JP2009294567A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半透過半反射型の液晶表示装置について、ＩＰＳモードやＦＦＳモード等のように液晶分子の配向方向が基板と略平行な場合であっても、特に反射表示部において良好な表示特性を得られるようにする。
【解決手段】一対の基板１ａ，１ｂと、これらの間に挟持されて各基板面と平行な方向に配向された液晶分子を有する液晶層２と、一方の基板１ａにパターン形成され、その形成領域を反射表示部４とし、非形成領域を透過表示部５とする反射層３と、を備える液晶表示装置において、前記反射層３の形成領域における当該反射層３と前記液晶層２との間に、前記基板面と平行な方向における屈折率ｎｘ，ｎｙと、これらに直交する光軸方向における屈折率ｎｚとが、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能する位相差層７を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関し、特には半透過半反射表示が可能な液晶表示装置とその製造方法に関する。

従来、液晶表示装置の広視野角化を図る手法の一つとして、同一基板側に一対の電極（画素電極およびコモン電極）を設け、各電極間に基板面と略平行な方向の電界を形成し、この電界によって液晶分子を基板に略平行な面内で回転させる、というものがある。具体的には、インプレーンスイッチング（In Plane Switching、以下「ＩＰＳ」と略す。）モードによるものや、フリンジ・フィールド・スイッチング（Fringe field Switching、以下「ＦＦＳ」と略す。）モードによるもの等が知られている。

また、近年では、モバイル用途の液晶表示装置として、半透過半反射表示を可能とし、これにより暗状態や外光下等での視認性を向上させたものが知られているが、このような半透過半反射表示とＩＰＳモードとを組み合わせて液晶表示装置を構成することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
図１３は、ＩＰＳモードによる半透過半反射型の液晶表示装置の構成例を示す側断面図である。
図例のように、半透過半反射型の液晶表示装置は、一対の基板３１ａ，３１ｂの間に、液晶層３２が挟持されて構成されている。そして、一方の基板３１ａのみに、光を反射する反射層３３が、選択的にパターン形成されている。この反射層３３の形成領域は、入射する外光を反射して画像表示を行う反射表示部３４として機能することになる。一方、反射層３３の非形成領域は、バックライトからの光を透過させて画像表示を行う透過表示部３５として機能することになる。
また、図１３（ａ）に示す構成の液晶表示装置では、液晶層３２がλ／４の位相差層として機能する反射表示部３４における波長分散を打ち消して黒を表示すべく、当該液晶層３２と反射層３３が形成されていない側の基板３１ｂとの間にλ／２位相差層３６が配設されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
一方、図１３（ｂ）に示す構成の液晶表示装置では、反射表示部３４に入射する外光について、偏光板と平行または直交状態でそのまま液晶層３２を透過させ、当該液晶層３２と反射層３３との間にλ／４位相差層３７を配設することで、黒を表示するような構成になっている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００６−１７１３７６号公報 特開２００５−３３８２５６号公報 特開２００６−７１９７７号公報

しかしながら、上述した従来構成では、特に反射表示部３４において、必ずしも良好な表示特性が得られるとは限らない。すなわち、反射層３３は拡散反射を行うために、通常、凹凸を有しているが、例えば、ＩＰＳモードでは、液晶分子の配向方向が基板と略平行であるため、当該液晶分子の配向状態が当該凹凸の影響でその位相差がλ／４の一定とはならず、光抜けが生じてしまうおそれがある。また、液晶分子が横方向に並ぶだけのため、視野角依存性が生じてしまい、斜め方向からの光抜けが大きくなってしまうという問題も生じることが考えられる。

そこで、本発明は、半透過半反射型の液晶表示装置について、ＩＰＳモードやＦＦＳモード等のように液晶分子の配向方向が基板と略平行な場合であっても、特に反射表示部において良好な表示特性を得られるようにすることを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された液晶表示装置で、一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持され、各基板面と平行な方向に配向された液晶分子を有する液晶層と、前記一対の基板の一方にパターン形成され、その形成領域を反射表示部とし、非形成領域を透過表示部とする反射層と、前記反射層の形成領域における当該反射層と前記液晶層との間に配されて、前記基板面と平行な方向における屈折率ｎｘ，ｎｙと、これらに直交する光軸方向における屈折率ｎｚとが、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能する位相差層とを備えるものである。

上記構成の液晶表示装置では、液晶層における液晶分子が基板面と平行な方向に配向されているので、当該液晶層を基板面と平行な方向に長手方向が延びる屈折率楕円体とみなせる。一方、反射層の形成領域である反射表示部に配された位相差層は、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能するので、当該位相差層を基板面に直交する光軸方向に長手方向が延びる屈折率楕円体とみなせる。したがって、各屈折率楕円体を足し合わせると、見かけ上屈折率楕円体が等方体となり、視野角によらずに黒表示状態での光抜けの発生を抑制し得るようになる。
しかも、位相差層は、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能することから、当該位相差層内での光軸方向における光透過を阻害してしまうことがない。したがって、位相差層を配置しても、反射表示部での明るさ（輝度）低下を招いてしまうのを回避し得るようになる。
さらには、反射層と液晶層との間にポジティブＣプレートとして機能する位相差層が存在することから、例えば反射層が凹凸を有した形成された場合であっても、当該位相差層では、基板面に直交する光軸方向については、当該凹凸によって位相差が影響を受けてしまうことがない。つまり、位相差層によって反射層の凹凸を平坦化し得るので、液晶層が受ける凹凸による位相差ズレのための光抜けの影響をなくすことができる。

