JP4036026B2 - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関し、特に反射型と透過型の両方の構造を具備させた半透過反射型の液晶表示装置において、反射表示と透過表示の境界付近におけるディスクリネーションの発生を抑制し、明るく高コントラストな表示を得られるようにした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型と透過型の表示方式を兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置は、周囲の明るさに応じて反射モード又は透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができるものである。
【０００３】
このような半透過反射型液晶表示装置としては、透光性の上基板と下基板との間に液晶層が挟持された構成を備えるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用のスリットを形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射膜として機能させる液晶表示装置が提案されている。この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面に配された反射膜により反射され、再び液晶層を通過して上基板側から表示に供される。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜に形成されたスリットから液晶層を通過した後に、上基板側から外部に表示され得る。したがって、反射膜のスリットが形成された領域が透過表示領域で、反射膜のスリットが形成されていない領域が反射表示領域とされている。
【０００４】
上記構成の半透過反射型液晶表示装置において、例えば液晶層の厚さをｄ1、液晶の屈折率異方性をΔｎ、これらの積算値として示される液晶のリタデーションをΔｎｄ1とすると、反射表示を行う部分の液晶のリタデーションΔｎｄ1は、入射光が液晶層を２回通過してから観測者に到達するので２×Δｎｄ1で示されるが、透過表示を行う部分の液晶のリタデーションΔｎｄ1は、バックライトからの光が１回のみ液晶層を通過するので１×Δｎｄ1となる。
【０００５】
このように反射表示領域と透過表示領域とにおいて表示するのに要するリタデーションの値が異なるので、光の偏光状態も異なることとなり、反射表示領域でも透過表示領域でも同時に明るい高コントラストの表示が得られない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、反射表示領域において下基板の上側にアクリル樹脂を形成し、液晶層厚を透過表示領域よりも小さくし、リタデーションの均一化を図る技術が提案されている。しかしながら、液晶層の層厚を制御するためのアクリル樹脂層は、反射表示領域と透過表示領域とにおいて自身の層厚が異なる構成とされているため、各領域の境界付近において段差が生じ、したがって液晶層にも各領域の境界付近で段差が生じていた。このように液晶層に段差が生じると、その段差部において液晶配向が乱れ、ディスクリネーションが発生する惧れがあり、ひいてはコントラスト低下等の表示不良の一因となる惧れがある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、半透過反射型の液晶表示装置として、反射表示領域と透過表示領域との境界付近において、ディスクリネーションの発生を抑制可能な構成であって、明るくコントラストの高い表示を得ることが可能な液晶表示装置と、その液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間には、前記反射表示領域における前記液晶層の層厚を前記透過表示領域における前記液晶層の層厚よりも小さくする絶縁層が、少なくとも前記反射表示領域に形成され、前記絶縁層は、当該絶縁層の層厚が厚い前記反射領域に平坦面を含む平坦領域と、当該絶縁層の層厚を連続的に小さくすべく形成された傾斜面を含む傾斜領域とを備えてなり、さらに前記平坦面と前記傾斜面との間には湾曲面を具備してなることを特徴とする。
【０００９】
この場合、絶縁層が少なくとも反射表示領域に形成されて、反射表示領域における液晶層層厚を透過表示領域における液晶層層厚よりも小さくすることが可能となり（反射側液晶層薄層化手段として機能する）、反射表示と透過表示とにおいて、その表示に要するリタデーション差を小さく若しくはゼロとすることが可能となる。さらに、絶縁層を、自身の層厚が連続的に変化するべく傾斜面を含む傾斜領域を備えた構成としたため絶縁層の段差が生じ難くなり、したがって液晶配向の乱れ等が生じ難くディスクリネーションの発生が抑制される。さらに、傾斜面と平坦面との間に湾曲面を形成して構成したために、傾斜面と平坦面との境界付近における液晶分子の配向乱れが生じ難くなり、その配向乱れに基づくコントラストの低下等が防止ないし抑制されることとなる。すなわち、傾斜面と平坦面との境界部において角ができると、該角部において液晶の配向が乱れ易くなるが、本発明では傾斜面と平坦面との境界に湾曲を設けることにより、液晶の配向乱れを防止ないし抑制することが可能となった。
【００１０】
本発明においては、特に平坦領域を少なくとも反射表示領域に形成し、傾斜領域を少なくとも透過表示領域に形成するとともに、反射表示領域における液晶層の層厚を、透過表示領域における液晶層の層厚よりも小さく形成すれば、反射表示と透過表示とにおける表示に要するリタデーション差を確実に小さくすることが可能となり、各表示領域においてそれぞれ高コントラストの表示を得ることが可能となる。
【００１１】
なお、絶縁層は、例えばアクリル樹脂等の透光性絶縁材料を主体として構成することが可能で、液晶層の層厚は、傾斜面に沿って連続的に変化する。また、反射表示領域には、入射した光を反射することが可能な反射層を形成することができ、例えば太陽光、照明光等の外光が入射する側と異なる側の基板（内部側基板）と液晶層との間に反射層を形成することができる。この場合、外光は、液晶層を通過した後に反射層にて反射され、再び液晶層を通過し、計２回液晶層を通過して表示に供される一方、内部側基板から入射される光源光（バックライト）は、液晶層を１回通過して表示に供されるため、本発明の構成を採用して、例えば、絶縁層にて反射表示領域における液晶層層厚を透過表示領域における液晶層層厚の概ね半分とすることで、各領域における表示に要するリタデーションの値を略等しいものとすることが可能となる。
【００１２】
また、上記反射層が開口部を備え、その開口部に透過表示領域が形成されるとともに、開口部の開口縁を上記傾斜領域に配設することができる。また、前記反射層が前記絶縁層の液晶層側に形成され、前記反射領域に形成された前記平坦領域における前記絶縁層の層厚をｈとした場合に、０．２５ｈ〜０．７５ｈの範囲の領域に前記反射層の開口縁が配置されるのが好ましい。すなわち、反射表示領域と透過表示領域との境界となる反射層の開口部の開口縁を、上記傾斜領域に含ませることで、反射表示領域と透過表示領域のいずれにも、液晶層の層厚が変化する領域（傾斜領域）を含ませることが可能となり、したがって、各表示領域の間の表示に要するリタデーション差を小さくすることが可能となる。
【００１３】
さらに、上記湾曲面はＲ面取りにて形成されており、前記反射領域に形成された前記平坦領域における前記絶縁層の層厚をｈとした場合に、該湾曲面の曲率半径Ｒが、Ｒ≧ｈ／（８×２1/2）を満たすものとすることができる。このようなＲ面取りにて湾曲面を形成することによりディスクリネーションの発生を一層防止ないし抑制することが可能となる。なお、湾曲面の曲率半径Ｒをｈ／（８×２1/2）未満とすると、ディスクリネーションの影響により表示不良（例えばコントラストが４０以下）が発生してしまう場合がある。湾曲面の曲率半径Ｒは、好ましくはｈ／（８×２1/2）≦Ｒ≦６ｈ／（８×２1/2）を満たすものとすることができる。曲率半径Ｒが６ｈ／（８×２1/2）を超えると、傾斜領域がいたずらに大きくなってしまう場合がある。このような観点から、湾曲面の曲率半径Ｒはさらに好ましくは２ｈ／（８×２1/2）≦Ｒ≦６ｈ／（８×２1/2）とするのが良い。
【００１４】
