JP5252334B2 - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、半透過型液晶表示装置に係り、特に、各画素が光反射型の反射領域と光透過型の透過領域とを備えた半透過型液晶表示装置に関する。

特許文献１に記載の従来例を図１０に示す。この図１０に示す液晶表示装置１００は、下部基板１１と、対向基板１２と、その間に挟まれた状態で保持されている液晶層１３とを備えて構成されている。そして、液晶表示装置１００の表示部を構成する各画素は、光反射型の反射領域と光透過型の透過領域とを備えている。図１０は、特許文献１に開示された一画素分の概略断面図を示すものである。

この図１０において、対向基板１２は、透明絶縁性基板２２ｂ上に遮光膜としてブラックマトリクス層１７と、これと部分的に重なりあっている色層１８と、ブラックマトリクス層１７と色層１８の上に形成された透明なオーバーコート層１９とから形成されている。又、液晶表示パネル表面からの接触等による帯電が、液晶層１３へ電気的な影響を与えることを防止するために、透明絶縁性基板２２ｂの裏面には、透明な導電層１５が形成されている。色層１８は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の染料または顔料を含む樹脂膜によって形成されている。

又、下部基板１１は、透明絶縁性基板２２ａ上に、走査線２８（図示せず）及び駆動用の薄膜トランジスタのゲート電極（図示せず）を形成する第１の金属層と、その上に形成された第１の層間絶縁膜２３と、この第１の層間絶縁膜２３上に形成されたデータ線２４および薄膜トランジスタのソース電極およびドレイン電極（図示せず）を形成する第２の金属層と、この上に形成された第２の層間絶縁膜２５と、その上に透明電極により形成された共通電極２６及び画素電極２７とを有する。

下部基板１１と対向基板１２とは、それぞれの対向面側に配向膜２０ａ、配向膜２０ｂを配し、画素電極２７および共通電極２６の延伸方向から、１０度ないし３０度程度の角度を傾けた所定の方向に、液晶層１３がホモジニアス配向するように、ラビング処理がなされた後に、相互に向かい合うように貼り合わされている。この角度を液晶分子の初期配向方位と言う。
下部基板１１と対向基板１２との間には、液晶層１３の厚みを保持するためのスペーサー（図示せず）が配置されており、また、液晶層１３の周囲には、液晶分子を外部に漏らさないためのシール（図示せず）が形成されている。

下部基板１１には、データ信号が供給されるデータ線２４と、基準電位が供給される共通電極配線（図示せず）及び共通電極２６と、表示すべき画素に対応する画素電極２７のほか、走査用信号が供給される走査線（図示せず）と、前述した駆動用の薄膜トランジスタ（Ｔhin Ｆilm Ｔransistor ：ＴＦＴ）３０とが、透明絶縁性基板２２ｂ上に装備されている。
駆動用の薄膜トランジスタは、ゲート電極とドレイン電極とソース電極とを備え、走査線とデータ線２４との交点の近傍に各画素に対応して設けられている。ゲート電極は走査線に、ドレイン電極はデータ線２４に、ソース電極は画素電極２７にそれぞれ電気的に接続されている。

共通電極２６及び画素電極２７は何れも櫛歯形状をなしており、各電極の櫛歯は何れもデータ線２４と平行に延びている。さらに、共通電極２６，画素電極２７の櫛歯は、相互に噛み合うようにして且つ共通電極２６，画素電極２７の櫛歯が相互に隔置されて、配置されている。

前述した透過領域Ｔおよび反射領域Ｈの各領域共に、本液晶表示装置１００では横電界駆動方式を採っている。本液晶表示装置１００において、走査線を介して供給される走査用信号により選択され且つデータ線２４を介して供給されるデータ信号が書き込まれた画素にあって、共通電極２６と画素電極２７との間で、前述した透明絶縁性基板２２ａ、２２ｂに平行な電界を生じさせ、この電界に従って液晶分子の配向方向を透明絶縁性基板２２ａ、２２ｂと平行な平面内において回転させ、所定の表示が行われる。

上記共通電極２６と画素電極２７に囲まれた縦長の領域をコラム（図示せず）という。上記液晶表示装置１００においては、共通電極２６及び画素電極２７は何れも透明材料であるＩＴＯでつくられている。

又、透過領域Ｔ及び反射領域Ｈにおいて、共通電極２６は走査線，データ線２４よりも液晶層に近い側の層に形成されており、かつ、走査線，データ線２４より幅が広く、走査線，データ線２４を完全に覆うように形成されている。
更に、上記図１０に示すように、反射領域Ｈにおいて、反射板９は、走査線，データ線２４よりも液晶層１３に近い側の層に形成されており、走査線およびデータ線２４を完全に覆うように配設されている。

共通電極２６及び反射板９をこのように形成することにより、データ線２４及び走査線からの漏れ電界を遮断することができるので、画素電極２７と共通電極２６との間の電界により制御できる有効な表示領域が拡大し、開口率を向上させることができるようになっている。

