JP4962008B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。

携帯電話等の表示部として半透過反射型の液晶装置を用いることがよく知られている。また特許文献１には、広視野角のＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードを用いて半透過反射型の液晶装置を構成することが記載されている。
特開２００５−３３８２５６号公報

特許文献１記載の半透過反射型液晶装置では、反射表示領域（反射層の形成領域）と透過表示領域とで液晶層厚を異ならせた、いわゆるマルチギャップ構造を採用している。このようにマルチギャップ構造を設けることで、透過表示領域と反射表示領域の液晶層のリタデーションを調整でき、表示コントラストを向上させることができるはずである。しかしながら、実際にマルチギャップ構造を備えたＦＦＳ方式の半透過反射型液晶装置を構成すると、反射表示において十分な輝度が得られないという問題が生じる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、反射表示と透過表示の双方で明るく広視野角の表示を得ることができる半透過反射型の液晶装置を提供することを目的としている。

本発明の液晶装置は、上記課題を解決するために、液晶層を挟持して対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の前記液晶層側に形成された第１電極及び第２電極とを備え、１サブ画素領域内に反射表示領域と透過表示領域とが設けられるとともに、前記透過表示領域と前記反射表示領域との間で前記液晶層の層厚が異ならされており、少なくとも前記反射表示領域に位相差層を有する液晶装置であって、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が前記サブ画素領域内に延在する複数の帯状電極部を有しており、前記反射表示領域における前記帯状電極部の電極幅が、前記透過表示領域における前記帯状電極部の電極幅よりも狭く形成され、前記反射表示領域における複数の前記帯状電極部のうち、隣り合う前記帯状電極部同士の間隔が、前記透過表示領域における複数の前記帯状電極部のうち、隣り合う前記帯状電極部同士の間隔よりも狭く形成されている。
上述した従来の液晶装置の問題点は、液晶層厚調整層によって液晶層厚を薄くされた反射表示領域において、配向膜の配向規制力によって電圧による液晶の再配向が阻害され、その結果液晶が十分に動かなくなることに起因すると考えられる。
一方、横電界方式の液晶装置において、電極間に形成される電界が最も強くなるのは帯状電極部の端縁近傍であり、電界が最も弱くなるのは、帯状電極部の幅方向中央部である。
そこで本発明では、液晶が電界により動きにくい反射表示領域において、帯状電極部の電極幅を透過表示領域よりも狭くし、電界が弱くなる第１基板上の領域を狭くして液晶に作用する電界の強度を向上させている。これにより、液晶が動きにくい反射表示領域においても所望の配向状態に液晶を再配向させることができ、十分な反射率を得ることができる。したがって本発明によれば、反射モードと透過モードの双方で明るく広視野角の表示が得られる液晶装置を提供することができる。
また、前記反射表示領域における複数の前記帯状電極部のうち、隣り合う前記帯状電極部同士の間隔が、前記透過表示領域における複数の前記帯状電極部のうち、隣り合う前記帯状電極部同士の間隔よりも狭く形成されていることにより、電界が弱くなる帯状電極部の間の領域についてもその範囲を狭くすることができ、液晶を所望の配向状態に再配向させるのがさらに容易になる。

前記位相差層が、前記反射表示領域に選択的に形成されている構成であってもよい。このような構成とすれば、厚みを有する位相差層が反射表示領域にのみ形成される構造となるため、位相差層の厚さによって液晶層の層厚を調整することも可能になる。すなわち、位相差層が液晶層厚調整層ないしその一部として機能する構成とすることができる。

前記位相差層が前記透過表示領域と前記反射表示領域の双方に形成されており、前記位相差層の光軸が前記透過表示領域と前記反射表示領域とで異なる方向である構成としてもよい。このような構成とすれば、位相差層をサブ画素領域内で平坦な平面形状に形成でき、また位相差層のパターニングが不要になるため、簡便な工程で位相差層を形成できる。また、平坦面を成す位相差層上に液晶層厚調整層を形成することができるため、液晶層厚調整層の厚さによる液晶層厚の制御をより正確に行えるようになる。

前記反射表示領域において、前記液晶層の位相差が略λ／４であり、前記位相差層の位相差が略λ／２であることが好ましい。このような構成とすれば、液晶層と位相差層とによって広帯域のλ／４位相差板を構成できるので、反射表示におけるコントラストを向上させることができる。