次に、本発明の電子機器は上記構成の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過表示と反射表示とを切換可能であって、その透過表示及び反射表示において共に明るく高コントラストな表示を可能であって、さらにこれら透過と反射の表示に利用される各領域の境界付近においても、明るく高コントラストな表示を実現可能な電子機器を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の構成をアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第１実施形態を示すもので、この第１実施形態の液晶表示装置Ａは、図１に示す断面構造の如く上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板１，２の間に液晶層３が挟持された基本構造を具備している。なお、図面では省略されているが、実際には基板１，２の周縁部側にシール材が介在されていて、液晶層３を基板１，２とシール材とで取り囲むことにより液晶層３が基板１，２間に封入された状態で挟持されている。また、下方の基板２の更に下方側には光源及び導光板等を備えたバックライト４が設けられている。
【００１６】
上側の基板１の上面側（観測者側）には位相差板１２と偏光板１３とが配置されるとともに、下側の基板２の下面側（内部光源側）にも位相差板１４と偏光板１５とが配置されている。偏光板１３，１５は、上面側から入射する外光、及び下面側から入射するバックライト４の光に対し一方向の直線偏光のみを透過させ、位相差板１２，１４は、偏光板１３，１５を透過した直線偏光を円偏光（楕円偏光を含む）に変換する。したがって、偏光板１３，１５及び位相差板１２，１４は円偏光入射手段として機能している。なお、本実施形態においては、バックライト４を備える側を下側とし、一方の外光が入射する側を上側としており、基板１を上基板１、基板２を下基板２と言うこともある。特に、本実施形態では下基板２が素子基板、上基板１が対向基板として構成されている。
【００１７】
上基板１の液晶層３側にはカラーフィルタ１０を介してＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等からなる透明電極５が形成され、さらに透明電極５の液晶層３側には、この透明電極５を覆う態様で配向膜１１が形成されている。また、下基板２の液晶層３側には反射層１６が形成され、この反射層１６は所定の間隔毎に開口部１６ａを具備し、その開口部１６ａが図１の紙面左右方向及び紙面垂直方向に相互に離間して透過表示領域に対応するように平面視矩形状に分割された態様で複数形成されている。なお、反射層１６はＡｌ、Ａｇ等の光反射性の、すなわち反射率の高い金属材料により平面視矩形枠状に構成されており、配向膜１１はポリイミド等の高分子材料膜に対して所定のラビング処理を施したものを用いている。
【００１８】
また、下基板２の液晶層３側表面にはフロスト加工が施されて凹凸部２ｅが形成されており、この凹凸部２ｅに沿って反射層１６の液晶層３側表面も凹凸部１６ｅを形成している。このような基板２に対する凹凸形成は、例えば基板２となるガラス基板上にレジストを塗布した後にフッ酸を用いたエッチング処理を行い、エッチング処理後にレジストを剥離するフォトリソ工程を行うことで形成することができる。
【００１９】
反射層１６の上層側には、液晶層３について層厚の大きな領域と層厚の小さな領域とを形成するための液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂが所定の間隔毎に突出形態にて形成されている。液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂは、アクリル樹脂等の透光性絶縁材料を主体として構成されており、この液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂにより反射層１６の上面が覆われるとともに、凸状の各液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの間には凹状部２２ａが形成されている。また、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂは、凹状部２２ａの谷底たる凹状底面２３から所定角度（例えば１０°〜５０°）で傾斜した傾斜面２４を備えた傾斜領域と、凸状部の丘部分たる平坦面２５を備えた平坦領域とを有している。したがって、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂは、傾斜領域において自身の層厚が平面方向に連続的に変化するものとされており、平坦領域において自身の層厚が平面方向に略均一な構成とされている。
【００２０】
平坦面２５と傾斜面２４との間には湾曲面２６が形成されている。図３にも示すように、湾曲面２６はＲ面取りにて形成されており、平坦領域における液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの層厚をｈとした場合に、その曲率半径Ｒがｈ／（８×２1/2）≦Ｒ≦６ｈ／（８×２1/2）となるように構成されている。なお、傾斜面２４は、本実施形態では平面状に形成されているが、緩やかに曲がった曲面状に形成することも可能である。
【００２１】
液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの液晶層３側の表面、及び凹状部２２ａの底面（すなわち下基板２の凹状部２２ａが形成されている面）２３には透明電極６が形成され、透明電極６の上層には電極を覆う態様で配向膜７が形成されている。透明電極６は例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等を用いることができ、配向膜７は例えばポリイミド等の高分子材料膜に対して所定のラビング処理を施したものを用いることができる。なお、透明電極６は図２に示すスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１７により駆動制御され、したがって本実施形態では下側の透明電極６が画素電極、上側の透明電極５が対向電極、さらに下基板２が素子基板、上基板１が対向基板とされている。この場合、薄膜トランジスタ１７等のスイッチング素子は例えば下基板２側に形成することができるが、本実施形態では図示を省略している。
【００２２】
次に、本実施形態の液晶表示装置Ａでは、液晶層３において表示に利用される領域が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔを含み、これらの表示部がそれぞれ異なる液晶層厚で形成されている。具体的には、上述の液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂが反射表示領域Ｒに形成され、凹状部２２ａが透過表示領域Ｔに形成されており、この液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの形成に基づき反射表示領域Ｒにおける液晶層３の厚さが、透過表示領域Ｔにおける液晶層３の厚さよりも小さく構成されている。すなわち、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの厚みに基づき反射表示領域Ｒにおける液晶層厚が小さくされ、この液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂが反射表示領域Ｒの液晶層３を薄層化する反射側液晶層薄層化手段として機能している。
【００２３】
さらに詳しくは、平坦面２５を有する平坦領域は少なくとも反射表示領域Ｒに形成され、傾斜面２４を有する傾斜領域は少なくとも透過表示領域Ｔに形成され、さらに凹状部２２ａが透過表示領域Ｔに形成されている。このような液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの構成により、反射表示領域Ｒにおける液晶層３の層厚が、透過表示領域Ｔにおける液晶層３の層厚よりも小さく形成されている。
【００２４】
ここで、反射表示領域Ｒには上述の反射層１６が形成され、反射層１６の開口部１６ａの開口縁が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの境界部とされている。したがって、透過表示領域Ｔは開口部１６ａに形成され、この開口部１６ａを介してバックライト４から光が入射され、入射光は液晶層３を通過して透過表示に供されるものとされている。
