JP2009133948A - 液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】より簡単な構造の半透過反射型の液晶装置、その液晶装置の製造方法、その液晶装置を備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】本適用例の液晶装置100は、一対の基板としての素子基板10および対向基板20と、1つのサブ画素領域内に反射表示領域Rおよび透過表示領域Tを有する複数のサブ画素SGと、素子基板10と対向基板20とに挟まれた反射表示領域Rと透過表示領域Tとを区切ると共に、複数のサブ画素SGをそれぞれ区画する隔壁部21と、を備え、一対の基板の間において、隔壁部21により区画された反射表示領域Rに第1の液晶からなる第1液晶層50aが封入され、隔壁部21により区画された透過表示領域Tに第2の液晶からなる第2液晶層50bが封入されており、第1液晶層50aにおける反射光の位相差値と第2液晶層50bにおける透過光の位相差値をほぼ同等とした。
【選択図】図3
【解決手段】本適用例の液晶装置100は、一対の基板としての素子基板10および対向基板20と、1つのサブ画素領域内に反射表示領域Rおよび透過表示領域Tを有する複数のサブ画素SGと、素子基板10と対向基板20とに挟まれた反射表示領域Rと透過表示領域Tとを区切ると共に、複数のサブ画素SGをそれぞれ区画する隔壁部21と、を備え、一対の基板の間において、隔壁部21により区画された反射表示領域Rに第1の液晶からなる第1液晶層50aが封入され、隔壁部21により区画された透過表示領域Tに第2の液晶からなる第2液晶層50bが封入されており、第1液晶層50aにおける反射光の位相差値と第2液晶層50bにおける透過光の位相差値をほぼ同等とした。
【選択図】図3
Description
本発明は、反射表示領域と透過表示領域とを有する液晶装置、液晶装置の製造方法、電子機器に関する。
液晶装置としては、複数の走査線と複数の信号線とが交差するアレイ基板と、該アレイ基板に対し液晶層を挟んで対向する対向基板とを備え、走査線と信号線とが交差する交差部に、外光を反射する手段と位相差膜とを有する反射部をそれぞれ有する赤、青、緑の画素が配置され、赤の画素の位相差膜での位相差値をrR、緑の画素の位相差膜での位相差値をrG、青の画素の位相差膜での位相差値をrBとしたときに、rR>rG、rG>rB、rR>rBの1つが少なくとも成立し、かつ、120nm<rR<180nm、かつ110nm<rG<170nm、かつ、80nm<rB<140nmである液晶表示装置が知られている(特許文献1)。
上記液晶表示装置は、赤、青、緑の画素の光学特性を考慮し、これらの画素の位相差値を規定することによって、反射表示時のコントラスト比の低下防止と色付きの低減を図ったものである。
また、他の液晶装置としては、液晶層と、該液晶層を挟持する第一の基板および第二の基板とからなり、一画素内に反射表示部と透過表示部とを有し、反射表示部における液晶層のリタデーションが4分の1波長であり、位相差板のリタデーションが2分の1波長である他の液晶表示装置が知られている(特許文献2)。
上記他の液晶表示装置は、所謂半透過型IPS方式を採用しており、上記光学設計とすることにより、透過型IPS方式と同等な広視野角を実現できるとしている。
これらの液晶表示装置では、液晶層に面する側に位相差膜(位相差板)が形成されている。このような内蔵型の位相差膜の形成方法として、特許文献1では、高分子液晶ポリマーと感光性樹脂との混合物を基板上に塗布して写真食刻法によりパターニングする例が挙げられている。
しかしながら、上記位相差膜の形成方法では、赤、青、緑の画素に対応して位相差膜をパターニングする必要があり、製造工程が複雑になるという課題があった。
また、写真食刻法によりパターニングする場合、位相差膜形成材料の大半が無駄になってしまうという課題があった。
また、写真食刻法によりパターニングする場合、位相差膜形成材料の大半が無駄になってしまうという課題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例の液晶装置は、一対の基板と、前記一対の基板に挟まれた領域を反射表示領域と透過表示領域とに区切る隔壁部と、1つの画素領域内に前記反射表示領域および前記透過表示領域を有する複数の画素と、を備え、前記一対の基板の間において、前記隔壁部により区画された前記反射表示領域に第1の液晶からなる第1液晶層が封入され、前記隔壁部により区画された前記透過表示領域に第2の液晶からなる第2液晶層が封入されており、前記第1液晶層における反射光の位相差値と前記第2液晶層における透過光の位相差値がほぼ同等であることを特徴とする。
この構成によれば、第1の液晶と第2の液晶とが隔壁部に区画された反射表示領域と透過表示領域とに分けて封入され、反射表示領域における反射光の位相差値と透過表示領域における透過光の位相差値がほぼ同等である。したがって、光学的な補償がなされた反射表示領域と透過表示領域とを有する複数の画素を備えた半透過反射型の液晶装置を提供することができる。また、このような光学的な補償を行うために、少なくとも反射表示領域に位相差膜を設ける場合に比べて、半透過反射型の液晶装置の構造を簡略化できる。
[適用例2]上記適用例の液晶装置において、前記第1液晶層の層厚と前記第2液晶層の層厚とがほぼ同等であり、前記第1の液晶の複屈折率が前記第2の液晶の複屈折率の半分の値であることが好ましい。
一般的に液晶層の位相差値は、液晶層を構成する液晶の複屈折率と液晶層の層厚とを乗ずることにより与えられる。この構成によれば、一対の基板の間における隔壁部の高さを一定にして、反射表示領域における反射光の位相差値と透過表示領域における透過光の位相差値とをほぼ同等とすることができる。すなわち、構造が単純な所謂シングルギャップ構造を採用することができる。
一般的に液晶層の位相差値は、液晶層を構成する液晶の複屈折率と液晶層の層厚とを乗ずることにより与えられる。この構成によれば、一対の基板の間における隔壁部の高さを一定にして、反射表示領域における反射光の位相差値と透過表示領域における透過光の位相差値とをほぼ同等とすることができる。すなわち、構造が単純な所謂シングルギャップ構造を採用することができる。
[適用例3]上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板のうち一方の基板は、前記反射表示領域に前記第1液晶層の厚みを調整する液晶層厚調整層を有しており、前記第1液晶層の層厚は前記第2液晶層の層厚より小さく、前記第1の液晶の複屈折率が前記第2の液晶の複屈折率より小さいとしてもよい。
この構成によれば、反射表示領域に液晶層厚調整層を有しているので、所謂マルチギャップ構造となる。前述したように、液晶層の位相差値は、液晶層を構成する液晶の複屈折率と液晶層の層厚とを乗ずることにより与えられる。したがって、反射表示領域に設けられた液晶層厚調整層の厚みを調整すれば、複屈折率が異なる第1の液晶および第2の液晶の材料選択における自由度を広げることができる。
この構成によれば、反射表示領域に液晶層厚調整層を有しているので、所謂マルチギャップ構造となる。前述したように、液晶層の位相差値は、液晶層を構成する液晶の複屈折率と液晶層の層厚とを乗ずることにより与えられる。したがって、反射表示領域に設けられた液晶層厚調整層の厚みを調整すれば、複屈折率が異なる第1の液晶および第2の液晶の材料選択における自由度を広げることができる。
[適用例4]上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板のうち一方の基板は、前記隔壁部により区画された複数の前記画素領域に、複数色のフィルタエレメントを有するカラーフィルタを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、構造が単純でカラー表示が可能な半透過反射型の液晶装置を提供することができる。
この構成によれば、構造が単純でカラー表示が可能な半透過反射型の液晶装置を提供することができる。
[適用例5]上記適用例の液晶装置において、前記一対の基板のうち一方の基板は、前記隔壁部により区画された複数の前記画素領域に、複数色のフィルタエレメントを有するカラーフィルタと、前記反射表示領域に前記第1液晶層の厚みを調整する液晶層厚調整層とを有し、少なくとも1色のフィルタエレメントに対する前記液晶層厚調整層の厚みが、他の色のフィルタエレメントに対する前記液晶層厚調整層の厚みと異なることを特徴とする。