前記第１電極と前記第２電極とが、絶縁膜を介して前記第１基板上に積層されている構成とすることができる。すなわち本発明の液晶装置はＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式の半透過反射型液晶装置として構成することができる。

前記第１電極と第２電極とがいずれも前記帯状電極部を有しており、前記第１電極の前記帯状電極部と前記第２電極の前記帯状電極部とが隣接して配置されている構成とすることもできる。すなわち本発明の液晶装置は、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の半透過反射型液晶装置として構成することもできる。

本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過表示と反射表示の双方で明るく高コントラストの表示が得られる半透過反射型の表示部を備えた電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る液晶装置について図面を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置は、液晶に対し略基板面方向の電界を印加して配向を制御することにより画像表示を行う方式のうち、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式と呼ばれる方式を採用したアクティブマトリクス方式の半透過反射型液晶装置である。
また本実施形態の液晶装置は、基板上にカラーフィルタを具備したカラー液晶装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ画素で１個の画素を構成するものとなっている。したがって表示の最小単位を構成する領域を「サブ画素領域」、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素から構成される領域を「画素領域」と称する。

図１は、本実施形態の液晶装置の等価回路図である。図２は、本実施形態の液晶装置を構成するマトリクス状に形成された画素領域（３つのサブ画素領域）の平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ’線に沿う液晶装置の断面図である。図４は、画素電極及び反射共通電極を拡大して示す説明図である。
なお、各図においては、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。

本実施形態の液晶装置１００は、図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成である。液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿って設けられた図示略のシール材によってＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に封止されている。ＴＦＴアレイ基板１０の外面側、及び対向基板２０の外面側には、それぞれ偏光板１４，２４が設けられている。ＴＦＴアレイ基板１０の外側に、導光板９１や反射板９２を備えた照明装置９０が配設されている。

図１に示すように、液晶装置１００の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素領域には、画素電極９と画素電極９をスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されている。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。共通電極１９は走査線駆動回路１０２から延びる共通線３ｂと電気的に接続されており、複数のサブ画素で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１０１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１０１は、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを、データ線６ａを介して各サブ画素に供給する。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１０２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１０２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に示すように、液晶装置１００の画素領域は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルタ（図示略）を備えた３つのサブ画素領域により構成されている。サブ画素領域の各々には、内側に複数のスリット２９，３９が形成された概略梯子形状の画素電極９が形成されている。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との交差部近傍にスイッチング素子である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略矩形状の共通電極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。画素電極９のスリット２９，３９のうち、幅の広いスリット２９は、ＴＦＴ３０側の領域に所定間隔で複数本（図示では１０本）が配列されている。一方、幅の狭いスリット３９は、スリット２９が形成された領域よりも共通線３ｂ側に複数本（図示では１３本）が所定間隔で配列されている。スリット２９，３９は、走査線３ａ及びデータ線６ａの双方と交差する方向に延びて形成されており、スリット２９と３９とは互いに平行である。
そして、画素電極９は、複数のスリット２９によって形成された複数本（図示では９本）の幅の広い帯状電極部９ｃと、複数のスリット３９によって形成された複数本（図示では１２本）の幅の狭い帯状電極部９ｄとを有している。

共通電極１９は、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる平面視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略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。
本実施形態の場合、図２（ａ）に示すように、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おり、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。さらに、反射共通電極１９ｒと重なる領域の画素電極９に、幅の狭いスリット３９と帯状電極部９ｄとが配置されており、透明共通電極１９ｔと重なる領域の画素電極９に、幅の広いスリット２９と帯状電極部９ｃとが形成されている。

ここで、図４（ａ）の説明図には、反射共通電極１９ｒと透明共通電極１９ｔとの境界部近傍の画素電極９が拡大して示されている。図４（ａ）において、Ｗｅ（ｒ）は反射表示領域Ｒの画素電極９に形成された帯状電極部９ｄの電極幅であり、Ｗｓ（ｒ）は反射表示領域Ｒの画素電極９に形成されたスリット３９の幅（帯状電極部９ｄの間隔）である。一方、Ｗｅ（ｔ）は透過表示領域Ｔに位置する帯状電極部９ｃの電極幅であり、Ｗｓ（ｔ）はスリット２９の幅（帯状電極部９ｃの間隔）である。

