JP2008209852A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】半透過反射型の横電界方式の液晶装置において、コントラスト比の低下を抑制して高演色表示を得る。
【解決手段】液晶装置は、半透過反射型の横電界方式の液晶装置であり、素子基板とカラーフィルタ（ＣＦ）基板との間に液晶層を挟持してなり、透過表示領域の液晶層はλ／２の位相差を、反射表示領域の液晶層はλ／４の位相差を有する。ＣＦ基板は、Ｒ、Ｇ、Ｂの着色層と、それを覆う第４の絶縁層と、第４の絶縁層上に形成されたλ／２の位相差を有する位相差膜とを含む。ＣＦ基板において、Ｇの着色層と、それに隣接するＲ及びＢの各着色層とは厚さが各々異なっており、第４の絶縁層は、Ｇの着色層の液晶層側の内面からＲ又はＢの着色層の液晶層側の内面までの高さの差の少なくとも７倍以上の厚さを有する。これにより、最大コントラスト比の約３０[％]以下を実現できる。その結果、コントラスト比の低下を抑制でき、高演色表示が得られる。
【選択図】図６

Description

本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶装置に関する。

現在、ＩＰＳ（In−Plane Switching）方式やＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式などに代表される横電界方式の液晶装置が携帯機器などの各種の表示装置として好適に用いられている。この方式は、液晶に印加する電界の方向を基板にほぼ平行な方向とする方式であり、ＴＮ（Twisted Nematic）方式などに比べて広視角特性を得ることができるという利点がある。

このような広視角特性を得ることのできる横電界方式を、反射表示及び透過表示の両表示モードを有する半透過反射型の液晶装置に適用した例が特許文献１に記載されている。

この種の半透過反射型の横電界方式の液晶装置では、液晶層は電圧印加／電圧無印加に関わらず所定の位相差を有するので、反射表示部にて黒表示を行うために液晶層と反射表示部に対応して設けられた位相差板とを合わせて４分の１波長の位相差を形成する必要がある。

そこで、特許文献１に記載の液晶装置では、反射表示部の液晶パネル内部側に選択的に内蔵位相板を配置して、液晶層と内蔵位相板の積層体が広帯域の４分の１波長板となるようにしている。即ち、反射表示部の液晶層のリタデーションを４分の１波長とし、内蔵位相差板のリタデーションを２分の１波長としている。

特開２００５−３３８２５６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の液晶装置では、内蔵位相差板がカラーフィルタ基板側のカラーフィルタ層（着色層）上に設けられているので、色調整をするために色毎にカラーフィルタ層の厚さを変えた場合には、その厚さの差を原因として色毎に内蔵位相差板の位相差値が変わってしまい、これによりコントラスト比が低下してしまうといった課題がある。この課題を解決するために、内蔵位相差板の厚さを変えることにより初期の内蔵位相差板の位相差値に合わせ込む方法が考えられるが、所望の黒表示を得ることが可能な内蔵位相差板の位相差値のマージンは非常に狭いので、かかる方法により上記の課題を解決するのは困難である。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、半透過反射型の横電界方式の液晶装置において、各色の着色層の厚さの相違に起因して生じるコントラスト比の低下を抑制して、高演色表示を得ることが可能な液晶装置及びそれを用いた電子機器を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、液晶装置は、液晶層を挟持する一対の第１及び第２の基板を備え、前記第１の基板は、第１の電極と、前記第１の電極との間で電界を発生させる第２の電極と、反射層と、を備えると共に、前記第２の基板は、複数の色の着色層と、前記着色層と前記液晶層との間に設けられ、前記着色層を覆う絶縁層と、２分の１波長の位相差を有する位相差層と、を備え、前記第１の基板の前記第１の電極と前記第２の基板との重なり合う領域に対応する一画素領域内には、前記第１の基板側から入射された光を前記第２の基板側に透過させて透過表示を行う透過表示領域と、前記反射層よって前記第２の基板側から入射された光を前記第２の基板側に反射させて反射表示を行う反射表示領域とが設けられ、前記第１の基板の前記液晶層側に対し反対側には、第１の光学軸を有する第１の偏光板が設けられていると共に、前記第２の基板の前記液晶層側に対し反対側には、前記第１の光学軸に対して直交する第２の光学軸を有する第２の偏光板が設けられ、前記第１の偏光板の前記第１の光学軸及び前記第２の偏光板の前記第２の光学軸のいずれか一方は、前記液晶層の液晶分子の配向軸に対して平行であり、前記反射表示領域に対応する前記液晶層は４分の１波長の位相差を有すると共に、前記透過表示領域に対応する前記液晶層は２分の１波長の位相差を有し、前記位相差層は、前記液晶層と前記第２の偏光板との間において、少なくとも前記反射表示領域に対応する位置に設けられ、任意の１つの色の前記着色層と、当該任意の１つの色の前記着色層に隣接する他の色の前記着色層とは厚さが各々異なっており、前記絶縁層は、前記１つの色の前記着色層の前記液晶層側の面から前記他の色の前記着色層の前記液晶層側の他の面までの高さの差の少なくとも７倍以上の厚さを有する。

上記の液晶装置は、液晶層を挟持する一対の第１及び第２の基板を備える。第１の基板は、第１の電極（例えば、画素電極）と、第１の電極との間で電界を発生させる第２の電極（例えば、共通電位が印加される共通電極）と、例えばアルミニウムなどの光反射性を有する反射層と、を備える。一方、第２の基板は、複数の色の着色層と、前記着色層と液晶層との間に設けられ、前記着色層を覆う絶縁層と、２分の１波長の位相差を有する位相差層と、を備える。ここで、絶縁層は、アクリル樹脂などの透明樹脂材料により形成されているのが好ましい。好適な例では、前記電界は、液晶層の駆動時に第１の基板の基板面に対し略平行な方向に強い電界成分を有するフリンジフィールドとすることができる。これにより、横電界方式の一例としてのＦＦＳ方式の液晶装置を構成することができる。

