(57)【要約】【課題】  高品位の表示を行う液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明による液晶表示装置（１００）は、反射領域（Ｒ）に設けられた反射層（２２０ｒ）と、第１配向膜（２３０）とを含む第１基板（２００）と、透過領域（Ｔ）および反射領域（Ｒ）の両方に設けられたカラーフィルタ層（２６２）と、第２配向膜（２８０）とを含む第２基板（２５０）と、第１配向膜（２３０）と第２配向膜（２８０）との間に設けられた液晶層（３００）と、第１配向膜（２３０）と液晶層（３００）との間に設けられた第１配向維持層（４１０）と、第２配向膜（２８０）と液晶層（３００）との間に設けられた第２配向維持層（４２０）とを備えており、カラーフィルタ層（２６２）のうち反射領域に対応する領域（２６２ｒ）には複数の開口部（２６３）が設けられている。【選択図】図１
2009162928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが透過領域および反射領域を含む複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記反射領域に設けられた反射層と、第１配向膜とを含む第１基板と、
前記透過領域および前記反射領域の両方に設けられたカラーフィルタ層と、第２配向膜とを含む第２基板と、
前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に設けられた液晶層と、
前記第１配向膜と前記液晶層との間に設けられた第１配向維持層と、
前記第２配向膜と前記液晶層との間に設けられた第２配向維持層と
を備えており、
前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域には複数の開口部が設けられている、液晶表示装置。
【請求項２】
前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域の厚さは、前記透過領域に対応する領域の厚さとほぼ等しい、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１配向膜および前記第２配向膜のそれぞれは、前記透過領域および前記反射領域の両方に設けられており、
前記第１配向膜のうち前記透過領域に対応する領域の厚さは前記反射領域に対応する領域の厚さとほぼ等しく、
前記第２配向膜のうち前記透過領域に対応する領域の厚さは前記反射領域に対応する領域の厚さとほぼ等しい、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記複数の開口部は、前記カラーフィルタ層のうちの前記反射領域に対応する領域の全体にわたって分布している、請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域は、メッシュ形状を有している、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域は、チェッカーパターン形状を有している、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記複数の開口部は、前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域にランダムに配置されている、請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記複数の開口部のそれぞれにおいて隣接する２つの開口部の距離は５０μｍ以下である、請求項４から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
それぞれが透過領域および反射領域を含む複数の画素を有する液晶表示装置の製造方法であって、
前記複数の画素のそれぞれの前記反射領域に設けられた反射層と、第１配向膜とを有するアクティブマトリクス基板を形成する工程と、
前記透過領域および前記反射領域の両方に対応するカラーフィルタ層と、第２配向膜とを有するカラーフィルタ基板を形成する工程であって、前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域に複数の開口部を形成する工程と、
前記第１配向膜および前記第２配向膜が向かい合うように前記アクティブマトリクス基板と前記カラーフィルタ基板を配置し、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に、光重合性組成物の混合された液晶材料を付与して液晶パネルを作製する工程と、
前記アクティブマトリクス基板側から前記液晶パネルに紫外光を照射することにより、前記透過領域に対応する配向維持層を形成する工程と、
前記カラーフィルタ基板側から前記液晶パネルに紫外光を照射することにより、前記反射領域に対応する配向維持層を形成する工程と
を包含する、液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型および低消費電力等の利点を有している。このため、液晶表示装置は、テレビ、コンピュータ、携帯端末等の表示部に利用されている。液晶表示装置の液晶パネルは、ブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）やプラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）などの自発光型パネルとは異なり、それ自体は発光しない。このため、透過型液晶表示装置では、バックライトを液晶パネルの裏面に配置し、バックライトから出射して液晶パネルを通過した光により、表示が行われる。また、反射型液晶表示装置では、前面から入射して液晶パネルによって反射された光により、表示が行われる。
