JP4541815B2 - 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、暗いところではバックライトを使用し、明るいところでは外光の反射を利用して画像を表示する半透過型液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、薄くて軽量であるとともに低電圧で駆動できて消費電力が少ないという長所があり、各種電子機器に広く利用されている。特に、画素毎にスイッチング素子としてＴＦＴ(Thin Film Transistor ：薄膜トランジスタ）を設けたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、表示品質の点でもＣＲＴ(Cathode-Ray Tube)に匹敵するほど優れているため、テレビやパーソナルコンピュ−タ等のディスプレイに広く使用されている。

一般的な液晶表示装置は、相互に対向して配置された２枚の基板の間に液晶を封入した構造を有している。一方の基板にはＴＦＴ及び画素電極等が形成され、他方の基板にはカラーフィルタ及びコモン（共通）電極等が形成されている。以下、ＴＦＴ及び画素電極等が形成された基板をＴＦＴ基板と呼び、ＴＦＴ基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。また、ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶を封入してなる構造物を液晶パネルと呼ぶ。

液晶表示装置には、バックライトを光源とし液晶パネルを透過する光により画像を表示する透過型液晶表示装置と、外光（自然光又は電灯光）の反射を利用して画像を表示する反射型液晶表示装置と、暗いところではバックライトを使用し、明るいところでは外光の反射を利用して画像を表示する半透過型液晶表示装置とがある。

半透過型液晶表示装置では、通常、透過光の光量を制御する透過領域と反射光の光量を制御する反射領域とが１つの画素内に設けられている。透過領域では光が液晶層を１回通過するだけであるのに対し、反射領域では光が液晶層を２回（往復）通過するので、透過光及び反射光の両方を有効に利用するためには、反射領域及び透過領域の液晶層の位相差条件を合わせることが必要である。液晶層の位相差条件は、液晶層の屈折率差（異常光と正常光との屈折率の差）Δｎと、液晶層の厚さｄとの積により表される。原理的には、反射領域の液晶層の屈折率差Δｎ又は液晶層の厚さｄを透過領域の液晶層の屈折率差Δｎ又は液晶層の厚さｄの半分にすれば、反射領域からパネル前面方向に出射される光と透過領域からパネル前面方向に出射される光との偏光状態を同じにすることができて、光の利用効率が最大になる。このような技術を利用したものとして、例えば特開平１１−２４２２２６号公報には、反射領域の液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さよりも薄くし、更に反射領域と透過領域とで異なる方向に配向処理された配向膜を有する半透過型液晶表示装置が記載されている。

ところで、液晶表示装置に動画を表示する場合、液晶の応答速度が表示信号の書き込み時間（通常、１７ｍｓ程度）よりも遅いと、液晶分子の配向が表示信号に追従できないために残像現象が発生する。残像現象を回避するためには、液晶配向をＯＣＢ（Optical Controlled Birefringence）モードにすることが有効であることが知られている。ＯＣＢモードの液晶表示装置では、液晶分子をベンド配向の状態でスイッチングすることにより液晶層の複屈折率位相差を制御する。ベンド配向におけるスイッチング速度はツイスト配向やスプレイ配向におけるスイッチング速度に比べて十分に速いため、液晶分子が表示信号に追従して配向し、残像現象が回避される。

ベンド配向は、液晶界面の液晶分子のチルト方位が同じになるように処理された２枚の基板を相互に対向させて配置することにより実現される。液晶層の界面近傍の液晶分子のプレチルト角が４５°未満の場合、液晶分子はスプレイ配向するほうがエネルギー的に安定であるため、液晶層にバイアス電圧を印加して液晶分子をスプレイ配向からベンド配向に転移させることが必要となる。

特開平１１−７０１８号公報には、その周囲よりも１０°以上大きなプレチルト角を液晶分子に与える高プレチルト角領域が部分的に設けられた液晶表示装置が記載されている。この液晶表示装置では、初期状態でベンド配向となる領域、又はスプレイ配向からベンド配向に転移しやすい領域を設けることにより、ベンド配向への転移が容易に起こるようにしている。

特開平１１−１３３４２９号公報には、図１３（ａ），（ｂ）の模式図に示すように、垂直配向膜６９が形成された基板表面に特定方位から紫外線６８を照射することにより、基板界面の液晶に特定方位のプレチルト角を与える透過型液晶表示装置が開示されている。この透過型液晶表示装置では、ランダムな方位に突出した垂直配向膜のアルキル鎖７０のうち、紫外線６８の照射方位と平行する方位のアルキル側鎖７０を残して、その方位に液晶分子がチルトするようにしている。

特開２００２−２０７２２７号公報の図３には、反射領域の液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さよりも薄くし、且つ、透過領域ではスプレイ配向とベンド配向との間で配向が変化するＯＣＢモードで液晶を駆動し、反射領域ではハイブリッド配向を示すＲ−ＯＣＢモードで液晶を駆動する半透過型液晶表示装置が開示されている。この半透過型液晶表示装置では、配向膜に接する液晶中の液晶分子の主軸が配向膜の表面と平行になるように処理されており、垂直配向膜を用いた場合も紫外線照射により配向膜界面の液晶分子は配向膜の表面と概ね平行になっている。
特開平１１−２４２２２６号公報 特開平１１−７０１８号公報 特開２００２−２０７２２７号公報 特開平１１−１３３４２９号公報

前述した特開平１１−２４２２２６号公報の液晶表示装置では、反射領域の液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さよりも薄くすることにより透過領域及び反射領域における位相差条件を合わせているものの、液晶配向としてＯＣＢモードを用いた場合のパネル構成及び製造方法については言及されていない。このため、液晶分子の応答特性が十分ではなく、残像現象が発生するという欠点がある。また、透過領域と反射領域との境界部分で液晶の配向方向が大きく変化するので、この部分の液晶分子の配向が不安定になり、有効開口率が低下するという欠点もある。

