JP2008145664A - Liquid crystal device and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal device and an electronic apparatus.
液晶装置の一形態として、液晶層に基板面方向の電界を印加して液晶分子の配向制御を行う方式(以下、横電界方式と称する。)のものが知られており、液晶に電界を印加する電極の形態によりIPS(In-Plane Switching)方式、FFS(Fringe-Field Switching)方式等と呼ばれるものが知られている(例えば特許文献1参照)。
ところで、携帯電話機等の携帯情報端末では、種々の環境で使用されることから、半透過反射型の液晶装置がその表示部に用いられている。そこで本発明者が、横電界により液晶を駆動する方式の半透過反射型液晶装置の検討を行ったところ、上記IPS方式やFFS方式の液晶装置では、その画素領域内に部分的に反射層を設けても半透過反射表示を行うことができないことが判明した。
したがって本発明の目的は、反射表示と透過表示の双方で高品質の表示を得ることができる横電界方式の半透過反射型液晶装置を提供することにある。
By the way, since a portable information terminal such as a cellular phone is used in various environments, a transflective liquid crystal device is used for its display unit. Therefore, the present inventor has studied a transflective liquid crystal device of a type in which liquid crystal is driven by a horizontal electric field. In the IPS mode or FFS mode liquid crystal device, a reflective layer is partially formed in the pixel region. It was found that transflective display could not be performed even if provided.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a transflective liquid crystal device of a horizontal electric field type capable of obtaining a high quality display in both a reflective display and a transmissive display.
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基板と第2基板とを備え、1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ており、前記第1基板の前記液晶層側に、前記画素領域内で前記液晶層に略基板平面方向の電界を印加する第1電極及び第2電極が設けられた半透過反射型の液晶装置であって、前記反射表示領域内に、入射光の所定の偏光成分の光を選択的に反射させる反射偏光層と、反射光を散乱させる光散乱手段と、前記光散乱手段の形成領域における前記液晶層の層厚を前記光散乱手段の非形成領域における前記液晶層の層厚と異ならせる液晶層厚調整層と、を有することを特徴とする。
この液晶装置は、第1基板上に形成された第1電極と第2電極との間に形成した概略基板面方向の電界を液晶層に印加して液晶を駆動するIPS方式を採用した横電界方式の液晶装置である。本発明の液晶装置では、半透過反射型の反射偏光層を設けたことで、透過表示と反射表示の双方を良好なものとしており、簡便な構成を用いて横電界方式の半透過反射型液晶装置を実現することができるようになる。特に本発明によれば、反射偏光層の液晶層側に光散乱手段を設けたことにより、反射光を減衰させることなく散乱させることができるので、反射光の強度分布が特定方向に偏って視認性を劣化させる現象を防止できるばかりでなく、黒表示のコントラストを向上させることができる。加えて、透過モードにおいてはバックライトからの光利用効率をより一層向上させ、明るい表示を実現することができる。
In order to solve the above problems, a liquid crystal device according to the present invention includes a first substrate and a second substrate that are opposed to each other with a liquid crystal layer interposed therebetween, and a reflective display region and a transmissive display region are provided in one pixel region. A transflective liquid crystal device in which a first electrode and a second electrode are provided on the liquid crystal layer side of the first substrate to apply an electric field in a substantially plane direction of the substrate to the liquid crystal layer in the pixel region. A reflective polarizing layer that selectively reflects light of a predetermined polarization component of incident light in the reflective display area, a light scattering means that scatters reflected light, and the light scattering means in the formation area of the light scattering means. And a liquid crystal layer thickness adjusting layer that makes the thickness of the liquid crystal layer different from the layer thickness of the liquid crystal layer in the non-formation region of the light scattering means.
In this liquid crystal device, a lateral electric field adopting an IPS system that drives a liquid crystal by applying an electric field substantially in the direction of the substrate surface formed between the first electrode and the second electrode formed on the first substrate to the liquid crystal layer. This is a liquid crystal device of the type. In the liquid crystal device of the present invention, by providing a transflective reflective polarizing layer, both transmissive display and reflective display are good, and a horizontal electric field type transflective liquid crystal using a simple configuration is provided. The device can be realized. In particular, according to the present invention, since the light scattering means is provided on the liquid crystal layer side of the reflective polarizing layer, the reflected light can be scattered without being attenuated. In addition to preventing the phenomenon of deteriorating the characteristics, the contrast of black display can be improved. In addition, in the transmissive mode, the light use efficiency from the backlight can be further improved, and a bright display can be realized.
なお、本明細書において、例えばカラー液晶装置がR(赤)、G(緑)、B(青)の3個のサブ画素で1個の画素を構成するような場合に対応し、表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」と称する。また、前記サブ画素領域内に設けられた「反射表示領域」は、当該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いい、「透過表示領域」は、当該液晶装置の背面側(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いう。 In the present specification, for example, a color liquid crystal device corresponds to a case where one pixel is configured by three sub-pixels of R (red), G (green), and B (blue). The display area that is the smallest unit is referred to as a “sub-pixel area”. Further, the “reflective display region” provided in the sub-pixel region refers to a region capable of display using light incident from the display surface side of the liquid crystal device, and the “transmissive display region” refers to the liquid crystal device. The area | region which can display using the light which injects from the back side (opposite side to the said display surface) is said.
また、前記光散乱手段が、前記反射表示領域内に形成された絶縁体突起物と、前記絶縁体突起物の表面に形成された反射膜とを備えている構成であれば、簡便な工程で光散乱手段を反射表示領域内に形成可能である。 In addition, if the light scattering means is configured to include an insulator protrusion formed in the reflective display region and a reflective film formed on the surface of the insulator protrusion, the light scattering means is a simple process. Light scattering means can be formed in the reflective display area.
また、前記光散乱手段が前記液晶層厚調整層を兼ねている構成とすれば、製造工程を効率化して安価に製造可能な液晶装置とすることができる。 Further, if the light scattering means also serves as the liquid crystal layer thickness adjusting layer, the liquid crystal device can be manufactured at low cost by increasing the efficiency of the manufacturing process.
前記光散乱手段が、前記反射表示領域のうち前記反射偏光層の非形成領域に形成されている構成としてもよい。このような構成とすれば、反射偏光層と光散乱手段とが平面的に区画されるため、光散乱手段の形成位置の自由度が大きくなる。 The light scattering means may be formed in a non-formation region of the reflective polarizing layer in the reflective display region. With such a configuration, since the reflective polarizing layer and the light scattering means are partitioned in a plane, the degree of freedom in forming the light scattering means is increased.
また、前記光散乱手段が、前記反射偏光層の前記液晶層側に部分的に形成されている構成としてもよい。このような構成とすれば、反射偏光層の形状に変更を加える必要がなく、製造性の点で有利である。 The light scattering means may be partially formed on the liquid crystal layer side of the reflective polarizing layer. With such a configuration, it is not necessary to change the shape of the reflective polarizing layer, which is advantageous in terms of manufacturability.
前記光散乱手段の形成領域における前記液晶層の位相差と、前記光散乱手段の非形成領域における前記液晶層の位相差との差が、当該画素領域に入射する光の波長(λ)の略1/4であることが好ましい。このような構成とすれば、反射偏光層を利用した反射表示に直線偏光を利用でき、光散乱手段を利用した反射表示には円偏光を利用できるようになるので、簡便な構成で表示の最適化を図れる。 The difference between the phase difference of the liquid crystal layer in the formation region of the light scattering means and the phase difference of the liquid crystal layer in the non-formation region of the light scattering means is an abbreviation of the wavelength (λ) of light incident on the pixel region. It is preferable that it is 1/4. With such a configuration, linearly polarized light can be used for reflective display using a reflective polarizing layer, and circularly polarized light can be used for reflective display using a light scattering means. Can be realized.
前記第2基板の前記光散乱手段と平面的に重なる領域に、透過光に対して略λ/4の位相差を付与する位相差層が形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、光散乱手段を利用した反射表示と反射偏光層を利用した反射表示の双方で高い光利用効率を得られるため、明るい反射表示を実現できる。 It is preferable that a retardation layer that imparts a phase difference of approximately λ / 4 to the transmitted light is formed in a region overlapping the light scattering means of the second substrate. By adopting such a configuration, it is possible to obtain high light use efficiency in both the reflective display using the light scattering means and the reflective display using the reflective polarizing layer, so that a bright reflective display can be realized.
前記液晶層の前記第2基板側に、透過光に対して略λ/4の位相差を付与する位相差板が設けられており、前記光散乱手段の形成領域を除く前記画素領域内であって、前記第1基板の前記反射偏光層よりも前記液晶層側に、透過光に対して略λ/4の位相差を付与する位相差層が形成されている構成としてもよい。このような構成とすれば、光散乱手段の形成領域に対して選択的に位相差層(位相差板)を配置する必要がなくなるので、製造性を向上させる上で有効な構成である。 A phase difference plate is provided on the second substrate side of the liquid crystal layer to give a phase difference of approximately λ / 4 with respect to transmitted light, and is within the pixel region excluding the region where the light scattering means is formed. In addition, a configuration in which a retardation layer that gives a phase difference of approximately λ / 4 to transmitted light may be formed on the liquid crystal layer side of the first substrate with respect to the reflective polarizing layer. With such a configuration, it is not necessary to selectively dispose the retardation layer (retardation plate) with respect to the region where the light scattering means is formed, which is an effective configuration for improving manufacturability.
前記光散乱手段の形成領域における前記液晶層厚が、前記光散乱手段の非形成領域における前記液晶層厚より小さい構成とすることができる。またこの場合において、前記光散乱手段の形成領域における前記液晶層厚が、前記光散乱手段の非形成領域における前記反射表示領域の液晶層厚の略1/2である構成とすることが好ましい。
このような構成とすれば、簡便な構成で高効率の反射表示が得られる液晶装置とすることができる。
The liquid crystal layer thickness in the light scattering means formation region may be smaller than the liquid crystal layer thickness in the light scattering means non-formation region. In this case, it is preferable that the liquid crystal layer thickness in the formation region of the light scattering unit is approximately ½ of the liquid crystal layer thickness of the reflective display region in the non-formation region of the light scattering unit.
With such a configuration, a liquid crystal device capable of obtaining a highly efficient reflective display with a simple configuration can be obtained.
前記透過表示領域における前記液晶層の層厚が、前記反射表示領域のうち前記光散乱手段の非形成領域における前記液晶層の層厚と略同一であることが好ましい。このような構成とすれば、透過表示領域と反射偏光層を利用する反射表示領域の双方で表示の最適化を容易に実現できる。また透過表示領域と反射表示領域との間に段差が形成されないため、画素領域内での液晶の配向乱れの発生を抑えることができ、高コントラストの表示を得ることができる。 The layer thickness of the liquid crystal layer in the transmissive display region is preferably substantially the same as the layer thickness of the liquid crystal layer in the non-formation region of the light scattering means in the reflective display region. With such a configuration, display optimization can be easily realized in both the transmissive display region and the reflective display region using the reflective polarizing layer. In addition, since no step is formed between the transmissive display region and the reflective display region, occurrence of liquid crystal alignment disorder in the pixel region can be suppressed, and a high-contrast display can be obtained.