【００２５】
また、反射層１６において開口部１６ａの開口縁は、上記液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの傾斜面２４を備えた傾斜領域に形成されており、この傾斜領域は反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界部を含む構成とされている。したがって、液晶層３の層厚は、傾斜領域の傾斜面２４に沿って、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近において連続的に変化している。具体的には、凹状部２２ａの底面２３若しくは傾斜面２４の上層に位置する液晶層３の層厚は、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの平坦面２５の上層に位置する液晶層３の層厚よりも大きくされている。
【００２６】
次に、図２は図１に示した液晶表示装置Ａの電極６の平面模式図であって、液晶表示装置Ａにおいて表示領域は図２に示すように多数の画素ｇが集合して構成され、各画素ｇは電極６を平面視した場合に縦長の３つの電極６が集合した略正方形状の部分により区画される。本実施形態の液晶表示装置Ａはカラー表示を前提とした構造とされているので、具体的には図２に示す３つの電極６で区画される平面視略正方形状の１つの画素ｇが、３つのドットｇ１、ｇ２、ｇ３に分割されている。そして、これらのドットｇ１〜ｇ３に対応する電極６の中央部分にそれぞれ長方形状の凹状部２２ａが形成され、これら凹状部２２ａの底側にも電極６が形成されている。この長方形状の凹状部２２ａにおいて、四辺各部において上述の湾曲面２６及び傾斜面２４を備えており、その内縁が透過表示領域Ｔとされている。
【００２７】
反射層１６に形成された開口部１６ａの大きさは、ドットｇ１、ｇ２、ｇ３のいずれか１つの大きさに対し、各ドットの縦幅と横幅をいずれも数分の一程度とした大きさに形成される。また、各ドットｇ１、ｇ２、ｇ３の横幅は、例えば８０μｍとされており、各ドットｇ１、ｇ２、ｇ３にて構成される画素ｇの横幅は例えば２４０μｍとされ、各ドットｇ１、ｇ２、ｇ３の縦幅、すなわち画素ｇの縦幅は例えば２４０μｍとされている。なお、開口部１６ａの開口横幅は例えば３０μｍ、開口縦幅は例えば１００μｍ程度とすることができる。
【００２８】
各ドットの周囲のコーナ部分には、電極６を駆動するためのスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１７が形成され、更に薄膜トランジスタ１７に給電するためのゲート線１８とソース線１９とが配線されている。なお、本実施形態ではスイッチング素子として薄膜トランジスタ１７が設けられているが、このスイッチング素子としては２端子型の線形素子、あるいは、その他の構造のスイッチング素子を適用することも可能である。
【００２９】
また、各ドットｇ１、ｇ２、ｇ３の平面位置に対応するようにカラーフィルタ１０（図１参照）の各着色部分が配置される。図１に示すように、カラーフィルタ１０は「Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）」のいずれかに着色された着色部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと、これら着色部の境界部分に配置された遮光層（ブラックマトリクス）１０ａとから構成されている。なお、本実施例のカラーフィルタ１０は、着色部が１０Ａ（赤）、１０Ｂ（緑）、１０Ｃ（青）の順に繰り返し配列されているが、これら着色部の配列順序は一例であって、ランダム配置、モザイク配置、あるいは他の順序の配列等のいずれの配列であっても良い。
【００３０】
次に、図１と図２に示した構造の半透過反射型の液晶表示装置Ａの作用効果について説明する。
液晶表示装置Ａにおいて、反射表示を行う場合には、装置の外部側から入射する光が利用され、この入射光が基板１の外部側からカラーフィルタ１０、電極５、配向膜１１を介して液晶層３側に導かれる。ここで、反射表示領域Ｒにおいては、上記入射光が液晶層３を通過した後に、配向膜７、電極６、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂを通過し、反射層１６で反射される。そして、反射された光は再度液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂ、電極６、配向膜７、液晶層３を通過した後、更に配向膜１１、電極５、カラーフィルタ１０、上基板１、位相差板１２、偏光板１３を介して装置外部に戻されることにより観察者に到達し反射型のカラー表示が行われるものとされている。一方、透過型表示部Ｔにおいては、上記外部からの入射光は液晶層３を通過した後に、配向膜７、電極６を通過し、さらに反射層１６の開口部１６ａを通過する。そして、開口部１６ａを通過した光は下基板２、位相差板１２及び偏光板１３を通過した後に、バックライト４に行き発散される。このような反射型のカラー表示においては、電極５、６によって液晶層３の液晶を配向制御することで、液晶層３を通過する光の透過率を変えて明暗表示を行うものとされている。
【００３１】
また、液晶表示装置Ａにおいて、透過表示を行う場合には、バックライト４から発せられた光が偏光板１５、位相差板１４、下基板２を介して入射する。この場合、透過表示領域Ｔにおいては、下基板２から入射した光が電極６、配向膜７、液晶層３、配向膜１１、電極５、カラーフィルタ１０、上基板１、位相差板１２、偏光板１３の順に透過して透過カラー表示が行われるものとされている。一方、反射表示領域Ｒにおいては、上基板２から入射した光は、反射層１６で反射され、反射された光は位相差板１４を通過した後、偏光板１５に吸収される。このような透過型のカラー表示においても、電極５、６によって液晶層３の液晶を配向制御することで、液晶層３を通過する光の透過率を変えて明暗表示することができる。
【００３２】
これらの表示形態において、反射型の表示形態においては入射光が液晶層３を２回通過するが、透過光に関してはバックライト４から発せられた光が液晶層３を１回しか通過しない。ここで液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂを設けない構成、すなわち層厚が面内で均一な液晶層の場合、同じ電圧を電極５、６から印加して液晶層３を配向制御した場合に、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとにおいて、液晶の表示に要するリタデーションの違いにより光の透過率の状態に違いを生じる。
【００３３】
しかしながら、本実施形態の構造では反射表示を行う領域、即ち、図１に示す反射層１６を備えた領域である反射表示領域Ｒに液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂを設けたため、その反射表示領域Ｒの液晶層３の厚さよりも、透過表示を行う透過表示領域、即ち、図１に示す開口部１６ａに相当する領域である透過表示領域Ｔの液晶層３の厚さが大きく構成されている。したがって、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔにおいて、光が液晶層３を通過する総距離を揃えることができるようになる。その結果、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの形成により、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔにおけるリタデーションの均一化を図ることが可能となり、反射表示及び透過表示共に明るく高コントラストの表示が得られるようになる。
【００３４】
また、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近においては、液晶層３の層厚変化が急峻となり、液晶配向不良が生じる惧れがある。しかしながら、本実施形態では、各領域の境界付近において液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂを傾斜面を備えて形成したため、液晶層の急峻な層厚変化がなくなり、液晶配向不良が生じ難い構成となっている。
【００３５】
