JP2009080288A - 表示装置及びそれらを用いた携帯機器、端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半透過型または反射型の液晶表示装置において、反射板の凹凸形状と電極パターンに起因して発生していたモアレ縞や回折光による画質劣化を低減する。
【解決手段】液晶表示装置の画素３６内を分割する３つのドット（サブ画素）の反射領域５には、異なる２つの電極対A３３,電極対B３４が設けられている。ドットA３０では＋X軸方向へ電極対A３３,電極対B３４，電極対B３４，電極対A３３の順に配列される。ドットB３１では＋X軸方向へ電極対B３４，電極対A３３，電極対A３３，電極対B３４の順に配列される。ドットC３２では＋X軸方向へ電極対A３３,電極対B３４，電極対B３４，電極対A３３の順に配列される。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板に電気光学物質が保持された半透過型または反射型の電気光学装置、およびそれを用いた電子機器に関するものである。特に、液晶表示装置に関し、特にIPS（In Plane Switching）モードのアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。本明細書でいう「半透過型液晶表示装置」とは、外部からの入射光を反射して表示を行う反射型の表示領域と後背部の光源からの光を透過させて表示を行う透過型の表示領域とを有する表示装置である。

現在、IPS(In Plane Switching)方式やVA(Vertical Alignment)方式等の広視野角の透過型液晶表示装置がモニタとして普及しており、応答特性を向上してテレビとしても使われている。その一方で、携帯電話やデジタルカメラを始めとする携帯型の情報機器に液晶表示装置が普及している。携帯型情報機器は主に個人で使用するが、最近では表示部を角度可変にしたものが増加しており、斜め方向から観る場合が多いため広視野角が望まれる。また、携帯型情報機器用の表示装置は、晴天時の屋外から暗室までを含む多様な環境下で用いられるため、半透過型であることが望まれる。半透過型液晶表示装置は、一画素内に反射表示部と透過表示部を有する。

従来、装置内部に反射板を有し、この反射板により装置外部からの入射光を反射して表示光源とすることにより、光源としてのバックライトを備える必要のない反射型の液晶表示置や、光源としてバックライトを備えた透過型液晶表示装置が知られている。

反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置では不可欠なバックライトが不要となるため、低消費電力化、薄型化、軽量化が達成でき、主に携帯端末用として利用されている。一方で透過型液晶表示装置は、バックライトを光源としているので周囲の光が暗い場合でも視認性が良いという特性を持つ。

そこで、反射型液晶表示装置と透過型液晶表示装置の利点を併せ持つ液晶表示装置として、１画素（１ピクセル）内に反射領域と透過領域との両方を有する半透過型液晶表示装置が提案されている（特許文献１）。

反射表示部は、反射板を用いて周囲から入射する光を反射して表示を行い、周囲の明るさによらずコントラスト比が一定であるため、晴天時の屋外から室内までの比較的明るい環境下で良好な表示が得られる。透過表示部は、バックライトを用い、環境によらず輝度が一定であるため、屋内から暗室までの比較的暗い環境下で高コントラスト比の表示が得られる。この両者を兼ね備えた半透過型液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗室までを含む広範な環境下で高コントラスト比の表示が得られる。

このように、半透過型液晶表示装置は、画素電極に透過領域と反射領域を設けることにより、周囲の光が明るい場合にはバックライトを消して反射型液晶表示装置として使用可能であり、低消費電力という反射型液晶表示装置の特性を発揮する。一方、周囲の光が暗い場合にバックライトを点灯させて透過型液晶表示装置として使用すると、周囲が暗い場合での視認性向上という透過型液晶表示装置の特性を発揮している。

液晶表示装置としては、配向した液晶分子の分子軸の方向（「ダイレクタ」と呼ばれる）を基板に対して直交する面内において回転させ表示を行う縦電界駆動のものと、基板に対して平行な面内において回転させ表示を行う横電界駆動のものがある。一般的に縦電界駆動方式の透過型液晶表示装置は、横電界駆動方式に比して視野角特性が劣る。そのため、広視野角の透過表示で知られるIPS方式などの横電界駆動方式を半透過型に適用すれば、反射表示と広視野角の透過表示が同時に得られるのではないかと期待されてきた。

その例として、特許文献２には、半透過型IPS方式が記載されている。また近年では、特許文献３に記載されるように反射領域と透過領域の両方に横電界駆動を適用した方式が提案されている。以下に反射領域と透過領域の両方に横電界駆動した方式の従来例として、特許文献３に開示された技術を説明する。

以下に、特許文献３に開示される構造を示す。図２１は、半透過型液晶表示装置の反射領域と透過領域の両方に横電界駆動した方式を採用した場合の模式図である。

この半透過型液晶表示装置は下部側基板１１と、対向側基板１２と、両基板１１，１２間に挟持されている液晶層１３と、下部側基板１１の下方に配置されているバックライト４０から成る。下部側基板１１の液晶層１３側には第１の絶縁膜８ａが形成されている。反射領域５では、第１の絶縁膜８ａの上に第２の絶縁膜８ｂが形成され、第２の絶縁膜８ｂの上に反射板９が形成され、反射板９の上に第３の絶縁膜８ｃが形成され、第３の絶縁膜８ｃの上に横電界駆動電極７が形成されている。一方、透過領域５では、第１の絶縁膜８ａの上に横電界駆動電極７が形成されている。

反射板９は表面が凹凸を有する第２の絶縁膜８ｂの上に金属で形成されており、入射光を乱反射する役割を有する。また、反射板９の上に第３の絶縁膜８ｃを形成することにより表面は平坦化される。第３の絶縁膜８ｃの上に、透過領域６と同様にＩＴＯから成る共通電極２６、画素電極２７が形成される。

横電界駆動電極７は互いに平行な画素電極２７と共通電極２６から形成され、画素電極２７と共通電極２６との間に発生させた電界によって液晶層１３の液晶分子を駆動する。したがって、特許文献３に開示された構造によれば、広視野角の反射表示と透過表示が同時に得られる。

また、特許文献４において、1画素内の画素電極層と共通電極層の幅・間隔について異なる電極対を組み合わせて構成することにより、互いの領域で発生する色付きを相殺し、視角方向の変化による色付きの少ない、画質の優れた液晶表示措置を提案している。なお、色付きとは、視覚方向によって表示面の色が青く見えたり赤く見えたりすることをいう。

図２２は、特許文献４に記載の液晶表示装置の画素構造を示す模式図である。図２２(a)に画素の断面図、(b)に画素の上面図を示す。特許文献４に開示された液晶表示装置は、それぞれに共通電極、複数の画素電極および半導体スイッチ素子が配された複数の画素と、走査信号線と、画素電極に信号を出力する映像信号線と、を具備する。そして、複数の画素、走査信号線および映像信号線が表面に配されたアレイ基板と、アレイ基板と対向して配された対向基板と、アレイ基板および対向基板に挟持された液晶層とから構成される。画素毎に共通電極と画素電極で構成される電極対の複数が画素毎に形成され、複数の電極対のうち少なくとも一つが他の電極対とは形状が異なる。さらには、ある電極対と他の電極対とで、同一機能の電極の形状が異なる。

このような特許文献４記載の発明によれば、同一画素内に、電極対の形状が他の電極対とは異なる部位を局所的に設けることにより、互いに異なる複数の電界分布が形成される。したがって、画素中には液晶分子のダイレクタが互いに異なる複数の領域が形成され、これらの領域間で互いの色付きが相殺されることから、表示装置の視野角を広くすることを可能にする。
特許第２９５５２７７号公報 特開２００５−３３８２５６号公報 特開２００３−３４４８３７号公報 特開２００１−３３７３３９号公報 特許第２６２２７６２号公報

特許文献３に示される半透過型液晶表示装置を製造する場合、反射板の凹凸パターンと電極パターンの周期に起因したモアレ縞や、電極もしくは反射板から反射した光による回折（虹色光）が発生する。

反射表示部に用いる反射板は、反射板表面において凹凸形状を有して設計されるのが一般的であり、この凹凸形状における凸部間の最小間隔はより多くの光を散乱させるためにできる限り小さく設計される。

モアレ縞や虹色光を抑制する方法としては、反射膜への凹凸付けについて１画素の範囲を超えてランダマイズすることが考えられる。このように凹凸はランダムに形成されることが理想的ではあるが、反射光の均一化を図るため２次元的に満遍なく敷き詰めて配置する必要があり、その場合、完全に周期性をなくすことは困難である。したがって、マクロ的に観察すればある程度の周期性をもつため、反射光は回折する。

また、感光性有機膜の露光用のフォトマスクについて、マスクパターンをランダムに形成するには多大な労力及びコストが必要であり、反射膜への凹凸付けを１画素の範囲を超えて際限なくランダマイズすることは現実的でない。

そこで本発明者は、特許文献３に開示される画素構造に、特許文献４に記載された技術を適用し、1画素内における画素電極の周期性を低減した。ここでいう周期性とは、例えば横電界駆動方式における画素電極、共通電極の配列パターンの周期である。