更に、図１０から分かるように、透過領域Ｔにおいて、共通電極２６とデータ線２４との間には、第２の層間絶縁膜２５が設けられている。
この第２の層間絶縁膜２５の膜厚（ｄ）と誘電率（ε）の比ｄ／εを十分大きくとることにより、データ線２４と共通電極２６との間の寄生容量を低減させることができる。又、図１０で明らかなように、反射領域Ｈにおいて、共通電極２６とデータ線２４との間には、第２の層間絶縁膜２５，第２の絶縁膜８ｂ，反射板９，第３の絶縁膜８ｃが設けられており、これにより、データ線２４と共通電極２６との間の距離が適度に設定されて寄生容量の低減化が成されている。

ここで、この従来例にあっては、透過領域Ｔでは、共通電極２６と画素電極２７とが何れも第２の層間絶縁膜２５上に、反射領域Ｈでは共通電極２６と画素電極２７とは何れも第３の絶縁膜８ｃ上に、それぞれ形成されている。これにより、共通電極２６と画素電極２７とを同一工程にて、且つ同一材料で形成することができ、製造効率の向上が図られている。

更に、層間絶縁膜２５形成後、反射領域Ｈにおいては、第２の絶縁膜８ｂが形成される。この第２の絶縁膜８ｂは、通常、凹凸膜と平坦化層の２層構造から成るが、ハーフトーンマスクを用いて１層構造で形成することもできる。
そして、表面が凹凸を有する第２の絶縁膜８ｂの上には、アルミニュームを素材とした反射板９が形成されている。この反射板９は入射光を乱反射する役割を有する。この反射板９の上に第３の絶縁膜８ｃが形成され表面が平坦化されている。又、この第３の絶縁膜８ｃの上に、透過領域Ｔと同様にＩＴＯから成る共通電極２６，画素電極２７がそれぞれ形成され、その上に配向膜２０ａが形成され、これによって下部側基板１１が構成されている。なお、ＦＦＳモードについては例えば特許文献２に記載されている。
特開２００３−３４４８３７号公報 特開２００２−１８２２３０号公報

上述した図１０における従来例では、反射領域Ｈには凹凸反射板９上に薄い平坦化膜を設け、その上にくし歯電極を設けている。一方、透過領域Ｔは、第２の層間膜上に（凹凸層、平坦化層なしに）直接、反射部くし歯と同層のくし歯電極が設けられた構成となっている。
そして、凹凸層＋反射部金属＋平坦化層の段差により、透過部と反射部とに段差（反射部・透過部段差）を設け、その差で反射部（Δｎｄ（Ｒ））と透過部（Δｎｄ（Ｔ））と透過部の所定のリタデーション（Ｒetardation：２つの固有偏光の移相差）を形成する構成としている。

ここで、液晶の屈折率異方性（Δｎ）は、Δｎ＝０．１程度であるので、
Δｎｄ（Ｔ）−Δｎｄ（Ｒ）＝（λ／２）−（λ／４）＝１３７〔ｎｍ〕とすると、
１．３〔μｍ〕程度の反射部・透過部段差を設ける必要がある。この場合、反射部金属（アルミニューム）として膜厚が０．１〜０．３〔μｍ〕程度必要とするので、「凹凸層＋平坦化層」としては１．０〔μｍ〕程度となる。

又、上記従来例では、反射モードでは、液晶に対して入射する光の角度および出射する光の角度については、何らの規制もなされていない。
ここで、上記従来例にあって、反射モード時に液晶に対して入射する光の角度および出射する光の角度について検討してみる。

上記従来例では、液晶に駆動に際しては、横方向電界駆動方式が採用されている。この駆動方式では、液晶のプレチルト角（pretilt angle ）を５°以下（望ましくは０°）にできるだけ近づけることが必要とされている。
このことは、仮に液晶のプレチルトが大きくなると、基板表面で液晶がプレチルトを保持して傾斜して配向することになるため、理想的な横方向電界駆動をしなくなって配向乱れをおこし、コントラストや視野角を低下させて表示品位が劣化するからである。

ここで、上述した凹凸傾斜角、入射角、および出射角の設定と装置全体の動作との関係を更に分析する。

光の入射角が０°〜１５°と浅く且つ出射角が０°の場合は、凹凸反射板の傾斜角は浅くてすみ、凹凸膜厚は０．５〔μｍ〕程度でよい。凹凸段差を緩和するには、平坦化膜として、凹凸膜厚と同程度の平坦化膜が必要であり、平坦化膜の膜厚も０．５〔μｍ〕程度となる。
このように、凹凸反射板の傾斜角が緩やかな場合は、凹凸膜や平坦化膜が薄くても、くし歯上の平坦化膜の表面の凹凸も比較的起伏が緩やかであり、くし歯電極のパターン形成は比較的に容易であり、また、液晶を横方向電界で駆動しても乱れることはなく、上記表示品位の劣化はあまりない。

