JP2009237019A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】反射表示と透過表示の双方で良好な表示を得ることができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置１０は、第１基板４８の液晶層５２側の反射表示部Ｒには、液晶層５２側の表面に第１凹凸形状３０ａが付与された反射膜３０と、反射膜３０の液晶層５２側に設けられ、液晶層５２と接する表面に第１凹凸形状３０ａが付与された第１樹脂層６４と、が設けられており、第２基板５０の液晶層５２側の反射表示部Ｒには、液晶層５２と接する表面に第２凹凸形状６２ａが付与された第２樹脂層６８が設けられており、第１凹凸形状３０ａの凹部には第２凹凸形状６２ａの凸部、及び第１凹凸形状３０ａの凸部には第２凹凸形状６２ａの凹部がそれぞれ平面的に対応して配置されており、第１凹凸形状３０ａと第２凹凸形状６２ａとは、面対称の凹凸形状であって凹凸形状を反転して形成された関係とされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関するものである。

現在、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式やＶＡ（Vertical Alignment）方式等の広視野角の透過型液晶表示装置がモニタとして普及しており、応答特性を向上してテレビとしても使われている。その一方で、携帯電話やデジタルカメラを始めとする携帯型の情報機器にも液晶表示装置が普及している。携帯型情報機器は主に個人で使用するが、最近では表示部を角度可変にしたものが増加しており、斜め方向から観察する場合が多いため広視野角が望まれる。

携帯型情報機器用の液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗室までを含む多様な環境下で用いられるため、半透過反射型であることが望まれる。半透過反射型液晶表示装置は、一画素内に反射表示部と透過表示部とを有する。反射表示部は、反射膜を用いて周囲から入射する光を反射して表示を行い、周囲の明るさによらずコントラスト比が一定であるため、晴天時の屋外から室内までの比較的明るい環境下で良好な表示が得られる。透過表示部は、バックライトを用い、環境によらず輝度が一定であるため、屋内から暗室までの比較的暗い環境下で高コントラスト比の表示が得られる。この両者を兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗室までを含む広範な環境下で高コントラスト比の表示が得られる。

現在の半透過反射型液晶表示装置は、ホモジニアス配向方式及び垂直配向方式が一般的である。しかしながら、この構成は複数の位相差膜を使用するため、透過表示部のコントラスト低下や視野角の低下を招いてしまう。

そこで、広視野角の透過表示で知られるＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式を、半透過反射型にすることで広視野角の半透過反射表示方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、反射表示部にのみ位相差膜を設け、透過型同等の広視野角を維持しながら、高コントラストな反射表示を実現している。このとき、反射表示部における液晶層のリタデーションを１／４波長にしている。一般的に反射表示部における反射膜は凹凸形状をしており、これにより、様々な角度から入射する光を正面に反射させることができる。

特開２００５−３３８２５６号公報

しかしながら、反射膜の凹凸形状のために１μｍ程度の液晶層厚（セルギャップ）差が生じてしまう。これによってリタデーションが最適なλ／４波長にならない部分が生じるため、黒表示時の反射率が上昇し、全体的なコントラストを落としてしまうこととなる。これが反射表示部におけるコントラスト低下の原因の１つになっている。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］第１基板と第２基板とによって液晶層が狭持され、前記第１基板の前記液晶層側には第１電極と、該第１電極との間で電界を生じさせる第２電極と、が設けられ、一画素内に反射表示部と透過表示部とを備え、前記第１基板と前記第２基板との外側には、互いに概ね直交した透過軸を有する第１偏光板と第２偏光板とが備えられ、前記第１偏光板と前記第２偏光板とのいずれか一方が有する透過軸は前記液晶層の液晶配向方向に概ね平行に設定された液晶表示装置であって、前記第１基板の前記液晶層側の前記反射表示部には、前記液晶層側の表面に第１凹凸形状が付与された反射膜と、該反射膜の前記液晶層側に設けられ、該液晶層と接する表面に前記第１凹凸形状が付与された第１樹脂層と、が設けられており、前記第２基板の前記液晶層側の前記反射表示部には、前記液晶層と接する表面に第２凹凸形状が付与された第２樹脂層が設けられており、前記第１凹凸形状の凹部には前記第２凹凸形状の凸部、及び前記第１凹凸形状の凸部には前記第２凹凸形状の凹部がそれぞれ平面的に対応して配置されており、前記第１凹凸形状と前記第２凹凸形状とは、面対称の凹凸形状であって該凹凸形状を反転して形成された関係とされていることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、反射表示部において液晶層に接する第１基板の第１樹脂層の表面には、第１凹凸形状が付与され、第２基板の第２樹脂層の表面には、面対称の凹凸形状であって、その凹凸形状を反転してなる第２凹凸形状が付与されているので、セルギャップが一定となり、液晶によるリタデーションのばらつきが抑制され、コントラストの高い反射表示を行うことができる。従って、反射表示と透過表示との双方で良好な表示を得ることができる液晶表示装置が提供できる。