しかしながら、上記のように、特許文献４に記載された技術を適用した場合であっても以下の理由によりモアレ縞が発生し画質が低下した。以下に理由を説明する。

特許文献３及び４に記載の技術を用いて１画素内における画素電極の周期性をなくした場合であっても、表示装置は画素がマトリクス状に配置した構造であるため、画素電極は、画素が配列する周期と同じピッチで配列してしまう。その結果、画素電極の周期と反射板の凹凸形状の周期に起因したモアレ縞が発生する。また、反射板の反射率と電極の反射率が異なる場合には、外部から入射した光が電極により回折し、干渉縞、虹色光が大きく発生するため、表示品質が低下する。特に、高精細表示に対応した画素では、1画素内に配置される画素電極の配線数が制限されるため、特許文献４に開示されているような画素を設計することが困難となる。

上記構成では、反射板の凹凸形状は２次元的に配列され、電極は1次元的に配列されたものとなる。このような２次元周期からなる格子と1次元周期からなる格子とを重ね合わせた場合に発生するモアレ縞を低減する方法は、公知技術として特許文献５に記載されている。

特許文献５では、複数の画素が二次元・周期的に配置された画像表示器と、この画像表示器の表示面に設けられ、光を透過する部分と光を遮蔽する部分とを交互に所定ピッチでストライプ状に周期配列して光を制御するコントロールフィルムからなる表示装置が提案されている。

図２３は特許文献５に記載されている表示装置の表示面に対するライトコントロールフィルムの配置を示した上面図である。図２４はその表示装置のラスターとライトコントロールフィルムのストライプのなす角度βとモアレ縞のピッチｐとの関係を示すグラフ図である。

図２３に示すように、画像表示器とライトコントロールフィルムを正面から見た時のラスター（直線Ａ）とストライプ（直線Ｂ）の交点によって、ピッチｐのモアレ縞が生じる。このモアレ縞を点線Ｃで示す。この場合、モアレ縞のピッチｐは、ラスターの延びる方向とライトコントロールフィルムストライプの延長線とが成す角度βが比較的小さい場合、次式１で算出できる。

図２４は、式（１）についてβを変数、ｋをパラメータとした時のモアレ縞のピッチｐの演算結果の一例である。これによれば、ｋの大小に係わらず、角度βの増大につれてモアレ縞のピッチは減少している。モアレ縞のピッチｐをラスターのピッチと同程度、あるいはそれ以下にすれば、使用者はモアレ縞が気にならなくなる。このための角度はβ≧３゜程度である。

そこで、本発明者は、特許文献３に記載された表示装置の画素構造に特許文献５に示される構成を適用した。しかしながら、以下の理由によりモアレ縞が発生し画質が低下した。

前述の通り、反射板における最も隣接する凸部間の間隔は外光がどの方向から入射されても効率良く分散して反射するようにできる限り小さく設計され、また、その凸部を配置する座標はランダムに配置されるのが理想的である。

しかしながら、反射板の凹凸は反射光の均一化を図るため２次元面に満遍なく敷設されるため、ある程度の周期性を有する構造となる。そのため、第１の方向に配置された凹凸周期に起因するモアレ縞を低減するために、その周期方向とは異なる方向に電極の周期方向を形成した場合であっても、第２の方向へ周期的に配置された凹凸周期の影響を受け、モアレ縞が発生する。すなわち、２次元的に配置された凹凸上において、電極が配列する周期方向を回転させた場合、必ずしもモアレ縞が小さくなるわけではない。また、凹凸が配列する周期方向と異なる方向に電極を周期的に配置する場合には、電極を配線するためのレイアウトが大きく制約されるため、画素の開口率(配線部分などを除いた光を反射させる面積と、画素全体の面積との比率)を低減させてしまう。

したがって、隣接する電極間距離と最も隣接する凸部間距離とが同程度である場合、電極配置の周期方向と凹凸配列の周期方向がなす角度を大きく設定しても、モアレ縞を制御できない。また、その角度を大きくして電極を配置すると、画素開口部の割合が小さくなり、表示装置の性能を低下させてしまう。特に、高精細化した表示装置における画素は、画素サイズが小さくなるため、画素内に配置できる電極や反射凹凸の数が制限され、電極ピッチと凹凸ピッチの大きさが同じ程度になりやすい。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画素内における反射板凹凸パターンと電極パターンの周期に起因したモアレ縞、及び反射領域の反射板または電極から反射された光の干渉（虹色光）を効果的に防止することにある。

本発明は、第１の方向と第２の方向に配列してある複数の画素を備え、画素の少なくとも一部に反射領域を有する液晶表示装置を提供する。この表示装置は、画素の反射領域に、複数の凹凸が形成された凹凸形成膜と、この凹凸形成膜の上層側に形成された光反射膜と、この光反射膜の上層側に形成された電極群を有する。

各々の画素における電極群は２種類以上の電極パターンから構成されている。そして、少なくとも第１の方向に配列された画素については該２種類以上の電極パターンを有する。

このような構成により、上記課題が解決される。

本発明によれば、半透過型または反射型の液晶表示装置において、反射板の凹凸形状と電極パターンに起因して発生していたモアレ縞や回折光による画質劣化を低減することができる。

以下、本発明について説明する。

本発明による第一の態様は、第１の方向と第２の方向に配列してある複数の画素を備え、画素の少なくとも一部に反射領域を有する液晶表示装置である。この表示装置は、画素の反射領域に、複数の凹凸が形成された凹凸形成膜と、この凹凸形成膜の上層側に形成された光反射膜と、この光反射膜の上層側に形成された電極群を有する。そして、各々の画素における電極群は２種類以上の電極パターンから構成される。

このように、電極群は光反射膜上に形成されているため、液晶分子層と電極群の距離が近く、液晶分子へ効率的に電界をかけることができ消費電力を低減できる。また、一般的に光反射膜は、反射率の高い金属膜を適用するのが普通であるが、金属膜は導体である。その結果、この膜を電極と同層または上層へ配置すると液晶分子を駆動するための電界に影響を及ぼし、表示品質が低下する。したがって、光反射膜を電極群より下層に設けることにより、信頼性を向上でき、表示品質が高い液晶表示装置を提供できる。

また、光反射膜の凹凸の寸法を小さくするのにはプロセス上の限界がある。例えば、高精細化した表示装置のように画素サイズが小さく反射領域が限られている表示装置を作製する場合には、凹凸形状を有する光反射膜と複数の電極パターンからなる電極群とを同一面内に作り分けて配置することが難しい。したがって、光反射膜上に複数の電極パターンからなる電極群を形成することにより、設計自由度を高くすることができる。その結果、設計工数を削減することができ、低コスト化できる。また、微細なパターンを形成しやすく、歩留まりを向上できる。

尚、光反射膜と電極の間には平坦化層があってもよい。これにより電極群を形成するプロセスにおいて、凹凸形状の影響を少なくできるため、電極を製造するプロセスで最も細線化できる電極幅を設定でき、設計の自由度を高くできる。

また、上記の表示装置では、少なくとも第１の方向に配列された画素について２種類以上の電極パターンからなる電極形状が周期的に変化している。これにより、本発明の効果が得られる。尚、特許請求の範囲および本明細書でいう「周期的に変化する」とは、ある点から一方向への距離変化とともに形態が同じ変化を繰り返しているさまをいう。

また、本発明による第二の態様では、第１の方向に配列された画素内の電極群は、２種類以上の電極パターンを該第１の方向へ配列することにより構成され、かつ、該２種類以上の電極パターンの前記第１の方向への配列・組合せ順序が周期的に変化している。

この態様において、電極群における電極パターンは表示面内における第１の方向へ１次元的に周期配列しており、凹凸形成膜の表面は２次元配置された凸部群から構成される。以下、説明を簡単にするため、簡略なモデルを利用して説明する。

図１（ａ）は、実空間における１次元格子xy平面に示す模式図である。図１（ａ）において1次元的に配列したストライプは電極の配列パターンを示す。符号５６はストライプの周期配列方向を示す。この1次元格子（以下、ストライプパターンと呼ぶ）６２は、次式（２）に示される並進ベクトルT₁で表すことができる。

nは任意の整数であり、ベクトルa_lは１次元周期に対応する基本並進ベクトルである（以下、基本並進ベクトルa_lと呼ぶ）。図１（ａ）に示す基本並進ベクトルa_l５４はx軸の＋x軸方向より角度α ５５で回転しており、ベクトルの大きさ|a_l|は、P_lである。P_lは電極幅と開口領域（電極の無い領域）の和である。

本発明の凹凸形成膜は凸領域と凹領域から構成される凹凸が２次元的に周期配列している。したがって、以下の説明において、凹凸形成膜を２次元格子として扱うことにする。図１（ｄ）は、実空間における２次元格子をxy平面に示す模式図である。図１（ｄ）に示すように凹凸形成膜と光反射層からなる凹凸反射板において、反射板表面の凹凸は基本並進ベクトルa_x５２,a_y５３を用いて、次式（３）に示される並進ベクトルT₂で表すことができる。