この構成によれば、フィルタエレメントの色に対応して液晶層厚調整層の厚みを調整することによって、フィルタエレメントの吸収波長に応じた光学的補正が施された液晶装置を提供することができる。
この構成によれば、フィルタエレメントの色に対応して液晶層厚調整層の厚みを調整することによって、フィルタエレメントの吸収波長に応じた光学的補正が施された液晶装置を提供することができる。
[適用例6]上記適用例の液晶装置において、前記隔壁部が遮光性を有する材料からなることが好ましい。
この構成によれば、反射表示領域と透過表示領域とが遮光性を有する隔壁部で仕切られると共に区画されるので、2つの領域でそれぞれ光漏れが生じても互いに影響され難い。したがって、構造が単純でより引き締まった画像の表示が可能な半透過反射型の液晶装置を提供することができる。
この構成によれば、反射表示領域と透過表示領域とが遮光性を有する隔壁部で仕切られると共に区画されるので、2つの領域でそれぞれ光漏れが生じても互いに影響され難い。したがって、構造が単純でより引き締まった画像の表示が可能な半透過反射型の液晶装置を提供することができる。
[適用例7]本適用例の液晶装置の製造方法は、一対の基板と、1つの画素領域内に反射表示領域および透過表示領域を有する複数の画素とを有する液晶装置の製造方法であって、前記一対の基板のうち一方の基板に、前記複数の画素を区画すると共に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とを区切るように隔壁部を形成する隔壁部形成工程と、前記一方の基板の前記隔壁部により区画された前記反射表示領域に第1の液晶を充填し、前記隔壁部により区画された前記透過表示領域に第2の液晶を充填して、前記一対の基板を接合することにより、前記第1の液晶からなる第1液晶層と、前記第2の液晶からなる第2液晶層とを狭持する組立工程と、を備え、前記第1液晶層における反射光の位相差値と前記第2液晶層における透過光の位相差値がほぼ同等となるように、前記第1の液晶および前記第2の液晶を選定することを特徴とする。
この方法によれば、組立工程では、第1の液晶と第2の液晶とが隔壁部に区画された反射表示領域と透過表示領域とに分けて充填され、反射表示領域における反射光の位相差値と透過表示領域における透過光の位相差値がほぼ同等となる。したがって、光学的な補償がなされた反射表示領域と透過表示領域とを有する複数の画素を備えた半透過反射型の液晶装置を製造することができる。また、このような光学的な補償を行うために、少なくとも反射表示領域に位相差膜を設ける場合に比べて、半透過反射型の液晶装置の製造工程を簡略化できる。
[適用例8]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記隔壁部形成工程は、遮光性を有する材料を用いて前記隔壁部を形成することが好ましい。
この方法によれば、反射表示領域と透過表示領域とが遮光性を有する隔壁部で仕切られると共に区画されるので、反射表示領域と透過表示領域とにおいて、それぞれ光漏れが生じても互いに影響され難い。したがって、構造が単純でより引き締まった画像の表示が可能な半透過反射型の液晶装置を製造することができる。
この方法によれば、反射表示領域と透過表示領域とが遮光性を有する隔壁部で仕切られると共に区画されるので、反射表示領域と透過表示領域とにおいて、それぞれ光漏れが生じても互いに影響され難い。したがって、構造が単純でより引き締まった画像の表示が可能な半透過反射型の液晶装置を製造することができる。
[適用例9]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記組立工程は、前記第1液晶層の層厚と前記第2液晶層の層厚とがほぼ同等となるように、前記一対の基板を接合し、前記第1の液晶の複屈折率が、前記第2の液晶の複屈折率の半分の値であることが好ましい。
この方法によれば、一対の基板の間における隔壁部の高さを一定にして、反射表示領域における反射光の位相差値と透過表示領域における透過光の位相差値とをほぼ同等とすることができる。すなわち、構造が単純な所謂シングルギャップ構造を採用して、半透過反射型の液晶装置を製造することができる。
この方法によれば、一対の基板の間における隔壁部の高さを一定にして、反射表示領域における反射光の位相差値と透過表示領域における透過光の位相差値とをほぼ同等とすることができる。すなわち、構造が単純な所謂シングルギャップ構造を採用して、半透過反射型の液晶装置を製造することができる。
[適用例10]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記一方の基板の前記隔壁部により区画された前記反射表示領域に前記第1液晶層の厚みを調整する液晶層厚調整層を形成する液晶層厚調整層形成工程を備え、前記組立工程は、前記第2の液晶の複屈折率よりも小さい複屈折率を有する前記第1の液晶を前記反射表示領域に充填するとしてもよい。
この方法によれば、反射表示領域に液晶層厚調整層を形成することによって、所謂マルチギャップ構造となる。したがって、反射表示領域に設けられた液晶層厚調整層の厚みを調整すれば、複屈折率が異なる第1の液晶および第2の液晶の材料選択における自由度を広げることができる。ゆえに、液晶材料の入手がより容易になる。
この方法によれば、反射表示領域に液晶層厚調整層を形成することによって、所謂マルチギャップ構造となる。したがって、反射表示領域に設けられた液晶層厚調整層の厚みを調整すれば、複屈折率が異なる第1の液晶および第2の液晶の材料選択における自由度を広げることができる。ゆえに、液晶材料の入手がより容易になる。
[適用例11]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記一方の基板の前記隔壁部により区画された複数の前記画素領域に、複数色のフィルタエレメントを有するカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程を備えるとしてもよい。
この方法によれば、構造が単純でカラー表示が可能な半透過反射型の液晶装置を製造することができる。
この方法によれば、構造が単純でカラー表示が可能な半透過反射型の液晶装置を製造することができる。
[適用例12]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記一方の基板の前記隔壁部により区画された複数の前記画素領域に、複数色のフィルタエレメントを有するカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、前記一方の基板の前記隔壁部により区画された前記反射表示領域に前記第1液晶層の厚みを調整する液晶層厚調整層を形成する液晶層厚調整層形成工程とをさらに備え、前記液晶層厚調整層形成工程は、少なくとも1色のフィルタエレメントに対する前記液晶層厚調整層の厚みが、他の色のフィルタエレメントに対する前記液晶層厚調整層の厚みと異なるように形成することが望ましい。
この方法によれば、フィルタエレメントの色に対応して液晶層厚調整層の厚みを調整することにより、フィルタエレメントの吸収波長に応じた光学的補正を実現することができる。
この方法によれば、フィルタエレメントの色に対応して液晶層厚調整層の厚みを調整することにより、フィルタエレメントの吸収波長に応じた光学的補正を実現することができる。
[適用例13]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記液晶層厚調整層形成工程は、液晶層厚調整層形成材料を含む液状体を液滴として前記反射表示領域に塗布する塗布工程と、塗布された前記液状体を乾燥させることにより、前記液晶層厚調整層を形成する成膜工程とを含むことが好ましい。
この方法によれば、液状体を液滴として塗布する液滴吐出法を採用しているので、液状体の塗布量を調整することにより、反射表示領域における液晶層厚調整層の厚みを容易に制御することができる。すなわち、基板上に液状体を一括塗布して成膜するスピンコートなどの方法に比べて、使用する材料の無駄を省いて、精度よく液晶層厚調整層を形成することができる。
この方法によれば、液状体を液滴として塗布する液滴吐出法を採用しているので、液状体の塗布量を調整することにより、反射表示領域における液晶層厚調整層の厚みを容易に制御することができる。すなわち、基板上に液状体を一括塗布して成膜するスピンコートなどの方法に比べて、使用する材料の無駄を省いて、精度よく液晶層厚調整層を形成することができる。
