JP2009145524A

JP2009145524A - 液晶装置及び電子機器

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Publication number: JP2009145524A
Application number: JP2007321659A
Authority: JP
Inventors: Takumi Seki; ▲琢▼巳関
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】表示品質が向上した液晶装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】液晶装置１０は、複数の画素領域を含み、画素領域毎に光を反射する反射領域Ｒと光を透過させる透過領域Ｔとを有する液晶装置であって、対向する一対の基板１２，１４と、一対の基板１２，１４間に設けられた液晶層１８と、反射領域に対応して一対の基板１２，１４の内面に選択的に形成された位相差層５２と、を含み、一対の基板のうち一方の基板１２は、画素電極３４と、画素電極３４に接続されたスイッチング素子３０と、を備え、一対の基板のうち他方の基板１４は、カラーフィルタ２８を備え、他方の基板１４の液晶層１８側に対して反対側の表面に、表面側から順に、透明導電膜５６と、透明導電膜５６より屈折率が小さい透明膜５８と、の積層構造６０を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。

従来、基板面に平行に電圧を印加して液晶を基板面と平行な面内で回転させる横電界駆動方式が提案されている。この方式は視野角が広くできる特徴があるが、カラーフィルタ側に電極を設けずＴＦＴ等の駆動素子が形成された基板にのみ電極が置かれるために、カラーフィルタ側からの外部電界が侵入して表示に悪影響を与えやすい問題がある。これを解決するために、カラーフィルタ基板裏面に透明導電膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

又、一画素内に反射表示部と透過表示部とを備え、反射表示部に対応する部分に位相差層を有し、反射表示部の液晶層のリタデーションが４分の１波長であり、位相差層のリタデーションが２分の１である半透過型ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。これにより、透過型ＩＰＳ方式と同等の広視野角を実現することができるとしている。

特開平１０−２９３２０７号公報特開２００７−４７７３２号公報

ところが、カラーフィルタ基板裏面に透明導電膜を形成することにより、カラーフィルタ基板と透明導電膜との屈折率差が起因となって、カラーフィルタ基板と透明導電膜との界面で反射が生じる。この界面反射の反射率は、透明導電膜が無い場合（基板と空気界面）より大きい。この反射光が再び液晶層に入射し一部が反射表示領域の反射板で反射されて再射出する。この再射出される反射光が液晶層内に設けられた反射領域の位相差膜を通るが、これによって偏光状態が変化し、コントラスト低下の原因となっている。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］複数の画素領域を含み、前記画素領域毎に光を反射する反射領域と光を透過させる透過領域とを有する液晶装置であって、対向する一対の基板と、前記一対の基板間に設けられた液晶層と、前記反射領域に対応して前記一対の基板の内面に選択的に形成された位相差層と、を含み、前記一対の基板のうちの一方の基板は、画素電極と、前記画素電極に接続されたスイッチング素子と、を備え、前記一対の基板のうちの他方の基板は、カラーフィルタを備え、前記他方の基板の前記液晶層側に対して反対側の表面に、前記表面側から順に、透明導電膜と、前記透明導電膜より屈折率が小さい透明膜と、の積層構造を有することを特徴とする液晶装置。

これによれば、可視光全波長域で他方の基板と透明導電膜との界面起因による反射が、透明導電膜より屈折率が小さい透明膜により抑制され透過表示のコントラストが向上する。又、可視光全波長域での透過率も向上するため、透過表示が明るい、高い表示品質を有する液晶装置を提供できる。

［適用例２］上記液晶装置であって、前記透明膜の領域は、前記透明導電膜の領域より狭いことを特徴とする液晶装置。

これによれば、上層の透明膜の成膜領域を下層の透明導電膜の成膜領域より狭くすることにより、静電対策の機能を損なうことがないので静電対策の品質向上が可能となる。

［適用例３］上記液晶装置であって、前記積層構造は、可視光領域内の平均反射率が４％以下で、平均透過率が９０％以上であることを特徴とする液晶装置。

これによれば、可視光全波長域で他方の基板と透明導電膜の界面起因による反射が、透明導電膜より屈折率が小さい透明膜により抑制され容易に透過表示のコントラストが向上する。又、可視光全波長域での透過率も向上するため、容易に透過表示が明るくなる。

［適用例４］上記液晶装置であって、前記透明導電膜は酸化インジウム又は酸化スズを含む膜であり、前記透明膜は前記膜より屈折率が小さい膜であることを特徴とする液晶装置。