さらに、平坦面２５と傾斜面２４との間に湾曲面２６を設けたため、図４に示すように平坦面２５と傾斜面２４との境界において角が形成されない構成とされている。ここで、平坦面２５と傾斜面２４との境界において角が形成されると、図５に示すように、該角部において液晶の配向乱れが生じ、ディスクリネーションが発生しコントラスト低下を引き起こす場合がある。しかしながら、本実施形態では平坦面２５と傾斜面２４との境界を湾曲面にて形成したために、その境界において液晶の配向乱れが生じ難くなり、ディスクリネーションの発生が防止ないし抑制されることとなる。
【００３６】
具体的には、本実施形態の液晶表示装置Ａについて、黒部（黒表示）における光の反射率を観察したところ、図６に示すように、湾曲面の曲率半径Ｒをｈ／（８×２1/2）以上、６ｈ／（８×２1/2）以下とした場合に、反射率０．８以下（コントラスト４０以上）の表示が得られた。
【００３７】
したがって、本実施形態の液晶表示装置Ａは半透過反射型の液晶表示装置であって、傾斜面２４、平坦面２５、湾曲面２６を備える液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの形成に基づき、反射表示と透過表示のいずれにおいても明るく高コントラストの表示を行うことが可能となり、特に反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近における表示不良等が生じ難い液晶表示装置となる。
【００３８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態を図７を参照して説明する。なお、図１に示した第１の実施形態と同じ符号については、特に断り書きのない限り同様の構成を有するものとして説明を省略する。
【００３９】
図７に示した第２実施形態の液晶表示装置Ｂは、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの上層に反射層１６を形成したことを特徴としている。すなわち、反射表示領域Ｒに対応して、表面凹凸形状になっている液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの上層に反射層１６を形成するとともに、反射表示領域Ｒにおいては反射層１６の上層に電極６を、透過表示領域Ｔにおいては液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの上層に電極６を形成した。この場合も、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂには、傾斜面２４、平坦面２５、湾曲面２６が形成され、該液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの表面付近におけるディスクリネーションの発生を防止ないし抑制している。
【００４０】
この液晶表示装置Ｂにおいては、傾斜面２４の所定位置において反射層１６が開口部を形成している。すなわち、図８に示すように、傾斜面２４において下基板２からの高さがαとなる位置に開口縁１６ａを有し、具体的には液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの層厚をｈとした場合に、αが０．２５ｈ〜０．７５ｈの範囲となるように開口部を形成している。
【００４１】
図９は、反射層１６の形成位置をα／ｈの値で表し、各α／ｈの値に対する黒部（黒表示）の反射率及び透過率の値をプロットしたグラフである。グラフからも分かるように、αを０．２５ｈ〜０．７５ｈの範囲内に設定した場合には、反射率と透過率のバランスがとれた表示が可能となる一方、範囲外に設定した場合には、反射率と透過率のいずれかが低く若しくは高くなり、コントラストの低下を引き起こしてしまう場合がある。
【００４２】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１０（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０（ａ）において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記の液晶表示装置Ａ，Ｂを用いた液晶表示部を示している。
【００４３】
図１０（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１０（ｂ）において、符号６００は情報処理装置、符号６０１はキーボードなどの入力部、符号６０３は情報処理装置本体、符号６０２は上記の液晶表示装置Ａ，Ｂを用いた液晶表示部を示している。
【００４４】
図１０（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０（ｃ）において、符号７００は時計本体を示し、符号７０１は上記の液晶表示装置Ａ，Ｂを用いた液晶表示部を示している。
【００４５】
このように図１０に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置Ａ，Ｂを用いた液晶表示部を備えているので、様々な環境下で明るく高コントラストの表示部を有する電子機器を実現することができる。また、反射と透過の表示領域の境界においても表示不良の少ない表示部を備えた電子機器を実現することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、少なくとも反射表示領域において液晶層層厚制御層（絶縁層）を設けたために、反射表示領域と透過表示領域におけるリタデーションの均一化を図ることが可能とり、反射表示及び透過表示共に明るく高コントラストの表示が得られるようになった。また、液晶層層厚制御層（絶縁層）を、平坦面を備えた平坦領域と、自身の層厚を連続的に変化すべく形成された傾斜面を備えた傾斜領域とを備える構成とし、さらに傾斜面と平坦面との境界を湾曲面で繋げる構成としたために、液晶層層厚制御層（絶縁層）付近において液晶配向の乱れが生じ難く、明るく高コントラストの表示が得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図２】 図１の液晶表示装置の反射層を拡大して示す部分拡大平面図。
【図３】 液晶層層厚制御層（絶縁層）の構成について詳細を示す説明図。
【図４】 第１の実施形態の液晶表示装置についてその効果を説明するための模式図。
【図５】 第１の実施形態の液晶表示装置についてその効果を説明するための模式図。
【図６】 湾曲部の曲率半径と黒部の反射率との関係を示す図。
【図７】 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図８】 液晶層層厚制御層（絶縁層）の構成について詳細を示す説明図。
【図９】 反射層の位置と黒部の反射率及び透過率との関係を示す図。
【図１０】 本発明に係る電子機器について幾つかの例を示す斜視図。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ 液晶表示装置
１ 上基板
２ 下基板
３ 液晶層
１０ カラーフィルタ
１６ 反射層
１６ａ 開口部
２２ｂ 液晶層層厚制御層（絶縁層）
２４ 傾斜面
２５ 平坦面
２６ 湾曲面
Ｒ 反射表示領域
Ｔ 透過表示領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関し、特に反射型と透過型の両方の構造を具備させた半透過反射型の液晶表示装置において、反射表示と透過表示の境界付近におけるディスクリネーションの発生を抑制し、明るく高コントラストな表示を得られるようにした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型と透過型の表示方式を兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置は、周囲の明るさに応じて反射モード又は透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができるものである。
【０００３】
