記凹凸パターン１２を構成する各々の凸部は図８に示したような基板の縦方向あるいは横方向に延在する細長い形状を有し、前記液晶層１３中には光重合ポリマー鎖１３Ｂが形成されている。

さらに図１０の液晶表示装置３０では、偏光板１７の吸収軸方位を基板の縦方向に設定し、位相差板の遅相軸方位を偏光板１７の吸収軸方位に対して４５°ずらした。

以下の表２は、このようにして得られた反射型液晶表示装置３０の白表示状態の明るさとコントラスト比を、偏光板１７の吸収軸の方位を、前記基板の縦方向から４５°ずらして形成した、同様な反射型液晶表示装置（比較例３）について得られた明るさおよびコントラスト比と比較して示す。

表２を参照するに、本実施例および比較例とも、明るさはほとんど変わらないが、本実施例によりコントラスト比が改善されていることがわかる。これは、本実施例において、偏光板１７の吸収軸を前記凹凸パターン１２による反射強度が極大となる方向に配向させることにより、黒表示がより暗くなることによるものと考えられる。

［第４実施例］
図１１は、本発明の第４実施例による反射型液晶表示装置４０の構成を、図１２は図１１の反射型液晶表示装置４０中における光線の伝搬の様子を示す。また図１２には、光線の光路長に影響する部分のみを示し、その他の部分の図示は省略している。

図１１を参照するに、本実施例の液晶表示装置４０は、概略的には下側ガラス基板４１と、これに対向する上側ガラス基板４４と、間に封入された負の誘電率異方性を有する液晶層４３とよりなり、前記下側ガラス基板は図示を省略したＴＦＴ、およびこれに協働するゲート電極４１Ｃや図示されていないデータ電極を担持する。前記ガラス基板４１としては、透過型液晶表示パネルのＴＦＴ基板を使うことが可能で、その場合には、前記ガラス基板４１上にＩＴＯなどの透明導電体よりなる画素電極４１Ｄが、前記ＴＦＴに電気的に接続された状態で形成される。

前記ＴＦＴおよびゲート電極，データ電極４１Ｃは樹脂等の絶縁膜４１Ｅにより覆われており、前記絶縁膜４１Ｅ上にはレジストパターンよりなる凹凸パターン４２が形成されている。

前記凹凸パターン４２はＡｌ等よりなる反射電極４２Ａにより覆われており、前記反射電極４２Ａは前記画素領域の好ましくは中央部において前記画素電極４１Ｄと、前記絶縁膜４１Ｅ中に形成されたコンタクトホール４１Ｆにより電気的に接続されている。

一方前記対向基板４４には、前記基板４１に対面する側に対向電極４４Ａが一様かつ連続的に形成されている。

さらに前記基板４１上には前記凹凸パターン４２および反射電極４２Ａを覆うように垂直分子配向膜４２Ｃが形成されており、また前記基板４４上にも、前記対向電極４４Ａを覆うように別の垂直分子配向膜４２Ｄが形成されている。

前記分子配向膜４２Ｃ，４２Ｄは、前記液晶層４３中の液晶分子４３Ａを、前記液晶層４３に駆動電界が印加されていない非駆動状態において、前記基板４１あるいは４４に略垂直な方向に配向させようとするが、前記基板４１上には凹凸パターン４２が形成されているため、前記凹凸パターン１２に接する液晶分子は図１２に示すようにチルトする。

また前記基板４４の外側には、好ましくはＴＡＣ（トリアセテートセルロース）膜よりなる位相差板４５が形成され、さらに前記位相差板４５上には１／４波長板４６および偏光板４７が積層されている。

本実施例の反射型液晶表示装置４０では、前記液晶層４３を構成する液晶分子４３Ａは負の誘電率異方性を有するものに限定されるものではなく、正の誘電率異方性を有するものであってもよい。一方液晶分子４３Ａは、非駆動状態において基板４１，４４の面に略垂直な方向に配向しており、従って液晶表示装置４０は反射型の垂直配向液晶表示装置である。

先の各実施例において説明した反射型の垂直配向液晶表示装置１０〜３０では、環境光が斜め入射することにより、また液晶分子１３Ａが凹凸パターン１２によりチルトさせられるため、非駆動状態においても液晶層１３はリタデーションを有し、所望の完全な黒表示は得られない。従って、非駆動状態において黒表示を得るためには、非駆動状態における液晶層１３のリタデーションを、位相差板等により補償する必要がある。

透過型の垂直配向液晶表示装置については、垂直配向した液晶層のリタデーションを、位相差板を使って補償する技術が、すでに英国特許１４６２９７８号公報や特開平１０−１５３８０２号公報に提案がなされている。これらの提案では、位相差板の厚さをｄｆ、位相差板のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向への屈折率をｎx，ｎy，ｎz、液晶層の厚さをｄｌｃ、液晶層中における異常光と常光との間の屈折率差をΔｎとして、式ｄｆ｛（ｎx＋ｎy）／２−ｎz｝で与えられる位相差板のリタデーションを、液晶層のリタデーションｄｌｃ・Δｎに略等しくなるように設定する。

しかし、これら透過型垂直配向液晶表示装置の技術では、位相差板は黒表示状態において斜め方向から入射する光の通過を阻止し、視野角特性を改善するために使われているものであり、反射型の垂直配向液晶表示装置に適用しても、黒表示状態を補償することができない。

表面に凹凸パターンを形成された反射型垂直配向液晶表示装置では、できるだけ多くの環境光を取り込んで、これを観測者の方に反射するように設計されている。

図１２を参照するに、外部から斜めに、入射角θ1で入射した環境光は、空気と位相差板４５の屈折率比で決まる屈折角θ2で屈折され、さらに液晶層４３に屈折角θ3で入射する。

液晶層４３と基板４４との界面においては、図１２に図示を省略している垂直分子配向膜４２Ｄの作用により、液晶分子４３Ａは、前記液晶層４３に駆動電界が印加されない非駆動状態においては、基板４４の面に略垂直な方向に配向が規制されている。このため、入射光は前記液晶層４３の基板４４との界面近傍においては、液晶分子に対してθ3の角度で入射する。液晶層４３の屈折率は約１．５で位相差板４５の屈折率とほとんど同じであるため、前記入射角θ3は入射角θ2とほとんど等しいとみなすことができる。

一方、このような反射型液晶表示層４０では、先の実施例でも説明したように、基板４４に対して斜めに入射する環境光を基板４４に対して垂直な方向に出射させる必要があり、このためＴＦＴ基板４１上に凹凸パターン４２が形成されている。

図１２ではこのような凹凸パターン４２を、断面が二等辺三角形となる円錐により近似しているが、前記凹凸パターン４２上においては液晶分子４３Ａは、配向方向が、前記凹凸パターン４２を覆う垂直分子配向膜４２Ｃの作用により、前記凹凸パターン４２が基板４１の面に対して角度ζで形成する斜面に対して垂直に規制される。すなわち、前記液晶層４３中においては、液晶分子４３Aはチルト角を、前記基板４４との界面における０°の値から前記凹凸パターン４２上におけるζまで、徐々に増加させる。そこで、前記液晶層４３の基板４１との界面近傍においては、液晶分子４３Ａに入射する入射光の入射角は、液晶分子４３Ａの凹凸パターン４２により誘起されたチルトにより、前記角度θ3よりも角度ζだけ減少する。

