JP4135767B2

JP4135767B2 - 液晶表示装置

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Application number: JP2007239040A
Authority: JP
Inventors: 毅大山; 雅人今井; 和之遠藤
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Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2008-08-20
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Also published as: JP2008020932A

Description

本発明は、反射部と透過部とを兼ね備えた半透過型の液晶表示装置に関する。

従来、パーソナルコンピュータ向けのディスプレイとしては、バックライトを用いて表示を行う透過型液晶ディスプレイが主流であったが、近年では、Personal Digital Assistant（ＰＤＡ）や携帯電話等のモバイル用電子機器向けの表示装置の需要が急激に高まっており、透過型液晶表示装置に比べて低消費電力化が可能な反射型液晶表示装置が注目されている。この反射型液晶表示装置は、外部からの入射光を反射板で反射させて表示を行うものであり、バックライトが不要であるためにそのぶんの消費電力が節約され、透過型液晶表示装置を採用した場合に比べて電子機器の長時間駆動を可能とするといった利点がある。

反射型液晶表示装置は周囲の光を利用して表示を行うので、暗い状況で使用する場合を想定して、パネルの表示面側にフロントライトを設置してこのフロントライトから光を入射するような構成が提案されている。しかしながら、フロントライトを表示面側に設置すると、反射率及びコントラストが低下し画質が損なわれるといった不都合がある。

この問題を解決するために、画素部の反射板の一部に透過部を設け、反射型と透過型とを共存させた半透過型の液晶表示装置が開発されている。この方式では、表示面の反対側にバックライトを設置することになるため、反射型としての画質を損なうことなく、暗い場所と明るい場所との両方で良好な視認性が得られ、高画質を実現することができる。半透過型の液晶表示装置の基本的な構成は、例えば下記特許文献１，２に開示されている。

特開２０００−２９０１０号公報特開２０００−３５５７０号公報

従来の半透過型の液晶表示装置１０１は、図２７に示すように、基板１０２の一主面側に、層間膜１０３を介して反射率の高い材料により形成された反射電極１０４と、透過率の高い材料により形成された透明電極１０５とを有し、基板１０２の他主面側にλ／４層１０６と偏光板１０７とをこの順に積層して有している。また、液晶表示装置１０１は、基板１０８の基板１０２と対向する一主面上に対向電極１０７を有している。また、基板１０８の他主面側にλ／４層１１０と、偏光板１１１とをこの順に積層して有している。また、反射電極１０４及び透明電極１０５と対向電極１０９との間に、液晶材料からなる液晶層１１２を備えている。この図２７に示す液晶表示装置１０１では、前面に１枚、後面に１枚、合計２枚の位相差層を用いている。

実際には、波長分散の影響を確実に抑えてさらに良好な黒表示を実現するために、図２８に示すように、基板１０２側にλ／４層１０６とλ／２層１１３とを組み合わせて用い、さらに基板１０８側にλ／４層１１０とλ／２層１１４とを組み合わせて用いて合計４枚の位相差層を用いる場合もある。

ところで、図２７に示す液晶表示装置１０１では、表示面となる基板１０８側の全面に位相差層としてλ／４層１１０を備えることにより、波長分散の影響を抑えて反射表示を実現している。一方、透過表示を実現する際には、本来λ／４層等の位相差層は不要であるが、反射表示のために表示面となる基板１０８側の全面にλ／４層１１０が存在するので、このλ／４層１１０での位相差を補償するために後面の基板１０２側にλ／４層１０６を用いる必要がある。すなわち、透過表示では本来不要である位相差層を、反射表示用に表示面に１枚用いるために、この位相差を補償するために後面にも１枚追加しなければならない。

また、同様の理由により、図２８に示すような液晶表示装置では、位相差層４枚のうち後面の２枚は反射表示用の位相差層の位相差を補償するためのものであり、透過表示には本来不要である。

このように従来の半透過型液晶表示装置は、反射型液晶表示装置や透過型液晶表示に比べて位相差層の使用枚数が多く、その分のコストが上昇することや、セルの厚みが増大する等の不都合を抱えている。

本発明はこのような従来の問題点を解決するものであり、半透過型の液晶表示装置において、例えば後面側の位相差層を削減可能な液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、一対の基板に液晶層が挟持され、反射部及び透過部が形成されてなる液晶表示装置において、少なくとも一方の基板に位相差層が形成され、当該位相差層は、上記反射部と透過部とで位相差が異なることを特徴とする。

また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、一対の基板に液晶層が挟持され、反射部及び透過部が形成されてなる液晶表示装置の製造方法であって、少なくとも一方の基板に位相差層を形成し、当該位相差層をパターニングして少なくとも反射部に当該位相差層を残すとともに、上記反射部と透過部とで位相差層の位相差を異ならせることを特徴とする。

以上のように構成された液晶表示装置では、一方の基板に形成された位相差層の位相差を反射部と透過部とで異ならせることにより、反射部の画像表示に必要となる位相差層が透過部では機能しないようにされている。このため、反射部では位相差層が機能して充分な反射率が得られるとともに、透過部ではこの位相差層の位相差を補償するための新たな位相差層を追加しなくても透過表示を実現できる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、一対の基板に液晶層が挟持され、反射部及び透過部が形成されてなる液晶表示装置において、少なくとも一方の基板に位相差層が形成され、当該位相差層は、上記反射部と透過部とで遅相軸が異なることを特徴とする。

また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、一対の基板に液晶層が挟持され、反射部及び透過部が形成されてなる液晶表示装置の製造方法であって、少なくとも一方の基板に、反射部と透過部とで遅相軸が異なる位相差層を形成することを特徴とする。

以上のように構成された液晶表示装置では、一方の基板に形成された位相差層の遅相軸を反射部と透過部とで異ならせることにより、反射部の画像表示に必要となる位相差層が透過部では機能しないようにされている。このため、反射部では位相差層が機能して充分な反射率が得られるとともに、透過部ではこの位相差層の位相差を補償するための新たな位相差層を追加しなくても透過表示を実現できる。

従来の半透過型液晶表示装置では、偏光板と一括したラビング処理及び露光とにより作製されるλ／４層とを組み合わせて円偏光板とすることによって、光学構成上で設計が容易となるというメリットを得られるが、先に述べたように位相差層の使用枚数が増加し、コスト増大の要因となる。これに対して本発明は、透過部と反射部との位相差を変えることや、位相差層を形成する際のラビング方向と偏光板の透過軸との組み合わせを最適なものとすることによって、従来必要となる位相差層を削減することができる。

また、本発明の液晶表示素子では、透過部を従来から透過型液晶表示素子で用いられているツイストネマチックモードにすることも可能である。そのため、透過表示時に高いコントラストを得ることができる。さらに、反射部についても、透過部と同じか、または異なる角度でツイストさせた形で電解複屈折モード（Electrically Controlled Birefringence：ＥＣＢモード）での表示が可能になるので、ギャップマージンが広がり、生産性を上げることができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法では、一方の基板に形成された位相差層の位相差を反射部と透過部とで異ならせることにより、反射部の画像表示に必要となる位相差層が透過部では機能しないようにされている。このため、反射部では位相差層が機能して充分な反射率が得られるとともに、透過部ではこの位相差層の位相差を補償するための新たな位相差層を追加しなくても透過表示を実現できる。したがって、本発明によれば、位相差層の使用枚数削減によりセルの薄膜化及びコスト低減を実現可能な半透過型の液晶表示装置を実現できる。

また、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法では、一方の基板に形成された位相差層の遅相軸を反射部と透過部とで異ならせることにより、反射部の画像表示に必要となる位相差層が透過部では機能しないようにされている。このため、反射部では位相差層が機能して充分な反射率が得られるとともに、透過部ではこの位相差層の位相差を補償するための新たな位相差層を追加しなくても透過表示を実現できる。したがって、本発明によれば、位相差層の使用枚数削減によりセルの薄膜化及びコスト低減を実現可能な半透過型の液晶表示装置を実現できる。

さらにまた、セル内部の配向方向を調整することにより、透過部で従来の旋光モード、反射部でＥＣＢモードとすることができる。その結果、透過モードで通常のツイストネマティック並の高コントラストを実現することができる

以下、本発明を適用した液晶表示装置及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
まず、本発明を適用した半透過型の液晶表示装置の第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態の液晶表示装置は、詳細は後述するが、反射部と透過部とで位相差層の位相差が異なることを基本的な特徴とする。このような第１の実施の形態の液晶表示装置の、基本となる構成について図１を参照しながら説明する。

図１に示す液晶表示装置１では、一方の基板２は、一主面側に反射率の高い材料により形成された反射部となる反射電極３と、透過率の高い材料により形成された透過部となる透明電極４とを有し、他主面側に偏光板５が配されている。また、周囲光が入射すると共に表示面側となる他方の基板６は、基板２と対向する一主面側の反射部に位相差層として反射部λ／４層７と、反射部及び透過部の両領域に対向電極８とを有し、他主面側に偏光板９が配されている。また、基板２と基板６との間に液晶材料からなる液晶層１０が挟持されている。また、偏光板５の外側には透過表示のためのバックライト（図示は省略する。）が配設されている。偏光板９の透過軸と偏光板５の透過軸とは、直交するように設定されている。また、位相差層である反射部λ／４層７の遅相軸は、偏光板９の透過軸または吸収軸に対して所定の角度（ここでは例えば透過軸に対して４５°の角度）をなすように設定されている。

この第１の実施の形態の液晶表示装置１では、反射部に位相差層として反射部λ／４層７が形成されるが、透過部には位相差層が形成されておらず、反射部と透過部とで位相差が異なっている。つまり、反射部では反射部λ／４層７が機能することにより反射表示に必要な位相差が得られる一方で、透過部では位相差が生じない。このような構成とすることにより、表示面側の反射部λ／４層７の位相差を補償するために後面のλ／４層を追加することなく透過表示を実現する。

位相差層である反射部λ／４層７は、基板６の外側に形成される構成であってもよいが、図１に示すように液晶層１０側に形成されることが好ましく、これにより基板６の厚みに起因する視差の問題を極力抑えることができる。

位相差層である反射部λ／４層７は、例えばラビング等の配向処理を施された後の基板６上に液晶ポリマを塗布し、当該液晶ポリマを反射部のみに残すようにパターニングすることにより得られる。より具体的には、配向処理が施された基板６上に感光性の液晶ポリマを塗布し、露光工程及び現像工程を経ることにより、所望の形状の位相差層を得る。また、ネマチック相を示す紫外線硬化性の液晶モノマを基板６や配向膜上に塗布し、紫外線を照射することによって液晶ポリマを生成させ、位相差層を得ても良い。この位相差層の位相差は、膜厚を変えることにより任意に調整可能である。なお、位相差層としては液晶ポリマに限定されず、延伸したフィルムであってもよい。

