(57)【要約】【課題】  本発明は、光反射表示部と光透過表示部とを有する半透過反射型液晶表示装置においてＯＣＢモードを実現できる技術の提供を目的とする。【解決手段】  本発明は、光透過表示部３０の一方の基板側において液晶側の部分に凸部２４または凹部が複数形成され、光透過表示部に透明電極と配向膜が凸部または凹部を覆うように形成されて配向膜に液晶をスプレイ配向状態からベンド配向状態に転移させる核となり得る液晶配向を促す斜面が形成されてなることを特徴とする。【選択図】      図１
2006113259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された基板間に液晶が封入されたＯＣＢモードの液晶パネルを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に透過部が形成され、該透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部にされ、前記一方の基板側の配向膜の液晶配向容易軸の向きと前記他方の基板側の配向膜の液晶配向容易軸の向きが平行にされるとともに、
前記光透過表示部の前記一方の基板側において前記液晶側の部分に凸部または凹部が複数形成され、前記光透過表示部に透明電極と配向膜が前記凸部または凹部を覆うように形成されて前記配向膜に液晶をスプレイ配向状態からベンド配向状態に転移させる核となり得る液晶配向を促す斜面が形成されてなることを特徴とするＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項２】
対向配置された基板間に液晶が封入されたＯＣＢモードの液晶パネルを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に透過部が形成され、該透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部にされ、前記一方の基板側の配向膜の液晶配向容易軸の向きと前記他方の基板側の配向膜の液晶配向容易軸の向きが平行にされるとともに、
前記光反射性の画素電極の下に絶縁層が設けられて前記光反射表示部の液晶層の厚さが前記光透過表示部の液晶層の厚さよりも小さくされたマルチギャップ構造とされる一方、
前記光透過表示部の前記一方の基板側において前記液晶側の部分に凸部または凹部が複数形成され、該凸部または凹部を覆って前記光透過表示部に透明電極と配向膜が前記凸部または凹部を覆うように形成されて前記配向膜に液晶をスプレイ配向状態からベンド配向状態に転移させる核となり得る液晶配向を促す斜面が形成されてなることを特徴とするＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項３】
前記斜面の向きが前記配向膜の液晶配向容易軸の向きに沿う向きであって、ＯＣＢモード液晶のベンド配向時において前記一方の基板側の液晶が示す向きに沿うように揃えられてなることを特徴とする請求項１または２に記載のＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項４】
前記凸部が断面不等辺三角型またはピラミッド型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項５】
前記光反射性の画素電極の下に絶縁層が設けられ、該絶縁層上に凹凸部が形成され、前記凹凸部上に該凹凸部形状に沿うように前記光反射性の画素電極が形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項６】
前記光透過表示部の前記一方の側の基板の液晶側に形成された複数の凸部または凹部が前記光反射表示部の画素電極の下に形成されている絶縁層と同じ絶縁材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外光反射を利用しての反射表示とバックライトを利用しての透過表示の両方に対応することができる半透過反射型液晶表示装置においてＯＣＢモードとして望ましい構造とした技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の分野においては消費電力の低減が強く要求されており、画素の領域をできるだけ大きくして表示の明るさを向上することも求められている。このため、アクティブマトリクス基板全面に厚膜の絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上に反射型の画素電極を形成したものが実用化されている。このように絶縁膜上に画素電極を上置きする構造のものでは、絶縁膜下層に配された走査線や信号線等と上層に配された画素電極との間で電気的な短絡を生じない構成を採用できるため、これら配線上にオーバーラップさせるように広い面積で画素電極を形成することが可能となる。これにより、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor ：以下にＴＦＴと略記する）等のスイッチング素子や走査線，信号線の形成された領域を含めてほとんど全てを表示に寄与する画素領域とすることができ、開口率を高めて明るい表示を得ることができる。
【０００３】
また、反射型の画素電極を用いた液晶表示形態のみでは暗所での使用ができないため、液晶表示装置にバックライトを併設し、反射型液晶表示装置を部分的に透過表示可能な構成とした半透過反射型の液晶表示装置も広く使用されている。（特許文献１、２参照）
先の半透過反射型の液晶表示装置では、１つの画素に反射表示領域と透過表示領域を作り込み、反射表示領域のセルギャップを透過表示領域のセルギャップの半分程になるように作り込むデュアルギャップタイプ構造とされる。
