JP5275591B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本技術は、液晶表示装置に関し、例えばＦＦＳ（Fringe Field Switching）、ＩＰＳ（In-Plane Switching）等の液晶モードの液晶表示装置に適用することができる。本技術は、透過表示部では正面方向に位相差が発生しない位相差板をＣＦ基板の液晶層側に設けることにより、広い視野角特性を確保しつつ、簡易な構成で、ＩＰＳモード等による半透過型表示を実現する液晶表示装置を提案する。

近年、インプレーンスイッチング（In Plane Switching：ＩＰＳ）方式の透過型液晶表示装置がモニタ装置等に使用されている。ここでＩＰＳ方式の透過型液晶表示装置は、液晶層を挟持した１対の基板がクロスニコル配置による偏光板の間に配置されて作成される。ＩＰＳ方式の透過型液晶表示装置は、電界を印加しない状態で、液晶分子の配向軸が一方の偏光板の透過軸と平行となるように配向膜が作成され、基板面と平行な電界の印加により基板面と平行に液晶分子を回転させる。

これによりＩＰＳ方式の透過型液晶表示装置は、電界を印加しない状態で、偏光板を透過した入射光に位相差を与えることなく液晶層を透過し、この透過光を出射側偏光板で遮光してノーマリーブラックの黒表示を形成する。また電界の印加により液晶分子の配向軸を回転させて液晶層を透過する入射光に位相差を与え、印加電圧に応じた光量により出射側偏光板から出射する。このＩＰＳ方式の透過型液晶表示装置は、広い視野角特性を確保することができ、また応答速度が速いことが知られている。

また近年、携帯電話、電子スチルカメラ等の携帯型情報機器では、ＥＣＢ（Electrically Controlled birefringence ）モード等による半透過型の液晶表示装置が使用されている。ここで半透過型の液晶表示装置は、一画素内に反射表示部と透過表示部とを有する液晶表示装置であり、晴天時の屋外、暗い屋内等の種々の環境下で高いコントラスト比を得ることができる。従って、携帯型情報機器の表示装置として望ましい特性を備えている。しかしながらＥＣＢモードの液晶表示装置は、液晶分子を縦方向にスイッチングさせることから、視野角が狭い欠点がある。

従って視野角特性に優れたＩＰＳ方式による半透過型の液晶表示装置が望まれる。しかしながらＩＰＳ方式の透過型液晶装置は、クロスニコル配置による一方の偏光板の透過軸と液晶分子の配向軸とを一致させて黒表示していることにより、ＥＣＢモードの半透過型液晶表示装置のように、単に反射板を設けて反射表示部を構成したのでは、電界無印加時、反射表示部が白表示となる。これにより単に反射板を設けるだけでは、ＩＰＳ方式による半透過型の表示装置を構成することが困難になる。

そこで特開２００６−１７１３７６号公報には、反射表示部にλ／２の位相差板層を設け、ＩＰＳ方式による半透過型の液晶表示装置を構成する方法が提案されている。

またこの種の液晶表示装置では、配向膜により液晶分子を所定方向に配向させており、特開平５−２３２４７３号公報には、配向膜の露光に使用する偏光面の設定により配向方向を設定する方法が提案されている。

しかしながら特開２００６−１７１３７６号公報に開示の手法による場合、ＵＶ硬化性の液晶を現像して所定の部分のみに残す必要があり、そのためには、有機溶剤による現象が必要になり、量産性の点で実用上未だ不十分な問題がある。
特開２００６−１７１３７６号公報 特開平５−２３２４７３号公報

本技術は以上の点を考慮してなされたもので、広い視野角特性を確保しつつ、簡易な構成で、ＩＰＳモード等で半透過型表示を実現することができる液晶表示装置を提案しようとするものである。

上記の課題を解決するため本技術は、それぞれ第１及び第２の偏光板を有する第１及び第２の基板で液晶層を挟持し、前記第１の基板に設けられた電極により基板面に平行な電界を前記液晶層に印加して前記液晶層の液晶分子を駆動する液晶表示装置において、１つの画素に反射表示部と透過表示部とを有し、前記第２の基板の前記液晶層側に、前記透過表示部で正面方向に位相差が生じず、前記反射表示部では位相差が生じる位相差板が設けられる。これにより位相差板を分割配向させて液晶層側に配置し、ＩＰＳモード等による半透過型表示を実現する液晶表示装置を提案する。