【０００３】
一方、透過反射両用型液晶表示装置では、バックライトから出射して液晶パネルを通過した光によって表示を行う透過モード、および、前面から入射して液晶パネルによって反射された光によって表示を行う反射モードで表示が行われる。透過反射両用型液晶表示装置は、外部から入射する光が強い環境下では主に反射モードで表示を行うことにより、消費電力を低減させており、また、外部から入射する光が弱い環境下では主に透過モードで表示を行うことにより、輝度およびコントラスト比の低下を抑制している。このような透過反射両用型液晶表示装置は、携帯電話を含むモバイル機器、車両用インパネ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｐａｎｅｌ）などに好適に用いられている。
【０００４】
また、近年、液晶分子のプレチルト方向を制御する技術として、ポリマー配向安定化技術（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（以下、「ＰＳＡ技術」という））が開発されている。例えば、高コントラスト比を実現するＶＡモードの液晶表示装置にＰＳＡ技術を適用することにより、配向膜の主面の法線方向に対してわずかにチルトした方向に液晶分子のプレチルト方向を規定し、液晶分子の配向の安定性および応答速度を向上させることができる。
【０００５】
以下、図５を参照して、一般的なＰＳＡ技術を説明する。図５（ａ）に示すように、透明基板６０２上に画素電極６１０、配向膜６２０を有するアクティブマトリクス基板６００と、透明基板６５２上にカラーフィルタ層６６０、対向電極６７０、配向膜６８０を有するカラーフィルタ基板６５０との間に液晶層７００を形成する。液晶層７００には、液晶分子７０２に加えて少量の光重合性組成物（例えば光重合性モノマー）７０４が混入されている。その後、画素電極６１０と対向電極６７０との間に所定の電圧を印加すると、液晶分子７０２は所定の方向に配向し、このような電圧印加状態で紫外光を照射する。
【０００６】
紫外光の照射によって液晶層７００中の光重合性組成物７０４は重合する。これにより、図５（ｂ）に示すように、配向膜６２０と液晶層７００との間にポリマー構造物（重合体）７１０が形成され、また、配向膜６８０と液晶層７００との間にポリマー構造物７２０が形成される。このようなポリマー構造物７１０、７２０により、その後、電圧を取り去った後（電圧を印加しない状態）においてもポリマー構造物７１０、７２０が生成されたときの液晶分子７０２の配向状態が維持（記憶）される。本明細書において、このようなポリマー構造物を配向維持層とも呼ぶ。また、紫外光を照射してポリマー構造物（配向維持層）を形成する工程をＰＳＡ工程とも呼ぶ。ポリマー構造物７１０、７２０により、液晶分子７０２の配向方向は維持（記憶）され、プレチルト方向が規定される。プレチルト方向は、プレチルト角およびプレチルト方位によって表される。プレチルト角は、配向膜の主面と、電圧無印加時に配向膜の近傍において配向された液晶分子の長軸とのなす角度であり、プレチルト方位は、そのような液晶分子の長軸を配向膜の主面に投影した方位角成分である。
【０００７】
このように、ＰＳＡ技術は、液晶層に形成される電界等を制御することによって、液晶分子のプレチルト方位およびプレチルト角を調整することができるという利点を有している。また、ＰＳＡ技術はラビング処理を必要とすることなく液晶分子のプレチルト方位およびプレチルト角を規定することができるので、特に、ラビング処理によってプレチルト方向を制御することが難しい垂直配向型の液晶層を形成するのに適している。
【０００８】
このようなＰＳＡ技術を上述した透過反射両用型液晶表示装置に適用することが知られている（例えば、特許文献１参照）。図６に、特許文献１に開示されている液晶表示装置８００における画素の模式的な断面図を示す。液晶表示装置８００は透過反射両用型液晶表示装置であり、画素は透過領域Ｔおよび反射領域Ｒを有している。
【０００９】
液晶表示装置８００においてカラーフィルタ層９６０は透過領域Ｔおよび反射領域Ｒの両方に設けられている。図６において、カラーフィルタ層９６０のうち透過領域Ｔに対応する領域をカラーフィルタ領域９６０ｔと示し、反射領域Ｒに対応する領域をカラーフィルタ領域９６０ｒと示している。カラーフィルタ領域９６０ｔの厚さｄ１はカラーフィルタ領域９６０ｒの厚さｄ２の約２倍である。また、図６において、液晶層９９０のうち透過領域Ｔに対応する領域を液晶領域９９０ｔと示し、反射領域Ｒに対応する領域を液晶領域９９０ｒと示している。なお、液晶表示装置８００において、配向維持層（図示せず）は反射領域Ｒに設けられるのに対して、透過領域Ｔに設けられない。
【００１０】
液晶表示装置８００の製造の際にＰＳＡ工程が行われる。このＰＳＡ工程では、画素電極９１０と対向電極９７０との間に電圧を印加しない状態で、紫外光がカラーフィルタ基板９５０側から照射される。カラーフィルタ領域９６０ｒは比較的薄いため、紫外光は液晶領域９９０ｒに到達し、反射領域Ｒに配向維持層（紫外線硬化物）が形成されるのに対して、カラーフィルタ領域９６０ｔは比較的厚いため、紫外光は液晶領域９９０ｔに到達せず、透過領域Ｔに配向維持層が形成されない。