本発明によれば、半透過半反射型の液晶表示装置において、ＩＰＳモードやＦＦＳモード等のように液晶分子の配向方向が基板と略平行な場合であっても、視野角によらずに黒表示状態での光抜けの発生を抑制することができる。また、反射表示部での明るさ（輝度）低下を招いてしまうこともない。例えば反射層が凹凸を有した形成された場合であっても、その影響による光抜けも抑えることができる。したがって、特に反射表示部での視野角特性を改善し反射コントラストを向上させることが可能になるので、その結果として当該反射表示部での良好な表示特性を実現できるようになる。

以下、図面に基づき本発明に係る液晶表示装置およびその製造方法について説明する。
ここでは、１つの画素にそれぞれ透過表示部と反射表示部とを有する半透過半反射型の液晶表示装置であり、電圧無印加の際には黒表示を行うノーマリーブラック（ＮＢ）タイプのものを例に挙げて説明を行う。

〔第１の実施の形態〕
先ず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、第１の実施の形態における液晶表示装置の概略構成例を示す側断面図である。

図例のように、本実施形態で例に挙げる液晶表示装置は、一対の基板１ａ，１ｂの間に、液晶層２が挟持されて構成されている。そして、一方の基板１ａのみに、光を反射する反射層３が、選択的にパターン形成されている。この反射層３の形成領域は、入射する外光を反射して画像表示を行う反射表示部４として機能することになる。一方、反射層３の非形成領域は、バックライトからの光を透過させて画像表示を行う透過表示部５として機能することになる。
ところで、電界ＯＮ（白表示）時に、透過表示部５における明るい白表示を実現するためには、当該透過表示部５における液晶層２の位相差Δｎｄを、およそλ／２とすればよい。そのため、透過表示部５におけるセルギャップ（液晶層２の厚さ方向の大きさ）は、当該透過表示部５における液晶層２の位相差Δｎｄ（ａ）＝λ／２となるように調整されているものとする。
これに対して、反射表示部４におけるセルギャップは、当該反射表示部４における液晶層２の位相差Δｎｄ（ｂ）が、Δｎｄ（ｂ）＝Δｎｄ（ａ）／２＝λ／４となるように調整する必要がある。また、液晶層２だけでは黒がでないため、黒を出し、かつ、波長分散を打ち消して黒を表示すべく、λ／２の位相差が必要となる。このことから、反射表示部４には、λ／４の位相差層として機能する液晶層２の波長依存性を打ち消すべく、当該液晶層２と反射層３が形成されていない側の基板１ｂとの間に、λ／２位相差層６が配設されている。そして、λ／４の位相差層として機能する液晶層２とλ／２位相差層６とを合わせて広帯域λ／４（可視光の波長帯域でλ／４となる）を形成することで、黒表示時に可視光領域全体にわたる光の反射を抑えて、反射表示部４において良好なコントラストを得ることを可能にしている。
ここまでは、従来構成の液晶表示装置（図１２（ａ）参照。）と略同様の構成である。

以上のような構成に加えて、本実施形態の液晶表示装置では、その特徴的な構成として、反射表示部４における反射層３と液晶層２との間に、ポジティブＣプレートとして機能する位相差層（以下、この位相差層を「ｐ−Ｃ層」という。）７が配設されている。ｐ−Ｃ層７は、基板１ａ，１ｂ面と平行な方向における屈折率ｎｘ，ｎｙと、これらに直交する光軸方向における屈折率ｎｚとが、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有するように構成されている。このような関係を有することで、ｐ−Ｃ層７は、面内において屈折率が等方性を有し、厚さ方向の屈折率が大きい媒体であるポジティブＣプレートとして機能することになる。

図２は、第１の実施の形態における液晶表示装置の構成例をさらに具体的に示す側断面図であり、ＴＦＴ液晶構造に適用した場合の具体的な構成例を示すものである。なお、図１と同一の構成要素については、同一の符号を付している。

図例の液晶表示装置は、ガラス板等の透明板からなる各基板１ａ，１ｂの間に挟持された液晶層２が、例えばネマチック液晶で構成されている。そして、ＩＰＳモードへの対応のために、液晶層２における液晶分子が、各基板１ａ，１ｂ面と略平行な方向に配向されている。なお、各基板１ａ，１ｂの外側の面には、クロスニコル状態で設けられた偏光板８ａ，８ｂが配設されている。