前記反射偏光層が、微細なスリット状の開口部を有する金属膜である構成とすることができる。また前記反射偏光層が、プリズム形状を成す複数の誘電体膜を積層した誘電体多層膜である構成とすることもできる。 The reflective polarizing layer may be a metal film having a fine slit-like opening. Further, the reflective polarizing layer may be a dielectric multilayer film in which a plurality of dielectric films having a prism shape are laminated.
本発明の液晶装置は、液晶層を挟持して対向する第1基板と第2基板とを備え、1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ており、前記第1基板の前記液晶層側に、前記画素領域内で前記液晶層に略基板平面方向の電界を印加する第1電極及び第2電極が設けられた半透過反射型の液晶装置であって、前記反射表示領域内に、入射光の所定の偏光成分の光を選択的に反射させる反射偏光層と前記入射光を反射させる反射層とが区画形成されており、前記反射偏光層の形成領域における前記液晶層の層厚と前記反射層の形成領域における前記液晶層の層厚とが、互いに異なる層厚であることを特徴とする。
この構成によれば、反射表示領域において反射偏光層を利用した反射表示と反射層を利用した反射表示とを行う液晶装置を容易に実現できる。反射偏光層は通常の反射膜に比して作製が困難であるため、その形成位置や形状、あるいは形成方法が制限されることがある。そこで本発明では、反射表示領域内に通常の反射層が形成された領域を設け、さらに反射偏光層を利用する反射表示と反射層を利用する反射表示との表示態様の差異を解消するために、反射層上の液晶層厚を他の領域の液晶層厚と異ならせている。このような構成とすることで、反射表示の明るさを確保しつつ反射偏光層の形成等を行えるようになり、反射偏光層を用いた半透過反射型液晶装置の設計、製造の自由度を高めることができる。
The liquid crystal device of the present invention includes a first substrate and a second substrate that are opposed to each other with a liquid crystal layer interposed therebetween, and a reflective display region and a transmissive display region are provided in one pixel region. A transflective liquid crystal device in which a first electrode and a second electrode for applying an electric field in a substantially substrate plane direction to the liquid crystal layer in the pixel region are provided on the liquid crystal layer side, wherein the reflective display region A reflective polarizing layer that selectively reflects light of a predetermined polarization component of incident light and a reflective layer that reflects the incident light are partitioned, and the liquid crystal layer in the formation region of the reflective polarizing layer is partitioned. The layer thickness is different from the layer thickness of the liquid crystal layer in the reflective layer formation region.
According to this configuration, it is possible to easily realize a liquid crystal device that performs reflective display using a reflective polarizing layer and reflective display using a reflective layer in the reflective display region. Since the reflective polarizing layer is difficult to produce as compared with a normal reflective film, its formation position, shape, or formation method may be limited. Therefore, in the present invention, in order to eliminate the difference in display mode between the reflective display using the reflective polarizing layer and the reflective display using the reflective layer, an area where the normal reflective layer is formed is provided in the reflective display area. The liquid crystal layer thickness on the reflective layer is different from the liquid crystal layer thickness in other regions. By adopting such a configuration, it becomes possible to form a reflective polarizing layer while ensuring the brightness of the reflective display, and to improve the degree of freedom in designing and manufacturing a transflective liquid crystal device using the reflective polarizing layer. Can be increased.
また前記第1基板上に前記反射層の形成領域に対応して、誘電体突起物からなる液晶層厚調整層が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、液晶層の層厚調整を用意かつ正確に行うことができる。 Moreover, the structure by which the liquid-crystal layer thickness adjustment layer which consists of dielectric protrusions is formed on the said 1st board | substrate corresponding to the formation area of the said reflection layer may be sufficient. With such a configuration, it is possible to prepare and accurately adjust the thickness of the liquid crystal layer.
また前記反射層が散乱反射光を生成する光散乱手段であることが好ましい。このような構成とすれば、光散乱機能によって視認性を向上させることができる。 The reflective layer is preferably a light scattering means for generating scattered reflected light. With such a configuration, visibility can be improved by the light scattering function.
また、前記第1電極と第2電極とが、それぞれ前記サブ画素領域内に延在する複数本の帯状電極を含んでおり、前記第1電極の帯状電極と前記第2電極の帯状電極とが、前記サブ画素領域内で交互に配列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ることで、前記第1電極と第2電極との間に電圧を印加した際にサブ画素領域内の液晶を、前記帯状電極の幅方向に配向させることができ、表示の視角を容易に広げることができる。 The first electrode and the second electrode each include a plurality of strip electrodes extending in the sub-pixel region, and the strip electrode of the first electrode and the strip electrode of the second electrode are , And can be arranged alternately in the sub-pixel region. With this configuration, when a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, the liquid crystal in the sub-pixel region can be aligned in the width direction of the strip electrode, The viewing angle can be easily expanded.
前記第1基板及び第2基板のうち当該液晶装置の表示面を構成する基板の液晶層と反対側の面に偏光板が設けられており、前記偏光板の透過軸と、前記反射偏光層の透過軸とが略平行に配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、反射偏光層に入射する光の透過率/反射率を最大にすることができ、明るい表示を得ることができる。 A polarizing plate is provided on a surface of the first substrate and the second substrate opposite to the liquid crystal layer of the substrate constituting the display surface of the liquid crystal device, the transmission axis of the polarizing plate, and the reflective polarizing layer It is preferable that the transmission axis is arranged substantially in parallel. With such a configuration, the transmittance / reflectance of light incident on the reflective polarizing layer can be maximized, and a bright display can be obtained.
前記第1電極及び第2電極の帯状電極が、互い略平行に配置されており、前記帯状電極の延在方向が、前記反射偏光層の透過軸と交差する方向であることが好ましい。このような構成とすることで、前記電極に電圧を印加した際の液晶の配向方向を基板面内に分散させることができ、表示の視角を容易に広げることができる。 It is preferable that the strip electrodes of the first electrode and the second electrode are arranged substantially parallel to each other, and the extending direction of the strip electrode is a direction intersecting the transmission axis of the reflective polarizing layer. With such a configuration, the alignment direction of the liquid crystal when a voltage is applied to the electrodes can be dispersed in the substrate surface, and the viewing angle of the display can be easily widened.
前記帯状電極の延在方向と、前記反射偏光層の透過軸との成す角度が略30°であることが好ましい。前記角度が30°であれば、前記電極に電圧を印加した際の液晶の移動幅を小さく抑えつつ視角範囲を拡大することができる。 The angle formed by the extending direction of the strip electrode and the transmission axis of the reflective polarizing layer is preferably approximately 30 °. If the angle is 30 °, the viewing angle range can be expanded while suppressing the movement width of the liquid crystal when a voltage is applied to the electrodes.
前記反射偏光層が、前記サブ画素領域内で部分的に形成されている構成とすることができる。かかる構成の液晶装置では、サブ画素領域のうち、反射偏光層が部分的に形成された領域で反射表示領域を構成し、残る非形成領域で透過表示領域を構成する。この場合、透過表示領域と反射表示領域とが明確に区画されるので、反射表示と透過表示のそれぞれにおいて光学設計を最適化することができ、より高画質の液晶装置を得る上で好都合である。 The reflective polarizing layer may be partially formed in the sub-pixel region. In the liquid crystal device having such a configuration, a reflective display area is configured by an area where the reflective polarizing layer is partially formed in the sub-pixel area, and a transmissive display area is configured by the remaining non-formed area. In this case, since the transmissive display area and the reflective display area are clearly divided, the optical design can be optimized in each of the reflective display and the transmissive display, which is advantageous in obtaining a higher-quality liquid crystal device. .
前記反射偏光層が、前記サブ画素領域の略全面に形成されている構成とすることができる。かかる構成の液晶装置では、反射偏光層は入射した偏光成分を部分的に透過し、一部の偏光成分を反射するものとされる。反射偏光層をサブ画素領域内でベタ状に形成できることから、製造の容易性、歩留まりの点で優れた構成となる。また、サブ画素領域を反射表示領域と透過表示領域とに区画する場合に比して、当該領域を広く利用でき、画素の光学設計が容易になる。 The reflective polarizing layer may be formed on substantially the entire surface of the sub-pixel region. In the liquid crystal device having such a configuration, the reflective polarizing layer partially transmits the incident polarization component and reflects a part of the polarization component. Since the reflective polarizing layer can be formed in a solid shape within the sub-pixel region, the structure is excellent in terms of ease of manufacturing and yield. In addition, as compared with the case where the sub-pixel region is divided into a reflective display region and a transmissive display region, the region can be widely used, and the optical design of the pixel becomes easy.
前記第2基板の反射偏光層上に、カラーフィルタが設けら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、反射表示における色差を防止でき、また反射偏光層が導電材料からなるものである場合に、液晶層に印加した電界に影響するのを防止できるので、表示の高画質化を実現できる。 A color filter may be provided on the reflective polarizing layer of the second substrate. With such a configuration, it is possible to prevent color differences in reflective display, and when the reflective polarizing layer is made of a conductive material, it is possible to prevent the electric field applied to the liquid crystal layer from being affected, so that the display has high image quality. Can be realized.
前記カラーフィルタと前記液晶層との間に、さらに絶縁膜が形成されていることが好ましい。このような構成とすれば、反射偏光層が導電材料からなるものである場合の液晶層への影響をさらに低減できる。またカラーフィルタ表面の凹凸を絶縁膜により平坦化できるので、液晶層厚の均一化による表示特性の向上を図ることができる。さらに、前記光散乱手段と前記液晶層との間にも絶縁膜を形成することが好ましい。光散乱手段が金属反射層を含む場合に、金属反射層の導電性に起因する液晶層への影響を提言することができる。 It is preferable that an insulating film is further formed between the color filter and the liquid crystal layer. With such a configuration, it is possible to further reduce the influence on the liquid crystal layer when the reflective polarizing layer is made of a conductive material. In addition, since the unevenness on the surface of the color filter can be flattened by the insulating film, display characteristics can be improved by uniformizing the liquid crystal layer thickness. Furthermore, it is preferable to form an insulating film between the light scattering means and the liquid crystal layer. When the light scattering means includes a metal reflection layer, it is possible to propose an influence on the liquid crystal layer due to the conductivity of the metal reflection layer.