上述した図１に示す液晶表示装置１で実際に画像表示を行う場合について、図２及び図３を参照しながら説明する。なお、説明を簡略化するために、図２及び図３では基板２及び対向電極８の図示を省略する。また、液晶層１０に電圧を印加しない状態で光が液晶層１０を１度通過する場合に、反射部でλ／４、透過部でλ／２の位相差を有するように液晶層１０の位相差が調整されているものとし、電圧を印加しない場合の液晶配向は基板２及び基板６に対して略平行であり、配向方位は反射部λ／４層７の配向方向と平行であり、偏光板９の透過軸に対し４５°の角度をなしているものとする。

まず、液晶層１０に電圧を印可せず、明表示とする場合について図２を用いて説明する。

反射部では、基板６側（表示面）から入射した周囲光が、偏光板９でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光は、反射部λ／４層７に入射して円偏光とされ、さらに液晶層１０により直線偏光に変換されて反射電極３に到達する。反射電極３で進行方向を反転された直線偏光は再び液晶層１０を通過して円偏光とされ、この円偏光は再び反射部λ／４層７を通過して偏光板９の透過軸と平行な直線偏光となり、偏光板９を通過する。

透過部では、基板２側（後面）からバックライトにより照射された光が、偏光板５でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光がλ／２の位相差を有する液晶層１０により、偏光板５の透過軸に直交する直線偏光、すなわち偏光板９の透過軸に平行な直線偏光となり、偏光板９を通過する。

つぎに、液晶層１０に電圧を印可して、暗表示とする場合について図３を用いて説明する。

反射部では、表示面から入射した周囲光が、偏光板９でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光は、反射部λ／４層７に入射して円偏光とされる。円偏光は、液晶層１０でその偏光状態を殆ど維持したまま反射電極３に到達し、反射される。反射された円偏光は回転方向が逆転した円偏光であり、再び液晶層１０を通過して反射部λ／４層７に入射し、偏光板９の透過軸と直交する直線偏光に変換され、偏光板９によって吸収される。

透過部では、後面からバックライトにより照射された光が、偏光板５でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光が液晶層１０でその偏光状態を殆ど維持したまま偏光板９に到達し、偏光板９によって吸収される。

上述のように、反射部の暗表示に必要となる反射部λ／４層７が透過部には形成されていない。このため、反射部では反射部λ／４層７が機能して充分な反射率が得られるとともに、透過部では表示面側の位相差層の位相差を補償するための新たな位相差層を後面に追加しなくても透過表示を実現できる。したがって、反射表示及び透過表示の両方でコントラストの高い良好な表示品質を実現しながら、後面の位相差層が不要となり、セルの薄型化や不要となった位相差層分の低コスト化が達成される。

なお、上述の説明では、液晶表示装置に電圧を印加したときに液晶層の液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に配向し、電圧を印加しないときに反射部でλ／４の位相差及び透過部でλ／２の位相差を有する構成を例に挙げたが、本発明の液晶表示装置は、この逆であってもよい。すなわち、液晶表示装置に電圧を印加したときに反射部でλ／４の位相差及び透過部でλ／２の位相差を有する構成であってもかまわない。

ところで、本実施の形態では、位相差層が反射部λ／４層の１層からなる場合に限定されず、反射部λ／４層とこの反射部λ／４層における波長分散を補償する位相差層との２層からなる構成であってもよい。反射部λ／４層の波長分散を補償する位相差層がλ／２層である場合について、図４を参照しながら説明する。なお、図４においては、図１の液晶表示装置１と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

この応用例の液晶表示装置２１は、反射部における位相差層が反射部λ／２層２２と反射部λ／４層７との２層構造であるとともに、透過部には位相差層が形成されていない構造とされる。

反射部の位相差層を上述した２層構造とすることにより、基本構造である上述した液晶表示装置１の効果に加えて、液晶表示装置２１は、暗表示を行う場合に広帯域で波長分散による光漏れを解消し、さらに良好な画像表示を実現できる。

また、上述した基本構造の液晶表示装置１及び応用例の液晶表示装置２１では透過部の位相差層が全て除去されているが、本発明は、反射部の位相差層と異なる位相差を有する位相差層が、透過部に形成されている場合も含むこととする。このようなさらに他の応用例の液晶表示装置について、図５を参照しながら説明する。なお、図５においては図１の液晶表示装置１及び図４の液晶表示装置２１と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図５に示す液晶表示装置３１は、図４の液晶表示装置２１の構成とは異なり、基板６の液晶層１０側に透過部位相差層３２が形成されている。この透過部位相差層３２の位相差は、液晶層１０の種々の特性を考慮して決定されるものであり、液晶層１０に対して充分に電圧を印加したときの残留位相差を打ち消す程度であることが好ましい。

これにより、上述した液晶表示装置２１の効果に加えて、液晶表示装置３１は、透過部での暗表示をより暗いものとし、さらに良好な画像表示を実現できる。

なお、この応用例では、反射部の位相差層が反射部λ／４層７と反射部λ／２層２２との２層構造である場合を例に挙げたが、反射部の位相差層が１層構造であっても透過部位相差層３２を形成することによる効果を得ることができる。

また、本実施の形態の液晶表示装置は、図６に示すようにフルカラーの液晶表示装置４１に適用することも可能である。

液晶表示装置４１は、基板６の液晶層１０側に、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各ドットに対応するカラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂを有し、これらカラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの反射部に対応した領域上に、位相差層として反射部λ／４層７Ｒ、反射部λ／４層７Ｇ、反射部λ／４層７Ｂが形成され、さらにこれら反射部位相差層上にオーバーコート層４３を介して対向電極８が形成されている。

この応用例の液晶表示装置４１は、各カラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの透過波長に合わせて、位相差層である反射部λ／４層７Ｒ、反射部λ／４層７Ｇ、反射部λ／４層７Ｂの膜厚を変えることにより、各部の位相差層がλ／４の位相差を有するものとする。これにより、各色の波長分散の影響を抑えて、さらに良好な画像表示を実現することができる。

なお、上述の説明では、表示面側の基板に位相差層が形成された構成の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、位相差層がバックライト側の基板に形成される構成等、少なくとも一方の基板に反射部と透過部とで位相差が異なる位相差層が形成されていればよい。

＜第２の実施の形態＞
本発明を適用した半透過型の液晶表示装置の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態の液晶表示装置が、上述した第１の実施の形態と異なる点は、反射部と透過部との液晶層の配向方向（すなわち液晶分子の配向方向であり液晶配向）にあり、他の構成は同様であることとする。このような第２の実施の形態の液晶表示装置の基本となる構成について、図７を参照しながら説明する。尚、図１の液晶表示装置１と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、図７には、液晶表示装置の要部概略断面図とともに、反射部および透過部の光学構成を示すが、この図および以下で示す各図の光学構成において、液晶配向（上）とは基板６側の液晶配向であり、液晶配向（下）とは基板２側の液晶配向であることとする。また、以下に説明する光学構成において偏光板５，９の光学構成については、透過軸方向を示している。

すなわち、図７に示す液晶表示装置１’において、反射部の液晶配向は、例えば図１の液晶表示装置と同様に、反射部液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、基板２および基板６に対して平行でかつ偏光板９および偏光板５の透過軸に対して４５°の角度をなすように設定されている。また、この状態において、反射部の液晶層１０’は、光が液晶層１０’を１度通過する場合にλ／４の位相差を有するように調整されることも、図１の液晶表示装置と同様である。

これに対して、透過部では、液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、基板６側の液晶配向が偏光板９の透過軸と平行をなし、基板２側の液晶配向が偏光板５と平行をなすことで、９０°捩じれるツイストネマチックとなるように設定されている。

また、液晶層１０’に電圧を印加した状態では、反射部および透過部ともに、液晶分子が基板２，６面に対してほぼ垂直に配向する構成となっている。

このため、液晶表示装置１’においては、基板２と基板６との間の液晶層１０’に臨む面の配向膜（図示省略）は、次のように配向処理されていることとする。すなわち、反射部では、基板２側および基板６側の配向膜が、偏光板５および偏光板９の透過軸に対し４５°の角度をなす方向に配向処理されていることとする。このため、これらの配向膜は、図示したように、反射部λ／４層７に対して９０°の角度をなす方向に配向処理されていても良いし、反射部λ／４層７と平行となるように配向処理されていても良い。これに対して、透過部では、基板２側の配向膜が偏光板５の透過軸と平行となる方向に配向処理され、基板６側の配向膜が偏光板９の透過軸と平行となる方向に配向処理されている。

上述した図７に示す液晶表示装置１’で実際に画像表示を行う場合について、図８及び図９を参照しながら説明する。なお、説明を簡略化するために、図８及び図９では基板２、対向電極８および液晶層１０’に臨む面の配向膜の図示を省略している。

まず、液晶層１０’に電圧を印可せず、明表示とする場合について図８を用いて説明する。

反射部では、基板６側（表示面）から入射した周囲光が、偏光板９でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光は、反射部λ／４層７に入射して円偏光とされ、さらに液晶層１０’により直線偏光に変換されて反射電極３に到達する。反射電極３で進行方向を反転された直線偏光は再び液晶層１０’を通過して円偏光とされ、この円偏光は再び反射部λ／４層７を通過して偏光板９の透過軸と平行な直線偏光となり、偏光板９を通過する。

透過部では、基板２側（後面）からバックライトにより照射された光が、偏光板５でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光が９０°捩じれたツイストネマチックとなっている液晶層１０’により、偏光板５の透過軸に直交する直線偏光、すなわち偏光板９の透過軸に平行な直線偏光となり、偏光板９を通過する。

つぎに、液晶層１０’に電圧を印可して、暗表示とする場合について図９を用いて説明する。

反射部では、表示面から入射した周囲光が、偏光板９でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光は、反射部λ／４層７に入射して円偏光とされる。円偏光は、液晶層１０’でその偏光状態を殆ど維持したまま反射電極３に到達し、反射される。反射された円偏光は回転方向が逆転した円偏光であり、再び液晶層１０を通過して反射部λ／４層７に入射し、偏光板９の透過軸と直交する直線偏光に変換され、偏光板９によって吸収される。

上述のように、このような構成の液晶表示装置１’は、第１の実施の形態における図１の液晶表示装置１と同様に、反射部の暗表示に必要となる反射部λ／４層７が透過部には形成されておらず、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。そしてさらに、透過部の液晶配向を、９０°捩じれたツイストネマチックとしたことで、透過部においては旋光モードでの表示が行われるようになり、よりコントラストが良好な表示を行うことが可能になる。