【００１１】
液晶表示装置８００では、電圧を印加したときに、配向維持層が液晶領域９９０ｒの液晶分子を維持するため、液晶領域９９０ｒの液晶分子は液晶領域９９０ｔの液晶分子よりも傾斜しにくく、液晶領域９９０ｒの領域の屈折率異方性が液晶領域９９０ｔよりも小さくなる。これにより、液晶領域９９０ｒのリタデーションを液晶領域９９０ｔと一致させている。
【００１２】
また、一般に、反射領域において表示に寄与する光はカラーフィルタ領域を２回通過するのに対して、透過領域において表示に寄与する光はカラーフィルタ領域を１回通過するため、反射領域Ｒおよび透過領域Ｔの両方の色純度を最適化することが困難である。しかしながら、液晶表示装置８００では、カラーフィルタ領域９６０ｒはカラーフィルタ領域９６０ｔよりも薄いため、カラーフィルタ領域９６０ｔ、９６０ｒを同じ材料で形成しても、反射領域Ｒおよび透過領域Ｔの両方の色純度を最適化することができる。
【特許文献１】特開２００５−３３８４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
液晶表示装置８００において厚さの異なるカラーフィルタ領域９６０ｔ、９６０ｒを設計どおりに作製することは困難であり、カラーフィルタ領域９６０ｔ、９６０ｒの厚さの変動に応じて表示特性が変動する。また、反射領域Ｒに配向維持層が形成される一方で透過領域Ｔに配向維持層が形成されないため、液晶領域９９０ｔの液晶分子の応答特性は液晶領域９９０ｒとは異なる。このような応答特性の差に起因してざらつきが発生するため、液晶表示装置８００は高品位の表示を行うことができない。また、実際に、カラーフィルタ領域９６０ｔ、９６０ｒの厚さを異ならせることにより、紫外光の透過率を変化させて配向維持層を選択的に形成することは困難である。
【００１４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、高品位の表示を行う液晶表示装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による液晶表示装置は、それぞれが透過領域および反射領域を含む複数の画素を有する液晶表示装置であって、前記反射領域に設けられた反射層と、第１配向膜とを含む第１基板と、前記透過領域および前記反射領域の両方に設けられたカラーフィルタ層と、第２配向膜とを含む第２基板と、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に設けられた液晶層と、前記第１配向膜と前記液晶層との間に設けられた第１配向維持層と、前記第２配向膜と前記液晶層との間に設けられた第２配向維持層とを備えており、前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域には複数の開口部が設けられている。
【００１６】
ある実施形態において、前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域の厚さは、前記透過領域に対応する領域の厚さとほぼ等しい。
【００１７】
ある実施形態において、前記第１配向膜および前記第２配向膜のそれぞれは、前記透過領域および前記反射領域の両方に設けられており、前記第１配向膜のうち前記透過領域に対応する領域の厚さは前記反射領域に対応する領域の厚さとほぼ等しく、前記第２配向膜のうち前記透過領域に対応する領域の厚さは前記反射領域に対応する領域の厚さとほぼ等しい。
【００１８】
ある実施形態において、前記複数の開口部は、前記カラーフィルタ層のうちの前記反射領域に対応する領域の全体にわたって分布している。
【００１９】
ある実施形態において、前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域は、メッシュ形状を有している。
【００２０】
ある実施形態において、前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域は、チェッカーパターン形状を有している。
【００２１】
ある実施形態において、前記複数の開口部は、前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域にランダムに配置されている。
【００２２】
ある実施形態において、前記複数の開口部のそれぞれにおいて隣接する２つの開口部の距離は５０μｍ以下である。
【００２３】
本発明による液晶表示装置の製造方法は、それぞれが透過領域および反射領域を含む複数の画素を有する液晶表示装置の製造方法であって、前記複数の画素のそれぞれの前記反射領域に設けられた反射層と、第１配向膜とを有するアクティブマトリクス基板を形成する工程と、前記透過領域および前記反射領域の両方に対応するカラーフィルタ層と、第２配向膜とを有するカラーフィルタ基板を形成する工程であって、前記カラーフィルタ層のうち前記反射領域に対応する領域に複数の開口部を形成する工程と、前記第１配向膜および前記第２配向膜が向かい合うように前記アクティブマトリクス基板と前記カラーフィルタ基板を配置し、前記第１配向膜と前記第２配向膜との間に、光重合性組成物の混合された液晶材料を付与して液晶パネルを作製する工程と、前記アクティブマトリクス基板側から前記液晶パネルに紫外光を照射することにより、前記透過領域に対応する配向維持層を形成する工程と、前記カラーフィルタ基板側から前記液晶パネルに紫外光を照射することにより、前記反射領域に対応する配向維持層を形成する工程とを包含する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、高品位の表示を行う液晶表示装置およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明による液晶表示装置およびその製造方法の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
