(57)【要約】【課題】高輝度、高コントラストの表示が可能であり、かつ製造の容易性にも優れた液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明の液晶表示装置は、透過表示領域Ｔにおける液晶層厚と、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚とが互いに異なっており、対向基板２５とＴＦＴアレイ基板１０との間に、高分子液晶を含む位相差層２３が形成され、前記位相差層２３の高分子液晶が、前記透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで異なる配向状態を有して構成されている。【選択図】        図３
2004226829.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、
前記透過表示領域における液晶層厚と、反射表示領域における液晶層厚とが互いに異なっており、
前記上基板と下基板との間に、高分子液晶を含む位相差層が形成され、
前記位相差層の高分子液晶が、前記透過表示領域と反射表示領域とで異なる配向状態を有して構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記位相差層の高分子液晶が、前記透過表示領域と反射表示領域とで互いに異なる方向に配向されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記位相差層の高分子液晶の配向方向が、前記透過表示領域と反射表示領域とで互いに略４５°異なっていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記位相差層の前記液晶層と反対側に配向膜が設けられており、該配向膜の配向処理方向が、前記透過表示領域と反射表示領域とで互いに異なっていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記位相差層の高分子液晶が、前記透過表示領域においてほぼランダムに配向されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記位相差層の前記液晶層と反対側に配向膜が設けられており、該配向膜が反射表示領域にのみ設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記反射表示領域における液晶厚と、前記透過表示領域における液晶層厚とが互いに異なっており、
前記両領域の液晶層厚の差が、前記反射表示領域に設けられた配向膜により付与されたものであることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記上基板又は下基板の内面に、前記反射表示領域における液晶層厚と透過表示領域における液晶層厚とを異ならせるための液晶層厚調整層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶層を構成する液晶が、９０°のツイスト角を有するツイステッドネマチック液晶であり、前記上基板及び下基板にそれぞれ偏光板が設けられており、
前記上基板の偏光板の透過軸の方向と、該上基板に隣接する位置の液晶分子の配向方向とが、略平行又は略垂直に配置され、
前記下基板の偏光板の透過軸の方向と、該下基板に隣接する位置の液晶分子の配向方向とが、略平行又は略垂直に配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記上基板に偏光板が設けられ、前記反射表示領域に形成された位相差層が１００〜２００ｎｍのリタデーション値を有し、透過光に略１／４波長のリタデーションを生じさせるものとされており、
前記反射表示領域における位相差層の遅相軸の方向と、前記上基板に設けられた偏光板の透過軸の方向とが、略４５°の角度を成して配置されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記透過表示領域における位相差層の遅相軸の方向と、前記下基板に設けられた偏光板の透過軸の方向とが、略平行とされており、
前記遅相軸の方向と、上基板に設けられた偏光板の透過軸の方向とが略平行又は略垂直とされていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記位相差層が、前記下基板の内面に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記反射表示領域における液晶層の屈折率異方性（Δｎ）と、液晶層厚（ｄ）との積Δｎｄが、１３０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下であり、前記透過表示領域における液晶層の屈折率異方性（Δｎ）と、液晶層厚（ｄ）との積Δｎｄが、３２０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記位相差層の前記液晶層側に、保護層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、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、
前記透過表示領域における液晶層厚と、反射表示領域における液晶層厚とが互いに異なっており、
前記上基板と下基板との間に、高分子液晶を含む位相差層が形成され、
前記透過表示領域において、前記位相差層を透過する光に対して付与される位相差が略ゼロであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１又は１５に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
前記上基板又は下基板内面の前記反射表示領域にあたる領域のみに配向膜を形成する工程と、
前記上基板又は下基板の内面側に高分子液晶を含む位相差層を形成する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１又は１５に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
前記上基板又は下基板の内面に配向膜を形成する工程と、
前記反射表示領域にあたる領域にのみ配向処理を施す工程と、
前記上基板又は下基板の内面側に高分子液晶を含む位相差層を形成する工程と、
を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１８】
前記上基板又は下基板の内面に配向膜を形成し、該配向膜をフォトプロセスを用いてパターニングされたフォトレジストをマスクとして部分的に除去することで、前記反射表示領域にあたる領域のみに配向膜を形成することを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記配向膜を、感光性ポリイミドを用いて形成することを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記配向膜上に、フォトプロセスを用いてパターニングされたフォトレジストを形成し、該フォトレジストをマスクとして前記配向膜の反射表示領域にあたる領域のみにラビング処理を施すことを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】
前記フォトプロセスによりパターニングされたフォトレジストを形成するに際して、
前記下基板内面の前記反射表示領域にあたる領域に金属反射膜を形成する工程と、
前記金属反射膜上に前記配向膜を形成する工程と、
前記配向膜上にフォトレジストを塗布する工程と、
前記フォトレジストを前記金属反射膜をマスクとして露光し、パターニングする工程と、
を行うことを特徴とする請求項１８ないし２０のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
前記反射表示領域にあたる領域のみに前記配向膜を形成するに際して、
前記下基板内面の前記反射表示領域にあたる領域に金属反射膜を形成する工程と、
前記金属反射膜上に感光性ポリイミドを塗布して配向膜を形成する工程と、
前記金属反射膜をマスクとして前記感光性ポリイミドを露光し、前記配向膜をパターニングする工程と、
を行うことを特徴とする請求項１６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２３】