尚、基本並進ベクトルa_x,a_yの大きさ|a_x|,|a_y|は、以下、それぞれP_x,P_yとする。

次に、図１（ａ）、(ｄ)に示される各格子に対応する周波数空間について説明する。

図１（ｃ）は、ストライプパターン（１次元格子）６２に対応する周期構造を周波数空間上に表した模式図である。周波数空間上にはストライプパターンに対応する格子線５０が周期的に存在する。u軸、v軸は、実空間上におけるx軸、y軸に対応する周波数空間上の軸である。ベクトルf_l５７は、基本並進ベクトルa_l５４に対応する周波数空間上のベクトルである（以下、波数ベクトルf_lと呼ぶ）。波数ベクトルf_l５７は、u軸の＋軸方向より角度α ５５で傾いており、その大きさは1/P_lであるため、次式（４）のように表すことができる。

したがって、図１（ａ）に示す１次元格子６２に対応する周波数空間上の基本並進ベクトルK₁は、次式（５）のように表すことができる。

図１（ｄ）は、図１（ｂ）に示す２次元格子６３を周波数空間上に表した模式図である。これより、２次元格子の基本並進ベクトルa_x,a_yに対応する周波数空間上のベクトルf_x５８,f_y５９（以下、波数ベクトルf_x,f_yと呼ぶ）は、次式（６）のように表すことができる。

したがって、図１（ｂ）に示す２次元格子６３に対応する周波数空間上の基本並進ベクトルK₂は、式（７）のように表すことができる。

（l,m）は任意の整数であるため、周波数空間上には（l,m）に対応する格子点５１（以下、逆格子点と呼ぶ）が多数存在する。原点から逆格子点へ向けたベクトルが、基本並進ベクトルを表す。

次に、ストライプパターン、すなわち1次元的に周期配列された電極と、２次元的に配列された反射板凹凸パターンを重ね合わせた場合を考える。

２つのパターンを有する平面が互いに重なり合う空間では、２つの幾何学模様が干渉しあうことによりモアレ縞が発生する。公知技術では凹凸の配置をランダムにすることにより干渉縞が発生するのを防止している。しかし、実際には凹凸のサイズには下限が決まっており、画素の中に配置できる数に制限がある。画素内に凹凸を配置する数が少なくなると、光を分散させる効果を得ることができない。特に、このような条件においてモアレ縞が発生しやすい。

特に、高精細化したディスプレイでは画素サイズが微小になり、反射面積が大きくとれない。これによりランダムに配置することが困難なためモアレを抑制できず干渉縞が視認されやすくなる。モアレ縞は周期的な模様であるため、モアレの周期の大きさを以下、モアレ周期Tと呼ぶ。

１次元的に配列した画素電極と2次元的に配列した凹凸反射板とを重ね合わせた場合のモアレ周期Tは、以下のように算出される。モアレ縞の周期Tの周波数空間上のベクトルf=（f_u,f_v）は、周波数空間上における１次元、２次元格子の並進ベクトルK₁,K₂を合成したベクトルで表すことができる。以下、モアレ縞の周期Tの周波数空間上のベクトルfは、モアレの波数ベクトルｆと呼ぶ。したがって、モアレの波数ベクトルｆは、上記の式（５）、式（７）より、２次元格子の波数ベクトルf_x,f_y,及び、1次元格子の波数ベクトルｆ_lの重ね合わせにより、次式（８）のように表される。

これより、モアレ周期Tの大きさは、T=1/fの関係を用いて、次式（９）となる。

尚、モアレ縞の周期方向とx軸の＋x軸方向がなす角度βは、次式（１０）のように求まる。

以上のようにして、発生するモアレ縞の同期及び縞方向を算出することができる。

上記の式（８）に示すように、整数（l,m,n）は任意の組み合わせから成り立っており、その組み合わせにより多数のモアレ周期が生じる。これら多数のモアレ周期Tを大きい順に並べれば、T1,T2,T3,・・・と書くことができる。

実用上から、モアレ周期Tが十分小さければ人間が視認することができないため、問題とならない。しかし、モアレ周期Tが大きくなれば、モアレ縞は人間の目に視認されるため、画面の表示品質が低下する。したがって、実用上、最大となるモアレ周期T１が視認できるかどうかが大きな問題となる。上記の式（８）、式（９）からわかるように、l,m,nが小さなとき、モアレ周期Tが大きくなる。従って、l,m,nが小さいときを考えれば十分なことがわかる。

T=1/fの関係より、モアレの波数ベクトルｆの大きさ|f|が最も小さくなる整数(l,m,n)の条件は、実空間においてモアレ周期Tが最大となる条件である。

ここで、凸部を満遍なく敷き詰めた場合、最も隣接した凸部間距離はどの方向にも等しくなるため、P_l=kP(=kP_x=kP_y)として、上記の式（９）を整理すると次式（１１）が求まる。

特に、積層する格子の大きさが同じ程度で、回転角度αが小さい場合、モアレの波数ベクトルｆの大きさ|f|は、各整数が±１、０をとる組み合わせの場合に最小となる。したがって、この条件により、モアレ周期Tは最大となる。そこで、以下では簡単のため、(l,m,n)=(1,0,-1)の場合に発生するモアレ縞について説明する。しかし、以下の説明は、この整数の組み合わせに限られることなく、他の場合にも成立する。 (l,m,n)=(1,0,-1)として、上記の式（１１）を整理すると次式（１２）が求まる。

したがって、上記の式（１２）より、αが0に近いほど、k≒1においてTが最大となることがわかる。すなわち、P_l≒P_kにおいてモアレ周期Tが大きく発生することがわかる。これは、図２４に示したように、特許文献５に記載されるモアレ縞周期の関係を示すグラフと等価である。

しかしながら、αを大きくした場合、モアレ周期が大きくなることがある。以下、αを大きくした場合について簡単に説明する。αが比較的大きくなると図３に示すように、例えば (l,m,n)=(1,1,-1)とした場合に、(l,m,n)=(1,0,-1)とした場合よりも周波数空間上でｆの値が小さくなる。(l,m,n)=(1,1,-1)より、上記の式（１１）を整理すると次式（１３）が求まる。

図２は、上記の式（１２）、式（１３）により演算した結果の一例である。

図２に示すように、αが大きくなると、式（１３）が支配的になる領域が存在する。すなわち、αを大きくするにつれモアレ縞の周期が大きくなる。これはαが回転するにつれてｖ方向（ｆｙ方向）の成分が含まれるためであり、αを大きくし回転させるだけではモアレ縞の周期が小さくならないことがわかる。

一方、図２により、αを回転させるよりもkの値を大きくする方が効果的にモアレ縞の周期を低減できることがわかる。したがって、電極パターンの繰り返し周期を凹凸パターンの周期より大きくすることにより、電極群と凹凸パターンに起因して発生していたモアレ縞を効果的に低減できる。

したがって、第２の態様によれば、1画素内に配置された凹凸パターンの周期より、第１の方向に配列する複数の画素における電極パターンの繰り返し周期を大きくできるため、モアレ縞を効果的に低減できる。また、１画素内に電極パターンが複数種存在することにより、周期性を低減しているため、干渉縞の濃淡が分散され人間の目に視認できなくする効果がある。また、電極パターンを配列する周期を大きくすることにより、電極から反射された光による回折を低減し、画質を向上できる。

また、本発明による第３の態様は、上記２種類以上の電極パターンの夫々は、上記第２の方向に延びる２本の電極からなる電極対で構成され、かつ、夫々の電極パターンは該電極対における前記第１の方向の電極ピッチが異なることである。

この態様によれば、電極対により横電界または斜め電界が発生し、液晶分子を面内でスイッチングすることができるため、視野角度の広い液晶ディスプレイを提供できる。また、本発明によれば、画素内に複数の異なる電極対が配置された構成であるため、1画素内において液晶分子のダイレクタ方向が分散されるため、色付きを低減できる。

また、本発明による第４の態様は、同一の前記電極対が、該画素の長辺方向に平行な該画素の中心軸に対して軸対称に配置されていることである。

この態様によれば、1画素内の電極対は画素中心軸に対して軸対称に形成されるため、視野角・輝度分布の対称性が向上し、高品質な表示ができる。また、液晶分子へ印加される電界が均一化されることにより、液晶分子の劣化を抑制できるため、表示装置の信頼性を向上できる。

また、本発明による第５の態様は、画素の各々において配置される、電極対で構成された電極パターンの数が同じであることである。

この態様によれば、表示面に配置された全ての画素について開口率または反射面積率が一定の値となる。したがって画素毎の輝度ムラが低減でき、表示ムラを低減することができるため、高品質な表示装置を提供できる。また、画素毎のV-T特性（電圧−透過率特性）のバラつきを低減できるため、γ特性（階調特性）のバラつきが小さい高性能な表示装置を提供できる。

さらに、液晶分子へ印加される電界が均一化されることにより液晶分子の劣化を抑制できるため、表示装置の信頼性を向上できる。

また、本発明による第６の態様は、画素の第１の方向における大きさをDとし、画素内の光反射膜の凹凸形状において凸部の頂点間を結ぶ最小の凸部間距離をMとし、第１の方向への画素配列における電極対の繰り返し周期の大きさをRとするとき、次式（１４）が成り立つことである。