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、広視野角の透過表示及び反射表示が可能な表示部を具備した電子機器を実現できる。 An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal device according to the present invention described above. According to this configuration, it is possible to realize an electronic apparatus including a display unit capable of high luminance, high contrast, wide viewing angle transmission display and reflection display.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1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、液晶に対して基板面方向の電界(横電界)を印加し、配向を制御することにより画像表示を行う横電界方式のうち、IPS(In-Plane Switching)方式と呼ばれる方式を採用した液晶装置である。
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。したがって表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」、一組(R,G,B)のサブ画素から構成される表示領域を「画素領域」と称する。
(First embodiment)
Hereinafter, a liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The liquid crystal device according to the present embodiment includes an IPS (In-Plane Switching) method among horizontal electric field methods that display an image by applying an electric field (lateral electric field) in the substrate surface direction to the liquid crystal and controlling the alignment. This is a liquid crystal device that employs a so-called method.
In addition, the liquid crystal device of this embodiment is a color liquid crystal device having a color filter on a substrate, and three subpixels that output light of each color of R (red), G (green), and B (blue). Each pixel is configured. Therefore, a display area which is a minimum unit constituting display is referred to as a “sub-pixel area”, and a display area including a set (R, G, B) of sub-pixels is referred to as a “pixel area”.
図1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複数のサブ画素領域の回路構成図である。図2(a)は液晶装置100の任意の1サブ画素領域における平面構成図であり、図2(b)は、液晶装置100を構成する各光学素子の光学軸の配置関係を示す説明図である。図3(a)は、図2(a)のA−A'線に沿う部分断面構成図であり、図3(b)は、図2(a)のB−B’線に沿う部分断面構成図である。
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。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a plurality of sub-pixel regions formed in a matrix that constitutes the liquid crystal device of the present embodiment. FIG. 2A is a plan configuration diagram in an arbitrary one sub-pixel region of the
In each drawing, each layer and each member are displayed in different scales so that each layer and each member can be recognized on the drawing.
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、それぞれ画素電極9と画素電極9をスイッチング制御するためのTFT30とが形成されており、データ線駆動回路101から延びるデータ線6aがTFT30のソースに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。
As shown in FIG. 1, a
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おり、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。
Further, the
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、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付与されている。蓄積容量70はTFT30のドレインと容量線3bとの間に設けられている。
Image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the
次に、図2及び図3を参照して液晶装置100の詳細な構成について説明する。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を挟持した構成を備えており、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基板10,20間に封止されている。対向基板20の背面側(図示下面側)には、導光板91と反射板92とを具備したバックライト(照明装置)90が設けられている。
Next, a detailed configuration of the
図2に示すように、液晶装置100のサブ画素領域には、サブ画素領域の長手方向(Y軸方向)に沿って延びるデータ線6aと、該データ線6aと直交する方向(X軸方向)に延びる走査線3aとが形成されている。サブ画素領域の走査線3aと反対側の辺縁に沿って延びる容量線3bが形成されている。平面視略櫛歯状を成してデータ線6a延在方向(Y軸方向)に長手の画素電極(第1電極)9と、平面視略櫛歯状を成す共通電極(第2電極)19とが設けられている。サブ画素領域の図示左上の角部には、TFTアレイ基板10と対向基板20とを所定間隔で離間した状態に保持するための柱状スペーサ40が立設されている。
As shown in FIG. 2, in the sub-pixel region of the
画素電極9は、データ線6a延在方向(Y軸方向)沿って延びる複数本(図示では5本)の帯状電極9cと、これら複数の帯状電極9cの容量線3b側(−Y側)の各端部に接続され、容量線3bの延在方向(X軸方向)に沿って延びる基端部9aと、基端部9aの中央部から容量線3b上に向かって延出されたコンタクト部9bとからなる。
The
共通電極19は、画素電極9の帯状電極9cと交互に配置されるとともに帯状電極9cと平行(Y軸方向)に延びる複数(図では2本)の帯状電極19cと、帯状電極19cの走査線3a側の端部に接続されて走査線3aの延在方向(X軸方向)に沿って延びる本線部19aとからなる。共通電極19は、X軸方向に配列された複数のサブ画素領域にわたって延在する平面視略櫛歯状の電極部材である。
図2に示すサブ画素領域では、データ線6aに沿って延びる3本の帯状電極9cと、これらの帯状電極9cの間に配置された2本の帯状電極19cとの間に電圧を印加し、当該サブ画素領域の液晶に基板面方向の電界(横電界)を印加するようになっている。
The
In the sub-pixel region shown in FIG. 2, a voltage is applied between the three
データ線6aと走査線3aとの交差部の近傍にTFT30が設けられている。TFT30は走査線3aの平面領域内に部分的に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層35と、半導体層35と一部平面的に重なって形成されたソース電極6b、及びドレイン電極32とを備えている。走査線3aは半導体層35と平面的に重なる位置でTFT30のゲート電極として機能する。
A
TFT30のソース電極6bは、データ線6aから分岐されて半導体層35に延びる平面視略逆L形に形成されており、ドレイン電極32は、その画素電極9側の端部で接続配線31aと電気的に接続されている。接続配線31aは、TFT30から画素電極9の外側を経由して容量線3b側へ延びており、容量線3b上に位置する容量電極31と電気的に接続されている。容量電極31は、容量線3bと平面的に重なって形成された平面視略矩形状の導電部材である。容量電極31上には、画素電極9のコンタクト部9bが平面的に重なって配置されており、両者が重なる位置に画素コンタクトホール45が設けられている。そして、画素コンタクトホール45を介して容量電極31と画素電極9とが電気的に接続されている。また、容量電極31と容量線3bとが平面的に重なる領域に、厚さ方向で対向する容量電極31と容量線3bとを電極とする蓄積容量70が形成されている。
The
また、図2に示すサブ画素領域には、当該サブ画素領域とほぼ同一の平面形状を有するカラーフィルタ22と、サブ画素領域の容量線3b側の半分程度の平面領域を占める反射偏光層49とが設けられている。反射偏光層49は、詳細は後述するが、微細なスリット構造を具備した光反射性の金属膜(金属反射膜)からなる反射偏光層であり、前記カラーフィルタ22とともに、対向基板20上に形成されている。さらに反射偏光層49上には、概略ドーム状の光散乱手段29がその頂部を液晶側に向けて散在している。そして、図2に示すように、帯状電極9c、19cが交互に配列されている領域のうち、反射偏光層49の形成領域が当該サブ画素領域の反射表示領域Rとされ、残る領域が透過表示領域Tとなっている。
Further, the sub-pixel region shown in FIG. 2 includes a
次に、図3(a)に示す断面構造をみると、互いに対向して配置されたTFTアレイ基板10と対向基板20との間に液晶層50が挟持されている。TFTアレイ基板10及び対向基板20の外面側(液晶層50と反対側)には、それぞれ偏光板14,24が配設されている。TFTアレイ基板10の反射表示領域Rの表示面側であって、TFTアレイ基板10と偏光板14との間には、複数の位相差板26が配設されている。
3A, the
TFTアレイ基板10は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性の基板本体10Aを基体としてなり、基板本体10Aの内面側(液晶層50側)には、走査線3a及び容量線3bが形成されており、走査線3a及び容量線3bを覆って、酸化シリコン等の透明絶縁膜からなるゲート絶縁膜11が形成されている。
ゲート絶縁膜11上に、アモルファスシリコンの半導体層35が形成されており、半導体層35に一部乗り上げるようにしてソース電極6bと、ドレイン電極32とが設けられている。ドレイン電極32は、接続配線31a及び容量電極31と一体に形成されている。半導体層35は、ゲート絶縁膜11を介して走査線3aと対向配置されており、かかる対向領域で走査線3aがTFT30のゲート電極を構成している。
容量電極31は、ゲート絶縁膜11を介して容量線3bと対向して配置されており、容量電極31と容量線3bとを一対の電極とするとともにゲート絶縁膜11を誘電体膜とする蓄積容量70が形成されている。
The
An amorphous
The
半導体層35、ソース電極6b、ドレイン電極32、及び容量電極31を覆って、酸化シリコン等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、ITO等の透明導電材料からなる画素電極9及び共通電極19が形成されている。層間絶縁膜12上にITO等の透明導電材料からなる画素電極9が形成されている。層間絶縁膜12を貫通して容量電極31に達する画素コンタクトホール45が形成されている。画素コンタクトホール45内に画素電極9のコンタクト部9bが一部埋設されることで、画素電極9と容量電極31とが電気的に接続されている。画素電極9及び共通電極19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。
An interlayer insulating
また、図3(b)に示すB−B’断面構造をみると、層間絶縁膜12上の同層に画素電極9の帯状電極9cと、共通電極19の帯状電極19cとが交互に配列されており、TFT30を介して画素電極9に書き込まれた電圧によって帯状電極9cと帯状電極19cとの間に図2X軸方向の横電界を生じさせ、かかる横電界によって液晶層50の液晶分子の配向状態を制御できるようになっている。
3B, the
図3(a)に示すように、対向基板20の基体である基板本体20Aの液晶層50側(内面側)には、反射偏光層49が部分的に設けられている。反射偏光層49上には、複数個の光散乱手段29が散在している。光散乱手段29は、その頂部を液晶層50側に向けた概略ドーム状である。光散乱手段29と反射偏光層49とを覆うようにカラーフィルタ22が設けられており、カラーフィルタ22上には配向膜28が積層されている。対向基板20の外面側には、偏光板24が設けられている。先に記載のように、反射偏光層49の形成領域が反射表示領域Rを構成し、反射偏光層49の非形成領域が透過表示領域Tを構成している。
As shown in FIG. 3A, a reflective
光散乱手段29は樹脂等からなる絶縁体突起物29aの表面をアルミニウム等の金属薄膜からなる反射層29bで被覆してなる。光散乱手段29の形状、大きさおよび配設個数は特に限定されるものではないが、光散乱手段29底面から頂部までの高さが液晶層50の厚さdの約半分となり、かつその反射率が80〜90%となるように設定することが好ましい。より具体的には、光散乱手段29の高さは0.5〜1μmであり、隣接する光散乱手段29の頂部間の距離は8〜10μmの範囲であることが好ましい。
The light scattering means 29 is formed by coating the surface of an
光散乱手段29をこのように配設することにより、光散乱手段29が形成された領域における液晶層50の平均厚さは、他の領域の液晶層厚dの約半分(d/2)となる。よって、液晶装置100の反射モードにおいて厚さdの液晶層50を透過する光に付与される所定の位相差(λ/2)が、光散乱手段29が配設された領域ではその半分(λ/4)となる。このように、本実施形態における光散乱手段29は、自身の厚み(突出高さ)によって液晶層50の層厚を他の領域と異ならせる液晶層厚調整層としても機能するものである。
By arranging the light scattering means 29 in this way, the average thickness of the
なお、図2及び図3では、図面を見やすくするために光散乱手段29と画素電極9及び共通電極19とが平面的に重ならないように配置しているが、光散乱手段29と平面視で重なる位置に画素電極9や共通電極19の一部が配置される構成としてもよい。また本実施形態では光散乱手段29が液晶層厚調整層として機能する構成としているが、光散乱手段29とは別の部材として液晶層厚調整層を設けることもできる。例えば、反射偏光層49上に選択的に樹脂層を形成し、かかる樹脂層上に光散乱手段29を形成した構成として前記樹脂層の厚みにより液晶層厚を調整してもよい。また光散乱手段29上に液晶層厚調整層としての樹脂層を積層した構成であってもよい。
In FIGS. 2 and 3, the light scattering means 29, the
このような光散乱手段29は以下の製造工程により形成することができる。
まず、反射偏光層49の表面を覆う絶縁被膜上に感光性樹脂材料を塗布し、この感光性樹脂からなる塗膜を露光、現像して柱状突起物を反射偏光層49上に形成する。その後、加熱により柱状突起物の角部を鈍らせて概略ドーム状とすることで絶縁体突起物29aを形成する。そして、アルミニウム等の金属被膜を蒸着などによって形成した後、光散乱手段29を形成すべき領域をマスクして、金属被膜を各種のエッチング等で除去することで、絶縁体突起物29aを覆う反射層29bを形成する。
Such light scattering means 29 can be formed by the following manufacturing process.
