JP2009025509A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に凹凸形状を有する反射層上に平坦化層を形成することで、反射層上の電極の平坦性を向上させ、平坦化層上の電極と他方の電極との間に発生する電界をより均一にし、優れた表示品質を有する液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】液晶表示装置１００は、第１の基板１０と、第２の基板２０と、第１の基板１０と第２の基板２０との間に位置する液晶層３０と、を備えた液晶表示装置１００であって、第１の基板１０は、所定の領域に配置され表面に凹凸形状を有する反射層１４と、反射層１４を覆うように形成された平坦化層１６と、平坦化層１６上に設けられた共通電極１７と画素電極１９と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関する。

一つの画素領域内に透過表示領域と反射表示領域とを有し、透過型と反射型とを兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置では、液晶層を挟持する上基板と下基板とのうち下基板の液晶層側の反射表示領域に反射層が設けられている。反射層は、外光を散乱させるための凹凸形状を有する下地樹脂層の上に、アルミニウム等の反射率の高い金属膜で形成され、反射層は下地樹脂層の凹凸形状を反映した表面形状を有している。

このような半透過反射型液晶表示装置において、反射層上に位相差層を配置する構成が提案されている（例えば特許文献１）。また、反射層上にＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の電極を配置する構成が提案されている（例えば特許文献２）。いずれの構成においても、位相差層を液晶セル内の反射表示領域のみに配置するので、位相差層を液晶セル外の両側かつ全面に配置する構成に比べ、透過表示領域の表示品位を低下させることがなく、また液晶表示装置全体を薄くすることができる。

特開２００４−３８２０５号公報 特開２００５−３３８２５６号公報

ＩＰＳ方式のように基板の面方向に平行な電界を発生させる場合、電極が基板面に対して平坦であることが望ましい。しかしながら、反射層上に電極を配置する構成では、電極が形成される面が凹凸形状を有しているので、電極にもその凹凸形状が反映される。そのため、このような電極間に電界が発生すると、反射表示領域内で電界の方向に乱れが生じる場合がある。

また、反射層上に位相差層を配置する構成では、凹凸形状を有する面の上に位相差層が配置されるため、位相差層の膜厚にばらつきが生じ位相差層の光学補償特性が損なわれる場合がある。このように、電極間に発生する電界の乱れや位相差層の膜厚のばらつきが生じた場合、結果として液晶表示装置の反射表示領域における視角特性が低下するという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る液晶表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、前記第１の基板は、所定の領域に配置され表面に凹凸形状を有する反射層と、前記反射層を覆うように形成された平坦化層と、前記平坦化層上に設けられた少なくとも一つの電極と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、反射層の表面の凹凸形状が平坦化層により平坦化されるので、平坦化層上に設けられた電極の平坦性が向上する。このため、電極に対向して配置される液晶層の層厚をより均一にできる。これにより、優れた表示品質を有する液晶表示装置を提供できる。

［適用例２］上記適用例に係る液晶表示装置であって、前記平坦化層上には、電圧印加時に前記第１の基板面に平行な方向に電界が発生するように配置された共通電極と画素電極とが設けられていてもよい。

この構成によれば、反射層の表面の凹凸形状が平坦化層により平坦化されるので、平坦化層上に設けられた共通電極と画素電極との平坦性が向上する。このため、共通電極と画素電極との間に電圧が印加されると、共通電極と画素電極とが配置された範囲に亘って第１の基板面に平行な方向の電界がより均一に発生する。これにより、優れた表示品質を有する液晶表示装置を提供できる。

［適用例３］上記適用例に係る液晶表示装置であって、前記平坦化層上には第１の電極が設けられ、前記第２の基板は、前記第１の電極に対向するように設けられた第２の電極を備えていてもよい。

この構成によれば、反射層の表面の凹凸形状が平坦化層により平坦化されるので、平坦化層上に設けられた第１の電極の平坦性が向上する。このため、第１の電極と対向する第２の基板に設けられた第２の電極との間に電圧が印加されると、第１の電極と第２の電極とが対向する範囲に亘って第１の基板面に垂直な方向の電界がより均一に発生する。これにより、優れた表示品質を有する液晶表示装置を提供できる。

［適用例４］本適用例に係る液晶表示装置は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、前記第１の基板は、表面に凹凸形状を有する反射層と、前記反射層を覆うように形成された平坦化層と、前記平坦化層上に設けられた位相差層と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、反射層の表面の凹凸形状が平坦化層により平坦化されるので、平坦化層上に設けられた位相差層の平坦性が向上する。このため、位相差層の層厚をより均一にできるので、位相差層の光学補償特性が向上する。また、位相差層に対向して配置される液晶層の層厚がより均一になる。これにより、優れた表示品質を有する液晶表示装置を提供できる。

［適用例５］上記適用例に係る液晶表示装置であって、前記第１の基板は、下地層をさらに備え、前記下地層は、前記所定の領域に前記凹凸形状を有しており、前記反射層は、前記下地層上の前記所定の領域を覆うように形成されていてもよい。

この構成によれば、下地層は所定の領域において表面に凹凸形状を有している。反射層は下地層上の所定の領域を覆うように形成されているので、反射層の表面を下地層の凹凸形状が反映された形状にできる。

