(57)【要約】【課題】高反射率、高コントラストで、明表示、暗表示が着色せず、構成ならびに製造方法が簡略な反射型液晶表示装置の提供。【解決手段】９０°ツイストのＴＮ液晶と、前記液晶を挟み込んだ上基板と下基板１と、前記下基板１上に形成された反射層と、表示領域を構成するマトリックス状に配置された複数のドットと、前記ドットに合わせて赤、緑および青の着色層が配列された前記上基板と前記下基板１の間に形成されたカラーフィルタと、からなる液晶表示装置において、前記上基板と前記反射層の間に形成された位相差層を有し、赤、緑および青の前記着色層に平面的に対応した前記位相差層のリターデーション値Ｒ赤、Ｒ緑およびＲ青がそれぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍの各波長λにおいて略λ/４であり、前記位相差層の厚みが、基板全面でほぼ等しくなるように設定されている。【選択図】        図１
2004205801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶と、前記液晶を挟み込んだ上基板と下基板と、前記下基板上に形成された反射層と、表示領域を構成する複数のドットと、前記ドットに合わせて異なる複数の色の着色層が配列され、前記上基板と前記下基板との間に形成されたカラーフィルタと、を有する液晶表示装置において、
前記上基板と前記反射層との間には、前記各色の着色層に平面的に対応した位相差層が配置され、前記各色の着色層に対応した前記位相差層のリターデーション値が、それぞれ前記着色層の各色に対応する色光の主波長において略１／４波長に設定され、前記位相差層の厚みが、基板全面でほぼ等しいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
液晶と、前記液晶を挟み込んだ上基板と下基板と、前記下基板上に形成された反射層と、表示領域を構成する複数のドットと、前記ドットに合わせて赤、緑および青の着色層が配列され、前記上基板と前記下基板の間に形成されたカラーフィルタと、を有する液晶表示装置において、
前記上基板と前記反射層の間には、前記着色層の赤、緑および青のそれぞれに平面的に対応した位相差層が配置され、前記着色層の赤、緑および青のそれぞれに対応した前記位相差層のリターデーション値をＲ赤、Ｒ緑およびＲ青とすると、これらＲ赤、Ｒ緑およびＲ青がそれぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍの各波長λにおいて略λ/４であり、前記位相差層の厚みが、基板全面でほぼ等しいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記位相差層の上部に密着層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記着色層の赤、緑および青のそれぞれに対応した前記位相差層の前記リターデーション値Ｒ赤、Ｒ緑及びＲ青がそれぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍの各波長λにおいてλ/４±１０％の範囲の値であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記位相差層の屈折率異方性が０．１４以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上基板もしくは下基板上への配向膜の形成工程と、前記配向膜の配向工程と、前記配向膜上への位相差層の形成工程と、前記位相差層に光活性光線を照射する工程と、を有する位相差層の製造方法において、
所定のパターンに合わせ複数回にわたり前記光活性光線を照射し、かつ該複数回のうち少なくとも２回は異なる温度下で照射することを特徴とする位相差層の製造方法。
【請求項７】
前記上基板もしくは下基板上に高分子前駆体からなる層を形成し、該高分子前駆体を含有する層全体を加熱し、その加熱温度において、フォトリソグラフィー法を用いて活性光線を照射して、前記高分子前駆体を局所的に硬化させ、高分子層を形成することにより、第一のパターンを形成する工程と、第一のパターンを形成した前記高分子前駆体層を含有する層を第一のパターン形成工程における加熱温度と異なる温度で加熱し、その加熱温度で活性光線を照射して第一のパターンと異なる第二のパターンを形成する工程と、前記第二のパターンを形成した該高分子前駆体層を含有する層全体を第一のパターン形成工程および第二のパターン形成工程における加熱温度と異なる温度で加熱し、その加熱温度で活性光線を照射して第一のパターン、および第二のパターンと異なる第三のパターンを形成する工程とを、有することを特徴とする請求項６に記載の位相差層の製造方法。
【請求項８】
前記所定のパターンが、赤、緑および青の前記着色層に平面的に対応することを特徴とする請求項６または７に記載の位相差層の製造方法。
【請求項９】
赤、緑および青の前記着色層に平面的に対応した前記所定のパターンに光活性光線を照射するときの温度をＴ赤、Ｔ緑およびＴ青とする時、Ｔ赤＜Ｔ緑＜Ｔ青であることを特徴とする請求項８に記載の位相差層の製造方法。
【請求項１０】