請求項１ないし１５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、本発明は、液晶表示装置およびその製造方法ならびに電子機器に関し、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、反射型と透過型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反射表示または透過表示の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。
【０００３】
図９は、この種の半透過反射型の液晶表示装置の一例を示す断面構成図であり、本出願人により出願された特許文献１に記載の構成を有する液晶表示装置である。
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、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る透明電極１０８が積層され、透明電極１０８を覆うように配向膜１０７が形成されている。一方、上基板１０２の内面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明電極１１２が形成され、この透明電極１１２を覆うように配向膜１１３が形成されている。また、上基板１０２の外面側には、上基板１０２側から順に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がこの順に設けられている。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（照明手段）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】
【特許文献１】
特許３２３５１０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の液晶表示装置では、反射表示に比して透過表示の明るさが不足するという問題があった。この原因の１つは、透過表示領域においてバックライト１１７から液晶層１０３に入射される光が、下偏光板１１６と１／４波長板１１５とにより円偏光に変換された光であるため、透過モードで明表示を行う際に、上偏光板１１４に円偏光が入射され、その約半分が偏光板１１４により吸収されてしまうためである。また他の原因として、係る構成では、１／４波長板１１５を透過したバックライト光が半透過反射層１０４の裏面で反射された場合に、偏光板１１６に吸収されてしまい、バックライトの利用効率が低くなってしまうことも挙げられる。
さらに、図９に示した液晶表示装置においては、液晶層を挟持する一対の基板の両外面に複数の位相差板や偏光板を貼付する必要があるため、構成が複雑で部品点数が多く、製造コストがかかる、液晶表示装置の薄型化が図れない、等の問題を抱えていた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために成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、高輝度、高コントラストの表示が可能であり、かつ製造の容易性にも優れた液晶表示装置を提供することを目的としている。
また本発明は、優れた視認性を有する液晶表示装置を容易かつ効率よく製造する方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、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、前記透過表示領域における液晶層厚と、反射表示領域における液晶層厚とが互いに異なっており、前記上基板と下基板との間に、高分子液晶を含む位相差層が形成され、前記位相差層の高分子液晶が、前記透過表示領域と反射表示領域とで異なる配向状態を有して構成されていることを特徴としている。
【０００８】
透過表示の明るさを低下させるいくつかの要因のうち、バックライトから出射され、半透過反射層の裏面で反射した光が下偏光板で吸収されてしまい、再利用できない点を解決すべく、本出願人は、下基板の内面側の透過表示領域にのみ位相差層（１／４波長）を設けた液晶表示装置を既に出願している。この構成によれば、下基板とバックライトとの間に位相差板（１／４波長板）を設けなくて済み、半透過反射層の裏面で反射した光はそのまま下偏光板を透過し、バックライトの反射板で反射して液晶パネル内に再入射するので、バックライト光の有効利用を図ることができる。ところが、この構成では、下側の位相差板を液晶パネルの内面に配置しただけであり、上側の位相差板、偏光板などの構成は変わらず、また、透過表示での表示原理も変わらないため、円偏光の略半分が上偏光板で吸収されることで透過表示が暗くなる問題、および、構造が複雑で部品点数が多い問題は解決されないままである。
【０００９】
そこで、本発明者らは、上記の構成とは逆に、下基板の内面の反射表示領域にのみ位相差層を設け、この位相差層の存在により反射表示領域にのみ位相差が付加されるのを補償すべく、透過表示領域での液晶層の位相差を反射表示領域での液晶層の位相差よりも大きくする構成に想到した。この構成においては、位相差層、液晶層の位相差等の設定条件によって透過表示において直線偏光のみで表示を行うことが可能となり、下側の位相差板のみならず、上側の位相差板も不要とすることができる。その結果、従来の構成において円偏光の略半分が上偏光板で吸収されることで透過表示が暗くなる問題を解決することができ、従来に比べて透過表示を明るくすることができる。また、従来に比べて構造が簡単になり、装置の薄型化を図ることができる。
【００１０】
そして、本発明は、上記内面に位相差層が設けられた液晶表示装置において、反射表示領域の位相差層を構成する高分子液晶の配向状態と、透過表示領域の位相差層を構成する高分子液晶の配向状態を互いに異ならせることで、両領域における位相差層の作用を異ならせ、実質的に反射表示領域のみに位相差層が形成された上記液晶表示装置と同様の効果を得られるようにしたものである。この構成により、本発明では、透過表示領域にあたる領域の位相差層を除去する工程が不要となり、その結果工程が簡素され、製造容易性の高い液晶表示装置を実現している。
【００１１】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層の高分子液晶が、前記透過表示領域と反射表示領域とで互いに異なる方向に配向されている構成とすることができる。
このような構成とすることで、前記両領域の位相差層が、それぞれを透過する光に対して付与する位相差を独立に制御することができるため、例えば透過表示領域の位相差層がそれを透過する光に対して付与する位相差を実質的にゼロにするならば、透過表示領域においては実質的に位相差層が設けられていないのと同様の効果が得られる。そして、本発明では、係る効果を位相差層のパターニングを行うことなく得られるという利点を有している。
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層の高分子液晶の配向方向が、前記透過表示領域と反射表示領域とで互いに略４５°異なっている構成とすることができる。
このような構成とすることで、反射表示領域の位相差層と、透過表示領域の位相差層に同一の偏光状態を有する光が入射した場合に、両領域の位相差層により付与される位相差の差が最大になるため、例えば透過表示領域の位相差層で最小の位相差（ゼロ）が付与されるようにすれば、反射表示領域において位相差層が有する最大の位相差を前記光に対して付与できるようになる。このようにして、上記反射表示領域のみに位相差層が形成された液晶表示装置と同様に、反射表示の品質を低下させることなく明るい透過表示が行える効果が得られる。
【００１３】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層の前記液晶層と反対側に配向膜が設けられており、該配向膜の配向処理方向が、前記透過表示領域と反射表示領域とで互いに異なっている構成とすることができる。
このような構成とすることで、領域毎に異なる遅相軸を有する位相差層を容易に形成することができる。
【００１４】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層の高分子液晶が、前記透過表示領域においてほぼランダムに配向されている構成とすることができる。
