JP2003057638A

JP2003057638A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2003057638A
Application number: JP2001251087A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Ikeno; 英徳池野; Shigeyoshi Suzuki; 成嘉鈴木; Yoichi Murayama; 容一村山; Michiaki Sakamoto; 道昭坂本; Fumihiko Matsuno; 文彦松野; Shuken Yoshikawa; 周憲吉川; Yuichi Yamaguchi; 裕一山口
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2003-02-26
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: CN1293406C; KR20030017379A; US7015995B2; TW548480B; US20060038940A1; KR100490176B1; JP5093709B2; US20040218120A1; US6977698B2; US20030038907A1; CN1402056A; US7245337B2

Abstract

(57)【要約】【課題】反射モードにおいても透過モードにおいても視
認性の良好な半透過型液晶表示装置を提供する。【解決手段】凹凸形状を有し、特定の方位角方向に偏っ
て法線方向が分布する反射電極の、傾斜角が０〜２度お
よび／または１０度以上の領域に、開口部を形成してバ
ックライトの光を透過させる。開口部と反射電極の液晶
分子配向モードを異なるものとすることで液晶層のリタ
デーションを変化させ、反射モードにおいても透過モー
ドにおいても出射光強度を高める。また、色毎に画素中
の開口部面積を決定することで透過モードで表示する色
バランスを決定し、反射モード時よりも色温度を高くす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置に
関し、特に、外部からの入射光を反射して表示光源とす
るとともに、後背部の光源からの光を透過させる液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、装置内部に反射板を有し、この反
射板により外部からの入射光を反射して表示光源とする
ことにより、光源としてのバックライトを備える必要の
ない反射型の液晶表示置（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａ
ｌｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、および、光源としてバ
ックライトを備えた透過型液晶表示装置が知られてい
る。

【０００３】反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装
置よりも低消費電力化、薄型化、軽量化が達成できるた
め、主に携帯端末用として利用されている。その理由
は、外部から入射した光を装置内部の反射板で反射させ
ることにより表示光源として利用できるので、バックラ
イトが不要になるからである。一方で透過型液晶表示装
置は、周囲の光が暗い場合において反射型液晶表示装置
よりも視認性が良いという特性を持つ。

【０００４】反射型液晶表示装置の輝度を向上させる反
射板として、例えば、フォトリソグラフィ工程により有
機絶縁膜を残して反射板の表面に孤立の凸部を形成し、
この凸部の上に層間膜を設けて、凸部からなる山の部分
とそれ以外の谷の部分からなる滑らかな凹凸形状とし、
反射板の表面に、凹凸パターンを形成したものがある
（特許２８２５７１３号公報参照）。

【０００５】図２９は、従来の反射板に形成された凹凸
パターンの例を示す平面図である。図２９に示すよう
に、凹凸パターンは、反射板１の表面に、平面形状が円
形状の凸部２をベースとなる凸パターンとして、複数個
各々孤立状態に配置して形成されている。凹凸パターン
によって入射光が乱反射され、液晶表示装置の輝度が向
上する。

【０００６】現在の液晶表示装置の基本構造は、ＴＮ
（ツイステッドネマテッィク）方式、一枚偏光板方式、
ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマテッィク）方式、Ｇ
Ｈ（ゲストホスト）方式、ＰＤＬＣ（高分子分散）方
式、コレステリック方式等を用いた液晶と、これを駆動
するためのスイッチング素子と、液晶セル内部又は外部
に設けた反射板またはバックライトとから構成されてい
る。これらの一般的な液晶表示装置は、薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）又は金属／絶縁膜／金属構造ダイオード
（ＭＩＭ）をスイッチング素子として用いて高精細及び
高画質を実現できるアクティブマトリクス駆動方式が採
用され、これに反射板またはバックライトが付随した構
造となっている。

【０００７】従来の反射型液晶表示装置と透過型液晶表
示装置の利点を併せ持つ液晶表示装置として、図３０に
示すように、アクティブマトリクス基板の画素電極３の
周囲を通り互いに直交するようにゲート配線４とソース
配線５が設けられ、画素電極３に薄膜トランジスタ６が
設けられ、薄膜トランジスタ６のゲート電極およびソー
ス電極にゲート配線４およびソース配線５が接続され、
画素電極３に金属膜からなる反射領域７とＩＴＯからな
る透過領域８が形成された半透過型液晶表示装置が開示
されている（特許第２９５５２７７号公報参照）。

【０００８】上記のように、画素電極に透過領域と反射
領域を設けることにより、周囲の光が明るい場合にはバ
ックライトを消して反射型液晶表示装置として使用可能
であり、低消費電力という反射型液晶表示装置の特性が
発揮される。また、周囲の光が暗い場合にバックライト
を点灯させて透過型液晶表示装置として使用すると、周
囲が暗い場合での視認性向上という透過型液晶表示装置
の特性が発揮される。

【０００９】しかし特許第２９５５２７７号公報に記載
された液晶表示装置では、図３１に示されるように、ア
クティブマトリクス基板に形成された凹凸を一部分無く
して平坦にし、アクティブマトリクス基板の平坦な部分
に画素電極上の透過領域を形成している。アクティブマ
トリクス基板に形成された凹凸は、周囲からの光を効率
的に利用者側に反射させるために設けられたものであ
り、透過領域を形成するために凹凸面積を減少させてし
まうことで、バックライトを消して反射型液晶表示装置
として利用した場合には、輝度が低下するという問題が
生じてしまうことになる。

【００１０】また、上述の二つの従来技術を組み合わせ
て、反射板の表面に孤立の凸部を形成し、反射板の表面
に凹凸パターンを形成し、凹凸パターンの頂点部分と底
面部分に開口部を形成することにより、開口部を透過領
域として利用する反射板が特開２００１−７５０９１号
公報に記載されている。しかし、凸部が孤立した円形で
あるために全ての方向からの入射光を同等に反射させ、
指向性の無い反射板であるため、表示輝度が低下してし
まうという問題があった。

【００１１】また、特許第２９５５２７７号公報に記載
された液晶表示装置では、透過領域と反射領域の区分け
が単純であるために、領域別に異なる厚さのカラーフィ
ルタを対向側基板に形成することは容易であった。しか
し、特開２００１―７５０９１号公報に記載された反射
板では、透過領域と反射領域が画素中に混在しているこ
とにより、領域別に異なる厚さのカラーフィルタを対向
側基板に形成することは困難であり、カラーフィルタの
厚さを領域別に調整することは不可能であった。これに
より、反射モードでは対向側基板に形成されたカラーフ
ィルタを２回通過するのに対して、透過モードでは１回
しか通過しないために、透過モードと反射モードでの色
合いが変化してしまい、輝度の低下と色合いの変化によ
って視認性が低下するという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って本願発明は、反
射モードにおいても透過モードにおいても視認性の良好
な半透過型液晶表示装置を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本願発明の液晶表示装置は、配線および薄膜トランジ
スタおよび蓄積容量が形成された素子基板と、前記素子
基板に対向して配置される対向側基板とによって液晶層
が挟持され、凹凸形状を有する反射電極を前記素子基板
に設けた液晶表示装置において、前記反射電極の表面で
の法線方向が特定の方位角に偏って分布し、反射光強度
が方位角に依存し、前記反射電極の非有効領域に開口部
を設けたことを特徴とする。

【００１４】反射電極に開口部が設けられていることに
より、透過モードでは素子基板の液晶層と反対側からバ
ックライト等によって光を照射することで、液晶層に光
を透過させて液晶表示を行い、周囲が暗い状況において
も表示を認識可能となる。また、特定の方位角方向に偏
って反射電極の法線方向が分布していることにより、反
射板表面の凹凸形状が異方性を持って形成されて反射光
強度が方位角に依存するため、特定の方位角では極角０
度である反射板の法線方向の反射光強度を大きくするこ
とが可能である。これにより観察者に対して反射する光
の量が増加し、この反射板を使用した装置の視認性を向
上させることができる。

【００１５】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、配線および薄膜トランジスタおよび
蓄積容量が形成された素子基板と、前記素子基板に対向
して配置される対向側基板とによって液晶層が挟持さ
れ、凹凸形状を有する反射電極を前記素子基板に設けた
液晶表示装置において、前記対向側基板に第１のカラー
フィルタが形成され、前記薄膜トランジスタに積層して
第２のカラーフィルタが形成され、前記第２のカラーフ
ィルタに積層して前記反射電極が形成され、前記反射電
極の非有効領域に開口部を設けたことを特徴とする。

【００１６】対向基板と素子基板とにカラーフィルタが
形成されていることにより、反射モードでは対向基板側
のカラーフィルタを光が二度通過し、透過モードでは素
子基板と対向基板のカラーフィルタを光が一度ずつ通過
する。これにより、両モードでの色の変化を低減するこ
とが可能となる。また、透過モードと反射モードでの色
合いをそれぞれ設定することも可能となる。

【００１７】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記反射電極の表面での法線方向が
特定の方位角に偏って分布し、前記特定の方位角での反
射光強度の極角分布に２以上の極大値があることを特徴
とする。

【００１８】反射板表面の凹凸形状が異方性を持って形
成されて反射光強度が方位角に依存し、反射光強度の極
角分布に２以上の極大値が現れることにより、特定の方
位角では極角０度である反射板の法線方向における反射
光強度を大きくすることが可能となる。

【００１９】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記凹凸形状は、複数の線状形状の
凸パターンによって閉図形形状の凹部を形成したもので
あることを特徴とする。

【００２０】凹凸形状を凸パターンと絶縁膜層とで形成
して、凸パターンの線幅・線長・膜厚や絶縁膜層の膜厚
を変更することにより、反射板の異方性と法線方向への
反射光強度を最大とするような凹凸形状の設計を行うこ
とが可能となる。

【００２１】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記反射電極の非有効領域に開口部
を設け透過領域とし、前記反射電極の有効領域は反射領
域とし、前記素子基板の前記液晶層と接する面と前記対
向側基板の前記液晶層と接する面とに印加される駆動電
圧の電位差が、前記透過領域よりも前記反射領域で小と
されることを特徴とする。