また、第１の基板の第１の電極と第２の基板との重なり合う領域に対応する一画素領域内には、第１の基板側から入射された光を第２の基板側に透過させて透過表示を行う透過表示領域と、前記反射層よって第２の基板側から入射された光を第２の基板側に反射させて反射表示を行う反射表示領域とが設けられている。これにより、この液晶装置は半透過反射型の液晶装置を構成している。また、第１の基板の液晶層側に対し反対側には、第１の光学軸（例えば、透過軸）を有する第１の偏光板が設けられていると共に、第２の基板の液晶層側に対し反対側には、第１の光学軸に対して直交する第２の光学軸（例えば、透過軸）を有する第２の偏光板が設けられ、第１の偏光板の第１の光学軸及び第２の偏光板の第２の光学軸のいずれか一方は、液晶層の液晶分子の配向軸に対して平行である。さらに、反射表示領域に対応する液晶層は４分の１波長の位相差を有すると共に、透過表示領域に対応する液晶層は２分の１波長の位相差を有する。

特に、この液晶装置では、任意の１つの色の着色層と、当該任意の１つの色の着色層に隣接する他の色の着色層とは厚さが各々異なっており、着色層を覆う絶縁層は、前記１つの色の着色層の液晶層側の面から前記他の色の着色層の液晶層側の他の面までの高さの差（段差）の少なくとも７倍以上の厚さを有する。好適な例では、前記１つの色の前記着色層の前記液晶層側の面から前記他の色の前記着色層の前記液晶層側の他の面までの高さの差（段差）の最大値は０.３[μｍ]であり、前記絶縁層の厚さは２.０[μｍ]以上であるのが好ましい。また、前記１つの色の前記着色層に位置する前記絶縁層の前記液晶層側の面から前記他の色の前記着色層に位置する前記絶縁層の前記液晶層側の他の面までの高さの差（段差）は０.０６[μｍ]以下とするのが好ましい。

これにより、最大コントラスト比の約３０[％]以下を実現することができる。特に、前記絶縁層の厚さを２.５[ｕｍ]以上とすることにより、最大コントラスト比の約１０[％]以下を実現することが可能となる。その結果、コントラスト比の低下を抑制することができ、高演色表示を得ることができる。

上記の液晶装置の一つの態様では、前記位相差層は、前記第２の基板と前記液晶層との間において、前記反射表示領域にのみ選択的に設けられた位相差膜とすることができる。

また、上記の液晶装置の他の態様では、前記位相差層は、前記第２の基板と前記第２の偏光板との間に配置された位相差フィルムとすることができる。

本発明の他の観点では、上記の液晶装置を表示部として備える電子機器を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

［第１実施形態］
（液晶装置の構成）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る液晶装置の電極及び配線構成を中心とした平面構成について説明する。

図１は、第１実施形態に係る液晶装置の電極及び配線構成を模式的に示す平面図である。図１では、紙面手前側（観察側）にカラーフィルタ基板９２が、また、紙面奥側に素子基板９１が夫々配置されている。また、図１において、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層２２の各々に対応する領域は、表示の最小単位となる１つの画素領域（一画素領域）Ｇを示している。一画素領域Ｇがマトリクス状に並べられた領域が、文字、数字、図形等の画像が表示される有効表示領域Ｖ（２点鎖線により囲まれる領域）である。有効表示領域Ｖの外側の領域は表示に寄与しない額縁領域３８である。

液晶装置１００は、素子基板９１と、その素子基板９１に対向して配置されるカラーフィルタ基板９２とが枠状のシール材４５を介して貼り合わされ、そのシール材４５で区画される領域に、ホモジニアス配向を呈する液晶が封入されて液晶層４０が形成されてなる。

ここで、この液晶装置１００は、電極が形成された素子基板９１側において、当該素子基板９１の基板面に略平行な方向にフリンジフィールド（電界Ｅ）を発生させて液晶分子の配向を制御する、横電界方式の一例としてのＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式の液晶装置である。また、この液晶装置１００は、明所では外光を利用して反射表示を行う反射表示モードと、暗所ではバックライトなどの光源を利用して透過表示を行う透過表示モードとを有する半透過反射型の液晶装置である。さらに、この液晶装置１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層２２を用いて構成されるカラー表示用の液晶装置であると共に、スイッチング素子としてα−Ｓｉ型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３０を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置である。

まず、素子基板９１の電極及び配線構成を中心とした平面構成について説明する。

素子基板９１は、主として、複数のソース線６、複数のゲート線３、配線３７、複数のα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０、複数の画素電極８、共通電極１０（矩形の破線部分）、ドライバＩＣ４２、外部接続用配線３５、及びＦＰＣ４３を有する。

素子基板９１は、カラーフィルタ基板９２の一辺側から外側へ張り出してなる張り出し領域３６を有しており、その張り出し領域３６上には、液晶を駆動するためのドライバＩＣ４２が実装されている。ドライバＩＣ４２の入力側の各電極（図示略）は、各外部接続用配線３５の一端側と電気的に接続されていると共に、各外部接続用配線３５の他端側はＦＰＣ４３の各電極（図示略）と電気的に接続されている。ＦＰＣ４３の一端側（図示略）は、後述する電子機器と電気的に接続されている。

各ソース線６は、ドライバＩＣ４２の長手方向に適宜の間隔をおいて、且つ張り出し領域３６から有効表示領域Ｖにかけて延在するように形成されている。各ソース線６の一端側は、ドライバＩＣ４２の出力側の各電極（図示略）に電気的に接続されている。