このような構成とすることで、透過表示領域において位相差層を透過する光に対しては実質的に位相差が付与されないようにすることができ、液晶層の位相差等の設定条件によって透過表示において直線偏光のみで表示を行うことが可能となるので、下側の位相差板のみならず、上側の位相差板も不要とすることができる。
【００１５】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層の前記液晶層と反対側に配向膜が設けられており、該配向膜が反射表示領域にのみ設けられている構成とすることができる。
このような構成とすることで、上記配向膜が形成されない透過表示領域において位相差層を構成する高分子液晶が配向されないように（ランダム配向となるように）することができ、透過表示領域では実質的に位相差層が設けられていない状態とすることができるので、上記構成と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、前記反射表示領域における液晶厚と、前記透過表示領域における液晶層厚とが互いに異なっており、前記両領域の液晶層厚の差が、前記反射表示領域のみに設けられた配向膜により付与されている構成とすることができる。
このような構成とすることで、反射表示領域の液晶層厚と透過表示領域の液晶層厚とを異ならせるマルチギャップ構造を、液晶層厚を調整するための層を別途設けることなく実現することができるので、部品点数及び工数の削減による製造コストの低減を図ることができる。また、配向膜が反射表示領域にあたる領域のみに形成されるので、配向膜を形成するに際して、反射表示領域に形成された反射膜をフォトマスクとして利用する裏面露光法を適用することができ、反射膜と配向膜との位置合わせが不要になるという製造上の利点も得られる。
【００１７】
本発明の液晶表示装置は、前記上基板又は下基板の内面に、前記反射表示領域における液晶層厚と透過表示領域における液晶層厚とを異ならせるための液晶層厚調整層が設けられている構成とすることもできる。
本発明に係る液晶表示装置では、マルチギャップ構造を実現するために、先の構成のように配向膜を利用することもできるが、本構成のように液晶層厚調整層を設けることで反射表示領域の液晶層厚と、透過表示領域の液晶層厚とを互いに異ならせることができる。このような構成とすれば、従来から用いられているマルチギャップ構造の液晶装置の製造工程を流用できる。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、前記液晶層を構成する液晶が、９０°のツイスト角を有するツイステッドネマチック液晶であり、前記上基板及び下基板にそれぞれ偏光板が設けられており、前記上基板の偏光板の透過軸の方向と、該上基板に隣接する位置の液晶分子の配向方向とが、略平行又は略垂直に配置され、前記下基板の偏光板の透過軸の方向と、該下基板に隣接する位置の液晶分子の配向方向とが、略平行又は略垂直に配置されている構成とすることができる。
このような構成とすることで、透過表示領域において液晶の旋光性を利用した表示を行えるようになり、透過表示のさらなる高画質化を実現することができる。
【００１９】
本発明の液晶表示装置は、前記上基板に偏光板が設けられ、前記反射表示領域に形成された位相差層が、１００〜２００ｎｍのリタデーション値を有し、透過光に略１／４波長のリタデーションを生じさせるものとされており、前記反射表示領域における位相差層の遅相軸の方向と、前記上基板に設けられた偏光板の透過軸の方向とが、略４５°の角度を成して配置されている構成とすることが好ましい。
このような構成とすることで、上基板の偏光板を透過して液晶層に入射する光に対して、反射表示領域の位相差層が最大の位相差を付与できるようになるため、反射表示領域における光の利用効率を高め、明るい表示が得られるようになる。
【００２０】
上記構成の液晶表示装置では、前記透過表示領域における位相差層の遅相軸の方向と、前記下基板に設けられた偏光板の透過軸の方向とが、略平行とされており、前記遅相軸の方向と、上基板に設けられた偏光板の透過軸の方向とが略平行又は略垂直とされている構成とすることが好ましい。
このような構成とすることで、透過表示領域の位相差層が、下基板の偏光板を透過した直線偏光に対して実質的に位相差を付与しない構成とすることができ、その一方で、液晶層を透過して上基板の偏光板に到達したこの直線偏光を効率よく透過／吸収することができるようになるため、より明るい透過表示が得られるようになる。
【００２１】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層が、前記下基板の内面に形成されている構成とすることができる。このような構成とすることで、下基板及び上基板の外面側に別途位相差板を設ける必要がなくなり、液晶表示装置の薄型化を実現できる。また、位相差層を下基板の内面に設けることで、反射表示領域と透過表示領域の境界と、本発明に係る位相差層において異なる配向状態の領域間の境界との位置合わせが容易になり、製造が容易になる。
【００２２】
本発明の液晶表示装置は、前記反射表示領域における液晶層の屈折率異方性（Δｎ）と、液晶層厚（ｄ）との積Δｎｄが、１３０ｎｍ以上３４０ｎｍ以下であり、前記透過表示領域における液晶層の屈折率異方性（Δｎ）と、液晶層厚（ｄ）との積Δｎｄが、３２０ｎｍ以上である構成とすることが好ましい。
反射表示領域において、このような液晶層の位相差の非常に小さい構成にすれば十分に旋光せず、反射表示領域における液晶層の選択電圧印加時もしくは非選択電圧印加時の位相のずれは、１／４波長板として機能するか、もしくは０となる。これにより、反射表示の視認性も充分に確保することができる。
また透過表示領域では、旋光を利用して表示ができるので、光の利用効率が高く、明るい表示が可能であるとともに、視野角も広くすることができる。
【００２３】
本発明の液晶表示装置は、前記位相差層の前記液晶層側に、保護層が形成されている構成とすることができる。このような構成とすることで、高分子液晶を主体として構成される位相差層の変質を効果的に防止することができる。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持され、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、前記透過表示領域における液晶層厚と、反射表示領域における液晶層厚とが互いに異なっており、前記上基板と下基板との間に、高分子液晶を含む位相差層が形成され、前記透過表示領域において、前記位相差層を透過する光に対して付与される位相差が略ゼロであることを特徴としている。
【００２５】
本発明に係る液晶表示装置によれば、透過表示領域及び反射表示領域を含む領域に形成された位相差層が、透過表示領域においてのみ実質的に位相差がゼロであるように構成されていることで、透過表示領域にあっては直線偏光のみを利用した表示を容易に行えるようになり、上基板に設けられた偏光板により透過光の一部が吸収されて表示が暗くなるという問題を解決できる。また、反射表示領域では位相差層が有効に機能することで、従来上基板の外側に設けられていた位相差板が不要になり、液晶表示装置の薄型化を実現することができる。
【００２６】
次に、本発明の液晶表示装置の製造方法は、先に記載の本発明の液晶表示装置の製造方法であって、前記上基板又は下基板内面の前記反射表示領域にあたる領域のみに配向膜を形成する工程と、前記上基板又は下基板の内面側に高分子液晶を含む位相差層を形成する工程と、を有することを特徴とする。
このような製造方法を採用することで、透過表示領域にあたる領域において位相差層を構成する高分子液晶の配向をランダム配向とすることができる。従って透過表示領域の位相差層を透過する光に対して、当該位相差層により付与される位相差が実質的にゼロである本発明に係る液晶表示装置を容易に製造することができる。
【００２７】
また本発明の液晶表示装置の製造方法は、先に記載の本発明の液晶表示装置の製造方法であって、前記上基板又は下基板の内面に配向膜を形成する工程と、前記反射表示領域にあたる領域にのみ配向処理を施す工程と、前記上基板又は下基板の内面側に高分子液晶を含む位相差層を形成する工程と、を有することを特徴とする方法であっても良い。
このような製造方法を採用することで、反射表示領域にあたる領域においてのみ有効な位相差を有する位相差層を形成することができ、もって透過表示領域の位相差層を透過する光に対して、当該位相差層により付与される位相差が実質的にゼロである本発明に係る液晶表示装置を容易に製造することができる。