（実施形態１）
まず、図１を参照して、本発明による第１実施形態の液晶表示装置１００の構成を説明する。液晶表示装置１００は透過反射両用型である。また、液晶表示装置１００は、良好な視野角特性を実現するＣＰＡ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｉｎｗｈｅｅｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶表示装置である。
【００２７】
図１（ａ）に、本実施形態の液晶表示装置１００の模式的な断面図を示す。液晶表示装置１００には複数の行および列のマトリクス状に複数の画素が設けられているが、図１（ａ）には、１つの画素を示しており、画素は透過領域Ｔおよび反射領域Ｒを有している。液晶表示装置１００は、液晶パネル１５０と、バックライト５００とを備えている。液晶パネル１５０は、アクティブマトリクス基板（第１基板）２００と、カラーフィルタ基板（第２基板）２５０と、アクティブマトリクス基板２００とカラーフィルタ基板２５０との間に設けられた液晶層３００とを有している。なお、図示していないが、典型的には、アクティブマトリクス基板２００およびカラーフィルタ基板２５０の外側に、位相差板や偏光板が設けられる。
【００２８】
アクティブマトリクス基板２００は、透明基板２０２と、透明基板２０２上に設けられた画素電極２１０と、画素電極２１０を覆う第１配向膜２３０とを有している。透明基板２０２は、例えばガラス基板またはプラスチック基板である。画素電極２１０は、複数のサブ画素電極２１０ａを有している。なお、ここでは、３つのサブ画素電極２１０ａを有する画素電極２１０を例示しているが、１つの画素電極２１０に属するサブ画素電極２１０ａの個数はこれに限定されるものではない。
【００２９】
液晶表示装置１００では、複数のサブ画素電極２１０ａのうちの一部は、透明な導電材料（例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ））から形成されている。以下の説明において、このサブ画素電極２１０ａを透明電極２２０ｔと呼ぶ。また、残りのサブ画素電極２１０ａは、高い光反射率を有する導電材料（例えばアルミニウムなどの金属）から形成されており、これが反射層２２０ｒとして機能する。以下の説明において、このサブ画素電極２１０ａを反射電極２２０ｒと呼ぶ。反射領域Ｒは反射電極２２０ｒによって規定される。なお、画素電極２１０の一部が反射機能を有していなくてもよく、反射領域Ｒに対応する領域にも透明電極を設け、その透明電極上に、導電性を有しない反射部材を設けて反射層２２０ｒとしてもよい。
【００３０】
また、ここでは図示しないが、アクティブマトリクス基板２００は、さらに、画素電極２１０に電気的に接続されたスイッチング素子（例えば、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ））、ＴＦＴに走査信号を供給する走査配線、ＴＦＴに映像信号を供給する信号配線、補助容量を形成するための補助容量配線等を有しており、画素電極２１０は、これらの配線群やＴＦＴを覆う層間絶縁膜（図示せず）上に形成されている。
【００３１】
カラーフィルタ基板２５０は、透明基板２５２と、着色層２６０と、対向電極２７０と、第２配向膜２８０とを有している。透明基板２５２は、例えばガラス基板またはプラスチック基板である。着色層２６０は、カラーフィルタ層２６２と、遮光層２６４とを有している。なお、図１（ａ）には、１つのカラーフィルタ層２６２を示しているが、実際には、カラーフィルタ層２６２として、赤、緑および青の異なる３つのカラーフィルタ層が設けられている。画素電極２１０は複数の画素のそれぞれに配置されているのに対し、対向電極２７０は、典型的には、すべての画素電極２１０に対向する１つの透明導電膜として形成される。
【００３２】
液晶表示装置１００では、液晶層３００と第１配向膜２３０との間に第１配向維持層４１０が設けられ、液晶層３００と第２配向膜２８０との間に第２配向維持層４２０が設けられている。第１、第２配向維持層４１０、４２０は、光重合性組成物の重合によって形成される。なお、図１（ａ）では第１、第２配向維持層４１０、４２０は第１、第２配向膜２３０、２８０の全面を覆う膜状に示されているが、第１、第２配向維持層４１０、４２０は、第１、第２配向膜２３０、２８０の全面を覆うように設けられていなくてもよく、島状に設けられていてもよい。
【００３３】
液晶層３００は、垂直配向型であり、負の誘電異方性を有する液晶分子３０２を含んでいる。液晶層３００の液晶分子３０２の配向方向は、第１、第２配向膜２３０、２８０だけでなく、第１、第２配向維持層４１０、４２０によって規定される。また、液晶層３００には、サブ画素電極２１０ａごとに液晶ドメインが形成される。
【００３４】
