JP4638462B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に半透過型液晶表示装置に関する。

携帯電話などのモバイル機器に使用される液晶表示装置では、幅広い照明環境に対応できることから半透過型液晶表示装置が使用されている。半透過型液晶表示装置はその液晶表示パネルの表示領域を構成する一つの副画素（サブピクセル）内に透過領域と反射領域を有するものである。透過領域はバックライトからの光の透過量を制御することで透過型表示を実現する。一方、反射領域は外部からの光の反射量を制御することで反射型表示を実現する。つまり、半透過型液晶表示装置は暗い環境では主に透過型表示、明るい環境では主に反射型表示により表示画像の視認性を確保できるので幅広い照明環境での使用が可能となる。

このような半透過型液晶表示装置を実現する方法として、液晶セル基板の外側に配置する偏光板とは別に、液晶セル内に偏光層を備える技術、つまり、偏光層を内蔵する技術が提案されている。下記特許文献１，２には、液晶セル内に偏光層を配置した液晶表示装置の構成について記載されている。

一方、デジタル通信技術の進歩に伴い、いつでもどこでも動画を見ることができる環境が整いつつある。このため、モバイル機器に搭載される液晶表示装置に対しても動画をストレスなく鑑賞できることが望まれる。このためには液晶の高速応答化が必要となる。液晶の高速応答化を実現する方法としては液晶層の厚みを薄くすることが有効である。

特開２００６−１８４３２５号公報 特開２００６−７１７２３号公報

偏光板内蔵技術を適用する半透過型液晶表示装置では、表示に利用される光は反射領域において偏光板を４回通過する。一方、偏光板を内蔵しない半透過型液晶表示装置では、反射領域であっても偏光板を通過する回数は２回である。偏光板は光を吸収するものであるため、反射表示の明るさは偏光板内蔵技術適用する半透過型液晶表示装置ではそうでない半透過型液晶表示装置よりも暗くなる。

また、動画をストレスなく鑑賞するために、液晶の応答時間を小さくすることが望まれているが、液晶の高速応答化のために液晶層を狭くすると、表示の明るさが低下してしまう。

本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は反射表示が明るく、さらに液晶の応答時間が小さい半透過型液晶表示装置を実現することにある。本発明のその他の目的や課題と新規な特徴については本明細書の記述及び添付図面を参照して明らかにする。

本発明は上記目的を達成するため、第１の基板と、第２の基板と、２つの基板間に挟持された液晶層と、前記第１の基板と前記第２の基板の外側にそれぞれ配置する第１の偏光板と第２の偏光板を備える液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は１画素内に反射表示部と透過表示部を備え、前記第２の基板の反射表示部には、前記第２の基板と液晶層との間に反射層と偏光層を有し、前記偏光層の吸収軸は前記第２の偏光板の吸収軸と平行であり、前記透過表示部に備えた前記液晶層よりも前記反射表示部に備えた前記液晶層の厚みを厚くすることを特徴とする。

また、透過表示部の液晶層の厚みをｄｔ、反射表示部ＲＡの液晶層の厚みをｄｒとし、さらに表示の明るさが最大になる液晶層の厚みをｄmax としたとき、ｄｒ＞ｄｔ及びｄｒ＝ｄmax を満足することを特徴とする。

上記以外の手段については以下の記述で明らかとする。

本発明によれば、反射表示が明るく、さらに液晶の応答時間が小さい半透過型液晶表示装置を実現することができる。

以下に、本発明の液晶表示装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの副画素(サブピクセル)１００の主要部の概略構成を示す断面図である。また、図２（ａ）は本発明の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの副画素１００の主要部の概略構成を示す平面図である。尚、図１は図２（ａ）のＡ−Ａ′線に沿った断面構造を模式的に示す図である。

以下、図１，図２をもとに本実施例にかかる液晶表示装置の構成について説明する。尚、本発明の液晶表示装置は液晶表示パネルと、その背面に配置する図示しないバックライトとから構成される。バックライトは液晶表示パネルをその背面側から照明するものである。バックライトとしてはエッジライト方式（導光体方式），直下方式（反射板方式），面状光源方式などがある。バックライト３はこれらの方式やその他の方式の中から用途や目的，表示領域の大きさに合わせて最適な方式を選べばよい。

また、図３は本発明の半透過型液晶表示装置に係る液晶表示パネル１の全体のレイアウトの一例を模式的に示すブロック図であり、図３に示すように，液晶表示パネル１は第２の基板１１１の中央部を含む領域に表示領域２が設けられる。表示領域２の上側には、データ線（信号線）７に対して画像信号を出力するデータ駆動回路３００、左側にはゲート線（走査線）８に対して走査信号を出力する走査駆動回路４が設置されている。これらの駆動回路はＮチャネル型とＰチャネル型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film
Transistor）による相補型回路から構成されるシフトレジスタ回路，レベルシフタ回路，アナログスイッチ回路などから構成される。液晶表示パネル１は従来のアクティブマトリクス駆動型の液晶表示パネルと同様、複数のゲート線と、該ゲート線の延在方向に対して交差する方向に延在させた複数のデータ線が設けられており、ゲート線とデータ線とが交差するところにマトリクス状に副画素が配置される。

尚、本発明の液晶表示装置は液晶表示パネルと、その背面に配置する図示しないバックライトとから構成される。バックライトは液晶表示パネルをその背面側から照明するものである。バックライトとしてはエッジライト方式（導光体方式），直下方式(反射板方式)，面状光源方式などがある。バックライト３はこれらの方式やその他の方式の中から用途や目的，表示領域の大きさに合わせて最適な方式を選べばよい。

本発明の液晶表示装置を構成する液晶表示パネル図１に示すように第１の基板１１０と第２の基板１１１と第１の基板１１０と第２の基板１１１との間との間に配置された液晶層２００と、第１の基板１１０において液晶層２００の配置側とは反対側に配置された第１の偏光板２１０と、第２の基板１１１において液晶層２００の配置側とは反対側に配置された第２の偏光板２１１とから構成されている。

第１の基板１１０と第２の基板１１１は絶縁性を有し、平坦かつ透明で光学的に等方な透明体を用いる。第１の基板１１０や第２の基板１１１としてはガラスが一般的であるが、上記要件を満たし、さらに耐熱性や耐久性を改良した高分子フィルムを用いることができる。

第２の基板１１１の液晶層２００に近接する側には、スイッチング素子１２０を備える。スイッチング素子はポリシリコンやアモルファスシリコンあるいは有機物からなる半導体層を備える薄膜トランジスタから構成される。ここでは１例としてポリシリコンからなる薄膜トランジスタの場合を説明するが本発はこれに限定されるものではない。ポリシリコン薄膜トランジスタからなるスイッチング素子１２０はソース・ドレイン領域やチャネル領域となる半導体層１２１などを含むポリシリコン層の上にゲート絶縁膜１２２，ゲート電極１２３，第１の層間絶縁膜１２４，電極層１２５Ａ，電極層１２５Ｂ，第２の層間絶縁膜１２６を有する。