【００２２】透過領域の液晶層に印加される駆動電圧よ
りも、反射電極の液晶層に印加される駆動電圧が小さい
ことにより、反射領域での液晶層の複屈折率の変化が透
過領域での液晶層の複屈折率の変化よりも小さくなり、
反射モードと透過モードにそれぞれ最適な複屈折率の変
化にすることが可能となり、両モードでの出射光強度を
最適化することが可能となる。

【００２３】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記非有効領域が、傾斜角０度乃至
２度および／または傾斜角１０度以上の領域であること
を特徴とする。

【００２４】開口部を形成した非有効領域が、傾斜角０
度乃至２度および１０度以上の領域であるため、非有効
領域は対向側基板からの入射光を効率的に観察者側に反
射できる領域ではないため、対向側基板から入射した光
を反射電極で反射して液晶表示を行う反射モードにおい
ても、輝度の著しい低下を引き起こすことは無い。

【００２５】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記素子基板の光を透過する領域に
重畳する前記反射電極の領域にのみ、前記開口部を設け
たことを特徴とする。

【００２６】素子基板の光を透過する領域にのみ、開口
部を設けることにより、光を透過することがない開口部
を減少させて、光の反射効率を向上させることが可能と
なる。

【００２７】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記反射電極の、前記配線および前
記薄膜トランジスタおよび前記蓄積容量に重畳する領域
には、前記開口部を設けないことを特徴とする。

【００２８】配線および薄膜トランジスタおよび蓄積容
量は、不透明な材質により形成されているため、配線お
よび薄膜トランジスタおよび蓄積容量に重畳する反射電
極の領域に開口部を形成しても、バックライトからの光
を透過することが不可能であり、該当領域に開口部を形
成してしまうと配線および薄膜トランジスタおよび蓄積
容量が反射した光によって、液晶の表示色が変化してし
まう。このため、当該領域には開口部を形成しないこと
で、液晶表示色の変化を防止することが可能である。

【００２９】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、画素中の前記開口部の数を表示色毎
に設定したことを特徴とする。

【００３０】表示色毎に画素中の開口部数を異なるよう
に液晶表示装置を形成することで、透過モード表示での
色バランスを変化させることができ、反射モードと透過
モードで最善な色バランスが異なる場合に、反射モード
と透過モードの色バランスを変化させることが可能とな
り、両モードにおいて最善の色バランスとなるように液
晶表示を行うことができる。

【００３１】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、画素中の前記開口部の面積を表示色
毎に設定したことを特徴とする。

【００３２】表示色毎に画素中の開口部面積を異なるよ
うに液晶表示装置を形成することで、透過モード表示で
の色バランスを変化させることができ、反射モードと透
過モードで最善な色バランスが異なる場合に、反射モー
ドと透過モードの色バランスを変化させることが可能と
なり、両モードにおいて最善の色バランスとなるように
液晶表示を行うことができる。

【００３３】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記液晶層の液晶分子配向のモード
が、ホモジニアス型、ホメオトロピック型、ＴＮ型、Ｈ
ＡＮ型、ＯＣＢ型の何れかであることを特徴とする。

【００３４】液晶層の液晶分子配向のモードに関わら
ず、反射モードおよび透過モードの液晶表示の輝度を高
めることが可能であるので、用途や製造コストに応じて
液晶モードの選択を行うことができる。

【００３５】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記反射電極が存在する領域と前記
開口部領域とで、領域毎に前記液晶層の液晶分子配向の
モードを設定したことを特徴とする。

【００３６】反射モードと透過モードで液晶分子配向を
異なるモードとすることで、反射モードと透過モードの
液晶層のリタデーションを変化させることができ、両モ
ードにおいて出射光強度を高めることが可能となる。

【００３７】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記素子基板に透明電極が形成さ
れ、前記液晶層側に前記反射電極が前記透明電極に接し
て形成されていることを特徴とする。

【００３８】透明電極上に反射電極が形成されることに
より、開口部周辺の電界方向を安定させることが可能と
なり、液晶分子配向の乱れを抑制することが可能とな
る。

【００３９】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記対向基板の前記液晶層側に、四
分の一波長板を設けたことを特徴とする。

【００４０】四分の一波長板を対向基板の液晶層側に設
けることにより、紫外線や湿度などの外的要因による四
分の一波長板の劣化を防ぐことが可能となり、液晶表示
装置の長寿命化を図ることが可能となる。また、四分の
一波長板そのものが、液晶性を示す材料が配向して形成
されているため、液晶を配向させるための配向膜塗布お
よびラビング工程が不要となり、製造時間の短縮および
製造コストの削減を図ることが可能となる。

【００４１】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記四分の一波長板の、前記開口部
と対向する領域に第２の開口部が形成されていることを
特徴とする。

【００４２】反射モードに最適化された液晶層の厚さで
は、四分の一波長板を用いる透過モードよりも四分の一
波長板を用いない透過モードの方が、高い出射光強度を
得ることができるため、四分の一波長板の開口部と対向
する領域に第２の開口部を形成することで、透過モード
では四分の一波長板の無い表示とすることができ、透過
モードの輝度を高めることが可能となる。

【００４３】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記素子基板の前記液晶層の反対側
に、コレステリック液晶を設けたことを特徴とする。

【００４４】コレステリック液晶は、偏光板と四分の一
波長板を合わせた特性を示すため、偏光板と四分の一波
長板の代わりにコレステリック液晶を用いることによ
り、製造時間の短縮および製造コストの削減を図ること
が可能となる。

【００４５】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記素子基板の前記液晶層側に、第
２の四分の一波長板を設けたことを特徴とする。

【００４６】四分の一波長板を素子基板の液晶層側に設
けることにより、紫外線や湿度などの外的要因による四
分の一波長板の劣化を防ぐことが可能となり、液晶表示
装置の長寿命化を図ることが可能となる。また、四分の
一波長板そのものが、液晶性を示す材料が配向して形成
されているため、液晶を配向させるための配向膜塗布お
よびラビング工程が不要となり、製造時間の短縮および
製造コストの削減を図ることが可能となる。

【００４７】また、前記課題を解決するための本願発明
の液晶表示装置は、前記素子基板の前記液晶層の反対側
に、コレステリック液晶を設け、前記コレステリック液
晶と前記素子基板の間に第２の四分の一波長板を設けた
ことを特徴とする。

【００４８】素子基板の液晶層の反対側に、コレステリ
ック液晶と四分の一波長板を配置することにより、反射
モードにおいても透過モードにおいても液晶表示装置の
出射光強度を高めることが可能となる。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態につ
き図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態
であって本発明を限定するものではない。

【００５０】

【実施の形態１】図１は、本願発明の一実施の形態に係
る半透過型液晶表示装置の部分断面図である。図１に示
すように、半透過型液晶表示装置１０は、装置内部に、
下部側基板１１、下部側基板１１に対向して配置された
対向側基板１２、及び下部側基板１１と対向側基板１２
の間に挟み込まれた液晶層１３を有している。

【００５１】この半透過型液晶表示装置１０は、例え
ば、薄膜トランジスタ（ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）をスイッチング素子として各画
素毎に設けた、アクティブマトリクス方式を採用してい
る。

【００５２】下部側基板１１は、絶縁性基板１４、絶縁
保護膜１５、ＴＦＴ１６、第１絶縁層１７、凸パターン
１８、第２絶縁層１９、及び反射電極２０を有してい
る。絶縁性基板１４の上には、絶縁保護膜１５が積層さ
れ、絶縁保護膜１５の上には、ＴＦＴ１６が形成されて
いる。ＴＦＴ１６は、絶縁性基板１４上のゲート電極１
６ａ、ゲート電極１６ａを覆う絶縁保護膜１５上のドレ
イン電極１６ｂ、半導体層１６ｃ、及びソース電極１６
ｄを有している。

【００５３】絶縁保護膜１５及びＴＦＴ１６の上には、
第１絶縁層１７或いはＴＦＴ１６のソース電極１６ｄを
介して、凸パターン１８が形成されている。この凸パタ
ーン１８、第１絶縁層１７及びソース電極１６ｄを覆っ
て、第２絶縁層１９が積層され、第２絶縁層１９には、
ソース電極１６ｄに達するコンタクトホール２１が開け
られている。

【００５４】更に、コンタクトホール２１と共に第２絶
縁層１９を覆って、反射電極２０が積層されている。反
射電極２０は、ＴＦＴ１６のソース電極１６ｄに接続さ
れ、反射板及び画素電極としての機能を有する。凸パタ
ーン１８および第２絶縁層１９によって反射電極２０は
凹凸表面となっている、反射電極２０の凹凸表面で頂点
部分と底面部分に該当する非有効領域は、反射電極２０
が除去されて開口部２７が第２絶縁層１９上に形成され
ている。ここでいう非有効領域とは、反射電極２０の凹
凸表面で、外部からの光を観察者側に効率よく反射する
ことが困難な領域のことである。

【００５５】また、下部側基板１１の周縁部に設けられ
た端子領域には、絶縁性基板１４上のゲート端子部２２
と共に、ゲート端子部２２を覆う絶縁保護膜１５上のド
レイン端子部２３が形成されている。

【００５６】対向側基板１２は、液晶層１３側から順番
に積層された、透明電極２４、カラーフィルタ２５及び
絶縁性基板２６を有している。この絶縁性基板２６から
対向側基板１２に入射した入射光Ｌｉは、対向側基板１
２から液晶層１３を経て下部側基板１１に達し、反射電
極２０に反射されて反射光Ｌｒとなり、再び液晶層１３
を経て透明電極２４から対向側基板１２の外に出射され
る。

【００５７】図２は、図１に示す半透過型液晶表示装置
の製造工程における反射電極製造工程を示す説明図であ
る。図２に示すように、先ず、スイッチング素子として
のＴＦＴ１６の基板を形成する（（ａ）参照）。

【００５８】絶縁性基板１４の上に、ゲート電極１６ａ
を形成して絶縁保護膜１５を積層し、絶縁保護膜１５の
上に、ドレイン電極１６ｂ、半導体層１６ｃ及びソース
電極１６ｄをそれぞれ形成する。更に、ＴＦＴ１６を覆
って第１絶縁層１７を積層する。