電極の配列周期の大きさが人間の目に視認できるサイズになると、表示ムラの原因となる。例えば、3色のカラー表示をする場合、3画素分をそれぞれR,G,Bとし1ユニットとすることが通例である。この場合、少なくとも1ユニットの大きさは観察者が表示画面を観察する際に、視認できないサイズであることが求められる。したがって、画素の上記第１の方向における大きさをDとすれば、モアレ縞周期の大きさTは3Dより小さいことが望ましい。

また、凹凸形成膜表面の凹凸サイズは外光をムラなく分散して反射させる必要があるため、小さく設計される。一方、電極は反射率を大きくするため、できる限り電極間隔を大きくすることが望ましい。したがって、前記光反射膜の凹凸形状において最も隣接する凸部の頂点間を結ぶ凸部間距離Mと、第１方向における電極パターンの繰り返し周期の大きさRとに起因して発生するモアレ縞周期の大きさTは、上記凹凸間距離Mより大きくなる。

したがって、モアレ周期T は、次式（１５）の関係が成り立つ。

ここで、前記第１の方向における1次元周期のみを考慮すれば、角度αが限りなく０に近い値であるとして、上記の式（１１）を整理すれば、次式（１６）が算出される。

したがって、上記の式（１５）、式（１６）より、上記の式（１４）が算出される。式（１４）を満たす範囲であれば、モアレ縞を視認できないため、高品質な液晶表示装置を提供できる。

また、本発明による第７の態様は、上記の光反射膜は導電性の金属から構成され、液晶分子へ電界をかけて駆動するための電極として用いられることである。

液晶を駆動するための電極として、上記の光反射膜を使用することにより、工程数を低減し低コスト化できる。

また、本発明による第８の態様は、上述した構成による液晶表示装置を有する端末装置である。

また、本発明による第９の態様は、かかる端末装置として、例えば、携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノートＰＣ、キャッシュディスペンサ、または、自動販売機を挙げられることである。

「発明の実施の形態例」
以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して具体的に説明する。但し、本発明は図面に示される構造だけに限られるものではない。

（第１の実施例の第１の態様）
先ず、本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置について説明する。本発明の液晶表示装置は画素がマトリクス状に配列した構成であり、１画素は３つのサブピクセル（以下、ドットと称する。）に分割された構成である。本実施例においては、特許文献３，４に示される画素が１ドットに相当する。但し、特許請求の範囲で請求項に記載した「画素」は本実施例におけるドットを指す。

図４に第１の実施例の液晶表示装置における1ドットの断面図、図５に３つのドット３０，３１，３２から構成された画素の上面図を示す。

図４に示すように、半透過型液晶表示装置９８は、下部側基板１１と、これに対面する上部側基板１２と、両基板１１，１２間に挟持されている液晶層１３と、下部側基板１１の下方に配置されているバックライト４０とを備える。さらに、下部側基板１１及び上部側基板１２は各々の外側に偏光板２１ａ、２１ｂを具備している。

下部側基板１１の液晶層１３側には第１の絶縁膜８ａが形成されている。反射領域５では、第１の絶縁膜８ａの上に凹凸形成膜１が形成され、凹凸形成膜１の上に光反射膜２が形成され、光反射膜２の上に第３の絶縁膜８ｃが形成され、第３の絶縁膜８ｃの上に横電界駆動電極３が形成されている。一方、透過領域６では、第１の絶縁膜８ａの上に横電界駆動電極７が形成されている。

横電界駆動電極３は互いに平行な画素電極２７と共通電極２６から形成され、画素電極２７と共通電極２６との間に形成される電界によって液晶層１３の液晶分子を駆動する。本実施形態においては、光反射膜２及び凹凸形成膜１を凹凸反射板と称する。

また、上部側基板１２は、透明絶縁性基板２２ｂ上に遮光膜としてブラックマトリクス層と、これと部分的に重なりあっている色層と、ブラックマトリクス層と色層の上に形成された透明なオーバーコート層とから形成されている。また、液晶表示パネル表面からの接触等による帯電が、液晶層１３へ電気的な影響を与えることを防止するために、透明絶縁性基板２２ｂの裏面には、透明な導電層が形成されている。上記の色層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の染料または顔料を含む樹脂膜からなっている。

下部側基板１１の透明絶縁性基板２２ａ上の第１の絶縁膜８ａには、第１の金属層と、この上に形成された第１の層間絶縁膜と、この上に形成された第２の金属層と、この上に形成された第２の層間絶縁膜とが含まれている。第１の金属層では、走査用信号が供給される走査線（図示せず）及び薄膜トランジスタのゲート電極（図示せず）が形成されている。第２の金属層では、データ線（図示せず）ならびに薄膜トランジスタ（図示せず）が形成される。データ線はデータ信号が供給されるものである。そして、該第２の層間絶縁膜の上に、透明電極(ＩＴＯ)によって、基準電位が供給される共通電極２６及び画素電極２７が形成されている。

下部側基板１１と対向側基板１２とは、互いに対向する面にそれぞれ配向膜を配し、画素電極２７および共通電極２６の延伸方向（図５の図面上下方向）から、１０乃至３０度程度の角度を傾けた所定の方向に、液晶層１３がホモジニアス配向するように、ラビング処理がなされた後に、相互に向かい合うように貼り合わされている。この角度を液晶分子の初期配向方位と言う。

下部側基板１１と上部側基板１２との間には、液晶層１３の厚みを保持するためのスペーサーが配置されており、また、液晶層１３の周囲には、液晶分子を外部に漏らさないためのシールが形成されている。

半透過型液晶表示装置９８の一画素は走査線とデータ線とによって区画されている。

下部側基板１１に形成される上記の薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)は、ゲート電極と、ドレイン電極と、ソース電極とを備えており、走査線とデータ線との交点の近傍に各画素に対応して設けられている。ゲート電極は走査線に、ドレイン電極はデータ線に、ソース電極は画素電極２７にそれぞれ電気的に接続されている。

各ドット３０，３１，３２の共通電極２６及び画素電極２７は何れも櫛歯形状をなしており、各電極の櫛歯は何れも、図５の図面上下方向に延びるデータ線（図示せず）と平行に延びている。さらに、共通電極２６、画素電極２７の櫛歯は相互に噛み合うように、かつ、共通電極２６、画素電極２７の櫛歯が相互に隔置されるように、配置されている。

各ドット３０，３１，３２の共通電極２６は、反射領域５と透過領域６のそれぞれにおいてコンタクトホール（図示せず）を介して、共通電極配線（図示せず）に接続されている。

各ドット３０，３１，３２の画素電極２７は、反射領域５と透過領域６の境界に共通部位を備え、この共通部位がコンタクトホール３９を介して、ＴＦＴのソース電極（図示せず）に接続されている。

このように共通電極２６、画素電極２７を各ドットの反射領域５と透過領域６においてそれぞれコンタクトホールを介して共通電極配線、ソース電極に接続することにより、それぞれ共通電極、画素電極の抵抗値を低減することができる。これによって配線抵抗値が高くなることによる遅延時間の増加を防ぐことができる。

透過領域６および反射領域５の両方共に横電界駆動方式（ＩＰＳ方式）を用いる液晶表示装置９８においては、以下のように表示が可能となる。すなわち、走査線を介して供給される走査用信号により選択され、かつ、データ線を介して供給されるデータ信号が書き込まれた画素において、共通電極２６と画素電極２７との間で、透明絶縁性基板２２ａ、２２ｂに平行な電界が生じさせられる。この電界に従って液晶分子の配向方向を透明絶縁性基板２２ａ、２２ｂと平行な平面内において回転させると、所定の表示が可能となる。

図５において、最も隣接する共通電極２６と画素電極２７に囲まれた縦長の領域をコラムという。また、最も隣接する共通電極２６と画素電極２７を電極対と称し、電極幅と電極間の合計を電極ピッチと称する。

本実施例の液晶表示装置９８においては、共通電極２６及び画素電極２７は同層のＩＴＯで構成されている。

透過領域６及び反射領域５において、共通電極２６は走査線、データ線より上側の層上に形成されており、かつ、走査線、データ線より幅が広く、走査線、データ線を完全に覆うように形成されている。

また、反射領域５において、上記光反射膜２及び凹凸形成膜１からなる凹凸反射板３７は走査線、データ線より上側の層上に形成されており、走査線、データ線を完全に覆うように形成されている。

共通電極２６及び凹凸反射板３７をこのように形成することにより、データ線及び走査線からの漏れ電界を遮断することができるので、画素電極２７と共通電極２６との間の電界により制御できる有効な表示領域が拡大し、画素の開口率を向上させることができる。

同様に、凹凸反射板３７はＴＦＴのチャネル領域を覆うように形成することができる。凹凸反射板をこのように形成することにより、ＴＦＴに外部から侵入する電界を遮断することができるので、ＴＦＴ特性の安定性が向上し、表示の信頼性が向上する。また、ＴＦＴに外部から光が侵入する光を遮断することができ、光リークを低減することができるため、ＴＦＴ特性の安定性及び表示の信頼性が向上する。