これによれば、積層構造の構成が容易になる。

［適用例５］上記液晶装置であって、前記透明膜は二酸化ケイ素を主成分とする膜であることを特徴とする液晶装置。

これによれば、積層構造の構成が更に容易になる。

［適用例６］上記液晶装置であって、前記酸化インジウム又は酸化スズを含む膜の膜厚は１０ｎｍ〜４０ｎｍ（好ましくは１０ｎｍ〜３０ｎｍ）であり、前記二酸化ケイ素を主成分とする膜の膜厚は１１０ｎｍ〜７０ｎｍ（好ましくは１１０ｎｍ〜８６ｎｍ）であることを特徴とする液晶装置。

これによれば、積層構造の構成が更に容易になる。

［適用例７］上記に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。

これによれば、上記液晶装置を搭載しているので、透過表示のコントラストが向上する。又、透過表示が明るい、高い表示品質を有する電子機器が提供できる。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。尚、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。更に本明細書では、画像表示の最小単位を「サブ画素」と呼び、各色カラーフィルタを備えた複数のサブ画素の集合を「画素」と呼ぶこととする。

（第１の実施形態）
先ず、本実施形態の液晶装置について、図１〜図５を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る液晶装置の概略構成を示す図である。同図（Ａ）は概略平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＩ−Ｉ線で切った概略断面図である。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置１０は、対向する一対の基板の一方の基板としての素子基板１２及び他方の基板としての対向基板１４を備えている。対向基板１４は、所定の位置で一回り大きいサイズの素子基板１２とシール材１６を介して接合されている。

シール材１６を介した素子基板１２と対向基板１４との隙間（ギャップ）に、正の誘電異方性を有する液晶が充填され液晶層１８を構成している。すなわち、素子基板１２と対向基板１４とにより液晶層１８を挟持している。

シール材１６の外側は、周辺回路領域であり、素子基板１２の一辺に沿ってデータ線駆動回路２０及び外部回路と接続するための複数の実装端子２２とが設けられている。又、素子基板１２のＸ軸方向において対向する他の二辺に沿って、それぞれ走査線駆動回路２４が設けられている。素子基板１２の残る一辺に沿って、２つの走査線駆動回路２４を接続する複数の配線２６が設けられている。

シール材１６の内側には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にマトリクス状に配列した複数の画素を有している。１つの画素は３色のカラーフィルタ２８Ｒ（赤）、２８Ｇ（緑）、２８Ｂ（青）に対応した３つのサブ画素から構成されている。３色のカラーフィルタ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、同色のカラーフィルタがＹ軸方向に連続するように対向基板１４側に形成されている。又、素子基板１２側にはサブ画素毎に、これを駆動制御するスイッチング素子としての複数のＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子３０が設けられている。すなわち、液晶装置１０はストライプ方式のカラーフィルタ２８を備え、カラー表示を可能としたアクティブ型の表示装置である。

本実施形態では、実際に表示に寄与する複数の画素の領域を表示領域Ｅとし、シール材１６と表示領域Ｅとの間に、見切り領域３２が設けられている。詳しくは後述するが、見切り領域３２に遮光性材料からなる遮光膜が設けられており、液晶装置１０を電子機器に取付ける際に、表示領域Ｅの位置を規定する目安となっている。

このような液晶装置１０はＬＥＤ等を光源とした照明装置により照明される。より詳細な液晶装置１０の構造については後述する。

図２は本実施形態に係る液晶装置の等価回路を示す図である。図２に示すように、液晶装置１０の表示領域Ｅ（図１参照）を構成する各サブ画素ＳＧは、画素電極３４と画素電極３４をスイッチング制御するためのＴＦＴ素子３０とを有している。画素電極３４と共通電極３６との間には液晶層１８が介在している。共通電極３６は走査線駆動回路２４から延びる共通線３８Ａと電気的に接続されており、各サブ画素ＳＧにおいて共通の電位に保持されるようになっている。

データ線駆動回路２０から延びるデータ線４０がＴＦＴ素子３０のソースと電気的に接続されている。データ線駆動回路２０は画像信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎを、データ線４０を介して各サブ画素ＳＧに供給する。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４０同士に対して、グループ毎に供給するようにしてもよい。

又、ＴＦＴ素子３０のゲートには、走査線駆動回路２４から延びる走査線３８Ｂが電気的に接続されている。走査線駆動回路２４から所定のタイミングで走査線３８Ｂ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ＴＦＴ素子３０のゲートに印加されるようになっている。画素電極３４はＴＦＴ素子３０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ＴＦＴ素子３０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４０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３４に書き込まれるようになっている。画素電極３４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３４と液晶を介して対向する共通電極３６との間で一定期間保持される。