［適用例６］上記適用例に係る液晶表示装置であって、一つの画素領域内に透過表示領域と前記所定の領域としての反射表示領域とを有しており、前記反射層は、前記反射表示領域に配置されていてもよい。

この構成によれば、反射表示領域において液晶層の層厚をより均一にできる。また、反射層上に電極を設ける場合は発生する電界をより均一にでき、反射層上に位相差層を設ける場合は位相差層の光学補償特性が向上する。これにより、優れた表示品質を有する半透過反射型の液晶表示装置を提供できる。

［適用例７］本適用例に係る液晶表示装置の製造方法は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置の製造方法であって、第１の基板の基材上の所定の領域に、表面に凹凸形状を有する反射層を形成する反射層形成工程と、前記反射層を覆うように透明な感光性材料を配置する感光性材料配置工程と、配置された前記感光性材料に露光と現像とを行い前記感光性材料の表面を平坦化する平坦化層形成工程と、を含み、前記平坦化層形成工程では、前記現像により除去される前記感光性材料の量が、前記凹凸形状の頂点に対応する部分では最も多くなり、前記頂点に対応する部分から前記凹凸形状の底部に対応する部分に向かって少なくなるように前記露光を行うことを特徴とする。

この構成によれば、感光性材料配置工程で反射層上に配置された感光性材料は、反射層の凹凸形状を反映した表面形状を有している。これに対して、平坦化層形成工程での現像により除去される感光性材料の量は、感光性材料の凹凸形状の頂点部で最も多く、凹凸形状の頂点部から底部に向かって少なくなる。これにより、感光性材料の表面がほぼ同じ高さに均されるので、平坦化層を形成できる。この平坦化層上に電極を形成すれば発生する電界をより均一にでき、平坦化層上に位相差層を形成すれば位相差層の光学補償特性を向上させることができる。したがって、優れた表示品質を有する液晶表示装置を提供できる。また、平坦化層上に電極を形成すれば、凹凸形状を有する面上に微細な電極パターンを形成する場合に発生し易いクラックや密着不良のリスクが回避でき、高い歩留りで液晶表示装置を製造できる。

［適用例８］上記適用例に係る液晶表示装置の製造方法であって、前記感光性材料はポジ型感光性樹脂であり、前記平坦化層形成工程では、前記露光時に前記ポジ型感光性樹脂に照射する光の強度を、前記頂点に対応する部分で最も強くし、前記頂点に対応する部分から前記底部に対応する部分に向かって弱くするように変化させてもよい。

この構成によれば、ポジ型感光性樹脂は、露光時に照射される光が強い部分ほど結合の分離率が高くなり、その結果現像時に除去される量が多くなる。そのため、ポジ型感光性樹脂の結合の分離は、凹凸形状の頂点部で最も多く、凹凸形状の頂点部から底部に向かって少なくなる。これにより、現像時に除去される感光性材料の量を、凹凸形状の頂点部で最も多くし、凹凸形状の頂点部から底部に向かって連続的に少なくすることができる。

［適用例９］上記適用例に係る液晶表示装置の製造方法であって、前記平坦化層形成工程では、前記露光時にマスクを通して前記ポジ型感光性樹脂に前記光を照射し、前記マスクは、前記頂点に対応する部分で前記光の透過率が最も高くなり、前記頂点に対応する部分から前記底部に対応する部分に向かって前記光の透過率が低くなるように形成されていてもよい。

この構成によれば、露光時に同一の光源から光を照射しても、マスクを透過して感光性材料に照射される光の強度は、マスク内の光の透過率の高い部分と低い部分との分布に応じて異なり、光の透過率の高い部分ほど感光性材料に照射される光の強度は強くなる。これにより、感光性材料に照射する光の強度を、凹凸形状の頂点部で最も強くし、凹凸形状の頂点部から底部に向かって弱くすることができる。

［適用例１０］上記適用例に係る液晶表示装置の製造方法であって、前記反射層形成工程の前に、前記基材上に下地層を形成する下地層形成工程を含み、前記下地層形成工程では、前記所定の領域における前記下地層の表面に前記凹凸形状を形成し、前記反射層形成工程では、前記下地層の前記所定の領域を覆うように前記反射層の材料を配置してもよい。

この構成によれば、反射層形成工程の前に下地層を形成し、下地層形成工程では下地層の所定の領域の表面に凹凸形状を形成する。そして、反射層形成工程で、下地層上の所定の領域を覆うように反射層を形成するので、反射層の表面を下地層の凹凸形状が反映された形状にできる。

［適用例１１］上記適用例に係る液晶表示装置の製造方法であって、一つの画素領域内に透過表示領域と前記所定の領域としての反射表示領域とを有しており、前記反射層形成工程では、前記反射層を前記反射表示領域に形成してもよい。

この構成によれば、反射表示領域において液晶層の層厚をより均一にできる。また、反射層上に電極を設ける場合は発生する電界をより均一にでき、反射層上に位相差層を設ける場合は位相差層の光学補償特性が向上する。これにより、優れた表示品質を有する半透過反射型の液晶表示装置を提供できる。

