JP4687870B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

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インプレーンスイッチングモードの液晶表示装置とその製造方法に関する。

インプレーンスイッチング（In Plane Switching：ＩＰＳ）モードの液晶表示装置は、同一基板側に設けられた画素電極とコモン電極との間に基板に平行な横電界を形成し、この横電界によって液晶素子を駆動して画像表示を行う。このＩＳＰモードは、ＴＮモードと比較して広い視野角が得られることが知られている。

図１２は、このような液晶表示装置の配向状態を示す模式図である。この図に示すように、ＩＰＳモードの液晶表示装置において、駆動基板上には、画素電極１０１とこれに平行なコモン電極１０２とを覆う状態で配向膜１０３が設けられている。そして、この駆動基板の配向膜１０３形成面と対向基板の配向膜１０４形成面との間には、液晶層１０５が狭持されている。また、各基板を挟んでクロスニコルの状態で配置された２枚の偏光板１０６，１０７を備えている。ここで、配向膜１０３，１０４のラビングは、２枚の偏光板１０６，１０７の一方の透過軸と一致させ、さらに画素電極１０１とコモン電極１０２との平行方向に対して４５°の向きで反平行としている。図面においては入射側の偏光板１０６と一致させた場合を図示した。

これにより、上記電極１０１−１０２間に電圧を印加していない状態では、液晶分子ｍの軸が入射側の偏光板１０６の透過軸と垂直に、出射側の偏光板１０７の透過軸と一致した状態となり、入射側の偏光板１０６から入射した光ｈは、液晶層１０５において位相差を生じることなく出射側の偏光板１０７に達し、ここで吸収された黒表示となる。一方、上記電極１０１−１０２間に電圧を印加した状態では、液晶層１０５を構成する液晶分子ｍの配向方向が概ね４５°回転するため、液晶層１０５を通過する光ｈに位相差が生じる。そこで、液晶層１０５を通過する光ｈにλ／２の位相差が生じるように、液晶層１０５のギャップを調整する。これにより、入射側の偏光板１０６から入射した光ｈが、液晶層１０５を通過することにより９０°回転した直線偏光となり、出射側の偏光板ｈを透過して白表示となる。

このような構成において、さらに駆動基板および対向基板と２枚の偏光板１０６，１０７との間に、液晶層１０３とリタデーションが略等しい位相差板を所定状態で配置することにより、短波長側においての中間調での透過率の逆転を防止する構成も提案されている（以上下記特許文献１参照）。

特開２００１−２４２４６２号公報

近年、モバイル用途の液晶表示装置として、暗状態、外光下での視認性を向上させた半透過半反射型の液晶表示装置が広く適用されている。半透過半反射型の液晶表示装置は、ＥＣＢモードで液晶分子を縦方向にスイッチングさせて表示を行うため、視野角特性が十分ではない。

そこで、上述した視野角特性に優れたＩＰＳモードで半透過半反射型の液晶表示装置を実現することが望まれている。しかしながら、図１２を用いて説明したように、ＩＰＳモードの液晶表示装置では、クロスニコルの状態に配置された一方の偏光板１０７（または１０６）と液晶分子ｍの軸を一致させて黒表示が行われる。このため、上述した透過型のＩＰＳモードの液晶表示装置の構成において、ただ単に出射側の偏光板と液晶層との間に反射板を設けて反射表示部を構成しただけでは、電圧無印加時に白表示となってしまい、透過表示部の黒表示に合わせることができない。

そこで本発明は、半透過半反射表示が可能なＩＰＳモードの液晶表示装置を提供すること、およびこの液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明の液晶表示装置は、一対の基板と、当該基板間に挟持された液晶層と、当該液晶層に対して前記基板面に略平行な電界を印加する電極とを備えた、いわゆるＩＰＳモードの液晶表示装置において、一方の基板に反射層をパターン形成してなる反射表示部と、当該反射層間に位置する透過表示部とを有している。そして、少なくとも一方の基板における反射層に対応する部分に、選択的に位相差層が設けられていることを特徴としている。
ここで、位相差層はλ／４層であり、電界を印加した場合に、反射表示部における液晶層部分がλ／４層として機能すると共に、透過表示部における液晶層部分がλ／２層として機能する。

このように構成された液晶表示装置では、ＩＰＳモードであり、少なくとも一方の基板の反射層に対応する部分に位相差層が設けられているため、反射層においても液晶層の位相差と位相差層の位相差の組み合わせにより光の偏光状態が制御できる。