また本技術は、それぞれ第１及び第２の偏光板を有する第１及び第２の基板で液晶層を挟持した液晶表示装置に適用して、１つの画素に反射表示部と透過表示部とを有し、前記第２の基板の前記液晶層側に、前記透過表示部で正面方向に位相差が生じず、前記反射表示部では位相差が生じる位相差板が設けられ、前記透過表示部が、前記第１の基板に設けられた電極により基板面に平行な電界を前記液晶層に印加して前記液晶層の液晶分子を駆動する方式であり、前記反射表示部が、前記第１の基板に画素電極が設けられると共に、前記第２の基板に共通電極が設けられて、電界効果複屈折モードで駆動する方式であるようにする。

本技術によれば、広い視野角特性を確保しつつ、簡易な構成で、ＩＰＳモード等で半透過型表示を実現することができる。

本技術によれば、広い視野角特性を確保しつつ、簡易な構成で、ＩＰＳモード等による半透過型表示を実現することができる。

以下、適宜図面を参照しながら本技術の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図１は、本技術の実施例１の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを部分的に示す断面図である。この実施例１の液晶表示装置は、例えば携帯電話等の携帯型情報機器に適用され、この液晶表示パネル１の背面にバックライト装置が配置される。この液晶表示パネル１は、１つの画素にそれぞれ透過表示部ＡＲ１と反射表示部ＡＲ２とを有する半透過型の液晶表示パネルであり、ＴＦＴ基板２とＣＦ基板３とによりネマチィック液晶による液晶層４を挟持する。

ここでＴＦＴ基板２は、ガラス基板等の透明絶縁基板５の液晶層４側面とは逆側面に、偏光板６が配置される。また透明絶縁基板５の液晶層４側面に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）７、このＴＦＴ７の配線パターン等が設けられ、絶縁膜８が設けられる。またこの絶縁膜８上に、共通電極９が設けられ、さらに絶縁膜１０により絶縁されて、共通電極９との間の電圧の印加によりＴＦＴ基板２の基板面と平行な電界を液晶層４に印加する画素電極１１が設けられる。なお反射表示部ＡＲ２は、絶縁膜８上に散乱層２０が形成され、その上に共通電極９が設けられる。また反射表示部ＡＲ２は、続いてアルミ又は銀等の金属材料が堆積され反射層を兼ねる反射電極４３が作成され、続いて絶縁膜１０、画素電極１１が順次設けられる。ＴＦＴ基板２は、画素電極１１の上層に配向膜１２が設けられる。

ＣＦ基板３は、ガラス基板等の透明絶縁基板１３の液晶層４側面とは逆側面に、偏光板１４が配置される。ここでこの偏光板１４は、ＴＦＴ基板２側の偏光板６と吸収軸が直交する向きに配置され、これにより偏光板６とでクロスニコルを構成するように配置される。ＣＦ基板３は、透明絶縁基板１３の液晶層４側面に、カラーフィルタ１５、図示しないオーバーコート層、位相差板１６が順次設けられる。ここで位相差板１６は、透過表示部ＡＲ１においては、液晶表示パネル１の正面方向の透過光に対してのみ何ら位相差を生じず、反射表示部ＡＲ２においては、透過光に所定の位相差を与える位相差板である。より具体的に、位相差板１６は、反射表示部ＡＲ２において、透過光にλ／２の位相差を与える。ＣＦ基板３は、続いて反射表示部ＡＲ２に絶縁膜による段差１７が設けられ、続いて透過表示部ＡＲ１及び反射表示部ＡＲ２に配向膜１８が設けられる。ここで配向膜１８は、ＴＦＴ基板２の配向膜１２と配向方向が反平行となるように作成される。

液晶表示パネル１は、透過表示部ＡＲ１のギャップがλ／２に設定され、段差１７により反射表示部ＡＲ２のギャップがλ／４に設定される。また液晶表示パネル１は、配向膜１２及び１８により、何ら電界を印加しない状態で、偏光板６又は１４の吸収軸と液晶分子の配向方向とが平行となるように設定される。