そこで、前記位相差板４５から液晶層４３に入射した入射光は前記凹凸パターン４２に入射角ζで入射し、反射角ζで反射され、その結果、前記凹凸パターン４２上において配向規制されている液晶分子４３Ａに入射角ζで再び入射する。

一方液晶層４３と基板４１との界面においては液晶分子４３Ａは基板４１の面に垂直に配向方向が規制されているため、液晶分子４３Ａは配向方向を基板４１から４４に向って徐々に変化させていく。これに伴い、液晶分子４３Ａに入射する反射光の入射角も徐々に減少し、前記基板４４との界面においてはゼロになる。

図１２の光学系において入射光が凹凸パターン４２に到達するまでの往路光路長のうち、位相差板４５中の光路長部分は、図１２中に示すようにｄｖ／ｃｏｓθ2で与えられるが、これはθ2≒θ3であることを考えると、おおよそｄｖ／ｃｏｓ２ζに等しくなる（ｄｖ／ｃｏｓθ2≒ｄｖ／ｃｏｓ２ζ）。また液晶層１３中における入射光の光路長部分は、ｄｌｃ／ｃｏｓ２ζで与えられる。これに対し、前記凹凸パターン４２で基板４１の主面に垂直方向に反射された反射光の光路長は、液晶層４３中においてはｄｌｃ、位相差板４５中においてはｄｖとなる。

このように斜め方向から環境光が入射する反射型液晶表示装置４０では入射光の光路長と反射光の光路長とが異なるため液晶表示装置が非駆動状態にあってもリタデーションが発生し、その大きさが入射角θ1および凹凸パターン４２のなす角度ζに依存することになる。

例えば液晶層４３の厚さｄｌｃが３μｍ、液晶層４３中における異常光と常光との屈折率差Δｎが０．０６７であり、凹凸パターン４２の傾斜角分布（傾斜角ζとその存在の割合）から求まる平均傾斜角<ζ>が１３°で、入射光の入射角θ1が２５°である場合、非駆動状態、すなわち駆動電界が印加されていない状態における液晶層４３のリタデーションは、以下の表３の場合Ａに示すように、３３ｎｍとなる。

表３中には、前記場合Aに加えて、平均傾斜角<ζ>が９°の場合（B）、７．７°の場合（Ｃ）および７．５°の場合（Ｄ）が例示されている。

図１１，１２の反射型液晶表示装置４０においてこのような液晶層４３の斜め方向のリタデーションを補償するには、前記位相差板４５として、基板に垂直な方向に負の誘電率異方性を有する膜を使うことが考えられる。

前記表１には、前記位相差板４５として基板面に平行な方向と垂直な方向の屈折率差｛（Ｎx＋Ｎy）／２−Ｎz｝が０．０００６のもの（位相差(1)）、０．００１３のもの（位相差(2)）、０．００１７のもの（位相差(3)）、０．００２４のもの（位相差(4)）を使った場合の、斜め方向へのリタデーション値および補償率を例示している。

以下に、このような負の誘電率異方性を有する位相差板４５を使って行う斜め方向へのリタデーション補償について説明する。

図１３（Ａ）は、基板に垂直な方向に負の誘電率異方性を有する位相差板４５の屈折率楕円体を、また図１３（Ｂ）は、正の誘電率異方性を有する液晶層４３の屈折率楕円体を示す。また図１４（Ａ）は、図１３（Ａ）の屈折率楕円体をＹ−Ｚ面で切った状態を、さらに図１４（Ｂ）は図１３（Ｂ）の屈折率楕円体をＹ−Ｚ面で切った状態を示す。以下の議論では、位相差板４５および液晶層４３のいずれにおいても、面内における屈折率異方性はないものと仮定する（Ｎx＝Ｎy）。

図１３（Ａ），１３（Ｂ）および図１４（Ａ），１４（Ｂ）を参照するに、Ｘ−Ｙ面に対し、入射角θで入射した光の常光屈折率および異常光屈折率は、Ｘ軸回りでＸＹ平面を−θ回転させた平面で屈折率楕円体を切断した切り口に形成される楕円の長軸と短軸、あるいは短軸と長軸に相当する。

図１４（Ａ），１４（Ｂ）を参照するに、入射光が基板法線方向（Ｚ軸方向）から角度θだけ傾斜して入射した場合、Ｙ方向およびＺ方向への見かけの屈折率Ｎｙ'，Ｎｚ'は、

により、求められる。

先の表３において、液晶層および位相差板のリタデーションの値、および各位相差板について示されている補償率は、このようにして求められた見かけの屈折率Ｎx'，Ｎy'，Ｎz'および入射角θを使って計算されており、従って入射光の斜め入射の効果が取り入れられている。

表３を再び参照するに、位相差板(1)および(4)では十分な補償を実現することができないが、位相差板(2)および(3)では、ほぼ１００％に近い、最適な補償を行うことが可能であるのがわかる。

このようなリタデーションの補償は、当然ながら液晶層のリタデーションｄｌｃ・Δｎにより変化し、液晶層のリタデーションが変化すると、これに比例して変化させる必要がある。一般にリタデーションの値は基板面に平行もしくは垂直な方向における値で表されるため、位相差板のリタデーションも、斜め方向への実効的な値ではなく基板面に平行または垂直方向の値で示すのが好ましい。そこで、上記の結果に基づいて位相差板の好ましいリタデーションを規定すると、平均傾斜角ζが１３°の反射板Ａの場合、
０．５≦［ｄｆ・｛（Ｎx＋Ｎy）／２−Ｎz｝］／（ｄｌｃ・Δｎ）≦０．７
の範囲となる。この範囲であれば、位相差板のリタデーションは最適値から１０％程度ずれることがあるが、それでもなお黒表示の補償として顕著な効果が得られる。

一方、平均傾斜角ζが７〜９°の範囲の反射板Ｂ〜Ｄを使った場合には、非駆動状態において液晶層４３は１１〜１６ｎｍの範囲のリタデーションを有し、これに対応する位相差板としては位相差板(2)が適当である。この場合も、最適値からの許容範囲を考えると、好ましい位相差板のリタデーションは、
０．４≦［ｄｆ・｛（Ｎx＋Ｎy）／２−Ｎz｝］／（ｄｌｃ・Δｎ）≦０．６
となる。

そこで上記の結果を総合すると、反射型液晶表示装置４０として好ましいリタデーションの範囲は、
０．４≦［ｄｆ・｛（Ｎx＋Ｎy）／２−Ｎz｝］／（ｄｌｃ・Δｎ）≦０．７
であると結論される。