以下に、本実施形態について図面を参照して説明する。なお、参照する各図面において、構成をわかりやすく示すため、各構成要素の層厚や寸法の比率は適宜異ならせてある。また、参照する各図面において、素子、配線、接続部等を省略してある。

（第１の実施形態）
＜液晶表示装置＞
まず、第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成について図を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。詳しくは、図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図２は、第１の実施形態に係る液晶表示装置の画素領域を示す平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１００は、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを有するＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式の半透過反射型の液晶表示装置である。液晶表示装置１００は、第１の基板１０と、第２の基板２０と、液晶層３０と、を備えている。第１の基板１０と第２の基板２０とは対向して配置されており、第２の基板２０が液晶表示装置１００の観察側に位置している。

第１の基板１０は、基材としての第１の基材１１と、下地層としての第１の絶縁層１３と、反射層１４と、平坦化層１６と、共通電極１７と、第２の絶縁層１８と、画素電極１９と、を備えている。第１の基材１１は、透明な材料からなり、例えばガラスからなる。

第１の絶縁層１３は、第１の基材１１の液晶層３０側を覆うように形成されている。第１の絶縁層１３の反射表示領域Ｒには、外光を散乱させるための凹凸形状が形成されている。第１の絶縁層１３の凹凸形状の底部に対する頂点の高さは、例えば１μｍ程度である。また、凹凸形状の隣り合う頂点間の間隔は、例えば５〜１５μｍである。第１の絶縁層１３は、感光性材料からなり、例えばポジ型感光性樹脂からなる。

反射層１４は、第１の絶縁層１３上の反射表示領域Ｒのみに、第１の絶縁層１３の凹凸形状を覆うように薄膜状に形成されている。反射層１４の厚さは、例えば１００ｎｍ程度である。したがって、反射層１４の表面形状は、第１の絶縁層１３の凹凸形状が反映された凹凸形状となっている。反射層１４は、反射率の高い金属膜からなり、例えばアルミニウムからなる。反射層１４の材料は、ＡＰＣ（銀−パラジウム−銅の合金）であってもよい。

平坦化層１６は、反射表示領域Ｒに、反射層１４を覆うように形成されている。平坦化層１６は、ほぼ平坦な表面を有している。平坦化層１６の層厚は、反射層１４の表面が凹凸形状であるため、反射層１４の凹部に対応する部分では厚く、反射層１４の凸部に対応する部分では薄くなっている。平坦化層１６の厚さは、最も厚い部分では例えば２μｍ程度であり、最も薄い部分では１μｍ程度である。平坦化層１６は、透明な感光性材料からなり、例えばポジ型感光性樹脂からなる。透明なポジ型感光性樹脂の一例として、ＪＳＲ株式会社のＰＣ４０５Ｇを用いることができる。

共通電極１７は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとに亘って形成されており、反射表示領域Ｒにおいては平坦化層１６上に形成され、透過表示領域Ｔにおいては第１の絶縁層１３上に形成されている。共通電極１７は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる。共通電極１７上には、その上面を覆うように第２の絶縁層１８が形成されている。さらに、第２の絶縁層１８上には、複数のスリット状の開口部１９ａを有する画素電極１９が形成されている。画素電極１９は、例えばＩＴＯからなる。

図２に示すように、複数の画素電極１９のそれぞれは、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔにまたがって配置されている。複数の画素電極１９は、マトリクス状に配置されている。複数の画素電極１９は、Ｘ軸に沿った方向には反射表示領域Ｒ同士または透過表示領域Ｔ同士が対向するように隣接し、Ｙ軸に沿った方向には反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとが互いに対向するように隣接している。

複数の画素電極１９のそれぞれは、後述するカラーフィルタ層２２（図１参照）のRed、Green、Blueの３色のいずれかに対応している。これらの３色のそれぞれと対応する３つの画素電極１９との組み合わせにより、３色のサブ画素２４Ｒ（Red），２４Ｇ（Green），２４Ｂ（Blue）がそれぞれ構成される。そして、これらのサブ画素２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂの３つで一つの画素２５が構成される。したがって、一つの画素２５は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとを有している。

図１に戻って、第１の基板１０の液晶層３０と反対側には、第１の偏光板３６が配置されている。なお、第１の基板１０には、図示しないが、液晶層３０を駆動するための素子、配線パターン、接続部等が設けられている。

第２の基板２０は、第２の基材２１と、カラーフィルタ層２２と、保護層２３と、を備えている。第２の基材２１は、透明な材料からなり、例えばガラスからなる。カラーフィルタ層２２と保護層２３とは、第２の基材２１の液晶層３０側に順に積層されている。カラーフィルタ層２２は、例えば、Red、Green、Blueの３色の色要素を含んでいる。第２の基板２０の液晶層３０とは反対側、すなわち観察側には、第２の偏光板３８が配置されている。

位相差層４０は、第２の基板２０上の液晶層３０側に位置し、反射表示領域Ｒに重なるように配置されている。位相差層４０は、複屈折性を有する材料からなる。位相差層４０は、入射される可視光の波長に対し所定の位相差を付与する。本実施形態では、位相差層４０は、入射される可視光に対し１／２波長分の位相差を付与する。位相差層４０と第２の基板２０との間には、位相差層４０の遅相軸方向を規定するための配向膜４１が形成されている。

