JP2007163641A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直配向液晶の配向分割に用いる突起や開口部に起因する透過率の低下を防ぐことができ、明るい表示が可能な液晶装置を提供する。
【解決手段】ＴＦＴアレイ基板１０，２０の液晶層５０側に、動作時に前記液晶層における液晶の配向方向を制御する配向制御手段である開口部９ａ、９ｂ及び誘電体突起２１ａ、２１ｂが設けられ、第１位相差板１６と第２位相差板２６とは互いの遅相軸を略直交させて配置されており、前記第１位相差板１６の遅相軸は開口部９ａ及び誘電体突起２１ａにより規定される液晶の配向方向（Ｄ２）と略平行に配置され、前記第２位相差板２６の遅相軸は開口部９ｂ及び誘電体突起２１ｂにより規定される前記液晶の配向方向（Ｄ１）と略平行に配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。

従来、液晶装置においてはＴＮ（Twisted Nematic）モードのものが広く用いられていたが、ＴＮモードの液晶装置は視野角が狭いという大きな欠点を有していた。そこで最近では、この欠点を解決し得るＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶装置が、液晶テレビ等で製品化されている。このようなＶＡモードの液晶装置は、広視野角、高コントラストの表示が可能であるという特徴を有している。

そして、ＶＡモードの液晶装置においては、液晶の配向方向を画素内で複数の異なる方向に分割する構成を採用することによって広視野角特性を実現できることが知られている。ここで、配向分割を行うための具体的な構成としては、ＩＴＯ等の透明電極にスリット（開口部）を設けた構成と、透明電極の上方に突起部を設けた構成が挙げられ、このようなスリット又は突起部を設けることによって電圧印加時に垂直配向液晶が倒れる方向を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２４２２２５号公報

しかし、配向分割のために画素内に突起やスリット状の開口部を設けると、設けない場合に比して透過率が低下するという問題がある。これは、突起ないし開口部上に配置された液晶は電圧印加時にもほとんど動かないため、白表示時にも突起ないし開口部の形成領域が暗いままとなるからである。
本発明は、上記課題に鑑み成されたもので、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶を有する液晶装置において、配向分割に用いる突起や開口部に起因する透過率の低下を防ぐことができ、明るい表示が可能な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、互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に、負の誘電率異方性を有する液晶からなる液晶層を挟持してなり、該液晶層と前記第１基板の間および前記液晶層と前記第２基板との間には液晶を垂直方向に規制する配向膜が設けられ、前記第１基板の液晶層とは反対側に第１位相差板と第１偏光板とが設けられ、前記第２基板の液晶層とは反対側に第２位相差板と第２偏光板とが設けられた液晶装置であって、前記第１基板及び第２基板の少なくとも一方の基板に、前記液晶層における液晶の配向を制御する配向制御手段が設けられ、前記第１位相差板と第２位相差板とが互いの遅相軸を略直交させて配置されており、前記第１位相差板の遅相軸及び第２位相差板の遅相軸の少なくとも一方が、当該液晶装置の画素領域内において前記配向制御手段により規定される前記液晶の主たる配向方向と略平行に配置されていることを特徴とする。
このような構成とすれば、偏光板及び位相差板の光学軸配置を固定したまま液晶セルに対して回転させたときに最大の透過率を得ることができるので、配向制御手段に起因する透過率の低下を防ぐことができ、明るい表示が可能な液晶装置を提供することができる。

本発明の液晶装置では、前記画素領域内に、第１の方向に延びる第１の配向制御手段と、前記第１の方向と直交する方向に延びる第２の配向制御手段とが設けられており、前記第１位相差板の遅相軸が前記第１の方向と略平行に配置され、前記第２位相差板の遅相軸が前記第２の方向と略平行に配置されている構成とすることができる。
このような構成とすれば、第１の配向制御手段と第２の配向制御手段のそれぞれに対して第１位相差板又は第２位相差板の遅相軸を略平行に配置することができ、配向制御手段に起因する透過率の低下を防止して明るい表示を得ることができる。

本発明の液晶装置では、前記画素領域内に、一方向に長手の島状電極が形成されるとともに、該島状電極の長手方向に沿って延びる前記配向制御手段が、該島状電極の平面領域内に配置されており、前記第１位相差板の遅相軸及び第２位相差板の遅相軸の少なくとも一方が、前記配向制御手段の延在方向と略平行に配置されている構成とすることができる。
このように画素領域内に長手方向を有する島状電極とそれに対応して長手に形成された配向制御手段とを備えた液晶装置にあっては、かかる配向制御手段により規定される液晶の配向方向に対して位相差板の遅相軸を平行ないし垂直に配置することで、透過率の低下を防止することができる。

本発明の液晶装置では、複数の前記配向制御手段が、前記画素領域内に設けられた複数の島状電極に対応して前記各島状電極の平面領域内にそれぞれ配置されており、前記第１位相差板の遅相軸及び第２位相差板の遅相軸の少なくとも一方が、前記画素領域内における前記配向制御手段の配列方向に沿う向きに配置されている構成とすることができる。配向制御手段が複数配列形成されている場合には、複数の配向制御手段により規定される液晶の主たる配向方向と位相差板の遅相軸との位置関係について、上記の如く配向制御手段の配列方向と位相差板の遅相軸とを平行に配置することが好ましい。このような構成とすることで、液晶の主たる配向方向に対して位相差板の遅相軸を平行又は垂直に配置することができ、透過率の低下を防止して明るい表示を得ることができる。

