专利名称：Ocb模式半透射反射型液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够对应于利用外光反射的反射显示和利用背光的透射显示的两种显示的半透射反射型显示装置中的、作为OCB模式所期望的结构技术。
背景技术：
在液晶显示装置的领域，非常需要降低消耗功率，并且也要求尽可能增大象素区域来提高象素的亮度。因此，在有源矩阵基板整个面上形成厚的绝缘膜，在该绝缘膜的上面形成了反射型象素电极的技术已实用化。在如上在绝缘膜之上设置象素电极的结构中，可以采用在绝缘膜下层配置的扫描线或信号线等与在上层配置的象素电极之间不产生电短路的结构，因此，能在这些布线上的宽面积内重叠形成的象素电极。这样，能够将包括形成了薄膜晶体管(Thin Film Transistor以下简称TFT)等的开关元件或扫描线、信号线的区域的几乎全部作为对显示做贡献的象素区域，能够提高开口率并得到明亮的显示。
此外，只使用了反射型象素电极的液晶显示方式不能使用于暗处，因此，也广泛使用这样的半透射反射型液晶显示装置其在液晶显示装置中并列设置背光，将反射型液晶显示装置作成能局部透射显示的结构。
(参照专利文献1、2)在前述的半透射反射型液晶显示装置中，做成如下的双隙型结构在一个象素中设置了反射显示区域和透射显示区域，将反射显示区域的单元间隙做成透射显示区域的单元间隙的一半左右。
这是因为，在反射显示区域中，从外部射入的光在到达观察者为止的期间内透射2次液晶层，而在透射显示区域中，光仅透射液晶层一次后到达观察者，因此，该技术消除了若设定为相同的液晶层厚，则透射显示区域和发射显示区域的光学条件不同，从而色度(色味)和反差等变化的情况。
但是，作为将反射显示区域和透射显示区域设置在一个象素内的结构，若进一步设定为双隙结构，则需要在一个象素内将反射显示区域的液晶和透射显示区域的液晶分别设定为最佳的取向状态。但是，在双隙结构中，每个区域的液晶层厚不同，成为在反射显示区域和透射显示区域中有阶梯的结构，因此，必须要对带阶梯的各区域的取向膜赋予最优的取向特性。
近年来，以液晶显示装置的宽视场角化和高速响应性为目的，正在研究被称作OCB(Optical Compensated Bend)模式的显示方式，但在该OCB模式的液晶显示装置中，需要将上下基板的取向膜的预倾斜方向作为逆向，使液晶弯曲取向，并且，在能进行弯曲取向的液晶单元中进一步附设补偿滤光器。
专利文献1专利第3235102号公报上述OCB模式的液晶需要将喷射(spray)取向的液晶在施加电压时转变成弯曲取向状态，在现有技术中，为了使喷射取向状态的液晶成为弯曲取向状态的液晶，有报告称需要施加10V电压1小时左右，实用上将液晶的喷射取向状态顺利地转变到弯曲取向状态就极其困难。
发明内容
本发明鉴于上述事情，目的在于提供一种在具有光反射显示部和光透射显示部的半透射反射型液晶显示装置中，能够容易进行液晶从喷射取向状态向弯曲取向状态的转变的OCB模式的半透射反射型液晶显示装置。
本发明的特征在于，具有在相对配置的基板间封入了液晶的OCB模式的液晶面板，在上述一方基板的液晶层侧的面和上述另一方基板的液晶层侧的面上分别形成电极和取向膜，将上述另一方基板的电极的一部分作为光反射性象素电极，在上述象素电极的一部分形成透射部，在该透射部的形成区域中形成透明电极而作为光透射显示部，在光反射显示部形成上述光反射性象素电极形成区域，使上述一方基板侧的取向膜的液晶易取向轴的方向和上述另一方基板侧的取向膜的液晶易取向轴的方向平行，并且，在上述光透射显示部的上述一方基板侧，在上述液晶侧的部分形成多个凸部或凹部，在上述光透射显示部，覆盖上述凸部或凹部形成透明电极和取向膜，在上述取向膜上形成斜面，该斜面促进能使液晶成为从喷射取向状态转变到弯曲取向状态的核的液晶取向。
在OCB模式的液晶面板中，将喷射取向状态的液晶分子转变到弯曲取向状态后进行驱动。喷射取向状态的液晶分子中，接近取向膜的位置上的液晶分子相对于基板以小预倾角进行取向，并且，位于基板间的液晶分子成为示出沿着基板面方向的取向方位的喷射取向状态。对此，在本发明的结构中，通过在光透射显示部设置凸部或凹部，在其上形成的取向膜上形成斜面，利用该斜面，在液晶分子中部分地生成比喷射取向状态的液晶分子高的预倾斜的区域。由于存在于接近前述的斜面的位置的液晶分子即高预倾斜区域的液晶分子，是容易由没有斜面的区域的液晶分子变为弯曲取向状态的状态，因此，高预倾角区域的液晶分子就能成为向弯曲取向状态转变时的液晶分子的取向开始的核。从而，通过实现上述结构，能够顺利地进行从喷射取向状态向弯曲取向状态的转变。
