(57)【要約】【課題】反射表示と透過表示とが可能で、双方の表示における表示特性を向上させた視認性に優れる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１０は、上基板１４と下基板１３との間に二色性色素分子Ｓを含む液晶層１６が挟持され、１つのドット領域内に透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを有し、下基板１３と液晶層１６との間には半透過反射層１８が形成され、該半透過反射層１８と液晶層１６との間には内側λ／４板２０が形成されている。また、半透過反射層１８の液晶層１６とは異なる側には偏光板２８が形成され、該偏光板２８と半透過反射層１８との間には更に外側λ／４板２１が形成されてなり、液晶層１６の液晶分子Ｌの配向方向と偏光板２８の透過軸方向とが略平行で、且つ各λ／４板２０，２１は、その遅相軸方向が互いに略直交する。【選択図】　　　　図１
2004029201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する上基板と下基板との間に二色性色素を含む液晶層が挟持され、１つのドット領域内に透過表示領域と反射表示領域とを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、
前記下基板と前記液晶層との間には開口部を備える反射層が形成され、該反射層と前記液晶層との間には第１のλ／４板が形成されてなるとともに、
前記反射層の前記液晶層とは異なる側には偏光板が形成され、該偏光板と前記反射層との間には更に第２のλ／４板が形成されてなり、
電圧無印加時もしくは高電圧印加時に前記液晶層の液晶分子の配向方向が、前記偏光板の透過軸方向に対して略平行な状態をとることが可能とされ、且つ前記第１及び第２のλ／４板が、その遅相軸方向が互いに略直交することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
互いに対向する上基板と下基板との間に二色性色素を含む液晶層が挟持され、１つのドット領域内に透過表示領域と反射表示領域とを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、
前記下基板と前記液晶層との間には開口部を備える反射層が形成され、該反射層と前記液晶層との間には第１のλ／４板が形成されてなるとともに、
前記反射層の前記液晶層とは異なる側には偏光板が形成され、該偏光板と前記反射層との間には更に第２のλ／４板が形成されてなり、
電圧無印加もしくは高電圧印加時に前記液晶層の液晶分子の配向方向が、前記偏光板の透過軸方向に対して略直交な状態をとることが可能とされ、且つ前記第１及び第２のλ／４板が、その遅相軸方向が互いに略平行であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
互いに対向する上基板と下基板との間に二色性色素を含む液晶層が挟持され、１つのドット領域内に透過表示領域と反射表示領域とを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、
前記下基板と前記液晶層との間には開口部を備える反射層が形成され、該反射層と前記液晶層との間には前記開口部以外の反射本体層上にλ／４板が形成されてなるとともに、
前記反射層の前記液晶層とは異なる側には偏光板が形成され、
電圧無印加もしくは高電圧印加時に前記液晶層の液晶分子の配向方向が、前記偏光板の透過軸方向に対して略平行な状態をとることが可能であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
前記λ／４板は、屈折率の異なる複数の材料が、基板面内方向に可視光の波長以下のピッチで交互に配置された構成を具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
屈折率の異なる複数の材料が交互に配置された構成のλ／４板を備える液晶表示装置の製造方法であって、
所定基材上に、第１の材料をフォトプロセス法によりストライプ状に形成する工程と、屈折率の異なる第２の材料を該ストライプ状の第１の材料上に成膜する工程とを含むλ／４板成膜工程を備えることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置、液晶表示装置の製造方法、及び電子機器に関し、特に、半透過反射型の液晶表示装置であって、反射モードのみならず、透過モード時にも十分に明るい表示が可能な優れた視認性を有する液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、明るい場所では、通常の反射型の液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所では、内部の光源により表示を視認可能にした液晶表示装置が提案されている。この液晶表示装置は、反射モードと透過モードを兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じていずれかの表示方式に切り替えることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができる。以下、本明細書では、この種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。半透過反射型液晶表示装置の一形態として、アルミニウム等の金属膜に光透過用の開口部を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射膜として機能させるものが提案されている。なお、本明細書では液晶表示装置を構成する各基板の液晶側の面を「内面」、それと反対側の面を「外面」という。
【０００３】
図１７は、この種の半透過反射膜を用いた半透過反射型液晶表示装置の一例を示している。
この液晶表示装置１００では、一対のガラス基板１０１，１０２間に液晶層１０３が挟持されており、下基板１０１の内面に、開口部１０４ａを有する半透過反射層１０４、透明電極１０８、配向膜１０７が形成されている。一方、上基板１０２の内面には、透明電極１１２、配向膜１１３が形成されている。また、上基板１０２の外面側には、２枚の位相差板１１８、１１９（これら位相差板は１／４波長板１２０として機能する）、上偏光板１１４が配置され、下基板１０１の外面側には、１／４波長板１１５、下偏光板１１６が設けられている。また、光源１２２、導光板１２３、反射板１２４等からなるバックライト１１７が下偏光板１１６の下方に配置されている。なお、１／４波長板１１５，１２０は、ある波長帯域において直線偏光をほぼ円偏光にすることができるものである。
【０００４】
図１７に示す半透過反射型液晶表示装置１００の表示原理を、以下、図１８を用いて説明する。なお、図１８では、図１７の液晶表示装置の構成要素のうち、表示原理の説明に必要なものだけを図示している。
まず、暗表示を行う場合には、液晶層１０３に電圧を印加して（オン状態として）液晶層１０３での位相差がない状態としておく。反射表示においては、上偏光板１１４の上方から入射した光は、上偏光板１１４の透過軸を紙面に垂直とすると、上偏光板１１４を透過した後、紙面に垂直な直線偏光となり、さらに１／４波長板１２０を透過した後、左回りの円偏光となり、液晶層１０３を透過する。そして、半透過反射層１０４の表面で反射すると回転方向が反転して右回りの円偏光となり、液晶層１０３を透過し、１／４波長板１２０を透過した後、紙面に平行な直線偏光となる。ここで、上偏光板１１４は紙面に垂直な透過軸を有しているので、反射光は上偏光板１１４に吸収されて外部（観察者側）へは戻らず、暗表示となる。
【０００５】
一方、透過表示においては、バックライト１１７から出射された光は、下偏光板１１６の透過軸を紙面に平行とした場合、下偏光板１１６を透過した後、紙面に平行な直線偏光となり、さらに１／４波長板１１５を透過した後、右回りの円偏光となり、液晶層１０３を透過する。そして、右回りの円偏光が１／４波長板１２０を透過した後、紙面に平行な直線偏光となり、反射モードと同様、上偏光板１１４に吸収されて暗表示となる。
【０００６】