前記傾斜角ζが７°以下になると環境光を取り込む入射角θ1が過小になってしまい、環境光を効率的に取り込むことが困難になる。

特に図１１の構成において位相差板４５として、面内方向に１０ｎｍ程度、垂直方向に５０ｎｍ程度のリタデーションを有するＴＡＣ膜を積層して使うのが好都合である。これにより、安い費用で黒表示の実質的に完全な補償を実現することが可能になる。

なお、偏光板４７もＴＡＣ膜よりなる防湿膜を有するが、この防湿膜は１／４波長板４６と偏光板４７との間に配設されるため、位相差板４５が示すような補償効果は得られない。これについては後述する。

さらに図１１の液晶表示装置４０では、１／４波長板４６が位相差板４５と偏光板４７との間に配設されている。このような１／４波長板４６は液晶層４３よりも波長分散性が小さい。そこで、このような波長分散性の小さい位相差板を偏光板４７と液晶層４３との間に配置し、偏光面の９０°回転を行うことにより、波長分散性の少ない、すなわち一部の可視光波長が漏れない、優れた黒表示を実現することができる。その際、前記１／４波長板４６、すなわち前記第２の位相差板は、位相差板４５、すなわち第１の位相差板の外側に配置するのが好ましく、位相差板４５と液晶層４３との間に配置するのは好ましくない。位相差板４５の屈折率楕円体は方位角依存性を有しており、１／４波長板４６を位相差板４５と液晶層４３との間に配置してしまうと、偏光板を透過した直線偏光の光で補償することになり、ある方位では効果的な補償が行われるが、ある方位では行われなくなり、全体として補償効果が小さくなってしまう。これに対し、前記１／４波長板４６を位相差板４５の外側に形成しておいた場合、１／４波長板４６を透過した円偏光の光で補償することになり、方位角依存性の影響を受けなくなる。すなわち、円偏光の光は全方位で等価であるため、例え位相差板４５の屈折率楕円体に方位角依存性があっても、全方位の和として光学補償が行われることになる。

ところで、ＴＡＣ膜４５のような位相差板は面内遅相軸を有するため、このように１／４波長板４６と積層した場合、１／４波長板４６のリタデーション特性が影響される。例えばそれぞれの遅相軸を平行に配置した場合、基板面に平行な方向のリタデーションが位相差板４５と１／４波長板４６との和になり、これらを直交して配向すると、差になる。そこで前記１／４波長板４６として１／２波長板と１／４波長板との積層による波長分散性が最小化された素子を使った場合、位相差板４５の面内遅相軸が前記積層１／４波長板４６の面内遅相軸からずれると、積層構造に位相差板４５が実効的に含まれてしまい、波長分散特性に影響が出てしまう。

この問題を回避するためには、ＴＡＣ膜４５の面内遅相軸を、前記積層１／４波長板を構成する１／２波長板あるいは１／４波長板の面内遅相軸に一致させるのが好ましい。この場合には、リタデーションの増減以外の影響は生じない。

特に前記位相差板４５と１／４波長板４６とを、それぞれの面内遅相軸が略平行になるように配置し、さらに面内リタデーションの和が可視光波長のほぼ１／４になるようにすることで、位相差板４５の面内リタデーションにより生じる１／４波長板４６のリタデーション作用のずれが抑制され、完全な黒表示の補償が可能になる。

特に１／４波長板４６が先に説明したような積層構造の素子である場合、位相差板４５の面内遅相軸は積層構造を構成する１／４波長板あるいは１／２波長板のいずれかの面内遅相軸に合わせればよい。また１／４波長板と位相差板４５の面内リタデーションの和が１／４波長になるように、あるいは１／２波長板と位相差板４５の面内リタデーションの和が１／２波長になるように、リタデーションの調整を行う。この場合には、必ずしも位相差板４５と積層１／４波長板４６の面内リタデーションの和が可視光波長の１／４になるわけではないが、積層１／４波長板４６が全体として可視光波長の１／４の面内リタデーションを有するようにどちらかの位相差板のリタデーションが調整されておれば、同様の意味となる。

次に図１１の反射型液晶表示装置４０の製造工程について説明する。

本実施例ではＴＦＴ基板４１上にレジスト膜を約１μｍの厚さでスピンコートし、９０℃，３０分間のプリベークの後、前記凹凸パターン４２に対応するマスクを使って前記レジスト膜を紫外光により露光した。さらにこれを現像し、１３５℃で４０分間ベーク処理し、さらに２００℃で６０分間最終ベーク処理することにより、前記平均傾斜角<ζ>が７．７°の凹凸パターン４２を形成した。なお、凹凸パターン４２の傾斜角は、ベーク温度および時間を変えることで任意に設定できる。

さらにこのようにして形成された凹凸パターン４２表面にＡｌ膜４２Ａを２００ｎｍの厚さに蒸着した。

さらに、このようにして処理されたＴＦＴ基板４１および対向基板４２に垂直分子配向膜４２Ｃおよび４２Ｄを塗布し、３μｍ径のスペーサを介して貼り合わせ空パネルを形成した。

次に前記ＴＦＴ基板４１と対向基板４２との間の空隙に負の誘電率異方性（Δε＝−３．５）を有し、異常光と常光との屈折率差Δｎが０．０６７の液晶を注入し、液晶パネルを形成した。

さらに前記基板４４上に、面内リタデーションが１０ｎｍで垂直方向のリタデーションが４７ｎｍの２軸性のＴＡＣ膜を前記位相差板４５として２枚積層し、面内遅相軸の方位を８５°に設定して形成し、この上に面内リタデーションＷが１３５ｎｍの１／４波長板と面内リタデーションが２５０ｎｍの１／２波長板とを、それぞれ１４０°および８５°の遅相軸方位に積層することにより、積層１／４波長板４６を形成した。さらに前記１／４波長板４６上に偏光板４７を、吸収軸方位が７５°になるように形成する。

このように構成された垂直配向反射型液晶表示装置４０では積層１／４波長板を１／４波長板４６として使うことにより、波長分散性を抑制することが可能である。また位相差板４５の面内遅相軸を、積層１／４波長板４６中の１／２波長板の面内遅相軸に一致させることにより、１／２波長板の面内リタデーションの値を位相差板４５の面内リタデーションの分だけ減少させ、１／４波長板４６全体として視感度の高い緑波長（５４０ｎｍ）において１／２波長に相当する面内リタデーションを実現している。一方、前記位相差板４５は電圧印加時における液晶層のリタデーションを補償するために設けられた負の屈折率異方性を有する位相差板であり、位相差板４５の面内リタデーションｄｆ・｛（Ｎx＋Ｎy）／２−Ｎz｝は、液相層４３の面内リタデーションｄｌｃ・Δｎに対して、
ｄｆ・｛（Ｎx＋Ｎy）／２−Ｎz｝／（ｄｌｃ・Δｎ）＝０．４７
となる。

以下の表４は、このようにして得られた反射型液晶表示装置４０について、所定の駆動電圧を印加して白表示および黒表示を行い、得られた白および黒表示について、積分球光源を用いた分光輝度計により反射率を測定した結果を示す（実施例４）。積分球光源は全角度、全方位に光が出射する拡散光源であり、室内照明や太陽光などの環境光に近い照明が得られる。