図３は本実施形態に係る画素の構造の概略平面を示す図である。図３に示すように、液晶装置１０は複数の画素（画素領域）を含み、画素毎に光を反射する反射表示領域（反射領域）Ｒと光を透過させる透過表示領域（透過領域）Ｔとを有する。液晶装置１０の１つの画素は、３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカラーフィルタ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂに対応する３つのサブ画素ＳＧにより構成されている。各サブ画素ＳＧには、複数のスリット（隙間）４２が略梯子状に形成された矩形の画素電極３４が設けられている。画素電極３４の外周を取り囲むようにして、走査線３８Ｂと共通線３８Ａと複数のデータ線４０とが配置されている。走査線３８Ｂとデータ線４０との交差部近傍にＴＦＴ素子３０が形成されており、ＴＦＴ素子３０はデータ線４０及び画素電極３４と電気的に接続されている。又、画素電極３４と平面視で略重なる位置に矩形状の共通電極３６が形成されている。

画素電極３４はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の光透過性を有する導電材料からなる導電膜である。１つのサブ画素ＳＧの画素電極３４に１７本のスリット４２が形成されている。各スリット４２は、走査線３８Ｂ及びデータ線４０の双方と交差する方向（図中斜め方向）に延びて、Ｙ軸方向において等間隔に配列するように形成されている。各スリット４２は略同一の幅に形成され、互いに平行である。これにより、画素電極３４は、複数本（図示では１６本）の帯状電極部３４Ａを有することになる。スリット４２が一定の幅を有して等間隔で配列していることから、帯状電極部３４Ａも一定の幅を有して等間隔で配列している。本実施形態では、スリット４２の幅と帯状電極部３４Ａの幅はいずれも４μｍである。

共通電極３６は、ＩＴＯ等の光透過性を有する導電材料からなる平面視矩形状の透明共通電極３６Ｔと、アルミニウムや銀等の光反射性を有する金属材料からなる平面視略矩形状の反射共通電極３６Ｒとからなる。透明共通電極３６Ｔと反射共通電極３６Ｒとは、互いの辺端部において電気的に接続されている。反射共通電極３６Ｒは、走査線３８Ｂと平行に延びる共通線３８Ａと一体に形成されている。従って、透明共通電極３６Ｔと反射共通電極３６Ｒとからなる共通電極３６は、共通線３８Ａと電気的に接続されている。反射共通電極３６Ｒの形成領域がサブ画素ＳＧの反射表示領域Ｒを構成しており、透明共通電極３６Ｔの形成領域が透過表示領域Ｔを構成している。

尚、共通線３８Ａと反射共通電極３６Ｒとを別々の導電膜を用いて形成し、これらを電気的に接続してもよい。その方法としては、反射共通電極３６Ｒと共通線３８Ａとを層間絶縁膜を介して異なる配線層に形成し、層間絶縁膜に開口したコンタクトホールを介して両者を接続する方法が挙げられる。又、透明共通電極３６Ｔが反射共通電極３６Ｒを覆って形成されていてもよい。

ＴＦＴ素子３０は、走査線３８Ｂ上に部分的に形成された島状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層４４と、データ線４０を分岐して半導体層４４上に延出されたソース電極４６と、半導体層４４上から画素電極３４の形成領域に延びる矩形状のドレイン電極４８とを備えている。走査線３８Ｂは、半導体層４４と対向する位置でＴＦＴ素子３０のゲート電極として機能する。ドレイン電極４８と画素電極３４とは、両者が平面的に重なる位置に形成された画素コンタクトホール５０を介して電気的に接続されている。尚、図示のサブ画素ＳＧにおいて、画素電極３４と共通電極３６とが平面視で重なる領域が、サブ画素ＳＧの容量として機能するので、画像信号を保持するために別途保持容量をサブ画素ＳＧの形成領域内に設ける必要が無く、高い開口率を得ることができる。

図４及び図５を参照して、液晶装置１０の構造を更に詳しく説明する。図４及び図５は本実施形態に係る液晶装置の構造の概略断面を示す図である。詳しくは、図４は図３のIV−IV線で切った断面図、図５はＸ方向における見切り領域を含む断面図である（図３のＶ−Ｖ線で切った断面図の一部に相当する）。

図４に示すように、液晶装置１０は、画素電極３４を有する素子基板１２と、カラーフィルタ２８を有する対向基板１４とにより、液晶層１８を挟持している。素子基板１２及び対向基板１４としては光透過性を有し、真空プロセスに使用できるものであれば特に限定されるものではなく、その屈折率は通常１．４５〜１．６５の範囲である。かかる光透過性を有する基板としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のプラスチックからなる合成樹脂基板やガラス板等が挙げられる。