例えば、透過表示部において電界無印加時に黒表示を行う場合には、クロスニコル状態で配置された偏光板の一方の透過軸と液晶分子の軸を合わせ、液晶層において位相差が生じない配向状態とする。この場合、反射表示部においては、位相差層が設けられたことにより、偏光板からの入射光に位相差が生じる。このため、位相差層をλ／４層とすることにより、液晶層および位相差層を一往復した光の偏光方向を９０°回転させ、同一の偏光板からの出射を抑えて黒表示とすることができる。一方、電界印加時においては、液晶分子が基板と平行に回転するため、液晶層が位相差層として機能するようになる。この場合、反射表示部における液晶層部分がλ／４層として機能し、一方透過表示部における液晶層部分がλ／２層として機能するように設定することにより、反射表示部および透過表示部ともに白表示とすることができる。

また本発明は、上記構成の液晶表示装置を得るための製造方法でもある。その製造方法は、次の工程を行うことを特徴としている。先ず、一方の基板に、反射層をパターン形成する工程を行う。次に、この基板上に反射層を覆う状態で感光性樹脂膜を形成し、当該感光性樹脂膜が光学的に等方性となる温度に加熱した状態で当該基板側からの裏面露光を行うことにより当該反射層間における当該感光性樹脂膜部分を硬化させる工程を行う。その後、一部を硬化させた感光性樹脂膜を常温に戻した状態で当該感光性樹脂膜に対して全面露光を行う。これにより感光性樹脂膜を全面硬化させ、反射層上に当該感光性樹脂からなる位相差層を形成する工程を行う。

このような第２の製造方法によれば、反射層上に選択的に位相差層が積層形成される。一方、反射層から外れた位置には感光性樹脂が等方性の状態で硬化された部分が残されるため、透過表示部と反射層を備えた反射表示部との高さが均一化される。したがって、他方の基板上にギャップを調整するためのパターンを設けた状態でこれらを貼り合わせることにより、透過表示部よりも反射層を備えた反射表示部のギャップが狭い液晶表示装置が得られる。

以上説明したように本発明の液晶表示装置は、反射層に対応する部分に位相差層を設けて反射表示部としたことにより、ＩＰＳモードであっても反射表示部と透過表示部との表示状態を同一にし、半透過半反射表示を行うことが可能になる。したがって、広視野角のＩＰＳモードで、暗状態、外光下での視認性を向上させた半透過半反射型の液晶表示装置を実現することが可能になる。

また本発明における第１および第２の液晶表示装置の製造方法によれば、反射層を形成した後に裏面露光を行うことで位相差層を形成することにより、マスクを用いたパターン露光を行うことなく位相差層を形成することが可能になる。したがって、反射層に対して位置ずれ無く精度良好に位相差層を設けることができ、表示特性の良好な上記構成の表示装置を得ることが可能になる。また、マスクを用いた露光を行うことなく位相差層を形成することが可能になることから、製造コストを抑えることも可能である。

以下、本発明を適用した実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態においては、液晶表示装置の構成に続き、必要に応じて製造方法を説明する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の液晶表示装置の断面構成図であり、図２および図３はこの表示装置における配向状態を示す模式図である。これらの図に示す液晶表示装置１は、１つの画素にそれぞれ透過表示部Ａと反射表示部Ｂとを有するＩＰＳモードの液晶表示装置１であり、次のように構成されている。

すなわち液晶表示装置１は、駆動基板１０と、この駆動基板１０の素子形成面側に対向配置された対向基板２０と、これらの駆動基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層３０とを備えている。また駆動基板１０および対向基板２０の外側面には、偏光板４０，５０が密着状態で設けられている。これらの偏光板４０は、クロスニコル状態で設けられていることとする（図２参照）。

このうち駆動基板１０は、ガラス基板のような透明基板からなり、その液晶層３０に向かう面上に、例えばＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の駆動用素子１１およびこれに接続された電極１２が設けられ、これらが層間膜１３で覆われている。この層間膜１３上には、電極１２を介して駆動用素子１１に接続された画素電極１４と共に、コモン電極１５が配置されている。

画素電極１４およびコモン電極１５は、各画素部において偏光板４０，５０の透過軸に対して４５°をなす方向に平行に配置されていることとする（図２参照）。これにより、画素電極１４−コモン電極１５間に電圧を印加した場合に、駆動基板１０および対向基板２０の基板面に対して平行で、かつ偏光板４０，５０の透過軸に対して４５°をなす向きの電界が、液晶層３０に対して印加される構成となっている。

またこれらの画素電極１４およびコモン電極１５とは、反射特性の良好な材料（例えばアルミニウム等）からなり、反射層を構成していることとする。尚、本第１実施形態においては、このような画素電極１４およびコモン電極１５で構成された反射層に挟まれている部分が透過表示部Ａ、反射層が設けられている部分が反射表示部Ｂとなる。