液晶層３０は、第１の基板１０と第２の基板２０との間に位置している。第１の基板１０の液晶層３０に接する側には、第２の絶縁層１８と画素電極１９とを覆うように、第１の配向膜３２が形成されている。また、第２の基板２０の液晶層３０に接する側には、保護層２３と位相差層４０とを覆うように第２の配向膜３４が形成されている。液晶層３０は、第１の配向膜３２と第２の配向膜３４とに施された配向処理によって配向方向が規制されており、ホモジニアス配向している。

本実施形態では、図示しないが、位相差層４０の遅相軸は第２の偏光板３８の透過軸に対して時計回りに２２．５°ずれており、液晶層３０の配向方向は第２の偏光板３８の透過軸に対して時計回りに９０°ずれている。第１の偏光板３６の透過軸は、第２の偏光板３８の透過軸に対して直交している。

このような半透過反射型の液晶表示装置１００では、光学設計上、反射表示領域Ｒにおいて暗表示を行う際に反射層１４に到達する外光がすべての可視波長域でほぼ円偏光である必要がある。反射層１４に到達した外光が楕円偏光であると暗表示に色づきが生じ、高コントラストな反射表示を得ることが困難になるからである。

本実施形態では、反射表示領域Ｒに選択的に位相差層４０を配置し、反射表示領域Ｒにおける液晶層３０の層厚が透過表示領域Ｔにおける液晶層３０の層厚に比べて薄くなるように構成している。具体的には、液晶層３０の反射表示領域Ｒにおける層厚は、透過表示領域Ｔにおける層厚のほぼ１／２となっている。このことにより、液晶層３０は、入射される可視光の波長に対して、反射表示領域Ｒにおいて１／４波長分の位相差を付与し、透過表示領域Ｔにおいて１／２波長分の位相差を付与する。これにより、第２の偏光板３８と位相差層４０と反射表示領域Ｒ内の液晶層３０とで広帯域円偏光を作り出せるようにして、反射層１４に到達する外光をすべての可視波長で円偏光に近づけている。

＜製造方法＞
次に、第１の実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を図を参照して説明する。図３は、液晶表示装置の製造方法を示すフローチャートである。図４および図５は、液晶表示装置の製造方法を説明する断面図である。図６および図７は、液晶表示装置の製造に用いるマスクを説明する図である。図８は、マスクの透過率分布を示すグラフである。

図３は、本実施形態に係る液晶表示装置の備える平坦化層の形成工程を示している。図３に示すように、本実施形態に係る平坦化層の形成方法は、第１の絶縁層１３を形成する第１の絶縁層形成工程（ステップＳ１０）と、反射層１４を形成する反射層形成工程（ステップＳ２０）と、感光性材料を配置する感光性材料配置工程（ステップＳ３０）と、感光性材料に露光と現像とを行い平坦化する平坦化層形成工程（ステップＳ４０）と、を備えている。

＜１．第１の絶縁層形成工程＞
図３のステップＳ１０では、第１の基材１１上に第１の絶縁層１３を形成する。まず、図４に示すように、第１の基材１１上に第１の絶縁層１３の材料を、例えばスピンコート法により配置する。これにより、第１の絶縁材料層１２が形成される。次に、配置された第１の絶縁材料層１２の反射表示領域Ｒに凹凸形状を形成する。凹凸形状を形成する方法は、マスクを通して第１の絶縁材料層１２を露光した後、現像、焼成を行う。

図６に、露光時に用いるマスクの一例を示す。本実施形態では、マスク５０は、複数の遮光部５１と透過部５２とを有している。複数の遮光部５１は、マスク５０内にランダムに配置されている。遮光部５１の形状は、例えば半径ｒを有する円形である。図４に示すように、マスク５０を通して第１の絶縁材料層１２に光を照射する。このとき、マスク５０の透過部５２のみを光が透過し、第１の絶縁材料層１２の透過部５２に対応する部分が露光する。

次に、第１の絶縁材料層１２を現像して、露光により感光した部分を除去する。次に、第１の絶縁材料層１２を、例えば２２０℃で焼成して硬化させる。この焼成により、現像時に第１の絶縁材料層１２に形成された凸部の角部がだれてなだらかな曲面となる。以上の露光、現像、焼成により、第１の絶縁材料層１２の除去部１２ａが除去され、第１の絶縁層１３が形成される。

＜２．反射層形成工程＞
図３のステップＳ２０では、第１の絶縁層１３上の反射表示領域Ｒに反射層１４を形成する。反射層１４は、例えばスパッタリング法を適用し、第１の絶縁層１３上面の凹凸形状を覆うように薄膜状に形成する。これにより、反射層１４の表面形状は、第１の絶縁層１３の凹凸形状が反映された凹凸形状となる。反射層が不要な箇所、例えば透過部分は、反射層を製膜後にフォトリソグラフィーで除去すればよい。