本発明の液晶装置では、前記配向制御手段が、前記第１基板又は第２基板の前記液晶層側に設けられた電極から前記液晶層側に突出する誘電体突起、又は前記電極に形成された開口部、あるいは前記誘電体突起及び開口部を組み合わせてなるものであることが好ましい。このような構成とすることで、垂直配向液晶の電圧印加時の配向方向を良好に制御することができ、表示むら等のない高品質の表示を得ることができる。

本発明の液晶装置では、前記位相差板が、透過光に対して略１／４波長の位相差を付与するλ／４位相差板であることが好ましい。あるいは前記位相差板が、逆分散型のλ／４位相差板であってもよい。
このような構成とすることで偏光板と位相差板とが円偏光板として機能するので、液晶層を透過する光を円偏光とすることができ、サブ画素内に局所的な暗部が生じるのを防止して明るい表示を得られるようになる。

本発明の液晶装置では、前記画素領域内に、透過表示領域と反射表示領域とが区画形成されており、前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方の基板の前記液晶層側に、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さを、前記透過表示領域における前記液晶層の厚さより小さくするための液晶層厚調整層が設けられている構成とすることもできる。すなわち、本発明に係る液晶装置は、マルチギャップ構造を備えた半透過反射型の液晶装置とすることができる。

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、高輝度、高コントラスト、広視野角の表示を得られる垂直配向モードの液晶装置を表示部に備えた電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施の形態に限定されるものではない。また以下の説明で参照する各図面においては、各構成要素を見易くするために各部の縮尺等を適宜変更して表示している。

本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、画像表示の最小単位を「サブ画素」と呼び、各色カラーフィルタを備えた複数のサブ画素の集合を「画素」と呼ぶこととする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。さらに、以下の実施形態のうち、半透過反射型の液晶装置にあっては、サブ画素の平面領域において、液晶装置の表示面側から入射する光を利用した表示が可能な領域を「反射表示領域」と呼び、液晶装置の背面側（前記表示面と反対側）から入射する光を利用した表示が可能な領域を「透過表示領域」と呼ぶ。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態である液晶装置１００について、図１から図４を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置１００は、画素スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下「ＴＦＴ」という。）を採用したアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置である。

図１（ａ）は液晶装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面構成図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う側断面構成図である。
図１に示すように、本実施形態の液晶装置１００では、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２を介して貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。シール材５２の外側の周辺回路領域には、データ信号駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査信号駆動回路１０４が形成されている。液晶層５０を挟んで対向するようにして、ＴＦＴアレイ基板１０の内面側に複数の画素電極９が形成され、対向基板２０の内面側に共通電極２１が形成されている。対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材１０６が配設されている。

図２は、ＴＦＴを用いた液晶装置の等価回路図である。液晶装置の画像表示領域には、データ線６ａおよび走査線３ａが格子状に配置され、両者の交点付近には、画像表示単位であるサブ画素が配置されている。マトリクス状に配置された複数のサブ画素には、それぞれ画素電極９が設けられている。画素電極９の側方には、当該画素電極９への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０が形成されている。このＴＦＴ３０のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが供給される。ＴＦＴ３０のゲートには、走査線３ａが電気的に接続されている。走査線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｍが供給される。またＴＦＴ３０のドレインには、画素電極９が電気的に接続されている。そして、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｍにより、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。

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と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。また保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極９と容量線３ｂとの間に蓄積容量７０が形成され、液晶容量と並列に配置されている。そして、上記のように液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となっている。

図３は本実施形態に係る液晶装置の説明図であり、図３（ａ）は液晶装置１００の任意の１画素の平面構成図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’に沿う断面構成図である。また、図４（ａ）は、１つのサブ画素におけるＴＦＴアレイ基板１０の平面領域を示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図である。
図３（ａ）に示すように、液晶装置１００の１画素は、Ｙ軸方向に隣接する３つのサブ画素ＳＰ１〜ＳＰ３により構成されている。平面視矩形状の各サブ画素ＳＰ１〜ＳＰ３には、図４（ａ）に示すように、画素電極９と、画素スイッチング素子であるＴＦＴ３０とが設けられている。また、画素電極９の長手方向（Ｘ軸方向）に沿ってデータ線６ａが延びており、短手方向（Ｙ軸方向）に沿って走査線３ａが延びている。そして、これらデータ線６ａ、走査線３ａの交差点の近傍に上記ＴＦＴ３０が形成され、データ線６ａ及び走査線３ａと電気的に接続されている。

また、１つのサブ画素に対応して３原色のうち１色のカラーフィルタ（着色層）２２が形成され、３つのサブ画素ＳＰ１〜ＳＰ３で３色のカラーフィルタを含む１つの画素を構成している。各カラーフィルタ２２を取り囲む矩形枠状にブラックマトリクス（遮光膜）２２ＢＭが設けられており、各サブ画素ＳＰ１〜ＳＰ３を縁取っている。