また、カラーフィルタ基板２５０には凸部２９０が設けられている。凸部２９０は、液晶ドメインの中心に対応する領域（つまり各サブ画素電極２１０ａの中心に対応する領域）に配置されている。凸部２９０は、透明な誘電体材料（例えば樹脂）から形成されている。なお、必ずしも凸部２９０を設ける必要はなく、各画素内に設けられた複数の凸部２９０の一部あるいはすべてを省略してもよい。また、凸部２９０に代えて、他の配向規制構造（例えば対向電極２７０に形成した開口部など）を設けてもよい。
【００３５】
図１（ａ）において、カラーフィルタ層２６２のうち、透過領域Ｔに対応する領域をカラーフィルタ領域２６２ｔと示し、反射領域Ｒに対応する領域をカラーフィルタ領域２６２ｒと示している。同様に、液晶層３００のうち、透過領域Ｔに対応する領域を液晶領域３００ｔと示し、反射領域Ｒに対応する領域を液晶領域３００ｒと示している。また、第１、第２配向膜２３０、２８０のうち、透過領域Ｔに対応する領域を配向領域２３０ｔ、２８０ｔと示し、反射領域Ｒに対応する領域を配向領域２３０ｒ、２８０ｒと示している。また、第１、第２配向維持層４１０、４２０のうち、透過領域Ｔに対応する領域を配向維持領域４１０ｔ、４２０ｔと示し、反射領域Ｒに対応する領域を配向維持領域４１０ｒ、４２０ｒと示している。
【００３６】
本実施形態の液晶表示装置１００では、カラーフィルタ領域２６２ｒに複数の開口部２６３が設けられている。このため、カラーフィルタ領域２６２ｒの光透過率はカラーフィルタ領域２６２ｔの光透過率と異なる。例えば、カラーフィルタ領域２６２ｔについて、対応する波長の光透過率は約８０％、他の波長の光透過率は約０％である。また、カラーフィルタ領域２６２ｒについて、対応する波長の光透過率は約９０％、他の波長の光透過率は約５０％である。
【００３７】
また、液晶表示装置１００において、液晶領域３００ｔの厚さは液晶領域３００ｒの厚さとほぼ等しい。液晶層３００の厚さは、例えば３．５μｍである。また、第１配向膜２３０および第２配向膜２８０は、それぞれ、表示領域全面にわたって設けられている。第１配向膜２３０において配向領域２３０ｔの厚さは、配向領域２３０ｒの厚さとほぼ等しい。同様に、第２配向膜２８０において配向領域２８０ｔの厚さは、配向領域２８０ｒの厚さとほぼ等しい。例えば、第１配向膜２３０および第２配向膜２８０の厚さはそれぞれ６００Åである。
【００３８】
図１（ｂ）に、液晶表示装置１００の模式的な平面図を示す。画素電極２１０は、隣接する２つの走査配線Ｇおよび隣接する２つの信号配線Ｓに囲まれた位置に配置されている。サブ画素電極２１０ａは、円弧状の角部を有する略矩形である。１つの画素に属するサブ画素電極２１０ａ、すなわち、２つの透明電極２２０ｔおよび１つの反射電極２２０ｒは、円弧状の角部を有する略矩形状である。透明電極２２０ｔおよび反射電極２２０ｒは互いに電気的に接続されている。なお、透明電極２２０ｔのｘ方向の長さはｙ方向の長さとほぼ等しい。また、反射電極２２０ｒのｘ方向の長さは透明電極２２０ｔのｘ方向の長さとほぼ等しいが、反射電極２２０ｒのｙ方向の長さは透明電極２２０ｔのｙ方向の長さのほぼ半分である。したがって、透明電極２２０ｔの面積の和と反射電極２２０ｒの面積との比はほぼ４：１である。なお、ここでは、反射電極２２０ｒの対称性は透明電極２２０ｔほど高くないが、反射電極２２０ｒのサイズが比較的小さいため、表示特性に対する影響は小さい。
【００３９】
図１（ｃ）に、画素電極２１０と対向電極２７０との間に所定の電圧（しきい値電圧以上の電圧）が印加されたときの液晶分子３０２の配向状態を示す。なお、図１（ａ）は、図１（ｃ）の１Ａ−１Ａ’線に沿った断面図である。
【００４０】
図１（ａ）に示した画素電極２１０と対向電極２７０との間に所定の電圧が印加されると、図１（ｃ）に示すように、各サブ画素電極２１０ａ上に液晶ドメインが形成される。液晶ドメイン内の液晶分子３０２は放射状に傾斜して配向される。サブ画素電極２１０ａごとに液晶ドメインが形成されるのは、サブ画素電極２１０ａが独立した島に近い外縁を有し、このサブ画素電極２１０ａのエッジ部に生成される斜め電界の配向規制力が液晶分子３０２に作用するからである。サブ画素電極２１０ａのエッジ部に生成される電界は、サブ画素電極２１０ａの中心に向かって傾斜し、液晶分子３０２を放射状に傾斜して配向させるように作用する。また、カラーフィルタ基板２５０の凸部２９０により、放射状傾斜配向が安定化している。
【００４１】
ここで、液晶分子の配向方向およびＰＳＡ工程について説明する。ＰＳＡ工程を行うことにより、図１（ａ）に示した第１、第２配向維持層４１０、４２０が形成される。したがって、ＰＳＡ工程を行う前に、第１、第２配向維持層４１０、４２０は形成されていない。ＰＳＡ工程を行う前に画素電極２１０と対向電極２７０との間に電圧を印加しないと、液晶層３００内の液晶分子３０２は第１、第２配向膜２３０、２８０の表面に対してほぼ垂直に配向し、液晶分子のプレチルト角はほぼ９０°である。第１、第２配向膜２３０、２８０はそれぞれ垂直配向膜とも呼ばれる。ＰＳＡ工程を行うことによって第１、第２配向維持層４１０、４２０が形成されると、第１、第２配向維持層４１０、４２０により、液晶分子３０２のプレチルト角は９０°よりも低くなる。なお、プレチルト角は、経時変化によって低下することがある。
【００４２】