これは、反射表示領域では外部から入射した光が観察者に到達するまでの間に２回液晶層を通過するのに対して、透過表示領域では光が１回のみ液晶層を通過して観察者に到達するので、同じ液晶層厚としたのでは、透過表示領域と反射表示領域とで光学条件が異なるようになり、色味やコントラストなどが変化することを解消するためである。
【０００４】
しかし、反射表示領域と透過表示領域とを１つの画素内に作り込む構造として更にデュアルギャップ構造とすると、１つの画素内で反射表示領域の液晶と透過表示領域の液晶をそれぞれに好適な配向状態とする必要がある。しかし、デュアルギャップ構造で領域毎に液晶層厚が異なるということは、反射表示領域と透過表示領域とで段差を有する構造となるので、段差付きの各領域の配向膜に好ましい配向特性を付与しなくてはならない。
【０００５】
ところで近年、液晶表示装置の広視野角化と高速応答性を目的としてＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モードと称される表示方式が研究されているが、このＯＣＢモードの液晶表示装置では、上下の基板の配向膜のプレチルトの方向を逆向きとして液晶をベンド配向させる必要があるとともに、ベンド配向させることが可能な液晶セルに更に補償フィルムが付設された構造とされている。
【特許文献１】特願２０００−１７１７９４号公報
【特許文献２】特許第３２３５１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記ＯＣＢモードの液晶は、スプレイ配向している液晶を電圧印加時にベンド配向状態へスムーズに転移する必要があるが、現状知られている技術ではスプレイ配向状態の液晶をベンド配向状態の液晶とするためには、１０Ｖの電圧印加で１時間程度必要であるとの報告もある状態であり、実用的に液晶のスプレイ配向状態をベンド配向状態にスムーズに転移することは極めて困難な状況であった。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、光反射表示部と光透過表示部とを有する半透過反射型液晶表示装置において液晶のスプレイ配向状態からベンド配向状態に転移することを容易化することができるＯＣＢモードの半透過反射型液晶表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、対向配置された基板間に液晶が封入されたＯＣＢモードの液晶パネルを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に透過部が形成され、該透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部にされ、前記一方の基板側の配向膜の液晶配向容易軸の向きと前記他方の基板側の配向膜の液晶配向容易軸の向きが平行にされるとともに、前記光透過表示部の前記一方の基板側において前記液晶側の部分に凸部または凹部が複数形成され、前記光透過表示部に透明電極と配向膜が前記凸部または凹部を覆うように形成されて前記配向膜に液晶をスプレイ配向状態からベンド配向状態に転移させる核となり得る液晶配向を促す斜面が形成されてなることを特徴とする。
【０００９】
ＯＣＢモードの液晶パネルではスプレイ配向状態の液晶分子をベンド配向状態に転移してから駆動する。スプレイ配向状態の液晶分子は配向膜に近い位置の液晶分子が基板に対して小さなプレチルト角で配向しながら基板間に位置する液晶分子は基板面方向に沿った配向方位を示すスプレイ配向状態をとる。これに対して本発明の構造においては光透過表示部に凸部または凹部を設けることにより、その上に形成される配向膜に斜面を形成し、この斜面により液晶分子にスプレイ配向状態の液晶分子よりも高プレチルトの領域を部分的に生成する。先の斜面に近い位置に存在する液晶分子、即ち、高プレチルトの領域の液晶分子は、斜面がない領域の液晶分子よりベンド配向状態になりやすい状態であるので、高プレチルト角の領域の液晶分子がベンド配向状態に転移する場合の液晶分子の配向開始の核となり得る。従って前記の構造を実現することにより、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移を円滑に行うことができる。
【００１０】
本発明は、対向配置された基板間に液晶が封入されたＯＣＢモードの液晶パネルを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に透過部が形成され、該透過部形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部にされ、前記一方の基板側の配向膜の液晶配向容易軸の向きと前記他方の基板側の配向膜の液晶配向容易軸の向きが平行にされるとともに、前記光反射性の画素電極の下に絶縁層が設けられて前記光反射表示部の液晶層の厚さが前記光透過表示部の液晶層の厚さよりも大きくされたマルチギャップ構造とされる一方、前記光透過表示部の前記一方の基板側において前記液晶側の部分に凸部または凹部が複数形成され、該凸部または凹部を覆って前記光透過表示部に透明電極と配向膜が前記凸部または凹部を覆うように形成されて前記配向膜に液晶をスプレイ配向状態からベンド配向状態に転移させる核となり得る液晶配向を促す斜面が形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