特開平１１−７０１８号公報に記載された液晶表示装置は水平配向に関するものであり、垂直配向を用いたＯＣＢモードの半透過型液晶表示装置については言及されていない。水平配向領域内にプレチルト角が高い領域を部分的に形成するには、水平配向膜を形成後に垂直配向膜を部分的に形成する方法と、それぞれの混合配向膜を用いる方法とがあるが、前者の方法ではプロセスが煩雑となり、後者の方法は配向膜材料が限定される上に、均一な膜形成が難しいという問題がある。

特開平１１−１３３４２９号公報に記載された透過型液晶表示装置は水平配向に関するものであるが、半透過型液晶表示装置に関しては言及されていない。半透過型液晶表示装置では、反射部と透過部の液晶層の光路長が異なるため、液晶層の位相差条件を合わせ込む手段が必要となる。また、反射部と透過部に紫外線を照射して同じプレチルト角を与えると、反射部と透過部で黒表示における光学補償条件がずれてしまうという問題がある。

特開２００２−２０７２２７号公報に記載された半透過型液晶表示装置では、配向膜に接する液晶中の液晶分子の主軸が配向膜の表面と平行になっている。すなわち、配向膜界面の液晶分子が水平配向になっているので、安定したベンド配向を形成することが難しい。また、垂直配向膜を用いた場合も紫外線により配向膜界面の液晶分子は水平配向となるため、同様の問題点がある。ベンド配向の安定性は液晶分子のプレチルト角に大きく依存しており、液晶分子のプレチルト角が４５°未満ではスプレイ配向に、プレチルト角が４５°以上ではベンド配向になりやすい。これは、プレチルト角によってエネルギー的に安定となる配向状態が異なるためであり。

以上から、本発明の目的は、安定したベンド配向を形成でき、応答速度が速く、透過光及び反射光を有効に利用することができて表示特性が優れた半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。

上記した課題は、第１及び第２の基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入して構成され、透過光を制御する透過領域と反射光を制御する反射領域とを有する半透過型液晶表示装置において、前記第１の基板の前記透過領域に配置され、縁部に複数のスリットが形成された透明電極と、前記第１の基板の前記反射領域に配置された反射電極と、前記透明電極及び前記反射電極の表面を覆う第１の垂直配向膜と、前記第２の基板に形成されて前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極と、前記コモン電極の表面を覆う第２の垂直配向膜とを有し、前記第２の垂直配向膜と前記透明電極上の前記第１の垂直配向膜のみが光改質され、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜の界面の液晶分子のプレチルト角が４５°以上であり、前記透過領域の液晶分子がベンド配向し、前記透過領域はさらに複数の領域に区画され、前記複数のスリットは前記透過領域の各領域でそれぞれ異なる方向に延びて形成され、前記第１の垂直配向膜及び前記第２の垂直配向膜は前記透過領域の各領域で前記スリットとそれぞれ平行な方向にプレチルド方向規定処理が施され、前記スリットは、前記透明電極と前記コモン電極との間に電圧を印加したときの液晶分子の配向方向を前記スリットに平行な方向に規定することを特徴とする半透過型液晶表示装置により解決する。

また、上記した課題は、第１及び第２の基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入して構成され、透過光を制御する透過領域と反射光を制御する反射領域とを有する半透過型液晶表示装置の製造方法において、前記第１の基板の透過領域に透明導電体からなり縁部に複数のスリットを有する透明電極を形成し、前記反射領域に金属からなる反射電極を形成し、前記透明電極及び前記反射電極の上に第１の垂直配向膜を形成する工程と、前記反射電極が形成されていない面側から斜めに光照射して前記透過領域の前記第１の垂直配向膜のみを光改質して液晶分子のプレチルト角が４５°以上となる第１のプレチルト方向規定処理を施す工程と、前記第２の基板に前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極を形成し、前記コモン電極の表面を覆う第２の垂直配向膜を形成する工程と、前記コモン電極が形成された面側から光照射して前記第２の垂直配向膜を光改質して液晶分子のプレチルト角が４５°以上となる第２のプレチルト方向規定処理を施す工程とを有し、前記透過領域はさらに複数の領域に区画され、前記複数のスリットは前記透過領域の各領域でそれぞれ異なる方向に延びて形成され、前記第１の垂直配向膜及び前記第２の垂直配向膜は前記透過領域の各領域で前記スリットとそれぞれ平行な方向にプレチルド方向規定処理が施され、前記スリットは前記透明電極と前記コモン電極との間に電圧を印加したときの液晶分子の配向方向を前記スリットに平行な方向に規定することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法により解決する。なお、第１及び第２の工程と、第３及び第４の工程の順番を入れ替えてもよい。

以下、本発明について、更に詳細に説明する。

図１は、本発明の原理を示す模式図である。この図１に示すように、本発明の半透過型液晶表示装置は、液晶パネル１０と、該液晶パネル１０を挟んで配置された一対の偏光板（円偏光板）１１ａ，１１ｂと、液晶パネル１０の裏面側（図では偏光板１１ａの下）に配置されたバックライトユニット１２とにより構成されている。また、液晶パネル１０は、ＴＦＴ基板２１及び対向基板２２と、それらの基板２１，２２間に封入された誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層３０とにより構成されている。そして、１つの画素領域内に、透過光の光量を制御する透過領域と、反射光の光量を制御する反射領域とが設けられている。

ＴＦＴ基板２１の反射領域には、液晶層３０の厚さを調整するための絶縁膜２３が形成されている。この絶縁膜２３により、反射領域の液晶層３０の厚さが、透過領域の液晶層３０の厚さよりも薄く（例えば、約１／２）になっている。また、基板２１及び絶縁膜２３の上には、ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）等の透明導電体からなる透明電極２４が形成されている。そして、反射領域の透明電極２４上には、アルミニウム等の反射率が高い金属からなる反射電極２５が形成されている。これらの反射電極２５及び透明電極２４の表面は、例えばポリイミドからなる垂直配向膜２６に覆われている。

