JP5151408B2

JP5151408B2 - 半透過型液晶表示装置

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Publication number: JP5151408B2
Application number: JP2007290978A
Authority: JP
Inventors: 健一森; 道昭坂本; 博永井
Original assignee: NLT Technologeies Ltd
Current assignee: Tianma Japan Ltd
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2013-02-27
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Description

本発明は、半透過型液晶表示装置に関し、更に詳しくは、反射領域と透過領域とを有し、反射領域では液晶を縦方向電界モードで駆動し、透過領域では液晶を横方向電界モードで駆動する半透過型液晶表示装置に関する。

透過領域で視野角特性に優れたＩＰＳ（In Plane Switching）モードやＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードといった横方向電界方式を採用する半透過型液晶表示装置が特許文献１などにより知られている。しかし、特許文献１では、その光学軸設定により反射表示で良好な黒表示を得ることができないという課題があった。

一方、反射領域に縦電界方式を用い、透過領域に横電界方式を用いる方式が非特許文献１として知られている。このときの反射領域は、入射光側から見て２分の１波長と４分の１波長の内蔵位相差層、４分の１波長の液晶層の順に積層される構成となっている。入射した光は、内蔵位相差層により円偏光状態に変換され、黒表示のときは、その円偏光状態を維持したまま液晶層を通過し、反射板に到達する。このとき、縦電界によって液晶は基板に対して垂直方向に配向しているため、液晶層に入射した光の偏光状態は変化しない。そのため、反射領域に横方向電界を用いた場合に問題となっていた反射表示の黒浮きは発生せず、良好な黒表示を得ることができる。

反射領域を縦電界方式とした液晶表示装置では、黒表示時は、反射領域の液晶の配向を縦電界によって基板に垂直にするため、電圧を印加する必要がある。一方、透過領域は、透過型の横方向電界方式と同じ光学軸配置なので、電圧は印加されない。反射領域で電圧印加、透過領域で電圧無印加の状態を実現するには、単位画素に反射用と透過用との２本の共通電極を設け、それら２本の共通電極に互いに反転した信号を入力することが有効である。以下、この方式をＣＯＭ反転方式と呼ぶ。

図１５に、ＣＯＭ反転方式を用いて、反射領域を縦方向電界、透過領域を横方向電界で液晶を駆動させる半透過型液晶表示装置の単位画素の断面を示す。単位画素は、反射領域と透過領域とを有する。下部基板２０１には、絶縁膜２０４上に反射領域用の反射画素電極２０５が形成される。また、透過領域用の透過共通電極２０６及び透過画素電極２０７の少なくとも一方が形成される。対向基板２０２には、平坦化膜２０８上の反射領域に対応する部分に反射共通電極２０９が形成される。反射共通電極２０９と、反射画素電極２０５とは、対向基板側から見て、互いに対向し重なるように形成される。

下部基板２０１と対向基板２０２との間には、液晶層２０３がある。液晶層２０３における液晶配向は、ホモジニアス配向である。反射共通電極２０９及び透過共通電極２０６には、例えば高電位側が５Ｖで低電位側が０Ｖの矩形信号が入力される。反射画素電極２０５及び透過画素電極２０７は、スイッチング素子を介して、単位画素の液晶層２０３に所望の電界を印加するための信号を供給するデータ線に接続される。

図１５に示す液晶表示装置において、黒表示状態の時には、反射領域は液晶分子を基板に対して垂直の方向に配向させなければならないので、反射共通電極２０９と反射画素電極２０５との間には電位差が必要になる。反射共通電極２０９に０Ｖの信号が入力されているときは、反射画素電極２０５には例えば５Ｖの信号が与えられる。一方、透過共通電極２０６には、ＣＯＭ反転方式により、反射共通電極２０９とは反転した信号、すなわち、５Ｖの信号が与えられ、透過画素電極２０７には、反射画素電極２０５と同様の５Ｖの信号が与えられる。このようにすることで、透過共通電極２０６と透過画素電極２０７との間に電位差は発生せず、液晶分子は初期配向を保って、透過領域は黒表示となる。

特開２００５−３３８２５６号公報（段落００１３〜段落００２２） SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY発行, 2007; VOL 38; NUMB 2 p.1270~1273 Fig.5