これにより液晶表示パネル１は、図２に示すように、透過表示部ＡＲ１において、何ら電界を印加しない状態で、バックライト装置から出射されて偏光板６を透過した入射光Ｌ１ＯＦＦに位相差を与えることなく液晶層４を透過し、この透過光をＣＦ基板３側の偏光板１４で遮光してノーマリーブラックの黒表示を形成する。また液晶表示パネル１は、何ら電界を印加しない状態で、反射表示部ＡＲ２において、ＣＦ基板３側の偏光板１４から入射した外来光Ｌ２ＯＦＦに対して、位相差板１６によりλ／２の位相差を与えて偏光面を４５度回転させた後、液晶層４によりλ／４の位相差を与え、円偏光により画素電極１１で反射する。さらに液晶層４でλ／４の位相差を与えて偏光板１４の透過軸に対して１３５度位相がずれた直線偏光とした後、位相差板１６によりλ／２の位相差を与えて偏光板１４に入射する。これにより液晶表示パネル１は、何ら電界を印加しない状態で、偏光板１４で透過光を遮光してノーマリーブラックの黒表示を形成する。なおこの図２及び続く図３においては、矢印で透過軸の方向及び配向方向を示す。従って図２及び図３ではＴＦＴ基板２側の偏光板６の透過軸の方向と液晶分子の配向軸とが一致している例を示す。

また画素電極１１及び共通電極９間に電圧を印加していくことによる横電界により、基板面と平行な面内で液晶分子が回転し、理想的には、偏光板６、１４の透過軸に対して液晶分子の配向方向が４５度の角度を成すように回転したところで輝度が最大となる。

これにより液晶表示パネル１は、図３に示すように、透過表示部ＡＲ１において、白表示の電界の印加により、液晶層４で偏光板６の透過光Ｌ１ＯＮにλ／２の位相差を与えて偏光面を９０度回転させ、偏光板１４を透過させて出射し、白表示を形成する。また反射表示部ＡＲ２においては、ＣＦ基板３側の偏光板１４から入射した外来光Ｌ２ＯＮに対して、白表示の電界の印加により、何ら位相差を与えることなく液晶層４を透過して画素電極１１で反射する。また何ら位相差を与えることなくこの反射光を液晶層４で透過した後、位相差板１６によりλ／２の位相差を与えて偏光板１４の透過軸の偏光面により偏光板１４に入射する。これにより反射表示部ＡＲ２においては、白表示において、入射光は位相差板１６により偏光面が回転した後、液晶の配向方向と偏光面が一致するため、液晶層では位相差の影響を受けることなくそのまま反射し、白表示となる。

これによりこの液晶表示パネル１は、ＩＰＳ方式と同種のＦＦＳ方式の半透過型により各種の画像を表示する。

ここで図４は、電界無印加時を例に取って図２との対比により位相差板１６の説明に供する略線図である。ＴＦＴ基板２側の偏光板６の吸収軸と位相差板１６の光軸との角度をθｈ、ＴＦＴ基板２側の偏光板６の吸収軸と液晶層４における液晶分子の配向方向との角度をθｑとおくと、反射表示部においてノーマリーブラックの黒表示を得るためには、２θｈ＝±４５度＋θｑの広帯域条件を満足することが必要になる。ここでθｑは、透過表示部により０度又は９０度である。従ってθｈは２２．５度である。これに対して透過表示部においては、θｈは０度又は９０度となるように設定することが必要になる。位相差板１６は、この関係を満足し、かつ透過表示部においてポジティブ型のＡプレートとして機能するように作成される。

ここで図５は、この位相差板１６に関するＣＦ基板３の作成工程を示すフローチャートである。ＣＦ基板３は、この作成工程のステップＳＰ２において、透明絶縁基板１３にカラーフィルタ１５が作成された後、オーバーコート層が作成され、このオーバーコート層により透過表示部ＡＲ１と反射表示部ＡＲ２との間のカラーフィルタ１５の段差が平坦化される。続いてＣＦ基板３は、ステップＳＰ３において、配向膜材料が塗布される。ここでこの配向膜材料は、例えば感光性ポリマであり、位相差板１６の光軸の向きを設定する配向膜の作成に使用するものである。

続いてＣＦ基板３は、ステップＳＰ４において、透過表示部ＡＲ１又は反射表示部ＡＲ２における位相差板１６の光軸の向きに対応する偏光面の紫外線により配向膜材料の全面を露光する。また続くステップＳＰ５において、反射表示部ＡＲ２又は透過表示部ＡＲ１における位相差板１６の光軸の向きに対応する偏光面の紫外線により、反射表示部ＡＲ２又は透過表示部ＡＲ１の配向膜材料をマスク露光し、これにより反射表示部ＡＲ２又は透過表示部ＡＲ１の位相差板１６に図４について上述した光軸に対応する配向方向の配向膜２１（図１参照）を作成する。

