JP2008065216A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡素で、高品位かつ広視野角な表示を行うことが可能な半透過反射型液晶装置を提供すること。
【解決手段】液晶装置は、対向して配置されたガラス基板１１，２１と、液晶４０とを有する。ガラス基板２１上のうち透過表示部４ｔには、共通電極２３ｔと、共通電極２３ｔ上に層間絶縁層３３を挟んで積層された画素電極２４ｔと、ＴＦＴ素子２２ｔとが形成されている。ガラス基板２１上のうち反射表示部４ｒには、反射層２９と、共通電極２３ｒと、画素電極２４ｒと、ＴＦＴ素子２２ｒとが形成されている。共通電極２３ｒと画素電極２４ｒとは同一層に形成され、反射層２９は、共通電極２３ｒと画素電極２４ｒに重なる領域には形成されていない。液晶４０は横電界によって駆動され、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒとはポジネガ反転駆動される。
【選択図】図４

Description

本発明は、一対の基板と、当該基板間に配置された液晶とを有する液晶装置及びこれを用いた電子機器に関する。

上記液晶を、基板に平行な横電界によって駆動する液晶モード（以下では「横電界モード」とも呼ぶ）として、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードやＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード等が知られている。これらの横電界モードによれば、液晶分子が常に基板に対して平行な状態で駆動されることに起因して、広い視野角が得られる。こうした横電界モードは、主に透過型の液晶装置に適用されてきたが、近年、これを半透過反射型の液晶装置にも適用する試みがなされている。

上記半透過反射型の液晶装置においては、反射表示部と透過表示部とで異なる光学補償を行う必要がある。具体的には、透過表示部においては、入射光にλ／２の位相差を与える構成が必要であり、反射表示部においては、入射光が反射層に到達するまでの間にλ／４の位相差を与える構成が必要である。特許文献１には、観察側基板の液晶側表面のうち反射表示部に対応する領域にのみ位相差板を形成することで、上記のような光学補償を行う横電界モードの液晶装置が開示されている。また、特許文献２には、反射表示部と透過表示部とで液晶分子の配向方向を異ならせることで、上記のような光学補償を行う横電界モードの液晶装置が開示されている。

特開２００５−３３８２５６号公報 特開２００５−３３８２６４号公報

しかしながら、このような構成の液晶装置は構造が複雑になるため、製造が困難であるとともに、信頼性を確保しにくいという問題がある。また、ＩＰＳモードを用いた場合には、共通電極上及び画素電極上の液晶分子がほとんど駆動されないため、反射表示時にコントラストが得られにくいという問題点がある。一方、ＦＦＳモードを用いた場合には、電極付近の液晶分子が基板に平行な面に対して若干傾いて駆動されるため、液晶層をλ／４のリタデーションに合わせ込むのが難しく、反射表示部において高品位な表示が得られにくいという問題点がある。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の奏する効果の一つによって、簡素な構成の半透過反射型液晶装置により高品位かつ広視野角な表示を行うことが可能となる。

本発明の液晶装置は、透過表示部と反射表示部とを含む画素を複数備えた液晶装置であって、第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された液晶と、前記第１の基板の前記液晶側の表面のうち前記透過表示部に形成された第１の共通電極と、絶縁層を介して前記第１の共通電極上に形成された、ストライプ状の部位を有する第１の画素電極と、前記第１の基板の前記液晶側の表面のうち前記反射表示部に形成された反射層と、前記反射層から見て前記液晶側の層に、前記反射表示部の一部を占めるように形成された第２の共通電極と、前記第２の共通電極と同一の層に、前記第２の共通電極と平行な部位を有して形成された第２の画素電極と、を備え、前記透過表示部の前記液晶には、前記第１の共通電極及び前記第１の画素電極によって、前記第１の基板に略平行な電界が印加されるとともに、ノーマリーブラックモードとしての駆動電圧が印加され、前記反射表示部の前記液晶には、前記第２の共通電極及び前記第２の画素電極によって、前記第１の基板に略平行な電界が印加されるとともに、ノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧が印加されることを特徴とする。

このような構成によれば、透過表示部はＦＦＳモード、反射表示部はＩＰＳモードとなる。したがって、透過表示部、反射表示部ともに横電界モードとなるので、広視野角な半透過反射型液晶装置が得られる。透過表示部は、横電界モードの中でも光利用効率が高いＦＦＳモードとなるため、明るく広視野角の透過表示を行うことができる。反射表示部は、横電界モードの中でも液晶の動作が比較的均一なＩＰＳモードとなるので、液晶層で所望のリタデーション値（例えばλ／４）を実現しやすく、高コントラストで広視野角な反射表示を行うことができる。また、位相差フィルムが不要であるので、安価に広視野角の半透過反射型液晶装置が得られる。そして、透過表示部の液晶にはノーマリーブラックモードとしての駆動電圧が印加され、反射表示部の液晶にはノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧が印加されるため、透過表示部と反射表示部の表示が反転する現象を解消することができ、透過表示と反射表示の表示イメージを揃えることができる。