次に、明表示を行う場合には、液晶層１０３に電圧を印加しない状態（オフ状態）とし、このときの液晶層１０３での複屈折効果による位相差が１／４波長になるように設定しておく。反射表示においては、上偏光板１１４の上方から入射し、上偏光板１１４、１／４波長板１２０を透過した後の左回りの円偏光は、液晶層１０３を透過して半透過反射層１０４の表面に到達した段階で紙面に平行な直線偏光となる。そして、半透過反射層１０４の表面で反射して液晶層１０３を透過すると、再度左回りの円偏光となり、１／４波長板１２０を透過した後、紙面に垂直な直線偏光となる。ここで、上偏光板１１４は紙面に垂直な透過軸を有しているので、反射光は上偏光板１１４を透過して外部（観察者側）へ戻り、明表示となる。
【０００７】
一方、透過表示においては、バックライト１１７から入射し、下偏光板１１６、１／４波長板１１５を透過した後の右回りの円偏光は、液晶層１０３を透過した段階で紙面に垂直な直線偏光となる。そして、紙面に垂直な直線偏光が１／４波長板１２０を透過すると左回りの円偏光となり、上偏光板１１４は紙面に垂直な透過軸を有しているので、左回りの円偏光のうち、紙面に垂直な直線偏光のみが上偏光板１１４を透過して明表示となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図１７、図１８に示す液晶表示装置１００によれば、外光の有無に関わらず表示の視認が可能ではあるものの、反射表示に比べて透過表示の明るさが不足するという問題があった。
その原因の一つは、図１８による表示原理の説明で述べたように、透過表示で明表示を行う場合、液晶層１０３、１／４波長板１２０を透過して上偏光板１１４に入射される光が円偏光となっているので、その円偏光の略半分の光が上偏光板１１４で吸収されてしまい、表示に寄与しないからである。
【０００９】
また、他の原因の一つは、バックライト１１７から出射された光のうち、半透過反射層１０４の開口部１０４ａを通過せず、半透過反射層１０４の裏面で反射した光は、回転方向が反転して左回りの円偏光となり、１／４波長板１１５を透過すると紙面に垂直な直線偏光になる。そして、この直線偏光が紙面に平行な透過軸を有する下偏光板１１６によって吸収されることになる。つまり、バックライト１１７から出射された光のうち、開口部１０４ａを通過しなかった光が、仮に下偏光板１１６に吸収されることなく下偏光板１１６を透過してバックライト１１７まで戻ってくれば、この戻り光が再度液晶セルに向けて出射されるが、実際には半透過反射層１０４の裏面で反射した後、下偏光板１１６によってほぼ全てが吸収されてしまい、再利用できないからである。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、反射表示と透過表示の双方が可能な半透過反射型の液晶表示装置において、双方の表示モードにおける表示特性を向上させた視認性に優れる液晶表示装置とその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、優れた視認性を有する液晶表示部を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置はその第１の態様として、互いに対向する上基板と下基板との間に二色性色素を含む液晶層が挟持され、１つのドット領域内に透過表示領域と反射表示領域とを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、前記下基板と前記液晶層との間には開口部を備える反射層が形成され、該反射層と前記液晶層との間には第１のλ／４板が形成されてなるとともに、前記反射層の前記液晶層とは異なる側には偏光板が形成され、該偏光板と前記反射層との間には更に第２のλ／４板が形成されてなり、前記液晶層の液晶分子の配向方向が、前記偏光板の透過軸方向に対して略平行な状態をとることが可能とされ、且つ前記第１及び第２のλ／４板が、その遅相軸方向が互いに略直交することを特徴とする。
【００１２】
このような液晶表示装置によると、反射表示及び透過表示の双方において明るく優れた視認性を確保することが可能となる。この場合、反射層（以下、反射板とも言う）の開口部が透過表示領域を形成することとなる。具体的には、まず、暗表示を行う場合には、液晶層に例えば選択電圧を印加せず（オフ状態として）、液晶分子を任意の方向（例えばｙ軸方向）に配向した状態としておく。なお、この場合、二色性色素は液晶分子に倣ってｙ軸方向に配向し、したがって、液晶層に入射する光のうち、ｙ軸方向に平行な直線偏光は液晶層にて吸収されることとなる。このようなオフ状態の反射表示においては、上基板側から入射した光は、液晶層を透過してｘ軸方向の直線偏光となり、さらに、第１のλ／４板を透過してそのｘ軸方向の直線偏光が右円偏光となって、反射板に到達する。そして反射板にて反射されると、右円偏光が反転して左円偏光となり、この左円偏光の反射光が第１のλ／４板を透過してｙ軸方向の直線偏光となる。この第１のλ／４板を透過した後のｙ軸方向の直線偏光は液晶層にて吸収され、結果として反射暗表示が行われる。
【００１３】
また、透過表示においては、偏光板に入射する光は、偏光板を透過してｙ軸方向の直線偏光となり、さらに、第２のλ／４板を透過してそのｙ軸方向の直線偏光が左円偏光となり、反射板の開口部を介して第１のλ／４板に入射し、該第１のλ／４板を透過して再びｙ軸方向の直線偏光となる。この第１のλ／４板を透過した後のｙ軸方向の直線偏光は液晶層にて吸収され、結果として透過暗表示が行われる。
【００１４】
一方、明表示を行う場合には、液晶層に例えば選択電圧を印加し（オン状態として）、液晶層において光の吸収が略生じない状態としておく。この場合、反射表示においては、上基板側から入射した光は、液晶層、第１のλ／４板を透過して反射板にて反射されるまで偏光が生じず、また、反射光が再び第１のλ／４板、液晶層を透過する際も偏光が生じないため、入射した光の状態を保ったまま反射光として上基板から外部に出射することとなり、結果として反射明表示が行われる。
【００１５】
また、透過表示においては、偏光板に入射する光は、偏光板を透過して例えばｙ軸方向の直線偏光となり、さらに、第２のλ／４板を透過してそのｙ軸方向の直線偏光が左円偏光となり、反射板の開口部を介して第１のλ／４板に入射し、該第１のλ／４板を透過して再びｙ軸方向の直線偏光となる。この第１のλ／４板を透過した後のｙ軸方向の直線偏光は、そのまま液晶層を透過して上基板から外部に出射することとなり、結果として透過明表示が行われる。
【００１６】
このように本発明の液晶表示装置では、反射表示及び透過表示において、液晶層の配向方向を制御することにより明暗表示が可能であるとともに、従来のような透過表示における円偏光の吸収も伴わないため、該透過表示においても優れた視認性を確保可能となる。
ここで、上記はホモジニアス配向した液晶層について述べたが、ホメオトロピック配向した液晶層においても、電圧印加・無印加の関係が異なるが同様な表示原理と効果になる。
【００１７】
次に、上記課題を解決するために本発明の液晶表示装置は、第２の態様として、互いに対向する上基板と下基板との間に二色性色素を含む液晶層が挟持され、１つのドット領域内に透過表示領域と反射表示領域とを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、前記下基板と前記液晶層との間には開口部を備える反射層が形成され、該反射層と前記液晶層との間には第１のλ／４板が形成されてなるとともに、前記反射層の前記液晶層とは異なる側には偏光板が形成され、該偏光板と前記反射層との間には更に第２のλ／４板が形成されてなり、前記液晶層の液晶分子の配向方向が、前記偏光板の透過軸方向に対して略直交な状態をとることが可能とされ、且つ前記第１及び第２のλ／４板が、その遅相軸方向が互いに略平行であることを特徴とする。
【００１８】
この場合、第１の態様と同様に、反射表示及び透過表示の双方において明るく優れた視認性を確保することが可能となる。第１の態様と異なり、液晶層の液晶分子の配向方向と偏光板の透過軸方向とが略直交とされているが、第１及び第２のλ／４板が、その遅相軸方向が互いに略平行とされているため、結果的に透過暗表示において液晶層に光が吸収されることとなる。なお、第２の態様においても反射板の開口部が透過表示領域を形成することとなる。
【００１９】
次に、上記課題を解決するために本発明の液晶表示装置は、その第３の態様として、互いに対向する上基板と下基板との間に二色性色素を含む液晶層が挟持され、１つのドット領域内に透過表示領域と反射表示領域とを有する半透過反射型の液晶表示装置であって、前記下基板と前記液晶層との間には開口部を備える反射層が形成され、該反射層と前記液晶層との間には前記開口部以外の反射本体層上にλ／４板が形成されてなるとともに、前記反射層の前記液晶層とは異なる側には偏光板が形成され、電圧無印加もしくは高電圧印加時に前記液晶層の液晶分子の配向方向が、前記偏光板の透過軸方向に対して略平行な状態をとることが可能であることを特徴とする。すなわち、この第３の態様においては、反射層と液晶層との間に形成されるλ／４板が、反射層の開口部に沿った開口部を備えることとなり、これら反射層及びλ／４板の開口部が透過表示領域を形成することとなる。