続いてＣＦ基板３は、ステップＳＰ６において、位相差板材料が塗布される。ここで位相差板材料は、感光性を有する液晶ポリマであり、例えば紫外線硬化型のネマティック液晶材料が適用される。ＣＦ基板３は、続くステップＳＰ７において、この位相差板材料の全面に紫外線が照射されてこの位相差板材料が硬化され、これにより位相差板１６が作成される。紫外線による硬化に代えて加熱処理により硬化させてもよい。続いてステップＳＰ８の段差工程において、ＣＦ基板３は、段差１７が作成された後、配向膜１８が作成され、ステップＳＰ９の柱工程において、ＴＦＴ基板２との間のギャップ設定用の構成が作成される。また続くステップＳＰ１０のセル工程において、ＴＦＴ基板２と一体化される。

（２）実施例の動作
以上の構成において、この液晶表示パネル１は（図１〜図３）、透過表示部ＡＲ１において、バックライト装置の出射光が偏光板６を透過して直線偏光の入射光で入射し、この入射光が液晶層４、位相差板１６を順次透過して偏光板１４に入射する。また反射表示部ＡＲ２では、外来光が偏光板１４を透過して所定偏光面の直線偏光により入射し、位相差板１６、液晶層４を順次透過して共通電極９で反射し、液晶層４、位相差板１６を順次透過して偏光板１４に入射する。またこれらバックライト装置からの入射光、外来光の光路において、スリット形状による画素電極１１及び共通電極９間の電圧の印加に応じた液晶層４への電界の印加に応じて、基板面内方向で液晶層４の液晶分子がスイッチングする。

このような構成において、この液晶表示パネル１では、透過表示部では正面方向に位相差が生じないように、反射表示部では位相差が生じるように、配向方向を設定した位相差板１６がＣＦ基板３の液晶層４側に設けられていることにより、電界無印加時には、反射表示部及び透過表示部の双方をノーマリーブラックとすることができ、また電界印加時には、反射表示部及び透過表示部の双方を白表示とすることができる。また透過表示部においては、位相差板１６により視野角特性を補償することができる。これによりこの実施例では、ＦＦＳモードによる広視野角特性の半透過型液晶表示装置を得ることができる。またこの位相差板１６にあっては、反射表示部ＡＲ２において、透過光に対してλ／２の位相差を与えるだけの膜厚で良いことにより数μｍの膜厚とすることができる。これにより厚みについて、他のモードの半透過型液晶に比べて、薄くなるようにし、厚みを透過型と同等のまま、半透過型を実現することができる。

具体的に、液晶表示パネル１では、透過表示部ＡＲ１において、配向膜１２、１８により、電界無印加時、クロスニコル配置による偏光板６及び１４の一方の偏光板の吸収軸と液晶分子の配向方向が一致するように設定されていることにより、電界無印加時、偏光板６を透過して入射した直線偏光による入射光に対して、液晶層４において何ら位相差を与えないようにすることができる。その結果、この入射光を偏光板１４により遮光してノーマリーブラックとすることができる。またこのとき偏光板６又は１４の透過軸の向きが光軸の向きとなるように位相差板１６が設定されていることにより、位相差板１６において、透過光に何ら位相差を与えないようにすることができる。

これに対して白表示時においては、画素電極１１及び共通電極９による電界により液晶層４の配向方向が回転し、液晶層４によるλ／２の位相差が透過光に与えられる。これにより液晶層４からの出射光は偏光板１４の透過軸の偏光面により偏光板１４を透過し、白表示が形成される。

これに対して反射表示部ＡＲ２においては、位相差板１６によりλ／２の位相差が透過光に与えられる。これにより電界無印加時、偏光板１４を透過した直線偏光による外来光は位相差板１６によりλ／２の位相差が与えられて偏光面が４５度回転し、また続く液晶層４によりλ／４の位相差が与えられて円偏光により反射電極として機能する共通電極９に入射する。またこの共通電極９で反射して円偏光の向きが反転した後、液晶層４でλ／４の位相差が与えられて偏光板１４の透過軸に対して１３５度位相がずれた直線偏光とされ、位相差板１６によりλ／２の位相差が与えてられ偏光面が、偏光板１４の吸収軸方向となり、偏光板１４に吸収される。これにより液晶表示パネル１は、何ら電界を印加しない状態で、この位相差板１６の透過光を偏光板１４で遮光してノーマリーブラックの黒表示を形成することができる。