本実施形態の液晶装置１００では、帯状電極部９ｃ、９ｄの電極幅及び間隔（スリットの幅）が、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとでそれぞれ異なっており、反射表示領域Ｒにおける帯状電極部９ｄの電極幅Ｗｅ（ｒ）及び間隔Ｗｓ（ｒ）はいずれも透過表示領域Ｔの帯状電極部９ｃの電極幅Ｗｅ（ｔ）及び間隔Ｗｓ（ｔ）よりも狭くなっている。具体的な寸法の一例を挙げるならば、透過表示領域Ｔの帯状電極部９ｃの電極幅Ｗｅ（ｔ）が４μｍ、間隔Ｗｓ（ｔ）が６μｍであるとき、反射表示領域Ｒの帯状電極部９ｄの電極幅Ｗｅ（ｒ）の電極幅Ｗｅ（ｒ）は２μｍ、間隔Ｗｓ（ｒ）は４μｍである。

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。このように別部材とする場合には、反射共通電極１９ｒを共通線３ｂと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した構成とすることもできる。

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、図示のサブ画素領域において、画素電極９と共通電極１９とが平面視で重なる領域が、当該サブ画素領域の容量として機能するので、別途蓄積容量を設ける必要が無く、高い開口率を得ることができる。

図３に示す断面構成を見ると、基板本体１０Ａ上に走査線３ａと透明共通電極１９ｔと反射共通電極１９ｒと共通線３ｂとが形成されている。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が形成されており、絶縁薄膜１１上に島状の半導体層３５が形成されている。絶縁薄膜１１上にはまた、半導体層３５と一部重なるようにしてソース電極３１とドレイン電極３２とが形成されている。ＴＦＴ３０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が形成されており、層間絶縁膜１２上に画素電極９が形成されている。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。

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。配向膜１８による配向規制方向は、本実施形態の場合、走査線３ａの延在方向と平行であり、画素電極９のスリット２９，３９の延在方向とは交差する方向である。

対向基板２０は、基板本体２０Ａの液晶層５０側に順に形成されたカラーフィルタ２２と、カラーフィルタ２２上に部分的に形成された位相差層２６と、カラーフィルタ２２と位相差層２６とを覆う配向膜２８と、を備えている。

カラーフィルタ２２は、各サブ画素領域に対応して設けられた色材層を具備している。配向膜２８はＴＦＴアレイ基板１０側の配向膜１８と同様の構成であり、配向膜２８による配向規制方向は、配向膜１８の配向規制方向と反平行であり、したがって液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で、水平配向の初期配向状態を呈する。

位相差層２６は、カラーフィルタ２２上の反射表示領域Ｒに対応する領域に選択的に形成されている。位相差層２６は、本実施形態の場合、透過光に対して略１／２波長（λ／２）の位相差を付与するものであり、基板本体２０Ａの内面側に設けられたいわゆる内面位相差層である。かかる位相差層２６は、例えば、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、所定方向に配向させた状態で固化する方法により形成することができる。位相差層２６が透過光に対して付与する位相差は、その構成材料である液晶性高分子の種類や、位相差層２６の層厚によって調整することができる。

本実施形態の液晶装置における各光学軸の配置を、図２（ｂ）に示す。ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光板１４の透過軸１５３と、対向基板２０側の偏光板２４の透過軸１５５とが互いに直交するように配置されている。透過軸１５３は走査線３ａの延在方向（Ｘ軸方向）と平行であり、透過軸１５５はデータ線６ａの延在方向（Ｙ軸方向）と平行である。

配向膜１８，２８は、平面視で平行かつ逆方向にラビング処理されており、その方向は、図２（ｂ）に示すラビング方向１５１であり、偏光板１４の透過軸１５３と平行である。ラビング方向１５１は、図２（ｂ）に示す方向に限定されるものではないが、画素電極９と共通電極１９との間に生じる電界の主方向１５８と交差する方向（一致しない方向）とする。
本実施形態では、前記電界の方向１５８は、帯状電極部９ｃ、９ｄの延在方向がラビング方向１５１に対して５°の角度であるため、ラビング方向１５１に対して９５°の角度を成す方向となっている。
なお、上記では、配向膜１８，２８近傍の液晶層５０における液晶の初期配向方向を便宜的にラビング方向としているが、配向膜１８，２８としてはラビング処理によって初期的に液晶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の配向方向が規定された配向膜であっても構わない。