ゲート絶縁膜１２２，第１の層間絶縁膜１２４は例えばＳｉＯｘ（酸化シリコン）からなり、第２の層間絶縁膜１２６は例えばＳｉＮｘ（窒化シリコン）からなる。

電極層１２５Ａおよび電極層１２５Ｂとしては金属電極材料を用いればよく、例えばアルミニウム層の上下をチタン（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）などでサンドイッチした三層積層構造の膜を用いることができるがこれに限定されるものではない。電極層１２５Ａおよび電極層１２５Ｂは第１の層間絶縁膜１２４に形成した開口を通して、半導体層１２１のソース領域とドレイン領域とにそれぞれ接続する。

尚、スイッチング素子１２０と第２の基板１１１との間には透明基板から半導体層121やゲート絶縁膜１２２へのＮａやＫなどのイオンの混入をブロックするために下地層113を設けると良い。下地層１１３は透明基板側から順にＳｉＮｘなどからなる層とＳｉＯｘなどからなる層を積層した構造とする。

透過表示部ＴＡでは、第１の基板１１０は液晶層２００に近接する側にカラーフィルター２２０と第１の保護層２３０とを備える一方、第２の基板１１１は液晶層２００と近接する側から、画素電極１９０，第１の絶縁層１８０,共通電極１７０,第２の保護層１６０，平坦化層１４０，第２の絶縁層１２７を備える。

反射表示部ＲＡでは第１の基板１１０は透過表示部と同様に液晶層２００に近接する側にカラーフィルター２２０と第１の保護層２３０とを備える。一方、第２基板１１１は、液晶層２００と近接する側から、画素電極１９０，第１の絶縁層１８０，共通電極１７０，第２の保護層１６０，偏光層１５０，平坦化層１４０，反射層１３０，第２の絶縁層
１２７を備える。

カラーフィルター２２０は個々の副画素が担当する色、例えば赤色，緑色，青色などの加法混色の３原色、あるいは、黄色，マゼンタ色，シアン色など減法混色の３原色、あるいは青緑色や黄緑色など、その副画素に所望の色を透過するものを用いる。

また、反射表示部ＲＡでは外部からの光がカラーフィルターを２回通るため、反射表示部ＲＡと透過表示部ＴＡとで色の濃さ，厚み、あるいは被覆面積を変えるようにしても良い。

また、カラーフィルター２２０の液晶層２００に近接する側に、配向膜が積層されている。

配向膜としてはポリイミド系高分子、あるいはダイヤモンドライクカーボンなどを用いる。

画素電極１９０はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる透明電極である。また、共通電極１７０も同様の透明電極から構成される。透明電極としてはインジウム亜鉛酸化物
（ＩｎＺｎＯ）などその他の透明な導電材料を使用することが出来る。

また、画素電極１９０は第１の絶縁層１８０，共通電極１７０，第２の保護層１６０，偏光層１５０，平坦化層１４０，反射層１３０，第２の絶縁層１２７，層間絶縁膜１２６を貫通する開口（スルーホール）１９５を介して、スイッチング素子１２０を構成する電極層１２５Ａと接続する。スルーホール１９５は直接、画素電極１９０と同じ導電材料で充填する、或いは、電極層１２５Ａと画素電極１９０を構成する電極材料の接触性を高めるために図示しない中間層を設けても良い。

尚、共通電極１７０はスルーホール１９５において画素電極１９０と接触することがないように、スルーホール１９５に相当する位置に開口を設けて、画素電極とは完全に分離する。

画素電極１９０は図２（ａ）に例示するとおり、櫛歯状に形成する。

反射層１３０は可視光を反射する材料を用いればよく、例えばアルミニウムＡｌや銀
Ａｇ等の反射率の高い金属材料で形成する。

本実施例において、偏光層１５０は反射表示部ＲＡにおける反射層１３０の上かつ共通電極１７０の下に形成する。反射層１３０の上かつ共通電極１７０の下に形成することにより、画素電極１９０及び共通電極１７０に電圧印加した場合、偏光層による電圧降下の影響がなくなる。

偏光層１５０の下には必要に応じて、平坦化層１４０を塗布する。平坦化層１４０を塗布し、偏光層１５０を平坦化することにより、偏光層性能を低下させるのを防ぐことができる。偏光層１５０は所定の軸方向に振動面を有する直線偏光は吸収し、この軸と直交する方向に振動面を有する直線偏光は透過するものである。偏光層１５０は例えば非特許文献１や非特許文献２に記載されているリオトロピック液晶染料を用い、それを塗布することで形成することができる。尚、偏光層としては直線偏光を照射することで偏光性を発現する材料を用いても良い。

反射表示部ＲＡ及び透過表示部ＴＡには共に偏光層１５０よりも上層に位置する部分に共通電極１７０を形成する。つまり、透過表示部ＴＡでは偏光層１５０の有無に関わらず共通電極１７０を形成する。この際、少なくとも偏光層１５０と共通電極１７０の間に必要に応じて第２の保護層１６０を設けても良い。

第２の保護層１６０は偏光層１５０を偏光層形成後の工程で劣化することを保護すること、あるいは、偏光層１５０から不純物が染み出し他の構造物を汚染することを防止するため、必要な場合に設ける。第２の保護層１６０としては可視光に対して透明な材料が良く、ポリイミド系やアクリル系などの透明樹脂材料、あるいはＳｉＯｘ（酸化シリコン）やＳｉＮｘ（窒化シリコン）などの透明な無機材料が使用できる。特に保護層として高い性能を求めるなら緻密な層が形成できるＳｉＮｘが望ましい。

なお、例えばフォトリソグラフィ技術により偏光層１５０を透過領域ＴＡから除去する場合、レジスト材料として透明な感光性レジスト材料を用い透過表示部ＴＡから偏光層を除去した後も、反射表示部ＲＡではこのレジスト材を偏光層１５０上に残し、これを第２の保護膜１６０としても良い。この場合は工程数が少なく出来るという効果がある。

本発明の液晶表示装置の特徴は、反射表示部ＲＡの液晶層の厚みが透過表示部ＴＡの液晶層の厚みよりも厚いことにある。本実施例では、第２の基板１１１の反射層１３０の下に形成する第２の絶縁層１２７の厚みを透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡで変えることで透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡにおける液晶層２００の厚みを変えている。第２の絶縁層１２７の表面は反射表示部ＲＡにおいては反射層１３０の表面を凹凸形状にするための下地となる。この凹凸形状はフォトリソグラフィ技術などを用いて実現することができるが、この工程の際、反射表示部ＲＡの絶縁層を透過表示部ＴＡの絶縁層よりも多く除去することで、反射表示部ＲＡの絶縁層の平均的な厚みを透過表示部よりも小さくする。反射表示部ＲＡの絶縁層の平均厚みを透過表示部における絶縁層の厚みよりも小さくすれば、反射表示部ＲＡの液晶層の厚みは透過表示部ＴＡの液晶層の厚みよりも厚くなる。この場合、反射表示部ＲＡと透過表示部ＴＡの液晶層の厚みを変えるために、新たな工程や、新たな層を増やす必要がない。