[適用例14]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記カラーフィルタ形成工程は、フィルタエレメント形成材料を含む少なくとも3色の液状体を液滴として複数の前記画素領域に塗布する塗布工程と、塗布された前記液状体を固化して、少なくとも赤、青、緑、3色の前記フィルタエレメントを形成する成膜工程とを含むことが好ましい。
この方法によれば、液状体を液滴として塗布する液滴吐出法を採用しているので、液状体の塗布量を調整することにより、画素領域におけるフィルタエレメントの厚みを容易に制御することができる。すなわち、複数色のフィルタエレメントをフォトリソグラフィ法により形成する場合に比べて、使用する材料の無駄を省いて、精度よくフィルタエレメントを形成することができる。
この方法によれば、液状体を液滴として塗布する液滴吐出法を採用しているので、液状体の塗布量を調整することにより、画素領域におけるフィルタエレメントの厚みを容易に制御することができる。すなわち、複数色のフィルタエレメントをフォトリソグラフィ法により形成する場合に比べて、使用する材料の無駄を省いて、精度よくフィルタエレメントを形成することができる。
[適用例15]上記適用例の液晶装置の製造方法において、前記組立工程は、前記第1の液晶を液滴として前記反射表示領域に吐出する第1吐出工程、前記第2の液晶を液滴として前記透過表示領域に吐出する第2吐出工程とを含むことが好ましい。
この方法によれば、第1の液晶および第2の液晶は、それぞれ液滴として反射表示領域と透過表示領域とに打ち分けられる。すなわち、液滴吐出法を用いるので、容易に打ち分けが可能である。また、液滴吐出法としてインクジェット法を採用すれば、所望の領域に、量的に高い精度で塗布することができる。
この方法によれば、第1の液晶および第2の液晶は、それぞれ液滴として反射表示領域と透過表示領域とに打ち分けられる。すなわち、液滴吐出法を用いるので、容易に打ち分けが可能である。また、液滴吐出法としてインクジェット法を採用すれば、所望の領域に、量的に高い精度で塗布することができる。
[適用例16]本適用例の電子機器は、上記適用例の液晶装置、または上記適用例の液晶装置の製造方法を用いて製造された液晶装置を搭載したことを特徴とする。
この構成によれば、構造が単純な半透過反射型の液晶装置を搭載しているので、優れたコストパフォーマンスを有する電子機器を提供することができる。
この構成によれば、構造が単純な半透過反射型の液晶装置を搭載しているので、優れたコストパフォーマンスを有する電子機器を提供することができる。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
(実施形態1)
<液晶装置>
まず、本実施形態の液晶装置について説明する。図1は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
<液晶装置>
まず、本実施形態の液晶装置について説明する。図1は、液晶装置の電気的な構成を示す等価回路図である。
図1に示すように、本実施形態の液晶装置100は、複数のサブ画素SGを有している。各サブ画素SGは、画素電極9と、共通電極19と、画素電極9をスイッチング制御するためのTFT(Thin Film Transistor)30とを有している。画素電極9と共通電極19との間には液晶層50が介在している。液晶層50の詳細は後述するが、液晶層50は、第1液晶層50aと第2液晶層50bとに分かれている。共通電極19は走査線駆動回路90から延びる共通線3bと電気的に接続されており、各サブ画素SGにおいて共通の電位に保持されるようになっている。
データ線駆動回路70から延びるデータ線6aがTFT30のソースと電気的に接続されている。データ線駆動回路70は、画像信号S1,S2,…,Snを、データ線6aを介して各サブ画素SGに供給する。前記画像信号S1〜Snはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線6a同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。
また、TFT30のゲートには、走査線駆動回路90から延びる走査線3aが電気的に接続されている。走査線駆動回路90から所定のタイミングで走査線3aにパルス的に供給される走査信号G1,G2,…,Gmが、この順に線順次でTFT30のゲートに印加されるようになっている。画素電極9は、TFT30のドレインに電気的に接続されている。
スイッチング素子であるTFT30が走査信号G1,G2,…,Gmの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線6aから供給される画像信号S1,S2,…,Snが所定のタイミングで画素電極9に書き込まれるようになっている。画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1,S2,…,Snは、画素電極9と液晶を介して対向する共通電極19との間で一定期間保持される。
図2は、画素の構造を示す概略平面図である。図2に示すように、液晶装置100は、R(赤)、G(緑)、B(青)、3色のフィルタエレメント22R,22G,22Bに対応する3つのサブ画素SGを単位として構成された複数の画素を有している。以降、1つのサブ画素SGが形成された領域をサブ画素領域と呼ぶ。各サブ画素SGには、略梯子状に形成された複数のスリット(隙間)29を有する矩形の画素電極9が設けられている。画素電極9の外周を取り囲むようにして、走査線3aと共通線3bと複数のデータ線6aとが配置されている。
走査線3aとデータ線6aとの交差部近傍にTFT30が形成されており、TFT30はデータ線6a及び画素電極9と電気的に接続されている。また、画素電極9と平面視でほぼ重なる位置に矩形状の共通電極19が形成されている。
走査線3aとデータ線6aとの交差部近傍にTFT30が形成されており、TFT30はデータ線6a及び画素電極9と電気的に接続されている。また、画素電極9と平面視でほぼ重なる位置に矩形状の共通電極19が形成されている。
画素電極9は、ITO等の透明導電材料からなる導電膜である。1つのサブ画素SGの画素電極9に17本のスリット29が形成されている。各スリット29は、走査線3a及びデータ線6aの双方と交差する方向(図中斜め方向)に延びて、Y軸方向において等間隔に配列するように形成されている。各スリット29は略同一の幅に形成され、互いに平行である。これにより、画素電極9は、複数本(図示では16本)の帯状電極部9cを有することになる。スリット29が一定の幅を有して等間隔で配列していることから、帯状電極部9cも一定の幅を有して等間隔で配列している。本実施形態では、スリット29の幅と帯状電極部9cの幅はいずれも4μmである。
共通電極19は、ITO等の透明導電材料からなる平面視ほぼ矩形状の透明共通電極19tと、アルミニウムや銀などの光反射性を有する金属材料からなる平面視ほぼ矩形状の反射共通電極19rとからなる。透明共通電極19tと反射共通電極19rとは、互いの辺端部において電気的に接続されている。
反射共通電極19rは、走査線3aと平行に延びる共通線3bと一体に形成されている。したがって、透明共通電極19tと反射共通電極19rとからなる共通電極19は共通線3bと電気的に接続されている。
反射共通電極19rの形成領域が当該サブ画素SGの反射表示領域Rを構成しており、透明共通電極19tの形成領域が透過表示領域Tを構成している。すなわち、液晶装置100は、反射共通電極19rが反射層として機能し、各サブ画素SG内に反射表示領域Rと透過表示領域Tとを備えている。
反射共通電極19rは、走査線3aと平行に延びる共通線3bと一体に形成されている。したがって、透明共通電極19tと反射共通電極19rとからなる共通電極19は共通線3bと電気的に接続されている。
反射共通電極19rの形成領域が当該サブ画素SGの反射表示領域Rを構成しており、透明共通電極19tの形成領域が透過表示領域Tを構成している。すなわち、液晶装置100は、反射共通電極19rが反射層として機能し、各サブ画素SG内に反射表示領域Rと透過表示領域Tとを備えている。
なお、共通線3bと反射共通電極19rとを別々の導電膜を用いて形成し、これらを電気的に接続してもよい。その方法としては、反射共通電極19rと共通線3bとを層間絶縁膜を介して異なる配線層に形成し、層間絶縁膜に開口したコンタクトホールを介して両者を接続する方法が挙げられる。また、透明共通電極19tが反射共通電極19rを覆って形成されていてもよい。