対向基板１４のカラーフィルタ２８上（液晶層１８側）には、反射表示領域Ｒに対応して位相差層５２とセル厚調整層５４とが選択的に形成されている。従って、透過表示領域Ｔのセル厚Ｄに対して反射表示領域Ｒのセル厚が薄くなっており、本実施形態では、およそＤ／２、すなわち、半分となっている。このように反射表示を行う液晶装置１０では、光学設計上、反射黒表示を行う際に反射共通電極３６Ｒに到達する外光がすべての可視波長で略円偏光である必要がある。反射共通電極３６Ｒに到達した外光が楕円偏光であると黒表示に色づきが生じ、高コントラストな反射表示を得ることが困難になるからである。そこで本実施形態では、カラーフィルタ２８上の反射表示領域Ｒに対応する領域に選択的に位相差層５２とセル厚調整層５４とを形成し、反射表示領域Ｒにおけるセル厚が透過表示領域Ｔに比して薄くなるように構成している。又、位相差層５２の上にセル厚調整層５４を設ける構造としたが、位相差層５２の膜厚を厚くしてセル厚調整層５４の機能を持たせることも可能である。これにより、セル厚調整層５４を設ける工程を省くことができ、工程を簡略化することができる。

対向基板１４は対向基板１４の液晶層１８側に対して反対側の表面に、表面側から順に、透明導電膜５６と、透明導電膜５６より屈折率が小さい透明膜５８と、の積層構造６０を有する。透明導電膜５６としては、光透過性を有し且つ体積固有抵抗率が１０^-1Ω・ｃｍ以下、好ましくは１０^-2Ω・ｃｍ以下であればどの様なものでもよく、例えば酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）を主成分とし、酸化スズ（ＳｎＯ_x）が添加されたＩＴＯ等に代表される酸化インジウム又は酸化スズを含む層等が例示できる。体積固有抵抗値が１０^-1Ω・ｃｍより大きいものでは、光学膜程度の厚さにおいてはシート抵抗値が大きく、十分な電磁シールド性が確保できない。体積固有抵抗値は小さいほど好ましいが、通常は２×１０^-4Ω・ｃｍ以上である。

透明導電膜５６の膜厚（ｄ１）及び屈折率（ｎ１）は、反射防止の目的とする光の波長をλとして、ｎ１×ｄ１が０．１０λ〜０．２３λ、更には０．１５λ〜０．２２λとなるように設定されることが望ましい。０．１０λより小さい場合は、膜質の変動により体積抵抗値が大きくなった場合、目的とするシート抵抗値が得られなくなる可能性あり、又０．２３λより大きい膜厚では、十分な反射防止性能を有するものが得難くなる可能性がある。尚、屈折率（ｎ１）は通常１．９６〜２．１０の範囲である。具体的には、光の波長（λ）を視感度が最もよいとされる５５０ｎｍとし、透明導電膜５６としてＩＴＯからなる膜を使用した場合には、設定膜厚（ｄ１）としては１０ｎｍ〜４０ｎｍ、更には１０ｎｍ〜３０ｎｍであることが望ましい。

透明導電膜５６を付与する方法としては、抵抗加熱蒸着法、ＥＢ蒸着法等の真空蒸着法、直流放電スパッタ法（ＤＣ−スパッタ法）、高周波スパッタ法（ＲＦスパッタ法）等のスパッタ法、及びイオンプレーティング法等のどの様な方法でもよく、特に限定するものではないが、得られる膜がより低抵抗である必要がある場合はスパッタ法或いはイオンプレーティング法が適当である。

透明膜５８としては、光透過性を有し且つ透明導電膜５６より屈折率が小さい膜であり、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）を主成分とする膜等が例示できる。尚、窒化シリコン（ＳｉＮ_x）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、アクリル樹脂であってもよい。透明膜５８の膜厚（ｄ３）及び屈折率（ｎ３）は、反射防止を目的とする光の波長をλとして、ｎ３×ｄ３が０．１９λ〜０．２５λ、更には０．２０λ〜０．２４λとなるように設定されることが好ましい。尚、ｎ３は後述のように１．４４〜１．６０であることが好ましい。具体的には、例えば光の波長（λ）を視感度の最もよいとされる５５０ｎｍとした場合、設定膜厚（ｄ３）は１１０ｎｍ〜７０ｎｍ、更には１１０ｎｍ〜８６ｎｍであることが好ましい。尚、本実施形態の目的とする効果を得るには、ｎ３が１．４４〜１．６０、更には１．４４〜１．５０であることが好ましい。ｎ３が１．４４未満では反射防止層の機械的強度が劣る傾向にあり、１．６０を超えると反射防止の効果が不十分となる傾向にある。酸化ケイ素はその酸化度により屈折率が大きく変化するため、例えば酸素による反応性を利用したスパッタ法で酸化ケイ素膜を形成させた場合には屈折率を酸化度により制御することができる。透明膜５８を付与する方法としては、透明導電膜５６と同様に特に限定されるものではなく、どの様な方法を用いてもよい。