図３（ａ）に示すように、画素電極９はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなり、各画素電極９には、垂直配向液晶の配向制御手段を成す複数のスリット状の開口部９ａ、９ｂが形成されており、これらのうち２本の開口部９ａは図示右上がりの第１の方向Ｄ１に延びており、他の２本の開口部９ｂは図示右下がりの第２の方向Ｄ２に延びて形成されている。また、各サブ画素内には、開口部９ａ又は開口部９ｂと平行に延びる凸条を成す複数の誘電体突起２１ａ、２１ｂが設けられている。２本の誘電体突起２１ａは開口部９ａと平行に第１の方向Ｄ１に延び、第２の方向Ｄ２に関して開口部９ａと交互に配置されている。一方、他の２本の誘電体突起２１ｂは開口部９ｂと平行に第２の方向Ｄ２に延び、第１の方向Ｄ１に関して開口部９ｂと交互に配置されている。Ｘ軸方向に関してサブ画素の中央部に配置された誘電体突起２１ａと誘電体突起２１ｂとは、サブ画素の中央で接続されている。
図３（ａ）に示す画素全体で見ると、Ｙ軸方向に隣接するサブ画素間で誘電体突起２１ａが連続して第１の方向Ｄ１に延び、誘電体突起２１ｂも連続して第２の方向Ｄ２に延びている。さらに、開口部９ａ、９ｂに関しても、１つのサブ画素の開口部９ａ、９ｂの延長上に、Ｙ軸方向に隣接するサブ画素の開口部９ａ、９ｂが形成されている。

図４（ａ）に示すように、走査線３ａとデータ線６ａとの間に、ＴＦＴ３０が介挿されている。ＴＦＴ３０は、半導体層３５と、半導体層３５の下層側（基板本体１０Ａ側）に設けられたゲート電極３２と、半導体層３５の上層側に設けられたソース電極６ｂと、ドレイン電極３１とを備えて構成されている。半導体層３５のゲート電極３２と対向する領域にＴＦＴ３０のチャネル領域が形成されており、その両側の半導体層には、ソース領域、及びドレイン領域が形成されている。

ゲート電極３２は、走査線３ａの一部をデータ線６ａの延在方向に分岐して形成されており、その先端側で半導体層３５と図示略の絶縁膜を介して対向している。ソース電極６ｂは、データ線６ａの一部を走査線３ａの延在方向に分岐して形成されており、その先端部において半導体層３５のソース領域と電気的に接続されている。ドレイン電極３１の一端側は前記ドレイン領域と電気的に接続されており、ドレイン電極３１の他端側は、コンタクトホール４５を介して画素電極９と電気的に接続されている。そして、ＴＦＴ３０は、走査線３ａを介して入力されるゲート信号により所定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａを介して供給される画像信号を、所定のタイミングで液晶に対して書き込めるようになっている。

図３（ｂ）に示す断面構造をみると、液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置された対向基板２０とを備え、前記基板１０，２０間に誘電異方性が負の液晶（屈折率異方性Δｎは例えば０．１）からなる液晶層５０が挟持されている。液晶層５０は、図に示す如く画素電極９の形成領域内でほぼ一定の層厚に形成されている。ＴＦＴ基板１０の外面側にあたる液晶セルの外側には、照明手段として光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト９０が設置されている。尚、符号５１にて示す略棒状の楕円体は、誘電体突起２１ａ、２１ｂの影響により垂直に配向された液晶を概念的に示すものである。

ＴＦＴ基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層側）に、ＴＦＴ３０が形成された回路層１９が形成され、回路層１９上に画素電極９が形成されている。画素電極９上には、図示は省略したが、画素電極９及び層間絶縁膜１３を覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、電圧無印加時には液晶５１を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。また基板本体１０Ａの外面側には、第１位相差板１６と第１偏光板１４とが積層配置されている。

ここで、図４（ｂ）に示すように、回路層１９は、絶縁膜１１〜１３により分離された複数の配線層を有している。基板本体１０Ａ上に、走査線３ａが形成されており、走査線３ａを覆ってゲート絶縁膜１１が形成され、このゲート絶縁膜１１を介して走査線３ａと対向する位置に半導体層３５が形成されている。ゲート絶縁膜１１上にはまた、データ線６ａ、ソース電極６ｂ、及びドレイン電極３１が形成されており、ソース電極６ｂ及びドレイン電極３１は半導体層３５に一部乗り上げるようにして半導体層３５と電気的に接続されている。さらに、データ線等を覆ってパッシベーション膜１２が形成され、パッシベーション膜１２を覆って層間絶縁膜１３が形成されている。そして、パッシベーション膜１２及び層間絶縁膜１３を貫通してドレイン電極３１に達するコンタクトホール４５を介して、層間絶縁膜１３上に形成された画素電極９とドレイン電極３１とが電気的に接続されている。

対向基板２０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２０Ａを基体としてなる。基板本体２０Ａの内面側には、カラーフィルタ２２が設けられている。カラーフィルタ２２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の間に黒色樹脂等からなるブラックマトリクス２２ＢＭが配置されている。

