JP4453607B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。

液晶装置の一形態として、同一基板平面に形成された２つの電極間で電界を印加して液晶分子の配向制御を行う方式（以下、横或いは斜め電界方式と称する。）のものが知られており、液晶に電界を印加する電極の形態によりＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式等と呼ばれるものが知られている。また最近では、横電界方式による広視野角化を目的として、半透過反射型の液晶装置に横電界方式を適用することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−３４４８３７号公報

特許文献１に記載の液晶装置では、反射表示領域の液晶層厚と透過表示領域の液晶層厚とを互いに異ならせたマルチギャップ方式の液晶装置について、その透過表示領域、あるいは透過表示領域と反射表示領域の双方について横電界方式を採用している。半透過反射型の液晶装置においては、透過表示領域と反射表示領域とで表示光が液晶層を透過する回数が異なるため、適切な表示を得るために前記両領域の液晶層のリタデーションを調整する必要があり、上記マルチギャップ方式を採用すれば液晶層のリタデーション調整を行うことが可能である。しかしながら、横電界方式の液晶装置においては、液晶層厚の変化に伴って閾値電圧（駆動電圧）が変化するため、マルチギャップ構造を採用することで反射表示と透過表示の双方で良好な表示を得るのが困難になるという問題が生じる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、横電界方式を採用した半透過反射型の液晶装置であって、反射表示と透過表示の双方で高画質かつ広視野角の表示を得ることができ、また簡便な工程で低コストに製造可能な構成を具備した液晶装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するために、液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、１つのドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられ、少なくとも前記反射表示領域には前記ドット領域内で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薄くさせる液晶層厚調整層が設けられた半透過反射型の液晶装置であって、前記第１基板の前記液晶層側には、第１電極と該第１電極の上方に形成された第２電極とが絶縁膜を介して積層されるとともに、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界の印加によって前記液晶層を駆動してなり、前記第１電極は、前記ドット領域内で前記透過表示領域と前記反射表示領域の両領域に跨って配置されており、前記第２電極は、前記ドット領域内で前記反射表示領域の前記透過表示領域側の端部に形成された基幹部電極と、当該基幹部電極から前記透過表示領域側に延在する複数の第１枝部電極と、前記基幹部電極から前記反射表示領域側に延在する複数の第２枝部電極とを有して構成されており、前記第１枝部電極同士の間隔が、前記第２枝部電極同士の間隔より狭く設定されていることを特徴とする。

かかる構成の液晶装置によれば、反射表示領域における前記電極間隔を、透過表示領域における前記電極間隔より広くすることで反射表示領域における閾値電圧と透過表示領域における閾値電圧を調整し、これによりマルチギャップ構造を設けたことによる閾値電圧の変化を抑えることができる。したがって本発明によれば、マルチギャップ構造を備えていながら反射表示と透過表示の電気光学特性が揃った液晶装置を実現でき、反射表示と透過表示の双方で広視角の高画質表示を得ることができる。また本発明では、前記第１電極と第２電極との電極間隔を調整することで容易に閾値電圧の調整を行えることから、簡便な工程で安価に製造可能な液晶装置となっている。

本発明の液晶装置では、前記第２電極の前記第１枝部電極及び第２枝部電極が、それぞれ１本又は複数本の枝部電極を有しており、前記透過表示領域及び反射表示領域の各領域内で、各々略平行に配置されている構成とすることができる。このような構成とすれば、反射表示と透過表示の双方で良好なＦＦＳ方式の表示を実現することができる。

また、本発明の液晶装置では、前記第２電極の前記基幹部電極が前記透過表示領域と前記反射表示領域との境界部を覆って配置されていることを特徴とする。

また、本発明の液晶装置では、前記液晶層厚調整層が前記第２基板の前記液晶層側に形成されていることがこのましい。このような構成とした場合には、液晶層厚調整層によって透過表示領域と反射表示領域との間には液晶層側の界面に段差が形成されるが、この段差が形成される界面側に基幹部電極、第１枝部電極、及び第２枝部電極を有して構成される第２電極が形成されることが無いので、電極形成における断線等が生じることが無く、信頼性が確保された液晶装置を提供することができる。

本発明の液晶装置では、前記第２電極の前記第１枝部電極が、前記第２枝部電極より大きい幅を有することもできる。このような構成とした場合には、電極の線幅の調整によって容易に前記電極間隔の調整を行えるため、光学条件の最適化のために行う調整がより容易になる。

また、本発明の液晶装置では、前記第２電極の前記第２枝部電極同士の間隔が、前記第１枝部電極同士の間隔の約２倍に設定されていることが好ましい。このような構成にすることでより電気光学特性の揃った反射表示と透過表示とを得ることができる。

本発明の液晶装置では、前記第１枝部電極の間隔ｄｔと前記透過表示領域における液晶層厚Ｇｔの積ｄｔ×Ｇｔが、前記第２枝部電極の間隔ｄｒと前記反射表示領域における液晶層厚Ｇｒの積ｄｒ×Ｇｒに略一致していることが好ましい。前記液晶層厚と電極間隔とを上記の関係を満たすように調整することで、容易に反射表示と透過表示の電気光学特性を一致させることが可能である。