素子基板１２上には、走査線３８Ｂ、共通電極３６、及び共通線３８Ａが形成されている。これらの走査線３８Ｂ、共通電極３６、及び共通線３８Ａを覆って、シリコン酸化物膜等からなる絶縁薄膜６２が形成されている。絶縁薄膜６２上には、島状の半導体層４４と、半導体層４４と一部が重なるようにソース電極４６とドレイン電極４８とが形成されている。これらの半導体層４４、ソース電極４６、及びドレイン電極４８を覆って、シリコン酸化物膜や樹脂膜からなる層間絶縁膜６４が形成されている。層間絶縁膜６４上には画素電極３４が形成され、層間絶縁膜６４を貫通してドレイン電極４８に達する画素コンタクトホール５０を介して、画素電極３４とドレイン電極４８とが電気的に接続されている。

画素電極３４を覆って、ポリイミド等からなる配向膜６６が形成されている。配向膜６６は、ラビング処理等の配向処理を施されて液晶を所定方向に配向させるようになっている。配向膜６６による配向規制方向は、本実施形態では、走査線３８Ｂの延在方向と平行であり、画素電極３４のスリット４２の延在方向とは交差する方向である。

対向基板１４上には、液晶層１８側に向かってカラーフィルタ２８（２８Ｂ，２８Ｇ，２８Ｒ）と、配向膜６８と、位相差層５２と、セル厚調整層５４と、配向膜７０とが順に形成されている。

カラーフィルタ２８は、例えば各色の着色材料を含む感光性樹脂材料を対向基板１４に塗布して、これをフォトリソグラフィ法により露光・現像することにより形成することができる。塗布方法としてはスピンコートやスリットコート等の方法を用いることができる。

位相差層５２は、反射表示領域Ｒに対応してカラーフィルタ２８上に選択的に形成されている。位相差層５２は、位相差層５２を透過する光に対して略１／２波長（λ／２）の位相差（リタデーション）を付与するものであり、一対の基板により液晶層１８を狭持したセルの内面側に設けられた所謂内面位相差層である。かかる位相差層５２は公知の方法を用いて形成すればよい。例えば、高分子液晶の溶液や液晶性モノマーの溶液を、カラーフィルタ２８を覆って形成した配向膜６８上に塗布し、所定方向に配向させた状態で固化する方法により形成することができる。そして、反射表示領域Ｒに対応するように選択的に成形する方法としては、必要な部分をマスキングして不要な部分をエッチングして取り除く方法が挙げられる。

或いは、光重合性液晶化合物を配向膜６８上に塗布し、不要な部分をマスキングして必要な部分の配向を維持した状態で硬化させる。そして、有機溶剤等の現像液を用いて未硬化部分（不要な部分）を取り除く方法が挙げられる。このような方法では、エッチング工程又は現像工程において、位相差層５２の端部が鉛直に形成されず、膜減りして傾斜し易い。後者の光重合液晶化合物を用いた例では、位相差層５２の層厚（膜厚）をおよそ１．５μｍ〜２μｍとして形成した場合、傾斜した端部の水平方向の距離は、およそ３μｍ〜１０μｍであった。すなわち、上記端部では、層厚に対して倍以上の長さの傾斜部が形成された。

尚、前述した高分子液晶、液晶性モノマー、光重合型液晶化合物の配向方向を規制する配向膜６８は、液晶層１８に面する配向膜６６，７０と同じ膜材料を用いることができる。その場合には、配向膜６８の表面をラビングして、配向方向を定める。又、配向膜６８に限らず、カラーフィルタ２８の表面に、シリコン酸化物等を斜め蒸着する方法や、感光性配向材料を塗布して、紫外線を照射することにより、光配向させる方法等がある。

位相差層５２を透過する光に対して付与する位相差の値（以降、位相差値と呼ぶ）は、その構成材料である液晶性高分子の種類や、位相差層５２の層厚によって調整することができる。しかし、上記端部では、位相差層５２が傾斜しているので層厚が徐々に減少しており、位相差値も変化することになる。本実施形態では、位相差層５２の位相差値は、２８０ｎｍであり、透過表示領域Ｔにおける液晶層１８の位相差値（λ／２）と同等となっている。尚、液晶層１８の位相差値は、液晶分子の複屈折率Δｎにセル厚Ｄを乗ずることにより求められる。よって、反射表示領域Ｒの液晶層１８の位相差値は、λ／４となる。