また、本実施例の液晶表示装置９８においては、透過領域６では共通電極２６と画素電極２７とは何れも第１の絶縁膜８ａの第２の層間絶縁膜上に、反射領域５では共通電極２６と画素電極２７とは何れも第３の絶縁膜８ｃ上に形成されている。このように、共通電極２６と画素電極２７とを同層上に形成することにより、共通電極２６と画素電極２７とを同一工程において、かつ、同一材料で形成することができる。その結果、製造効率を向上させることができる。

また、液晶表示装置９８においては、下部側基板１１の透明絶縁性基板２２ａから第１の絶縁膜８ａまでの膜構造は、透過領域６及び反射領域５で共通であり、同一工程において形成することができる。

図５に示すように１画素はX軸方向に並ぶドットA３０、ドットB３１、ドットC３２の3ドットから構成される。１ドットにおける反射領域５には、2種類の異なる電極パターン（平行な電極対A３３、平行な電極対B３４）が配列される。電極対A３３と電極対B３４は、電極幅と電極間の長さの合計がそれぞれ異なる構成である。以下、電極幅と電極間の長さの合計を、電極ピッチと称する。

ドットA３０の反射領域５において＋X軸方向へ電極対A３３、電極対B３４、電極対B３４、電極対A３３の順に配列している。結果、この領域では電極対A３３及び電極対B３４の組がドットA３０内の中心線３５に対して軸対称に配置されている。

また、ドットB３１の反射領域５において＋X軸方向へ電極対B３４、電極対A３３、電極対A３３、電極対B３４の順に配列している。結果、この領域も電極対A３３及び電極対B３４がドットA３１内の中心線３５に対して軸対称に配置されている。したがって、ドットA３０とドットB３１は、異なる電極形状のサブピクセルとなる。

さらに、ドットC３２の電極対A３３及び電極対B３４も、ドットC３２内の中心線３５に対して軸対称に配置されている。この領域では＋X軸方向へ電極対A３３、電極対B３４、電極対B３４、電極対A３３の順に配列している。よって、ドットC３２はドットA３０と同じ構成である。

また、各ドット３０，３１，３２の透過領域６では、同じ電極ピッチの２つの電極対が各ドット内の中心線３５に対して軸対称に配置されている。結果、この領域では＋X軸方向へ１種類の電極対が配列している。

以下、図５に示すように1ドットを構成する長方形領域の短辺方向をX軸とし、この短辺方向に垂直な方向をY軸として、電極対で構成される電極パターンの配列を説明する。特に記載が無い場合は、Y軸の正の方向は図５の図面上方向とし、X軸の正の方向は図５の図面右方向とする。

表示面内において複数の画素が、X軸とY軸方向にマトリクス状に配置される。このとき、ドットA３０、B３１は、＋X軸方向へ交互に配置される。そのため、表示面における1画素内の＋Ｘ軸方向へのドット配列はドットA３０、B３１、A３０の順序と、ドットB３１、A３０、B３１の順序の2種類があり、それらの画素が交互に配置されている。図５では＋X軸方向へ配列する３ドットを配列順に符号３０，３１，３２で示しているが、前述したようにドットC３２はドットA３０と同じ構成である。

さらに本実施例では、ドットA３０、B３１は＋Y軸方向へ交互に配置される。すなわち、本実施例における表示面内のドットパターンは、＋X軸方向および＋Y軸方向へドットA３０とドットB３１が交互に配列されたチェッカー状パターンからなる。

但し、ドットパターンは上記の例に限られることはなく、例えば、ドッドA３０とドットB３１が＋X軸方向に交互に配置され、＋Y軸方向へは同じドットが順次配列されたストライプ状パターンで構成されてもよい。

図６は本実施例における１画素内の光反射膜２の上面図である。光反射膜２の表面は2次元的に配置された凸部群から構成される。本実施例において1ドットの反射領域５は、1種類の凸部形状が５つ配置されている。また、凸部４の形状は表示面上面から観察した状態で円形に構成されている。凸部４はドット毎に同じ位置に配置されているため、表示面内においてドットピッチと同じ周期で繰り返し配置されている。

凸部４の数は、本実施例に限られるわけではなく、1ドット内に少なくとも１つ以上配置された構成であればよい。また、凸部４を表示面上面から見た形状は円形に限ることはなく、三角形、四角形、五角形などを含む多角形から構成されていてもよい。

前述の通り、本実施例において1画素は、（３×１）個のドットから構成される。本実施例では、X軸方向（横）１１１μｍ、Y軸方向（縦）１１１μｍの画素を、それぞれ均等な大きさのサブ画素に三分割した。それにより、各サブ画素（すなわちドット）は横３７μｍ、縦１１１μｍの長方形で構成される。

１画素の色は、レッド（R）、グリーン（G）、ブルー（B）の3色で色分けされ、ドットの長辺に垂直な方向にストライプ状に周期配列している。本実施例においては、画素内の端からX軸の正の方向へレッド（R）、グリーン（G）、ブルー（B）の順に配列している。

尚、本実施例においては、画素内の３つのドットに対し、画素内の端から＋X軸方向へレッド（R）、グリーン（G）、ブルー（B）の順序で対応して配列しているが、この色順序に限定されない。すなわち、画素の色はRGBの３色に分割され、周期配列していれば、色順序は任意でよい。また、画素の色数Nが４色以上である場合は、（１×N）個のサブ画素（ドット）に１画素が分割されていればよく、色層で構成されるカラーフィルターはドットの長辺に垂直な方向にストライプ状に周期配列していればよい。その結果、色の種類を４色以上にすることにより、さらに多くの色表現や階調を向上できる。

本実施例においては、上部側基板１１内部のカラーフィルターを構成する色層に無色領域を設けた。通常、反射膜２から反射された光はカラーフィルターを2度通過するため色度は透過領域６より大きくなり、観察者は透過モード時との色みの違いによる違和感を感じる。

このような無色領域を設けることにより、反射モード時でも透過モードの表示と同じ色度を再現できるため、高品質に表示できる。特に、本構成では、無色領域を画素毎に画素内の異なる場所に配置することができる。さらに、＋X軸方向への無色領域の繰り返し周期をドットピッチと一致させることにより、反射モード表示の反射ムラを低減し、表示面内で均一化できる。

尚、無色領域の面積はカラーフィルター各色の透過率に応じて決まるため、レッド（R）、グリーン（G）、ブルー（B）それぞれの色により面積が異なる構成である。本実施例においてはレッド（R）、グリーン（G）、ブルー（B）に設けられた無色領域の割合が、２：３：２となるように設計した。

次に、本実施例の動作について説明する。本発明によれば、同一形状の電極パターンの繰返し周期は、反射領域５において隣接する各凸部間の平均距離よりも大きくとれるため、電極パターンと反射領域の凹凸パターンとに起因して発生していたモアレ干渉を低減できる。

例えば、ドットピッチ３７μｍの範囲に、電極ピッチ１１μｍの電極対からなる３つのコラムが周期的に配列し、反射領域５の凸部４が、隣接凸部間距離１０．５μｍで配置された構成例を考える。この場合、電極ピッチと凹凸周期に起因して発生するモアレ縞の周期Tは、前述の式(１１)より２００μｍと算出される。これは、画素サイズ１１１μｍより大きく、また人間の目にも視認できる大きさであるため、表示品質を大きく低下させる。

これに対し、本実施例の液晶表示装置では、ドット内において電極対の周期性はなくなっている。その上、複数の電極対からなる電極パターンの異なる２つのドットを一方向へ交互に配列しているため、同一形状の電極パターンの繰返し周期は２ドット周期（１ドット置き）となり、モアレ縞を大きく発生させるような特徴的な周期はない。これにより、モアレ縞が人間の目に視認できないほどに低減される。したがって、モアレ縞の周期は人間の目に見えない領域まで低減されるため、観察者は表示時に気になることがなく高品質な表示画像を鑑賞できる。また、電極パターンの周期性は分散されるため、電極から反射した光による回折光を低減できる。

したがって、本構成によれば、電極ピッチの繰返し周期は２ドット分の周期であり、７４μｍピッチとなる。この電極ピッチと、隣接凸部間距離１０．５μｍで配置された反射領域５の凸部４に起因して発生するモアレ縞の周期Tは、前述の式(１１)より１２μｍと算出される。これは、隣接凸部間距離１０．５umより大きく、画素サイズ１１１μｍより小さい。このとき、モアレ周期Tは人間の目に視認できるサイズではないため観察者は気になることなく表示画像を鑑賞できる。

図７は本実施例に適用した2種類の電極対（電極対A３３,電極対B３４）における透過率の電圧特性（V-T特性）である。本実施例では、電極ピッチ１１μｍ（幅３μｍ/間隔８μｍ）と、電極ピッチ９μｍ（幅２μｍ/間隔７μｍ）を適用した。V-T特性が大きくバラつかないように設定している。凹凸反射板による乱反射効果により輝度は平均化されるため、視認者の違和感は低減される。