各ゲート線３は、ドライバＩＣ４２の長手方向に適宜の間隔をおいて、且つ張り出し領域３６から有効表示領域Ｖにかけて延在するように形成された第１配線３ａと、その第１配線３ａの終端部から有効表示領域Ｖ内に延在するように形成された第２配線３ｂとを備えている。各ゲート線３の第１配線３ａの一端側は、ドライバＩＣ４２の出力側の各電極（図示略）に電気的に接続されている。

各α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０は、各ソース線６と各ゲート線３の第２配線３ｂの交差位置に対応して設けられ、各ソース線６及び各ゲート線３の各々に電気的に接続されている。

各画素電極１１は、各画素領域Ｇに対応して設けられ、対応する各α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０に電気的に接続されている。

共通電極１０は、有効表示領域Ｖ内に略全面べた状に設けられ、各画素領域Ｇと平面的に重なり合っている。共通電極１０は、例えばシール材４５の隅の位置Ｅ１において配線３７と電気的に接続されている。配線３７はドライバＩＣ４２のＣＯＭに対応する出力用電極に電気的に接続され、共通電極１０には配線３７を通じて共通電位が印加される。

次に、カラーフィルタ基板９２の平面構成について説明する。

カラーフィルタ基板９２は、遮光層（一般に「ブラックマトリクス」と呼ばれ、以下では、単に「ＢＭ」と略記する）、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の着色層２２などを備える。なお、以下の説明において、色を問わずに着色層を指す場合は単に「着色層２２」と記し、色を区別して着色層を指す場合は「着色層２２Ｒ」などと記す。

ＢＭは、各ソース線６、各ゲート線３の第２配線３ｂ及び各α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０に対応する位置などに形成されている。Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の着色層２２は、各画素領域Ｇに対応して設けられている。本実施形態では、着色層２２は、ゲート線３の第２配線３ｂの延在方向にＲ、Ｇ、Ｂの順に配列されているが特に限定はない。

以上の構成を有する液晶装置１００は、その駆動時に次のようにして動作を行う。

まず、画像信号を供給するソース線６はα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０のソース電極３０ｄ（図３を参照）に電気的に接続されており、画素電極１０は、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０のドレイン電極３０ｅ（図３を参照）に電気的に接続されている。そして、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０のゲート電極３０ａ（図３を参照）にはゲート線３が電気的に接続されており、スイッチング素子であるα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、ソース線６から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。この画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、或いは、相隣接する複数のゲート線３２同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ゲート信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍは、ゲート線３に所定のタイミングでパルス的に、この順に線順次で印加される。これにより、液晶層４０の液晶分子の配向状態が制御され、表示画像が観察者により視認される。

（画素構成）
次に、図２を参照して、第１実施形態に係る素子基板９１の平面的な画素構成について説明する。図２は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素領域Ｇに対応する素子基板９１の画素構成を示す平面図である。

素子基板９１において、ソース線６とゲート線３の第２配線３ｂは相互に直交する方向に延在している。ソース線６とゲート線３の第２配線３ｂとの交差位置に対応して一画素領域Ｇが設けられている。一画素領域Ｇは、透過表示を行う透過表示領域Ｔと、後述する反射層７にて反射される光を通じて反射表示を行う反射表示領域Ｒとを有する。一画素領域Ｇ内において、ソース線６とゲート線３の第２配線３ｂとの交差位置には、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０が対応して設けられている。画素電極８は、一画素領域Ｇ内の第２の絶縁層４（図３を参照）上に設けられ、第２の絶縁層４に設けられたコンタクトホール４ａを通じて、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０のドレイン電極３０ｅに電気的に接続されている。共通電極１０は、第３の絶縁層９（図３を参照）を介して画素電極８と平面的に重なり合っている。また、共通電極１０は、ソース線６と交差する方向に延在する複数のスリット１０ｓを有し、スリット１０ｓの各々は、ソース線６の延在方向に一定の間隔をおいて設けられている。

次に、図３及び図４を参照して、液晶装置１００の一画素領域Ｇの断面構成について説明する。図３は、図２の切断線Ａ−Ａ´に沿った一画素領域Ｇの断面構成を示す断面図である。図４は、図２の切断線Ｂ−Ｂ´に沿った反射表示領域Ｒに対応する液晶装置１００の断面図である。

液晶装置１００は、素子基板９１と、その素子基板９１に対向して配置されるカラーフィルタ基板９２との間に液晶層４０を挟持した構成を有する。

まず、素子基板９１の断面構成は次の通りである。

素子基板９１は、第１基板１と、第１の基板１上に形成された、図示しないゲート線３と、第１基板１上に形成され、ゲート線３を覆う第１の絶縁層２と、第１の絶縁層２上に形成されたα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０の各要素、及びソース線６と、第１の絶縁層２上に形成され、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０を覆う第２の絶縁層４と、第２の絶縁層４上に形成された反射層７及び画素電極８と、画素電極８上に形成された第３の絶縁層９と、第３の絶縁層９上に形成された共通電極１０と、第３の絶縁層９上に形成され、共通電極１０を覆う第１の配向膜１１と、を有する。