なお、上述の説明では、液晶表示装置に電圧を印加したときに液晶層の液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に配向し、電圧を印加しないときに反射部でλ／４の位相差を有すると共に透過部で９０°捩じれるツイストネマチックとなる構成を例に挙げたが、本発明の液晶表示装置は、この逆であってもよい。すなわち、液晶表示装置に電圧を印加したときに反射部でλ／４の位相差を有すると共に透過部で９０°捩じれるツイストネマチックとなる構成であっても良い。

ところで、本第２の実施の形態では、位相差層が反射部λ／４層７の１層からなる場合に限定されず、第１の実施の形態において図４を用いて説明したと同様に、反射部λ／４層とこの反射部λ／４層における波長分散を補償する位相差層との２層からなる構成であってもよい。反射部λ／４層の波長分散を補償する位相差層がλ／２層である場合について、図１０を参照しながら説明する。なお、図１０には、液晶表示装置の要部概略断面図とともに、反射部および透過部の光学構成を示す。また、図４の液晶表示装置２１および図７の液晶表示装置１’と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

この応用例の液晶表示装置２１’は、反射部における位相差層が反射部λ／２層２２と反射部λ／４層７との２層構造であるとともに、透過部には位相差層が形成されていない構造とされる。この場合、反射部λ／２層２２と反射部λ／４層７とを合わせて光帯域のλ／４層が構成されるように、反射部λ／２層２２と反射部λ／４層７とは、互いの遅相軸を６０°に保つと共に、反射部λ／２層２２の遅相軸が偏光板９の透過軸（または吸収軸）に対して１５°に保たれ、反射部λ／４層７の遅相軸が偏光板９の透過軸（または吸収軸）に対して７５°に保たれていることとする。

また、この場合の反射部の液晶配向は、液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、光が液晶層１０’を１度通過する場合にλ／４の位相差を有するように調整され、また電圧を引加したときの残留リタデーションをλ／４で調整できるように、反射部λ／４層７の遅相軸と同方向、または直角に近い方向に設定されることが望ましい。

反射部の位相差層を上述した２層構造とした液晶表示装置２１’では、基本構造である上述した液晶表示装置１’の効果に加えて、暗表示を行う場合に、反射部における広帯域で波長分散による光漏れを解消したＥＣＢモードでの表示を行うことが可能となり、さらに良好な画像表示を実現できる。

また、本第２の実施の形態では、透過部の液晶層１０’のみがツイストネマチックである場合に限定されず、反射部の液晶層１０’もツイストネマチックとなる構成であっても良い。反射部の液晶層１０’もツイストネマチックである場合について、図１１を参照しながら説明する。なお、図１１においては、図１０の液晶表示装置２１’と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

この応用例の液晶表示装置２１ａが、図１０を用いて説明した液晶表示装置２１’と異なるところは、反射部の液晶配向にあり、その他の構成は同様であることとする。

すなわち、図１１に示す液晶表示装置２１ａにおいて、反射部の液晶配向は、液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、ツイストネマチックとなるように設定されている。このため、液晶表示装置２１ａにおいては、基板２と基板６との間の液晶層１０’に臨む面の配向膜（図示省略）は、基板２側および基板６側とで所定角度をなすように配向処理されていることとする。この角度は、セルギャップの大きさ、および液晶層１０’の複屈折率との兼ね合いで、液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、光が液晶層１０’を１度通過する場合にλ／４の位相差を有するように調整されることになる。

また、液晶層１０’に電圧を印加した状態では、液晶分子が基板２，６面に対してほぼ垂直に配向する構成となることは、上述と同様である。

このように、反射部の液晶配向をツイストネマチックとすることで、反射部の液晶層の実効的な位相差が小さくなる。このため、反射部をλ／４の位相差とするためのセルギャップが広がることになり、セルギャップに対するマージンが拡大される。この結果、液晶表示装置の歩留まりの向上を図ることが可能になる。

なお、上述した第２の実施の形態の液晶表示装置は、第１の実施の形態と同様にして、フルカラーの液晶表示装置に適用することも可能である。また、上述の説明では、表示面側の基板に位相差層が形成された構成の液晶表示装置を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、位相差層がバックライト側の基板に形成される構成等、少なくとも一方の基板に反射部と透過部とで位相差が異なる位相差層が形成されていれば良い。

また、第２の実施の形態において説明した各構成は、相互に組み合わせることにより、組み合わせた構成に特有の作用効果を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
つぎに、本発明を適用した半透過型の液晶表示装置の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態の液晶表示装置は、詳細は後述するが、反射部と透過部とで位相差層の遅相軸が異なることを基本的な特徴とする。このような第３の実施の形態の液晶表示装置の、基本となる構成について図１２を参照しながら説明する。なお、図１２においては、図１の液晶表示装置１と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１２に示す液晶表示装置５１では、一方の基板２は、層間膜５２を介して一主面側に反射率の高い材料により形成された反射部となる反射電極３と、透過率の高い材料により形成された透過部となる透明電極４と、反射電極３及び透明電極４上に形成された配向膜５３を有し、他主面側に偏光板５が配されている。また、周囲光が入射すると共に表示面側となる他方の基板６は、配向膜５４を介して基板２と対向する一主面側の反射部の領域に位相差層として反射部λ／４層７と、透過部の領域に透過部λ／４層５５と、反射部及び透過部の両領域に対向電極８と、対向電極８上に形成された配向膜５６を有し、他主面側に偏光板９が配されている。また、基板２と基板６との間に液晶材料からなる液晶層１０が挟持されている。また、偏光板５の外側には透過表示のためのバックライト（図示は省略する。）が配設されている。偏光板９の透過軸と偏光板５との透過軸は、直交するように設定されている。また、反射部の位相差層である反射部λ／４層７の遅相軸は、偏光板９の透過軸に対して４５°の角度をなすように設定されている。

そして、透過部の位相差層である透過部λ／４層５５の遅相軸と、反射部の位相差層である反射部λ／４層７の遅相軸とはその方向が異なり、具体的には透過部λ／４層５５の遅相軸は、表示面となる基板６に配された偏光板９の透過軸と平行とされている。これらの反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５は、例えば基板６上に反射部と透過部とで配向分割された配向膜５４上に液晶ポリマ又はネマチック相を有する紫外線硬化性の液晶モノマを塗布することによって得られる。勿論光配向処理によって配向分割することも可能であり、この場合、配向膜５４は設ける必要はない。

この第３の実施の形態の液晶表示装置５１では、一方の基板６の全面に形成された位相差層が配向分割され、反射部λ／４層７と透過部λ／４層５５とで遅相軸が異なることにより、反射部λ／４層７のみが位相差層として機能する。言い換えると、透過部λ／４層５５の遅相軸が前面の偏光板９の透過軸と一致することで、透過部λ／４層５５は実効的な位相差がない構成とされている。このような構成とすることにより、反射部λ／４層７の位相差を補償するために後面の位相差層を追加することなく透過表示を実現する。

位相差層である反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５は、基板６の外側に形成される構成であってもよいが、図１２に示すように液晶層１０側に形成されることが好ましく、これにより基板６の厚みに起因する視差の問題を極力抑えることができる。

位相差層である反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５は、例えばマスクラビング等の配向処理を施された後の基板６上に液晶ポリマを塗布することにより得られる。より具体的には、配向処理が施された基板６上に感光性の液晶ポリマを塗布し、露光工程及び現像工程を経ることにより、所望の形状の位相差層を得る。また、ネマチック相を示す紫外線硬化性の液晶モノマを基板６や配向膜上に塗布し、紫外線を照射することによって液晶ポリマを生成させ、位相差層を得ても良い。さらに、位相差層である反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５は、液晶ポリマを塗布してなる膜を光配向処理することによっても得られる。この位相差層の位相差は、膜厚を変えることにより任意に調整可能である。また、位相差層としては、延伸したフィルムにより形成されてもよい。

なお、本実施の形態では、透過部の位相差層の遅相軸の方向は、透過部の位相差層の実効的な位相差がない構成とされていれば、表示面側の偏光板の透過軸或いは吸収軸、又は、後面の偏光板の透過軸或いは吸収軸のいずれと一致していてもかまわない。

上述した図１２に示す液晶表示装置５１で実際に画像表示を行う場合について、図１３及び図１４を参照しながら説明する。なお、説明を簡略化するために、図１３及び図１４では基板２、対向電極８、各配向膜の図示を省略する。また、液晶層１０に電圧を印加しない状態で光が液晶層１０を１度通過する場合に、反射部でλ／４、透過部でλ／２の位相差を有するように液晶層の層厚が調整されているものとし、電圧を印加しない場合の液晶配向は基板２及び基板６に対して略平行であり、配向方位は偏光板９の透過軸に対し４５°の角度をなしているものとする。

まず、液晶層１０に電圧を印可せず、明表示とする場合について図１３を用いて説明する。

反射部では、表示面から入射した周囲光が、偏光板９でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光は、反射部λ／４層７に入射して円偏光とされ、さらに液晶層１０により直線偏光に変換されて反射電極３に到達する。反射電極３で進行方向を反転された直線偏光は再び液晶層１０を通過して円偏光とされ、この円偏光は再び反射部λ／４層７を通過して偏光板９の透過軸と平行な直線偏光となり、偏光板９を通過する。

透過部では、後面からバックライトにより照射された光が、偏光板５でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光がλ／２の位相差を有する液晶層１０により、偏光板５の透過軸に直交する直線偏光、すなわち偏光板９の透過軸に平行な直線偏光となり、透過部λ／４層５５でその偏光状態を殆ど維持したまま偏光板９を通過する。

つぎに、液晶層１０に電圧を印可して、暗表示とする場合について図１４を用いて説明する。

透過部では、後面からバックライトにより照射された光が、偏光板５でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光が液晶層１０及び透過部λ／４層５５でその偏光状態を殆ど維持したまま偏光板９に到達し、偏光板９によって吸収される。

上述のように、液晶表示装置５１では、透過部λ／４層５５の遅相軸が偏光板９の透過軸と一致することにより透過部λ／４層５５が位相差層として機能しない。このため、反射部では反射部λ／４層７が機能して充分な反射率が得られると共に、透過部では表示面側の位相差層の位相差を補償するための新たな位相差層を後面に追加しなくても透過表示を実現できる。したがって、反射表示及び透過表示の両方でコントラストの高い良好な表示品質を実現しながら、後面の位相差層が不要となり、セルの薄型化や不要となった位相差層分の低コスト化が達成される。