本发明的特征在于，具有在相对配置的基板间封入了液晶的OCB模式的液晶面板，在上述一方基板的液晶层侧的面和上述另一方基板的液晶层侧的面上分别形成电极和取向膜，将上述另一方基板的电极的一部分作为光反射性的象素电极，在上述象素电极的一部分中形成透射部，在该透射部的形成区域中形成透明电极而作为光透射显示部，在光反射显示部中形成上述光反射性的象素电极形成区域，使上述一方基板侧的取向膜的液晶易取向轴的方向和上述另一方基板侧的取向膜的液晶易取向轴的方向平行，并且，在上述光反射性象素电极下面设置绝缘层，设定为上述光反射显示部的液晶层的厚度比上述光透射显示部的液晶层的厚度大的多隙结构，另一方面，在上述光透射显示部的上述一方基板侧，在上述液晶侧的部分形成多个凸部或凹部，覆盖该凸部或凹部而在上述光透射显示部中覆盖上述凸部或凹部来形成透明电极和取向膜，在上述取向膜上形成斜面，该斜面促进能使液晶成为从喷射取向状态转变到弯曲取向状态的核的液晶取向。
在OCB模式的液晶面板中，将喷射取向状态的液晶分子转变到弯曲取向状态后进行驱动。喷射取向状态的液晶分子中，接近取向膜的位置上的液晶分子相对于基板以小预倾角进行取向，并且，位于基板间的液晶分子成为示出沿着基板面方向的取向方位的喷射取向状态。对此，在上述的结构中，通过在光透射显示部中设置凸部或凹部，在其上形成的取向膜上形成斜面，利用该斜面，在液晶分子中生成比喷射取向状态的液晶分子高的预倾斜的区域。由于该高预倾斜区域的液晶分子是容易从没有斜面的区域的液晶分子变为弯曲取向状态的状态，因此，高预倾角区域的液晶分子就能成为向弯曲取向状态转变时的液晶分子的取向开始的核。从而，利用本发明的结构，就能够顺利地进行从喷射取向状态向弯曲取向状态的转变。
此外，通过设定为在光反射性象素电极下面设置绝缘层，使上述光反射显示部的液晶层的厚度比上述光透射显示部的液晶层的厚度大的多隙结构，能够使光反射显示部中的反射光的光路和光透射部中的透射光的光路均等，光学条件的设定变容易，能够得到在彩色显示时的反射显示和透射显示的色度差异少的彩色显示中所期望的方式。
本发明的特征在于，上述斜面的方向是沿着上述取向膜的液晶易取向轴的方向的方向，与在OCB模式液晶的弯曲取向时沿着上述一方基板侧的液晶所示出的方向一致。
通过形成上述斜面，能够生成液晶分子的高预倾角区域，但在液晶分子的易取向轴的方向沿着上述斜面的情况下，能够进一步可靠促进从液晶分子的喷射取向状态向弯曲取向状态的转变。若上述斜面沿着弯曲取向时的液晶分子的方向，则能在喷射取向状态时已经使液晶分子的一部分取向为接近弯曲取向状态的状态，这样，在使其向弯曲取向转变时，就能够使液晶分子顺利地取向。
本发明的特征在于，上述凸部委截面不等边三角形或角锥形。
能够用截面不等边三角形或角锥形的凸部实现促进前述的弯曲取向的斜面，通过利用这些形状的凸部的斜面形成液晶分子的高预倾角的区域，来促进向弯曲取向的转变。
本发明的特征在于，在上述光反射性的象素电极的下面设置绝缘层，在该绝缘层上形成凹凸部，在上述凹凸部上沿着该凹凸部形状形成上述光反射性象素电极。
通过具有凹凸形状的光反射性象素电极，能够在反射显示时使反射光漫射，在宽范围内实现明亮的显示形态。
本发明的特征在于，形成在上述光透射显示部的上述一方侧基板的液晶侧的多个凸部或凹部，由与形成在上述光反射显示部的象素电极下面的绝缘层相同的绝缘材料构成。
若由与光反射显示部的象素电极下的绝缘层相同的绝缘材料形成上述凸部或凹部，则能够利用形成象素电极下的绝缘层时所利用的绝缘层的一部分，来在光透射显示部形成凸部或凹部。
例如，在基板整个面上形成了绝缘层后，进行去除绝缘层的一部分的刻蚀来形成透射显示部的坑洼部时，若在透射显示部底部保留绝缘层的一部分，并使其形成为凸部或凹部的形状，则不用另外进行形成凸部和凹部的工序即可进入形成透射显示部的工序，因此，能够不增加另外的制造工序来形成凸部或凹部。
发明效果在OCB模式的液晶面板中，将喷射取向状态的液晶分子转变到弯曲取向状态后进行驱动。喷射取向状态的液晶分子中，接近取向膜的位置上的液晶分子相对于基板以小的预倾角进行取向，同时，位于基板间的液晶分子成为示出沿着基板面方向的取向方位的喷射取向状态。对此，在上述的结构中，通过在光透射显示部中设置凸部或凹部，就在其上形成的取向膜上形成斜面，利用该斜面，在液晶分子中生成比喷射取向状态的液晶分子高的预倾斜的区域。由于该高预倾斜区域的液晶分子处于容易变为弯曲取向状态的状态，因此，高预倾角区域的液晶分子能成为向弯曲取向状态转变时的液晶分子的取向开始的核。从而，利用上述结构，就能够顺利进行从喷射取向状态向弯曲取向状态的转变。
