JP4965369B2 - 液晶表示装置用素子基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置用素子基板の製造方法に係り、さらに詳しくは、基板としてプラスチックフィルムを利用するフレキシブルタイプの半透過型の液晶表示装置用素子基板の製造方法に関する。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。
特開２００１−３５６３７０号公報 特開２００３−２７９９５６号公報 特表２００６−５２９０３３号公報

上記したように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、プラスチックフィルムを基板に使用する半透過型の液晶表示用素子基板を製造する技術は十分に確立されているとはいえない。そのため、各種の機能素子（画素電極、位相差層及び反射層など）がプラスチックフィルムの上に精度よく位置合わせされて透過部及び反射部が構成される半透過型の液晶表示装置用素子基板が切望されている。

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、プラスチックフィルムの上に各種の機能素子が精度よく位置合わせされて透過部及び反射部が構成される半透過型の液晶表示装置用素子基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明は液晶表示装置用素子基板に係り、反射部と透過部とから構成される複数の画素部を備えた液晶表示装置用素子基板であって、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、前記反射部に対応する前記接着層の上に形成された反射パターン層と、前記反射部に対応する前記反射パターン層の上方に形成された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、前記反射部及び前記透過部に対応する領域に形成された画素電極とを有することを特徴とする。

本発明の液晶表示装置用素子基板は、耐熱性の仮基板（ガラス基板など）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、反射パターン層が順次形成された後に、プラスチックフィルムの上に接着層を介してそれらが上下反転した状態で転写・形成されて得られる。仮基板上には、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ており、リタデーションパターン層及び反射パターン層は、仮基板の上で反射部に対応するする領域に高精度で位置合わせされて形成される。

本発明では、このような転写技術を採用するので、熱変形しやすい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方法と違って、プラスチックフィルムの上に画素電極、リタデーションパターン層及び反射パターン層が高精度に位置合わせされて形成される。

本発明の好適な態様では、画素電極の上面側において、反射部の高さが透過部の高さより高く設定されている。このため、本発明の液晶表示装置用素子基板を利用して液晶表示装置を組み立てると、透過部の液晶層の厚み（セルギャップ）が反射部の液晶層の厚みよりも厚く設定される。これにより、反射部と透過部との間で液晶層を通過する光の経路を等しくできることから、反射部と透過部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。

また、本発明の好適な態様では、リタデーションパターン層（λ／４位相差層）は液晶分子が水平方向に配向された光硬化性液晶ポリマーから形成され、リタデーションパターン層の上に液晶分子を配向させる配向膜が形成されている。そして、光硬化性液晶ポリマーの複屈折率異方性（Δｎ）に応じて膜厚を最適化することにより、リタデーション層としての特性が得られる。

また、上記課題を解決するため、本発明は液晶表示装置用素子基板の製造方法に係り、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有することを特徴とする。

本発明の製造方法を使用することにより、上記した液晶表示装置用素子基板が容易に製造される。上記したように反射部の高さを透過部の高さより高く設定する場合は、剥離層を形成する工程の後に、透過部に対応する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する。そして、剥離性パターン部を剥離層と同時に除去することにより、透過部に凹部が設けられることで、反射部が凸部となる。

また、リタデーションパターン層を形成する工程では、配向膜の上に液晶分子が水平方向に配向された光硬化性液晶モノマーを形成し、その配向状態で光照射して硬化させてポリマーを形成した後に、フォトリソグラフィ及びエッチングによってポリマーが反射部にパターン化されて形成される。

あるいは、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。

さらに、反射部と透過部のセルギャップを変えるために剥離層の上に剥離性パターン部を部分的に形成する場合は、剥離性パターン部の間に配置される反射部（凹部）のみに光硬化性液晶ポリマーをセルフアラインで塗布して形成することも可能である。

以上のように、本発明では、プラスチックフィルムを基板に使用する半透過型の液晶表示装置用素子基板において、反射部に対応する領域にリタデーションパターン層と反射パターン層とが高精度に位置合わせされて形成される。

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。

図１〜図８は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図、図９は同じく液晶表示装置を示す断面図である。

本実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法は、図１（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。

その後に、図１（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。

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。

これにより、図１（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。

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１（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。

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の液晶層の厚み（セルギャップ）を反射部Ａ１の液晶層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の間で液晶層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。

次いで、図２（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２（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。

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。

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。

なお、剥離層１２及び剥離性パターン部１４の上に、ＳｉＯ_XやＳｉＮ_X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。

また、本実施形態では、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置用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液晶表示装置用素子基板を製造してもよい。