＜３．感光性材料配置工程＞
図３のステップＳ３０では、反射層１４を覆うように平坦化層１６の材料である透明な感光性材料を配置する。本実施形態では、感光性材料としてポジ型感光性樹脂を用いる場合を例に取り説明する。まず、図５に示すように、反射層１４上にポジ型感光性樹脂を、例えばスピンコート法により配置し、ポジ型感光性樹脂層１５を形成する。ポジ型感光性樹脂層１５の層厚は、例えば２〜３μｍ程度とする。これにより、ポジ型感光性樹脂層１５の表面形状は、反射層１４の凹凸形状がほぼ反映された凹凸形状となる。

＜４．平坦化層形成工程＞
図３のステップＳ４０では、ポジ型感光性樹脂層１５に露光と現像とを行い平坦化層１６を形成する。まず、ポジ型感光性樹脂層１５をマスクを通して露光する。図７に、露光時に用いるマスクの一例を示す。マスク５４は、複数の透過部５５と遮光部５６とを有している。複数の透過部５５は、反射層１４の凸部の位置に対応して配置されている。ここで、マスク５４は、光の透過率が多階調で異なる領域を有する所謂ハーフトーンマスクであり、透過部５５内において光の透過率が多階調で異なっている。透過部５５は、反射層１４の凸部の頂点に対応する位置で光の透過率が最も高くなり、頂点に対応する部分から底部に対応する部分に向かって光の透過率が連続的に低くなるように形成されている。

本実施形態では、反射層１４の凹凸形状が第１の絶縁層１３の凹凸形状を反映していることから、透過部５５は、第１の絶縁層１３の形成に用いたマスク５０の遮光部５１（図６参照）の位置に対応して配置されている。透過部５５は遮光部５１とほぼ同じ半径ｒを有する円形であり、その中心５５ａが第１の絶縁層１３の凸部の頂点、すなわち反射層１４の凸部の頂点に対応している。図８に示すように、透過部５５の光の透過率は、中心５５ａから外周部５５ｂ、すなわち反射層１４の凸部の頂点に対応する位置から底部に対応する位置に向かって連続的に低くなっている。なお、透過部５５の光の透過率は、中心５５ａから外周部５５ｂに向かって段階的に低くなっていてもよい。

図５に示すように、マスク５４を通してポジ型感光性樹脂層１５に光を照射する。このとき、マスク５４とポジ型感光性樹脂層１５との間隔は、例えば６０〜８０μｍとし、露光量は、例えば波長が３６５ｎｍを中心とする光で１００〜１５０ｍＪとする。図５の矢印は、マスク５４を透過してポジ型感光性樹脂層１５に照射される光を模式的に示している。マスク５４を透過する光の強度は、透過部５５の中心５５ａで最も強くなり、中心５５ａから外周部５５ｂに向かって連続的に弱くなる。したがって、ポジ型感光性樹脂層１５に照射される光は、反射層１４の凸部の頂点に対応する位置で最も強くなり、反射層１４の凸部の頂点に対応する位置から底部に対応する位置に向かって連続的に弱くなる。

次に、露光されたポジ型感光性樹脂層１５を現像する。ポジ型感光性樹脂は、露光時に照射される光の照射量が強い部分ほど現像時に除去される量が多くなる。そのため、ポジ型感光性樹脂層１５が除去される量は、反射層１４の凸部の頂点に対応する位置で最も多くなり、反射層１４の凸部の頂点に対応する位置から底部に対応する位置に向かって少なくなる。ポジ型感光性樹脂層１５は、反射層１４の凹凸形状がほぼ反映された表面形状を有しているので、ポジ型感光性樹脂層１５の現像時に除去される量は、その凸部の頂点が最も多くなり、頂点から底部に向かって連続的に少なくなる。これにより、ポジ型感光性樹脂層１５の表面の凸部１５ａが除去され表面が均される。

次に、ポジ型感光性樹脂層１５を、例えば２２０℃で焼成して硬化させる。以上により、平坦化層１６が形成される。

上記第１の実施形態によれば、次の効果が得られる。

（１）液晶表示装置１００では、反射層１４の表面の凹凸形状が平坦化層１６により平坦化されるので、平坦化層１６上に設けられた共通電極１７と画素電極１９との平坦性が向上する。このため、共通電極１７と画素電極１９とに対向して配置される液晶層３０の反射表示領域Ｒにおける層厚をより均一にできる。また、共通電極１７と画素電極１９との間に電圧が印加されると、共通電極１７と画素電極１９とが配置された範囲に亘って第１の基板１０の面に平行な方向の電界がより均一に発生する。これにより、優れた表示品質を有する液晶表示装置１００を提供できる。

（２）液晶表示装置１００の製造方法においては、平坦化層１６上に共通電極１７と画素電極１９とを形成するので、凹凸形状を有する面上に微細な電極パターンを形成する場合に発生し易いクラックや密着不良のリスクが回避でき、高い歩留りで液晶表示装置１００を製造できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成について図を参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。図９は、第２の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。

第２の実施形態に係る液晶表示装置２００は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１００に対して、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式の電極構成を有している点と、液晶セル内に位相差層が配置される代わりに液晶セル外に一対の位相差板が配置されている点と、が異なっている。

