半透過型液晶表示装置及びその製造方法
【課題】強誘電性液晶を使用した新規な構成の半透過型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】素子基板１と、その上に対向して配置された対向基板２と、素子基板１と対向基板２との間には挟持され、水平方向に配向された強誘電性液晶３８とを有し、反射部Ａ１と透過部Ａ２とから構成される複数の画素部が画定された半透過型液晶表示装置５であり、素子基板１は、上面側の反射部に対応する部分に反射パターン層３０とその上方に形成されたリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）とを備え、かつ下面側に第１偏光層３６を備えており、対向基板２は、上面側に、第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１と直交する光透過軸ＰＡ２をもつ第２偏光層３６ａを備え、強誘電性液晶３８は、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２に対して平行方向又は垂直方向に配向されている。
【解決手段】素子基板１と、その上に対向して配置された対向基板２と、素子基板１と対向基板２との間には挟持され、水平方向に配向された強誘電性液晶３８とを有し、反射部Ａ１と透過部Ａ２とから構成される複数の画素部が画定された半透過型液晶表示装置５であり、素子基板１は、上面側の反射部に対応する部分に反射パターン層３０とその上方に形成されたリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）とを備え、かつ下面側に第１偏光層３６を備えており、対向基板２は、上面側に、第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１と直交する光透過軸ＰＡ２をもつ第２偏光層３６ａを備え、強誘電性液晶３８は、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２に対して平行方向又は垂直方向に配向されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半透過型液晶表示装置及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、プラスチックフィルムを基板として使用するフレキシブル液晶ディスプレイに好適に適用できる半透過型液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、薄型・軽量であると共に、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、情報機器などのディスプレイとして広く使用されている。近年では、プラスチックフィルムを基板として使用するフレキシブルタイプの液晶表示装置が注目されている。そのようなフレキシブルタイプの液晶表示装置は、丸めて収納できて持ち運びに便利な超薄型・軽量のモバイル用ばかりではなく、大型ディスプレイ用としても利用できる。
【０００３】
しかしながら、プラスチックフィルムは、剛性が弱く、また熱変形温度が低いため、熱処理を伴う製造工程において反りや膨張収縮のような熱変形が生じ易い。このため、プラスチックフィルム上に直接各種素子を形成する製造方法では、熱処理を伴う製造工程などの条件が制限され、また高精度の位置合わせが困難になるので、所望の特性を有する素子基板を製造できなくなる場合がある。
【０００４】
このような問題を回避するために、耐熱性で剛性のガラス基板の上に製造条件が制限されないで透明電極やカラーフィルタなどを高精度で位置合わせして形成して転写層とした後、その転写層をプラスチックフィルム上に転写・形成することにより、液晶表示装置用素子基板を製造する方法がある（特許文献１）。
【０００５】
液晶表示装置は、自ら発光する自発光型の表示装置ではないため、光を供給して表示を行う必要があり、この光の供給方法によって、透過型と反射型とに分類される。透過型の液晶表示装置では、液晶表示装置の背後にバックライトを配置して、そこから入射される光に基づいて表示を行う。また、反射型の液晶表示装置では、外光が反射層によって反射した光に基づいて表示を行う。
【０００６】
透過型の液晶表示装置においては、バックライトを用いて表示を行うため、明るく、コントラストが高い表示を行うことができる反面、消費電力が大きいという欠点がある。また、反射型の液晶表示装置においては、バックライトを使用しないため、消費電力を極めて小さくすることができる反面、周囲の明るさなどの使用環境に表示特性が大きく影響するという欠点がある。
【０００７】
そこで、反射と透過との両方の機能を合わせもった半透過型の液晶表示装置が開発されている。半透過型の液晶表示装置は、画素ごとに外光の反射光が透過する反射部とバックライトからの光が透過する透過部とが形成された構造を有している。そして、半透過型の液晶表示装置では、使用環境の明るさに応じて、反射型、透過型及び反射透過型のうちのいずれかの表示方法を用いて液晶画像を表示することができる。
【０００８】
そのような半透過型の液晶表示装置に関連する技術としては、特許文献２には、上基板及び下基板の各外面側に上偏光板及び下偏光板がそれぞれ設けられ、下基板の内面側の反射表示領域のみに１／４波長の位相差をもつ位相差層が設けられ、上基板と偏光板との間に１／２波長の位相差をもつ位相差板が設けられた構造の半透過型液晶表示装置が記載されている。
【０００９】
また、特許文献３には、半透過型液晶表示装置において、液晶層と反射部との間にセル内リタデーション層が設けられ、反射部のセルギャップが透過部のセルギャップより小さく設定されることが記載されている。
【００１０】
特許文献４には、メモリ性液晶（強誘電性液晶）を使用した半透過型の液晶表示装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３５６３７０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９９５６号公報
【特許文献３】特表２００６−５２９０３３号公報
【特許文献４】特開２００６−２０１７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように強誘電性液晶を使用した半透過型の液晶表示装置については開示されているものの、その光学設計などは十分に確立されているとはいえない。特に表示のコントラスト比を確保するためには、黒レベルを十分に抑えるための光学設計が必要とされている。
【００１２】
さらには、プラスチックフィルムを基板に使用するフレキシブルタイプの半透過型の液晶表示装置においては、プラスチックフィルムの上に各種の機能素子（画素電極、位相差層及び反射層など）が精度よく位置合わせされて形成される方法が切望されている。
【００１３】
本発明は上記した問題点を鑑みて創作されたものであり、強誘電性液晶を使用した新規な構成の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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した課題を解決するため、本発明は半透過型液晶表示装置に係り、素子基板と、前記素子基板の上に対向して配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間には挟持され、水平方向に配向された強誘電性液晶とを有し、反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定された半透過型液晶表示装置であって、前記素子基板は、上面側の前記反射部に対応する部分に、反射パターン層とその上方に形成されたリタデーションパターン層とを備え、かつ下面側に第１偏光層を備えており、前記対向基板は、上面側に、前記第１偏光層の光透過軸と直交する光透過軸をもつ第２偏光層を備え、前記強誘電性液晶は、前記対向基板の前記第２偏光層の光透過軸に対して平行方向又は垂直方向に配向されており、前記リタデーション層の位相差はλ／４で、かつその遅相軸が前記第１、第２偏光層の光透過軸に対して４５°ずれていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の半透過型液晶表示装置では、反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定された素子基板と対向基板の間に液晶分子が水平配向した強誘電性液晶が挟持されている。素子基板の反射部に対応するする部分に反射パターン層とリタデーションパターン層（λ／４位相差層）が形成されている。そして、素子基板の下面側に備えられた第１偏光層と、対向基板の上面側に備えられた第２偏光層とはそれらの光透過軸が直交している。さらに、強誘電性液晶は、対向基板の第２偏光層の光透過軸と水平方向又は垂直方向に配向されている。
【００１６】
強誘電性液晶の配向方向が対向基板の第２偏光層の光透過軸と水平方向（素子基板の第１偏光層の光透過軸と垂直方向）に設定される場合における電界ＯＦＦ時の光伝播について説明する。
【００１７】
図３に示すように、電界ＯＦＦ時の透過部Ａ２では、素子基板の第１偏光層３６を透過して強誘電性液晶３８に入射する偏光ＬＡ（直線偏光）の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と直交するので、その偏光ＬＡは位相差が発生することなくそのまま強誘電性液晶３８を透過して対向基板の第２偏光層３６ａに入射する。このとき、その偏光ＬＡの偏光軸は第２偏光層の光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００１８】
また、図４に示すように、電界ＯＦＦのときの反射部Ａ１では、外光ＬＸが対向基板の第２偏光層３６ａを透過して得られる第１偏光ＬＢ１の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と同じ方向（左側の平面イメージ）となるので、その第１偏光ＬＢは位相差が発生することなくそのまま強誘電性液晶３８を透過してリタデーションパターン層２２に入射する。第１偏光ＬＢ１がリタデーションパターン層２２を透過することにより、第１偏光ＬＢ１の位相がλ／４ずれて第２偏光ＬＢ２（円偏光）となる。
【００１９】
続いて、第２偏光ＬＢ２は反射パターン層３０で反射されて、再度、リタデーションパターン層２２を透過した後に、第２偏光ＬＢ２がさらに位相がλ／４ずれて第３偏光ＬＢ３（直線偏光）となって強誘電性液晶３８に入射する。第３偏光ＬＢ３の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向に対して垂直方向（左側の平面イメージ）となるので、その第３偏光ＬＢ３は位相差が発生することなくそのまま強誘電性液晶を透過して対向基板の第２偏光層に戻ってくる。このとき、第３偏光ＬＢ３は第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００２０】
このように、本発明では、電界ＯＦＦ時に、偏光が強誘電性液晶を透過する際に、偏光の偏光軸が強誘電性液晶の配向方向と平行方向又は垂直方向になるように設定し、偏光が強誘電性液晶による複屈性を受けないように光設計している。これにより、電界ＯＦＦ時には、強誘電性液晶の厚みの影響（複屈折）を受けることなく、黒表示を行うことができる。
【００２１】
従って、基板としてプラスチックフィルムを使用するフレキシブルディスプレイに適用する場合、強誘電性液晶の厚み（セルギャップ）が不均一な場合にも、光漏れがない黒表示を行うことができるため、高いコントラストが得られる。
【００２２】
本発明の半透過型液晶表示装置をフレキシブルディスプレイに適用する場合は、仮基板の上に剥離できる状態で画素電極、リタデーションパターン層及び反射パターン層などが位置合わせ精度よく形成された後に、プラスチックフィルムの上に上下反転した状態で転写・形成される。そのような素子基板は、プラスチックフィルムと、プラスチックフィルムの上に形成された接着層と、接着層の上に形成された反射パターン層と、反射パターン層の上に形成されたリタデーションパターン層と、リタデーションパターン層の上方に形成され、画素部に対応する部分に形成された画素電極とを含んで構成される。
【００２３】
また、本発明の好適な態様では、素子基板と対向基板とを組み立てて半透過型液晶表示装置を構成する際に、強誘電性液晶には光硬化性モノマーが混合されており、素子基板と対向基板とが前記光硬化性モノマーが硬化したポリマーによって接着される。
【００２４】
本発明では、黒表示の際に、強誘電性液晶の厚み（複屈折）の影響を受けないので、光設計に関係なく、種々の強誘電性液晶を選択できるだけではなく、強誘電性液晶に分散されるポリマーの含有量を自由に最適化することができる。これによって、フレキシブルディスプレイに適用する場合に、ディスプレイが曲げられても、全体にわたって一定のセルギャップを確保できるので、安定した表示特性が得られるようになる。
【００２５】
上記した図番及び符号は、本発明の理解を容易にするために引用されたものであり、本発明を限定するものではない。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明の半透過型液晶表示装置では、光漏れのない黒表示を行うことができて良好な表示特性が得られると共に、フレキシブルディスプレイに好適に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１及び図２は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の基本構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の半透過型液晶表示装置３は、素子基板１と、対向基板２と、それらの間に挟持された強誘電性液晶３８と、素子基板１の下側に配置されたバックライト５０とより基本構成される。図１では、半透過型液晶表示装置３の１つの画素部が示されており、素子基板１の各画素部には反射部Ａ１と透過部Ａ２とが画定されている。
【００２９】
素子基板１の強誘電性液晶３８と接する面側では、透過部Ａ２に対応する基板部１ａに凹部Ｃが設けられており、反射部Ａ１が透過部Ａ２から突出する凸部Ｐとなっている。つまり、反射部Ａ１は、その高さが透過部Ａ２の高さより高く設定されて強誘電性液晶３８側に突出した状態となっている。これによって、反射部Ａ１のセルギャップ（強誘電性液晶３８の厚み）は、透過部Ａ２のセルギャップの１／２に設定されている。基板部１ａには、不図示のＴＦＴ、画素電極及びカラーフィルタなどが設けられている。
【００３０】
また、反射部Ａ１に対応する基板部１ａの上には、下から順に、反射パターン層３０とリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）とが設けられている。さらに、基板部１ａの下には第１偏光層３６が設けられている。
【００３１】
一方、対向基板２では、コモン電極（不図示）などが設けられた基板部２ａの上に第２偏光層３６ａが設けられて基本構成されている。
【００３２】