液晶と、前記液晶を挟み込んだ上基板と下基板と、前記下基板上に形成された反射層と、表示領域を構成する複数のドットと、前記ドットに合わせて異なる複数の色の着色層が配列され、前記上基板と前記下基板との間に形成されたカラーフィルタと、を有する液晶表示装置であって、
請求項６ないし９のいずれか一項に記載の位相差層の製造方法を用いて、前記上基板もしくは前記下基板のいずれか一方の基板上に前記位相差層を形成する工程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法、位相差層の製造方法に関し、特に反射型カラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、携帯電話をはじめとするあらゆる電子機器において高性能化とネットワーク化の進展に伴い、液晶表示装置の適用範囲も一段と広がることが予想される。こうした液晶表示装置の普及につれて、液晶表示装置自体もより一層の低消費電力が重要となり、とくに、バックライトを必要としない反射型液晶表示装置はこの要求に答えるものである。
【０００３】
反射型液晶表示装置において、外光の反射により表示を行うために、入射光の調節機能がない。このため外光の照射が弱い場合、例えば屋内や夜間使用する場合には、入射する外光が少ないため表示画面が非常に暗くなり、視認性が劣化する欠点を有している。したがって反射型液晶表示装置では、入射した外光をできるだけ効率よく反射させるように、反射率を高める必要がある。
【０００４】
反射率を高める手段として、液晶セルや光学部材による光の伝播ロスを低減する方法としては、偏光板での反射率を高めることが上げられる。偏光板での光透過損失が大きい事に着目して、偏光板を一枚にした一枚偏光板方式などがある。
【０００５】
図５は、前記一枚偏光板方式を有する従来の反射型液晶表示装置の一例を示している。この反射型液晶表示装置では、上基板１３と下基板１を有し、前記上基板１３と下基板１の間に液晶層１０が挟み込まれており、前記液晶層１０の見かけのリターデーション値は入射光の波長λでほぼλ/４である。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。下基板１の内面側には、反射層２と、前記ドットに合わせ赤、緑および青の着色層が配列されたカラーフィルタ３と、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなり、紙面に垂直に配列した透明電極層８と、配向膜９が形成されている。
【０００６】
一方、上基板１３の内面には、紙面に平行に配列したＩＴＯ等の透明電極層１２と、この透明電極を覆うように配向膜１１が形成されている。透明電極層８と透明電極層１２はマトリックス状に配置されており、その交点により複数のドットが形成されている。また赤、緑および青のカラーフィルタ３はドットに合わせて配列している。また、上基板１３の外面側には、上基板側から順に位相差板２１（１／４波長板として機能する）、偏光板１４が配置されている。なお、前記１／４波長板として機能する波長板は、ある波長帯域においては、直線偏光をほぼ円偏光にすることができるものである。
【０００７】
図５に示す従来の反射型液晶表示装置の表示原理を以下、図６および図７を用いて説明する。なお、図６および図７では、図５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、暗表示を行う場合を図６に示す。液晶層１０に電圧を印加して（オン状態として）液晶層でのリターデーションがない状態としておく。反射表示においては、上偏光板１４の上方から入射した光は、上偏光板１４の透過軸を紙面に平行とすると、上偏光板１４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２１を透過した後、右回りの円偏光となり、そのままの状態で液晶層１０を透過する。そして、下基板上の反射層２の表面で反射すると回転方向が反転して左回りの円偏光となり、そのままの状態で液晶層１０を透過し、１／４波長板２１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１４は紙面に平行な透過軸を有しているので、反射光は上偏光板１４に吸収されて外部（観察者側）へは戻らず、暗表示となる。
【０００８】
次に、明表示を行う場合を図７に示す。液晶層１０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１０での複屈折効果によりリターデーションが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１４の上方から入射し、上偏光板１４、１／４波長板２１を透過した後の右回りの円偏光は、液晶層１０を透過して反射層２の表面に到達した段階で紙面に垂直な直線偏光となる。そして、反射層２の表面で反射して液晶層１０を透過すると、再度右回りの円偏光となり、１／４波長板２１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１４は紙面に平行な透過軸を有しているので、反射光は上偏光板１４を透過して外部（観察者側）へ戻り、明表示となる。
【０００９】
前記位相差板２１で、屈折率異方性をΔｎ、液晶層の厚みをｄとすると、位相差層のリターデーション値ＲはΔｎ×ｄで表される。直線偏光を完全な円偏光にするためには、位相差板２１のリターデーション値Ｒが入射光の波長λに対してλ/４を満たす必要がある。