なお、上述の説明では、液晶表示装置に電圧を印加したときに液晶層の液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に配向し、電圧を印加しないときに反射部でλ／４の位相差及び透過部でλ／２の位相差を有する構成を例に挙げたが、本発明の液晶表示装置は、この逆であってもよい。すなわち、液晶表示装置に電圧を印加したときに反射部でλ／４の位相差及び透過部でλ／２の位相差を有する液晶層であってもかまわない。

ところで、本実施の形態では、位相差層が反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５の１層からなる場合に限定されず、図１５に示すような２層からなる構成であってもよい。なお、図１５においては、図１２の液晶表示装置５１と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

この応用例の液晶表示装置６１は、基板６の液晶層１０側に、位相差層として反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５と反射部λ／４層７の波長分散を補償する反射部λ／２層２２及び透過部λ／２層６２とを有するとともに、反射部と透過部とで位相差層の遅相軸が異なるようになされている。すなわち、反射部λ／２層６２及び反射部λ／４層７はそれぞれλ／２層及びλ／４層として機能するが、一方で、透過部λ／２層６２及び透過部λ／４層５５はその遅相軸が例えば偏光板９の透過軸と一致し、位相差層として機能しない。この２層からなる位相差層は、例えば基板６上に反射部と透過部とで配向分割された配向膜５４上に液晶ポリマ又はネマチック相を有する紫外線硬化性の液晶モノマを塗布して反射部λ／２層２２及び透過部λ／２層６２を形成し、これらλ／２層上にさらに反射部と透過部とで配向分割された配向膜６３を形成し、液晶ポリマ又はネマチック相を有する紫外線硬化性の液晶モノマを塗布して反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５を形成することにより得られる。勿論光配向処理によって配向分割することも可能である。

位相差層を上述した２層構造とするとともに、反射部と透過部とでその遅相軸を異ならせることにより、本実施の形態の基本構造である液晶表示装置５１の効果に加えて、液晶表示装置６１は、暗表示を行う場合に広帯域で波長分散による光漏れを解消し、さらに良好な画像表示を実現できる。

なお、本発明は、表示面側の基板６に位相差層が形成された構成の液晶表示装置に限定されるものではなく、位相差層がバックライト側の基板２に形成される構成の液晶表示装置にも勿論適用される。すなわち、図１６に示す液晶表示装置７１は、後面の基板２側に、反射電極３及び透明電極４が形成され、さらにその上に配向膜５４を介して位相差層である反射部λ／４層７と透過部λ／４層５５とを有する。これらの反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５は、図１２を用いて説明したと同様に形成される。

尚、この場合、反射部λ／４層７および透過部λ／４層５５と液晶駆動用の配向膜５３との間に、液晶の駆動を確実にするための透明電極（図示省略）を設けても良い。ただし、このような透明電極を設ける場合、当該透明電極をＴＦＴに接続させるためのプラグ１６を設けることとする。また、この場合、基板２と透過部λ／４層５５との間に透明電極４を設ける必要はない。

ここで、反射部λ／４層７は位相差層として機能するが、透過部λ／４層５５は、その遅相軸が例えば偏光板９の透過軸と一致し、位相差層として機能しない。この図１６に示す液晶表示装置７１のように位相差層をバックライト側の基板に形成した場合には、反射部では反射部λ／４層７が機能して充分な反射率が得られるとともに、透過部では後面の位相差層の位相差を補償するための位相差層を表示面側に追加しなくても透過表示を実現できる。したがって、これまで述べた液晶表示装置と同様に、反射表示及び透過表示の両方でコントラストの高い良好な表示品質を実現しながら、後面の位相差層が不要となり、セルの薄型化や不要となった位相差層分の低コスト化が達成される。

また、本実施の形態の液晶表示装置は、図１７に示すようにフルカラーの液晶表示装置８１に適用することも可能である。

この液晶表示装置８１は、基板６の液晶層１０側に、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各ドットに対応するカラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂを有し、これらカラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ上に、位相差層として反射部λ／４層７Ｒ及び透過部λ／４層５５Ｒ、反射部λ／４層７Ｇ及び透過部λ／４層５５Ｇ、並びに、反射部λ／４層７Ｂ及び透過部λ／４層５５Ｂがそれぞれ形成され、さらにこれら位相差層上にオーバーコート層４３を介して対向電極８が形成されている。

そして、位相差層である反射部λ／４層７Ｒ及び透過部λ／４層５５Ｒ、反射部λ／４層７Ｇ及び透過部λ／４層５５Ｇ、並びに、反射部λ／４層７Ｂ及び透過部λ／４層５５Ｂは、反射部と透過部とで遅相軸が異なり、透過部の位相差層が機能しないようになされている。これにより、上述した例の液晶表示装置と同様に、反射表示に用いる位相差層の位相差を補償するための後面の位相差層が不要となり、位相差層の使用枚数を削減できる。

また、この応用例の液晶表示装置８１では、各カラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの透過波長に合わせて、位相差層である反射部λ／４層７Ｒ及び透過部λ／４層５５Ｒ、反射部λ／４層７Ｇ及び透過部λ／４層５５Ｇ、並びに、反射部λ／４層７Ｂ及び透過部λ／４層５５Ｂの膜厚を変えることにより、各部の位相差層がλ／４の位相差を有するものとする。これにより、各色の波長分散の影響を抑えて、さらに良好な画像表示を実現することができる。

なお、本発明は、前面又は後面に配された偏光板の透過軸と、透過部の位相差層の遅相軸とが完全に直交又は平行となり、透過部の位相差層が全く機能しない場合に限定されず、透過部の遅相軸が若干ずれていてもかまわない。例えば透過部の位相差層の遅相軸は、液晶層の種々の特性を考慮して決定される位相差を有していてもよく、この場合、透過部の位相差層の遅相軸のずれが、液晶層に充分に電圧を印加したときの液晶層の残留位相差層を打ち消す程度の位相差を透過部に与えるものであることが好ましい。これにより、透過部の位相差層が全く機能しない場合に比べて透過部での暗表示をより暗いものとし、さらに良好な画像表示を実現できる。

また、第３の実施の形態では、透過部の位相差層の遅相軸が前面の偏光板の透過軸に一致する構成を例に挙げたが、透過部の位相差層の遅相軸は、後面の偏光板の透過軸と一致する構成であっても本発明の効果を得られる。

＜第４の実施の形態＞
つぎに、本発明を適用した半透過型の液晶表示装置の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態の液晶表示装置は、上述した第２の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせたものであり、その基本となる構成について図１８を参照しながら説明する。なお、図１８には、液晶表示装置の要部概略断面図とともに、反射部および透過部の光学構成を示すが、第３の実施の形態で説明した図１２の液晶表示装置５１と同様の構成、さらに第２の実施の形態で説明した図７の液晶表示装置と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

すなわち、図１８に示す液晶表示装置５１’が、上述した第３の実施の形態で図１２を用いて説明した液晶表示装置と異なる点は、反射部と透過部との液晶層の配向方向（液晶配向）が、第２の実施の形態で説明したと同様に調整されているところにあり、他の構成は第３の実施の形態と同様であることとする。

すなわち、図１８に示す液晶表示装置５１’において、反射部の液晶配向は、反射部液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、基板２および基板６に対して平行でかつ偏光板９および偏光板５の透過軸に対して４５°の角度をなすように設定されている。また、この状態において、反射部の液晶層１０’は、光が液晶層１０’を１度通過する場合にλ／４の位相差を有するように調整される。

そしてさらにこの液晶表示装置５１’においては、第３の実施の形態において図１２を用いて説明したと同様に、反射部に層間膜５２が設けられると共に、透過部の基板６側にも透過部λ／４層５５が設けられているのである。

ここで、反射部に設けられた層間膜５２は、液晶層１０’に電圧を印加しない状態で、反射部の液晶層１０’がλ／４の位相差を有し、かつ透過部の液晶分子が十分に９０°捩じれたツイストネマチックとなる間隔でモーガン条件を満たし、旋光性を保てるように、透過部と反射部とのセルギャップ（液晶層１０’の厚さ）を調整する膜厚で設けられる。したがって、層間膜５２がない状態で上述の条件を満足できれば、液晶表示装置５１’においては層間膜５２を設ける必要はない。

また、透過部の基板６側に設けられた透過部λ／４層５５は、第３の実施の形態で説明したと同様に、その遅相軸が前面の偏光板９の透過軸と一致することで、実効的な位相差がない構成とされている。このような構成とすることにより、反射部λ／４層７の位相差を補償するために後面の位相差層を追加することなく透過表示を実現する。また、この透過部λ／４層５５の遅相軸の方向は、透過部の位相差層の実効的な位相差がない構成とされていれば、表示面側の偏光板の透過軸或いは吸収軸、又は、後面の偏光板の透過軸或いは吸収軸のいずれと一致していてもかまわない。

上述した図１８に示す液晶表示装置５１’で実際に画像表示を行う場合について、図１９及び図２０を参照しながら説明する。なお、説明を簡略化するために、図１９及び図２０では基板２、対向電極８、および各配向膜の図示を省略する。

まず、液晶層１０’に電圧を印可せず、明表示とする場合について図１９を用いて説明する。

反射部では、表示面から入射した周囲光が、偏光板９でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光は、反射部λ／４層７に入射して円偏光とされ、さらに液晶層１０’により直線偏光に変換されて反射電極３に到達する。反射電極３で進行方向を反転された直線偏光は再び液晶層１０’を通過して円偏光とされ、この円偏光は再び反射部λ／４層７を通過して偏光板９の透過軸と平行な直線偏光となり、偏光板９を通過する。

透過部では、基板２側（後面）からバックライトにより照射された光が、偏光板５でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光が９０°捩じれたツイストネマチックとなっている液晶層１０’により、偏光板５の透過軸に直交する直線偏光、すなわち偏光板９の透過軸に平行な直線偏光となり、透過部λ／４層５５でその偏光状態を殆ど維持したまま偏光板９を通過する。

つぎに、液晶層１０’に電圧を印可して、暗表示とする場合について図２０を用いて説明する。

透過部では、後面からバックライトにより照射された光が、偏光板５でその透過軸に一致した直線偏光となる。この直線偏光が液晶層１０’及び透過部λ／４層５５でその偏光状態を殆ど維持したまま偏光板９に到達し、偏光板９によって吸収される。

上述のように、このような構成の液晶表示装置５１’は、図１２の液晶表示装置５１と同様に、反射部の暗表示に必要となる反射部λ／４を反射部のみに設け、透過部には遅相軸を偏光板９の透過軸と一致させた透過部λ／４層５５を設けたことで、第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。そしてさらに、透過部の液晶配向を、９０°捩じれたツイストネマチックとしたことで、透過部においては旋光モードでの表示が行われるようになり、よりコントラストが良好な表示を行うことが可能になる。