【００２０】
この場合、反射表示においては上記第１の態様及び第２の態様の液晶表示装置と同様に明暗表示がなされる。一方、透過表示においては、偏光板に入射する光は、偏光板を透過して例えばｙ軸方向の直線偏光となり、このｙ軸方向の直線偏光が、反射層及びλ／４板に形成された開口部を抜けて液晶層に入射することとなる。液晶層がオフ状態の場合、該液晶層にてｙ軸方向の直線偏光が吸収され、結果として透過暗表示が行われる。また、液晶層がオン状態の場合、ｙ軸方向の直線偏光は液晶層を透過して上基板から外部に出射することとなり、結果として透過明表示が行われる。したがって、この第３の態様においても、反射表示及び透過表示の双方で明るく視認性に優れた表示を行うことが可能となる。
【００２１】
なお、この第３の態様においては、偏光板に入射する光のうち反射板にて反射される光は、透過用の光として再利用可能にされている。すなわち、偏光板に入射した光は、該偏光板を透過してｙ軸方向の直線偏光となり、その偏光状態を保ったまま反射板にて反射されて、再び偏光板を透過した後もｙ軸方向の直線偏光は保たれたままとなる。したがって、例えば光源に設けられた反射板等によりこれを再び透過用の光源光として利用可能となるのであり、結果として透過表示における明るさが向上することとなる。
【００２２】
上記各態様の液晶表示装置において、λ／４板は、屈折率の異なる複数の材料が、基板面内方向に可視光の波長以下のピッチで交互に配置された構成を具備するものとすることができる。この場合、任意の屈折率の異なる複数の材料を選択してλ／４板を構成することができ、例えば各材料をフォトリソグラフィ工程で形成可能となる。このようにフォトリソグラフィ工程が可能な構成の場合、任意の位置に該λ／４板を形成可能となるため、例えば上記第３の態様の液晶表示装置のように所定箇所（この場合、反射層上）のみにλ／４板を形成することが容易となる。
【００２３】
次に、本発明の液晶表示装置の製造方法は、屈折率の異なる複数の材料が交互に配置された構成のλ／４板を備える液晶表示装置の製造方法であって、所定基材上に、第１の材料をフォトプロセス法によりストライプ状に形成する工程と、屈折率の異なる第２の材料を該ストライプ状の第１の材料上に成膜する工程とを含むλ／４板成膜工程を備えることを特徴とする。このような製造方法により、屈折率の異なる第１及び第２の材料を交互に配列させることが可能となり、上述したλ／４板の構成を容易に実現することが可能となる。
【００２４】
次に、本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、反射表示、透過表示の双方ともに明るく、視認性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本実施形態で示す図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００２６】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、図２はその表示原理を説明するための図であって、表示原理の説明に必要な構成要素のみを示す図である。本実施の形態の液晶表示装置１０は、図１に示すように、液晶セル１１とバックライト１２（照明装置）とを備えたものである。液晶セル１１は、下基板１３と上基板１４とが対向配置され、これら上基板１４と下基板１３とに挟まれた空間に、二色性色素を具備する液晶が封入されて液晶層１６が構成されている。なお、この場合の液晶としてはホモジニアス配向若しくはホメオトロピック配向したものを用いることができ、ねじれが付与されたものであってもよい。
【００２７】
本実施の形態における二色性色素は、液晶に添加したときに二色性色素分子Ｓが液晶分子Ｌと同方向に配向するものであり、液晶分子Ｌの配向方向に平行な直線偏光に対して最大の吸光度を示し、液晶分子Ｌの配向方向に垂直な直線偏光に対して最小の吸光度を示す、いわゆるＰ型の二色性色素である。
【００２８】
また、バックライト１２は液晶セル１１の後面側（下基板１３の外面側）に配置されている。バックライト１２は、光源３７と反射板３８と導光板３９を有しており、導光板３９の下面側（液晶セル１１と反対側）には、導光板３９中を透過する光を液晶セル１１側に向けて出射させるための反射板４０が設けられている。
【００２９】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板１３の内面側には、アルミニウム、銀、またはこれらの合金等の反射率の高い金属膜からなる半透過反射層１８が形成されている。半透過反射層１８には、バックライト１２から出射された光を透過させるための開口部１８ａが各画素毎に設けられており、半透過反射層１８の形成領域のうち、実際に金属膜が存在している部分が反射表示領域Ｒ、開口部１８ａの部分が透過表示領域Ｔを構成している。
【００３０】
また、半透過反射層１８上、及び開口部１８ａにあっては該開口部１８ａを埋めつくす形で下基板１３上に内側λ／４板２０が形成されている。この内側λ／４板２０は、屈折率の異なる複数の材料が、基板面内方向に可視光の波長以下のピッチで交互に配置された構成をなしている。
【００３１】
そして、内側λ／４板２０上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる画素電極２３が形成され、画素電極２３を覆うようにポリイミド等からなる配向膜２４が積層されている。本実施の形態の場合、下基板１３はＴＦＴ等の画素スイッチング素子、データ線、走査線等が形成された素子基板から構成されているが、図１においては画素スイッチング素子、データ線、走査線等の図示は省略する。
【００３２】
また、下基板１３の外面側（バックライト１２側）には、延伸フィルムの外側λ／４板２１が形成され、そのさらに外面側に偏光板２８が形成されている。偏光板２８は、所定方向の直線偏光のみを透過させる性質を有しており、外側λ／４板２１は、直線偏光を円偏光に変換する性質を有している。
【００３３】
一方、ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる上基板１４の内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極３２、ポリイミド等からなる配向膜３３が順次積層されている。
【００３４】
上基板１４側、下基板１３側の配向膜３３，２４はともにラビング処理等の水平配向処理がなされており、各配向膜３３，２４の配向方向は図１における紙面に平行な方向に設定されている。液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは非選択電圧印加（電圧オフ）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に平行な方向に配向した状態となっている。また、液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは選択電圧印加（電圧オン）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に垂直な方向に配向した状態となる。
【００３５】
そして、偏光板２８の透過軸方向は基板面に略平行な方向に設定され、液晶層１６の選択電圧非印加時における液晶分子の配向方向と略同方向に設定されている。また、外側λ／４板２１の遅相軸方向は、内側λ／４板２０の遅相軸方向と略直交するように設定されている。なお、偏光板２８の透過軸方向を、液晶層１６の選択電圧非印加時における液晶分子の配向方向と略直交するように設定した場合は、外側λ／４板２１の遅相軸方向と内側λ／４板２０の遅相軸方向とを、それぞれ互いに略平行に設定することもできる。
【００３６】