位相差層２６はその遅相軸２６ａが偏光板１４の透過軸１５３に対して左回りにほぼ６７．５°の角度をなす向きに配置されている。本実施形態の場合、位相差層２６の位相差は２８０ｎｍであり、緑色光に対して略λ／２の位相差を付与するものとなっている。遅相軸２６ａの配置角度は、組み合わせる液晶層５０の特性（波長分散特性）に応じて適宜変更することができ、最適なコントラスト値を得るための調整範囲としては６７．５゜±２．５゜の範囲である。

液晶装置１００では、カラーフィルタ２２上の反射表示領域Ｒに対応する領域に選択的に位相差層２６が設けられているので、反射表示領域Ｒでは位相差層２６の厚さ分だけ液晶層５０の厚さが薄くなっている。すなわち、液晶装置１００は、いわゆるマルチギャップ構造を備えた液晶装置であり、位相差層２６は、内面位相差層としてのみならず、透過表示領域Ｔの液晶層厚と反射表示領域Ｒの液晶層厚とを異ならせる液晶層厚調整手段としても機能するものとなっている。

上記構成を備えた本実施形態の液晶装置１００では、走査線３ａ及びデータ線６ａを介した信号入力によって、スリット２９，３９に面する画素電極９の端縁と、平面形状の共通電極１９との間に電界を発生させて液晶を駆動し、所望のカラー表示を行うようになっている。

そして、図４（ａ）に示したように、反射表示領域Ｒにおける帯状電極部９ｃの電極幅Ｗｅ（ｒ）と間隔Ｗｓ（ｒ）が、それぞれ透過表示領域Ｔにおける帯状電極部９ｃの電極幅Ｗｅ（ｔ）と間隔Ｗｓ（ｔ）よりも狭くなっていることで、マルチギャップ構造を採用したＦＦＳ方式の液晶装置における問題点を解消している。

ＦＦＳ方式の液晶装置では、図４（ｂ）に示すように、画素電極９の帯状電極部９ｃ、９ｄと、画素電極９の下層側に形成された共通電極１９との間に電界Ｅｔ、Ｅｒを生じさせて液晶を駆動する（ツイストさせる）ようになっている。ところが、液晶層５０を構成する液晶のうち配向膜１８，２８に近接した位置に配されている液晶は、配向膜１８，２８の配向規制力により配向方向を強く固定されているため、駆動電界を作用させても動きにくくなっている。
特にマルチギャップ構造を備えた液晶装置の場合、透過表示領域Ｔでは十分な液晶層厚があるため所望のツイスト状態を得られるが、層厚が薄くなっている反射表示領域Ｒでは、配向膜１８，２８同士の間隔が狭いために液晶が動きにくく、透過表示領域Ｔと同程度の電界を液晶層５０に作用させても所望のツイスト状態を得られず、意図した反射率を得ることができない。

これに対して、本実施形態の液晶装置１００では、反射表示領域Ｒの帯状電極部９ｄの電極幅Ｗｅ（ｒ）、及び電極幅Ｗｓ（ｒ）を狭くすることで、反射表示領域Ｒの液晶層５０に作用する電界の強度を高めて、所望の移動量を得られるようにしている。
図４（ｂ）に示すように、帯状電極部と共通電極との間に形成される電界Ｅｔ、Ｅｒは、帯状電極部９ｃ、９ｄの端縁において最も強度が高くなる（電気力線の密度が大きくなる）。その一方で、帯状電極部の幅方向の中央部と、隣接する帯状電極部間の中間点において電界強度が低くなる。そこで、本実施形態では、帯状電極部の電極幅及び間隔を狭くすることで、電界強度が低くなる領域を相対的に狭くするとともに、電界強度が最も高くなる帯状電極部端縁を単位領域当たりに多く配置できるようにしている。これにより反射表示領域において液晶に作用する電界の強度を高めることができる。したがって、所望の移動量で液晶を再配向させることができ、反射率を向上させることができる。