表４を参照するに、本実施例により、反射型液晶表示装置４０の黒表示反射率は０．５３，白表示反射率は１２．６４となり、２４．１のコントラスト比が実現されていることがわかる。

表４中には比較のため、比較例４〜７の結果も示してある。

比較例４では、位相差板４５と積層１／４波長板４６の積層順序を逆転し、前記基板４４上に最初に積層１／４波長板４６の１／４波長板を、次に積層１／４波長板４６の１／２波長板を積層し、前記位相差板４５を前記１／２波長板上に積層している。各々の膜４４〜４７および凹凸パターン４２の構成を含む液晶層４３の構成自体は先の実施例４と同じである。

比較例５では、先の実施例４と同じ構成の液晶表示装置において、積層１／４波長板４６の上部層を構成する１／２波長板を面内リタデーションが２７０ｎｍの一軸性フィルムとしている。また積層１／４波長板４６中の１／４波長板を、その遅相軸が液晶層のアンカリング方位（ラビング方位）と一致するように配置し、これにより、面内リタデーションを、実施例４の場合の１／４波長板よりも２０ｎｍ減少させている。

これに対し、比較例６では、実施例４の装置において位相差板４５を省略し、また積層１／４波長板４６中の１／２波長板として、面内リタデーションが２７０ｎｍの一軸性フィルムを使っている。

さらに比較例７では、基板４１，４４表面に水平配向膜を塗布し、径が３μｍのスペーサを介してこれらを貼り合せた後、間の空隙に正の誘電率異方性（Δε＝６．０）を有し異常光と常光の屈折率差Δｎが０．０６７の液晶を封入した。すなわち、比較例７の装置はＴＮモードの反射型液晶表示装置である。

再び表４を参照するに、実施例４で示した、本実施例による反射型液晶表示装置４０においては黒表示の反射率が他の液晶表示装置のいずれよりも低く、その結果として、他の装置のいずれよりも高いコントラスト比が得られているのがわかる。

図１５，１６は、このようにして得られた本実施例（実施例４）による垂直配向反射型液晶表示装置４０について黒表示状態での反射率およびコントラスト比を、前記液晶表示装置４０をスポット光源を使い２５°の入射角で照射した場合についてそれぞれ示す。また図１５、１６中には、同様な測定を、前記実施例６の装置に対して行った場合を比較のため示している。

図１５，１６を参照するに、本実施例の反射型液晶表示装置４０では、全方位角について黒反射率が比較例よりも低下し、コントラスト比が向上していることがわかる。一般に単一の偏光板を使った反射型液晶表示装置では、黒表示の反射率は偏光板の吸収軸方位に対応する方位角で最も低くなり、透過軸方位に対応する近傍の方位角で最も高くなる傾向がある。

図１５，１６においても、黒表示の反射率が偏光板４７の吸収軸方位に対応する２５５°近傍の方位角において最小になっており、またコントラスト比が最大になっているのがわかる。

以下の表５は、前記実施例４の液晶表示装置４０および比較例６の液晶表示装置で、偏光板の吸収軸方位における黒表示および白表示の反射率およびコントラスト比の方位角依存性を比較して示す。

表５を参照するに、本実施例では、偏光板の吸収軸方位に対応する２５５°近傍の方位角において比較例よりも黒表示の反射率が１８％も減少していることがわかる。また、この方位においてはコントラスト比も４８．７％から６７．５％まで増大しているのがわかる。

［第５実施例］
次に、本発明の第５実施例による反射透過型液晶表示装置について説明する。

図１７は従来の反射透過型液晶表示装置５０の概略的構成を示す。

図１７を参照するに、反射透過型液晶表示装置５０は概略的には一対のガラス基板５１，５２と、間に封入された液晶層５３とよりなっており、前記ガラス基板５２の内面には一様に透明電極５２Ａが形成されている。一方、前記ガラス基板５１の内面には平坦化膜５１Ａが形成されており、前記平坦化膜５１Ａ中には透過光窓として開口部５１ａが形成されている。

前記平坦化膜５１Ａの表面には凹凸を有する反射電極５１Ｂが形成されており、また前記開口部５１ａにおいては前記基板５１上に透明電極５１Ｃが形成されている。

さらに前記基板５１の外側には円偏光子５４が、また前記基板５２の外側には別の円偏光子５５が形成されている。

このような構成の反射透過型液晶表示装置５０では、光学スイッチングを液晶層５３のリタデーションを変調することにより実現しているが、このためには前記ガラス基板５２を通って入射し、反射電極５１Ｂで反射されて出射する光の液晶層５３中における光路長と、前記基板５１から光学窓５１ａを通って液晶層５３に入射し、液晶層５３およびガラス基板５２を通過して出射する光の光路長とが等しい必要があり、従って前記平坦化膜５１Ａを液晶層５３の厚さの１／２の厚さに形成する必要がある。

しかしこのような液晶表示装置を製造しようとすると、基板５１上に厚い平坦化膜５１Ａを形成する工程と、前記平坦化膜５１Ａ上に反射電極５１Ｂを形成する工程と、光学窓５１ａを形成する工程と、前記基板５１上に光学窓５１ａに対応して透明電極５１Ｃを形成する工程とが、通常の透過型液晶表示装置の製造工程に加えて必要になり、製造工程が非常に複雑になってしまう。

また図１７の反射透過型液晶表示装置５０では、Ａｌ反射電極５１ＢとＩＴＯなどよりなる透明電極５１Ｃとの境界部に、電池効果による腐食を阻止するためにバリアメタル層５１ｂを設ける工程がさらに必要になる。

これに対し、図１８は、上記の課題を解決した本発明の第５実施例による反射透過型液晶表示装置６０の構成を示す。

図１８を参照するに、液晶表示装置６０は概略的には一対のガラス基板６１，６２と、間に封入されたポリマネットワーク液晶層６３とよりなり、前記ガラス基板６２の内面には一様に透明電極６２Ａが形成されている。

一方前記ガラス基板６１の内面にはスリット状開口部６１ａを有する反射電極パターン６１Ａが形成されており、前記液晶層６３を構成するポリマネットワーク液晶としては、例えば特開平５−２７２２８号公報に記載されたものを使うことが可能で、駆動電界が印加されていない非駆動状態において光学的に透明な状態をとり、駆動電界が印加されている駆動状態において散乱状態をとることを特徴とする。

さらに前記ガラス基板６１の外側には円偏光子６４が、ガラス基板６２の外側には直線偏光子６５が設けられる。

図１９（Ａ），（Ｂ）は図１８の反射透過型液晶表示装置６０の、それぞれ黒表示状態および白表示状態における動作を説明する図である。

１９（Ａ）を参照するに、左側は黒表示状態における反射モード動作を、右側は透過モード動作を示しており、反射モード動作では液晶パネル前面からの入射光は直線偏光子６５により直線偏光に変換され、さらに遅相軸が偏光板６５の吸収軸に対して４５°になるように形成され、入射光の約１／４波長のリタデーションを有する非散乱状態の液晶層６３により円偏光に変換される。なお、液晶層６３の非散乱状態におけるリタデーションは入射光波長、すなわち可視光波長λの１／４に限定されるものではなく、λ／４＋０．５ｎ；ｎ＝０，１，２…、ｎは自然数）であってもよい。