なお、図１では反射電極２５の下に透明電極２４が形成されているが、反射電極２５の上に透明電極２４が形成されていてもよい。また、透過領域の透明電極２４と反射電極２５とが電気的に接続されているのであれば、反射領域に透明電極２４が形成されていなくてもよい。

一方、対向基板２２には、例えば図１に示すように、カラーフィルタ２７、コモン電極２８及び垂直配向膜２９が形成されている。ここでは、カラーフィルタ２７には赤色、緑色及び青色の３種類があり、画素毎にいずれか１色のカラーフィルタが配置されているものとする。コモン電極２８はカラーフィルタ２７の上に形成されたＩＴＯ等の透明導電体からなり、ＴＦＴ基板２１側の画素の透明電極２４及び反射電極２５に対向している。このコモン電極２８の表面は、例えばポリイミドからなる垂直配向膜２９に覆われている。

本発明においては、対向基板２２側の垂直配向膜２９全体と、ＴＦＴ基板２１側の垂直配向膜２６のうち透過領域の部分とに、液晶分子３０ａのプレチルト方向を規定するための処理（例えば、紫外線照射処理）が施されている。このプレチルト方向規定処理が施された垂直配向膜２６，２９の近傍の液晶分子３０ａは、電圧が印加されていないときに基板面に対し例えば８５°の角度で所定の方位（図１では左側）に傾く。これにより、透過領域では、図１に示すように液晶分子３０ａがベンド配向する。ベンド配向の安定性は液晶分子のプレチルト角に大きく依存しており、プレチルト角が４５°未満の場合はスプレイ配向になりやすく、プレチルト角が４５°以上のときはベンド配向になりやすい。本発明においては、垂直配向膜と誘電率異方性が負の液晶とを使用しているので、液晶分子のプレチルト角を４５°以上とすることが容易であり、電圧を印加していない状態で安定なベンド配向が得られる。

また、ＴＦＴ基板２１側の垂直配向膜２６のうち反射領域の部分には、プレチルト方向規定処理が施されていない。このため、反射領域では、配向膜２６の表面近傍の液晶分子３０ａが基板面に対しほぼ垂直に配向し、図１に示すように反射電極２５と対向基板２２との間に液晶分子３０ａが傾斜角度を徐々に変えて連続的に並ぶ。この場合に、反射領域の液晶層３０の厚さが透過領域の液晶層３０の厚さよりも薄く（約１／２）設定されているので、反射領域の液晶層３０の液晶分子３０ａの配向状態は、透過領域の液晶層３０の上半分の領域の液晶分子３０ａの配向状態とほぼ同じになる。従って、反射領域と透過領域との境界部分での液晶分子３０ａの配向の乱れがなく、実効開口率の低下が回避される。

また、例えば黒表示時（電圧を印加していないとき）には液晶分子３０ａが図２（ａ）に示すように配向し、白表示時には液晶分子３０ａが図２（ｂ）に示すように配向する。これらの図２（ａ），（ｂ）に示すように、反射領域の液晶層３０における液晶分子３０ａの挙動は透過領域の液晶層３０の上半分の領域における液晶分子３０ａの挙動とほぼ同じになる。従って、印加電圧が変化しても、反射領域及び透過領域の液晶分子３０ａの配向が安定していることに変わりはない。

更に、図３に示すように、透過光の光路に沿った液晶分子３０ａの配向状態と、反射光の光路に沿った液晶分子３０ａの配向状態とがほぼ同じになるので、透過領域を透過してパネル前面側に出射する光と反射領域で反射されてパネル前面側に出射する光との位相差の条件が同じになる、従って、黒表示時の光学補償条件を反射領域と透過領域とで均一化することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置を示す模式断面図、図５は同じくその半透過型液晶表示装置のＴＦＴ基板を示す平面図、図６は同じくその半透過型液晶表示装置の対向基板を示す平面図である。なお、図４は図５のＩ−Ｉ線の位置における断面を示している。また、図４においては、偏光板及びバックライト等の図示を省略している。

図４に示すように、本実施形態の液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１１０と、対向基板１３０と、それらの基板１１０，１３０間に封入された誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層１４０とにより構成されている。ＴＦＴ基板１１０には、図５に示すように、水平方向（Ｘ方向）に延びる複数のゲートバスライン１１２、補助容量バスライン１１３及びダミーパターン１１４と、垂直方向（Ｙ方向）に延びる複数のデータバスライン１１６とが形成されている。補助容量バスライン１１３及びダミーパターン１１４は、ゲートバスライン１１２を挟んで配置されている。

本実施形態においては、補助容量バスライン１１３とデータバスライン１１６とにより各画素領域が区画されている。また、１つの画素領域は、透明電極１２７が配置された透過領域と、反射電極１２６が配置された反射領域とに分割されている。

図４に示すように、反射電極１２６の下には膜厚が厚い絶縁膜１２５が形成されており、反射領域の液晶層１４０の平均厚さが透過領域の液晶層１４０の厚さの約１／２となるように設定されている。絶縁膜１２５の表面には微細な凹凸が形成されており、反射電極１２６の表面にも絶縁膜１２５の表面に倣う微細な凹凸が設けられている。本実施形態においては、反射領域の液晶層１４０の平均厚さが２μｍ、透過領域の液晶層１４０の厚さが４μｍに設定されているものとする。なお、ＴＦＴ基板１１０と対向基板１３０との間には多数のスペーサ（図示せず）が配置されており、これらのスペーサによりＴＦＴ基板１１０と対向基板１３０との間隔が一定に維持される。

図４，図５に示すように、反射電極１２６の下方には、隣の画素（１つ下の行の画素）の透明電極１２７に電気的に接続されるＴＦＴ１１８及び補助容量電極１１９が形成されている。ＴＦＴ１１８はゲートバスライン１１２の一部をゲート電極としている。このＴＦＴ１１８のドレイン電極１１８ｄはデータバスライン１１６に接続されており、ソース電極１１８ｓは補助容量電極１１９に接続されている。補助容量電極１１９は、図４に示すように、絶縁膜１１５を挟んで補助容量バスライン１１３に対向する位置に配置されている。この補助容量電極１１９は、補助容量バスライン１１３及び絶縁膜１１５とともに補助容量を構成する。なお、補助容量バスライン１１３及びダミーパターン１１４は反射電極１２６のエッジ部に対向する部分に配置されている。