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。

次いで、図２（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。

次の工程で、反射部Ａ１に対応する第１保護層１８の上にリタデーションパターン層（λ／４位相差層）が部分的に形成される。リタデーションパターン層の形成方法としては、第１〜第４の方法がある。

リタデーションパターン層の第１の形成方法は、図３（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、液晶分子がガラス基板１０に対して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３（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。

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モノマー２２ａを硬化させてポリマー２２ｂを形成する。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。

次いで、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Ａ１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。

これにより、図３（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。

また、リタデーションパターン層２２の第２の形成方法としては、図１１（ａ）に示すように、まず、上記した方法と同様に、配向処理が施された配向膜２０の上に液晶分子が水平方向に配向された光硬化性液晶モノマー２２ａを形成する。次いで、反射部Ａ１に対応する領域を部分的に露光するための露光パターンを備えたフォトマスク２３を介して、パルスキセノン光を光硬化性液晶モノマー２２ａに照射する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、全体の光硬化性液晶モノマー２２ａのうち反射部Ａ１（露光領域）がその配向状態で部分的に硬化してポリマー２２ｂとなる。

さらに、図１１（ｃ）に示すように、透過部Ａ２に対応する未露光領域の光硬化性液晶モノマー２２ａは、熱処理により液晶分子の配向がランダムになって光学的に等方性となり（液体状態）、その領域の光硬化性液晶モノマー２２ａはリタデーション層として機能しなくなる。その後に、パルスキセノン光を全体に照射すると、図１０（ｄ）に示すように、透過部Ａ２に対応する光硬化性液晶モノマー２２ａの領域（未硬化領域）が硬化して透明層２２ｘとなる。

以上により、反射部Ａ１に対応する配向膜２０の上にポリマー２２ｂからなるリタデーションパターン層２２が部分的に形成される。

また、リタデーションパターン層２２の第３の形成方法としては、図１２（ａ）に示すように、前述した図３（ａ）の工程と同様に、剥離性パターン１４の段差上の第１保護層１８（図１２（ａ）では不図示）の上に配向膜２０を形成した後に、配向膜２０に配向処理を施す。次いで、図１２（ｂ）に示すように、凹凸状の配向膜２０の上に液晶分子が水平方向に配向された光硬化性液晶モノマー２２ａを塗布する。

このとき、光硬化性液晶モノマー２２ａは、透過部Ａ２の配向膜２０の上にはほとんど形成されず、凹状の反射部Ａ１内のみにセルフアラインで部分的に形成される。光硬化性液晶モノマー２２ａの塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法、又はインクジェット法などを利用できる。

第３の形成方法を使用する場合は、配向膜２０の凹部（反射部Ａ１）の深さを光硬化性液晶モノマー２２ａの膜厚に対して深くし、凸部（透過部Ａ２）の線幅を比較的細く設定することが好ましい。

その後に、光硬化性モノマー２２ａにパルスキセノン光を照射する。これにより、図１２（ｃ）に示すように、凹状の反射部Ａ１に選択的に塗布された光硬化性モノマー２２ａが硬化してリタデーションパターン層２２が部分的に形成される。

また、リタデーションパターン層２２の第４の形成方法としては、図１３（ａ）に示すように、反射部Ａ１に対応する配向膜２０に対して液晶分子が水平方向に配向するように部分的に第１の配向処理を行う。第１の配向処理としては、ラビングやＵＶ偏光を照射する方法がある。さらに、透過部Ａ２に対応する配向膜２０に対して液晶分子が垂直方向に配向するように部分的に第２の配向処理を行う。第２の配向処理としては、ランダム紫外光を照射する方法がある。

なお、別の配向処理の方法としては、配向膜２０の全体に対して液晶分子が垂直方向に配向するように配向処理を行った後に、反射部Ａ１に対応する配向膜２０にＵＶ偏光を照射することによって液晶分子が水平方向に配向するように反射部Ａ１の配向膜２０の配向を部分的に変えるようにしてもよい。

次いで、図１３（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。これにより、反射部Ａ１に対応する配向膜２０の上に液晶分子が水平方向に配向されてリタデーション層として機能する光硬化性液晶モノマー２２ａが部分的に形成される。また、透過部Ａ２に対応する配向膜２０の上に液晶分子が垂直方向に配向されてリタデーション層として機能しない光学的に等方な光硬化性液晶モノマー２２ａが部分的に形成される。

その後に、パルスキセノン光を光硬化性液晶モノマー２２ａの全体に照射する。これにより、図１２（ｃ）に示すように、光硬化性液晶モノマー２２ａが硬化し、反射部Ａ１に対応する配向膜２０の上にリタデーションパターン層２２が形成され、透過部Ａ２に対応する配向膜２０の上にリタデーション層として機能しない光学的に等方な透明層２２ｘが形成される。