さらに基板本体２０Ａの内面側には、カラーフィルタ２２を覆って共通電極２１が形成されている。共通電極２１は平面ベタ状のＩＴＯ等からなる透明導電膜であり、かかる共通電極２１上の画素電極９と対向する位置に、液晶層５０に突出する誘電体突起２１ａ、２１ｂが設けられている。誘電体突起２１ａ、２１ｂの断面形状は略三角形で図示しているが、実際にはなだらかな曲面形状で形成される。これらの誘電体突起２１ａ、２１ｂは、樹脂等の誘電体材料からなり、マスクを用いたフォトリソグラフィ等によって形成することができる。例えば、ノボラック系のポジ型フォトレジストを用いて高さ１．２μｍ、直径１２μｍの誘電体突起２１ａ、２１ｂを形成する。また、上記フォトレジストを現像した後に２２０℃でポストベークすることで、なだらかな突起形状を得ることができる。

また図示は省略したが、共通電極２１及び誘電体突起２１ａ、２１ｂを覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体２０Ａの外面側には、第２位相差板２６と第２偏光板２４とが積層配置されている。第１偏光板１４及び第２偏光板２４は、特定方向に振動する直線偏光のみを透過させる機能を有する。また第１位相差板１６及び第２位相差板２６には、可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を持つλ／４位相差板が採用されている。

本実施形態の場合、図５に示す光学軸配置のように、第１偏光板１４、第２偏光板２４の透過軸１１４，１２４と、第１位相差板１６、第２位相差板２６の遅相軸１１６，１２６とがそれぞれ約４５°を成すように配置されており、第１偏光板１４と第１位相差板１６、及び第２偏光板２４と第２位相差板２６とがそれぞれ協働して円偏光板として機能するものとなっている。この円偏光板により、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換し得るようになっている。また、第１偏光板１４の透過軸１１４と第２偏光板２４の透過軸１２４とは直交して配置され、第１位相差板１６の遅相軸１１６と第２位相差板２６の遅相軸１２６も直交して配置されている。なお、偏光板と位相差板の構成としては、「偏光板＋λ／４板の構成の円偏光板」が一般的だが、「偏光板＋λ／４板＋負のＣプレートの構成の円偏光板」を用いれば、表示の視野角特性を向上させることができる。上記「負のＣプレート」とは、板厚方向に光学的に負の一軸性を呈する光学異方性層を具備した位相差板である。

上記構成を備えた本実施形態の液晶装置１００において、バックライト９０から照射された光は、第１偏光板１４及び第１位相差板１６を透過して円偏光に変換され、液晶層５０に入射する。電圧無印加時において基板と垂直に配向している液晶には屈折率異方性がほとんどないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層５０を進行する。さらに対向基板２０側の第２位相差板２６を透過した入射光は、第２偏光板２４の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は第２偏光板２４を透過しないので、本実施形態の液晶装置１００は、電圧無印加時において黒表示となる（ノーマリーブラックモード）。

一方、液晶層５０に電圧を印加すると、液晶が基板面方向に倒れるように配向して、透過光に対する屈折率異方性を呈する。そのため、バックライト９０から液晶層５０に入射した円偏光は、液晶層５０を透過する過程で楕円偏光に変換される。この入射光が第２位相差板２６を透過しても、第２偏光板２４の透過軸と直交する直線偏光には変換されず、その全部または一部が第２偏光板２４を透過する。従って、本実施形態の液晶装置１００は、電圧印加時において白表示となる。またかかる構成のもと液晶層５０に印加する電圧を調整することにより、階調表示を行うことが可能である。この際、本実施形態では、画素電極９に形成された開口部９ａ、９ｂ、及び共通電極２１上に形成された誘電体突起２１ａ、２１ｂの作用により、液晶５１は配向制御手段たる開口部９ａ、９ｂ及び誘電体突起２１ａ、２１ｂの幅方向に配向する。すなわち、開口部９ａ、９ｂ及び誘電体突起２１ａ、２１ｂの周辺では、電圧印加時には図３に示すように開口部９ａ、９ｂ及び誘電体突起２１ａ、２１ｂから外側に向かって液晶５１が配向し、開口部９ａ及び誘電体突起２１ａが形成された領域では平面視で第２の方向Ｄ２に液晶５１が配向し、開口部９ｂ及び誘電体突起２１ｂが形成された領域では第１の方向Ｄ１に液晶５１が配向する。従って、本実施形態の液晶装置１００では、電圧印加時に液晶５１のダイレクタが異なる方位に向いた複数の液晶領域が形成されることとなり、視野角の極めて広い表示が実現される。

そして、本実施形態の液晶装置１００では、図５に示したように、位相差板１６，２６の遅相軸１１６，１２６が、それぞれ第１の方向Ｄ１、第２の方向Ｄ２と平行に配置されている。すなわち、第１位相差板１６の遅相軸１１６は、第２の方向Ｄ２に沿って延びる開口部９ｂ及び誘電体突起２１ｂにより配向制御された液晶５１の配向方向である第１の方向Ｄ１と平行であり、第２位相差板２６の遅相軸１２６は、第１の方向Ｄ１に沿って延びる開口部９ａ及び誘電体突起２１ａにより配向制御された液晶５１の配向方向である第２の方向Ｄ２と平行である。