次に、本実施例の効果について説明する。本発明では、1画素内に2種類の異なる平行電極対A,Bが存在している。そして、１画素を第一の方向に並んだ複数のドット（サブ画素）に分割し、隣接するドットでは平行電極対A,Bの配列・組合せパターンを変えつつ、１ドット置きには平行電極対A,Bの配列・組合せパターンを同じにしている。本実施例では、図５のようにドット単位で見ると、X軸方向へ電極対A３３,B３４，B３４，A３３の順に配列された電極構造を含むドットA３０と、同方向へ電極対B３４，A３３, A３３，B３４の順の順に配列された電極構造を含むドットB３１とが第一の方向に交互に繰り返し形成されている。これにより、画素電極のドットピッチでの周期性はなくなり、光反射膜の凹凸ピッチ周期に対して画素電極周期を大きくとることができるため、モアレ縞を低減できる。

2種類の電極対の組合せは1ドット内に２つずつ配置され、電極形状がドットの中心軸３５に対して軸対称に配置されているため、X軸方向への対称性が高く良好な視認性を得ることができる。また、対称性が高いため、輝度の角度依存性がなく高品質表示が可能である。

1画素内に電極ピッチを変えて配置される電極対の種類数は、一方向に交互に配置されるドットA３０、ドットB３１ともに２つずつ用意されており、全てのドットに対し電極対の種類数が同じにされている。これにより、各ドットの開口率は一定となるため、透過率バラつきや応答速度バラつきを低減できる。

このように本発明によれば、ドット内に配線された電極の周期と、光反射膜の凹凸の周期、ドット毎に配置された電極の周期に起因したモアレ縞を低減でき、高品質な液晶表示装置を提供できる。

また、1画素内の液晶分子のダイレクタ方向は異なる電極対によりマルチドメイン化されるため、不所望な色付きの発生を防止することができる。また、1画素内の電極対は複数種類から構成できるため、設計の自由度が高く設計工数を縮小でき、低コスト化できる。特に、高精細化したディスプレイでは、ドットサイズが小さくなるため、設計自由度が高いことにより開口率を大きく設計できる。結果、透過率の高い高品質な液晶表示装置を提供できる。

また、平行電極対A,Bの配列・組合せパターンが異なるドットは隣接する２ドットで連続する以外にも、３ドット以上連続してもよい。言い換えれば、平行電極対A,Bの配列・組合せパターンが同じであるドットの配置は1ドット置きに限られず、2ドット以上置きにしてもよい。これにより、画素電極の配列周期を大きくすることができるため、モアレ縞を低減することができる。また、周期性の異なる電極の数が増えることにより、電極から反射された光による回折光は分散されるため、虹色光の発生を低減できる。

交互に配置されるドットA３０，B３１は、表示面内においてチェッカー状パターン（市松模様状）に配置されていてもよい。これにより、各1ラインの＋X軸方向への電極の周期性が緩和されるため、反射光の均一性が向上し、高品質に表示できる。特に、ドット反転駆動を適用する場合、反射光のドットごとの差がさらに均一化されるため、効果的に高品質表示化できる。また、透過領域６の電極対は全てのドットにおいて同じ形状および電極ピッチであってもよい。この場合、液晶分子にかかる電圧が画素内で均一であるため、V-T特性カーブにバラつきがなく、高品質な透過モード表示が可能である。

同一画素内に、電極対の形状が他の電極対とは異なる部位を局所的に設けることにより、互いに異なる複数の電界分布が形成される。したがって、画素中には液晶分子のダイレクタが互いに異なる複数の領域が形成され、これらの領域間で互いの色付きが相殺されることから、表示装置の視野角を広くすることを可能にする。特に、縦方向の成分を主体とする電界を形成する電極対を配することが、より効果的である。効果的に縦方向の電界を形成するには、電極の幅または共通電極と画素電極との間隙を、下部側基板１１と上部側基板１２との間隙と等しいか小さくすることが好ましい。また、上部側基板１２の液晶層１３側の面に他の電極を設けることもできる。このとき、新たに設けられた電極の電位を共通電極の電位と等しくすることが好ましい。

また、各ドットは、カラーフィルターによりR，G，Bの各々に配色されていてもよい。本実施例においては同一形状の画素電極の周期は１ドット置きである。そのため、各画素をR，G，Bの3色でカラー化した場合、隣接する画素は、同色であっても電極対の配列・組合せパターンが異なり、互いの色付き特性を補償しあうことができるため、高品質な表示が可能である。

尚、カラー化についてはR，G，Bの3色に限ることではなく4色以上であってもよい。例えば、W（白）色画素をとりいれることにより正面輝度を向上することができる。

透過領域６と反射領域５との共通電極２６の周期が共通であってもよい。透過領域６と反射領域５の境界領域で効率良く配線できるため、開口率を大きくでき、透過率・反射率を向上できる。

本実施形態における液晶表示装置は共通電極２６と画素電極２７が同層の電極層で構成されている。これにより、１つの工程で同時に共通電極２６、画素電極２７を作成でき、プロセス数を低減できるため、抵コスト化できる。

また、液晶を駆動するための電界の分布は透過領域６と反射領域５で異なっていても良い。反射領域５で反射する光と透過領域６を透過する光は、リタデーション値が異なるため、電極間の電界の分布を調整しリタデーションを合わせることができる。電極の幅、間隔、膜厚を調整することにより、電極間で発生する電界の分布を調整できる。また、金属表面または周辺に誘電体を形成し、発生する電界の分布を調整することにより、リタデーションを合わせてもよい。

また、透過領域６の画素電極２７と反射領域５の画素電極２７は異なる材質であってもよい。本実施例では、透過領域６の電極には透明電極であるＩＴＯを適用し、反射領域５の電極には金属電極であるＣｒを適用した。これにより、透過領域６の透過率を向上でき、反射領域５では高精度なパターニングをすることができる。電極材料は上記に限るものではなく、透過領域６の電極が透明金属、反射領域５の電極が不透明金属であればよい。

また、透過領域６の画素電極２７と、反射領域５の画素電極２７は互いに独立して駆動されてもよい。このように独立に駆動できると、透過領域６と反射領域５のγ特性を個別に精度良く設定できる。これにより、透過表示モード、反射表示モードともに高品質な表示が可能になる。

１画素内の電極対の種類数は2種類以上であってもよい。異なる電極対の数が増えることにより、液晶分子のダイレクタ方向の異なる領域が増えるため、色付きをさらに低減することができる。また、画素電極の周期性はさらに分散され、モアレ縞をぼやかすことができるため、人の目はモアレ縞を視認できなくなる。これにより、表示品質を向上できる。

電極対は透明金属で構成されていてもよい。透明金属であれば外部から入射された光を透過し、かつ、電極下層の凹凸反射板からの反射光を透過することができるので、反射領域５の反射面積を実質的に大きくすることができ、反射率を向上できる。

電極対の金属は可視光を吸収する不透明電極であってもよい。電極直上の液晶分子は、電極直上で発生する縦電界の影響により完全に制御することができない。これにより、黒表示状態において、外部からの入射光が表示装置内部へ入射し、その入射光が電極により反射され、反射表示コントラストを低下させてしまう。したがって、電極に可視光を吸収する不透明金属を適用することにより、反射コントラストを向上できる。また、上記不透明金属は、金属上に光を吸収する層を設けた構成によって形成してもよい。

電極群３の電極の反射率は光反射膜２の反射率より低いことが望ましい。これにより、電極から反射された光の回折を低減し、高品質な表示装置を提供できる。また、電極上は光を透過する材料から構成されていてもよい。これにより、電極の部分が反射領域の一部として使用できるため、反射モードでの視認性の高い高品質な表示装置を提供できる。

また、電極上に光を吸収する光吸収膜が積層されていてもよい。このような光吸収膜により、電極から反射された光の回折を低減し、高品質な表示装置を提供できる。

（第１の実施例の第２の態様）
次に、第１の実施例の第２の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、画素内の電極構造以外は第１の実施例の第１の態様と同様なので、その説明を省く。よって、以下では第１の実施例の第１の態様に対し異なる態様を説明する。

図８に第１の実施例の第２の態様における液晶表示装置の画素の上面図を示す。図８に示すように、1画素内に2種類の異なる平行電極対A,Bが存在している。電極対A,BはX軸方向に交互に配列され、1画素を分割したドット単位で見ると、+X軸方向へ電極対A,B，B，Aの順に配列された電極構造を含むドットAと、同方向へ電極対B，A, A，Bの順の順に配列された電極構造を含むドットBとが+X軸方向に交互に繰り返し形成される。すなわち、第１の実施例と同じ電極対の配列・組合せパターンを有する。

本態様では、図８のように画素内の反射領域５と透過領域６における電極ピッチが同じ構成である。すなわち、反射領域５と透過領域６の両方にわたって櫛歯形状の共通電極２６及び画素電極２７が延び、櫛歯部分が相互に噛み合うように配置されている。この構成以外の、画素内の電極構造は第１の実施例と同じである。

このような態様では、電極を簡易なパターンで構成できるため、現像ムラを低減でき、歩留まりを向上できる。透過領域６と反射領域５に配置された画素電極２７の電位は同じであればよく、コンタクトホール３９は１箇所あればよい。これにより、透過領域６と反射領域５とでコンタクトホールを分ける必要がなくなり、コンタクトホール数を減らすことができるため、低コスト化できる。また、電極形状を簡易化できるため、現像時のムラを低減し、歩留まりが向上する。