次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、反射表示と透過表示の双方で良好な表示が可能な半透過反射型の表示部を具備した電子機器を安価に提供することができる。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る液晶装置について図面を参照して説明する。
本実施形態の液晶装置１００は、同一基板の液晶層側に形成された異なる電極間に生じた液晶駆動電界（横電界ｏｒ斜め電界）を用いて、液晶層の液晶分子の配向を制御することにより画像表示を行うＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式と呼ばれる方式を採用した液晶装置である。
なお、各実施形態で参照する図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示している。

本実施形態の液晶装置は、基板上にカラーフィルタを具備したカラー液晶装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を透過光又は反射光として出力する３個のドットで１個の画素を構成するものとなっている。したがって表示を構成する最小単位となる表示領域を「ドット領域」と称する。また、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のドットから構成される表示領域を「画素領域」と称する。

図１は、本実施形態の液晶装置を構成するマトリクス状に形成された複数のドット領域の回路構成図である。図２（ａ）は液晶装置１００の任意の１ドット領域における平面構成図であり、図２（ｂ）は、液晶装置１００を構成する各光学素子の光学軸の配置関係を示す説明図である。図３（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う部分断面構成図であり、図３（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ'線に沿う部分断面構成図であり、図３（ｂ）は図２（ｃ）のＤ−Ｄ'線に沿う部分断面構成図である。

図１に示すように、液晶装置１００の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数のドット領域には、それぞれ画素電極９と画素電極９をスイッチング制御するためのＴＦＴ３０とが形成されており、データ線駆動回路１０１から延びるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線駆動回路１０１は、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎをデータ線６ａを介して各画素に供給する。前記画像信号Ｓ１〜Ｓｎはこの順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線６ａ同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。

また、ＴＦＴ３０のゲートには、走査線駆動回路１０２から延びる走査線３ａが電気的に接続されており、走査線駆動回路１０２から所定のタイミングで走査線３ａにパルス的に供給される走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが、この順に線順次でＴＦＴ３０のゲートに印加されるようになっている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されている。スイッチング素子であるＴＦＴ３０が走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍの入力により一定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎが所定のタイミングで画素電極９に書き込まれるようになっている。

画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、画素電極９と共通電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９と共通電極１９との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付与されている。蓄積容量７０はＴＦＴ３０のドレイン３２と容量線３ｂとの間に設けられている。

このように、データ線６ａと走査線３ａとの交差部の近傍にＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は走査線３ａの平面領域内に部分的に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層３５と、半導体層３５と一部平面的に重なって形成されたソース電極６ｂ、及びドレイン電極３２とを備えている。走査線３ａは半導体層３５と平面的に重なる位置でＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。

ＴＦＴ３０のソース電極６ｂは、データ線６ａから分岐されて半導体層３５に延びる平面視略Ｌ形に形成されており、ドレイン電極３２は、−Ｙ側に延びて平面視略矩形状の容量電極１３１と電気的に接続されている。容量電極１３１上には、コンタクトホール４５が設けられ、画素電極９の第１枝部電極３９ｄがドット領域中央側からコンタクト部３９ｂとして延在して配置されており、両者が平面的に重なる位置に設けられた画素コンタクトホール４５を介して容量電極１３１と画素電極９とが電気的に接続されている。また容量電極１３１は、容量線３ｂの平面領域内に配置されており、当該位置に、厚さ方向で対向する容量電極１３１と容量線３ｂとを電極とする蓄積容量７０が形成されている。

次に、図２及び図３を参照して液晶装置１００の詳細な構成について説明する。
まず、液晶装置１００は、図３に示すようにＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えており、液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間の対向する領域であって、両基板の縁端に沿って設けられたシール材（図示省略）によって囲まれた領域に封止され、液晶セルを構成している。さらに、液晶層５０の厚さが反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならされた、いわゆるマルチギャップ構造を備えた液晶装置となっている。ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０とは反対側（背面側／図示下面側）には、導光板９１と反射板９２とを具備したバックライト（照明装置）９０が設けられている。

図２に示すように、液晶装置１００のドット領域には、ドット領域の長手方向（Ｙ軸方向）に延在した帯状の複数の枝部を備えた画素電極（第２電極）９と、画素電極９と平面的に重なって配置された平面略ベタ状の共通電極（第１電極）１９とが設けられている。また、図示のドット領域は反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとに区画されており、反射表示領域Ｒには、ドット領域内で部分的（選択的）に形成された反射層２９が配置されている。共通電極（第１電極）１９は、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとに跨って形成されている。また、画素電極（第２電極）９は、ドット領域内で反射表示領域Ｒの透過表示領域Ｔ側の端部に形成された基幹部電極３９ａと、基幹部電極３９ａから透過表示領域Ｔ側に延在する複数の第１枝部電極３９ｃと、基幹部電極３９ａから反射表示領域Ｒ側に延在する複数の第２枝部電極３９ｄとを有して構成されている。

また、Ｙ軸方向に延びるデータ線６ａと、Ｘ軸方向に延びる走査線３ａと、走査線３ａに隣接して走査線３ａと平行に延びる容量線３ｂとが形成されている。ドット領域の図示左上の角部には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを所定間隔で離間した状態に保持するための柱状スペーサ４０が立設されている。