一方、入射角が３０°〜１５°と深く且つ出射角が０°の場合で、凹凸反射板の傾斜角が深い場合には、必要な凹凸膜は厚くする必要がある。かかる場合、くし歯下の平坦膜の表面の凹凸も、平坦化膜の材料・膜厚によっては激しくなる。このため、くし歯電極のパターン形成は困難であり、また、液晶を横方向電界駆動すると、液晶は乱れ、コントラストの低下や視野角の低下を引き起こすことが多い。このため、かかる場合には平坦化膜も厚く形成する必要性がある。

このように、反射領域のくし歯間の平坦性を優先させると、凹凸膜および平坦化膜が共に厚くなることから、上記従来例の構成では、反射透過段差を例えば１．０〔μｍ〕付近にすることが困難であり、これのため、横方向電界モードによる従来型の半透過型液晶表示装置では、広視角な反射特性を得るのが困難なものとなっていた。

〔発明の目的〕
本発明は、かかる従来例に有する不都合を改善し、広視角な反射特性を有する横方向電界モード（横方向駆動方式）による半透過型液晶表示装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる半透過型液晶表示装置は、当該液晶表示を構成する各１画素が、反射領域と透過領域とを備え、前記反射領域には凹凸反射板を備え、この凹凸反射板上に平坦化膜を積層すると共に当該平坦化膜上に共通電極および画素電極を配設されている。そして、液晶層を通過する光の波長をλとしたとき、前記反射領域の前記液晶層の厚さΔｎｄを約λ／４とすると共に、前記透過領域の前記液晶層の厚さΔｎｄを約λ／２に設定し、前記平坦化膜を、前記反射領域から前記透過領域にわたって連続して一体的に形成し、前記凹凸反射板は、入射角３０°の方向から入射した光を出射角０°〜１０°方向に拡散反射可能とする拡散反射機能を備え、前記平坦化膜はその表面を平坦に若しくはこれに近い状態に設定したことを特徴とする。
このため、これによると、駆動用の電極を平坦化膜上に安定して付着形成することができ、これのため、広視角の反射特性を備え且つ装置全体の耐久性向上を図り得るという効果が得られる。

ここで、前述した液晶に対する駆動方式として、ＩＰＳモード又はＦＦＳモードによる横方向電界駆動方式を前記反射領域と透過領域の両方に適用した構成としてもよい。
又、前述した凹凸反射板の平均傾斜角を３°乃至１２°とするとしてもよい。これにより、動作が安定し且つ広視角の反射特性を備えた液晶表示装置が得られる。

ここで、前述した凹凸反射板の平均傾斜角は、６°乃至９°としてもよい。
このようにすると、拡散反射をより実効ある状態に設定することができ、同時に平坦化膜の凹凸部が平坦に近い状態となり、これのため、前述した電極を平坦化膜上に安定して付着形成することができる。

ここで、前述した平坦化膜については、その屈折率異方性Δｎを０．００１以下にしてもよい。
このようにすると平坦化膜を透過領域（透過部）に設けてもコントラストの低下を回避することができ良好な状態を維持することができる。

本発明は上述したように構成され機能するので、これによると、透過部（透過領域）Ｔ，反射部（反射領域）Ｈともに横方向電界駆動する半透過型液晶表示装置において、凹凸反射板の凹凸部の平均傾斜角を例えば３°乃至１２°に設定して出射角度の拡散を図ったことから、入射角３０°の方向からの光を出射角０°〜１０°方向に拡散反射させる広視角な反射特性を得ることができ、又、凹凸反射板上に平坦化膜を設けて電極を形成する層の上面を平坦に若しくは平坦に近い状態にしたので、駆動用の電極を安定して付着形成することができ、装置全体の信頼性および耐久性向上を図ることができるという従来にない優れた半透過型液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態を図１乃至図７に基づいて説明する。ここで、前述した従来例と同一の構成部分については同一の符号を用いるものとする。

図１は、本実施形態における半透過型液晶表示装置（ＩＰＳモード）１０１の１画素領域に配置された各電極相互間の位置関係を示す平面図である。この図１に示すように、半透過型液晶表示装置１０１の各画素は、表示装置全体にマトリクス状に設けられたデータ線２４と走査線２８によって対応範囲が区画され、特定されている。
図２は、その区画され１画素分の概略部分断面図（図１のＥ−Ｅ’に沿って見た断面）を示す。

上記図１において、図の上半分には透過領域Ｔが設けられ、また下半分には反射領域Ｈが設けられている。
そして、この図１乃至図２において、半透過型液晶表示装置１０１は、下部基板１と、対向基板２と、その間に挟まれた状態で保持されている液晶層３とを備えて構成されている。

この内、対向基板２は、各積層部分が主に表示用の各種機能を備えたものから成り、前述した従来例（図１０）の場合とほぼ同様に構成されている。即ち、この対向基板２は、絶縁性の透明基板を基準として、前記液晶側に向けて、遮光膜としてのブラックマトリクス層と、このブラックマトリクス層に部分的に重なり合っている色層と、透明なオーバーコート層と、配向膜とが、順次積層されている。更に、この対向基板２は、前記透明基板の外面側（前記液晶とは反対側）に、接触等によって生じる帯電を除去するための透明部材から成る導電膜、および偏光板が順次積層され、これによって、当該対向基板２の全体が構成されている。ここで、前述した色層は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），および青（Ｂ）の染料又は顔料を含む樹脂膜からなっている。