ＯＣＢモードの液晶パネルではスプレイ配向状態の液晶分子をベンド配向状態に転移してから駆動する。スプレイ配向状態の液晶分子は配向膜に近い位置の液晶分子が基板に対して小さなプレチルト角で配向しながら基板間に位置する液晶分子は基板面方向に沿った配向方位を示すスプレイ配向状態をとる。これに対して前記の構造においては光透過表示部に凸部または凹部を設けることにより、その上に形成される配向膜に斜面を形成し、この斜面により液晶分子にスプレイ配向状態の液晶分子よりも高プレチルトの領域を生成する。この高プレチルトの領域の液晶分子は、斜面がない領域の液晶分子よりベンド配向状態になりやすい状態であるので、高プレチルトの領域の液晶分子がベンド配向状態に転移する場合の液晶分子の配向開始の核となり得る。従って本発明の構造により、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移を円滑に行うことができる。
また、光反射性の画素電極の下に絶縁層を設けて前記光反射表示部の液晶層の厚さを前記光透過表示部の液晶層の厚さよりも大きくしたマルチギャップ構造とすることで、光反射表示部での反射光の光路と光透過部での透過光の光路を均等化することができ、光学条件の設定が容易となり、カラー表示の場合の反射表示と透過表示の色味の違いの少ないカラー表示に望ましい形態をとることができる。
【００１２】
本発明は、前記斜面の向きが前記配向膜の液晶配向容易軸の向きに沿う向きであって、ＯＣＢモード液晶のベンド配向時において前記一方の基板側の液晶が示す向きに沿うように揃えられてなることを特徴とする。
前記斜面の形成により、液晶分子の高プレチルト角の領域を生成できるが、液晶分子の配向容易軸の向きに前記斜面が沿っている場合に、液晶分子のスプレイ配向状態からベンド配向状態への転移をより確実に促進することができる。前記斜面がベンド配向時の液晶分子の向きに沿うならば、スプレイ配向状態の際に既に液晶分子の一部をベンド配向状態に近い状態に配向させておくことができ、これによりベンド配向に転移させる場合により円滑に液晶分子を配向させることができる。
【００１３】
本発明は、前記凸部が断面不等辺三角型またはピラミッド型であることを特徴とする。
先のベンド配向を促する斜面は断面不等辺三角型またはピラミッド型の凸部で実現することができ、これらの形状の凸部の斜面を利用して液晶分子の高プレチルト角の領域を形成しておくことでベンド配向への転移を促進する。
【００１４】
本発明は、前記光反射性の画素電極の下に絶縁層が設けられ、該絶縁層上に凹凸部が形成され、前記凹凸部上に該凹凸部形状に沿うように前記光反射性の画素電極が形成されてなることを特徴とする。
凹凸形状の光反射性の画素電極を有することで、反射表示の際に反射光を拡散させて広い範囲で明るい表示形態を実現できる。
【００１５】
本発明は、前記光透過表示部の前記一方の側の基板の液晶側に形成された複数の凸部または凹部が前記光反射表示部の画素電極の下に形成されている絶縁層と同じ絶縁材料からなることを特徴とする。
光反射表示部の画素電極下の絶縁層と同じ絶縁材料から前記凸部または凹部を形成するならば、画素電極下の絶縁層を形成する際に利用した絶縁層の一部を利用して光透過表示部に凸部または凹部を形成することができる。
例えば、基板全面に絶縁層を形成した後、絶縁層の一部を除去するエッチングを行って透過表示部の窪部を形成する際、透過表示部底部に絶縁層の一部を残しておいてそれらを凸部または凹部の形状にしておくならば、凸部や凹部を形成する工程を別途行わなくとも透過表示部を形成する工程を流用できるので、製造工程を別途増やすことなく凸部または凹部を形成できる。
【発明の効果】
【００１６】
ＯＣＢモードの液晶パネルではスプレイ配向状態の液晶分子をベンド配向状態に転移してから駆動する。スプレイ配向状態の液晶分子は配向膜に近い位置の液晶分子が基板に対して小さなプレチルト角で配向しながら、基板間に位置する液晶分子は基板面方向に沿った配向方位を示すスプレイ配向状態をとる。これに対して前記の構造においては光透過表示部に凸部または凹部を設けることにより、その上に形成される配向膜に斜面を形成し、この斜面により液晶分子にスプレイ配向状態の液晶分子よりも高プレチルトの領域を生成する。この高プレチルトの領域の液晶分子は、ベンド配向状態になりやすい状態であるので、高プレチルトの領域の液晶分子がベンド配向状態に転移する場合の液晶分子の配向開始の核となる。従って前記構造により、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移を円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係る液晶表示装置の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするために各構成要素の厚さや寸法等の比率などは適宜異ならせて示してある。
図１〜図８は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第１の実施形態を示すもので、この形態の半透過反射型液晶表示装置Ａは、図２に全体構成を示すように、本体であるＯＣＢモードの液晶パネル１と、この液晶パネル１の背面側に配置されたバックライトＢＬと、液晶パネル１の上面側に必要に応じて配置されたフロントライトＦＬとを備えて構成されている。
【００１８】
「液晶パネルの構造」
前記液晶パネル１は、図３に概略構造を示すように、スイッチング素子が形成された側のアクティブマトリクス基板（下基板：他方の基板）２と、それに対して設けられた対向側の基板（上基板：一方の基板）３と、これらの基板２、３の間に基板２、３とシール材４とに囲まれて挟持されている光変調層としての液晶層５とを備えて構成されている。即ち、上述のように構成された基板２、３は、スペーサ（図示略）によって互いに一定に離間された状態で保持されるとともに、図２に示すように基板周辺部に矩形枠状に塗布された熱硬化性のシール材４によって接着一体化されている。
