(57)【要約】【課題】  本発明は、デュアルギャップ構造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ＯＣＢモード方式とフィールドシーケンシャル方式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、一方の基板３上の配向膜が５゜以下のプレチルト角の配向膜、他方の基板２の光反射表示部３５に設けられている配向膜２９ｂが垂直配向タイプの配向膜とされ、光透過表示部３０の配向膜２９ａが５゜以下のプレチルト角を発現する配向膜とされ、光透過表示部３０に対応する一方の基板の配向膜４４のプレチルトの方向と光透過表示部３０に対応する他方の基板の配向膜２９ａのプレチルトの方向が逆向きとされてなる。【選択図】      図１
2005352134.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とされるとともに、
前記光反射性の画素電極の下に前記光透過表示部の絶縁層よりも厚い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、
前記一方の基板上の配向膜が１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜とされ、前記他方の基板の光反射表示部に設けられている配向膜が垂直配向タイプのプレチルト角の配向膜とされ、前記他方の基板の光透過表示部の配向膜が１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜とされ、前記光透過表示部に対応する前記一方の基板の配向膜のプレチルトの方向と前記光透過表示部に対応する前記他方の基板の配向膜のプレチルトの方向が同じ向きとされてなることを特徴とするフィールドシーケンシャルＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項２】
前記一方の基板の１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜と前記他方の基板の光透過表示部の１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜とが、それらの間の液晶に電界印加時にベンド配向を促す向きに液晶分子を配向させるものであることを特徴とするフィールドシーケンシャルＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項３】
前記１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜を構成する高分子膜は、第１の方向に沿って繰り返す微細な転写凹凸形状と、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って繰り返す微細な転写凹凸形状を有し、少なくとも第２の方向に沿って繰り返す微細な凹凸形状の各凸部の断面形状が左右非対称であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィールドシーケンシャルＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項４】
前記光反射表示部の垂直配向タイプの配向膜は、少なくとも表面に形状異方性が付与された高分子膜からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィールドシーケンシャルＯＣＢモード半透過反射型液晶表示装置。
【請求項５】
前記一方の基板の光反射表示部の１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜と前記他方の基板の光反射表示部の垂直配向タイプの配向膜とによる配向規制力により、それらの間に存在する液晶が、電界印加時に前記光透過表示部でベンド配向される液晶のうち、前記一方の基板から液晶層中央部の配向状態に近似するように、配向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フィールドシーケンシャル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を行うことができる半透過反射型液晶表示装置に係わり、より詳しくは光反射表示部と光透過表示部とで液晶層の厚みが異なるデュアルギャップタイプの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配向膜の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 Tranistor ：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 Birefringence）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同じ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】
ところで、先のデュアルギャップ構造の半透過反射型液晶表示装置に先のＯＣＢモードの液晶表示装置を適用しようとすると、微細な画素毎にプレチルトの方向の異なる配向膜を段差を有する透過表示領域と反射表示領域に使い分けてそれぞれ設ける必要が生じ、好ましい配向膜を設けること自体が極めて困難な問題がある。
例えば上述のプレチルトの方向が異なる配向膜を形成する場合、全画素領域に特定の配向状態になるように一端配向膜を形成した後、配向状態を異ならせようとする画素毎の各領域に相当する配向膜を取り除き、別の配向膜を再度各領域毎に形成するなどの複雑な微細加工処理が必要であるが、画素を複数に分割するような微細な領域に、個々に異なるプレチルトの配向膜を形成し分けることは、製造工程が複雑になり、大量生産する場合に困難性が高くなる問題がある。