上記液晶装置において、前記反射層は、前記反射表示部のうち、前記第１の基板の法線方向から見て前記第２の共通電極及び前記第２の画素電極に重なる領域を除いた領域に形成されていることが好ましい。ＩＰＳモードの反射表示部においては、画素電極上及び共通電極上の領域には横電界が生成されにくいため、この領域の液晶は駆動されにくい。このため、画素電極及び共通電極に対応する領域に反射層が設けられていると、黒表示を行っても輝度（反射率）が下がらずコントラストを低下させる要因となる。そこで、上記構成のように、この領域に反射層を形成しないことにより、不要な反射光をなくすことができ、高コントラストな反射表示を実現することができる。

上記液晶装置においては、前記第２の基板の前記液晶側の表面のうち、前記第１の基板の法線方向から見て前記第２の共通電極及び前記第２の画素電極に重なる領域に遮光層が形成されていることが好ましい。上述と同様の理由により、画素電極及び共通電極に対応する領域に遮光層を形成することによって、不要な反射光をなくすことができ、高コントラストな反射表示を実現することができる。

上記液晶装置において、前記透過表示部及び前記反射表示部には、それぞれスイッチング素子が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、ある画素において、透過表示部のスイッチング素子がオン状態となったときに透過表示部の液晶にノーマリーブラックモードの電圧を印加し、反射表示部のスイッチング素子がオン状態となったときに反射表示部の液晶にノーマリーホワイトモードの電圧を印加することができる。つまり、透過表示部と反射表示部とでポジネガ反転した駆動電圧を印加することができる。これにより、透過表示部と反射表示部の表示が反転する現象を解消することができ、透過表示と反射表示の表示イメージを揃えることができる。

上記液晶装置においては、前記第２の基板の前記液晶側の表面のうち、前記反射表示部には、前記液晶の層の厚さを調整するための液晶層厚調整層が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、透過表示部と反射表示部との間で液晶層の厚さを適宜異ならせることができる。これにより、透過表示部、反射表示部それぞれの光路に応じて適正な光学補償を行えるように、液晶層の厚さを調整することができる。

本発明の電子機器は、上記に記載の液晶装置を表示部に備えることを特徴とする。このような構成の電子機器によれば、使用環境によらず高品位かつ広視野角な表示を行うことができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る液晶装置１の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線における断面図である。液晶装置１は、枠状のシール剤４１を介して対向して貼り合わされた素子基板２０及び対向基板１０を有している。素子基板２０には、本発明における第１の基板としてのガラス基板２１が含まれており、対向基板１０には、本発明における第２の基板としてのガラス基板１１が含まれている。素子基板２０、対向基板１０、シール剤４１によって囲まれた空間には、液晶４０が封入されている。素子基板２０は、対向基板１０より大きく、一部が対向基板１０に対して張り出した状態で貼り合わされている。この張り出した部位には、液晶４０を駆動するためのドライバＩＣ４２が実装されている。液晶装置１は、液晶４０が封入された表示領域８において表示を行う。

図２は、表示領域８の拡大平面図である。この図に示すように、液晶装置１は、赤、緑、青に対応した矩形の画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ（以下ではまとめて画素４とも呼ぶ）を多数有している。画素４は、マトリクス状に配置されており、ある列に配置される画素４の色はすべて同一である。換言すれば、画素４は、対応する色がストライプ状に並ぶように配置されている。また、行方向に並んだ隣り合う３つの画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの集合が、表示の最小単位（ピクセル）となる。液晶装置１は、各ピクセルにおいて、画素４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの輝度バランスを調節することによって、種々の色の表示を行うことができる。

各画素４は、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒとを有している。また、各画素４の間には、遮光層（ブラックマスク）１４が配置されている。遮光層１４は、画素４の間から漏れる光を遮って表示のコントラストを向上させる役割を果たす。

続いて、図３及び図４を用いて、画素４の詳細な構成について説明する。図３は、表示領域８に含まれる、赤色に対応する画素４Ｒの拡大平面図であり、図４は、画素４ＲをＹ軸方向に沿って切断したときの様子を示した模式断面図である。なお、残りの画素４Ｇ，４Ｂの構成は、画素４Ｒの構成と基本的に同様であるので、説明は省略する。

図３に示すように、画素４Ｒには、Ｘ軸に平行な２本のゲート線２６ｔ，２６ｒと、Ｙ軸に平行なデータ線２８が形成されている。ゲート線２６ｔとデータ線２８との交差に対応する位置には、本発明におけるスイッチング素子としてのＴＦＴ素子２２ｔが形成されており、同様にゲート線２６ｒとデータ線２８との交差に対応する位置には、本発明におけるスイッチング素子としてのＴＦＴ素子２２ｒが形成されている。なお、スイッチング素子としては、３端子のＴＦＴ素子２２ｔ，２２ｒに代えて、２端子のＴＦＤ（Thin Film Diode）素子等を用いてもよい。