ＰＳＡ工程は、以下のように行われる。液晶層３００を構成する液晶材料に光重合性組成物（光重合性を有するモノマーやオリゴマー）を予め混入し、この液晶材料をアクティブマトリクス基板２００とカラーフィルタ基板２５０との間に付与し、液晶パネル１５０を作製する。画素電極２１０と対向電極２７０との間に電圧を印加すると、図１（ｃ）に示したように、液晶分子３０２は第１配向膜２３０の主面の法線方向からみて凸部２９０を中心にした放射状に傾斜するように配向する。このような電圧印加状態において、液晶パネル１５０に紫外光を照射すると、光重合性組成物が重合し、液晶層３００と第１、第２配向膜２３０、２８０との間に第１、第２配向維持層４１０、４２０が形成される。第１、第２配向維持層４１０、４２０は、電圧無印加状態でも、電圧印加時と同じ方位に液晶分子３０２を配向させる配向規制力を有しており、第１、第２配向維持層４１０、４２０近傍の液晶分子３０２は、電圧印加時の傾斜方位と同じ方位にプレチルトしている。つまり、液晶分子３０２の電圧無印加状態におけるプレチルト方位は、第１、第２配向維持層４１０、４２０により、電圧印加時の放射状傾斜配向と整合するように規定される。
【００４３】
以上のように、液晶層３００のうちアクティブマトリクス基板２００の近傍の液晶分子３０２のプレチルト方向は、第１配向膜２３０および第１配向維持層４１０によって規定され、液晶層３００のうちカラーフィルタ基板２５０の近傍の液晶分子３０２のプレチルト方向は、第２配向膜２８０および第２配向維持層４２０によって規定される。液晶層３００の液晶分子３０２のプレチルト方位も凸部２９０を中心に０°〜３６０°までの全方位を向いている。このように液晶分子のプレチルト方位が規定されることにより、電圧印加時における液晶分子の配向の安定性および応答特性が向上する。なお、電圧無印加状態における第１、第２配向膜２３０、２８０の主面の法線方向に対する液晶分子の傾きが２〜４°程度となるようにプレチルト方向を制御すると、コントラスト比と応答性とのバランスを良好にすることができる。また、このようにプレチルト方向を制御することにより、応答が速くなるとともに指押し等による配向乱れを抑制することができる。また、画素構造をシンプル化すれば、輝度とコントラスト比の両方を向上させることができる。
【００４４】
また、図１（ｄ）に、着色層２６０の模式的な平面図を示す。カラーフィルタ層２６２はほぼ矩形であり、図１（ｄ）に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３つのカラーフィルタ層２６２が一列に配列されている。遮光層２６４はカラーフィルタ層２６２の周囲を囲むように配置されている。例えば、カラーフィルタ層２６２のサイズは５０×１００μｍである。また、遮光層２６４は、画素電極２１０と例えば５μｍほど重なるように配置されている。
【００４５】
また、カラーフィルタ層２６２のカラーフィルタ領域２６２ｒには複数の開口部２６３が設けられている。なお、開口部２６３には、パターニング可能なアクリル樹脂材が平坦化材として充填されていてもよい。複数の開口部２６３はカラーフィルタ領域２６２ｒの全面にわたって規則的に配置されている。本実施形態の液晶表示装置１００において、開口部２６３はそれぞれ長さ５×５μｍの正方形状であり、複数の開口部２６３の設けられたカラーフィルタ領域２６２ｒはチェッカーパターン形状を有している。隣接する２つの開口部の距離は開口部２６３の長さとほぼ等しい。カラーフィルタ領域２６２ｒの全体に占める全ての開口部２６３の面積の割合はほぼ半分である。
【００４６】
特許文献１を参照した上述した説明から理解されるように、ＰＳＡ工程においてカラーフィルタ基板側から紫外光を照射する場合、カラーフィルタ領域が十分に薄くなければ、紫外光はカラーフィルタ領域に吸収されてしまい、反射領域に対応する液晶層に配向維持層を形成できない。また、仮に、ＰＳＡ工程においてアクティブマトリクス基板側から紫外光を照射したとしても、紫外光は反射電極によって反射されてしまい、反射領域に対応する液晶層に配向維持層を形成できない。
【００４７】
しかしながら、本実施形態の液晶表示装置１００では、カラーフィルタ領域２６２ｒに複数の開口部２６３を設けていることにより、カラーフィルタ基板２５０側から照射された紫外光が液晶領域３００ｒに到達し、液晶領域３００ｒと第１、第２配向膜２３０ｒ、２８０ｒとの間に配向維持領域４１０ｒ、４２０ｒが形成される。したがって、別途、アクティブマトリクス基板２００側から紫外光を照射して、液晶領域３００ｔと第１、第２配向膜２３０、２８０との間に配向維持領域４１０ｔ、４２０ｔを形成することにより、透過領域Ｔおよび反射領域Ｒの両方にわたって配向維持層４１０、４２０を形成することができる。
【００４８】
以下、図２を参照して、本実施形態の液晶表示装置１００の製造方法を説明する。
【００４９】
図２（ａ）に示すように、透明基板２０２上に、画素電極２１０および第１配向膜２３０を設けたアクティブマトリクス基板２００を形成する。なお、図２（ａ）には図示していないが、透明基板２０２と画素電極２１０との間には、ＴＦＴ、信号配線等が設けられている。
【００５０】
図２（ｂ）に示すように、透明基板２５２上に、着色層２６０、対向電極２７０および第２配向膜２８０を設けたカラーフィルタ基板２５０を形成する。着色層２６０におけるカラーフィルタ層２６２はカラーフィルタ領域２６２ｔ、２６２ｒを有しており、カラーフィルタ領域２６２ｒには複数の開口部２６３が形成されている。なお、開口部２６３はフォトリソグラフィによるパターニング等で形成される。
【００５１】