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、デュアルギャップ構造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もＯＣＢモード方式とフィールドシーケンシャル方式を実現することができ、製造が容易なフィールドシーケンシャル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】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、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とされるとともに、前記光反射性の画素電極の下に前記光透過表示部の絶縁層よりも厚い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、前記一方の基板上の配向膜が１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜とされ、前記光反射表示部の上に設けられている配向膜が垂直配向になるプレチルト角の配向膜とされ、前記他方の基板の光透過表示部の配向膜が１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜とされ、前記他方の基板の光透過表示部に対応する前記一方の基板の配向膜のプレチルトの方向と前記光透過表示部に対応する前記他方の基板の配向膜のプレチルトの方向が同じ向きとされてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記一方の基板の１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜と前記他方の基板の光透過表示部の１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜とが、それらの間の液晶に電界印加時にベンド配向を促す向きに液晶分子を配向させるものである。
前記１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜を構成する高分子膜は、第１の方向に沿って繰り返す微細な転写凹凸形状と、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って繰り返す微細な転写凹凸形状を有し、少なくとも第２の方向に沿って繰り返す微細な凹凸形状の各凸部の断面形状が左右非対称であることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記光反射表示部の垂直配向タイプの配向膜は、少なくとも表面に形状異方性が付与された高分子膜からなることを特徴とする。
本発明は、前記一方の基板の光反射表示部の１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜と前記他方の基板の光反射表示部の垂直配向タイプの配向膜とによる配向規制力により、それらの間に存在する液晶が、電界印加時に前記光透過表示部でベンド配向させる液晶のうち、前記一方の基板から液晶層中央部までの液晶のベンド配向状態に近似するように、配向されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、光透過表示部と光反射表示部を有し、透過表示と反射表示を行うことができるマルチギャップ構造であって、高速応答が可能なＯＣＢモードの表示形態をフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置で実現することができる。
１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜を凹凸形状の配向膜で実現するので、凹凸形状の転写による形成手法を採用することができ、その場合に微細な画素毎に分割した光透過表示部と光反射表示部であっても、配向膜の作り込みが容易にできる。
１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜として、アンカリングエネルギーが先の範囲のものを採用することができる。また、１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜として、第１の方向と第２の方向に非対称形状の凹凸形状を採用することができ、これによりベンド配向状態に液晶が配向し易くなる。
【００１２】
光反射表示部において１０゜以下のプレチルト角を発現する配向膜と垂直配向モードの配向膜の組み合わせにより、光反射表示部の液晶に対し、電界印加時に前記光透過表示部でベンド配向させる液晶のうち、前記一方の基板から液晶層中央部までの液晶の配向状態に近似するように配向させることが可能であり、その場合に電界印加時に、光反射部の液晶が円滑にベンド配向する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、この形態の半透過型液晶表示装置Ａは、図２に示すように、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の背面側に配されたバックライトＢＬと、液晶パネル１の上面側に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。なお、先のバックライトＢＬは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色の３原色の光を時分割に発光可能な構成とされていて、バックライトＢＬから発せられた時分割の光を液晶パネル１を透過させて使用者が見ることができるように構成されている。また、液晶パネル１の上面側のフロントライトＦＬにおいても同様にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色の３原色の光を時分割に発光可能な構成とされていて、フロントライトＦＬから発せられた時分割発光された光を液晶パネル１に入射させて液晶パネル１で反射させ、この反射光を使用者が見ることができるように構成されている。
【００１４】
「液晶パネルの構造」
前記液晶パネル１は、図３に示すように、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。
【００１５】
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、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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、走査線７と信号線８とが囲む矩形状の各領域の中央部側にＩＴＯなどの透明電極材料からなる透明電極１９が、基板本体６上に直接位置するように形成されている。従ってこれらの透明電極１９は先のゲート電極１３と同一面位置に形成されている。これらの透明電極１９はその一端１９ａに乗り上がる形で接続された先のソース電極１７の一端の接続部１７ａに直に接続されるとともに平面視短冊状に形成されている。この透明電極１９は、図３に示すように走査線７と信号線８とが囲む矩形状の領域の縦幅より若干短く、先の矩形状の領域の横幅の数分の１程度の大きさに形成されている。