ゲート線２６ｔ，２６ｒ、データ線２８に囲まれた矩形の領域のうち、ゲート線２６ｔに近い領域に透過表示部４ｔが設けられ、ゲート線２６ｒに近い領域に反射表示部４ｒが設けられている。本実施形態では、透過表示部４ｔの面積と反射表示部４ｒの面積とが略等しくなっている。

透過表示部４ｔには、本発明における第１の共通電極としての共通電極２３ｔ、本発明における第１の画素電極としての画素電極２４ｔが形成されている。共通電極２３ｔは、透過表示部４ｔの略全面にわたって形成されている。画素電極２４ｔは、共通電極２３ｔに略重なる領域に形成されているとともに、細長いくの字形状のスリット（開口部）が平行に多数設けられている。したがって、画素電極２４ｔのうちスリットが設けられた領域は、細長い線状の電極が平行に多数並べられた状態となっている。換言すれば、画素電極２４ｔは、ストライプ状の部位を有している。

反射表示部４ｒには、本発明における第２の共通電極としての共通電極２３ｒ、本発明における第２の画素電極としての画素電極２４ｒが、上述の共通電極２３ｔと同一の層に形成されている。画素電極２４ｒは、共通電極２３ｒと平行な部位を有して形成されている。本実施形態においては、共通電極２３ｒと画素電極２４ｒは、ともにくの字形状に折れ曲がった櫛歯をもつ櫛状の電極であり、互いの櫛歯が平行に互い違いに入り込むようにして配置されている。この櫛歯と櫛歯の間隔は、上述した画素電極２４ｔのスリットの幅より広くなっている。また、反射表示部４ｒのうち、共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒの配置領域を除いた部位には、反射層２９が形成されている。

透過表示部４ｔの共通電極２３ｔと反射表示部４ｒの共通電極２３ｒとは、一繋がりに一体的に形成されている。そして、共通電極２３ｔと共通電極２３ｒとの接続部近傍に設けられたコンタクトホール３５ｂを介して定電位線２５に接続されている。定電位線２５は、ゲート線２６ｔ，２６ｒと平行に形成されており、常に一定の電位（共通電位）に保たれている。画素電極２４ｔは、コンタクトホール３５ａを介してＴＦＴ素子２２ｔのドレイン電極２２ｄ（図４参照）に接続されている。画素電極２４ｒは、コンタクトホール３５ｃを介してＴＦＴ素子２２ｒのドレイン電極２２ｄ（図４参照）に接続されている。

続いて、図３に示した各構成要素のＺ軸方向についての積層関係を、図４の断面図を用いて、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒとに分けて説明する。

透過表示部４ｔにおいては、ガラス基板２１の液晶４０側の表面に第１層から第４層までの構成要素が積層されている。また、これらの各層間の構成要素が短絡するのを防止するため、第１層と第２層の間には層間絶縁層３１が、第２層と第３層の間には層間絶縁層３２が、第３層と第４層の間には本発明における絶縁層としての層間絶縁層３３が、それぞれ形成されている。

ガラス基板２１の表面に設けられた第１層には、ＴＦＴ素子２２ｔのゲート電極を兼ねたゲート線２６ｔが形成されている。

第１層の上には、ＳｉＯ₂又はＳｉＮなどからなる層間絶縁層３１を挟んで第２層が形成されている。第２層には、ゲート線２６ｔの一部に重なる位置に、アモルファスシリコンからなる半導体層２２ａが形成されている。また、半導体層２２ａのソース領域にはソース電極２２ｓが、またドレイン領域にはドレイン電極２２ｄが一部重なった状態で形成されている。ソース電極２２ｓは、データ線２８（図３参照）に接続されている。半導体層２２ａ、ソース電極２２ｓ、ドレイン電極２２ｄ、ゲート電極としてのゲート線２６ｔ等により、ＴＦＴ素子２２ｔが構成される。また、第２層には、この他に定電位線２５が形成されている。

第２層の上には、ＳｉＯ₂又はＳｉＮなどからなる層間絶縁層３２を挟んで第３層が形成されている。第３層には、透光性を有するＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる共通電極２３ｔが透過表示部４ｔの略全面にわたって形成されている。共通電極２３ｔは、層間絶縁層３２に設けられたコンタクトホール３５ｂを介して定電位線２５に接続されている。

第３層の上には、ＳｉＮなどからなる層間絶縁層３３を挟んで、第４層が形成されている。第４層には、ストライプ状の部位を有する画素電極２４ｔが、共通電極２３ｔに重なる位置に形成されている。画素電極２４ｔはＩＴＯからなり、層間絶縁層３２，３３を貫通して形成されたコンタクトホール３５ａを介してＴＦＴ素子２２ｔのドレイン電極２２ｄに接続されている。また、第４層の表層には、ポリイミドからなる配向膜（不図示）が形成されている。