又、下部基板１は、各積層部分が主に表示部材駆動用の各種機能を備えたものから成り、透明絶縁性基板上には、データ信号が供給されるデータ線２４と、基準電位が供給される共通電極配線２６ａ，２６ｂおよび共通電極２６（２６Ａ，２６Ｂ）と、表示すべき画素に対応する画素電極２７Ａ，２７Ｂのほか、走査用信号が供給される走査線２８と、前述した駆動用の薄膜トランジスタ（Ｔhin Ｆilm Ｔransistor ：ＴＦＴ）３０とが、透明絶縁性基板上に装備されている。
駆動用の薄膜トランジスタ３０は、ゲート電極とドレイン電極３０ａとソース電極３０ｂとを備え、走査線２８とデータ線２４との交点の近傍に各画素に対応して設けられている。ゲート電極３０は走査線２８に、ドレイン電極３０ａはデータ線２４に、ソース電極３０ｂは画素電極２７Ａ，２７Ｂにそれぞれ電気的に接続されている。

そして、この下部基板１は、前記透明絶縁性基板上に、上述した走査線２８，共通電極配線２６ａ，２６ｂおよび薄膜トランジスタ３０のゲート金属層と、その上に第１の層間絶縁膜と、この第１の層間絶縁膜上に形成されたデータ線２４および薄膜トランジスタ３０のソース電極３０ｂとドレイン電極３０ａを形成する第２の金属層と、この第２の金属層の上に形成された第２の層間絶縁膜とを、又液晶側に配向膜を、備えている。

共通電極２６（２６Ａ，２６Ｂ）及び画素電極２７（２７Ａ，２７Ｂ）は図１に示すように何れも櫛歯形状をなしており、各電極の櫛歯は何れもデータ線２４と平行に延びている。さらに、共通電極２６，画素電極２７の櫛歯は、相互に噛み合うようにして且つ共通電極２６，画素電極２７の櫛歯が相互に隔置されて、配置されている。
ここで、符号２６Ａは反射部共通電極を示し、符号２６Ｂは透過部共通電極を示す。また、符号２７Ａは反射部画素電極を示し、符号２７Ｂは透過部画素電極を示す（図１参照）。

前述した透過領域Ｔおよび反射領域Ｈの各領域は、本液晶表示装置１０１では、共に横電界駆動方式を採っている。本液晶表示装置１０１において、走査線２８を介して供給される走査用信号により選択され且つデータ線２４を介して供給されるデータ信号が書き込まれた画素にあって、共通電極２６（２６Ａ，２６Ｂ）と画素電極２７（２７Ａ，２７Ｂ）との間で、前述した透明絶縁性基板に平行な電界を生じさせ、この電界に従って液晶分子の配向方向を透明絶縁性基板と平行な平面内において回転させ、これにより、所定の表示が行われる。

〔反射部（反射領域）Ｈ〕
反射領域Ｈには、下部基板１側の透明絶縁性基板の第２の層間絶縁膜（図示せず）上に反射板の凹凸を形成するための下地膜として下地凹凸膜（凹凸ＯＣ）４が凹凸平均で２．０〔μｍ〕程度形成され、０．７〔μｍ〕程度の凹凸段差をつけることで凹凸が形成されている。そして、この下地凹凸膜４上には、０．１〜０．４〔μｍ〕程度の反射板（凹凸反射板）９９が形成されている。更に、この反射板９９上には、図２に示すように平坦化膜５が２．０〜２．５〔μｍ〕程度の厚さで、アクリル等により形成されている（図２，図３（Ｂ）参照）。

更に、この平坦化膜５上には、くし歯状に反射部画素電極２７Ａと反射部共通電極２６Ａとが形成されている。反射部画素電極２７Ａはコンタクトホール３９ａを介してＴＦＴのソース電極３０ｂに接続されており、又、反射部共通電極２６Ａはコンタクトホール３９ｂを介して上述した共通電極配線２６ａに接続されている（図１参照）。

〔透過部（透過領域）Ｔ〕
一方、透過領域Ｔには、前述した第２の層間絶縁膜（図示せず）上に、反射領域Ｈと共通の平坦化膜５が形成されており（図２参照）、その上にくし状の透過部画素電極２７Ｂと透過部共通電極２６Ｂが形成されている（図３（Ａ）参照）。この画素電極２７Ｂと共通電極２６Ｂは、前述した反射領域Ｈと共通化にして当該反射領域Ｈから延設してもよい。この画素電極２７Ｂは独立にコンタクトホール３９ｃを介してＴＦＴのソース電極３０ｂに接続されており、又、透過部共通電極２６Ｂはコンタクトホール３９ｄを介して透過部共通電極２６Ｂと接続されている（図１参照）。