しかし、実際の位相差板のΔｎは（式１）の関係式を満たし、波長によって異なる値を有する。
Δｎ＝ａ＋ｂ／λ２（式１）
このときａ、ｂは使用する試料によって決定されるパラメータである。
【００１０】
したがって、ｄを一定とした場合、Δｎ×ｄで表される位相差板２１のリターデーション値は、入射光の波長λによって異なった値を有し、波長の増大と共に減少し、図８の実線２２のようになる。図８の破線１９は、理想的な位相差板のリターデーションを示す。位相差板のリターデーション値が可視光全域で入射光の波長λにおいて略λ／４であれば、可視光全域で直線偏光を完全な円偏光に変換できる。しかしながら、前記図８の破線１９と実線２２は可視光波長の一点（図８では５５０ｎｍ）でしか交わらない。したがって、可視光全域の任意の波長λに対して、前記位相差板のリターデーション値をλ／４を満たすことができない。
【００１１】
図８は、緑の光（５５０ｎｍ）で両者を一致させた場合である。破線１９と実線２２とが大きく離れる青（例えば４００〜５００ｎｍ）および赤（例えば６００〜７００ｎｍ）の波長域では、直線偏光を完全な円偏光に変換できず、暗表示の反射率が十分に低下しない。おもに赤と青の光が漏れるために、暗表示が紫色に着色し、光漏れによりコントラストが低下してしまい、明表示では、黄色く着色してしまうという問題が生じる。
【００１２】
前記のような問題を解決するための可視広域の広い波長領域でリターデーションが略λ／４を達成する位相差板（以後、広帯域位相差板と呼ぶ）として、異なるリターデーション値を有する二枚のポリマーフィルムを積層した位相差板が広く用いられてきた（従来技術１、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【００１３】
また、内面に位相差層を形成し、画素毎に位相差層の厚みを異ならせることで、位相差層の位相差値を赤、緑および青の着色層の主な入射光の波長をλとしたときλ／４を達成するように設定したことを特徴とする反射型液晶表示装置が開示されている（従来技術２、例えば、特許文献４参照）。
【００１４】
しかしながら、この製造方法では、製膜、パターニング露光および現像の工程を赤、緑および青のカラーフィルタに対応したパターン毎に三回行う必要があり、製造工程が煩雑である。また、画素ごとに位相差層の膜厚が異なるため段差が生じ、位相差層の上部に平坦な密着層ならびに液晶の配向膜を形成することが難しく、液晶の配向が乱れてディスクリネーションが発生するなどの問題が生じる可能性がある。これを防ぐためには、内面に形成される位相差板は、基板全面で厚みがほぼ等しく平坦であることが望ましい。
【００１５】
さらに、上記の問題を解決するため、位相差層下部に厚みの異なる透明層を設けて、位相差層の厚さを異ならせる方法が開示されている（従来技術３、例えば、特許文献５参照）。
【００１６】
【特許文献１】
特開平５−２７１１８号公報
【特許文献２】
特開平５−２７１１９号公報
【特許文献３】
特開平１０−９０５２１号公報
【特許文献４】
特開平９−９０４３１号公報
【特許文献５】
特開平１１−２５８６３８号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術１においては、位相差板が１００〜２００μｍの厚みを有し、反射型液晶表示装置の薄型化が図れないという欠点を有していた。
一方、上記の従来技術３において、前記厚みの異なる透明層を設けるためには、透明層の製膜、パターニング露光および現像の工程を赤、緑および青の着色層に対応したパターン毎に複数回行う必要があり、装置の製造工程が複雑になるという欠点を有する。
また、基板の内面に位相差層を形成する場合、位相差層は液相法で形成するが、段差を有する透明層の上部に位相差層を形成するため、製膜工程の際に位相差層の溶液が流れてしまい、画素毎に位相差層の厚さを均一にすることが難しく、画素全面で所定のリターデーション値を得られない可能性がある。また、製膜工程の際に位相差層の溶液が流れてしまうことから、位相差膜の上面を基板全面で平坦な表面にすることが難しく、その上部に平坦な設ける液晶の配向膜を形成することが難しく、液晶の配向が乱れて、ディスクリネーションが発生するなどの問題が生じる可能性がある。
【００１８】
本発明の目的は、これらの欠点を鑑みて考案された。赤、緑、青の各ドットを通過する光が、全可視光領域で直線偏光をほぼ円偏光にすることが可能であり、従来に比べて構造と製造方法を簡単にし、装置の薄型化を図ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、液晶と、前記液晶を挟み込んだ上基板と下基板と、前記下基板上に形成された反射層と、表示領域を構成する複数のドットと、前記ドットに合わせて異なる複数の色の着色層が配列され、前記上基板と前記下基板との間に形成されたカラーフィルタと、を有する液晶表示装置において、前記上基板と前記反射層との間には、前記各色の着色層に平面的に対応した位相差層が配置され、前記各色の着色層に対応した前記位相差層のリターデーション値が、それぞれ前記着色層の各色に対応する色光の主波長において略１／４波長に設定され、前記位相差層の厚みが、基板全面でほぼ等しいことを特徴とする。