一方、透過表示部４ｔにおいて、ガラス基板２１に対向して配置されたガラス基板１１の液晶４０側の表面には、カラーフィルタ１２Ｒが形成されている。カラーフィルタ１２Ｒは、入射した光のうち特定の波長の光を吸収する樹脂であり、カラーフィルタ１２Ｒによって透過光を所定の色（例えば赤）とすることができる。なお、画素４Ｇ，４Ｂには、それぞれ透過光を緑、青とすることが可能なカラーフィルタ（不図示）が形成されている。また、隣接する画素４の間の領域には、遮光性を有する黒色の樹脂からなる遮光層１４が形成されている。カラーフィルタ１２Ｒ及び遮光層１４の表層には、ポリイミドからなる配向膜（不図示）が形成されている。

続いて、反射表示部４ｒにおける構成要素の積層構造について説明する。

反射表示部４ｒにおいては、ガラス基板２１の液晶４０側の表面に第１層から第３層までの構成要素が積層されている。また、これらの各層間の構成要素が短絡するのを防止するため、第１層と第２層の間には層間絶縁層３１が、第２層と第３層の間には層間絶縁層３２が、それぞれ形成されている。反射表示部４ｒにおける層間絶縁層３１，３２は、透過表示部４ｔにおける層間絶縁層３１，３２と共通の構成要素である。よって、反射表示部４ｒにおける第１層から第３層は、透過表示部４ｔにおける第１層から第３層とそれぞれ同一の層に形成されている。

ガラス基板２１の表面に設けられた第１層には、ＴＦＴ素子２２ｒのゲート電極を兼ねたゲート線２６ｒが形成されている。また、この第１層にはアルミニウムからなる反射層２９が形成されている。反射層２９は、反射表示部４ｒ内のうち、ガラス基板２１の法線方向から見て共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒに重なる領域を除いた領域に形成されている。すなわち、反射層２９は、櫛歯が互い違いに入り込むように向かい合って配置された櫛状の共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒの間の領域を埋めるように形成されている。

第１層の上には、ＳｉＯ₂又はＳｉＮなどからなる層間絶縁層３１を挟んで第２層が形成されている。第２層には、ゲート線２６ｒの一部に重なる位置に、アモルファスシリコンからなる半導体層２２ａが形成されている。また、半導体層２２ａのソース領域にはソース電極２２ｓが、またドレイン領域にはドレイン電極２２ｄが一部積層した状態で形成されている。ソース電極２２ｓは、データ線２８（図３参照）に接続されている。半導体層２２ａ、ソース電極２２ｓ、ドレイン電極２２ｄ、ゲート電極としてのゲート線２６ｒ等により、ＴＦＴ素子２２ｒが構成される。

第２層の上には、ＳｉＯ₂又はＳｉＮなどからなる層間絶縁層３２を挟んで第３層が形成されている。第３層には、ＩＴＯからなる櫛状の共通電極２３ｒ、画素電極２４ｒが形成されている。図４においては、共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒの櫛歯部分の断面が交互に並んで配置されている様子が描かれている。共通電極２３ｒは、共通電極２３ｔと一繋がりに一体的に形成されており、層間絶縁層３２に設けられたコンタクトホール３５ｂを介して定電位線２５に接続されている。また、画素電極２４ｒは、層間絶縁層３２に設けられたコンタクトホール３５ｃを介してＴＦＴ素子２２ｒのドレイン電極２２ｄに接続されている。そして、第３層の表層には、ポリイミドからなる配向膜（不図示）が形成されている。

一方、反射表示部４ｒにおいて、ガラス基板２１に対向して配置されたガラス基板１１の液晶４０側の表面には、カラーフィルタ１２Ｒ及び遮光層１４が形成されている。また、カラーフィルタ１２Ｒに重ねて、アクリル等の透明樹脂からなる液晶層厚調整層１６が形成されている。この液晶層厚調整層１６の厚さを変更することで、透過表示部４ｔ、反射表示部４ｒそれぞれにおける液晶４０の層の厚さを所望の値に調整することができる。カラーフィルタ１２Ｒ、遮光層１４、液晶層厚調整層１６のうち液晶４０に接する表層には、ポリイミドからなる配向膜（不図示）が形成されている。

ガラス基板１１，２１のうち液晶４０とは反対側の表面には、それぞれ偏光板３７ａ，３７ｂが略全面に配置されている。このうち、上側の偏光板３７ａの透過軸はＹ軸に平行であり、下側の偏光板３７ｂの透過軸はＸ軸に平行となっている。すなわち、偏光板３７ａ，３７ｂは、その透過軸が互いに直交するように配置されている。下側の偏光板３７ｂに対向する位置には、バックライト４３が配置されている。バックライト４３は、偏光板３７ｂの方向に向けて、すなわち図４中のＺ軸方向に向けて光を照射する。

上記構成要素のうち、ガラス基板２１を基体とする、偏光板３７ｂから共通電極２３ｒ、画素電極２４ｔ，２４ｒもしくは配向膜までを含む基板が素子基板２０である。また、ガラス基板１１を基体とする、偏光板３７ａからカラーフィルタ１２Ｒ、遮光層１４、液晶層厚調整層１６もしくは配向膜までを含む基板が対向基板１０である。