以上にように、第２〜第４の形成方法を採用することにより、第１の形成方法と違ってポリマーをフォトリソグラフィ及びエッチングでパターン化することなく、反射部Ａ１にリタデーションパターン層２２を部分的に形成することができる。

次に、液晶表示装置用素子基板の製造方法の説明に戻る。図４（ａ）に戻って説明すると、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４（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。

次いで、図４（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。

続いて、図５（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。

これにより、図５（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。

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。

続いて、図６（ａ）に示すように、図５（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。

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。

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。

次いで、図６（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。

図７（ａ）には、図６（ｂ）の構造体を上下反転させた状態が示されている。図７（ａ）に示すように、プラスチックフィルム４０の上に、反射部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。

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。

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。

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。

次いで、図７（ｂ）に示すように、図７（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。

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。

続いて、図８に示すように、図７（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、図７（ｂ）の構造体のプラスチックフィルム４０の下面に偏光層３６を形成する。以上により、本実施形態のフレキシブルタイプの半透過型の液晶表示装置用素子基板１が得られる。

次に、本実施形態の液晶表示装置用素子基板１を利用して構成される液晶表示装置について説明する。図９に示すように、まず、上記した液晶表示装置用素子基板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偏光層３６ａとによって基本構成される。

そして、液晶表示装置用素子基板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接着され、液晶表示装置用素子基板１と対向基板２との間に液晶層３８が挟持される。

以上により、本実施形態のフレキシブルタイプの半透過型の液晶表示装置３が完成する。

図９に示すように、本実施形態の液晶表示装置３は、液晶表示装置用素子基板１と、対向基板２と、それらの間に挟持された液晶層３８とによって基本構成される。液晶表示装置用素子基板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。

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。

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。

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。

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。

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。リタデーションパターン層２２は、液晶分子がプラスチックフィルム４０に対して水平方向に配向された光硬化性液晶ポリマーから形成されている。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の上に液晶層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の下面に偏光層３６が設けられている。

一方、対向基板２では、プラスチックフィルム４０ａの上（図８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偏光層３６ａが形成されて構成されている。

本実施形態の液晶表示装置用素子基板１では、液晶層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。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液晶層３８側に突出した状態となっている。これによって、透過部Ａ２の液晶層３８の厚み（セルギャップ）が反射部Ａ１の液晶層３８の厚みよりも厚く（例えば２倍程度）なるように設定されている。

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と間で液晶層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。

前述の製造方法で説明したように、液晶表示装置用素子基板１の透過部Ａ２に設けられた凹部Ｃは、ガラス基板１０（仮基板）上の剥離層１２の上に形成された剥離性パターン部１４に基づいて形成される。

なお、反射部Ａ１と透過部Ａ２と間で液晶層３８の厚みを変える必要がない場合は、液晶表示装置用素子基板１の液晶層３８に当接する反射部Ａ１及び透過部Ａ２の面が同じ高さに設定される。この形態の場合は、製造方法の説明でも述べたように、剥離性パターン１４を形成する工程（図１（ｂ）及び（ｃ））が省略される。

図１０には本実施形態の液晶表示装置３の光伝播の様子が示されている。図１０に示すように、本実施形態の液晶表示装置３では、光源（バックライト）５０からの光ＬＡ１は、液晶表示装置用素子基板１の偏光層３６を透過して偏光となって内部に入射し、反射パターン層３０が存在しない透過部Ａ２の液晶表示装置用素子基板１、液晶層３８及び対向基板２を透過し、その最外の偏光層３６ａから外部に出射光ＬＡ２として外部に放出されて透過型の液晶画像が得られる。

一方、反射部Ａ１では、外光ＬＢ１が対向基板２の偏光層３６ａを透過して偏光となって内部に入射し、対向基板２、液晶層３８及び液晶表示装置用素子基板１のリタデーションパターン層２２（λ／４位相差層）を透過して位相変調された後に、反射パターン層３０で反射される。さらに、反射パターン層３０で反射された光は同じ経路を逆方向に透過することによって出射光ＬＢ２として外部に放出されて反射型の液晶画像が得られる。

液晶表示装置用素子基板１及び対向基板２の偏光層３６，３６ａの各偏光軸の配置方向は、各種の液晶の電圧オン・オフにおける動作モードを考慮した光学設計に合わせて相互に平行になるか又は直交するように設定され、これによって光のスイッチングが達成されて液晶画像が得られる。