第１基板１は、石英やガラスなどの透光性材料により形成されている。α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０は、ゲート線３の一部をなすゲート電極３０ａと、ゲート電極３０ａ上に形成されたゲート絶縁層（第１の絶縁層２）と、ゲート絶縁層上に形成されたアモルファスシリコン層（α−Ｓｉ層）３０ｃと、ソース線６の本線からゲート線３の第２配線３ｂ側へ分岐して、ゲート絶縁層上からα−Ｓｉ層３０ｃ上にかけて形成されたソース電極３０ｄと、ソース電極３０ｄと一定の間隔をおいてα−Ｓｉ層３０ｃ上からゲート絶縁層上にかけて形成されたドレイン電極３０ｅと、を有する。第１の絶縁層２及び第２の絶縁層４はアクリル樹脂などの絶縁性を有する透明材料にて形成されている。第３の絶縁層９は窒化シリコン（ＳｉＮ）などの絶縁性を有する透明材料にて形成されている。第２の絶縁層４は、α−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０のドレイン電極３０ｅと平面的に重なる位置にコンタクトホール４ａを有する。反射層７は、アルミニウムなどの光反射性を有する材料にて形成され、反射表示領域Ｒに対応する第２の絶縁層４上に対応して設けられている。画素電極８は、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）などの透明導電材料により形成され、透過表示領域Ｔに対応する第２の絶縁層４上から反射表示領域Ｒに設けられた反射層７上にかけて設けられている。画素電極８は、コンタクトホール４ａを通じてα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０のドレイン電極３０ｅに電気的に接続されている。共通電極１０は、ＩＴＯなどの透明導電材料により形成され、図示しないコンタクトホールを介して配線３７（図１を参照）と電気的に接続されている。共通電極１０と画素電極８とは相互に平面的に重なり合っており、液晶層４０に対する電圧印加時には、画素電極８と共通電極１０との間にスリット１０ｓを通じて電界Ｅが形成されるが、電界Ｅは第３の絶縁層９によりアーチ状に歪められて液晶層４０中を通過し、液晶分子の配向が制御される。第１の配向膜１２はポリイミド樹脂などの有機材料により形成され、その表面にはラビング処理が施されている。このため、第１の配向膜１２は液晶分子を、所定の方向に配向させる役割を有する。なお、素子基板９１の液晶層４０側に対し反対側には、液晶層４０の液晶分子の配向軸（図示略）と平行な第１の透過軸（図示略）を有する第１の偏光板１３が配置されていると共に、第１の偏光板１３の外側には照明装置としてのバックライト１４が配置されている。

次に、カラーフィルタ基板９２の断面構成は次の通りである。

カラーフィルタ基板９２は、第２の基板２１と、第２の基板２１上に形成された着色層２２（図３では着色層２２Ｇ）と、着色層２２上に形成された第４の絶縁層２３と、反射表示領域Ｒに対応する第４の絶縁層２３上に形成された位相差膜２４と、透過表示領域Ｔに対応する第４の絶縁層２３、及び、反射表示領域Ｒに対応する位相差膜２４上に夫々形成された第２の配向膜２５と、を有する。

第２の基板２１は、石英やガラスなどの透光性材料により形成されている。第４の絶縁層２３は、アクリル樹脂などの絶縁性を有する透明材料にて形成され、液晶装置１００の製造工程中に使用される薬剤等による腐食や汚染から着色層２２を保護する機能と、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層２２の厚さによる段差を吸収して、当該第４の絶縁層２３上を平坦化する機能と、を併有する。位相差膜２４は、液晶高分子などからなり、有機高分子フィルムを延伸して作製した位相差膜と比較して分子の配向性が高く、液晶層４０と同程度の配向性を有する。また、位相差膜２４は、２分の１波長の位相差を有し、透過表示領域Ｔの液晶層４０の厚さｄｔと反射表示領域Ｒの液晶層４の厚さｄｒとの関係をｄｔ＞ｄｒとする厚さを有する。本例では、透過表示領域Ｔの液晶層４０の位相差は２分の１波長に、また、反射表示領域Ｒの液晶層４の位相差は４分の１波長に夫々設定されている。第２の配向膜２５はポリイミド樹脂などの有機材料により形成され、その表面にはラビング処理が施されている。このため、第２の配向膜２５は液晶分子を所定の方向に配向させる役割を有する。なお、カラーフィルタ基板９２の液晶層４０側に対し反対側には、第１の偏光板１３の第１の透過軸と直交する第２の透過軸（図示略）を有する第２の偏光板２７が配置されている。

以上の構成を有する液晶装置１００では、その駆動時、画素電極８と共通電極１０との間において生じるフリンジフィールド（電界Ｅ）により液晶分子の配向状態が制御され、これによりカラー反射表示又はカラー透過表示が行われる。具体的には、反射表示の際、液晶装置１００に入射した外光は、図３に示す経路Ｌｒに沿って進行する。つまり、液晶装置１００に入射した外光は、反射層７によって反射され観察者に至る。この場合、その外光は、着色層２２、画素電極８及び共通電極１０等が形成されている領域を通過して、反射表示領域Ｒの画素電極８の下側に位置する反射層７により反射され、再度、画素電極８及び着色層２２等を通過することによって所定の色相及び明るさを呈する。一方、透過表示の際、バックライト１４から出射した照明光は、図３に示す経路Ｌｔに沿って進行し、画素電極８、共通電極１０及び各着色層２２等を通過して観察者に至る。この場合、その照明光は、その着色層２２等を透過することにより所定の色相及び明るさを呈する。こうして、所望のカラー表示画像が観察者により視認される。