素子基板２０と対向基板１０の間には、液晶４０が封入されている。液晶４０の層を構成する液晶分子４０ａは、素子基板２０、対向基板１０の表面に形成された配向膜のラビング方向に沿って配向する。本実施形態の配向膜は、Ｘ軸に平行な方向、すなわち下側の偏光板３７ｂの透過軸と平行な方向にラビングされている。したがって、液晶分子４０ａは、電圧無印加時において長軸がＸ軸に平行となるように配向する。また、液晶層厚調整層１６が設けられていることにより、反射表示部４ｒにおける液晶４０の層の厚さは、透過表示部４ｔにおける液晶４０の層の厚さに比べて小さくなっている。

透過表示部４ｔの液晶４０には、共通電極２３ｔ及び画素電極２４ｔによってガラス基板２１に略平行な電界が印加されるとともに、ノーマリーブラックモードとしての駆動電圧が印加される。また、反射表示部４ｒの液晶４０には、共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒによってガラス基板２１に略平行な電界が印加されるとともに、ノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧が印加される。

このときの液晶４０の駆動の様子を、図５を用いて説明する。図５は、液晶分子４０ａが駆動されたときの配向の様子を示しており、（ａ）は透過表示部４ｔの模式断面図、（ｂ）は反射表示部４ｒの模式断面図である。

図５（ａ）に示すように、透過表示部４ｔにおいては、第４層に形成された画素電極２４ｔと、層間絶縁層３３を挟んで第３層に形成された共通電極２３ｔとの間に、破線で示すような電界が生じる。このとき、液晶４０の配置された層には、ガラス基板２１に略平行な電界、すなわち横電界が生じる。液晶分子４０ａは、この横電界に従ってＸ−Ｙ平面内で配向方向を変える。その結果、偏光板３７ａ，３７ｂの透過軸との相対角度が変化し、その相対角度に応じた偏光変換機能に基づいて表示が行われる。

透過表示部４ｔにおける、より具体的な光学補償は、以下の通りである。透過表示部４ｔでは、図４においてバックライト４３から偏光板３７ｂに入射した光が、液晶４０、偏光板３７ａを透過して観察者に視認される。液晶４０の層に横電界が生じていない場合は、液晶分子４０ａの長軸は偏光板３７ｂの透過軸と平行となっているので、偏光板３７ｂを透過した直線偏光は位相差を与えられず、偏光板３７ｂの透過軸と直交する透過軸を有する偏光板３７ａによって吸収されて黒表示となる。液晶４０の層に、白表示に相当する駆動電圧が印加されて横電界が生じると、液晶分子４０ａは、偏光板３７ｂを透過した直線偏光にλ／２の位相差を与えるような配向方向に変位する。そうすると、液晶４０の層を透過した光は偏光板３７ａの透過軸と平行な直線偏光となり、偏光板３７ａを透過して観察者に視認される。すなわち白表示となる。このように、透過表示部４ｔはノーマリーブラックモードとなっており、その電圧−透過率曲線は図６中の曲線５１ｔに示されている。

透過表示部４ｔにおけるこうした液晶モードは、ＦＦＳモードと呼ばれる。ＦＦＳモードは、上記のように常に液晶分子４０ａが略Ｘ−Ｙ平面に平行に保たれるため視角によるリタデーションの変化が少なく、広視野角な表示を行うことができる。また、ＦＦＳモードにおいては、画素電極２４ｔ上の液晶分子４０ａも駆動されるため、光利用効率が高くなる。

一方、反射表示部４ｒにおいては、図５（ｂ）に示すように、共通電極２３ｒと画素電極２４ｒとの間に、破線で示すような、ガラス基板２１に略平行な電界が生じる。したがって、液晶４０の配置された層には、透過表示部４ｔと同様に横電界が生じることとなる。液晶分子４０ａは、この横電界に従ってＸ−Ｙ平面内で配向方向を変える。その結果、偏光板３７ａ，３７ｂの透過軸との相対角度が変化し、その相対角度に応じた偏光変換機能に基づいて表示が行われる。

反射表示部４ｒにおける、より具体的な光学補償は、以下の通りである。反射表示部４ｒにおいては、図４中の上方から偏光板３７ａに入射した光が、反射層２９によって反射されて再び偏光板３７ａを透過し、観察者に視認される。この間、表示光は液晶４０の層を２回透過することとなる。液晶４０の層に横電界が生じていない場合は、液晶分子４０ａの長軸は偏光板３７ａの透過軸と直交しているので、偏光板３７ａを透過した直線偏光は位相差を与えられず、反射層２９で反射された後にそのまま偏光板３７ａを透過して白表示となる。液晶４０の層に、黒表示に相当する駆動電圧が印加されて横電界が生じると、液晶分子４０ａは、偏光板３７ａを透過した直線偏光にλ／４の位相差を与えるような配向方向に変位する。そうすると、液晶４０の層を透過し、反射層２９において反射され、再度液晶４０の層を透過した表示光は、偏光板３７ａの透過軸と直交する偏光軸を有する直線偏光となるので、偏光板３７ａで吸収されて黒表示となる。このように、反射表示部４ｒはノーマリーホワイトモードとなっており、その電圧−透過率曲線は図６中の曲線５１ｒに示す通りである。