【００５９】なお、スイッチング素子としてＴＦＴ１６
に限るものではなく、例えば、ダイオード等、その他の
スイッチング素子の基板を形成しても良い。

【００６０】次に、第１絶縁層１７の上に有機樹脂を塗
布した後、露光・現像処理を行って、凸パターン形成マ
スクにより、反射電極２０の表面に凹凸パターンを形成
するための複数の凸パターン１８を形成する（（ｂ）参
照）。その後、有機樹脂の熱焼成を行う（（ｃ）参
照）。熱焼成により有機樹脂の角部分が丸みを帯びるも
のとなる。

【００６１】次に、凸パターン１８を覆うように、有機
樹脂からなる層間膜を塗布して、滑らかな凹凸形状とし
た後、露光・現像処理を行ってコンタクトホール２１を
開ける。その後、層間膜の熱焼成を行い第２絶縁層１９
を形成する（（ｄ）参照）。

【００６２】次に、反射電極２０の形成位置に対応させ
て、コンタクトホール２１と共に第２絶縁層１９を覆う
アルミニウム（Ａｌ）薄膜である反射電極２０を形成し
（（ｅ）参照）、その後、反射電極２０の凹凸表面の頂
点部分と底面部分の領域に該当するマスクを用いて、フ
ォトレジストにより露光・現像処理を行って反射電極２
０の頂点部分と底面部分を除去して開口部２７を形成す
る（（ｆ）参照）。

【００６３】なお、反射電極２０の材料は、Ａｌに限る
ものではなく、Ａｇ等の導電性材料により形成しても良
い。また開口部２７形成の際に用いられるマスクのパタ
ーンは、凸パターン１８のパターンによって反射電極２
０の凹凸表面形状が決定されるので、図２（ｂ）で用い
た凸パターン形成マスクに基づいて作成される。

【００６４】この反射電極製造工程においては、Ａｌ膜
とＴＦＴ基板の間の有機層間膜（凹凸層）を２層で作る
他、有機層間膜を１層で作ってもよい。また、図２
（ｆ）で開口部２７を形成する際に、開口部２７周辺の
第２絶縁層１９をエッチングして部分的に除去すること
によって、バックライト２８からの光を効率よく透過す
ることが可能となる。

【００６５】次に、開口部２７を形成する領域について
説明する。図３ａは、開口部２７が形成されていない反
射板１に入射する光Ｌｉおよび反射して観察者が視認す
る光Ｌｒについて模式的に示したものである。入射光Ｌ
ｉおよび反射光Ｌｒが反射板１の法線方向と成す角をそ
れぞれ入射角Ｔｉおよび反射角Ｔｒとする。入射光Ｔｉ
は凸パターン１８および絶縁膜層とで凹凸に形成される
Ａｌ層で反射されるので、入射角Ｔｉと反射角Ｔｒは異
なる値となる。

【００６６】図３ｂは、凹凸のあるＡｌ層の一点Ａに入
射した光の反射について模式的に示した図である。ここ
では簡便のためにＡｌ層の表面形状と反射板１のみを図
示している。入射光Ｌｉが凹凸のＡ点に入射した場合
は、Ａ点でのＡｌ層の接平面での反射となるため、反射
光ＬｒはＡ点での法線方向を対称軸とした反射となる。
ここで、Ａ点でのＡｌ層の接平面と反射板１との成す角
をＡ点における傾斜角θと定義すると、反射光Ｌｉの反
射方向の分布はＡｌ層凹凸の傾斜角θの分布に依存する
ことになる。このため、観察者Ｐが反射板１の輝度に関
して主観評価を行い、明るい反射であると認識するよう
に傾斜角θの分布を設計することが重要となる。

【００６７】次に、凸パターン１８と第２絶縁膜層１９
とによって反射板１表面に形成される凹凸のパターンの
設計について説明する。図４は反射板に形成された凸パ
ターンを平面的に示したものであり、図中斜線部分が凸
パターン１８の形成されている領域である。実際にはあ
る程度の乱雑さをもって複数の線状形状の凸パターンが
配列されることで三角形が配列されている。ここでは複
数の三角形の辺を凸パターンが形成する例を示したが、
凹凸パターンとしては複数の線状凸パターンにより四角
や楕円等の閉じた図形（閉図形）が形成されるものであ
ればよい。

【００６８】図５は図４中の２点間の断面図を模式的に
示したものである。凸パターン１８の中心間距離をＬと
し、凸パターン１８の幅をＷとし、凸パターン１８の高
さをＤとし、第２絶縁膜層１９の高さが極小となる高さ
をｄとし、第２絶縁膜層２９の高さが最大となる点と最
小となる点の高さ差を△Ｄとする。第２絶縁膜層１９の
上面に塗布されたＡｌ膜（反射電極２０）は非常に薄い
ために、その厚さは無視し図示しない。

【００６９】前述の凸パターン１８のパラメータである
ＬおよびＷおよびＤおよびｄおよび△Ｄの数値を様々に
変化させて反射板１を作成し、開口部２７が形成されて
いない反射型液晶表示板に利用して観察者が輝度および
干渉について主観評価を行った。主観評価の結果が良好
であった反射板および結果が不可であった反射板のそれ
ぞれについて、傾斜角の分布を調査した結果を図６に示
す。Ａで示されるグラフは結果が良好であった場合の傾
斜角θの分布であり、２〜１０度の範囲の傾斜角が５０
％以上を占めている。Ｂで示されるグラフは結果が不良
であった場合の傾斜角の分布であり、傾斜角が０度の面
積が１５％以上となっている。

【００７０】従って、前述したＤ、Ｗ、△Ｄ、ｄおよび
Ｌのパラメータを設定して、傾斜角θの分布を制御する
ことにより、光の反射方向に指向性を持つ反射型液晶表
示装置において、観察者Ｐ方向への輝度を向上させるこ
とが可能となる。

【００７１】反射電極２０において傾斜角θが０〜２度
の範囲にある領域は、反射板１の法線方向から入射した
光を法線方向に反射してしまうため、観察者Ｐにとって
は自らの姿を写像としてしまうような光の反射であり、
液晶表示装置の輝度向上にはそれほど寄与していない。
また、傾斜角θが１０度以上の範囲にある領域では、外
部からの入射光を観察者Ｐに対して反射する確率は低
く、液晶表示装置の輝度向上にはそれほど寄与していな
い。以降の説明において、傾斜角θが０〜２度および１
０度以上の領域を非有効領域とする。

【００７２】非有効領域の反射電極２０を除去して開口
部２７を形成することで、開口部２７部分を介してバッ
クライト２８からの光を透過させる。この場合、第１絶
縁層１７および凸パターン１８および第２絶縁層１９は
透明な材質を用いて形成することになる。

【００７３】傾斜角θのが０〜２度の範囲にある領域は
凹凸面の頂点部分と底面部分に該当し、１０度以上の領
域は凹凸の変極部分に該当する。従って、非有効領域は
図５のように前述したＤ、Ｗ、△Ｄ、ｄおよびＬのパラ
メータで決定されるため、図２（ｂ）で用いた凸パター
ン形成マスクのパターンを元にして、非有効領域に対応
するマスクパターンを作成することが可能である。

【００７４】図４に示したような凸パターン形成マスク
を用いて凸パターン１８が形成されたとすると、非有効
領域は図７の斜線部で示すものとなる。従って、反射板
１に図７斜線部の形状のマスクを施し、フォトレジスト
およびエッチングを行うことにより、反射電極２０の非
有効領域を除去し開口部２７を形成する。エッチングで
の反射電極２０除去は、エッチング条件によっては過剰
にエッチングが進行して、除去領域が拡大する可能性が
あるため、図７の斜線部形状のマスクは、傾斜角０〜１
度および１１度以上の領域を対象とすることが望まし
い。

【００７５】開口部２７には液晶層１３に電界を発生さ
せるための電極が存在せず、液晶層１３の開口部２７周
辺領域での電界に乱れが生じることになる。しかし、開
口部２７の大きさは数μｍ程度であるために、図８に示
したように開口部２７付近の電界方向３０は、反射電極
２０の端部と対向側基板１２の透明電極２４との間での
液晶層１３に有効に働く方向に電界が生じることにな
り、非有効領域に開口部２７を形成することによって半
透過型液晶表示装置の表示特性が著しく劣化することは
ない。

【００７６】次に開口部２７の平面的分布に関して述べ
る。図９は半透過型液晶表示装置の１画素を拡大して模
式的に示した平面図であり、ゲート配線４とドレイン配
線３７とＴＦＴ１６と蓄積容量３０を有して半透過型液
晶表示装置の１画素が形成されていることを示してい
る。蓄積容量３０は蓄積容量配線とドレイン電極１６ｂ
を絶縁保護膜１５を介して対向するように配置して形成
された容量成分であり、液晶と並列に入ることで電圧変
動を抑える働きを行う。図８に示した画素領域上に第１
絶縁層１７および凸パターン１８および第２絶縁層１９
および反射電極２０が形成されている。なお、図９はコ
モンストレージ型で記載したが、ゲートストレージ法な
ど他の配置であっても問題は生じない。

【００７７】ゲート配線４およびドレイン配線３７およ
びＴＦＴ１６および蓄積容量３０を構成する蓄積容量配
線とドレイン電極１６ｂは、一般的には透明な材質で形
成されていないため、バックライト２８からの光を透過
することは不可能である。従って反射電極２０がゲート
配線４およびドレイン配線３７およびＴＦＴ１６および
蓄積容量３０に重畳する領域に、開口部２７を形成して
も光の透過量は増加しない。このため、ゲート配線４お
よびドレイン配線３７およびＴＦＴ１６および蓄積容量
３０に重畳する領域には開口部２７を形成しないように
マスクパターンを作成して、フォトレジストおよびエッ
チングを行う。ただし、蓄積容量３０をＩＴＯ等の透明
な材料で形成した場合にはこの限りではない。

【００７８】また一般に、対向側基板１２のカラーフィ
ルタ２５に画素毎に赤（Ｒ）または緑（Ｇ）または青
（Ｂ）のフィルタを用いることで、液晶表示装置はＲＧ
Ｂを表現してカラー表示を行う。上述した半透過型液晶
表示装置においては、バックライト２８を消して反射光
によって表示を行う反射モードを基準として、ＲＧＢ各
色の強度バランスを決定する。画素中に形成した開口部
２７の面積がＲＧＢ各色において等しい場合には、バッ
クライト２８を点灯して透過光によって表示を行う透過
モードにおいても、それぞれの色の強度バランスは反射
モードと同様になる。