そして、これらの画素電極１４およびコモン電極１５の上部には、選択的に位相差層１６が設けられている。この位相差層１６はλ／４層であることとする。またこの位相差層１６の選択的な配置により、透過表示部Ａのギャップｇ１が、反射表示部Ｂのギャップｇ２の約２倍となっている。そして、位相差層１６の配向は、偏光板４０，５０の透過軸方向に対して４５°の方向であることとする。この場合、画素電極１４およびコモン電極１５に電圧を印可した状態において、液晶分子ｍの軸と位相差層１６の配向が垂直となる向きか、または平行となる向きとが考えられる。ここでは、波長分散を防止する観点から、画素電極１４およびコモン電極１５に電圧を印可した状態において、液晶分子ｍの軸と位相差層１６の配向が垂直となる向きが好ましい（図３参照）。さらに、この位相差層１６におけるλ／４の位相差は、各画素の色（目的とする表示色）毎に調整されていることとする。

またさらに、層間膜１３の上方には、位相差層１６を覆う状態で配向膜１７が設けられている。この配向膜１７は、駆動基板１０側の偏光板４０の透過軸に対して９０°であり、かつ対向基板２０側の偏光板５０の透過軸に平行な向きにラビング処理または配向処理されたものであることとする（図２参照）。

一方、対向基板２０は、ガラス基板のような透明基板からなり、この対向基板２０の液晶層３０に向かう面には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色のカラーフィルタ２１、および配向膜２２がこの順に設けられている。この配向膜２２は、駆動基板１０側に設けられた配向膜１７と反平行にラビング処理または配向処理されたものであることとする（図２参照）。

そして、以上の駆動基板１０−対向基板２０間に挟持された液晶層３０は、偏光板４０，５０を透過した光に対して、画素電極１４およびコモン電極１５に電圧を印加した際に、透過表示部Ａにおいてはλ／２の位相差層として機能し、反射表示部Ｂにおいてはλ／４の位相差層として機能するように各部のギャップｇ１，ｇ２が調整されていることとする。すなわち、図３を参照し、画素電極１４およびコモン電極１５に電圧を印加することで液晶層３０に印加される電界により、液晶層３０を構成する液晶分子ｍが偏光板４０，５０の透過軸に対して４５°をなす方向に配向する。このため、偏光板４０，５０を通過して液晶層３０内に侵入した光は、液晶層３０を通過することで位相差を生じるようになるが、この際、液晶層３０の各部分が上述した位相差層として機能するように、ギャップｇ１，ｇ２が調整されていることとする。

尚、ここでの図示は省略したが、このように構成された液晶表示装置１においては、駆動基板１０側の偏光板４０の外側にバックライトが配置される。そして、バックライトから照射された光ｈと検光子となる偏光板５０側から入射した外光ｈ’のうち、対向基板２０側の偏光板５０を検光子としてここから出射された光が表示光となる。

このような構成の液晶表示装置１は、次のように動作する。図２は、画素電極１４およびコモン電極１５に対して電圧を印加しない状態（電圧無印加時）における配向状態を示す模式図である。この図に示すように、電圧印加時においては、液晶層３０内の液晶分子ｍは、配向膜１７，２２のラビング方向および検光子となる偏光板５０の透過軸と平行で、かつバックライト側の偏光板４０の透過軸と直交する向きに配向した状態となる。

このため、透過表示部Ａにおいては、通常のＩＰＳモードにおけるノーマリブラックの表示と同様に、偏光板４０を通過したバックライトの光ｈは、この偏光板４０の透過軸に対して垂直な向きに液晶分子ｍを配向させた液晶層３０内を、位相差を生じることなくそのまま通過する。このため、光ｈは、偏光板５０において吸収され、透過表示部Ａにおいては黒表示となる。

一方、反射表示部Ｂにおいては、検光子となる偏光板５０側から入射した外光ｈ’は、この偏光板５０の透過軸と平行な向きに液晶分子ｍを配向させた液晶層３０内を、位相差を生じることなくそのまま通過する。そして、次にλ／４の位相差層１６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、再び液晶層３０内を位相差を生じることなくそのまま通過する。このため、偏光板５０の透過軸と９０°をなす偏光方向の外光ｈ’が、偏光板５０において吸収され、黒表示となる。

また図３は、画素電極１４およびコモン電極１５に対して電圧を印加した状態（電圧印加時）における配向状態を示す模式図である。この図に示すように、電圧印加時においては、液晶層３０に印加される電界により、液晶層３０内の液晶分子ｍは、基板面に平行で、かつ配向膜１７，２２のラビング方向および偏光板４０，５０の透過軸に対して４５°の向きに配向した状態となる。

このため、透過表示部Ａにおいては、通常のＩＰＳモードにおけるノーマリブラックの表示と同様に、偏光板４０を通過したバックライトの光ｈに対して、液晶層３０の部分がλ／２層として機能する。このため、偏光板４０を通過した光ｈが液晶層３０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５０を透過して白表示となる。