图1是示出本发明的液晶显示装置的主要部分的剖面图。
图2是示出在液晶面板上具有背光和正面光的状态的立体图。
图3是由背光和液晶面板构成的本发明的液晶显示装置的整体结构图。
图4是示出该液晶显示装置的薄膜晶体管部分和透明电极的配置结构的一例的平面略图。
图5是示出该液晶显示装置的象素电极部分的平面略图。
图6是示出在该液晶显示装置的象素电极部分形成的光反射部分的形状的立体图。
图7是示出图1的液晶显示装置具有的取向膜的一例的立体图。
图8是沿着图7的取向膜的第二方向的凹凸的剖面图。
图9是示出形成在光反射显示部的非对称凹部的一例的立体图。
图10是图9中示出的非对称凹部的剖面图。
图11是示出在图1中示出的结构的液晶显示装置中，光透射显示部和光反射显示部中的无电场施加时的液晶的喷射取向状态的说明图。
图12是示出在图1中示出的结构的液晶显示装置中，光透射显示部和光反射显示部中的施加电场时的液晶的弯曲取向状态的说明图。
图13是示出光透射显示部中的喷射取向状态的液晶分子的取向状态的说明图。
图14是示出光透射显示部中的向弯曲取向状态转变时的液晶分子的取向状态的说明图。
其中A…半透射反射型显示装置、BL…背光、FL…正面光、1…液晶面板、2、3…基板、4…密封材料、5…液晶、10…薄膜晶体管(TFT)、11…象素电极、19…透明电极、20…绝缘膜、24…凸部、24a、24b…斜面、27…凹部、27a…斜面、29a、b…取向膜、29a…光透射显示部的取向膜、29a1…斜面、29b…光反射显示部的取向膜、30…光透射显示部、35…光反射显示部、43…电极、44…取向膜具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的液晶显示装置的第一实施方式进行说明。
再有，在以下的全部附图中，为了易于观察附图，用适当不同的厚度或尺寸等比率示出了各结构要素。
图1～图8示出了本发明的半透射反射型液晶显示装置的第一实施方式，该方式的半透射反射型液晶显示装置A如图2的整体结构所示，具有作为主体的OCB模式的液晶面板1；配置在该液晶面板1的背面侧的背光BL；根据需要配置在液晶面板1的上表面侧的正面光FL。
“液晶面板的结构”上述液晶面板1如图3的概略结构所示，具有形成有开关元件的一侧的有源矩阵基板(下基板另一方的基板)2；相对所述有源矩阵基板设置的相对侧的基板(上基板一方的基板)3；被基板2、3和密封材料4包围夹持在这些基板2、3之间而作为光调制层的液晶层5。即，如上所述构成的基板2、3被间隔件(无图示)保持在相互离开一定距离的状态，并且，如图2所示，利用矩形边框状地涂敷在基板四周的热固性密封材料4粘接成一体。
有源矩阵基板2如图1、图4或图5所示，在由玻璃或塑料等构成的透明的基板主体6上，多条扫描线7和信号线8在俯视的各行方向(图4、图5的x方向)和列方向(图4、图5的y方向)上相互电绝缘地形成，在各扫描线7和信号线8的交叉部的附近形成有TFT(开关元件)10。可以将在上述基板主体6上形成象素电极11的区域、形成TFT10的区域、形成扫描线7和信号线8的区域分别称作象素区域、元件区域和布线区域。
本实施方式的TFT10具有反交错型的结构，从成为主体的基板主体6的最下层开始依次形成栅电极13、栅极绝缘膜15、i型半导体层14、源电极17和漏电极18，在i型半导体层14的上面，在源电极17与漏电极18之间形成有限制刻蚀层9。
即，扫描线7的一部分延伸形成栅电极13，在覆盖了它的栅极绝缘膜15上形成俯视为跨过栅电极13的岛状半导体层14，在该i型半导体层14的两端侧中的一方上隔着n型半导体层16形成了源电极17，在另一方上隔着n型半导体层16形成了漏电极18。
除了玻璃以外，基板主体6由合成树脂等绝缘性透明基板构成。栅电极13由导电性金属材料构成，如图4所示，与在行方向上配设的扫描线7形成一体。栅极绝缘膜15由氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNy)等硅系的绝缘膜构成，覆盖扫描线7和栅电极13而形成在基板上。