より具体的には、液晶と、前記液晶を挟み込んだ上基板と下基板と、前記下基板上に形成された反射層と、表示領域を構成するマトリックス状に配置された複数のドットと、前記ドットに合わせて赤、緑および青の着色層が配列され、前記上基板と前記下基板の間に形成されたカラーフィルタと、からなる液晶表示装置において、前記上基板と前記反射層の間には、前記着色層の赤、緑および青のそれぞれに平面的に対応した位相差層が配置され、前記着色層の赤、緑および青のそれぞれに対応した前記位相差層のリターデーション値Ｒ赤、Ｒ緑およびＲ青がそれぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍの各波長λにおいて略λ/４であり、前記位相差層の厚みが、基板全面でほぼ等しいことを特徴とする。
【００２０】
本発明の液晶表示装置は、前記上基板と前記反射層の間に、基板全面で厚みｄがほぼ等しい位相差層を有する。例えば異なる複数の色の着色層が赤色、緑色、青色の着色層である場合、前記位相差層は赤、緑および青の前記着色層に平面的に対応してΔｎが異なり、このため異なるリターデーション値Ｒ赤、Ｒ緑およびＲ青を有する。Δｎは前記（式１）の関係式、Δｎ＝ａ＋ｂ／λ２をほぼ満たし、位相差層のリターデーション値ＲはΔｎ×ｄで表される。ｄは基板全面で一定にするために、リターデーション値は入射光の波長λによって異ならせてある。
赤、緑および青の発色の主波長は６５０、５５０および４５０ｎｍである。そこで、赤、緑および青の前記着色層に平面的に対応した前記位相差層のリターデーション値Ｒ赤、Ｒ緑およびＲ青をそれぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍの各波長λにおいて、略λ／４にすることにより、赤、緑および青の発光の主波長で黒表示時に反射層に入射する光はほぼ円偏光となる。これによって、例えばリターデーション値を緑の光に合わせた従来の構成の場合に生じていた赤と青の光の漏れが抑えられ、暗表示時の着色が解消され、コントラスト低下が解消される。上では異なる複数の色の着色層が赤色、緑色、青色の着色層である場合を例に挙げて説明したが、本発明の構成によれば、これ以外の色の場合にも同様の作用、効果を奏することができる。
【００２１】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層の上部に密着層を有することを特徴とする。これにより、位相差層の上部に形成する透明電極層などの密着性を向上できる。
【００２２】
本発明の液晶表示装置は、前記リターデーション値Ｒ赤、Ｒ緑およびＲ青がそれぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍの各波長λにおいてλ／４±１０％の範囲の値であることを特徴とする。
Ｒ赤、Ｒ緑およびＲ青がλ／４±１０％の範囲外になると、反射層に入射する光が円偏光とならないために光漏れが起こり、コントラストの低下の原因となる。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層の屈折率異方性が０．１４以上であることを特徴とする。
位相差層の屈折率が大きいと位相差層の厚みを小さくすることが出来、位相差層の屈折率が０．１４以上である場合、膜厚を１．５μｍ以下に出来る。なお、屈折率異方性の上限は０．３程度である。
【００２４】
本発明は、前記上基板もしくは下基板上への配向膜の形成工程と、前記配向膜の配向工程と、前記配向膜上への位相差層の形成工程と、位相差層に光活性光線を照射する工程と、を有する位相差層の製造方法において、所定のパターンに合わせ複数回にわたり前記光活性光線を照射し、かつ該複数回のうち少なくとも２回は異なる温度下で照射することを特徴とする位相差層の製造方法である。
本発明の位相差層の製造方法によれば、位相差層を形成するための高分子前駆体を１回だけ塗布するだけで複数の異なったリターデーションを有する位相差層を形成することができるので、塗布、現像工程と材料の使用量を減らすことができ、製造コストの削減の効果が得られる。
【００２５】
本発明は、前記上基板もしくは下基板上に高分子前駆体からなる層を形成し、（ａ）該高分子前駆体を含有する層全体を加熱し、その加熱温度において、フォトリソグラフィー法を用いて活性光線を照射して、前記高分子前駆体を局所的に硬化させ、高分子層を形成することにより、第一のパターンを形成する工程と、（ｂ）第一のパターンを形成した該高分子前駆体層を含有する層を（ａ）工程における加熱温度と異なる温度で加熱し、その加熱温度で活性光線を照射して第一のパターンと異なる第二のパターンを形成する工程と、（ｃ）前記第二のパターンを形成した該高分子前駆体層を含有する層全体を（ａ）工程および（ｂ）工程における加熱温度と異なる温度で加熱し、その加熱温度で活性光線を照射して第一のパターン、および第二のパターンと異なる第三のパターンを形成する工程を、有することを特徴とする高分子層よりなる位相差層の製造方法である。
【００２６】
本発明の製造方法は、上記位相差層の製造方法において、前記所定のパターンが、赤、緑および青の前記着色層に平面的に対応することを特徴とする。
これにより、カラー液晶表示装置とすることが出来、コントラストが上昇し、黒表示時における着色を防止することが出来る。
【００２７】