ここで図５及び図６を参照して、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで帯状電極部９ｄ、９ｃの電極幅及び間隔を異ならせることによる効果についてさらに詳細に説明する。

図５のグラフは、本実施形態の液晶装置１００の電気光学特性（透過率、反射率と印加電圧との関係）を示すグラフである。このときの反射表示領域Ｒの帯状電極部９ｄの電極幅Ｗｅ（ｒ）は２μｍ、間隔Ｗｓ（ｒ）は４μｍ、透過表示領域Ｔの帯状電極部９ｃの電極幅Ｗｅ（ｔ）は４μｍ、間隔Ｗｓ（ｔ）は６μｍである。
図６は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで帯状電極部の電極幅及び間隔を一定にした場合の電気光学特性（透過率、反射率と印加電圧との関係）を示すグラフである。このときの反射表示領域Ｒの帯状電極部９ｄの電極幅Ｗｅ（ｒ）は４μｍ、間隔Ｗｓ（ｒ）は６μｍであり、それぞれ透過表示領域Ｔの帯状電極部９ｃの電極幅Ｗｅ（ｔ）、間隔Ｗｓ（ｔ）と同一の寸法である。
また、液晶層５０のΔｎ・ｄは、透過表示領域で０．３４（液晶層厚ｄは３．４μｍ）、反射表示領域で０．１４（液晶層厚ｄは１．４μｍ）であり、位相差層２６の位相差は２８０ｎｍ（層厚２μｍ）である。
なお、図５及び図６に示すグラフの縦軸はいずれも任意単位（a.u.）であるが、縦軸の目盛りはグラフ間で比較可能に調整している。

図５と図６とを比較すると、透過率の曲線は両条件で共通であり、印加電圧１．５Ｖ〜４．５Ｖの範囲で、電圧の上昇に伴って単調に透過率が増加し、４．５Ｖ近傍で透過率（約０．３）が最大となっている。
一方、反射率の曲線は図５と図６で明確な差異があり、本実施形態の液晶装置１００では、図６の条件に比して高い反射率が得られている。具体的には、透過率が最大となる４．５Ｖにおける反射率が、図５に示すグラフでは０．２５程度であるのに対して、図６に示すグラフでは、０．１８程度である。したがって検証に用いた条件では、本発明に係る構成を採用することで、反射率を４割程度向上することがわかる。

なお、本実施形態では、反射表示領域Ｒにおける帯状電極部９ｄの電極幅Ｗｅ（ｒ）と間隔Ｗｓ（ｒ）の双方を透過表示領域における帯状電極部９ｃの電極幅及び間隔よりも狭くすることとしたが、この構成に限定されるものではない。
ＦＦＳ方式の液晶装置においては、帯状電極部９ｄの電極幅Ｗｅ（ｒ）と間隔Ｗｓ（ｒ）の少なくとも一方が、透過表示領域における電極幅Ｗｅ（ｔ）、及び間隔Ｗｓ（ｔ）よりも狭くなっていればよい。この場合にも、液晶層５０に作用させる電界の強度を高めることができ、反射率の低下を防止する効果を得ることができる。
本実施形態のように帯状電極部９ｄの電極幅Ｗｅ（ｒ）と間隔Ｗｓ（ｒ）の双方を調整する構成とすれば、電極幅Ｗｅ（ｒ）と間隔Ｗｓ（ｒ）のいずれか一方のみを調整する場合に比して大きな効果が得られるのは勿論である。

また、本実施形態の液晶装置１００では、位相差層２６を反射表示領域Ｒに選択的に配置しており、これにより反射表示のコントラストを向上させている。またこのような構成によれば、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの面積比（割合）を変更する場合にも、電極の構造を変更することなく、反射共通電極１９ｒの形成領域、及び位相差層２６の形成領域を変更するだけで容易に対応できるという利点がある。