（第１の実施例の第３の態様）
次に、第１の実施例の第３の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、以下では第１の実施例の第２の態様に対し異なる態様を説明する。

図９に第１の実施例の第３の態様における液晶表示装置の画素の上面図を示す。本態様では、画素について透過領域はなく反射領域５のみから構成される。この構成以外の、画素内の電極構造は上記の第２の態様のような電極対の配列・組合せパターンを有し、第２の態様と同じである。

このような態様によれば、反射率を大きくできるため、明るいところで視認性が高い液晶表示装置を提供できる。

また、この画素内の電極構造において、画素電極２７が１つであり、画素長辺方向に対して軸対称に配列されていてもよい。電極数を減らすことができるため、画素の開口率を向上できる。このため、このような画素電極が1つである構造は高精細な表示装置に好適である。

（第２の実施例の第１の態様）
次に、第２の実施例の第１の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、画素内の電極構造および凹凸反射板以外は第１の実施例の第１の態様と同様なので、その説明を省く。よって、以下では第１の実施例の第１の態様に対し異なる態様を説明する。

図１０に第２の実施例の第１の態様における液晶表示装置の画素の上面図、図１１にその画素の凹凸反射板の上面図を示す。

図１０に示すように本態様では、透過領域６、反射領域５ともに画素電極２７と共通電極２６が、下部側基板１１上の積層膜において異なる層に構成されている。本実施例においては、画素電極２７はＩＴＯから構成されている。画素電極２７の層上には、絶縁膜が積層され、その上に、共通電極２６の層が形成される。共通電極２６は、Ｃｒから構成されている。この構成以外の構造は前述した第１の実施例と同様に構成され、特に、画素内の電極構造は前述した第１の実施例の第１の態様に示される電極対の配列・組合せパターンと同じである。

上記のように共通電極２６と画素電極２７を異なる金属で構成した場合、金属の膜厚、抵抗値を調整することにより、電極対A３４と電極対B３４で発生する電界の分布を均一化することが出来る。これにより、液晶分子へ印加される電界の分布が均一化できるので、表示装置の信頼性を向上できる。また、応答性、残像、面内輝度のバラつきも低減できる。尚、金属表面または周辺に誘電体を形成し、発生する電界を調整することにより、V-T特性を均一化してもよい。

また、図１１に示すように反射領域５の凸部４の頂点の座標が、1画素内においてランダムに位置していてもよい。表示面内では画素がマトリクス状に配置されているため、1画素内の反射凹凸パターンは画素毎に周期的に配置されることになる。

また、凹凸形成膜の凸部４が1ドット内で不規則に配置され、そのドットが表示面内にマトリクス状に配置されていてもよい。この構成は画素のサイズに合わせて、ドットサイズを調整しやすいため、設計が容易にできる。

（第２の実施例の第２の態様）
次に、第２の実施例の第２の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、画素内の電極構造以外は第１の実施例の第１の態様と同様なので、その説明を省く。よって、以下では第１の実施例の第１の態様に対し異なる態様を説明する。

図１２に第２の実施例の第２の態様における液晶表示装置の画素の上面図を示す。

図１２に示すように電極対A３３と電極対B３４はX軸方向に交互に配列されている。1画素を３分割したドット単位で見ると、+X軸方向へ電極対A,B，B，Aの順に配列された電極構造を含むドットAと、同方向へ電極対B，A, A，Bの順の順に配列された電極構造を含むドットBとが+X軸方向に交互に繰り返し形成される。すなわち、ドットAでは、電極対A３３が反射領域５の端部に配置され、電極対B３４は反射領域５の中央部に配置される。また、ドットBでは、電極対A３３が反射領域５の中央部に配置され、電極対Ｂが反射領域端部に配置される。このような電極対の配列・組合せパターンは第１の実施例の第１の態様と同じである。

本態様においては、反射領域５内の電極対A３３と電極対B３４が異なる材質で構成される。ドットAの反射領域５では電極対A３３がＩＴＯから構成され、電極対B３４がＣｒから構成される。また、ドットBの反射領域５では、電極対A３３がＣｒから構成され、電極対B３４がＩＴＯから構成される。電極対A３３を形成した層（レイア）の上には、絶縁膜が積層され、その上に、電極対B３４を含む層（レイア）が形成される。

透過領域６は画素電極２７ａ、共通電極２６ａともにＩＴＯで作成されており、電極対B３４と同じ工程で作成できる。コンタクトホール３９は電極対A３３、電極対B３４のそれぞれに設けられている。

図１４に、ＩＴＯで構成された電極対とＣｒで構成された電極対のV-T特性を示す。ＩＴＯの電極対は電極幅3μｍ/電極間隔6μｍで作製し、Ｃｒの電極対は電極幅2μｍ/電極間隔7μｍで作製した。図１４に示すように、電極対A３３と電極対B３４を異なる材料で構成することにより、電極ピッチが変わった場合でも、V-T特性を揃えることができる。

このように本態様によれば、電極対A３３と電極対B３４のV-T特性を精度よく合わせることができるため、画素内での輝度バラつきを低減できる。

（第２の実施例の第３の態様）
次に、第２の実施例の第３の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、画素内の電極構造以外は第１の実施例の第１の態様と同様なので、その説明を省く。よって、以下では第１の実施例の第１の態様に対し異なる態様を説明する。

図１３に第２の実施例の第３の態様における液晶表示装置の画素の上面図を示す。

図１３に示すように電極対A３３と電極対B３４の配列・組合せパターンは第１の実施例の第１の態様と同じである。反射領域５内の電極対A３３と電極対B３４は異なる材質で構成される。

本態様では、電極対A３３はＩＴＯから構成され、電極対B３４はＣｒから構成される。Ｃｒで形成された電極層上には、絶縁膜が積層され、その上に、ＩＴＯから構成される電極を含む層が形成される。

透過領域６は画素電極２７ａ、共通電極２６ａともにＩＴＯで作成されており、反射領域５のＩＴＯで構成される電極と同じ工程で作成できる。コンタクトホール３９は電極対A３３、電極対B３４のそれぞれに設けられている。上記以外の構成は、第１の実施例の第１の態様と同じである。

図１４に示すように、反射領域５内の電極対A３３と電極対B３４に異なる材料を適用すると、ほぼ同じV-T特性を得ることができる。ＩＴＯの電極対は電極幅3μｍ/電極間隔6μｍで作製し、Ｃｒの電極対は電極幅2μｍ/電極間隔7μｍで作製した。図７と図１４を比較すると分かるように、本態様は、電極対A３３と電極対B３４とともに同じＩＴＯを適用した場合よりも電極対A３３と電極対B３４のV-T特性を精度高く合わせることができる。よって本態様により、表示面内の輝度バラつきを抑えることができる。

（第２の実施例の第４の態様）
次に、第２の実施例の第４の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、画素内の電極構造以外は第１の実施例の第１の態様と同様なので、その説明を省く。よって、以下では第１の実施例の第１の態様に対し異なる態様を説明する。

図１５に第２の実施例の第３の態様における液晶表示装置の画素の上面図を示す。この図に示すように、反射領域５に配置される電極は全て同じ層において構成され、透過領域６の画素電極２７ｂと共通電極２６はそれぞれ、下部側基板１１上の異なる層において構成される。

透過領域６では、画素電極２７ｂに透明電極を適用し、共通電極２６にＣｒを適用した。また、反射領域５では、画素電極２７ａと共通電極２６ともにＣｒにより作製した。これにより、透過領域６では画素電極２７ｂ上も光が透過するため透過率を向上することができる。また、反射領域５では微細に電極を加工することができる。また、共通電極２６を下部側基板１１上の一つの層に設けることにより、透過領域６と反射領域５の両方に同時に作製することができ、低コスト化できる。

（第３の実施例の第１の態様）
前述してきた第１及び第２の実施例では、画素内の各ドットに対応する電極構造がドット内の中心線に軸対称に構成され、画素の開口率が一定である表示装置を示した。以下では、各ドットの電極構造がドット内の中心線に軸非対称に構成され、画素の開口率が一定である表示装置の例を示す。

まず、第３の実施例の第１の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、画素内の電極構造以外は第１の実施例の第１の態様と同様なので、その説明を省く。よって、以下では第１の実施例の第１の態様に対し異なる態様を説明する。

図１６に本実施例に係る画素の上面図を示す。この図に示すように、1画素内の反射領域５の電極構造が２種類の異なる電極対（電極対A、B）から構成される。電極対A、Bの各々は、電極幅と電極間の合計、すなわち電極ピッチが異なっている。本実施例では、透過領域６の電極構造も２種類の異なる電極対の組合せで構成されているが、第１の実施例と同じであってもよい。

反射領域５では、各ドット３０，３１，３２の電極対A，Bが各ドット内の中心線に対して非対称に構成されている。それにより、１画素内の反射領域５における電極が特徴的な周期を持たない構造となっている。この構成以外は、第1の実施形態の第1の態様と同じである。

このような態様では、電極対の数は各画素において同じであるため、画素の開口率は一定になっている。これにより、画素毎の輝度バラつきを低減でき表示品質を向上できる。本実施例において電極対の数は２つに限られず、３種類以上の異なる電極対から表示装置の画素が形成されていてもよい。これは、液晶分子のダイレクタ方向の異なる領域を増やすことができるため、色付きを低減できる。