（コントラスト比の低下抑制方法）
次に、図４乃至６を参照して、第１実施形態に係る液晶装置１００におけるコントラスト比の低下抑制方法について説明する。

図５に示すグラフＧ１は、第１実施形態に係る液晶装置１００における、位相差膜２４の位相差[ｎｍ]と黒表示時の透過率[％]の関係を示す。

図４において、カラーフィルタ基板９２の断面構成に着目すると、第１実施形態では、適切な色調整等をする為に、任意の１つの色の着色層２２と、当該任意の１つの色の着色層２２に隣接する他の色の着色層２２とは厚さが各々異なっている。具体的には、本例では、Ｒ（赤）の着色層２２Ｒと、Ｂ（青）の着色層２２Ｂとは厚さが同一に設定され、Ｇ（緑）の着色層２２Ｇと、それに隣接するＲの着色層２２Ｒ及びＢの着色層２２Ｂとは厚さが各々異なっている。但し、本発明では、これに限定されず、３色の着色層２２Ｒ、２２Ｇ及び２２Ｂのうち、少なくとも２色の着色層２２の厚さが異なっていれば良い。このため、着色層２２Ｒ又は２２Ｂの液晶層４０側の内面から着色層２２Ｇの液晶層４０の内面までの高さの差（段差）はｄ１となっている。そして、着色層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは所定の厚さｄ３を有する第４の絶縁層２３により覆われている。また、Ｇの着色層２２Ｇに位置する第４の絶縁層２３の液晶層４０側の内面からＲの着色層２２Ｒ及びＢの着色層２２Ｂの各々に位置する第４の絶縁層２３の液晶層４０側の各内面までの高さの差（段差）はｄ２となっている。言い換えれば、着色層２２Ｇと着色層２２Ｒ又は着色層２２Ｂとの境界部分に位置する第４の絶縁層２３上の段差はｄ２となっている。

以上のように第１実施形態に係るカラーフィルタ基板９２では、適切な色調整等をする為に、着色層２２Ｇの厚さと着色層２２Ｒ、２２Ｂの各厚さと異ならせているので、その厚さの差を原因として、第４の絶縁層２３の内面上に形成される位相差膜２４の厚さにバラツキが生じて、位相差膜２４の位相差値が変わってしまい、これによりコントラスト比が低下してしまう可能性がある。これを解決するために、位相差膜２４の厚さを大きくすることにより初期の位相差膜２４の位相差値に合わせ込む方法が考えられるが、所望の黒表示を得ることが可能な位相差膜２４の位相差値のマージンは非常に狭いので、かかる方法により上記の課題を解決するのは困難である。即ち、一般的に量産に耐え得るコントラスト比は、最大コントラスト比の約３０[％]以内である。そうすると、この場合、図５のグラフＧ１では、最大コントラスト比は基準点Ｐ１の位置（即ち、位相差膜２４の位相差値が約２７５[ｕｍ]となる位置）であり、所望の黒表示を得ることが可能な位相差膜２４の位相差値は、当該基準点Ｐ１を基準に±６.５[ｕｍ]の範囲となり、それを実現する位相差値のマージンは非常に狭く、上記の方法により上記の課題を解決するのは困難である。

そこで、本発明の第１実施形態では、着色層２２の内面上に形成される第４の絶縁層２３の厚さｄ３を所定の厚さにすることで、着色層２２の厚さの相違による位相差膜２４の厚さのバラツキをなくして位相差膜２４の位相差値のバラツキをなくし、これによりコントラスト比の低下を抑制して高演色表示を得る。この点につき図６を参照して検討する。

図６は、比較例１−１〜１−３及び本発明の各種実施例１−１〜１−３に係る、第４の絶縁層２３の厚さｄ３と、第４の絶縁層２３上の段差ｄ２と、コントラスト比が最大となる基準点Ｐ１からの位相差膜２４の位相差値（複屈折率Δｎと厚さｄ３との積）の差との関係についての実験結果を示す図表である。ここで、図６において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層２２間における段差の最大値ｄ１は０.３[ｕｍ]であり、位相差膜２４の複屈折率Δｎは０.１３である。

上述したように、図５のグラフＧ１より、最大コントラスト比の約３０[％]以内を満足するためには、基準点Ｐ１からの位相差膜２４の位相差値の差が±６.５[ｕｍ]である必要がある。そうすると、図６の図表より、比較例１−１〜１−３では、第４の絶縁層２３の厚さｄ３は、夫々１.５[ｕｍ]、１.８[ｕｍ]、１.９[ｕｍ]であり、また、第４の絶縁層２３上の段差ｄ２は、夫々０.１０４[ｕｍ]、０.０７４[ｕｍ]、０.０６１[ｕｍ]であり、このときの基準点Ｐ１からの位相差膜２４の位相差値の差は、夫々１３.５[ｕｍ]、９.６[ｕｍ]、７.９[ｕｍ]となって、いずれも６.５[ｕｍ]より大きくなってしまい、かかる条件を満たさないことが分かる。これに対して、本発明の実施例１−１〜１−３では、第４の絶縁層２３の厚さｄ３は、夫々２.０[ｕｍ]、２.１[ｕｍ]、２.６[ｕｍ]であり、また、第４の絶縁層２３上の段差ｄ２は、夫々０.０４８[ｕｍ]、０.０４２[ｕｍ]、０.０１７[ｕｍ]であり、このときの基準点Ｐ１からの位相差膜２４の位相差値の差は、夫々６.２[ｕｍ]、５.５[ｕｍ]、２.２[ｕｍ]となって、いずれも６.５[ｕｍ]より小さくなり、かかる条件を満たすことが分かる。

以上の実験結果より、本発明の第１実施形態では、第４の絶縁層２３の厚さｄ３は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層２２間における段差の最大値ｄ１（＝０.３[ｕｍ]）の少なくとも７倍以上に設定する。言い換えれば、第４の絶縁層２３は、１つの色の着色層２２の液晶層４０側の面（本例では、Ｇの着色層２２Ｇの内面）から他の色の着色層の液晶層側の他の面（本例では、Ｒの着色層２２Ｒ又はＢの着色層２２Ｂの内面）までの高さの差（段差）ｄ１の少なくとも７倍以上の厚さを有する。好適な例では、第４の絶縁層２３の厚さｄ３は、２.０[ｕｍ]以上であるのが好ましい。また、本発明の第１実施形態では、１つの色の着色層２２（本例では、Ｇの着色層２２Ｇ）に位置する第４の絶縁層２３の液晶層４０側の内面から他の色の着色層２２（本例では、Ｒの着色層２２Ｒ又はＢの着色層２２Ｂ）に位置する第４の絶縁層２３の液晶層４０側の内面までの高さの差（段差）ｄ２は０.０６[ｕｍ]以下に設定する。これにより、最大コントラスト比の約３０[％]以下を実現することができる。特に、第４の絶縁層２３の厚さｄ３を２.５[ｕｍ]以上とすることにより、前記の最大コントラスト比の約１０[％]以下を実現することが可能となる。その結果、コントラスト比の低下を抑制することができ、高演色表示を得ることができる。