TFT30は、走査線3a上に部分的に形成された島状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層35と、データ線6aを分岐して半導体層35上に延出されたソース電極31と、半導体層35上から画素電極9の形成領域に延びる矩形状のドレイン電極32とを備えている。
走査線3aは、半導体層35と対向する位置でTFT30のゲート電極として機能する。ドレイン電極32と画素電極9とは、両者が平面的に重なる位置に形成された画素コンタクトホール47を介して電気的に接続されている。
なお、図示のサブ画素SGにおいて、画素電極9と共通電極19とが平面視で重なる領域が、当該サブ画素SGの容量として機能するので、画像信号を保持するために別途保持容量をサブ画素SGの形成領域内に設ける必要が無く、高い開口率を得ることができる。
走査線3aは、半導体層35と対向する位置でTFT30のゲート電極として機能する。ドレイン電極32と画素電極9とは、両者が平面的に重なる位置に形成された画素コンタクトホール47を介して電気的に接続されている。
なお、図示のサブ画素SGにおいて、画素電極9と共通電極19とが平面視で重なる領域が、当該サブ画素SGの容量として機能するので、画像信号を保持するために別途保持容量をサブ画素SGの形成領域内に設ける必要が無く、高い開口率を得ることができる。
図3を参照して、液晶装置100の構造をさらに詳しく説明する。図3は、液晶装置の構造を示す概略断面図である。詳しくは、同図(a)は、図2のA−A'線で切った断面図、同図(b)は、図2のB−B'線で切った断面図である。
図3(a)に示すように、液晶装置100は、一対の基板のうち一方の基板としての対向基板20と、他方の基板としての画素電極9および共通電極19を有する素子基板10とにより、液晶層50を挟持している。素子基板10と対向基板20とに挟まれた領域(表示領域)において、カラーフィルタ22と、カラーフィルタ22(22G)をサブ画素SGごと(色ごと)に区画すると共に、反射表示領域Rと透過表示領域Tとを区切る隔壁部21とを備えている。
隔壁部21によって区画された反射表示領域Rに第1液晶層50aが封入され、隔壁部21によって区画された透過表示領域Tに第2液晶層50bが封入されている。第1液晶層50aおよび第2液晶層50bの層厚(セル厚)dは、ほぼ同等となっている。
このように反射表示と透過表示とを行う液晶装置100では、光学設計上、反射共通電極19rによって反射した外光(反射光)と、透過表示領域Tを透過する透過光とにおいて、位相の差が生ずると、反射黒表示を行う際に色付きが生じ、高コントラストな反射表示を得ることが困難になるという課題がある。これは、反射光が透過光に対して倍以上の光路を経て対向基板20側から射出することに起因する。
上記位相の差、所謂位相差値(リタデーション)は、液晶の複屈折率Δnと層厚dとを乗ずることによって与えられる。
そこで本実施形態では、正の誘電異方性を有し、複屈折率Δnが異なる第1の液晶と第2の液晶とを用い、一対の基板の間において、隔壁部21で区画された反射表示領域Rに第1の液晶からなる第1液晶層50aを挟持させ、隔壁部21で区画された透過表示領域Tに第2の液晶からなる第2液晶層50bを挟持させた。第1の液晶の複屈折率を第2の液晶の複屈折率の半分の値とすることにより、ほぼ同等の層厚dであっても、反射表示領域Rにおける第1液晶層50aの位相差値を、透過表示領域Tにおける第2液晶層50bの位相差値に対してほぼ半分とした。これにより、透過表示領域Tを透過する光(透過光)と反射表示領域Rに入射して反射共通電極19rで反射し、再び上偏光板24に入射する光(反射光)との位相の差を無くした。
上記位相の差、所謂位相差値(リタデーション)は、液晶の複屈折率Δnと層厚dとを乗ずることによって与えられる。
そこで本実施形態では、正の誘電異方性を有し、複屈折率Δnが異なる第1の液晶と第2の液晶とを用い、一対の基板の間において、隔壁部21で区画された反射表示領域Rに第1の液晶からなる第1液晶層50aを挟持させ、隔壁部21で区画された透過表示領域Tに第2の液晶からなる第2液晶層50bを挟持させた。第1の液晶の複屈折率を第2の液晶の複屈折率の半分の値とすることにより、ほぼ同等の層厚dであっても、反射表示領域Rにおける第1液晶層50aの位相差値を、透過表示領域Tにおける第2液晶層50bの位相差値に対してほぼ半分とした。これにより、透過表示領域Tを透過する光(透過光)と反射表示領域Rに入射して反射共通電極19rで反射し、再び上偏光板24に入射する光(反射光)との位相の差を無くした。
この場合、第1の液晶の複屈折率をΔn1とし、第2の液晶の複屈折率をΔn2とすると、2Δn1=Δn2である。また、λを光の波長とすると、Δn1×d=λ/4となるように第1の液晶を選定した。一方で第2の液晶は、Δn2×d=λ/2となるように選定した。なお、層厚dは、必ずしも一定でなく液晶装置100の製造上のばらつきを有する。よって、実質上の透過表示、反射表示における不具合が生じないように、上記ばらつきを抑えることが好ましい。言い換えれば、製造上の上記ばらつきを肯定すると、上記透過光と反射光とにおける位相は、上記ばらつきに起因する差を有していてもよい。
透明なガラス等からなる素子基板10上には、走査線3a、共通電極19および共通線3bが形成されている。これらの走査線3a、共通電極19及び共通線3bを覆って、シリコン酸化物膜等からなる絶縁薄膜11が形成されている。絶縁薄膜11上には、TFT30を構成する島状の半導体層35と、半導体層35と一部が重なるようにソース電極31(データ線6a)と、ドレイン電極32とが形成されている。これらの半導体層35、ソース電極31およびドレイン電極32を覆って、シリコン酸化物膜や樹脂膜からなる層間絶縁膜12が形成されている。層間絶縁膜12上には、画素電極9が形成され、層間絶縁膜12を貫通してドレイン電極32に達する画素コンタクトホール47を介して、画素電極9とドレイン電極32とが電気的に接続されている。共通電極19における透明共通電極19tと反射共通電極19rの境界は、ちょうど透過表示領域Tと反射表示領域Rとを仕切る隔壁部21の直下に位置している。
画素電極9を覆って、ポリイミド等からなる配向膜18が形成されている。配向膜18は、ラビング処理等の配向処理を施されて液晶を所定方向に配向させるようになっている。本実施形態では、配向膜18による配向規制方向は、データ線6aの延在方向と平行であり、画素電極9のスリット29の延在方向とは交差する方向である。
素子基板10と同じく、透明なガラス等からなる対向基板20上には、液晶層50側に向かってカラーフィルタ22(22G)と、第1液晶層50aと、第2液晶層50bと、これらの各構成要素を実質的に区画する隔壁部21と、配向膜23とが順に形成されている。また、対向基板20の表面(液晶層50側に対して反対側の表面)には、上偏光板24が貼り付けられている。上偏光板24および素子基板10側の下偏光板14の光学的な配置は、クロスニコルとなっている。第1液晶層50aおよび第2液晶層50bを構成する液晶分子は、一対の基板の間において、所定の角度を有して両基板面に対して平行な方向に配向するように、各配向膜18,23がラビング処理されている。
隔壁部21は、ブラックマトリクス(BM)と呼ばれるものである。その形成方法は、例えば、対向基板20の表面に遮光性材料として黒色顔料などを含む樹脂材料を、オフセットなどの印刷法でパターニングする方法が挙げられる。また、上記樹脂材料として感光性を有するものを選択すれば、全面に塗布された上記樹脂材料をフォトリソグラフィ法でパターニングすることも可能である。本実施形態では、隔壁部21をカラーフィルタ22(22G)を区画すると共に、一対の基板を接合した際にセル厚dが確保されるように、その高さを設定する。したがって、厚膜となるように、複数回に亘って積層することにより形成してもよい。この場合、隔壁部21の高さはおよそ3.5〜4μm、カラーフィルタ22の膜厚はおよそ1.5〜2μm、第1液晶層50aおよび第2液晶層50bの層厚はおよそ2μmである。また、透過表示領域Tと反射表示領域Rとを仕切る隔壁部21のY軸方向における長さ(言い換えれば幅)は、当該隔壁部21の直下に透明共通電極19tと反射共通電極19rの境界が位置するように、素子基板10と対向基板20との組立時のY軸方向の位置精度を考慮して決定することが好ましい。
カラーフィルタ22は、各色のフィルタエレメント形成材料(着色材料)を含む樹脂材料を、上記隔壁部21の開口部を埋めるように形成する。形成方法としては、上記樹脂材料を含む液状体を液滴吐出法(インクジェット法)を用いて塗布し、塗布された液状体を乾燥させてカラーフィルタ22を形成する方法が挙げられる。このような液滴吐出法を用いれば、フォトリソグラフィ法を用いて形成する場合に比べて、隔壁部21によって区画されたサブ画素領域に必要量の上記液状体を無駄なく塗布することが可能である。また、フォトマスクを必要とせず、露光・現像等の製造工程を省くこともできる。