このような構成とされていることで、本実施形態の液晶装置１００は、開口部９ａ、９ｂ及び誘電体突起２１ａ、２１ｂに起因する透過率の低下を抑え、明るい表示を得られるものとなっている。
ここで図６は、本実施形態の液晶装置１００において、図５に示した偏光板１４，２４及び位相差板１６，２６の光学軸配置を維持したまま、これら偏光板１４，２４及び位相差板１６，２６を一体的に回転させたときの白表示における透過率の変化を測定した結果を示すグラフである。図６に示すグラフにおいて、横軸は第２位相差板２６の遅相軸１２６の配置角度、縦軸は最大透過率を１００％とした規格化透過率を示している。なお、図５に示した光学軸配置は、第２位相差板２６の遅相軸１２６を１３５°の位置に配置した場合である。

図６に示すように、偏光板１４，２４及び位相差板１６，２６を液晶セルに対して回転させることで、白表示における透過率が変化しており、第２位相差板２６の遅相軸１２６が４５°、１３５°であるときに透過率が最大となる。つまり、第２位相差板２６の遅相軸１２６が、開口部９ａ及び誘電体突起２１ａにより規定される液晶の配向方向である第２の方向Ｄ２と平行（換言すれば第１の方向Ｄ１と直交）であるとき、あるいは第２位相差板２６の遅相軸１２６が開口部９ｂ及び誘電体突起２１ｂにより規定される液晶の配向方向である第１の方向Ｄ１と平行（第２の方向Ｄ２と直交）であるときに白表示の透過率が最大となる。従って、位相差板１６，２６の遅相軸１１６，１２６を配向制御手段により規定される液晶の配向方向と平行あるいは直交する方向に配置することで、明るい表示の液晶装置を構成することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図７（ａ）は本実施形態の液晶装置２００の１画素の平面構成を示す図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿う断面構成図である。なお、本実施形態において第１の実施形態と同様の部材又は部位については同一の符号を付し、詳細な説明は省略することとする。

本実施形態の液晶装置は、図７（ａ）に示すように、各サブ画素ＳＰ１〜ＳＰ３内に部分的に反射電極３９ｒが設けられた半透過反射型の液晶装置であり、また特に図示はしていないが、スイッチング素子としてＴＦＴを備えたアクティブマトリクス方式の液晶装置である。
各サブ画素には、画素電極３９が設けられており、画素電極３９は、連結部３９ｃを介して電気的に接続された２つの島状電極を有している。画素電極３９を構成する２つの島状電極のうち、Ｘ軸方向に長手の略八角形状を成す島状電極はＩＴＯ等の透明導電膜からなる透明電極３９ｔであり、ほぼ正八角形状を成す島状電極がアルミニウムや銀などの光反射性の金属膜からなる反射電極３９ｒである。画素電極３９を取り囲むようにして枠状のブラックマトリクス２２ＢＭが形成されており、ブラックマトリクス２２ＢＭに囲まれた領域内にカラーフィルタ２２が形成されている。

アルミニウムや銀等の光反射性の金属膜からなる反射電極３９ｒは当該サブ画素の反射層として機能し、反射電極３９ｒの形成領域が反射表示領域となる。なお、図示は省略しているが、反射電極３９ｒの表面には凹凸形状が付与されており、この凹凸によって反射光が散乱されることで、視認性の良い表示が得られるようになっている。
また、透明電極３９ｔの形成された領域が透過表示領域Ｔとなっている。従って、本実施形態の液晶装置２００では、１つのサブ画素の表示可能な領域の１／３弱の面積領域が反射表示に寄与し、残りの２／３強の面積領域が透過表示に寄与する構造である。なお、透明電極３９ｔと反射電極３９ｒとを連結している連結部３９ｃについてもＩＴＯ等の透明導電膜からなるものであるから、この連結部３９ｃも透過表示に寄与する。透明電極３９ｔ及び反射電極３９ｒのそれぞれの略中央部には、液晶の配向を規制するための配向規制手段である誘電体突起５５ｔ、５５ｒが配置されている。本実施形態では透明電極３９ｔ及び反射電極３９ｒは略八角形状であるが、各角部が丸められた曲線形状であってもよい。

図７（ｂ）に示す断面構造をみると、液晶装置２００は、ＴＦＴアレイ基板１０と、これに対向配置された対向基板２０とを備え、前記基板１０，２０間に誘電異方性が負の液晶からなる液晶層５０が挟持された構成である。ＴＦＴアレイ基板１０の外面側にあたる液晶セルの外側にはバックライト９０が設置されている。