これに対して白表示の電界印加時、反射表示部ＡＲ２においては、画素電極１１及び共通電極９による電界により液晶層４の液晶分子の配向方向が４５度だけ回転することから、液晶層４の透過光に対しては何ら位相差を与えないようになる。これによりこの場合、偏光板１４を透過した直線偏光による外来光は、位相差板１６によりλ／２の位相差が与えられて偏光面が４５度回転し、液晶層４を透過した後、共通電極９で反射する。また液晶層４を透過した後、位相差板１６によりλ／２の位相差が与えられて偏光面が偏光板１４の透過軸と一致するようになり、これにより白表示となる。

これによりこの液晶表示パネル１では、反射表示部ＡＲ２において位相差板１６による位相差がλ／２であることにより、簡易な構成により半透過型液晶表示装置を構成することができる。すなわちこの場合、反射表示部と透過表示部とで液晶分子の配向方向を同一とすることができ、液晶分子の配向に係る構成を簡略化し、さらには信頼性を向上することができる。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、ＦＦＳモードによる半透過型の液晶表示装置に関して、透過表示部では正面方向に位相差が発生しない位相差板をＣＦ基板の液晶層側に設けることにより、広い視野角特性を確保しつつ、簡易な構成で、ＦＦＳ、ＩＰＳモード等による半透過型表示を実現することができる。またパネルの厚みを薄くすることができる。また透過表示部については、情報携帯機器に適用してＴＶ並みの高画質を得ることが可能となる。

また位相差板における反射表示部の位相差がλ／２であることにより、簡易な構成により半透過型液晶表示装置を構成することができる。

また位相差板の透過表示部における光軸が一方の偏光板の透過軸と一致するように設定されていることにより、具体的に位相差板により透過表示部では正面方向に位相差が生じないようにすることができ、これにより広い視野角特性を確保しつつ、簡易な構成で、パネルの厚みを薄くすることができるＦＦＳモードの液晶表示装置を得ることができる。

また透過表示部において、電界無印加時における液晶分子の配向方向と直交する方向に位相差板の光軸が設定されていることにより、広帯域条件を満足して十分に広視野角を確保することができる。

図６は、本技術の実施例２の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この液晶表示パネル３１は、位相差板１６に代えて位相差板３２が設けられ、またこの位相差板３２及びカラーフィルタ１５間にポジティブ型のＣプレート３３が設けられる点を除いて、実施例１の液晶表示装置１と同一に構成される。

この実施例において、ＣＦ基板３は、透過表示部ＡＲ１と反射表示部ＡＲ２とで色相が異ならないように、カラーフィルタ１５の厚みが透過表示部ＡＲ１と反射表示部ＡＲ２とで異なるように設定される。これによりＣＦ基板３は、カラーフィルタ１５の液晶層４側面に段差が発生する。

ＣＦ基板３は、カラーフィルタ１５のオーバーコート層としてホメオトロピック配向の位相差層がＲｔｈ＝−８０〔ｎｍ〕により設けられてＣプレート３３が設けられる。この液晶表示パネル３１は、このＣプレート３３により一段と視野角特性を広視野角化し、またカラーフィルタ１５による段差を平坦化する。

ＣＦ基板３は、続いて実施例１と同様にして位相差板３２が作成された後、絶縁膜が堆積され、透過表示部ＡＲ１における絶縁膜が選択的にエッチング除去されて段差１７が作成される。位相差板３２は、最初に所定膜厚により作成された後、この段差１７作成時のエッチング除去において透過表示部がオーバーエッチング処理され、これにより反射表示部ＡＲ２の膜厚に比して透過表示部ＡＲ１の膜厚が薄くなるように設定される。これによりこの液晶表示パネル１では、位相差板３２の膜厚が透過表示部ＡＲ１と反射表示部ＡＲ２とでそれぞれ最適化されて、それぞれリタデーション値１５０〔ｎｍ〕及び２７０〔ｎｍ〕により作成される。

なお図７は、矢印により光軸方向、配向方向を表してこの液晶表示パネル３１における光学構成を示す略線図である。この図７によっても明らかなようにＣプレート３３は、液晶表示パネル３１の正面方向には位相差を生じない構成である。また図８は、位相差板２２及びＣプレート３３を配置しない場合におけるコントラスト比を示す特性曲線であり、図９は、この実施例の液晶表示パネルにおける特性曲線である。図８により示すように、位相差板３２及びＣプレート３３を配置しない場合には、正面方向から最大でも６０度の範囲までしかコントラスト比１５０：１の視野角特性を確保できないところを、図９に示すように、この実施例の液晶表示パネル３１では、最大で９０度の範囲にまで拡大することができ、これにより広い視野角特性を確保できることが判る。