下部基板１と対向基板２とは、それぞれの上に前述したように液晶層３側に配向膜を配し、図に示すように画素電極２７Ａ，２７Ｂおよび共通電極２６Ａ，２６Ｂの延伸方向から１０°乃至３０°程度の角度を傾けた所定の方向に、液晶層３がホモジニアス配向するように、ラビング処理がなされた後に、相互に向いあうように貼り合わされている。この角度を液晶分子の初期配向方位という。

又、上記下部基板１と対向基板２との間には、液晶層３の厚みを保持するためのスペーサー（図示せず）が配置されており、また液晶層３の周囲には、液晶を外部に漏らさないためのシール（図示せず）が形成されている。そして、上記液晶層３では、くし歯状の共通電極２６Ａ，２６Ｂとこれに対応して前述したように配設された画素電極２７Ａ，２７Ｂとの間に印加される電界により、横方向電界による電界駆動（液晶表示）が実行されるようになっている。

〔液晶に入射／出射する光の角度と凹凸反射板の傾斜角の関係〕
ここで、本実施形態における液晶３への入射光および液晶３側からの出射光の角度と凹凸反射板９９の傾斜角との関係を説明する。

図４に、入射角θ_１／出射角θ_４と、凹凸反射板９９の傾斜角φ_Ｈとの相対的な関係を示す。
ここで、凹凸反射板９９の傾斜角φ_Ｈは、次式によって算定される。
ｎ_１ｓｉｎθ_１＝ｎ_２ｓｉｎθ_２ …………（１）
θ_３＝θ_２−２φ_Ｈ …………………（２）
ｎ_１ｓｉｎθ_４ ＝ｎ_２ｓｉｎθ_３ …………（３）

ここで、ｎ_１＝１．０、ｎ_２＝１．６である。前述した図１０における従来技術にあっては、入射角（θ_１）１５°で入射した光が出射角（θ_４）０°の方向に拡散反射するように凹凸反射板９を形成していた。しかしながら、本実施形態に示すように横方向電界駆動を反射領域（凹凸反射板９９）に装備した場合にあっては、反射モードにおいて広視野角を実現するためには、入射角（θ_１）３０°で入射した光が出射角（θ_４）０°〜１０°方向に拡散反射するような傾斜角φ_Ｈを備えた凹凸反射板９９が、必要となる。
ここで、傾斜角φ_Ｈとは、図５（Ａ）（Ｂ）で示すように、凹凸反射板９９或いは平坦化膜５の表面５Ａ上における任意の点での接線と下部基板１とのなす角度である。

また、図４に示すように、入射角θ_１が１５°方向から入射し、その反射光が０°〜１０°方向に拡散反射するときの凹凸反射板９９の傾斜角φ_Ｈは、およそ２°〜５°となる。更に、入射角（θ_１）３０°方向からの光が０°〜１０°方向に拡散反射するときの凹凸反射板９９の傾斜角φ_Ｈは、およそ６°乃至９°となる。
そして、この場合、広視野角を実現する凹凸反射板９９の傾斜角φ_Ｈは、従来の凹凸反射板９の傾斜角よりも大きくすればよい。これにより、拡散反射機能を備えた凹凸反射板９９を設定することができる。この場合、実験的には、凹凸反射板９９の凹凸部の傾斜角φ_Ｈについては、３°乃至１２°の範囲でも拡散反射の可能性があることが実験的には確認されている。

ここで、凹凸反射板９９の各凹凸の傾斜面全面がある一定の傾斜角φ_Ｈで構成されているものを作成することは困難である。このため、本実施形態では、以下、凹凸反射板９９の傾斜角φ_Ｈは、凹凸反射板９９の各凹凸傾斜面の全面についての平均傾斜角として取り扱うこととする。

横方向電界駆動を用いて横方向駆動モードを実行する場合、スリット状の細い電極（例えば反射部画素電極２７Ａ）を反射領域Ｈに形成するためには、凹凸反射板９９上に平坦化膜５が必要となる。この平坦化膜５の表面の平均傾斜角φ_Ｍ（図５（Ｂ）参照）は、平坦化膜５の膜厚を大きくすることで、凹凸反射板９９の平均傾斜角φ_Ｈよりも小さくすること（平坦に近い状態）ができる。
今、凹凸反射板９９の平均傾斜角φ_Ｈが６°のときの、平坦化膜５の膜厚と平坦化膜表面の平均傾斜角φ_Ｍの変化の様子を、図５（Ｃ）のグラフに示す。

ここで、スリット状電極の電極幅を３〔μｍ〕とした場合の実験例では、平坦化膜表面の平均傾斜角（φ_Ｍ）が２．５°以下、すなわち、平坦化膜厚１．５〔μｍ〕以上で当該スリット状電極が形成できたが、平坦化膜厚が１．５〔μｍ〕より小さい場合は、電極の剥れが見られた。