以下、本実施の形態の液晶表示装置１０の表示原理を図２を用いて説明する。まず、反射モードで暗表示を行う場合（図２の左側参照）には、液晶層１６に電圧を印加しない状態（非選択電圧印加状態）とし、液晶分子Ｌおよび二色性色素分子Ｓが基板面に略平行であって且つ紙面に略平行に配向した状態とする。上基板１４側から入射した光は、液晶層１６を透過して紙面に垂直な方向の直線偏光となり、さらに、内側λ／４板２０を透過して右円偏光となって半透過反射層１８に到達する。そして半透過反射層１８にて反射されると、右円偏光が反転して左円偏光となり、この左円偏光の反射光が内側λ／４板２０を透過して基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光となる。この内側λ／４板２０を透過した後の基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光は、液晶層１６にて吸収され、結果として反射モードの暗表示が行われることとなる。
【００３７】
次に、反射モードで明表示を行う場合（図２の左から２番目参照）には、液晶層１６に電圧を印加した状態（選択電圧印加状態）とし、液晶分子Ｌおよび二色性色素分子Ｓが基板面に略垂直方向に立ち上がった状態とする。この配向状態のときには、色素による光の吸収がほとんどないため、液晶層１６に入射した光は、そのまま液晶層１６を透過するものとされている。上基板１４側から入射した光は、液晶層１６、内側λ／４板２０を透過して半透過反射層１８にて反射されるまで偏光が生じず、また、反射光が再び内側λ／４板２０、液晶層１６を透過する際も偏光が生じないため、入射した光の状態を保ったまま反射光として上基板１４から外部に出射され、結果として反射モードの明表示が行われる。
【００３８】
一方、透過モードで暗表示を行う場合（図２の右側から２番目参照）には、液晶分子Ｌおよび二色性色素分子Ｓの配向は反射モード暗表示の場合と同様にしておく。バックライト１２から入射した光は、偏光板２８を透過して基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光となり、さらに、外側λ／４板２１を透過してその直線偏光が左円偏光となり、半透過反射層１８の開口部１８ａを介して内側λ／４板２０に入射し、該内側λ／４板２０を透過して再び基板面に略平行であって且つ紙面に略平行の直線偏光となる。この内側λ／４板２０を透過した後の基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光は、液晶層１６にて吸収され、結果として透過モードの暗表示が行われる。
【００３９】
次に、透過モードで明表示を行う場合（図２の右側参照）には、液晶分子Ｌおよび二色性色素分子Ｓの配向は反射モード明表示の場合と同様、基板面に対して略垂直配向の状態としておく。この配向状態のときには、色素による光の吸収がほとんどないため、バックライト１２から入射した光は、偏光板２８を透過して基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光となり、外側λ／４板２１にて左円偏光となった後、内側λ／４板２０で再び基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光となる。そして、この直線偏光を保ったまま、液晶層１６を透過して上偏光板３６に到達する。その結果、透過モードでの明表示が行われる。
【００４０】
このように本実施形態の液晶表示装置１０においては、液晶層の選択電圧を制御することにより、反射表示と透過表示の双方の表示特性を独立に設定することができる。特に、透過表示おいて、液晶層１６を透過した後には光の吸収も生じないため光を有効に利用でき、明るい表示を実現可能となる。
【００４１】
［第２の実施形態］
図３は第２の実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、図４はその表示原理を説明するための図であって、表示原理の説明に必要な構成要素のみを示す図である。なお、図１に示した第１の実施形態の液晶表示装置１０と同じ符号のものについては、特に断り書きのない限り同じ構成とする。液晶表示装置１１０は、図３に示すように、図１の第１の実施形態と同様、液晶セル１１とバックライト１２（照明装置）とを備えたものであって、液晶セル１１は、下基板１３と上基板１４とが対向配置され、これら上基板１４と下基板１３とに挟まれた空間に、二色性色素を具備する液晶が封入されて液晶層１６が構成されている。
【００４２】
また、バックライト１２は液晶セル１１の後面側（下基板１３の外面側）に配置されている。バックライト１２は、光源３７と反射板３８と導光板３９を有しており、導光板３９の下面側（液晶セル１１と反対側）には、導光板３９中を透過する光を液晶セル１１側に向けて出射させるための反射板４０が設けられている。
【００４３】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板１３の内面側には、アルミニウム、銀、またはこれらの合金等の反射率の高い金属膜からなる半透過反射層１８が形成されている。半透過反射層１８には、バックライト１２から出射された光を透過させるための開口部１８ａが各画素毎に設けられており、半透過反射層１８の形成領域のうち、実際に金属膜が存在している部分が反射表示領域Ｒ、開口部１８ａの部分が透過表示領域Ｔを構成している。
【００４４】
また、半透過反射層１８上には内側λ／４板２０が形成され、この内側λ／４板２０も半透過反射層１８の開口部１８ａに沿って開口部２０ａを有している。したがって、図１の液晶表示装置１０とは異なり、半透過反射層１８上のみに内側λ／４板２０が形成されていることとなる。なお、この内側λ／４板２０も、屈折率の異なる複数の材料が、基板面内方向に可視光の波長以下のピッチで交互に配置された構成をなしている。
【００４５】
そして、内側λ／４板２０上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる画素電極２３が形成され、画素電極２３を覆うようにポリイミド等からなる配向膜２４が積層されている。
【００４６】
また、下基板１３の外面側（バックライト１２側）には、所定方向の直線偏光のみを透過させる性質を有する偏光板２８が形成されている。したがって図１の液晶表示装置１０とは異なり、下基板１３と偏光板２８との間には外側λ／４板２１が形成されていないこととなる。
【００４７】
一方、ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる上基板１４の内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極３２、ポリイミド等からなる配向膜３３が順次積層されている。
【００４８】
上基板１４側、下基板１３側の配向膜３３，２４はともにラビング処理等の水平配向処理がなされており、各配向膜３３，２４の配向方向は図３における紙面に平行な方向に設定されている。液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは非選択電圧印加（電圧オフ）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に平行な方向に配向した状態となっている。また、液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは選択電圧印加（電圧オン）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に垂直な方向に配向した状態となる。そして、偏光板２８の透過軸方向は基板面に略平行な方向に設定され、液晶層１６の選択電圧非印加時における液晶分子の配向方向と略同方向に設定されている。
【００４９】
以下、本実施の形態の液晶表示装置１１０の表示原理を図４を用いて説明する。まず、反射モードで暗表示を行う場合（図４の左側参照）には、液晶層１６に電圧を印加しない状態（非選択電圧印加状態）とし、液晶分子Ｌおよび二色性色素分子Ｓが基板面に略平行であって且つ紙面に略平行に配向した状態とする。上基板１４側から入射した光は、液晶層１６を透過して紙面に垂直な方向の直線偏光となり、さらに、内側λ／４板２０を透過して右円偏光となって半透過反射層１８に到達する。そして半透過反射層１８にて反射されると、右円偏光が反転して左円偏光となり、この左円偏光の反射光が内側λ／４板２０を透過して基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光となる。この内側λ／４板２０を透過した後の基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光は、液晶層１６にて吸収され、結果として反射モードの暗表示が行われることとなる。
【００５０】