First, a photosensitive resin material is applied on the insulating coating covering the surface of the reflective
カラーフィルタ22は、画素領域内で色濃度の異なる2種類の領域に区画されている構成とすることが好ましい。具体例を挙げると、透過表示領域Tの平面領域に対応して第1の色材領域が設けられ、反射表示領域Rの平面領域に対応して第2の色材領域が設けられており、第1の色材領域の色濃度が、第2の色材領域の色濃度より大きいものとされている構成を採用できる。このような構成とすることで、カラーフィルタ22を表示光が1回のみ透過する透過表示領域Tと、2回透過する反射表示領域Rとの間で表示光の色味が異なるのを防止でき、反射表示と透過表示の見映えを揃えて表示品質を向上させることができる。
The
また、カラーフィルタ22上には、さらに透明樹脂材料等からなる絶縁膜を積層することが好ましい。反射偏光層49を覆ってカラーフィルタ22が形成されているので、このカラーフィルタ22によって、アルミニウム等の金属膜からなる反射偏光層49による電界の歪みを防止することができるが、上記の絶縁膜を積層すれば、かかる効果をさらに確実なものとすることができる。
In addition, an insulating film made of a transparent resin material or the like is preferably laminated on the
ここで、図4は反射偏光層49の構成及び作用を説明するための図であり、図4(a)は反射偏光層49の平面構成図であり、図4(b)は図4(a)のJ−J’線に沿う側面構成図である。
図4(a)及び図4(b)に示すように、反射偏光層49はアルミニウム等の光反射性金属からなる金属膜71を主体としてなり、金属膜71に所定ピッチで平面視ストライプ状を成す複数の微細なスリット(開口部)72が形成された構成を備えている。このスリット72による凹凸を被覆するように金属膜71の全面に透明樹脂材料等からなる絶縁被膜が形成されていてもよい。上記複数のスリット72は、互いに平行に同一幅を有して形成されている。スリット72の幅は30nm〜300nm程度であり、複数のスリット72が所定ピッチで形成された結果線状とされた金属膜71の線幅は30nm〜300nm程度である。
Here, FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration and operation of the reflective
As shown in FIGS. 4A and 4B, the reflective
上記構成を具備した反射偏光層49は、図4(b)に示すように、その上面側から光Eが入射されると、スリット72の長さ方向に平行な偏光成分は反射光Erとして反射され、スリット72の幅方向に平行な偏光成分は透過光Etとして透過される。すなわち、反射偏光層49は、スリット72の延在方向に平行な反射軸と、この反射軸と直交する方向の透過軸とを有するものとなっている。
As shown in FIG. 4B, when the light E is incident from the upper surface side of the reflective
反射偏光層49は、図2(b)の光学軸の配置図に示すように、液晶装置100において、その透過軸(スリット72の延在方向に直交する方向)157が、TFTアレイ基板10側の偏光板14の透過軸153と平行となるように配置されており、対向基板20側の偏光板24の透過軸155と直交する向きに配置されている。また、本実施形態の液晶装置100では、配向膜18,28は平面視同一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である。したがって、反射偏光層49の透過軸157と配向膜18,28のラビング方向151とは平行に配置されている。
なお、ラビング方向151は、液晶装置100の画素配列方向(Y軸方向)に平行に延びる帯状電極9c、19cの延在方向に対して約30°の角度を成している。
As shown in the arrangement diagram of the optical axis in FIG. 2B, the reflective
The rubbing direction 151 forms an angle of about 30 ° with respect to the extending direction of the
上記構成を具備した液晶装置100は、IPS方式の液晶装置であり、TFT30を介して画素電極9に画像信号(電圧)を印加することで、画素電極9と共通電極19との間に基板面方向(平面視では図2X軸方向)の電界を生じさせ、かかる電界によって液晶を駆動し、各サブ画素の透過率/反射率を変化させることで画像表示を行うものとなっている。図2(b)に示したように、液晶層50を挟持して対向する配向膜18,28は平面視で同一方向にラビング処理されているので、画素電極9に電圧を印加しない状態では、液晶層50を構成する液晶分子は、基板10,20間でラビング方向151に沿って水平に配向した状態となっている。そして、このような液晶層50に画素電極9と共通電極19との間に形成した電界を作用させると、図2(a)に示す帯状電極9c、19cの幅方向(X軸方向)に沿って液晶分子が配向する。液晶装置100は、このような液晶分子の配向状態の差異に基づく複屈折性を利用して明暗表示を行うようになっている。
The
次に、上記構成を具備した液晶装置100の動作について図5を参照して説明する。図5は、液晶装置100の動作説明図である。同図には図3(a)に示した構成要素のうち、説明に必要な構成要素のみを示している。図示上側(パネル表示面側)から順に、偏光板14、位相差板26、液晶層50、光散乱手段29、反射偏光層49、偏光板24、及びバックライト90が示されている。
Next, the operation of the
まず、図2及び図3に示した透過表示領域Tを利用した透過表示(透過モード)について説明する。
図5左側の「透過表示」に示すように、液晶装置100において、バックライト90から射出された光は、偏光板24を透過することで偏光板24の透過軸155に平行な振動方向の直線偏光となって液晶パネルに入射する。液晶パネルに入射した光は、反射偏光層49の非形成領域(開口領域)を介して液晶層50に入射する。そして、液晶層50がオン状態(画素電極9と共通電極19との間に選択電圧が印加された状態)であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与され、偏光板14の透過軸153と平行な振動方向の直線偏光に変換される。これにより偏光板14を透過した光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。
First, transmissive display (transmission mode) using the transmissive display region T shown in FIGS. 2 and 3 will be described.
As shown in “transmission display” on the left side of FIG. 5, in the
一方、液晶層50がオフ状態(上記選択電圧が印加されていない状態)であれば、入射光はその偏光状態を維持したまま偏光板14に達し、当該入射光と平行な吸収軸(透過軸153と直交する光学軸)を有する偏光板14に吸収され、サブ画素は暗表示となる。
また、偏光板24を透過した光のうち反射偏光層49に入射した光は、この直線偏光と平行な反射軸を有する反射偏光層49によって反射されるので、液晶層50に入射することなくバックライト90側へ戻される。この反射光は偏光板24の透過軸と平行な振動方向の直線偏光であるから、偏光板24を透過してバックライト90の反射板92に達し、反射板92と反射偏光層49との間で反射を繰り返す。このような反射を繰り返す光が、反射偏光層49が形成されていない開口領域に入射すれば、透過表示の表示光として利用できるので、バックライト90の光利用効率を高め、透過表示の輝度を向上させることができる。
On the other hand, if the
In addition, the light that has entered the reflective
次に、図2及び図3に示した反射偏光層49を利用した反射表示について説明する。
図5中央の「反射表示(反射偏光層)」と表示された部分の反射表示において、偏光板14の上方(パネル表示面側)から液晶パネルに入射した光は、偏光板14を透過することで偏光板14の透過軸153に平行な直線偏光に変換されて液晶層50に入射する。このとき液晶層50がオン状態であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与され、入射時と直交する振動方向の直線偏光に変換されて反射偏光層49に入射する。ここで、図2(b)に示したように、反射偏光層49は、偏光板14の透過軸153と平行な透過軸157と、それに直交する反射軸を有しているので、上記オン状態の液晶層50を透過して反射偏光層49に入射した光は、その偏光状態を保持したまま反射される。再度液晶層50に入射した反射光は、液晶層50の作用により入射時の偏光状態(偏光板14の透過軸と平行な振動方向の直線偏光)に戻されて偏光板14に入射する。これにより偏光板14を透過した反射光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。
Next, a reflective display using the reflective
In the reflective display of the portion labeled “reflective display (reflective polarizing layer)” in the center of FIG. 5, light incident on the liquid crystal panel from above the polarizing plate 14 (panel display surface side) is transmitted through the
一方、液晶層50がオフ状態であれば、偏光板14から液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま反射偏光層49に入射し、当該光と平行な透過軸157を有する反射偏光層49を透過する。そして、この光と平行な吸収軸(直交する透過軸)を有する偏光板24によって吸収され、サブ画素は暗表示となる。
On the other hand, if the
次に、図2及び図3に示した光散乱手段29(反射層29b)を利用した反射表示について説明する。
図5右側の「反射表示(反射層)」と表示された部分の反射表示において、偏光板14の上方(パネル表示面側)から液晶パネルに入射した光は、偏光板14を透過することで偏光板14の透過軸153に平行な振動方向の直線偏光に変換され、さらに位相差板26を透過して左回りの円偏光に変換されて液晶層50に入射する。ここで、光散乱手段29の形成領域にあっては、絶縁体突起物29aの厚みによって液晶層50の層厚が部分的に薄くなっており、他の領域(透過表示領域T及び反射偏光層49上の領域)の層厚dの略半分の層厚(d/2)となっている。したがって、液晶層50がオン状態であるときの上記入射光が液晶層50により付与される位相差は、反射偏光層49に入射する光の半分の位相差(λ/4)である。これにより、上記入射光は偏光板14の透過軸153と直交する振動方向の直線偏光に変換されて光散乱手段29(反射層29b)に入射する。この直線偏光は、その偏光状態を保持したまま反射されるが、反射層29bの凸形状により散乱された光となる。その後、上記反射光は液晶層50に再度入射し、さらに液晶層50の作用により左回りの円偏光となって位相差板26に入射する。そして、位相差板26を透過して偏光板14の透過軸153と平行な振動方向の直線偏光となり、偏光板14を透過する。この反射光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。また反射光の一部は光散乱手段29によって散乱されることとなるので、液晶装置100の反射光が特定方向に偏った強度分布を持つことがなくなり、視認性の高い表示を実現できる。
Next, a reflective display using the light scattering means 29 (