ドット領域には、ドット領域毎に所定の一色のカラーフィルタ２２が対応して配置されている。本実施例においては、当該ドット領域とほぼ同一の平面形状を有するカラーフィルタ２２が設けられた構成を示すことにするが、例えば、ドット領域内で反射表示領域の一部にカラーフィルタ２２を設けない構成としてもよい。また、ドット領域（画素電極９及び共通電極１９の形成領域）のＴＦＴ素子側に寄せられた平面領域（Ｙ軸方向に二分した領域のうち＋Ｙ側の領域）に反射層２９が設けられており、該反射層２９の形成領域に対応して同平面領域（平面視した際に重なる領域）に反射表示領域Ｒが構成されることになっている。反射層２９は、アルミニウムや銀などの光反射性の金属膜をパターン形成したものである。このように、反射層２９は、ドット領域内において該ドット領域の長辺を二分したＴＦＴ素子側に平面的に配置されており、ＴＦＴ素子が配置されるドット領域の短辺側の端部に配置されている。従って、ドット領域の平面領域のうち、反射層２９とが平面的に重なる平面領域が当該ドット領域の反射表示領域Ｒであり、残る領域（ドット領域を二分した領域の一方の領域であって、ＴＦＴ素子に離間して離れた方の領域）が透過表示領域Ｔである。反射層２９としては、その表面に凹凸を形成して光散乱性を付与したものを用いることが好ましく、このような構成とすることで反射表示における視認性を向上させることができる。

画素電極（第２電極）９は、平面視した状態で透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒの境界部に対応して配置された基幹部３９ａと、基幹部３９ａから透過表示領域Ｔ側及び反射表示領域Ｒ側（ＴＦＴ素子側）のそれぞれに延出された５本の帯状電極（第１枝部電極）３９ｃ及び３本の帯状電極（第２枝部電極）３９ｄとで構成され、一本の帯状電極（第２枝部電極）３９ｄがコンタクト部３９ｂによってコンタクトホール４５を介してＴＦＴ素子と接続されている。画素電極９の基幹部３９ａは、反射表示領域Ｒ（反射層２９）のエッジに沿って直線的に配置されている。また、基幹部３９ａは、ドット領域内で反射表示領域Ｒの透過表示領域Ｔ側の端部に寄せられてドット領域のほぼ中央部に配置されており、わずかに透過表示領域Ｔの端部（反射表示領域Ｒ側の端部）と平面的に重ねて、両領域を跨いで配置されていてもよい。
前記帯状電極（第１及び第２枝部電極）はいずれも略直線状を成してＹ軸方向に平行に延在している。

共通電極（第１電極）１９は、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる平面ベタ状の導電膜であり、ドット領域の全面に渡って形成されている。この共通電極１９の上に絶縁膜が形成され、その上に更に画素電極９が形成されている。つまり、画素電極９は共通電極１９と平面的に重なる領域に形成されるともに絶縁膜を介して配置された構成となっている。そして、上記構成の画素電極（第２電極）９と共通電極１９の間に電圧を印加すると、主に画素電極９の帯状電極（第１枝部電極）３９ｃ、帯状電極（第２枝部電極）３９ｄと共通電極１９との間に、Ｘ軸方向に平行な平面方向の液晶駆動電界が形成されるようになっている。

本実施形態の液晶装置のドット領域では、反射表示領域Ｒに配された複数の帯状電極３９ｄ間のＸ軸方向における間隔ｄｒが、透過表示領域Ｔに配された複数の帯状電極３９ｃ間のＸ軸方向における間隔ｄｔより広くなっており、より詳細には、上記間隔ｄｒは、間隔ｄｔの約２倍である。そして、液晶装置の動作時には、画素電極９の帯状電極（第１及び第２枝部電極）３９ｃ、３９ｄと共通電極１９との間に電圧を印加し、当該ドット領域の液晶に主にＸ面方向（第１及び第２枝部電極が配列する方向）の液晶駆動電界が特に画素電極９のエッジ部分に強く生じるようになっている。従って、画素電極のエッジ部分のうち、第１及び第２枝部電極の延在方向（Ｙ方向）に沿って形成された長辺のエッジ部分と共通電極との間に生じる電界（Ｘ方向／枝部電極が配列する方向の電界）が主電界とされる。）

図３に示す断面構造をみると、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層５０側）には、走査線３ａ及び容量線３ｂが形成されており、走査線３ａ及び容量線３ｂを覆ってゲート絶縁膜１１が形成されている。ゲート絶縁膜１１上に、アモルファスシリコンの半導体層３５が形成されており、半導体層３５に一部乗り上げるようにしてソース電極６ｂと、ドレイン電極１３２とが設けられている。ドレイン電極１３２の図示右側には容量電極１３１が一体に形成されている。

半導体層３５は、ゲート絶縁膜１１を介して走査線３ａと対向配置されており、当該対向領域において走査線３ａがＴＦＴ３０のゲート電極を構成するようになっている。容量電極１３１は、ゲート絶縁膜１１を介して容量線３ｂに対向配置されており、容量電極１３１と容量線３ｂとが対向する領域に、ゲート絶縁膜１１を誘電体膜とする蓄積容量７０が形成されている。