本発明の製造方法は、上記位相差層の製造方法において、赤、緑および青の前記着色層に平面的に対応した前記所定のパターンに光活性光線を照射するときの温度をＴ赤、Ｔ緑およびＴ青とする時、Ｔ赤＜Ｔ緑＜Ｔ青であることを特徴とする。
これにより、位相差層のリターデーション値をＲ赤＞Ｒ緑＞Ｒ青とすることが出来る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図１を参照して説明する。図１は本実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。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、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。
【００２９】
本実施の形態の液晶表示装置は、図１に示すように、下基板１と上基板１３とが対向配置され、これら上基板１３と下基板１と挟まれたＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）液晶等が封入されて液晶層１０が形成されている。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１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反射層２が形成されている。反射層２上には赤、緑、青の各色素層を有するカラーフィルタ層３が設けられている。上記カラーフィルタ層３は、例えばアクリル系樹脂材料に色顔料を分散させたものが利用できる。カラーフィルタ層３上には、カラーフィルタ層を配向膜の溶媒から保護、あるいは平坦化するために必要に応じてオーバーコート層４が設けられる。さらに位相差層６を配向させるための配向膜５と、位相差層６とが基板側から順次積層されている。前記配向膜５は、たとえばポリイミド樹脂などから形成され、その上部に形成する位相差層６の遅相軸方向にラビングを行ったものである。
【００３０】
位相差層６は、高分子層から構成され、透過光の波長λに対して略λ/４を満たすものである。本発明の位相差層は、前記高分子層として、例えば、重合型液晶モノマー、もしくは架橋型高分子液晶などを用いることができる。これらの試料は、重合前もしくは架橋前の前駆体において（以後、このような前駆体を「高分子前駆体」と称する）、それ自身が液晶相を取り得るもの、あるいはそれ自身は液晶相を取らないが、液晶相内に混入した際に混合物の液晶状態を失わせることのないものを言う。前記高分子前駆体の代表的な試料として、重合性液晶モノマーの試料としてＲＭＭ３４（商品名、Ｍｅｒｃｋ製）等がある。前記の遅相軸方向にラビングを施した配向膜５上に前記高分子前駆体の溶液をスピンコート法等により塗布すると、配向膜のラビング方向に高分子前駆体が配向し、ラビング方向を遅相軸として位相差が生じる。さらに、活性光線を照射することにより、前記高分子前駆体を重合もしくは架橋させて硬化させ、リターデーションを有する高分子層を得る事が出来る。このとき、高分子層のΔｎが比較的大きい値、例えば０．１４以上の値をとるような試料を選定することによって、位相差層の厚みを薄く出来、１．５μｍ以下にすることが可能である。
【００３１】
この構成によれば、基板の内面側に比較的容易に位相差層６を形成することができる。また、フォトマスクなどを用い、活性光線の照射範囲を選択することによって、位相差層にパターニングも施すことが出来る。なお、前記活性光線とは、紫外線、電子線、エックス線等、位相差層を硬化させる光線であり、例えば、紫外光が比較的容易に利用できる。前記位相差層６の上部には、密着層７が形成されている。この密着層の形成により、位相差層６の変質を防ぎ、保護するとともに、その上部に透明電極層８を形成する場合、透明電極層８の密着性を良くする効果も得られる。有機系ハードコート材料であるオルガノシロキサン系樹脂、エポキシ樹脂、多官能アクリル樹脂などや、無機密着層であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５などが利用できる。前記有機系ハードコート材料ならばスピンコートで、前記無機密着層ならばスパッタで、位相差層６上に密着層７を形成することが出来るが、本発明の構成では、位相差層６が基板全面で厚みが等しいので、ほぼ平坦な密着層７を容易に形成することが出来る。
【００３２】
さらに前記密着層７の上部に透明電極層８、その上部に液晶層の液晶分子を配向させるための配向膜９が形成されている。配向膜９は、例えばポリイミド樹脂等が利用できる。また、上基板１３の内面には、透明電極層１２およびその上部に形成された例えばポリイミド樹脂よりなる配向膜１１が、外側には偏光板１４が設けられている。
【００３３】
本発明の位相差層６の製造方法の工程を、図２を参照して説明する。図２は本実施の形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。なお、図２の図面においては、図面を見やすくするため、必要な構成のみを抽出し、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。
【００３４】