更に、かかる場合、この試みに際し、スリット状電極の電極幅を１．５〔μｍ〕とした場合の実験例では、平坦化膜表面の平均傾斜角（φ_Ｍ）が１．５°以下、すなわち、平坦化膜厚２．５〔μｍ〕以上で当該スリット状電極が形成できたが、平坦化膜厚が２．５〔μｍ〕より小さい場合は、電極の剥れが見られた。このため、この平坦化膜表面の平均傾斜角φ_Ｍについては、１．５°乃至２．５°の範囲内でもスリット状電極の付着形成は期待できる。尚、好ましくは、φ_Ｍ≦１．５°が確認した範囲では電極形成の確実性が高い。

ここで、上述した平坦化膜５については、その屈折率異方性Δｎが非常に小さいもの（例えばΔｎ≦０．００１のものを使用した。この屈折率異方性Δｎについては小さいもの程よい。

このように、凹凸反射板９９上に平坦化膜５を設けることにより、スリット状電極の形成が可能になるほか、反射領域Ｈの液晶層３に接する面が平坦若しくは平坦に近い状態に設定することで、横方向電界駆動による液晶の面内回転駆動を、更に安定させる働きも同時に得られるという利点も合わせて得ることとなった。

次に、前述した凹凸反射板９９を半透過型液晶表示装置に適用した場合における、反射部（反射領域）Ｈと透過部（透過領域）Ｔの液晶層形成について説明する。

凹凸反射板９９の凹凸部における平均傾斜角（φ_Ｈ）を６°とし、凹凸ピッチを２０〔μｍ〕とすると、凹凸段差の大きさはおよそ１〔μｍ〕となる。ここで、凹凸ピッチとは凹凸反射板９９の凸部の頂点とそれに隣り合う凸部の頂点との距離を示し、凹凸段差とは凹凸反射板９９或いは平坦化膜５の各表面での凸部の頂点とそれに隣り合う凹部の頂点との高さの差を示す（図２参照）。

上記凹凸反射板９９の形状は、その下に設けられる有機膜としての下地凹凸膜４（以下「凹凸ＯＣ４」という) の表面形状に従って形成されている。この凹凸反射板９９は、凹凸ＯＣ４表面の最下点がＤ層のＰassivation膜（基板）に到達してしまうと当該凹凸反射板９９に平坦な部分が現れてしまい、入射光が正反射する割合が大きくなってしまう。このため、反射特性が悪化する。

これを防ぐために、段差形成のばらつきを考慮して凹凸ＯＣ４表面の最下点とpassivation 膜（基板）との距離（α）を例えば１．５〔μｍ〕とすると（図６（Ａ）参照）、凹凸反射板９９を形成した後の下地凹凸膜（凹凸ＯＣ）４の平均膜厚（β)は図６（Ａ）に示すように、約２．０〔μｍ〕となる。
この場合、１．５〔μｍ〕幅のスリット状電極を形成する場合には、凹凸反射板９９上に２．５〔μｍ〕の平坦化膜５が必要であることから、平坦化膜５を形成後の膜厚（γ）は４．５〔μｍ〕となり、この膜厚が画素内における反射領域Ｈと透過領域Ｔの段差となる（図６（Ａ）参照）。

今、Δｎが０．０７の液晶材を使用することを想定すると、前述した反射領域Ｈの液晶層３のΔｎｄを１３７．５ｎｍ（λ／４）とする当該反射領域Ｈの液晶層３の厚さは、およそ２〔μｍ〕となる。
ここで、前述した反射領域Ｈの液晶層３の厚さをこの値にすると、透過領域Ｔの液晶層３は、反射領域Ｈと透過領域Ｔの段差を加えた６．５〔μｍ〕となる。このため、この液晶層３の厚さは、Δｎｄ＝４５５〔ｎｍ〕に相当し、λ／２板液晶層のΔｎｄ＝２７５〔ｎｍ〕より大きくなる。
即ち、図６（Ｂ）で示すように、透過光強度はｓｉｎ^２（πΔｎｄ／λ）に比例するため、透過領域Ｔの液晶層３のΔｎｄが適切な値からはずれると透過光強度が小さくなりコントラストを下げてしまう。

そこで、凹凸反射板９９上に塗布する平坦化膜５を透過領域Ｔにも連続形成させることで、反射領域Ｈと透過領域Ｔの段差は２〔μｍ〕、透過領域Ｔの液晶層３は４〔μｍ〕となって、Δｎｄは２８０〔ｎｍ〕となり、透過領域Ｔの液晶層３がほぼ最適な厚さになる（図７参照）。

凹凸反射板９９上の平坦化膜５表面の段差を完全になくす場合、平坦化膜５の膜厚は、凹凸ＯＣ４の平均膜厚（β)に比べて非常に大きくなり、透過領域Ｔへの平坦化膜５の塗布によって反射領域Ｈと透過領域Ｔの段差が適切な値より小さくなる。或いは、この段差がなくなってしまう可能性もある。
このような場合は、ハーフ露光を用いて透過領域Ｔの平坦化膜５を除去して適切な段差を得ることができるが、工程が増えてしまい生産効率の点から好ましくはない。