【００１８】
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、かつ、先の透明電極１９を覆わないようにして基板上に形成されている。なおここで、ゲート絶縁膜１５を形成する位置は、少なくとも透明電極１９とソース電極１７の接続部分を除く位置とする必要があるので、この実施形態では透明電極１９上にゲート絶縁膜１５を形成していないが、透明電極１９においてソース電極１７との接続部分のみを除くように透明電極１９上にゲート絶縁層１５を形成しても差し支えない。
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。ソース電極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。
【００１９】
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。
また、基板本体６上には有機材料からなる絶縁膜２０が積層され、この絶縁膜２０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。
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２０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、この画素領域が液晶パネル１での表示領域に相当する。
【００２０】
絶縁膜２０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２０は基板本体６上に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とともに、厚膜の絶縁膜２０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るようになっている。
【００２１】
次に、絶縁膜２０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が形成されるとともに、先の各透明電極１９の上に位置するように窪部２２が形成され、この窪部２２の位置に相当する部分の画素電極１１には窪部２２の開口部２２ａに合致するような平面形状の透過部（透孔）２３が形成されている。これらの窪部２２は絶縁膜２０をその深さ方向に大部分除去してその底部２２ｂ側に一部分のみを被覆層２０ａとして残すように形成されるとともに、窪部２２の平面形状は先の透明電極１９の平面形状に対応するように透明電極１９よりも若干短い短冊状に形成されている。
各画素領域において、窪部形成部分が基板２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、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側からの入射光を反射する光反射部３５とされている。
【００２２】
また、先の画素電極１１の１つが、ほぼ１つの画素領域に対応し、透過部２３の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凹部を設けることとなる。
コンタクトホール２１には導電材料からなる導電部２５が形成され、この導通部２５を介して、先の画素電極１１と、絶縁膜２０の下層側に配置されたソース電極１７とが電気的に接続されている。従ってソース電極１７は画素電極１１と透明電極１９の両方に電気的に接続されている。
【００２３】
ところで、絶縁膜２０の表面には画素領域に対応する位置に、転写型を絶縁膜２０の表面に圧着する等して形成された複数の凹部２６が設けられている。この絶縁膜２０の表面に形成された複数の凹部２６は、図５に示すように画素電極１１に所定の表面凹部形状２８を付与し、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連続させて隣接するように密接配置されている。
【００２４】
これらの凹部２７の内面は、この実施形態では球面状に形成され、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受光角０〜５゜を中心として広い範囲で略非対称となるようになっている。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。
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４の１つの画素上に鎖線で示しておく。
【００２５】
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２０と窪部２２と凹部２７を覆うようにポリイミド等からなる下基板側配向膜２９が形成されている。この下基板側配向膜２９は、光透過部３０上に形成する部分と、光反射部３５上に形成する部分とで異なる配向処理が施されたもので、光透過部３０の液晶層側の面に形成された透過部配向膜２９ａと、光反射部３５の液晶層側の面に形成された光反射部の配向膜２９ｂとから構成されている。前記光透過部３０側の配向膜２９ａは後述する対向基板３側の配向膜４４と同じ後述の材料からなる。
【００２６】
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、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。この上基板側配向膜４４は図６に示すような凹凸形状の配向膜とされている。
この配向膜（一方の基板側の配向膜）４４は、先に説明した基板６側の配向膜４４と同じく、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、プレティルト角が０゜を超えて１０゜以下、例えば２〜８゜の範囲とされる。    
【００２７】
前記配向膜、２９ａ、４４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２９ａ、４４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。
【００２８】