図3(b)に示すように、各サブ画素SGの隔壁部21により区画された領域にカラーフィルタ22における各色のフィルタエレメント22R,22G,22Bが設けられている。
各色のフィルタエレメント22R,22G,22Bの膜厚は、ほぼ同一である。これにより、カラー表示を可能とするものである。なお、各フィルタエレメント22R,22G,22Bの膜厚をほぼ同一とすることに限定されず、色ごと、あるいは同色のフィルタエレメントであっても反射表示領域Rと透過表示領域Tとで膜厚を変えてもよい。これにより、反射表示領域Rおよび透過表示領域Tの光学特性に応じて表示色の色相や彩度を調整することができる。すなわち、より見映えのよいカラー表示を可能とする。
次に上記液晶装置100について、光学設計の条件をまとめて説明する。図4は、液晶装置の光学設計条件の1例を示す概略図である。図4に示すように液晶装置100の光学設計条件は、上偏光板24の偏光軸と下偏光板14の偏光軸とが直交している。液晶層50(第1液晶層50a、第2液晶層50b)における液晶分子の遅相軸の配向方向は、画素電極9と共通電極19との間に所定の駆動電圧が印加されないOFF状態では、上偏光板24の偏光軸に対して平行な状態となっている。画素電極9と共通電極19との間に所定の駆動電圧が印加されたON状態では、上偏光板24の偏光軸に対して45度の角度で交差することになる。これにより、OFF状態では、下偏光板14を透過して偏光された透過光(直線偏光)は、第2液晶層50bでλ/2の位相が与えられ、透過光の振動方向が上偏光板24の偏光軸と直交する方向に変換される(吸収軸と平行となる)ので遮光される。一方で反射表示領域Rにおいて上偏光板24を透過して偏光した入射光(直線偏光)は、第1液晶層50aによりλ/4の位相が与えられ、可視波長のほぼ全域において略円偏光となって反射共通電極19rに入射する。反射共通電極19rで反射した反射光は、再び上偏光板24に入射する際に上偏光板24の偏光軸に対して垂直な偏光に変換されるため、光が透過しない。したがって、所謂黒表示状態(ノーマリーブラック)となる。ON状態では、液晶分子の配向方向が上偏光板24および下偏光板14それぞれに対して45度となるため、カラーフィルタ22を透過した透過光および反射光の振動方向は上偏光板24の偏光軸と平行となり上偏光板24を透過する。よって、フィルタエレメント22R,22G,22Bの色に対応したカラー表示状態となる。
以上、本実施形態の液晶装置100は、サブ画素SGごとに反射表示領域Rと透過表示領域Tとを有し、素子基板10側に設けられた画素電極9と共通電極19との間に駆動電圧を印加して、液晶層50(第1液晶層50aおよび第2液晶層50b)を駆動する所謂FFS(Fringe Field Switching)方式と呼ばれるものである。黒表示時における色付きが抑制され、コントラスト低下が少ない反射表示および透過表示を実現している。
なお、このような液晶装置100は、素子基板10の背面側に、白色のLEDや冷陰極管などの光源からの光を液晶装置100に導く導光板や拡散板、反射板などを備えた照明装置を配して用いられる。
<液晶装置の製造方法>
次に、本実施形態の液晶装置100の製造方法について、図を参照して説明する。図5は、液晶装置の製造方法を示すフローチャートである。また、図6(a)〜(e)および図7(f)〜(g)は液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。
図5に示すように、本実施形態の液晶装置100の製造方法は、隔壁部形成工程(ステップS1)と、カラーフィルタ形成工程(ステップS2)と、配向膜形成工程(ステップS3)とを備えている。また、第1の液晶を充填する工程(ステップS4)と、第2の液晶を充填する工程(ステップS5)と、一対の基板である素子基板10と対向基板20とを接合して液晶層50を挟持するように組み立てる組立工程(ステップS6)とを備えている。
図5のステップS1は、隔壁部形成工程である。ステップS1では、図6(a)に示すように、複数の開口部21aを有する隔壁部21を形成する。具体的には、対向基板20の表面に、遮光性を有する隔壁部形成材料をオフセットなどの印刷法を用いて塗布、パターニングする方法、感光性を有する隔壁部形成材料を所定の膜厚で塗布して、露光・現像することによって隔壁部21をパターニングする方法が挙げられる。隔壁部21は、前述のサブ画素領域を区画して開口すると共に、反射表示領域Rと透過表示領域Tとを仕切るように形成する(図3参照)。隔壁部21の膜厚すなわち高さは、後に形成されるカラーフィルタ22の各フィルタエレメント22R,22G,22Bを区画すると共に、第1液晶層50a、第2液晶層50bの層厚d(図3参照)を確保可能な高さ(この場合、3.5〜4μm)となるように調整する。そして、ステップS2へ進む。
図5のステップS2は、カラーフィルタ形成工程である。ステップS2では、まず、図6(b)に示すように、フィルタエレメント形成材料を含む3色の液状体4R,4G,4Bをそれぞれ所望の開口部21a(隔壁部21により区画されたサブ画素領域)に塗布する。本実施形態では、3色の液状体4R,4G,4Bをそれぞれ異なる吐出ヘッド1R,1G,1Bに充填し、各吐出ヘッド1R,1G,1Bと対向基板20とを相対的に走査することにより、各吐出ヘッド1R,1G,1Bに設けられた複数のノズル2から液滴として吐出する。3色の液状体4R,4G,4Bをほぼ同時に吐出してもよいし、個々に吐出してもよい。吐出ヘッド1R,1G,1Bとして例えばインクジェットヘッドを用いれば、必要量の液状体4R,4G,4Bをそれぞれ精度よく、かつ無駄なく所望の開口部21aに塗布することができる。
なお、液状体4R,4G,4Bを塗布する前に、隔壁部21が形成された対向基板20の塗布面を親液処理し、隔壁部21を撥液処理することが好ましい。親液処理の方法としては、酸素ガスを処理ガスとするプラズマ処理が挙げられる。また、撥液処理の方法としては、CF4を処理ガスとするプラズマ処理が挙げられる。このような表面処理を施すことにより、ムラなく液状体4R,4G,4Bを開口部21a内に塗布することができる。
次に、塗布された液状体4R,4G,4Bを乾燥させ、溶媒成分を除去することにより、図6(c)に示すように赤(R)に対応したフィルタエレメント22R、緑(G)に対応したフィルタエレメント22G、青(B)に対応したフィルタエレメント22Bをそれぞれ所定の膜厚(およそ1.5〜2μm)で形成することができる。そして、ステップS3へ進む。
図5のステップS3は、配向膜形成工程である。ステップS3では、図6(d)に示すように、隔壁部21と各フィルタエレメント22R,22G,22Bの表面を覆うように配向膜23を形成する。配向膜23の形成方法としては、配向膜材料としてのポリイミドやポリアミック酸を含む有機溶液を塗布して、溶媒成分を除去する乾燥・焼成を行うことにより成膜化する。塗布方法としては、スピンコート、スリットコートなどの方法や、オフセットなどの印刷法、液滴吐出法が挙げられる。成膜化した配向膜23は、その表面を一定の方向にラビング処理する。なお、上記有機溶液を塗布する前に、塗布面の濡れ性を改善する表面処理を施してもよい。例えば、紫外線照射や酸素を処理ガスとするプラズマ処理などが挙げられる。そして、ステップS4へ進む。
図5のステップS4は、反射表示領域Rに第1の液晶を吐出する第1吐出工程としての第1の液晶充填工程である。ステップS4では、図6(e)に示すように、隔壁部21で区画された反射表示領域Rに、第1の液晶51を液滴として吐出する。吐出方法としては、ステップS2と同様に、複数のノズル2を有する吐出ヘッド1Aに第1の液晶51を充填し、吐出ヘッド1Aと対向基板20とを相対的に走査することにより、ノズル2から第1の液晶51を液滴として吐出する。必要量の第1の液晶51を各反射表示領域Rに精度よく、かつ無駄なく塗布することができる。そして、ステップS5へ進む。
図5のステップS5は、透過表示領域Tに第2の液晶を吐出する第2吐出工程としての第2の液晶充填工程である。ステップS5では、ステップS4と同様にして、図6(e)に示すように、吐出ヘッド1Bに第2の液晶52を充填し、吐出ヘッド1Bと対向基板20とを相対的に走査することにより、ノズル2から第2の液晶52を液滴として隔壁部21で区画された透過表示領域Tに吐出する。必要量の第2の液晶52を各透過表示領域Tに精度よく、かつ無駄なく塗布することができる。そして、ステップS6へ進む。