このため、透過領域Ｔと反射領域Ｈの適切な段差が得られるならば、平坦化膜５の表面は完全に平坦である必要は無い。例えば、スリット状の電極幅を３〔μｍ〕とする場合には、表面凹凸部の平均傾斜角（φ_Ｍ）は２．５°、電極幅を１．５〔μｍ〕とするときは平均傾斜角（φ_Ｍ）を１．５°以下の凹凸段差を有するようにしてもよい。

透過領域Ｔと反射領域Ｈの段差を形成するために平坦化膜５を透過領域Ｔと反射領域Ｈに一体形成するようにしたことは既に開示した。この場合、透過領域Ｔにおいては、前述した従来例に比較してこの平坦化膜５が新たに付加されることとなる。図７の構成において、平坦化膜５のΔｎが０．１であると、透過領域ＴのΔｎｄは「２５００×０．１＝２５０〔ｎｍ〕」より、２５０〔ｎｍ〕変化してしまう。このΔｎｄが適切な値から外れると、図６（Ｂ）で示したように透過光強度が小さくなる。しかしながら、平坦化膜５のΔｎが非常に小さく、例えば０．００１程度であると、Δｎｄの変化は２．５〔ｎｍ〕に抑えられるため透過光強度の変化はほとんど無く、従ってコントラストを低下させずにすむ。このため、平坦化膜５のΔｎは小さいほどよい。

〔他の実施形態〕
図８ないし図９に、他の実施形態を示す。
この他の実施例は、前述した実施形態にかかる凹凸反射板９９およびこれに係合する平坦化膜５を、ＦＦＳモードの液晶表示装置について実施した場合を示す。
このＦＦＳモードの液晶表示装置は、図８乃至図９に示すように、共通電極５６である反射部共通電極５６Ａを前述した凹凸反射板９９と同等に形成された凹凸反射板９９Ｈで兼用するようにし、透過部共通電極５６Ｂを前述した下部基板１に近接して装備した点に特徴を備えている。

即ち、このＦＦＳモードの液晶表示装置では、共通電極と画素電極とが同一の層上には組み込まれてはいない。いずれの場合も、透過部共通電極５６Ｂと前記反射部共通電極５６Ａとしても機能する凹凸反射板９９Ｈとは、図８および図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、それぞれ平坦化膜５を介して下部基板１側に配設されている。その他の構成および作用効果については、前述した実施形態と同一となっている。

このようにしても、前述した図１乃至図７の実施形態の場合と同様に機能する液晶表示装置を得ることができる。

以上のように上記各実施形態によると、上述したように種々の試みを行った結果より、以下のことが明らかとなった。
即ち、透過部（透過領域）Ｔ，反射部（反射領域）Ｈともに横方向電界駆動する半透過型液晶表示装置において、凹凸反射板９９又は９９Ｈの傾斜角を３°乃至１２°（好ましくは６°〜９°）に設定することにより、入射角３０°の方向からの光を出射角０°〜１０°方向に広視角に拡散反射させることが可能となり又、凹凸反射板９９又は９９Ｈ上に平坦化膜５を設けて電極を形成する層の上面を平坦に若しくは平坦に近い状態にしたので、駆動用の電極を安定して付着形成することができ、これにより、装置全体の安定動作および耐久性向上を図ることができる。

更に、平坦化膜５を反射部（反射領域）Ｈだけでなく透過部（透過領域）Ｔにも設けたため、反射領域Ｈと透過領域Ｔの液晶層３のΔｎｄをそれぞれλ／４、λ／２とすることができ、これによって、透過領域Ｔと反射領域Ｈとの光学特性のずれによって生じる表示への悪影響を予め有効に排除することができる。

即ち、上記実施形態によると、
１）透過部、反射部ともに横方向電界駆動する半透過型液晶表示装置において、凹凸反射板９９，９９Ｈの凹凸部の平均傾斜角を６°〜９°にしたので、入射角３０°方向からの光を出射角０°〜１０°方向に拡散反射させることができる。
２）又、凹凸反射板９９，９９Ｈ上に平坦化膜５を設けて電極を形成する層を平坦に若しくは平坦に近い状態にしたので、電極を安定して形成することができる。
３）更に平坦化膜を透過部にも設けたため、反射部と透過部の液晶層のΔndをそれぞれλ/4、λ/2とすることができ、かかる点において動作の安定した信頼性の高い半透過型液晶表示装置を提供し得ることとなった。