一方、反射表示部Ｂにおいては、検光子となる偏光板５０側から入射した外光ｈ’に対して、液晶層３０の部分がλ／４層として機能する。この液晶層３０の液晶分子ｍの軸は、位相差層１６の配向方向と直交している。このため、偏光板５０を透過した外光ｈ’は、この液晶層３０内とλ／４の位相差層１６とを往復で通過することで０°の直線偏光に戻り、先の偏光板５０を通過する。そして、反射表示部Ｂにおいても白表示となる。この際、液晶層、位相差層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。

以上のように、第１実施形態の液晶表示装置１においては、電圧印加時および電圧無印加時において、反射表示部Ｂと透過表示部Ａとにおいて同様のノーマリーブラックの表示を行うことが可能になる。この結果、広視野角のＩＰＳモードで、暗状態、外光下での視認性を向上させた半透過半反射型の液晶表示装置を実現することが可能になる。

またこのような構成の液晶表示装置においては、駆動基板１０と対向基板２０との間の液晶セル内に位相差層１６を配置しているため、液晶セルが厚膜化されることもない。

また、図４には、上記構成の液晶表示装置１において、偏光板４０，５０の透過軸方向と液晶分子の軸とのなす角度（液晶分子角度）と、反射表示部Ｂにおける反射率との関係を示す。この図に示すように、液晶分子角度を４５°とすることにより、より高い反射率を確保できることがわかる。したがって、図３を用いて説明したように、電圧印加時に、偏光板４０，５０の透過軸方向と液晶分子ｍの配向方向が４５°となる構成とすることにより、電圧印加時の反射表示部Ｂにおいて、より輝度の高いの白表示が可能となる。

次に、上記構成の液晶表示装置１の製造手順を図５に基づいて説明する。図５は、駆動基板１０側の断面工程図である。

先ず、図５（１）に示すように、駆動基板１０上に駆動用素子１１と電極１２を形成し、これらを覆う層間膜１３を形成する。次に、層間膜１３に、電極１２に達する接続孔１３ａを形成した後、層間膜１３上に画素電極１４とコモン電極１５とをパターン形成する。このうち画素電極１４は、接続孔１３ａとその底部の電極１２を介して駆動用素子１１に接続させる。以上の工程は、従来と同様に行う。尚、画素電極１４とコモン電極１５の形成は、例えば導電性塗布膜を形成後、通常のリソグラフィー処理によって形成したレジストパターンをマスクに用いてこの導電性塗布膜をパターンエッチングすることによって行っても良い。導電性塗布膜としては、例えばアグファ性の導電性塗布膜を用いることができる。

次いで、画素電極１４およびコモン電極１５を覆う状態で、層間膜１３上に、ここでの図示を省略した配向膜を形成してラビング処理またはＵＶ配向処理を行う。この際のラビング方向またまＵＶ配向の方向は、次に形成する位相差層（すなわち図１〜図３を用いて説明した位相差層１６）の配向方向に一致させる。その後、この配向膜上に、ＵＶ硬化性液晶からなる感光性樹脂膜１６ａを形成する。この感光性樹脂膜１６ａは、λ／４の位相差を有する膜厚で形成されることとする。

その後、図５（２）に示すように、マスク６０を用いたパターン露光により、感光性樹脂膜１６ａに対してＵＶ光からなる露光光Ｈを照射する。この際、画素電極１４およびコモン電極１５上のみに露光光Ｈを照射することにより、露光光Ｈの照射部を硬化させ、硬化部を位相差層１６とする。

以上の後、図５（３）に示すように、感光性樹脂１６ａに対して現像処理を行うことにより、画素電極１４およびコモン電極１５上において硬化させた位相差層１６部分のみを残して他の感光性樹脂１６ａ部分を除去する。これにより、駆動基板１０の素子形成面側に段差形状を形成する。

以上の後は、通常の液晶表示装置の製造工程と同様に配向膜の形成工程が行われ、図１に示したように、位相差層１６を覆う状態で配向膜１７が設けられて駆動基板１０側の工程を終了する。この配向膜１７の形成は、ラビング処理またはＵＶ配向処理（光配向処理）によって行われる。

また、対向基板２０側の製造工程は、通常のＩＰＳモードの液晶表示装置の製造工程と同様に、カラーフィルタ２１の形成工程、配向膜２２の形成工程が行われる。この配向膜２２の形成は、ラビング処理またはＵＶ配向処理によって行われる。

その後は、駆動基板１０と対向基板２０とを貼り合わせ、その間に液晶層３０を封入し、さらに偏光板４０，５０を貼り合わせるセル工程を行う。この際、液晶層３０のギャップｇ１，ｇ２、配向膜１７，２２のラビング処理方向または配向処理方向、および偏光板４０，５０の透過軸方向を、上述した構成とすることが重要である。