【００２８】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記上基板又は下基板の内面に配向膜を形成し、該配向膜をフォトプロセスを用いてパターニングされたフォトレジストをマスクとして部分的に除去することで、前記反射表示領域にあたる領域のみに配向膜を形成する方法とすることもできる。
【００２９】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記配向膜を、感光性ポリイミドを用いて形成する方法とすることもできる。
このような製造方法を採用することで、配向膜を直接露光、現像することができるため、製造工程を簡素化することができ、製造効率を高めることができる。
【００３０】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記配向膜上に、フォトプロセスを用いてパターニングされたフォトレジストを形成し、該フォトレジストをマスクとして前記配向膜の反射表示領域にあたる領域のみにラビング処理を施す方法とすることもできる。
このような製造方法とすることで、反射表示領域にあたる領域のみが配向処理された配向膜をけいせいすることができ、もって係る領域の高分子液晶のみが所定方向に配向された位相差層が得られる。
【００３１】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記フォトプロセスによりパターニングされたフォトレジストを形成するに際して、前記下基板内面の前記反射表示領域にあたる領域に金属反射膜を形成する工程と、前記金属反射膜上に前記配向膜を形成する工程と、前記配向膜上にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストを前記金属反射膜をマスクとして露光し、パターニングする工程と、を行う方法とすることもできる。
このように反射表示領域と透過表示領域との境界を有する反射膜をマスクとして露光することで、フォトレジスト側からマスク露光を行うフォトプロセスのようにフォトマスクと金属反射膜との位置合わせを行う必要が無くなり、フォトレジストのパターニングが容易になるとともに、透過表示領域と反射表示領域の境界を正確に形成でき、高コントラストの液晶表示装置を製造することが可能になる。
【００３２】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記反射表示領域にあたる領域のみに前記配向膜を形成するに際して、前記下基板内面の前記反射表示領域にあたる領域に金属反射膜を形成する工程と、前記金属反射膜上に感光性ポリイミドを塗布して配向膜を形成する工程と、前記金属反射膜をマスクとして前記感光性ポリイミドを露光し、前記配向膜をパターニングする工程と、を行う方法とすることもできる。
この方法によれば、上記反射膜をマスクとすることによるフォトプロセス上のメリットに加え、配向膜の形成領域と金属反射膜の形成領域との位置合わせを極めて容易に行うことができ、これにより係る配向膜上に形成される位相差層において異なる配向状態の領域の境界と、透過表示領域／反射表示領域間の境界とが正確に位置合わせされる。従って、透過表示及び反射表示のいずれにおいても高品質の表示が可能になる。また、フォトレジストの形成、パターニングの工程が必要ないため、工程が簡素化されるという利点もある。
【００３３】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴としている。係る構成によれば、高輝度、高コントラストの高画質の表示が可能な液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
＜液晶表示装置の構成＞
本実施の形態の液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，  以下、ＴＦＴと略記する）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例である。
【００３５】
図１は本実施の形態の液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットの等価回路図、図２はＴＦＴアレイ基板の１つのドットの構造を示す平面図、図３は、図２に示すＡ−Ａ’線に沿う部分断面図である。なお、以下の各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００３６】
本実施の形態の液晶表示装置において、図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。また、走査線３ａがＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００３７】
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。なお、符号３ｂは容量線である。
【００３８】
次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板（下基板）の平面構造について説明する。
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、画素電極９が設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。図２では、画素電極９を１つのみ図示しているが、実際には前記配線に囲まれた矩形状の各領域に形成されている。本実施の形態において、各画素電極９および各画素電極９を囲むように配置されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域の内側が一つのドット領域であり、マトリクス状に配置された各ドット領域毎に表示が可能な構造になっている。
【００３９】
データ線６ａは、ＴＦＴ３０を構成する、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ｆのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ｆのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ｆと走査線３ａとが平面視において交差している領域（図中左上がりの斜線で示す領域）にＴＦＴ３０のチャネル領域１ａが形成されており、走査線３ａはチャネル領域１ａに対向する部分でゲート電極として機能する。
【００４０】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に延びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００４１】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ｆのチャネル領域１ａを含むＴＦＴ３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に延びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（すなわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と平面的に重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。すなわち、本実施の形態では、第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３によって前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続されている。
【００４２】
図２に示すように、一つのドット領域の周縁部には、そのほぼ中央部に開口部２０ａを有する矩形枠状の反射膜２０が形成されており、この反射膜２０が形成された領域が反射表示領域Ｒとされ、その内側の反射膜２０が形成されていない領域（開口部２０ａ）が透過表示領域Ｔとされている。また、平面視した際に反射膜２０の形成領域対応する平面領域内には、反射表示用のカラーフィルタ及び絶縁膜（液晶層厚調整層）が形成されており、その詳細は図３に示す断面構造を参照して後述する。
【００４３】