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、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は、０度より大きく、３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、３度を超えると、配向力の低下が徐々に認められるからである。
【００２９】
さらに図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、１．２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０に近い値にすることができる。
【００３０】
これらの配向膜２９ａ、４４の膜厚としては、例えば５０〜２００ｎｍ程度とされる。
【００３１】
この配向膜２９ａ、４４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２９ａ、４４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。
【００３２】
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。
【００３３】
次に、光反射部３５の配向膜２９ａは垂直配向モードを発現可能な配向膜からなる。この配向膜２９ａは先に記載の配向膜２９ａ、４４と同様に転写により形成されるが、その表面部に断面正三角型あるいはそれに類似する三角型の凸条を規定のピッチで形成してなる凸部６０が形成され、この凸部６０を備えた配向膜２９ｂはそれにごく近い液晶分子を８５゜〜９０゜の範囲で起立した状態に保持する垂直配向モードを発現可能な配向膜として形成されている。
この配向膜２９ｂの凸部６０を製造する方法については先に説明した配向膜２９ａ、４４の場合と同じような転写法を利用することができる。これらの凸部６０の高さは数１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度、幅は数１０〜１００ｎｍ程度とすることができる。
【００３４】
以上説明した配向膜２９ａ、４４の表面の凸条５４の向きと液晶分子の配向状態を図９に示す。また、図９に先に説明した配向膜２９ａ、４４におけるそれぞれの凸条５４の向きを比較して示す。この図９に示すように下基板側の配向膜２９ａは緩斜面６２が右下向き（右下がり斜面）、上基板側の配向膜４４は傾斜面６２が右上向き（右上がり斜面）とされ、液晶分子を電圧無印加状態で図９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２〜８゜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２〜８゜程度のプレチルト角で右上がり状態とされている。
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は垂直配向膜であるので、液晶分子の配向状態は図９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２〜８゜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右上がり向きの８５゜〜９０゜の垂直配向状態とされる。
【００３５】
なお、図２においては図面の簡略化のために、基板２の液晶側の種々の層と配線並びに基板３の液晶側の種々の層を略して記載し、配向膜２９、４４の位置関係のみを示し、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。
【００３６】
本実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ａでは、上記のように絶縁膜２０に凹部画素電極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。
【００３７】
「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。バックライトＢＬにおいて、導光板５２の一側にバー導光体５５が配置され、そのバー導光体５５の一端側または両端側にＬＥＤからなる３原色発光可能な発光体を備えた光源５３が配置されている。即ち、光源５３の内部に赤色の発光体（ＬＥＤ）と緑色の発光体（ＬＥＤ）と青色の発光体（ＬＥＤ）が備えられ、これらからの発光により目的の色の光をバー導光体５５を介して導光板５２に導くことができるようになっている。先のバー導光体５５はその一面側内面にプリズム凹凸部が形成され、その長さ方向端部に位置する光源５３から内部に導入された光を先のプリズム凹凸部で光路変更して導光板５２側に導くことができるように構成されている。
【００３８】
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。
【００３９】
「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。
【００４０】
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。これらの光源７３の内部には赤色の発光体（ＬＥＤ）、緑色の発光体（ＬＥＤ）、青色の発光体（ＬＥＤ）が備えられ、これらからの発光により目的の色の光をバー導光体７６を介して導光板７２に導き、液晶パネル１側に導くことができるようになっている。
【００４１】
以上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では、電界無印加時においては図９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の間の液晶分子はハイブリッド配向状態となる。
図９に配向膜４４に形成されている凸条５４とその緩斜面６２の向きを示すが、凸条５４の緩斜面６２の向きに合わせて液晶分子が小さいプレチルト角（２〜８゜）を有する。また、配向膜２９ａに形成されている凸条５４の緩斜面６２の向きを示すが、凸条５４の緩斜面６２の向きに合わせて液晶分子が小さいプレチルト角（２〜８゜）を有する。
【００４２】
従って図９に示すように配向膜４４側の液晶分子と配向膜２９ａ側の液晶分子のプレチルトの向きが同じにされており、透過表示部３０の全体として液晶分子はスプレイ配向状態とされる。