以上により、反射層となる画素電極１４およびコモン電極１５上に、選択的に位相差層１６が積層形成され、またこの位相差層１６によって透過表示部Ａのギャップｇ１が反射表示部Ｂのギャップｇ２よりも広い、上述したＩＰＳモードの液晶表示装置１が得られる。

尚、以上の製造方法では、図５（１）を用いて説明したように、ＵＶ硬化性液晶からなる感光性樹脂膜１６ａを形成する構成とした。しかしながら、この感光性樹脂膜をポジ型液晶で構成しても良い。この場合、図５（２）の露光工程では裏面露光を行うことにより、画素電極１４およびコモン電極１５間の露光部のみを現像液に可溶とすることができる。したがって、マスクを用いたパターン露光を行うことなく位相差層１６を形成することが可能になる。これにより、反射層となる画素電極１４およびコモン電極１５に対して位置ずれ無く精度良好に位相差層１６を設けることができ、表示特性の良好な上記構成の表示装置を得ることが可能になる。また、マスクを用いる必要がないことから、製造コストを抑えることも可能である。

＜第２実施形態＞
図６には、第２実施形態の液晶表示装置の断面構成図を示す。この図に示す液晶表示装置１ａが、図１を用いて説明した第１実施形態の液晶表示装置１と異なるところは、透過表示部Ａと反射表示部Ｂのギャップｇ１，ｇ２を、対向基板２０側の等方性パターン２４によって形成した点にあり、その他の構成は同様であることとする。尚、図６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。

すなわち、本第２実施形態の液晶表示装置１ａにおいては、図１を用いて説明した第１実施形態の液晶表示装置１における駆動基板１０側に、位相差層１６による段差を埋め込む状態で光学的に等方性を有する透明材料からなる樹脂部１８が設けられている。そして、このような樹脂部１８により、駆動基板１０側の配向膜１７の下地は、段差無く平坦になっていることとする。

一方、対向基板２０側には、カラーフィルタ２１上の反射表示部Ｂに対応する位置に、ギャップｇ１，ｇ２を補正するための等方性パターン２４が設けられている。この等方性パターン２４は、光学的に等方性を有する透明材料からなり、透過表示部Ａのギャップｇ１が、反射表示部Ｂのギャップｇ２の略２倍となるような高さｔを有していることとする。尚、ギャップｇ１，ｇ２の大きさは、第１実施形態と同様である。そして、この等方性パターン２４を覆う状態で、配向膜２２が設けられている。

このような構成の液晶表示装置１ａであっても、偏光板４０，５０の透過軸の向き、配向膜１７，２２および位相差層１６の配向の向き、およびギャップｇ１，ｇ２の設定は第１実施形態の液晶表示装置１と同様の配向状態であるため、透過表示部Ａと反射表示部Ｂとで同様のノーマリーブラックの表示を行うことが可能であり、第１実施形態の液晶表示装置１と同様の効果を得ることができる。

次に、上記構成の液晶表示装置１ａの製造手順を図７に基づいて説明する。図７は、駆動基板１０側の断面工程図である。

先ず、図７（１）に示すように、駆動基板１０の上方に画素電極１４とコモン電極１５とを形成するまでを、通常の工程と同様に行った後、画素電極１４およびコモン電極１５を覆う状態で、層間膜１３上に、配向膜（図示省略）を形成し、さらにＵＶ硬化性液晶からなる感光性樹脂膜１６ａを形成するまでを、第１実施形態において図５（１）を用いて説明したと同様に行う。

そして、感光性樹脂膜１６ａをＮＩ点を超える温度まで加熱するベーク処理により、ＵＶ硬化性液晶からなる感光性樹脂膜１６ａを光学的に等方性にしておく。

このような状態で、図７（２）に示すように、駆動基板１０側からの裏面露光により、感光性樹脂膜１６ａに対してＵＶ光からなる露光光Ｈを照射する。これにより、画素電極１４およびコモン電極１５をマスクとし、これらの電極１４−１５間の感光性樹脂膜１６ａ部分のみに露光光Ｈを照射して、露光部を光学的に等方性の状態で硬化させた樹脂部１８を形成する。

以上の後、図７（３）に示すように、感光性樹脂膜１６ａを常温に戻すことにより、当該感光性樹脂膜１６ａの未硬化部を異方性に戻す。この状態で感光性樹脂膜１６ａの全面にＵＶ光からなる露光光Ｈを照射する全面露光を行う。これにより、感光性樹脂膜１６ａの異方性部分を硬化させ、位相差層１６を形成する。

以上の後は、通常の液晶表示装置の製造工程と同様に配向膜の形成工程が行われ、図６に示したように、位相差層１６および樹脂部１８を覆う状態で配向膜１７が設けられて駆動基板１０側の工程を終了する。