次に、図３に基づいて本実施の形態の液晶表示装置の断面構造について説明する。図３は図２のＡ−Ａ’線に沿う部分断面図である。尚、本発明はドット領域内に形成された絶縁膜や位相差層の構成に特徴があり、ＴＦＴやその他の配線等の断面構造は従来のものと変わらないため、ＴＦＴや配線部分の図示および説明は省略する。
【００４４】
図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板（下基板）１０とこれに対向配置された対向基板（上基板）２５との間にＴＮ（ツイステッドネマチック）液晶からなる液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａの液晶層側の表面に、反射膜２０と、カラーフィルタ２２ｒ、２２ｔと、配向膜１４と、位相差層２３と、保護層２４と、画素電極９とが順次形成された構成を備えている。
一方、対向基板２５は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａ上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極３１が形成された構成を備えている。
また図示は省略したが、画素電極９及び共通電極３１の上には、ポリイミド等からなる配向膜が形成されている。
【００４５】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側、および対向基板２５の外面側には、それぞれ偏光板２７，３７が設けられている。また、ＴＦＴアレイ基板の外面側にあたる液晶セルの外側には、光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト４０が設置されている。
【００４６】
ＴＦＴアレイ基板１０の反射膜２０は、アルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜で構成され、ドット領域内で部分的に形成されている。上述したように、反射膜２０の形成領域が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２０の非形成領域が透過表示領域Ｔとなる。反射表示領域Ｒ内に位置する反射膜２０上に反射表示用のカラーフィルタ２２ｒが設けられ、透過表示領域Ｔ内に位置する基板本体１０Ａ上に、透過表示用のカラーフィルタ２２ｔが設けられている。これらのカラーフィルタ２２ｒ、２２ｔは、同一色で、色純度の異なる色材層とされており、通常透過表示用のカラーフィルタ２２ｔの方が濃い色純度を有して形成される。また、カラーフィルタ２２ｒ、２２ｔは隣接するドット領域毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の異なる色を呈するものが配置されており、隣接する３つのドット領域で１つの画素が構成される。
【００４７】
反射表示用カラーフィルタ２２ｒ上の反射表示領域Ｒに絶縁膜２１が形成されている。絶縁膜２１は例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度のアクリル樹脂等の有機膜からなり、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近において段差部を形成している。すなわち、絶縁膜２１が形成されていない部分の液晶層５０の厚みが２〜６μｍ程度であるから、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚は透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚の約半分となる。つまり、絶縁膜２１は、自身の膜厚によって反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層として機能するものである。
【００４８】
上記絶縁膜２１及び透過表示用カラーフィルタ２２ｔ上に、ポリイミド等からなる配向膜１４が形成され、この配向膜１３上に、高分子液晶を含む位相差層２３が形成されている。つまり、配向膜１４は、液晶層５０の初期配向を制御するためのものではなく、位相差層２３を構成する高分子液晶の配向を制御するために設けられている。
【００４９】
そして、上記位相差層２３を覆うように保護層２４が形成され、この保護層２４上に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る平面視略矩形状の画素電極９が形成されている。また、上記画素電極９を覆うように図示略の配向膜が形成されている。
上記保護層２４は、位相差層２３の変質等を防止する、あるいはＩＴＯの密着性を向上させる目的で必要に応じて設けられるものであり、透光性を有する絶縁体で構成される。例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ３等の無機材料、あるいはアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂等の有機材料が使用できる。
【００５０】
以上の構成を備えた本実施形態の液晶表示装置では、配向膜１４は部位により異なる配向方向を有して構成されている。すなわち、透過表示領域Ｔにあたる領域の配向膜１４ｔの配向方向と、透過表示領域Ｒにあたる領域の配向膜１４ｒの配向方向とが互いに異なっている。そして、この配向膜１４の作用により位相差層２３のうち、透過表示領域Ｔに形成された位相差層２３ｔの高分子液晶の配向方向と、反射表示領域Ｒに形成された位相差層２３ｒの高分子液晶の配向方向とが互いに異なる方向となっている。
【００５１】
ここで、図４に示す説明図により本実施形態におけるドット領域内における位相差層２３等の光学軸の配置状態を説明する。図４には、１ドット領域内における位相差層２３の平面領域（すなわち画素電極９の平面領域）が示されている。上述したように、本実施形態に係る位相差層２３は、１ドット領域内において、透過表示領域Ｔにあたる矩形状の領域に形成された位相差層２３ｔと、反射表示領域Ｒにあたる矩形枠状の領域に形成された位相差層２３ｒとから構成されている。そして、図４に示すように、位相差層２３ｔの遅相軸の方向と、位相差層２３ｒの遅相軸の方向とが互いに異なる方向とされ、本実施形態の場合には前記両遅相軸が４５°の角度を成すように配置されている。また、透過表示領域Ｔの位相差層２３ｔの遅相軸と下偏光板２７の透過軸とがほぼ平行に配置されている。従って本実施形態の場合、透過表示領域Ｔの位相差層２３ｔの透過軸と、ＴＦＴアレイ基板１０と隣接する液晶分子の配向方向とがほぼ平行に配置され、反射表示領域Ｒの位相差層２３ｒの遅相軸と、前記液晶分子の配向方向とは４５°異なって配置されている。
【００５２】
上記のように位相差層２３ｔ、２３ｒの遅相軸が配置されていることで、透過表示領域Ｔにおいては、位相差層２３ｔの遅相軸と平行な直線偏光が入射するため、係る直線偏光に対し、位相差層２３ｔは実質的に位相差を付与しないようになっており、反射表示領域Ｒにおいては、ほぼ円偏光又は位相差層２３ｒの遅相軸と４５°の角度を成す向きの直線偏光が入射するため、係る光に対しては位相差層２３ｒは有効に位相差を付与するようになっている。
【００５３】
このように、本実施の形態の液晶表示装置においては、ＴＦＴアレイ基板１０内面に設けられた位相差層２３のうち、反射表示領域Ｒにあたる領域に形成された位相差層２３ｒのみが有効な位相差層として機能するようになっているため、例えば透過表示領域における液晶層５０のリタデーション値を１／２波長板として機能するように設定するか、又は旋光作用を利用して偏光方向が９０度回転するようにして透過表示を行うようにすれば、直線偏光のみで透過表示を行うことが可能となり、図９に示す従来の装置で用いていた上下の位相差板をともに不要とすることができ、部品点数の削減と、液晶表示装置の薄型化を実現することができる。
また、位相差層２３は、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒにおいて同一の層で形成されるため、パターニングにより選択的に反射表示領域Ｒのみに位相差層を形成するのに比べて、製造が容易であるという利点も有している。
【００５４】
また、本実施の形態の液晶表示装置によれば、反射表示領域Ｒに絶縁膜２１を設けたことによって反射表示領域Ｒの液晶層５０の厚みを透過表示領域Ｔの液晶層５０の厚みの略半分と小さくすることができるので、反射表示領域Ｒにおけるリタデーションと透過表示領域Ｔにおけるリタデーションを略等しくすることができ、その結果反射表示領域Ｒにおける電圧特性と透過表示領域Ｔにおける電圧特性とをほぼ同一に揃えることができる。これにより、電圧を印加した際の両領域における液晶層の挙動が一致するので、高コントラストの表示が得られる。