次に、反射モードで明表示を行う場合（図４の左から２番目参照）には、液晶層１６に電圧を印加した状態（選択電圧印加状態）とし、液晶分子Ｌおよび二色性色素分子Ｓが基板面に略垂直方向に立ち上がった状態とする。この配向状態のときには、色素による光の吸収がほとんどないため、液晶層１６に入射した光は、そのまま液晶層１６を透過するものとされている。上基板１４側から入射した光は、液晶層１６、内側λ／４板２０を透過して半透過反射層１８にて反射されるまで偏光が生じず、また、反射光が再び内側λ／４板２０、液晶層１６を透過する際も偏光が生じないため、入射した光の状態を保ったまま反射光として上基板１４から外部に出射され、結果として反射モードの明表示が行われる。
【００５１】
一方、透過モードで暗表示を行う場合（図４の右側から２番目参照）には、液晶分子Ｌおよび二色性色素分子Ｓの配向は反射モード暗表示の場合と同様にしておく。バックライト１２から入射した光は、偏光板２８を透過して基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光となり、半透過反射層１８の開口部１８ａ及び内側λ／４板２０の開口部２０ａを介して液晶層１６に入射する。入射した直線偏光は液晶層１６にて吸収され、結果として透過モードの暗表示が行われる。
【００５２】
次に、透過モードで明表示を行う場合（図４の右側参照）には、液晶分子Ｌおよび二色性色素分子Ｓの配向は反射モード明表示の場合と同様、基板面に対して略垂直配向の状態としておく。この配向状態のときには、色素による光の吸収がほとんどないため、バックライト１２から入射した光は、偏光板２８を透過して基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光となり、その直線偏光を保ったまま、液晶層１６を透過して上偏光板３６に到達する。その結果、透過モードでの明表示が行われる。
【００５３】
このように本実施形態の液晶表示装置１１０においては、液晶層１６の選択電圧を制御することにより、反射表示と透過表示の双方の表示特性を独立に設定することができる。特に、透過表示おいて、液晶層１６を透過した後には光の吸収も生じないため光を有効に利用でき、明るい表示を実現可能となる。
【００５４】
また、透過モードにおいて、偏光板２８を透過した基板面に略平行であって且つ紙面に略平行な直線偏光のうち、半透過反射層１８の裏面で反射した光は、そのまま偏光板２８を透過してバックライト１２に戻り、バックライト１２下面の反射板４０で反射して再度液晶セル１１に向けて出射されるので、半透過反射層１８の裏面で反射した光を再利用して透過表示に寄与させることができる。
【００５５】
したがって、本実施形態の液晶表示装置１１０は、液晶層１６を透過した後に光の吸収も生じず、透過モードにおいて光をリサイクル可能であるため、更に光を有効に利用でき明るい表示を実現可能となる。
【００５６】
ここで、λ／４板２０，２１の好適な例について図５を用いて説明する。λ／４板２０，２１としては、単軸結晶などからなる複屈折性を有する位相差板を用いることもできるが、本実施の形態では、特に第２の実施形態においてλ／４板２０を半透過反射層１８の上に選択的に配置する必要があることから、該λ／４板の厚さが厚く成りすぎると、視角に起因する表示のにじみ、混色などの表示品位の劣化が生ずる。したがって、なるべく薄く、しかも、半透過反射層１８の上に容易に形成することのできるλ／４板が要求される。
【００５７】
図５は、以上のような要求を満たすことができるλ／４板の構造例を示すものである。このλ／４板２０は、光入射平面上に、ストライプ状の第１素材２０ｂと第２素材２０ｃとを交互に光波長よりも小さい周期で繰り返し並列状態に形成した光学的位相格子である。ここで、第１素材Ａの誘電率をεＡ、第２素材の誘電率をεＢとし、第１素材の体積占有率をｆとすると、素材の並列方向に偏光したＴＥ波に対する誘電率εＴＥは、　εＴＥ＝ｆεＡ＋（１−ｆ）εＢ　・・・（１）の式により定められ、また、素材の延長方向に偏光したＴＭ波に対する誘電率εＴＭは、　１／εＴＭ＝ｆ／εＡ＋（１−ｆ）／εＢ　・・・（２）の式により求められる。このような格子構造は、入射光に対して異方性結晶と同等の光学的作用を発揮し、後述するように厚さｔを調整することにより１／４波長板としての機能を有するものに形成することができる。
【００５８】
このような位相格子よりなるλ／４板２０の具体的な製造例を、図１１を参照しつつ説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、基板１３上にアルミニウムを蒸着、スパッタリングし、フォトリソグラフィ法などによりパターニングして開口部を備える半透過反射層１８を形成する。次に、図１１（ｂ）に示すように可視光（たとえばλ＝５５０ｎｍ）に対する屈折率ｎ＝１．５であるフォトレジスト２０１を塗布する。そして、フォトレジスト２０１をレーザー光を用いた２光束干渉露光法により露光する。形成したい表面凹凸（実際には滑らかな波状になる）の周期ｄは、レーザー光の入射角θと、波長λに基づいて式　２ｄ・ｓｉｎθ＝λ　・・・（３）によって定まる。例えばλ＝５５０ｎｍ、ｄ＝０．３μｍとするとθ＝６６．４度となる。露光後、現像して０．３μｍピッチのストライプ状の表面凹凸構造を縞状にフォトレジスト２０１の表面に形成する。このとき、図５の説明部分で述べたように複屈折性を持たせるには表面凹凸構造のピッチを可視光の波長より小さくしなければならない。
【００５９】
次に、図１１（ｃ）に示すように、上記フォトレジスト２０１の表面上に酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）をスパッタリング法により被着し、酸化タンタル膜２０２を形成する。この酸化タンタル膜２０２の誘電率ε＝２８であり、高い誘電率によって上記表面凹凸構造の深さを浅くすることができ、光変調層の膜厚を薄くすることができる。このとき、フォトレジスト２０１の誘電率εＡ＝１．５２＝２．２５であり、酸化タンタル膜４２の誘電率εＢ＝２８であるから、体積占有率ｆ＝０．５とすると、上記（１）式よりεＴＥ＝１５．１２５、上記（２）式よりεＴＭ＝４．１６５となり、異常光線に対する屈折率ｎＥ＝３．８８９、常光線に対する屈折率ｎＯ＝２．０４であるため、位相差を表す式　Φ＝２π（ｎＯ−ｎＥ）ｔ／λ　・・・（４）を用いると厚さｔと位相差Φとの関係を知ることができる。ここで、１／４波長に適応した位相差Φ＝π／２を得ようとすると、厚さｔ＝０．０７μｍとなる。
【００６０】
上記の製造方法では、２光束干渉露光法を採用しているが、電子線露光を用いたり、レーザー光の走査による露光を行うことも可能である。図５に示す基本構造は、図１１におけるフォトレジスト２０１と酸化タンタル膜２０２との凹凸状（矩形状でも波状でもよい）の接合界面部に構成されている。図５に示す基本構造を有するλ／４板２０は、基本的に、通常の位相差板として用いられる単軸結晶と同等の機能を備えている。
【００６１】
このように、屈折率の異なる複数の材料を選択してλ／４板を構成することで、各材料をフォトリソグラフィ工程で形成可能となる。このようにフォトリソグラフィ工程によると、任意の位置にλ／４板を形成可能となるため、例えば第２の実施形態の液晶表示装置１１０のように半透過反射層１８上のみに容易にλ／４板２０を形成することが可能となる。
【００６２】
［第３の実施形態］
図６は第３の実施形態の液晶表示装置２１０の概略構成を示す断面図であり、図７はその要部を示す断面図である。なお、図１に示した第１の実施形態の液晶表示装置１０と同じ符号のものについては、特に断り書きのない限り同じ構成とする。液晶表示装置２１０は、図６に示すように、図１の第１の実施形態と同様、液晶セル１１とバックライト１２（照明装置）とを備えたものであって、液晶セル１１は、下基板１３と上基板１４とが対向配置され、これら上基板１４と下基板１３とに挟まれた空間に、二色性色素を具備する液晶が封入されて液晶層１６が構成されている。
【００６３】
また、バックライト１２は液晶セル１１の後面側（下基板１３の外面側）に配置されている。バックライト１２は、光源３７と反射板３８と導光板３９を有しており、導光板３９の下面側（液晶セル１１と反対側）には、導光板３９中を透過する光を液晶セル１１側に向けて出射させるための反射板４０が設けられている。
【００６４】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板１３の内面側には、アルミニウム、銀、またはこれらの合金等の反射率の高い金属膜からなる半透過反射層１８が形成されている。半透過反射層１８には、バックライト１２から出射された光を透過させるための開口部１８ａが各画素毎に設けられており、半透過反射層１８の形成領域のうち、実際に金属膜が存在している部分が反射表示領域Ｒ、開口部１８ａの部分が透過表示領域Ｔを構成している。