この実施例によれば、ポジティブ型のＣプレートを液晶層側にさらに設けることにより、実施例１に比して一段と広視野角特性を確保することができる。

またこのＣプレートをカラーフィルタのオーバーコート層として使用することにより、カラーフィルタにおける段差を平坦化して位相差板を作成することができる。

またこのようにカラーフィルタのオーバーコート層として使用して、位相差板を作成することにより、位相差板の厚み方向のばらつきによる各種特性の劣化を防止することができる。

また位相差板の膜厚が透過表示部側で薄くなるように設定して位相差板の膜厚をより最適化することができる。

図１０は、図５との対比により本技術の実施例３の液晶表示パネルにおけるこの位相差板に関するＣＦ基板の作成工程を示すフローチャートである。この実施例の液晶表示パネルは、図５に示す工程に代えて、この図１０に示す工程により位相差板が作成される点を除いて、実施例１、２の液晶表示パネルと同一に構成される。なおこれにより以下の説明では、図１に付した符号を流用して説明する。

この実施例ではマスクラビング法により位相差板の作成に供する配向膜を分割配向する。すなわちＣＦ基板３は、この作成工程のステップＳＰ１２において、透明絶縁基板１３にカラーフィルタ１５が作成される。なお実施例２に対応する構成では、さらにＣプレート２３が作成される。続いてＣＦ基板３は、ステップＳＰ１３において、配向膜材料が塗布された後、硬化される。

続いてＣＦ基板３は、続くステップＳＰ１４において、ラビング法によりこの配向膜の全面に、透過表示部ＡＲ１又は反射表示部ＡＲ２における位相差板１６の光軸の向きに対応する方向に配向能が付与される。また続くステップＳＰ１５において、レジスト材料が塗布された後、続くステップＳＰ１６におけるフォトリソグラフィーにより、このレジスト材料が選択的に露光、現像処理され、透過表示部ＡＲ１又は反射表示部ＡＲ２がこのレジスト膜によりマスクされる。

ＣＦ基板３は、続くステップＳＰ１７において、ラビング法により配向膜が処理され、反射表示部ＡＲ２又は透過表示部ＡＲ１における位相差板１６の光軸の向きに対応する配向方向に配向能が付与される。また続くステップＳＰ１８において、レジスト膜が剥離された後、続くステップＳＰ１９において、位相差板材料が塗布される。また続くステップＳＰ２０において、この位相差板材料の全面に紫外線が照射されてこの位相差板材料が硬化され、これにより位相差板１６が作成される。続いてＣＦ基板３は、ステップＳＰ２１の段差工程において、段差１７が作成された後、続いて配向膜１８が作成される。また続くステップＳＰ２２の柱工程において、ＴＦＴ基板２との間のギャップ設定用の構成が作成される。また続くステップＳＰ２３のセル工程において、ＴＦＴ基板２と一体化される。

この実施例のようにラビング法により位相差板を作成するようにしても、実施例１、２と同一の効果を得ることができる。

図１１は、図５及び図１０との対比により本技術の実施例４の液晶表示パネルにおけるこの位相差板に関するＣＦ基板の作成工程を示すフローチャートである。この実施例の液晶表示パネルは、図５及び図１０に示す工程に代えて、この図１１に示す工程により位相差板が作成される点を除いて、実施例１、２の液晶表示パネルと同一に構成される。なおこれにより以下の説明では、図１に付した符号を流用して説明する。

この実施例では位相差板の作成に供する配向膜を作成する面の形状を溝形状とし、この溝形状に配向膜を作成することにより、この配向膜に配向能を付与して位相差板を作成する。ここでこの溝形状は、所定方向に延長する溝を、この延長方向と直交する方向に繰り返し作成した形状である。また各溝は、その断面形状が、溝の頂点を中心とした対称形状の例えば略円弧形状に形成され、ピッチと高さとの比が１未満の例えば０．２により形成される。

このような深さの浅い溝形状に、一般的に使用されているポリイミド系等の配向膜材料を塗布した後、焼成して成膜すると、配向膜中の高分子鎖が溝の延長方向と直交する方向に揃い、十分なアンカリング強度による配向能の配向膜が作成される。