強誘電性液晶３８は、素子基板１及び対向基板２に設けられた配向膜（不図示）によって、液晶分子の長軸が基板部１ａ，２ａの水平面と平行になって水平配向している。図１の第１平面イメージに示すように、素子基板１の第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１は、強誘電性液晶３８の配向方向と直交する方向に設定されている。また、図１の第２平面イメージに示すように、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２は強誘電性液晶３８の配向方向と同じ方向（平行）に配置されている。
【００３３】
リタデーションパターン層２２の位相差はλ／４であり、かつその遅相軸は第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１及び第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２に対して４５°ずれている。
【００３４】
次に、本実施形態の半透過液晶表示装置３の光伝播について説明する。
【００３５】
まず、強誘電性液晶３８に電界をかけない電界ＯＦＦ時（黒表示）について説明する。
【００３６】
図１に図３を加えて参照すると、透過部Ａ２では、まず、バックライト５０からの光が素子基板１の第１偏光層３６を透過して偏光ＬＡとして強誘電性液晶３８に入射する。このとき、第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１は強誘電性液晶３８の配向方向と直交するので、偏光ＬＡは強誘電性液晶３８の配向方向（液晶分子の長軸方向）に直交して強誘電性液晶３８に入射する（図３の平面イメージ）。この偏光ＬＡは強誘電性液晶３８の配向方向に直交することから、強誘電性液晶３８を通過する際に複屈折効果を受けないためそのまま透過する。このため、偏光ＬＡは対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００３７】
一方、反射部Ａ１においては、図１に図４を加えて参照すると、外光ＬＸが対向基板２の第２偏光層３６ａを通過して第１偏光ＬＢ１となって強誘電性液晶３８に入射する。このとき、第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２は強誘電性液晶３８の配向方向と同じ向きに設定されているので、第１偏光ＬＢ１は強誘電性液晶３８の液晶分子の配向方向と同じ方向に偏光軸をもって入射される（図４の左側の平面イメージ）。このため、第１偏光ＬＢ１は偏光軸が変化することなく強誘電性液晶３８を通過する。
【００３８】
さらに、第１偏光ＬＢ１は、第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２に対して４５°ずれた遅相軸ＤＡをもったリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）を透過して第２偏光ＬＢ２となる。このとき、直交する２つの振動成分にλ／４分の位相のずれが生じるため、第２偏光ＬＢ２は円偏光となる。
【００３９】
続いて、第２偏光ＬＢ２は、反射パターン層３０で反射されてリタデーションパターン層２２を再度透過し、第２偏光ＬＢ２は位相がさらにλ／４ずれた第３偏光ＬＢ３となって強誘電性液晶３８に再度入射する。このとき、第３偏光ＬＢ３は、第１偏光ＬＢ１から９０°回転した直線偏光となる。また、第３偏光ＬＢ３の偏光軸は、強誘電性液晶３８の配向方向と直交しているので（図４の右側の平面イメージ）、第３偏光ＬＢ３は強誘電性液晶３８を通過する際に偏光軸を維持したまま透過する。このため、第３偏光ＬＢ３は対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００４０】
本実施形態の半透過型液晶表示装置３では、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２を強誘電性液晶３８の配向方向と同じ方向に設定し、素子基板１の第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１を強誘電性液晶３８の配向方向と直交する方向に設定している。
【００４１】
これにより、透過部Ａ２では、強誘電性液晶３８を透過する直線偏光ＬＡは強誘電性液晶３８の配向方向に直交するため、位相のずれが発生せず偏光軸を維持したまま透過する。また、反射部Ａ１では、リタデーションパターン層２２に入射する第１偏光ＬＢの偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と平行になり、リタデーションパターン層２２から出射する第３偏光ＬＢ３の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と直交する。
【００４２】
強誘電性液晶３８の分子の長軸方向に対して平行又は直交する偏光は、位相差が生じることなく、偏光軸を維持したまま強誘電性液晶３８を透過する特性を有する。このため、本実施形態の半透過型液晶表示装置３では、電界ＯＦＦ時には、透過部Ａ２及び反射部Ａ１の両者において、強誘電性液晶３８の複屈折による偏光の位相のずれを考慮する必要がなく、反射部Ａ１では、リタデーションパターン層２２のみで偏光の位相変調が行われる。
【００４３】
このように、本実施形態の半透過型液晶表示装置３では、電界ＯＦＦ時には、強誘電性液晶３８の複屈折特性を考慮する必要がないので、強誘電性液晶３８の厚みや屈折率異方性（Δｎ）に依存せずに安定して黒表示を行うことができる（ノーマリブラックモード）。
【００４４】
本実施形態と違って、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２を強誘電性液晶３８の配向方向に対して４５°ずらして設定し、素子基板１の第１偏向層３６の光透過軸ＰＡ１を第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交させた場合を想定してみる。
【００４５】
この場合は、透過部Ａ２を例にすると、バックライト５０の光が素子基板１の第１偏向層３６を透過して得られる偏光を強誘電性液晶３８の複屈折特性によって９０°回転させて対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸に直交するように設計する必要がある。この方法では、偏光方向を９０°回転させるため、強誘電性液晶３８の屈折率異方性（Δｎ）に応じて厚みを厳密に制御する必要がある。このため、強誘電性液晶３８の厚みにわずかな不均一性が生じると、楕円偏光成分が生じて光漏れが発生してコントラストが大幅に劣化してしまう。
【００４６】
しかしながら、本実施形態では、電界ＯＦＦ時には、偏光が強誘電性液晶３８を透過する際に偏光軸が維持されるため、強誘電性液晶３８のΔｎや厚みに依存せず、光漏れの少ない良好な黒表示が得られる。
【００４７】
このような光学設計を採用することにより、特にプラスチックフィルムを基板に使用するフレキシブルタイプの半透過型液晶装置では、作製時に生じ得る強誘電性液晶３８の厚みの不均一性や曲げなどによって生じるわずかなセルギャップの変動に対して極めて有効であり、電界ＯＦＦの画素部では光漏れが発生しない黒表示を行うことができる。これによって、液晶画像のコントラスト比を向上させることができる。
【００４８】
また、後述するように、強誘電性液晶３８にポリマーを分散させて対向する基板同士を接着する場合、ポリマーの分散状態によって強誘電性液晶３８のΔｎが変化してしまう。しかしながら、本実施形態では、黒表示する際に強誘電性液晶３８のΔｎを考慮する必要がないので、ポリマーの含有率が制限されることなく自由に設定することができる。
【００４９】
本実施形態では、このような原理を利用するので、上下の第１、第２偏光層３６，３６ａの光透過軸ＰＡ１，ＰＡ２が相互に直交するように設定し、強誘電性液晶３８の配向方向が対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と平行又は直交するように設定すればよい。
【００５０】
すなわち、図２に示すように、図１において第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１と第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２の方向を入れ替えて、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２が強誘電性液晶３８の配向方向と直交し、素子基板１の第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１が強誘電性液晶３８の配向方向と平行になるようにしてもよい。図２においてその他の要素は図１と同一である。
【００５１】
この形態の場合は、透過部Ａ２では、前述した図３において、第１、第２偏光層３６，３６ａの光透過軸ＰＡ１，ＰＡ２の向きが入れ替わり、偏光ＬＡが強誘電性液晶３８の配向方向と同じ方向の偏光となり、それが偏光軸を維持したまま強誘電性液晶３８を透過し、その偏光は第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００５２】
また、反射部Ａ１では、前述した図４において、第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２が９０°反転し、第１偏光ＬＢ１の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と直交し、第３偏光ＬＢ３の偏光軸が強誘電性液晶３８の配向方向と同一方向となる。これによって、第３偏光ＬＢ３が第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００５３】
次に、強誘電性液晶３８に電界をかけた電界ＯＮ時（白表示）の光伝播について説明する。本実施形態で使用される強誘電性液晶３８は、電界ＯＮにすると電界ＯＦＦ時の水平配向の状態で水平方向に傾く特性を有する。強誘電性液晶３８の回転角は、液晶材料やポリマーの分散状態により制御することができる。本実施形態では、最も大きな光変調効果が得られる４５°傾く強誘電性液晶を例に挙げて説明する。
【００５４】
透過部Ａ２では、図１に図５を加えて参照すると、電界ＯＮ時には、バックライト５０の光が素子基板１の第１偏光層３６を透過して得られる第１偏光ＬＡ１は、電界ＯＦＦ時の配向方向から４５°傾いた強誘電性液晶３８に入射することになる（図５の平面イメージ）。このため、第１偏光ＬＡ１は強誘電性液晶３８から複屈折を受けて直交する２つの振動成分に位相差が生じることになる。これは、長軸状の液晶分子が配向方向とそれの垂直方向とにおいて異なる屈折率を有するため、波（光）の伝播速度がおのおののベクトル方向で変位することに起因する。
【００５５】
そして、強誘電性液晶３８は、第１偏光ＬＡ１が強誘電性液晶３８を透過した後に９０°回転するようにその厚みが調整されている。これにより、第１偏光ＬＡ１は、強誘電性液晶３８を透過した後に９０°回転した第２偏光ＬＡ２となって対向基板２の第２偏光層３６ａに入射する。第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１と第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２は直交していることから、第１偏光ＬＡ１が９０°回転した第２偏光ＬＡ２の偏光軸は、第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と同じ方向を向いていることになる。これにより、第２偏光ＬＡ２が第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２を透過して外部に放出されて、白表示となる。
【００５６】
一方、反射部Ａ１では、図１に図６を加えて参照すると、電界ＯＮ時には、外光ＬＸが対向基板２の第２偏光層３６ａを透過して得られる第１偏光ＬＢ１は、電界ＯＦＦ時の配向方向から４５°傾いた強誘電性液晶３８を透過することになる（図６の平面イメージ）。従って、第１偏光ＬＢ１は、透過部Ａ２と同様に、強誘電性液晶３８から複屈折を受けて位相差が生じることになる。
【００５７】
このとき、反射部Ａ１の強誘電性液晶３８の厚みが透過部Ａ２の半分に設定されているので、位相差も透過部Ａ２の半分になって第１偏光ＬＢ１にλ／４の位相差が生じる。従って、第１偏光ＬＢ１が強誘電性液晶３８を透過すると、第１偏光ＬＢ１は第２偏光ＬＢ２（円偏光）となる。さらに、第２偏光ＬＢ２がリタデーションパターン層２２を透過することにより、λ／４の位相差が生じ、第２偏光ＬＢ２は第３偏光ＬＢ３となる。この時点で、第３偏光ＬＢ３は、第１偏光ＬＢ１の偏光軸から９０°回転した直線偏光となる。
【００５８】
続いて、第３偏光ＬＢ３が反射パターン層３０で反射されて再度リタデーションパターン層２２を透過することにより、さらにλ／４の位相差が生じ、第３偏光ＬＢ３は第４偏光ＬＢ４（円偏光）となる。さらに、第４偏光ＬＢ４が強誘電性液晶３８を再度透過する。このとき、第４偏光ＬＢ４は強誘電性液晶３８から複屈折を受け、さらにλ／４の位相差が生じて第５偏光ＬＢ５となり、白表示となる。
【００５９】
なお、前述した図２に示すように、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２を強誘電性液晶３８の配向方向と直交させ、素子基板１の第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１が強誘電性液晶３８の配向方向と平行になるように設定しても、電界ＯＮ時には同様に反射部Ａ１及び透過部Ａ２の両者で白表示となる。つまり、最初に入射する偏光の偏光軸が９０°反転するだけで、同じ原理によって透過部Ａ２及び反射部Ａ１から光が放出されて白表示となる。
【００６０】
以上のように、電界ＯＮ時には、透過部Ａ２では強誘電性液晶３８の厚みによって、また反射部Ａ１ではリタデーションパターン層２２と強誘電性液晶３８の厚みによって偏光の位相が変調されて光が外部に放出される。従って、フレキシブルディスプレイに適用した場合、強誘電性液晶３８の厚み（セルギャップ）の不均一性により楕円偏光成分が生じた場合でも、白レベルの若干の低下が生じるものの、黒レベルは十分低いため高いコントラストの表示が得られる。
【００６１】
なお、透過部Ａ２の強誘電性液晶３８の厚み（セルギャップ）が反射部Ａ１の２倍に設定された形態を例示したが、透過部Ａ２と反射部Ａ１の高さを同等にしてセルギャップを変えないで光設計することも可能である。
【００６２】
また、強誘電性液晶３８としては、黒表示の配向方向から電圧印加によって片側に４５°傾く特性のものと、両側に±４５°傾く特性のもののうちいずれかを適用することができる。特にポリマー繊維で安定化する場合、傾き角度を電圧に応じてアナログ的に変化させて階調機能をもたせることができる。
【００６３】
なお、強誘電性液晶３８の最大傾き角度は４５°が理想的であるが、それに限定されるものではない。
【００６４】
次に、本実施の半透過型液晶表示装置の詳細な構成について説明する。本実施形態では、プラスチックフィルムを基板に使用するフレキシブルタイプの半透過型液晶表示装置を例に挙げて説明する。