図１５に示す液晶表示装置では、黒表示時に、反射領域と透過領域との境界部付近で、液晶分子の配向の乱れによる光漏れの発生が懸念される。これは、対向基板２０２の反射領域に対応する部分に形成された反射共通電極２０９と、下部基板２０１に形成された透過共通電極２０６又は透過画素電極２０７との間には常に電界が発生するためである。図１６に、電界部分布のシミュレーション結果を示す。図１６のように、反射共通電極２０９と透過共通電極２０６又は透過画素電極２０７とは、反射領域と透過領域の境界部付近で液晶層２０３を挟んで斜めに対向しているため、液晶層２０３には、基板に対して斜め方向の電界が印加される。この斜め方向電界により、境界部付近の反射領域において、リバースチルトが発生し、リバースチルトに起因して光漏れが発生する。この光漏れは、黒表示時の反射領域の黒輝度を上昇させる結果となり、コントラスト比が悪化して視認性が悪くなるという問題を引きこす。

本発明は、反射領域において、反射領域と透過領域との境界部付近の光漏れを低減できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半透過型液晶表示装置は、液晶と、反射画素電極と透過画素電極と前記反射画素電極と前記透過画素電極の間に配置された透過共通電極とを有する下部基板と、前記反射画素電極と対向する反射共通電極を有する対向基板とを備え、単位画素内に平面視において前記反射画素電極と前記反射共通電極が重なり、前記反射画素電極と前記反射共通電極との間に印加される電圧によって前記液晶が縦方向電界モードで駆動される反射領域と、前記透過画素電極と前記透過共通電極を有し、前記透過画素電極と前記透過共通電極との間に印加される電圧によって前記液晶が横方向電界モードで駆動される透過領域とを有し、前記反射領域と前記透過領域との間の領域に、少なくとも前記反射画素電極と前記透過共通電極と前記透過画素電極のいずれか１つとの間で電位差が生じる電極部を有することを特徴とする。

本発明の半透過型液晶表示装置では、反射領域において、反射領域と透過領域との境界部付近の光漏れを低減できる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置における液晶パネルを構成する下部基板及び対向基板をそれぞれ平面図で示している。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面を示している。図２に示すように、下部基板１０１と対向基板１０２とは、液晶層１０３を挟んで対向するように配置される。単位画素は、反射領域と透過領域とを有する。単位画素は、互いに直交する走査線１１１とデータ線１１２とによって、その対応範囲が区画され、液晶パネル全体にマトリクス状に配置される。半透過型液晶表示装置は、例えば携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の端末装置の表示部として用いられる。

まず、下部基板１０１について説明する。下部基板１０１は、ガラス基板上に積層された各部分が、主に表示部材駆動用の各種機能を備える。下部基板１０１は、図１に示すように、走査用信号（ゲート信号）が入力される走査線１１１、データ信号が入力されるデータ線１１２、透過領域の基準電位が入力される透過共通電極線１１３、透過共通電極線１１３に接続された透過共通電極１１８、液晶層に所望の電界を印加するための画素電極（透過画素電極１１４、反射画素電極１１５）、及び、単位画素に対応して形成されたスイッチング素子１１６を有する。また、図１及び図２では図示を省略しているが、下部基板１０１の液晶層側には、配向膜が形成される。

スイッチング素子１１６は、走査線１１１とデータ線１１２の交点付近に設けられる。スイッチング素子１１６は、ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極、及び、アモルファスシリコン層を備える。スイッチング素子１１６のゲート電極は、走査線１１１に接続され、ドレイン電極はデータ線１１２に接続される。また、ソース電極１１７は、透過画素電極１１４及び反射画素電極１１５にそれぞれ接続される。

ガラス基板１２０上には、走査線１１１と透過共通電極線１１３とが形成され、その上に絶縁膜１（１２１）が成膜される。その絶縁膜１（１２１）上に、図１に示すデータ線１１２、スイッチング素子１１６のドレイン電極、ソース電極、アモルファスシリコン層が形成され、その上に絶縁膜２（１２２）が成膜される。絶縁膜２（１２２）上には、反射領域に対応する部分に表面に凹凸形状を有する凹凸膜１２３が形成され、凹凸膜１２３の上には、液晶パネルに入射した光を拡散反射させる機能を持つ反射板１２４が形成される。反射板１２４は、凹凸膜１２３上に形成されるので、その表面は凹凸形状となる。反射板１２４の上には、透過領域も含めて平坦化膜１２５が形成される。