［適用例２］上記液晶表示装置であって、前記反射表示部において前記第２基板と前記第２樹脂層との間に設けられた位相差膜と、前記位相差膜と前記第２樹脂層との間に設けられ、前記液晶層側の表面に前記第２凹凸形状が付与された第３樹脂層と、を更に含むことを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、位相差膜の表面には第１凹凸形状が付与されていないため、位相差膜の表面に第１凹凸形状が付与される場合に比べて製造が容易である。

［適用例３］上記液晶表示装置であって、前記第２基板の前記液晶層側に設けられたカラーフィルタ層と、前記反射表示部において前記カラーフィルタ層と前記第２樹脂層との間に設けられ、前記液晶層側の表面に前記第２凹凸形状が付与された第３樹脂層と、前記反射膜に対向し、前記第３樹脂層と前記第２樹脂層との間に設けられ、前記液晶層と反対側の表面に前記第１凹凸形状が付与され、前記液晶層側の表面に前記第２凹凸形状が付与された位相差膜と、を更に含むことを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、位相差膜自体は液晶樹脂からなるものであるが、これをそのままフォト加工することは難しく、又、膜厚も不均一になってしまうため、第３樹脂層上に位相差膜を設けることにより位相差膜の膜厚を均一にすることが容易になる。

［適用例４］上記液晶表示装置であって、前記第２基板の前記液晶層側に設けられたブラックマトリクス層と、前記第２基板の前記液晶層側に、前記カラーフィルタ層と前記ブラックマトリクス層との段差を平坦化するために設けられた平坦化層と、を更に含み、前記第３樹脂層は、前記平坦化層であることを特徴とする液晶表示装置。

これによれば、第３樹脂層は、凹凸形成向けに専用に１レイヤー設けることも可能であるが、一般的に、第２基板においては、そのカラーフィルタ層とブラックマトリクス層とを設けることにより生じる段差をカバーする目的で平坦化層が設けられる。この平坦化層を第３樹脂層とすることで凹凸形成向けに追加のレイヤーを設けることなく第２凹凸形状が付与される。

［適用例５］上記に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

これによれば、上記液晶表示装置を搭載しているので、優れた表示品質を有する電子機器が提供できる。

以下、図面を参照し、液晶表示装置の実施形態について説明する。尚、各実施形態で参照する図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示している。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１０を構成するマトリクス状に形成された複数の画素領域の回路構成図である。
本実施形態の液晶表示装置１０は、同一基板の液晶層側に設けられた異なる電極間に生じた液晶駆動電界（横電界或いは斜め電界方式）を用いて、液晶層の液晶分子の配向を制御することにより画像表示を行うＦＦＳ方式を採用した液晶表示装置である。又、基板上にカラーフィルタ層を具備したカラー液晶表示装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を透過光又は、反射光として出力する３個の画素で１個の色画素を構成するものとなっている。従って、表示を構成する最小単位となる表示領域を「画素領域」と称する。

液晶表示装置１０は、マトリクス状に形成された複数の画素領域により画像表示領域を構成している。複数の画素領域には、それぞれ画素電極（第１電極）１２と、画素電極１２をスイッチング制御するためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）１４（或いは、ＴＦＤ（Thin Film Diode））とが設けられており、データ線駆動回路１６から延びるデータ線１８がＴＦＴ１４のソースに電気的に接続されている。データ線駆動回路１６は、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを、データ線１８を介して各画素に供給する。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１８同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。

又、ＴＦＴ１４のゲートには、走査線駆動回路２０から延びる走査線２２ａが電気的に接続されており、走査線駆動回路２０から所定のタイミングで走査線２２ａ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ＴＦＴ１４のゲートに印加されるようになっている。画素電極１２は、ＴＦＴ１４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ＴＦＴ１４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１８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１２に書き込まれるようになっている。

画素電極１２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１２と共通電極（第２電極）との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、共通電極と画素電極１２との間に設けられる液晶容量と並列に蓄積容量２４が付与されている。蓄積容量２４は、ＴＦＴ１４のドレインと容量線２２ｂとの間に設けられている。このように、データ線１８と走査線２２ａとの交差部の近傍にＴＦＴ１４が設けられている。