また、対向基板２０側の製造工程は、カラーフィルタ２１の形成工程を行った後に、ギャップ調整用の等方性パターン２４を形成する。この際、光学的に等方性を有する感光性樹脂膜をリソグラフィー技術によってパターニングすることにより、等方性パターン２４の形成を行う。その後、この等方性パターン２４を覆う状態でカラーフィルタ２１上に配向膜２２の形成工程が行われる。

その後は、第１実施形態で説明したと同様にセル工程を行うことにより、反射層となる画素電極１４およびコモン電極１５上に、選択的に位相差層１６が積層形成され、またこの位相差層１６によって透過表示部Ａのギャップｇ１が反射表示部Ｂのギャップｇ２よりも広い、上述したＩＰＳモードの液晶表示装置１が得られる。

そしてこのような製造方法では、図７を用いて説明したように、反射層となる画素電極１４およびコモン電極１５を形成した後に裏面露光を行うことで位相差層１６を形成することにより、マスクを用いたパターン露光を行うことなく位相差層１６を形成することが可能になる。したがって、反射層に対して位置ずれ無く精度良好に位相差層１６を設けることができ、表示特性の良好な上記構成の表示装置を得ることが可能になる。また、位相差層１６の形成に露光用のマスクを用いる必要がないため、製造コストの上昇を抑えることができる。

＜第３実施形態＞
図８には、第３実施形態の液晶表示装置の断面構成図を示す。この図に示す液晶表示装置１ｂが、図６を用いて説明した第２実施形態の液晶表示装置１ａと異なるところは、反射表示部Ｂに設けられた反射層、すなわち画素電極１４およびコモン電極１５の表面が光散乱面として構成されている点にあり、その他の構成は同様であることとする。尚、図８においては、図１および図２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、本第３実施形態の液晶表示装置１ｂにおいては、画素電極１４およびコモン電極１５の表面が光散乱面として構成されている。例えば、図示した例においては、画素電極１４およびコモン電極１５の表面が凸曲面として形成されているが、所望の光散乱状態が得られるのであれば、このような形状に限定されることはなく複数のドット形状の凸極面を有していても良い。このような凸曲面は、例えばここでの図示を省略したリフローパターンを金属材料膜で覆うことで得られ、この金属材料膜をパターンエッチングすることにより、表面が凸曲面（光散乱面）として構成された画素電極１４およびコモン電極１５が得られる。尚、上記リフローパターンは、層間膜１３の表面を成形したものであっても良い。

このような構成の液晶表示装置１ｂによれば、反射層として機能する画素電極１４およびコモン電極１５の表面を光散乱面としたことにより、第２実施形態の液晶表示装置の効果に加えて、外光の光源と液晶表示装置の表示パネルと観察者との位置関係によらず、反射表示部Ｂにおける表示光の視認性を高めることが可能になる。

尚、この第３実施形態は、画素電極１４およびコモン電極１５の表面が光散乱面として構成されれば良いため、第１実施形態と組み合わせることが可能であり、同様の効果を得ることができる。

＜第４実施形態＞
図９および図１０には、第４実施形態の液晶表示装置の断面構成図を示す。このうち図９は電界無印加時の状態を示し、図１０は電界印加時の状態を示す。これらの図に示す液晶表示装置１ｃが、上述した第１実施形態〜第３実施形態の液晶表示装置と異なるところは、透過表示部Ａと反射表示部Ｂのギャップｇ１，ｇ２が同一であり、他の要因によって電圧印加時における透過表示部Ａと反射表示部Ｂの液晶層３０部分の位相差層としての機能を調整している点にある。尚、図９，図１０においては、上述した各実施形態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。

これらの図に示す液晶表示装置１ｃにおける駆動基板１０側の構成は、図６を用いて説明した液晶表示装置と同様に、位相差層１６による段差を埋め込む状態で樹脂部１８が残されており、配向膜１７の下地は段差無く平坦に構成されている。

一方、対向基板２０側の構成は、図１を用いて説明した液晶表示装置と同様に、カラーフィルタ２１上に直接、配向膜２２が設けられており、配向膜２２の下地はカラーフィルタ２１による段差のみであり、ほぼ平坦に構成されている。

これにより、透過表示部Ａと反射表示部Ｂのギャップｇ１，ｇ２はほぼ同一となっている。

ここで、画素電極１４およびコモン電極１５に電圧を印加した状態においては、駆動基板１０および対向基板２０の基板面に対して平行で、かつ画素電極１４およびコモン電極１５に対して垂直な向きの電界が、液晶層３０に印加される構成となっている。そして、液晶層３０を構成する液晶分子ｍが、電界の向きに沿って配向する。この際、図１０に示すように、画素電極１４およびコモン電極１５の上部においては、駆動基板１０に対して垂直方向に電界が立ち上がるため、液晶分子ｍも立ち上がった配向状態となる。この立ち上がり度合いは、電界の強さと液晶層３０の弾性定数によって調整される。そこで本第４実施形態においては、電圧を印加した状態で、液晶層３０がλ／４層として機能する程度に液晶分子ｍが立ち上がるように、液晶層３０の弾性定数が調整されていることとする。