半導体層３５、ソース電極６ｂ、ドレイン電極１３２、及び容量電極１３１を覆って、第１層間絶縁膜１２が形成されており、第１層間絶縁膜１２上に、アルミニウムや銀等の光反射性の金属膜からなる反射層２９がドット領域内で部分的に形成されている。反射層２９と第１層間絶縁膜１２とを覆って更に第２層間絶縁膜１４８が形成されている。

第２層間絶縁膜１４８を覆ってＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極１９が形成されており、共通電極１９を覆って、酸化シリコン等からなる第３層間絶縁膜１３が形成されている。第３層間絶縁膜１３上にＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極９がパターン形成されている。第１層間絶縁膜１２、第２層間絶縁膜１４８、及び第３層間絶縁膜１３を貫通して容量電極１３１に達する画素コンタクトホール４５が形成されており、この画素コンタクトホール４５内に画素電極９のコンタクト部３９ｂが一部埋設されることで、画素電極９と容量電極１３１とが電気的に接続されている。上記画素コンタクトホール４５の形成領域に対応して共通電極１９にも開口部が設けられており、共通電極１９と画素電極３９とが接触しないようになっている。また図示は省略したが、画素電極３９及び第２層間絶縁膜１３を覆って、ポリイミド等の配向膜が形成されている。

また、図２に示すように、本実施形態の液晶装置１００においても、透過表示領域Ｔには帯状電極（第１枝部電極）３９ｃを密に配し、反射表示領域Ｒには帯状電極（第２枝部電極）３９ｄを粗に配したことで、反射表示領域Ｒにおける電極間隔ｄｒが、透過表示領域Ｔにおける電極間隔ｄｔより広くなっており、上記液晶層厚Ｇｒ、Ｇｔの関係に合わせて、電極間隔ｄｒが電極間隔ｄｔの約２倍になっている。

一方、対向基板２０の内面側（液晶層５０側）には、カラーフィルタ２２が設けられており、カラーフィルタ２２上には、絶縁膜から構成される液晶層厚調整層４８が形成され、更にその上に図示略のポリイミド等の配向膜が積層されている。カラーフィルタ２２は、ドット領域内で色度の異なる２種類の領域に区画されている構成とすることが好ましい。具体例を挙げると、透過表示領域Ｔの平面領域に対応して第１の色材領域が設けられ、反射表示領域Ｒの平面領域に対応して第２の色材領域が設けられており、第１の色材領域の色度が、第２の色材領域の色度より大きいものとされている構成を採用できる。このような構成とすることで、カラーフィルタ２２を表示光が１回のみ透過する透過表示領域Ｔと、２回透過する反射表示領域Ｒとの間で表示光の色度が異なるのを防止でき、反射表示と透過表示の見映えを揃えて表示品質を向上させることができる。
また、カラーフィルタ２２上には、さらに透明樹脂材料等からなる平坦化膜を積層することが好ましい。これにより対向基板２０表面を平坦化して液晶層５０の厚さを均一化することができ、ドット領域内で駆動電圧が不均一になりコントラストが低下するのを防止することができる。

液晶層厚調整層４８は、当該ドット領域内で部分的に異なる膜厚に形成された段差形状を有している。すなわち、液晶層厚調整層４８は、反射層２９の形成領域でその膜厚が大きく形成され、反射層２９の外側の領域では相対的に小さい膜厚に形成されたものとなっている（或いは、形成されていない状態となっている）。従って、液晶層厚調整層４８は、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚と透過表示領域Ｔにおける液晶層厚とを異ならせ、液晶層５０を透過する光に付与される位相差を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの各々で最適化する機能を奏するものであり、少なくとも反射層２９の平面領域を含む領域に形成される。本実施形態の場合、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の位相差がλ／４、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の位相差がλ／２となるように前記各領域の液晶層厚を調整しており、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚は透過表示領域Ｔにおける液晶層厚の略１／２である。
これにより、本実施形態の液晶装置１００においても、反射表示領域Ｒの液晶層厚Ｇｒと透過表示領域Ｔの液晶層厚Ｇｔとが互いに異なるマルチギャップ構造がドット領域内に形成されたものとなっており、液晶層厚Ｇｒは液晶層厚Ｇｔの約１／２であり、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の位相差が透過表示領域における液晶層５０の位相差の１／２となるように調整されている。

本実施形態の液晶装置における各光学軸の配置は、図２（ｂ）に示すようなものとなっており、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光板１４の透過軸１５３がＸ軸方向に平行に配置され、対向基板２０側の偏光板２４の透過軸１５５が偏光板１４の透過軸１５３と直交する方向（Ｙ軸方向）に配置されている。また、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の配向膜は平面視で同一方向にラビング処理されており、その方向は、図２（ｂ）に示すラビング方向１５１である。本実施形態の場合、ラビング方向１５１はＹ軸方向に対して約６０°の角度（Ｘ軸方向とのなす角度は３０°）を成している。ラビング方向１５１としては任意の方向を選択することができるが、画素電極９と共通電極１９との間に形成される電界の主方向と交差する方向（一致しない方向）とする。本実施形態では、電圧印加時にドット領域内に形成される電界の方向ＥＦはＹ軸方向に垂直（Ｘ軸方向に平行）であり、ラビング方向１５１に対して３０°の角度を成す方向である。
なお、上記ラビング方向１５１と界方向ＥＦとの関係は、液晶層５０のリタデーション値や偏光板１４，２４の光学軸配置に応じて適宜変更することができ、図２（ｂ）に示すものには限定されない。