【００６５】
本実施形態の半透過型液晶表示装置の製造方法では、図７（ａ）に示すように、まず、仮基板として青板ガラスなどのガラス基板１０を用意し、そのガラス基板１０の上にポリイミドなどからなる剥離層１２を形成する。
【００６６】
その後に、図７（ｂ）に示すように、剥離層１２の上にポリイミド前駆体ワニスを均一の厚みで塗布した後に、プレベークを行うことにより未硬化のポリイミド塗布層１４ａを形成する。続いて、ポリイミド塗布層１４ａの上にポジレジスト１５を形成した後に、所定の露光パターンを備えたフォトマスクを介してポジレジスト１５を露光する。その後に、ポジレジスト１５の露光部を現像液によって除去して開口部１５ａを形成する。
【００６７】
さらに、現像液によってポジレジスト１５の開口部１５ａを通してその下のポリイミド塗布層１４ａを除去する。その後に、剥離液によってポジレジスト１５がポリイミド塗布層１４ａに対して選択的に除去される。さらに、ポリイミド塗布層１４ａを熱処理することによって完全に硬化させる。
【００６８】
これにより、図７（ｃ）に示すように、剥離層１２の上にポリイミド層がパターン化されて得られる剥離性パターン部１４（凸部）が得られる。剥離性パターン部１４の高さは、例えば１〜４μｍに設定され、剥離層１２の上に凹凸が設けられた状態となる。
【００６９】
ガラス基板１０の上には赤色画素部Ｒ、緑色画素部Ｇ及び青色画素部Ｂが画定されており、剥離性パターン部１４は各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域内に開口部１４ａがそれぞれ設けられた状態で形成される。図７（ｃ）の部分平面図を加えて参照すると、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂにおいて、剥離性パターン部１４の開口部１４ａ（凹部）が反射部Ａ１に対応し、中央部に配置された剥離性パターン部１４が透過部Ａ２に対応するように配置される。
【００７０】
なお、後述するように、剥離性パターン部１４は、液晶表示装置を組み立てる際に、透過部Ａ２の液晶の厚み（セルギャップ）を反射部Ａ１の液晶の厚みより厚くするためのものである。従って、透過部Ａ２と反射部Ａ１の間で液晶の厚みを変える必要がない場合は、剥離性パターン部１４を省略してもよい。
【００７１】
次いで、図８（ａ）に示すように、剥離層１２及び剥離性パターン部１４の上に膜厚が１５０ｎｍ程度の透明導電層１６ａをスパッタ法により形成する。透明導電層１６ａは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ(Indium Zinc Oxide)などから形成される。続いて、図８（ｂ）に示すように、透明導電層１６ａの上にレジストパターン（不図示）を形成し、それをマスクにして透明導電層１６ａをエッチングすることにより画素電極１６を得る。その後に、レジストパターンが除去される。画素電極１６は各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域に相互に分離されてそれぞれ配置される。
【００７２】
本実施形態では、ガラス基板１０上に画素電極１６を形成するので、プラスチックフィルム上に形成する場合と違って成膜温度などのプロセス条件が限定されることがない。例えば、画素電極１６としてＩＴＯ層を使用する場合は、成膜温度が２００℃程度のスパッタ法などを採用することができる。これにより、画素電極１６（ＩＴＯ）は低抵抗（シート抵抗値：１５Ω／□）な電気特性をもって形成される。
【００７３】
剥離性パターン部１４の高さが数μｍであるため、画素電極１６は、反射部Ａ１と透過部Ａ２の境界部で断線することなく形成される。
【００７４】
なお、剥離層１２及び剥離性パターン部１４の上に、ＳｉＯXやＳｉＮXなどのバリア層を形成し、その上に画素電極１６を形成してもよい。バリア層は、基板温度が２２０℃のスパッタ法によって膜厚が１５ｎｍ程度で形成される。
【００７５】
また、本実施形態では、アクティブマトリクスタイプの素子基板を製造する形態を例示しており、各画素電極１６は各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂごとに設けられたＴＦＴ（不図示）にそれぞれ接続されて形成される。あるいは、画素電極１６をストライプ状のパターンで形成することにより、単純マトリクス駆動用の素子基板を製造してもよい。
【００７６】
このようにして、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域に画素電極１６がそれぞれ位置合わせされて配置される。
【００７７】
次いで、図８（ｃ）に示すように、画素電極１６の上にアクリル樹脂などからなる膜厚が２μｍ程度の第１保護層１８を形成する。次いで、図９（ａ）に示すように、第１保護層１８の上にポリイミドからなる膜厚が１μｍ程度の配向膜２０を形成し、配向膜２０を熱処理した後に、液晶分子が水平方向に配向するように一定方向に配向処理を施す。次いで、図９（ｂ）に示すように、配向膜２０の上に光硬化性液晶モノマー２２ａを形成する。このとき、光硬化性液晶モノマー２２ａは、その液晶分子の長軸がガラス基板１０に対して水平方向に配向されて形成される。
【００７８】
次いで、光硬化性液晶モノマー２２ａにパルスキセノン光を照射することにより、液晶分子が水平方向に配向した状態で光硬化性液晶ポリマー２２ａを硬化させてポリマー２２ｂを得る。その後に、ポリマー２２ｂを温度：１５０℃、処理時間：１時間の条件でベークする。これにより、硬化したポリマー２２ｂはリタデーション層（λ／４位相差層）として機能するようになる。
【００７９】
次いで、硬化したポリマー２２ｂの上にポジレジスト（不図示）を形成し、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ２上にパターンを残すためのフォトマスクを介してポジレジストを露光・現像する。さらに、パターン化されたポジレジストをマスクにしてポリマー２２ｂをエッチングした後に、ポジレジストを除去する。
【００８０】
これにより、図９（ｃ）に示すように、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する配向膜２０の上に、ポリマー２２ｂから形成されたリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）がそれぞれパターン化されて形成される。リタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）として機能する好適なポリマー２２ｂとしては、その屈折率異方性Δｎが０．１７、その膜厚が８１０ｎｍに設定される。
【００８１】
なお、ポリマーをパターン化せずに、反射部の配向膜の上に液晶分子が水平方向に配向される光硬化性液晶モノマーを部分的に硬化させてリタデーションパターン層を形成し、透過部の配向膜の上に液晶分子がランダム又は垂直に配向される光硬化性液晶モノマーを部分的に硬化させて透明層を形成してもよい。
【００８２】
次いで、図１０（ａ）に示すように、配向膜２０及びリタデーションパターン層２２の上にアクリル樹脂などからなる第２保護層２４を形成する。さらに、図１０（ｂ）に示すように、第２保護層２４の上にカラーフィルタ２６を形成する。カラーフィルタ２６は赤色画素部Ｒに配置される赤色カラーフィルタ２６Ｒと、緑色画素部Ｇに配置される緑色カラーフィルタ２６Ｇと、青色画素部Ｂに配置される青色カラーフィルタ２６Ｂと、各画素部の間に配置される遮光層２６Ｘとによって構成される。そして、３原色の画素部Ｒ，Ｇ，Ｂ（サブピクセル）が表示単位であるピクセルを構成する。カラーフィルタ２６は、例えば顔料分散タイプの感光性塗布膜がフォトリソグラフィによって順次パターニングされて形成される。
【００８３】
次いで、図１０（ｃ）に示すように、カラーフィルタ２６の上にアクリル樹脂などかならなる第３保護層２８を形成した後に、その表面を粗面化処理して微細な凹凸を形成する。
【００８４】
続いて、図１１（ａ）に示すように、真空蒸着法により第３保護層２８の上にアルミニウムなどの金属層３０ａを形成する。さらに、金属層３０ａの上にポジレジスト（不図示）を形成し、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１上にパターンを残すための露光パターンを備えたフォトマスクを介してポジレジストを露光・現像する。さらに、パターン化されたポジレジストをマスクにして金属層３０ａをエッチングした後に、ポジレジストを除去する。
【００８５】
これにより、図１１（ｂ）に示すように、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する第３保護層２８の上に反射パターン層３０がそれぞれ形成される。
【００８６】
このようにして、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する領域にリタデーションパターン層２２と反射パターン層３０とがそれぞれ位置合わせされて配置される。
【００８７】
続いて、図１２（ａ）に示すように、図１１（ｂ）の構造体の反射パターン層３０及び第３保護層２８の上にスプレーコートにより、膜厚が１０μｍ程度の紫外線硬化型の接着層３２を形成する。このとき、接着層３２の中に予めスペーサ粒子を混入しておくことによってその膜厚を均一に保つことができる。
【００８８】
さらに、接着層３２の上に光学的に等方性のプラスチックフィルム４０を貼り合せる。プラスチックフィルム４０としては、厚みが１００〜２００μｍ（好適には１２０μｍ）のポリエーテルスルホンフィルムやポリカーボネートフィルムなどが使用される。
【００８９】
その後に、プラスチップフィルム４０側から紫外線を照射することにより接着層３２を硬化させた後に、クリーンオーブンで温度：１２０℃、処理時間：３０分の条件で熱処理する。
【００９０】
次いで、図１２（ｂ）に示すように、プラスチックフィルム４０の一端にロール（不図示）を固定し、そのロールを回転させながらガラス基板１０を剥離する。このとき、ガラス基板１０と剥離層１２との界面に沿って剥離され、ガラス基板１０が廃棄される。
【００９１】
図１３（ａ）には、図１２（ｂ）の構造体を上下反転させた状態が示されている。図１３（ａ）に示すように、プラスチックフィルム４０の上に、反射Ａ１では、下から順に、接着層３２、反射パターン層３０、第３保護層２８、カラーフィルタ２６、第２保護層２４、リタデーションパターン層２２、配向膜２０、第１保護層１８、画素電極１６、剥離性パターン部１４、及び剥離層１２から構成される転写層Ｔが転写・形成される。
【００９２】
本実施形態と違ってプラスチックフィルムの上に直接、各種素子を位置合わせして形成する場合は、各種素子の形成造工程でのプラスチックフィルムの熱変形などによって各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１にリタデーションパターン層２２及び反射パターン層３０を高精度に位置合わせして形成することは困難である。
【００９３】
しかしながら、本実施形態では、耐熱性で剛性のガラス基板１０の上に画定された各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１にリタデーションパターン層２２及び反射パターン層３０が高精度に位置合わせして形成される。その後に、ガラス基板１０の上に形成された転写層Ｔがプラスチックフィルム４０の上に上下反転した状態で転写・形成される。
【００９４】
このような転写技術を採用することにより、各種素子の形成工程でのプラスチックフィルム４０の熱変形を考慮する必要がないので、プラスチックフィルム４０の上の各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１にリタデーションパターン層２２及び反射パターン層３０が高精度に位置合わせして形成される。
【００９５】
次いで、図１３（ｂ）に示すように、図１３（ａ）の構造体の上面側の剥離層１２及び剥離性パターン部１４を、酸素を含むガスのプラズマ又はアルカリ溶液などを使用するウェットエッチングにより除去することにより、画素電極１６を露出させる。剥離層１２及び剥離性パターン部１４は剥離が容易なポリイミドからなるので、上記処理によって下地の画素電極１６や第１保護層１８に対して選択的に除去される。
【００９６】
これにより、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂにおいて、露出した画素電極１６の上面側では、剥離性パターン部１４が除去されて透過部Ａ２に凹部Ｃが設けられ、反射部Ａ１が透過部Ａ２から突出する凸部Ｐとなる。このようにして、反射部Ａ１の高さが透過部Ａ２の高さより高く設定される。
【００９７】
続いて、図１４に示すように、図１３（ｂ）の構造体の上面側の画素電極１６及び第１保護層１８の上に液晶を配向させるための配向膜３４を形成した後に、配向処理を行う。さらに、プラスチックフィルム４０の下面に第１偏光層３６を形成する。以上により、本実施形態の半透過型液晶表示装置を構成するための素子基板１が得られる。
【００９８】
次に、本実施形態の素子基板１を利用して構成される半透過型液晶表示装置について説明する。図１５に示すように、まず、上記した素子基板１と、それに対向して配置される対向基板２とを用意する。対向基板２は、プラスチックフィルム４０ａと、その一方の面に形成された保護層１８ａと、保護層１８ａの上に形成されたＩＴＯなどからなるコモン電極１７と、コモン電極１７の上に形成された配向膜３４ａと、プラスチックフィルム４０ａの他方の面に形成された第２偏光層３６ａとによって基本構成される。
【００９９】
そして、素子基板１の配向膜３４側の面に対向基板２の配向膜３４ａ側の面が所定間隔を空けた状態で対向して配置され、素子基板１と対向基板２との間に強誘電性液晶３８が挟持されて、本実施形態の半透過型液晶表示装置３が得られる。
【０１００】
図１６（ａ）〜（ｃ）には、図１５の半透過型液晶表示装置３の組み立て方法が模式的に示されている。図１６（ａ）に示すように、まず、本実施形態では、強誘電性液晶３８として、光硬化性液晶モノマー３８ａが混合された液晶／モノマー混合液３８ｘが使用される。液晶／モノマー混合液３８ｘは、強誘電性液晶３８と光硬化性液晶モノマー３８ａとをかくはんすることによって得られる。光硬化性液晶モノマー３８ａとしては、紫外線照射によって重合する液晶性のアクリルモノマーが使用される。そのような光硬化性液晶モノマー３８ａは、強誘電性液晶３８と相溶性をもち、かつ強誘電性液晶と共に分子配向性を示す。
【０１０１】
そして、この液晶／モノマー混合液３８ｘを素子基板１の配向処理が施された配向膜３４（図１５）の上に均一に塗布する。さらに、対向基板２の配向膜３４ａ（図１５）の面を液晶／モノマー混合液３８ｘに当接させて配置し、対向基板２及び素子基板１をプレスすることにより、液晶／モノマー混合液３８ｘを挟み込む。このとき、液晶／モノマー混合液３８ｘにはスペーサ粒子（不図示）が分散されているため、対向基板２及び素子基板１がスペーサのサイズまで押し込まれてそれらの間隔（液晶／モノマー混合液３８ｘの厚み）が一定となる。またこのとき、光硬化性液晶モノマー３８ａは、強誘電性液晶３８と共に配向膜３４，３４ａ（図１５）によって分子配向する。