図２（ｃ）に示すように、第１配向膜２３０および第２配向膜２８０が向かい合うようにアクティブマトリクス基板２００およびカラーフィルタ基板２５０を配置する。その後、第１配向膜２３０と第２配向膜２８０との間に、光重合性モノマー３０４の混入された液晶材料３０２を付与する。光重合性モノマー３０４として、例えば、液晶骨格を有するジアクリレートまたはジメタクリレートのモノマーが用いられる。光重合性モノマー３０４は液晶材料３０２に対して０．３ｗｔ％濃度で添加されている。このようにして、液晶パネル１５０を作製する。
【００５２】
その後、液晶パネル１５０に紫外光を照射するＰＳＡ工程を行う。ここでは、ＰＳＡ工程のために、液晶パネル１５０のアクティブマトリクス基板２００側およびカラーフィルタ基板２５０側のそれぞれから３６５ｎｍ（ｉ線）をメインとする光源を用いた紫外光を照射する。それぞれの照射において、紫外光の光源の強度は約２０ｍＷ／ｃｍ2であり、照射時間は約５００秒であり、照射時には、約１０Ｖの交流電圧が印加されている。なお、液晶表示装置１００の表示において印加する最大電圧は５Ｖである。
【００５３】
まず、図２（ｄ）に示すように、液晶パネル１５０にアクティブマトリクス基板２００側から紫外光を照射する。透明電極２２０ｔは可視光だけでなく紫外光を透過するため、紫外光は液晶領域３００ｔに到達し、配向維持領域４１０ｔ、４２０ｔが形成される。配向維持領域４１０ｔ、４２０ｔは、光重合性モノマーが重合することによって形成されたものである。一方、反射電極２２０ｒは可視光だけでなく紫外光を反射するため、紫外光は液晶領域３００ｒに到達せず、配向維持領域４１０ｒ、４２０ｒは形成されない。
【００５４】
次に、図２（ｅ）に示すように、液晶パネル１５０にカラーフィルタ基板２５０側から紫外光を照射する。カラーフィルタ層２６２のカラーフィルタ領域２６２ｔは紫外光を吸収するため、紫外光は液晶領域３００ｔに到達しない。一方、カラーフィルタ層２６２のカラーフィルタ領域２６２ｒには開口部２６３が設けられており、紫外光は開口部２６３を通過して液晶領域３００ｒに到達し、配向維持領域４１０ｒ、４２０ｒが形成される。配向維持領域４１０ｒ、４２０ｒは、同様に、光重合性組成物の重合によって形成される。
【００５５】
以上のようにして、第１配向膜２３０と第２配向膜２８０との間に付与した液晶材料に混合されていた光重合性組成物３０４から、透過領域Ｔおよび反射領域Ｒの両方にわたって配向維持層４１０、４２０が形成される。また、液晶層３００から光重合性組成物が減少して、液晶層３００の主成分である液晶材料３０２の割合が増加する。なお、必要に応じて、配向維持層４１０、４２０を形成した後に、液晶層３００中の光重合性組成物をさらに重合して、液晶層３００中の光重合性組成物が十分に低減するように、紫外光を別途照射してもよい。その後、液晶パネル１５０のアクティブマトリクス基板２００と対向する位置にバックライト５００を配置する。以上のようにして液晶表示装置１００は作製される。
【００５６】
アクティブマトリクス基板２００側から紫外光を照射するだけでは、紫外光は反射電極２２０ｒによって反射されるため、紫外光は液晶領域３００ｒに到達せず、配向維持領域４１０ｒ、４２０ｒは形成されない。しかしながら、カラーフィルタ層２６２のカラーフィルタ領域２６２ｒに開口部２６３が設けられているため、カラーフィルタ基板２５０側から紫外光を照射すると、紫外光は、液晶領域３００ｒに到達し、配向維持領域４１０ｒ、４２０ｒが形成される。これにより、液晶領域３００ｔだけでなく液晶領域３００ｒにおいても液晶分子のプレチルト方位を規定することができ、液晶領域３００ｔおよび３００ｒの応答特性を改善するとともに、ちらつきの発生を抑制することができる。
【００５７】
また、一般に、反射領域において表示に寄与する光はカラーフィルタ領域を２回通過するのに対して、透過領域において表示に寄与する光はカラーフィルタ領域を１回通過するため、反射領域および透過領域の両方の色純度を最適化することが困難である。しかしながら、液晶表示装置１００では、カラーフィルタ領域２６２ｒに開口部２６３が設けられており、反射領域Ｒの輝度の低下を抑制するとともに透過領域Ｔおよび反射領域Ｒの色純度の最適化を容易に行うことができる。
【００５８】
なお、上述した説明では、アクティブマトリクス基板２００側から紫外光を照射した後に、カラーフィルタ基板２５０側から紫外光を照射したが、本発明はこれに限定されない。カラーフィルタ基板２５０側から紫外光を照射した後に、アクティブマトリクス基板２００側から紫外光を照射してもよい。
【００５９】
なお、上述した説明では、アクティブマトリクス基板２００側から照射を行うときの照射条件は、カラーフィルタ基板２５０側から照射を行うときの照射条件と同じであったが、本発明はこれに限定されない。２回の照射条件は異なっていてもよい。例えば、開口部２６３のサイズやカラーフィルタ領域２６２ｒの全体に占める開口部２６３の面積の割合が小さい場合、カラーフィルタ基板２５０側から照射を行うときの照射量をアクティブマトリクス基板２００側から照射を行うときの照射量よりも大きくしてもよい。
【００６０】
また、上述した説明では、図１（ｄ）に示したように、開口部２６３はほぼ矩形状であり、カラーフィルタ領域２６２ｒがチェッカーパターン形状を有していたが、本発明はこれに限定されない。
【００６１】