【００５５】
尚、透過表示領域Ｔの位相差層２３ｔの遅相軸と、下偏光板２７の透過軸とは、概ね直交するように配置しても構わない。この場合には、下偏光板２７を透過して位相差層２３ｔに入射した直線偏光の向きと、位相差層２３ｔの進相軸とが平行になり、上記と同様に位相差層２３ｔを透過する光に対して実質的に位相差が付与されないようにすることができる。
また、本実施の形態では、位相差層２３ｔの遅相軸と、位相差層２３ｒの遅相軸との成す角度が丁度４５°であるとしているが、両者の交差角度を正確に規定するのは困難な場合があり、また、交差角度にある程度のずれが生じていても実用的な表示品質を得ることができる。具体的には、上記交差角度は、４５°±５°の範囲内であれば、実用上問題ない表示品質が得られる。
さらには、上記では位相差層２３ｔの遅相軸と下偏光板２７の透過軸とが平行であるとしているが、これらの配置についてもある程度のずれは許容され、具体的には、位相差層２３ｔの遅相軸と下偏光板２７の透過軸との交差角度が０°±５°の範囲内であれば、実用上問題とならない表示品質が得られる。
【００５６】
次に、本実施の形態の液晶表示装置の表示原理を図５を用いて説明する。尚、以下の説明では液晶層５０のリタデーション値を反射表示領域Ｒで１／４波長板として機能するように設定し、透過表示領域Ｔで１／２波長板として機能するように設定するとし、反射表示領域Ｒの位相差層２３ｒのリタデーション値を１／４波長板として機能するように設定している。ここで１／４波長板としての機能とは直線偏光を円偏光に変換する機能を有し、１／２波長板とは直線偏光の偏光方向を９０度回転する機能を有することを意味する。また、これらは一例であり、位相差層２３ｒ及び液晶層５０のリタデーション値を他の組み合わせとすることもできる。
【００５７】
まず、暗表示を行う場合には、液晶層５０に電圧を印加した状態（選択電圧印加状態）とし、液晶層５０が、それを透過する光に対して作用しない状態とする。反射表示においては、上偏光板３７の上方から入射した光は、上偏光板３７の透過軸を紙面に垂直とすると、上偏光板３７を透過した後、紙面に垂直な直線偏光となり、そのままの状態で液晶層５０を透過する。そして、紙面に垂直な直線偏光は、反射表示領域Ｒに設けられた位相差層２３ｒを透過した後、左回りの円偏光となる。次に、この円偏光が反射膜２０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、位相差層２３ｒを再度透過した後、紙面に平行な直線偏光となり、そのままの状態で液晶層５０を透過する。ここで、上偏光板３７は紙面に垂直な透過軸を有しているので、紙面に平行な直線偏光は上偏光板３７に吸収されて外部（観察者側）へは戻らず、暗表示となる。
【００５８】
一方、透過表示においては、バックライト４０から出射された光は、下偏光板２７の透過軸を紙面に平行とした場合、下偏光板２７を透過した後、紙面に平行な直線偏光となり、反射膜２０の開口部２０ａを介して透過表示領域の位相差層２３ｔに入射する。ここで、上記直線偏光は位相差層２３ｔの遅相軸と平行であるため、そのままの状態で液晶層５０に入射し、透過する。この光は、反射モードと同様、上偏光板３７に吸収されるので、暗表示となる。
【００５９】
次に、明表示を行う場合には、液晶層５０に電圧を印加しない状態（非選択電圧印加状態）とする。すなわち、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０のリタデーション値が１／４波長、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０のリタデーション値が１／２波長となるようにする。
反射表示においては、上偏光板３７を透過した紙面に垂直な直線偏光は、液晶層５０の作用を受け位相差層２３ｒの表面に到達した段階で左回りの円偏光となる。そして、位相差層２３ｒを透過して紙面に平行な直線偏光とされて、反射膜２０の表面でそのままの偏光状態で反射される。その後、位相差層２３ｒを再度透過すると、左回りの円偏光に戻る。次に、この光が液晶層５０を再度透過した段階で紙面に垂直な直線偏光に戻り、紙面に垂直な透過軸を有する上偏光板３７を透過して外部（観察者側）へ戻り、明表示となる。
【００６０】
一方、透過表示においては、バックライト４０から出射され、下偏光板２７を透過した紙面に平行な直線偏光は、反射膜２０の開口部２０ａを介して位相差層２３ｔに入射する。そして、上記直線偏光は位相差層２３ｔの遅相軸と平行であるため、その偏光状態に変化を生じることなく位相差層２３ｔを透過して液晶層５０に入射する。その後、液晶層５０の作用により液晶層１６を透過した段階で紙面に垂直な直線偏光となり、紙面に垂直な透過軸を有する上偏光板３７を透過して外部へ戻り、明表示となる。
【００６１】
また、透過表示において、下偏光板２７を透過した紙面に平行な直線偏光のうち、反射膜２０の裏面で反射した光は、そのまま下偏光板２７を透過してバックライト４０に戻り、バックライト４０の下面側に設けられた反射板で反射して再度液晶層５０側に向けて出射されるので、反射膜２０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。
【００６２】
このように、本実施形態の液晶表示装置では、透過表示において表示光の一部が上偏光板３７に吸収されるという図９に示す従来の液晶表示装置の問題が生じることがないため、明るい透過表示が可能であり、また、反射膜２０の裏面で反射されたバックライト４０の光を再利用できるため、さらに明るい表示が可能である。
【００６３】
尚、上記表示原理の説明においては、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０のリタデーション値を１／２波長としたが、液晶の旋光作用を利用して透過表示を行う構成とすることもでき、その場合には偏光状態の変化が液晶層５０の層厚に影響されにくくなるため、高画質の透過表示が可能になる。
【００６４】
以上説明した第１の実施の形態では、位相差層２３ｔの遅相軸の方向と、位相差層２３ｒの遅相軸の方向とが４５°の角度を成して交差する向きとし、位相差層２３ｔの遅相軸と下偏光板２７の透過軸とを平行とすることで、透過表示領域に形成された位相差層２３ｔにおける位相差が実質的にゼロとなるようにしているが、透過表示領域の位相差層２３ｔを構成する高分子液晶が配向されていない状態（ランダム配向）である場合にも、位相差層２３ｔの位相差が実質的にゼロになるので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
＜液晶表示装置の製造方法＞
次に、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法について図３を参照して説明する。尚、以下では本実施形態の製造方法の特徴とするところである配向膜１４の配向処理工程と、位相差層の形成工程についてのみ説明することとする。
本実施形態に係る配向膜１４及び位相差層２３を形成するには、まず、スピンコート法、フレキソ印刷等により、絶縁膜２１とカラーフィルタ２２ｔとを覆うように、後に配向膜１４となるポリイミド膜を形成する。次いで、ラビングクロス等を用いて擦ることでポリイミド膜の全面にラビング処理（配向処理）を施す。この時、配向処理方向は透過表示領域Ｔにあたる領域の配向方向と一致するようにする。
その後、このポリイミド膜上にフォトレジストを塗布し、露光、現像処理（フォトプロセス）を行うことで、反射表示領域Ｔにあたる領域のフォトレジストを除去する。次いで、反射表示領域Ｒにあたる露出部分を最初のラビング処理方向とは異なった方向にラビング処理を行うと、最初の配向処理方向はリセットされて２度目の配向処理方向に配向機能を有する配向膜１４ｒが形成され、フォトレジストを除去することで図３に示す、異なる方向に配向処理された２つの領域（１４ｔ、１４ｒ）を有する配向膜１４を形成することができる。
【００６６】
そして、上記配向膜１４上に高分子液晶からなる層を形成すると、前記高分子液晶が配向膜１４の配向処理方向に沿って配向され、異なる遅相軸方向を有する反射表示領域の位相差層２３ｒと、透過表示領域の位相差層２３ｔとを有する位相差層２３が得られる。高分子液晶からなる層としては、高分子液晶そのものを基板上に配向させた以外に、例えば重合性液晶モノマーを基板上で重合させたもの、架橋性高分子液晶を基板上で架橋させたものがある。