配線１２０は、補助容量電極１１９と透明電極１２７の下方に配置されたパッド１２１との間を接続している。透明電極１２７は、コンタクトホール１２２ａを介してパッド１２１と電気的に接続されている。また、透明電極１２７の端部は、自画素内の反射電極１２６の端部と重なってその反射電極１２６と電気的に接続されている。

以下、ＴＦＴ基板１１０及び対向基板１３０の層構造について説明する。まず、ＴＦＴ基板１１０の層構造について、図４，図５を参照して説明する。

ＴＦＴ基板１１０のベースとなるガラス基板１１１の上には、ゲートバスライン１１２、補助容量バスライン１１３及びダミーパターン１１４が形成されている。これらのゲートバスライン１１２、補助容量バスライン１１３及びダミーパターン１１４は、例えばＡｌ（アルミニウム）／Ｔｉ（チタン）の積層膜を形成し、この積層膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることに同時に形成する。

これらのゲートバスライン１１２、補助容量バスライン１１３及びダミーパターン１１４は、ＳｉＯ₂ 又はＳｉＮ等の絶縁物からなる第１の絶縁膜１１５に覆われている。この第１の絶縁膜１１５の所定の領域上には、ＴＦＴ１１８の活性層となる半導体膜（アモルファスシリコン膜又はポリシリコン膜）１１６が形成されている。また、半導体膜１１６のチャネルとなる領域の上には、例えばＳｉＮからなるチャネル保護膜１１８ａが形成されている。

チャネル保護膜１１８ａを挟んで、ＴＦＴ１１８のソース電極１１８ｓ及びドレイン電極１１８ｄが形成されている。ドレイン電極１１８ｄは第１の絶縁膜１１５上に形成されたデータバスライン１１６に接続されており、ソース電極１１８ｓは第１の絶縁膜１１５の上に形成された補助容量電極１１９、配線１２０及びその端部に設けられたパッド１２１に接続されている。これらのソース電極１１８ｓ、ドレイン電極１１８ｄ、補助容量電極１１９、配線１２０及びパッド１２１は、例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ積層膜を形成し、この積層膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより同時に形成する。

これらのＴＦＴ１１８、補助容量電極１１９、配線１２０及びパッド１２１は、ＳｉＯ₂ 又はＳｉＮ等の絶縁物からなる第２の絶縁膜１２２に覆われている。反射領域の絶縁膜１２２の上には、液晶層１４０の厚さを調整するための絶縁膜１２５が形成されている。この絶縁膜１２５は、例えばフォトレジストを使用して形成され、その表面には微細な凹凸が設けられている。この絶縁膜１２５の表面上には、Ａｌ等の反射率が高い金属からなる反射電極１２６が形成されている。この反射電極１２６は、例えばガラス基板１１の上側全面にＡｌ膜を形成し，このＡｌ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして形成する。反射電極１２６の表面にも、絶縁膜１２５の表面に倣う微細な凹凸が形成されている。

一方、透過領域の第２の絶縁膜１２２の上には、ＩＴＯ等の透明導電体からなる透明電極１２７が形成されている。この透明電極１２７は、第２の絶縁膜１２２に形成されたコンタクトホール１２２ａを介してパッド１２１に電気的に接続されているとともに、その端部が反射電極１２６の端部に重なって電気的に接続されている。透明電極１２７は、例えばガラス基板１１１の上側全面にＩＴＯ膜を形成し、このＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして形成する。

反射電極１２６及び透明電極１２７の表面は、ポリイミド等からなる垂直配向膜１２８に覆われている。この垂直配向膜１２８には、図７（ａ）に示すように、ガラス基板１１１の裏面（配向膜１２８が形成された面と反対側の面）側から斜めに紫外線を照射するプレチルト方向規定処理が施される。このプレチルト方向規定処理により、図７（ｂ）に示すように、透過領域の配向膜１２８は、紫外線照射方向に対し直交する方向のアルキル側鎖が光分解して、液晶分子が基板面に対し所定の方向にプレチルトするようになる。但し、反射電極１２６があるため、反射領域の配向膜１２８には紫外線が照射されないので、反射領域の配向膜１２８の液晶分子は基板面に対しほぼ垂直に配向するようになる。

次に、図４，図６を参照して、対向電極１３０の層構造について説明する。

対向電極１３０のベースとなるガラス基板１３１の上（図４では下側）には、ＴＦＴ基板１１０のゲートバスライン１１２に対向する位置に、ブラックマトリクス（遮光膜）１３２が形成されている。このブラックマトリクス１３２は、例えばＣｒ（クロム）等の金属又は黒色の樹脂により形成される。

また、ガラス基板１３１及びブラックマトリクス１３２の上には、カラーフィルタ１３３が形成されている。このカラーフィルタ１３３には、ＴＦＴ基板１１０側の反射電極１２６に対向する位置に、円形の開口部１３３ａが設けられている。そして、カラーフィルタ１３３の上には透明樹脂膜１３４が形成されており、カラーフィルタ１３３の開口部１３３ａは透明樹脂膜１３４を構成する樹脂により埋め込まれている。

透明樹脂膜１３４の上には、ＩＴＯ等の透明導電体からなるコモン電極１３５が形成されている。このコモン電極１３５の表面は、ポリイミド等からなる垂直配向膜１３６に覆われている。この垂直配向膜１３６には、図８（ａ）に示すようにガラス基板１３１の表面（配向膜１３６が形成された面）側から斜めに紫外線を照射するプレチルト方向規定処置が施される。このプレチルト方向規定処理により、図８（ｂ）に示すように、配向膜１３６は紫外線照射方向に対し直交する方向のアルキル側鎖が光分解して、液晶分子が所定の方向にプレチルトするようになる。