【０１０２】
なお、スペーサ粒子を分散する代わりに、基板上にフォトリソグラフィなどによりスペーサ柱を形成してもよい。
【０１０３】
次いで、図１６（ｂ）に示すように、格子状のフォトマスク４２を介して液晶／モノマー混合液３８ｘに紫外線をパターン露光する。このとき、液晶／モノマー混合液３８ｘ内で拡散・浮遊するモノマーの分子は露光部に達した時点で重合・硬化して、対向基板２及び素子基板１に接着するポリマー壁４４を構築する。
【０１０４】
さらに、図１６（ｃ）に示すように、液晶／モノマー混合液３８ｘの全体にわたって紫外線を露光することにより、未露光部に残された液晶／モノマー混合液３８ｘ中のモノマー成分が液晶中で凝集・析出してポリマー繊維４６がネットワーク状に形成される。このようにして、素子基板１と対向基板２との間に強誘電性液晶３８が挟持され、それらの基板がポリマー壁及びポリマー繊維４６によって所定間隔を保った状態で接着される。
【０１０５】
なお、形成されるポリマーの分子配向をラビング方向に分子配向させるためには、露光時に液晶／モノマー混合液３８ｘを加熱してネマティック相に制御することが望ましいが、ネマティック相には限定されるものではない。また、図１６では、紫外線を２段階に分けて照射しているが、ポリマー壁４４は必ずしも形成する必要はない。つまり、フォトマスク４２を介した部分露光を省略し、紫外線で液晶／モノマー混合液３８ｘの全体を露光することにより、ポリマー繊維４６のみが設けられるようにしてもよい。
【０１０６】
以上により、上記した本実施形態のフレキシブルタイプの半透過型液晶表示装置３が得られる。
【０１０７】
図１５に示すように、本実施形態の半透過型液晶表示装置３は、素子基板１と、対向基板２と、それらの間に挟持された強誘電性液晶３８とによって基本構成される。素子基板１では、プラスチックフィルム４０の上に赤色画素部Ｒ、緑色画素部Ｇ、及び青色画素部Ｂが画定されている。各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域は、中央部に配置された透過部Ａ２と周縁側に配置された反射部Ａ１とによって構成される。反射部Ａ１と透過部Ａ２のレイアウトは、各種の形態を採用することができる。本実施形態と逆に、中央部に反射部Ａ１が配置され、周縁側に透過部Ａ２が配置されるようにしてもよい。さらには、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域内で反射部Ａ１と透過部Ａ２が複数に分割されていてもよい。
【０１０８】
また、反射部Ａ１と透過部Ａ２との分割比は任意に設定することができる。反射部Ａ１の面積を透過部Ａ２より大きくすれば、反射重視型の表示特性が得られる。また逆に、透過部Ａ２の面積を反射部Ａ１より大きくすれば、透過重視型の表示特性が得られる。
【０１０９】
プラスチックフィルム４０の上には接着層３２が形成されており、接着層３２の上にはそれに埋設された状態で反射パターン層３０が形成されている。反射パターン層３０は各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する部分にそれぞれ配置されている。
【０１１０】
さらに、反射パターン層３０の上に第３保護層２８及びカラーフィルタ２６が順に形成されている。カラーフィルタ２６は、赤色画素部Ｒに配置された赤色カラーフィルタ２６Ｒと、緑色画素部Ｇに配置された緑色カラーフィルタ２６Ｇと、青色画素部Ｂに配置された青色カラーフィルタ２６Ｂと、画素部の間の領域に配置された遮光層２６Ｘとにより構成される。
【０１１１】
また、カラーフィルタ２６の上に第２保護層２４が形成されている。各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する第２保護層２４の上（反射パターン層３０に対応する部分）にリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）がそれぞれ形成されている。
【０１１２】
リタデーションパターン層２２の上にはそれを形成する際にその液晶分子を配向させるために使用された配向膜２０が形成されている。配向膜２０の上には第１保護層１８が形成されている。さらに、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの全体に対応する第１保護層１８の上に画素電極１６がそれぞれ形成されている。また、画素電極の１６の上に強誘電性液晶３８を配向させるための配向膜３４が形成されている。さらに、プラスチックフィルム４０の下面に第１偏光層３６が設けられている。
【０１１３】
一方、対向基板２では、プラスチックフィルム４０ａの上（図１５では下）に保護層１８ａ、コモン電極１７及び配向膜３４ａが順に形成され、プラスチックフィルム４０ａのコモン電極１７が配置された面と反対面に第２偏光層３６ａが形成されて構成されている。
【０１１４】
そして、前述したような光伝播を達成するため、素子基板１の第１偏光層３６と対向基板２の第２偏光層３６ａとはそれらの光透過軸が直交するように配置されている。
【０１１５】
本実施形態に係る素子基板１では、前述したように、強誘電性液晶３８と接する面側において、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの透過部Ａ２に対応する部分に凹部Ｃが設けられており、反射部Ａ１が透過部Ａ２から突出する凸部Ｐとなっている。これによって、透過部Ａ２の強誘電性液晶３８の厚み（セルギャップ）が反射部Ａ１の強誘電性液晶３８の厚みよりも厚く（２倍程度）なるように設定されている。そして、前述したような光伝播を達成するため、強誘電性液晶３８は、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と平行又は直交する配向方向に配向されている。
【０１１６】
このようにセルギャップを設定することにより、反射部Ａ１と透過部Ａ２と間で強誘電性液晶３８を通過する光の経路を等しくできることから、反射部Ａ１と透過部Ａ２とで光学的ロスの少ない画像表示を実現することができる。
【０１１７】
本実施形態の半透過型液晶表示装置３では、ポリマー壁４４及びポリマー繊維４６によって、素子基板１と対向基板２とが緻密に接着されて両基板と液晶が一体化されることから、プラスチックフィルム４０，４０ａが曲げられた場合であっても全体にわたって一定のセルギャップが確保される。従って、フレキシブル液晶ディスプレイにおいて安定した表示特性が得られるようになる。しかも、前述したように、電界ＯＦＦのときは、液晶による光の位相差を考慮する必要がないので、光設計への影響を考慮することなく、ポリマー壁４４やポリマー繊維４６の分散率を自由に最適化することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、好適な形態として、転写技術を使用することによりプラスチックフィルムの上に反射パターン層３０、リタデーションパターン層２２及び画素電極１１６などを位置合わせ精度よく形成して素子基板１を製造したが、位置合わせ精度が問題にならない場合は、プラスチックフィルムの上に素子を直接形成するようにしてもよい。あるいは、基板としてプラスチックフィルムの代わりにガラス基板などを使用して剛性を有する半透過型液晶表示装置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】図１は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の基本構成を示す模式図（その１）である。
【図２】図２は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の基本構成を示す模式図（その２）である。
【図３】図３は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の電界ＯＦＦ時の透過部の光伝播の様子を模式図である。
【図４】図４は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の電界ＯＦＦ時の反射部の光伝播の様子を模式図である。
【図５】図５は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の電界ＯＮ時の透過部の光伝播の様子を模式図である。
【図６】図６は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の電界ＯＮ時の反射部の光伝播の様子を模式図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図１１】図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図１２】図１２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その６）である。
【図１３】図１３（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その７）である。
【図１４】図１４は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板を示す断面図である。
【図１５】図１５は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す断面図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の組み立て方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１…素子基板、１ａ，２ａ…基板部、２…対向基板、３…半透過型液晶表示装置、１０…ガラス基板、１２…剥離層、１４…剥離性パターン部、１４ａ，１５ａ…開口部、１５…ポジレジスト、１６ａ…透明導電層、１６…画素電極、１７…コモン電極、１８…第１保護層、１８ａ…保護層、２０，３４，３４ａ…配向膜、２２ａ…光硬化性液晶モノマー、２２ｂ…ポリマー、２２…リタデーションパターン層、２３…フォトマスク、２４…第２保護層、２６…カラーフィルタ、２６Ｒ…赤色カラーフィルタ、２６Ｇ…緑色カラーフィルタ、２６Ｂ…青色カラーフィルタ、２６Ｘ…遮光層、２８…第３保護層、３０ａ…金属層、３０…反射パターン層、３２…接着層、３６…第１偏光層、３６ａ…第２偏光層、３８…強誘電性液晶、３８ａ…光硬化性モノマー、３８ｘ…液晶／モノマー混合液、４０，４０ａ…プラスチックフィルム、４２…フォトマスク、４４…ポリマー壁、４６…ポリマー繊維、５０…バックライト、Ａ１…反射部、Ａ２…透過部、Ｒ…赤色画素部、Ｇ…緑色画素部、Ｂ…青色画素部、Ｃ…凹部、Ｐ…凸部、ＰＡ１，ＰＡ２…光透過軸、ＬＡ，ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１〜ＬＢ５…偏光、ＬＸ…外光、ＤＡ…遅相軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は半透過型液晶表示装置及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、プラスチックフィルムを基板として使用するフレキシブル液晶ディスプレイに好適に適用できる半透過型液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、薄型・軽量であると共に、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、情報機器などのディスプレイとして広く使用されている。近年では、プラスチックフィルムを基板として使用するフレキシブルタイプの液晶表示装置が注目されている。そのようなフレキシブルタイプの液晶表示装置は、丸めて収納できて持ち運びに便利な超薄型・軽量のモバイル用ばかりではなく、大型ディスプレイ用としても利用できる。
【０００３】
しかしながら、プラスチックフィルムは、剛性が弱く、また熱変形温度が低いため、熱処理を伴う製造工程において反りや膨張収縮のような熱変形が生じ易い。このため、プラスチックフィルム上に直接各種素子を形成する製造方法では、熱処理を伴う製造工程などの条件が制限され、また高精度の位置合わせが困難になるので、所望の特性を有する素子基板を製造できなくなる場合がある。
【０００４】
このような問題を回避するために、耐熱性で剛性のガラス基板の上に製造条件が制限されないで透明電極やカラーフィルタなどを高精度で位置合わせして形成して転写層とした後、その転写層をプラスチックフィルム上に転写・形成することにより、液晶表示装置用素子基板を製造する方法がある（特許文献１）。
【０００５】
液晶表示装置は、自ら発光する自発光型の表示装置ではないため、光を供給して表示を行う必要があり、この光の供給方法によって、透過型と反射型とに分類される。透過型の液晶表示装置では、液晶表示装置の背後にバックライトを配置して、そこから入射される光に基づいて表示を行う。また、反射型の液晶表示装置では、外光が反射層によって反射した光に基づいて表示を行う。
【０００６】
透過型の液晶表示装置においては、バックライトを用いて表示を行うため、明るく、コントラストが高い表示を行うことができる反面、消費電力が大きいという欠点がある。また、反射型の液晶表示装置においては、バックライトを使用しないため、消費電力を極めて小さくすることができる反面、周囲の明るさなどの使用環境に表示特性が大きく影響するという欠点がある。
【０００７】
そこで、反射と透過との両方の機能を合わせもった半透過型の液晶表示装置が開発されている。半透過型の液晶表示装置は、画素ごとに外光の反射光が透過する反射部とバックライトからの光が透過する透過部とが形成された構造を有している。そして、半透過型の液晶表示装置では、使用環境の明るさに応じて、反射型、透過型及び反射透過型のうちのいずれかの表示方法を用いて液晶画像を表示することができる。
【０００８】
そのような半透過型の液晶表示装置に関連する技術としては、特許文献２には、上基板及び下基板の各外面側に上偏光板及び下偏光板がそれぞれ設けられ、下基板の内面側の反射表示領域のみに１／４波長の位相差をもつ位相差層が設けられ、上基板と偏光板との間に１／２波長の位相差をもつ位相差板が設けられた構造の半透過型液晶表示装置が記載されている。
【０００９】
また、特許文献３には、半透過型液晶表示装置において、液晶層と反射部との間にセル内リタデーション層が設けられ、反射部のセルギャップが透過部のセルギャップより小さく設定されることが記載されている。
【００１０】
特許文献４には、メモリ性液晶（強誘電性液晶）を使用した半透過型の液晶表示装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３５６３７０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９９５６号公報
【特許文献３】特表２００６−５２９０３３号公報
【特許文献４】特開２００６−２０１７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記したように強誘電性液晶を使用した半透過型の液晶表示装置については開示されているものの、その光学設計などは十分に確立されているとはいえない。特に表示のコントラスト比を確保するためには、黒レベルを十分に抑えるための光学設計が必要とされている。