なお、上述の説明では、液晶表示装置に電圧を印加したときに液晶層の液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に配向し、電圧を印加しないときに反射部でλ／４の位相差及び透過部で９０°捩じれるツイストネマチックとなる構成を例に挙げたが、本発明の液晶表示装置は、この逆であってもよい。すなわち、液晶表示装置に電圧を印加したときに反射部でλ／４の位相差及び透過部で９０°捩じれたツイストネマチックとなる液晶層であってもかまわない。

ところで、本実施の形態では、位相差層が反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５の１層からなる場合に限定されず、図２１に示すような２層からなる構成であってもよい。なお、図２１においては、図１８の液晶表示装置５１’と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

この応用例の液晶表示装置６１’は、基板６の液晶層１０’側に、位相差層として反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５と反射部λ／４層７の波長分散を補償する反射部λ／２層２２及び透過部λ／２層６２とを有するとともに、反射部と透過部とで位相差層の遅相軸が異なるようになされている。すなわち、反射部λ／２層２２及び反射部λ／４層７は、これらを合わせて光帯域のλ／４層が構成されるように、互いの遅相軸を６０°に保つと共に、遅相軸が偏光板５，９の透過軸に対して１５°の角度に保たれていることとする。一方、透過部λ／２層６２及び透過部λ／４層５５はその遅相軸が例えば偏光板９の透過軸と一致し、位相差層として機能しない。

この２層からなる位相差層は、第３の実施の形態で述べたと同様にして得ることができる。

また、この場合の反射部の液晶配向は、液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、基板２および基板６に対して平行でかつ反射部λ／４層７に対して０°または９０°の角度をなすように設定されていることとする。ただしこれは、残留リタデーションの調整のためであり、残留リタデーションが無視できるレベルであれば、配向方向はどの方向でも良い。また、この状態において、反射部の液晶層１０’は、光が液晶層１０’を１度通過する場合にλ／４の位相差を有するように調整される。なお、透過部の液晶配向は、図１８の液晶表示装置５１’と同様である。

以上のように、位相差層を上述した２層構造とするとともに、反射部と透過部とでその遅相軸を異ならせた構成の液晶表示装置６１’では、本実施の形態の基本構造である液晶表示装置５１’の効果に加えて、特に反射部において暗表示を行う場合に広帯域で波長分散による光漏れを解消し、さらに良好な画像表示を実現できる。

なお、本実施の形態は、表示面側の基板６に位相差層が形成された構成の液晶表示装置に限定されるものではなく、第３の実施の形態において図１６を用いて説明した液晶表示装置７１と同様に、位相差層がバックライト側の基板２に形成される構成の液晶表示装置にも勿論適用される。すなわち、図２２に示す液晶表示装置７１’は、後面の基板２側に、反射電極３及び透明電極４が形成され、さらにその上に配向膜５４を介して位相差層である反射部λ／４層７と透過部λ／４層５５とを有する。これらの反射部λ／４層７及び透過部λ／４層５５は、図１２を用いて説明したと同様に形成される。

尚、この場合、反射部λ／４層７および透過部λ／４層５５と液晶駆動用の配向膜５３との間に、液晶の駆動を確実にするための透明電極（図示省略）を設けても良いことは、図１６を用いて説明したと同様である。

ここで、反射部λ／４層７は位相差層として機能するが、透過部λ／４層５５は、その遅相軸が例えば偏光板９の透過軸と一致し、位相差層として機能しない。この図２２に示す液晶表示装置７１’のように位相差層をバックライト側の基板に形成した場合には、反射部では反射部λ／４層７が機能して充分な反射率が得られるとともに、透過部では後面の位相差層の位相差を補償するための位相差層を表示面側に追加しなくても透過表示を実現できる。したがって、これまで述べた液晶表示装置と同様に、反射表示及び透過表示の両方でコントラストの高い良好な表示品質を実現しながら、後面の位相差層が不要となり、セルの薄型化や不要となった位相差層分の低コスト化が達成される。

また、本実施の形態の液晶表示装置は、第３の実施の形態で図１７を用いて説明した液晶表示装置と同様に、フルカラーの液晶表示装置に適用することも可能である。

すなわち、図２３に示す液晶表示装置８１’は、基板６の液晶層１０’側に、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅの各ドットに対応するカラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂを有し、これらカラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂ上に、位相差層として反射部λ／４層７Ｒ及び透過部λ／４層５５Ｒ、反射部λ／４層７Ｇ及び透過部λ／４層５５Ｇ、並びに、反射部λ／４層７Ｂ及び透過部λ／４層５５Ｂがそれぞれ形成され、さらにこれら位相差層上にオーバーコート層４３を介して対向電極８が形成されている。

また、この応用例の液晶表示装置８１’では、各カラーフィルタ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂの透過波長に合わせて、位相差層である反射部λ／４層７Ｒ及び透過部λ／４層５５Ｒ、反射部λ／４層７Ｇ及び透過部λ／４層５５Ｇ、並びに、反射部λ／４層７Ｂ及び透過部λ／４層５５Ｂの膜厚を変えることにより、各部の位相差層がλ／４の位相差を有するものとする。これにより、各色の波長分散の影響を抑えて、さらに良好な画像表示を実現することができる。

また、本第４の実施の形態では、透過部の液晶層１０’のみがツイストネマチックである場合に限定されず、反射部の液晶層１０’もツイストネマチックとなる構成であっても良い。反射部の液晶層１０’もツイストネマチックである場合について、図２４を参照しながら説明する。なお、図２４においては、図２１の液晶表示装置６１’と同様の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

この応用例の液晶表示装置６１ａが、図２１を用いて説明した液晶表示装置６１’と異なるところは、反射部の液晶配向にあり、その他の構成は同様であることとする。

すなわち、図２４に示す液晶表示装置６１ａにおいて、反射部の液晶配向は、液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、ツイスト配向となるように設定されている。このため、液晶表示装置６１ａにおいては、基板２と基板６との間の液晶層１０’に臨む面の配向膜（図示省略）は、基板２側および基板６側とで所定角度をなすように配向処理されていることとする。この角度は、セルギャップの大きさ、および液晶層１０’の複屈折率との兼ね合いで、液晶層１０’に電圧を印加しない状態において、光が液晶層１０’を１度通過する場合にλ／４の位相差を有するように調整されることになる。

したがって、例えば図２５に示したように、基板２側の液晶配向と基板６側の液晶配向とが９０°の角度をなしていても良い。この場合、反射部と透過部とで、液晶層１０’に臨む配向膜を同一方向に揃えることができ、分割配向の手間を省くことができる。

また、図２４および図２５の液晶表示装置６１ａにおいて、液晶層１０’に電圧を印加した状態では、液晶分子が基板２，６面に対してほぼ垂直に配向する構成となることは、上述と同様である。

なお、以上説明した本第４の実施の形態の発明は、前面又は後面に配された偏光板の透過軸と、透過部の位相差層の遅相軸とが完全に直交又は平行となり、透過部の位相差層が全く機能しない場合に限定されず、透過部の遅相軸が若干ずれていてもかまわない。例えば透過部の位相差層の遅相軸は、液晶層の種々の特性を考慮して決定される位相差を有していてもよく、この場合、透過部の位相差層の遅相軸のずれが、液晶層に充分に電圧を印加したときの液晶層の残留位相差層を打ち消す程度の位相差を透過部に与えるものであることが好ましい。これにより、透過部の位相差層が全く機能しない場合に比べて透過部での暗表示をより暗いものとし、さらに良好な画像表示を実現できる。

また、第４の実施の形態では、透過部の位相差層の遅相軸が前面の偏光板の透過軸に一致する構成を例に挙げたが、透過部の位相差層の遅相軸は、後面の偏光板の透過軸と一致する構成であっても本発明の効果を得られる。

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。なお、実施例１〜実施例５は第１の実施の形態に対応し、実施例６〜実施例８は第２の実施の形態に対応し、実施例９〜実施例１３は第３の実施の形態に対応し、実施例１４〜実施例１９は第４の実施の形態に対応している。

＜実施例１＞
実施例１では、図１に示す液晶表示装置１と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、液晶層をアクティブ駆動するための薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）が形成されてなる後面側の基板を作製した。このＴＦＴの作製方法について図２６を参照しながら説明する。

基板２としては、ホウケイ酸ガラス（コーニング社製７０５９）を用いた。まず、基板２上に、ＭｏやＭｏＷ等からなるゲート電極９１、ゲート絶縁膜９２、及びアモルファスシリコンを順次堆積・パターニングし、アモルファスシリコンをエキシマレーザでアニールすることによって結晶化してなる半導体薄膜９３を形成した。また、半導体薄膜９３のゲート電極の両脇の領域にＰ，Ｂを不純物導入し、ｎチャンネル、ｐチャンネルのＴＦＴとした。また、ＴＦＴを被覆するように、基板２の上方にＳｉＯ₂からなる第一層間絶縁膜９４を形成した。

次に、半導体薄膜９３のソース及びドレインに対応する箇所の第一層間絶縁膜９４を例えばエッチングにより開口して、信号線９５を所定の形状にパターニングして形成した。信号線９５にはＡｌを用いた。

次に、ＴＦＴ及び信号線９５を被覆するように、基板２の上方に、散乱反射を起こさせる散乱層としての機能と層間絶縁膜としての機能とを兼ね備えた第二層間絶縁膜９６を形成した。この第二層間絶縁膜９６の、透過部に対応する領域にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により透明電極４を形成し、反射部に対応する領域にはＡｇにより反射電極３を形成した。これにより、図２６に示すバックライト側の基板が得られる。

また、対向する基板には、Ｃｒを用いてブラックマトリクスを形成した後、基板上にカラーフィルタとしてＲ、Ｇ、Ｂのパターンを形成した。次に、カラーフィルタ上にポリイミドを印刷し、ラビングすることにより配向膜を形成した。

この配向膜上に、紫外線硬化性の液晶モノマをスピンコートにより塗布し、露光工程・現像工程を経ることにより、反射部のみに位相差層として反射部λ／４層が形成されるようにし、透過部から位相差層を除去した。紫外線硬化性の液晶モノマとしては、メルク社製ＲＭＭ３４を用いた。この紫外線硬化性の液晶モノマ材料は酸素の存在により重合が不十分なものとなるため、Ｎ₂雰囲気で上記処理を行った。また、ＲＭＭ３４は、屈折率異方性Δｎが０．１４５であるため、位相差層の膜厚が９５０ｎｍとなるようにスピンコートすることにより、面内で１３５ｎｍ〜１４０ｎｍ程度に収まるリタデーションを得ることができた。位相差層形成後、ＩＴＯをスパッタすることにより対向電極を形成した。