本実施形態の位相差層５２は上記端部の位相差値の変化を考慮して、次のように配置している。複数のサブ画素ＳＧの反射表示領域Ｒに跨るように帯状（Ｘ軸方向に連続する）に位相差層５２を形成している。これにより、サブ画素ＳＧ毎に、位相差層５２を形成する場合に比べて、サブ画素ＳＧ内に掛かる位相差層５２の端部を減らすことができる。

又、図５に示すように、見切り領域３２に設けられた遮光膜７２に傾斜した端部５２Ａ（５２Ｂ）が位置するように形成する。言い換えれば、帯状の位相差層５２の両方の端部５２Ａ，５２Ｂがそれぞれ遮光膜７２上に位置しているので、位相差層５２の端部５２Ａ（５２Ｂ）における層厚変化の影響を受けないで済む。

本実施形態では、各サブ画素ＳＧ（図２参照）内の透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとは遮光膜等で区画されていないので、サブ画素ＳＧ内の位相差層５２の一方の端部５２Ｃ（図４参照）は、反射表示領域Ｒ内に位置するように形成する。又、他方の端部５２Ｄ（図４参照）は、Ｙ軸方向に配列するサブ画素ＳＧの間、つまり画素間に位置するように形成することが望ましい。これにより、透過表示領域Ｔには、位相差層５２が入り込まないので、透過表示領域Ｔにおけるセル厚ムラを回避できる。又、反射表示領域Ｒ内に一方の端部５２Ｃが位置しても、端部５２Ｃの位相差値の変化による色づきは、反射表示の明るさが透過表示の明るさよりも暗いため目立ち難い。

又、図５に示すように、表示領域Ｅと見切り領域３２との間に、ダミーの画素電極３４とダミーのカラーフィルタ２８とからなるダミー画素領域を設けている。ダミー画素は表示に寄与するサブ画素ＳＧに隣接し、表示領域Ｅの外周部において、急激にセル厚が変化することを防ぐものである。よって、当然ながらダミーの画素電極３４は、ＴＦＴ素子３０に電気的に接続される必要はない。すなわち、ダミー画素は表示に寄与しないので、帯状の位相差層５２を、ダミー画素が形成されたダミー画素領域内にその両方の端部５２Ａ，５２Ｂが位置するように形成してもよい。尚、ダミーのカラーフィルタ２８は、色材を含む必要はなく、透明であってもよい。

図４に示された配向膜７０は素子基板１２側の配向膜６６と同様の構成であり、配向膜７０による配向規制方向は、配向膜６６の配向規制方向と反平行である。即ち、配向処理時には配向膜６６に対して１８０度反対方向にラビングする。従って、液晶層１８は、素子基板１２と対向基板１４との間で、水平配向の初期配向状態を呈する。

以上、本実施形態の液晶装置１０は、共通電極３６上に絶縁膜を介して櫛歯状の画素電極を形成してスイッチングを行う、所謂ＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式と呼ばれるものである。サブ画素ＳＧ毎に透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを有し、反射表示領域Ｒに対応してセル内に位相差層５２を設ける構造とした。光学設計が最適化され、帯状の位相差層５２の両方の端部５２Ａ，５２Ｂにおける位相差値の変化やセル厚ムラが表示に影響しないように、端部５２Ａ，５２Ｂが表示領域Ｅの外側に位置するように設けられている。よって、表示領域Ｅに対して額縁状の光漏れ（コントラストムラ）が生じない透過表示及び反射表示を実現している。

以下、本実施例により更に詳細に説明するが、本実施例に限定されるものではない。尚、得られた積層構造６０の評価は次のとおりに行った。
（反射率の測定）
（株）島津製作所製ＵＶ−２２００を用いて、反射スペクトルを測定した。

対向基板１４として、ショット社製、光学ガラス、品番ＳＫ１６、屈折率、ｎＳ＝１．６２を用い、表１に示すような膜構成で積層構造６０を構成した。

表１中、Ａ構成はＩＴＯが無い状態、Ｂ構成は従来の構成である。対向基板１４の液晶層１８側に対して反対側の表面上の各膜の材料として、表面側から順に、透明導電膜５６のＩＴＯ、屈折率がｎ１＝１．９１６、透明膜５８のＳｉＯ₂、屈折率がｎ２＝１．４６７を用いた。

これらの膜形成は、ＥＢ蒸着法を用いイオンアシストを行った。膜形成の条件は、真空度：１０^-3Ｐａ台、レート：２Ａ〜５Ａ／Ｓ、基板温度：１５０°Ｃ、イオンアシスト用ガス：ＡｒにＯ₂を１０％混合、出力：５００ｅＶである。膜厚は、中心波長、λ＝５５０ｎｍにて、ＩＴＯとＳｉＯ₂との膜厚が、ｎ１・Ｄ１＋ｎ２・Ｄ２≒λ／３になるように各膜を形成した。