これによりＣＦ基板３は、この作成工程のステップＳＰ３２において、透明絶縁基板１３にカラーフィルタ１５が作成される。なお実施例２に対応する構成では、さらにＣプレート２３が作成される。続いてＣＦ基板３は、ステップＳＰ３３において、カラーフィルタ１５又はＣプレート２３の液晶層４側面がエッチング処理により溝形状に加工され、これにより配向膜の作成面に溝形状が形成される。なおこれに代えて透明絶縁基板１３の表面を溝形状に加工して配向膜を作成する面を溝形状としてもよい。ＣＦ基板３は、図４で説明した位相差板の光軸方向に対応するように、それぞれ透過表示部ＡＲ１及び反射表示部ＡＲ２で溝の延長方向が設定されて溝形状が作成される。

続いてＣＦ基板３は、ステップＳＰ３４において、配向膜材料が塗布された後、焼成によりこの配向膜材料が硬化され、溝の延長方向と直交する方向に配向能が付与された配向膜が作成される。ＣＦ基板３は、続くステップＳＰ３５において、位相差板材料が塗布され、続くステップＳＰ３６において、この位相差板材料の全面に紫外線が照射されてこの位相差板材料が硬化され、これにより位相差板１６が作成される。続いてＣＦ基板３は、ステップＳＰ３７の段差工程において、段差１７が作成された後、配向膜１８が作成される。続いてステップＳＰ３８の柱工程において、ＴＦＴ基板２との間のギャップ設定用の構成が作成される。また続くステップＳＰ３９のセル工程において、ＴＦＴ基板２と一体化される。

この実施例のように配向膜を作成する面の形状を溝形状として位相差板を作成するようにしても、実施例１、２と同一の効果を得ることができる。

この実施例では、上述の実施例に係る位相差板材料である液晶ポリマと位相差板に設けられる配向膜材料とを混ぜ合わせた感光性のレジストにより位相差板を作成する。この実施例の液晶表示装置は、この位相差板に関する構成が異なる点を除いて、実施例１、２と同一に構成される。

ここでこの実施例では、この感光性のレジストを塗布した状態で、図５のスッテプＳＰ５について上述したように、偏光面を切り換えて紫外線により透過表示部が反射表示部をそれぞれ露光処理し、これにより直接この感光性のレジストを配向させて位相差板の光軸を設定する。

この実施例のように、位相差板材料と位相差板に設けられる配向膜材料とを混ぜ合わせた感光性のレジストを塗布した後、紫外線により硬化して位相差板を作成すれば、上述の実施例１、２に比して簡易な工程により液晶表示装置を作成して上述の実施例１、２と同一の効果を得ることができる。

この実施例ではディスコティック液晶を使用してＣプレートとしても機能する位相差板を作成する。この実施例の液晶表示パネルは、この位相差板に関する構成が異なる点を除いて、実施例１の液晶表示パネルと同一に構成される。

すなわちこの実施例の液晶表示パネルは、透明絶縁基板にカラーフィルタ、オーバーコート層が順次作成された後、位相差板の光軸を設定する配向膜が作成される。なお配向膜の作成方法は、上述の実施例１〜３の何れかの手法を適用することができる。また続いてディスコティック液晶による液晶ポリマを塗布した後、硬化させ、これにより位相差板を作成する。この液晶表示パネルは、続いて段差、配向膜が作成されてＣＦ基板が作成される。なお実用上十分に配向させることができる場合には、実施例５について上述した手法を適用して配向膜の作成工程を省略するようにしてもよい。

ここで図１２は、このディスコティック液晶による位相差板の説明に供する略線図であり、図１３は、この液晶表示パネルの光学構成を示す略線図である。この位相差板は、透過表示部においては、ＴＦＴ基板側の偏光板の吸収軸の方向と光軸の方向とが一致するように設定される。また反射表示部では、この透過表示部における光軸の向きに対して２２．５度の角度を成すように光軸が設定される。

これにより位相差板は、透過表示部では正面方向に位相差が生じないように、反射表示部では位相差が生じるようにし、併せてポジティブ型のＣプレートとして機能して視野角を増大させる。

この実施例によれば、ディスコティック液晶による位相差板を作成することにより、この位相差板をＣプレートとしても機能するようにして、簡易な構成で、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。

この実施例では、位相板とカラーフィルタとの位置を入れ換えてＣＦ基板を作成する。これによりこの実施例の液晶表示パネルでは、透明絶縁基板に位相差板を作成した後、カラーフィルタが作成され、続いて段差が作成される。

この実施例では、始めに位相差板を作成することにより、位相差板の厚み方向のばらつきを小さくすることができる。従ってこの厚み方向のばらつきによる特性劣化を低減することができる。