尚、偏光層１５０の上に平坦化層１４０を塗布する場合、平坦化層１４０はその下地の段差（高さの差）を軽減する効果があるため、透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡの段差は透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡの液晶層２００の厚さの差よりも大きく設定する必要がある。

第１の絶縁層１８０及び画素電極１９０の上にはこれらを被覆する配向膜（不図示）を形成する。配向膜は第１の透明基板に形成する配向膜と同様、ポリイミド系高分子、あるいはダイヤモンドライクカーボンなどを用いる。

第１の基板１１０と第２の基板１１１は配向膜形成面を向かい合わせ、図示しないスペーサ−により一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材で周囲を接着することで内部に空間を形成する。この空間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入し、封止することで液晶層２００が設けられる。液晶層２００は第１の基板１１０と第２の基板１１１上に形成された配向膜に施される配向処理により、その液晶分子長軸の配向方向が規定される。液晶層２００の液晶配向方向は、２枚の基板１１０，１１１間で捩じれのない、いわゆるホモジニアス配向とする。

液晶層２００の液晶分子長軸の配向方向（液層配向方向）２００Ａは図２（ｂ）に示すとおり、画素電極の長手方向１９０Ａに対し、角度αだけ傾ける。この角度αは±５度から±３０度の範囲内に設定され、配向の安定性や表示の明るさを考慮すると角度αは±７度から１５度とすることが望ましい。

また、第１の偏光板の吸収軸２１０Ａと第２の偏光板の吸収軸２１１Ａは互いに直交し、液晶層２００の液晶分子長軸の配向方向（液層配向方向）２００Ａは第１の偏光板の吸収軸２１０Ａと平行または直交するようにする。さらに本発明の半透過型表示装置では偏光層の吸収軸１５０Ａは第２の偏光板の吸収軸２１１Ａと平行な方向とする。

ここでは図２（ｂ）に示す通り、画素電極の長手方向１９０Ａはデータ線７が伸びる方向と平行とし、第１の偏光板の吸収軸２１０Ａと液晶配向方向２００Ａはともに画素電極の長手方向１９０Ａに対して角度α（例えば１０度）だけ傾ける。また、第２の偏光板の吸収軸２１１Ａ及び偏光層の吸収軸１５０Ａはともに第１の偏光板の吸収軸２１０Ａ及び液晶配向方向２００Ａに対し直交させる。

従って、偏光層１５０として、例えば非特許文献（Y. Ukai et al., “Current Statusand Future Prospect of In-Cell Polarizer Technology”，SID 04 DIGEST, p1170-1173, 2004）に記載の材料を用いる場合は、その塗布方向を画素電極の長手方向に対し、角度α傾いた方向とすれば良い。

図４は本発明の半透過表示装置に係る液晶表示パネル１の表示領域２に構成されたアクティブマトリクスの等価回路図である。液晶表示パネル１は従来のアクティブマトリクス駆動型の液晶表示パネルと同様、複数のゲート線と、該ゲート線の延在方向に対して交差する方向に延在させた複数のデータ線が設けられており、図４に示すようにｍ本のゲート線Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇｍとｎ本のデータ線Ｄ１，Ｄ２，…，Ｄｎとの交差するところにマトリクス状に副画素１００が配置される。また、共通電極は少なくともゲート線と同じ方向に延在するように形成すればよく、図４では便宜上、ｍ本の共通電極ＣＴ１，ＣＴ２，…，ＣＴｍと表記している。あるいはゲート線と同じ方向に延在する共通電位配線をｍ本設けて、各副画素に形成する共通電極を接続するようにしても良い。あるいは、共通電極はスルーホールなど不要な部分を除いて表示領域を全域を覆うように形成しても良い。いずれにしても共通電極は所定の電位に制御できるように接続する。

各副画素は等価回路図では画素電極と共通電極とこれら電極に挟まれた第１の絶縁層
１８０により形成される容量素子（蓄積容量）Ｃｓｔと、液晶層により形成される容量素子Ｃｌｃと、スイッチング素子１２０を有する。

副画素の駆動は１行目のゲート線Ｇ１からターンオン電圧を順次供給し、１フレーム期間内にｍ行のゲート線に対して順次この電圧（走査信号）を供給する。走査信号によってスイッチング素子１２０がオン状態になると、データ線７から画像信号に応じた電圧がスイッチング素子１２０を介して画素電極に供給される。つまり、あるゲート線にターンオン電圧が供給されている間はそのデータ線に接続されたスイッチング素子は全てオン状態となり、それに同期してｎ列のデータ線にデータ電圧が供給される。すなわち、液晶表示パネル１の駆動方法は従来のアクティブマトリクス駆動型のＩＰＳ方式の液晶表示装置と同じであるので詳細な説明は省略する。

図５は本発明の半透過型液晶表示装置の主要部の構成を示す概略断面図である。この半透過型液晶表示装置は液晶表示パネル１と、その背面に配置するバックライト３とから構成される。

液晶表示パネル１は上記説明の通り、第１の基板１１０と第２の基板１１１を有する。一般に第２の基板１１１は第１の基板１１０よりも大きな基板とし、第２の基板１１１の第１の基板１１０側の面上であって、第１の基板１１０に覆われない領域に画像信号などの映像情報を電気的信号として外部と接続する領域を有する。つまり、液晶表示パネル
１は第２の基板１１１上であって、第１の基板１１０が重なっていない領域にフレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ）５０を備え、このＦＰＣ５０を介して外部と電気的に接続する。また、この領域には必要に応じてドライバとして機能する半導体チップ（不図示）を実装してもよい。

バックライト３は液晶表示パネル１の表示領域をその背面側から照明するものである。
バックライト３としてはエッジライト方式（導光体方式），直下方式（反射板方式），面状光源方式などがある。バックライト３はこれらの方式やその他の方式の中から用途や目的，表示領域の大きさに合わせて最適な方式を選べばよい。ここでは、エッジライト方式のバックライトについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

バックライト３は、裏面に白色顔料によるドット印刷、或いは微細な凹凸形状やレンズ形状等の光の進行方向を変える手段を形成した透明な樹脂からなる導光体６０と、導光体６０の端面に配置した光源６１と、導光体６０の裏面側に配置した反射シート６２と、導光体６０の表面側に配置したプリズムシートや、拡散シートなどの光学フィルム６３とを有する。

光源６１としては冷陰極管や熱陰極管などの線状光源や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点状光源を使用することができる。ここでは以下、光源６１としてＬＥＤを使用する場合を説明するが本発明はこれに限定されるものではない。光源６１としてＬＥＤを用いる場合は、光源からの光を導光体６０に効率よく入射させるため、図示しない反射体を設けたり、ＬＥＤの発光部の周囲に形成するモールド樹脂の形状を工夫すると良い。

この構成において、光源６１から出射し、導光体６０に入射する光は全反射しながら導光体６０内を伝播する。導光体６０内を伝播する光のうち導光体裏面に施された、光の進行方向を変える手段に至った光は、その進行方向が変わり、導光体６０の表面側から出射する。導光体６０から出射する光は、プリズムシートや拡散シートなどの光学フィルム
６３により出射角度の分布や、面内での輝度分布が調整された後、液晶表示パネル１に照射される。