次に、図２〜図５を参照して液晶表示装置１０の詳細な構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る液晶表示装置１０の任意の１画素領域における平面構成図である。図３は、図２のIII−III線に沿う部分断面構成図である。図４は、第１凹凸形状を説明する断面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う部分断面構成図である。
液晶表示装置１０の画素領域には、図２に示すように、スリット状の開口部２６を複数有し、ｙ軸方向（データ線１８／信号を供給する配線の延在方向）に長手方向（長辺方向）を有した画素電極１２と、画素電極１２と平面的に重なって配置された平面略ベタ状の共通電極（第２電極）２８とが設けられている。又、図示の画素領域は、反射表示部Ｒと透過表示部Ｔとに区画されており、反射表示部Ｒには、画素領域内で部分的（選択的）に設けられた反射膜３０と、反射膜３０と平面的に重なって配置された位相差膜３２とが配置されている。反射膜３０が設けられている部分が反射表示部Ｒ、その他の部分が透過表示部Ｔである。

画素電極１２には、ｘ軸方向（走査線２２ａ／信号を供給する配線の延設方向）に対し反時計回りに５°の角度をもって延びる複数のスリット状の開口部２６が設けられている。画素電極１２は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の光透過性導電材料からなる導電膜で形成されている。

共通電極２８は、透過表示部Ｔと反射表示部Ｒとに跨って設けられている。共通電極２８は、画素領域内に部分的に設けられた反射膜３０を覆うように設けられている。共通電極２８は、ＩＴＯ等の光透過性導電材料からなる導電膜であり、反射膜３０は、アルミニウムや銀等の光反射性材料からなる金属膜や、屈折率の異なる誘電体膜（ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂等）を積層した誘電体積層膜（誘電体ミラー）で形成されている。

画素領域には、ｙ軸方向に延びるデータ線１８と、ｘ軸方向に延びる走査線２２ａと、走査線２２ａに隣接して走査線２２ａと平行に延びる容量線２２ｂと、が設けられている。データ線１８と走査線２２ａとの交差部の近傍にはＴＦＴ１４が設けられている。ＴＦＴ１４は、走査線２２ａの平面領域内に部分的に設けられたアモルファスシリコンからなる半導体層３４、半導体層３４と一部平面的に重なって設けられたソース電極３６、及びドレイン電極３８を備えている。走査線２２ａは、半導体層３４と平面的に重なる位置でＴＦＴ１４のゲート電極として機能する。画素電極１２とＴＦＴ１４とは、コンタクトホール４０で結合されている。ＴＦＴ１４とデータ線１８と走査線２２ａとを覆うようにブラックマトリクス層４２が設けられている。ブラックマトリクス層４２に縁取られカラーフィルタ層４４が画素領域毎に配置されている。

液晶表示装置１０は、図３に示すように、互いに対向して配置されたアレイ基板（第１基板）４８と対向基板（第２基板）５０との間に液晶層５２を挟持した構成を備えている。液晶層５２は、アレイ基板４８と対向基板５０との間の対向する領域であって、両基板４８，５０の縁端に沿って設けられたシール材（図示省略）によって両基板４８，５０間に封止されている。液晶層５２の液晶分子４６（図２参照）は、配向方向の誘電率がその法線方向よりも大きい正の誘電率異方性を示す液晶組成物である。液晶分子４６は、ｘ軸と平行、反平行にアンチパラレルラビング処理され、液晶配向はホモジニアス配向となっている。アレイ基板４８の液晶層５２とは、反対側（背面側／図示下面側）に、バックライト（照明装置）（図示省略）が設けられている。

アレイ基板４８は、ガラス、石英、或いはプラスチック等からなる基板本体４８ａを基体としてなり、基板本体４８ａの液晶層５２側には、走査線２２ａ及び容量線２２ｂ（図２参照）が設けられており、走査線２２ａ及び容量線２２ｂを覆ってゲート絶縁膜５４が設けられている。

ゲート絶縁膜５４の液晶層５２側には、半導体層３４（図２参照）が設けられており、半導体層３４に一部乗り上げるようにしてソース電極３６（図２参照）と、ドレイン電極３８（図２参照）とが設けられている。半導体層３４は、ゲート絶縁膜５４を介して走査線２２ａに対向配置されており、当該対向領域で走査線２２ａがＴＦＴ１４（図２参照）のゲート電極を構成するようになっている。

半導体層３４、ソース電極３６、及びドレイン電極３８を覆って、酸化シリコン等からなる第１層間絶縁膜５６が設けられており、第１層間絶縁膜５６の液晶層５２側には、アクリル等からなる平坦化層５８が設けられている。

平坦化層５８の液晶層５２側に下地層５９が設けられている。下地層５９は、アレイ基板４８の液晶層５２側に設けられている。下地層５９は、画素領域毎の反射表示部Ｒのみに設けられていてもよい。下地層５９の液晶層５２側の反射表示部Ｒの表面には、第１凹凸形状３０ａが付与されている。第１凹凸形状３０ａの分布は、例えば、図４に示すように、下地層５９の厚さは２μｍであり、下地層５９の表面から０．３μｍ内側に入ったところに凹凸形状面の頂上があり、その最深部は、凹凸形状面の頂上から０．７μｍの深さであり、凹凸形状領域の平均深さは０．２５μｍになっている。下地層５９は樹脂層である。