【００７９】しかし、反射モードは周囲が明るい場合に
利用して、透過モードは周囲が暗い場合に利用するとい
うように、両モードの使用環境は異なっている。そのた
め、両モードを同一のＲＧＢ強度バランスに設定するよ
りも、図１０の色座標に示すように、反射モードバラン
スよりも透過モードバランスの色温度が高くなるように
青（Ｂ）の強度を強めに設定すると、観察者Ｐが液晶表
示装置を視認する際の疲労感を減少させることができ
る。

【００８０】従って開口部２７を形成する際に、対向側
基板１２に青（Ｂ）カラーフィルタ２５を配置する画素
の反射電極２０には、一つの開口部２７の面積を大きく
することや、画素中の開口部２７の数を増加して、透過
させるバックライト２８からの光量を調整して色温度を
高くする。このとき同様にして、液晶表示装置の使用環
境に応じて赤（Ｒ）または緑（Ｇ）の強度を調整するこ
とも可能であり、青（Ｂ）を強くする場合と本質的差は
ない。

【００８１】反射型液晶表示装置の反射特性を決定する
方法として、図１１に示すように反射板の法線方向から
３０度の角度から光を入射させ、反射板の法線方向と成
す角を極角とし、反射板の法線方向を中心とした角を方
位角とした場合に、極角と反射光強度の関係を測定する
方法を採用することが業界内で標準となりつつある。利
用時の液晶表示装置の視認性向上という点から、上記条
件下において極角が０度（法線方向）での反射光強度を
高くするように反射板を設計することが要求されるよう
になってきた。

【００８２】図７に示したような、三角形を基本図形と
した凸パターン１８を形成した反射板に、極角３０度方
向から光を照射して方位角と反射光強度の関係を調べる
と、図１２に示すように周期的に反射光強度が変化する
ことがわかる。以後、方位角によって反射光強度が変化
する凸パターンを有する反射板を異方的反射板と呼び、
方位角によって反射光強度が変化しない凸パターンを有
する反射板を等方的反射板と呼ぶことにする。異方的反
射板が特定方向に対しての反射光強度を増加させる理由
は、反射板表面の凹凸での法線方向の分布に偏りがある
ためである。

【００８３】基本図形三角形の凸パターン１８を形成し
た反射板に、極角３０度・方位角０度方向から光を照射
し、光源に対して横方向である方位角９０度と、光源に
正対する方位角１８０度において、極角と反射光強度の
関係を大塚電子製の分光測定器ＩＭＵＣ（ＬＣＤ７００
０）を使用して測定した。このとき、基本図形の三角形
の一つの頂点から光を入射させ、三角形の一辺は分光測
定器に対して水平となるように配置した。方位角１８０
度方向での測定結果を図１３ａ、方位角９０度での測定
結果を図１３ｂに示す。方位角９０度方向での測定結果
では、極角３０度を極大とする反射光強度の分布とな
り、方位角１８０度方向での測定結果では、極角３０度
と極角５度付近を極大とする反射光強度の分布となって
おり、極角０度での反射光強度は、方位角１８０度のほ
うが方位角９０度よりも大きくなっていることがわか
る。これは、方位角１８０度での測定では図７に示した
異方的な反射特性によって、極角５度付近に反射光強度
の極大値が現れることが原因と考えられる。

【００８４】上述したように、異方的な凸パターンによ
って反射光強度が方位角に依存するため、等方的反射板
とは異なって反射光強度の極角依存性が複数の極大値を
とり、その極大値が極角０〜１０度付近に現れることに
よって極角０度の反射光強度が向上することが確かめら
れた。

【００８５】

【実施の形態２】図１４は、本願発明の第２の実施の形
態に係る半透過型液晶表示装置の部分断面図である。図
１４に示すように、半透過型液晶表示装置１０は、装置
内部に、下部側基板１１、下部側基板１１に対向して配
置された対向側基板１２、及び下部側基板１１と対向側
基板１２の間に挟み込まれた液晶層１３を有している。

【００８６】下部側基板１１は、絶縁性基板１４、絶縁
保護膜１５、ＴＦＴ１６、第１絶縁層１７、凸パターン
１８、第２絶縁層１９、反射電極２０及び透明電極３１
を有している。絶縁性基板１４の上には、絶縁保護膜１
５が積層され、絶縁保護膜１５の上には、ＴＦＴ１６が
形成されている。ＴＦＴ１６は、絶縁性基板１４上のゲ
ート電極１６ａ、ゲート電極１６ａを覆う絶縁保護膜１
５上のドレイン電極１６ｂ、半導体層１６ｃ、及びソー
ス電極１６ｄを有している。

【００８７】絶縁保護膜１５及びＴＦＴ１６の上には、
第１絶縁層１７或いはＴＦＴ１６のソース電極１６ｄを
介して、凸パターン１８が形成されている。この凸パタ
ーン１８、第１絶縁層１７及びソース電極１６ｄを覆っ
て、第２絶縁層１９が積層され、第２絶縁層１９には、
ソース電極１６ｄに達するコンタクトホール２１が開け
られている。

【００８８】更に、コンタクトホール２１と共に第２絶
縁層１９を覆って、透明電極３１および反射電極２０が
積層されている。反射電極２０は、ＴＦＴ１６のソース
電極１６ｄに接続され、反射板及び画素電極としての機
能を有する。透明電極３１は、ＩＴＯ等の透明な電気導
体であり、反射電極２０と電気的に接続されているた
め、画素電極としての機能を有する。凸パターン１８お
よび第２絶縁層１９によって反射電極２０は凹凸表面と
なっている、反射電極２０の凹凸表面で頂点部分と底面
部分に該当する非有効領域は、反射電極２０が除去され
て開口部２７が透明電極３０上に形成されている。ここ
でいう非有効領域とは、反射電極２０の凹凸表面で、外
部からの光を観察者側に効率よく反射することが困難な
領域のことである。

【００８９】また、下部側基板１１の周縁部に設けられ
た端子領域には、絶縁性基板１４上のゲート端子部２２
と共に、ゲート端子部２２を覆う絶縁保護膜１５上のド
レイン端子部２３が形成されている。

【００９０】対向側基板１２は、液晶層１３側から順番
に積層された、透明電極２４、カラーフィルタ２５及び
絶縁性基板２６を有している。この絶縁性基板２６から
対向側基板１２に入射した入射光Ｌｉは、対向側基板１
２から液晶層１３を経て下部側基板１１に達し、反射電
極２０に反射されて反射光Ｌｒとなり、再び液晶層１３
を経て透明電極２４から対向側基板１２の外に出射され
る。

【００９１】図１５は、図１４に示す半透過型液晶表示
装置の製造工程における反射電極製造工程を示す説明図
である。図１５に示すように、先ず、スイッチング素子
としてのＴＦＴ１６の基板を形成する（（ａ）参照）。

【００９２】絶縁性基板１４の上に、ゲート電極１６ａ
を形成して絶縁保護膜１５を積層し、絶縁保護膜１５の
上に、ドレイン電極１６ｂ、半導体層１６ｃ及びソース
電極１６ｄをそれぞれ形成する。更に、ＴＦＴ１６を覆
って第１絶縁層１７を積層する。

【００９３】なお、スイッチング素子としてＴＦＴ１６
に限るものではなく、例えば、ダイオード等、その他の
スイッチング素子の基板を形成しても良い。

【００９４】次に、第１絶縁層１７の上に有機樹脂を塗
布した後、露光・現像処理を行って、凸パターン形成マ
スクにより、反射電極２０の表面に凹凸パターンを形成
するための複数の凸パターン１８を形成する（（ｂ）参
照）。その後、有機樹脂の熱焼成を行う（（ｃ）参
照）。熱焼成により有機樹脂の角部分が丸みを帯びるも
のとなる。

【００９５】次に、凸パターン１８を覆うように、有機
樹脂からなる層間膜を塗布して、滑らかな凹凸形状とし
た後、露光・現像処理を行ってコンタクトホール２１を
開ける。その後、層間膜の熱焼成を行い第２絶縁層１９
を形成する（（ｄ）参照）。

【００９６】次に、反射電極２０の形成位置に対応させ
て、第２絶縁層１９上にＩＴＯの透明電極３１を形成し
たのち、コンタクトホール２１と共に第２絶縁層１９を
覆うアルミニウム（Ａｌ）薄膜である反射電極２０を形
成し（（ｅ）参照）、その後、反射電極２０の凹凸表面
の頂点部分と底面部分の領域に該当するマスクを用い
て、フォトレジストにより露光・現像処理を行って反射
電極２０の頂点部分と底面部分を除去して、実施の形態
１と同様に開口部２７を形成する（（ｆ）参照）。

【００９７】開口部２７には画素電極としての機能を有
する透明電極３１が露出しているため、液晶層１３の開
口部２７周辺領域においても電界の乱れが発生せず、半
透過型液晶表示装置の表示特性が劣化することはない。

【００９８】

【実施の形態３】図１６は、本願発明の他の実施の形態
に係る半透過型液晶表示装置の部分断面図である。図１
６に示すように、半透過型液晶表示装置１０は、装置内
部に、下部側基板１１、下部側基板１１に対向して配置
された対向側基板１２、及び下部側基板１１と対向側基
板１２の間に挟み込まれた液晶層１３を有している。こ
の半透過型液晶表示装置１０は、例えば、薄膜トランジ
スタ（ｔｈｉｎｆｉｌｍｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦ
Ｔ）をスイッチング素子として各画素毎に設けた、アク
ティブマトリクス方式を採用している。

【００９９】下部側基板１１は、絶縁性基板１４、絶縁
保護膜１５、ＴＦＴ１６、第１絶縁層１７、凸パターン
１８、第２絶縁層１９、反射電極２０およびカラーフィ
ルタ２５を有している。絶縁性基板１４の上には、絶縁
保護膜１５が積層され、絶縁保護膜１５の上には、ＴＦ
Ｔ１６が形成されている。ＴＦＴ１６は、絶縁性基板１
４上のゲート電極１６ａ、ゲート電極１６ａを覆う絶縁
保護膜１５上のドレイン電極１６ｂ、半導体層１６ｃ、
及びソース電極１６ｄを有している。