また、各基板１ａ，１ｂのうち、表示面ではない側（図中下側）の基板１ａには、その液晶層２に向かう側の面上に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）９等の駆動用素子およびこれに接続された電極や配線が設けられ、これらが層間絶縁膜１０で覆われている。そして、層間絶縁膜１０上には、反射表示部４のみを覆う状態で、選択的に反射層３がパターン形成されている。この反射層３は、その表面で光散乱させて、拡散反射を行うために、凹凸形状に形成されているものとする。

凹凸形状を有する反射層３の液晶層２に向かう側の面上には、ｐ−Ｃ層７が配設されている。ｐ−Ｃ層７は、上述したように、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有するように構成されたもので、具体的には液晶材料をその液晶分子が光軸方向に沿った配向状態のまま硬化させたものを用いて構成することが考えられる。このようなｐ−Ｃ層７を形成することで、反射層３における凹凸形状は、当該ｐ−Ｃ層７の上面側では平坦化されることになる。

透過表示部５における層間絶縁膜１０、および、反射表示部４における反射層３上には、上述した電極や配線を介して駆動用素子に接続されたコモン電極１１および画素電極１２が配置されている。つまり、コモン電極１１および画素電極１２は、一方の基板１ａの側のみに配置されており、各電極間１１，１２で基板１ａ，１ｂ面と略平行な方向の電界を形成し、この電界によって液晶層２における液晶分子を基板１ａ，１ｂに略平行な面内で回転させるようになっている。

一方、コモン電極１１および画素電極１２が設けられた側の基板１ａと液晶層２を挟んで対向する側の基板１ｂには、その液晶層２に向かう面上に、カラーフィルタ１３が設けられている。さらに、反射表示部４には、カラーフィルタ１３に重ねて、λ／２位相差層６が配設されている。つまり、λ／２位相差層６は、反射表示部４に対してのみ選択的に設けられ、反射層３に対向する状態で配置されている。
なお、透過表示部５および反射表示部４におけるセルギャップは、上述したように、透過表示部５における液晶層２の位相差Δｎｄ（ａ）＝λ／２、反射表示部４における液晶層２の位相差Δｎｄ（ｂ）＝Δｎｄ（ａ）／２＝λ／４に調整されているものとする。

続いて、以上のような構成の液晶表示装置における処理動作例を説明する。

例えば、透過表示部５では、コモン電極１１と画素電極１２とに電位差が無い状態時に、バックライトからの光が液晶層２を透過せずに、黒表示状態となる。また、コモン電極１１に対して画素電極１２が電位差がある状態時には、液晶層２に印加される電界により、偏光板８ｂを通過したバックライトの光に対して、液晶層２の部分がλ／２層として機能する。そのため、偏光板８ｂを通過した光が液晶層２を通過することで９０°回転した直線偏光となり、クロスニコル状態で配置された偏光板８ａを透過して、白表示となる。これらは、通常のＩＰＳモードにおけるノーマリーブラックの表示の場合と同様である。

一方、反射表示部４においては、コモン電極１１および画素電極１２に対して電圧を印加しない状態時（電界ＯＦＦ時）、すなわちコモン電極１１と画素電極１２とに電位差が無い状態時に、検光子となる偏光板８ｂ側から入射して直線偏光に変換された外光が、λ／４の位相差層として機能する液晶層２を通過することにより、円偏光となって反射層３に達する。その後、外光は、反射層３で反射して逆向きの円偏光となり、さらに液晶層２を通過することにより偏光板８ｂの透過軸に対して１３５°位相がずれた直線偏光となる。さらにこの外光は、λ／２位相差層６を通過することにより、偏光板８ｂの透過軸に対して２７０度（９０度）位相がずれる。これにより、外光は、偏光板８ｂにおいて吸収され、反射表示部４においては黒表示となる。つまり、偏光板８ｂとλ／２位相差層６との角度をｘ、λ／２位相差層６と液晶層２との角度をｙとし、その関係を広帯域条件ｙ＝２ｘ＋４５°としておくことにより、黒表示を実現することができる。

ただし、このとき、外光は、ｐ−Ｃ層７も通過することになる。
ｐ−Ｃ層７は、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能する。そのため、ｐ−Ｃ層７については、基板１ａ，１ｂ面に直交する光軸方向に長手方向が延びる屈折率楕円体とみなすことができる。
その一方で、λ／４の位相差層として機能する液晶層２は、液晶分子が基板１ａ，１ｂ面と平行な方向に配向されているので、当該基板１ａ，１ｂ面と平行な方向に長手方向が延びる屈折率楕円体とみなすことができる。
したがって、これらの各屈折率楕円体を足し合わせると見かけ上屈折率楕円体が等方体となるので、反射表示部４においては、視野角によらずに黒表示状態での光抜けの発生を抑制し得るようになる。

さらに、反射表示部４では、ｐ−Ｃ層７が存在することによって、反射層３が凹凸形状に形成されていても、当該ｐ−Ｃ層７の上面側では平坦化されている。このことによっても、反射表示部４では、ｐ−Ｃ層７が存在してしない場合に比べて、黒表示状態での光抜けの発生を抑制することが可能となる。すなわち、ｐ−Ｃ層７が存在していなければ、液晶層２のホモジニアス配向が反射層３の凹凸による位相差Δｎｄの違いの影響を受けて、黒表示時に光り抜けしてしまうおそれがある。ところが、ｐ−Ｃ層７が存在することによって、液晶層２に対しての平坦化が行われ、しかもｐ−Ｃ層７は位相差Δｎｄの影響を受けないため、反射表示部４での黒表示が安定するようになるのである。