上記構成を具備した液晶装置１００は、ＦＦＳ方式の液晶装置であり、ＴＦＴ３０を介して画素電極９に画像信号（電圧）を印加することで、画素電極９と共通電極１９との間に基板面方向（平面視では図２Ｘ軸方向）の電界を生じさせ、かかる電界によって液晶を駆動し、各ドットごとの透過率／反射率を変化させて画像表示を行うものとなっている。

ここで、上記構成を具備した液晶装置１００の表示動作について図４を参照して具体的に説明する。図４は、液晶装置１００の動作説明図である。同図には、反射表示における動作説明図（図示左側）と、透過表示における動作説明図（図示右側）とが示されている。反射表示における動作説明図は、図示上方から入射した外光が図示下側へ進行して反射層２９に達し、反射層２９で反射されて図示上側へ戻り表示光となる様子を示しており、透過表示における動作説明図は、図示下方から入射した照明光が図示上側へ進行して表示光となる様子を示している。

図４の各枠内に示す矢印は、液晶装置１００に入射する光、及び液晶装置１００中を進行する光の偏光状態を平面的に示したものである。なお、当該矢印の図示について、図４左右方向が図２のＸ軸方向に対応し、上下方向が図２のＹ軸方向に対応する。

まず、図４右側の透過表示（透過モード）について説明する。
液晶装置１００において、バックライト９０から射出された光は、偏光板１４を透過することで偏光板１４の透過軸１５３に平行な直線偏光に変換されて位相差板１６に入射する。位相差板１６は、自身を透過する光に１／２波長の位相差を付与するλ／２位相差板であるから、偏光板１４を透過した前記直線偏光は、それと直交する直線偏光に変換されて位相差板１６から射出され、液晶層５０に入射する。
そして、液晶層５０がオフ状態（非選択状態）であれば、上記直線偏光は、液晶層５０により所定の位相差（λ／２）を付与され、入射時と９０°回転した偏光方向の直線偏光に変換されて液晶層５０から射出される。この直線偏光が偏光板２４に到達すると、その偏光方向と直交する透過軸１５５を有する偏光板２４により吸収され、当該ドットは暗表示となる。

一方、液晶層５０がオン状態（選択状態）であれば、入射光は入射時と同一の偏光状態で液晶層５０から射出されて偏光板２４に到達し、この直線偏光と平行な透過軸１５５を有する偏光板２４を透過して視認され、当該ドットが明表示となる。

次に、図４左側の反射表示について説明する。
反射表示において、偏光板２４の上方（外側）から入射した光は、偏光板２４を透過することで偏光板１４の透過軸１５５に平行な直線偏光に変換されて液晶層５０に入射する。このとき液晶層５０がオフ状態であれば、前記直線偏光は液晶層５０により所定の位相差（λ／４）を付与されて右回りの円偏光に変換される。本実施形態の場合、上記マルチギャップ構造により反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の位相差が透過表示領域Ｔにおける位相差の半分に設定されているので、上記の通り、液晶層５０を透過することで直線偏光が円偏光に変換される。

右回りの円偏光となって液晶層５０から射出された光は反射層２９により反射されるが、その際に偏光板２４側から見た回転方向が反転し、左回りの円偏光となって液晶層５０に再度入射する。その後、液晶層５０により所定の位相差（λ／４）を付与されて直線偏光に変換されて偏光板２４に戻る。この偏光板２４に到達した直線偏光は、偏光板２４の透過軸１５５と直交する向きの直線偏光であるから、偏光板２４により吸収され、当該ドットは暗表示となる。

一方、液晶層５０がオン状態であれば、液晶層５０に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で液晶層５０から射出されて反射層２９に到達する。そして、反射層２９で反射された後、液晶層５０を透過して偏光板２４に到達し、その偏光方向と平行な透過軸１５５を有する偏光板２４を透過して視認され、当該ドットは明表示となる。

このように本実施形態の液晶装置１００では、マルチギャップ構造を採用して反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の位相差を透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の位相差の約１／２としているので、液晶層５０を２回透過した光を表示光に用いる反射表示と、液晶層５０を１回のみ透過した光を表示光に用いる透過表示とで、表示光に付与される実質的な位相差に差が生じないようになっている。

しかし、先に記載のように、同一基板上に発生する横（ｏｒ斜め）電界方式の液晶装置では液晶層厚によって駆動電圧（閾値電圧）が大きく変化するため、マルチギャップ構造を用いて液晶層厚をドット領域内で異ならせると、反射表示領域と透過表示領域との閾値電圧の差異に起因する表示品質の低下が生じる。そこで本実施形態では、図２及び図３に示した構成の画素電極９及び共通電極１９を採用し、上記閾値電圧の変化による表示品質の低下を効果的に防止するようになっている。以下、図５を参照してかかる構成につき詳細に説明する。