【０１００】絶縁保護膜１５及びＴＦＴ１６の上には、
第１絶縁層１７或いはＴＦＴ１６のソース電極１６ｄを
介して、カラーフィルタ２５が積層され、カラーフィル
タ２５上に凸パターン１８が形成されている。この凸パ
ターン１８、第１絶縁層１７、ソース電極１６ｄおよび
カラーフィルタ２５を覆って、第２絶縁層１９が積層さ
れ、第２絶縁層１９およびカラーフィルタ２５には、ソ
ース電極１６ｄに達するコンタクトホール２１が開けら
れている。

【０１０１】更に、コンタクトホール２１と共に第２絶
縁層１９を覆って、反射電極２０が積層されている。反
射電極２０は、ＴＦＴ１６のソース電極１６ｄに接続さ
れ、反射板及び画素電極としての機能を有する。凸パタ
ーン１８および第２絶縁層１９によって反射電極２０は
凹凸表面となっている、反射電極２０の凹凸表面で頂点
部分と底面部分に該当する非有効領域は、反射電極２０
が除去されて開口部２７が第２絶縁層１９上に形成され
ている。ここでいう非有効領域とは、反射電極２０の凹
凸表面で、外部からの光を観察者側に効率よく反射する
ことが困難な領域のことである。また、下部側基板１１
の周縁部に設けられた端子領域には、絶縁性基板１４上
のゲート端子部２２と共に、ゲート端子部２２を覆う絶
縁保護膜１５上のドレイン端子部２３が形成されてい
る。

【０１０２】対向側基板１２は、液晶層１３側から順番
に積層された、透明電極２４、カラーフィルタ２５及び
絶縁性基板２６を有している。この絶縁性基板２６から
対向側基板１２に入射した入射光Ｌｉは、対向側基板１
２から液晶層１３を経て下部側基板１１に達し、反射電
極２０に反射されて反射光Ｌｒとなり、再び液晶層１３
を経て透明電極２４から対向側基板１２の外に出射され
る。

【０１０３】図１７は、図１６に示す半透過型液晶表示
装置の製造工程における反射電極製造工程を示す説明図
である。図１７に示すように、先ず、スイッチング素子
としてのＴＦＴ１６の基板を形成する。絶縁性基板１４
の上に、ゲート電極１６ａを形成して絶縁保護膜１５を
積層し、絶縁保護膜１５の上に、ドレイン電極１６ｂ、
半導体層１６ｃ及びソース電極１６ｄをそれぞれ形成す
る。更に、ＴＦＴ１６を覆って第１絶縁層１７を積層す
る。その後、第１絶縁層１７上にカラーフィルタ２５を
積層する（（ａ）参照）。なお、スイッチング素子とし
てＴＦＴ１６に限るものではなく、例えば、ダイオード
等、その他のスイッチング素子の基板を形成しても良
い。

【０１０４】次に、カラーフィルタ２５の上に有機樹脂
を塗布した後、露光・現像処理を行って、凸パターン形
成マスクにより、反射電極２０の表面に凹凸パターンを
形成するための複数の凸パターン１８を形成する
（（ｂ）参照）。その後、有機樹脂の熱焼成を行う
（（ｃ）参照）。熱焼成により有機樹脂の角部分が丸み
を帯びるものとなる。

【０１０５】次に、凸パターン１８を覆うように、有機
樹脂からなる層間膜を塗布して、滑らかな凹凸形状とし
た後、露光・現像処理を行ってコンタクトホール２１を
開ける。その後、層間膜の熱焼成を行い第２絶縁層１９
を形成する（（ｄ）参照）。

【０１０６】次に、反射電極２０の形成位置に対応させ
て、コンタクトホール２１と共に第２絶縁層１９を覆う
アルミニウム（Ａｌ）薄膜である反射電極２０を形成し
（（ｅ）参照）、その後、反射電極２０の凹凸表面の頂
点部分と底面部分の領域に該当するマスクを用いて、フ
ォトレジストにより露光・現像処理を行って反射電極２
０の頂点部分と底面部分を除去して開口部２７を形成す
る（（ｆ）参照）。なお、反射電極２０の材料は、Ａｌ
に限るものではなく、Ａｇ等の導電性材料により形成し
ても良い。また開口部２７形成の際に用いられるマスク
のパターンは、凸パターン１８のパターンによって反射
電極２０の凹凸表面形状が決定されるので、図１７
（ｂ）で用いた凸パターン形成マスクに基づいて作成さ
れる。

【０１０７】この反射電極製造工程においては、Ａｌ膜
とＴＦＴ基板の間の有機層間膜（凹凸層）を２層で作る
他、有機層間膜を１層で作ってもよい。また、図１７
（ｆ）で開口部２７を形成する際に、開口部２７周辺の
第２絶縁層１９をエッチングして部分的に除去すること
によって、バックライト２８からの光を効率よく透過す
ることが可能となる。

【０１０８】反射モードの表示では、対向基板１２から
入射した光が出射光となるまでに、対向基板１２に設け
られたカラーフィルタ２５を二回通過し、透過モードの
表示では、バックライト２８からの光が出射光となるま
でに、下部側基板１１に設けられたカラーフィルタ２５
と、対向基板１２に設けられたカラーフィルタ２５を通
過する。両モードにおいて、カラーフィルタを二回通過
することにより、実施の形態３の液晶表示装置は、反射
モードと透過モードにおける色表現を同一にすることが
可能となる。また、透過モードと反射モードで独立して
表示の色バランスを決定することも可能となる。

【０１０９】

【実施の形態４】実施の形態１および実施の形態２の液
晶層１３として、ＥＣＢ（電界制御屈折型）型、ホモジ
ニアス型、ホメオトロピック型、ＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ
ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＨＡＮ（ｈｙｂｒｉｄａｌｉ
ｇｎｅｄｎｅｍａｔｉｃ）型、ＯＣＢ（ｏｐｔｉｃａ
ｌｌｙｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｂｅｎｄ）型等を用
いることになる。図１８（ａ）〜（ｅ）はそれぞれの液
晶モードでの液晶分子の配向方向を示した模式図であ
る。これらの液晶モードは通常、下部側電極１３のパタ
ーン形成を行った後に配向膜を下部側基板１３に塗布
し、布等で配向膜を一方向にこするラビングを行うこと
や配向膜の種類を選択すること等によって、液晶分子の
配向方向やプレチルト角の制御を行うことで得られる。

【０１１０】本願発明のように反射電極２０による光の
反射と開口部２７による光の透過とを併用する場合、反
射部（反射電極２０のある領域）では入射光が反射板に
より反射されて出射光となるまでに、液晶層１３の厚さ
ｄの２倍の距離である２ｄ、透過部（開口部２７が形成
された領域）では入射光が出射光となるまでに液晶層１
３の厚さｄの距離だけ液晶層１３を伝播することにな
る。この反射部と透過部の光の経路差により、反射モー
ドと透過モードのリタデーションに差が生じる。液晶分
子の配向方向が異なるために前述した液晶モードは屈折
率がそれぞれ異なる。これを利用して、反射電極２０と
開口部２７の液晶分子の配向方向を異なるものとするこ
とで、反射モードと透過モードのリタデーションの差を
相殺する。

【０１１１】図１９は反射電極２０と開口部２７とで液
晶分子の配向方向を区別する液晶表示装置の製造方法を
模式的に示した図である。下部側基板１１の反射電極２
０および開口部２７に、９０度近いプレチルト角を発現
するポリイミド配向膜３２を同時に塗布し、加熱乾燥さ
せ、下部側基板１１から紫外線を照射する（ａ）。反射
電極２０が存在するため、開口部２７上のポリイミド配
向膜３２にのみ紫外線が照射することになり、ポリイミ
ド配向膜３２の長鎖アルキル基が紫外線照射によって分
解し、液晶のプレチルト角を発現している部分が消失し
ていくために、開口部２７上のプレチルト角が小さくな
る。なお、紫外線照射でプレチルト角が変化する配向膜
は、ラビングした後に紫外線を照射しても効果は同じで
あるので、紫外線を照射する前にラビングを行ってもよ
い。

【０１１２】紫外線照射をした後、液晶を配向させたい
方向にラビングを行う。反射電極２０上のポリイミド配
向膜３２には紫外線が照射されず、プレチルト角は９０
度近いままであり、ラビングによりプレチルト角が大き
く変わることはないので垂直配向となる。開口部２７上
のポリイミド配向膜３２は紫外線照射によってプレチル
ト角が小さくなっているため、ラビングにより水平配向
となる（ｂ）。

【０１１３】対向側基板１２を水平配向になる配向膜で
処理してラビングを行って水平配向とすることで、水平
配向の部分がホモジニアス配向あるいはＴＮ配向、垂直
配向の部分がＨＡＮ配向となる。（ｃ）

【０１１４】上記の図１９ような方法を使って、反射電
極２０と開口部２７での液晶モードを変化させることに
より、液晶モードによる屈折率の相異を利用してリタデ
ーション（△ｎ・ｄ）の値を変化させ、ほぼ同じセル厚
であっても、反射モード、透過モードともに極大の明る
さを得ることが可能である。

【０１１５】

【実施の形態５】実施の形態１および実施の形態２の半
透過型液晶表示装置において、液晶層１３のモードがＴ
Ｎ型である場合、偏光板および四分の一波長板を下部側
基板１１および対向側基板１２に配置する。図２０に実
施の形態５に係る液晶表示装置の断面図を示す。

【０１１６】下部側基板の絶縁性基板１４とバックライ
トとの間に偏光板３３を配置し、絶縁性基板１４と第２
絶縁層１９との間に四分の一波長板３４を配置する。ま
た、対向側基板の絶縁性基板２６の液晶層１３側に四分
の一波長板３４を配置し、絶縁性基板２６の液晶層１３
と反対側に偏光板３３を配置する。また、下部側基板の
偏光板３３と対向側基板の偏光板３３の偏光方向は直交
するように配置されている。ここでは図示していないが
図１および図２と同様に、下部側基板の四分の一波長板
３４上には、ＴＦＴ１６および絶縁保護膜１５およびゲ
ート端子部２２およびドレイン端子部２３が形成され、
対向側基板の四分の一波長板３４と液晶層１３との間に
は透明電極２４およびカラーフィルタ２５が形成されて
いる。