このような液晶表示装置１ｃであっても、偏光板４０，５０の透過軸の向き、配向膜１７，２２および位相差層１６の配向の向きが第１実施形態の液晶表示装置１と同様であり、また液晶層３０に電界を印加した場合における透過表示部Ａと反射表示部Ｂとの液晶層３０部分における位相差が第１実施形態の液晶表示装置１と同様であるため、第１実施形態と同様の表示を行うことが可能であり、同様の効果を得ることができる。

このような液晶表示装置１ｃの製造においては、駆動基板１０側の工程は第２実施形態において図７を用いて説明したと同様に行い、対向基板２０側の工程は第１実施形態で説明したと同様に行う。そして、これらの基板を貼り合わせるセル工程においては、第１実施形態で説明したと同様に行うこと、および液晶層３０の弾性定数が所定値に調整されていることが重要である。

＜第５実施形態＞
図１１には、第５実施形態の液晶表示装置の断面構成図を示す。この図に示す液晶表示装置１ｄが、上述した第１実施形態〜第３実施形態の液晶表示装置と異なるところは、反射表示部Ｂに、画素電極１４およびコモン電極１５とは別の反射層１９を設けた点にある。

すなわち、この液晶表示装置１ｄにおいては、液晶層３０に電界を印加するための画素電極１４とコモン電極１５との間に反射層１９が設けられ、この反射層１９の上部（液晶層３０側）に位相差層１６が設けられている。そして、これらの反射層１９および位相差層１６の配置部分が反射表示部Ｂとなっている。また、画素電極１４−コモン電極１５−反射層１９間、すなわちこれらが配置されていない部分が透過表示部Ａとなっている。

ここで、反射層１９は、画素電極１４およびコモン電極１５と同一層で構成されたもので良く、反射特性の良好な材料（例えばアルミニウム）からなる。この反射層１９の表面は、図８を用いて説明した第２実施形態と同様の光散乱面として構成されていることが好ましいが、平面形状であっても良い。ただし、反射層１９は、画素電極１４およびコモン電極１５に対して絶縁性が保たれていることとする。

そして、この反射層１９上に設けられる位相差層１６は、第１実施形態で説明したと同様のものであり、λ／４の位相差を備えていることとする。

また、透過表示部Ａのギャップｇ１と反射表示部Ｂのギャップｇ２とは、第１実施形態で説明したと同様に設定されていることとする。図示した例においては、駆動基板１０側の位相差層１６間が樹脂部１８で埋め込まれて平坦面であり、対向基板２０側の反射表示部Ｂに対応する位置に等方性パターン２４を設けたことにより、透過表示部Ａのギャップｇ１と反射表示部Ｂのギャップｇ２とが調整されている例を示したが、ギャップｇ１，ｇ２の調整はこのような構成に限定されることはなく、第１実施形態と同様に位相差層１６で調整されていても良い。この場合、対向基板２０側には等方性パターン２４は設けられないこととする。

尚、位相差層１６の形成プロセスにおいて裏面露光を行った場合には、画素電極１４およびコモン電極１５上にも位相差層１６が設けられることになるが、この部分のギャップは透過表示部と同様であるため、この部分が反射表示部となることはない。

このような液晶表示装置１ｄであっても、偏光板４０，５０の透過軸の向き、配向膜１７，２２および位相差層１６の配向の向き、およびギャップｇ１，ｇ２の設定が第１実施形態の液晶表示装置１と同様の配向状態であるため、透過表示部Ａと反射表示部Ｂとで同様の表示を行うことが可能であり、第１実施形態の液晶表示装置１と同様の効果を得ることができる。

また、液晶層３０に電界を印加するための画素電極１４−コモン電極１５間に、これらと絶縁性を保って反射層１９を設けて反射表示部Ｂを構成した。これにより、電極１４，１５に電圧を印加した状態においてのこれらの電極１４，１５上における電界の立ち上がりに依存することなく、反射層１９の上方において液晶分子ｍを基板面と平行に保つことができる。したがって、反射部の液晶層の位相差が、λ／４としてほぼ完全に機能するため、高い反射率を得ることが可能になる。

尚、上述した第１〜第５実施形態においては、駆動基板１０側のみに位相差層１６を設けた構成を説明したが、本発明の液晶表示装置は、駆動基板１０および対向基板２０の少なくとも一方に位相差層１６が設けられていれば良い。ただし、駆動基板１０および対向基板２０の両方に位相差層を設けた場合には、合計の位相差がλ／４となるように調整されることとする。