In the reflective display of the portion labeled “reflective display (reflective layer)” on the right side of FIG. 5, the light incident on the liquid crystal panel from above the polarizing plate 14 (panel display surface side) is transmitted through the
一方、液晶層50がオフ状態であれば、位相差板26から液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま光散乱手段29に入射し、反射層29bにより反射される。このとき、左回りの円偏光である入射光の進行方向が反転するため、偏光板14側からみた回転方向が逆転し、右回りの円偏光となって液晶層50に再入射する。そして、液晶層50を透過して位相差板26に入射し、位相差板26を透過して偏光板14の透過軸153と直交する振動方向の直線偏光となって偏光板14に入射し、偏光板14によって吸収される。これにより、サブ画素は暗表示となる。
On the other hand, if the
なお、光散乱手段29の形成領域では、液晶層厚が他の領域よりも薄くなっており、本実施形態ではその層厚を他の領域の液晶層厚dの略半分であるとしたが、横電界方式の液晶装置では液晶層厚に依存して実効的な駆動電圧が変化するため、液晶層厚の変化分以上に液晶層が透過光に付与する位相差値が変化することも考えられる。このような場合には、光散乱手段29の絶縁体突起物29aの高さを調整して光散乱手段29上の液晶層厚を調整し、当該領域における位相差が他の領域の位相差の半分(λ/4)となるように調整すればよい。
In the formation region of the light scattering means 29, the liquid crystal layer thickness is thinner than the other regions. In this embodiment, the layer thickness is approximately half the liquid crystal layer thickness d of the other regions. In a horizontal electric field type liquid crystal device, the effective driving voltage changes depending on the thickness of the liquid crystal layer, so the phase difference value that the liquid crystal layer imparts to the transmitted light may change more than the change in the liquid crystal layer thickness. . In such a case, the height of the
本実施形態の液晶装置100は、サブ画素領域内に部分的に反射偏光層49を設けた構成を採用したことで、簡便な構成で高コントラストの反射表示及び透過表示を得られるものとなっている。また、反射偏光層49上に光散乱手段29を設けたことで、反射光の一部を散乱させることができるようになっているため、パネル正面方向の反射輝度を確保でき、また反射表示領域Rにおける外光の正反射によって反射表示の視認性が低下するのを防止できる。したがって反射表示と透過表示の双方で視認性に優れた表示を得ることができる。
The
ところで、反射型液晶装置の反射層に光散乱性を付与するための構造は従来から知られており、例えば表面に凹凸形状を形成した樹脂膜上に反射層を形成することで光散乱性を有する反射層を実現できる。そして、このような凹凸構造を反射偏光層49について採用すれば、確かに光散乱性を有する反射偏光層を作製できる。しかしながら、本実施形態で用いている反射偏光層49を作製するには、上述したように幅数十nmの微細な線幅でグリッド状の細線を形成する必要があるため、上述した樹脂膜の凹凸面に対して正確な線幅で細線を形成することはきわめて困難である。これに対して本実施形態では、反射偏光層49を形成した後、反射偏光層49上に直接又は他の層を介して絶縁体突起物29aを形成し、かかる絶縁体突起物29a上を反射層29bで被覆することにより光散乱手段29を形成している。そのため、反射偏光層49を平坦面上に形成できることから反射偏光層を構成する細線を正確な線幅で形成でき、良好な偏光の選択性を有する反射偏光層を作製できる。また、光散乱手段29についても、平坦な反射偏光層49上に形成できることから、液晶層厚を制御する絶縁体突起物29aの高さを正確に調整でき、コントラスト低下を招くことなく反射表示に光散乱性を付与することができる。
By the way, a structure for imparting light scattering properties to a reflective layer of a reflective liquid crystal device is conventionally known. For example, by forming a reflective layer on a resin film having a concavo-convex shape on the surface, the light scattering property is improved. It is possible to realize a reflective layer having the same. If such a concavo-convex structure is adopted for the reflective
また本実施形態の液晶装置100では、主要な表示部である透過表示領域Tと、反射表示領域Rのうち反射偏光層49を利用して表示を行う領域とで液晶層厚が一定であるため、両領域で駆動電圧に差が生じることもなく、反射表示と透過表示とで表示状態が異なってしまうことはない。
さらに、画素電極9及び共通電極19が透明導電材料を用いて形成されているので、液晶層50を透過してTFTアレイ基板10に入射した外光が画素電極9や共通電極19で乱反射されるのを防止することもでき、優れた視認性を得ることができる。
Further, in the
Furthermore, since the
以上の第1実施形態では、TFTアレイ基板10の基板本体10Aと偏光板14との間に部分的に位相差板26を設けた場合について説明したが、かかる位相差板26と同等の機能を有する位相差層をTFTアレイ基板10の液晶層50側に形成してもよい。図6は、TFTアレイ基板10の液晶層50側に内面位相差層26aを形成した場合の反射表示領域Rの部分断面構成を示す図である。さらに図示の構成例では、TFTアレイ基板10の液晶層50側に選択的に内面位相差層26aを形成していることから、内面位相差層26aの形成領域の対向基板20の表面が液晶層50側へ突出している。すなわち内面位相差層26aが光散乱手段29上における液晶層厚調整層として機能する構成となっている。
In the first embodiment described above, the case where the
また、このように内面位相差層26aの層厚に起因して液晶層厚を調整可能である場合には、図6の対向基板20のように、光散乱手段29の高さを低くし、カラーフィルタ22によって光散乱手段29に起因する対向基板20表面の凹凸が緩和されるようにしてもよい。このようにすれば、対向基板20の表面がほぼ平坦であることから液晶層厚の制御を容易かつ高精度に行えるようになる。
Further, when the liquid crystal layer thickness can be adjusted due to the layer thickness of the inner
なお、TFTアレイ基板10の液晶層側に内面位相差層26aを形成する場合において、内面位相差層26aを覆う平坦化膜を形成してTFTアレイ基板10の表面を平坦化してもよい。この場合には、図3に示したのと同様の構成の対向基板20を用い、光散乱手段29を液晶層厚調整層として機能させる構成とすればよい。
In the case where the inner
(第2の実施形態)
次に、図7から図11を参照して本発明の第2実施形態の液晶装置について説明する。
図7は、本実施形態の液晶装置200を構成するマトリクス状に配列された複数のサブ画素領域の回路構成図である。図8(a)は、本実施形態の液晶装置200における任意の1サブ画素領域を示す平面構成図であり、図8(b)は、本実施形態の液晶装置200における光学軸配置を示す説明図である。図9は、図8のD−D’線に沿う断面構成図である。
(Second Embodiment)
Next, a liquid crystal device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a plurality of sub-pixel areas arranged in a matrix that constitutes the
本実施形態の液晶装置200は、画素スイッチング素子としてTFD(Thin Film Diode)素子を用いたアクティブマトリクス型の液晶装置である。また第1実施形態と同様、IPS方式の電極構成を具備している。なお、本実施形態の液晶装置200のうち、第1実施形態の液晶装置100と共通する構成については詳細な説明は省略することとし、以下で参照する各図においても、第1実施形態の液晶装置100と共通の構成要素には同一の符号を付して示す。
The
図7に示すように、液晶装置200の画像表示領域にはサブ画素55が平面視マトリクス状に配列されている。また、液晶装置200は第1駆動回路201及び第2駆動回路202を含んでおり、複数の第1配線56と、該第1配線56と交差する複数の第2配線66とが設けられている。第1配線56は第1駆動回路201からの信号を、第2配線66は第2駆動回路202からの信号を各サブ画素55に供給する。そして、各サブ画素55において、第2配線66に対してTFD素子60と画素電極59とが直列に接続されており、第1配線56と電気的に接続された共通電極69と、画素電極59との間に、液晶層(液晶容量)50が形成されている。また、サブ画素55内で、第1配線56と画素電極59との間に保持容量52が付与されている。
以上のような回路構成により、TFD素子60のスイッチング特性に基づいて液晶が駆動制御されるとともに、その液晶の駆動に基づいてサブ画素55毎に明暗表示がなされ、液晶装置200の表示領域において画像表示が行われるものとなっている。
As shown in FIG. 7, the sub-pixels 55 are arranged in a matrix in a plan view in the image display area of the
With the circuit configuration as described above, the liquid crystal is driven and controlled based on the switching characteristics of the
次に、図8(a)に示すように、液晶装置200のサブ画素領域(サブ画素55の平面領域)には、画素電極(第2電極)59と、共通電極(第1電極)69と、TFD素子60とが設けられている。サブ画素領域の長手方向(Y軸方向)に延びる第1配線56と、短手方向(Y軸方向)に延びる第2配線66とが設けられており、前記TFD素子60は、第1配線56と第2配線66との交差部の近傍に配置されている。そして、サブ画素領域の全面を平面的に覆うようにカラーフィルタ22と反射偏光層39とが形成されている。またサブ画素領域内には、柱状スペーサ40が設けられている。
Next, as shown in FIG. 8A, a pixel electrode (second electrode) 59, a common electrode (first electrode) 69, and a sub-pixel region (a planar region of the sub-pixel 55) of the
画素電極(第1電極)59は、TFD素子60から第2配線66延在方向(X軸方向)に沿って延びる基端部59aと、基端部59aのTFD素子60と反対側の先端部及びTFD素子60近傍からサブ画素の中央側(−Y側)へ延びる2本の帯状電極59c、59cとを有している。基端部59aから延びた帯状電極59c、59cの先端は、平面視矩形状の容量電極59bと電気的に接続されている。