【００１９】
アクティブマトリクス基板２は、図１、図４または図５に示すように、ガラスやプラスチック等からなる透明の基板本体６上に、平面視それぞれ行方向（図４、図５のｘ方向）と列方向（図４、図５のｙ方向）に複数の走査線７と信号線８が相互に電気的に絶縁されて形成され、各走査線７、信号線８の交差部の近傍にＴＦＴ（スイッチング素子）１０が形成されている。上記基板本体６上において、画素電極１１が形成される領域、ＴＦＴ１０が形成される領域、走査線７及び信号８が形成される領域を、それぞれ画素領域、素子領域、配線領域と呼称することができる。
【００２０】
本実施形態のＴＦＴ１０は逆スタガ型の構造を有し、本体となる基板本体６の最下層部から順にゲート電極１３、ゲート絶縁膜１５、ｉ型半導体層１４、ソース電極１７及びドレイン電極１８が形成され、ｉ型半導体層１４の上であってソース電極１７とドレイン電極１８との間にはエッチングストッパ層９が形成されている。
即ち、走査線７の一部が延出されてゲート電極１３が形成され、これを覆ったゲート絶縁膜１５上にゲート電極１３を平面視で跨るようにアイランド状の半導体層１４が形成され、このｉ型半導体層１４の両端側の一方にｎ型半導体層１６を介してソース電極１７、他方にｎ型半導体層１６を介してドレイン電極１８がそれぞれ形成されている。
【００２１】
基板本体６はガラスの他、合成樹脂等の絶縁性透明基板からなる。ゲート電極１３は導電性の金属材料からなり、図４に示すように行方向に配設される走査線７と一体に形成されている。ゲート絶縁膜１５は酸化シリコン（ＳｉＯｘ）や窒化シリコン（ＳｉＮｙ）等のシリコン系の絶縁膜からなり、走査線７及びゲート電極１３を覆うように基板上に形成されている。
前記半導体層１４は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなり、ゲート絶縁膜１５を介してゲート電極１３と対向する領域がチャネル領域として構成される。ソース電１７及びドレイン電極１８は導電材料からなり、半導体層１４上に、チャネル領域を挟むように対向して形成されている。また、ドレイン電極１８は列方向に配設される信号線８から個々に延出されて形成されている。
【００２２】
なお、ｉ型半導体層１４とソース電極１７及びドレイン電極１８との間で良好なオーミック接触を得るために、半導体層１４と各電極１７、１８との間には、リン（Ｐ）等のＶ族元素を高濃度にドープしたｎ型半導体層（オーミックコンタクト層）１６が設けられている。そして、以上説明の如く構成されている薄膜トランジスタ１０の部分および走査線７と信号線８を覆うソース絶縁膜２０Ａが基板本体６上に形成されている。このソース絶縁膜２０Ａは先のＴＦＴ１０を覆い隠すことができる程度の厚膜状に形成され、その上面は平坦化されている。即ち、この厚膜の絶縁膜２０ＡによりＴＦＴ１０や各種配線によって形成された基板本体６上の段差構造が平坦化されている。なお、この実施形態ではスイッチング素子として逆スタガ型のＴＦＴ１０を設けたが、スイッチング素子は他の積層構造の薄膜トランジスタあるいは薄膜ダイオード素子などのスイッチング素子を用いても良いのは勿論である。
【００２３】
更に、先のソース絶縁膜２０Ａの上には有機材料からなる絶縁膜２０Ｂが積層され、この絶縁膜２０Ｂ上にＡｌやＡｇ等の高反射率の金属材料からなる光拡散反射性画素電極（光反射性の画素電極）１１が形成されている。
前記光反射性の画素電極１１は、先の走査線７と信号線８とが囲む矩形状の領域よりも若干小さくなるような平面視矩形状になるように絶縁膜２０Ｂ上に形成され、図５に示すように平面視した場合に上下左右に並ぶ画素電極１１どうしが短絡しないように所定の間隔をあけてマトリクス状に配置されている。即ち、これらの画素電極１１は、それらの端辺がそれらの下に位置する走査線７及び信号線８に沿うように配置されており、走査線７と信号線８が区画する領域のほぼ全域を画素領域とするように形成されている。なお、これらの画素領域の集合が液晶パネル１での表示領域に相当する。
【００２４】
前記絶縁膜２０Ｂは、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ベンゾシクロブテンポリマ（ＢＣＢ）等からなる有機系の絶縁膜とされており、ＴＦＴ１０の保護機能を強化するようになっている。この絶縁膜２０Ｂは、基板本体６上において他の層に対して比較的厚く積層され、画素電極１１とＴＦＴ１０及び各種配線との絶縁を確実にし、画素電極１１との間に大きな寄生容量が発生するのを防止する。
【００２５】
前述の絶縁膜２０Ａ、Ｂにおいて先の各ソース電極１７の一端部１７ａに達するようにコンタクトホール２１が形成され、このコンタクトホール２１の内部にはその上下に位置する画素電極１１とソース電極１７の一端の接続部１７ａを電気的に接続する導電材料からなる接続部２５が形成され、ＴＦＴ１０の動作により画素電極１１に対する通電のスイッチングの切り替えができるように構成されている。
【００２６】
先の絶縁膜２０Ｂにおいて走査線７と信号線８とが囲む矩形状の領域の中央部に位置するように平面視短冊状の窪部２２が形成され、この窪部２２は絶縁膜２０Ｂを貫通して絶縁膜２０Ａに達するように形成されている。この窪部２２の平面形状は先の画素電極１１の横幅の数分の１程度、画素電極１１の縦幅の５〜６割程度、総合的には画素電極１１の総面積の２０〜５０％程度の大きさとされることが望ましい。