上記構成は、上記液晶表示装置の光学配置や駆動方法に限定して適用されるものではなく、横方向電界駆動による半透過型液晶表示装置全般に適用できるものである。

本発明の一実施形態の半透過型液晶表示装置における下地基板側の電極およびその配線の相互関係を示す概略構成図である。 図１のＥ−Ｅ’線に沿った画素部分を示す概略断面図である。 図１のＦ−Ｆ’線及びＧーＧ’線に沿った断面図で、図３（Ａ）は図１のＦ−Ｆ’線に沿った透過部（透過領域）を示す部分断面図、図３（Ｂ）は図１のＧ−Ｇ’線に沿った反射部（反射領域）を示す部分断面図である。 図１に開示した実施形態の凹凸反射板の傾斜角と光入射角／出射角の関係を示す説明図である。 図１に開示した実施形態の（凹凸反射板上に付した）平坦化膜表面の傾斜角と当該平坦化膜表面に付す電極幅との関係を示す図で、図５（Ａ）は凹凸反射板の傾斜角を示す説明図、図５（Ｂ）は平坦化膜表面の傾斜角を示す説明図、図５（Ｃ）は平坦化膜厚と平坦化膜表面の平均傾斜角の関係を示す図である。 図１に開示した実施形態における平坦化膜と凹凸反射板との関係を示す図で、図６（Ａ）は平坦化膜と凹凸反射板との相対的な厚さの関係を示す説明図、図６（Ｂ）は透過光強度のΔｎｄ依存性を示す図である。 図１に開示した実施形態における平坦化膜部分の透過部（透過領域）と反射部（反射領域）との段差を示す説明図である。 他の実施形態における画素電極と共通電極との関係を示す説明図である。 図８における透過部（透過領域）と反射部（反射領域）の一部を示す断面図で、図９（Ａ）は図８のＣ−Ｃ’線に沿った概略部分断面図、図９（Ｂ）は図８のＤ−Ｄ’線に沿った概略部分断面図である。 従来例における半透過型液晶表示装置の画素部分を示す概略部分断面図である。

１ 下部基板
２ 対向基板
３ 液晶層
４ 下地凹凸膜（凹凸ＯＣ）
５ 平坦化膜
５Ａ 平坦化膜の表面
５６ 共通電極
５６Ａ 反射部共通電極
５６Ｂ 透過部共通電極
５７ 画素電極
５７Ａ 反射部画素電極
５７Ｂ 透過部画素電極
９９，９９Ｈ 凹凸反射板
１０１ 半透過型液晶表示装置
Ｈ 画素領域における反射部（反射領域）
Ｔ 画素領域における透過部（透過領域）
φ_Ｈ 凹凸反射板の凹凸部における平均傾斜角
φ_Ｍ 平坦化膜の表面の凹凸部における平均傾斜角

Claims (8)

1. 反射領域と透過領域とを有し、前記反射領域には凹凸反射板を備え、この凹凸反射板上に平坦化膜を積層すると共に当該平坦化膜上に共通電極および画素電極を配設して成る半透過型液晶表示装置であって、
   液晶層を通過する光の波長をλとしたとき、前記反射領域の前記液晶層の厚さΔｎｄを約λ／４とすると共に、前記透過領域の前記液晶層の厚さΔｎｄを約λ／２に設定し、
   前記平坦化膜を、前記反射領域から前記透過領域にわたって連続して一体的に形成し、
   前記凹凸反射板は、その表面の平均傾斜角が３°乃至１２°であり、入射角３０°で入射した光を出射角０°〜１０°方向に拡散反射可能とする拡散反射機能を備え、
   前記平坦化膜はその表面の平均傾斜角が２．５°以下である、
   ことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記液晶に対する駆動方式として、ＩＰＳモードによる横方向電界駆動方式を前記反射領域と透過領域の両方に適用したことを特徴とした半透過型液晶表示装置。
3. 反射領域と透過領域とを有し、前記反射領域には凹凸反射板を備え、この凹凸反射板上に平坦化膜を積層すると共に当該平坦化膜上に画素電極及び当該平坦化膜下に共通電極を配設して成り、前記反射領域における前記共通電極が前記凹凸反射板を兼ねる半透過型液晶表示装置であって、
   液晶層を通過する光の波長をλとしたとき、前記反射領域の前記液晶層の厚さΔｎｄを約λ／４とすると共に、前記透過領域の前記液晶層の厚さΔｎｄを約λ／２に設定し、
   前記平坦化膜を、前記反射領域から前記透過領域にわたって連続して一体的に形成し、
   前記凹凸反射板は、その表面の平均傾斜角が３°乃至１２°であり、入射角３０°で入射した光を出射角０°〜１０°方向に拡散反射可能とする拡散反射機能を備え、
   前記平坦化膜はその表面の平均傾斜角が２．５°以下である、
   ことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
4. 請求項３に記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記液晶に対する駆動方式として、ＦＦＳモードによる横方向電界駆動方式を前記反射領域と透過領域の両方に適用したことを特徴とした半透過型液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記反射領域の前記平坦化膜表面と前記透過領域の前記平坦化膜表面との段差が、前記反射領域の前記液晶層の厚さと前記透過領域の前記液晶層の厚さの差であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記凹凸反射板の平均傾斜角を６°乃至９°とすることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記平坦化膜はその表面の平均傾斜角が１．５°以下であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記平坦化膜の屈折率異方性Δｎを０．００１以下にしたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。

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