なお、カラーフィルタ１３３の開口部１３３ａは、透過領域の色度と反射領域の色度とを整合させるために設けている。すなわち、開口部１３３ａがない場合、透過領域では光がカラーフィルタ１３３を１回しか通らないのに対し、反射領域では光がカラーフィルタ１３３を２回（往復）通るので、色度に差が生じる。しかし、本実施形態で示すようにカラーフィルタ１３３に開口部を設けることにより、反射領域の色度を透過領域の色度とほぼ同じにすることが可能になる。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置においては、反射領域の液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さの約１／２とし、対向電極１３０側の垂直配向膜１３６全体とＴＦＴ基板１１０側の透過領域の垂直配向膜１２８とにプレチルト角が４５°以上となるプレチルト方向規定処理を施し、更に液晶層１４０を誘電率異方性が負の液晶により構成しているので、反射領域の液晶分子１４０の配向状態が透過領域の液晶層１４０の上半分の領域の液晶分子の配向とほぼ同じになる。これにより、透過領域の液晶分子のベンド配向が安定するとともに、透過光及び反射光を有効に利用することができて、透過モードで使用したとき及び反射モードで使用したときのいずれにおいても良好な表示特性が得られる。また、液晶分子がベンド配向しているので、液晶分子の応答速度が速い。

以下、本実施形態に係る液晶表示装置（実施例）を実際に製造し、その特性を比較例の液晶表示装置と比較した結果について説明する。

まず、図４，図５に示すように、ＴＦＴ基板１１０のベースとなるガラス基板１１１の上にゲートバスライン１１２、補助容量バスライン１１３、ダミーパターン１１４、第１の絶縁膜１１５、データバスライン１１６、ＴＦＴ１１８、補助容量電極１１９及び第２の絶縁膜１２２等を形成した。次に、第２の絶縁膜１２２の上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を所定の形状にパターニングすることにより、反射領域に厚さが約２μｍの絶縁膜１２５を形成した。その後、イオン照射を行って絶縁膜１２５の表面を硬化させた後、熱処理を行うことにより絶縁膜１２５の表面に微細な凹凸（皺）を形成した。凹凸の形状はゲートバスライン１１２及びデータバスライン１１６に沿った形状となった。

次いで、反射電極１２６及び透明電極１２７を形成した後、光分解反応型の垂直配向膜材料（ＪＳＲ製）を使用して垂直配向膜１２８を形成した。その後、裏面（配向膜１２８が形成された面と反対側の面）側の所定の方向から紫外線を照射して、透過領域の垂直配向膜１２８に対しプレチルト方向規定処理を施した。

また、対向基板１３０のベースとなるガラス基板１３１の上に、ブラックマトリクス１３２、カラーフィルタ１３３、透明樹脂膜１３４及びコモン電極１３５を形成した。カラーフィルタ１３３は１．３μｍの厚さに形成し、反射領域には反射領域の約２５％の面積の円形の開口部１３３ａを形成した。そして、光分解反応型の垂直配向膜材料（ＪＳＲ製）を使用して、コモン電極１３５の上に垂直配向膜１３６を形成した。

次いで、表面側（配向膜１３６が形成された面側）の所定の方向から紫外線を照射して、配向膜１３６の全面にプレチルト方向規定処理を施した。

このようにしてＴＦＴ基板１１０及び対向基板１３０を製造した後、対向基板１３０の上に直径が４μｍのスペーサを散布し、対向基板１３０とＴＦＴ基板１１０とをシール材により貼合わせ、基板間に誘電率異方性が負の液晶（チッソ製）を封入して液晶パネルとした。そして、液晶パネルの両面に偏光板（住友化学製）と光学補償フィルム（富士フィルム製）とを貼合わせ、更にバックライトユニットを取り付けて実施例１の液晶表示装置とした。

なお、通常、半透過型液晶表示装置では偏光板として直線偏光子とλ／４板とを組み合わせた円偏光板を使用する。しかし、ここでは液晶の配向方位を明確にするために、偏光板として直線偏光子のみを使用した。

一方、配向膜材料として水平配向膜材料（ＪＳＲ製）を使用し、液晶として誘電率異方性が正の液晶（メルク製）を使用した以外は実施例１と同様の方法により、比較例１の液晶表示装置を製造した。

このようにして製造した実施例１及び比較例１の液晶表示装置において、液晶分子のプレチルト角を測定した。その結果、実施例１の液晶表示装置では、反射電極の近傍の液晶分子のプレチルト角は約９０°であり、コモン電極の近傍及び透明電極の近傍の液晶分子のプレチルト角はいずれも約８５°であった。また、比較例１の液晶表示装置では、反射電極の近傍の液晶分子のプレチルト角は約６°であり、透明電極の近傍及びコモン電極の近傍の液晶分子のプレチルト角は約３°であった。

実施例１の液晶表示装置では、反射領域と透過領域との境界部分での液晶分子の配向の乱れは認められなかった。また、指押し試験により透過領域のベンド配向の安定性を観察した。その結果、実施例１の液晶表示装置は、比較例１に比べてベンド配向への戻りが早く、ベンド配向の安定性が良好であることが確認された。

実施例１の液晶表示装置の反射領域及び透過領域における正面コントラストを測定した。その結果、反射領域の正面コントラストは約２０、透過領域の正面コントラストは約４００であった。一方、比較例１の液晶表示装置では、反射領域の正面コントラストが約１０、透過領域の正面コントラストが約２００であった。これらのことから、実施例１の液晶表示装置は、比較例１の液晶表示装置に比べてコントラスト特性が優れていることが確認できた。

（第２の実施形態）
図９は本発明の第２の実施形態の半透過型液晶表示装置のＴＦＴ基板を示す平面図、図１０は同じくその半透過型液晶表示装置の対向基板を示す平面図である。なお、図９，図１０において、図５，図６と同一物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