また、窪部２２の底面側で絶縁膜２０Ａの上面側には、図１の断面視三角波状の凸部２４が複数相互に離間して整列形成されている。これらの凸部２４はその高さが０.１〜１μｍ、好ましくは０.１〜０.３μｍの範囲に形成され、それら個々の形状は凸部２４の１つ１つが独立した三角錐、四角錐などの多角錐、あるいは円錐、ピラミッド型などの形状のものが独立して離間整列形成された形状、あるいは、これらが連続形成された形状などのいずれの形状にされていても良い。
ただし、これらの凸部２４においては、図１の断面図において左右方向のいずれかに向いた斜面２４ａ、２４ｂを有する形状であることが好ましく、更には、図１の断面図において左側向き（コンタクトホール２１側向き）の斜面２４ａよりも、その反対側の右側向きの斜面２４ｂの方が長い（面積が大きい）断面不等辺三角形状であることが好ましい。以上のような形状が好ましい理由については後述する。
【００２７】
次に、前記窪部２２の位置に相当する部分の画素電極１１には窪部２２の底面に合致するような平面形状の透過部（透孔）２３が形成され、この画素電極１１の透過部２３の下側に位置する窪部２２の底面を覆うように透明電極材料からなる透明（画素）電極１９が形成され、窪部２２の内周面を覆うように延長形成された画素電極形成材料が窪部底面の透明電極１９の周縁部まで到達されて光反射性の画素電極１１に透明電極１９が電気的に接続されている。従って光反射性の画素電極１１と透明電極１９はＴＦＴ１０のスイッチング動作によって同時駆動されて液晶層に電界を印加して液晶の駆動を行うことができるようになっている。
従って各画素領域において、窪部２２の形成部分が基板２の外側からの入射光（バックライトＢＬから出射された光）を透過する光透過部３０とされており、その他の領域、即ち、画素電極１１の非透過部（透過部２３が形成されていない部分）が基板３の外側からの入射光を反射する光反射部３５とされている。
【００２８】
また、先の光反射性の画素電極１１の３つが、後述するカラー表示のためのほぼ１つの画素領域に対応し、透過部２３の底面積が透過表示の際の光通過領域に対応するので、先の画素電極１１の面積に占める透過部２３の面積割合を２０〜５０％の範囲とすることが好ましい。更に、この実施形態では画素電極１１に透過部２３を１つのみ形成したが、画素電極１１に複数の透過部を形成しても良い。その場合に複数の透過部を合わせた総面積を画素電極１１の面積の２０〜５０％の範囲とすることが好ましい。勿論その場合に複数の透過部の形成位置に合わせて各透過部の下にそれぞれ窪部を設けることとなる。
【００２９】
ところで、絶縁膜２０Ｂの表面には画素領域に対応する位置に、転写型を絶縁膜２０Ｂの上面に圧着する方法などにより形成された複数の凹部２６が設けられている。この絶縁膜２０Ｂの上面に形成された複数の凹部２６は、図５の鎖線に示すように画素電極１１に所定の表面凹部形状を付与し、この画素電極１１に形成された複数の凹部２７によって液晶パネルに入射した光は一部散乱され、より広い観察範囲でより明るい表示が得られるような拡散反射機能が付与されている。また、図６に示すように各凹部２７は左右に隣接したものが互いにそれらの開口部側の内面の一部を隣接するように密接配置されている。これら画素電極１１の凹部２７の詳細形状の説明については後述する。
【００３０】
上述のように構成された基板本体６上には、更に画素電極１１及び絶縁層２０Ｂと窪部２２とその底面並びに複数の凸部２４を覆うようにポリイミド等からなる下基板側配向膜２９ａ、２９ｂが形成されている。これらの下基板側配向膜２９ａ、２９ｂにおいて、光透過部３０、即ち、窪部２２の底部側に形成されているのが配向膜２９ａであり、画素電極１１上に形成されているのが配向膜２９ｂである。
これらの配向膜２９ａ、２９ｂには、図１の矢印Ｒに示す方向（図１の断面図において左向き）にラビング処理が施されて、液晶の配向容易軸の方向が矢印Ｒに示す方向とされるとともに、プレティルト角が０゜を超えて１０゜以下、例えば１〜１０゜の範囲、より好ましくは５〜１０゜の範囲とされている。
なお、窪部２の底部側の配向膜２９ａにおいてその下側の凸部２４上に形成されている配向膜２９ａには、凸部２４の斜面２４ａの上に位置する斜面２９ａ１が形成され、凸部２４の斜面２４ｂの上に位置する斜面２９ａ２が形成されている。
【００３１】
図１または図３に示す対向基板３はガラスやプラスチック等からなる透光性の基板本体４１の液晶層５側の面に、カラーフィルタ層４２とＩＴＯ等の透明な対向電極（共通電極）４３と上基板側配向膜４４が形成されている。なお、図１において基板本体４１の外面側には図１に示すように偏光板Ｈ１、位相差板Ｈ２、Ｈ３が必要に応じて設けられる。前記カラーフィルタ層４２はブラックマトリクスにより碁盤目状に区画された矩形状の領域に個々に赤色と青色と緑色の３原色のいずれかのカラー絵素が配置され、これらの矩形状の領域は先に図５を元に説明した平面視矩形状の画素電極１１の形状と対応され、これら各画素電極１１が対応する領域の液晶の透過率を調節することでカラー表示ができるように構成されている。
前記上基板側配向膜４４と、前記画素電極１１上の平面部分に形成されている配向膜２９ｂは、例えば、図７、８に示すような凹凸形状の配向膜を例示することができる。
前記配向膜（一方の基板側の配向膜）４４並びに前記配向膜２９ｂは、表面に形状異方性が付与された高分子膜から構成された配向膜であって、いずれもプレティルト角が０゜を超えて１０゜以下、例えば１〜１０゜の範囲、より好ましくは５〜１０゜の範囲とされている。
【００３２】