下地層５９の液晶層５２側の一部領域に反射膜３０が設けられている。反射膜３０は、アレイ基板４８の液晶層５２側で、画素領域毎の反射表示部Ｒに設けられている。反射膜３０の液晶層５２側の表面には、下地層５９の凹凸形状が反映され、第１凹凸形状３０ａが付与されている。

図２に示すように、画素領域のＴＦＴ１４と反対側に寄せられた平面領域に反射膜３０が設けられており、反射膜３０の形成領域に対応して同平面領域（平面視した際に重なる領域）に反射表示部Ｒが構成されている。このように、反射膜３０は、画素領域内において画素領域の長辺を二分したＴＦＴ１４側に平面的に配置されており、ＴＦＴ１４が配置される画素領域の短辺側の端部に配置されている。従って、画素領域の平面領域のうち、反射膜３０が平面的に重なる平面領域が画素領域の反射表示部Ｒであり、残る領域が透過表示部Ｔである。反射膜３０としては、その表面に凹凸形状が設けられ光散乱性が付与されたものを用いることが好ましく、このような構成とすることで反射表示における視認性を向上させることができる。

図３に戻り、反射膜３０を覆って共通電極２８が設けられている。共通電極２８は、平面ベタ状の導電膜であり、画素領域の全面に渡って設けられている。共通電極２８は、アレイ基板４８の液晶層５２側に画素領域毎に設けられている。共通電極２８の液晶層５２側の表面には、反射膜３０上の第１凹凸形状３０ａが反映され、第１凹凸形状３０ａが付与されている。

共通電極２８を覆って酸化シリコン等からなる第２層間絶縁膜６０が設けられている。第２層間絶縁膜６０の液晶層５２側の表面には、共通電極２８上の第１凹凸形状３０ａが反映され、第１凹凸形状３０ａが付与されている。

第２層間絶縁膜６０の液晶層５２側に画素電極１２が設けられている。画素電極１２の液晶層５２側の表面には、第２層間絶縁膜６０上の第１凹凸形状３０ａが反映され、第１凹凸形状３０ａが付与されている。画素電極１２は、スリット状の開口部２６を複数有する導電膜である。画素電極１２は、アレイ基板４８の液晶層５２側に設けられ、共通電極２８と平面的に重なって配置されている。つまり、画素電極１２は、共通電極２８と平面的に重なる領域に設けられていると共に絶縁膜を介して配置された構成となっている。そして、上記構成の画素電極１２と共通電極２８との間に電圧を印加すると、主に画素電極１２の開口部２６を介して画素電極１２と共通電極２８との間に、ｙ軸方向に対し反時計回りに５°の角度をもつ平面方向の液晶駆動電界が形成されるようになっている。アレイ基板４８にのみ電極構造が設けられている。

画素電極１２及び第２層間絶縁膜６０を覆ってポリイミドやシリコン酸化物等からなる水平配向膜（第１樹脂層）６４が設けられている。水平配向膜６４は、液晶層５２と接するように設けられている。水平配向膜６４はスパッタ等で成膜される。水平配向膜６４の液晶層５２側の表面には、画素電極１２及び第２層間絶縁膜６０上の第１凹凸形状３０ａが反映され、第１凹凸形状３０ａが付与されている。

一方、対向基板５０は、ガラス、石英、或いはプラスチック等からなる基板本体５０ａを基体としてなり、基板本体５０ａの液晶層５２側には、カラーフィルタ層４４が設けられている。カラーフィルタ層４４は、互いに色の異なる複数種類の着色層を有しており、これら色種の異なるカラーフィルタ層４４の間には、黒色樹脂等からなるブラックマトリクス層４２（図２参照）が配置されている。

カラーフィルタ層４４は、各画素の表示色に対応する色材層を主体としてなるものであるが、当該画素領域内で色度の異なる２以上の領域に区画されていてもよい。例えば、透過表示部Ｔの平面領域に対応して設けられた第１色材領域と、反射表示部Ｒの平面領域に対応して設けられた第２色材領域とに個別に設けられた構成が採用できる。この場合に、第１色材領域の色度を第２色材領域の色度より大きくすることで、表示光がカラーフィルタ層４４を１回のみ透過する透過表示部Ｔと、２回透過する反射表示部Ｒとで表示光の色度が異なってしまうのを防止し、透過表示と反射表示の見映えを揃えることができる。