本実施形態においては、図９に示すように、透過領域に２つの透明電極２２７ａ，２２７ｂがデータバスライン１１６に沿って並んで形成されている。これらの透明電極２２７ａ，２２７ｂは、第１の実施形態と同様に、ＴＦＴ１１８のソース電極１１８ｓと反射電極１２６とに電気的に接続されている。また、これらの透明電極２２７ａ，２２７ｂは、いずれもほぼ矩形の形状に形成されており、縁部には４方向に延びるスリットが設けられている。

すなわち、透明電極２２７ａ，２２７ｂの右上の領域（以下、第１の領域という）の縁部にはほぼ４５°方向（Ｘ方向を０°とする。以下、同じ）に延びるスリットが設けられており、左上の領域（以下、第２の領域という）の縁部にはほぼ１３５°方向に延びるスリットが設けられており、左下の領域（以下、第３の領域という）の縁部にはほぼ２２５°方向に延びるスリットが設けられており、右下の領域（以下、第４の領域という）の縁部にはほぼ３１５°方向に延びるスリットが設けられている。これにより、透明電極２２７ａ，２２７ｂに電圧を印加したときに液晶分子が所定の方位（スリットに平行な方位）に倒れやすくしている。

また、透明電極２２７ａ，２２７ｂの４つの角部近傍には、それぞれ配向制御構造物として突起２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃが形成されている。これらの突起２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、透明電極２２７ａ，２２７ｂのスリットの延びる方向に交差する面を有し、透過領域の液晶分子をスリットに平行な方位に倒れやすくするという機能を有している。これらの突起２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃは、例えばフォトレジストにより形成され、データバスライン１１６上に配置される。

一方、対向基板にも、図１０に示すように、配向制御構造物として突起２３１が形成されている。これらの突起２３１は反射電極１２６及び透明電極２２７ａ，２２７ｂの中心位置に対向する位置に配置されている。本実施形態においては、突起２３１の横断面の形状が菱形である。液晶分子は、これらの突起２３１の面に垂直な方向に配向するという性質があるので、これらの突起２３１によっても、液晶分子の配向方向が規定されている。

また、反射領域に設けられた突起２３１は、図１１の模式図に示すようにＴＦＴ基板と接触して、ＴＦＴ基板と対向基板との間を一定に維持するためのスペーサとしての機能も有している。

本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、ＴＦＴ基板と対向基板との間に封入されている液晶は誘電率異方性が負の液晶である。また、配向膜１２８，１３６はいずれも垂直配向膜であり、配向膜１３６全体と配向膜１２８のうちの透過領域の部分とには、紫外線照射により液晶分子のプレチルト方向を規定するプレチルト方向規定処理が施されている。

例えば、図１２（ａ）に示すように、ＴＦＴ基板の裏面（配向膜１２８が形成された面と反対側の面）側に露光マスク２４１をＴＦＴ基板から離して配置し、光源の位置を変えて透明電極２２７ａ，２２７ｂの第１〜第４の領域の配向膜１２８にそれぞれ個別に紫外線を照射するプロキシミティ露光を行い、液晶分子が第１〜第４の領域でそれぞれ異なる方向にプレチルトするようにする。ここでは、プレチルト角約８５°、プレチルト方位（基板面に投影したときの方向）が透明電極２２７ａ，２２７ｂのスリットに平行な方位とする。但し、反射領域の配向膜１２８には紫外線が照射されず、反射電極１２６近傍の液晶分子は基板面に対しほぼ垂直にプレチルトする。

また、図１２（ｂ）に示すように、対向基板の表面（配向膜１３６が形成された面）側に露光マスク２４２を対向基板から離して配置し、光源の位置を変えて第１〜第４の領域の配向膜１３６にそれぞれ紫外線を照射するプロキシミティ露光を行い、第１〜第４の領域の対向基板側の液晶分子のプレチルト角及びプレチルト方位を決定する。このようにして、プレチルト角を例えば約８５°、プレチルト方位を透明電極２２７ａ，２２７ｂのスリットの延びる方位とする。また、これと同様に、反射領域も第１〜第４の領域に分割し、各領域の配向膜１３６にそれぞれ異なる方向から紫外線を照射して、第１〜第４の領域の液晶分子のプレチルト角を約８５°、プレチルト方位を透過領域のプレチルト方位に準じた方位とする。

本実施形態の液晶表示装置においては、透明電極２２７ａ，２２７ｂのスリット、ＴＦＴ基板側の突起２１１ａ，２１１ｂ，２２１ｃ、対向基板側の突起２３１及び垂直配向膜１２８，１３６に施されたプレチルト方向規定処理により、電圧印加時に液晶分子が４方向に傾斜して、いわゆるマルチドメインが達成される。これにより、本実施形態の液晶表示装置は、第１の実施形態と同様の効果が得られるのに加えて、視野角特性が大幅に向上するという効果が得られる。

以下、本実施形態に係る液晶表示装置（実施例２）を実際に製造し、その特性を前述の実施例１及び比較例１の液晶表示装置並びに新たな比較例２の液晶表示装置と比較した結果について説明する。

まず、ＴＦＴ基板のベースとなるガラス基板１１１の上に、ゲートバスライン１１２、補助容量バスライン１１３、ダミーパターン１１４、第１の絶縁膜１１５、データバスライン１１６、ＴＦＴ１１８、補助容量電極１１９及び第２の絶縁膜１２２等を形成した。次に、第２の絶縁膜１２２の上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジスト膜を所定の形状にパターニングすることにより、反射領域に厚さが約２μｍの絶縁膜１２５を形成した。その後、イオン照射を行って絶縁膜１２５の表面を硬化させた後、熱処理を行うことにより絶縁膜１２５の表面に微細な凹凸（皺）を形成した。凹凸の形状はゲートバスライン１１２及びデータバスライン１１６に沿った形状となった。