この後は、通常のセル工程である。すなわち、さらに対向電極上にポリイミドを印刷し、ラビングすることにより配向膜を形成した。

ここで、位相差層が形成された側のラビング方向は、位相差層の液晶ポリマの配向方向と同方向とした。また、ＴＦＴ等が形成された側のラビング方向は、セル構成がアンチパラレルになる方向とした。

以上のようにＴＦＴ等が形成された基板と、位相差層等が形成された基板とを用いて通常の工程に従ってセルを組み立て、図１に示す液晶表示装置と同じ光学的な構成を有し、且つカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、コントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例２＞
実施例２では、図４に示す液晶表示装置２１と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、実施例１と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等が形成された基板を用意した。

また、対向する基板に、実施例１と同様の工程によりカラーフィルタを形成し、カラーフィルタ上にポリイミドを印刷し、ラビングすることにより配向膜を形成した。

この配向膜上に、λ／２条件となるように紫外線硬化性の液晶モノマを塗布し、反射部のみに位相差層が残存するようにパターニングした。これにより、位相差層として反射部λ／２層が形成された。

次に、ポリイミドを印刷し、先だってのラビング方向に対して６０°傾いた方向となるようにラビング処理を行った。この後、λ／４条件となるように紫外線硬化性の液晶モノマを塗布し、反射部のみに位相差層が残存するようにパターニングした。これにより、位相差層として反射部λ／４層が形成された。反射部λ／２層及び反射部λ／４層からなる位相差層形成後、ＩＴＯをスパッタすることにより対向電極を形成した。

この後は、通常のセル工程である。すなわち、さらに対向電極上にポリイミドを印刷し、ラビングすることにより配向膜を形成した。ここで、液晶層の配向方向がλ／２とλ／４との中間となるようにラビング処理を行った。

以上のようにＴＦＴ等が形成された基板と、位相差層等が形成された基板とを用いて通常の工程に従ってセルを組み立て、図４に示す液晶表示装置と同じ光学的な構成を有し、且つカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、コントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例３＞
実施例３では、図５に示す液晶表示装置３１と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

次に、上述した実施例２と同様の工程により、反射部λ／２層及び反射部λ／４層からなる位相差層を反射部のみに形成した。

次に、ポリイミドを印刷し、２つの位相差層の中間の方向から９０°傾いた方向となるようにラビング処理を行った。さらに、液晶に電圧を印加したときの残留位相差を打ち消すための透過部位相差層を、透過部のみに形成した。この透過部位相差層は、液晶層に電圧を印加したときの残留位相差と等しい３０ｎｍの位相差を有する。

反射部の位相差層及び透過部位相差層形成後、ＩＴＯをスパッタすることにより対向電極を形成した。

以上のようにＴＦＴ等が形成された基板２と、位相差層等が形成された基板６とを用いて通常の工程に従ってセルを組み立て、図１に示す液晶表示装置と同じ光学的な構成を有し、且つカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、透過表示させたときに実施例１のパネルの表示品質を上回る黒表示が得られ、さらにコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例４＞
実施例４では、図６に示す液晶表示装置４１と光学的な構成が同じとされたパネルを作製した。

この配向膜上に、紫外線硬化性の液晶モノマをスピンコートにより塗布し、露光工程・現像工程を経ることにより、反射部のみに位相差層として反射部λ／４層が形成されるようにし、透過部から位相差層を除去した。

このとき、各位相差層の膜厚を、各画素の位相差に応じて設定した。すなわち、Ｇについては実施例１と同様に膜厚９５０ｎｍとした。また、Ｂについてはその色のリタデーションに合わせてΔｎが０．１５５程度になるので、膜厚７３０ｎｍとなるように位相差層を形成した。また、Ｒについては、その色のリタデーションに合わせてΔｎが０．１３５程度になるので、膜厚１２００ｎｍ程度となるように位相差層を形成した。

位相差層形成後、ＩＴＯをスパッタすることにより対向電極を形成した。

以上のようにＴＦＴ等が形成された基板と、位相差層等が形成された基板とを用いて通常の工程に従ってセルを組み立て、図１に示す液晶表示装置と同じ光学的な構成を有し、且つカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、実施例１のパネルの表示品質を上回る黒表示が得られ、さらにコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例５＞
実施例５では、ＴＦＴ等が形成されるバックライト側の基板の反射部のみに位相差層が形成された構成のパネルを作製した。

最初に、実施例１と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等が形成された基板を用意した。さらに、この反射電極上に位相差層として反射部λ／４層を形成した。さらに、この上にスパッタすることによりＩＴＯ電極を形成した。

また、対向する基板には、ＩＴＯをスパッタすることにより対向電極を形成し、位相差層を形成しなかった。さらに対向電極上にポリイミドを印刷し、ラビングすることにより配向膜を形成した。

以上のようにＴＦＴ及び位相差層等が形成された基板と、対向電極が形成された基板とを用いて通常の工程に従ってセルを組み立て、パネルを得た。このパネルを点灯したところ、透過表示を行った際に実施例１のパネルと同等のコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例６＞
実施例６では、図７に示す液晶表示装置１’と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、実施例１と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等が形成された基板（ＴＦＴ基板）を用意した。そして、このＴＦＴ基板の反射電極３および透過電極４上にポリイミドを印刷し、マスクラビングを行うことにより、反射部においてはこのＴＦＴ基板の他面側に設けられる偏光板５の透過軸方向に対して４５°の角度をなす一方、透過部においてはこの偏光板５と平行をなすラビング方向の配向膜を形成した。

また、対向する基板（対向基板）に、実施例１と同様の工程により、反射部λ／４層７を形成し、さらに対向電極８を形成した。この際、反射部λ／４層７の形成は、その遅相軸が、対向基板の他面側に設けられる偏光板９の透過軸に対して４５°の角度をなすように、下地の配向膜のラビング方向を設定して行った。

その後、対向電極８上にポリイミドを印刷し、マスクラビングを行うことにより、反射部においては反射部λ／４層７の遅相軸に対して９０°の角度をなす一方、透過部においては偏光板９と平行をなすラビング方向の配向膜を形成した。

以上のように表面側に配向膜が形成されたＴＦＴ基板と対向基板とを用いて、通常の工程にしたがってセルを組み立てた。この際、ＴＦＴ基板側の配向膜と対向板側の配向膜とが、反射部でアンチパラレルとなり、透過部で９０°のツイスト配向となるようにＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせ、これらの間に複屈折率Δｎ＝０．０９の液晶材料を注入し、封止することで、反射部においてλ／４の位相差を有する液晶層１０’を形成した。その後、ＴＦＴ基板側に、当該ＴＦＴ基板に設けた配向膜の透過部におけるラビング方向に対して透過軸方向を一致させて偏光板５を張り付けた。また、対向基板側に、当該対向基板に設けた配向膜の透過部におけるラビング方向に対して透過軸方向を一致させて偏光板９を張り付けた。

以上により、図７に示す液晶表示装置１’と同じ光学構成を有し、かつカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、実施例１よりもさらに透過部においての黒表示が十分で、コントラストの高い表示を得ることができた。

＜実施例７＞
実施例７では、図１０に示す液晶表示装置２１’と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、実施例６と同様の工程により、図２６に示すＴＦＴ基板を用意し、この反射電極３および透過電極４上に配向膜を形成した。ただし、反射部の配向膜には、このＴＦＴ基板の他面側に設けられる偏光板５の透過軸方向に対して７５°の角度をなすようにラビング処理を行い、透過部の反射膜に対しては偏光板の透過軸に平行にラビング処理を行った。

また、対向する基板（対向基板）に、実施例２と同様の工程により、反射部λ／２層２２および反射部λ／４層７形成し、さらに対向電極８を介して配向膜を形成した。この際、反射部λ／２層２２の形成は、その遅相軸が、対向基板の他面側に設けられる偏光板９の透過軸に対して１５°の角度をなすように、下地の配向膜のラビング方向を設定して行った。また、反射部λ／４層７の形成は、その遅相軸が、反射部λ／２層２２の遅相軸に対して６０°の角度をなし、偏光板９の透過軸に対して７５°の角度をなすように、下地の配向膜のラビング方向を設定して行った。さらに配向膜の形成は、反射部においては反射部λ／４層７の遅相軸に対して９０°の角度をなし、偏光板９の透過軸に対して１５°の角度をなす一方、透過部においては偏光板９と平行をなす方向にラビング処理を行った。

以上のように表面側に配向膜が形成されたＴＦＴ基板と対向基板とを用い、実施例６と同様にセルを組み立て、図１０に示す液晶表示装置２１’と同じ光学構成を有し、かつカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、実施例６よりもさらに黒表示が十分で、コントラストの高い表示を得ることができた。

＜実施例８＞
実施例８では、図１１に示す液晶表示装置２１ａと光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、実施例６と同様の工程により、図２６に示すＴＦＴ基板を用意し、この反射電極３および透過電極４上に配向膜を形成した。ただし、反射部の配向膜に対しては、このＴＦＴ基板の他面側に設けられる偏光板５の透過軸方向に対して５２．５°の角度をなすようにラビング処理を行った。

また、対向する基板（対向基板）に、実施例７と同様にして、反射部λ／２層２２および反射部λ／４層７形成し、さらに対向電極８を介して配向膜を形成した。ただし、反射部の配向膜に対しては、反射部λ／４層７の遅相軸に対して９６．５°の角度をなし、偏光板９の透過軸に対して７．５°の角度をなす方向にラビング処理を行った。

以上のように表面側に配向膜が形成されたＴＦＴ基板と対向基板とを用いて、通常の工程にしたがってセルを組み立てた。この際、ＴＦＴ基板側の配向膜と対向板側の配向膜とが、反射部で４５°の角度をなし、透過部で９０°の角度をなすと共に、セルギャップが反射部で２．７μｍ、透過部で４．８μｍとなるようにＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせ、これらの間に複屈折率Δｎ＝０．１の液晶材料を注入し、封止することで、反射部においてλ／４の位相差を有する液晶層１０’を形成した。その後、実施例６と同様に偏光板５および偏光板９を張り付けた。尚、電圧を印加したときの残留位相差は、λ／４層で調整した。

以上により、図１１に示す液晶表示装置２１ａと同じ光学構成を有し、かつカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、実施例６よりもさらに黒表示が十分で、コントラストの高い表示を得ることができた。また、反射部における液晶配向をツイスト配向としてセルギャップを広げたことで、ギャップに対するマージンが実施例７と比較して広がったため、高い歩留まりで生産することが可能であった。

＜実施例９＞
実施例９では、図１２に示す液晶表示装置５１と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