また、第１〜第５実施形態においては、配向膜１７，２２の配向方向を検光子側の偏光板５０の透過軸と一致させた構成を説明したが、本発明の液晶表示装置は、配向膜１７，２２の配向方向をバックライト側の偏光板４０の透過軸と一致させた構成であても良く、同様の効果を得ることができる。

また、第１〜第５実施形態においては、駆動基板１０および対向基板２０の外側に偏光板４０，５０を配置した構成を説明した。しかしながら、本発明は、駆動基板１０と対向基板２０とを貼り合わせたセル内に、偏光板４０，５０を配置した構成の液晶表示装置にも適用可能である。この場合、例えば駆動基板１０側であれば、駆動用素子１１が設けられた層と配向膜１７との間に偏光板４０を配置しても良い。また、対向基板２０側であれば、カラーフィルタ２１と配向膜２２との間に偏光板５０を配置しても良い。このような位置に設けられる偏光板４０，５０としては、例えばオプティバ製偏光材料からなる偏光板を用いることができる。

第１実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面構成図である。 第１実施形態の液晶表示装置における電圧無印加時の配向状態を示す模式図である。 第１実施形態の液晶表示装置における電圧印加時の配向状態を示す模式図である。 偏光板の透過軸と液晶分子の配向方向とがなす角度と反射率との関係を示す図である。 第１実施形態の液晶表示装置の製造工程を示す断面工程図である。 第２実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面構成図である。 第２実施形態の液晶表示装置の製造工程を示す断面工程図である。 第３実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面構成図である。 第４実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面構成図（その１）である。 第４実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面構成図（その２）である。 第５実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面構成図である。 従来のＩＰＳモードの液晶表示装置における配向状態を示す模式図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…液晶表示装置、１０…駆動基板、１４…画素電極（反射層）、１５…コモン電極（反射層）、１６…位相差層、１６ａ，１６ｂ…感光性樹脂膜、１９…反射層、２０…対向基板、３０…液晶層、Ａ…透過表示部、Ｂ…反射表示部、ｇ１…セルギャップ、ｇ２…セルギャップ

Claims (10)

1. 一対の基板と、当該基板間に挟持された液晶層と、当該液晶層に対して前記基板面に略平行な電界を印加する電極とを備えた液晶表示装置において、
   前記基板の一方に反射層をパターン形成してなる反射表示部と、当該反射層間に位置する透過表示部とを有すると共に、
   前記基板のうちの少なくとも一方における前記反射層に対応する部分に、選択的に位相差層が設けられており、
   前記位相差層はλ／４層であり、
   前記電界を印加した場合に、前記反射表示部における前記液晶層部分がλ／４層として機能すると共に、前記透過表示部における前記液晶層部分がλ／２層として機能する
   液晶表示装置。
2. 前記反射表示部のセルギャップと前記透過表示部におけるセルギャップとが異なる
   請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記反射表示部のセルギャップと前記透過表示部におけるセルギャップとが略等しく調整され、
   前記反射層が前記電極を兼ねて形成されると共に、前記液晶層に電界を印加した場合の前記電極上においての液晶分子の立ち上がりにより前記反射表示部における前記液晶層部分がλ／４層として機能するように調整されている
   請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記位相差層におけるλ／４の位相差は、各画素の色毎に調整されている
   請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記電極に電圧が印加されていないときに黒表示となるように構成されている
   請求項１記載の液晶表示装置。
6. 前記反射層は、前記基板面に略平行な電界を印加する電極と絶縁された状態で設けられている
   請求項１記載の液晶表示装置。
7. 前記一対の基板を貼り合わせたセル内に設けられる配向膜は、光配向処理によって形成されたものである
   請求項１記載の液晶表示装置。
8. 前記一対の基板を貼り合わせたセル内に偏光板が設けられている
   請求項１記載の液晶表示装置。
9. 前記電極は、導電性塗布膜をパターニングしてなる
   請求項１記載の液晶表示装置。
10. 一対の基板と、当該基板間に挟持された液晶層と、当該液晶層に対して前記基板面に略平行な電界を印加する電極とを備えてなる液晶表示装置の製造方法であって、
    前記基板のうちの一方の基板に、反射層をパターン形成する工程と、
    前記一方の基板上に前記反射層を覆う状態で感光性樹脂膜を形成し、当該感光性樹脂膜が光学的に等方性となる温度に加熱した状態で当該基板側からの裏面露光を行うことにより当該反射層間における当該感光性樹脂膜部分を硬化させる工程と、
    前記一部を硬化させた感光性樹脂膜を常温に戻した状態で当該感光性樹脂膜に対して全面露光を行うことにより当該感光性樹脂膜を全面硬化させ、前記反射層上に当該感光性樹脂からなる位相差層を形成する工程と
    を含む液晶表示装置の製造方法。

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