上述半导体层14由非晶硅(a-Si)等构成，隔着栅极绝缘膜15与栅电极13对置的区域构成为沟道区域。源电极17和漏电极18由导电材料构成，在半导体层14上夹着沟道区域对置地形成。此外，从列方向上配设的信号线8分别延伸形成了漏电极18。
再有，为了在i型半导体层14与源电极17和漏电极18之间得到良好的欧姆接触，在半导体层14与各电极17、18之间设置了高浓度掺杂了磷(P)等V族元素的n型半导体层(欧姆接触层)16。然后，在基板主体6上形成有源极绝缘膜20A，该源极绝缘膜20A覆盖如上说明那样构成的薄膜晶体管10的部分和扫描线7及信号线8。将该源极绝缘膜20A形成为能够遮盖前述的TFT10的程度的厚膜状，将其上表面平整化。即，利用该厚膜的绝缘膜20A，使由TFT10或各种布线形成的基板主体6上的阶梯结构平整化。再有，在该实施方式中，作为开关元件而设置了反交错型的TFT10，但开关元件当然也可以使用其他叠层结构的薄膜晶体管或薄膜二极管元件等开关元件。
另外，在前述的源极绝缘膜20A的上面层叠由有机材料构成的绝缘膜20B，在该绝缘膜20B上形成了由Al和Ag等高反射率金属材料构成的光漫反射(扩散反射)性象素电极(光反射性的象素电极)11。
上述光反射性象素电极11形成在绝缘膜20B上，形成为比前述的扫描线7和信号线8包围的矩形区域小一些的俯视矩形形状，在如图5所示俯视的情况下，隔规定间隔配置成矩阵状，使得上下左右排列的象素电极11彼此之间不短路。即，将这些象素电极11配置成它们的端边沿着位于它们下面的扫描线7和信号线8，形成为扫描线7和信号线8划分的区域的大体整个区域作为象素区域。再有，这些象素区域的集合相当于液晶面板1中的显示区域。
上述绝缘膜20B是由丙烯类树脂、聚酰亚胺类树脂、苯并环丁烯(benzocyclobutene)聚合物(BCB)等构成的有机类绝缘膜，强化了TFT10的保护功能。该绝缘膜20B在基板主体6上比其他层层叠得较厚，使得象素电极11与TFT10和各种布线可靠地绝缘，防止在与象素电极11之间产生大的寄生电容。
在上述的绝缘膜20A、B中，直到前述的各源电极17的一个端部17a形成接触孔21，在该接触孔21的内部形成由导电材料构成的连接部25，该连接部25电连接位于该接触孔21上下的象素电极11和源电极17一端的连接部17a，可以利用TFT10的工作来转换对象素电极11通电的开关。
在前述的绝缘膜20B中形成俯视为长方形的坑洼部22，该坑洼部22位于扫描线7和信号线8所包围的矩形区域的中央部分，贯通绝缘膜20B到达绝缘膜20A。该坑洼部22的平面形状最好是前述象素电极11的宽度的数分之一左右、象素电极11的长度的5～6分之一左右，综合是象素电极11的总面积的20～50％左右的大小。
此外，在坑洼部22的底面侧，在绝缘膜20A的上表面侧，相互离开并直线排列形成有多个图1的剖面视三角波形的凸部24。这些凸部24形成为高度是0.1～1μm，优选为0.1～0.3μm的范围，它们各自的形状可以形成为每一个凸部24独立的三角锥、四角锥等多角锥、或者圆锥、角锥等形状独立并相互离开且直线排列形成的形状、或者这些连续形成的形状等的某一种形状。
但是，在这些凸部24中，优选是具有在图1的剖面图中向着左右方向的某一方的斜面24a、24b的形状，进一步优选是在图1的剖面图中向着左侧(向着接触孔21侧)的斜面24a比向着其相反侧的右侧的斜面24b短(面积小)的、截面不等边三角形。关于如上形状最佳的理由以后叙述。
接着，在相当于上述坑洼部22的位置的部分的象素电极11上，形成与坑洼部22的底面一致的平面形状的透射部(透孔)23，由透明电极材料构成的透明(象素)电极19形成为覆盖位于该象素电极11的透射部23的下侧的坑洼部22的底面，延长形成而覆盖坑洼部22的内周面的象素电极形成材料一直到达坑洼部底面的透明电极19的周缘部，从而透明电极19与光反射性象素电极11电连接。从而，能够利用TFT10的开关工作同时驱动光反射性象素电极11和透明电极19，对液晶层施加电场来进行液晶的驱动。
从而，在各象素区域中，将坑洼部22的形成部分作为透射来自基板2外侧的入射光(从背光BL射出的光)的光透射部30，将除此以外的区域即象素电极11的非透射部(没形成透射部23的部分)作为反射来自基板3的外侧的入射光的光反射部35。