前記に記載の位相差層の第一、第二、および第三のパターンを作り分ける本発明の製造方法について説明する。スピンコート方式等の任意の方法で、高分子前駆体からなる層（以下、単に高分子前駆体層という）を形成し、この高分子前駆体層は、それ自身が液晶相を取り得るか、あるいはそれ自身は液晶相を取らないが、液晶相内に混入した際に混合物の液晶状態を失わせることがないので、温度によって配向状態が変化し、高分子前駆体層のΔｎが変化する。温度が高いほど高分子前駆体層はアイソトロピック相に近づくので、ネマティック液晶相としての配向状態が乱れ、Δｎが小さくなる。
【００３５】
図２の（ａ）は、カラーフィルター３の赤の着色層に対応する位相差層６のパターン（第一のパターン）を形成する工程の図である。前記高分子前駆体層６ａ全体を加熱し、第一のパターンとして所望のΔｎとなった温度において、その温度下でフォトマスク１５Ａを用いて活性光線をパターン照射し、このパターン領域で高分子前駆体層６ａを硬化させ、第一のパターンを形成する。
図２の（ｂ）は緑の着色層に対応する位相差層６のパターン（第二のパターン）を形成する工程の図である。第一のパターンを形成する工程を行った後、高分子前駆体層６ａ全体を加熱し、第一のパターンのΔｎとは異なる値を有する第二のパターンとして所望のΔｎとなった温度において、その温度下でフォトマスク１５Ｂを用いて、第一のパターンとは異なるパターンに活性光線を照射し、このパターン領域で高分子前駆体層６ａを硬化させ、第二のパターンを形成する。
図２の（ｃ）は、同様にして青の着色層に対応する位相差層６のパターン（第三のパターン）を形成する工程の図である。第二のパターンを形成する工程を行った後，高分子前駆体層６ａ全体を加熱し、第一のパターンのΔｎおよび第二のパターンのΔｎと異なる値を有する第三のパターンとして所望のΔｎとなった温度において、フォトマスク１５Ｃを用いてその温度下で第一のパターンおよび第二のパターンと異なるパターンに活性光線を照射し、このパターン領域で高分子前駆体層６ａを硬化させ、第三のパターンを形成する。
このとき、基板全面で高分子層の厚みｄは等しくなっており、異なるΔｎを持つパターンは異なるリターデーション値を有している。
また、第一のパターン、第二のパターンおよび第三のパターンが、同じサイズとピッチで配置されている場合には、同じフォトマスク１５をパターンのピッチ分だけずらして使用することも可能である。
【００３６】
前記位相差層６の製造方法で、前記の所定のパターンを前記赤、緑および青のカラーフィルタに平面的に対応するように構成し、各色に対応するパターンに活性光線を照射するときの温度をＴ赤、Ｔ緑およびＴ青とする時、Ｔ赤＜Ｔ緑＜Ｔ青とすると、各々のパターンのΔｎが異なるため、各色のカラーフィルタに対応する位相差層のリターデーション値Ｒ赤、Ｒ緑およびＲ青は、図３の実線１６、１７および１８に一例を示すような曲線となり、赤、緑および青の発色の代表的波長である６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍの波長λに対して略λ／４とすることが出来る。なお、符号１９の曲線は、前述の図８と同様、理想的な位相差板のリターデーションを示している。この時、各色カラーフィルタにおいて、６００〜７００ｎｍの波長領域の特性は赤のカラーフィルタに対応する位相差層で、５００〜６００ｎｍの波長領域の特性は緑のカラーフィルタに対応する位相差層で、４００〜５００ｎｍの波長領域の特性は青のカラーフィルタに対応する位相差層でそれぞれ実質的に決定することが出来るため、このときの有効な位相差層のリターデーション値は、図４に実線２０で示した曲線となり、全可視光領域でλ/４±１０％を達成することが出来る。
【００３７】
本実施の形態の構成により、従来、基板の外側に設けていた広帯域位相差板を用いる必要がなく、装置の薄型化が図れた。また、基板全面で位相差層６の膜厚が等しいため、その上部に平坦な液晶の配向膜９を容易に形成することが出来、液晶のディスクリネーションの発生を防止することが出来る。また、従来技術３として述べたような位相差層６の下部に位相差層６の膜厚を異ならせるための透明層などを設ける必要がなく、装置の構造を簡素化することが出来る。
【００３８】
また、本実施の形態の製造方法により、リターデーション値の異なる複数のパターンを有する内面位相差層の製造工程でフォトマスク１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを取り替えるだけで、あるいはフォトマスクをパターンのピッチ分だけずらすだけで連続的にパターニング露光が行え、従来の方法では、リターデーション値の異なるパターンの数だけ繰り返していた製膜工程および現像工程が一度で済み、従来に比べて製造方法を簡便に出来る。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
実施例１として、本発明に係る構成を有する液晶表示装置を本発明の製造方法で作製した。その構成について、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例の形態の一例を示す反射型液晶表示装置の断面構造図である。
【００４０】