また、反射表示部４において、コモン電極１１および画素電極１２に対して電圧を印加した状態時（電界ＯＮ時）には、検光子となる偏光板８ｂ側から入射した外光が、λ／２位相差層６を通過することにより当該偏光板８ｂの透過軸に対して、当該偏光板８ｂと当該λ／２位相差層６との角度がｘであれば、２ｘだけ偏光面が回転した直線偏光となる。この直線偏光は、液晶分子に電界の加わった白状態では、液晶分子の軸方向が４５°回転していて同一方向になるため、液晶層２で位相差の影響を受けることなく、そのまま反射され、さらにλ／２位相差層６でまた２ｘだけ偏光面が回転するため、白表示となる。

このときも、外光は、ｐ−Ｃ層７も通過することになる。ただし、ｐ−Ｃ層７は、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能する。つまり、ｐ−Ｃ層７は、当該ｐ−Ｃ層７内での光軸方向における光透過を阻害してしまうことがない。したがって、反射表示部４では、ｐ−Ｃ層７が存在していても、白表示状態での明るさ（輝度）低下を招いてしまうのを回避し得るようになる。

図３は、反射表示部における光学特性の一具体例を示す説明図である。
図例のように、本実施形態で説明した構成の液晶表示装置（図中における本発明構造参照。）では、反射表示部４にｐ−Ｃ層７が存在しない従来構造（図中における従来構造参照。）のものに比べて、黒レベルを低く抑えることができるとともに、白レベルの低下を招いてしまうことがない。したがって、従来構造に比べて、高コントラストを実現することが可能になる。

図４は、黒状態の反射輝度の視野角特性の一具体例を示す説明図である。
図４（ａ）に示すように、本実施形態で説明した構成の液晶表示装置によれば、図４（ｂ）に示す従来構造に比べて、図中白く見える領域部分の面積が少なく、角度を振ったときの光抜けが大きく改善されていることがわかる。これは、ｐ−Ｃ層７が存在することによって、反射光学構成の視野角が改善されるためであると考えられ、このことも反射表示部４におけるコントラスト改善に大きく寄与することになる。

以上に説明したように、本実施形態における液晶表示装置は、反射表示部４にｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能するｐ−Ｃ層７が存在しているため、半透過半反射型の構成において、ＩＰＳモードやＦＦＳモード等のように液晶分子の配向方向が基板１ａ，１ｂと略平行な場合であっても、視野角によらずに黒表示状態での光抜けの発生を抑制することができる。また、反射表示部４での明るさ（輝度）低下を招いてしまうこともない。したがって、特に反射表示部４での視野角を改善し反射コントラストを向上させることが可能になるので、その結果として当該反射表示部４での良好な表示特性を実現できるようになる。

また、本実施形態における液晶表示装置では、反射表示部４において、ｐ−Ｃ層７と液晶層２を挟んで対向する側に、λ／２位相差層６が配されている。したがって、液晶層２とλ／２位相差層６とを合わせて広帯域λ／４（可視光の波長帯域でλ／４となる）を形成することになり、その結果として黒表示時に可視光領域全体にわたる光の反射を抑えて、反射表示部４において良好なコントラストを得ることが可能になる。

また、本実施形態における液晶表示装置では、ｐ−Ｃ層７における液晶層２側の面上に、コモン電極１１が形成されている。したがって、ｐ−Ｃ層７が存在している場合であっても、コモン電極１１の位置を反射層３の側に最も近づけることが可能となり、当該ｐ−Ｃ層７の存在に起因する電圧降下を極力抑制することが実現可能となる。

さらに、本実施形態における液晶表示装置では、基板１ａ，１ｂの間に、ｐ−Ｃ層７、液晶層２およびλ／２位相差層６を、光軸方向に沿って順に配置することで、当該ｐ−Ｃ層７のいわゆるインセル化を実現可能にしている。したがって、液晶セルが厚膜化されることがない。その上、上述したような反射表示部４におけるコントラスト改善を、液晶表示装置に対する外付け部品を要することなく、すなわち装置構成の複雑化を招くことなく、実現することも可能となる。

〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、ここでは、上述した第１の実施の形態との相違点についてのみ説明する。すなわち、説明のない事項は、第１の実施の形態の場合と同一か、または同様のものが適用可能であるものとする。