次に、図９では光反射部３５の配向膜２９ｂに近い位置の液晶分子を８５°程度に起立した垂直配向状態として示したが、配向膜２９ｂが液晶分子に付与する配向規制力が強いものであれば、それよりも大きな角度、例えば８８〜９０゜に配向規制することができるのは勿論である。
【００４３】
図９に示す状態から電極に通電して電界を印加すると、光透過表示部３０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。ベンド配向状態とは、配向膜４４に近い側の液晶分子のみ小さなプレチルト角でほぼ配向しているが、配向膜４４から離れるにつれて電界に応じて縦方向に電気力線が生成されるので液晶分子はほぼ垂直配向状態とされ、更に配向膜２９ａに近い側の液晶分子のみ小さなプレチルト角でほぼ配向する状態を示す。また、光反射表示部３５においては、配向膜４４にごく近い側の液晶分子のみは２〜８゜のプレチルト角でほぼ配向するが、その他の液晶分子と配向膜２９ｂに近い側の液晶分子は、電界に応じて縦方向に電気力線が生成されるので垂直配向状態となる。
【００４４】
ここで図９に示す電界無印加時の配向状態において配向膜２９ｂに近い位置の液晶分子は既に垂直配向されているので、電界が印加された状態においてそれより上側に位置する他の液晶分子はそれより下側の垂直配向状態の液晶分子に習って良好に垂直配向状態に遷移し、配向膜４４にごく近い位置の液晶分子を除いて垂直配向状態に遷移する。従って図１０に示すように光反射部３５における液晶分子の配向状態はそれに隣接する光透過部３０の液晶のベンド配向状態の上半分に相似する配向状態に容易に遷移する。また、印加していた電界を取り去ると、液晶分子は図１０に示す配向状態から図９に示す配向状態に容易に復帰する。従って本実施形態の半透過反射型表示装置Ａであれば、電界無印加時の配向状態と電界印加時の配向状態の切り替えを円滑かつ確実に行うことができる。
【００４５】
本実施形態の半透過反射型表示装置Ａでは図９に示す配向状態と図１０に示す配向状態で液晶表示の切り替えを行う。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、１０ｍｓｅｃ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。
【００４６】
次に、前記構成の半透過反射型表示装置Ａは、カラー表示駆動するに際し、液晶表示の切り替えに連動させてバックライトＢＬあるいはフロントライトＦＬの３原色光源からそれぞれ発光する光の色を変えることでフィールドシーケンシャル方式のカラー表示を行うことができる。
一般的なカラーフィルタを用いたカラー表示形態では、バックライトから照射された白色光を基板間の液晶層を通過させて透過状態を画素毎に制御し、更にその光をカラーフィルタ層を通過させる際に着色してカラー表示を行っている。その際、１つの画素を３つのカラーフィルタのピクセルに区分しておき、いずれのピクセルを通過させるか否かで色を表示分けしている。また、白表示と黒表示のためには白色光を液晶層で全て通過させて３つのピクセルの全てを通過させるか全て遮ることで表示分けしている。
【００４７】
これらに対して先に説明した実施形態の半透過反射型表示装置Ａで採用するフィールドシーケンシャル表示では、画素の１つに対して１つのピクセルを配置する。そして、バックライトＢＬであれば光源５３から必要な色の光を時分割で交互点灯し、フロントライトＦＬであれば光源７３から必要な色の光を時分割で交互点灯し、点灯のタイミングを１８０Ｈｚ以上（５.６ｍｓｅｃ以下）とし、交番光として各光源から光を出す。
【００４８】
そして、バックライトＢＬの赤色の発光体から出た光を各画素毎の液晶層で透過させると各画素毎に赤色の表示、緑色の発光体から出した光を各画素毎の液晶層で透過させると各画素毎に緑色の表示、青色の発光体から出した光を各画素毎の液晶層で透過させると青色の表示を各画素毎に行うことができる。また、３つの発光体から出された光を各画素毎に全て透過させると各画素毎に白表示を行い、発光体から出された光を各画素毎に全て遮ると各画素毎に黒表示を行うことができる。中間色を出す場合は、光源から必要な光を出し、液晶分子の配向状態で目的の色の光を透過する時間を長くするか短くするか調整することで、最終的に使用者の肉眼で混色して確認できる色の中間色表示を行うことができる。
また、フロントライト２を用いる場合においても同様に、光源７３の内部に設けられている３原色の発光体（ＬＥＤ）からの光の色に応じて各画素毎に液晶層で透過状態を切り替えることでカラー表示を行うことができる。
【００４９】
以上の構成により、ＯＣＢモードの液晶パネル１をフィールドシーケンシャル駆動してカラー表示することができる構成の半透過反射型表示装置Ａを提供することができる、
以上の構成であるならば、高速表示ができるＯＣＢモードの液晶パネル１をカラーフィルタが不用なフィールドシーケンシャル駆動によりカラー表示することができ、更に、光透過表示部３０を用いて行う透過表示と光反射表示部３５を用いて行う反射表示のいずれの表示形態をもとることができる。
【００５０】
従って先の構成の半透過反射型表示装置Ａであるならば、高速応答が可能で動画表示に強く、カラーフィルタを設けることなくカラー表示することができ、カラーフィルタのない構造で低コスト化することができるとともに、反射表示と透過表示を行うことができて暗所であっても明るいカラー表示ができ、しかもベンド配向を行うＯＣＢモードを実現するための配向膜を画素毎に微細な領域に作り込む際に凹凸転写法を利用できて製造が容易な半透過反射型表示装置を提供することができる。
【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反射面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配向状態を示す説明図である。
【図１０】図１０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配向状態を示す説明図である。
【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、２９…配向膜、２９ａ…光透過表示部の配向膜、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】
2005352134.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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