このときのラビング処理では、マスクラビングを行った。マスクラビングは、フォトリソグラフィ法により反射部又は透過部のいずれか一方をレジストでマスクし、所定方向にラビングを行った後、他方の領域をレジストでマスクし、所定方向にラビングを行うものである。なお、反射部では前面の偏光板の透過軸に対して４５°傾くようなラビング方向とし、透過部では前面の偏光板の透過軸に対して平行になるようなラビング方向とした。

この配向膜上に、紫外線硬化性の液晶モノマをスピンコートにより塗布し、露光工程を経ることにより、位相差層としてλ／４層が形成されるようにした。液晶ポリマは下地の配向膜のラビング方向に沿って配向するので、反射部ではλ／４層として機能するが、透過部では遅相軸が前面の偏光板の透過軸と平行とされるので実効的な位相差が生じない。紫外線硬化性の液晶モノマとしては、メルク社製ＲＭＭ３４を用いた。この紫外線硬化性の液晶モノマ材料は酸素の存在により重合が不十分なものとなるため、Ｎ₂雰囲気で上記処理を行った。また、ＲＭＭ３４は、Δｎが０．１４５であるため、位相差層の膜厚が９５０ｎｍとなるようにスピンコートすることにより、面内で１３５ｎｍ〜１４０ｎｍ程度に収まるリタデーションを得ることができた。位相差層形成後、ＩＴＯをスパッタすることにより対向電極を形成した。

ＴＦＴ等が形成された基板と、位相差層等が形成された基板との間に液晶を注入し、封止した後、透過部の位相差層の遅相軸と透過軸が平行となるように、前面に偏光板を貼り付けることにより、図１２に示す液晶表示装置と同じ光学的な構成を有し、且つカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、反射表示及び透過表示のいずれにおいてもコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例１０＞
実施例１０では、図１５に示す液晶表示装置６１と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

また、対向する基板には、Ｃｒを用いてブラックマトリクスを形成した後、基板上にカラーフィルタとしてＲ、Ｇ、Ｂのパターンを形成した。次に、カラーフィルタ上にポリイミドを印刷し、実施例１０と同様にマスクラビングすることにより配向膜を形成した。

この配向膜上に、紫外線硬化性の液晶モノマをスピンコートにより塗布し、露光工程を経ることにより位相差層としてλ／２層が形成されるようにした。紫外線硬化性の液晶モノマは下地の配向膜のラビング方向に沿って配向するので、反射部ではλ／２層として機能するが、透過部では遅相軸が前面の偏光板の透過軸と平行とされるので実効的な位相差が生じない。

次に、λ／２層上にポリイミドを印刷し、反射部では先だってのラビング方向に対して６０°傾いた方向となるようにラビング処理を行い、透過部では前面の偏光板の透過軸に対して平行になるようなラビング方向となるようにラビング処理を行うことにより配向膜を形成した。

この配向膜上に、紫外線硬化性の液晶モノマを塗布し、露光工程を経ることにより位相差層としてλ／４層が形成されるようにした。紫外線硬化性の液晶モノマは下地の配向膜のラビング方向に沿って配向するので、反射部ではλ／４層として機能するが、透過部では遅相軸が前面の偏光板の透過軸と平行とされるので実効的な位相差が生じない。

次に、λ／４層上にＩＴＯをスパッタすることにより対向電極を形成した。

以上のようにＴＦＴ等が形成された基板と、位相差層等が形成された基板とを用いて通常の工程に従ってセルを組み立て、偏光板を基板の両面に貼り付けた。ここで、反射部λ／２層の遅相軸に対して前面の偏光板の透過軸が１５°の傾きとなるように前面の偏光板を配した。また、後面側の偏光板は、その透過軸が前面の偏光板の透過軸と９０°の角度をなすように配した。したがって、透過部λ／２層の遅相軸に対して、前面の偏光板の透過軸が平行となる。

以上のようにして、図１５に示す液晶表示装置と同じ光学的な構成を有し、且つカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、反射表示及び透過表示のいずれにおいてもコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例１１＞
実施例１１では、図１６に示す液晶表示装置７１と光学的な構成が同じとされたパネルを作製した。

最初に、実施例１と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等が形成された基板を用意した。さらにこの反射電極及び透明電極上に紫外線硬化性の液晶モノマを塗布することにより、位相差層としてλ／４層を形成した。なお、このとき、反射部の位相差層のみがλ／４層として機能するように、予めマスクラビングにより反射部と透過部とでラビング方向が異なるような配向処理を下地に施しておく。さらにこの位相差層上にポリイミドを印刷し、配向膜を形成した。

以上のようにＴＦＴ及び位相差層等が形成された基板と、対向電極が形成された基板とを用いて通常の工程に従ってセルを組み立て、パネルを得た。このパネルを点灯したところ、透過表示を行った際に実施例９と同等のコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例１２＞
実施例１２では、図１７に示す液晶表示装置８１と光学的な構成が同じとされた液晶表示装置を作製した。

また、前面の基板に、Ｃｒを用いてブラックマトリクスを形成した後、基板上にカラーフィルタとしてＲ、Ｇ、Ｂのパターンを形成した。次に、カラーフィルタ上にポリイミドを印刷し、実施例９と同様にマスクラビングすることにより配向膜を形成した。

この配向膜上に、紫外線硬化性の液晶モノマを塗布し、露光工程を経ることにより、位相差層としてλ／４層が形成されるようにした。このとき、各位相差層の膜厚を、各画素の位相差に応じて設定した。すなわち、Ｇについては実施例９と同様に、膜厚９５０ｎｍとした。また、Ｂについては、その色のリタデーションに合わせてΔｎが０．１５５程度になるので、膜厚７３０ｎｍとなるように位相差層を形成した。また、Ｒについては、その色のリタデーションに合わせてΔｎが０．１３５程度になるので、膜厚１２００ｎｍ程度となるように位相差層を形成した。

紫外線硬化性の液晶モノマは下地の配向膜のラビング方向に沿って配向するので、反射部ではλ／４層として機能するが、透過部では遅相軸が前面の偏光板の透過軸と平行とされるので実効的な位相差が生じない。

以上のようにＴＦＴ等が形成された基板と、位相差層等が形成された基板とを用いて通常の工程に従ってセルを組み立て、図１７に示す液晶表示装置と同じ光学的な構成を有するパネルを得た。このパネルを点灯したところ、実施例９のパネルの表示品質を上回る黒表示が得られ、さらにコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例１３＞
実施例１３では、位相差層を配向分割するために光配向処理を採用したこと以外は実施例１０と同様にして、フルカラーのパネルを作製した。なお、配向膜としては、バンティコ社製のものを用いた。

このパネルを点灯したところ、実施例１０と同様に、反射表示及び透過表示のいずれにおいてもコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例１４＞
実施例１４では、図１８に示す液晶表示装置５１’と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、実施例１と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等が形成された基板（ＴＦＴ基板）を用意した。ただし、このＴＦＴ基板の形成においては、反射部と透過部のセルギャップの差分に当たる膜厚の層間膜５２を反射電極３の下層に設けた。

その後、ＴＦＴ基板の反射電極３および透過電極４上にポリイミドを印刷し、マスクラビングを行うことにより、反射部においてはこのＴＦＴ基板の他面側に設けられる偏光板５の透過軸方向に対して４５°の角度をなす一方、透過部においてはこの偏光板５と平行をなすラビング方向の配向膜５３を形成した。

また、対向する基板（対向基板）に、実施例９と同様の工程により、反射部λ／４層７と透過部λ／４層５５を形成し、さらに対向電極８を形成した。この際、反射部λ／４層７の遅相軸が、この対向基板に設けられる偏光板９の透過軸と４５°をなす一方、透過部λ／４層５５の遅相軸が偏光板９の透過軸と平行をなすようにする。

その後、この対向電極８上にポリイミドを印刷し、マスクラビングを行うことにより、反射部においては反射部λ／４層７の遅相軸に対して９０°の角度をなす一方、透過部においては透過部λ／４層５５の遅相軸と平行をなすラビング方向の配向膜５６を形成した。

以上のように表面側に配向膜が形成されたＴＦＴ基板と対向基板とを用いて、通常の工程にしたがってセルを組み立てた。この際、ＴＦＴ基板側の配向膜５３と対向板側の配向膜５６とが、反射部でアンチパラレルとなり、透過部で９０°の角度をなすと共に、セルギャップが反射部で１．４μｍ、透過部で４．０μｍとなるようにＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせ、これらの間に複屈折率Δｎ＝０．１２の液晶材料を注入し、封止することで、反射部においてλ／４の位相差を有する液晶層１０’を形成した。その後、ＴＦＴ基板側に、配向膜５３の透過部におけるラビング方向に対して透過軸方向を一致させて偏光板５を張り付けた。また、対向基板側に、配向膜５６の透過部におけるラビング方向に対して透過軸方向を一致させて偏光板９を張り付けた。尚、電圧を印加したときの残留位相差は、λ／４層で調整した。

以上により、図１８に示す液晶表示装置５１’と同じ光学構成を有し、かつカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、反射部での反射表示、透過部での透過表示とも、コントラストの高い表示を実現することができた。特に透過表示については、実施例９（図１２参照）よりもさらにコントラストが高く、視野角の広い表示を行うことができた。

なお、本実施例１４においては、セルを組み立てる際のセルギャップが、反射部で１．８μｍ、透過部で４．８μｍとなるようにＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせ、これらの間に複屈折率Δｎ＝０．０１の液晶材料を注入し、封止することで、反射部においてλ／４の位相差を有する液晶層１０’を形成したパネルも作製したが、同様の効果を得ることができた。尚、このパネルにおいても、電圧を印加したときの残留位相差は、λ／４層で調整した。

＜実施例１５＞
実施例１５では、図２１に示す液晶表示装置６１’と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、実施例１４と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等および層間膜５２が形成された基板（ＴＦＴ基板）を用意し、このＴＦＴ基板の反射電極３および透過電極４上に配向膜５３を形成した。ただし、配向膜５３は、反射部においては、このＴＦＴ基板の他面側に設けられる偏光板５の透過軸方向に対して１５°をなす一方、透過部においては偏光板５と平行をなすラビング方向で形成した。