反射表示部４ｒにおけるこうした液晶モードは、ＩＰＳモードと呼ばれる。ＩＰＳモードは、ＦＦＳモードと同様、常に液晶分子４０ａが略Ｘ−Ｙ平面に平行に保たれるため視角によるリタデーションの変化が少なく、広視野角な表示を行うことができる。そして、ＦＦＳモードの液晶分子４０ａが画素電極２４ｔ付近で若干Ｘ−Ｙ平面から傾いて配向する（図５（ａ）参照）のに対し、ＩＰＳモードの液晶分子４０ａはほとんどＸ−Ｙ平面内に平行な姿勢を保ったまま駆動される（図５（ｂ）参照）。このため、ＩＰＳモードは、液晶４０の層のリタデーションを所望の値に調整しやすいという特徴を有し、リタデーションをλ／４とすることが求められる反射表示部４ｒに適している。

ただし、ＩＰＳモードにおいては、共通電極２３ｒ上及び画素電極２４ｒ上の領域には横電界が生じず、この領域にある液晶分子４０ａがほとんど駆動されない。このため、この領域では、黒表示に対応する駆動電圧を印加しても輝度が落ちず、液晶装置１全体の反射表示のコントラストを低下させる要因となる。そこで、本実施形態では、反射層２９を、反射表示部４ｒ内のうち、共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒに重なる領域を除いた領域にのみ配置するようにしている。反射層２９の平面的な配置領域は、図３において斜線部で示されている。こうした構成により、液晶４０が駆動されない共通電極２３ｒ上及び画素電極２４ｒ上の領域では、入射した外光が反射されず、コントラスト低下の要因となる不要な反射光が観察者に視認されない。このため、ＩＰＳモードであっても輝度の低い黒表示を行うことができ、ひいては高コントラストな反射表示を行うことができる。全面に反射層２９を形成した従来の構成では反射表示のコントラスト比は１：２であったが、本実施形態の構成により、反射表示のコントラスト比は１：１０に改善された。

ところで、本実施形態の液晶装置１は、上記のように、透過表示部４ｔはノーマリーブラックモード、反射表示部４ｒはノーマリーホワイトモードである。このため、液晶装置１をノーマリーブラックモードとしての駆動電圧又はノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧のどちらか一方によって駆動すると、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒとが反転された表示となってしまう。そこで、反転表示を避けるために、透過表示部４ｔの液晶４０にはノーマリーブラックモードとしての駆動電圧を印加し、かつ反射表示部４ｒの液晶４０にはノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧を印加する。すなわち、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒとでポジネガ反転された駆動電圧を印加する。

本実施形態における具体的な駆動方法を、図３を参照しながら説明する。まず、あるタイミングで、ゲート線２６ｔから供給される走査信号によってＴＦＴ素子２２ｔがオンとなる。このときデータ線２８に供給された画像信号がＴＦＴ素子２２ｔを介して画素電極２４ｔに供給される。そして、画素電極２４ｔと、共通電位とされた共通電極２３ｔとの間の駆動電圧によって透過表示部４ｔの液晶４０が駆動される。この駆動電圧は、ノーマリーブラックモードとしての駆動電圧であり、高輝度の表示を行う場合は高くなり、低輝度の表示を行う場合には低くなる。また、この駆動電圧は、別途設けられた蓄積容量（不図示）によって保持される。この後、ＴＦＴ素子２２ｔはゲート線２６ｔから供給される走査信号によってオフとなる。

その後、ゲート線２６ｒから供給される走査信号によってＴＦＴ素子２２ｒがオンとなる。このときデータ線２８に供給された画像信号がＴＦＴ素子２２ｒを介して画素電極２４ｒに供給される。そして、画素電極２４ｒと、共通電位とされた共通電極２３ｒとの間の駆動電圧によって反射表示部４ｒの液晶４０が駆動される。この駆動電圧は、ノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧であり、高輝度の表示を行う場合は低くなり、低輝度の表示を行う場合には高くなる。また、この駆動電圧は、別途設けられた蓄積容量（不図示）によって保持される。この後、ＴＦＴ素子２２ｒはゲート線２６ｒから供給される走査信号によってオフとなる。

このように、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒとで別々のＴＦＴ素子２２ｔ，２２ｒを用いて、タイミングをずらしながらそれぞれノーマリーブラックモードとしての駆動電圧、ノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧を印加する。これを繰り返すことによって、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒの表示が反転する現象を解消することができ、透過表示と反射表示の表示イメージを揃えることができる。

上記実施形態の効果は、以下の通りである。

（１）透過表示部４ｔでは、ＦＦＳモードによる広視野角な表示を行うことができる。ＦＦＳモードは、画素電極２４ｔ上の液晶４０も駆動されるため、光利用効率が高い。このため、透過表示部４ｔにおいて明るく広視野角の透過表示を行うことができる。