此外，前述的光反射性象素电极11中的3个，与用于后述的彩色显示的大致1个象素区域相对应，由于透射部23的底面积与透射显示时的光透射区域相对应，因此，最好将透射部2在前述的象素电极11的面积中所占的面积比例设定在20～50％的范围内。另外，在该实施方式中，在象素电极11上仅形成了一个透射部23，但最好在象素电极11上形成多个透射部。该情况下，最好将合并了多个透射部的总面积设定在象素电极11的面积的20～50％的范围内。当然，该情况下，对准多个透射部的形成位置，在各透射部的下面分别设置坑洼部。
此外，在绝缘膜20B的表面上，在与象素区域相对应的位置上设置了多个凹部26，该凹部26由在绝缘膜20B的上表面按压转印模的方法等来形成。形成在该绝缘膜20B的上表面上的多个凹部26如图5的虚线所示，对象素电极11赋予规定的表面凹部形状，利用形成在该象素电极11上的多个凹部27，使入射到液晶面板上的光部分散射，赋予了能得到在更宽观察范围内更明亮的显示的漫反射功能。此外，如图6所示，紧密连接配置各凹部27，使得左右邻接的凹部27相互邻接它们的开口部侧内面的一部分。关于这些象素电极11的凹部27的详细形状的说明以后叙述。
在如上所述构成的基板主体6上进一步形成有由聚酰亚胺等构成的下基板侧取向膜29a、29b，使得覆盖象素电极11和绝缘层20B、坑洼部22和其底面及多个凸部24。在这些下基板侧取向膜29a、29b中，在光透射部30即坑洼部22的底部侧形成的取向膜是取向膜29a，在象素电极11上形成的是取向膜29b。
对这些取向膜29a、29b，在图1中箭头所示的方向(图1的剖面图中向左)上实施摩擦处理，将液晶的易取向轴的方向设定为箭头R所示的方向，并将预倾(pretilt)角设定在大于0°且小于等于10°，例如1～10°的范围内，优选是在5～10°的范围内。
再有，在坑洼部2的底部侧的取向膜29a中，在形成于其下侧的凸部24上的取向膜29a上，形成有位于凸部24的斜面24a上面的斜面29a1和位于凸部24的斜面24b上面的斜面29a2。
图1或图3示出的对置基板3在由玻璃或塑料等构成的透光性基板主体41的液晶层5一侧面上，形成有彩色滤光层42和ITO等透明的对置电极41(共用电极)43及上基板侧取向膜44。再有，在图1中，在基板主体41的外面侧，如图1所示，根据需要设置了偏光板H1和相位差板H2、H3。上述彩色滤光层42在由黑色矩阵划分成网纹形的矩形区域中分别配置了红色、蓝色和绿色这三元色中某一种颜色的彩色象素，这些矩形区域与以图5为基础说明的俯视为矩形的象素电极11的形状相对应，通过调节这些各象素电极11所对应的区域的液晶的透射率，能够进行彩色显示。
上述上基板侧取向膜44和形成在上述象素电极11上的平面部分中的取向膜29b，可以例示如图7、8所示的凹凸形状的取向膜。
上述取向膜(一方基板侧的取向膜)44和上述取向膜29b是由对表面赋予了形状各向异性的高分子膜构成的取向膜，将预倾角都设定在大于0°且小于等于10°，例如1～10°的范围内，优选是在5～10°的范围内。
有关上述取向膜44、29b的取向控制的详细技术，已在本申请人的非专利文献的SID93DIGEST、957页(93’)中记载，但这些取向膜44、29b的表面形状如图7和图8所示，形成有沿着第一方向的微细凹凸和沿着与该第一方向交叉的第二方向的微细凹凸。再有，图8是沿着图7中的III-III线的剖面图，示出沿着第二方向的凸条54的剖面。
此外，沿着第一方向的微细凹凸的节距P1比沿着第二方向的节距P2短。节距P1小于等于3.0μm，优选大于等于0.05μm小于等于0.5μm，节距P2小于等于50μm，优选大于等于0.5μm小于等于5μm。
通过如上所述地使节距P2的长度比节距P1长，就容易控制预倾角。
此外，第一方向的凹部的深度d1(或者第一方向的凸部的高度)在0.5μm以下，优选大于等于0.01μm小于等于0.2μm，第二方向的凹部的深度d2(或者第二方向的凸部的高度)在小于等于0.5μm，优选大于等于0.01μm小于等于0.2μm。此外，为了不发生磁畴且得到作为目的的取向力，例如最好使沿着第二方向的微细的凹凸的缓斜面62相对于基板10的倾斜角θ大于0度小于等于10度。若倾斜角θ是0度，则磁畴发生显著，若超过10度，则成为逐渐证实取向力降低的趋势。
另外，如图7所示，沿着第二方向的微细凹凸的各凸部形成为左右非对称的大致三角形。即是被从三角形的顶点向下的图8所示的垂线A分割的顶角的左右角度的比r2/r1不等于1的形状。作为上述凸条54的横截面形状，考虑有类似sin波的形状、梳形、三角形等各种形状。其中，在提高液晶的取向性的基础上，最好是三角形。该情况下，三角形的顶部可以是圆角，也可以是平的缺角。在设上述凸条54为横截面三角形的情况下，如图7所示，被从三角形的顶点向下的垂线A分割的顶角的左右角度的比r2/r1最好在大于等于5.6的范围。若设定为该范围的比，则能够将预倾角设定为5～8°。