【００６５】
半透過反射層１８の内面側、及び開口部１８ａにあっては該開口部１８ａを埋めつくす形で下基板１３の内面側には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色素層を備えたカラーフィルタ層７２が形成され、さらにカラーフィルタ７２の上層には保護膜として透明樹脂から構成されるオーバーコート７１が形成されている。
【００６６】
また、オーバーコート７１上には、図５に示した構成の内側λ／４板２０が形成され、屈折率の異なる複数の材料が、基板面内方向に可視光の波長以下のピッチで交互に配置された構成をなしている。そして、内側λ／４板２０上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる共通電極２３が形成され、共通電極２３を覆うようにポリイミド等からなる配向膜２４が積層されている。
【００６７】
また、下基板１３の外面側（バックライト１２側）には、延伸フィルムの外側λ／４板２１が形成され、そのさらに外面側に偏光板２８が形成されている。偏光板２８は、所定方向の直線偏光のみを透過させる性質を有しており、外側λ／４板２１は、直線偏光を円偏光に変換する性質を有している。
【００６８】
一方、ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる上基板１４の内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極３２、ポリイミド等からなる配向膜３３が順次積層されている。また、基板１４の外面側には、光散乱層５１及び反射防止層５２がそれぞれ形成されている。
【００６９】
上基板１４側、下基板１３側の配向膜３３，２４はともにラビング処理等の水平配向処理がなされており、各配向膜３３，２４の配向方向は図６における紙面に平行な方向に設定されている。液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは非選択電圧印加（電圧オフ）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に平行な方向に配向した状態となっている。また、液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは選択電圧印加（電圧オン）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に垂直な方向に配向した状態となる。
【００７０】
そして、偏光板２８の透過軸方向は基板面に略平行な方向に設定され、液晶層１６の選択電圧非印加時における液晶分子の配向方向と略同方向に設定されている。また、外側λ／４板２１の遅相軸方向は、内側λ／４板２０の遅相軸方向と略直交するように設定されている。なお、偏光板２８の透過軸方向を、液晶層１６の選択電圧非印加時における液晶分子の配向方向と略直交するように設定した場合は、外側λ／４板２１の遅相軸方向と内側λ／４板２０の遅相軸方向とを、それぞれ互いに略平行に設定することもできる。したがって、第３の実施形態の液晶表示装置２１０は、第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様の表示原理を呈することとなり、該表示原理の説明は省略する。
【００７１】
なお、この液晶表示装置２１０では、画素電極３２を上基板１４側に配設する構成とした。すなわち、画素電極３２を駆動するためのスイッチング素子として、図７に示すＴＦＤ（薄膜ダイオード）素子６１を適用したため、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子に比して開口率が大きくなり、上基板１４側に画素電極３２を配設可能になったのである。
【００７２】
このＴＦＤ素子６１は、上基板１４上に第１導電膜（例えばＴａ金属膜）６２と、絶縁膜（例えばＴａＯｎ膜）６３と、第２導電膜（例えばＴａ金属膜）６４とが積層された構成をなし、第１導電膜６２への選択電圧印加に基づき、第２導電膜６４との間に電位差が生じ、これに基づき画素電極３２が導通制御されることとなる。
【００７３】
［第４の実施形態］
図８は第４の実施形態の液晶表示装置３１０の概略構成を示す断面図であり、図９はその要部を示す断面図である。なお、図１に示した第１の実施形態の液晶表示装置１０と同じ符号のものについては、特に断り書きのない限り同じ構成とする。液晶表示装置３１０は、図８に示すように、図１の第１の実施形態と同様、液晶セル１１とバックライト１２（照明装置）とを備えたものであって、液晶セル１１は、下基板１３と上基板１４とが対向配置され、これら上基板１４と下基板１３とに挟まれた空間に、二色性色素を具備する液晶が封入されて液晶層１６が構成されている。
【００７４】
また、バックライト１２は液晶セル１１の後面側（下基板１３の外面側）に配置されている。バックライト１２は、光源３７と反射板３８と導光板３９を有しており、導光板３９の下面側（液晶セル１１と反対側）には、導光板３９中を透過する光を液晶セル１１側に向けて出射させるための反射板４０が設けられている。
【００７５】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板１３の内面側には、アクティブマトリクス素子としてＴＦＴ素子８５（図９参照）が形成された層間絶縁膜７８が積層され、該層間絶縁膜７８の内面側には、アルミニウム、銀、またはこれらの合金等の反射率の高い金属膜からなる半透過反射層１８が形成されている。半透過反射層１８には、バックライト１２から出射された光を透過させるための開口部１８ａが各画素毎に設けられており、半透過反射層１８の形成領域のうち、実際に金属膜が存在している部分が反射表示領域Ｒ、開口部１８ａの部分が透過表示領域Ｔを構成している。
【００７６】
半透過反射層１８の内面側、及び開口部１８ａにあっては該開口部１８ａを埋めつくす形で層間絶縁膜７８の内面側には、図５に示した構成の内側λ／４板２０が形成され、屈折率の異なる複数の材料が、基板面内方向に可視光の波長以下のピッチで交互に配置された構成をなしている。そして、内側λ／４板２０上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる画素電極２３が形成され、画素電極２３を覆うようにポリイミド等からなる配向膜２４が積層されている。
【００７７】
また、下基板１３の外面側（バックライト１２側）には、延伸フィルムの外側λ／４板２１が形成され、そのさらに外面側に偏光板２８が形成されている。偏光板２８は、所定方向の直線偏光のみを透過させる性質を有しており、外側λ／４板２１は、直線偏光を円偏光に変換する性質を有している。
【００７８】
一方、ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる上基板１４の内面側には、光散乱層５１が形成され、さらにこの光散乱層５１の内面側には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色素層を備えたカラーフィルタ層７２が形成され、カラーフィルタ７２の内面側には保護膜として透明樹脂から構成されるオーバーコート７１が形成されている。そして、オーバーコート７１の内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極３２、ポリイミド等からなる配向膜３３が順次積層されている。また、基板１４の外面側には、反射防止層５２が形成されている。
【００７９】
上基板１４側、下基板１３側の配向膜３３，２４はともにラビング処理等の水平配向処理がなされており、各配向膜３３，２４の配向方向は図８における紙面に平行な方向に設定されている。液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは非選択電圧印加（電圧オフ）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に平行な方向に配向した状態となっている。また、液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは選択電圧印加（電圧オン）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に垂直な方向に配向した状態となる。