図９に示すように、液晶表示装置２００は、第１の基板６０と、第２の基板７０と、液晶層３１と、を備えている。

第１の基板６０は、第１の基材１１と、第１の絶縁層１３と、反射層１４と、平坦化層１６と、第１の電極６２と、を備えている。第１の絶縁層１３の透過表示領域Ｔにおける厚さは、反射表示領域Ｒにおける第１の絶縁層１３と反射層１４と平坦化層１６との合計の厚さとほぼ同じになるように調整されている。したがって、反射表示領域Ｒにおける平坦化層１６の上面と透過表示領域Ｔにおける第１の絶縁層１３の上面とは、ほぼ段差のない面を構成している。第１の電極６２は、平坦化層１６と第１の絶縁層１３との上に設けられている。第１の配向膜３２は、第１の電極６２を覆うように形成されている。

第２の基板７０は、第２の基材２１と、カラーフィルタ層２２と、保護層２３と、第２の電極７２と、を備えている。保護層２３の反射表示領域Ｒにおける層厚は透過表示領域Ｔにおける層厚よりも厚くなっている。第２の電極７２は、保護層２３上に反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとに亘って、第１の電極６２に対向するように設けられている。第２の配向膜３４は、第２の電極７２を覆うように形成されている。

第１の基板６０と第１の偏光板３６との間には、第１の位相差板４２が配置されている。また、第２の基板７０と第２の偏光板３８との間には、第２の位相差板４４が配置されている。第１の位相差板４２と第２の位相差板４４とのそれぞれは、入射される可視光の波長に対して１／４波長分の位相差を付与する。なお、第１の位相差板４２の遅相軸は第１の偏光板３６の透過軸に対して４５°ずれており、第２の位相差板４４の遅相軸は第２の偏光板３８の透過軸に対して４５°ずれている。また、第１の偏光板３６の透過軸と第２の偏光板３８の透過軸とは直交しており、第１の位相差板４２の遅相軸と第２の位相差板４４の遅相軸とは直交している。

本実施形態では、保護層２３の反射表示領域Ｒにおける層厚を透過表示領域Ｔにおける層厚よりも厚くすることにより、反射表示領域Ｒにおける液晶層３１の層厚が透過表示領域Ｔにおける液晶層３１の層厚に比べて薄くなるように構成している。具体的には、液晶層３１の反射表示領域Ｒにおける層厚は、透過表示領域Ｔにおける層厚のほぼ１／２となっており、液晶層３１は入射される可視光の波長に対して、反射表示領域Ｒにおいて１／４波長分の位相差を付与し、透過表示領域Ｔにおいて１／２波長分の位相差を付与する。これにより、第２の偏光板３８と第２の位相差板４４と反射表示領域Ｒ内の液晶層３１とで広帯域円偏光を作り出せるようにして、反射層１４に到達する外光をすべての可視波長で円偏光に近づけている。

上記第２の実施形態によれば、次の効果が得られる。

（１）液晶表示装置２００では、反射層１４の表面の凹凸形状が平坦化層１６により平坦化されるので、平坦化層１６上に設けられた第１の電極の平坦性が向上する。このため、第１の電極６２と対向する第２の基板２０の第２の電極７２との間に電圧が印加されると、第１の電極６２と第２の電極７２とが対向する範囲に亘って第１の基板１０の面に垂直な方向の電界がより均一に発生する。また、第１の電極６２の平坦性が向上することで、液晶層３１の反射表示領域Ｒにおける層厚をより均一にできる。これにより、優れた表示品質を有する液晶表示装置２００を提供できる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成について図を参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。図１０は、第３の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。

第３の実施形態に係る液晶表示装置３００は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１００と同様に、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式の電極構成を有している。ただし、第１の基板の平坦化層上に位相差層が配置されている点と、第２の基板が共通電極と画素電極とを備えている点と、液晶層の層厚が反射表示領域と透過表示領域とで同じである点と、が異なっている。

図１０に示すように、液晶表示装置３００は、第１の基板８０と、第２の基板９０と、液晶層３３と、を備えている。第１の基板８０は、第１の基材１１と、第１の絶縁層１３と、反射層１４と、平坦化層１６と、を備えている。

位相差層４６は、第１の基板８０上の液晶層３３側に位置し、反射表示領域Ｒに重なるように配置されている。位相差層４６と第１の基板８０との間には、位相差層４６の遅相軸方向を規定するための配向膜４５が形成されている。本実施形態では、位相差層４６の遅相軸は第２の偏光板３８の透過軸に対して時計回り方向に９０°ずれている。また、位相差層４６は、入射される可視光の波長に対して１／４波長分の位相差を付与する。

第１の絶縁層１３の透過表示領域Ｔにおける厚さは、反射表示領域Ｒにおける第１の絶縁層１３と反射層１４と平坦化層１６と配向膜４５と位相差層４６との合計の厚さとほぼ同じになるように調整されている。したがって、反射表示領域Ｒにおける位相差層４６の上面と透過表示領域Ｔにおける第１の絶縁層１３の上面とは、ほぼ段差のない面を構成している。第１の配向膜３２は、位相差層４６と第１の絶縁層１３とを覆うように設けられている。