なお、ステップS4およびステップS5において、どのような液晶材料を選定するかによっては、粘度が液滴吐出法(インクジェット法)に適さないことも考えられる。その場合には、液晶材料自体、あるいは吐出ヘッド1A,1Bを室温以上に加温して、粘度をおよそ30mPa・s以下とすることが望ましい。また、2種類の液晶材料が混じり合わないように、反射表示領域Rおよび透過表示領域Tにおける塗布量は、必要量に対してわずかに減じておくことが望ましい。
また、2種類の液晶材料の塗布は、同一吐出工程で行ってもよい。それぞれに異なる種類の液晶材料が充填された吐出ヘッド1A,1Bと、対向基板20とを相対的に走査すれば、ほぼ同時に2種の液晶材料を所望の領域に吐出することができる。
また、前述したように第1の液晶51の複屈折率は、第2の液晶52の複屈折率よりも小さく、半分の値となるように選定されている。
また、2種類の液晶材料の塗布は、同一吐出工程で行ってもよい。それぞれに異なる種類の液晶材料が充填された吐出ヘッド1A,1Bと、対向基板20とを相対的に走査すれば、ほぼ同時に2種の液晶材料を所望の領域に吐出することができる。
また、前述したように第1の液晶51の複屈折率は、第2の液晶52の複屈折率よりも小さく、半分の値となるように選定されている。
図5のステップS6は、組立工程である。ステップS6では、まず、図7(f)に示すように、第1の液晶51と第2の液晶52とが塗布された対向基板20と、画素電極9、共通電極19(反射共通電極19rおよび透明共通電極19t)を有する素子基板10とを、チャンバー(図示省略)内において所定の位置で対向配置する。そして、チャンバー内を減圧状態とし、塗布された第1の液晶51および第2の液晶52の中に溶解する窒素、酸素、炭酸ガス、水蒸気などの気体を脱気する。続いて、素子基板10または対向基板20のいずれか一方において、複数の画素を有する表示領域を囲むように設けられたシール材(接着剤)を介して、素子基板10と対向基板20とを接合する。シール材としては、紫外線硬化型または熱硬化型のエポキシ系あるいはアクリル系の接着剤を用いることができる。これにより、図7(g)に示すように、第1の液晶51からなる第1液晶層50aと第2の液晶52からなる第2液晶層50bとを素子基板10と対向基板20との間に封入する。
このようにしてできあがった液晶セルの表裏面に上偏光板24と下偏光板14とを貼り付ける。そして、駆動回路と接続することにより液晶装置100が完成する。
このような液晶装置100の製造方法によれば、反射表示領域Rと透過表示領域Tとにおける光学的な補償を行うために、位相差板を液晶セル外に貼り付ける工程や、液晶セル内に位相差膜を形成する工程などが不要となり、より単純な構造で反射表示と透過表示とを実現できる液晶装置100を製造することができる。
また、液晶層50を同種の液晶材料により構成する場合に比べて、第1の液晶51と第2の液晶52とを打ち分けて第1液晶層50aと第2液晶層50bとを構成するので、反射表示、透過表示に適した液晶材料を選定して用いることができる。
さらに、カラーフィルタ形成工程(ステップS2)や液晶充填工程(ステップS4、ステップS5)において、液滴吐出法(インクジェット法)を用いているので、使用する材料の無駄を省き、簡略化された製造工程で効率よく液晶装置100を製造することができる。
(実施形態2)
<他の液晶装置>
次に、実施形態2の液晶装置およびその製造方法について図を参照して説明する。図8(a)および(b)は、実施形態2の液晶装置の構造を示す概略断面図である。なお、上記実施形態1と同じ構成の部分については同じ符号を用いて説明する。
<他の液晶装置>
次に、実施形態2の液晶装置およびその製造方法について図を参照して説明する。図8(a)および(b)は、実施形態2の液晶装置の構造を示す概略断面図である。なお、上記実施形態1と同じ構成の部分については同じ符号を用いて説明する。
図8(a)に示すように、本実施形態の液晶装置200は、上記実施形態1に対して、反射表示領域Rにおいて、第1液晶層50aの厚みを調整する液晶層厚調整層25(25G)をさらに備えている。基本的な光学設計条件は、上記実施形態1の液晶装置100と同じであり、図4に示された条件を採用できる。
液晶層厚調整層25(25G)は、透明性と光学的等方性とを有しており、隔壁部21により区画された反射表示領域Rにおいて、フィルタエレメント22Gに積層されている。これにより、反射表示領域Rの第1液晶層50aの層厚と、透過表示領域Tの第2液晶層50bの層厚とを異ならせている。この場合、透過表示領域Tにおいては、第2液晶層50bの層厚をdとし、反射表示領域Rにおいては、第1液晶層50aの層厚を層厚dよりも小さい(薄い)xとしている。
前述したように液晶層における位相差値は、当該液晶層を構成する液晶の複屈折率Δnと層厚とを乗ずることによって与えられる。したがって、第1液晶層50aの位相差値はΔn1×xとなる。また、第2液晶層50bの位相差値はΔn2×dとなる。反射表示領域Rにおける反射光の位相差値と透過表示領域Tの透過光の位相差値をほぼ同等とする場合、すなわち、2Δn1×x=Δn2×dとする場合、x=(Δn2/2Δn1)dとなる。第1液晶層50aの層厚xを第2液晶層50bの層厚dに比べて小さくすることにより、第1液晶層50aを構成する第1の液晶51の複屈折率Δn1と第2液晶層50bを構成する第2の液晶52の複屈折率Δn2とを近づけることが可能となる。
したがって、光学特性における温度依存性などの特性が類似した液晶材料の群の中から第1の液晶51と第2の液晶52とを選定することが可能となる。よって、液晶材料の選定における自由度が高まると共に、反射表示領域Rと透過表示領域Tとの光学特性を合わせやすい。
また、図8(b)に示すように、各フィルタエレメント22R,22G,22Bの色に対応して、液晶層厚調整層25の厚みを異ならせることも可能である。これにより、各フィルタエレメント22R,22G,22Bの吸収波長に応じて、反射表示における光学的な色補正が可能となる。この場合、緑色(G)のフィルタエレメント22Gに対する液晶層厚調整層25Gを基準として、赤色(R)のフィルタエレメント22Rに対する液晶層厚調整層25Rをより薄く、青色(B)のフィルタエレメント22Bに対する液晶層厚調整層25Bをより厚く設定している。
なお、各液晶層厚調整層25R,25G,25Bの層厚を互いに異ならせなくてもよい。少なくとも1色のフィルタエレメントに対する液晶層厚調整層25の層厚を他のフィルタエレメントに対する液晶層厚調整層25の層厚と異ならせることにより、相応の効果を得ることができる。
なお、各液晶層厚調整層25R,25G,25Bの層厚を互いに異ならせなくてもよい。少なくとも1色のフィルタエレメントに対する液晶層厚調整層25の層厚を他のフィルタエレメントに対する液晶層厚調整層25の層厚と異ならせることにより、相応の効果を得ることができる。
<他の液晶装置の製造方法>
次に、実施形態2の液晶装置の製造方法について図を参照して説明する。図9は、実施形態2の液晶装置の製造方法を示すフローチャートである。
図9に示すように、本実施形態の液晶装置200の製造方法は、隔壁部形成工程(ステップS11)と、カラーフィルタ形成工程(ステップS12)と、液晶層厚調整層形成工程(ステップS13)と、配向膜形成工程(ステップS14)とを備えている。また、第1の液晶を充填する工程(ステップS15)と、第2の液晶を充填する工程(ステップS16)と、一対の基板である素子基板10と対向基板20とを接合して液晶層50を挟持するように組み立てる組立工程(ステップS17)とを備えている。上記実施形態1の液晶装置100の製造方法と同じ内容の製造工程については、説明を省略する。
次に、実施形態2の液晶装置の製造方法について図を参照して説明する。図9は、実施形態2の液晶装置の製造方法を示すフローチャートである。
図9に示すように、本実施形態の液晶装置200の製造方法は、隔壁部形成工程(ステップS11)と、カラーフィルタ形成工程(ステップS12)と、液晶層厚調整層形成工程(ステップS13)と、配向膜形成工程(ステップS14)とを備えている。また、第1の液晶を充填する工程(ステップS15)と、第2の液晶を充填する工程(ステップS16)と、一対の基板である素子基板10と対向基板20とを接合して液晶層50を挟持するように組み立てる組立工程(ステップS17)とを備えている。上記実施形態1の液晶装置100の製造方法と同じ内容の製造工程については、説明を省略する。