次いで、反射電極１２６及び透明電極２２７ａ，２２７ｂを形成し、更にフォトレジストにより突起２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃを形成した後、光分解反応型の垂直配向膜材料（ＪＳＲ製）を使用して垂直配向膜１２８を形成した。その後、裏面側（配向膜１２８が形成された面と反対側の面側）の所定の方向から紫外線を照射して、透過領域の垂直配向膜１２８に対しプレチルト方向規定処理を施した。

また、対向基板のベースとなるガラス基板の上に、ブラックマトリクス１３２、カラーフィルタ１３３、透明樹脂膜１３４、コモン電極１３５及び突起２３１を形成した。カラーフィルタ１３３は１．３μｍの厚さに形成し、反射領域には反射領域の約２５％の面積の円形の開口部１３３ａを形成した。そして、光分解反応型の垂直配向膜材料（ＪＳＲ製）を使用して、コモン電極１３５の上に垂直配向膜１３６を形成した。

次いで、表面側（配向膜１３６が形成された面側）の所定の方向から紫外線を照射して、配向膜１３６の全面にプレチルト方向規定処理を施した。

このようにしてＴＦＴ基板及び対向基板を製造した後、ＴＦＴ基板と対向基板とをシール材により貼合わせ、基板間に誘電率異方性が負の液晶（チッソ製）を封入して液晶パネルとした。そして、液晶パネルの両面に偏光板（住友化学製）と光学フィルム（富士フィルム製）とを貼合わせ、更にバックライトユニットを取り付けて実施例２の液晶表示装置とした。

一方、配向膜材料として水平配向膜材料（ＪＳＲ製）を使用し、液晶として誘電率異方性が正の液晶（メルク製）を使用した以外は実施例２と同様の方法により、比較例２の液晶表示装置を製造した。

これらの実施例２及び比較例２の半透過型液晶表示装置と、前述の第１の実施形態の実施例１及び比較例１の半透過型液晶表示装置について視野角特性の測定を行った。すなわち、０°，９０°，１８０°及び２７０°の方位においてコントラストが２以上となる視野範囲を測定した。実施例１の半透過型液晶表示装置では反射モードにおける視野範囲が約１００°、透過モードにおける視野範囲が約１００°であり、比較例１の液晶表示装置では反射モードにおける視野範囲が約８０°、透過モードにおける視野範囲が約６０°であった。また、実施例２の液晶表示装置では、反射モードにおける視野範囲が約１２０°、透過モードにおける視野範囲が約１６０°であり、比較例２の液晶表示装置では、反射モードにおける視野範囲が約１００°、透過モードにおける視野範囲が約１２０°であった。

これらのことから、第１の実施形態に示すシングルドメインの液晶表示装置よりも、第２の実施形態に示すマルチドメインの液晶表示装置のほうが、視野角特性が優れていることが確認された。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）第１及び第２の基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入して構成され、透過光を制御する透過領域と反射光を制御する反射領域とを有する半透過型液晶表示装置において、
前記第１の基板の前記透過領域に配置された透明電極と、
前記第１の基板の前記反射領域に配置された反射電極と、
前記透明電極及び前記反射電極の表面を覆う第１の垂直配向膜と、
前記第２の基板に形成されて前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極と、
前記コモン電極の表面を覆う第２の垂直配向膜とを有し、
前記第２の垂直配向膜と前記透明電極上の前記第１の配向膜のみが光改質され、前記第１の配向膜と前記第２の配向膜の界面の液晶分子のプレチルト角が４５°以上であり、前記透過領域の液晶分子がベンド配向していることを特徴とする半透過型液晶表示装置。

（付記２）前記第１及び第２の垂直配向膜が、光分解反応型配向膜材料により形成されていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記３）前記第２の垂直配向膜と前記透明電極上の前記第１の配向膜のプレチルト角が、前記反射電極上の前記第１の配向膜のプレチルト角よりも小さくなっていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記４）前記反射領域の液晶層の厚さが、前記透過領域の液晶層の厚さよりも薄いことを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記５）前記反射領域の液晶層の厚さが、前記透過領域の液晶層の厚さの約１／２に設定されていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記６）前記第１及び第２の基板の間隔が、前記反射領域に形成された突起により維持されていることを特徴とする付記５に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記７）前記反射電極を対称軸として前記反射領域の液晶配向が、前記透過領域の液晶配向と一致していることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記８）前記透明電極の縁部に、液晶分子の配向方向を規定するスリットが設けられていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記９）前記透過領域の前記第１の垂直配向膜の表面における液晶分子のプレチルト方位が、前記第２の垂直配向膜の表面における液晶分子のプレチルト方位と同じことを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１０）前記透過領域及び前記反射領域には、液晶分子のプレチルト方向が相互に異なる複数の領域が設けられていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１１）前記反射電極及び前記透明電極が同一の薄膜トランジスタに電気的に接続されていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１２）前記第２の基板には、前記反射電極に対向する領域の一部が開口されたカラーフィルタが形成されていることを特徴とする付記１に記載の半透過型液晶表示装置。

（付記１３）第１及び第２の基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入して構成され、透過光を制御する透過領域と反射光を制御する反射領域とを有する半透過型液晶表示装置の製造方法において、
前記第１の基板の透過領域に透明導電体からなる透明電極を形成し、前記反射領域に金属からなる反射電極を形成し、前記透明電極及び前記反射電極の上に第１の垂直配向膜を形成する工程と、
前記反射電極が形成されていない面側から斜めに光照射して前記透過領域の前記第１の垂直配向膜のみを光改質して液晶分子のプレチルト角が４５°以上となる第１のプレチルト方向規定処理を施す工程と、
前記第２の基板に前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極を形成し、前記コモン電極の表面を覆う第２の垂直配向膜を形成する工程と、
前記コモン電極が形成された面側から光照射して前記第２の垂直配向膜を光改質して液晶分子のプレチルト角が４５°以上となる第２のプレチルト方向規定処理を施す工程と
を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。