[第２実施形態]
第２実施形態と第１実施形態とを比較した場合、第２実施形態では、カラーフィルタ基板の液晶層側の反射表示領域Ｒに対応する位置に層厚調整層を設けている点、また、上記した位相差膜の形成がプロセス的に困難であることに鑑み、素子基板の液晶層側に対し反対側に２分の１波長の位相差を有する位相差フィルムを複数設けている点、及び、カラーフィルタ基板の液晶層側に対し反対側に２分の１波長の位相差を有する位相差フィルムを設けている点が第１実施形態と夫々異なっており、それ以外については両者の構成は同様である。よって、以下では、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。

（画素構成）
まず、図７及び図８を参照して、第２実施形態に係る液晶装置２００の画素構成について説明する。ここで、第２実施形態に係る画素の平面的な構成は第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。図７は、図３に対応する、第２実施形態に係る液晶装置２００の一画素領域Ｇの断面構成を示す断面図である。図８は、図２の切断線Ｃ−Ｃ´に沿った透過表示領域Ｔに対応する液晶装置２００の要部断面図である。

第２実施形態に係る液晶装置２００は、第１実施形態と同様の構成を有する素子基板９１と、カラーフィルタ基板９４との間に液晶層４０を挟持した構成を有する。素子基板９１の液晶層４０側に対し反対側には、２分の１波長の位相差を有する第１の位相差フィルム４１、２分の１波長の位相差を有する第２の位相差フィルム４２、第１の偏光板１３、バックライト１４がこの順に配置されている。一方、カラーフィルタ基板９２の液晶層４０側に対し反対側には、２分の１波長の位相差を有する第３の位相差フィルム４３、第２の偏光板２７がこの順に配置されている。

カラーフィルタ基板９４の断面構成は次の通りである。

カラーフィルタ基板９４は、第２の基板２１と、第２の基板２１上に形成された３色の着色層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂと、着色層２２上に形成された第４の絶縁層２３と、反射表示領域Ｒに対応する第４の絶縁層２３上に形成された層厚調整層２８と、透過表示領域Ｔに対応する第４の絶縁層２３、及び、反射表示領域Ｒに対応する層厚調整層２８上に夫々形成された第２の配向膜２５と、を有する。層厚調整層２８は、アクリル樹脂などの透明樹脂などからなり、透過表示領域Ｔの液晶層４０の厚さｄｔと反射表示領域Ｒの液晶層４の厚さｄｒとの関係をｄｔ＞ｄｒとする厚さを有する。本例では、透過表示領域Ｔの液晶層４０の位相差は２分の１波長に、また、反射表示領域Ｒの液晶層４の位相差は４分の１波長に夫々設定されている。

以上の構成を有する液晶装置２００では、その駆動時、第１実施形態と同様の原理に基づき、画素電極８と共通電極１０との間において生じるフリンジフィールド（電界Ｅ）により液晶分子の配向状態が制御される。このとき、第２実施形態では、２分の１波長の位相差を有する第１の位相差フィルム４１と、２分の１波長の位相差を有する第２の位相差フィルム４２と、２分の１波長の位相差を有する第３の位相差フィルム４３と、２分の１波長の位相差を有する透過表示領域Ｔの液晶層４０との光学的相互作用により、透過表示領域Ｔでは位相差が相殺されてカラー透過表示が行われると共に、２分の１波長の位相差を有する第３の位相差フィルム４３と、４分の１波長の位相差を有する透過表示領域Ｔの液晶層４０との光学的相互作用により位相差が相殺されてカラー反射表示が行われる。

（コントラスト比の低下抑制方法）
次に、図８乃至１０を参照して、第２実施形態に係る液晶装置２００におけるコントラスト比の低下抑制方法について説明する。

図９に示すグラフＧ２は、第２実施形態に係る液晶装置２００における、透過表示領域Ｔの液晶層４０の位相差値[ｎｍ]と黒表示時の透過率[％]の関係を示す。

図８において、カラーフィルタ基板９４の断面構成に着目すると、第２実施形態では、適切な色調整等をする為に、任意の１つの色の着色層２２と、当該任意の１つの色の着色層２２に隣接する他の色の着色層２２とは厚さが各々異なっている。具体的には、本例では、第１実施形態と同様に、Ｒ（赤）の着色層２２Ｒと、Ｂ（青）の着色層２２Ｂとは厚さが同一に設定され、Ｇ（緑）の着色層２２Ｇと、それに隣接するＲの着色層２２Ｒ及びＢの着色層２２Ｂとは厚さが各々異なっている。但し、本発明では、これに限定されず、３色の着色層２２Ｒ、２２Ｇ及び２２Ｂのうち、少なくとも２色の着色層２２の厚さが異なっていれば良い。このため、着色層２２Ｒ又は２２Ｂの液晶層４０側の内面から着色層２２Ｇの液晶層４０の内面までの高さの差（段差）はｄ１となっている。そして、着色層２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは所定の厚さｄ３を有する第４の絶縁層２３により覆われている。また、Ｇの着色層２２Ｇに位置する第４の絶縁層２３の液晶層４０側の内面からＲの着色層２２Ｒ及びＢの着色層２２Ｂの各々に位置する第４の絶縁層２３の液晶層４０側の各内面までの高さの差（段差）はｄ２となっている。言い換えれば、着色層２２Ｇと着色層２２Ｒ又は着色層２２Ｂとの境界部分に位置する第４の絶縁層２３上の段差はｄ２となっている。