図10(a)〜(d)は、実施形態2の液晶装置の製造方法を示す概略断面図である。
図9のステップS11は、隔壁部形成工程である。ステップS11では、上記実施形態1のステップS1と同様に、サブ画素SGを区画して開口すると共に、反射表示領域Rと透過表示領域Tとを仕切るように隔壁部21を形成する(図6(a)参照)。そして、ステップS12へ進む。
図9のステップS12は、カラーフィルタ形成工程である。ステップS12では、上記実施形態1のステップS2と同様に、フィルタエレメント形成材料を含む3色の液状体4R,4G,4Bをそれぞれ所望の開口部21a(サブ画素領域)に塗布し、塗布された液状体4R,4G,4Bを乾燥させることにより3色のフィルタエレメント22R,22G,22Bを形成する(図6(b)および(c)参照)。そして、ステップS13へ進む。
図9のステップS13は、液晶層厚調整層形成工程である。ステップS13では、図10(a)に示すように、まず、液晶層厚調整層形成材料を含む液状体7を隔壁部21で区画された反射表示領域Rに塗布する。この場合も液滴吐出法(インクジェット法)を用い、上記液状体7を吐出ヘッド1に充填し、吐出ヘッド1と対向基板20とを相対的に走査することにより、吐出ヘッド1に設けられた複数のノズル2から液滴として吐出する。
液晶層厚調整層形成材料としては、例えば、光硬化型のアクリル系樹脂材料を用いる。液状体7は、3色のフィルタエレメント22R,22G,22B上において成膜後に膜厚が異なるように、対応する開口部21aに塗布する塗布量を異ならせる。
次に、図10(b)に示すように、紫外線を照射して硬化させ、液晶層厚調整層25R,25G,25Bをそれぞれ形成する。液晶層厚調整層25R,25Bの層厚は、液晶層厚調整層25Gを基準として設定されている。なお、液晶層厚調整層形成材料は、光硬化型のアクリル系樹脂材料に限らず、透明性と等方性とが確保できれば、熱硬化型の樹脂材料でもよい。そして、ステップS14へ進む。
図9のステップS14は、配向膜形成工程である。ステップS14では、図10(c)に示すように、上記実施形態1のステップS3と同様にして、隔壁部21と液晶層厚調整層25R,25G,25Bとを覆うように配向膜23を形成する。成膜化した配向膜23は、その表面を一定の方向にラビング処理する。そして、ステップS15へ進む。
図9のステップS15は、第1の液晶充填工程である。ステップS15では、図10(d)に示すように、上記実施形態1のステップS4と同様にして、第1の液晶51を吐出ヘッド1Aに充填し、隔壁部21で区画された反射表示領域Rに複数のノズル2から第1の液晶51を液滴として吐出する。そして、ステップS16へ進む。
図9のステップS16は、第2の液晶充填工程である。ステップS16では、図10(d)に示すように、上記実施形態1のステップS5と同様にして、第2の液晶52を吐出ヘッド1Bに充填し、隔壁部21で区画された透過表示領域Tに複数のノズル2から第2の液晶52を液滴として吐出する。
上記ステップS15およびステップS16では、フィルタエレメント22R,22G,22Bの色ごとに、液晶材料の塗布量を異ならせる。そして、ステップS17へ進む。
図9のステップS17は、組立工程である。ステップS17では、上記実施形態1のステップS6と同様にして、第1の液晶51と第2の液晶52とが塗布された対向基板20と素子基板10とを接合して組み立てる。そして、できあがった液晶セルの表裏面に上偏光板24と下偏光板14とを貼り付ける。これにより、図8(a)および(b)に示した液晶装置200ができあがる。
このような液晶装置200の製造方法によれば、上記実施形態1の効果に加えて、液晶層厚調整層25(25R,25G,25B)をさらに設けることにより、第1の液晶51および第2の液晶52の選択における自由度を高めることができる。また、液晶層厚調整層25R,25G,25Bごとの膜厚を異ならせることにより、反射表示における表示色の色補正を行うことができる。
(実施形態3)
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器としての携帯型電話機について説明する。図11は、電子機器としての携帯型電話機を示す概略斜視図である。
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器としての携帯型電話機について説明する。図11は、電子機器としての携帯型電話機を示す概略斜視図である。
図11に示すように、本実施形態の携帯型電話機300は、操作用の入力部と表示部301とを備えた本体を有する。表示部301には、上記液晶装置100または上記液晶装置200と、これを照明する照明装置とが組み込まれている。したがって、照明装置からの透過光を利用した透過表示と、外光などの入射光を利用した反射表示とにより、表示された情報を確認することが可能である。すなわち、屋外など十分な明るさの環境下では、照明装置を駆動せず、反射表示により情報を確認することができる。すなわち、省電力化を実現し、長い電池寿命を有する携帯型電話機300を実現している。
携帯型電話機300は、上記実施形態1の液晶装置100または上記実施形態2の液晶装置200、あるいは上記液晶装置100の製造方法を用いて製造された液晶装置100または上記液晶装置200の製造方法を用いて製造された液晶装置200を搭載している。したがって、見映えのよい表示品質を有し、コストパフォーマンスに優れた携帯型電話機300を提供することができる。
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
(変形例1)上記実施形態1の液晶装置100において、隔壁部21の配置は、これに限定されない。図12(a)および(b)は、隔壁部の配置を示す概略平面図である。上記実施形態1においては、図12(a)に示すように、隔壁部21を格子状に設け、各サブ画素SG(実質的には各フィルタエレメント22R,22G,22B)を区画すると共に、Y軸方向(同色のフィルタエレメントがストライプ状に配列する方向)において反射表示領域Rと透過表示領域Tとを区切った。これに対して、同図(b)に示すように、Y軸方向に直交するX軸方向において、反射表示領域Rと透過表示領域Tとを区切るように構成してもよい。このように、反射表示領域Rと透過表示領域Tとを隔壁部21によってどのように区切るかは、サブ画素SGの形状や視角特性などを考慮してより効果的な反射表示領域Rおよび透過表示領域Tの配置を決定すればよい。この他にも、サブ画素SG内において、島状に反射表示領域Rを孤立させて設けることも可能である。
(変形例2)上記実施形態2の液晶装置200において、隔壁部21、液晶層厚調整層25の配置は、これに限定されない。例えば、図8(a)および(b)において、対向基板20側にカラーフィルタ22を設け、素子基板10側に、隔壁部21と隔壁部21で区画された液晶層厚調整層25を配置してもよい。このような構成としても同様な効果が得られる。また、対向基板20側の構成が簡素になるので、カラーフィルタ22を備えた原材料基板として、外部メーカーから調達が可能となる。
(変形例3)上記実施形態1の液晶装置100において、反射表示領域Rを実現するサブ画素SGの構成は、光反射性を有する反射共通電極19rに限定されない。例えば、透明共通電極19tを平面視で画素電極9と同じ大きさで設け、透明共通電極19tの下層に光反射性を有する反射層を形成してもよい。反射層の形成方法は、例えば複数の凹凸を有する樹脂層上にAl、Agなどの金属薄膜を成膜する方法が挙げられる。このような反射層は反射表示領域Rに対応して形成する。これによれば、反射層で反射した光の指向性を低減してより明るい反射表示を実現できる。
(変形例4)上記実施形態1の液晶装置100において、3色のフィルタエレメント22R,22G,22Bの配置は、ストライプ方式に限定されない。例えば、モザイク方式の配置、デルタ方式の配置においても、上記実施形態1の液晶層50の構成を適用することができる。なお、カラーフィルタ22は、3色に限定されず、R,G,B以外の色を加えた多色構成としてもよい。また、カラーフィルタ22を設けず、所謂白黒表示のみの半透過反射型の液晶パネルにおいても適用可能である。
(変形例5)上記実施形態1の液晶装置100および上記実施形態2の液晶装置200は、FFS方式の半透過反射型に限定されない。例えば、IPS方式、VA(Vertical Alignment)方式の半透過反射型の液晶パネルにも適用可能である。また、スイッチング素子は、TFT30に限らず、TFD(Thin Film Diode)素子でもよい。さらには、スイッチング素子を備えたアクティブ方式に限定されず、単純マトリクス方式の液晶装置にも適用可能である。