【００１２】
さらには、プラスチックフィルムを基板に使用するフレキシブルタイプの半透過型の液晶表示装置においては、プラスチックフィルムの上に各種の機能素子（画素電極、位相差層及び反射層など）が精度よく位置合わせされて形成される方法が切望されている。
【００１３】
本発明は上記した問題点を鑑みて創作されたものであり、強誘電性液晶を使用した新規な構成の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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した課題を解決するため、本発明は半透過型液晶表示装置に係り、素子基板と、前記素子基板の上に対向して配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間には挟持され、水平方向に配向された強誘電性液晶とを有し、反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定された半透過型液晶表示装置であって、前記素子基板は、上面側の前記反射部に対応する部分に、反射パターン層とその上方に形成されたリタデーションパターン層とを備え、かつ下面側に第１偏光層を備えており、前記対向基板は、上面側に、前記第１偏光層の光透過軸と直交する光透過軸をもつ第２偏光層を備え、前記強誘電性液晶は、前記対向基板の前記第２偏光層の光透過軸に対して平行方向又は垂直方向に配向されており、前記リタデーション層の位相差はλ／４で、かつその遅相軸が前記第１、第２偏光層の光透過軸に対して４５°ずれていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の半透過型液晶表示装置では、反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定された素子基板と対向基板の間に液晶分子が水平配向した強誘電性液晶が挟持されている。素子基板の反射部に対応するする部分に反射パターン層とリタデーションパターン層（λ／４位相差層）が形成されている。そして、素子基板の下面側に備えられた第１偏光層と、対向基板の上面側に備えられた第２偏光層とはそれらの光透過軸が直交している。さらに、強誘電性液晶は、対向基板の第２偏光層の光透過軸と水平方向又は垂直方向に配向されている。
【００１６】
強誘電性液晶の配向方向が対向基板の第２偏光層の光透過軸と水平方向（素子基板の第１偏光層の光透過軸と垂直方向）に設定される場合における電界ＯＦＦ時の光伝播について説明する。
【００１７】
図３に示すように、電界ＯＦＦ時の透過部Ａ２では、素子基板の第１偏光層３６を透過して強誘電性液晶３８に入射する偏光ＬＡ（直線偏光）の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と直交するので、その偏光ＬＡは位相差が発生することなくそのまま強誘電性液晶３８を透過して対向基板の第２偏光層３６ａに入射する。このとき、その偏光ＬＡの偏光軸は第２偏光層の光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００１８】
また、図４に示すように、電界ＯＦＦのときの反射部Ａ１では、外光ＬＸが対向基板の第２偏光層３６ａを透過して得られる第１偏光ＬＢ１の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と同じ方向（左側の平面イメージ）となるので、その第１偏光ＬＢは位相差が発生することなくそのまま強誘電性液晶３８を透過してリタデーションパターン層２２に入射する。第１偏光ＬＢ１がリタデーションパターン層２２を透過することにより、第１偏光ＬＢ１の位相がλ／４ずれて第２偏光ＬＢ２（円偏光）となる。
【００１９】
続いて、第２偏光ＬＢ２は反射パターン層３０で反射されて、再度、リタデーションパターン層２２を透過した後に、第２偏光ＬＢ２がさらに位相がλ／４ずれて第３偏光ＬＢ３（直線偏光）となって強誘電性液晶３８に入射する。第３偏光ＬＢ３の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向に対して垂直方向（左側の平面イメージ）となるので、その第３偏光ＬＢ３は位相差が発生することなくそのまま強誘電性液晶を透過して対向基板の第２偏光層に戻ってくる。このとき、第３偏光ＬＢ３は第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００２０】
このように、本発明では、電界ＯＦＦ時に、偏光が強誘電性液晶を透過する際に、偏光の偏光軸が強誘電性液晶の配向方向と平行方向又は垂直方向になるように設定し、偏光が強誘電性液晶による複屈性を受けないように光設計している。これにより、電界ＯＦＦ時には、強誘電性液晶の厚みの影響（複屈折）を受けることなく、黒表示を行うことができる。
【００２１】
従って、基板としてプラスチックフィルムを使用するフレキシブルディスプレイに適用する場合、強誘電性液晶の厚み（セルギャップ）が不均一な場合にも、光漏れがない黒表示を行うことができるため、高いコントラストが得られる。
【００２２】
本発明の半透過型液晶表示装置をフレキシブルディスプレイに適用する場合は、仮基板の上に剥離できる状態で画素電極、リタデーションパターン層及び反射パターン層などが位置合わせ精度よく形成された後に、プラスチックフィルムの上に上下反転した状態で転写・形成される。そのような素子基板は、プラスチックフィルムと、プラスチックフィルムの上に形成された接着層と、接着層の上に形成された反射パターン層と、反射パターン層の上に形成されたリタデーションパターン層と、リタデーションパターン層の上方に形成され、画素部に対応する部分に形成された画素電極とを含んで構成される。
【００２３】
また、本発明の好適な態様では、素子基板と対向基板とを組み立てて半透過型液晶表示装置を構成する際に、強誘電性液晶には光硬化性モノマーが混合されており、素子基板と対向基板とが前記光硬化性モノマーが硬化したポリマーによって接着される。
【００２４】
本発明では、黒表示の際に、強誘電性液晶の厚み（複屈折）の影響を受けないので、光設計に関係なく、種々の強誘電性液晶を選択できるだけではなく、強誘電性液晶に分散されるポリマーの含有量を自由に最適化することができる。これによって、フレキシブルディスプレイに適用する場合に、ディスプレイが曲げられても、全体にわたって一定のセルギャップを確保できるので、安定した表示特性が得られるようになる。
【００２５】
上記した図番及び符号は、本発明の理解を容易にするために引用されたものであり、本発明を限定するものではない。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明の半透過型液晶表示装置では、光漏れのない黒表示を行うことができて良好な表示特性が得られると共に、フレキシブルディスプレイに好適に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１及び図２は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の基本構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の半透過型液晶表示装置３は、素子基板１と、対向基板２と、それらの間に挟持された強誘電性液晶３８と、素子基板１の下側に配置されたバックライト５０とより基本構成される。図１では、半透過型液晶表示装置３の１つの画素部が示されており、素子基板１の各画素部には反射部Ａ１と透過部Ａ２とが画定されている。
【００２９】
素子基板１の強誘電性液晶３８と接する面側では、透過部Ａ２に対応する基板部１ａに凹部Ｃが設けられており、反射部Ａ１が透過部Ａ２から突出する凸部Ｐとなっている。つまり、反射部Ａ１は、その高さが透過部Ａ２の高さより高く設定されて強誘電性液晶３８側に突出した状態となっている。これによって、反射部Ａ１のセルギャップ（強誘電性液晶３８の厚み）は、透過部Ａ２のセルギャップの１／２に設定されている。基板部１ａには、不図示のＴＦＴ、画素電極及びカラーフィルタなどが設けられている。
【００３０】
また、反射部Ａ１に対応する基板部１ａの上には、下から順に、反射パターン層３０とリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）とが設けられている。さらに、基板部１ａの下には第１偏光層３６が設けられている。
【００３１】
一方、対向基板２では、コモン電極（不図示）などが設けられた基板部２ａの上に第２偏光層３６ａが設けられて基本構成されている。
【００３２】
強誘電性液晶３８は、素子基板１及び対向基板２に設けられた配向膜（不図示）によって、液晶分子の長軸が基板部１ａ，２ａの水平面と平行になって水平配向している。図１の第１平面イメージに示すように、素子基板１の第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１は、強誘電性液晶３８の配向方向と直交する方向に設定されている。また、図１の第２平面イメージに示すように、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２は強誘電性液晶３８の配向方向と同じ方向（平行）に配置されている。
【００３３】
リタデーションパターン層２２の位相差はλ／４であり、かつその遅相軸は第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１及び第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２に対して４５°ずれている。
【００３４】
次に、本実施形態の半透過液晶表示装置３の光伝播について説明する。
【００３５】
まず、強誘電性液晶３８に電界をかけない電界ＯＦＦ時（黒表示）について説明する。
【００３６】
図１に図３を加えて参照すると、透過部Ａ２では、まず、バックライト５０からの光が素子基板１の第１偏光層３６を透過して偏光ＬＡとして強誘電性液晶３８に入射する。このとき、第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１は強誘電性液晶３８の配向方向と直交するので、偏光ＬＡは強誘電性液晶３８の配向方向（液晶分子の長軸方向）に直交して強誘電性液晶３８に入射する（図３の平面イメージ）。この偏光ＬＡは強誘電性液晶３８の配向方向に直交することから、強誘電性液晶３８を通過する際に複屈折効果を受けないためそのまま透過する。このため、偏光ＬＡは対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００３７】
一方、反射部Ａ１においては、図１に図４を加えて参照すると、外光ＬＸが対向基板２の第２偏光層３６ａを通過して第１偏光ＬＢ１となって強誘電性液晶３８に入射する。このとき、第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２は強誘電性液晶３８の配向方向と同じ向きに設定されているので、第１偏光ＬＢ１は強誘電性液晶３８の液晶分子の配向方向と同じ方向に偏光軸をもって入射される（図４の左側の平面イメージ）。このため、第１偏光ＬＢ１は偏光軸が変化することなく強誘電性液晶３８を通過する。
【００３８】
さらに、第１偏光ＬＢ１は、第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２に対して４５°ずれた遅相軸ＤＡをもったリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）を透過して第２偏光ＬＢ２となる。このとき、直交する２つの振動成分にλ／４分の位相のずれが生じるため、第２偏光ＬＢ２は円偏光となる。
【００３９】
続いて、第２偏光ＬＢ２は、反射パターン層３０で反射されてリタデーションパターン層２２を再度透過し、第２偏光ＬＢ２は位相がさらにλ／４ずれた第３偏光ＬＢ３となって強誘電性液晶３８に再度入射する。このとき、第３偏光ＬＢ３は、第１偏光ＬＢ１から９０°回転した直線偏光となる。また、第３偏光ＬＢ３の偏光軸は、強誘電性液晶３８の配向方向と直交しているので（図４の右側の平面イメージ）、第３偏光ＬＢ３は強誘電性液晶３８を通過する際に偏光軸を維持したまま透過する。このため、第３偏光ＬＢ３は対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００４０】
本実施形態の半透過型液晶表示装置３では、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２を強誘電性液晶３８の配向方向と同じ方向に設定し、素子基板１の第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１を強誘電性液晶３８の配向方向と直交する方向に設定している。
【００４１】
これにより、透過部Ａ２では、強誘電性液晶３８を透過する直線偏光ＬＡは強誘電性液晶３８の配向方向に直交するため、位相のずれが発生せず偏光軸を維持したまま透過する。また、反射部Ａ１では、リタデーションパターン層２２に入射する第１偏光ＬＢの偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と平行になり、リタデーションパターン層２２から出射する第３偏光ＬＢ３の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と直交する。
【００４２】
強誘電性液晶３８の分子の長軸方向に対して平行又は直交する偏光は、位相差が生じることなく、偏光軸を維持したまま強誘電性液晶３８を透過する特性を有する。このため、本実施形態の半透過型液晶表示装置３では、電界ＯＦＦ時には、透過部Ａ２及び反射部Ａ１の両者において、強誘電性液晶３８の複屈折による偏光の位相のずれを考慮する必要がなく、反射部Ａ１では、リタデーションパターン層２２のみで偏光の位相変調が行われる。
【００４３】
このように、本実施形態の半透過型液晶表示装置３では、電界ＯＦＦ時には、強誘電性液晶３８の複屈折特性を考慮する必要がないので、強誘電性液晶３８の厚みや屈折率異方性（Δｎ）に依存せずに安定して黒表示を行うことができる（ノーマリブラックモード）。
【００４４】
本実施形態と違って、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２を強誘電性液晶３８の配向方向に対して４５°ずらして設定し、素子基板１の第１偏向層３６の光透過軸ＰＡ１を第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交させた場合を想定してみる。
【００４５】
この場合は、透過部Ａ２を例にすると、バックライト５０の光が素子基板１の第１偏向層３６を透過して得られる偏光を強誘電性液晶３８の複屈折特性によって９０°回転させて対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸に直交するように設計する必要がある。この方法では、偏光方向を９０°回転させるため、強誘電性液晶３８の屈折率異方性（Δｎ）に応じて厚みを厳密に制御する必要がある。このため、強誘電性液晶３８の厚みにわずかな不均一性が生じると、楕円偏光成分が生じて光漏れが発生してコントラストが大幅に劣化してしまう。