【０１１７】反射モードのねじれ配向時では、対向側基
板の外側から入射した光が偏光板３３を通過して直線偏
光となり、直線偏光が四分の一波長板３４を通過して右
円偏光となる。右円偏光の入射光はねじれ配向の液晶層
１３を通過して直線偏光となり、反射電極２０によって
反射された直線偏光の反射光はねじれ配向の液晶層１３
を通過して右円偏光となる、右円偏光となっている反射
光は四分の一波長板３４を通過して直線偏光となって出
射光となる。

【０１１８】反射モードの垂直配向時では、対向側基板
の外側から入射した光が偏光板３３を通過して直線偏光
となり、直線偏光が四分の一波長板３４を通過して右円
偏光となる。右円偏光の入射光は垂直配向の液晶層１３
を通過して反射電極２０によって反射され、反対回転の
左円偏光の反射光となる。左円偏光の反射光は垂直配向
の液晶層１３を通過して四分の一波長板３４を通過して
直線偏光となるが、偏光板３３の偏光方向とは異なる偏
光であるので反射光は偏光板３３を通過しない。

【０１１９】透過モードのねじれ配向時では、バックラ
イト２８から入射した光が偏光板３３を通過して直線偏
光となり、直線偏光が四分の一波長板３４を通過して左
円偏光となる。左円偏光の入射光はねじれ配向の液晶層
１３を通過して反対回転の右円偏光の透過光となり、右
円偏光の透過光は対向側基板の四分の一波長板３４を通
過して直線偏光となって出射光となる。

【０１２０】透過モードの垂直配向時では、バックライ
ト２８から入射した光が偏光板３３を通過して直線偏光
となり、直線偏光が四分の一波長板３４を通過して左円
偏光となる。左円偏光の入射光は垂直配向の液晶層１３
を通過し、対向側基板の四分の一波長板３４を通過して
直線偏光となるが、偏光板３３の偏光方向とは異なる偏
光であるので透過光は偏光板３３を通過しない。

【０１２１】図２０に示したように、四分の一波長板３
４が絶縁性基板１４および絶縁性基板２６よりも液晶層
１３側に配置されていることにより、一度作成してしま
えば紫外線および湿度の影響を受けなくなり、耐候性に
好ましい効果が得られる。すなわち、紫外線は偏光板３
３のみでなく、厚いガラスまたはプラスチック基板であ
る絶縁性基板に吸収され、四分の一波長板３４に到達す
る紫外線はほとんど無くなる。このため、液晶層１３の
反対側に四分の一波長板３４が配置された場合と比べ
て、紫外線による劣化を著しく防ぐことができる。ま
た、湿度の影響は受けなくなる。

【０１２２】また、偏光板と四分の一波長板を接着する
接着剤は、湿度により剥がれるなどの問題を生じること
があったが、液晶層１３側に四分の一波長板３４が配置
されていることにより、偏光板３３と四分の一波長板３
４の間の接着剤が不要になるために、この問題は解決さ
れる。従って、四分の一波長板３４の材料選択の幅が広
がり、透過率など他の性能を向上させることが容易とな
る。

【０１２３】また、四分の一波長板３４そのものが、液
晶性を示す材料が配向して形成されているため、液晶材
を配向させる効果がある。したがって、透明電極２４や
反射電極２０よりも液晶層１３側に四分の一波長板３４
を配置することにより、液晶を配向させるための配向膜
塗布およびラビング工程が不要となる。特に、９０度ツ
イスト構造であれば下部側基板および対向側基板での配
向処理が不要となる。また、ＨＡＮ型でも、液晶を配向
させるためのラビング工程は不要となる。

【０１２４】偏光板３３を液晶層１３側に配置すること
も可能である。絶縁性基板は０．７ｍｍ程度の厚さであ
るので、隣接する画素から絶縁性基板を介して出射光が
出てきてしまう可能性がある。偏光板３３を液晶層１３
側に配置することで、非表示状態の画素の光が絶縁性基
板に到達することがないため、隣接する画素の光を視認
する可能性が減少し、視認性が向上する。図２１（ａ）
〜（ｉ）に、偏光板３３および四分の一波長板３４と絶
縁性基板との配置関係の組み合わせを示す。ここでは絶
縁性基板との位置関係だけを示し、液晶表示装置の他の
構成要素は図示しない。

【０１２５】

【実施の形態６】実施の形態１および実施の形態２の半
透過型液晶表示装置において、液晶層１３のモードがＴ
Ｎ型である場合、偏光板および四分の一波長板を対向側
基板１２に配置し、偏光板を下部側基板１１に配置す
る。対向側基板の透過部に対応する領域では四分の一波
長板を除去する。図２２に実施の形態５に係る液晶表示
装置の断面図を示す。

【０１２６】下部側基板の絶縁性基板１４とバックライ
トとの間に偏光板３３を配置する。また、対向側基板の
絶縁性基板２６の液晶層１３側に四分の一波長板３４を
配置し、絶縁性基板２６の液晶層１３と反対側に偏光板
３３を配置する。また、下部側基板の偏光板３３と対向
側基板の偏光板３３の偏光方向は直交する用に配置され
ている。ここでは図示していないが図１および図２と同
様に、下部側基板の四分の一波長板３４上には、ＴＦＴ
１６および絶縁保護膜１５およびゲート端子部２２およ
びドレイン端子部２３が形成され、対向側基板の四分の
一波長板３４と液晶層１３との間には透明電極２４およ
びカラーフィルタ２５が形成されている。

【０１２７】ここで、対向側基板に配置する四分の一波
長板３４は、反射電極２０に開口部２７を形成する際に
用いたマスクを利用して、フォトレジスト工程およびエ
ッチング工程により開口部２７と対応する領域が除去さ
れている。

【０１２８】バックライトからの光が下部側基板の偏光
板および四分の一波長板を通過し、液晶層を通過して対
向側基板の四分の一波長板および偏光板を通過した場合
の出射光の強度Ｉ_λは、光の波長をλとし、液晶層のリ
タデーションを△ｎ・ｄとし、液晶分子がねじれ角φで
一様にねじれているとし、 Γ＝２π△ｎ・ｄ／λ、Χ
＝｛φ^２＋（Γ／２）^２｝^１／２とするとＩ_λ＝１／２｛（Γ／２）（１／Χ・ｓｉｎΧ）｝^２と表される。一方、四分の一波長板を透過せず、バック
ライトからの光が下部側基板の偏光板を通過し、液晶層
を通過して対向側基板の偏光板を通過した場合の出射光
の強度Ｉ_ｐは、Ｉ_ｐ＝（１／２）（１／Χ・ｓｉｎΧ）^２［φ^２・ｃｏ
ｓ^２φ＋ｓｉｎ^２φ（Γ／２）^２］＋ｓｉｎ^２φｃｏｓ^２Χ―φｓｉｎ２φｃｏｓΧ（１／
Χ・ｓｉｎΧ）と表される。

【０１２９】図２３は液晶層の厚さに基づいて、透過モ
ードでの四分の一波長板を透過した出射光の強度Ｉ
_λと、四分の一波長板を透過していない出射光の強度Ｉ
_ｐを計算した結果を示したグラフである。反射モードで
出射光の強度が極大となる複屈折率（△ｎｄ）は２７０
ｎｍである。液晶の屈折率を０．０９とすると、反射モ
ードでの液晶層の厚さは３μｍ程度となる。反射モード
を基準として液晶表示装置の設計を行うと、液晶層厚さ
が３μｍ程度となるため、透過モードでは四分の位置波
長板が存在する透過光Ｉ_λよりも、偏光板のみを通過す
る出射光の強度Ｉ_ｐのほうが大きくなることがわかる。

【０１３０】従って図２２に示したように、下部側基板
には四分の一波長板を配置せず、対向側基板に配置する
四分の一波長板の透過部と対向する領域を除去すること
により、反射モードにおいても透過モードにおいても液
晶表示装置の出射光強度を高めることが可能となる。

【０１３１】

【実施の形態７】図２４は本願発明の別の実施の形態を
示す図であり、下部側基板の液晶層と反対側にコレステ
リック液晶を配置したものである。コレステリック液晶
は、螺旋の周期構造を有する分子配列もつ液晶であり、
らせん周期＝Ｐの分子配列を有している場合、らせん軸
に平行に入射された光のうち波長λ＝ｎＰ（ここでｎは
液晶の平均屈折率）を中心とした波長幅Δλ＝ＰΔｎ
（Δｎ＝屈折率の異方性）の光のみが選択的に反射さ
れ、その他の波長域の光は透過する。左巻きコレステリ
ック液晶では波長条件を満足する光が右円偏光と左円偏
光に分割され前者のみが反射され、後者はそのまま透過
する。右巻きコレステリック液晶ではその逆である。

【０１３２】下部側基板の絶縁性基板１４とバックライ
トとの間にコレステリック液晶３５を配置する。また、
対向側基板の絶縁性基板２６の液晶層１３側に四分の一
波長板３４を配置し、絶縁性基板２６の液晶層１３と反
対側に偏光板３３を配置する。ここでは図示していない
が図１および図２と同様に、下部側基板上には、ＴＦＴ
１６および絶縁保護膜１５およびゲート端子部２２およ
びドレイン端子部２３が形成され、対向側基板の四分の
一波長板３４と液晶層１３との間には透明電極２４およ
びカラーフィルタ２５が形成されている。コレステリッ
ク液晶３５はＲＧＢ各色の波長に対応した螺旋周期を持
つ３層からなり、３層とも同一方向の円偏光を反射する
とする。

【０１３３】実施の形態５において、下部側基板に偏光
板３３および四分の一波長板３４を配置する代わりに、
コレステリック液晶３５を配置することにより、実施の
形態４と同様の効果を得ることが可能である。

【０１３４】

【実施の形態８】図２５は本願発明の別の実施の形態を
示す図であり、下部側基板の液晶層と反対側に四分の一
波長板およびコレステリック液晶を配置し、対向側基板
に偏光板および四分の一波長板を配置したものである。
対向側基板の四分の一波長板は、反射電極２０の開口部
２７と対向する領域を除去している。