【００８０】
そして、偏光板２８の透過軸方向は基板面に略平行な方向に設定され、液晶層１６の選択電圧非印加時における液晶分子の配向方向と略同方向に設定されている。また、外側λ／４板２１の遅相軸方向は、内側λ／４板２０の遅相軸方向と略直交するように設定されている。なお、偏光板２８の透過軸方向を、液晶層１６の選択電圧非印加時における液晶分子の配向方向と略直交するように設定した場合は、外側λ／４板２１の遅相軸方向と内側λ／４板２０の遅相軸方向とを、それぞれ互いに略平行に設定することもできる。したがって、第４の実施形態の液晶表示装置３１０は、第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様の表示原理を呈することとなり、該表示原理の説明は省略する。
【００８１】
なお、この液晶表示装置３１０では、画素電極２３を駆動するためのスイッチング素子として、図９に示すＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子８５を適用し、カラー表示を可能とした。このＴＦＴ素子８５は、下基板１４上に第１絶縁膜８１と、第１絶縁膜８１上に形成される活性半導体層８４と、活性半導体層８４及び第１絶縁膜８１上に形成されるゲート絶縁膜８２と、ゲート絶縁膜８２上に形成されるゲート電極８６と、活性半導体層８４を介して形成されてなるソース電極８７及びドレイン電極８８とを含んでいる。また、ゲート電極８６及びゲート絶縁膜８２上には、さらに第２絶縁膜８３が形成され、これら第１絶縁膜８１と、ゲート絶縁膜８２と、第２絶縁膜８３とにより層間絶縁膜７８が構成されている。さらに、ドレイン電極８８は、コンタクトホール２３ａを介して画素電極２３に接続されており、このような構成のＴＦＴ素子８５により、画素電極２３に選択的に電圧が印加されることとなる。
【００８２】
［第５の実施形態］
図１０は第５の実施形態の液晶表示装置３１０の概略構成を示す断面図である。なお、図８に示した第４の実施形態の液晶表示装置３１０と同じ符号のものについては、特に断り書きのない限り同じ構成とする。液晶表示装置４１０は、図１０に示すように、図８の第４の実施形態と同様、液晶セル１１とバックライト１２（照明装置）とを備えたものであって、液晶セル１１は、下基板１３と上基板１４とが対向配置され、これら上基板１４と下基板１３とに挟まれた空間に、二色性色素を具備する液晶が封入されて液晶層１６が構成されている。
【００８３】
また、バックライト１２は液晶セル１１の後面側（下基板１３の外面側）に配置されている。バックライト１２は、光源３７と反射板３８と導光板３９を有しており、導光板３９の下面側（液晶セル１１と反対側）には、導光板３９中を透過する光を液晶セル１１側に向けて出射させるための反射板４０が設けられている。
【００８４】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板１３の内面側には、アクティブマトリクス素子としてＴＦＴ素子８５（図９参照）が形成された層間絶縁膜７８が積層され、該層間絶縁膜７８の内面側には、アルミニウム、銀、またはこれらの合金等の反射率の高い金属膜からなる半透過反射層１８が形成されている。半透過反射層１８には、バックライト１２から出射された光を透過させるための開口部１８ａが各画素毎に設けられており、半透過反射層１８の形成領域のうち、実際に金属膜が存在している部分が反射表示領域Ｒ、開口部１８ａの部分が透過表示領域Ｔを構成している。
【００８５】
また、半透過反射層１８上には、図５に示した構成の内側λ／４板２０が形成され、この内側λ／４板２０も半透過反射層１８の開口部１８ａに沿って開口部２０ａを有している。したがって、図８の液晶表示装置３１０とは異なり、半透過反射層１８上のみに内側λ／４板２０が形成されていることとなる。なお、この内側λ／４板２０も、屈折率の異なる複数の材料が、基板面内方向に可視光の波長以下のピッチで交互に配置された構成をなしている。そして、内側λ／４板２０上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜からなる画素電極２３が形成され、画素電極２３を覆うようにポリイミド等からなる配向膜２４が積層されている。
【００８６】
また、下基板１３の外面側（バックライト１２側）には、内側λ／４板２０と同様の構成の外側λ／４板２１が形成され、そのさらに外面側に偏光板２８が形成されている。偏光板２８は、所定方向の直線偏光のみを透過させる性質を有しており、外側λ／４板２１は、直線偏光を円偏光に変換する性質を有している。
【００８７】
一方、ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる上基板１４の内面側には、光散乱層５１が形成され、さらにこの光散乱層５１の内面側には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色素層を備えたカラーフィルタ層７２が形成され、カラーフィルタ７２の内面側には保護膜として透明樹脂から構成されるオーバーコート７１が形成されている。そして、オーバーコート７１の内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極３２、ポリイミド等からなる配向膜３３が順次積層されている。また、基板１４の外面側には、反射防止層５２が形成されている。
【００８８】
上基板１４側、下基板１３側の配向膜３３，２４はともにラビング処理等の水平配向処理がなされており、各配向膜３３，２４の配向方向は図１０における紙面に平行な方向に設定されている。液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは非選択電圧印加（電圧オフ）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に平行な方向に配向した状態となっている。また、液晶層１６の液晶分子Ｌと二色性色素分子Ｓとは選択電圧印加（電圧オン）時に上基板１４と下基板１３との間において基板面に垂直な方向に配向した状態となる。
【００８９】
そして、偏光板２８の透過軸方向は基板面に略平行な方向に設定され、液晶層１６の選択電圧非印加時における液晶分子の配向方向と略同方向に設定されている。したがって、第５の実施形態の液晶表示装置４１０は、図３に示した第２の実施形態の液晶表示装置１１０と同様の表示原理を呈することとなり、該表示原理の説明は省略する。
【００９０】
［液晶表示装置の製造方法］
次に、液晶表示装置の製造方法について、λ／４板の形成工程を主として以下に説明する。ここでは、図８に示した第４の実施形態の液晶表示装置３１０を取り上げて説明する。まず、図１２（ａ）に示すように、下基板１３上にＴＦＴ素子８５を形成した層間絶縁膜７８を形成し、その層間絶縁膜７８上に半透過反射膜１８をフォトリソグラフィ法により開口部を所定領域毎に形成しつつ成膜する。そして、図１２（ｂ）に示すように、半透過反射層１８及び層間絶縁膜７８上にＴａ２Ｏ５をスパッタリングにより成膜する。さらに、図１２（ｃ）に示すように、Ｔａ２Ｏ５膜３０２の上層にアクリル樹脂からなるフォトレジスト３０３を形成する。
【００９１】
次に、フォトレジスト３０３に対し、レーザー光を用いた２光束干渉露光法により露光する。この際、形成したいストライプ状の微細凹凸（実際には滑らかな波状になる）となるように設計する。露光後、現像して図１３（ｄ）に示すように、例えば０．３μｍピッチのストライプ状の微細凹凸構造をフォトレジスト３０３に形成する。このとき、表面凹凸構造のピッチを可視光の波長より小さくしなければならない。
【００９２】
さらに、この微細凹凸構造を備えたフォトレジスト３０３を、図１３（ｅ）に示すように、半透過反射層１８の形成位置のみ残存させるべくパターニングを行う。この状態で、Ｔａ２Ｏ５膜３０２に対してドライエッチングによりエッチングを行い、図１３（ｆ）に示すように、所定パターンの微細凹凸を備えたＴａ２Ｏ５膜３０２が形成される。
【００９３】
次に、図１４（ｇ）に示すように、Ｔａ２Ｏ５とは屈折率の異なるアクリル樹脂層３０４を形成し、これをフォトリソグラフィ法によりパターニングし、図１４（ｈ）に示すように、ＴＦＴ素子８５からのコンタクトホール２３ａを確保する。続いて、図１４（ｈ）の状態に対して、ＩＴＯをスパッタリングにて成膜し、さらにパターニングを行い、図１４（ｉ）に示す構成の画素電極２３を形成する。そして、画素電極２３上に、所定のラビング処理配向膜２４（図示略）を形成し、液晶層を挟持するための下側基板が製造される。