以上のように第２実施形態に係るカラーフィルタ基板９４では、適切な色調整等をする為に、着色層２２Ｇの厚さを着色層２２Ｒ、２２Ｂの各厚さと異ならせている。これにより、それらの着色層２２の厚さの差を原因として第３の位相差フィルム４３の位相差値に悪影響を与えることはないが、それらの着色層２２の厚さの差を原因として透過表示領域Ｔに対応する液晶層４０の厚さにバラツキが生じて、透過表示領域Ｔに対応する液晶層４０の位相差値（ここで、液晶層４０の位相差値のマージンは非常に狭い）が変わってしまい、これによりコントラスト比が低下してしまう可能性がある。なお、反射表示領域Ｒに位置する第４の絶縁層２４の内面上には、所定の厚さを有する層厚調整層２８が形成されているので、そのレベリング効果により反射表示領域Ｒに対応する液晶層４０の厚さにバラツキは殆ど生じず、反射表示領域Ｒに対応する液晶層４０の位相差値に悪影響を与えることはない。

そこで、本発明の第２実施形態では、着色層２２の内面上に形成される第４の絶縁層２３の厚さｄ３を所定の厚さにすることで、着色層２２の厚さの相違による透過表示領域Ｔに対応する液晶層４０の厚さのバラツキをなくして、透過表示領域Ｔに対応する液晶層４０の位相差値のバラツキをなくし、これによりコントラスト比の低下を抑制して高演色な表示得る。この点につき図１０を参照して検討する。

図１０は、比較例２−１〜２−３及び本発明の各種実施例２−１〜２−３に係る、第４の絶縁層２３の厚さｄ３と、第４の絶縁層２３上の段差ｄ２と、コントラスト比が最大となる透過表示領域Ｔにおける基準点Ｐ２からの液晶層４０の位相差値（複屈折率Δｎと厚さｄｔとの積）の差との関係についての実験結果を示す図表である。ここで、図１０において、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層２２間における段差の最大値ｄ１は０.３[ｕｍ]であり、液晶層４０の複屈折率Δｎは０.１０である。

上述したように、図９のグラフＧ２より、最大コントラスト比の約３０[％]以内を満足するためには、基準点Ｐ２（即ち、透過表示領域Ｔの液晶層４０の位相差値が約２６８[ｕｍ]となる点）からの液晶層４０の位相差値の差が±５[ｕｍ]である必要がある。そうすると、図１０の図表より、比較例２−１〜２−３では、第４の絶縁層２３の厚さｄ３は、夫々１.５[ｕｍ]、１.８[ｕｍ]、１.９[ｕｍ]であり、また、第４の絶縁層２３上の段差ｄ２は、夫々０.１０４[ｕｍ]、０.０７４[ｕｍ]、０.０６１[ｕｍ]であり、このときの透過表示領域Ｔにおける基準点Ｐ２からの液晶層４０の位相差値の差は、夫々１０.４[ｕｍ]、７.４[ｕｍ]、６.１[ｕｍ]となって、いずれも５[ｕｍ]より大きくなってしまい、かかる条件を満たさないことが分かる。これに対して、本発明の実施例２−１〜２−３では、第４の絶縁層２３の厚さｄ３は、夫々２.０[ｕｍ]、２.１[ｕｍ]、２.６[ｕｍ]であり、また、第４の絶縁層２３上の段差ｄ２は、夫々０.０４８[ｕｍ]、０.０４２[ｕｍ]、０.０１７[ｕｍ]であり、このときの透過表示領域Ｔにおける基準点Ｐ２からの液晶層４０の位相差値の差は、夫々４.８[ｕｍ]、４.２[ｕｍ]、１.７[ｕｍ]となって、いずれも５[ｕｍ]より小さくなり、かかる条件を満たすことが分かる。

以上の実験結果より、本発明の第２実施形態では、第４の絶縁層２３の厚さｄ３は、第１実施形態と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層２２間における段差の最大値ｄ１（＝０.３[ｕｍ]）の少なくとも７倍以上に設定する。言い換えれば、第４の絶縁層２３は、１つの色の着色層２２の液晶層４０側の面（本例では、Ｇの着色層２２Ｇの内面）から他の色の着色層の液晶層側の他の面（本例では、Ｒの着色層２２Ｒ又はＢの着色層２２Ｂの内面）までの高さの差（段差）ｄ１の少なくとも７倍以上の厚さを有する。好適な例では、第４の絶縁層２３の厚さｄ３は、２.０[ｕｍ]以上であるのが好ましい。また、本発明の第２実施形態では、１つの色の着色層２２（本例では、Ｇの着色層２２Ｇ）に位置する第４の絶縁層２３の液晶層４０側の内面から他の色の着色層２２（本例では、Ｒの着色層２２Ｒ又はＢの着色層２２Ｂ）に位置する第４の絶縁層２３の液晶層４０側の内面までの高さの差（段差）ｄ２は０.０６[ｕｍ]以下に設定する。これにより、最大コントラスト比の約３０[％]以下を実現することができる。特に、第４の絶縁層２３の厚さｄ３を２.５[ｕｍ]以上とすることにより、前記の最大コントラスト比の約１０[％]以下を実現することが可能となる。その結果、コントラスト比の低下を抑制することができ、高演色表示を得ることができる。

[変形例]
上記の各種実施形態では、スイッチング素子としてα−Ｓｉ型ＴＦＴ素子３０を有する液晶装置に対して本発明を適用したが、これに限定されず、ＴＦＤ（Thin Film Diode）素子などに代表される二端子型非線形素子を有する液晶装置に対して本発明を適用しても構わない。