カラーフィルタ層４４の液晶層５２側には、平坦化層６６が設けられている。平坦化層６６は、対向基板５０の液晶層５２側にカラーフィルタ層４４とブラックマトリクス層４２との段差を平坦化するために設けられている。これにより、液晶層５２の厚さを均一化し、画素領域内で駆動電圧が不均一になりコントラストが低下するのを防止する。平坦化層６６は、位相差膜３２の下地層としても機能している。

平坦化層６６の液晶層５２側の反射表示部Ｒには、位相差膜３２が設けられている。位相差膜３２は、対向基板５０の液晶層５２側の反射膜３０に対向する反射表示部Ｒに設けられている。位相差膜３２は、その光学軸方向（遅相軸方向）に平行な振動方向を有する光に対して略１／２波長（λ／２）の位相差を付与するものであり、基板本体５０ａの液晶層５２側に設けられたいわゆる内面位相差膜である。位相差膜３２は、高分子液晶の溶液や液晶性モノマーの溶液を配向膜上に塗布し、乾燥固化させる際に所定方向に配向させる方法により形成することができる。位相差膜３２は、例えば光官能基を持った液晶を所定の方向に配向させた後、光固定化させることで形成される。ここでは、位相差が２８０ｎｍ、遅相軸がｘ軸方向に対して６７．５°の角度をなしている。

位相差膜３２の液晶層５２側には、樹脂層（第３樹脂層）６２が設けられている。樹脂層６２の液晶層５２側の表面には、第２凹凸形状６２ａが付与されている。第１凹凸形状３０ａの凹部には第２凹凸形状６２ａの凸部、及び第１凹凸形状３０ａの凸部には第２凹凸形状６２ａの凹部がそれぞれ平面的に対応して配置されている。第１凹凸形状３０ａと第２凹凸形状６２ａとは、面対称の凹凸形状であって、その凹凸形状を反転して形成された関係である。樹脂層６２は、図５に示すように、反射表示部Ｒにおける液晶層５２の層厚を透過表示部Ｔの液晶層５２の層厚よりも小さく設定している。

本実施形態の液晶表示装置１０は、図２に示す１画素領域内のうち、画素電極１２を内包する平面領域と、共通電極２８が設けられた平面領域と、が重なった平面領域のうち反射膜３０の形成領域を除いた領域が、バックライトから入射して液晶層５２を透過する光を変調して表示を行う透過表示部Ｔである。又、画素電極１２を内包する平面領域と、反射膜３０が設けられた平面領域と、が平面的に重なった領域が、対向基板５０の外側から入射して液晶層５２を透過する光を反射、変調して表示を行う反射表示部Ｒである。反射表示部Ｒに対応する領域には、反射表示部Ｒにおける液晶層５２の厚さを透過表示部Ｔにおける液晶層５２の厚さよりも薄くするための位相差膜３２及び樹脂層６２が選択的に設けられている。半透過反射型の液晶表示装置では、反射表示部Ｒへの入射光は、液晶層５２を２回透過するが、透過表示部Ｔへの入射光は液晶層５２を１回しか透過しない。これにより、反射表示部Ｒと透過表示部Ｔとの間で液晶層５２のリタデーションが異なると、光透過率に差異を生じて均一な画像表示が得られないことになる。そこで反射表示部Ｒには、画素領域内で部分的（選択的）に設けられた反射膜３０と、反射膜３０と平面的に重なって配置された位相差膜３２と樹脂層６２とを設けることにより、液晶層５２のセルギャップを反射表示部Ｒと透過表示部Ｔとで異ならされた、いわゆるマルチギャップ構造を備えた液晶表示装置となっている。

具体的には、本実施形態の液晶表示装置１０では、透過表示部Ｔにおけるセルギャップは３．４μｍ、反射表示部Ｒにおけるセルギャップは、反射表示部Ｒに位相差膜３２と樹脂層６２とを設け、１．４μｍ（Δｎｄ＝１４０ｎｍ）（位相差膜３２と樹脂層６２との膜厚は２．０μｍ）となるように構成している。言い換えると、反射表示部Ｒにおける液晶層５２の層厚を透過表示部Ｔにおける液晶層５２の層厚の半分程度に設定されて、反射表示部Ｒ及び透過表示部Ｔにおける液晶層５２のリタデーションが略同一に設定されている。これにより、反射表示部Ｒ及び透過表示部Ｔにおいて均一な画像表示を得ることができる。

樹脂層６２を覆って、ポリイミドやシリコン酸化物等からなる水平配向膜（第２樹脂層）６８が設けられている。水平配向膜６８は液晶層５２と接するように設けられている。水平配向膜６８はスパッタ等で成膜される。水平配向膜６８の液晶層５２側の表面には、樹脂層６２上の第２凹凸形状６２ａが反映され、第２凹凸形状６２ａが付与されている。水平配向膜６４，６８は、液晶配向がホモジニアス配向になるようにｘ軸と平行、反平行にアンチパラレルラビング処理されている。