（２）反射表示部４ｒでは、ＩＰＳモードによる広視野角な表示を行うことができる。ＩＰＳモードは、横電界モードの中でも液晶分子４０ａの動作が比較的均一であり、略Ｘ−Ｙ平面内で駆動されるので、液晶４０の層を容易に所望のリタデーション値（例えばλ／４）とすることができる。また、反射層２９が、ガラス基板２１の法線方向から見て共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒに重なる領域を除いた領域に形成されているため、コントラスト低下の要因となる不要な反射を抑えることができる。これらにより、高コントラストで広視野角な反射表示を行うことができる。よって、透過表示部４ｔと合わせて、広視野角かつ高品位な透過表示と、広視野角かつ高品位な反射表示とを両立させることができる。

（３）液晶層厚調整層１６を設けたことにより、液晶４０の層のリタデーションを、透過表示部４ｔではλ／２、反射表示部４ｒではλ／４に容易に設定することができる。また、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒとで配向膜のラビング方向を変える必要がないため、容易に製造することができる。さらに、透過表示部４ｔ、反射表示部４ｒいずれについても位相差板が不要であるので、安価に広視野角の半透過反射型液晶装置が得られる。このように、液晶装置１は構成がシンプルであるため、製造が容易であるとともに、高い信頼性を実現することができる。

（４）透過表示部４ｔの液晶４０にはノーマリーブラックモードとしての駆動電圧が印加され、反射表示部４ｒの液晶４０にはノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧が印加されるため、透過表示部４ｔと反射表示部４ｒの表示が反転する現象を解消することができ、透過表示と反射表示の表示イメージを揃えることができる。

（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態について、図７及び図８を用いて説明する。本実施形態は、第１の実施形態から、反射表示部４ｒの構成に一部変更を加えたものである。その他の点は第１の実施形態と同様であるので、以下、相違点を中心に説明する。なお、図７及び図８においては、図３及び図４の実施形態と同じ要素には同じ符号を付して示すことにして、その説明は省略する。

図７は、第２の実施形態における、赤色に対応する画素４Ｒの拡大平面図であり、図８は、画素４ＲをＹ軸方向に沿って切断したときの様子を示した模式断面図である。

これらの図からわかるように、本実施形態では、反射層２９が反射表示部４ｒの略全面に形成されている。反射層２９の平面的な配置領域は、図７において斜線部で示されている。また、反射層２９が、第１の実施形態における定電位線２５の役割を兼ねており、層間絶縁層３１，３２を貫通して設けられたコンタクトホール３５ｂを介して共通電極２３ｔ，２３ｒに接続されている。そして、図８に示すように、ガラス基板１１の液晶４０側の表面のうち、ガラス基板２１の法線方向から見て共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒに重なる領域に遮光層１４が形成されている。

本実施形態も反射表示部４ｒはＩＰＳモードであるので、共通電極２３ｒ上及び画素電極２４ｒ上の液晶４０はほとんど駆動されず、この領域の反射光が視認されるとコントラスト低下の要因となる。しかしながら、上記のような構成によれば、この領域を遮光層１４で遮光することができるため、コントラストの低下を抑えることができる。これにより、高コントラストで広視野角な反射表示を行うことができる。

また、反射層２９が定電位線２５を兼ねているため、定電位線２５を形成する工程が不要となり、製造時間の短縮及び製造コストの低減が可能となる。

（電子機器への搭載例）
上述した液晶装置１は、例えば、図１０に示すような「電子機器」としての携帯電話機１００に搭載して用いることができる。携帯電話機１００は、表示部１１０及び操作ボタン１２０を有している。表示部１１０は、内部に組み込まれた液晶装置１によって、操作ボタン１２０で入力した内容や着信情報を始めとする様々な情報について、使用環境によらず高品位かつ広視野角な表示を行うことができる。

なお、本発明を適用した液晶装置１は、上記携帯電話機１００の他、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、車載機器、オーディオ機器などの各種電子機器に用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。

（変形例１）
共通電極２３ｔ，２３ｒ、画素電極２４ｔ，２４ｒの形状は、上記実施形態に示したものに限られず、種々の形状とすることができる。図９にその一例を示す。この図において、透過表示部４ｔの画素電極２４ｔには、Ｙ軸に平行なスリットが多数設けられている。また、反射表示部４ｒに形成された櫛状の共通電極２３ｒ、画素電極２４ｒは、櫛歯がＹ軸に平行となるように配置されている。そして、反射層２９は、共通電極２３ｒ及び画素電極２４ｒに重なる領域を除いた領域（図９において斜線部で示された領域）に形成されている。このときの配向膜のラビング方向、すなわち液晶分子４０ａの配向方向は、例えばＹ軸から＋１５°又は−１５°の方向とすることができる。このような構成によっても、ＦＦＳモードの透過表示部４ｔ及びＩＰＳモードの反射表示部４ｒを有し、使用環境によらず高品位かつ広視野角な表示を行うことが可能な液晶装置が得られる。