このような半透過反射型液晶表示装置としては、透光性の上基板と下基板との間に液晶層が挟持された構成を備えるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用のスリットを形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射膜として機能させる液晶表示装置が提案されている。この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面に配された反射膜により反射され、再び液晶層を通過して上基板側から表示に供される。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜に形成されたスリットから液晶層を通過した後に、上基板側から外部に表示され得る。したがって、反射膜のスリットが形成された領域が透過表示領域で、反射膜のスリットが形成されていない領域が反射表示領域とされている。
【０００４】
上記構成の半透過反射型液晶表示装置において、例えば液晶層の厚さをｄ1、液晶の屈折率異方性をΔｎ、これらの積算値として示される液晶のリタデーションをΔｎｄ1とすると、反射表示を行う部分の液晶のリタデーションΔｎｄ1は、入射光が液晶層を２回通過してから観測者に到達するので２×Δｎｄ1で示されるが、透過表示を行う部分の液晶のリタデーションΔｎｄ1は、バックライトからの光が１回のみ液晶層を通過するので１×Δｎｄ1となる。
【０００５】
このように反射表示領域と透過表示領域とにおいて表示するのに要するリタデーションの値が異なるので、光の偏光状態も異なることとなり、反射表示領域でも透過表示領域でも同時に明るい高コントラストの表示が得られない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、反射表示領域において下基板の上側にアクリル樹脂を形成し、液晶層厚を透過表示領域よりも小さくし、リタデーションの均一化を図る技術が提案されている。しかしながら、液晶層の層厚を制御するためのアクリル樹脂層は、反射表示領域と透過表示領域とにおいて自身の層厚が異なる構成とされているため、各領域の境界付近において段差が生じ、したがって液晶層にも各領域の境界付近で段差が生じていた。このように液晶層に段差が生じると、その段差部において液晶配向が乱れ、ディスクリネーションが発生する惧れがあり、ひいてはコントラスト低下等の表示不良の一因となる惧れがある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、半透過反射型の液晶表示装置として、反射表示領域と透過表示領域との境界付近において、ディスクリネーションの発生を抑制可能な構成であって、明るくコントラストの高い表示を得ることが可能な液晶表示装置と、その液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間には、前記反射表示領域における前記液晶層の層厚を前記透過表示領域における前記液晶層の層厚よりも小さくする絶縁層が、少なくとも前記反射表示領域に形成され、前記絶縁層は、当該絶縁層の層厚が厚い前記反射領域に平坦面を含む平坦領域と、当該絶縁層の層厚を連続的に小さくすべく形成された傾斜面を含む傾斜領域とを備えてなり、さらに前記平坦面と前記傾斜面との間には湾曲面を具備してなることを特徴とする。
【０００９】
この場合、絶縁層が少なくとも反射表示領域に形成されて、反射表示領域における液晶層層厚を透過表示領域における液晶層層厚よりも小さくすることが可能となり（反射側液晶層薄層化手段として機能する）、反射表示と透過表示とにおいて、その表示に要するリタデーション差を小さく若しくはゼロとすることが可能となる。さらに、絶縁層を、自身の層厚が連続的に変化するべく傾斜面を含む傾斜領域を備えた構成としたため絶縁層の段差が生じ難くなり、したがって液晶配向の乱れ等が生じ難くディスクリネーションの発生が抑制される。さらに、傾斜面と平坦面との間に湾曲面を形成して構成したために、傾斜面と平坦面との境界付近における液晶分子の配向乱れが生じ難くなり、その配向乱れに基づくコントラストの低下等が防止ないし抑制されることとなる。すなわち、傾斜面と平坦面との境界部において角ができると、該角部において液晶の配向が乱れ易くなるが、本発明では傾斜面と平坦面との境界に湾曲を設けることにより、液晶の配向乱れを防止ないし抑制することが可能となった。
【００１０】
本発明においては、特に平坦領域を少なくとも反射表示領域に形成し、傾斜領域を少なくとも透過表示領域に形成するとともに、反射表示領域における液晶層の層厚を、透過表示領域における液晶層の層厚よりも小さく形成すれば、反射表示と透過表示とにおける表示に要するリタデーション差を確実に小さくすることが可能となり、各表示領域においてそれぞれ高コントラストの表示を得ることが可能となる。
【００１１】
なお、絶縁層は、例えばアクリル樹脂等の透光性絶縁材料を主体として構成することが可能で、液晶層の層厚は、傾斜面に沿って連続的に変化する。また、反射表示領域には、入射した光を反射することが可能な反射層を形成することができ、例えば太陽光、照明光等の外光が入射する側と異なる側の基板（内部側基板）と液晶層との間に反射層を形成することができる。この場合、外光は、液晶層を通過した後に反射層にて反射され、再び液晶層を通過し、計２回液晶層を通過して表示に供される一方、内部側基板から入射される光源光（バックライト）は、液晶層を１回通過して表示に供されるため、本発明の構成を採用して、例えば、絶縁層にて反射表示領域における液晶層層厚を透過表示領域における液晶層層厚の概ね半分とすることで、各領域における表示に要するリタデーションの値を略等しいものとすることが可能となる。
【００１２】
また、上記反射層が開口部を備え、その開口部に透過表示領域が形成されるとともに、開口部の開口縁を上記傾斜領域に配設することができる。また、前記反射層が前記絶縁層の液晶層側に形成され、前記反射領域に形成された前記平坦領域における前記絶縁層の層厚をｈとした場合に、０．２５ｈ〜０．７５ｈの範囲の領域に前記反射層の開口縁が配置されるのが好ましい。すなわち、反射表示領域と透過表示領域との境界となる反射層の開口部の開口縁を、上記傾斜領域に含ませることで、反射表示領域と透過表示領域のいずれにも、液晶層の層厚が変化する領域（傾斜領域）を含ませることが可能となり、したがって、各表示領域の間の表示に要するリタデーション差を小さくすることが可能となる。
【００１３】
さらに、上記湾曲面はＲ面取りにて形成されており、前記反射領域に形成された前記平坦領域における前記絶縁層の層厚をｈとした場合に、該湾曲面の曲率半径Ｒが、Ｒ≧ｈ／（８×２1/2）を満たすものとすることができる。このようなＲ面取りにて湾曲面を形成することによりディスクリネーションの発生を一層防止ないし抑制することが可能となる。なお、湾曲面の曲率半径Ｒをｈ／（８×２1/2）未満とすると、ディスクリネーションの影響により表示不良（例えばコントラストが４０以下）が発生してしまう場合がある。湾曲面の曲率半径Ｒは、好ましくはｈ／（８×２1/2）≦Ｒ≦６ｈ／（８×２1/2）を満たすものとすることができる。曲率半径Ｒが６ｈ／（８×２1/2）を超えると、傾斜領域がいたずらに大きくなってしまう場合がある。このような観点から、湾曲面の曲率半径Ｒはさらに好ましくは２ｈ／（８×２1/2）≦Ｒ≦６ｈ／（８×２1/2）とするのが良い。
【００１４】
次に、本発明の電子機器は上記構成の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過表示と反射表示とを切換可能であって、その透過表示及び反射表示において共に明るく高コントラストな表示を可能であって、さらにこれら透過と反射の表示に利用される各領域の境界付近においても、明るく高コントラストな表示を実現可能な電子機器を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の構成をアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第１実施形態を示すもので、この第１実施形態の液晶表示装置Ａは、図１に示す断面構造の如く上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板１，２の間に液晶層３が挟持された基本構造を具備している。なお、図面では省略されているが、実際には基板１，２の周縁部側にシール材が介在されていて、液晶層３を基板１，２とシール材とで取り囲むことにより液晶層３が基板１，２間に封入された状態で挟持されている。また、下方の基板２の更に下方側には光源及び導光板等を備えたバックライト４が設けられている。
【００１６】