基板本体４８ａ，５０ａの外面側には、それぞれ第１及び第２偏光板７０，７２が設けられている。第１偏光板７０の透過軸と第２偏光板７２の透過軸とは、互いに概ね直交している。

以上のように構成された本実施形態の液晶表示装置１０の透過表示部Ｔに着目する。
図６は、本実施形態に係る液晶表示装置１０の各光学軸の配置を示す図である。ホモジニアス配向の液晶層５２と、第１偏光板７０と、第２偏光板７２と、から構成されている。液晶配向方向７４を基板法線方向から観察すると図６（Ａ）のようになる。同図は、アレイ基板４８と対向基板５０とを組み立てた後に、アレイ基板４８側の法線方向から観察した透過表示部Ｔの上面図である。符号７６がデータ線１８の方位を示すように、図２に対して平行に描かれている。液晶分子４６は、ｘ軸と平行、反平行にアンチパラレルラビング処理されている。第１偏光板７０の透過軸７０ａと第２偏光板７２の透過軸７２ａとは直交して、且つ、透過軸７０ａは液晶配向方向７４に平行である。これは透過型ＩＰＳ方式と同様の構成であるので、透過表示については、透過型ＩＰＳ方式と同様にモニタ用途にも耐える広視野角が得られる。

次に、反射表示部Ｒに着目すると、ホモジニアス配向の液晶層５２と、位相差膜３２と、第２偏光板７２と、から構成されている。位相差膜３２の遅相軸３２ａ、液晶配向方向７４、及び第２偏光板７２の透過軸７２ａの相互関係を図６（Ｂ）に示す。画素電極１２の開口部２６が走査線２２ａに対して５°の傾きを持っているため、電界の主方向７８は、データ線１８に対して５°の傾きを持っている。方位角を反時計回りに定義すると、液晶配向方向７４は電界方向に対して−９５°をなしている。これにより、電圧印加時の配向変化を安定化すると共に、配向変化が生じるしきい値電圧を低減する効果が得られる。位相差膜３２の遅相軸３２ａと第２偏光板７２の透過軸７２ａとは、液晶配向方向７４に対してそれぞれ６７．５°と９０°とをなしている。

これに加えて、反射表示部Ｒの液晶層５２と位相差膜３２とのリタデーションは、それぞれ４分の１波長と２分の１波長としたため、反射表示部Ｒにおいて、液晶層５２と位相差膜３２と第２偏光板７２との積層体は広帯域の円偏光板になる。電圧無印加時には、可視波長の略全域において、入射光は、円偏光又はこれに近い偏光状態になって反射膜３０に入射する。反射後に再び第２偏光板７２に入射する際には、それら振動方向が、第２偏光板７２の吸収軸に対して平行な直線偏光になるため、無彩色の暗表示が得られる。液晶配向方向７４は、図６に示す方向に限定されるものではないが、画素電極１２と共通電極２８との間に生じる電界の主方向７８と交差する方向（一致しない方向）とする。本実施形態では、電界の主方向７８は、ｘ軸に対して５°の角度をなしている。又、位相差膜３２は、その遅相軸３２ａが第２偏光板７２の透過軸７２ａと６７．５°の角度をなす向きに配置されている。こうすることで、反射表示部Ｒにおいては、必要な位相差を付与することで、高コントラスト、広視野角な表示が実現できる。

尚、図６では、水平配向膜６４，６８近傍の液晶層５２における液晶の初期配向方向を便宜的に液晶配向方向としているが、水平配向膜６４，６８としては、ラビング処理によって初期的に液晶分子の配向する方向を規定するものに限らず、例えば、光配向或いは斜方蒸着法によって初期的な液晶分子の配向方向が規定された配向膜であっても構わないものである。

図７は、本実施形態に係る液晶表示装置１０のセルギャップ差とコントラストとの関係を示すグラフである。通常反射膜では、凹凸形状のために１μｍ程度のセルギャップ差が生じてしまう。これによって、リタデーションが最適なλ／４波長にならない部分が生じるため、黒表示時の反射率が上昇し、図７に示すように、全体的なコントラストを落としてしまうこととなる。本実施形態においては、画素内全ての面で反射コントラストが、図７に示す枠８０内の値となるので、凹凸形状のどの部分でも最適なλ／４波長を得られるため、全ての面で最適な黒反射率が得られ、反射コントラストを向上することができる。