下基板１は、ガラス基板であり、上部に蒸着されたアルミ薄膜からなる反射層２を有し、その上部に各画素毎に赤、緑、および青の色顔料を分散させたアクリル系樹脂であるカラーフィルタ層３を有した構成となっている。前記カラーフィルタ層３上に配向膜材料であるＳＥ−３１４０（商品名、日産化学（株）製）をスピンコート法で塗布、焼成して配向膜４を形成した後、ラビング処理を行った。前記高分子前駆体として、重合型液晶モノマーである前記ＲＭＭ３４（商品名、Ｍｅｒｃｋ製）の２０％溶液を使用して、配向膜上に回転数１０００ｒｐｍで３０秒間、スピンコート法で塗布し重合性液晶モノマー層を形成した。前記ＲＭＭ３４は、アイソトロピック転移温度が７０℃、屈折率異方性Δｎが０.１４５であり、溶液の溶媒はＰＧＭＥＡ、ＮＭＰおよびγブチロラクトンの混合液である。
【００４１】
次に、液晶モノマー層のプレベイクを６０℃で１分間行い、溶媒を揮発させて重合性液晶モノマーをネマティック配向させ、基板を３０℃まで放冷した後、図２（ａ）に示すように、基板の温度を３０℃に保ったまま、フォトマスクを使用して、赤の色素層を有するカラーフィルタに平面的に対応するパターンのみに紫外光を照射し、パターンの液晶モノマーを重合させ硬化させた。
【００４２】
さらに、図２（ｂ）に示すように、重合性液晶モノマーのアイソトロピック転移温度（７０℃）により近い４０℃に高分子前駆体層を加熱し、４０℃の加熱下で、フォトマスクもしくは基板を移動させて、緑の色素層を有するカラーフィルタに平面的に対応するパターンのみに、紫外光を照射し、パターンの重合性液晶モノマーを重合させ、硬化させる。
【００４３】
同様にして、図２（ｃ）に示すように、さらにアイソトロピック転移温度により近い６０℃の加熱下で、フォトマスクもしくは基板を移動させて、青の色素層を有するカラーフィルタに平面的に対応するパターンのみに紫外光を照射し、パターンの重合性モノマーを重合させ、硬化させ、各画素ごとでリターデーション値の異なる位相差層６が形成された。ここで、紫外線の露光量はすべて４００ｍＪ／ｃｍ２とした。このようにして形成した位相差層６の膜厚を測定したところ、基板全面において、ほぼ０．９６μｍとなっていた。
【００４４】
次に、上記位相差層の上部に密着層７の材料としてアクリル系感光性樹脂ＮＮ−５２５（商品名、ＪＳＲ（株）製）をスピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）で塗布する。次に、密着層７のプレベイクを８０℃で３分間行った後、露光量が２４０ｍＪ／ｃｍ２紫外線を基板全面に照射した。露光後は、２００℃でポストベイクを行い十分に硬化させた。このとき、密着層７の膜厚は、基板全面でほぼ２．３μｍであった。密着層７の上部に透明電極層８としてＩＴＯ層をスパッタにより形成した。前記ＩＴＯ層上部にポリイミド配向膜材料であるＡＬ−３５０８（商品名、ＪＳＲ（株）製）をスピンコート法で塗布、焼成して配向膜７を形成した後、位相差層のラビング方向に対して、４５°の方向でラビング処理を行った。
【００４５】
上基板の構成は、上基板１３としてガラス基板を用い、内側に透明電極層１２としてＩＴＯ層を形成し、その上部に、前記ＡＬ−３５０８をスピンコートで塗布、焼成して配向膜１１の形成を行った。前記上基板のラビング方向は、下基板のラビング方向に対して９０°の方向をなすようにし、対向配置された上基板とした下基板の間に挟まれた液晶は、前記ＴＮ配向をとるようにしツイスト角は９０°に設定した。液晶層のリターデーション値Δｎｄは０．２４μｍとなるように、液晶、およびセル厚を設定した。さらに上基板１３の外側には偏光板１４を設けて、実施例１の液晶表示装置とした。
【００４６】
前記実施例１の液晶表示装置では、位相差層６の膜厚は基板全面でほぼ０．９６μｍとなり、６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍにおける透過光波長λに対する位相差値Ｒ赤、Ｒ緑およびＲ青は、１６２．５ｎｍ、１３７．５ｎｍおよび１１２．５ｎｍとなり、ほぼλ／４を達成した。
【００４７】
（実施例２）
実施例２の構成について説明する。液晶表示装置の構成は、位相差層６の形成条件を除いては、すべて実施例１と同様とした。前記位相差層６の製造方法において、重合型液晶モノマーである前記ＲＭＭ３４（商品名、Ｍｅｒｃｋ製）の２０％溶液を使用して、配向膜上に回転数１０００ｒｐｍで３０秒間、スピンコート法で塗布し重合性液晶モノマー層を形成し、プレベイクを６０℃で１分間行った後に、フォトマスクを使用して、赤の色素層を有するカラーフィルタに平面的に対応するパターンのみに紫外光を照射する時の温度Ｔ赤を３５℃、緑の色素層を有するカラーフィルタに平面的に対応するパターンのみに紫外光を照射する時の温度Ｔ緑を４５℃、青の色素層を有するカラーフィルタに平面的に対応するパターンのみに紫外光を照射する時の温度Ｔ青を５５℃として位相差層６を形成した。
【００４８】
このようにして形成した位相差層６の膜厚を測定したところ、位相差層６の膜厚は、基板全面においてほぼ０．９５μｍとなり、前記リターデーション値はそれぞれ、Ｒ赤＝１６０ｎｍ、Ｒ緑＝１３５ｎｍ、Ｒ青＝１１５ｎｍとなり、おおむね入射光の波長λにおいてλ／４を達成した。
【００４９】
（比較例）