また、ドット毎に画素電極２７の位置を異ならせることにより、ドットの周期配列に対して画素電極２７の周期性がなくてもよい。これにより、特徴的な電極周期がないので、反射凹凸の周期によるモアレ縞を低減できる。

（第３の実施例の第２の態様）
次に、第３の実施例の第２の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、画素内の電極構造以外は第１の実施例の第１の態様と同様なので、その説明を省く。よって、以下では第１の実施例の第１の態様に対し異なる態様を説明する。

図１７に第３の実施例の第２の態様における液晶表示装置の画素の上面図を示す。図１７に示すように、１画素をX軸方向で３分割する各ドット３１，３２，３３において、透過領域６、反射領域５ともに画素電極２７が各ドット内の中心線からずれた1箇所に配置されている。尚、図１７（ａ）〜（ｃ）で示すように、その画素電極２７のずれる位置は任意である。

このような態様により、各ドットには画素電極２７と共通電極２６からなる平行な電極対が２種類設けられ、２種類の電極対は各ドット内の中心線に対して非対称に配置されている。つまり、透過領域６、反射領域５ともに電極が特徴的な周期を持たない構造となっている。上記構成以外は第１の実施例の第1の態様と同じである。

本態様によれば、1画素内の画素電極の本数を減らしたことにより、画素の開口率を大きくすることができる。高精細化した表示装置では画素サイズは小さくなるため、画素内に配置できる電極数は限られている。したがって、本態様の電極構造を液晶表示装置に適用することにより、画素の開口率を大きくとることができ、明るい液晶表示装置を提供できる。

（第４の実施例の第１の態様）
次に、第４の実施例の第１の態様に係る液晶表示装置について説明する。但し、画素内の電極構造以外は第１の実施例の第１の態様と同様なので、その説明を省く。よって、以下では第１の実施例の第１の態様に対し異なる態様を説明する。

図１８に第４の実施例の第１の態様における液晶表示装置の画素の上面図を示す。この図に示すように、１画素をX軸方向で３分割する各ドット３１，３２，３３はいずれも、反射領域５と透過領域６の境界にて屈曲した形になっている。つまり、各ドット３１，３２，３３がいずれも同じ「く」の字型に形成される。そして、各ドット内において一本の画素電極２７が、共通電極２７間に挟まれた中心軸からずれた位置に配置されている。

このような態様により、各ドットには画素電極２７と共通電極２６からなる平行な電極対が２種類設けられ、２種類の電極対は各ドット内の中心線に対して非対称に配置されている。こうした構成以外は第１の実施例の第1の態様と同じである。

本態様によれば、各ドットをくの字型に構成することにより、液晶分子の配向方向が異なる領域が増える。これにより、液晶表示装置の色付きを低減でき、高品質な液晶表示装置を提供できる。

以上、本発明の実施例について種々述べてきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施しえるのは言うまでも無いことである。勿論、前述した各実施例の態様を適宜組み合わせることも可能である。

また、本発明の液晶表示装置は、図１９に示すような携帯電話９９の液晶表示装置９８や、図２０に示すようなノート型ＰＣ１００の液晶表示装置９８に適用することが出来る。その他には、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ及びビデオプレーヤ等の携帯端末装置の表示装置や、キャッシュディスペンサ、自動販売機などの端末装置の表示装置にも好適に利用することができる。

（ａ）は実空間におけるストライプを示すグラフ、（ｂ）は実空間における2次元格子を示すグラフ、（ｃ）は周波数空間における1次元格子を示すグラフ、（ｄ）は周波数空間における2次元格子を示すグラフである。 1次元格子と2次元格子のなす角とモアレ縞の周期の大きさを示すグラフである。 周波数空間座標におけるモアレ周期に対応するベクトルを示すグラフである。 第１の実施例の第１の態様における液晶表示装置の画素を示す断面図である。 第１の実施例の第１の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第１の実施例の第１の態様における液晶表示装置の凹凸反射板を示す上面図である。 同層にITOで形成された電極対の透過率−電圧特性（V-T特性）を示すグラフである。 第１の実施例の第２の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第１の実施例の第３の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第２の実施例の第１の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第２の実施例の第１の態様における液晶表示装置の凹凸反射板を示す上面図である。 第２の実施例の第２の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第２の実施例の第３の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第２の実施例の第２及び第３の態様における透過率−電圧特性（V-T特性）を示すグラフである。 第２の実施例の第４の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第３の実施例の第１の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第３の実施例の第２の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 第４の実施例の第１の態様における液晶表示装置の画素を示す上面図である。 本発明に記載の表示装置を搭載した携帯電話を示す斜視図である。 本発明に記載の表示装置を搭載したノートＰＣを示す斜視図である。 特許文献３に記載された表示装置の画素部における断面図である。 特許文献４に記載された表示装置の画素部を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。 特許文献５に記載された表示装置の表示面に対するライトコントロールフィルムの配置を示した上面図である。 特許文献５に記載された、ラスターとライトコントロールフィルムのストライプのなす角度βとモアレ縞のピッチｐとの関係を示すグラフ図である。

符号の説明

１ 凹凸形成膜
２ 光反射膜
３ 電極群
４ 凸部
５ 反射領域
６ 透過領域
７ 横電界駆動電極
８ 絶縁膜
８ａ 第１の絶縁膜
８ｂ 第２の絶縁膜
８ｃ 第３の絶縁膜
１１ 下部側基板
１２ 上部側基板
１３ 液晶層
１４ 対向電極（ＩＴＯ）
２１ａ，２１ｂ 偏光板
２２ａ，２２ｂ 透明絶縁性基板
２６、２６ａ、２６ｂ 共通電極
２７、２７ａ、２７ｂ 画素電極
２９ 補償板
３０ ドットA
３１ ドットB
３２ ドットC
３３ 電極対A
３４ 電極対B
３５ 中心線
３６ 画素
３７ 凹凸反射板
３８ X方向のドットピッチ
３９ コンタクトホール
４０ バックライト
５０ 周波数空間上における格子線（点の集合）
５１ 周波数空間上における格子点（逆格子点）
５２ ２次元格子の基本並進ベクトルax
５３ ２次元格子の基本並進ベクトルay
５４ ストライプ状パターンの基本並進ベクトルa_l
５５ ストライプ状パターンの基本並進ベクトルa_lとx軸の＋x方向とのなす角度α
５６ ストライプの周期配列方向
５６ ベクトルa_lに対応する周波数空間上のベクトルf_l
５８ ベクトルaxに対応する周波数空間上のベクトルfx
５９ ベクトルayに対応する周波数空間上のベクトルfy
６０ 周波数空間上における格子点（逆格子点）
６１ モアレ周期に対応する周波数空間上のベクトルf
６２ ストライプパターン
６３ ２次元格子パターン
６４ ベクトルfxとベクトルfyの合成ベクトル
６５ モアレ周期に対応する周波数空間上のベクトルf(1,0,-1)
６６ モアレ周期に対応する周波数空間上のベクトルf(-1,1,-1)
９８ 液晶表示装置
９９ 携帯電話
１００ ノート型ＰＣ

Claims (9)

1. 第１の方向と第２の方向に配列してある複数の画素を備え、前記画素の少なくとも一部に反射領域を有する液晶表示装置において、
   前記画素の反射領域に、複数の凹凸が形成された凹凸形成膜と、前記凹凸形成膜の上層側に形成された光反射膜と、前記光反射膜の上層側に形成された電極群を有し、
   各々の前記画素における前記電極群は２種類以上の電極パターンから構成されており、少なくとも前記第１の方向に配列された前記画素については該２種類以上の電極パターンを有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１の方向に配列された前記画素の前記電極群は、前記２種類以上の電極パターンを前記第１の方向へ配列することにより構成され、かつ、該２種類以上の電極パターンの前記第１の方向への配列・組合せ順序が周期的に変化していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記２種類以上の電極パターンの夫々は、前記第２の方向に延びる２本の電極からなる電極対で構成され、かつ、夫々の前記電極パターンは該電極対における前記第１の方向の電極ピッチが異なることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 同一の前記電極対が、該画素の長辺方向に平行な前記画素の中心軸に対して軸対称に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記画素の各々において配置される、前記電極対で構成された前記電極パターンの数が同じであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
6. 前記画素の前記第１の方向における大きさをDとし、前記画素の前記光反射膜の凹凸形状において凸部の頂点間を結ぶ最小の凸部間距離をMとし、前記第１の方向への画素配列における前記電極対の繰り返し周期の大きさをRとするとき、
   M＜RM/(R-M)<3D
   の関係式を満たすことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
7. 前記光反射膜は導電性の金属から構成され、液晶分子へ電界をかけて駆動するための電極として用いられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置を有することを特徴とする端末装置。
9. 前記端末装置は、携帯電話、個人用情報端末、ゲーム機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオプレーヤ、ノートＰＣ、キャッシュディスペンサ、または自動販売機であることを特徴とする請求項８に記載の端末装置。

Images