円偏光に変換された入射光は前記反射電極６１Ａにより円偏光の状態で反射され、液晶層６３中を逆の経路で通過する際に、当初の偏光面に対して直交する偏光面を有する直線偏光に変換される。そこで、このようにして液晶層６３を出射する直線偏光状態の反射光は前記直線偏光板６５により遮断され、所望の黒表示が得られる。

一方、透過モード動作では、前記基板６１に液晶パネル前面から入射する入射光は前記円偏光板６４を通る際に円偏光に変換され、さらに前記反射電極６１Ａ中の光学窓６１ａを通って液晶層６３中に導入される。

液晶層６３は非散乱状態にあり、従って入射円偏光は液晶層６３を通過する際に、先の反射円円偏光の場合と同様に、直線偏光子６５の吸収軸に対して直交する偏光面を有する直線偏光に変換される。これにより、液晶層６３中を透過する透過光も直線偏光子６５により遮断されることになる。

一方図１９（Ｂ）の白表示状態では、前記液晶層６３は散乱状態にあり、従って前記直線偏光子６５を通過して液晶層６３中に入射する直線偏光は液晶層６３中において散乱され、散乱された状態で反射電極６１Ａにより反射される。このような散乱光は液晶層６３中を反射光として逆方向に通過する際にも散乱を受け、その結果、前記入射側直線偏光子６５には、吸収軸に平行な偏光面を有する偏光成分のみならず、様々な偏光面を有する偏光成分が入射する。

従って、偏光子６５中を、これらの偏光成分のうち、吸収軸に垂直な偏光面を有する成分が、直線偏光の形で通過し、所望の白表示が得られる。

透過光の場合も同様で、基板６１に円偏光子６４を通って入射する入射光は前記液晶層６３中において散乱され、散乱により形成された偏光成分のうち、偏光子６５の吸収軸に直交する偏光面を有する偏光成分が、偏光子６５を通過する。

かかる構成の反射透過型液晶表示装置６０では、図１７の従来の反射透過型液晶表示装置５０におけるのような厚い平坦化膜５１Ａや表面散乱形状を有する電極５１Ｂ、さらに光学窓５１ａに対応した透明電極５１Ｃを形成する必要がなく、単にスリット状にパターニングされた反射電極６１Ａを基板６１の内面に形成するだけでよい。また、反射電極６１Ａは透明電極とコンタクトすることがなく、従ってバリアメタル層を形成する必要もない。このため、装置製造が非常に容易になり、反射透過型液晶表示装置の製造費用を大きく低下させることが可能になる。

このような液晶層の非散乱状態と散乱状態との間における状態の遷移を光学的スイッチングに利用する液晶表示装置では、視野角が制限されることがなく、非常に優れた視野角特性を実現できる。

図１８の例では、非散乱状態において液晶層が入射光の１／４波長のリタデーションを有していたが、本発明の別の態様として、図２０に示すように液晶層のリタデーションが非常に小さい場合の構成がある。ただし図２０中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図２０を参照するに、反射透過型液晶表示装置７０では液晶層６３の代わりに、非散乱状態における面内リタデーションが、散乱層として使われる液晶の複屈折Δｎとセル厚ｄの積Δｎ・ｄに比べて小さく、好ましくはおおよそ無視できるようなポリマ分散型液晶層７３が使われ、これに伴って直線偏光子６５が円偏光子６６に置き換えられている。

図２１（Ａ），（Ｂ）は、図２０の反射透過型液晶表示装置７０の、それぞれ黒表示状態および白表示状態における動作を説明する図である。

図２１（Ａ）を参照するに、左側は黒表示状態における反射モード動作を、右側は透過モード動作を示しており、反射モード動作では液晶パネル前面からの入射光は円偏光子６６により円偏光に変換され、さらに非散乱状態にありリタデーションが実質的に無視できる程度に小さい液晶層７３中を円偏光のまま通過する。

前記液晶層７３中を通過した入射光は前記反射電極６１Ａにより円偏光のまま反射され、液晶層７３中を円偏光のまま逆の経路で通過する。さらに前記液晶層７３を通過した円偏光は円偏光板６６に逆の経路で入射し、遮断される。

一方、透過モード動作では、前記基板６１にパネル裏面から入射する入射光は前記円偏光板６４を通る際に円偏光に変換され、さらに前記反射電極６１Ａ中の光学窓６１ａを通って液晶層７３中に導入される。

液晶層７３は非散乱状態にあり、従って入射円偏光は円偏光のまま液晶層７３を通過し、先の反射円円偏光の場合と同様に、円偏光子６６により遮断される。

一方図１９（Ｂ）の白表示状態では前記液晶層７３は散乱状態にあり、従って前記円偏光子６６を通過して液晶層７３中に入射する円偏光は液晶層７３中において散乱され、散乱された状態で反射電極６１Ａにより反射される。このような散乱光は液晶層７３中を反射光として逆方向に通過する際にも散乱を受け、その結果、前記入射側円偏光子６６には様々な偏光面を有する偏光成分が入射する。

従って、偏光子６６中を、これらの偏光成分のうち、吸収軸に垂直な偏光面を有する成分が通過し、所望の白表示が得られる。

透過光の場合も同様で、基板６１に円偏光子６４を通って液晶パネル裏面から入射する入射光は前記液晶層７３中において散乱され、散乱により形成された偏光成分のうち、偏光子６６の吸収軸に直交する偏光面を有する偏光成分が、偏光子６６を通過する。

かかる構成の反射透過型液晶表示装置７０では、図１７の従来の反射透過型液晶表示装置５０におけるのような厚い平坦化膜５１Ａや表面散乱形状を有する電極５１Ｂ、さらに光学窓５１ａに対応した透明電極５１Ｃを形成する必要がなく、単にスリット状にパターニングされた反射電極６１Ａを基板６１の内面に形成するだけでよい。また、反射電極６１Ａは透明電極とコンタクトすることがなく、従ってバリアメタル層を形成する必要もない。このため、装置製造が非常に容易になり、反射透過型液晶表示装置の製造費用を大きく低下させることが可能になる。

以下の表６は、図１７の従来の反射透過型液晶表示装置５０と本発明の反射透過型液晶表示装置６０，７０との間での製造工程の比較を示す。

表６を参照するに、本発明では平坦化膜５１Ａの形成工程が不要になり、また平坦化膜５１Ａの表面に凹凸パターン５１Ｂを形成する工程が不要になり、さらに光学窓領域に透明電極５１Ｃを形成する工程が不要になる。

本発明では単に反射電極をパターニングするだけでよく、反射透過型液晶表示装置の製造工程が実質的に簡素化される。

ところで、図１８の反射透過型液晶表示装置６０あるいは図２０の反射透過型液晶表示装置７０のように、対向基板６２上に一様な透明対向電極６２Ａを有し反射電極６１Ａとしてスリット形状の電極パターンを使った構成の液晶表示装置では、液晶層６３あるいは７３に駆動電界を印加する際に、図２２〜２４に示すようにいくつかの駆動モードが考えられる。