凹凸膜１２３及び平坦化膜１２５は、透過領域と反射領域との液晶層１０３の厚さを変更する液晶層厚調節の機能も有し、凹凸膜１２３及び平坦化膜１２５の膜厚は、各領域の液晶層１０３の厚さが所望の値となるように調節される。反射領域では、平坦化膜１２５上に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明性導電材料で反射画素電極１１５が形成される。また、透過領域では、ＩＴＯ等の材料で透過画素電極１１４と透過共通電極１１８とが形成される。平坦化膜１２５上の透過共通電極１１８と、絶縁膜１（１２１）上の透過共通電極線１１３とは、電気的に接続される。透過領域に形成される透過共通電極１１８と透過画素電極１１４とは、データ線１１２方向に互いに平行に対向して形成される。液晶層１０３は、透過領域では、下部基板１０１に形成された透過共通電極１１８と透過画素電極１１４との間の電界により、横方向電界モードで駆動される。

次に、対向基板１０２について説明する。対向基板１０２は、ガラス基板１２６上に積層された各部分が、主に表示部材駆動用の各種機能を備える。対向基板１０２は、ガラス基板１２６を基準にし、液晶層側に向けて順次に積層された、遮光膜としてのブラックマトリクス層と、このブラックマトリクス層に部分的に重なりあっている色層と、液晶パネルに入射した光の偏光を所望の状態に変換する内蔵位相差層１２８と、透明な平坦化膜１２７と、反射共通電極１１９と、配向膜とを有する。

対向基板１０２では、反射領域に対応する領域に、内蔵位相差層１２８と反射共通電極１１９とが形成される。反射共通電極１１９は、ＩＴＯ等の透明性導電材料で構成される。反射共通電極１１９は、下部基板１０１に形成された反射画素電極１１５の位置に対向するように形成される。反射共通電極１１９は、反射領域と透過領域の境界部において、透過領域側に延出させる。この延出部分が、反射領域と透過領域との境界部で、リバースチルト発生領域を制御し、境界部に生じるリバースチルトを、横方向電界モードで駆動する透過領域側に移動させるリバースチルト制御手段を構成する。反射共通電極１１９の延出量は、１．５μｍ以上が好ましい。

液晶表示装置では、透過共通電極１１８と反射共通電極１１９とには、互いに反転した信号が供給され、共通のデータ線１１２に接続された透過画素電極１１４と反射画素電極１１５とには、同一の信号が供給される。例えば、透過画素電極１１４及び反射画素電極１１５には、０Ｖ〜５Ｖの任意の信号が共通に供給される。反射画素電極１１５に０Ｖの信号が供給され、反射共通電極１１９に５Ｖの信号が供給されているときは、反射画素電極１１５と反射共通電極１１９との間の電位差は最大で５Ｖとなり、反射領域の液晶層１０３は、この５Ｖの電位差による縦方向の電界で駆動される。

対向基板１０２の光入射側に配置されている偏光板を透過した直線偏光の入射光は、反射領域に設置された内蔵位相差層１２８を通過して、例えば右回り円偏光状態に変換される。この右回りの円偏光は、液晶層１０３を通過して、反射板１２４に到達する。このとき、反射領域では、反射画素電極１１５と反射共通電極１１９との間の縦方向の電界により、液晶分子が基板に対して垂直方向に駆動されているので、液晶層１０３に複屈折の働きはなく、入射光は、そのままの偏光状態で、反射板１２４に到達する。

右回りの円偏光として反射板１２４に到達した光は、反射板１２４で左回りの円偏光に変換され、液晶層１０３を逆向きに通過し、液晶層１０３で偏光状態を変えることなく、左回りの円偏光状態で内蔵位相差層１２８に到達する。このとき、光の円偏光状態は左回りなので、内蔵位相差層１２８を通過した光は、偏光板側から内蔵位相差層１２８に入射したときと光学軸が直交した直線偏光に変換される。内蔵位相差層１２８を通過した光は、その光学軸が偏光板の光透過軸と直交しているため、偏光板を透過できずに黒表示となる。