図５は、第２の実施の形態における液晶表示装置の概略構成例を示す側断面図である。
図例のように、本実施形態で例に挙げる液晶表示装置では、反射表示部４において、第１の実施の形態で説明したλ／２位相差層６が設けられておらず、液晶層２の反射層３が形成されている側に、λ／４位相差層１４が配設されている。そして、λ／４位相差層１４が存在することで、反射表示部４におけるセルギャップは、透過表示部５におけるセルギャップの１／２となるように調整されている。
ここまでは、従来構成の液晶表示装置（図１２（ｂ）参照。）と略同様の構成である。
なお、本実施形態の液晶表示装置では、以上のようなλ／４位相差層１４が配設されていることから、当該λ／４位相差層１４と反射層３との間に、ポジティブＣプレートとして機能するｐ−Ｃ層７が配設されることになる。

図６は、第２の実施の形態における液晶表示装置の構成例をさらに具体的に示す側断面図であり、ＴＦＴ液晶構造に適用した場合の具体的な構成例を示すものである。
図例の液晶表示装置においても、凹凸形状を有する反射層３の液晶層２に向かう側の面上には、ｐ−Ｃ層７が配設されている。これにより、反射層３における凹凸形状は、当該ｐ−Ｃ層７の上面側では平坦化されることになる。
そして、ｐ−Ｃ層７の液晶層２に向かう側の面上には、λ／４位相差層１４が配設されている。つまり、λ／４位相差層１４は、ｐ−Ｃ層７に重なるように、反射表示部４に対してのみ選択的に設けられている。
なお、λ／４位相差層１４の液晶層２に向かう側の面上には、コモン電極１１および画素電極１２が配置されている。

一方、ｐ−Ｃ層７およびλ／４位相差層１４が設けられた側と液晶層２を挟んで対向する側では、カラーフィルタ１３に重ねて、段差層１５が配設されている。この段差層１５は、反射表示部４におけるセルギャップを調整するために配されているもので、例えば光透過性を備えた透明樹脂材料によって形成することが考えられる。ただし、ｐ−Ｃ層７およびλ／４位相差層１４の調整によっては、段差層１５が不要になる場合もある。

続いて、以上のような構成の液晶表示装置における処理動作例を説明する。ただし、透過表示部５については、第１の実施の形態の場合と同様なので、その説明を省略する。

反射表示部４においては、コモン電極１１および画素電極１２に対して電圧を印加しない状態時（電界ＯＦＦ時）に、検光子となる偏光板８ｂ側から入射した外光が、この偏光板８ｂの透過軸と平行な向きに液晶分子を配向させた液晶層２内を、位相差を生じることなくそのまま通過する。そして、次いで、λ／４位相差層１４を往復することで（λ／４）×２の位相差を生じて９０°回転した直線偏光となり、再び位相差を生じることなく液晶層２内をそのまま通過する。このため、偏光板８ｂの透過軸と９０°をなす偏光方向の外光が、当該偏光板８ｂにおいて吸収され、黒表示となる。

ただし、このとき、外光は、ｐ−Ｃ層７も通過することになる。
ｐ−Ｃ層７は、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能する。そのため、ｐ−Ｃ層７については、基板１ａ，１ｂ面に直交する光軸方向に長手方向が延びる屈折率楕円体とみなすことができる。
その一方で、液晶層２は、液晶分子が基板１ａ，１ｂ面と平行な方向に配向されているので、当該基板１ａ，１ｂ面と平行な方向に長手方向が延びる屈折率楕円体とみなすことができる。
したがって、これらの各屈折率楕円体を足し合わせると見かけ上屈折率楕円体が等方体となるので、反射表示部４においては、視野角によらずに黒表示状態での光抜けの発生を抑制し得るようになる。

さらに、反射表示部４では、ｐ−Ｃ層７が存在することによって、反射層３が凹凸形状に形成されていても、当該ｐ−Ｃ層７の上面側では平坦化されている。このことによっても、反射表示部４では、ｐ−Ｃ層７が存在してしない場合に比べて、黒表示状態での光抜けの発生を抑制することが可能となる。すなわち、ｐ−Ｃ層７が存在していなければ、λ／４位相差層１４が凹凸形状の影響を受けて、黒表示時に光抜けを生じてしまう。ところが、ｐ−Ｃ層７が存在することによって、液晶層２に対しての平坦化が行われ、しかもｐ−Ｃ層７は位相差Δｎｄの影響を受けないため、反射表示部４での黒表示が安定するようになるのである。

また、反射表示部４において、コモン電極１１および画素電極１２に対して電圧を印加した状態時（電界ＯＮ時）、すなわちコモン電極１１に対して画素電極１２が電位差のある状態時には、検光子となる偏光板８ｂ側から入射した外光に対して、液晶層２の部分がλ／４層として機能する。この液晶層２の液晶分子の軸は、λ／４位相差層１４の配向方向と直交している。このため、偏光板８ｂを透過した外光は、この液晶層２内とλ／４位相差層１４とを往復で通過することで０°の直線偏光に戻り、当該偏光板８ｂを透過して白表示となる。なお、この際に、液晶層２内とλ／４位相差層１４とが直交する構成とすることにより、波長分散の影響が抑えられるようになる。

このときも、外光は、ｐ−Ｃ層７も通過することになる。ただし、ｐ−Ｃ層７は、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能する。つまり、ｐ−Ｃ層７は、当該ｐ−Ｃ層７内での光軸方向における光透過を阻害してしまうことがない。したがって、反射表示部４では、ｐ−Ｃ層７が存在していても、白表示状態での明るさ（輝度）低下を招いてしまうのを回避し得るようになる。