図５（ａ）、及び（ｂ）は、本実施形態の液晶装置１００の作用を説明するためのドット領域の部分断面構成図であり、図３（ａ）、及び（ｂ）を簡略化して示す図である。図５に示すように、ドット領域内に部分的に設けられた液晶層厚調整層４８によって、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚Ｇｒと、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚Ｇｔとは互いに異なっており、本実施形態の場合、液晶層厚Ｇｒは液晶層厚Ｇｔの約１／２である。また、反射表示領域Ｒにおける帯状電極（第２枝部電極）３９ｄ（画素電極９）どうしの電極間隔ｄｒは、透過表示領域Ｔにおける帯状電極（第１枝部電極）３９ｃ（画素電極９）どうしの電極間隔ｄｔより広くなっており、本実施形態の場合、電極間隔ｄｒは電極間隔ｄｔの約２倍である。

上記電極間隔ｄｒ、ｄｔは、液晶層厚調整層４８により異ならされた液晶層厚Ｇｒ、Ｇｔの関係に応じて調整され、具体的には、電極間隔ｄｒ、ｄｔと、液晶層厚Ｇｒ、Ｇｔとが、ｄｒ×Ｇｒ≒ｄｔ×Ｇｔなる関係を満たすように前記電極間隔及び液晶層厚を調整するのが好ましい。
本実施形態では、液晶層厚調整層４８により反射表示領域Ｒの液晶層厚Ｇｒが透過表示領域Ｔの液晶層厚Ｇｔの約１／２であるから、上記関係式に基づき、反射表示領域Ｒにおける第２枝部電極３９ｄの間隔ｄｒは透過表示領域Ｔにおける第１枝部電極３９ｃの間隔ｄｔの約２倍としている。このようにすることで、液晶層厚Ｇｒを小さくしたことによる閾値電圧の低下を、電極間隔ｄｒの拡大に伴う閾値電圧の上昇により良好に補償することができ、反射表示領域Ｒにおける閾値電圧と透過表示領域Ｔにおける閾値電圧とが異なるのを防止することができ、電圧印加時の液晶分子の挙動を、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで揃えることができる。

このように、本実施形態の液晶装置１００では、図４に示すように、反射表示領域Ｒにおける電極間隔ｄｒと、透過表示領域Ｔにおける電極間隔ｄｔとを異ならせることで、マルチギャップ構造を採用することによる閾値電圧の差異を解消できるようになっている。したがって本実施形態の液晶装置は、マルチギャップ構造の採用による液晶層５０の位相差調整と、電極間隔の調整による閾値電圧調整とによって、反射表示領域Ｒの電気光学特性と透過表示領域Ｔの電気光学特性とが揃えられたものとなっていることから、反射表示と透過表示の双方で良好な表示を得ることができる液晶装置となっている。つまり、マルチギャップ構造を用いることにより生じる閾値電圧の変動を、反射表示領域Ｒにおける帯状電極（第２枝部電極）３９ｄの間隔ｄｒを透過表示領域Ｔにおける帯状電極（第１枝部電極）３９ｃ間隔ｄｔの約２倍にすることで抑制し、電気光学特性の揃った反射表示と透過表示とを得られるようになっている。

したがって本実施形態の液晶装置２００によれば、反射表示と透過表示の双方で良好な表示を得ることができる。またかかる効果は、画素電極９及び共通電極１９の平面形状の変更のみによって簡便に実現することができる。

なお、本実施形態では、反射表示領域Ｒに形成した帯状電極（第２枝部電極）３９ｄの本数と、透過表示領域Ｔに形成した帯状電極（第１枝部電極）３９ｃの本数とを異ならせることで前記電極間隔ｄｒ、ｄｔを互いに異ならせる構成としている。また本実施形態では、反射層２９を液晶層厚調整層４８と基板本体１０Ａとの間に設けた構成を示したが、反射層２９は、液晶層厚調整層４８と共通電極１９との間に形成してもよい。尚、本実施形態においては、共通電極（第１電極）を一つのドット領域毎にパターニングして形成した構成としているが、複数のドット領域、或いは（全てのドット領域で構成された）表示領域に亘って広く形成された構成であっても表示が可能である。

また本実施形態の液晶装置３００はＦＦＳ方式の液晶装置であり、画素電極９の端縁と共通電極１９との間に形成される電界により液晶を駆動するものであるため、反射層２９をＴＦＴアレイ基板１０側に設けても、液晶層５０に作用する横（或いは斜め）電界に影響することが無い。したがって、ＴＦＴアレイ基板１０をバックライト９０側（観察者から見て背面側）に配置することができるので、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成される走査線３ａやデータ線６ａ、容量線３ｂ等の金属配線に対して外光が入射するのを防止でき、これらの金属配線で外光が乱反射して表示の視認性を低下させるのを防止することができる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る液晶装置について図面を参照して説明する。
本実施形態では、反射表示領域Ｒに形成した帯状電極（第２枝部電極）３９ｄの本数と、透過表示領域Ｔに形成した帯状電極（第１枝部電極）３９ｃの本数とを同じにした状態で、各帯状電極（第１枝部電極、第２枝部電極）の線幅により電極間隔ｄｒ、ｄｔを調整することで、第１実施形態と同じ作用を生じさせて反射表示と透過表示の双方で良好な表示を得ることができるものである。

図６は、本実施形態の液晶装置１００の任意の１ドット領域を示す平面構成図である。図７（ａ）は図６のＡ−Ａ’線に沿う部分断面構成図であり、（ｂ）は図６のＢ−Ｂ’線に沿う部分断面構成図であり、（ｃ）は図６のＤ−Ｄ’線に沿う部分断面構成図である。