ＴＦＴアレイ基板１０を構成する基板本体１０Ａの内面側（液晶層側）には、第１実施形態と同様の回路層１９が形成されており、回路層１９上に透明電極３９ｔ及び反射電極３９ｒを有する画素電極３９が形成されている。画素電極３９を覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶５１は電圧無印加時には基板面に対し垂直に配向するようになっている。基板本体１０Ａの外面側には、逆波長分散λ／４位相差板である第１位相差板３６と、第１偏光板１４とが積層配置されている。前記逆波長分散λ／４位相差板は、長波長側に向かって位相差値が大きくなっている位相差板であり、かかる位相差板を用いることで透過光の波長によらず円偏光を得られるので、カラー液晶装置に好適な構成となる。

対向基板２０を構成する基板本体２０Ａの内面側には、反射表示領域及び透過表示領域に跨ってカラーフィルタ２２が設けられ、カラーフィルタ２２を縁取るようにブラックマトリクス２２ＢＭが形成されている。カラーフィルタ２２の内面側には、反射表示領域（反射電極３９ｒの形成領域）に対応して液晶層厚調整層３４が選択的に形成されている。このようにサブ画素内に部分的に形成された液晶層厚調整層３４により、液晶層５０の層厚が反射表示領域と透過表示領域とで異ならされている。液晶層厚調整層３４は、アクリル樹脂等の有機材料膜を用いて形成されており、例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度に形成され、液晶層厚調整層３４が存在しない部分の液晶層５０の厚みは２μｍ〜６μｍ程度であり、反射表示領域における液晶層５０の厚みは透過表示領域における液晶層５０の厚みの約半分となっている。つまり、液晶層厚調整層３４は、自身の膜厚によって反射表示領域と透過表示領域とにおける液晶層５０の層厚を異ならせるものとして機能し、もってマルチギャップ構造を実現するものとなっている。本実施形態の液晶装置２００は、かかる構成により明るく高コントラストの表示が得られるようになっている。なお、反射表示領域と透過表示領域との境界付近には、液晶層厚調整層３４の層厚が連続的に変化している傾斜面が形成されているが、この傾斜面と反射電極３９ｒの透明電極３９ｔ側の縁端部とは、平面的にほぼ重なっており、連結部３９ｃとも平面的に重なっている。

さらに基板本体２０Ａの内面側には、カラーフィルタ２２及び液晶層厚調整層３４の表面に跨って共通電極２１が形成されている。共通電極２１上の画素電極３９と対向する位置に、液晶層５０に突出する誘電体突起５５ｔ、５５ｒが設けられている。誘電体突起５５ｔ、５５ｒの断面形状は略三角形で図示しているが、実際にはなだらかな曲面形状で形成される。透過表示領域にあっては、Ｘ軸方向に長手の透明電極３９ｔの中央部に対向する位置にＸ軸方向に延びる帯状の誘電体突起５５ｔが形成されており、反射表示領域にあっては、ほぼ正八角形状の反射電極３９ｒの中央部に対向する位置に平面視で円形の誘電体突起５５ｒが形成されている。また、誘電体突起５５ｔ、５５ｒは、透明電極３９ｔと反射電極３９ｒとの配列方向に沿うＸ軸方向に並んで配置されている。また図示は省略したが、共通電極２１及び誘電体突起５５ｔ、５５ｒを覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。
基板本体２０Ａの外面側には、逆波長分散λ／４位相差板である第２位相差板４６と、第２偏光板２４とが積層配置されている。

本実施形態の場合、図８に示す光学軸配置のように、第１偏光板１４、第２偏光板２４の透過軸１１４，１２４と、第１位相差板３６、第２位相差板４６の遅相軸１３６，１４６とがそれぞれ約４５°を成すように配置されており、第１偏光板１４と第１位相差板３６、及び第２偏光板２４と第２位相差板４６とがそれぞれ協働して円偏光板として機能するものとなっている。この円偏光板により、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換し得るようになっている。また、第１偏光板１４の透過軸１１４と第２偏光板２４の透過軸１２４とは直交して配置され、第１位相差板３６の遅相軸１３６と第２位相差板４６の遅相軸１４６も直交して配置されている。さらに本実施形態の場合、第１位相差板３６の遅相軸１３６がＸ軸方向に平行に配置され、第２位相差板４６の遅相軸１４６がＹ軸方向に平行に配置されている。

上記構成を備えた本実施形態の液晶装置２００において、透過モードの表示動作は先の第１実施形態と同様であるが、透明電極３９ｔの形状、及び配向制御手段たる誘電体突起５５ｔの配置形態が異なっているため、電圧印加時の液晶５１の動きが第１実施形態とは異なったものとなる。すなわち、本実施形態では透明電極３９ｔの中央部に帯状の誘電体突起５５ｔが延在しているので、液晶５１は誘電体突起５５ｔの延在領域では、誘電体突起５５ｔからＹ軸方向外側に向かって倒れるようにして配向する。また、誘電体突起５５ｔの端部からＸ軸方向外側に関しては、誘電体突起５５ｔの先端から透明電極３９ｔの縁端部にかけて平面放射状に配向する。