一方、透過共通電極１１８には、反射共通電極１１９に供給される信号と反転関係にある信号、すなわち、０Ｖの信号が供給される。透過画素電極１１４には、反射画素電極１１５と同電位の０Ｖの信号が印加されているため、透過領域では、透過画素電極１１４と透過共通電極１１８との間に電界は発生せず、液晶層１０３の液晶分子は配向膜による配向方向を保つ。配向膜による液晶分子の初期配向方向は、バックライト光源側の偏光板の透過軸に平行、又は、直交する方向とする。

下部基板１０１の液晶層１０３とは反対側の位置から入射するバックライト光は、下部基板１０１とバックライト光源との間にある偏光板によって直線偏光に変換される。液晶分子は、バックライト光源側の偏光板の透過軸に平行、又は、直交する向きに配向しているため、偏光板を通過した光は、液晶層１０３を偏光状態を変化させることなく通過する。対向基板１０２の光出射側に設置されている偏光板の透過軸は、下部基板１０１の光入射側に設置される偏光板の透過軸と直交しているため、液晶層１０３を通過した光は、対向基板１０２の光出射側に設置されている偏光板を通過できず、黒表示となる。

黒表示のとき、液晶分子は、反射領域では基板に対して垂直に配向し、透過領域では基板に対して平行に配向する。反射領域と透過領域との境界部は、例えば反射共通電極１１９が５Ｖのとき透過共通電極１１８には０Ｖの信号が供給されているため、この電位差に起因して、基板に対して斜め方向に電界が発生する。この斜め方向電界が発生する領域が反射領域の境界部付近にある場合、斜め方向電界による液晶分子の配向方向と、反射領域に本来発生する縦方向電界による液晶分子の配向方向とに矛盾が生じる。

本実施形態では、反射共通電極１１９を、反射領域と透過領域との境界部付近で、反射画素電極１１５よりも透過領域側に延出させている。このようにすることで、斜め方向電界の発生領域を、反射領域の境界部付近から遠ざけることができる。つまり、反射領域の境界部付近に発生する斜め方向電界が抑えられる結果となり、縦方向電界による液晶分子の配向方向が斜め方向電界によって乱されることを抑えることで、境界部付近の液晶分子の配向方向を揃えることができる。反射共通電極１１９の端から発生する斜め方向電界の発生領域を、透過領域側に移動させることで、リバースチルトの発生領域を透過領域側に移動させることができ、反射領域での光漏れを防ぐことができる。

図３に、図２に示す構成の液晶表示装置における電界分布のシミュレーション結果を示す。一般的に、液晶パネルでは、下部基板１０１の配向処理の方向と対向基板１０２の配向処理の方向とは、逆向きにする。このことによって、液晶分子に電界が印加され液晶分子の配向方向が変化する際のリバースチルトが防止される。図３に示す液晶表示装置では、下部基板１０１側は紙面向かって左から右に、対向基板１０２側は紙面向かって右から左に配向処理がなされている。従って、下部基板１０１付近の液晶分子は、図３上で右斜め上方向のチルトを持ち、対向基板１０２付近の液晶分子は左斜め下方向のチルトを持つことになる。

対向基板に形成された反射共通電極が、反射領域と透過領域との境界部で透過領域側に延出していない場合、反射共通電極の境界部付近には、斜め方向電界が発生する（図１６）。この斜め方向電界の方向は、対向基板の配向処理によるチルトとは逆の、すなわち、右斜め下方向のチルトを発生させる。図１６のように、下部基板で右斜め上のチルト、対向基板で左斜め下のチルトが発生している反射領域の境界部から離れた場所では、液晶層の全体で液晶分子のチルトが一致する。しかし、境界部付近では、下部基板側と対向基板側とでリバースチルトとなり、結果、液晶分子の配向が乱れる。

本実施形態では、反射共通電極１１９を、反射領域と透過領域との境界部で、透過領域側に延出させている。図３に示すように、対向基板１０２側の反射領域の境界部付近で、上記の斜め方向電界が透過領域側に移動しているため、対向基板１０２側の右斜め下方向のチルトの発生領域は透過領域側に移動する。透過領域側は横方向電界によって駆動しているので、延出部の下部基板１０１側にある液晶分子は、下部基板に対して垂直方向にチルトすることはない。従って、透過領域側に移動した対向基板１０２側の右斜め下方向のリバースチルトは、反射領域の光漏れとして認識されない。反射領域の境界部付近は、上記の斜め方向電界が発生していないため、対向基板１０２の配向処理によるチルトが維持され、下部基板１０１側と対向基板１０２側とでリバースチルトは発生しない。よって、反射領域の境界部付近で液晶分子の配向方向を揃えることができ、リバースチルトによる光漏れが発生せず、良好な黒表示を得ることができる。