図２２は、横電界モードあるいはＩＰＳモードとよばれる駆動方式であり、櫛型の反射電極の隣接する一対の電極指の間に駆動電圧を印加する。これに対し図２３は、前記ＩＰＳモードと区別するために仮に縦電界方式あるいはＳモードとよぶ駆動方式であり、前記対向電極６２と反射電極６１Ａとの間に駆動電圧を印加する。さらに図２４は仮に片側縦電界方式あるいはｓＳモードとよぶ駆動方式で、ＩＰＳモードとＳモードとを組合せた駆動方式になっている。すなわち図２４の駆動モードでは対向電極６２と一つの電極指が第１の電位に駆動され、前記電極指の両側の電極指が第２の電位に駆動されている。

図２５（Ａ）は、図２３のＳモード駆動方式に使われる反射電極６１Ａの構成例を、図２５（Ｂ）は図２２のＩＰＳモードあるいは図２４のｓＳモード駆動方式に使われる反射電極６１Ａの構成例を示す。

図２５（Ａ）を参照するに、ガラス基板６１上にはＴＦＴ６１Ｔおよびゲート電極６１Ｇ，データ電極６１Ｄが形成されており、透過領域６１ａに対応したスリットを有する電極が反射電極６１Ａとして形成されている。

これに対し図２５（Ｂ）の構成ではガラス基板６１上に同様なＴＦＴ６１Ｔ，ゲ−ト電極６１Ｇ，データ電極６１Ｄのほかに、複数の櫛型電極６１Ａ₁および６１Ａ₂が交互に形成されており、前記櫛型電極６１Ａ₁は共通にＴＦＴ６１Ｔに接続され、前記櫛型電極６１Ａ₂は共通にコモンライン６１Ｃに接続されている。電極６１Ａ₁と電極６１Ａ₂との間には、透過領域６１ａに対応した隙間が形成されている。

図２５（Ａ）あるいは２５（Ｂ）の構成のＴＦＴ基板を前記基板６１として使い、５μｍ径のスペーサを介して基板６１および６２を貼り合せることにより、図１８の液晶表示装置１８を、ＩＰＳ駆動方式、Ｓモード駆動方式およびｓＳモード駆動方式のそれぞれについて作製した。その際、前記基板６１および６２上に水平配向膜を形成し、これに液晶分子がスリット方向に直交する方向にホモジニアス配向するようにラビングを行った。さらに基板６１と６２との間の空隙にＵＶキュアラブル液晶と複屈折Δｎが０．２３０６で誘電率異方性Δεが１５．１の液晶とを混合した混合液晶を封入し、さらに紫外光照射を行うことにより、液晶層６３中にポリマネットワーク散乱層を形成した。

図２６は、このようにして形成した反射透過型液晶表示装置６０について、印加電圧と透過率の関係を、電極パターン６１Ａの幅Ｅを４μｍに設定し、スリット６１ａの幅Ｇを様々に変化させながら測定した結果を示す。図２６中、電極幅スリット幅Ｇはμｍ単位で示してある。また透過率は非駆動状態での透過率により規格化されている。

図２６より、スリット幅Ｇが小さいほど駆動電圧が低下しており、またＳモード駆動方式を使った場合に、最も駆動電圧を低下させることができるのがわかる。

また本実施例の別の実験において、図２５（Ａ）あるいは（Ｂ）に示す構成のＴＦＴ基板を基板６１として使い、図１８の反射透過型液晶表示装置６０を形成した。

この実験では、前記基板６１および対向基板６２の表面にＰＶＡあるいは可溶性ポリイミドよりなる水平分子配向膜を形成し、液晶分子がホモジニアス配向するようにラビング処理を行った後、基板６１および６２を径が２．３μｍのスペーサを介して貼り合せ、空隙に複屈折Δｎが０．０６７のネマチック液晶に重合開始材を含むＵＶキュラブル液晶を１０重量％加えた混合液晶を封入した。これに紫外光照射を行い、リタデーションが１５４ｎｍのポリマネットワーク液晶を形成した。さらに、対向基板６２の外側に、直線偏光板６５を透過軸は液晶配向方位から略４５°になるように形成し、さらに基板６１の外側に円偏光板６４を形成した。

これにより、安い費用で反射透過型液晶表示装置６０を製作することが可能になった。

また本実施例の別の実験において、図２５（Ａ）あるいは（Ｂ）に示す構成のＴＦＴ基板を基板６１として使い、図２０の反射透過型液晶表示装置７０を形成した。

この実験では、前記基板６１および対向基板６２を、径が６μｍのスペーサを介して貼り合せ、空隙に複屈折Δｎが０．２３の液晶にＵＶ硬化樹脂モノマを２０重量％加えた混合液晶を封入し、これに紫外光照射を行い、ポリマ分散型液晶７３を形成した。さらに、ＴＦＴ基板６１の外側および対向基板６２の外側に、円偏光板６４および６６を形成することにより、駆動電圧を印加しない非駆動状態で白表示が得られ、駆動状態で黒表示が得られる反射透過型液晶表示装置７０が形成された。

この実験では、前記基板６１および対向基板６２表面にＰＶＡあるいは可溶性ポリイミドよりなる垂直配向膜を形成し、径が５μｍのスペーサを介して貼り合せ、空隙に複屈折Δｎが０．２３の液晶に重合開始剤を含むＵＶキュアブル液晶を１０重量％加えた混合液晶を封入し、これに紫外光照射を行い、ポリマネットワーク液晶７３を形成した。さらに、ＴＦＴ基板６１の外側および対向基板６２の外側に、円偏光板６４および６６を形成することにより、駆動電圧を印加しない非駆動状態で黒表示が得られ、駆動状態で白表示が得られる反射透過型液晶表示装置７０が形成された。

図２７は、図１８の反射透過型液晶表示装置６０あるいは図２０の反射透過型液晶表示装置７０にカラーフィルタＣＦを設ける際の構成例を示す。

図２７を参照するに、対向基板６２を通ってパネル前面から入射し、反射電極６１Ａで反射される光は対向基板６２の内側に形成されたカラーフィルタＣＦを往復で２回通過するのに対し、ＴＦＴ基板６１を通ってパネル裏面から入射する光はカラーフィルタＣＦを一度通過するだけである。

このため、カラーフィルタＣＦの色純度が一様であると、反射光と透過光とで色度が異なってしまう。

このため、図２７の構成では、前記カラーフィルタＣＦのうち、透過領域６１ａに対応する部分ＣＦ₁においてカラーフィルタＣＦの厚さを他の部分の２倍に増大させて透過光および反射光がいずれも同一の色度を有するようにしている。