前記配向膜４４、２９ｂによる配向制御に関する技術的詳細は、本出願人による非特許文献のSID93 DIGEST,頁957（93'）に記載されているが、これらの配向膜４４、２９ｂの表面形状は、図７及び図８に示すように、第１の方向に沿う微細な凹凸と、この第１の方向に交差する第２の方向に沿う微細な凹凸が形成されている。尚、図８は図７中のIII−III線に沿う断面図であり、第２の方向に沿った凸条５４の断面を示すものである。
また、第１の方向に沿う微細な凹凸のピッチＰ１は第２の方向に沿うピッチＰ２よりも短くされている。ピッチＰ１は３.０μｍ以下、好ましくは０.０５μｍ以上、０.５μｍ以下、ピッチＰ２は５０μｍ以下、好ましくは０.５μｍ以上、５μｍ以下が好ましい。
上記のようにピッチＰ２の長さをピッチＰ１よりも長くすることにより、プレティルト角を制御し易い。
【００３３】
また、第１の方向の凹部の深さｄ１（あるいは第１の方向の凸部の高さ）は０.５μｍ以下、好ましくは０.０１μｍ以上、０.２μｍ以下であり、第２の方向の凹部の深さｄ２（あるいは第２の方向の凸部の高さ）は０.５μｍ以下、好ましくは０.０１μｍ以上、０.２μｍ以下である。また、ドメインの発生がなく、かつ目的とする配向力を得るためには、例えば第２の方向に沿う微細な凹凸の緩斜面６２の基板１０に対する傾斜角θを、０度より大きく、１０度以下とするのが好ましい。傾斜角θが０度であると、ドメイン発生が顕著であり、１０度を超えると、配向力の低下が徐々に認められる傾向となる。
【００３４】
更に図７に示すように、第２の方向に沿う微細な凹凸の各凸部は左右が非対称の略三角形状になっている。即ち、三角形の頂点から下ろした図８に示す垂線Ａによって分割された頂角の左右の角度の比ｒ２／ｒ１が１とならない形状とされる。前記凸条５４の横断面形状としては，ｓｉｎ波に類似した形状、櫛形状、三角形状等各種の形状が考えられる。中でも液晶の配向性を向上する上では、三角形状が最も望ましい。この場合、三角形状の頂部は、丸まっていても、平にカットされていても良い。前記凸条５４を横断面三角形状とした場合、図７に示すように三角形の頂点から下ろした垂線Ａによって分割された頂角の左右の角度の比ｒ２／ｒ１は、５.６以上の範囲であることが望ましい。この範囲の比に設定すると、プレチルト角を５〜８゜にすることができる。
これらの配向膜４４、２９ｂの膜厚は、例えば５００〜６００Å（０.０５〜０.０６μｍ）程度とされる。
【００３５】
前記配向膜４４、２９ｂに用いる高分子膜の材料としては、硬化する前に弱い剪断力により剪断ひずみを付与可能な材料及び／または応力により塑性変形（塑性流動）可能な材料であり、例えば、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリビニルアルコール系、エポキシ系、変性エポキシ系、ポリスチレン系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、アクリル系等の樹脂から適宜選択して用いられる。
これらの配向膜４４、２９ｂの形成方法としては、例えば、転写すべき微細な凹凸模様（上記第１の方向に沿う微細な凹凸と第２の方向に沿う微細な凹凸を形成するための微細な凹凸模様）が表面に形成された転写型を、一方の基板上に反射体と電極層を介して形成された上記高分子膜材料からなる層に押圧し、上記微細な凹凸模様を転写する転写法により容易に作製できる。
【００３６】
上記転写型は、例えば、以下のようにして作製されたものである。まず、２倍のコヒーレントなレーザビームを用いるホログラフィク干渉により形成したグレーティングモールド（格子型）を作製する。このグレーティングモールドの表面には、配向膜４４、２９ｂに形成する微細な凹凸模様と同様の微細な凹凸模様が形成されている。
次いで、上記グレーティングモールドをシリコーンゴム層に押圧すると、シリコーンゴム層の表面に上記グレーティングモールドの凹凸模様と逆の凹凸模様が形成される。次いでグレーティングモールドを剥離すると、シリコーンゴム層からなる転写型が得られる。
【００３７】
次に、先に説明した絶縁膜２０Ｂの上面側の光拡散反射用の凹部２７の形状について説明する。
これらの凹部２７の内面は、この実施形態では図９と図１０に示すように非対称球面形状に形成され、画素電極１１に所定角度（例えば３０°）で入射した光の拡散反射光の輝度分布がその正反射角度からある角度範囲で非対称に、しかも、観察者の視覚方向として有効な方向に集中するようになっている。
前記凹部２７において凹部２７の１つの周辺部Ｓ１から最深点Ｄに至る第１曲線Ａ１と、この第１曲線Ａ１に連続して凹部の最深点Ｄから他の周辺部Ｓ２に至る第２曲線Ａ２とからなっている。これら両曲線は、最深点Ｄにおいて共に基材本体６の上面に対する傾斜角がゼロとなり、互いにつながっている。
【００３８】
前記第１曲線Ａ１の基板本体上面に対する傾斜角は第２曲線Ａ２の傾斜角よりも急であって、最深点Ｄは凹部２７の中心Ｏから若干ｘ方向にずれた位置にある。すなわち、第１曲線Ａの基材表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値は、第２曲線Ｂの基材表面Ｓに対する傾斜角の絶対値の平均値より大きくなっている。
本実施形態の反射体において、各凹部２７におけるそれぞれの最大傾斜角δmaxは、２〜９０゜の範囲内で不規則にばらついている。しかし多くの凹部は最大傾斜角δmaxが４°〜３５°の範囲内で不規則にばらついている。
また、製造の容易性から凹部２７の直径は５μｍ〜１００μｍに設定されている。さらに、凹部２７の深さは０.１μｍ〜３μｍの範囲に形成されている。
【００３９】
なお、図５に示す画素電極１１の平面形状では図面の簡略化のために画素電極１１上の凹部２７を略しているが、画素電極１１は通常の液晶パネルでは縦１００〜２００μｍ程度、横幅３０〜９０μｍ程度の大きさであるので、先の凹部２７の画素電極１１に対する相対的な大きさの一例を図５の１つの画素上に鎖線で示しておく。