第２の基板９０は、第２の基材２１と、カラーフィルタ層２２と、保護層２３と、共通電極１７と、第２の絶縁層１８と、画素電極１９と、を備えている。共通電極１７と第２の絶縁層１８と画素電極１９とは、保護層２３上に順に積層されている。第２の基板９０の液晶層３３側は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとでほぼ段差のない面を構成している。第２の配向膜３４は、第２の絶縁層１８と画素電極１９とを覆うように形成されている。

本実施形態では、液晶層３３は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで層厚がほぼ同じである。ただし、液晶層３３は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで液晶の配向を規制する方向が異なっている。具体的には、液晶層３３の反射表示領域Ｒにおける配向方向は、第２の偏光板３８の透過軸に対して時計回りに２２．５°ずれており、電圧印加時には第２の偏光板３８の透過軸と同じ方向となる。そして、液晶層３３の透過表示領域Ｔにおける配向方向は、第２の偏光板３８の偏光軸と同じ方向であり、電圧印加時には第２の偏光板３８の偏光軸に対して時計回りに４５°ずれた方向となる。

このように液晶層３３の配向方向を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならせるには、第１の配向膜３２と第２の配向膜３４とに、ラビング法または光配向法により液晶層３１の配向を規制する処理を施す際に、それぞれの反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで配向を規制する方向を異ならせればよい。

液晶層３３は、入射される可視光の波長に対して、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの双方において１／２波長分の位相差を付与する。これにより、反射表示領域Ｒにおいては、第２の偏光板３８と位相差層４６と液晶層３３とで広帯域円偏光を作り出せるようにして、反射層１４に到達する外光をすべての可視波長で円偏光に近づけている。

上記第３の実施形態によれば、次の効果が得られる。

（１）液晶表示装置３００では、反射層１４の表面の凹凸形状が平坦化層１６により平坦化されるので、平坦化層１６上に設けられた位相差層４６の平坦性が向上する。このため、位相差層４６の層厚をより均一にできるので、位相差層４６の光学補償特性が向上する。また、位相差層４６に対向して配置される液晶層３３の層厚がより均一になる。これにより、優れた表示品質を有する液晶表示装置３００を提供できる。

上記実施形態の他に、様々な変形を加えることができる。以下、変形例をあげて説明する。

（変形例１）
上記実施形態の液晶表示装置においては、反射層１４の下地である第１の絶縁層１３の表面に凹凸形状を形成することにより反射層１４の表面を凹凸形状にしたが、このような形態に限定されない。反射層１４を平坦な表面を有する下地上に配置し、反射層１４自体の表面を凹凸形状に形成してもよい。このような反射層の凹凸形状は、例えば、溶剤を含んだ反射層の材料を液滴吐出法で配置し液滴の表面張力により形成することができる。

（変形例２）
上記実施形態の液晶表示装置の製造方法においては、平坦化層形成工程で透過部５５内において光の透過率が多階調で異なるマスク５４を用いて、ポジ型感光性樹脂層１５に１回の露光を行ったが、このような形態に限定されない。開口部の径が異なる複数のマスクを用いて複数回の露光を行ってもよい。

この場合、複数のマスクのそれぞれは、反射層１４の凸部の頂点に対応する位置を中心とする同心円であって、透過部５５の外周を最大径として段階的に径の異なる開口部を有している。このような複数のマスクを用いて、それぞれ１回の露光を行えば、ポジ型感光性樹脂層１５に照射される光の量を、反射層１４の頂点に対応する位置で最も多くし、頂点に対応する部分から底部に対応する部分に向かって光の透過率が段階的に低くなるようにできる。なお、反射層１４の凸部の頂点が凸部平面形状の中心にない場合は、凸部の形状に対応させて複数のマスクのそれぞれの開口部の中心位置をずらして配置すればよい。

（変形例３）
上記実施形態の液晶表示装置の製造方法においては、第１の絶縁層形成工程で用いるマスク５０の遮光部５１の形状は円形であったが、このような形態に限定されない。遮光部の形状は多角形であってもよい。遮光部の形状が多角形であっても、形成される第１の絶縁層１３の凸部の平面形状は、角部がだれてほぼ円形となる。この場合、平坦化層形成工程で用いるマスクの透過部の形状を、第１の絶縁層形成工程で用いるマスクの遮光部の形状と同じ多角形とし、その多角形と中心位置が同じ相似形状に透過部内の光の透過率を変化させてもよい。

（変形例４）
上記実施形態の液晶表示装置の製造方法においては、平坦化層１６を形成する感光性材料としてポジ型感光性樹脂を用いたが、このような形態に限定されない。平坦化層１６を形成する感光性材料としてネガ型感光性樹脂を用いてもよい。ネガ型感光性樹脂を用いる場合、平坦化層形成工程で露光に用いるマスクは、ポジ型感光性樹脂の場合に用いたマスク５４に対して光の透過率分布を反転させればよい。すなわち、ネガ型感光性樹脂を用いるマスクは、透過部５５の中心５５ａに対応する位置で光の透過率が最も低く、透過部５５の中心５５ａに対応する位置から外周部５５ｂに対応する位置に向かって光の透過率が段階的に高くなり、かつ遮光部５６に対応する部分で光の透過率が最も高くなるように形成する。