図２８は図２７の一変形例であり、カラーフィルタＣＦを基板６１上に形成し、カラーフィルタＣＦの厚さを、反射電極６１Ａを使って調整している。

すなわち、カラーフィルタＣＦを前記基板６１上に反射電極６１Ａの厚さの倍の厚さに形成することで、前記透過領域６１ａ上におけるカラーフィルタＣＦの厚さを前記電極６１Ａ上における厚さの２倍に設定することが可能である。図２９の構成では、このようなカラーフィルタＣＦの膜厚の調整が自己整合的になされ、特別なパターン工程を行う必要がない。

図２９は図３０の一変形例であり、前記反射電極６１Ａの下に、レジスト膜等により、反射電極６１Ａに整合した形状のパターン６１Ｂを形成する。かかる構成によれば、反射電極６１Ａが図２８の場合よりも基板６１上の高い位置に形成される。図２９の構成は、特に反射電極６１Ａの厚さが薄く、図２８の構成では反射光を十分に着色できない場合に特に有効である。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
（付記）
（付記１）第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられ、表面に凹凸が形成された第２の基板と、
前記第２の基板上に前記凹凸を覆うように形成され、コンタクトホールを介して前記第２の基板上に形成されたスイッチング素子と電気的に接続され、前記凹凸に対応した凹凸を有する反射電極と、
前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた負の誘電率異方性を有する液晶層とよりなる垂直配向モードの反射型液晶表示装置において、
前記コンタクトホールを前記反射電極の中心に配置し、さらに前記第２の基板をこれに垂直な方向から見た場合に、前記コンタクトホールに重なる位置に、液晶層中の液晶分子の配向を制御する構造物を配置したことを特徴とする反射型液晶表示装置。

（付記２）前記構造物は、前記反射電極上に形成されることを特徴とする付記１記載の反射型液晶表示装置。

（付記３）前記構造物は、前記第１の基板の、前記第２の基板に面する側に設けられることを特徴とする付記１記載の反射型液晶表示装置。

（付記４）前記構造物は、前記第２の基板に垂直な方向から見た場合、前記コンタクトホールの大きさと概ね同じ大きさを有することを特徴とする付記１〜３のうち、いずれか一項記載の反射型液晶表示装置。

（付記５）前記構造物は、前記反射電極に前記コンタクトホールにより形成される段差に対応する高さを有することを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の反射型液晶表示装置。

（付記６）第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に設けられた負の誘電率異方性を有する液晶層と、前記第１および第２の基板の間に設けられた光重合性ポリマ構造物を挟持してなる垂直配向モードの反射型液晶装置の製造方法であって、
前記基板の法線方向に光を照射し、前記凸凹により基板面内方向に光を反射して前記ポリマ構造物を構成する化合物を光重合させる工程を含み、
前記ポリマを光重合する工程では、前記凸凹の形状により基板面内の反射強度に指向性を持たせ、前記指向性に対応する方位に前記化合物の光重合を行うことを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。

（付記７）第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられ、表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、
前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた負の誘電率異方性を有する液晶層と、
前記第１の基板と第２の基板の表面に形成された垂直配向膜とよりなる垂直配向モードの反射型液晶表示装置において、
前記垂直配向膜中における全ジアミン成分に対する垂直配向成分の比率を２５％以上にしたこと特徴とする反射型液晶表示装置。

（付記８）第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられ、基板表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、
前記第１および第２の基板の間に保持された負の誘電率異方性を有する液晶層とよりなる垂直配向モードの反射型液晶表示装置において、
前記第１の基板外側に偏光板を配置し、その吸収軸を前記凸凹による反射強度が極大となる方位に略平行に配置したことを特徴とする反射型液晶表示装置。

（付記９）第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられ、反射能を有する凹凸を形成された第２の基板と、
前記第１の基板と第２の基板との間に保持された、正又は負の誘電率異方性を有する液晶層と、
前記第１の基板の外側に配設された偏光板とよりなる反射型液晶表示装置において、
前記第１の基板と前記偏光板との間に、前記第１の基板の面に対して垂直な方向に負の屈折率異方性を有する位相差板を配設し、
前記位相差板のｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎx，ｎy，ｎz、前記液晶層の厚さをｄｌｃ、前記液晶層中における異常光と常光との屈折率差をΔｎとして、前記位相差板のリタデーションｄｆ・｛（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z｝の値を、
０．４≦［ｄｆ・｛（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z｝］／（ｄｌｃ・Δｎ）≦０．７
の範囲に設定したことを特徴とする反射型液晶表示装置。

（付記１０）前記位相差板は、前記第１の基板に平行な方向に遅相軸を有することを特徴とする付記９記載の反射型液晶表示装置。

（付記１１）さらに前記偏光板と前記位相差板との間に、前記第１の基板の面に平行な方向に正の屈折率異方性を有し、リタデーションが可視光波長の約１／４となる別の位相差板を配設したことを特徴とする付記９記載の反射型液晶表示装置。

（付記１２）前記位相差板および前記別の位相差板は、前記第１の基板に平行な方向に遅相軸を有することを特徴とする付記１１記載の反射型液晶表示装置。

（付記１３）前記位相差板および前記別の位相差板の、前記第１の基板に平行な方向のリタデーションの和が、可視光波長の約１／４に設定されていることを特徴とする付記１２記載の反射型液晶表示装置。

（付記１４）第１の基板と、
前記第１の基板に対向するように設けられた第２の基板と、
前記第１の基板の、前記第２の基板に面する側に設けられた透明電極と、
前記第２の基板の、前記第１の基板に面する側に設けられ、開口部を有する反射電極と、
前記第１の基板と第２の基板との間に挟持され、液晶層を含み、光の散乱能を散乱状態と非散乱状態との間で変化させる散乱層と、
前記第１の基板、前記第２の基板および前記散乱層とにより構成される液晶パネルの外側に、前記液晶パネルを挟持するように設けられた一対の偏光子とよりなり、
前記一対の偏光子の少なくとも一方は、円偏光子よりなることを特徴とする反射透過型液晶表示装置。

（付記１５）前記一対の偏光子は、いずれも円偏光子よりなることを特徴とする付記１４記載の反射透過型液晶表示装置。

（付記１６）前記一対の偏光子の一方は、直線偏光子であることを特徴とする付記１４記載の反射透過型液晶表示装置。

（付記１７）前記散乱層は非散乱状態において、可視光波長域の略λ／４位相差板（０．５ｎ＋λ／４；ｎ＝０，１，２，・・・ｎは自然数）に相当するリタデーションを有することを特徴とする付記１４〜１６のうちいずれか一項記載の反射透過型液晶表示装置。

（付記１８）前記散乱層は、非散乱状態における面内リタデーションが、前記散乱層を構成する液晶層の複屈折Δｎとセル厚ｄの積Δｎ・ｄよりも小さいことを特徴とする付記１４記載の反射透過型型液晶表示装置。

（付記１９）前記反射電極は、スリット形状を有することを特徴とする付記１４〜１８のうち、いずれか一項記載の反射透過型液晶表示装置。

（付記２０）さらに前記第１および第２の基板のいずれか一方にカラーフィルタを備え、前記カラーフィルタは、前記反射電極に対応する反射領域と、前記開口部に対応する透過領域において異なる色純度を有することを特徴とする付記１４〜１９のうち、いずれか一項記載の反射透過型液晶表示装置。