図３に示すように、開口部２６３はほぼ円形状であってもよい。この場合、開口部２６３のサイズは、例えば、５μｍ〜２０μｍであり、好ましくは１０μｍである。また、開口部２６３のサイズは等しくなくてもよい。また、開口部２６３は基本的にランダムに配置されているが、反射領域において液晶分子の配向方向が不均一となるのを防ぐために、隣接する２つの開口部２６３の距離が少なくとも５０μｍ以下となるように開口部２６３は配置されている。例えば、画素の行方向の幅が６０μｍである場合、隣接する２つの開口部２６３の距離が１５μｍ以下であれば、行方向に２つ以上のパターンを形成することができる。
【００６２】
また、カラーフィルタ領域２６２ｒの全体に占める開口部２６３の面積の割合は１０％〜５０％であり、開口部２６３の分布密度はカラーフィルタ領域２６２ｒの全域にわたってほぼ均一である。なお、分布の程度は、中間調における表示のザラツキで判断できる。
【００６３】
あるいは、図４に示すように、カラーフィルタ層２６２のカラーフィルタ領域２６２ｒは、開口部２６３のサイズおよび隣接する２つの開口部２６３の距離が互いに異なるメッシュ構造であってもよい。フォトリソグラフィの解像度を考慮すると、例えば、開口部２６３のサイズは１μｍ以上であり、隣接する２つの開口部２６３の距離は１μｍ以上である。
【００６４】
なお、上述した説明では、サブ画素電極は、円弧状の角部を有する略矩形状であったが本発明はこれに限定されない。他の形状であってもよい。ただし、サブ画素電極の形状は高い回転対称性を有する形状（略正方形や略長方形、略円形等）が好ましい。
【００６５】
また、上述した説明では、液晶層３００は垂直配向型であったが、本発明はこれに限定されない。液晶層３００は他の配向型であってもよい。
【００６６】
また、上述した説明では、液晶表示装置はＣＰＡモードであったが、本発明はこれに限定されない。液晶表示装置は別のモードであってもよい。例えば、液晶表示装置はＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｔｒｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードであってもよい。
【００６７】
また、上述した説明では、配向膜は電圧無印加時に液晶分子を垂直に配向させる垂直配向膜であり、配向維持層によってプレチルト方位が規定されたが、本発明はこれに限定されない。配向維持層を形成する前において配向膜のみによってプレチルト方位を規定してもよく、このような配向膜を光配向処理で形成してもよい。
【００６８】
また、上述した説明では、液晶領域３００ｔの厚さ（セルギャップ）は液晶領域３００ｒとほぼ等しかったが、本発明はこれに限定されない。透過モードの表示に用いられる光（液晶層３００を一回だけ通過する）と反射モードの表示に用いられる光（液晶層３００を二回通過する）との光路長の差を小さくするために、液晶領域３００ｒの厚さは液晶領域３００ｔの厚さよりも小さくてもよく、例えば、液晶領域３００ｒの厚さは液晶領域３００ｒの厚さの半分であってもよい。このようなマルチギャップ構造を実現するためには、アクティブマトリクス基板２００またはカラーフィルタ基板２５０の反射領域Ｒに対応する領域に、液晶層３００の厚さを調整するための層（液晶層厚調整層）を形成すればよい。液晶層厚調整層は、例えば、透明な樹脂材料から形成される。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明によれば、高品位の表示を行う透過反射両用型液晶表示装置を提供できる。本発明による液晶表示装置は、携帯電話などのモバイル機器、車両用インパネ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｐａｎｅｌ）に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】（ａ）は、本発明による液晶表示装置の実施形態の模式的な平面図を示し、（ｂ）は、本実施形態の液晶表示装置の模式的な平面図であり、（ｃ）は、電圧印加時の液晶分子の配向状態を示す模式的な平面図であり、（ｄ）は、着色層の模式的な平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本実施形態の液晶表示装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図３】本実施形態の液晶表示装置の変形例における着色層の模式的な平面図である。
【図４】本実施形態の液晶表示装置の別の変形例における着色層の模式的な平面図である。
【図５】（ａ）は、一般的なＰＳＡ技術における紫外光の照射を説明する模式図であり、（ｂ）は、紫外光の照射によって生成された配向維持層を示す模式図である。
【図６】従来の液晶表示装置の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００  液晶表示装置
１５０  液晶パネル
２００  アクティブマトリクス基板
２０２  透明基板
２１０  画素電極
２１０ａ  サブ画素電極
２２０ｔ  透明電極
２２０ｒ  反射電極
２３０  第１配向膜
２５０  カラーフィルタ基板
２５２  透明基板
２６０  着色層
２６２  カラーフィルタ層
２６３  開口部
２６４  遮光層
２７０  対向電極
２８０  第２配向膜
２９０  凸部
３００  液晶層
４１０  第１配向維持層
４２０  第２配向維持層
５００  バックライト
【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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