図７は、黒状態の反射輝度の視野角特性の一具体例を示す説明図である。
図７（ａ）に示すように、本実施形態で説明した構成の液晶表示装置によれば、図７（ｂ）に示す従来構造に比べて、図中白く見える領域部分の面積が少なく、角度を振ったときの光抜けが大きく改善されていることがわかる。これは、ｐ−Ｃ層７が存在することによって、反射光学構成の視野角が改善されるためであると考えられ、このことも反射表示部４におけるコントラスト改善に大きく寄与することになる。

以上に説明したように、本実施形態における液晶表示装置は、反射表示部４にｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能するｐ−Ｃ層７が存在しているため、半透過半反射型の構成において、ＩＰＳモードやＦＦＳモード等のように液晶分子の配向方向が基板１ａ，１ｂと略平行な場合であっても、視野角によらずに黒表示状態での光抜けの発生を抑制することができる。また、反射表示部４での明るさ（輝度）低下を招いてしまうこともない。したがって、特に反射表示部４での視野角を改善し反射コントラストを向上させることが可能になるので、その結果として当該反射表示部４での良好な表示特性を実現できるようになる。

また、本実施形態における液晶表示装置では、反射表示部４において、液晶層２とｐ−Ｃ層７との間に、λ／４位相差層１４が配されている。したがって、液晶層２内とλ／４位相差層１４とが直交する構成とすることで波長分散の影響が抑えられるようになり、電圧印加時の反射表示部４において、より輝度の高い白表示を実現することが可能となる。

さらに、本実施形態における液晶表示装置では、基板１ａ，１ｂの間に、ｐ−Ｃ層７、λ／４位相差層１４および液晶層２を、光軸方向に沿って順に配置することで、当該ｐ−Ｃ層７および当該λ／４位相差層１４のいわゆるインセル化を実現可能にしている。したがって、液晶セルが厚膜化されることがない。その上、上述したような反射表示部４におけるコントラスト改善を、液晶表示装置に対する外付け部品を要することなく、すなわち装置構成の複雑化を招くことなく、実現することも可能となる。

〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、ここでも、上述した第１または第２の実施の形態との相違点についてのみ説明する。すなわち、説明のない事項は、第１または第２の実施の形態の場合と同一か、または同様のものが適用可能であるものとする。

図８は、第３の実施の形態における液晶表示装置の構成例を具体的に示す側断面図であり、ＴＦＴ液晶構造に適用した場合の具体的な構成例を示すものである。
図例の液晶表示装置においても、凹凸形状を有する反射層３の液晶層２に向かう側の面上には、ｐ−Ｃ層７が配設されている。これにより、反射層３における凹凸形状は、当該ｐ−Ｃ層７の上面側では平坦化されることになる。
そして、ｐ−Ｃ層７の液晶層２に向かう側の面上には、コモン電極１１および画素電極１２が配置されている。

ただし、第１または第２の実施の形態の場合とは異なり、反射表示部４において、第１の実施の形態で説明したλ／２位相差層６が設けられておらず、第２の実施の形態で説明したλ／４位相差層１４も設けられていない。すなわち、反射表示部４に存在する位相差層は、ｐ−Ｃ層７のみである。
その代わりに、本実施形態の液晶表示装置では、反射表示部４における液晶層２が、捩れ配向になっており、これにより半透過型表示を行うようになっている。つまり、液晶層２は、反射表示部４と透過表示部５とで配向分割されており、当該反射表示部４が捩れ配向状態となっているのである。
反射表示部４における液晶層２の捩れ配向は、公知技術を利用して実現すればよく、例えばマスクラビング、ＵＶ分割配向、グレーティング層による配向等の手法を用いることが考えられる。このような捩れ配向に関する技術を記載した文献としては、例えば特開２００７−４７７３４号公報が挙げられる。

以上のような構成の液晶表示装置においても、第１または第２の実施の形態の場合と同様に、透過表示部５では、通常の透過型ＩＰＳモードと同じ構成で広視野角が実現できる。また、反射表示部４については、液晶層２の捩れ配向により、半透過型表示を行うことになる。ただし、その半透過型表示を行う際には、光がｐ−Ｃ層７を通過する。そのため、反射表示部４において、視野角によらずに黒表示状態での光抜けの発生を抑制することができる。また、反射表示部４での明るさ（輝度）低下を招いてしまうこともない。したがって、特に反射表示部４での視野角を改善し反射コントラストを向上させることが可能になるので、その結果として当該反射表示部４での良好な表示特性を実現できるようになる。

また、本実施形態における液晶表示装置では、液晶層２の捩れ配向により、半透過型表示を行うようになっている。したがって、反射表示部４にλ／２位相差層６またはλ／４位相差層１４を設ける必要がなく、当該反射表示部４に存在する位相差層はｐ−Ｃ層７のみで済むため、その分だけ装置構成の簡素化や装置製造工程の削減等を実現することが可能になる。

〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、ここでも、上述した第１〜第３の実施の形態との相違点についてのみ説明する。すなわち、説明のない事項は、第１〜第３の実施の形態の場合と同一か、または同様のものが適用可能であるものとする。

図９は、第４の実施の形態における液晶表示装置の概略構成例を示す側断面図である。
図例のように、本実施形態で例に挙げる液晶表示装置では、ｐ−Ｃ層７が、反射表示部４に加えて、透過表示部５にも形成されている。透過表示部５におけるｐ−Ｃ層７は、反射表示部４におけるｐ−Ｃ層７とは分割配向され、分割される形で形成され、当該反射表示部４におけるｐ−Ｃ層７よりも厚く（例えば、より縦長の液晶分子を硬化させて）形成することが考えられる。

さらには、透過表示部５におけるｐ−Ｃ層７に対応して、反射表示部４と同様に、当該透過表示部５にもλ／２位相差層６を形成することも考えられる。その場合に、λ／２位相差層６は、反射表示部４と透過表示部５とで配向分割されているものとする。また、反射表示部４には、セルギャップ調整のために、例えば光透過性を備えた透明樹脂材料からなる段差層１６を形成する。
なお、反射表示部４にλ／２位相差層６ではなくλ／４位相差層１４が形成されている場合には、当該反射表示部４と同様に、透過表示部５には、λ／４位相差層１４が形成されるものとする。そして、当該λ／４位相差層１４が、反射表示部４と透過表示部５とで配向分割されることになる。

以上のような構成の液晶表示装置では、反射表示部４に加えて透過表示部５にもｐ−Ｃ層７が形成されているため、当該反射表示部４での良好な表示特性を実現しつつ、当該透過表示部５における視野角特性についても、当該ｐ−Ｃ層７が存在しない場合に比べて改善されていることになる。

〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、ここでも、上述した第１〜第４の実施の形態との相違点についてのみ説明する。すなわち、説明のない事項は、第１〜第４の実施の形態の場合と同一か、または同様のものが適用可能であるものとする。

ここでは、液晶表示装置の製造手順、特に反射表示部４における反射層３およびｐ−Ｃ層７を形成する際の手順を説明する。
図１０は液晶表示装置の製造手順の一具体例を示すフローチャートであり、図１１は製造される層構成の一具体例を示す説明図である。

一般に、反射層３およびｐ−Ｃ層７の形成は、例えば図１０（ａ）に示す手順で行うことが考えられる。すなわち、基板１ａ上に層間絶縁膜１０を形成した後、その層間絶縁膜１０上に反射層３となるベタ膜をスパッタリングによって形成し（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す。）、そのベタ膜上へのレジスト塗布（Ｓ１０２）、マスク露光（Ｓ１０３）、現像（Ｓ１０４）、アニール（Ｓ１０５）、エッチング（Ｓ１０６）および不要なレジストの剥離（Ｓ１０７）を順に行って、反射層３をパターン形成する。そして、反射層３の形成後に、ｐ−Ｃ層７となるベタ膜を塗布によって形成し（Ｓ１０８）、そのベタ膜上へのマスク露光（Ｓ１０９）、現像（Ｓ１１０）、アニール（Ｓ１１１）を順に行って、反射層３と同パターンのｐ−Ｃ層７を形成する。

ところが、上述した手順では、反射層３およびｐ−Ｃ層７を形成するのにあたり、反射層３を形成するための第１プロセスと、ｐ−Ｃ層７を形成するための第２プロセスとで、２回のフォトリソグラフィ処理を行う必要がある。

このことから、反射層３およびｐ−Ｃ層７の形成にあたっては、例えば図１０（ｂ）に示す手順のように、反射層３のエッチングのマスクとしてｐ−Ｃ層７を用いて当該形成を行うことが望ましい。具体的には、先ず、図１１（ａ）のように、基板１ａ上に層間絶縁膜１０を形成した後、その層間絶縁膜１０上に反射層３となるベタ膜３ａをスパッタリングによって形成し（Ｓ２０１）、続いてそのベタ膜３ａ上に、図１１（ｂ）のように、ｐ−Ｃ層７となるベタ膜７ａを塗布によって形成する（Ｓ２０２）。そして、そのベタ膜７ａに対して、マスク露光（Ｓ２０３）、現像（Ｓ２０４）、アニール（Ｓ２０５）を順に行って、図１１（ｃ）のように、ｐ−Ｃ層７をパターン形成する。その後は、形成したｐ−Ｃ層７をマスクとして用いて、反射層３となるベタ膜３ａに対するエッチングを行い（Ｓ２０６）、これにより図１１（ｄ）のように反射層３をパターン形成する。

このような手順で反射層３およびｐ−Ｃ層７の形成を行えば、２回分のフォトリソグラフィ処理を１回にすることができ、製造工程の削減を実現することができるので、その結果として液晶表示装置の製造コストを抑えることが可能になる。