上側の基板１の上面側（観測者側）には位相差板１２と偏光板１３とが配置されるとともに、下側の基板２の下面側（内部光源側）にも位相差板１４と偏光板１５とが配置されている。偏光板１３，１５は、上面側から入射する外光、及び下面側から入射するバックライト４の光に対し一方向の直線偏光のみを透過させ、位相差板１２，１４は、偏光板１３，１５を透過した直線偏光を円偏光（楕円偏光を含む）に変換する。したがって、偏光板１３，１５及び位相差板１２，１４は円偏光入射手段として機能している。なお、本実施形態においては、バックライト４を備える側を下側とし、一方の外光が入射する側を上側としており、基板１を上基板１、基板２を下基板２と言うこともある。特に、本実施形態では下基板２が素子基板、上基板１が対向基板として構成されている。
【００１７】
上基板１の液晶層３側にはカラーフィルタ１０を介してＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等からなる透明電極５が形成され、さらに透明電極５の液晶層３側には、この透明電極５を覆う態様で配向膜１１が形成されている。また、下基板２の液晶層３側には反射層１６が形成され、この反射層１６は所定の間隔毎に開口部１６ａを具備し、その開口部１６ａが図１の紙面左右方向及び紙面垂直方向に相互に離間して透過表示領域に対応するように平面視矩形状に分割された態様で複数形成されている。なお、反射層１６はＡｌ、Ａｇ等の光反射性の、すなわち反射率の高い金属材料により平面視矩形枠状に構成されており、配向膜１１はポリイミド等の高分子材料膜に対して所定のラビング処理を施したものを用いている。
【００１８】
また、下基板２の液晶層３側表面にはフロスト加工が施されて凹凸部２ｅが形成されており、この凹凸部２ｅに沿って反射層１６の液晶層３側表面も凹凸部１６ｅを形成している。このような基板２に対する凹凸形成は、例えば基板２となるガラス基板上にレジストを塗布した後にフッ酸を用いたエッチング処理を行い、エッチング処理後にレジストを剥離するフォトリソ工程を行うことで形成することができる。
【００１９】
反射層１６の上層側には、液晶層３について層厚の大きな領域と層厚の小さな領域とを形成するための液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂが所定の間隔毎に突出形態にて形成されている。液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂは、アクリル樹脂等の透光性絶縁材料を主体として構成されており、この液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂにより反射層１６の上面が覆われるとともに、凸状の各液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの間には凹状部２２ａが形成されている。また、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂは、凹状部２２ａの谷底たる凹状底面２３から所定角度（例えば１０°〜５０°）で傾斜した傾斜面２４を備えた傾斜領域と、凸状部の丘部分たる平坦面２５を備えた平坦領域とを有している。したがって、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂは、傾斜領域において自身の層厚が平面方向に連続的に変化するものとされており、平坦領域において自身の層厚が平面方向に略均一な構成とされている。
【００２０】
平坦面２５と傾斜面２４との間には湾曲面２６が形成されている。図３にも示すように、湾曲面２６はＲ面取りにて形成されており、平坦領域における液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの層厚をｈとした場合に、その曲率半径Ｒがｈ／（８×２1/2）≦Ｒ≦６ｈ／（８×２1/2）となるように構成されている。なお、傾斜面２４は、本実施形態では平面状に形成されているが、緩やかに曲がった曲面状に形成することも可能である。
【００２１】
液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの液晶層３側の表面、及び凹状部２２ａの底面（すなわち下基板２の凹状部２２ａが形成されている面）２３には透明電極６が形成され、透明電極６の上層には電極を覆う態様で配向膜７が形成されている。透明電極６は例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等を用いることができ、配向膜７は例えばポリイミド等の高分子材料膜に対して所定のラビング処理を施したものを用いることができる。なお、透明電極６は図２に示すスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１７により駆動制御され、したがって本実施形態では下側の透明電極６が画素電極、上側の透明電極５が対向電極、さらに下基板２が素子基板、上基板１が対向基板とされている。この場合、薄膜トランジスタ１７等のスイッチング素子は例えば下基板２側に形成することができるが、本実施形態では図示を省略している。
【００２２】
次に、本実施形態の液晶表示装置Ａでは、液晶層３において表示に利用される領域が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔを含み、これらの表示部がそれぞれ異なる液晶層厚で形成されている。具体的には、上述の液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂが反射表示領域Ｒに形成され、凹状部２２ａが透過表示領域Ｔに形成されており、この液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの形成に基づき反射表示領域Ｒにおける液晶層３の厚さが、透過表示領域Ｔにおける液晶層３の厚さよりも小さく構成されている。すなわち、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの厚みに基づき反射表示領域Ｒにおける液晶層厚が小さくされ、この液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂが反射表示領域Ｒの液晶層３を薄層化する反射側液晶層薄層化手段として機能している。
【００２３】
さらに詳しくは、平坦面２５を有する平坦領域は少なくとも反射表示領域Ｒに形成され、傾斜面２４を有する傾斜領域は少なくとも透過表示領域Ｔに形成され、さらに凹状部２２ａが透過表示領域Ｔに形成されている。このような液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの構成により、反射表示領域Ｒにおける液晶層３の層厚が、透過表示領域Ｔにおける液晶層３の層厚よりも小さく形成されている。
【００２４】
ここで、反射表示領域Ｒには上述の反射層１６が形成され、反射層１６の開口部１６ａの開口縁が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの境界部とされている。したがって、透過表示領域Ｔは開口部１６ａに形成され、この開口部１６ａを介してバックライト４から光が入射され、入射光は液晶層３を通過して透過表示に供されるものとされている。
【００２５】
また、反射層１６において開口部１６ａの開口縁は、上記液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの傾斜面２４を備えた傾斜領域に形成されており、この傾斜領域は反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界部を含む構成とされている。したがって、液晶層３の層厚は、傾斜領域の傾斜面２４に沿って、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近において連続的に変化している。具体的には、凹状部２２ａの底面２３若しくは傾斜面２４の上層に位置する液晶層３の層厚は、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの平坦面２５の上層に位置する液晶層３の層厚よりも大きくされている。
【００２６】