反射表示を行う液晶装置では、光学設計上、反射黒表示を行う際に反射共通電極１９ｒに到達する外光がすべての可視波長で略円偏光である必要がある。反射共通電極１９ｒに到達した外光が楕円偏光であると黒表示に色づきが生じ、高コントラストな反射表示を得ることが困難になる。
そこで本実施形態の液晶表示装置では、カラーフィルタ２２上の反射表示領域Ｒに対応する領域に選択的に位相差層２６を形成し、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚を１．４μｍ（Δｎ・ｄ＝１４０ｎｍ）となるように構成している。これにより、偏光板２４と位相差層２６と反射表示領域Ｒ内の液晶層５０とで広帯域円偏光を作り出すことが可能となり、反射共通電極１９ｒに到達する外光をすべての可視波長で略円偏光とすることができ、高コントラストな反射表示を得ることができる。

また、本実施形態の液晶装置では、カラーフィルタ２２上の反射表示領域Ｒに対応する領域に選択的に位相差層２６を形成しているので、透過表示領域Ｔは従来の横電界方式を用いた透過型液晶装置と全く同じ光学設計が可能となる。その結果、高コントラスト、広視野角な透過表示を実現することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図７は、本実施形態の液晶装置２００の部分断面図である。図８は、液晶装置２００の光学軸配置を示す図である。

本実施形態の液晶装置２００は、第１実施形態に係る液晶装置１００と同様の基本構成を具備しており、液晶装置１００との違いは、対向基板２０の液晶層５０側に形成される内面位相差層と液晶層厚調整層の構成にある。したがって、液晶装置２００の画素領域におけるＴＦＴアレイ基板１０の平面構成は図２（ａ）に示したものと同様である。そして、図７は、図２（ａ）に示したＡ−Ａ’線に沿う位置に対応する液晶装置２００の断面構造を示したものである。
なお、図７及び図８において、図１から図４に示した液晶装置１００と共通の構成要素には同一の符号を付してある。

図７に示すように、本実施形態の液晶装置２００は、対向基板２０として、基板本体２０Ａの液晶層５０側に、カラーフィルタ２２と、カラーフィルタ２２上に区画形成された透過部位相差層２６ｔ及び反射部位相差層２６ｒと、反射部位相差層２６ｒ上に形成された液晶層厚調整層２５と、液晶層厚調整層２５と透過部位相差層２６ｔとを覆う配向膜２８とが形成されたものを備えている。ＴＦＴアレイ基板１０は、液晶装置１００と同様の構成である。

透過部位相差層２６ｔは、サブ画素の透過表示領域Ｔに対応する平面領域に選択的に形成されており、反射部位相差層２６ｒは、サブ画素の反射表示領域Ｒに対応する平面領域に選択的に形成されている。反射部位相差層２６ｒ上の液晶層厚調整層２５も、反射表示領域Ｒに対応する平面領域に形成されており、その層厚により反射表示領域Ｒにおける液晶層厚が透過表示領域Ｔにおける液晶層厚よりも薄くなっている。

本実施形態に係る液晶装置２００では、反射表示領域Ｒに形成された反射部位相差層２６ｒの遅相軸２６ａと透過表示領域Ｔに形成された透過部位相差層２６ｔの遅相軸２６ｂとが平面視で互いに異なる方向に設定されている。

反射部位相差層２６ｒ及び透過部位相差層２６ｔは、例えば以下の方法により形成することができる。
まず、カラーフィルタ２２上に位相差層形成用の配向膜を形成し、この配向膜に対してマスクラビング処理を施すことで透過表示領域Ｔに位置する配向膜と反射表示領域Ｒに位置する配向膜とで異なる方向にラビング処理を施す。
次に、かかる配向膜上に位相差層を構成する光官能基を有する液晶を塗布して前記ラビング方向にそれぞれ配向させ、これに光を照射して固定化する。
以上の工程により、反射部位相差層２６ｒと透過部位相差層２６ｔとを単一の位相差層内に区画形成することができる。位相差層形成用の配向膜の配向処理に関しては、上記ラビング処理のほか、光配向処理であってもよい。

図８に示す光学軸配置をみると、偏光板１４，２４の透過軸１５３，１５５、ラビング方向１５１、及び電界の主方向１５８は第１実施形態と同様である。
反射部位相差層２６ｒの遅相軸２６ａの方向は、ラビング方向１５１（Ｘ軸方向）に対して６７．５°の角度を成す方向である。一方、透過部位相差層２６ｔの遅相軸２６ｂの方向は、ラビング方向１５１（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）であり、対向基板２０の偏光板２４の透過軸１５５と平行である。あるいは透過部位相差層２６ｔの遅相軸２６ｂを偏光板２４の透過軸１５５と直交する方向（Ｘ軸方向）に配置してもよい。