反射モードにおいては、対向基板２０の外側から入射された外光が、第２偏光板２４及び第２位相差板４６を透過して円偏光に変換され、液晶層５０に入射する。電圧無印加時において基板と垂直に配向している液晶には屈折率異方性がほとんどないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層５０を進行して反射電極３９ｒに到達する。そして反射電極３９ｒにより反射されて液晶層５０に戻り、再び第２位相差板４６に入射する。このとき、反射電極３９ｒにより反射された円偏光は、その回転方向が反転しているので、第２位相差板４６によって第２偏光板２４の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は第２偏光板２４を透過しないので、本実施形態の液晶装置２００では、電圧無印加時において黒表示が行われる（ノーマリーブラックモード）。

一方、液晶層５０に電界を印加すると、液晶が基板面方向に倒れるように配向して、透過光に対する屈折率異方性を呈する。そのため、対向基板２０の外側から液晶層５０に入射した円偏光は、液晶層５０を透過する過程で直線偏光に変換されて反射電極３９ｒに到達する。そして、反射電極３９ｒにより反射された後、液晶層５０を透過して再び第２位相差板４６に入射する。この反射光は、先の入射光と同じ回転方向の円偏光であるため第２位相差板４６により第２偏光板２４の透過軸と平行な直線偏光に変換され偏光板２４を透過する。従って、本実施形態の液晶装置２００では、電圧印加時において白表示が行われる。

またかかる構成のもと液晶層５０に印加する電圧を調整することにより、階調表示を行うことが可能である。この際、本実施形態では反射電極３９ｒの中央部に対向する位置に誘電体突起５５ｒが配置されているので、液晶５１は反射電極３９ｒの輪郭に対して垂直方向に配向する。また誘電体突起５５ｒの周辺では、電圧印加時に誘電体突起５５ｒから外側に向かって液晶５１が倒れ、それを中心とした平面放射状に液晶５１が配向する。従って、本実施形態の液晶装置２００では、電圧印加時に液晶５１のダイレクタが全方位に向くこととなり、視野角の極めて広い表示が実現される。

そして、本実施形態の液晶装置２００では、図８の光学軸配置図に示すように、位相差板３６，４６の遅相軸１３６，１４６が、それぞれ第２の方向Ｄ２、第１の方向Ｄ１と平行に配置されるとともに、それぞれＹ軸方向（画素電極３９の短手方向）、Ｘ軸方向（画素電極３９の長手方向）と平行に配置されている。すなわち、第１位相差板３６の遅相軸１３６は、第１の方向Ｄ１（Ｘ軸方向）に沿って延びる誘電体突起５５ｔと平行に配置され、かかる誘電体突起５５ｔにより規定される液晶５１の主たる配向方向である第２の方向Ｄ２（Ｙ軸方向）と直交している。また第２位相差板４６の遅相軸１４６は、第１の方向Ｄ１に沿って延びる誘電体突起５５ｔにより規定される液晶５１の主たる配向方向（第２の方向Ｄ２）と平行である。また本実施形態の場合、サブ画素内に設けられた２つの誘電体突起５５ｔ、５５ｒの配列方向はＸ軸方向に平行であるから、上記第１位相差板３６の遅相軸１３６は、誘電体突起５５ｔ、５５ｒの配列方向とも平行に配置されている。

このような構成とされていることで、本実施形態の液晶装置２００は、誘電体突起５５ｔに起因する透過率の低下を抑え、明るい表示を得られるものとなっている。
ここで図９は、本実施形態の液晶装置２００において、図８に示した偏光板１４，２４及び位相差板３６，４６の光学軸配置を維持したまま、これら偏光板１４，２４及び位相差板３６，４６を一体的に回転させたときの白表示における透過率の変化を測定した結果を示すグラフである。図９に示すグラフにおいて、横軸は第２位相差板４６の遅相軸１４６の配置角度、縦軸は最大透過率を１００％とした規格化透過率を示している。なお、図８に示した光学軸配置は、第２位相差板４６の遅相軸１４６を９０°（Ｙ軸に平行）の位置に配置した場合に対応する。

図９に示すように、偏光板１４，２４及び位相差板３６，４６を液晶セルに対して回転させることで、白表示における透過率が変化しており、第２位相差板４６の遅相軸１４６の設置角度が０°、９０°であるときに透過率が最大となる。つまり、第２位相差板４６の遅相軸１４６が、誘電体突起５５ｔにより規定される液晶の配向方向である第２の方向Ｄ２と平行であるとき、換言すれば第１位相差板３６の遅相軸１３６が誘電体突起５５ｔにより規定される液晶の配向方向である第２の方向Ｄ２と直交するときに白表示の透過率が最大となる。従って、位相差板３６，４６の遅相軸１３６，１４６を配向制御手段により規定される液晶の配向方向と平行あるいは直交する方向に配置することで、明るい表示の液晶装置を構成することができる。なお、第１位相差板３６の遅相軸１３６と第２の位相差板４６の遅相軸１４６とを入れ替えて配置しても同様である。

本実施形態では、サブ画素内に帯状の誘電体突起５５ｔと、点状の誘電体突起５５ｒとが設けられているにも関わらず、上記の説明では、帯状の誘電体突起５５ｔにより規定される液晶５１の配向方向と、位相差板３６，４６の遅相軸方向との関係を規定している。これは、動作時にサブ画素内に形成される複数の液晶領域のうち、全体に対して最も大きな面積率を有する液晶領域が、誘電体突起５５ｔの幅方向（Ｙ軸方向）に配向する液晶５１により形成される液晶領域であり、かかる液晶領域がサブ画素全体の透過率に大きく影響するからである。