また、上記の各種実施形態では、横電界方式の一例としてのＦＦＳ方式を有する液晶装置に対して本発明を適用したが、これに限定されず、横電界方式の他の例としてのＩＰＳ（In−Plane Switching）方式を有する液晶装置に対して本発明を適用しても構わない。

[電子機器]
次に、上述した第１又は第２実施形態に係る液晶装置１００又は２００を備える電子機器の具体例について図１１を参照して説明する。

まず、この液晶装置１００又は２００を、可搬型のパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型パソコン）の表示部に適用した例について説明する。図１１（ａ）は、このパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルコンピュータ７１０は、キーボード７１１を備えた本体部７１２と、本発明に係る液晶装置１００又は２００を適用した表示部７１３とを備えている。

続いて、この液晶装置１００又は２００を、携帯電話機の表示部に適用した例について説明する。図１１（ｂ）は、この携帯電話機の構成を示す斜視図である。同図に示すように、携帯電話機７２０は、複数の操作ボタン７２１のほか、受話口７２２、送話口７２３とともに、本発明に係る液晶装置１００又は２００を適用した表示部７２４を備える。

なお、本発明に係る液晶装置１００又は２００を適用可能な電子機器としては、図１１（ａ）に示したパーソナルコンピュータや図１１（ｂ）に示した携帯電話機の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型・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、ディジタルスチルカメラなどが挙げられる。

本発明の第１実施形態に係る液晶装置の電極及び配線構成を示す平面図。 第１実施形態の素子基板における画素構成を示す平面図。 第１実施形態に係る液晶装置の一画素領域の断面構成を示す断面図。 第１実施形態に係る液晶装置の反射表示領域の断面構成を示す断面図。 第１実施形態に係る黒透過率と位相差膜の位相差値との関係を示すグラフ。 第１実施形態に係る第４の絶縁層の厚さと位相差膜の位相差値の差等との関係を示す図表。 第２実施形態に係る液晶装置の一画素領域の断面構成を示す断面図。 第２実施形態に係る液晶装置の透過表示領域の断面構成を示す断面図。 第２実施形態に係る黒透過率と液晶層の位相差値との関係を示すグラフ。 第２実施形態に係る第４の絶縁層の厚さと透過表示領域の液晶層の位相差値の差等との関係を示す図表。 本発明の液晶装置を備える電子機器の例。

符号の説明

８ 画素電極、 １０ 共通電極、 １３ 第１の偏光板、 １４ バックライト、 ２２ 着色層、 ２３ 第４の絶縁層、 ２４ 位相差膜、 ２７ 第２の偏光板、 ４０ 液晶層、 ４１ 第１の位相差フィルム、 ４２ 第２の位相差フィルム、 ４３ 第３の位相差フィルム、 ９１ 素子基板、 ９２、９４ カラーフィルタ基板、 １００、２００ 液晶装置

Claims (7)

1. 液晶層を挟持する一対の第１及び第２の基板を備え、
   前記第１の基板は、第１の電極と、前記第１の電極との間で電界を発生させる第２の電極と、反射層と、を備えると共に、前記第２の基板は、複数の色の着色層と、前記着色層と前記液晶層との間に設けられ、前記着色層を覆う絶縁層と、２分の１波長の位相差を有する位相差層と、を備え、
   前記第１の基板の前記第１の電極と前記第２の基板との重なり合う領域に対応する一画素領域内には、前記第１の基板側から入射された光を前記第２の基板側に透過させて透過表示を行う透過表示領域と、前記反射層よって前記第２の基板側から入射された光を前記第２の基板側に反射させて反射表示を行う反射表示領域とが設けられ、
   前記第１の基板の前記液晶層側に対し反対側には、第１の光学軸を有する第１の偏光板が設けられていると共に、前記第２の基板の前記液晶層側に対し反対側には、前記第１の光学軸に対して直交する第２の光学軸を有する第２の偏光板が設けられ、
   前記第１の偏光板の前記第１の光学軸及び前記第２の偏光板の前記第２の光学軸のいずれか一方は、前記液晶層の液晶分子の配向軸に対して平行であり、
   前記反射表示領域に対応する前記液晶層は４分の１波長の位相差を有すると共に、前記透過表示領域に対応する前記液晶層は２分の１波長の位相差を有し、
   前記位相差層は、前記液晶層と前記第２の偏光板との間において、少なくとも前記反射表示領域に対応する位置に設けられ、
   任意の１つの色の前記着色層と、当該任意の１つの色の前記着色層に隣接する他の色の前記着色層とは厚さが各々異なっており、前記絶縁層は、前記１つの色の前記着色層の前記液晶層側の面から前記他の色の前記着色層の前記液晶層側の他の面までの高さの差の少なくとも７倍以上の厚さを有することを特徴とする液晶装置。
2. 前記１つの色の前記着色層の前記液晶層側の面から前記他の色の前記着色層の前記液晶層側の他の面までの高さの差の最大値は０.３[μｍ]であり、
   前記絶縁層の厚さは２.０[μｍ]以上であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記絶縁層の厚さは２.５[μｍ]以上であることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記１つの色の前記着色層に位置する前記絶縁層の前記液晶層側の面から前記他の色の前記着色層に位置する前記絶縁層の前記液晶層側の他の面までの高さの差は０.０６[μｍ]以下であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
5. 前記位相差層は、前記第２の基板と前記液晶層との間において、前記反射表示領域にのみ選択的に設けられた位相差膜であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
6. 前記位相差層は、前記第２の基板と前記第２の偏光板との間に配置された位相差フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液晶装置を表示部として備えることを特徴とする電子機器。

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