次に、本実施例のパネル構成における、透過表示部，反射表示部の動作について説明する。

透過表示部ＴＡでは、以下のように動作する。バックライトから出射し、液晶表示パネルに照射される光のうち透過表示部ＴＡに入射する光は第２の偏光板２１１を通過した後、液晶層２００を通過して第１の偏光板２１０に入射する。この際、駆動電圧が０Ｖ、つまり、画素電極と共通電極とに電位差がなく電界が形成されない場合、液晶分子の配向方向は変わらないので液晶層２００を通過する光の偏光状態は維持される。このため、液晶層２００を通過する光は第１の偏光板２１０で吸収されて黒（暗）表示となる。

一方、所定の駆動電圧を画素電極に印加し、共通電極との間に所定の電界を形成すると、液晶の配向方向が変わるため、第２の偏光板を通過して液晶層に入射する光は液晶層
２００を通過する際、その偏光状態が変化する。このため、液晶層２００を通過する光はその偏光状態の変化に応じた量の光が第１の偏光板２１０を透過するため所定の明るさの表示となる。つまり、駆動電圧が零の場合に黒（暗）表示となり、所定の駆動電圧が印加されると明表示となる、所謂、ノーマリーブラック型となる。

一方、反射表示部ＲＡでは、以下のように動作する。外部、すなわち液晶表示パネルの前面側から液晶表示パネルの反射領域ＲＡに入射する光は、第１の偏光板２１０を通過した後、液晶層２００を通過し、偏光層１５０に入射する。

この際、駆動電圧が０Ｖ、つまり、画素電極と共通電極とに電位差がなく電界が形成されない場合、液晶分子の配向方向は変わらないので液晶層２００を通過する光の偏光状態は維持される。このため、液晶層２００を通過する光はその大部分が偏光層１５０で吸収されほとんど外部へは反射しないので黒（暗）表示となる。

一方、所定の駆動電圧を画素電極に印加し、共通電極との間に所定の電界を形成すると、液晶の配向方向が変わり、液晶層２００を通過する光に偏光状態の変化が生じる。このため、液晶層２００を通過する光はその偏光状態の変化に応じた量の光が偏光層１５０を透過して反射層１３０に入射する。反射層１３０に入射する光は反射層１３０で反射して再び偏光層１５０に入射するが、反射層１３０での反射の際、偏光層１５０を透過した光の偏光状態はほぼ維持される。このため、再び偏光層１５０に入射する光はその大部分が透過し、液晶層２００を通過して第１の偏光板２１０に入射する。この際、液晶層２００を通過する光の偏光状態は同様に変化する。このため、液晶層２００を通過する光はその偏光状態の変化に応じた量の光が第１の偏光板２１０を透過するため所定の明るさの表示となる。つまり、駆動電圧が零の場合に黒（暗）表示となり、所定の駆動電圧が印加されると明表示となる、所謂、ノーマリーブラック型の反射表示を実現する。

ここで液晶のリタデーションΔｎｄと、透過率および反射率との関係について注目をする。

図６に本発明の半透過型液晶表示装置液晶のリタデーションΔｎｄ（液晶の屈折率異方性Δｎに液晶層の厚さｄをかけた値）と反射率及び透過率の関係の一例を示す。図６では、リタデーションΔｎｄ（ｎｍ）を横軸に、反射率又は透過率を縦軸にとり、反射表示部，透過表示部それぞれについて特性を表している。また、図６では液晶材料の屈折率異方性Δｎは０.１ と一定としているため、リタデーションの変化は液晶層の厚さｄの変化と同等である。図６から、反射率及び透過率の最大値となるリタデーションΔｎｄの値は
４００ｎｍであり、従って液晶層厚みｄが４μｍのとき透過率及び反射率が最大となることが分かる。つまり、表示の明るさが最大になる液晶層の厚みｄmax が存在する。一方、液晶層の厚みは液晶の応答時間にも影響しており、液晶層の厚みを小さくすると液晶の応答時間が短くなることが知られている。動画を鑑賞する際のストレスを小さくするには液晶層を薄くして液晶の応答時間を小さくすることが望ましい。

従って、液晶表示の輝度と動画応答とを両立させるため、これら双方を考慮して透過表示領域，反射表示領域の液晶膜厚を決定する必要がある。

ここで、透過表示と反射表示を比べた場合、一般的に透過表示は反射表示に対して色純度やコントラスト比が高く、より高品位な表示が望まれている。このため動画表示に関しても特に透過表示には液晶の高速応答化が望まれる。一方、反射表示領域においては、図１に示すように液晶セル内に偏光層１５０を配置するため、光が偏光層を４回透過し、原理的に取り出せる光量は少ない。従って、高速応答化よりもむしろ輝度の向上の方が優先される。このような透過表示領域，反射表示領域それぞれの要請から、本発明では、透過表示部における液晶の高速応答化と反射表示部の表示の明るさを両立するため、透過表示部ＴＡより反射表示部ＲＡの液晶層２００の厚みを厚くする構成とする。つまり、透過表示部ＴＡの液晶層の厚みをｄｔ、反射表示部ＲＡの液晶層の厚みをｄｒとした場合、ｄｒ＞ｄｔとする。この際、反射表示部ＲＡの液晶層の厚みは表示の明るさが最大になる液晶層の厚みｄmax と等しくすることが透過表示部における液晶の高速応答化と反射表示部の表示の明るさを両立する上でより望ましい。

従って、本発明の液晶表示装置ではｄｒ＞ｄｔ及びｄｒ＝ｄmax を満足する構成とすることが望ましい。

透過表示部，反射表示部の液晶層の厚みについて、具体的な最適値を図７を用いて説明する。図７（Ａ）では、横軸を液晶層の厚み（μｍ）、縦軸を透過率として透過表示部での特性を表している。尚、縦軸の透過率は最大値を１として表示している。一方、図７
（Ｂ）では、横軸を液晶層の厚み（μｍ）、縦軸を反射率として反射表示部での特性を表している。尚、縦軸の反射率は最大値を１として表示している。

ここで、図７（Ａ）からも分かるように、透過率の点からは液晶の厚み４μｍ付近が望ましいが、これでは透過領域における十分な応答速度を得ることができない。このため、本実施例では、透過率を最大値の７５％以上９０％以下に抑え、その分液晶層の厚みを薄くする構成をとる。図中の点線で示すように、この際の液晶層の厚みは２.７μｍ 以上
３.２μｍ以下とした。

一方、図７（Ｂ）に示す反射表示部では、透過表示部と同様の液晶層の厚み(２.７μｍ以上３.２ μｍ以下)に設定したのでは、反射率が最大値の５８％以上８２％以下となり、上述した理由からも、反射領域における十分な光量を確保することが出来なくなる。このため、反射表示領域においては、透過表示領域よりも光量を優先し、液晶の厚みの範囲を３.２μｍ以上５.１５μｍ以下とした。尚、透過表示部の液晶層の厚みｄｔ、反射表示部の液晶層の厚みｄｒの関係式で表すと、１.６ｄｔ＞ｄｒ＞ｄｔとなる。