【００９４】
［変形例］
以下、各実施の形態に適用可能な変形例について説明する。
図１５は、カラーフィルタ７２の一変形例の構成を示す平面模式図である。この場合、図６，８，１０で示した各液晶表示装置のカラーフィルタ７２において、開口部１８ａが形成されていない領域である反射表示領域Ｒ内に、無着色部１１ｃを設ける構成によって表示色の濃淡を制御している。反射表示においては、光は入射時と反射時の２回、カラーフィルタ７２を通過するが、透過表示においては、光は１回しかカラーフィルタ７２を通過しないため、反射表示と透過表示とにおいて色の濃淡に差が生じることとなる。しかしながら、図１５に示したように反射表示領域Ｒ内においてカラーフィルタ７２の一部に無着色部１１ｃを設けることによって反射表示と透過表示の色の濃淡差を低減することができるようになる。
【００９５】
無着色部１１ｃは、例えば、着色層を面内にベタ状に形成した後、その一部を除去して窓を形成することによって形成することができる。無着色部１１ｃは、赤のカラーフィルタＲ、緑のカラーフィルタＧ、および青のカラーフィルタＢで一様に形成する必要はなく、視感度は青、赤、緑の順で高くなるので、図１５に示すように、赤のカラーフィルタＲよりも緑のカラーフィルタＧの方が無着色部１１ｃの面積が大きく、青のカラーフィルタＢには無着色部１１ｃを設けない構成とすれば、色バランスを向上させることができるので好ましい。
【００９６】
また、図１５の構成の他にも、反射表示と透過表示の色の濃淡差を低減するために、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔにおいて、カラーフィルタ７２の色純度を異ならせる構成とすることもでき、この場合、透過表示領域Ｔにおいて、カラーフィルタ７２の色純度を高くすればよい。また、カラーフィルタ７２の反射表示領域Ｒの厚みに対して、透過表示領域Ｔの厚みを大きくすることによって表示色の濃淡を制御することもできる。
【００９７】
次に、上記実施形態の液晶表示装置に適用可能なλ／４板２０，２１としては、例えばポリマーフィルムを延伸したものを採用することができる。この場合、ポリマーとしては例えばセルロースフィルムが好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が６以下の脂肪酸を意味する。炭素原子数は、２（セルロースアセテート）、３（セルロースプロピオネート）、又は４（セルロースブチレート）であることが好ましい。なかでも、セルロースアセテートが特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。セルロースアセテートの平均酢化度（アセチル化度）は、４５〜６２．５％であることが好ましく、５５〜６１％であることがさらに好ましい。なお、λ／４板２０，２１としては、例えばポリカーボネートや、ポリビニルアルコール樹脂からなる高分子フィルムを透明な粘着剤により貼り付けた構成のものを採用することもでき、また、例えばラビング処理した配向膜上に、アクリル系の高分子液晶フィルムを積層した構成のものを採用することもできる。
【００９８】
次に、図１６に示すように、上記各実施形態の液晶表示装置において半透過反射層１８の表面に凹凸を形成したものを採用することができる。この場合、半透過反射層１８の下方側に形成された層間絶縁膜７８の表面にエンボス加工等により凹凸部を形成し、それに倣って半透過反射層１８に凹凸部が形成されており、この凹凸により反射光が散乱され、したがって視野角の広い表示を得ることができる。
【００９９】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１９は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１９において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【０１００】
図２０は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図２０において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【０１０１】
図２１は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図２１において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【０１０２】
図１９〜図２１に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、反射モード、透過モードにかかわらず明るい表示が得られる表示部を有する電子機器を実現することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の構成によれば、反射表示及び透過表示の双方において明るく優れた視認性を確保することが可能となる。すなわち、反射表示及び透過表示において、液晶層の配向方向を制御することにより明暗表示が可能であるとともに、従来のような透過表示における円偏光の吸収も伴わないため、該透過表示において優れた視認性を確保可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同、液晶表示装置の表示原理を説明するための図であって、表示原理の説明に必要な構成要素のみを示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】同、液晶表示装置の表示原理を説明するための図であって、表示原理の説明に必要な構成要素のみを示す図である。
【図５】各実施形態の液晶表示装置に適用可能なλ／４板の構成について模式的に示す斜視図。
【図６】本発明の第３実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】図６の液晶表示装置に適用したＴＦＤ素子の構成について概略を示す断面模式図である。
【図８】本発明の第４実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】図８の液晶表示装置に適用したＴＦＴ素子の構成について概略を示す断面模式図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】第１実施形態の液晶表示装置の製造工程において特にλ／４板を形成する工程を示す断面図である。
【図１２】第４実施形態の液晶表示装置の製造工程において特にλ／４板を形成する工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に続く、第４実施形態の液晶表示装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１４】図１３に続く、第４実施形態の液晶表示装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１５】各実施形態の液晶表示装置に適用可能なカラーフィルタの構成について示す平面図である。
【図１６】第４実施形態の液晶表示装置において半透過反射層の表面に凹凸を形成した例を示す断面図である。
【図１７】従来の液晶表示装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【図１８】同、液晶表示装置の表示原理を説明するための図であって、表示原理の説明に必要な構成要素のみを示す図である。
【図１９】本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【図２０】本発明に係る電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図２１】本発明に係る電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０　液晶表示装置
１１　液晶セル
１３　下基板
１４　上基板
１６　液晶層
１８　半透過反射層
１８ａ　開口部
２０　内側λ／４板
２１　外側λ／４板
２８　偏光板
Ｒ　反射表示領域
Ｔ　透過表示領域
Ｓ　二色性色素分子
Ｌ　液晶分子
【図１】
2004029201.tif 000003
【図２】
2004029201.tif 000004
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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