【００４６】
しかしながら、本実施形態では、電界ＯＦＦ時には、偏光が強誘電性液晶３８を透過する際に偏光軸が維持されるため、強誘電性液晶３８のΔｎや厚みに依存せず、光漏れの少ない良好な黒表示が得られる。
【００４７】
このような光学設計を採用することにより、特にプラスチックフィルムを基板に使用するフレキシブルタイプの半透過型液晶装置では、作製時に生じ得る強誘電性液晶３８の厚みの不均一性や曲げなどによって生じるわずかなセルギャップの変動に対して極めて有効であり、電界ＯＦＦの画素部では光漏れが発生しない黒表示を行うことができる。これによって、液晶画像のコントラスト比を向上させることができる。
【００４８】
また、後述するように、強誘電性液晶３８にポリマーを分散させて対向する基板同士を接着する場合、ポリマーの分散状態によって強誘電性液晶３８のΔｎが変化してしまう。しかしながら、本実施形態では、黒表示する際に強誘電性液晶３８のΔｎを考慮する必要がないので、ポリマーの含有率が制限されることなく自由に設定することができる。
【００４９】
本実施形態では、このような原理を利用するので、上下の第１、第２偏光層３６，３６ａの光透過軸ＰＡ１，ＰＡ２が相互に直交するように設定し、強誘電性液晶３８の配向方向が対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と平行又は直交するように設定すればよい。
【００５０】
すなわち、図２に示すように、図１において第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１と第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２の方向を入れ替えて、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２が強誘電性液晶３８の配向方向と直交し、素子基板１の第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１が強誘電性液晶３８の配向方向と平行になるようにしてもよい。図２においてその他の要素は図１と同一である。
【００５１】
この形態の場合は、透過部Ａ２では、前述した図３において、第１、第２偏光層３６，３６ａの光透過軸ＰＡ１，ＰＡ２の向きが入れ替わり、偏光ＬＡが強誘電性液晶３８の配向方向と同じ方向の偏光となり、それが偏光軸を維持したまま強誘電性液晶３８を透過し、その偏光は第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００５２】
また、反射部Ａ１では、前述した図４において、第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２が９０°反転し、第１偏光ＬＢ１の偏光軸は強誘電性液晶３８の配向方向と直交し、第３偏光ＬＢ３の偏光軸が強誘電性液晶３８の配向方向と同一方向となる。これによって、第３偏光ＬＢ３が第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と直交することになり、黒表示となる。
【００５３】
次に、強誘電性液晶３８に電界をかけた電界ＯＮ時（白表示）の光伝播について説明する。本実施形態で使用される強誘電性液晶３８は、電界ＯＮにすると電界ＯＦＦ時の水平配向の状態で水平方向に傾く特性を有する。強誘電性液晶３８の回転角は、液晶材料やポリマーの分散状態により制御することができる。本実施形態では、最も大きな光変調効果が得られる４５°傾く強誘電性液晶を例に挙げて説明する。
【００５４】
透過部Ａ２では、図１に図５を加えて参照すると、電界ＯＮ時には、バックライト５０の光が素子基板１の第１偏光層３６を透過して得られる第１偏光ＬＡ１は、電界ＯＦＦ時の配向方向から４５°傾いた強誘電性液晶３８に入射することになる（図５の平面イメージ）。このため、第１偏光ＬＡ１は強誘電性液晶３８から複屈折を受けて直交する２つの振動成分に位相差が生じることになる。これは、長軸状の液晶分子が配向方向とそれの垂直方向とにおいて異なる屈折率を有するため、波（光）の伝播速度がおのおののベクトル方向で変位することに起因する。
【００５５】
そして、強誘電性液晶３８は、第１偏光ＬＡ１が強誘電性液晶３８を透過した後に９０°回転するようにその厚みが調整されている。これにより、第１偏光ＬＡ１は、強誘電性液晶３８を透過した後に９０°回転した第２偏光ＬＡ２となって対向基板２の第２偏光層３６ａに入射する。第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１と第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２は直交していることから、第１偏光ＬＡ１が９０°回転した第２偏光ＬＡ２の偏光軸は、第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と同じ方向を向いていることになる。これにより、第２偏光ＬＡ２が第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２を透過して外部に放出されて、白表示となる。
【００５６】
一方、反射部Ａ１では、図１に図６を加えて参照すると、電界ＯＮ時には、外光ＬＸが対向基板２の第２偏光層３６ａを透過して得られる第１偏光ＬＢ１は、電界ＯＦＦ時の配向方向から４５°傾いた強誘電性液晶３８を透過することになる（図６の平面イメージ）。従って、第１偏光ＬＢ１は、透過部Ａ２と同様に、強誘電性液晶３８から複屈折を受けて位相差が生じることになる。
【００５７】
このとき、反射部Ａ１の強誘電性液晶３８の厚みが透過部Ａ２の半分に設定されているので、位相差も透過部Ａ２の半分になって第１偏光ＬＢ１にλ／４の位相差が生じる。従って、第１偏光ＬＢ１が強誘電性液晶３８を透過すると、第１偏光ＬＢ１は第２偏光ＬＢ２（円偏光）となる。さらに、第２偏光ＬＢ２がリタデーションパターン層２２を透過することにより、λ／４の位相差が生じ、第２偏光ＬＢ２は第３偏光ＬＢ３となる。この時点で、第３偏光ＬＢ３は、第１偏光ＬＢ１の偏光軸から９０°回転した直線偏光となる。
【００５８】
続いて、第３偏光ＬＢ３が反射パターン層３０で反射されて再度リタデーションパターン層２２を透過することにより、さらにλ／４の位相差が生じ、第３偏光ＬＢ３は第４偏光ＬＢ４（円偏光）となる。さらに、第４偏光ＬＢ４が強誘電性液晶３８を再度透過する。このとき、第４偏光ＬＢ４は強誘電性液晶３８から複屈折を受け、さらにλ／４の位相差が生じて第５偏光ＬＢ５となり、白表示となる。
【００５９】
なお、前述した図２に示すように、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２を強誘電性液晶３８の配向方向と直交させ、素子基板１の第１偏光層３６の光透過軸ＰＡ１が強誘電性液晶３８の配向方向と平行になるように設定しても、電界ＯＮ時には同様に反射部Ａ１及び透過部Ａ２の両者で白表示となる。つまり、最初に入射する偏光の偏光軸が９０°反転するだけで、同じ原理によって透過部Ａ２及び反射部Ａ１から光が放出されて白表示となる。
【００６０】
以上のように、電界ＯＮ時には、透過部Ａ２では強誘電性液晶３８の厚みによって、また反射部Ａ１ではリタデーションパターン層２２と強誘電性液晶３８の厚みによって偏光の位相が変調されて光が外部に放出される。従って、フレキシブルディスプレイに適用した場合、強誘電性液晶３８の厚み（セルギャップ）の不均一性により楕円偏光成分が生じた場合でも、白レベルの若干の低下が生じるものの、黒レベルは十分低いため高いコントラストの表示が得られる。
【００６１】
なお、透過部Ａ２の強誘電性液晶３８の厚み（セルギャップ）が反射部Ａ１の２倍に設定された形態を例示したが、透過部Ａ２と反射部Ａ１の高さを同等にしてセルギャップを変えないで光設計することも可能である。
【００６２】
また、強誘電性液晶３８としては、黒表示の配向方向から電圧印加によって片側に４５°傾く特性のものと、両側に±４５°傾く特性のもののうちいずれかを適用することができる。特にポリマー繊維で安定化する場合、傾き角度を電圧に応じてアナログ的に変化させて階調機能をもたせることができる。
【００６３】
なお、強誘電性液晶３８の最大傾き角度は４５°が理想的であるが、それに限定されるものではない。
【００６４】
次に、本実施の半透過型液晶表示装置の詳細な構成について説明する。本実施形態では、プラスチックフィルムを基板に使用するフレキシブルタイプの半透過型液晶表示装置を例に挙げて説明する。
【００６５】
本実施形態の半透過型液晶表示装置の製造方法では、図７（ａ）に示すように、まず、仮基板として青板ガラスなどのガラス基板１０を用意し、そのガラス基板１０の上にポリイミドなどからなる剥離層１２を形成する。
【００６６】
その後に、図７（ｂ）に示すように、剥離層１２の上にポリイミド前駆体ワニスを均一の厚みで塗布した後に、プレベークを行うことにより未硬化のポリイミド塗布層１４ａを形成する。続いて、ポリイミド塗布層１４ａの上にポジレジスト１５を形成した後に、所定の露光パターンを備えたフォトマスクを介してポジレジスト１５を露光する。その後に、ポジレジスト１５の露光部を現像液によって除去して開口部１５ａを形成する。
【００６７】
さらに、現像液によってポジレジスト１５の開口部１５ａを通してその下のポリイミド塗布層１４ａを除去する。その後に、剥離液によってポジレジスト１５がポリイミド塗布層１４ａに対して選択的に除去される。さらに、ポリイミド塗布層１４ａを熱処理することによって完全に硬化させる。
【００６８】
これにより、図７（ｃ）に示すように、剥離層１２の上にポリイミド層がパターン化されて得られる剥離性パターン部１４（凸部）が得られる。剥離性パターン部１４の高さは、例えば１〜４μｍに設定され、剥離層１２の上に凹凸が設けられた状態となる。
【００６９】
ガラス基板１０の上には赤色画素部Ｒ、緑色画素部Ｇ及び青色画素部Ｂが画定されており、剥離性パターン部１４は各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域内に開口部１４ａがそれぞれ設けられた状態で形成される。図７（ｃ）の部分平面図を加えて参照すると、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂにおいて、剥離性パターン部１４の開口部１４ａ（凹部）が反射部Ａ１に対応し、中央部に配置された剥離性パターン部１４が透過部Ａ２に対応するように配置される。
【００７０】
なお、後述するように、剥離性パターン部１４は、液晶表示装置を組み立てる際に、透過部Ａ２の液晶の厚み（セルギャップ）を反射部Ａ１の液晶の厚みより厚くするためのものである。従って、透過部Ａ２と反射部Ａ１の間で液晶の厚みを変える必要がない場合は、剥離性パターン部１４を省略してもよい。
【００７１】
次いで、図８（ａ）に示すように、剥離層１２及び剥離性パターン部１４の上に膜厚が１５０ｎｍ程度の透明導電層１６ａをスパッタ法により形成する。透明導電層１６ａは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ(Indium Zinc Oxide)などから形成される。続いて、図８（ｂ）に示すように、透明導電層１６ａの上にレジストパターン（不図示）を形成し、それをマスクにして透明導電層１６ａをエッチングすることにより画素電極１６を得る。その後に、レジストパターンが除去される。画素電極１６は各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域に相互に分離されてそれぞれ配置される。
【００７２】
本実施形態では、ガラス基板１０上に画素電極１６を形成するので、プラスチックフィルム上に形成する場合と違って成膜温度などのプロセス条件が限定されることがない。例えば、画素電極１６としてＩＴＯ層を使用する場合は、成膜温度が２００℃程度のスパッタ法などを採用することができる。これにより、画素電極１６（ＩＴＯ）は低抵抗（シート抵抗値：１５Ω／□）な電気特性をもって形成される。
【００７３】
剥離性パターン部１４の高さが数μｍであるため、画素電極１６は、反射部Ａ１と透過部Ａ２の境界部で断線することなく形成される。
【００７４】
なお、剥離層１２及び剥離性パターン部１４の上に、ＳｉＯXやＳｉＮXなどのバリア層を形成し、その上に画素電極１６を形成してもよい。バリア層は、基板温度が２２０℃のスパッタ法によって膜厚が１５ｎｍ程度で形成される。
【００７５】
また、本実施形態では、アクティブマトリクスタイプの素子基板を製造する形態を例示しており、各画素電極１６は各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂごとに設けられたＴＦＴ（不図示）にそれぞれ接続されて形成される。あるいは、画素電極１６をストライプ状のパターンで形成することにより、単純マトリクス駆動用の素子基板を製造してもよい。
【００７６】
このようにして、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域に画素電極１６がそれぞれ位置合わせされて配置される。
【００７７】
次いで、図８（ｃ）に示すように、画素電極１６の上にアクリル樹脂などからなる膜厚が２μｍ程度の第１保護層１８を形成する。次いで、図９（ａ）に示すように、第１保護層１８の上にポリイミドからなる膜厚が１μｍ程度の配向膜２０を形成し、配向膜２０を熱処理した後に、液晶分子が水平方向に配向するように一定方向に配向処理を施す。次いで、図９（ｂ）に示すように、配向膜２０の上に光硬化性液晶モノマー２２ａを形成する。このとき、光硬化性液晶モノマー２２ａは、その液晶分子の長軸がガラス基板１０に対して水平方向に配向されて形成される。
【００７８】
次いで、光硬化性液晶モノマー２２ａにパルスキセノン光を照射することにより、液晶分子が水平方向に配向した状態で光硬化性液晶ポリマー２２ａを硬化させてポリマー２２ｂを得る。その後に、ポリマー２２ｂを温度：１５０℃、処理時間：１時間の条件でベークする。これにより、硬化したポリマー２２ｂはリタデーション層（λ／４位相差層）として機能するようになる。
【００７９】
次いで、硬化したポリマー２２ｂの上にポジレジスト（不図示）を形成し、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ２上にパターンを残すためのフォトマスクを介してポジレジストを露光・現像する。さらに、パターン化されたポジレジストをマスクにしてポリマー２２ｂをエッチングした後に、ポジレジストを除去する。
【００８０】
これにより、図９（ｃ）に示すように、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する配向膜２０の上に、ポリマー２２ｂから形成されたリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）がそれぞれパターン化されて形成される。リタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）として機能する好適なポリマー２２ｂとしては、その屈折率異方性Δｎが０．１７、その膜厚が８１０ｎｍに設定される。