上記各実施形態では、サブ画素内の配向制御手段（開口部９ａ等、誘電体突起２１ａ、５５ｔ等）が当該サブ画素内で１方向又は２方向に延びて形成されている場合について説明したが、配向制御手段の形態は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば図１０に示すように、平面視矩形状の画素電極４９に対応して、誘電体突起４９ａ〜４９ｅが設けられている場合もあり得る。この場合、誘電体突起４９ａはＸ軸方向に延び、誘電体突起４９ｂ、４９ｅは図示右下がりの方向に延び、誘電体突起４９ｃ、４９ｄは図示右上がりの方向に延びて形成されているため、かかるサブ画素に対する位相差板の遅相軸の配置が問題となる。そこで上述した観点からすれば、図１０に示すサブ画素ＳＰの場合には、Ｘ軸方向に延びる誘電体突起４９ａにより配向方向を規定される液晶により形成される液晶領域がサブ画素内で最も大きくなるので、かかる誘電体突起４９ａにより規定される液晶の配向方向に対して平行又は垂直に第１、第２位相差板の遅相軸を配置すればよい。

（電子機器）
図１１は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話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。
上記各実施の形態の表示装置は、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、明るい表示が可能である。

第１実施形態に係る液晶装置の全体構成図。 同、回路構成図。 同、１画素の平面構成及び断面構成を示す図。 １サブ画素におけるＴＦＴアレイ基板の平面構成を示す図。 第１実施形態に係る液晶装置の光学軸配置図。 位相差板の配置角度と透過率の関係を示すグラフ。 第２実施形態に係る液晶装置を示す図。 同、光学軸配置図。 位相差板の設置角度と透過率の関係を示すグラフ。 サブ画素の他の構成例を示す図。 電子機器の一例を示す斜視構成図。

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）、５０ 液晶層、５１ 液晶、９，３９，４９ 画素電極（島状電極）、９ａ，９ｂ 開口部（配向制御手段）、１４ 第１偏光板、１６ 第１位相差板、２１ 共通電極、２１ａ，２１ｂ，４９ａ〜４９ｅ，５５ｔ，５５ｒ 誘電体突起（配向制御手段）、２４ 第２偏光板、２６ 第２位相差板、３０ ＴＦＴ（スイッチング素子）、３９ｔ 透明電極（島状電極）、３９ｒ 反射電極（島状電極）

Claims (9)

1. 互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に、負の誘電率異方性を有する液晶からなる液晶層を挟持してなり、該液晶層と前記第１基板の間および前記液晶層と前記第２基板との間には液晶を垂直方向に規制する配向膜が設けられ、前記第１基板の液晶層とは反対側に第１位相差板と第１偏光板とが設けられ、前記第２基板の液晶層とは反対側に第２位相差板と第２偏光板とが設けられた液晶装置であって、
   前記第１基板及び第２基板の少なくとも一方の基板に、前記液晶層における液晶の配向を制御する配向制御手段が設けられ、前記第１位相差板と第２位相差板とが互いの遅相軸を略直交させて配置されており、前記第１位相差板の遅相軸及び第２位相差板の遅相軸の少なくとも一方が、当該液晶装置の画素領域内において前記配向制御手段により規定される前記液晶の主たる配向方向と略平行に配置されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記画素領域内に、第１の方向に延びる第１の配向制御手段と、前記第１の方向と直交する方向に延びる第２の配向制御手段とが設けられており、前記第１位相差板の遅相軸が前記第１の方向と略平行に配置され、前記第２位相差板の遅相軸が前記第２の方向と略平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記画素領域内に、一方向に長手の島状電極が形成されるとともに、該島状電極の長手方向に沿って延びる前記配向制御手段が、該島状電極の平面領域内に配置されており、前記第１位相差板の遅相軸及び第２位相差板の遅相軸の少なくとも一方が、前記配向制御手段の延在方向と略平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
4. 複数の前記配向制御手段が、前記画素領域内に設けられた複数の島状電極に対応して前記各島状電極の平面領域内にそれぞれ配置されており、前記第１位相差板の遅相軸及び第２位相差板の遅相軸の少なくとも一方が、前記画素領域内における前記配向制御手段の配列方向に沿う向きに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
5. 前記配向制御手段が、前記第１基板又は第２基板の前記液晶層側に設けられた電極から前記液晶層側に突出する誘電体突起、又は前記電極に形成された開口部、あるいは前記誘電体突起及び開口部を組み合わせてなるものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記位相差板が、透過光に対して略１／４波長の位相差を付与するλ／４位相差板であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 前記位相差板が、逆分散型のλ／４位相差板であることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
8. 前記画素領域内に、透過表示領域と反射表示領域とが区画形成されており、前記第１基板と前記第２基板の少なくとも一方の基板の前記液晶層側に、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さを、前記透過表示領域における前記液晶層の厚さより小さくするための液晶層厚調整層が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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