【００６７】
上記位相差層２３は、例えば以下の３通りの方法によって形成することができる。
（１）高分子液晶溶液を用いる方法
第１の方法は、まず、先の配向膜１４上に高分子液晶溶液をスピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）により塗布する。ここで用いる高分子液晶は、例えばＰＬＣ−７０２３（商品名、旭電化工業（株）製）の８％溶液であり、溶媒はシクロヘキサノンとメチルエチルケトンの混合液、アイソトロピック転移温度が１７０℃、屈折率異方性Δｎが０．２１のものである。
【００６８】
次に、高分子液晶層のプレベイクを８０℃で１分間行い、さらに高分子液晶のアイソトロピック転移温度（１７０℃）以上となる１８０℃で３０分間加熱した後、徐々に冷却して高分子液晶を配向させる。この高分子液晶の配向時に、配向膜１４ｒ、１４ｔの配向処理方向に応じて高分子液晶は配向され、異なる遅相軸方向を有する位相差層２３ｒ及び位相差層２３ｔが得られる。本発明者がこの条件で実際に製造したところ、膜厚は６３０ｎｍ、リターデーションは１３３ｎｍが得られ、各々の位相差層２３ｒ、２３ｔにおいて異なる方向の遅相軸が現れることが確認されている。
【００６９】
（２）重合性液晶モノマーを用いる方法
第２の方法は、第１の方法と同様にして配向膜１４を形成した基板上に、重合性液晶モノマーであるＵＶキュアラブル液晶ＵＣＬ−００８−Ｋ１（商品名、大日本インキ化学工業（株）製）の溶液を、スピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）により塗布する。ここで用いる液晶性モノマー溶液は、Ｎメチル−２ピロリジノンとγ−ブチロラクトンの混合溶媒に２５％に希釈したものであり、アイソトロピック転移温度が６９℃、屈折率異方性Δｎが０．２０である。
【００７０】
次に、重合性液晶モノマーを６０℃で５分間乾燥させ、アイソトロピック転移温度（６９℃）以上となる８０℃で５分間加熱した後、徐々に冷却して液晶性モノマーを配向させる。この重合性液晶モノマーの配向時に、配向膜１４ｒ、１４ｔの配向処理方向に応じて重合性液晶モノマーは配向される。次いで、３６５ｎｍの波長にピークをもつ紫外光を用いて露光（例えば露光強度が３０００ｍＪ／ｃｍ２）を行うことにより重合性液晶モノマーを配向状態のまま光重合させ、異なる遅相軸方向を有する位相差層２３ｒ及び位相差層２３ｔが得られる。これにより、液晶モノマー重合体としての高分子液晶からなる位相差層２３が得られる。本発明者がこの条件で実際に製造したところ、膜厚は６５０ｎｍが得られ、リターデーションは１３０ｎｍであった。液晶モノマーは一般に高分子液晶よりも配向が容易であり、かつ配向後に重合させることによって耐熱性の高い膜が得られる。
【００７１】
（３）架橋性高分子液晶を用いる方法
第３の方法は、第１の方法と同様にして配向膜１４を形成した基板上に、オルガノシロキサンを主成分とする架橋性高分子液晶の混合物の溶液を、スピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）により塗布する。ここで用いる架橋性高分子液晶溶液は、トルエンおよびテトラヒドロフランからなる溶媒により２０％に希釈したものであり、また重合開始剤が３％添加してある。アイソトロピック転移温度は１２８℃、結晶化温度が７０℃、屈折率異方性Δｎは０．１８である。オルガノシロキサンとしては、例えば、特許３１９５３１７号公報に記載の公知の材料が使用できる。
【００７２】
次に、上記架橋性高分子液晶を９０℃で５分間乾燥させ、そのまま９０℃のネマチック状態に保つと、配向膜１４ｒ、１４ｔの配向処理方向に応じて架橋性高分子液晶が配向する。配向状態のまま紫外光を用いて露光を行うことによって架橋性高分子液晶を三次元架橋させ、異なる遅相軸方向を有する位相差層２３ｒ及び位相差層２３ｔが得られる。本発明者がこの条件で実際に製造したところ、膜厚は７５０ｎｍが得られ、リターデーションは１３５ｎｍであった。配向後に架橋させることによって、耐熱性の高い膜が得られる。
【００７３】
また、先に記載のように、本実施形態の液晶表示装置においては、透過表示領域の位相差層２３ｔをランダム配向としてもよい。係る構成の液晶表示装置を製造するには、透過表示領域の配向膜１４ｔが実質的に配向処理を施されていない状態とすればよい。すなわち、上述の製造方法における配向膜１４の形成工程を以下の工程に変更する。
まず、先の方法と同様に絶縁膜２１とカラーフィルタ２２ｔとを覆うように、後に配向膜１４となるポリイミド膜を形成する。次いで、このポリイミド膜上にフォトレジストを塗布し、露光、現像処理を行うことで、反射表示領域Ｒにあたる領域のフォトレジストを除去する。次いで、ラビングクロス等を用いて擦ることでポリイミド膜の露出部分にラビング処理（配向処理）を施し、図３に示す配向膜１４ｒにあたる領域を形成する。その後、単にフォトレジストを除去すれば、透過表示領域にあたる領域で配向処理されていない配向膜が得られる。そして、この配向膜１４上に上記３種類のいずれかの方法により高分子液晶層を形成することで、反射表示領域の位相差層２３ｒのみが有効な位相差を有する位相差層２３が得られる。
【００７４】
また、上記透過表示領域の位相差層２３ｔがランダム配向の高分子液晶からなる位相差層２３を形成するに際しては、以下の形成方法により配向膜１４を形成することもできる。
すなわち、上記と同様にして形成したポリイミド膜にまずラビング処理を行い、その後、このポリイミド膜上にフォトレジストを塗布し、露光、現像処理を行うことで、透過表示領域Ｔにあたる領域のフォトレジストを除去する。そして、パターニングされたフォトレジストをマスクとしてポリイミド膜の表面を軽微にエッチングすることで透過表示領域にあたる領域の配向処理を無効化する。その後フォトレジストを除去すれば反射表示領域にあたる領域のみが配向処理された配向膜１４が得られる。
【００７５】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図６を参照して説明する。
図６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。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と同様であり、異なる点は、位相差層の高分子液晶を配向させるための配向膜が反射表示領域にあたる領域のみに設けられている点のみである。したがって、図６において図１ないし図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
本実施形態の液晶表示装置は、図６に示すように、位相差層２３を構成する高分子液晶の配向方向を制御するための配向膜１４が、反射表示領域Ｒにあたる領域に形成された絶縁膜２１上のみに設けられており、位相差層２３は、この配向膜１４及び透過表示用カラーフィルタ２２ｔを覆って形成されている。
このような構成とされていることで、配向膜１４上に形成された位相差層２３ｒのみが有効な位相差を有し、配向膜１４存在しない領域に形成された位相差層２３ｔは、高分子液晶の配向がランダムになるために実質的に位相差を有さないものとされる。従って、反射膜２０の開口部２０ａを介して入射するバックライト４０の光に何ら作用せずに透過する。これにより、例えば透過表示領域における液晶層５０のリタデーション値を１／２波長とするか、又は旋光作用を利用して透過表示を行うようにすれば、直線偏光のみで透過表示を行うことが可能となり、図９に示す従来の装置で用いていた上下の位相差板をともに不要とすることができ、部品点数の削減と、液晶表示装置の薄型化を実現することができる。
【００７７】
また、透過表示において表示光の一部が上偏光板に吸収されるという図９に示す従来の液晶表示装置の問題が生じることがないため、明るい透過表示が可能であり、反射膜２０の裏面で反射されたバックライト４０の光を再利用できるため、さらに明るい表示が可能である。
【００７８】
上記構成の本実施形態の液晶表示装置を製造するには、第１の実施の形態で説明した液晶表示装置の製造方法において、配向膜１４をパターニングする工程を導入すればよい。
まず、スピンコート法、フレキソ印刷等により、絶縁膜２１とカラーフィルタ２２ｔとを覆うように、後に配向膜１４となるポリイミド膜を形成する。次いで、このポリイミド膜にラビング処理を施す。その際のラビング方向は、反射表示領域において位相差層を構成する高分子液晶の配向方向とする。