【００８１】
なお、ポリマーをパターン化せずに、反射部の配向膜の上に液晶分子が水平方向に配向される光硬化性液晶モノマーを部分的に硬化させてリタデーションパターン層を形成し、透過部の配向膜の上に液晶分子がランダム又は垂直に配向される光硬化性液晶モノマーを部分的に硬化させて透明層を形成してもよい。
【００８２】
次いで、図１０（ａ）に示すように、配向膜２０及びリタデーションパターン層２２の上にアクリル樹脂などからなる第２保護層２４を形成する。さらに、図１０（ｂ）に示すように、第２保護層２４の上にカラーフィルタ２６を形成する。カラーフィルタ２６は赤色画素部Ｒに配置される赤色カラーフィルタ２６Ｒと、緑色画素部Ｇに配置される緑色カラーフィルタ２６Ｇと、青色画素部Ｂに配置される青色カラーフィルタ２６Ｂと、各画素部の間に配置される遮光層２６Ｘとによって構成される。そして、３原色の画素部Ｒ，Ｇ，Ｂ（サブピクセル）が表示単位であるピクセルを構成する。カラーフィルタ２６は、例えば顔料分散タイプの感光性塗布膜がフォトリソグラフィによって順次パターニングされて形成される。
【００８３】
次いで、図１０（ｃ）に示すように、カラーフィルタ２６の上にアクリル樹脂などかならなる第３保護層２８を形成した後に、その表面を粗面化処理して微細な凹凸を形成する。
【００８４】
続いて、図１１（ａ）に示すように、真空蒸着法により第３保護層２８の上にアルミニウムなどの金属層３０ａを形成する。さらに、金属層３０ａの上にポジレジスト（不図示）を形成し、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１上にパターンを残すための露光パターンを備えたフォトマスクを介してポジレジストを露光・現像する。さらに、パターン化されたポジレジストをマスクにして金属層３０ａをエッチングした後に、ポジレジストを除去する。
【００８５】
これにより、図１１（ｂ）に示すように、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する第３保護層２８の上に反射パターン層３０がそれぞれ形成される。
【００８６】
このようにして、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する領域にリタデーションパターン層２２と反射パターン層３０とがそれぞれ位置合わせされて配置される。
【００８７】
続いて、図１２（ａ）に示すように、図１１（ｂ）の構造体の反射パターン層３０及び第３保護層２８の上にスプレーコートにより、膜厚が１０μｍ程度の紫外線硬化型の接着層３２を形成する。このとき、接着層３２の中に予めスペーサ粒子を混入しておくことによってその膜厚を均一に保つことができる。
【００８８】
さらに、接着層３２の上に光学的に等方性のプラスチックフィルム４０を貼り合せる。プラスチックフィルム４０としては、厚みが１００〜２００μｍ（好適には１２０μｍ）のポリエーテルスルホンフィルムやポリカーボネートフィルムなどが使用される。
【００８９】
その後に、プラスチップフィルム４０側から紫外線を照射することにより接着層３２を硬化させた後に、クリーンオーブンで温度：１２０℃、処理時間：３０分の条件で熱処理する。
【００９０】
次いで、図１２（ｂ）に示すように、プラスチックフィルム４０の一端にロール（不図示）を固定し、そのロールを回転させながらガラス基板１０を剥離する。このとき、ガラス基板１０と剥離層１２との界面に沿って剥離され、ガラス基板１０が廃棄される。
【００９１】
図１３（ａ）には、図１２（ｂ）の構造体を上下反転させた状態が示されている。図１３（ａ）に示すように、プラスチックフィルム４０の上に、反射Ａ１では、下から順に、接着層３２、反射パターン層３０、第３保護層２８、カラーフィルタ２６、第２保護層２４、リタデーションパターン層２２、配向膜２０、第１保護層１８、画素電極１６、剥離性パターン部１４、及び剥離層１２から構成される転写層Ｔが転写・形成される。
【００９２】
本実施形態と違ってプラスチックフィルムの上に直接、各種素子を位置合わせして形成する場合は、各種素子の形成造工程でのプラスチックフィルムの熱変形などによって各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１にリタデーションパターン層２２及び反射パターン層３０を高精度に位置合わせして形成することは困難である。
【００９３】
しかしながら、本実施形態では、耐熱性で剛性のガラス基板１０の上に画定された各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１にリタデーションパターン層２２及び反射パターン層３０が高精度に位置合わせして形成される。その後に、ガラス基板１０の上に形成された転写層Ｔがプラスチックフィルム４０の上に上下反転した状態で転写・形成される。
【００９４】
このような転写技術を採用することにより、各種素子の形成工程でのプラスチックフィルム４０の熱変形を考慮する必要がないので、プラスチックフィルム４０の上の各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１にリタデーションパターン層２２及び反射パターン層３０が高精度に位置合わせして形成される。
【００９５】
次いで、図１３（ｂ）に示すように、図１３（ａ）の構造体の上面側の剥離層１２及び剥離性パターン部１４を、酸素を含むガスのプラズマ又はアルカリ溶液などを使用するウェットエッチングにより除去することにより、画素電極１６を露出させる。剥離層１２及び剥離性パターン部１４は剥離が容易なポリイミドからなるので、上記処理によって下地の画素電極１６や第１保護層１８に対して選択的に除去される。
【００９６】
これにより、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂにおいて、露出した画素電極１６の上面側では、剥離性パターン部１４が除去されて透過部Ａ２に凹部Ｃが設けられ、反射部Ａ１が透過部Ａ２から突出する凸部Ｐとなる。このようにして、反射部Ａ１の高さが透過部Ａ２の高さより高く設定される。
【００９７】
続いて、図１４に示すように、図１３（ｂ）の構造体の上面側の画素電極１６及び第１保護層１８の上に液晶を配向させるための配向膜３４を形成した後に、配向処理を行う。さらに、プラスチックフィルム４０の下面に第１偏光層３６を形成する。以上により、本実施形態の半透過型液晶表示装置を構成するための素子基板１が得られる。
【００９８】
次に、本実施形態の素子基板１を利用して構成される半透過型液晶表示装置について説明する。図１５に示すように、まず、上記した素子基板１と、それに対向して配置される対向基板２とを用意する。対向基板２は、プラスチックフィルム４０ａと、その一方の面に形成された保護層１８ａと、保護層１８ａの上に形成されたＩＴＯなどからなるコモン電極１７と、コモン電極１７の上に形成された配向膜３４ａと、プラスチックフィルム４０ａの他方の面に形成された第２偏光層３６ａとによって基本構成される。
【００９９】
そして、素子基板１の配向膜３４側の面に対向基板２の配向膜３４ａ側の面が所定間隔を空けた状態で対向して配置され、素子基板１と対向基板２との間に強誘電性液晶３８が挟持されて、本実施形態の半透過型液晶表示装置３が得られる。
【０１００】
図１６（ａ）〜（ｃ）には、図１５の半透過型液晶表示装置３の組み立て方法が模式的に示されている。図１６（ａ）に示すように、まず、本実施形態では、強誘電性液晶３８として、光硬化性液晶モノマー３８ａが混合された液晶／モノマー混合液３８ｘが使用される。液晶／モノマー混合液３８ｘは、強誘電性液晶３８と光硬化性液晶モノマー３８ａとをかくはんすることによって得られる。光硬化性液晶モノマー３８ａとしては、紫外線照射によって重合する液晶性のアクリルモノマーが使用される。そのような光硬化性液晶モノマー３８ａは、強誘電性液晶３８と相溶性をもち、かつ強誘電性液晶と共に分子配向性を示す。
【０１０１】
そして、この液晶／モノマー混合液３８ｘを素子基板１の配向処理が施された配向膜３４（図１５）の上に均一に塗布する。さらに、対向基板２の配向膜３４ａ（図１５）の面を液晶／モノマー混合液３８ｘに当接させて配置し、対向基板２及び素子基板１をプレスすることにより、液晶／モノマー混合液３８ｘを挟み込む。このとき、液晶／モノマー混合液３８ｘにはスペーサ粒子（不図示）が分散されているため、対向基板２及び素子基板１がスペーサのサイズまで押し込まれてそれらの間隔（液晶／モノマー混合液３８ｘの厚み）が一定となる。またこのとき、光硬化性液晶モノマー３８ａは、強誘電性液晶３８と共に配向膜３４，３４ａ（図１５）によって分子配向する。
【０１０２】
なお、スペーサ粒子を分散する代わりに、基板上にフォトリソグラフィなどによりスペーサ柱を形成してもよい。
【０１０３】
次いで、図１６（ｂ）に示すように、格子状のフォトマスク４２を介して液晶／モノマー混合液３８ｘに紫外線をパターン露光する。このとき、液晶／モノマー混合液３８ｘ内で拡散・浮遊するモノマーの分子は露光部に達した時点で重合・硬化して、対向基板２及び素子基板１に接着するポリマー壁４４を構築する。
【０１０４】
さらに、図１６（ｃ）に示すように、液晶／モノマー混合液３８ｘの全体にわたって紫外線を露光することにより、未露光部に残された液晶／モノマー混合液３８ｘ中のモノマー成分が液晶中で凝集・析出してポリマー繊維４６がネットワーク状に形成される。このようにして、素子基板１と対向基板２との間に強誘電性液晶３８が挟持され、それらの基板がポリマー壁及びポリマー繊維４６によって所定間隔を保った状態で接着される。
【０１０５】
なお、形成されるポリマーの分子配向をラビング方向に分子配向させるためには、露光時に液晶／モノマー混合液３８ｘを加熱してネマティック相に制御することが望ましいが、ネマティック相には限定されるものではない。また、図１６では、紫外線を２段階に分けて照射しているが、ポリマー壁４４は必ずしも形成する必要はない。つまり、フォトマスク４２を介した部分露光を省略し、紫外線で液晶／モノマー混合液３８ｘの全体を露光することにより、ポリマー繊維４６のみが設けられるようにしてもよい。
【０１０６】
以上により、上記した本実施形態のフレキシブルタイプの半透過型液晶表示装置３が得られる。
【０１０７】
図１５に示すように、本実施形態の半透過型液晶表示装置３は、素子基板１と、対向基板２と、それらの間に挟持された強誘電性液晶３８とによって基本構成される。素子基板１では、プラスチックフィルム４０の上に赤色画素部Ｒ、緑色画素部Ｇ、及び青色画素部Ｂが画定されている。各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域は、中央部に配置された透過部Ａ２と周縁側に配置された反射部Ａ１とによって構成される。反射部Ａ１と透過部Ａ２のレイアウトは、各種の形態を採用することができる。本実施形態と逆に、中央部に反射部Ａ１が配置され、周縁側に透過部Ａ２が配置されるようにしてもよい。さらには、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの領域内で反射部Ａ１と透過部Ａ２が複数に分割されていてもよい。
【０１０８】
また、反射部Ａ１と透過部Ａ２との分割比は任意に設定することができる。反射部Ａ１の面積を透過部Ａ２より大きくすれば、反射重視型の表示特性が得られる。また逆に、透過部Ａ２の面積を反射部Ａ１より大きくすれば、透過重視型の表示特性が得られる。
【０１０９】
プラスチックフィルム４０の上には接着層３２が形成されており、接着層３２の上にはそれに埋設された状態で反射パターン層３０が形成されている。反射パターン層３０は各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する部分にそれぞれ配置されている。
【０１１０】
さらに、反射パターン層３０の上に第３保護層２８及びカラーフィルタ２６が順に形成されている。カラーフィルタ２６は、赤色画素部Ｒに配置された赤色カラーフィルタ２６Ｒと、緑色画素部Ｇに配置された緑色カラーフィルタ２６Ｇと、青色画素部Ｂに配置された青色カラーフィルタ２６Ｂと、画素部の間の領域に配置された遮光層２６Ｘとにより構成される。
【０１１１】
また、カラーフィルタ２６の上に第２保護層２４が形成されている。各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの反射部Ａ１に対応する第２保護層２４の上（反射パターン層３０に対応する部分）にリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）がそれぞれ形成されている。
【０１１２】
リタデーションパターン層２２の上にはそれを形成する際にその液晶分子を配向させるために使用された配向膜２０が形成されている。配向膜２０の上には第１保護層１８が形成されている。さらに、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの全体に対応する第１保護層１８の上に画素電極１６がそれぞれ形成されている。また、画素電極の１６の上に強誘電性液晶３８を配向させるための配向膜３４が形成されている。さらに、プラスチックフィルム４０の下面に第１偏光層３６が設けられている。
【０１１３】
一方、対向基板２では、プラスチックフィルム４０ａの上（図１５では下）に保護層１８ａ、コモン電極１７及び配向膜３４ａが順に形成され、プラスチックフィルム４０ａのコモン電極１７が配置された面と反対面に第２偏光層３６ａが形成されて構成されている。
【０１１４】
そして、前述したような光伝播を達成するため、素子基板１の第１偏光層３６と対向基板２の第２偏光層３６ａとはそれらの光透過軸が直交するように配置されている。
【０１１５】
本実施形態に係る素子基板１では、前述したように、強誘電性液晶３８と接する面側において、各画素部Ｒ，Ｇ，Ｂの透過部Ａ２に対応する部分に凹部Ｃが設けられており、反射部Ａ１が透過部Ａ２から突出する凸部Ｐとなっている。これによって、透過部Ａ２の強誘電性液晶３８の厚み（セルギャップ）が反射部Ａ１の強誘電性液晶３８の厚みよりも厚く（２倍程度）なるように設定されている。そして、前述したような光伝播を達成するため、強誘電性液晶３８は、対向基板２の第２偏光層３６ａの光透過軸ＰＡ２と平行又は直交する配向方向に配向されている。
【０１１６】
このようにセルギャップを設定することにより、反射部Ａ１と透過部Ａ２と間で強誘電性液晶３８を通過する光の経路を等しくできることから、反射部Ａ１と透過部Ａ２とで光学的ロスの少ない画像表示を実現することができる。
【０１１７】
本実施形態の半透過型液晶表示装置３では、ポリマー壁４４及びポリマー繊維４６によって、素子基板１と対向基板２とが緻密に接着されて両基板と液晶が一体化されることから、プラスチックフィルム４０，４０ａが曲げられた場合であっても全体にわたって一定のセルギャップが確保される。従って、フレキシブル液晶ディスプレイにおいて安定した表示特性が得られるようになる。しかも、前述したように、電界ＯＦＦのときは、液晶による光の位相差を考慮する必要がないので、光設計への影響を考慮することなく、ポリマー壁４４やポリマー繊維４６の分散率を自由に最適化することができる。
【０１１８】