なお、本実施形態の液晶装置１００の基本構成は先の第１実施形態と同様であり、図６はそれぞれ第１実施形態における図２（ａ）に相当する図であり、図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、それぞれ第１実施形態における図３（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に相当する図である。したがって本実施形態で参照する各図において、図１から図５に示した第１実施形態の液晶装置１００と共通の構成要素には同一の符号を付すこととし、以下ではそれら共通構成要素の説明は省略する。

図６に示すように、本実施形態の液晶装置１００のドット領域は反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとに区画されており、反射表示領域Ｒには、ドット領域内で部分的に形成された反射層２９が設けられている。反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとに跨って画素電極（第２電極）９と、共通電極１９（第１電極）とが設けられている。

画素電極９は第１実施形態と同様に、ドット領域内において、基幹部と、基幹部３９ａから透過表示領域Ｔに向けて延在する互いに平行な帯状を成した複数（４本）の第１枝部電極と、基幹部３９ａから反射表示領域Ｒに向けて延在する互いに平行な帯状を成した複数（４本）の第２枝部電極で構成され、ドット領域内を２分してＴＦＴ素子が配置される側に反射表示領域Ｒが割り当てられている。そして、延在した１本の第２枝部電極３９ｄの端部にコンタクト部９ｂとを有している。共通電極１９は、一つのドット領域内の略全体にベタ状（矩形形状）で形成されており、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒの両領域に跨って設けられた電極部材である。

上記複数本（４本）の帯状電極３９ｄは、反射層２９の平面領域内（反射表示領域Ｒ内）でＹ方向に基幹部３９ａからそれぞれ互いに平行に延びており、Ｘ軸方向に並んで配置されている。複数本（４本）の帯状電極３９ｃは、Ｙ方向に向けて基幹部３９ａから透過表示領域Ｔ内で互いに平行に延びており、Ｘ軸方向に並んで配置されている。したがって画素電極９に電圧を印加したとき、反射表示領域Ｒでは帯状電極３９ｄと共通電極１９の間の主にＸ軸方向に液晶駆動電界が発生され、透過表示領域Ｔでは帯状電極３９ｃと共通電極１９の間の主にＸ軸方向に液晶駆動電界が発生されるようになっている。

本実施形態の液晶装置１００では、反射表示領域Ｒに配された帯状電極（第２枝部電極）３９ｄのＸ軸方向の線幅が、透過表示領域Ｔに配された帯状電極（第１枝部電極）３９ｃのＸ軸方向の線幅より狭く形成されている。したがって液晶装置１００においても、先の液晶装置１００と同様に、反射表示領域Ｒにおいて互いに隣接する帯状電極（第２枝部電極）３９ｄのＸ軸方向の電極間隔ｄｒが、透過表示領域Ｔにおいて互いに隣接する帯状電極（第１枝部電極）３９ｃの電極間隔ｄｔよりも広くっており、本実施形態の場合、電極間隔ｄｒは電極間隔ｄｔの約２倍である。

図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示す断面構造をみると、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが液晶層５０を挟持して対向配置されており、ＴＦＴアレイ基板１０の基体である基板本体１０Ａの外面側に位相差板１６と偏光板１４とが配設され、対向基板２０の基体である基板本体２０Ａの外面側には偏光板２４が配設されている。ＴＦＴアレイ基板１０の外面側に、バックライト９０が配設されている。

基板本体１０Ａの内面側に、反射層２９、ＴＦＴ３０、蓄積容量７０等が形成されており、これらを覆う第２層間絶縁膜１４８が形成され、その上に共通電極１９が形成されている。また、基体本体２０Ａ側には層厚調整層４８が形成されている。透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとに跨って画素電極９及び共通電極１９がパターン形成されている。画素電極９と容量電極３１とが、第２層間絶縁膜１４８に貫設されたコンタクトホール４５を介して電気的に接続されている。

図７（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）に示すように、液晶装置１００では、上記液晶層厚調整層４８が設けられていることで、反射表示領域Ｒの液晶層厚と透過表示領域Ｔの液晶層厚とが互いに異なる厚さとなっており、本実施形態の場合、反射表示領域Ｒの液晶層厚Ｇｒは、透過表示領域Ｔの液晶層厚Ｇｔの約１／２の厚さとなっている。その一方で、液晶層厚Ｇｒが小さい反射表示領域Ｒにおける電極間隔ｄｒは、液晶層厚Ｇｔが大きい透過表示領域Ｔにおける電極間隔ｄｔの約２倍になっている。本実施形態においても、上記液晶層厚Ｇｒ、Ｇｔと、電極間隔ｄｒ、ｄｔとが、Ｇｒ×ｄｒ≒Ｇｔ×ｄｔなる関係を満たすように液晶層厚及び電極間隔を設定するのが好ましい。

本実施形態の液晶装置１００の光学軸配置は、図２（ｂ）に示した第１実施形態にかかる光学軸配置と同様であり、偏光板１４，２４の透過軸１５３，１５５が、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に平行に配置されており、ＴＦＴアレイ基板１０及び対向基板２０の配向膜のラビング方向は、Ｙ軸方向に対し約６０°の角度を成す方向である。したがって、液晶層５０の初期配向方向と、画素電極９に電圧を印加したときに形成される横（或いは斜め）電界の方向（Ｘ軸方向）とは、約３０°の角度を成して交差している。