図８に示すように遅相軸２６ａの方向を設定された反射部位相差層２６ｒは、先の第１実施形態に係る位相差層２６と同様の機能を奏する。すなわち、偏光板２４、反射部位相差層２６ｒ、及び液晶層５０によって、反射共通電極１９ｒに到達する外光を広い波長域でほぼ円偏光とすることができ、高コントラストの反射表示を得る手段として機能する。
一方、遅相軸２６ｂを偏光板２４の透過軸１５５と平行に配置された透過部位相差層２６ｔは、偏光板２４を透過して入射する直線偏光の振動方向と遅相軸２６ｂの方向が一致しているため、かかる入射光に対して何ら作用しないものとなっている。したがって透過部位相差層２６ｔは透過表示に影響を与えないようになっている。

上述したように、反射部位相差層２６ｒと透過部位相差層２６ｔとは、部位により異なる配向処理を施した位相差層形成用の配向膜上に液晶を塗布して形成できるものであるため、第１実施形態のように位相差層２６を選択形成する必要がなく、簡便な工程で容易に形成することができる。
また、反射部位相差層２６ｒの表面と透過部位相差層２６ｔの表面とは同じ高さで平坦に形成されているため、反射部位相差層２６ｒ上に形成する液晶層厚調整層２５の高さ調整を高精度に行えるようになり、液晶層厚の制御をより正確に行えるようになる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。図９は、本実施形態の液晶装置３００の１つのサブ画素を示す平面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ’線に沿う位置における液晶装置３００の部分断面図である。

本実施形態の液晶装置３００は、第１実施形態に係る液晶装置１００と同様の基本構成を具備しており、液晶装置１００との違いは、ＴＦＴアレイ基板１０の電極構造にある。したがって、図９及び図１０において、図１から図４に示した液晶装置１００と共通の構成要素には同一の符号を付してある。

図９に示すように、本実施形態の液晶装置３００は、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の電極構造を備えた液晶装置である。すなわち、１つのサブ画素領域内に、複数の帯状電極部９ｃ、９ｄを備えた画素電極（第１電極）９と、複数の帯状電極部１９ｃ、１９ｄを備えた共通電極（第２電極）１９とを有する構成である。画素電極９を構成する帯状電極部９ｃ、９ｄは、データ線６ａ側の端部においてデータ線６ａに沿って延びる基幹部９ａと接続されている。共通電極１９を構成する帯状電極部１９ｃ、１９ｄは、画素電極９の基幹部９ａと反対側のサブ画素辺縁にてデータ線６ａに沿って延びる基幹部１９ａと接続されている。共通電極１９は、走査線３ａと反対側のサブ画素辺縁に配置された共通線３ｂと接続されている。

透過表示領域Ｔには、画素電極９のうち幅の広い帯状電極部９ｃと、共通電極１９のうち幅の広い帯状電極１９ｃとが、互いに平行に交互に配列されている。一方、反射表示領域Ｒ（反射層４９の形成領域）には、相対的に幅の狭い帯状電極部９ｄと帯状電極部１９ｄとが、互いに平行に交互に配列されている。

図１０に示す断面構造をみると、対向基板２０の構成は第１実施形態と同様である。一方、ＴＦＴアレイ基板１０では、基板本体１０Ａ上に、ＴＦＴ３０と、反射層４９とが形成されており、これらを平面的に覆う層間絶縁膜１２上に、画素電極９と共通電極１９（共通線３ｂ）とが形成されている。画素電極９とＴＦＴ３０とは、層間絶縁膜１２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。