このようにして、対向基板１４の液晶層１８側に対して反対側の表面上に２層からなる積層構造６０を形成した後、オーブンにて２００°Ｃ、１時間の加熱処理を施し、液晶装置１０を得た。これによれば、ごく薄い膜２層で効果が得られるため、工程が煩雑にならないで済む。

図６は、上記のようにして得られた積層構造６０の液晶層１８側の反射率を示すグラフである。図７は、上記のようにして得られた積層構造６０の液晶層１８側からの透過率を示すグラフである。表２は可視光範囲内での平均透過率、平均反射率及びＡ構成に対する各水準の色差を示すものである。従来の構成であるＢ構成では、図６に示すように、短波長側で界面反射が増加し、且つ図７に示すように、透過率が下がっていることがわかる。これに対して、２層構造では界面反射が減少し透過率が向上する。特にＣ構成〜Ｈ構成ではＡ構成と同等以下の反射率となり、より高い効果を奏することがわかる。Ｉ構成及びＪ構成は、Ｂ構成に比べて長波長側での反射率が高くなっているが、表２に示すように、可視光領域での平均反射率はＢ構成の従来構成より効果は高くなる。

極端な例としてＫ構成を例示する。この構成であれば反射率に関してはＣ構成〜Ｊ構成より効果がある。しかし透過率を見ると、Ｂ構成に比べて短波長側で透過率が小さくなっており、色づきが懸念される。Ｃ構成〜Ｈ構成の水準であれば、Ａ構成より反射率が低くＢ構成より透過率が高い。可視光領域内の平均反射率が４％以下で、平均透過率が９０％以上である。又色差についても充分に許容できるレベルである。これに対してＢ構成はＡ構成より反射率が高く透過率が低くなっている。色差についても、場合によっては認識されるレベルである（Ｋ構成の色差は更に認識されやすくなる）。

以上を踏まえて、ＩＴＯの膜厚は、１０ｎｍ〜４０ｎｍ、ＳｉＯ₂の膜厚は、１１０ｎｍ〜７０ｎｍとするのが好ましい。更に好ましくはＩＴＯの膜厚が１０ｎｍ〜３０ｎｍ、ＳｉＯ₂の膜厚が１１０ｎｍ〜８６ｎｍである。尚、このような構成は、法線方向からのみでなく斜め方向からの光に対しても効果がある。

図８は、上記のようにして得られた積層構造６０の液晶層１８側に対して反対側の反射率を示すグラフである。図９は、上記のようにして得られた積層構造６０の液晶層１８側に対して反対側からの透過率を示すグラフである。尚、図８及び図９は表１のＡ構成、Ｂ構成、Ｃ構成、Ｆ構成、及びＨ構成の積層構造のみ提示する。図８及び図９に示すように、従来の構成であるＢ構成では、短波長側で界面反射が増加し且つ透過率が下がっていることがわかる。これに対して、２層構造では界面反射が減少し透過率が向上する。Ｃ構成、Ｆ構成、及びＨ構成ではＡ構成と同等以下の反射率となり、より高い効果を奏することがわかる。Ｃ構成、Ｆ構成、及びＨ構成の水準であれば、Ａ構成より反射率が低くＢ構成より透過率が高い。

本実施形態によれば、下記の効果が得られる。
（１）従来の構成である透明導電膜単層の場合に比べて、可視光全波長域で対向基板１４と透明導電膜５６との界面起因による反射が抑制され透過表示のコントラストが向上する。
（２）可視光全波長域での透過率も向上するため、少なくとも透過表示が明るくなる。
（３）従来構成に比べて色づきが抑えられるため、より鮮明な表示が可能となる。
（４）反射防止を目的とする光が法線方向より傾いても、透明導電膜単層に比べて透過率向上、反射率低減効果があるため、表示品質が向上する。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図１０は本実施形態に係る液晶装置の概略構成を示す図である。尚、本実施形態の液晶装置は、第１の実施形態に係る液晶装置と同様、ＴＦＴアクティブマトリクス方式の透過型液晶装置であり、その特徴とするところは、透明膜５８の領域にある。従って本実施形態の液晶装置の基本構成は上記実施形態の液晶装置と同様であるから、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略若しくは簡略する。

本実施形態の液晶装置１０は、図１０に示すように、透明膜５８の領域が透明導電膜５６の領域より狭くなるように設けられている。透明導電膜５６は対向基板１４の液晶層１８側に対して反対側の表面全面に設けられている。透明膜５８は、透明導電膜５６上で、遮光膜７２（見切り領域３２）に対応する領域に、少なくとも表示領域Ｅを網羅する位置に設けられている。これによって透明導電膜５６の静電対策としての機能を損なうことがない。