図１４は、本技術の実施例８の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。この液晶表示パネル４１は、反射表示部ＡＲ２が、電界効果複屈折モード（ＥＣＢ：Electrically Controlled Birefringence）で構成される点を除いて上述の実施例と同一に構成される。これにより図１４において、上述の実施例と同一の構成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。またこれにより液晶表示パネル４１は、反射表示部ＡＲ２において、液晶層４を挟持するように共通電極４２及び画素電極４３が設けられる。

すなわち反射表示部ＡＲ２において、ＣＦ基板３は、配向膜１８の基板１３側に共通電極４２が設けられ、この共通電極４２が透過表示部ＡＲ１の共通電極９に接続される。反射表示部ＡＲ２において、ＴＦＴ基板２は、配向膜１２の基板５側に画素電極４３が設けられ、この画素電極４３が透過表示部ＡＲ１の画素電極１１に接続される。なお反射表示部ＡＲ２は、透過表示部ＡＲ１に対応するように光学設計される点は言うまでも無い。

この実施例のように反射表示部を電界効果複屈折モードとすれば、反射表示部の反射率を増大させ、透過表示部は広視野角のＦＦＳモードとすることができる。

なお上述の実施例においては、透過表示部と反射表示部とで液晶層の配向方向を同一とする場合について述べたが、本技術はこれに限らず、いわゆる分割配向により配向膜の配向方向を透過表示部と反射表示部とで異ならせて、透過表示部と反射表示部とで液晶層の配向方向を異ならせる場合にも広く適用することができる。

また上述の実施例においては、段差を作成して透過表示部と反射表示部とでセルギャップを異ならせる場合について述べたが、本技術はこれに限らず、透過表示部と反射表示部とでセルギャップを同一とする場合にも広く適用することができる。

また上述の実施例においては、画素電極をスリット形状としたＦＦＳ方式の液晶表示装置に本技術を適用する場合について述べたが、本技術はこれに限らず、画素電極及び共通電極を櫛歯形状により作成したＩＰＳ方式の液晶表示装置等、要は水平方向の液晶分子をスイッチングさせる各種液晶表示装置に広く適用することができる。

本技術は、例えばＦＦＳ、ＩＰＳ等の液晶モードの液晶表示装置に適用することができる。

本技術の実施例１の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。 図１の液晶表示パネルの電界無印加時の特性の説明に供する略線図である。 図１の液晶表示パネルの電界印加時の特性の説明に供する略線図である。 図１の液晶表示パネルの位相差板の説明に供する略線図である。 図１の液晶表示パネルの位相差板の作成工程の説明に供するフローチャートである。 本技術の実施例２の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。 図６の液晶表示パネルの光学構成を示す略線図である。 位相差板及びＣプレートを設けない場合の視野角特性を示す特性曲線図である。 図６の液晶表示パネルによる視野角特性を示す特性曲線図である。 本技術の実施例３に係る位相差板の作成工程の説明に供するフローチャートである。 本技術の実施例４に係る位相差板の作成工程の説明に供するフローチャートである。 本技術の実施例５に係る位相差板の説明に供する略線図である。 本技術の実施例５に係る液晶表示パネルの光学構成を示す略線図である。 本技術の実施例８の液晶表示装置に適用される液晶表示パネルを示す断面図である。

符号の説明

１、３１……液晶表示パネル、２……ＴＦＴ基板、３……ＣＦ基板、４……液晶層、５、１３……透明絶縁基板、１６、３２……位相差板１６……段差、３３……Ｃプレート

Claims (1)

1. 第１の偏光板を有する第１の基板と第２の偏光板を有する第２の基板とで液晶層を挟持し、前記第１の基板に設けられた電極により基板面に平行な電界を前記液晶層に印加して前記液晶層の液晶分子を駆動する液晶表示装置において、
   １つの画素に反射表示部と透過表示部とを有し、
   前記第２の基板は、
   前記液晶層側に、前記反射表示部と前記透過表示部とで厚さの異なるカラーフィルタを有し、
   前記カラーフィルタの前記液晶層側に、ホメオトロピック配向によるポジティブＣプレートと、前記透過表示部で正面方向に位相差が生じず、前記反射表示部では位相差が生じる位相差板とが順次設けられ、
   前記第２の基板に形成されたオーバーコート層である前記ポジティブＣプレートにより前記カラーフィルタによる段差が平坦化された液晶表示装置。

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