次いで、このポリイミド膜上にフォトレジストを塗布し、露光、現像処理を行うことで、透過表示領域Ｔにあたる領域のフォトレジストを除去して、図６に示す配向膜１４を形成することができる。
また、上記ポリイミド膜のラビング処理と、フォトプロセスによるパターニング処理との順序を入れ替えても良い。
【００７９】
あるいは、上記配向膜１４を形成するために感光性ポリイミドを用いることもできる。感光性ポリイミドは、ネガ型、ポジ型のいずれであっても構わないが、ポジ型の感光性ポリイミドを用いるならば、ドット領域内に矩形枠状に形成されている反射膜２０をマスクとした裏面露光によりポリイミド膜の露光を行うことができるため、フォトマスクを用いてフォトレジストを露光する方法のように、フォトマスクと反射膜２０との位置合わせを行う必要が無く、高精度にポリイミド膜をパターニングして反射表示領域のみに配向膜１４を形成できるという利点がある。
【００８０】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図７を参照して説明する。
図７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。尚、図７において図１ないし図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８１】
図７に示す本実施形態の液晶表示装置と、図６に示す第２実施形態の液晶表示装置とを比較すると、反射表示用のカラーフィルタ２２ｒ上に絶縁膜２１が設けられておらず、やや厚く（１〜３μｍ程度）に形成された配向膜１４が形成されている点で異なっている。すなわち、本実施形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さと透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚さを異ならせるための液晶層厚調整層の機能を厚く形成した配向膜１４により実現している点に特徴を有している。
また、本実施形態においても配向膜１４は、反射表示領域Ｒにあたる領域のみに形成され、位相差層２３は配向膜１４と透過表示用カラーフィルタ２２ｔを覆うように形成されている。
上記本実施形態に係る配向膜１４の作製に際しては、先の第２の実施の形態の製造方法によるポリイミド膜のパターニング工程をそのまま適用することができる。
【００８２】
上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置によれば、マルチギャップ構造を実現するための液晶層厚調整層を、配向膜１４が兼ねているため、別途絶縁膜を形成して液晶層厚調整層とする場合に比して工数を大きく削減することができ、製造歩留まり及び製造コストに優れる液晶表示装置とすることができる。また、上記配向膜１４を感光性ポリイミドにより構成するならば、反射膜２０をマスクとする裏面露光により感光性ポリイミドのパターニングを行うことができるため、より精度良く配向膜１４を形成できる。これにより、反射表示領域Ｒの液晶層５０の層厚が正確に制御されたマルチギャップ構造を形成することができ、高コントラストの表示が得られる。
また、透過表示領域の位相差層２３ｔの遅相軸と、下偏光板２８の透過軸とが平行に配置されていることで、位相差層２３ｔが実質的に位相差を有さないようになっていることにより、明るい透過表示が得られるという先の実施の形態の効果が得られるのは勿論である。
【００８３】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図８を参照して説明する。
図８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。尚、図８において図１ないし図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施の形態の液晶表示装置もＴＦＴアレイ基板１０の構成に特徴を有しており、本実施形態に係るＴＦＴアレイ基板１０は、基板本体１０Ａの内面側に、平面視矩形枠状の反射膜２０と、反射膜２０上に形成された反射表示用カラーフィルタ２２ｒと、反射膜２０の開口部２０ａにあたる領域に形成された透過表示用カラーフィルタ２２ｔと、反射表示用カラーフィルタ２２ｒ及び透過表示用カラーフィルタ２２ｔを覆って形成された配向膜１４と、この配向膜１４上に形成された位相差層２３と、位相差層２３を覆って形成された保護層２４と、保護層２４上の反射表示領域Ｒにあたる領域に形成された絶縁膜２１と、絶縁膜２１及び保護層２４上に形成された画素電極９と、を備えて構成されている。また、基板本体１０Ａの外面側に下偏光板２８が設けられている。
【００８５】
本実施形態の場合、反射表示領域Ｒの液晶層厚と透過表示領域Ｔの液晶層厚とを異ならせるための液晶層厚調整層として機能する絶縁膜２１が、保護層２４上に形成されている。また、配向膜１４は、反射表示領域にあたる領域部（１４ｒ）と、透過表示領域にあたる領域部（１４ｔ）とで異なる方向に配向処理を施されており、その上に形成された位相差層２３を構成する高分子液晶の配向方向も、反射表示領域の位相差層２３ｒと、透過表示領域の位相差層２３ｔとで異なっている。本実施形態においても、先の第１の実施形態と同様に、位相差層２３ｒの遅相軸と、位相差層２３ｔの遅相軸とは互いに４５°で交差する向きに配置され、位相差層２３ｔの遅相軸と下偏光板２８の透過軸とが平行に配置されている。
【００８６】
上記構成の本実施形態の液晶表示装置によれば、液晶層厚調整層である絶縁膜２１が位相差層２３及び保護層２４より上側（液晶層側）に形成されているので、位相差層２３より下側（基板本体１０Ａ側）に上記絶縁膜２１を形成する場合に比してレベリングの影響を受けにくくなるため、透過表示領域と反射表示領域の境界の段差をより正確に形成することができ、もって表示コントラストの向上を図ることができる。
【００８７】
また本実施形態の液晶表示装置において、透過表示領域の位相差層２３ｔの遅相軸と、下偏光板２８の透過軸とが平行に配置されていることで、位相差層２３ｔが実質的に位相差を有さないことから、透過表示を直線偏光のみを用いて行えるようになり、もって明るい透過表示が得られるという先の実施の形態の効果が得られるのは勿論である。
【００８８】
尚、上記透過表示領域の位相差層２３ｔがランダム配向でとされていても同様の効果を得ることができるのは、第１の実施の形態と同様である。また、本実施の形態では位相差層２３の変質を奉仕するための保護層２４を位相差層２３と絶縁膜２１との間に形成しているが、保護層２４を設けずに、絶縁膜２１が位相差層２３を覆うように形成して保護層を兼ねるようにしてもよい。このような構成とすることで、部品点数及び工数を削減でき、製造コストの低減が図れる。
【００８９】
（電子機器）
図１０は、本発明に係る液晶表示装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話１３００は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高輝度、高コントラストの反射／透過表示を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の等価回路図である。
【図２】図２は、同、液晶表示装置の１ドットの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、同、液晶表示装置の図２のＡ−Ａ’線に沿う部分断面図である。
【図４】図４は、同、位相差層の遅相軸方向を説明するための模式平面図である。
【図５】図５は、同、液晶表示の表示原理を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図９】図９は、従来の半透過反射型液晶表示装置の部分断面図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０  ＴＦＴアレイ基板（下基板）
１４，１４ｒ，１４ｔ  配向膜
２０  反射膜
２２ｔ、２２ｒ  カラーフィルタ
２３，２３ｔ，２３ｒ  位相差層
２５  対向基板（上基板）
Ｔ  透過表示領域
Ｒ  反射表示領域
【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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