这些取向膜44、29b的膜厚例如在500～600(0.05～0.06μm)左右。
作为用于上述取向膜44、29b的高分子膜的材料，是在硬化前可以利用较弱的剪力赋予剪应变的材料和/或能利用应力塑性变形(塑性流动)的材料，例如，从聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚乙烯醇类、环氧类、变性环氧类、聚苯乙烯类、聚胺酯类、聚烯烃(polyolefine)类、丙烯类树脂等中适当选择使用。
作为这些取向膜44、29b的形成方法，例如，可以利用将在表面上形成有要转印的微细凹凸花纹(用于形成沿着上述第一方向的微细凹凸和沿着第二方向的微细凹凸的微细凹凸花纹)的转印模按压在由上述高分子膜材料构成的层上，转印上述微细的凹凸花纹的转印法容易地制作，上述层通过反射体和电极层形成在一方的基板上。
如下制作上述转印模。首先，通过利用使用了2倍相干的激光束的全息干涉形成的栅格模型(栅格模)。在该栅格模型的表面上形成与取向膜44、29b上形成的微细凹凸花纹同样的微细凹凸花纹。
接着，将上述栅格模型按压在硅橡胶层上，从而在硅橡胶层的表面上形成与上述栅格模型的凹凸花纹相反的凹凸花纹。接着，剥离栅格模型，得到由硅橡胶层构成的转印模。
下面，关于前面说明的绝缘膜20B的上表面侧的光漫反射用凹部27的形状进行说明。
在该实施方式中，如图9和图10所示，将这些凹部27的内面形成为非对称球面形，按规定角度(例如30°)入射到象素电极11上的光的漫反射光的亮度分布由该正反射角度在某角度范围内非对称，并且，作为观察者的视觉方向，集中在有效方向上。
在上述凹部27中，由从凹部27的一个周边部S1到最深点D的第一曲线A1和与该第一曲线A1连续的、从凹部的最深点D到其他周边部S2的第二曲线A2构成。这两曲线在最深点D，其相对于基板主体6的上表面的倾斜角成为零，相互连结。
上述第一曲线A1相对于基板主体上表面的倾斜角比相对于第二曲线A2的倾斜角陡，最深点D位于从凹部27的中心O稍微向x方向偏移的位置上。即，第一曲线A相对于基材表面S的倾斜角的绝对值的平均值比相对于第二曲线B的基材表面S的倾斜角的绝对值的平均值大。
在本实施方式的反射体中，各凹部27中的各自的最大倾斜角dmax在2～90°的范围内有不规则的偏差。但是，多数凹部最大倾斜角dmax在4°～35°的范围内有不规则的偏差。
此外，从制造的容易性来看，将凹部27的直径设定为5μm～100μm。另外，将凹部27的深度形成在0.1μm～3μm的范围内。
再有，在图5中示出的象素电极11的平面形状中，为了简化附图，省略了象素电极11上的凹部27，但由于象素电极11在通常的液晶面板中是纵100～200μm左右、宽度30～90μm左右的大小，因此，在图5的一个象素上用虚线示出了前述的凹部27相对于象素电极11的相对大小的一例。
另外，由于将这些形成在凹部27上面的取向膜29b的膜厚设定为500～600左右，因此，在取向膜29b的上表面也维持凹部27的形状，故在位于凹部27上面的液晶分子中，例如图10所示，也使液晶分子的取向控制力沿着沿第二曲线A2的斜面作用。从而，将这些凹部27的内面的大部分设定为高预倾角区域生成用的斜面27a，该斜面27a能让液晶分子表现比取向膜29b发挥的1～10°范围的预倾角大的预倾斜。
在本实施方式的半透射反射型液晶显示装置A中，如图1所示，在位于象素电极11上形成的透射部23的下面位置的绝缘膜20上形成坑洼部22，通过也向该坑洼部22内导入液晶，使光透射部30上的液晶层5的厚度d3成为比光反射部35上的液晶层5的厚度d4大的值，优选是使光透射部30上的液晶层5的厚度d3成为大约2倍于光反射部35上的液晶层5的厚度d4的值。利用该结构，能够使透射显示部30中的光的透射路径与反射显示部35中的光的反射路径大致相等，能够使反射显示时的彩色显示的色度(色味)和透射显示时的彩色显示的色度尽可能地没有差别。
“背光的结构”该实施方式的半透射反射型显示装置A中适用的背光BL如图2所示，设置在液晶面板1的背面，大致包括由平板状的透明丙烯酸树脂等构成的导光板52和光源53及棒导光体55。