本実施形態のようにＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の電極構造を備えた液晶装置である場合には、第１電極（画素電極９）の帯状電極部９ｃと第２電極（共通電極１９）の帯状電極部１９ｃとの間、及び、帯状電極部９ｄと帯状電極部１９ｄとの間に形成した基板面方向の横電界により液晶を駆動する構成となる。そのため、液晶層厚の狭い反射表示領域に位置する帯状電極部９ｄ、１９ｄ間の領域についても反射率の低下は生じない。しかしながら、帯状電極部９ｄ、１９ｄそれぞれの幅方向中央部で電界が弱くなるために液晶が動きにくくなって反射率の低下が生じる。したがって、マルチギャップ構造を備えたＩＰＳ方式の液晶装置においては、図９及び図１０に示すように、反射表示領域Ｒに位置する帯状電極部９ｄ、１９ｄの幅を透過表示領域Ｔに位置する帯状電極部９ｃ、１９ｃの幅よりも狭くすればよい。これにより、液晶が動きにくい帯状電極部上の領域が狭くなり、液晶を動きやすくして反射率の低下を防止することができる。

（電子機器）
図１１は、本発明に係る液晶装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話１３００は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。

上記実施の形態の液晶装置は、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ある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、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、高コントラスト、広視野角の透過表示及び反射表示を得ることができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態ではＴＦＴアクティブマトリクス方式の液晶装置を例にして説明したが、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode；ＴＦＤ）等を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置に本発明を適用することも可能である。
また、実施形態ではマルチギャップ構造を実装するための液晶層厚調整層を対向基板に設けた構成としたが、かかる液晶層厚調整層をＴＦＴアレイ基板に設けてもよく、対向基板とＴＦＴアレイ基板の双方に設けてもよい。
またさらに、実施形態では、反射表示を行うための反射層（反射共通電極１９ｒ）をＴＦＴアレイ基板１０に形成しているが、対向基板２０に反射層を形成した構成とし、対向基板２０を照明装置９０側に配置し、ＴＦＴアレイ基板１０をパネル表示面側に配置してもよい。

第１実施形態に係る液晶装置の等価回路図。 画素領域の平面図及び光学軸配置を示す図。 図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図。 第１実施形態に係る液晶装置の作用説明図。 第１実施形態に係る液晶装置の電気光学特性を示すグラフ。 比較のための従来の液晶装置の電気光学特性を示すグラフ。 第２実施形態に係る液晶装置の部分断面図。 第２実施形態に係る液晶装置の光学軸配置を示す図。 第３実施形態に係る液晶装置の１サブ画素を示す平面図。 図９のＢ−Ｂ’線に沿う断面図。 電子機器の一例を示す図。

符号の説明

１００，２００ 液晶装置、１０ ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０ 対向基板（第２基板）、３０ ＴＦＴ、９ 画素電極（第１電極）、９ｃ，９ｄ 帯状電極部、１９ 共通電極（第２電極）、１９ｒ 反射共通電極、１９ｔ 透明共通電極、２６ 位相差層、２６ｒ 反射部位相差層、２６ｔ 透過部位相差層、２９，３９ スリット、Ｒ 反射表示領域、Ｔ 透過表示領域

Claims (6)

1. 液晶層を挟持して対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の前記液晶層側に形成された第１電極及び第２電極とを備え、１サブ画素領域内に反射表示領域と透過表示領域とが設けられるとともに、前記透過表示領域と前記反射表示領域との間で前記液晶層の層厚が異ならされており、少なくとも前記反射表示領域に位相差層を有する液晶装置であって、
   前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方が前記サブ画素領域内に延在する複数の帯状電極部を有しており、
   前記反射表示領域における前記帯状電極部の電極幅が、前記透過表示領域における前記帯状電極部の電極幅よりも狭く形成され、
   前記反射表示領域における複数の前記帯状電極部のうち、隣り合う前記帯状電極部同士の間隔が、前記透過表示領域における複数の前記帯状電極部のうち、隣り合う前記帯状電極部同士の間隔よりも狭く形成されている液晶装置。
2. 前記位相差層が、前記反射表示領域に選択的に形成されている請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記位相差層が前記透過表示領域と前記反射表示領域の双方に形成されており、前記位相差層の光軸が前記透過表示領域と前記反射表示領域とで異なる方向である請求項１に記載の液晶装置。
4. 前記反射表示領域において、前記液晶層の位相差が略λ／４であり、前記位相差層の位相差が略λ／２である請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶装置。
5. 前記第１電極と前記第２電極とが、絶縁膜を介して前記第１基板上に積層されている請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置を備えた電子機器。

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