共通電極(第2電極)69は、第2配線66の延在方向(X軸方向)に延びる基端部69aと、この基端部69aの中央部及び先端部からサブ画素の中央側(+Y側)へ延びる2本の帯状電極69c、69cとを有している。また、共通電極69の基端部69aは、その一端部で第1配線56と電気的に接続されている。
The pixel electrode (first electrode) 59 includes a
The common electrode (second electrode) 69 includes a
画素電極59の2本の帯状電極59c、59cは、共通電極69の2本の帯状電極69c、69cの間と、図示中央部の帯状電極69cと第1配線56との間にそれぞれ配置されて、各帯状電極69cと平行に延在している。上記基端部59aの端部はTFD素子60と電気的に接続されている。
また容量電極59bは、共通電極69の基端部69aと平面視で重なるように配置されており、基端部69aとともに当該位置で保持容量52を形成している。
The two
The
TFD素子60は、第1配線56に沿って長手の矩形状を成す電極膜63と、電極膜63と交差する第2配線66及び画素電極59の基端部59aとにより構成されている。より詳細には、TFD素子60は、電極膜63と第2配線66との交差部に形成された第1素子部61と、電極膜63と前記基端部59aとの交差部に形成された第2素子部62とを含み、これら第1素子部61と第2素子部62とを背中合わせに(電気的に逆向きに)接続した、いわゆるBack to Back構造のTFD素子となっている。
The
次に、図9に示す部分断面構造をみると、液晶装置200は、素子基板(第1基板)110と、対向基板(第2基板)120とが、液晶層50を挟持して対向配置された構成を備えている。
素子基板110は、ガラスや石英等の透光性基板からなる基板本体10Aと基体として備えており、基板本体10A上に、タンタルやその合金からなる電極膜63と、第1配線56と、共通電極69とが形成されている。前記電極膜63の表面は、例えばタンタル酸化膜からなる素子絶縁膜63aにより覆われている。また、第1配線56の表面に、例えばタンタル酸化膜からなる配線絶縁膜56aが形成されており、共通電極69の表面には、例えばタンタル酸化膜からなる容量絶縁膜69dが形成されている。本実施形態の場合、素子絶縁膜63aは、配線絶縁膜56a、容量絶縁膜69dより薄く形成されており、配線絶縁膜56aと容量絶縁膜69dとはほぼ同一の膜厚を有して形成されている。
Next, referring to the partial cross-sectional structure shown in FIG. 9, in the
The
配線絶縁膜56aに覆われた第1配線56と交差して延びる、例えばクロム等からなる第2配線66が形成されており、第2配線66と電極膜63とが素子絶縁膜63aを介して対向する位置に、第1素子部61が形成されている。第1配線56と第2配線66とは、第1配線56を覆う配線絶縁膜56aにより絶縁されている。
また、画素電極59の基端部59aと、電極膜63とが素子絶縁膜63aを介して対向する位置に、第2素子部62が形成されている。共通電極69の基端部69aの容量絶縁膜69dを介した上に容量電極59bが形成されており、基端部69aと容量電極59bとを電極とし、容量絶縁膜69dを誘電体膜とする保持容量52が形成されている。
A
A
第2配線66、画素電極59、共通電極69等を覆う基板本体10A上の全面に、ポリイミド等からなる配向膜18が形成されている。また、基板本体10Aの外面側(液晶層50と反対側)には、部分的に位相差板26が設けられており、さらに位相差板26と基板本体10Aとを覆うようにして偏光板14が配設されている。
An
対向基板120は、基板本体20Aと、基板本体20Aの内面側(液晶層50側)の全面に形成された反射偏光層39と、反射偏光層39上に配設された光散乱手段29と、この光散乱手段29と反射偏光層39とを被覆するように形成されたカラーフィルタ22と、カラーフィルタ22を覆って形成されたポリイミド等からなる配向膜28とを備えており、基板本体20Aの外面側(液晶層50と反対側)には、偏光板24が設けられている。
The
ここで、図10(a)は、光散乱手段29が配設された反射偏光層39の斜視構成図であり、図10(b)は、反射偏光層39の作用を説明するための側面構成図である。
本実施形態の液晶装置200に備えられた反射偏光層39は、図10(a)に示すように、基板本体20A上に形成されるアクリル樹脂等の熱硬化性または光硬化性の透明樹脂からなるプリズムアレイ81と、屈折率の異なる2種類の誘電体膜を交互に複数積層してなる誘電体干渉膜85とを備えて構成されている。
Here, FIG. 10A is a perspective configuration diagram of the reflective
As shown in FIG. 10A, the reflective
プリズムアレイ81は、2つの斜面を有する三角柱状(プリズム形状)の複数の凸条82を有しており、複数の凸条82が連続して周期的に形成されることにより断面三角波状を成すプリズムアレイを構成している。誘電体干渉膜85は、屈折率の異なる2種の材料からなる誘電体膜が、複数の凸条82の斜面に倣う形状に交互に積層されたプリズム状の誘電体多層膜であり、例えば、TiO2膜とSiO2膜とを交互に7層積層することで形成できる。
誘電体干渉膜85の上面は図示略の樹脂層が形成されて平坦化されており、かかる平坦面上に図9に示すように複数個の光散乱手段29が散在している。
The
The upper surface of the
このように、プリズムアレイ上に形成された誘電体干渉膜85は、光の伝搬特性に異方性を有しており、図10(b)の上面側から光(自然光)Eが入射された場合には、凸条82の延在方向に平行な偏光成分を反射し、凸条82の延在方向に垂直な偏光成分を透過するようになっている。すなわち、図8(a)及び図9に示す反射偏光層39は、凸条82の延在方向と平行な反射軸と、凸条82の延在方向に垂直な透過軸を有していることになる。
As described above, the
本実施形態の液晶装置200では、反射偏光層39の反射軸と平行な直線偏光をバックライト90側から入射させて透過表示を行うようになっており、図8(b)に示すように、偏光板24の透過軸155と、反射偏光層39の透過軸159とが直交するように配置されることで、偏光板24の透過軸155と反射偏光層39の反射軸(凸条82の延在方向)とが略平行となるように配置されている。また反射偏光層39の透過軸159に対して、偏光板14の透過軸153、及び配向膜18,28のラビング方向151は平行に配置されている。
In the
誘電体干渉膜85を構成する1層の誘電体膜の膜厚は10nm〜100nm程度であり、誘電体干渉膜85の総膜厚は300nm〜1μm程度である。プリズムアレイ81の凸条82の高さは0.5μm〜3μmであり、隣接する凸条82,82間のピッチは1μm〜6μm程度である。上記誘電体膜の材料としては、TiO2、SiO2のほか、Ta2O5、Si等を用いることもできる。
The film thickness of one dielectric film constituting the
なお、誘電体干渉膜85を構成する誘電体膜の積層ピッチおよび凸条82のピッチは、目的とする反射偏光層39の特性に応じて適宜最適な値に調整される。すなわち、上記構成の反射偏光層39は、誘電体干渉膜85を構成する誘電体膜の積層数によってその透過率(反射率)を制御することができ、積層数を減ずることで、反射軸(凸条82の延在方向)に平行な直線偏光の透過率を増大させ、反射率を低下させることができる。ただし、所定数以上の誘電体膜を積層した場合には、反射軸に平行な直線偏光のほとんどが反射される。本実施形態に係る反射偏光層39では、上記誘電体干渉膜85の調整により、入射してくる反射軸に平行な直線偏光の約70%を反射し、残り約30%を透過するよう設定されている。
Note that the stacking pitch of the dielectric films constituting the
次に、図11を参照して液晶装置200の動作について説明する。図11には、以下の動作説明で必要な構成要素である、偏光板14、位相差板26、液晶層50、光散乱手段29、反射偏光層39、偏光板24、及びバックライト90が図示上側(パネル表示面側)から順に示されている。
Next, the operation of the
まず、図11左側に示す「透過表示」(透過モード)について説明する。
液晶装置200において、バックライト90から射出された光は、偏光板24を透過することで偏光板24の透過軸155に平行な振動方向の直線偏光となって反射偏光層39に入射し、反射偏光層39の反射軸(透過軸159に直交する光学軸)に平行な直線偏光であるこの入射光の一部(約30%)が、反射偏光層39を透過して液晶層50に入射する。そして、液晶層50がオン状態(画素電極9と共通電極19との間に選択電圧が印加された状態)であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与され、偏光板14の透過軸153と平行な振動方向の直線偏光に変換されて偏光板14を透過する。この偏光板14の透過光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。
First, “transparent display” (transmission mode) shown on the left side of FIG. 11 will be described.
In the
一方、液晶層50がオフ状態(上記選択電圧が印加されていない状態)であれば、反射偏光層39を透過して液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま偏光板14に達し、当該入射光と平行な吸収軸(透過軸153と直交する光学軸)を有する偏光板14に吸収され、サブ画素は暗表示となる。
なお、偏光板24を透過して反射偏光層39に入射する光のうち、約70%の光は反射偏光層39で反射されてしまうが、かかる反射光については、偏光板14を再度透過してバックライト90側へ戻される。そして、この戻り光はバックライト90の反射板92により反射されて再び液晶パネル側へ向かう光となって再利用されるため、実際に反射偏光層39を透過する光量は反射偏光層39の透過率よりも多くなり、照明光の利用効率が著しく低くなることはない。
On the other hand, if the
Of the light that passes through the
また本実施形態の液晶装置では、反射偏光層39を透過した直線偏光の一部が、光散乱手段29の裏面側(基板本体10A側)に入射する構成になっている。この光についても、光散乱手段29の絶縁体突起物29aが透明材料を用いて形成されていれば、上記直線偏光は光散乱手段29の反射層29bで反射されてバックライト90側へ戻され、反射偏光層39で反射された光と同様に再利用される。
In the liquid crystal device according to the present embodiment, a part of the linearly polarized light transmitted through the reflective
次に、図11中央に示す「反射表示(反射偏光層)」について説明する。
反射偏光層39を利用した反射表示において、偏光板14の上方(外側)から入射した光は、偏光板14を透過することで偏光板14の透過軸153に平行な振動方向の直線偏光となって液晶層50に入射する。このとき液晶層50がオン状態であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与されて反射偏光層39に入射する。図8(b)及び図10に示したように、反射偏光層39は、偏光板14の透過軸153と平行な透過軸159と、それに直交する反射軸を有しているので、上記オン状態の液晶層50を透過して反射偏光層39に入射した光は、その一部(約70%)が偏光状態を保持したまま反射され、残部(約30%)が反射偏光層39を透過する。反射偏光層39で反射されて再度液晶層50に入射した光は、液晶層50の作用により入射時の偏光状態(偏光板14の透過軸と平行な直線偏光)に戻されて偏光板14に入射する。これにより偏光板14を透過した反射光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。
Next, the “reflection display (reflection polarizing layer)” shown in the center of FIG. 11 will be described.