透明导光板52配置在液晶面板1的背面，向液晶面板1照射从光源53射出的光。从图2中示出的光源53射出的光通过端面导入到导光板52的内部，能够在形成于导光板52背面的棱镜形状的凹凸部等光反射部中改变光路后，从导光板上面的射出面向液晶面板1射出。在该背光BL与液晶面板1之间，根据需要配置了偏光板和相位差板。
“正面光的结构”该实施方式的半透射反射型显示装置A中适用的正面光FL如图2所示，由导光板72和光源73构成，光源73配设在向导光板72导入光的端部。此外，导光板72由透明树脂形成，导光板72下表面(液晶面板1侧的面)作为射出用于照明液晶面板1的光的射出面，与该射出面相反侧的面(导光板72的上表面)作为用于改变在其内部传播的光的方向的反射面(导光装置)。
为了使在其内部传播的光反射后改变传播方向，在该反射面上按规定间距带状地形成了多个楔形沟74。该沟74由相对于射出面倾斜形成的缓斜面部和急斜面部构成，各沟74的形成方向一致，平行于导光板72的侧端面。再有，按规定间隔和宽度形成导光板72的上表面的沟74，使其不会成为通过导光板72看液晶面板1的显示时的障碍。
在导光板72的侧端面侧配置了棒状的棒导光体76，在该棒导光体76的两端部配置了光源73。
由于以上说明的背光BL和正面光FL的结构是在本实施方式中采用的一个例子，因此，不限于该例子的结构，当然可以在本发明中适当使用作为液晶显示装置用的一般的背光和正面光。
如以上说明所述构成的本实施方式的半透射反射型显示装置A，在无电场施加时液晶分子如图11所示取向。即，在光透射显示部30中，取向膜44与取向膜29a之间的液晶分子基本上为喷射(spray)取向状态，在光反射显示部35中，取向膜44与取向膜29a之间的液晶分子基本上为喷射取向状态。
此外，利用取向膜44和取向膜29b，对与它们邻近的位置上的液晶分子赋予1～10°左右的预倾角。
但是，在光反射显示部35中，与凹部27内面的斜面27a邻接的位置的液晶分子被赋予了大于前述的1～10°左右的高预倾角。此外，在光透射显示部30中，与凸部24的斜面24a、27a邻接的位置的液晶分子被赋予了大于前述的1～10°左右的高预倾角。
若在图11所示的状态下，对象素电极11和透明电极19通电而对液晶层施加电场，则在光透射显示部30和光反射显示部35中，液晶分子从喷射取向状态向弯曲(bend)取向状态转变。
下面，与图11和图12比较示出前面已说明的取向膜44表面的凸条54的方向和液晶分子的取向状态及前面已说明的凸部24和其上面的取向膜29a表面的凹凸的方向。
如图11和图12所示，设定下基板侧的取向膜29a的缓斜面向着右下(斜向右下坡度)，设定上基板侧的取向膜44的倾斜面62向着右上(斜向右上坡度)，通过将上下的取向膜的摩擦方向都设为R方向，形成了在无电压施加状态下如图11所示成为喷射取向状态的液晶分子。
即，在光透射部30的区域中，存在于取向膜29a、44之间的液晶分子成为下述状态与取向膜29a最近的位置上的液晶分子的方向按1～10°左右的预倾角斜向右下，与取向膜44最近的位置上的液晶分子的方向按1～10°左右的预倾角中斜向右上。
相对于此，光反射区域35中的取向膜44与前面说明的光透射部30的取向膜44虽然同等，但光反射部35中的取向膜29b在其平面状的部分，液晶分子的取向状态如图11所示，与取向膜44最近的位置上的液晶分子的方向按1～10°左右的预倾角斜向右上，与取向膜29b最近的位置上的液晶分子的方向按1～10°左右的预倾角斜向右下。
接着，由于在取向膜29b下面的光反射性象素电极11上形成了如图9和图10所示形状的多个凹部27，因此，在这些凹部27中形成的取向膜29b的部分形成了沿着凹部27的轮廓形状的凹部。
利用该取向膜29b的凹部27的斜面27a，例如如图10所示，在液晶分子中，仅在与凹部27最近部分的液晶分子中，生成赋予了大预倾角的上升的高预倾角区域。
关于前述的透射显示区域30的液晶取向状态，在图13中记载了凸部24与液晶分子的位置关系。若在该状态下，通过TFT10向象素电极11和透明电极19通电以对液晶层施加电场，则沿着凸部24的斜面24b上的取向膜的斜面29a1取向的图14的E1区域的液晶分子顺利向弯曲取向状态转变，成为弯曲取向状态，其他液晶分子开始学着该弯曲取向状态的液晶分子取向，其结果，全体的液晶分子转变到弯曲取向状态。在此，在图14中，存在于左右相邻的凸部24与凸部24之间的、成为喷射取向状态的E3区域的液晶分子，在向弯曲取向状态转变时，受E1区域的液晶分子的影响，液晶分子的移动变得容易，因此，存在于E1区域中的正在取向的液晶分子就成为其他区域的液晶分子向弯曲取向的转变开始的核。基于如上的理由，根据本实施方式的结构，从喷射取向状态向弯曲取向状态的转变顺利进行。