上記の通り、本発明の液晶表示装置では、反射領域の液晶層の厚みを透過領域の液晶層の厚みより厚くすることで、反射表示が明るく、さらに透過表示における液晶の応答時間が小さい半透過型液晶表示装置を実現することができる。

次に本発明の液晶表示装置の第二の実施例について、図８，図９を用いて説明する。

図８，図５共に本実施例の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）１００の主要部の概略構成を示す断面図である。

図８の構成では、第２の基板１１１の液晶層２００に近接する側に形成される偏光層
１５０の位置が、画素電極１９０と共通電極１７０の間である点が実施例１の図１と異なる。また、図９の構成では、第２の基板１１１の液晶層２００に近接する側に形成される偏光層１５０の位置が画素電極１９０と液晶層２００の間である点が実施例１の図１と異なる。図８，図９共に、その他の構成については図１と同様である。

このように、セル内に内蔵する偏光層１５０の配置を換えることにより、液晶パネルの製造工程数を少なくすることが可能となる。

図８の構成では、フォトリソグラフィ技術により偏光層１５０を透過表示部ＴＡから除去する際、レジスト材料として透明な感光性レジスト材料を用いることにより、透過表示部ＴＡから偏光層を除去した後も反射表示部ＲＡではこのレジスト材を偏光層１５０上に残し、これを第１の絶縁層１８０とすることが可能となる。

また、図９の構成では、フォトリソグラフィ技術により偏光層１５０を透過表示部ＴＡから除去する際、レジスト材料として透明な感光性レジスト材料を用いることにより、透過表示部ＴＡから偏光層を除去した後も反射表示部ＲＡではこのレジスト材を偏光層150上に残し、これを液晶の配向膜とすることが可能となる。更に、保護層等を形成する層数も減少することが可能となる。

以上説明した図８，図９の構成では、実施例１で得られる効果に加え、製造工程数を減少するという効果も得ることができる。

次に本発明の液晶表示装置の第三の実施例について、図１０〜図１６を用いて説明する。本実施例では、透過領域と反射領域とで液晶層の厚みに違いを持たせるための具体的構成について説明する。

図１０は本実施例を構成する液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）１００の主要部の概略構成を示す断面図である。液晶表示装置は反射層１３０と偏光層１５０との間の平坦化層１４０の厚みを変えることで透過表示部ＴＡと反射表示部Ａの液晶層の厚みを変えている。それ以外は実施例１の液晶表示装置と同様である。この構成では、フォトリソグラフィ技術などの適用により、一旦、全面に塗布した平坦化層を反射表示部ＲＡからより多く除去することで、透過表示部ＴＡの平坦化層１４０の厚みを反射表示部よりも厚くする。

図１１は本実施例の他の構成を示す断面図である。この構成の液晶表示装置は偏光層
１５０と共通電極１７０との間の第２の保護層１６０の厚みを透過領域と反射領域で変えることで、透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡにおける液晶層の厚みを変えている。それ以外は実施例１の液晶表示装置と同様である。この構成では、フォトリソグラフィ技術などの適用により、一旦、全面に塗布した保護層を反射領域からより多く除去することで、透過領域の第２の保護層１６０の厚みを反射領域よりも厚くする。

図１２は本実施例の他の構成を示す断面図である。この構成の液晶表示装置は共通電極１７０上に配置する第１の絶縁層１８０にて透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡの境界で段差の形成をする。それ以外は実施例１の液晶表示装置と同様である。この構成では、フォトリソグラフィ技術などの適用により、一旦、全面に塗布した絶縁層を反射表示部ＲＡからより多く除去することで、透過表示部ＴＡの第１の絶縁層１８０の厚みを反射表示部
ＲＡよりも厚くする。

図１３は本実施例の他の構成を示す断面図である。この構成の液晶表示装置は第１の基板１１０上に配置するカラーフィルター２２０において段差を形成して、反射表示部ＲＡと透過表示部ＴＡの厚みを変える。それ以外は実施例１の液晶表示装置と同様である。この構成では、第１の基板に色素膜を塗布し、パターン露光，現像処理を施すことで、反射表示部ＲＡにおいて３色及び、透過表示部ＴＡにおいて３色からなるカラーフィルター
２２０を形成する。ここで、反射表示部ＲＡにおけるカラーフィルター２２０は透過表示部ＴＡにおけるカラーフィルター２２０より薄くするためにフォトリソグラフィ技術を利用してもよい。色素膜を塗布し、パターン露光，現像処理を６回施してもよい。また、ハーフトーン露光技術を用いて、カラーフィルター２２０を形成すれば、色素膜を塗布，パターン露光，現像処理を３回になるため、プロセス行程を少なくすることが可能である。更に、この構成では、反射表示部ＲＡのカラーフィルター２２０を薄くするため、反射表示をより明るくする効果を得ることができる。

図１４は本実施例の他の構成を示す断面図である。この構成の液晶表示装置はカラーフィルター２２０上に配置する第１の保護層２３０の厚みを変えることで透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡの液晶層の厚みを変えている。それ以外は実施例１の液晶表示装置と同様である。この構成では、第１の保護層２３０をカラーフィルター２２０上に形成する際、フォトリソグラフィ技術などの適用により、一旦、全面に塗布した保護層を反射表示部
ＲＡからより多く除去することで、透過表示部ＴＡの第１の保護層２３０の厚みを反射表示部ＲＡよりも厚くする。

図１５は本実施例の他の構成を示す断面図である。この構成の液晶表示装置は第１の保護層２３０と液晶層２００との間に第１の段差層２４０を形成することにより、透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡの液晶層の厚さを変えている。それ以外は実施例１の液晶表示装置と同様である。図１５では第１の保護層２３０上に第１の段差層２４０を形成しているが、カラーフィルター２２０上に形成しても良い。この構成では、フォトリソグラフィ技術などの適用により、一旦、全面に塗布した段差層用の材料を反射領域から除去することで、透過領域のみに段差層を形成する。

図１６は本実施例の他の構成を示す断面図である。この構成の液晶表示装置は第１の基板１１０とカラーフィルター２２０との間に第２の段差層２５０を形成することにより、透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡの液晶層の厚みを変える。それ以外は実施例１の液晶表示装置と同様である。この構成では、フォトリソグラフィ技術などの適用により、一旦、全面に塗布した段差層用の材料を反射表示部ＲＡから除去することで、透過表示部ＴＡのみに第２の段差層２５０を形成する。

次に本発明の液晶表示装置の第四の実施例について、図１７〜図２１を用いて説明する。

図１７は本発明の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）
１００の主要部の概略構成を示す断面図である。本実施例の液晶表示装置は液晶の初期配向状態が基板面に対して垂直に配向しており、画素電極と共通電極との間に基板面に対して垂直な電界を印加して液晶層を駆動するVertical Alignment（ＶＡ）方式である。また、図１８（ａ）は本発明の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルの副画素１００の主要部の概略構成を示す平面図である。尚、図１７は図１８（ａ）のＢ−Ｂ′線に沿った断面構造を模式的に示す図であり、実施例１と重複する個所については説明を省略する。