In the reflective display using the reflective
ところで、オン状態の液晶層50から入射して反射偏光層39を透過した直線偏光成分は、その偏光方向と平行な透過軸155を有する偏光板24を透過してバックライト90に入射する。そして、バックライト90に入射した光は、反射板92により反射されて液晶層50側へ戻され、その一部は反射偏光層39を透過して液晶層50に入射し、上記明表示の表示光として利用される。したがって、本実施形態の液晶装置200では、反射偏光層39における反射軸に平行な直線偏光の反射率が70%程度に設定されているが、反射偏光層39を透過してバックライト90側へ抜けた光も表示光として利用可能であるため、明るい反射表示を得られるようになっている。
By the way, the linearly polarized light component incident from the
一方、液晶層50がオフ状態であれば、偏光板14から液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま反射偏光層39に入射し、当該光と平行な透過軸159を有する反射偏光層39を透過する。そして、この光と平行な吸収軸を有する偏光板24によって吸収され、サブ画素は暗表示となる。
On the other hand, if the
次に、図11右側の「反射表示(反射層)」と表示された部分の反射表示では、偏光板14の上方(パネル表示面側)から液晶パネルに入射した光は、偏光板14を透過することで偏光板14の透過軸153に平行な振動方向の直線偏光に変換され、さらに位相差板26を透過して左回りの円偏光に変換されて液晶層50に入射する。ここで、光散乱手段29の形成領域にあっては、絶縁体突起物29aの厚みによって液晶層50の層厚が部分的に薄くなっており、他の領域の層厚dの略半分の層厚(d/2)となっている。したがって、液晶層50がオン状態であるときの上記入射光が液晶層50により付与される位相差は、反射偏光層39に入射する光の半分の位相差(λ/4)である。これにより、上記入射光は偏光板14の透過軸153と直交する振動方向の直線偏光に変換されて光散乱手段29(反射層29b)に入射する。この直線偏光は、その偏光状態を保持したまま反射されるが、反射層29bの凸形状により散乱された光となる。その後、上記反射光は液晶層50に再度入射し、さらに液晶層50の作用により左回りの円偏光となって位相差板26に入射する。そして、位相差板26を透過して偏光板14の透過軸153と平行な振動方向の直線偏光となり、偏光板14を透過する。これにより偏光板14を透過した反射光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。また反射光の一部は光散乱手段29によって散乱されることとなるので、液晶装置100の反射光が特定方向に偏った強度分布を持つことがなくなり、視認性の高い表示を実現できる。
Next, in the reflective display of the portion labeled “reflective display (reflective layer)” on the right side of FIG. 11, light incident on the liquid crystal panel from above the polarizing plate 14 (panel display surface side) is transmitted through the
一方、液晶層50がオフ状態であれば、位相差板26から液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま光散乱手段29に入射し、反射層29bにより反射される。このとき、左回りの円偏光である入射光の進行方向が反転するため、偏光板14側からみた回転方向が逆転し、右回りの円偏光となって液晶層50に再入射する。そして、液晶層50を透過して位相差板26に入射し、位相差板26を透過して偏光板14の透過軸153と直交する振動方向の直線偏光となって偏光板14に入射し、偏光板14によって吸収される。これにより、サブ画素は暗表示となる。
On the other hand, if the
なお、光散乱手段29の形成領域では、液晶層厚が他の領域よりも薄くなっており、本実施形態ではその層厚を他の領域の液晶層厚dの略半分であるとしたが、横電界方式の液晶装置では液晶層厚に依存して実効的な駆動電圧が変化するため、液晶層厚の変化分以上に液晶層が透過光に付与する位相差値が変化することも考えられる。このような場合には、光散乱手段29の絶縁体突起物29aの高さを調整して光散乱手段29上の液晶層厚を調整し、当該領域における位相差が他の領域の位相差の半分(λ/4)となるように調整すればよい。
In the formation region of the light scattering means 29, the liquid crystal layer thickness is thinner than the other regions. In this embodiment, the layer thickness is approximately half the liquid crystal layer thickness d of the other regions. In a horizontal electric field type liquid crystal device, the effective driving voltage changes depending on the thickness of the liquid crystal layer, so the phase difference value that the liquid crystal layer imparts to the transmitted light may change more than the change in the liquid crystal layer thickness. . In such a case, the height of the
上記構成を具備した液晶装置200は、カラーフィルタ22の下層側(基板本体20A側)に、平面ベタ状に反射偏光層39を形成しているので、反射偏光層39のサブ画素領域に対する位置合わせが不要であり、簡便な工程で低コストに形成できるという利点がある。
また、画素スイッチング素子としてTFD素子60を備えているので、簡便な工程で製造することができ、製造コストの面で有利なものとなっている。また、サブ画素内に保持容量が設けられていることから、画素の高精細化に伴い液晶容量が小さくなった場合にも良好な保持特性を得ることができ、高画質の表示を得ることができる。
また、先の第1実施形態の液晶装置100と同様、光散乱手段29をサブ画素領域内に配していることで、反射光を散乱させて反射表示の輝度向上、及び視認性の向上を実現できる。
In the
Moreover, since the
Further, like the
なお、本実施形態においても、図面を見やすくするために光散乱手段29と画素電極9及び共通電極19とが平面的に重ならないように表示しているが、光散乱手段29上に画素電極9や共通電極19の一部が配される構成であってもよいのは勿論である。さらに本実施形態において、図6に示した構成を採用してもよい。
In this embodiment as well, the light scattering means 29, the
(第3の実施形態)
次に、図12から図14を参照して本発明の第3実施形態の液晶装置について説明する。
図12は、本実施形態の液晶装置300における任意の1サブ画素領域を示す平面図である。図13は、図12のF−F’線に沿う断面図である。図14は本実施形態の液晶装置300の動作説明図である。
(Third embodiment)
Next, a liquid crystal device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 is a plan view showing an arbitrary one sub-pixel region in the
なお、本実施形態の液晶装置300の基本構成は先の第1実施形態と同様であり、図12は第1実施形態における図2(a)に相当する図である。図13及び図14は、それぞれ第1実施形態における図3、図5に相当する図である。したがって本実施形態で参照する各図において、図1から図5に示した第1実施形態の液晶装置100と共通の構成要素には同一の符号を付すこととし、以下ではそれらの説明を適宜省略する。
The basic configuration of the
図12に示すように、本実施形態の液晶装置300のサブ画素領域には、画素電極(第1電極)9と、共通電極(第2電極)19と、画素電極9に容量電極31を介して電気的に接続されたTFT30とが設けられている。
TFT30を構成するアモルファスシリコンの半導体層35には、容量電極31から延びるドレイン電極32と、図示Y軸方向に延びるデータ線6aから分岐されたソース電極6bと、が電気的に接続されている。半導体層35の背面側に配されて図示X軸方向に延びる走査線3aが半導体層35と平面的に重なる位置でTFT30のゲート電極を構成している。容量電極31と、容量電極31と平面的に重なる位置で走査線3aと平行に延びる容量線3bとが、当該サブ画素領域の蓄積容量70を構成している。
そして、図12に示すサブ画素領域には部分的に反射偏光層49が形成されており、さらにサブ画素領域の略全面にわたって概略平面ベタ状の位相差層79が形成されている。
As shown in FIG. 12, a pixel electrode (first electrode) 9, a common electrode (second electrode) 19, and a
A
Then, a reflective
図13に示す断面構造をみると、液晶装置300は、液晶層50を挟持して対向するTFTアレイ基板(第1基板)10と、対向基板(第2基板)20とを備えており、対向基板20の背面側(図示下面側)にバックライト90が設けられている。また本実施形態に係るTFTアレイ基板10は、基板本体10Aと偏光板14との間に配設されたフィルム状の位相差板76を備えたものとなっている。
Looking at the cross-sectional structure shown in FIG. 13, the
TFTアレイ基板10の基体を成す基板本体10A上には、走査線3a及び容量線3bを覆ってゲート絶縁膜11が形成されている。ゲート絶縁膜11上に半導体層35と、半導体層35と電気的に接続されたソース電極6b(データ線6a)、及びドレイン電極32(容量電極31)が形成されている。半導体層35、ソース電極6b、ドレイン電極32等を覆って層間絶縁膜12が形成されており、層間絶縁膜12上に画素電極9及び共通電極19が形成されている。画素電極9及び共通電極19を覆うようにして配向膜18が形成されている。
On the
対向基板20を構成する基板本体20Aの液晶層50側には、部分的に反射偏光層49が形成されている。反射偏光層49は、図4に示したスリット状の開口部を備えた金属膜からなる反射偏光層であってもよく、図10に示したプリズム状の誘電体多層膜からなる反射偏光層であってもよい。
A reflective
反射偏光層49を覆うようにして概略平面ベタ状の位相差層79が形成されている。位相差層79は、対向基板20の位相差板76と同様、透過光に対して略λ/4の位相差を付与するものであり、所定方向に配向された高分子液晶等からなる構成とすることができる。位相差層79と位相差板76とは、互いに補償し合うような光学軸配置となっている。
反射偏光層49の形成領域に対応する位相差層79上の領域に、概略ドーム状(略半球状)の突起物である光散乱手段29が散在している。光散乱手段29を覆うようにして、カラーフィルタ22が形成されており、カラーフィルタ22を覆って配向膜28が形成されている。
A substantially planar solid
Light scattering means 29, which are substantially dome-shaped (substantially hemispherical) protrusions, are scattered in a region on the
本実施形態の液晶装置300における各光学素子の光学軸配置は、先の第1実施形態と同様である。すなわち、図14に示すように、偏光板24の透過軸155と、反射偏光層49の透過軸157とが直交するように配置されている。また反射偏光層49の透過軸157に対して、偏光板14の透過軸153、及び配向膜18,28のラビング方向が平行に配置されている。
The optical axis arrangement of each optical element in the
次に、上記構成を具備した液晶装置300の動作について図14を参照して説明する。図14には図13に示した構成要素のうち、説明に必要な構成要素のみが示されており、図示上側(パネル表示面側)から順に、偏光板14、位相差板76、液晶層50、光散乱手段29、位相差層79、反射偏光層49、偏光板24、及びバックライト90が示されている。
Next, the operation of the
まず、反射偏光層49の外側の光透過領域(透過表示領域T)を利用した透過表示(透過モード)について説明する。
図14左側の「透過表示」に示すように、液晶装置300において、バックライト90から射出された光は、偏光板24を透過することで偏光板24の透過軸155に平行な振動方向の直線偏光となって液晶パネルに入射する。液晶パネルに入射した光は、位相差層79に入射して所定の位相差(λ/4)を付与され、右回りの円偏光に変換されて液晶層50に入射する。そして、液晶層50がオン状態(画素電極9と共通電極19との間に選択電圧が印加された状態)であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与され、左回りの円偏光となって位相差板76に入射する。位相差板76に入射した光は位相差板76により所定の位相差(λ/4)を付与されて偏光板14の透過軸153と平行な振動方向の直線偏光に変換される。これにより偏光板14を透過した光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。
First, transmission display (transmission mode) using a light transmission region (transmission display region T) outside the reflective
As shown in “transmission display” on the left side of FIG. 14, in the
一方、液晶層50がオフ状態(上記選択電圧が印加されていない状態)であれば、位相差層79から液晶層50に入射した光はその偏光状態を維持したまま位相差板76に達し、位相差板76を透過することで偏光板14の吸収軸(透過軸153と直交する光学軸)と平行な振動方向の直線偏光となって偏光板14に入射し、そこで吸収される。これにより、サブ画素は暗表示となる。
On the other hand, if the
また、偏光板24を透過した光のうち、反射偏光層49に入射した光は、この直線偏光と平行な反射軸を有する反射偏光層49によって反射されるので、液晶層50に入射することなくバックライト90側へ戻される。この反射光は偏光板24の透過軸と平行な振動方向の直線偏光であるから、偏光板24を透過してバックライト90の反射板92に達し、反射板92と反射偏光層49との間で反射を繰り返す。このような反射を繰り返す光が液晶パネルの光透過領域に入射すれば、透過表示の表示光として利用できるので、バックライト90の光利用効率を高め、透過表示の輝度を向上させることができる。
Of the light transmitted through the
次に、反射偏光層49を利用した反射表示について説明する。