なお、本実施形態では、好適な形態として、転写技術を使用することによりプラスチックフィルムの上に反射パターン層３０、リタデーションパターン層２２及び画素電極１１６などを位置合わせ精度よく形成して素子基板１を製造したが、位置合わせ精度が問題にならない場合は、プラスチックフィルムの上に素子を直接形成するようにしてもよい。あるいは、基板としてプラスチックフィルムの代わりにガラス基板などを使用して剛性を有する半透過型液晶表示装置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】図１は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の基本構成を示す模式図（その１）である。
【図２】図２は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の基本構成を示す模式図（その２）である。
【図３】図３は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の電界ＯＦＦ時の透過部の光伝播の様子を模式図である。
【図４】図４は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の電界ＯＦＦ時の反射部の光伝播の様子を模式図である。
【図５】図５は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の電界ＯＮ時の透過部の光伝播の様子を模式図である。
【図６】図６は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の電界ＯＮ時の反射部の光伝播の様子を模式図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図９】図９（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図１１】図１１（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その５）である。
【図１２】図１２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その６）である。
【図１３】図１３（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板の製造方法を示す断面図（その７）である。
【図１４】図１４は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の素子基板を示す断面図である。
【図１５】図１５は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置を示す断面図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の半透過型液晶表示装置の組み立て方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１…素子基板、１ａ，２ａ…基板部、２…対向基板、３…半透過型液晶表示装置、１０…ガラス基板、１２…剥離層、１４…剥離性パターン部、１４ａ，１５ａ…開口部、１５…ポジレジスト、１６ａ…透明導電層、１６…画素電極、１７…コモン電極、１８…第１保護層、１８ａ…保護層、２０，３４，３４ａ…配向膜、２２ａ…光硬化性液晶モノマー、２２ｂ…ポリマー、２２…リタデーションパターン層、２３…フォトマスク、２４…第２保護層、２６…カラーフィルタ、２６Ｒ…赤色カラーフィルタ、２６Ｇ…緑色カラーフィルタ、２６Ｂ…青色カラーフィルタ、２６Ｘ…遮光層、２８…第３保護層、３０ａ…金属層、３０…反射パターン層、３２…接着層、３６…第１偏光層、３６ａ…第２偏光層、３８…強誘電性液晶、３８ａ…光硬化性モノマー、３８ｘ…液晶／モノマー混合液、４０，４０ａ…プラスチックフィルム、４２…フォトマスク、４４…ポリマー壁、４６…ポリマー繊維、５０…バックライト、Ａ１…反射部、Ａ２…透過部、Ｒ…赤色画素部、Ｇ…緑色画素部、Ｂ…青色画素部、Ｃ…凹部、Ｐ…凸部、ＰＡ１，ＰＡ２…光透過軸、ＬＡ，ＬＡ１，ＬＡ２，ＬＢ１〜ＬＢ５…偏光、ＬＸ…外光、ＤＡ…遅相軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子基板と、前記素子基板の上に対向して配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間には挟持され、前記基板に対して水平方向に配向された強誘電性液晶とを有し、反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定された半透過型液晶表示装置であって、
前記素子基板は、上面側の前記反射部に対応する部分に、反射パターン層とその上方に形成されたリタデーションパターン層とを備え、かつ下面側に第１偏光層を備えており、
前記対向基板は、上面側に、前記第１偏光層の光透過軸と直交する光透過軸をもつ第２偏光層を備え、
前記強誘電性液晶は、前記対向基板の前記第２偏光層の光透過軸に対して平行方向又は垂直方向に配向されており、
前記リタデーション層の位相差はλ／４で、かつその遅相軸が前記第１、第２偏光層の前記光透過軸に対して４５°ずれていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記素子基板は、
プラスチックフィルムと、
前記プラスチックフィルムの上に形成された接着層と、
前記接着層の上に形成された前記反射パターン層と、
前記反射パターン層の上に形成された前記リタデーションパターン層と、
前記リタデーションパターン層の上方に形成され、前記画素部に対応する部分に形成された画素電極とを含む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。
【請求項３】
前記素子基板と前記対向基板とは、前記強誘電性液晶に分散された光硬化性モノマーが硬化したポリマーによって接着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射部のセルギャップは、前記透過部のセルギャップの１／２に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定され、上面側の前記反射部に対応する部分に、反射パターン層とその上方に設けられたリタデーションパターン層とを備え、かつ下面側に第１偏光層を備えた前記素子基板と、
前記第１偏光層の光透過軸と直交する光透過軸をもつ第２偏光層を上面側に備えた対向基板とを用意する工程と、
前記素子基板とその上に対向して配置される前記素子基板との間に、液晶分子が前記対向基板の前記第２偏光層の光透過軸に対して平行方向又は垂直方向に配向するように強誘電性液晶を挟持させる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。
【請求項６】
前記素子基板を用意する工程は、
反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定される仮基板を用意する工程と、
前記仮基板の上に剥離層を形成する工程と、
前記反射部及び前記透過部に対応する前記剥離層の上方に画素電極を形成する工程と、
前記反射部に対応する前記画素電極の上方に前記リタデーションパターン層を形成する工程と、
前記反射部に対応する前記リタデーションパターン層の上方に前記反射パターン層を形成する工程と、
前記反射パターン層の上に接着層を介してプラスチックフィルムを接着する工程と、
前記仮基板を前記剥離層との界面から剥離することにより、前記プラスチックフィルム上に、前記接着層を介して、前記反射パターン層、前記リタデーションパターン層、前記画素電極、及び前記剥離層を転写・形成する工程と、
前記剥離層を除去することにより、前記画素電極を露出させる工程とを含むことを特徴とする請求項５に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記剥離層を形成する工程の後に、
前記透過部に対応する前記剥離層の上に剥離性パターン部を部分的に形成する工程をさらに有し、
前記剥離層を除去して前記画素電極を露出させる工程において、剥離性パターン部が同時に除去され、これによって前記反射部の高さが前記透過部の高さより高く設定されることを特徴とする請求項６に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記素子基板と前記対向基板の間に前記強誘電性液晶を挟持させる工程は、
前記強誘電性液晶として、該強誘電性液晶に光硬化性モノマーが混合された液晶／モノマー混合液を使用し、
前記素子基板と前記対向基板とによって前記液晶／モノマー混合液を挟み込み、紫外線を全面に照射することによって前記光硬化性モノマーを硬化させて、ポリマー繊維を形成することにより、前記素子基板と前記対向基板とを接着することを含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記ポリマー繊維を形成する前に、フォトマスクを介して前記光硬化性モノマーを部分露光することにより、ポリマー壁を形成し、
次いで、全面露光することにより、未露光部の前記光硬化性モノマーを硬化させて前記ポリマー繊維を形成することを特徴とする請求項８に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項１】
素子基板と、前記素子基板の上に対向して配置された対向基板と、前記素子基板と前記対向基板との間には挟持され、前記基板に対して水平方向に配向された強誘電性液晶とを有し、反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定された半透過型液晶表示装置であって、
前記素子基板は、上面側の前記反射部に対応する部分に、反射パターン層とその上方に形成されたリタデーションパターン層とを備え、かつ下面側に第１偏光層を備えており、
前記対向基板は、上面側に、前記第１偏光層の光透過軸と直交する光透過軸をもつ第２偏光層を備え、
前記強誘電性液晶は、前記対向基板の前記第２偏光層の光透過軸に対して平行方向又は垂直方向に配向されており、
前記リタデーション層の位相差はλ／４で、かつその遅相軸が前記第１、第２偏光層の前記光透過軸に対して４５°ずれていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記素子基板は、
プラスチックフィルムと、
前記プラスチックフィルムの上に形成された接着層と、
前記接着層の上に形成された前記反射パターン層と、
前記反射パターン層の上に形成された前記リタデーションパターン層と、
前記リタデーションパターン層の上方に形成され、前記画素部に対応する部分に形成された画素電極とを含む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。
【請求項３】
前記素子基板と前記対向基板とは、前記強誘電性液晶に分散された光硬化性モノマーが硬化したポリマーによって接着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射部のセルギャップは、前記透過部のセルギャップの１／２に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定され、上面側の前記反射部に対応する部分に、反射パターン層とその上方に設けられたリタデーションパターン層とを備え、かつ下面側に第１偏光層を備えた前記素子基板と、
前記第１偏光層の光透過軸と直交する光透過軸をもつ第２偏光層を上面側に備えた対向基板とを用意する工程と、
前記素子基板とその上に対向して配置される前記素子基板との間に、液晶分子が前記対向基板の前記第２偏光層の光透過軸に対して平行方向又は垂直方向に配向するように強誘電性液晶を挟持させる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。
【請求項６】
前記素子基板を用意する工程は、
反射部と透過部とから構成される複数の画素部が画定される仮基板を用意する工程と、
前記仮基板の上に剥離層を形成する工程と、
前記反射部及び前記透過部に対応する前記剥離層の上方に画素電極を形成する工程と、
前記反射部に対応する前記画素電極の上方に前記リタデーションパターン層を形成する工程と、
前記反射部に対応する前記リタデーションパターン層の上方に前記反射パターン層を形成する工程と、
前記反射パターン層の上に接着層を介してプラスチックフィルムを接着する工程と、
前記仮基板を前記剥離層との界面から剥離することにより、前記プラスチックフィルム上に、前記接着層を介して、前記反射パターン層、前記リタデーションパターン層、前記画素電極、及び前記剥離層を転写・形成する工程と、
前記剥離層を除去することにより、前記画素電極を露出させる工程とを含むことを特徴とする請求項５に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記剥離層を形成する工程の後に、
前記透過部に対応する前記剥離層の上に剥離性パターン部を部分的に形成する工程をさらに有し、
前記剥離層を除去して前記画素電極を露出させる工程において、剥離性パターン部が同時に除去され、これによって前記反射部の高さが前記透過部の高さより高く設定されることを特徴とする請求項６に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
前記素子基板と前記対向基板の間に前記強誘電性液晶を挟持させる工程は、
前記強誘電性液晶として、該強誘電性液晶に光硬化性モノマーが混合された液晶／モノマー混合液を使用し、
前記素子基板と前記対向基板とによって前記液晶／モノマー混合液を挟み込み、紫外線を全面に照射することによって前記光硬化性モノマーを硬化させて、ポリマー繊維を形成することにより、前記素子基板と前記対向基板とを接着することを含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記ポリマー繊維を形成する前に、フォトマスクを介して前記光硬化性モノマーを部分露光することにより、ポリマー壁を形成し、
次いで、全面露光することにより、未露光部の前記光硬化性モノマーを硬化させて前記ポリマー繊維を形成することを特徴とする請求項８に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−４８０４１（Ｐ２００９−４８０４１Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１５５１９（Ｐ２００７−２１５５１９）
【出願日】平成１９年８月２２日（２００７．８．２２）
【出願人】（０００１６２１１３）共同印刷株式会社 (488)
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２２日（２００７．８．２２）
【出願人】（０００１６２１１３）共同印刷株式会社 (488)
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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