(変形例6)上記実施形態1の液晶装置100の製造方法において、カラーフィルタ22の形成方法は、液滴吐出法を用いることに限定されない。フォトリソグラフィ法でカラーフィルタ22を形成した後に、隔壁部21をカラーフィルタ22上に形成してもよい。
(変形例7)上記実施形態2の液晶装置200の製造方法において、液晶層厚調整層25を表示色ごとに膜厚を異ならせる構成は、これに限定されない。例えば、液晶層厚調整層25の膜厚が、表示色に関わらず同一としてもよい。これによれば、製造工程における膜厚の調整過程を除いて、より簡素化できる。
(変形例8)上記実施形態3において、液晶装置100または液晶装置200を備えた電子機器は、携帯型電話機300に限定されない。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、電子手帳、映像情報を表示するビューワーやDVDプレーヤ、携帯型情報端末などの電子機器に搭載すれば、好適である。
4R,4G,4B…フィルタエレメント形成材料を含む液状体、7…液晶層厚調整層形成材料を含む液状体、10…素子基板、20…一対の基板のうちの一方の基板としての対向基板、21…隔壁部、21a…隔壁部により区画された画素領域としての開口部、22…カラーフィルタ、22R,22G,22B…フィルタエレメント、23…配向膜、25,25R,25G,25B…液晶層厚調整層、50…液晶層、50a…第1液晶層、50b…第2液晶層、51…第1の液晶、52…第2の液晶、100…液晶装置、200…液晶装置、300…電子機器としての携帯型電話機、R…反射表示領域、SG…サブ画素、T…透過表示領域。
Claims (16)
- 一対の基板と、
前記一対の基板に挟まれた領域を反射表示領域と透過表示領域とに区切る隔壁部と、
1つの画素領域内に前記反射表示領域および前記透過表示領域を有する複数の画素と、
を備え、
前記一対の基板の間において、前記隔壁部により区画された前記反射表示領域に第1の液晶からなる第1液晶層が封入され、前記隔壁部により区画された前記透過表示領域に第2の液晶からなる第2液晶層が封入されており、前記第1液晶層における反射光の位相差値と前記第2液晶層における透過光の位相差値がほぼ同等であることを特徴とする液晶装置。 - 前記第1液晶層の層厚と前記第2液晶層の層厚とがほぼ同等であり、
前記第1の液晶の複屈折率が前記第2の液晶の複屈折率の半分の値であることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。 - 前記一対の基板のうち一方の基板は、前記反射表示領域に前記第1液晶層の厚みを調整する液晶層厚調整層を有しており、
前記第1液晶層の層厚は前記第2液晶層の層厚より小さく、
前記第1の液晶の複屈折率が前記第2の液晶の複屈折率より小さいことを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。 - 前記一対の基板のうち一方の基板は、前記隔壁部により区画された複数の前記画素領域に、複数色のフィルタエレメントを有するカラーフィルタを備えた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装置。
- 前記一対の基板のうち一方の基板は、前記隔壁部により区画された複数の前記画素領域に、複数色のフィルタエレメントを有するカラーフィルタと、前記反射表示領域に前記第1液晶層の厚みを調整する液晶層厚調整層とを有し、
少なくとも1色のフィルタエレメントに対する前記液晶層厚調整層の厚みが、他の色のフィルタエレメントに対する前記液晶層厚調整層の厚みと異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装置。 - 前記隔壁部が遮光性を有する材料からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の液晶装置。
- 一対の基板と、1つの画素領域内に反射表示領域および透過表示領域を有する複数の画素とを有する液晶装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうち一方の基板に、前記複数の画素を区画すると共に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とを区切るように隔壁部を形成する隔壁部形成工程と、
前記一方の基板の前記隔壁部により区画された前記反射表示領域に第1の液晶を充填し、前記隔壁部により区画された前記透過表示領域に第2の液晶を充填して、前記一対の基板を接合することにより、前記第1の液晶からなる第1液晶層と、前記第2の液晶からなる第2液晶層とを狭持する組立工程と、を備え、
前記第1液晶層における反射光の位相差値と前記第2液晶層における透過光の位相差値がほぼ同等となるように、前記第1の液晶および前記第2の液晶を選定することを特徴とする液晶装置の製造方法。 - 前記隔壁部形成工程は、遮光性を有する材料を用いて前記隔壁部を形成することを特徴とする請求項7に記載の液晶装置の製造方法。
- 前記組立工程は、前記第1液晶層の層厚と前記第2液晶層の層厚とがほぼ同等となるように、前記一対の基板を接合し、
前記第1の液晶の複屈折率が、前記第2の液晶の複屈折率の半分の値であることを特徴とする請求項7または8に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記一方の基板の前記隔壁部により区画された前記反射表示領域に前記第1液晶層の厚みを調整する液晶層厚調整層を形成する液晶層厚調整層形成工程を備え、
前記組立工程は、前記第2の液晶の複屈折率よりも小さい複屈折率を有する前記第1の液晶を前記反射表示領域に充填することを特徴とする請求項7または8に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記一方の基板の前記隔壁部により区画された複数の前記画素領域に、複数色のフィルタエレメントを有するカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程を備えたことを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
- 前記一方の基板の前記隔壁部により区画された複数の前記画素領域に、複数色のフィルタエレメントを有するカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、
前記一方の基板の前記隔壁部により区画された前記反射表示領域に前記第1液晶層の厚みを調整する液晶層厚調整層を形成する液晶層厚調整層形成工程とをさらに備え、
前記液晶層厚調整層形成工程は、少なくとも1色のフィルタエレメントに対する前記液晶層厚調整層の厚みが、他の色のフィルタエレメントに対する前記液晶層厚調整層の厚みと異なるように形成することを特徴とする請求項7または8に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記液晶層厚調整層形成工程は、液晶層厚調整層形成材料を含む液状体を液滴として前記反射表示領域に塗布する塗布工程と、
塗布された前記液状体を乾燥させることにより、前記液晶層厚調整層を形成する成膜工程とを含むことを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記カラーフィルタ形成工程は、フィルタエレメント形成材料を含む少なくとも3色の液状体を液滴として複数の前記画素領域に塗布する塗布工程と、
塗布された前記液状体を固化して、少なくとも赤、青、緑、3色の前記フィルタエレメントを形成する成膜工程とを含むことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。 - 前記組立工程は、前記第1の液晶を液滴として前記反射表示領域に吐出する第1吐出工程、前記第2の液晶を液滴として前記透過表示領域に吐出する第2吐出工程とを含むことを特徴とする請求項7乃至14のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法。
- 請求項1乃至6に記載の液晶装置、または請求項7乃至15に記載の液晶装置の製造方法を用いて製造された液晶装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
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