本実施形態によれば、反射表示部Ｒの位相差膜３２と液晶層５２との間に第２凹凸形状６２ａを有する樹脂層６２を設けることで、セルギャップが一定となり、凹凸形状のどの部分でも最適なλ／４波長を得られるため、全ての面で最適な黒反射率が得られ、反射表示部Ｒのコントラストを向上することができる。これにより、液晶によるリタデーションのばらつきが無くなり、コントラストの高い反射表示を行う液晶表示装置１０が提供できる。従って本実施形態の液晶表示装置１０によれば、反射表示と透過表示の双方で良好な表示を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図８は、本実施形態に係る液晶表示装置９０を示す模式断面図であり、液晶表示装置９０を、ある画素において列方向に沿って切断したときの様子を示している。尚、本実施形態の液晶表示装置９０は、第１の実施形態に係る液晶表示装置１０と同様、ＴＦＴアクティブマトリクス方式の半透過反射型の液晶表示装置であり、その特徴とするところは、樹脂層６２の形成位置及び位相差膜３２の形状にある。従って本実施形態の液晶表示装置９０の基本構成は、第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様であるから、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略若しくは簡略する。

本実施形態の液晶表示装置９０は、図８に示すように、互いに対向して配置されたアレイ基板４８と対向基板５０との間に液晶層５２を挟持した構成を備えている。

対向基板５０は基板本体５０ａを基体としてなり、基板本体５０ａの液晶層５２側には、カラーフィルタ層４４とブラックマトリクス層４２（図２参照）とが設けられており、カラーフィルタ層４４とブラックマトリクス層４２との液晶層５２側には、平坦化層６６を介して絶縁膜から構成される樹脂層６２が設けられている。樹脂層６２の液晶層５２側の表面には、第２凹凸形状６２ａが付与されている。樹脂層６２は、位相差膜３２の下地層として機能している。

樹脂層６２の液晶層５２側には、絶縁膜から構成される位相差膜３２が設けられている。位相差膜３２の液晶層５２と反対側の表面には、樹脂層６２上の第２凹凸形状６２ａが反映され、第１凹凸形状３０ａが付与されている。位相差膜３２の液晶層５２側の表面には、樹脂層６２上の第２凹凸形状６２ａが反映され、第２凹凸形状６２ａが付与されている。

位相差膜３２を覆って、ポリイミドやシリコン酸化物等からなる水平配向膜６８が設けられている。水平配向膜６８の液晶層５２側の表面には、位相差膜３２上の第２凹凸形状６２ａが反映され、第２凹凸形状６２ａが付与されている。

これによれば、反射表示部Ｒの位相差膜３２とカラーフィルタ層４４との間に第２凹凸形状６２ａを有する樹脂層６２を設けることで、セルギャップが一定となる。又、位相差膜３２自体は、液晶樹脂からなるものであるが、これをそのままフォト加工することは難しく、又膜厚も不均一になってしまうため、樹脂層６２上に位相差膜３２を設けることにより位相差膜３２の膜厚を均一にすることが容易になる。

（電子機器）
図９は、本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図９に示す携帯電話１００は、上記実施形態の液晶表示装置を小サイズの表示部１０２として備え、複数の操作ボタン１０４、受話口１０６、及び送話口１０８を備えて構成されている。
上記実施形態に係る液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型或いはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、及びタッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高輝度、高コントラスト、広視野角の透過表示及び反射表示が可能である。

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本実施形態は、係る例に限定されないことは言うまでもない。

例えば、上記実施形態では、共通電極２８が平面略ベタ状の電極であり、画素電極１２がスリット状の開口部２６を備える構成としたが、電極の構成はこれに限定されず、画素電極１２及び共通電極２８が、それぞれ複数本の帯状電極を備える構成とすることができる。即ち、画素電極１２及び共通電極２８が、同層で平面的に隣接して対向する構成の電界発生（横電界）方式を採用することができる。例えば、共通電極及び画素電極のいずれも平面視略櫛歯状の電極とし、それらの櫛歯部分を構成する帯状電極が、互いに噛み合うように配置されている電極構造とすることができる。このように電極の構成を変えても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

又、本実施形態では、バックライト光が入射される側の基板をアレイ基板４８とし、反射光が入射される側の基板（反射膜３０が設けられた基板に対向する基板）を対向基板５０とし、反射膜３０をアレイ基板４８側に配置し、位相差膜３２を対向基板５０側に配置した。しかし、バックライト光が入射される側の基板を対向基板５０とし、反射光が入射される側の基板をアレイ基板４８とし、反射膜３０を対向基板５０側に配置し、位相差膜３２をアレイ基板４８側に配置しても同様な特性が得られる。

又、上記実施形態では、画素電極１２を上側の電極、共通電極２８を下側の電極の構成としたが、電極の構成はこれに限定されず、下側の電極を画素電極１２、上側の電極を共通電極２８の構成にしても同様な特性が得られる。