また、対向する基板（対向基板）に、実施例１０と同様の工程により、反射部λ／２層２２および反射部λ／４層７、透過部λ／２層６２および透過部λ層５５を形成し、さらに対向電極８を介して配向膜５６を形成した。この際、反射部λ／２層２２の形成は、その遅相軸が、対向基板の他面側に設けられる偏光板９の透過軸に対して７５°の角度をなすように、下地の配向膜のラビング方向を設定して行った。また、反射部λ／４層７の形成は、その遅相軸が、反射部λ／２層２２の遅相軸に対して６０°の角度をなし、偏光板９の透過軸に対して１５°の角度をなすように、下地の配向膜のラビング方向を設定して行った。一方、透過部λ／２層６２および透過部λ層５５の形成は、それぞれの遅相軸が、偏光板９の透過軸と平行をなすように、下地の配向膜のラビング方向を設定して行った。さらに配向膜５６の形成は、反射部においては反射部λ／４層７の遅相軸に対して９０°の角度をなし、かつ偏光板９の透過軸に対して７５°をなす一方、透過部においては偏光板９と平行をなす方向にラビング処理を行った。

以上のように表面側に配向膜５３，５６が形成されたＴＦＴ基板と対向基板とを用い、実施例１４と同様にセルを組み立て、図２１に示す液晶表示装置６１’と同じ光学構成を有し、かつカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、反射部での反射表示、透過部での透過表示とも、コントラストの高い表示を実現することができた。特に反射表示については、実施例１４よりも、コントラストの高い表示を行うことができ、また透過表示については実施例１４と同様に高コントラストで広視野角となった。

＜実施例１６＞
実施例１６では、図２２に示す液晶表示装置７１’と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。このパネルは、図１８を用いて説明した実施例１４のパネルと光学構成は同じであり、位相差層がＴＦＴ基板側に設けられている点が実施例１４床なっている。

最初に、実施例１１と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等および層間膜５２が形成された基板（ＴＦＴ基板）を用意し、このＴＦＴ基板の反射電極３上に反射部λ／４層７を形成すると共に、透過電極４上に透過部λ／４層５５を形成し、さらに配向膜５３を形成した。ただし、配向膜５３は、反射部においては、このＴＦＴ基板の他面側に設けられる偏光板５の透過軸方向に対して４５°の角度をなす一方、透過部においては偏光板５と平行をなすラビング方向で形成した。

また、対向する基板（対向基板）に、実施例１１と同様の工程により、反射部と透過部のセルギャップの差分に当たる膜厚の層間膜５２を反射部に形成した後、対向電極８を形成し、さらに配向膜５６を形成した。ただし、配向膜５６は、反射部においては、この対応基板の他面側に設けられる偏光板９の透過軸方向に対して４５°の角度をなすと共にＴＦＴ基板側の配向膜５３とアンチパラレルをなす一方、透過部においてはこの対向基板の他面側に設けられる偏光板９の透過軸方向と平行をなすラビング方向の配向膜を形成した。

以上のように表面側に配向膜５３，５６が形成されたＴＦＴ基板と対向基板とを用い実施例１４と同様にセルを組み立て、図２２に示す液晶表示装置７１’と同じ光学構成を有し、かつカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、反射部での反射表示、透過部での透過表示とも、実施例１４と同様にコントラストの高い表示を実現することができた。

＜実施例１７＞
実施例１７では、図２３に示す液晶表示装置８１’と光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、実施例１と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等が形成された基板（ＴＦＴ基板）を用意した。ただし、図２６に示すＴＦＴ基板の形成においては、反射部と透過部のセルギャップの差分に当たる膜厚の層間膜５２を反射電極３の下層に設けた。

また、対向する基板（対向基板）に、実施例１２（図１７参照）と同様の工程により、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂを形成し、さらに各色のリタデーションに合わせた各膜厚の反射部λ／４層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂおよび透過部λ／４層５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂを形成し、オーバーコート層４３および対向電極８を介して配向膜５６を形成した。この際、反射部λ／４層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの遅相軸が、この対向基板の他面側に設けられる偏光板９の透過軸方向に対して４５°の角度をなす一方、透過部λ／４層５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂの遅相軸が、偏光板９の透過軸と平行をなすようにした。また、配向膜５６は、反射部においては反射部λ／４層７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの遅相軸に対して９０°の角度をなす一方、透過部においては透過部λ／４層５５Ｒ，５５Ｇ，５５Ｂの遅相軸と平行をなすラビング方向で形成した。尚、光軸、ラビング方向については、図１８を用いて説明した実施例１４のパネルと光学構成は同じであり、位相差層の厚さがそれぞれに設定されている変更されている。

以上のように表面側に配向膜５３，５６が形成されたＴＦＴ基板と対向基板とを用い実施例１４と同様にセルを組み立て、図２３に示す液晶表示装置８１’と同じ光学構成を有し、かつカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、反射部での反射表示、透過部での透過表示とも、実施例１４よりもさらに黒表示が十分でコントラストの高い表示を実現することができた。

＜実施例１８＞
実施例１８では、反射部と透過部の各位相差層を配向分割するために、光配向処理を採用したこと以外は実施例１５と同様にしてフルカラーのパネルを作製した。光配向処理においては、マスク露光によって透過部、反射部で別々の偏光をあて、実施例１８と同じ方向に反射部λ／４層および透過部λ・４層を配向させた。

このパネルを点灯したところ、実施例１５と同様に、反射表示および透過表示のいずれにおいてもコントラストの高い画像表示を実現することが確認された。

＜実施例１９＞
実施例１９では、図２４に示す液晶表示装置６１ａと光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルを作製した。

最初に、実施例１４と同様の工程により、図２６に示すようなＴＦＴ等および層間膜５２が形成された基板（ＴＦＴ基板）を用意し、このＴＦＴ基板の反射電極３および透過電極４上に配向膜５３を形成した。ただし、配向膜５３は、反射部においては、このＴＦＴ基板の他面側に設けられる偏光板５の透過軸方向に対して３７．５°の角度をなす一方、透過部においては偏光板５と平行をなすラビング方向で形成した。

また、対向する基板（対向基板）に、実施例１５（図２１参照）と同様の工程により、反射部λ／２層２２および反射部λ／４層７、透過部λ／２層６２および透過部λ／４層５５を形成し、さらに対向電極８を介して配向膜５６を形成した。
ただし、配向膜５６の形成は、反射部においては反射部λ／４層７の遅相軸に対して２２．５°の角度をなす一方、透過部においては偏光板９と平行をなす方向にラビング処理を行った。

以上のように表面側に配向膜５３，５６が形成されたＴＦＴ基板と対向基板とを用い、実施例１４と同様にセルを組み立てた。この際、配向膜５３，５６のラビング方向が、反射部で４５°をなし、透過部で９０°の角度をなすと共に、セルギャップが反射部で２．７μｍ、透過部で４．８μｍとなるようにＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせ、これらの間に複屈折率Δｎ＝０．１０の液晶材料を注入し、封止した。その後、ＴＦＴ基板側に、配向膜５３の透過部におけるラビング方向に対して透過軸方向を一致させて偏光板５を張り付けた。また、対向基板側に、配向膜５６の透過部におけるラビング方向に対して透過軸方向を一致させて偏光板９を張り付けた。

以上により、図２４に示す液晶表示装置６１ａと同じ光学構成を有し、かつカラーフィルタが形成された構成のパネルを得た。このパネルを点灯したところ、反射部での反射表示、透過部での透過表示とも、実施例１５と同様にコントラストの高い表示を実現することができた。また、反射部における液晶配向がツイストネマチックとしてセルギャップを広げたことで、ギャップに対するマージンが実施例１５と比較して広がったため、高い歩留まりで生産することが可能であった。

なお、本実施例１９においては、セルを組み立てる際に、ＴＦＴ基板側の配向膜５３と対向板側の配向膜５６とが、反射部、透過部ともに９０°の角度をなすと共に、セルギャップが反射部で３．３μｍ、透過部で４．８μｍとなるようにＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合わせ、これらの間に複屈折率Δｎ＝０．１０の液晶材料を注入し、封止することで、図２５に示す液晶表示装置６１ａと光学的な構成が同じとされたフルカラーのパネルも作製したが、同様の効果を得ることができた。

第１の実施の形態の基本となる構成の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。図１に示す液晶表示装置に電圧を印加しない場合の光学構成を示す分解斜視図である。図１に示す液晶表示装置に電圧を印加する場合の光学構成を示す分解斜視図である。第１の実施の形態の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第１の実施の形態の他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第１の実施の形態のさらに他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第２の実施の形態の基本となる構成の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。図７に示す液晶表示装置に電圧を印加しない場合の光学構成を示す分解斜視図である。図７に示す液晶表示装置に電圧を印加する場合の光学構成を示す分解斜視図である。第２の実施の形態の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第２の実施の形態の他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第３の実施の形態の基本となる構成の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。図１２に示す液晶表示装置に電圧を印加しない場合の光学構成を示す分解斜視図である。図１２に示す液晶表示装置に電圧を印加する場合の光学構成を示す分解斜視図である。第３の実施の形態の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第３の実施の形態の他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第３の実施の形態のさらに他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第４の実施の形態の基本となる構成の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。図１８に示す液晶表示装置に電圧を印加しない場合の光学構成を示す分解斜視図である。図１８に示す液晶表示装置に電圧を印加する場合の光学構成を示す分解斜視図である。第４の実施の形態の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第４の実施の形態の他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第４の実施の形態のさらに他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第４の実施の形態のさらに他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。第４の実施の形態のさらに他の応用例の液晶表示装置を示す要部概略断面図である。ＴＦＴが形成された後面の基板を示す断面図である。位相差層が２層設けられた従来の半透過型液晶表示装置を示す要部概略断面図である。位相差層が４層設けられた従来の半透過型液晶表示装置を示す要部概略断面図である。

符号の説明

２…基板、３…反射電極、４…透明電極、５…偏光板、６…基板、７…反射部λ／４層、８…対向電極、９…偏光板、１０…液晶層、１０’…液晶層

Claims

一対の基板に液晶層が挟持され、反射部及び透過部が形成されてなる液晶表示装置において、
少なくとも一方の基板の液晶層側に位相差層が形成され、
上記位相差層は前記反射部と透過部とで位相差が異なると共に、
上記反射部と透過部とで上記液晶層の層厚が異なる
ことを特徴とする液晶表示装置。
上記位相差層のパターン形成により、上記反射部と透過部とで上記液晶層の層厚が異なる
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
液晶表示装置の反射部は、位相差がλ／２と、λ／４との２層の組み合わせによる広帯域である
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
上記基板の少なくとも一方はカラーフィルタを備え、上記カラーフィルタより液晶層側に上記位相差層が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
上記液晶層は、電圧印加及び無印加のいずれか一方の状態において、反射部でλ／４の位相差を有し、透過部でλ／２の位相差を有する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
上記位相差層は液晶ポリマからなる
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
上記液晶ポリマは、ネマチック相を示す紫外線硬化性の液晶モノマを硬化させてなる
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
上記透過部の位相層は、上記液晶層の残留位相差を打ち消す程度の位相差を有する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。