（付記１４）前記第１及び第２のプレチルト方向規定処理では、前記第１の垂直配向膜の表面における液晶分子のプレチルト方位と前記第２の垂直配向膜の表面における液晶分子のプレチルト方位が同じとなるように光の照射方向を決めることを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

（付記１５）前記第１及び第２の垂直配向膜を光分解反応型垂直配向膜材料により形成することを特徴とする付記１３に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。

図１は、本発明の原理を示す模式図である。 図２（ａ）は黒表示時の液晶分子の配向を示す模式図、図２（ｂ）は白表示時の液晶分子の配向を示す模式図である。 図３は、透過光の光路に沿った液晶分子の配向状態と、反射光の光路に沿った液晶分子の配向状態とを示す模式図である。 図４は本発明の第１の実施形態に係る半透過型液晶表示装置を示す模式断面図である。 図５は、同じくその半透過型液晶表示装置のＴＦＴ基板を示す平面図である。 図６は、同じくその半透過型液晶表示装置の対向基板を示す平面図である。 図７（ａ），（ｂ）は、ＴＦＴ基板に対するプレチルト方向規定処理を示す模式図である。 図８（ａ），（ｂ）は、対向基板に対するプレチルト方向規定処理を示す模式図である。 図９は、本発明の第２の実施形態の半透過型液晶表示装置のＴＦＴ基板を示す平面図である。 図１０は、同じくその半透過型液晶表示装置の対向基板を示す平面図である。 図１１は、同じくその半透過型液晶表示装置の模式断面図である。 図１２（ａ），（ｂ）は、ＴＦＴ基板及び対向基板に対するプレチルト方向規定処理を示す模式図である。 図１３（ａ），（ｂ）は、特開平１１−１３３４２９号公報に記載された紫外線によるプレチルト方向規定処理を示す模式図である。

符号の説明

１０…液晶パネル、
１１ａ，１１ｂ…偏光板、
１２…バックライトユニット、
２１，１１０…ＴＦＴ基板、
２２，１３０…対向基板、
２３，１１５，１２２，１２５…絶縁膜、
２４，１２７，２２７ａ，２２７ｂ…透明電極、
２５，１２６…反射電極、
２６，２９，１２８，１３６…垂直配向膜、
２７，１３３…カラーフィルタ、
２８，１３５…コモン電極、
３０，１４０…液晶層、
１１１，１３１…ガラス基板、
１１２…ゲートバスライン、
１１３…補助容量バスライン、
１１４…ダミーパターン、
１１６…半導体膜、
１１８…ＴＦＴ、
１１９…補助容量電極、
１２０…配線、
１２１…パッド、
１３２…ブラックマトリクス、
１３４…透明樹脂膜、
２１１ａ．２１１ｂ，２２１ｃ，２３１…突起
２４１，２４２…露光マスク。

Claims (5)

1. 第１及び第２の基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入して構成され、透過光を制御する透過領域と反射光を制御する反射領域とを有する半透過型液晶表示装置において、
   前記第１の基板の前記透過領域に配置され、縁部に複数のスリットが形成された透明電極と、
   前記第１の基板の前記反射領域に配置された反射電極と、
   前記透明電極及び前記反射電極の表面を覆う第１の垂直配向膜と、
   前記第２の基板に形成されて前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極と、
   前記コモン電極の表面を覆う第２の垂直配向膜とを有し、
   前記第２の垂直配向膜と前記透明電極上の前記第１の垂直配向膜のみが光改質され、前記第１の垂直配向膜と前記第２の垂直配向膜の界面の液晶分子のプレチルト角が４５°以上であり、前記透過領域の液晶分子がベンド配向し、
   前記透過領域はさらに複数の領域に区画され、前記複数のスリットは前記透過領域の各領域でそれぞれ異なる方向に延びて形成され、
   前記第１の垂直配向膜及び前記第２の垂直配向膜は前記透過領域の各領域で前記スリットとそれぞれ平行な方向にプレチルド方向規定処理が施され、
   前記スリットは、前記透明電極と前記コモン電極との間に電圧を印加したときの液晶分子の配向方向を前記スリットに平行な方向に規定することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 前記反射領域の液晶層の厚さが、前記透過領域の液晶層の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
3. 前記第１及び第２の基板の間隔が、前記反射領域に形成された突起により維持されていることを特徴とする請求項２に記載の半透過型液晶表示装置。
4. 前記透過領域及び前記反射領域には、液晶分子のプレチルト方向が相互に異なる複数の領域が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
5. 第１及び第２の基板間に誘電率異方性が負の液晶を封入して構成され、透過光を制御する透過領域と反射光を制御する反射領域とを有する半透過型液晶表示装置の製造方法において、
   前記第１の基板の透過領域に透明導電体からなり縁部に複数のスリットを有する透明電極を形成し、前記反射領域に金属からなる反射電極を形成し、前記透明電極及び前記反射電極の上に第１の垂直配向膜を形成する工程と、
   前記反射電極が形成されていない面側から斜めに光照射して前記透過領域の前記第１の垂直配向膜のみを光改質して液晶分子のプレチルト角が４５°以上となる第１のプレチルト方向規定処理を施す工程と、
   前記第２の基板に前記透明電極及び前記反射電極に対向するコモン電極を形成し、前記コモン電極の表面を覆う第２の垂直配向膜を形成する工程と、
   前記コモン電極が形成された面側から光照射して前記第２の垂直配向膜を光改質して液晶分子のプレチルト角が４５°以上となる第２のプレチルト方向規定処理を施す工程とを有し、
   前記透過領域はさらに複数の領域に区画され、前記複数のスリットは前記透過領域の各領域でそれぞれ異なる方向に延びて形成され、
   前記第１の垂直配向膜及び前記第２の垂直配向膜は前記透過領域の各領域で前記スリットとそれぞれ平行な方向にプレチルド方向規定処理が施され、
   前記スリットは前記透明電極と前記コモン電極との間に電圧を印加したときの液晶分子の配向方向を前記スリットに平行な方向に規定することを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。

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