本発明の液晶表示装置を構成する液晶表示パネルは図１７に示すように第１の基板110と第２の基板１１１と第１の基板１１０と第２の基板１１１との間との間に配置された液晶層２００と、第１の基板１１０において液晶層２００の配置側とは反対側に配置された第１の偏光板２１０と、第２の基板１１１において液晶層２００の配置側とは反対側に配置された第２の偏光板２１１とから構成されている。

透過表示部ＴＡでは、第１の基板１１０は液晶層２００に近接する側にカラーフィルター２２０と第１の保護層２３０と共通電極１７０と配向制御用の突起２６０とを備える一方、第２の基板１１１は液晶層２００と近接する側から、画素電極１９０，第２の保護層１６０，平坦化層１４０，第２の絶縁層１２７を備える。

反射表示部ＲＡでは第１の基板１１０は透過表示部と同様に液晶層２００に近接する側にカラーフィルター２２０と第１の保護層２３０と共通電極１７０と配向制御用の突起
２６０とを備える。一方、第２基板１１１は、液晶層２００と近接する側から、画素電極１９０，第２の保護層１６０，偏光層１５０，平坦化層１４０，反射層１３０，第２の絶縁層１２７を備える。

カラーフィルター２２０の液晶層２００に近接する側に、配向膜（不図示）が積層されている。配向膜としてはポリイミド系高分子、あるいはダイヤモンドライクカーボンなどを用いる。また、液晶が垂直配向になるように配向膜を形成する。

また、画素電極１９０は第２の保護層１６０，偏光層１５０，平坦化層１４０，反射層１３０，第２の絶縁層１２７，層間絶縁膜１２６を貫通する開口（スルーホール）１９５を介して、スイッチング素子１２０を構成する電極層１２５Ａと接続する。スルーホール
１９５は直接、画素電極１９０と同じ導電材料で充填する、或いは、電極層１２５Ａと画素電極１９０を構成する電極材料の接触性を高めるために図示しない中間層を設けても良い。

画素電極１９０は図１８に例示するとおり、画素毎に分離したベタ状の電極とする。

配向制御用の突起２６０は共通電極１７０の液晶層２００側に形成する。

透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡにおける液晶層２００の厚みを変化させるために以下のような構成とした。

本実施例では、第２の基板１１１の反射層１３０の下に形成する第２の絶縁層１２７の厚みを透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡで変えることで透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡにおける液晶層２００の厚みを変えている。第２の絶縁層１２７の表面は反射表示部ＲＡにおいては反射層１３０の表面を凹凸形状にするための下地となり、この凹凸形状はフォトリソグラフィ技術を用いて実現している。第２の絶縁層１２７にて凹凸形状を形成する際、従来より絶縁層を１〜２μｍ程度厚く塗布し、透過表示部ＴＡの第２の絶縁層１２７は塗布した形状が残るように、露光を行うと、反射表示部ＲＡと透過表示部ＴＡの第２の絶縁層１２７に段差を形成することができる。

また、第２の基板１１１の反射表示部ＲＡのみに偏光層１５０を配置する。偏光層150は反射層１３０の上に形成する。必要に応じて、反射層１３０と偏光層１５０の間に平坦化層１４０を形成してもよい。この場合、偏光層１５０の凹凸が平坦化層１４０によって低減され、偏光層１５０の偏光特性が低下することを抑制することができる。

尚、偏光層１５０の上の第２の保護層１６０や反射層１３０上の平坦化層１４０は反射表示部ＲＡだけでなく、透過表示部ＴＡにも塗布する場合、第２の保護層１６０と平坦化層１４０は透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡにおける第２の絶縁層１２７の高さの差を軽減する効果があるため、透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡの段差は透過表示部ＴＡと反射表示部ＲＡの液晶層２００の厚さの差よりも大きく設定する必要がある。

画素電極１９０の上にはこれらを被覆する配向膜（不図示）を形成する。配向膜は第１の基板１１０に形成する配向膜と同様、液晶の初期配向方向が垂直になるように形成する。

第１の基板１１０と第２の基板１１１は配向膜形成面を向かい合わせ、図示しないスペーサ−により一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材で周囲を接着することで内部に空間を形成する。この空間に誘電異方性が負のネマチック液晶を封入し、封止することで液晶層２００が設けられる。液晶層２００は第１の基板１１０と第２の基板１１１上に形成された配向膜に施される配向処理により、その液晶分子長軸の配向方向が規定される。液晶層２００の初期の液晶配向方向は、２枚の基板１１０，１１１に対して垂直方向である。

図１８（ｂ）は第１の偏光板２１０の直線偏光の吸収軸２１０Ａと、第２の偏光板211の直線偏光の吸収軸２１１Ａと、液晶層２００の駆動電圧印加後の液晶分子長軸の配向方向２００Ａと、偏光層１５０の直線偏光の吸収軸１５０Ａと、配向制御用突起２６０の長軸方向２６０Ａの関係の一例を示す説明図である。

本発明において、第１の偏光板２１０の吸収軸２１０Ａを画素電極の長手方向１９０Ａとし、第２の偏光板２１１の吸収軸２１１Ａは第１の偏光板２１０の吸収軸２１０Ａに対して直交するように設定する。さらに本発明の半透過型表示装置では偏光層の吸収軸150Aは第２の偏光板の吸収軸２１１Ａと平行な方向とする。

駆動電圧印加後の液晶分子長軸の配向方向（液晶配向方向）２００Ａは第２の偏光板
２１１の吸収軸２１１Ａに対し、角度αだけ傾ける。この角度αがおよそ±４５度のとき、液晶に電圧を印加すると白表示となる。

尚、配向制御用の突起２６０は駆動電圧印加の際の液晶分子の長軸方向２００Ａと配向制御用突起２６０の長軸方向２６０Ａと直交するため、液晶配向方向２００Ａと直行する方向に設定するとよい。

次に、本発明の液晶表示動作について説明する。

透過表示部ＴＡでは、以下のように動作する。

バックライトから出射し、液晶表示パネルに照射される光のうち透過表示部ＴＡに入射する光は第２の偏光板２１１を通過した後、液晶層２００を通過して第１の偏光板２１０に入射する。この際、駆動電圧が０Ｖ、つまり、画素電極と共通電極とに電位差がなく電界が形成されない場合、液晶分子の配向方向は変わらない、つまりリタデーションΔｎｄはほぼ０であるので液晶層２００を通過する光の偏光状態は維持される。このため、液晶層２００を通過する光は第１の偏光板２１０で吸収されて黒（暗）表示となる。

一方、所定の駆動電圧を画素電極に印加し、共通電極との間に所定の電界を形成すると、液晶の配向方向が偏光板に対して垂直方向から水平方向に変わり、第２の偏光板２１１を通過して液晶層２００に入射する光は液晶層２００を通過する際、その偏光状態が変化する。このため、液晶層２００を通過する光はその偏光状態の変化に応じた量の光が第１の偏光板２１０を透過するため所定の明るさの表示となる。つまり、駆動電圧が零の場合に黒（暗）表示となり、所定の駆動電圧が印加されると明表示となる、所謂、ノーマリーブラック型となる。