（付記２１）前記カラーフィルタは、前記反射電極上に設けられていることを特徴とする付記２０記載の反射透過型液晶表示装置。

本発明の第１実施例による反射型垂直配向液晶表示装置の画素領域の構成を示す平面図である。図１の反射型垂直配向液晶表示装置の断面構造を示す図である。図１の反射型垂直配向液晶表示装置において形成されるドメイン構造を示す図である。図１の反射型垂直配向液晶表示装置に対する比較例の構造を示す図である。図１の反射型垂直配向液晶表示装置による黒表示の例を示す図である。図１の反射型垂直配向液晶表示装置の一変形例を示す図である。本発明の第２実施例による反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。図７の反射型垂直配向液晶表示装置において生じる反射光の指向性を示す図である。図１の反射型垂直配向液晶表示装置において生じる反射光の指向性を示す図である。本発明の第３実施例による反射型垂直配向液晶表示装置の構成を示す断面図である。本発明の第４実施例による反射型液晶表示装置の構成を示す断面図である。図１１の反射型液晶表示装置中において生じる入射光の反射を示す図である。（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図１２の反射型液晶表示装置において使われる位相差板および液晶層の屈折率楕円体の例を示す図である。（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図１３（Ａ），（Ｂ）の屈折率楕円体の切り口を示す図である。本実施例による反射型液晶表示装置における黒表示状態における反射率の方位角依存性を、比較例と比較して示す図である。本実施例による反射型液晶表示装置におけるコントラスト比の方位核依存性を、比較例と比較して示す図である。従来の反射透過型液晶表示装置の構成を示す図である。本発明の第５実施例による反射透過型液晶表示装置の第１の構成を示す図である。（Ａ），（Ｂ）は、図１８の反射透過型液晶表示装置の動作原理を説明する図である。本発明の第５実施例による反射透過型液晶表示装置の第２の構成を示す図である。（Ａ），（Ｂ）は、図２０の反射透過型液晶表示装置の動作原理を説明する図である。本実施例で使われる駆動方式の例を示す図である。本実施例で使われる別の駆動方式を示す図である。本実施例で使われるさらに別の駆動方式を示す図である。（Ａ），（Ｂ）は、本実施例で使われるＴＦＴ基板の構成例を示す図である。本実施例の反射透過型液晶表示装置の動作特性を示す図である。本実施例の反射透過型液晶表示装置に使われるカラーフィルタの構成を示す図である。本実施例の反射透過型液晶表示装置に使われるカラーフィルタの別の構成を示す図である。本実施例の反射透過型液晶表示装置に使われるカラーフィルタのさらに別の構成を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０反射型液晶表示装置
１１，４１，５１，６１ＴＦＴ基板
１１Ａ，６１ＴＴＦＴ
１１Ｂ，６１Ｇゲート電極
１１Ｃ，６１Ｄデータ電極
１１Ｄ透明画素電極
１１Ｅ絶縁層
１１Ｆコンタクトホール
１２，４２凹凸パターン
１２Ａ，４２Ａ，６１Ａ反射電極
１２Ｂ配向制御構造物
１２Ｃ，１２Ｄ，４２Ｃ，４２Ｄ分子配向膜
１３，４３，５３液晶層
１３Ａ，４３Ａ液晶分子
１３Ｂポリマ鎖
１４，４４，５２，６２対向基板
１４Ａ，４４Ａ，５２Ａ，６２Ａ対向電極
１５，４５位相差板
１６，４６１／４波長板
１７，４７偏光板
４０液晶表示装置
５０，６０，７０反射透過型液晶表示装置
５１Ａ平坦化膜
５１ａ，６１ａ透過領域
５１Ｂ凹凸反射電極
５４，５５，６４，６６円偏光板
６１Ａ₁，６１Ａ₂ 電極指
６１Ｃコモン電極
６３，７３散乱層
６４円偏光板
６５直線偏光板

Claims

第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられ、反射能を有する凹凸を形成された第２の基板と、
前記第１の基板と第２の基板との間に保持された、正又は負の誘電率異方性を有する液晶層と、
前記第１の基板の外側に配設された偏光板とよりなる反射型液晶表示装置において、
前記第１の基板と前記偏光板との間に、前記第１の基板の面に対して垂直な方向に負の屈折率異方性を有する位相差板を配設し、
前記位相差板のｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎx，ｎy，ｎz、前記液晶層の厚さをｄｌｃ、前記液晶層中における異常光と常光との屈折率差をΔｎとして、前記位相差板のリタデーションｄｆ・｛（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z｝の値を、
０．４≦［ｄｆ・｛（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z｝］／（ｄｌｃ・Δｎ）≦０．７
の範囲に設定したことを特徴とする反射型液晶表示装置。
第１の基板と、前記第１の基板に対向して設けられ、表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、前記第１および第２の基板の間に設けられた負の誘電率異方性を有する液晶層と、前記第１および第２の基板の間に設けられた光重合性ポリマ構造物を挟持してなる垂直配向モードの反射型液晶装置の製造方法であって、
前記基板の法線方向に光を照射し、前記凸凹により基板面内方向に光を反射して前記ポリマ構造物を構成する化合物を光重合させる工程を含み、
前記化合物を光重合する工程では、前記凸凹の形状により基板面内の反射強度に指向性を持たせ、前記指向性に対応する方位に化合物の光重合を行うことを特徴とする反射型液晶表示装置の製造方法。
第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられ、表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、
前記第１の基板と第２の基板との間に設けられた負の誘電率異方性を有する液晶層と、
前記第１の基板と第２の基板の表面に形成された垂直配向膜とよりなる垂直配向モードの反射型液晶表示装置において、
前記垂直配向膜中における溶媒を除いた配向膜成分に対するジアミン系垂直配向性分の比率を１２％以上５０％以下にしたこと特徴とする反射型液晶表示装置。
第１の基板と、
前記第１の基板に対向して設けられ、基板表面に反射能を有する凹凸が形成された第２の基板と、
前記第１および第２の基板の間に保持された負の誘電率異方性を有する液晶層とよりなる垂直配向モードの反射型液晶表示装置において、
前記第１の基板外側に偏光板を配置し、その吸収軸を前記凸凹による反射強度が極大となる方位に略平行に配置したことを特徴とする反射型液晶表示装置。
第１の基板と、
前記第１の基板に対向するように設けられた第２の基板と、
前記第１の基板の、前記第２の基板に面する側に設けられた透明電極と、
前記第２の基板の、前記第１の基板に面する側に設けられ、開口部を有する反射電極と、
前記第１の基板と第２の基板との間に挟持され、液晶層を含み、光の散乱能を散乱状態と非散乱状態との間で変化させる散乱層と、
前記第１の基板、前記第２の基板および前記散乱層とにより構成される液晶パネルの外側に、前記液晶パネルを挟持するように設けられた一対の偏光子とよりなり、
前記一対の偏光子の少なくとも一方は、円偏光子よりなることを特徴とする反射透過型液晶表示装置。