図14中央の「反射表示(反射偏光層)」と表示された部分の反射表示において、偏光板14の上方(パネル表示面側)から液晶パネルに入射した光は、偏光板14を透過することで偏光板14の透過軸153に平行な直線偏光となって位相差板76に入射する。次いで位相差板76を透過することで、左回りの円偏光となって液晶層50に入射する。このとき液晶層50がオン状態であれば、上記入射光は液晶層50により所定の位相差(λ/2)を付与され、入射時と反対の右回りの円偏光に変換されて位相差層79に入射する。位相差層79に入射した右回りの円偏光は、反射偏光層49の反射軸(透過軸157と直交する軸)と平行な振動方向の直線偏光となって反射偏光層49に入射し、その偏光状態を保持したまま反射される。再度位相差層79に入射した反射光は、位相差層79により右回りの円偏光となって液晶層50に入射し、液晶層50の作用により左回りの円偏光となって位相差板76に入射する。そして位相差板76により偏光板14の透過軸と平行な振動方向の直線偏光に変換されて偏光板14に入射し、偏光板14を透過した反射光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。
Next, reflective display using the reflective
In the reflective display of the portion indicated as “reflective display (reflective polarizing layer)” in the center of FIG. 14, light incident on the liquid crystal panel from above the polarizing plate 14 (panel display surface side) is transmitted through the
一方、液晶層50がオフ状態であれば、偏光板14から位相差板76を介して液晶層50に入射した光(左回りの円偏光)は、その偏光状態を維持したまま位相差層79に入射し、位相差層79によって反射偏光層49の透過軸と平行な振動方向の直線偏光となって反射偏光層49に入射する。そして、反射偏光層49を透過した後、この光と平行な吸収軸(直交する透過軸)を有する偏光板24によって吸収され、サブ画素は暗表示となる。
なお、反射偏光層49の外側の透過表示領域Tに入射した外光は、液晶層50がオフ状態であれば偏光板24の透過軸と直交する振動方向の直線偏光となって偏光板24に入射するので、偏光板24によって吸収される。そのため本実施形態の液晶装置において不要な外光反射を生じることはない。
On the other hand, if the
The external light incident on the transmissive display region T outside the reflective
次に、図18右側の「反射表示(反射層)」と表示された部分に示すように、偏光板24の上方(パネル表示面側)から液晶パネルに入射した光は、偏光板24を透過することで偏光板24の透過軸153に平行な振動方向の直線偏光に変換され、さらに位相差板76を透過して左回りの円偏光に変換されて液晶層50に入射する。このとき、液晶層50がオン状態であれば、上記入射光は偏光板24の透過軸153と直交する振動方向の直線偏光に変換されて光散乱手段29(反射層29b)に入射する。この直線偏光は、その偏光状態を保持したまま反射されるが、反射層29bの凸形状により散乱された光となる。その後、上記反射光は液晶層50に再入射し、液晶層50の作用により左回りの円偏光となって位相差板26に入射する。そして、位相差板26を透過して偏光板24の透過軸153と平行な振動方向の直線偏光となり、偏光板24を透過する。これにより偏光板24を透過した反射光が表示光として視認され、サブ画素は明表示となる。
Next, as shown in the portion labeled “reflection display (reflection layer)” on the right side of FIG. 18, the light incident on the liquid crystal panel from above the polarizing plate 24 (panel display surface side) is transmitted through the
一方、液晶層50がオフ状態であれば、位相差板76から液晶層50に入射した光は、その偏光状態を維持したまま光散乱手段29に入射し、反射層29bにより反射される。このとき、左回りの円偏光である入射光の進行方向が反転するため、偏光板14側からみた回転方向が逆転し、右回りの円偏光となって液晶層50に再入射する。そして、液晶層50を透過して位相差板76に入射し、位相差板76を透過して偏光板14の透過軸153と直交する振動方向の直線偏光となって偏光板14に入射し、偏光板14によって吸収される。これにより、サブ画素は暗表示となる。
On the other hand, if the
本実施形態の液晶装置300は、サブ画素領域内に部分的に反射偏光層49を設けた構成を採用したことで、簡便な構成で高コントラストの反射表示及び透過表示を得られるものとなっている。また、反射偏光層49上に光散乱手段29を設けたことで、反射光の一部を散乱させることができるようになっているため、パネル正面方向の反射輝度を確保でき、また反射表示領域Rにおける外光の正反射によって反射表示の視認性が低下するのを防止できる。したがって反射表示と透過表示の双方で視認性に優れた表示を得ることができる。
The
また本実施形態では、図13に示したように、TFTアレイ基板10の液晶層50側に位相差層79が設けられている。このように内面配置型の位相差層を設けた構成としたことで、対向基板20に、基板本体20Aと略同サイズの位相差板76を用いることができるようになっている。すなわち、位相差板と光散乱手段29との位置合わせが不要であることから、第1実施形態の液晶装置に比しても、製造性の点で有利な構成である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, a
なお、光散乱手段29は、反射偏光層49よりも液晶層50側であれば、対向基板20の任意の配線層に形成することが可能であるが、位相差層79を光散乱手段29よりも液晶層50側に配置する場合には、光散乱手段29上の位相差層79は除去しておく必要がある。そこで本実施形態では、反射偏光層49を覆うようにして概略平面ベタ状の位相差層79を形成し、かかる位相差層79上に光散乱手段29を形成することで、光散乱手段29上の位相差層の除去を不要にしており、位相差層の形成工程においても製造性に優れるものとなっている。
The light scattering means 29 can be formed on any wiring layer of the
なお、本実施形態の液晶装置300で用いた内面配置型の位相差層79を備える構成は、第2実施形態の液晶装置200に対しても好適に用いることができる。この場合、図9に示した構成において、反射偏光層39と光散乱手段29との間に位相差層を配置すればよい。TFTアレイ基板10については、図示の位相差板26に代えて、シート状の位相差板76を配設する。
Note that the configuration including the inner surface-arranged
(電子機器)
図15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、高輝度、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。
(Electronics)
FIG. 15 is a perspective configuration diagram of a mobile phone which is an example of an electronic apparatus provided with the liquid crystal device according to the present invention in a display portion. The
The liquid crystal device of the above embodiment is not limited to the mobile phone, but an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct-view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, It can be suitably used as an image display means for devices such as calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, touch panels, etc. In any electronic device, high luminance, high contrast, wide viewing angle transmission display And a reflective display can be obtained.
100,200,300 液晶装置、10 TFTアレイ基板(第1基板)、20 対向基板(第2基板)、9,59 画素電極(第1電極)、9c,19c 帯状電極、19,69 共通電極(第2電極)、29 光散乱手段、39,49 反射偏光層、60 TFD素子、26,76 位相差板、79 位相差層、90 バックライト(照明装置)
100, 200, 300 Liquid crystal device, 10 TFT array substrate (first substrate), 20 Counter substrate (second substrate), 9,59 Pixel electrode (first electrode), 9c, 19c Strip electrode, 19, 69 Common electrode ( Second electrode), 29 light scattering means, 39, 49 reflective polarizing layer, 60 TFD element, 26, 76 retardation plate, 79 retardation layer, 90 backlight (illumination device)
Claims (17)
前記反射表示領域内に、入射光の所定の偏光成分の光を選択的に反射させる反射偏光層と、反射光を散乱させる光散乱手段と、前記光散乱手段の形成領域における前記液晶層の層厚を前記光散乱手段の非形成領域における前記液晶層の層厚と異ならせる液晶層厚調整層と、を有することを特徴とする液晶装置。 A first substrate and a second substrate facing each other with a liquid crystal layer interposed therebetween are provided, and a reflective display region and a transmissive display region are provided in one pixel region, and the liquid crystal layer side of the first substrate is A transflective liquid crystal device provided with a first electrode and a second electrode for applying an electric field in a substantially substrate plane direction to the liquid crystal layer in a pixel region,
In the reflective display area, a reflective polarizing layer that selectively reflects light of a predetermined polarization component of incident light, a light scattering means that scatters the reflected light, and a layer of the liquid crystal layer in the formation area of the light scattering means A liquid crystal device comprising: a liquid crystal layer thickness adjusting layer having a thickness different from a layer thickness of the liquid crystal layer in a non-formation region of the light scattering means.
前記光散乱手段の形成領域を除く前記画素領域内であって、前記第1基板の前記反射偏光層よりも前記液晶層側に、透過光に対して略λ/4の位相差を付与する位相差層が形成されていることを特徴とする請求項6に記載の液晶装置。 A phase difference plate is provided on the second substrate side of the liquid crystal layer to give a phase difference of approximately λ / 4 to transmitted light,
In the pixel region excluding the region where the light scattering means is formed, a phase difference of approximately λ / 4 is given to transmitted light closer to the liquid crystal layer than the reflective polarizing layer of the first substrate. The liquid crystal device according to claim 6, wherein a retardation layer is formed.
前記反射表示領域内に、入射光の所定の偏光成分の光を選択的に反射させる反射偏光層と、前記入射光を反射させる反射層とが区画形成されており、
前記反射偏光層の形成領域における前記液晶層の層厚と前記反射層の形成領域における前記液晶層の層厚とが、互いに異なる層厚であることを特徴とする液晶装置。 A first substrate and a second substrate facing each other with a liquid crystal layer interposed therebetween are provided, and a reflective display region and a transmissive display region are provided in one pixel region, and the liquid crystal layer side of the first substrate is A transflective liquid crystal device provided with a first electrode and a second electrode for applying an electric field in a substantially substrate plane direction to the liquid crystal layer in a pixel region,
In the reflective display region, a reflective polarizing layer that selectively reflects light of a predetermined polarization component of incident light and a reflective layer that reflects the incident light are partitioned.
The liquid crystal device, wherein a thickness of the liquid crystal layer in the reflective polarizing layer formation region and a thickness of the liquid crystal layer in the reflective layer formation region are different from each other.
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