（変形例５）
以上の実施形態では、ＦＦＳ方式の液晶表示装置およびＥＣＢ方式の液晶表示装置を例にあげて説明したが、この構成に限定されず、例えば、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に適用してもよいし、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶表示装置に適用してもよい。

なお、以上の実施形態において説明されていない構成要素の材料および加工方法は、公知の技術を適用すればよい。

第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図。 第１の実施形態に係る液晶表示装置の画素領域を示す平面図。 液晶表示装置の製造方法を示すフローチャート。 液晶表示装置の製造方法を説明する断面図。 液晶表示装置の製造方法を説明する断面図。 液晶表示装置の製造に用いるマスクを説明する図。 液晶表示装置の製造に用いるマスクを説明する図。 マスクの透過率分布を示すグラフ。 第２の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図。 第３の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図。

符号の説明

１０…第１の基板、１１…第１の基材、１２…第１の絶縁材料層、１２ａ…除去部、１３…第１の絶縁層、１４…反射層、１５…ポジ型感光性樹脂層、１５ａ…凸部、１６…平坦化層、１７…共通電極、１８…第２の絶縁層、１９…画素電極、１９ａ…開口部、２０…第２の基板、２１…第２の基材、２２…カラーフィルタ層、２３…保護層、２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ…サブ画素、２５…画素、３０…液晶層、３１…液晶層、３２…第１の配向膜、３３…液晶層、３４…第２の配向膜、３６…第１の偏光板、３８…第２の偏光板、４０…位相差層、４１…配向膜、４２…第１の位相差板、４４…第２の位相差板、４５…配向膜、４６…位相差層、５０…マスク、５１…遮光部、５２…透過部、５４…マスク、５５…透過部、５５ａ…中心、５５ｂ…外周部、５６…遮光部、６０…第１の基板、６２…第１の電極、７０…第２の基板、７２…第２の電極、８０…第１の基板、９０…第２の基板、１００…液晶表示装置、２００…液晶表示装置、３００…液晶表示装置、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域。

Claims (11)

1. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
   前記第１の基板は、所定の領域に配置され表面に凹凸形状を有する反射層と、前記反射層を覆うように形成された平坦化層と、前記平坦化層上に設けられた少なくとも一つの電極と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記平坦化層上には、電圧印加時に前記第１の基板面に平行な方向に電界が発生するように配置された共通電極と画素電極とが設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記平坦化層上には第１の電極が設けられ、
   前記第２の基板は、前記第１の電極に対向するように設けられた第２の電極を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
   前記第１の基板は、表面に凹凸形状を有する反射層と、前記反射層を覆うように形成された平坦化層と、前記平坦化層上に設けられた位相差層と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
   前記第１の基板は、下地層をさらに備え、
   前記下地層は、前記所定の領域に前記凹凸形状を有しており、
   前記反射層は、前記下地層上の前記所定の領域を覆うように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
   一つの画素領域内に透過表示領域と前記所定の領域としての反射表示領域とを有しており、
   前記反射層は、前記反射表示領域に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
7. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に位置する液晶層と、を備えた液晶表示装置の製造方法であって、
   第１の基板の基材上の所定の領域に、表面に凹凸形状を有する反射層を形成する反射層形成工程と、
   前記反射層を覆うように透明な感光性材料を配置する感光性材料配置工程と、
   配置された前記感光性材料に露光と現像とを行い前記感光性材料の表面を平坦化する平坦化層形成工程と、を含み、
   前記平坦化層形成工程では、前記現像により除去される前記感光性材料の量が、前記凹凸形状の頂点に対応する部分では最も多くなり、前記頂点に対応する部分から前記凹凸形状の底部に対応する部分に向かって少なくなるように前記露光を行うことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
8. 請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記感光性材料はポジ型感光性樹脂であり、
   前記平坦化層形成工程では、前記露光時に前記ポジ型感光性樹脂に照射する光の強度を、前記頂点に対応する部分で最も強くし、前記頂点に対応する部分から前記底部に対応する部分に向かって弱くするように変化させることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
9. 請求項８に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
   前記平坦化層形成工程では、前記露光時にマスクを通して前記ポジ型感光性樹脂に前記光を照射し、
   前記マスクは、前記頂点に対応する部分で前記光の透過率が最も高くなり、前記頂点に対応する部分から前記底部に対応する部分に向かって前記光の透過率が低くなるように形成されていることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
10. 請求項７から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
    前記反射層形成工程の前に、前記基材上に下地層を形成する下地層形成工程を含み、
    前記下地層形成工程では、前記所定の領域における前記下地層の表面に前記凹凸形状を形成し、
    前記反射層形成工程では、前記下地層の前記所定の領域を覆うように前記反射層の材料を配置することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
11. 請求項７から１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法であって、
    一つの画素領域内に透過表示領域と前記所定の領域としての反射表示領域とを有しており、
    前記反射層形成工程では、前記反射層を前記反射表示領域に形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。