比較例として、位相差層の形成条件を実施例１および実施例２とは異なるようにした以外は、すべて実施例１および実施例２と同じ構成とした。従来の製造方法に係り、構成は実施例１と同様にし、液晶層１０はＴＮ配向でツイスト角は９０°に設定し、Δｎｄは０.２４μｍとなるように液晶およびセル厚を設定した。前記位相差層６の製造方法において、重合型液晶モノマーである前記ＲＭＭ３４（商品名、Ｍｅｒｃｋ製）の２０％溶液を使用して、配向膜５上に回転数１０００ｒｐｍで３０秒間、スピンコート法で塗布し重合性液晶モノマー層を形成し、プレベイクを６０℃で１分間行った後に、フォトマスクを使用して、赤、緑および青の色素層を有するカラーフィルタ３に平面的に対応するパターンに紫外光を照射する時の温度Ｔ赤、Ｔ緑およびＴ青をＴ赤＝Ｔ緑＝Ｔ青＝２５℃として位相差層６を形成した。
【００５０】
このようにして形成した位相差層６の膜厚を測定したところ、基板全面において、ほぼ０．９６５μｍとなり、前記リターデーション値はそれぞれ、Ｒ赤＝１３１ｎｍ、Ｒ緑＝１４０ｎｍ、Ｒ青＝１５２ｎｍとなった。Ｒ赤およびＲ青が入射光の波長λに対してλ／４±１０％から外れている。
【００５１】
実施例１、実施例２および比較例１における液晶表示装置を用いて、一定条件の下でコントラスト比と色域面積をそれぞれ測定した結果をまとめたものを表１に示す。色域面積とは、ＣＩＥ色度図において、赤、緑、青の各表示色の（ｘ，ｙ）座標を結んだ三角形の面積である。
【表１】
2004205801.tif 000003
【００５２】
比較例と実施例１を比較すると、コントラスト比が３０が３９に、色域面積が１．０３×１０−２から１．３４×１０−２になっており、ともに約１．３倍の増加が見られた。また、比較例と実施例２を比較すると、コントラスト比が３０が３８になり約１.２７倍増加し、色域面積が１．０３×１０−２から１．３２×１０−２になり約１.２８倍増加した。この結果から、本発明の構成においては、実効的な位相板のリターデーション値を全可視光領域でλ/４に近づけることによって、赤と青の光の漏れが抑えられ、暗表示時の着色が解消され、コントラスト低下が解消できることが実証された。
【００５３】
なお、実施例１および実施例２に記載した図１の構成は、これに限らない。上基板１３の内面に位相差層を設ける、上基板１３の内面にカラーフィルタを設ける、もしくは上基板１３の内面に位相差層、カラーフィルタの両方を設ける構成も可能である。また、実施例１および実施例２では液晶層１０は、９０°ツイストのＴＮモードについて具体例を示したが、ＳＴＮや垂直配向モード、ＧＨモード、マルチギャップ型半透過反射モードに対しても有効である。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、反射型液晶表示装置において、２枚の基板間に赤、緑および青の前記着色層に平面的に対応した前記位相差層のリターデーション値がそれぞれ６５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび４５０ｎｍの各波長λにおいて略λ/４を達成し、前記位相差層の厚みが基板全面でほぼ等しい構成とすることにより、色づきが少なくコントラストの高い液晶表示パネルを実現できるだけでなく、従来に比べて反射型液晶表示装置の構造ならびに製造方法の簡便化を実現する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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る。
【図２】フォトリソグラフィー法を用いて活性光線を照射して、高分子層を形成する工程において、（ａ）第一のパターンに活性光線を照射する工程の概略的工程図である。（ｂ）第二のパターンに活性光線を照射する工程の概略図である。（ｃ）第三のパターンに活性光線を照射する工程の概略図である。
【図３】本発明における位相差層のリターデーションの波長分散特性を示す図である。
【図４】本発明における位相差層のリターデーションの実質的な波長分散特性を示す図である。
【図５】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６】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７】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８】位相差板のリターデーションの理想値と従来の位相差板の波長分散特性を示す図である。
【符号の説明】
１．下基板、２．反射層、３．カラーフィルタ、４．オーバーコート、５．配向膜、６．位相差層、７．密着層、８．透明電極層、９．配向膜、１０．液晶層、１１．配向膜、１２．透明電極層、１３．上基板、１４．偏光板、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ．フォトマスク、１６．赤のカラーフィルタに平面的に対応する位相差層のリターデーションの波長分散、１７．緑のカラーフィルタに平面的に対応する位相差層のリターデーションの波長分散、１８．青のカラーフィルタに平面的に対応する位相差層のリターデーションの波長分散、１９．理想的な位相差層のリターデーションの波長分散、２０．本発明の位相差層の実質的なリターデーションの波長分散、２１．位相差板、２２．従来の位相差板のリタデーションの波長分散
【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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