【０１３５】下部側基板の絶縁性基板１４とバックライ
ト２８との間にコレステリック液晶３５を配置する。バ
ックライト２８とコレステリック液晶３５の間に四分の
一波長板３４を配置する。また、対向側基板の絶縁性基
板２６の液晶層１３側に四分の一波長板３４を配置し、
絶縁性基板２６の液晶層１３と反対側に偏光板３３を配
置する。ここでは図示していないが図１および図２と同
様に、下部側基板の四分の一波長板３４上には、ＴＦＴ
１６および絶縁保護膜１５およびゲート端子部２２およ
びドレイン端子部２３が形成され、対向側基板の四分の
一波長板３４と液晶層１３との間には透明電極２４およ
びカラーフィルタ２５が形成されている。

【０１３６】対向側基板に配置する四分の一波長板３４
は、反射電極２０に開口部２７を形成する際に用いたマ
スクを利用して、フォトレジスト工程およびエッチング
工程により開口部２７と対応する領域が除去されてい
る。

【０１３７】下部側基板に偏光板３３を配置する代わり
に、コレステリック液晶３５と四分の一波長板３４を配
置することにより、実施の形態５と同様に、反射モード
においても透過モードにおいても液晶表示装置の出射光
強度を高めることが可能となる。

【０１３８】

【実施の形態９】さらに本願発明の他の実施の形態を以
下に示す。図２６は本願発明の実施の形態９の下部側基
板の構造を一部について簡素化して示したものである。
絶縁層１７には、ＴＦＴ１６のソース電極１６ｄに達す
るコンタクトホール２１が開けられている。更に、コン
タクトホール２１と共に絶縁層１７を覆って、透明電極
３１および絶縁膜３６および反射電極２０が積層されて
いる。透明電極３１は、ＴＦＴ１６のソース電極１６ｄ
に接続され画素電極としての機能を有する。透明電極３
１と反射電極２０の間には、ＳｉＯ_２等の透明な絶縁膜
３６が積層されている。反射電極２０は透明電極３１と
絶縁膜３６を介して電気的に接続されて、反射板および
画素電極としての機能を有する。

【０１３９】絶縁層１７は凹凸表面を形成しており、絶
縁層１７の上に積層された透明電極３１および反射電極
２０も凹凸表面を形成する。また、反射電極２０の凹凸
表面の頂点領域と底領域では、反射電極２０および絶縁
膜３６が除去され、透明電極３１が液晶層１３と接する
状態となるように開口部２７が形成されている。

【０１４０】また、図示していないが反射電極２０およ
び透明電極３１を覆って、液晶分子を配向させるための
ポリイミド等の配向膜が積層され、ラビングが施される
ことにより液晶層１３の液晶分子の配向方向が決定され
る。透明電極３１はＴＦＴ１６のソース電極１６ｄとコ
ンタクトホール２１を介して電気的に接続されているた
めに、ＴＦＴ１６の供給する電位と透明電極３１の電位
は等しくなる。しかし、反射電極２０は絶縁膜３６を介
して透明電極３１と接続されているために、反射電極２
０の電位は透明電極３１の電位よりも低いものとなる。
このとき、反射電極２０と透明電極３１と絶縁膜３６に
よってキャパシタが形成された状態となる。

【０１４１】実施の形態９の液晶表示装置を等価回路と
して表すと、図２７に示したものとなる。下部側基板１
１と対向側基板１２とで液晶層１３を挟み込む構造とな
っている様子をキャパシタとみなし、開口部２７におけ
る透明電極３１と対向基板１２の組み合わせをＣＬＣ
１、反射電極２０と対向基板１２の組み合わせをＣＬＣ
２、反射電極２０と透明電極３１が絶縁膜３６を介して
接しているのをＣ１とする。反射電極２０の領域ではＣ
ＬＣ２とＣ１の二つのキャパシタが直列に接続されてい
るため、ＴＦＴ１６によって印加される電圧は容量分割
され、液晶層１３に加わる電圧は透明電極３１の領域で
のＣＬＣ１のみに印加される電圧よりも低いものとな
る。

【０１４２】表示に用いられる光の波長をλとすると、
反射型液晶素子で最も出射光の強度が得られるのは液晶
層１３の複屈折率（リタデーション）がλ／４の場合で
あり、透過型液晶素子ではλ／２であることが知られて
いる。また、液晶層１３に印加される電圧を増加してい
くと、液晶層１３の複屈折率は単調に増加することも知
られている。このため、図２７に示した等価回路となる
ように透明電極３１上に絶縁膜３６を積層することで、
透明電極１９の表面と反射電極２０との表面に電位差が
生じるようにして、透過モードと反射モードにおいて液
晶層１３の複屈折率を最適な状態に調整することが可能
となる。ここで、絶縁膜３６の材質としてはＳｉＮ、Ｓ
ｉＯ_２、アクリルやアートンなどの有機材料等が利用可
能であるが、液晶層１３の材質および厚さによって図２
７のＣＬＣ１およびＣＬＣ２の容量が変化し、印加電圧
と複屈折率の関係も液晶層１３の材質によって異なるた
め、絶縁膜３６の材質および厚さは適宜調整を行う必要
がある。

【０１４３】図２８は、図２６に示す半透過型液晶表示
装置の製造工程における下部側基板の製造工程を示す説
明図である。先ず、絶縁性基板１４の上に、ゲート電極
１６ａを形成して絶縁保護膜１５を積層し、絶縁保護膜
１５の上に、ドレイン電極１６ｂ、半導体層１６ｃ及び
ソース電極１６ｄをそれぞれ形成して、スイッチング素
子としてのＴＦＴ１６の基板を形成する（（ａ）参
照）。なお、スイッチング素子としてＴＦＴ１６に限る
ものではなく、例えば、ダイオード等、その他のスイッ
チング素子の基板を形成しても良い。

【０１４４】更に、ＴＦＴ１６を覆って絶縁層１７を積
層し、絶縁層１７に凹凸表面を形成するために、平坦な
絶縁層１７を積層した後にマスキングを施し、フォトレ
ジストによって絶縁層１７に段差を生じさせる。その後
に熱処理を行って絶縁層１７の段差部分の角を丸く焼き
なまし、なだらかな表面の凹凸をもつ絶縁層１７を形成
する。ソース電極１６ｄまで通じるコンタクトホール２
１を絶縁層１７に形成する（（ｂ）参照）。次に、スパ
ッタ法を用いて絶縁層１７を覆ってＩＴＯで透明電極３
１を積層し、コンタクトホール２１を介してソース電極
１６ｄと透明電極３１を電気的に接触させる（（ｃ）参
照）。更に、透明電極３１上にＣＶＤ法を用いてＳｉＯ
_２の絶縁膜３６を積層する（（ｄ）参照）。その後、絶
縁膜３６上に真空蒸着によりＡｌ膜である反射電極２０
を形成する（（ｅ）参照）。

【０１４５】（ｂ）工程で絶縁層１７に凹凸を形成する
ために用いたマスクに基づいて、反射電極２０の凹凸表
面の頂点領域と底領域を特定し、頂点領域と底領域に対
応した位置に穴が開いているマスクを用いて、エッチン
グおよびフォトレジストによって頂点領域と底領域の反
射電極２０および絶縁膜３６を除去して、開口部２７を
形成する。開口部２７においては透明電極３１が露出し
た状態となる（（ｆ）参照）。

【０１４６】なお、反射電極２０の材料は、Ａｌに限る
ものではなく、他の導電性材料により形成しても良い。
以上に述べたように下部側基板１１を製造し、カラーフ
ィルタおよび透明電極を積層した対向側基板１２と枠部
材を介して対向させ、両基板間に液晶層１３を注入する
ことにより、液晶表示装置の製造を行う。

【０１４７】

【発明の効果】反射電極に開口部が設けられていること
により、透過モードでは素子基板の液晶層と反対側から
バックライト等によって光を照射することで、液晶層に
光を透過させて液晶表示を行い、周囲が暗い状況におい
ても表示を認識可能となる。また、特定の方位角方向に
偏って反射電極の法線方向が分布していることにより、
反射板表面の凹凸形状が異方性を持って形成されて反射
光強度が方位角に依存するため、特定の方位角では極角
０度である反射板の法線方向の反射光強度を大きくする
ことが可能である。これにより観察者に対して反射する
光の量が増加し、この反射板を使用した装置の視認性を
向上させることができる。

【０１４８】対向基板と素子基板とにカラーフィルタが
形成されていることにより、反射モードでは対向基板側
のカラーフィルタを光が二度通過し、透過モードでは素
子基板と対向基板のカラーフィルタを光が一度ずつ通過
する。これにより、両モードでの色の変化を低減するこ
とが可能となる。また、透過モードと反射モードでの色
合いをそれぞれ設定することも可能となる。さらに、カ
ラーフィルタに積層して反射電極が形成されていること
により、素子基板の液晶層と接触する面の平坦性が良好
となり、ラビング工程で効果的に配向方向を制御するこ
とが可能となる。

【０１４９】反射板表面の凹凸形状が異方性を持って形
成されて反射光強度が方位角に依存し、反射光強度の極
角分布に２以上の極大値が現れることにより、特定の方
位角では極角０度である反射板の法線方向における反射
光強度を大きくすることが可能となる。

【０１５０】凹凸形状を凸パターンと絶縁膜層とで形成
して、凸パターンの線幅・線長・膜厚や絶縁膜層の膜厚
を変更することにより、反射板の異方性と法線方向への
反射光強度を最大とするような凹凸形状の設計を行うこ
とが可能となる。

【０１５１】透過領域の液晶層に印加される駆動電圧よ
りも、反射電極の液晶層に印加される駆動電圧が小さい
ことにより、反射領域での液晶層の複屈折率が透過領域
での液晶層の複屈折率よりも小さくなり、反射モードと
透過モードにそれぞれ最適な複屈折率にすることが可能
となり、両モードでの出射光強度を最適化することが可
能となる。

【０１５２】開口部を形成した非有効領域が、傾斜角０
度乃至２度および／または１０度以上の領域であるた
め、非有効領域は対向側基板からの入射光を効率的に観
察者側に反射できる領域ではないため、対向側基板から
入射した光を反射電極で反射して液晶表示を行う反射モ
ードにおいても、輝度の著しい低下を引き起こすことは
無い。