反射表示部ＲＡでは、以下のように動作する。

外部、すなわち液晶表示パネルの前面側から液晶表示パネルの反射表示部ＲＡに入射する光は、第１の偏光板２１０を通過した後、液晶層２００を通過し、偏光層１５０に入射する。

この際、駆動電圧が０Ｖ、つまり、画素電極と共通電極とに電位差がなく電界が形成されない場合、液晶分子の配向方向は変わらない、つまりリタデーションΔｎｄは０であるので液晶層２００を通過する光の偏光状態は維持される。このため、液晶層２００を通過する光はその大部分が偏光層１５０で吸収されほとんど外部へは反射しないので黒（暗）表示となる。

一方、所定の駆動電圧を画素電極に印加し、共通電極との間に所定の電界を形成すると、液晶の配向方向が偏光板に対して垂直方向から水平方向に変わり、液晶層２００を通過する光に偏光状態は変化する。このため、液晶層２００を通過する光はその偏光状態の変化に応じた量の光が偏光層１５０を透過して反射層１３０に入射する。反射層１３０に入射する光は反射層１３０で反射して再び偏光層１５０に入射するが、反射層１３０での反射の際、偏光層１５０を透過した光の偏光状態はほぼ維持される。このため、再び偏光層１５０に入射する光はその大部分が透過し、液晶層２００を通過して第１の偏光板２１０に入射する。この際、液晶層２００を通過する光の偏光状態は同様に変化する。このため、液晶層２００を通過する光はその偏光状態の変化に応じた量の光が第１の偏光板２１０を透過するため所定の明るさの表示となる。つまり、駆動電圧が零の場合に黒（暗）表示となり、所定の駆動電圧が印加されると明表示となる、所謂、ノーマリーブラック型の反射表示を実現する。

以上のように、電圧オフ時において透過表示部ＴＡおよび反射表示部ＲＡともに黒表示となり、電圧オン時において透過表示部ＴＡおよび反射表示部ＲＡともに白表示となる、ノーマリーブラック型の半透過表示装置が得られる。

図１９に本発明の半透過型液晶表示装置の反射率の駆動電圧依存性を示す。このグラフは偏光層として塗布型の材料を用いることを想定したシミュレーションの結果である。

図中、横軸を駆動電圧（Ｖ）、縦軸を反射率にとり、液晶層の厚みが３.３μｍ,４μｍ，５μｍの設定それぞれについて特性を表している。図１９より、液晶層の厚みを大きくすると、最大反射率を示す駆動電圧が低くなる。また、わずかであるが最大反射率も液晶層の厚みを大きくすると上昇している。このため、液晶層を厚くすると駆動電圧が低くなり、反射率が大きくなる。

ここで液晶のリタデーションΔｎｄと透過率および反射率の関係について注目をする。

図２０に本発明の半透過型液晶表示装置液晶のリタデーションΔｎｄと反射率及び透過率の関係の一例を示す。尚、図２０に示す反射率および透過率は駆動電圧３.５Ｖ を液晶に印加したときの反射率及び透過率である。図２０の場合、液晶材料の屈折率異方性Δｎを０.１ としているため、リタデーションの変化は液晶層の厚さｄの変化と同等である。
図２０より、反射率及び透過率の最大値となるリタデーションΔｎｄの値は４６０ｎｍであり、液晶層の厚みｄが４.６μｍ のとき、透過率及び反射率が最大となる。つまり、表示の明るさが最大になる液晶層の厚みｄmax が存在する。

また、ＶＡ表示方法の場合、特に画質が優先される透過表示部では、視野角特性を優先するために、最大透過率になる駆動電圧より低い電圧にて白表示とすることが一般的である。そこで本発明では、透過表示部は視野角特性を優先し、最大透過率になる駆動電圧より低い電圧にて白表示とする。一方、反射表示部では明るさを優先し、透過部と同じ駆動電圧で最大反射率となる、液晶層の厚みで選択すればよい。つまり、反射表示部では、透過表示部よりも低い駆動電圧で最大反射率が得られるようにするために、液晶層の厚みを透過表示部よりも厚くする。

ところで、液晶層の厚みは液晶の応答時間にも影響しており、液晶層の厚みを小さくすると液晶の応答時間が短くなることが知られている。従って、動画を鑑賞する際のストレスを小さくするには液晶層を薄くして液晶の応答時間を小さくすることが望ましい。

ここで、一般的には透過表示と反射表示を比べた場合、透過表示は反射表示に対して色純度やコントラスト比が高く、より高品位な表示が望まれている。このため動画表示に関しても特に透過表示には液晶の高速応答化が望まれる。

このため、本発明では、透過表示部における液晶の高速応答化と反射表示部の表示の明るさを両立するため、透過表示部ＴＡより反射表示部ＲＡの液晶層２００の厚みを厚くする構成とする。つまり、透過表示部ＴＡの液晶層の厚みをｄｔ、反射表示部ＲＡの液晶層の厚みをｄｒとした場合、ｄｒ＞ｄｔとする。この際、反射表示部ＲＡの液晶層の厚みは所定の駆動電圧において表示の明るさが最大になる液晶層の厚みｄmax と等しくすることが透過表示部における液晶の高速応答化と反射表示部の表示の明るさを両立する上でより望ましい。従って、本発明の液晶表示装置ではｄｒ＞ｄｔ及びｄｒ＝ｄmax を満足する構成とすることが望ましい。

具体的に透過表示部ＴＡの液晶層２００の厚みを４μｍとした場合を考える。図２１
（ａ）に透過表示部における透過率の駆動電圧依存性を示す。尚、このグラフにおける透過率は、最大透過率で規格化した相対透過率である。

透過表示部は視野角依存性を考慮すると、最大透過率が得られる駆動電圧から最大透過率の８０％となる駆動電圧で白表示とすることが望ましい。このため図２１（ａ）より、白表示となる駆動電圧は３.１Ｖから３.９８Ｖの間で設定すれば望ましい。次に反射表示部ＲＡの液晶層の厚みをどのように設定すればよいか考える。透過表示部の駆動電圧と透過率の関係より、最大反射率を示す駆動電圧が３.１Ｖから３.９８Ｖになるように反射表示部の液晶層の厚みを選択すればよい。図２１（ｂ）に反射表示部における液晶層の厚みと最大反射率を示す際の駆動電圧の関係を示す。図２１（ｂ）より反射表示部ＲＡでは透過表示部と液晶層の厚みが同じ場合よりも明るい表示となるためには、液晶層の厚みとして４μｍから５.５μｍ の範囲から選択すると良い。ここで図２０の液晶層の厚みと透過率の関係より、高い透過率が得られる透過表示部の液晶層の厚みはおよそ３.５μｍ から５μｍ範囲の適当な液晶層２００の厚さを選択した場合と考えられる。

透過表示部の液晶層の厚みを３.５μｍ，４.５μｍ，５μｍに設定した際の反射表示部の液晶層の厚みはそれぞれ３.５μｍから５.１μｍ，４.５μｍから６.４μｍ，５μｍから７.１μｍの間で設計するのが望ましい。