第１の実施形態に係る液晶表示装置を構成するマトリクス状に形成された複数の画素領域の回路構成図。 第１の実施形態に係る液晶表示装置の任意の１画素領域における平面構成図。 図２のIII−III線に沿う部分断面構成図。 第１凹凸形状を説明する断面図。 図２のＶ−Ｖ線に沿う部分断面構成図。 第１の実施形態に係る液晶表示装置の各光学軸の配置を示す図。 第１の実施形態に係る液晶表示装置のセルギャップ差とコントラストとの関係を示すグラフ。 第２の実施形態に係る液晶表示装置を示す模式断面図。 本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図。

符号の説明

１０…液晶表示装置 １２…画素電極（第１電極） １４…ＴＦＴ １６…データ線駆動回路 １８…データ線 ２０…走査線駆動回路 ２２ａ…走査線 ２２ｂ…容量線 ２４…蓄積容量 ２６…開口部 ２８…共通電極（第２電極） ３０…反射膜 ３０ａ…第１凹凸形状 ３２…位相差膜 ３２ａ…遅相軸 ３４…半導体層 ３６…ソース電極 ３８…ドレイン電極 ４０…コンタクトホール ４２…ブラックマトリクス層 ４４…カラーフィルタ層 ４６…液晶分子 ４８…アレイ基板（第１基板） ４８ａ…基板本体 ５０…対向基板（第２基板） ５０ａ…基板本体 ５２…液晶層 ５４…ゲート絶縁膜 ５６…第１層間絶縁膜 ５８…平坦化層 ５９…下地層 ６０…第２層間絶縁膜 ６２…樹脂層（第３樹脂層） ６２ａ…第２凹凸形状 ６４…水平配向膜（第１樹脂層） ６６…平坦化層 ６８…水平配向膜（第２樹脂層） ７０…第１偏光板 ７０ａ…透過軸 ７２…第２偏光板 ７２ａ…透過軸 ７４…液晶配向方向 ７８…電界の主方向 ８０…枠 ９０…液晶表示装置 １００…携帯電話 １０２…表示部 １０４…操作ボタン １０６…受話口 １０８…送話口。

Claims (5)

1. 第１基板と第２基板とによって液晶層が狭持され、前記第１基板の前記液晶層側には第１電極と、該第１電極との間で電界を生じさせる第２電極と、が設けられ、一画素内に反射表示部と透過表示部とを備え、前記第１基板と前記第２基板との外側には、互いに概ね直交した透過軸を有する第１偏光板と第２偏光板とが備えられ、前記第１偏光板と前記第２偏光板とのいずれか一方が有する透過軸は前記液晶層の液晶配向方向に概ね平行に設定された液晶表示装置であって、
   前記第１基板の前記液晶層側の前記反射表示部には、前記液晶層側の表面に第１凹凸形状が付与された反射膜と、該反射膜の前記液晶層側に設けられ、該液晶層と接する表面に前記第１凹凸形状が付与された第１樹脂層と、が設けられており、
   前記第２基板の前記液晶層側の前記反射表示部には、前記液晶層と接する表面に第２凹凸形状が付与された第２樹脂層が設けられており、
   前記第１凹凸形状の凹部には前記第２凹凸形状の凸部、及び前記第１凹凸形状の凸部には前記第２凹凸形状の凹部がそれぞれ平面的に対応して配置されており、前記第１凹凸形状と前記第２凹凸形状とは、面対称の凹凸形状であって該凹凸形状を反転して形成された関係とされていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記反射表示部において前記第２基板と前記第２樹脂層との間に設けられた位相差膜と、
   前記位相差膜と前記第２樹脂層との間に設けられ、前記液晶層側の表面に前記第２凹凸形状が付与された第３樹脂層と、
   を更に含むことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記第２基板の前記液晶層側に設けられたカラーフィルタ層と、
   前記反射表示部において前記カラーフィルタ層と前記第２樹脂層との間に設けられ、前記液晶層側の表面に前記第２凹凸形状が付与された第３樹脂層と、
   前記反射膜に対向し、前記第３樹脂層と前記第２樹脂層との間に設けられ、前記液晶層と反対側の表面に前記第１凹凸形状が付与され、前記液晶層側の表面に前記第２凹凸形状が付与された位相差膜と、
   を更に含むことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項３に記載の液晶表示装置において、
   前記第２基板の前記液晶層側に設けられたブラックマトリクス層と、
   前記第２基板の前記液晶層側に、前記カラーフィルタ層と前記ブラックマトリクス層との段差を平坦化するために設けられた平坦化層と、
   を更に含み、
   前記第３樹脂層は、前記平坦化層であることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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