上記構成を具備した本実施形態の液晶装置１００の動作は、先の実施形態の液晶装置１００と同様であるため本実施形態では省略するが、液晶装置１００についても、マルチギャップ構造によって反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の位相差を透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の位相差の約１／２としているので、液晶層５０を２回透過した光を表示光に用いる反射表示と、液晶層５０を１回のみ透過した光を表示光に用いる透過表示とで、表示光に付与される実質的な位相差に差が生じないようになっている。そして、マルチギャップ構造を用いることにより生じる閾値電圧の変動を、反射表示領域Ｒにおける電極間隔ｄｒを透過表示領域Ｔにおける電極間隔ｄｔの約２倍にすることで抑制し、電気光学特性の揃った反射表示と透過表示とを得られるようになっている。

したがって本実施形態の液晶装置１００によれば、反射表示と透過表示の双方で良好な表示を得ることができる。またかかる効果は、画素電極９及び共通電極１９の平面形状の変更のみによって簡便に実現することができる。特に、液晶層厚の違いによる閾値電圧の変動を帯状電極の線幅により調整できるので、簡便な工程で表示の最適化を行うことができ、設計条件の設定が容易になるという利点が得られる。

なお、本実施形態の液晶装置１００では、透過表示領域Ｔに配される帯状電極（第１枝部電極）３９ｃの線幅を反射表示領域Ｔに配される帯状電極（第２枝部電極）３９ｄの線幅に対して相対的に大きくした分、ドットの開口率が低下することになるが、画素電極９及び共通電極１９をＩＴＯ等の透明導電材料を用いて形成することで、開口率の低下を抑えることができ、従来の横（或いは斜め）電界方式の液晶装置に比して明るさが大きく低下することはない。
また、横（或いは斜め）電界方式の液晶装置では、液晶駆動電界を形成する帯状電極の直上において液晶分子の応答性が低くなるので、透過表示領域Ｔの電極間隔ｄｔは帯状電極（第１枝部電極）３９ｃの線幅を過度に大きくすることは好ましくない。したがって、帯状電極３９ｃの線幅をある程度大きくしてもなお電極間隔ｄｔを狭くする必要がある場合には、帯状電極３９ｃの本数を増やすことで電極間隔ｄｔを狭くするのがよい。

（電子機器）
図８は、本発明に係る液晶装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話１３００は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高輝度、高コントラスト、広視野角の透過表示及び反射表示が可能である。

第１実施形態の液晶装置の回路構成図。 同、ドット領域の平面構成図。 （ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図であり、（ｃ）は図２のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図である。 第１実施形態の液晶装置の動作説明図。 第１実施形態の液晶装置の作用説明図。 第２実施形態の液晶装置のドット領域の平面構成図。 （ａ）は図６のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図であり、（ｂ）は図６のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図であり、（ｃ）は図６のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図である。 電子機器の一例を示す斜視構成図。

符号の説明

１００ 液晶装置、９ 画素電極、１９ 共通電極、３９ｃ 帯状電極（第１枝部電極）、３９ｄ 帯状電極（第２枝部電極）、９ 画素電極、１２ 第１層間絶縁膜、１４８ 第２層間絶縁膜、１３ 第３層間絶縁膜、４８ 液晶層厚調整層、１９ 共通電極、Ｒ 反射表示領域、Ｔ 透過表示領域、５０ 液晶層。

Claims (7)

1. 液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、１つのドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられ、少なくとも前記反射表示領域には前記ドット領域内で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薄くさせる液晶層厚調整層が設けられた半透過反射型の液晶装置であって、
   前記第１基板の前記液晶層側には、第１電極と該第１電極の上方に形成された第２電極とが絶縁膜を介して積層されるとともに、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界の印加によって前記液晶層を駆動してなり、
   前記第１電極は、前記ドット領域内で前記透過表示領域と前記反射表示領域の両領域に跨って配置されており、
   前記第２電極は、前記ドット領域内で前記反射表示領域の前記透過表示領域側の端部に形成された基幹部電極と、当該基幹部電極から前記透過表示領域側に延在する複数の第１枝部電極と、前記基幹部電極から前記反射表示領域側に延在する複数の第２枝部電極とを有して構成されており、
   前記第１枝部電極同士の間隔が、前記第２枝部電極同士の間隔より狭く設定されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記第２電極の前記基幹部電極が前記透過表示領域と前記反射表示領域との境界部を覆って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記液晶層厚調整層が前記第２基板の前記液晶層側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
4. 前記第２電極の前記第１枝部電極が、前記第２枝部電極より大きい幅を有していることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
5. 前記第２電極の前記第２枝部電極同士の間隔が、前記第１枝部電極同士の間隔の約２倍に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
6. 前記第１枝部電極の間隔ｄｔと前記透過表示領域における液晶層厚Ｇｔの積ｄｔ×Ｇｔが、前記第２枝部電極の間隔ｄｒと前記反射表示領域における液晶層厚Ｇｒの積ｄｒ×Ｇｒに略一致してい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から６のいずれか１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。

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