（電子機器）
図１１は、本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図１１に示す携帯型電話機１００は、上記実施形態の液晶装置１０を小サイズの表示部１０２として備え、複数の操作ボタン１０４、受話口１０６、及び送話口１０８を備えて構成されている。従って、照明装置からの透過光を利用した透過表示と、外光等の入射光を利用した反射表示とにより、表示された情報を確認することが可能である。すなわち、透過表示のコントラストが向上する。又、透過表示が明るい携帯型電話機１００を実現している。

上記実施形態に係る液晶装置は、上記携帯型電話機に限らず、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或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が可能である。

液晶装置１０を携帯型電話機１００に搭載する場合には、液晶装置１０の見切り領域３２の位置を目安として、本体との間に隙間が生じないように、額縁状のガスケット等が組み込まれている。

本実施形態によれば、電子機器としての携帯型電話機１００は、高い表示品質を有する半透過反射型の液晶装置１０を搭載しているので、高い表示品質を有する携帯型電話機１００を提供することができる。

第１の実施形態に係る液晶装置の概略構成を示す図。第１の実施形態に係る液晶装置の等価回路を示す図。第１の実施形態に係る画素の構造の概略平面を示す図。第１の実施形態に係る液晶装置の構造の概略断面を示す図。第１の実施形態に係る液晶装置の構造の概略断面を示す図。実施例１に係る積層構造の液晶層側の反射率を示すグラフ。実施例１に係る積層構造の液晶層側からの透過率を示すグラフ。実施例１に係る積層構造の液晶層側に対して反対側の反射率を示すグラフ。実施例１に係る積層構造の液晶層側に対して反対側からの透過率を示すグラフ。第２の実施形態に係る液晶装置の概略構成を示す図。本実施形態に係る電子機器の一例を示す斜視図。

符号の説明

１０…液晶装置１２…素子基板（一方の基板）１４…対向基板（他方の基板）１６…シール材１８…液晶層２０…データ線駆動回路２２…実装端子２４…走査線駆動回路２６…配線２８…カラーフィルタ３０…ＴＦＴ素子（スイッチング素子）３２…見切り領域３４…画素電極３４Ａ…帯状電極部３６…共通電極３６Ｔ…透明共通電極３６Ｒ…反射共通電極３８Ａ…共通線３８Ｂ…走査線４０…データ線４２…スリット（隙間）４４…半導体層４６…ソース電極４８…ドレイン電極５０…画素コンタクトホール５２…位相差層５４…セル厚調整層５６…透明導電膜５８…透明膜６０…積層構造６２…絶縁薄膜６４…層間絶縁膜６６，６８，７０…配向膜７２…遮光膜１００…携帯型電話機１０２…表示部１０４…操作ボタン１０６…受話口１０８…送話口。

Claims

複数の画素領域を含み、前記画素領域毎に光を反射する反射領域と光を透過させる透過領域とを有する液晶装置であって、
対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に設けられた液晶層と、
前記反射領域に対応して前記一対の基板の内面に選択的に形成された位相差層と、
を含み、
前記一対の基板のうちの一方の基板は、画素電極と、前記画素電極に接続されたスイッチング素子と、を備え、
前記一対の基板のうちの他方の基板は、カラーフィルタを備え、
前記他方の基板の前記液晶層側に対して反対側の表面に、前記表面側から順に、透明導電膜と、前記透明導電膜より屈折率が小さい透明膜と、の積層構造を有することを特徴とする液晶装置。
請求項１に記載の液晶装置において、
前記透明膜の領域は、前記透明導電膜の領域より狭いことを特徴とする液晶装置。
請求項１又は２に記載の液晶装置において、
前記積層構造は、可視光領域内の平均反射率が４％以下で、平均透過率が９０％以上であることを特徴とする液晶装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶装置において、
前記透明導電膜は酸化インジウム又は酸化スズを含む膜であり、
前記透明膜は前記膜より屈折率が小さい膜であることを特徴とする液晶装置。
請求項４に記載の液晶装置において、
前記透明膜は二酸化ケイ素を主成分とする膜であることを特徴とする液晶装置。
請求項５に記載の液晶装置において、
前記酸化インジウム又は酸化スズを含む膜の膜厚は１０ｎｍ〜４０ｎｍ（好ましくは１０ｎｍ〜３０ｎｍ）であり、
前記二酸化ケイ素を主成分とする膜の膜厚は１１０ｎｍ〜７０ｎｍ（好ましくは１１０ｎｍ〜８６ｎｍ）であることを特徴とする液晶装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。