（変形例２）
上記各実施形態は、透過表示部４ｔの共通電極２３ｔと、反射表示部４ｒの共通電極２３ｒとが接続された構成であるが、これに代えて、共通電極２３ｔと共通電極２３ｒとが分離された構成とすることもできる。この場合は、共通電極２３ｔ，２３ｒをそれぞれ定電位線２５に接続すればよい。また、共通電極２３ｔ，２３ｒを異なる定電位線に接続させ、それぞれを異なる電位とすることもできる。

（変形例３）
上記各実施形態は、透過表示部４ｔ、反射表示部４ｒに別々のＴＦＴ素子２２ｔ，２２ｒを設け、異なるタイミングで画像信号を印加することによってポジネガ反転駆動を行う構成であるが、これに限定する趣旨ではない。こうした構成に代えて、例えば、透過表示部４ｔの画素電極２４ｔ（又は反射表示部４ｒの画素電極２４ｒ）に単一のＴＦＴ素子を介して画像信号を供給するとともに、画素電極２４ｔと画素電極２４ｒとをインバータ素子を介して接続し、これらに互いに異なる電圧を印加する構成としてもよい。

本発明の実施形態に係る液晶装置の模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線における断面図。 液晶装置に含まれる表示領域の拡大平面図。 表示領域に含まれる画素の拡大平面図。 画素をＹ軸方向に沿って切断したときの様子を示した模式断面図。 液晶分子が駆動されたときの配向の様子を示しており、（ａ）は透過表示部の模式断面図、（ｂ）は反射表示部の模式断面図。 透過表示部及び反射表示部における電圧−透過率曲線を示す図。 表示領域に含まれる画素の拡大平面図。 画素をＹ軸方向に沿って切断したときの様子を示した模式断面図。 表示領域に含まれる画素の拡大平面図。 本発明の電子機器としての携帯電話機の模式斜視図。

符号の説明

１…液晶装置、４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…画素、４ｔ…透過表示部、４ｒ…反射表示部、１０…対向基板、１１…第２の基板としてのガラス基板、１２Ｒ…カラーフィルタ、１４…遮光層、１６…液晶層厚調整層、２０…素子基板、２１…第１の基板としてのガラス基板、２２ｔ，２２ｒ…スイッチング素子としてのＴＦＴ素子、２３ｔ…第１の共通電極としての共通電極、２３ｒ…第２の共通電極としての共通電極、２４ｔ…第１の画素電極としての画素電極、２４ｒ…第２の画素電極としての画素電極、２５…定電位線、２６ｔ，２６ｒ…ゲート線、２８…データ線、２９…反射層、３１，３２，３３…層間絶縁層、３７ａ，３７ｂ…偏光板、４０…液晶、４０ａ…液晶分子、１００…電子機器としての携帯電話機。

Claims (6)

1. 透過表示部と反射表示部とを含む画素を複数備えた液晶装置であって、
   第１の基板と、
   前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置された液晶と、
   前記第１の基板の前記液晶側の表面のうち前記透過表示部に形成された第１の共通電極と、
   絶縁層を介して前記第１の共通電極上に形成された、ストライプ状の部位を有する第１の画素電極と、
   前記第１の基板の前記液晶側の表面のうち前記反射表示部に形成された反射層と、
   前記反射層から見て前記液晶側の層に、前記反射表示部の一部を占めるように形成された第２の共通電極と、
   前記第２の共通電極と同一の層に、前記第２の共通電極と平行な部位を有して形成された第２の画素電極と、
   を備え、
   前記透過表示部の前記液晶には、前記第１の共通電極及び前記第１の画素電極によって、前記第１の基板に略平行な電界が印加されるとともに、ノーマリーブラックモードとしての駆動電圧が印加され、
   前記反射表示部の前記液晶には、前記第２の共通電極及び前記第２の画素電極によって、前記第１の基板に略平行な電界が印加されるとともに、ノーマリーホワイトモードとしての駆動電圧が印加されることを特徴とする液晶装置。
2. 請求項１に記載の液晶装置であって、
   前記反射層は、前記反射表示部のうち、前記第１の基板の法線方向から見て前記第２の共通電極及び前記第２の画素電極に重なる領域を除いた領域に形成されていることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項１に記載の液晶装置であって、
   前記第２の基板の前記液晶側の表面のうち、前記第１の基板の法線方向から見て前記第２の共通電極及び前記第２の画素電極に重なる領域に遮光層が形成されていることを特徴とする液晶装置。
4. 請求項１に記載の液晶装置であって、
   前記透過表示部及び前記反射表示部には、それぞれスイッチング素子が形成されていることを特徴とする液晶装置。
5. 請求項１に記載の液晶装置であって、
   前記第２の基板の前記液晶側の表面のうち、前記反射表示部には、前記液晶の層の厚さを調整するための液晶層厚調整層が形成されていることを特徴とする液晶装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶装置を表示部に備えることを特徴とする電子機器。

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