図４に、反射領域の液晶層１０３の厚さを変化させたときの、リバースチルトの発生が抑えられる最小の延出量を示したグラフを示す。前記効果が現れる最小延出量は、液晶層１０３の厚さが１．４μｍ〜２．０μｍの領域を境にして増加から減少に転じており、液晶層１０３の厚さによらず前記効果を発生させるには、延出量は１．５μｍ以上であることが好ましい。一方、液晶層の厚さが、１．３μｍ以下の薄型液晶の場合は、延出量は１μｍ以上であれば良い。以下、この最小延出量の変化について説明する。図３に示すように、反射共通電極１１９が透過領域側に延出していると、上記斜め方向電界が透過領域側に移動すると同時に、反射画素電極１１５の端から反射共通電極１１９の端に向かう右斜め上の電界が発生する。この電界の向きは、下部基板１０１の配向処理によるチルトを維持する向きであるので、この電界が発生していることもリバースチルトを抑えている要因である。

上記右斜め上の電界が発生する領域は、反射領域の液晶層１０３の厚さに対する延出量の大きさに関係し、ある一定の延出量の大きさがなければ前記効果は発生しない。従って、図４のグラフのように、液晶層１０３の厚さが例えば１．２μｍと小さくなると、必要な延出量も小さくてよい。また、図４のグラフのように、液晶層の厚さが例えば２．４μｍと大きくなっても、必要な延出量は小さくてよいが、これは別の要因による。リバースチルトを発生させる斜め方向電界は、反射共通電極１１９の境界部付近が最も強くなり、そこから下部基板１０１側に向かうに従って徐々に弱くなる。つまり、反射領域の液晶層１０３の厚さが厚くなると、斜め方向電界の領域が液晶層１０３の厚さに対して小さくなって縦方向電界の領域が大きくなるので、リバースチルトの発生が抑えられる。

続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態の液晶表示装置における液晶パネルを構成する下部基板及び対向基板をそれぞれ平面図で示している。また、図６は、図５のＢ−Ｂ断面を示している。図１及び図２に示す第１実施形態との相違点は、下部基板１０１上に、反射共通電極１１９と同電位の補助電極１２９が形成される点である。なお、図５及び図６では、第１実施形態と同様に、対向基板１０２上の反射共通電極１１９を透過領域側に延出させているが、本実施形態においては、反射共通電極１１９は、透過領域側に延出していなくてもよい。

本実施形態では、平坦化膜１２５上に、反射画素電極１１５、透過共通電極１１８、及び、透過画素電極１１４を形成する際に、補助電極１２９を、反射領域と透過領域との境界部に沿って形成する。つまり、対向基板１０２側から見たとき、反射領域から透過領域に向かって、反射画素電極１１５、補助電極１２９、透過共通電極１１８／透過画素電極１１４の各電極が並列するように、各電極を形成する。補助電極１２９は、表示領域外で、対向基板１０２の反射共通電極１１９に信号を供給するための配線と電気的に接続される。本実施形態では、補助電極１２９が、反射領域と透過領域との境界部で、リバースチルト発生領域を制御し、境界部に生じるリバースチルトの発生領域を、対向基板近傍に制限するリバースチルト制御手段を構成する。

なお、補助電極１２９を形成する層は、平坦化膜１２５上に限られず、ガラス基板１２０上でもよい。その場合は、ガラス基板１２０上に走査線１１１を形成する工程で、境界部に平行して補助電極１２９を形成すればよい。この場合も、表示領域外で、対向基板１０２の反射共通電極１１９に信号を供給するための配線と接続される。また、このとき、反射領域のソース電極１１７と絶縁膜１（１２１）を介して重畳させるために、補助電極１２９を反射領域方向に延伸させてもよい。補助電極１２９は、絶縁膜１（１２１）上、又は、絶縁膜２（１２２）上に形成されてもよい。