次に、図２は図１に示した液晶表示装置Ａの電極６の平面模式図であって、液晶表示装置Ａにおいて表示領域は図２に示すように多数の画素ｇが集合して構成され、各画素ｇは電極６を平面視した場合に縦長の３つの電極６が集合した略正方形状の部分により区画される。本実施形態の液晶表示装置Ａはカラー表示を前提とした構造とされているので、具体的には図２に示す３つの電極６で区画される平面視略正方形状の１つの画素ｇが、３つのドットｇ１、ｇ２、ｇ３に分割されている。そして、これらのドットｇ１〜ｇ３に対応する電極６の中央部分にそれぞれ長方形状の凹状部２２ａが形成され、これら凹状部２２ａの底側にも電極６が形成されている。この長方形状の凹状部２２ａにおいて、四辺各部において上述の湾曲面２６及び傾斜面２４を備えており、その内縁が透過表示領域Ｔとされている。
【００２７】
反射層１６に形成された開口部１６ａの大きさは、ドットｇ１、ｇ２、ｇ３のいずれか１つの大きさに対し、各ドットの縦幅と横幅をいずれも数分の一程度とした大きさに形成される。また、各ドットｇ１、ｇ２、ｇ３の横幅は、例えば８０μｍとされており、各ドットｇ１、ｇ２、ｇ３にて構成される画素ｇの横幅は例えば２４０μｍとされ、各ドットｇ１、ｇ２、ｇ３の縦幅、すなわち画素ｇの縦幅は例えば２４０μｍとされている。なお、開口部１６ａの開口横幅は例えば３０μｍ、開口縦幅は例えば１００μｍ程度とすることができる。
【００２８】
各ドットの周囲のコーナ部分には、電極６を駆動するためのスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１７が形成され、更に薄膜トランジスタ１７に給電するためのゲート線１８とソース線１９とが配線されている。なお、本実施形態ではスイッチング素子として薄膜トランジスタ１７が設けられているが、このスイッチング素子としては２端子型の線形素子、あるいは、その他の構造のスイッチング素子を適用することも可能である。
【００２９】
また、各ドットｇ１、ｇ２、ｇ３の平面位置に対応するようにカラーフィルタ１０（図１参照）の各着色部分が配置される。図１に示すように、カラーフィルタ１０は「Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）」のいずれかに着色された着色部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと、これら着色部の境界部分に配置された遮光層（ブラックマトリクス）１０ａとから構成されている。なお、本実施例のカラーフィルタ１０は、着色部が１０Ａ（赤）、１０Ｂ（緑）、１０Ｃ（青）の順に繰り返し配列されているが、これら着色部の配列順序は一例であって、ランダム配置、モザイク配置、あるいは他の順序の配列等のいずれの配列であっても良い。
【００３０】
次に、図１と図２に示した構造の半透過反射型の液晶表示装置Ａの作用効果について説明する。
液晶表示装置Ａにおいて、反射表示を行う場合には、装置の外部側から入射する光が利用され、この入射光が基板１の外部側からカラーフィルタ１０、電極５、配向膜１１を介して液晶層３側に導かれる。ここで、反射表示領域Ｒにおいては、上記入射光が液晶層３を通過した後に、配向膜７、電極６、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂを通過し、反射層１６で反射される。そして、反射された光は再度液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂ、電極６、配向膜７、液晶層３を通過した後、更に配向膜１１、電極５、カラーフィルタ１０、上基板１、位相差板１２、偏光板１３を介して装置外部に戻されることにより観察者に到達し反射型のカラー表示が行われるものとされている。一方、透過型表示部Ｔにおいては、上記外部からの入射光は液晶層３を通過した後に、配向膜７、電極６を通過し、さらに反射層１６の開口部１６ａを通過する。そして、開口部１６ａを通過した光は下基板２、位相差板１２及び偏光板１３を通過した後に、バックライト４に行き発散される。このような反射型のカラー表示においては、電極５、６によって液晶層３の液晶を配向制御することで、液晶層３を通過する光の透過率を変えて明暗表示を行うものとされている。
【００３１】
また、液晶表示装置Ａにおいて、透過表示を行う場合には、バックライト４から発せられた光が偏光板１５、位相差板１４、下基板２を介して入射する。この場合、透過表示領域Ｔにおいては、下基板２から入射した光が電極６、配向膜７、液晶層３、配向膜１１、電極５、カラーフィルタ１０、上基板１、位相差板１２、偏光板１３の順に透過して透過カラー表示が行われるものとされている。一方、反射表示領域Ｒにおいては、上基板２から入射した光は、反射層１６で反射され、反射された光は位相差板１４を通過した後、偏光板１５に吸収される。このような透過型のカラー表示においても、電極５、６によって液晶層３の液晶を配向制御することで、液晶層３を通過する光の透過率を変えて明暗表示することができる。
【００３２】
これらの表示形態において、反射型の表示形態においては入射光が液晶層３を２回通過するが、透過光に関してはバックライト４から発せられた光が液晶層３を１回しか通過しない。ここで液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂを設けない構成、すなわち層厚が面内で均一な液晶層の場合、同じ電圧を電極５、６から印加して液晶層３を配向制御した場合に、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとにおいて、液晶の表示に要するリタデーションの違いにより光の透過率の状態に違いを生じる。
【００３３】
しかしながら、本実施形態の構造では反射表示を行う領域、即ち、図１に示す反射層１６を備えた領域である反射表示領域Ｒに液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂを設けたため、その反射表示領域Ｒの液晶層３の厚さよりも、透過表示を行う透過表示領域、即ち、図１に示す開口部１６ａに相当する領域である透過表示領域Ｔの液晶層３の厚さが大きく構成されている。したがって、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔにおいて、光が液晶層３を通過する総距離を揃えることができるようになる。その結果、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの形成により、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔにおけるリタデーションの均一化を図ることが可能となり、反射表示及び透過表示共に明るく高コントラストの表示が得られるようになる。
【００３４】
また、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近においては、液晶層３の層厚変化が急峻となり、液晶配向不良が生じる惧れがある。しかしながら、本実施形態では、各領域の境界付近において液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂを傾斜面を備えて形成したため、液晶層の急峻な層厚変化がなくなり、液晶配向不良が生じ難い構成となっている。
【００３５】
さらに、平坦面２５と傾斜面２４との間に湾曲面２６を設けたため、図４に示すように平坦面２５と傾斜面２４との境界において角が形成されない構成とされている。ここで、平坦面２５と傾斜面２４との境界において角が形成されると、図５に示すように、該角部において液晶の配向乱れが生じ、ディスクリネーションが発生しコントラスト低下を引き起こす場合がある。しかしながら、本実施形態では平坦面２５と傾斜面２４との境界を湾曲面にて形成したために、その境界において液晶の配向乱れが生じ難くなり、ディスクリネーションの発生が防止ないし抑制されることとなる。
【００３６】
具体的には、本実施形態の液晶表示装置Ａについて、黒部（黒表示）における光の反射率を観察したところ、図６に示すように、湾曲面の曲率半径Ｒをｈ／（８×２1/2）以上、６ｈ／（８×２1/2）以下とした場合に、反射率０．８以下（コントラスト４０以上）の表示が得られた。
【００３７】
したがって、本実施形態の液晶表示装置Ａは半透過反射型の液晶表示装置であって、傾斜面２４、平坦面２５、湾曲面２６を備える液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの形成に基づき、反射表示と透過表示のいずれにおいても明るく高コントラストの表示を行うことが可能となり、特に反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近における表示不良等が生じ難い液晶表示装置となる。