〔第６の実施の形態〕
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、ここでも、上述した第１〜第５の実施の形態との相違点についてのみ説明する。すなわち、説明のない事項は、第１〜第５の実施の形態の場合と同一か、または同様のものが適用可能であるものとする。

図１２は、第６の実施の形態における液晶表示装置の構成例を具体的に示す側断面図であり、ＴＦＴ液晶構造に適用した場合の具体的な構成例を示すものである。
図例の液晶表示装置では、コモン電極１１が、反射層３と液晶層２を挟んで対向する側に配されている。すなわち、一対の基板１ａ，１ｂのうち、反射層３が形成されている側の基板１ａとは液晶層２を挟んで対向する基板１ｂの側に、コモン電極１１が形成されている。また、反射表示部４において、反射層３およびｐ−Ｃ層７に重ねて形成された画素電極１２は、ストライプ状ではなく、ベタ電極となっている。
なお、軸、位相差等についての構成は、第１の実施の形態の場合（図２参照）と同様である。
このような構成の液晶表示装置では、反射表示部４において、光軸方向に沿った方向（図中における縦方向）の電界がかかることにより、液晶分子は縦方向にスイッチングする電界効果複屈折モードとなる。したがって、第１の実施の形態の場合と同様に、黒が黒くなり、反射率はより向上する。

なお、上述した第１〜第６の実施の形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上述した各実施の形態では、主にＩＰＳモードに対応する場合を例に挙げたが、ＦＦＳモードに対応する場合であっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の概略構成例を示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の構成例をさらに具体的に示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置における反射表示部における光学特性の一具体例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置における黒状態の反射輝度の視野角特性の一具体例を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の概略構成例を示す側断面図である。 本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の構成例をさらに具体的に示す側断面図である。 本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置における黒状態の反射輝度の視野角特性の一具体例を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の構成例を具体的に示す側断面図である。 本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置の概略構成例を示す側断面図である。 本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置の製造手順の一具体例を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施の形態で製造される層構成の一具体例を示す説明図である。 本発明の第６の実施の形態の液晶表示装置の構成例を具体的に示す側断面図である。 ＩＰＳモードによる半透過半反射型の液晶表示装置の構成例を示す側断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ…基板、２…液晶層、３…反射層、４…反射表示部、５…透過表示部、６…λ／２位相差層、７…ｐ−Ｃ層、１１…コモン電極、１２…画素電極、１４…λ／４位相差層

Claims (11)

1. 一対の基板と、
   前記一対の基板の間に挟持され、各基板面と平行な方向に配向された液晶分子を有する液晶層と、
   前記一対の基板の一方にパターン形成され、その形成領域を反射表示部とし、非形成領域を透過表示部とする反射層と、
   前記反射層の形成領域における当該反射層と前記液晶層との間に配されて、前記基板面と平行な方向における屈折率ｎｘ，ｎｙと、これらに直交する光軸方向における屈折率ｎｚとが、ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能する位相差層と
   を備える液晶表示装置。
2. 前記反射層の形成領域における前記位相差層と前記液晶層を挟んで対向する側に配されたλ／２位相差層
   を備える請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記反射層の形成領域における前記位相差層と前記液晶層との間に配されたλ／４位相差層
   を備える請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶層は、前記反射表示部と前記透過表示部とで配向分割されており、当該反射表示部が捩れ配向状態となっている
   請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記位相差層の前記液晶層側の面上に形成されたコモン電極
   を備える請求項１記載の液晶表示装置。
6. 前記コモン電極は、前記反射層と前記液晶層を挟んで対向する側に配されている
   請求項５記載の液晶表示装置。
7. 前記位相差層は、前記反射表示部に加えて、前記非形成領域にも形成されている
   請求項１記載の液晶表示装置。
8. 前記非形成領域における前記位相差層は、前記反射表示部における前記位相差層よりも、厚く形成されている
   請求項７記載の液晶表示装置。
9. 前記位相差層は、前記反射表示部に加えて、前記非形成領域にも形成されており、
   前記λ／２位相差層は、前記反射表示部に加えて、前記非形成領域にも形成されているとともに、当該反射表示部と当該非形成領域とで配向分割されている
   請求項２記載の液晶表示装置。
10. 前記位相差層は、前記反射表示部に加えて、前記非形成領域にも形成されており、
    前記λ／４位相差層は、前記反射表示部に加えて、前記非形成領域にも形成されているとともに、当該反射表示部と当該非形成領域とで配向分割されている
    請求項３記載の液晶表示装置。
11. 一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持され各基板面と平行な方向に配向された液晶分子を有する液晶層と、前記一対の基板の一方にパターン形成されその形成領域を反射表示部とし非形成領域を透過表示部とする反射層と、前記反射層の形成領域における当該反射層と前記液晶層との間に配されて前記基板面と平行な方向における屈折率ｎｘ，ｎｙとこれらに直交する光軸方向における屈折率ｎｚとがｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙとなる関係を有したポジティブＣプレートとして機能する位相差層と、を備える液晶表示装置の製造過程にて、前記反射層を形成する際のエッチングマスクとして前記位相差層を用いる液晶表示装置の製造方法。

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