この関係を液晶層の厚みの関係で表記すると、透過表示部における視野角や液晶の高速応答化と反射表示部の表示の明るさを両立するためにはｄｔ＜ｄｒ＜１.４ｄｔ の関係を満たすことが望ましい。

また、透過表示部の液晶層の厚みを表示の明るさも考慮してより厚い条件とする場合には、最大透過率が得られる駆動電圧から最大透過率の９０％となる駆動電圧で白表示とする。その駆動電圧で最大反射率となるように液晶層の厚みを選択すればよく、その液晶層の厚みの関係はｄｔ＜ｄｒ＜１.２６ｄｔ の関係を満たすことが望ましい。

上記の通り、本発明の液晶表示装置では、反射表示部の液晶層の厚みを透過表示部の液晶層の厚みより厚くすることで、反射率および反射コントラストが向上し、さらに透過表示における液晶の応答時間が小さい半透過型液晶表示装置を実現することができる。

本発明の第一の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第一の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す平面図、及び軸方向を示す図である。 本発明の半透過型液晶表示装置に係る液晶表示パネルの全体レイアウトの一例を模式的に示すブロック図である。 本発明の半透過表示装置に係る液晶表示パネル１の表示領域２に構成されたアクティブマトリクスの等価回路図である。 本発明の半透過型液晶表示装置の主要部の構成を示す概略断面図である。 本発明の半透過型液晶表示装置の反射表示部および透過表示部のリタデーションに対する、駆動電圧を４Ｖ印加した際の透過率・反射率の関係の一例を示す図である。 本発明の半透過型液晶表示装置の反射表示部および透過表示部の液晶層の厚みに対する、駆動電圧を４Ｖ印加した際の透過率・反射率の関係の一例を示す図である。 本発明の第二の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第二の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第三の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第三の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第三の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第三の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第三の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第三の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第三の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第四の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す断面図である。 本発明の第四の実施例に係る液晶表示パネルの副画素（サブピクセル）の概略構成を示す平面図、及び軸方向を示す図である。 本発明の第四の実施例にかかる液晶表示装置の反射表示部において、液晶層の厚みを３.３μｍ ，４μｍ，５μｍに設定したときの反射率の駆動電圧依存性の一例を示す図である。 本発明の第４の実施例にかかる液晶表示装置の反射表示部および透過表示部において、液晶層の厚み駆動電圧を３.５Ｖ 印加した際の反射率の関係の一例を示す図である。 本発明の第四の実施例にかかる液晶表示装置について、透過表示部における透過率の駆動電圧依存性と、反射表示部における液晶層の厚みと最大反射率を示す際の駆動電圧の関係を示す図である。

符号の説明

１ 液晶表示パネル
２ 表示領域
３ バックライト
４ 走査駆動回路
７ データ線
８ ゲート線
５０ フレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ）
６０ 導光体
６１ 光源
６２ 反射シート
６３ 光学フィルム
１００ 副画素
１１０ 第１の基板
１１１ 第２の基板
１２０ スイッチング素子
１２１ 半導体層
１２２ ゲート絶縁膜
１２３ ゲート電極
１２４，１２６ 層間絶縁膜
１２５ 電極層
１２７ 第２の絶縁層
１３０ 反射層
１４０ 平坦化層
１５０ 偏光層
１６０ 第２の保護層
１７０ 共通電極
１８０ 第１の絶縁層
１９０ 画素電極
２００ 液晶層
２１０ 第１の偏光板
２１１ 第２の偏光板
２２０ カラーフィルター
２３０ 第１の保護層
２４０ 第１の段差層
２５０ 第２の段差層
２６０ 配向制御用の突起
３００ データ駆動回路

Claims (14)

1. 第１の基板と、
   第２の基板と、
   前記第１及び第２の基板間に挟持された液晶層と、
   前記第１及び第２の基板の少なくとも一方に配置し、前記液晶層を駆動する画素電極及び共通電極と、
   前記第１の基板の前記液晶層と反対側に配置された第１の偏光板と、
   前記第２の基板の前記液晶層と反対側に配置された第２の偏光板と、を有し、
   前記第１及び第２の基板間には複数の画素が形成され、かつ各画素に反射表示部と透過表示部とが形成され、
   前記第２の基板の反射表示部には、前記第２の基板と前記液晶層との間に反射層及び偏光層が形成され、
   前記透過表示部では、前記第２の偏光板を通過して前記偏光層を介さずに前記液晶層に入射した光は、前記第１の偏光板に入射し、
   前記第１の偏光板の吸収軸は、前記第２の偏光板の吸収軸と直交し、
   前記偏光層の吸収軸は、前記第２の偏光板の吸収軸と平行であり、
   前記液晶層の厚みは、前記透過表示部よりも前記反射表示部の方が厚く、
   前記液晶層の透過表示部における厚みをｄｔ、反射表示部における厚みをｄｒとし、前記液晶層は１.６ｄｔ＞ｄｒ＞ｄｔを満たす、
   ノーマリーブラック型の液晶表示装置。
2. 前記画素電極及び前記共通電極は前記第２の基板に配置し、
   前記画素電極と前記共通電極との間に電界を印加して前記液晶層を駆動する
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 表示の明るさが最大になる液晶層の厚みをｄmaxとしたとき、
   前記液晶層はｄｒ＞ｄｔ及びｄｒ＝ｄmaxを満たす
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶層の透過表示部と反射表示部との厚みを変化させる段差層を、前記第２の基板に配置した
   請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記段差層は、前記第２の基板と前記反射層との間に配置する絶縁層である
   請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記段差層は、前記反射層と前記偏光層との間に配置する平坦化層である
   請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 前記段差層は、前記偏光層と前記液晶層との間に配置する保護層である
   請求項４に記載の液晶表示装置。
8. 前記液晶層の透過表示部と反射表示部との厚みを変化させる段差層を、前記第１の基板に配置した
   請求項３に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１の基板にはカラーフィルターが配置され、
   前記カラーフィルターが前記段差層を兼ねる
   請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１の基板にはカラーフィルターが配置され、
    前記段差層は、前記カラーフィルターと前記液晶層との間に配置された保護層である
    請求項８に記載の液晶表示装置。
11. 前記共通電極は前記第１の基板に配置し、
    前記画素電極は前記第２の基板に配置し、
    前記液晶層は負の誘電率を持ち、
    前記画素電極と前記共通電極との間に電界を印加して前記液晶層を駆動する
    請求項１に記載の液晶表示装置。
12. 表示の明るさが最大になる液晶層の厚みをｄmaxとしたとき、
    前記液晶層はｄｒ＞ｄｔ及びｄｒ＝ｄmaxを満たす
    請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記液晶層はｄｔ＜ｄｒ＜１.４ｄｔを満たす
    請求項１１に記載の液晶表示装置。
14. 前記透過表示部における液晶層の厚みは２.７μｍ以上３.２μｍ以下であり、
    前記反射表示部における液晶層の厚みは３.２μｍ以上５.１５μｍ以下である
    請求項２に記載の液晶表示装置。

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