【０１５３】配線および薄膜トランジスタおよび蓄積容
量は、不透明な材質により形成されているため、配線お
よび薄膜トランジスタおよび蓄積容量に重畳する反射電
極の領域に開口部を形成しても、バックライトからの光
を透過することが不可能であり、該当領域に開口部を形
成してしまうと配線および薄膜トランジスタおよび蓄積
容量が反射した光によって、液晶の表示色が変化してし
まう。このため、当該領域には開口部を形成しないこと
で、液晶表示色の変化を防止することが可能である。

【０１５４】表示色毎に画素中の開口部数や開口部面積
を異なるように液晶表示装置を形成することで、透過モ
ード表示での色バランスを変化させることができ、反射
モードと透過モードで最善な色バランスが異なる場合
に、反射モードと透過モードの色バランスを変化させる
ことが可能となり、両モードにおいて最善の色バランス
となるように液晶表示を行うことができる。液晶層の液
晶分子配向のモードに関わらず、反射モードおよび透過
モードの液晶表示の輝度を高めることが可能であるの
で、用途や製造コストに応じて液晶モードの選択を行う
ことができる。反射モードと透過モードで液晶分子配向
を異なるモードとすることで、反射モードと透過モード
の液晶層のリタデーションを変化させることができ、両
モードにおいて出射光強度を高めることが可能となる。

【０１５５】透明電極上に反射電極が形成されることに
より、開口部周辺の電界方向を安定させることが可能と
なり、液晶分子配向の乱れを抑制することが可能とな
る。

【０１５６】四分の一波長板を対向基板や素子基板の液
晶層側に設けることにより、紫外線や湿度などの外的要
因による四分の一波長板の劣化を防ぐことが可能とな
り、液晶表示装置の長寿命化を図ることが可能となる。
また、四分の一波長板そのものが、液晶性を示す材料が
配向して形成されているため、液晶を配向させるための
配向膜塗布およびラビング工程が不要となり、製造時間
の短縮および製造コストの削減を図ることが可能とな
る。反射モードに最適化された液晶層の厚さでは、四分
の一波長板を用いる透過モードよりも四分の一波長板を
用いない透過モードの方が、高い出射光強度を得ること
ができるため、四分の一波長板の開口部と対向する領域
に第２の開口部を形成することで、透過モードでは四分
の一波長板の無い表示とすることができ、透過モードの
輝度を高めることが可能となる。コレステリック液晶
は、偏光板と四分の一波長板を合わせた特性を示すた
め、偏光板と四分の一波長板の代わりにコレステリック
液晶を用いることにより、製造時間の短縮および製造コ
ストの削減を図ることが可能となる。素子基板の液晶層
の反対側に、コレステリック液晶と四分の一波長板を配
置することにより、反射モードにおいても透過モードに
おいても液晶表示装置の出射光強度を高めることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る液晶表示装置の部分断面
図

【図２】図１に示す液晶表示装置の製造工程を示す説
明図

【図３】入射光と反射光の関係を示した模式図

【図４】反射板上の凸パターンの平面図

【図５】凸パターン断面図

【図６】傾斜角の分布を示すグラフ

【図７】開口部を形成するための非有効領域パターン
の平面図

【図８】開口部周辺の電界方向を示す図

【図９】液晶表示装置の一画素の構成を示した図

【図１０】反射モードと透過モードの色バランスを色座
標に示す図

【図１１】反射板と極角および方位角の説明図

【図１２】異方的反射板での出射光強度の方位角依存性
を示す図

【図１３】異方的反射板での方位角１８０度での反射光
強度の改善を示す図

【図１４】実施の形態２に係る液晶表示装置の部分断面
図

【図１５】図１４に示す液晶表示装置の製造工程を示す
説明図

【図１６】実施の形態３に係る液晶表示装置の部分断面
図

【図１７】図１６に示す液晶表示装置の製造工程を示す
説明図

【図１８】液晶層のモードによる液晶分子の配向方向を
示す図

【図１９】透過部と反射部の液晶モード作成方法

【図２０】ＴＮ型での四分の一波長板および偏光板の配
置を示す図

【図２１】四分の一波長板および偏光板の可能な配置を
示す図

【図２２】透過部の四分の一波長板を除去した実施例を
示す図

【図２３】透過モードでの液晶層厚さと出射光強度のグ
ラフ

【図２４】下部側基板にコレステリック液晶を配置した
実施の形態

【図２５】下部側基板にコレステリック液晶と四分の一
波長板を配置した実施の形態

【図２６】実施の形態３に係る液晶表示装置の部分断面
図

【図２７】実施の形態３の液晶表示装置の等価回路図

【図２８】図２６に示す液晶表示装置の製造工程を示す
説明図

【図２９】従来の反射板に形成された凹凸パターンの
例を示す平面図

【図３０】従来の半透過型液晶表示装置の画素を示す
図

【図３１】従来の半透過型液晶表示装置の断面図

【符号の説明】

１…反射板２…凸部３…画素電極４…ゲート配線５…ソース配線６…薄膜トランジスタ７…反射領域８…透過領域１０…反射型液晶表示装置１１…下部側基板１２…対向側基板１３…液晶層１４…絶縁性基板１５…絶縁保護膜１６…ＴＦＴ１６ａ…ゲート電極１６ｂ…ドレイン電極１６ｃ…半導体層１６ｄ…ソース電極１７…第１絶縁層１８…凸パターン１９…第２絶縁層２０…反射電極２１…コンタクトホール２２…ゲート端子部２３…ドレイン端子部２４…透明基板２５…カラーフィルタ２６…絶縁性基板２７…開口部２８…バックライト２９…電界方向３０…蓄積容量３１…透明電極３２…配向膜３３…偏光板３４…四分の一波長板３５…コレステリック液晶３６ …絶縁膜３７ …ドレイン配線Ｌｉ…入射光Ｌｒ…反射光Ｐ…観察者Ｓ…光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｇ０２Ｆ 1/1343 (72)発明者村山容一東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者坂本道昭東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者松野文彦東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者吉川周憲東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者山口裕一東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 BA04 BA14 BA20 DA02 DA04 DA11 DA21 DA22 2H049 BA02 BA07 BB03 BC22 2H091 FA02Y FA11X FA11Y FA11Z FA16Y FB08 FC02 FC26 FD04 FD06 GA02 GA13 HA07 LA13 LA30 2H092 GA13 GA19 HA03 HA05 JA24 JA46 MA13 MA17 NA26 PA10 PA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線および薄膜トランジスタおよび蓄積容
量が形成された素子基板と、前記素子基板に対向して配
置される対向側基板とによって液晶層が挟持され、凹凸
形状を有する反射電極を前記素子基板に設けた液晶表示
装置において、前記反射電極の表面での法線方向が特定
の方位角に偏って分布し、反射光強度が方位角に依存
し、前記反射電極の非有効領域に開口部を設けたことを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】配線および薄膜トランジスタおよび蓄積容
量が形成された素子基板と、前記素子基板に対向して配
置される対向側基板とによって液晶層が挟持され、凹凸
形状を有する反射電極を前記素子基板に設けた液晶表示
装置において、前記対向側基板に第１のカラーフィルタ
が形成され、前記薄膜トランジスタに積層して第２のカ
ラーフィルタが形成され、前記第２のカラーフィルタに
積層して前記反射電極が形成され、前記反射電極の非有
効領域に開口部を設けたことを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項３】前記反射電極の表面での法線方向が特定の
方位角に偏って分布し、前記特定の方位角での反射光強
度の極角分布に２以上の極大値があることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載された液晶表示装置。
【請求項４】前記凹凸形状は、複数の線状形状の凸パタ
ーンによって閉図形形状の凹部を形成したものであるこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一に記載
された液晶表示装置。
【請求項５】前記反射電極の非有効領域に開口部を設け
透過領域とし、前記反射電極の有効領域は反射領域と
し、前記素子基板の前記液晶層と接する面と前記対向側
基板の前記液晶層と接する面とに印加される駆動電圧の
電位差が、前記透過領域よりも前記反射領域で小とされ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一に
記載された液晶表示装置。
【請求項６】前記非有効領域が、傾斜角０度乃至２度お
よび／または傾斜角１０度以上の領域であることを特徴
とする請求項１乃至請求項５の何れか一に記載された液
晶表示装置。
【請求項７】前記素子基板の光を透過する領域に重畳す
る前記反射電極の領域にのみ、前記開口部を設けたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一に記載さ
れた液晶表示装置。
【請求項８】前記反射電極の、前記配線および前記薄膜
トランジスタおよび前記蓄積容量に重畳する領域には、
前記開口部を設けないことを特徴とする請求項１乃至請
求項６の何れか一に記載された液晶表示装置。
【請求項９】画素中の前記開口部の数を表示色毎に設定
したことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一
に記載された液晶表示装置。
【請求項１０】画素中の前記開口部の面積を表示色毎に
設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れ
か一に記載された液晶表示装置。
【請求項１１】前記液晶層の液晶分子配向のモードが、
ホモジニアス型、ホメオトロピック型、ＴＮ型、ＨＡＮ
型、ＯＣＢ型の何れかであることを特徴とする請求項１
乃至請求項１０の何れか一に記載された液晶表示装置。
【請求項１２】前記反射電極が存在する領域と前記開口
部領域とで、領域毎に前記液晶層の液晶分子配向のモー
ドを設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項１１
の何れか一に記載された液晶表示装置。
【請求項１３】前記素子基板に透明電極が形成され、前
記液晶層側に前記反射電極が前記透明電極に接して形成
されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の
何れか一に記載されている液晶表示装置。
【請求項１４】前記対向基板の前記液晶層側に、四分の
一波長板を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項
１３の何れか一に記載された液晶表示装置。
【請求項１５】前記四分の一波長板の、前記開口部と対
向する領域に第２の開口部が形成されていることを特徴
とする請求項１４に記載された液晶表示装置。
【請求項１６】前記素子基板の前記液晶層の反対側に、
コレステリック液晶を設けたことを特徴とする請求項１
４に記載された液晶表示装置。
【請求項１７】前記素子基板の前記液晶層側に、第２の
四分の一波長板を設けたことを特徴とする請求項１４に
記載された液晶表示装置。
【請求項１８】前記素子基板の前記液晶層の反対側に、
コレステリック液晶を設け、前記コレステリック液晶と
前記素子基板の間に第２の四分の一波長板を設けたこと
を特徴とする請求項１４または請求項１５に記載された
液晶表示装置。