例えば、液晶層３８として強誘電性液晶を使用する場合は、各偏光層３６，３６ａの偏光軸が直交するように配置され、反射部Ａ１及び透過部Ａ２において電圧オフ時に黒表示となるノーマリブラックモードとなる。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その１）である。 図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その２）である。 図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その３）である。 図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その４）である。 図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その５）である。 図６（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その６）である。 図７（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その７）である。 図８は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法を示す断面図（その８）である。 図９は本発明の実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。 図１０は本発明の実施形態の液晶表示装置の反射部及び透過部での光伝播を示す断面図である。 図１１は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法におけるリタデーションパターン層の他の形成方法（第２の形成方法）を示す断面図である。 図１２は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法におけるリタデーションパターン層の他の形成方法（第３の形成方法）を示す断面図である。 図１３は本発明の実施形態の液晶表示装置用素子基板の製造方法におけるリタデーションパターン層の他の形成方法（第４の形成方法）を示す断面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置用素子基板、２…対向基板、３…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、３６，３６ａ…偏光層、３８…液晶層、４０，４０ａ…プラスチックフィルム、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。

Claims (6)

1. 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と、
   前記反射部及び前記透過部に対応する前記剥離層及び前記剥離性パターン部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、前記剥離性パターン部及び前記剥離層を転写・形成する工程と、
   前記剥離層及び前記剥離性パターン部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有し、
   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液晶表示装置用素子基板の製造方法。
2. 前記リタデーションパターン層を形成する工程は、
   前記画素電極の上方に配向膜を形成した後に、液晶分子が水平方向に配向するように前記配向膜を配向処理する工程と、
   前記配向膜の上に液晶分子が水平方向に配向する光硬化性液晶モノマーを形成する工程と、
   前記光硬化性液晶モノマーを光照射によって硬化させてポリマーを形成する工程と、
   前記ポリマーをパターン化することにより、前記リタデーションパターン層を得る工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用素子基板の製造方法。
3. 前記リタデーションパターン層を形成する工程は、
   前記画素電極の上方に配向膜を形成した後に、液晶分子が水平方向に配向するように前記配向膜を配向処理する工程と、
   前記配向膜の上に、液晶分子が水平方向に配向する光硬化性液晶モノマーを形成する工程と、
   前記反射部に対応する前記光硬化性液晶モノマーを光照射によって部分的に硬化させてポリマーを形成する工程と、
   前記光硬化性液晶モノマーを熱処理することにより、前記透過部に対応する未硬化の前記光硬化性液晶モノマーの液晶分子の配向をランダムにする工程と、
   前記光硬化性液晶モノマーに光照射することにより、前記未硬化の光硬化性液晶モノマーを前記液晶分子の配向がランダムな状態で硬化させる工程とを含み、
   前記液晶分子が水平方向に配向した状態で硬化した前記ポリマーが前記リタデーションパターン層となることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置用素子基板の製造方法。
4. 前記剥離性パターン部を形成する工程において、前記反射部は前記剥離性パターン部の間の凹部に対応し、
   前記リタデーションパターン層を形成する工程は、
   前記画素電極の上方に配向膜を形成し、液晶分子が水平方向に配向するように前記配向膜を配向処理する工程と、
   前記凹部に対応する前記配向膜上のみに、前記液晶分子が水平方向に配向する前記光硬化性液晶モノマーを部分的に塗布する工程と、
   前記凹部内の光硬化性液晶モノマーを光照射によって硬化させて前記リタデーションパターン層を得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液晶表示装置用素子基板の製造方法。
5. 前記リタデーションパターン層を形成する工程は、
   前記画素電極の上方に配向膜を形成した後に、前記反射部に対応する前記配向膜の上で液晶分子が水平方向に配向し、かつ前記透過部に対応する前記配向膜の上で液晶分子が垂直方向に配向するように、前記配向膜を配向処理する工程と、
   前記反射部の前記配向膜の上で液晶分子が水平方向に配向し、かつ前記透過部の前記配向膜の上で液晶分子が垂直方向に配向する光硬化性液晶モノマーを形成する工程と、
   前記光硬化性液晶モノマーを光照射によって硬化させてポリマーを形成する工程とを含み、
   前記液晶分子が水平方向に配向した状態で硬化した前記ポリマーが前記リタデーションパターン層とな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液晶表示置用素子基板の製造方法。
6. 前記リタデーションパターン層を形成する工程と、前記反射パターン層を形成する工程との間に、カラーフィルタを形成する工程をさらに有す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液晶表示装置用素子基板の製造方法。

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