【００４０】
更に、これら凹部２７の上に形成されている配向膜２９ｂの膜厚は５００〜６００Å程度とされるので、凹部２７の形状が配向膜２９ｂの上面側においても維持されるので、凹部２７の上に位置する液晶分子においても例えば図１０に示すように第２曲線Ａ２に沿った斜面Ｓ２に沿って液晶分子の配向規制力を作用させるようになっている。従って、これらの凹部２７の内面のほとんどの部分は、配向膜２９ｂが発揮する１〜１０゜の範囲のプレチルト角よりも大きなプレチルトを液晶分子に発現させ得る高プレチルト角領域生成用の斜面２７ａとされている。
【００４１】
本実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ａでは、図１に示したように画素電極１１に形成した透過部２３の下に位置する絶縁膜２０に窪部２２を形成し、この窪部２２内にも液晶が導入されることにより、光透過部３０上の液晶層５の厚さｄ３は、光反射部３５上の液晶層５の厚さｄ４より大きい値とされており、好ましくは光透過部３０上の液晶層５の厚さｄ３は、光反射部３５上の液晶層５の厚さｄ４の約２倍の値とされている。この構造によって反射表示部３５における光の反射経路と透過表示部３０における光の透過経路を略等しくすることができ、反射表示の際のカラー表示の色味と透過表示の際のカラー表示の色味をできる限り差異のないものとすることができる。
【００４２】
「バックライトの構造」
次に、この実施形態の半透過反射型表示装置Ａに適用されるバックライトＢＬは、図２に示すように、液晶パネル１の裏面側に設けられ、平板状の透明なアクリル樹脂などからなる導光板５２と光源５３とバー導光体５５とから概略構成されている。
透明の導光板５２は、液晶パネル１の裏面側に配置されて光源５３から出射された光を液晶パネル１側に照射するものである。図２に示す光源５３から出射される光は端面を介して導光板５２の内部に導入され、導光板５２の裏面側に形成されているプリズム形状の凹凸部などの光反射部で光路変更して導光板上面の出射面から液晶パネル１側に出射できるようになっている。このバックライトＢＬと液晶パネル１との間には必要に応じて偏光板と位相差板が配置される。
【００４３】
「フロントライトの構造」
この実施形態の半透過反射型表示装置Ａに適用されるフロントライトＦＬは、図２に示すように、導光板７２と光源７３とから構成されており、光源７３は、導光板７２に光を導入する端部側に配設されている。また、導光板７２は透明樹脂板で形成されており、導光板７２の下面（液晶パネル１側の面）は、液晶パネル１を照明するための光が出射される出射面とされており、この出射面と反対側の一面（導光板７２の上面）は、その内部を伝搬する光の方向を変えるための反射面（導光手段）とされている。
【００４４】
この反射面には、その内部を伝搬する光を反射させて伝搬方向を変えるために、くさび状の溝７４が、所定のピッチでストライプ状に複数形成されている。この溝７４は、出射面に対して傾斜して形成された緩斜面部と急斜面部とからなり、それぞれの溝７４の形成方向は、導光板７２の側端面に平行となるように揃えられている。なお、導光板７２の上面の溝７４は所定の間隔と幅で形成され、導光板７２を介して液晶パネル１の表示を見る際の障害とならないように設けられている。
導光板７２の側端面側には棒状のバー導光体７６が配置され、このバー導光体７６の両端部に光源７３が配置されている。
以上説明したバックライトＢＬとフロントライトＦＬの構造は本実施形態で採用した１つの例であるので、この例の構造に限るものではなく、液晶表示装置用として使用される一般的なバックライトとフロントライトを本発明に適宜適用できるのは勿論である。
【００４５】
以上説明の如く構成された本実施形態の半透過反射型表示装置Ａは、電界無印加時において図１１に示すように液晶分子が配向される。即ち、光透過表示部３０において配向膜４４と配向膜２９ａの間の液晶分子は基本的にスプレイ配向状態、光反射表示部３５において配向膜４４と配向膜２９ｂの間の液晶分子は基本的にスプレイ配向状態となる。
また、配向膜４４と配向膜２９ｂによってそれらに近接する位置の液晶分子には１〜１０゜程度のプレチルト角が付与される。
ただし、光反射表示部３５において、凹部２７の内面の斜面２７ａに隣接する位置の液晶分子は先の１〜１０゜程度よりも高プレチルト角が付与されている。また、光透過表示部３０において凸部２４の斜面２４ａ、２７ａに隣接する位置の液晶分子は先の１〜１０゜程度よりも高プレチルト角が付与されている。
【００４６】
図１１に示す状態から画素電極１１と透明電極１９に通電して液晶層に電界を印加すると、光透過表示部３０と光反射表示部３５において液晶分子はスプレイ配向状態からベンド配向状態に遷移する。
次に、先に説明した配向膜４４の表面の凸条５４の向きと液晶分子の配向状態並びに、先に説明した凸部２４とその上の配向膜２９ａの表面の凹凸の向きを図１１と図１２に比較して示す。
これらの図１１、図１２に示すように下基板側の配向膜２９ａはその緩斜面が右下向き（右下がり勾配）、上基板側の配向膜４４は傾斜面６２が右上向き（右上がり勾配）とされ、上下の配向膜のラビング方向をいずれもＲ方向としたことにより、液晶分子を電圧無印加状態で図１１に示すようにスプレイ配向状態とするように形成されている。
即ち、光透過部３０の領域において配向膜２９ａ、４４の間に存在する液晶分子は配向膜２９ａにごく近い位置の液晶分子の向きは１〜１０゜程度のプレチルト角で右下がり、配向膜４４にごく近い位置の液晶分子の向きは１〜１０゜程度のプレチルト角で右上がり状態とされている。
【００４７】