【００３８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態を図７を参照して説明する。なお、図１に示した第１の実施形態と同じ符号については、特に断り書きのない限り同様の構成を有するものとして説明を省略する。
【００３９】
図７に示した第２実施形態の液晶表示装置Ｂは、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの上層に反射層１６を形成したことを特徴としている。すなわち、反射表示領域Ｒに対応して、表面凹凸形状になっている液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの上層に反射層１６を形成するとともに、反射表示領域Ｒにおいては反射層１６の上層に電極６を、透過表示領域Ｔにおいては液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの上層に電極６を形成した。この場合も、液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂには、傾斜面２４、平坦面２５、湾曲面２６が形成され、該液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの表面付近におけるディスクリネーションの発生を防止ないし抑制している。
【００４０】
この液晶表示装置Ｂにおいては、傾斜面２４の所定位置において反射層１６が開口部を形成している。すなわち、図８に示すように、傾斜面２４において下基板２からの高さがαとなる位置に開口縁１６ａを有し、具体的には液晶層層厚制御層（絶縁層）２２ｂの層厚をｈとした場合に、αが０．２５ｈ〜０．７５ｈの範囲となるように開口部を形成している。
【００４１】
図９は、反射層１６の形成位置をα／ｈの値で表し、各α／ｈの値に対する黒部（黒表示）の反射率及び透過率の値をプロットしたグラフである。グラフからも分かるように、αを０．２５ｈ〜０．７５ｈの範囲内に設定した場合には、反射率と透過率のバランスがとれた表示が可能となる一方、範囲外に設定した場合には、反射率と透過率のいずれかが低く若しくは高くなり、コントラストの低下を引き起こしてしまう場合がある。
【００４２】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１０（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０（ａ）において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記の液晶表示装置Ａ，Ｂを用いた液晶表示部を示している。
【００４３】
図１０（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１０（ｂ）において、符号６００は情報処理装置、符号６０１はキーボードなどの入力部、符号６０３は情報処理装置本体、符号６０２は上記の液晶表示装置Ａ，Ｂを用いた液晶表示部を示している。
【００４４】
図１０（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０（ｃ）において、符号７００は時計本体を示し、符号７０１は上記の液晶表示装置Ａ，Ｂを用いた液晶表示部を示している。
【００４５】
このように図１０に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置Ａ，Ｂを用いた液晶表示部を備えているので、様々な環境下で明るく高コントラストの表示部を有する電子機器を実現することができる。また、反射と透過の表示領域の境界においても表示不良の少ない表示部を備えた電子機器を実現することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、少なくとも反射表示領域において液晶層層厚制御層（絶縁層）を設けたために、反射表示領域と透過表示領域におけるリタデーションの均一化を図ることが可能とり、反射表示及び透過表示共に明るく高コントラストの表示が得られるようになった。また、液晶層層厚制御層（絶縁層）を、平坦面を備えた平坦領域と、自身の層厚を連続的に変化すべく形成された傾斜面を備えた傾斜領域とを備える構成とし、さらに傾斜面と平坦面との境界を湾曲面で繋げる構成としたために、液晶層層厚制御層（絶縁層）付近において液晶配向の乱れが生じ難く、明るく高コントラストの表示が得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図２】 図１の液晶表示装置の反射層を拡大して示す部分拡大平面図。
【図３】 液晶層層厚制御層（絶縁層）の構成について詳細を示す説明図。
【図４】 第１の実施形態の液晶表示装置についてその効果を説明するための模式図。
【図５】 第１の実施形態の液晶表示装置についてその効果を説明するための模式図。
【図６】 湾曲部の曲率半径と黒部の反射率との関係を示す図。
【図７】 本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図８】 液晶層層厚制御層（絶縁層）の構成について詳細を示す説明図。
【図９】 反射層の位置と黒部の反射率及び透過率との関係を示す図。
【図１０】 本発明に係る電子機器について幾つかの例を示す斜視図。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ 液晶表示装置
１ 上基板
２ 下基板
３ 液晶層
１０ カラーフィルタ
１６ 反射層
１６ａ 開口部
２２ｂ 液晶層層厚制御層（絶縁層）
２４ 傾斜面
２５ 平坦面
２６ 湾曲面
Ｒ 反射表示領域
Ｔ 透過表示領域
Claims (8)
- 一対の基板間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間には、前記反射表示領域における前記液晶層の層厚を前記透過表示領域における前記液晶層の層厚よりも小さくする絶縁層が、少なくとも前記反射表示領域に形成され、
前記絶縁層は、当該絶縁層の層厚が厚い前記反射領域に平坦面を含む平坦領域と、当該絶縁層の層厚を連続的に小さくすべく形成された傾斜面を含む傾斜領域とを備えてなり、さらに前記平坦面と前記傾斜面との間には湾曲面を具備してなることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記湾曲面はＲ面取りにて形成されており、前記反射領域に形成された前記平坦領域における前記絶縁層の層厚をｈとした場合に、該湾曲面の曲率半径Ｒが、Ｒ≧ｈ／（８×２1/2）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 前記湾曲面はＲ面取りにて形成されており、前記反射領域に形成された前記平坦領域における前記絶縁層の層厚をｈとした場合に、前記湾曲面の曲率半径Ｒが、ｈ／（８×２1/2）≦Ｒ≦６ｈ／（８×２1/2）を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
- 前記平坦領域が少なくとも前記反射表示領域に形成され、前記傾斜領域が少なくとも前記透過表示領域に形成されるとともに、前記反射表示領域における前記液晶層の層厚が、前記透過表示領域における前記液晶層の層厚よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
- 前記反射表示領域には、入射した光を反射することが可能な反射層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
- 前記反射層が開口部を備え、その開口部に前記透過表示領域が形成されるとともに、該開口部の開口縁が、前記傾斜領域に配設されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
- 前記反射層が前記絶縁層の液晶層側に形成され、前記反射領域に形成された前記平坦領域における前記絶縁層の層厚をｈとした場合に、０．２５ｈ〜０．７５ｈの範囲の領域に前記反射層の開口縁が配置されることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
- 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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