在本实施方式的半透射反射型显示装置A中，从图11中示出的喷射取向状态向图12中示出的弯曲取向状态转换，利用在弯曲取向状态下施加的电场的强弱来控制液晶分子的取向，进行液晶显示的灰度显示。在这样改变取向状态的OCB模式的液晶面板1中，由于能够进行OCB模式所特有的高速开关，因此具有能够实现例如15msec以下的响应时间，能够与可高速重写的动画显示相对应的特征。此外，也能够得到OCB模式所特有的宽视场角特性。
接着，在反射显示区域35中，关于在前述的透射显示区域30中具有凸部24成为弯曲取向的核的功能，漫反射用的凹部27的内面侧的取向膜29a的斜面也起到同样的功能。即，如图10所示，可以将比凹部27的第一曲线A1长的第二曲线A2当作起到与前述的透射显示部区域30的凸部24的取向膜的斜面29a1的斜面相同功能的斜面，沿着该斜面排列的液晶分子成为向弯曲取向状态转变的核。
根据这样的背景，将凹部27的第一曲线A1和第二曲线A2排列的方向还原为图1的剖面的左右方向，就最好平行于摩擦方向(液晶易取向轴方向)配置凹部27。这样，就能够比现有技术使喷射取向状态的液晶分子更顺利地转变成弯曲取向状态。
权利要求
1.一种OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于，具有在相对配置的基板间封入了液晶的OCB模式的液晶面板，在上述一方基板的液晶层侧的面和上述另一方基板的液晶层侧的面上分别形成电极和取向膜，将上述另一方基板的电极的一部分作为光反射性象素电极，在上述象素电极的一部分形成透射部，在该透射部的形成区域中形成透明电极而作为光透射显示部，在光反射显示部形成上述光反射性象素电极形成区域，使上述一方基板侧的取向膜的液晶易取向轴的方向和上述另一方基板侧的取向膜的液晶易取向轴的方向平行，并且，在上述光透射显示部的上述一方基板侧，在上述液晶侧的部分形成多个凸部或凹部，在上述光透射显示部，覆盖上述凸部或凹部而形成透明电极和取向膜，在上述取向膜上形成斜面，该斜面促进能使液晶成为从喷射取向状态转变到弯曲取向状态的核的液晶取向。
2.一种OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于，在上述光反射性象素电极的下面设置绝缘层，设定为上述光反射显示部的液晶层的厚度比上述光透射显示部的液晶层的厚度小的多隙结构
3.如权利要求1所述的OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于，上述斜面的方向是沿着上述取向膜的液晶易取向轴的方向的方向，与在OCB模式液晶弯曲取向时沿着上述一方基板侧的液晶所示出的方向一致。
4.如权利要求1所述的OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于，上述凸部为截面不等边三角形或角锥形。
5.如权利要求1所述的OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于，在上述光反射性象素电极下面设置绝缘层，在该绝缘层上形成凹凸部，在上述凹凸部上沿着该凹凸部形状形成上述光反射性象素电极。
6.如权利要求2所述的OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于，在上述光透射显示部的上述一方侧基板形成的液晶侧的多个凸部或凹部，由与在上述光反射显示部的象素电极下面形成的绝缘层相同的绝缘材料构成。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种在具有光反射显示部和光透射显示部的半透射反射型液晶显示装置中能够实现OCB模式的技术。本发明的特征在于，在光透射显示部(30)的一方基板侧，在液晶侧的部分形成多个凸部(24)或凹部，在光透射显示部，覆盖凸部或凹部而形成透明电极和取向膜，在取向膜上形成斜面，该斜面促进能使液晶成为从喷射取向状态转变到弯曲取向状态的核的液晶取向。
文档编号G02F1/1337GK1760737SQ20051011361
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月11日 优先权日2004年10月14日
发明者大泉满夫 申请人:阿尔卑斯电气株式会社