これらに対して光反射領域３５における配向膜４４は先に説明した光透過部３０の配向膜４４と同等であるが、光反射部３５における配向膜２９ｂはその平面状の部分においては、液晶分子の配向状態は図１１に示すように、配向膜４４にごく近い位置の液晶分子の向きは１〜１０゜程度のプレチルト角で右上がり状態とされ、配向膜２９ｂにごく近い位置の液晶分子の向きは１〜１０゜程度のプレチルト角で右下がりの状態とされる。
次に、配向膜２９ｂの下の光反射性の画素電極１１には図９と図１０に示すような形状の複数の凹部２７が形成されているので、これら凹部２７に形成されている配向膜２９ｂの部分には凹部２７の輪郭形状に沿う凹部が形成されている。
この配向膜２９ｂの凹部２７の斜面２７ａにより、例えば図１０に示すように液晶分子には凹部２７にごく近い部分の液晶分子にのみプレチルト角の大きな立ち上がりが付与される高プレチルト角領域が生成される。
【００４８】
先の透過表示領域３０の液晶配向状態について、図１３に凸部２４と液晶分子の位置関係を記載した。この状態からＴＦＴ１０を介して画素電極１１と透明電極１９に通電して液晶層に電界を印加すると、凸部２４の斜面２４ｂ上の配向膜の斜面２９ａ１に沿って配向している図１４のＥ１領域の液晶分子は円滑にベンド配向状態に転移し、ベンド配向状態となり、そのベンド配向状態の液晶分子に他の液晶分子が習うように配向してゆくので、結果的に全体の液晶分子がベンド配向状態に転移する。ここで図１４で左右に隣接する凸部２４と凸部２４の間に存在していてスプレイ配向状態とされていたＥ３領域の液晶分子は、ベンド配向状態に転移する場合にＥ１領域の液晶分子の影響を受けて液晶分子の移動が容易になるので、Ｅ１領域に存在してベンド配向している液晶分子が他の領域の液晶分子のベンド配向への転移開始の核となる。以上のような理由から本実施形態の構造によれば、スプレイ配向状態からベンド配向状態への転移が円滑になされる。
【００４９】
本実施形態の半透過反射型表示装置Ａでは図１１に示すスプレイ配向状態から図１２に示すベンド配向状態に切り替え、ベンド配向状態で印加する電界の強弱により液晶分子の配向を制御して液晶表示の階調表示を行う。このように配向状態を変更するＯＣＢモードの液晶パネル１では、ＯＣＢモードに特有の高速スイッチングができるので、例えば、１５ｍｓｅｃ以下の応答時間を実現でき、高速書き換えが可能な動画表示に対応できる特徴を有する。また、ＯＣＢモードに特有の広視野角特性も得ることができる。
【００５０】
次に、反射表示領域３５においては、先の透過表示領域３０において凸部２４がベンド配向の核となるように機能した作用について拡散反射用の凹部２７の内面側の配向膜２９ａの斜面が同様の機能を奏する。即ち、図１０に示すように凹部２７の第１曲線Ａ１よりも長い第２曲線Ａ２を先の透過表示部領域３０の凸部２４の配向膜の斜面２９ａ１の斜面と同じ機能を奏する斜面と見立てることができ、この斜面に沿って並ぶ液晶分子がベンド配向状態への転移の核となる。
このような背景から凹部２７の第１曲線Ａ１と第２曲線Ａ２が並ぶ方向を図１の断面の左右方向、還元するとラビング方向（液晶配向容易軸方向）と平行に揃えて凹部２７を配置することが好ましい。これによってスプレイ配向状態の液晶分子をベンド配向状態にすることを従来よりも円滑にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明に係る液晶表示装置の要部を示す断面図。
【図２】図２はバックライトとフロントライトを液晶パネルに備えた状態を示す斜視図。
【図３】図３はバックライトと液晶パネルからなる本発明に係る液晶表示装置の全体構成図。
【図４】図４は同液晶表示装置の薄膜トランジスタ部分と透明電極の配置構成の一例を示す平面略図。
【図５】図５は同液晶表示装置の画素電極部分を示す平面略図である。
【図６】図６は同液晶表示装置の画素電極部分に形成されている光反射部分の形状を示す斜視図。
【図７】図７は図１の液晶表示装置に備えられる配向膜の一例を示す斜視図。
【図８】図８は図７の配向膜の第２の方向に沿う凹凸の断面図。
【図９】図９は光反射表示部に形成される非対称凹部の一例を示す斜視図。
【図１０】図１０は図９に示す非対称凹部の断面図。
【図１１】図１１は図１に示す構造の液晶表示装置において光透過表示部と光反射表示部における電界無印加時の液晶のスプレイ配向状態を示す説明図。
【図１２】図１２は図１に示す構造の液晶表示装置において光透過表示部と光反射表示部における電界印加時の液晶のベンド配向状態を示す説明図。
【図１３】図１３は光透過表示部におけるスプレイ配向状態の液晶分子の配向状態を示す説明図。
【図１４】図１４は光透過表示部におけるベンド配向状態に転移する場合の液晶分子の配向状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００５２】
Ａ…半透過反射型表示装置、ＢＬ…バックライト、ＦＬ…フロントライト、１…液晶パネル、２、３…基板、４…シール材、５…液晶、１０…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、１１…画素電極、１９…透明電極、２０…絶縁層、２４…凸部、２４ａ、２４ｂ…斜面、２７…凹部、２７ａ…斜面、２９ａ、ｂ…配向膜、２９ａ…光透過表示部の配向膜、２９ａ１…斜面、２９ｂ…光反射表示部の配向膜、３０…光透過表示部、３５…光反射表示部、４３…電極、４４…配向膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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