本実施形態においても、反射領域にて液晶を駆動する際には、反射画素電極１１５に例えば０Ｖの信号が入力されているとき、反射共通電極１１９には例えば５Ｖの信号が入力される。下部基板１０１上に補助電極１２９を境界部に沿って形成すると、補助電極１２９には反射共通電極１１９と同じ信号が入力されるため、下部基板１０１上の反射画素電極１１５と補助電極１２９との間にも電位差が発生する。本実施形態では、下部基板１０１上で、反射領域と透過領域との境界部付近に電界を発生させることで、境界部の斜め方向の電界を弱め、液晶分子の配向方向が斜め方向電界によって乱されることを抑える。また、反射領域の下部基板１０１側に設けられた反射画素電極１１５の境界部端からの電界を強め、リバースチルトの発生領域を抑制し、反射領域の黒表示時の光漏れを防ぐ。

図７に、図６に示す構成の液晶表示装置における電界分布のシミュレーション結果を示す。境界部に補助電極１２９が形成されていると、反射画素電極１１５と補助電極１２９との間には電位差が発生する。また、透過共通電極１１８又は透過画素電極１１４との間にも電位差が発生する。図７を参照すると、等電位線は、反射画素電極１１５と補助電極１２９との間と、透過共通電極１１８と補助電極１２９との間に密集しており、各々の電極間に電界が発生している。透過共通電極１１８からの電気力線は、ほとんどが補助電極１２９に終端しているため、透過共通電極１１８と反射共通電極１１９との間の斜め方向電界は十分に抑えられている。境界部において、この斜め方向電界が抑えられているため、対向基板１０２側の配向処理による液晶分子のチルトと逆方向のチルトの発生領域が対向基板１０２側近傍に制限される。

更に、反射画素電極１１５と補助電極１２９との間の電界は、反射画素電極１１５の境界部端からの電界を大きくする機能を果たす。反射画素電極１１５の境界部端からの電界は、下部基板１０１の配向処理による液晶分子の右斜め上のチルトと向きが同じで、その電界が反射領域の境界部付近で下部基板１０１側から液晶層１０３へ向かって大きく侵入している。つまり、境界部付近で適切にチルトする液晶層１０３のエリアが広がり、リバースチルトを防ぐ。第１実施形態では、リバースチルトを引き起こす斜め方向電界を境界部から透過領域に移動させている。これに対し、本実施形態は、斜め方向電界を弱める効果を提供する。つまり、第１実施形態の構成のみでは、斜め方向電界の発生領域が境界部に近づくと、リバースチルトが発生する可能性がある。本実施形態の構成とすることで、その可能性を低くできる。

また、対向基板１０２上の反射共通電極１１９を透過領域側に延出させつつ、反射共通電極１１９と同電位の補助電極１２９を下部基板１０１上に形成することで、対向基板１０２と下部基板１０１との重ね合わせずれによる境界部の斜め方向電界の変化を抑制できる。すなわち、対向基板１０２側から見たとき、反射共通電極１１９と反射画素電極１１５とが重なるように形成されていると、重ね合わせずれによって反射共通電極１１９の端が、反射画素電極１１５の端よりも反射領域側に位置する可能性がある。このような場合、補助電極１２９の有無にかかわらず、反射領域の境界部付近でリバースチルトが発生する。しかし、対向基板１０２上の反射共通電極１１９を透過領域側に延出させ、その延出量を工程上発生が予想される重ね合わせずれの幅に設定することで、この問題は解決できる。

第１実施形態の構成で、重ね合わせずれによるリバースチルトの発生を抑制するには、延出量を重ね合わせずれの幅分だけ更に大きくしなければならない。従って、第１実施形態の構成では、第２実施形態の構成に比して、重ね合わせずれの問題解決のため反射共通電極の延出量が大きくなった分だけ、開口率が落ちることになる。また、重ね合わせずれ以外の原因よる上記斜め方向電界の境界部側への侵入を抑えることはできない。従って、本実施形態の構成は、リバースチルトの発生をより安定して抑制する効果を提供する。また、補助電極１２９がガラス基板１２０上に形成され、反射領域のソース電極１１７と重畳した場合は、その重畳部が反射領域用の補助容量となる効果もある。

本発明の第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態の液晶表示装置における液晶パネルを構成する下部基板及び対向基板をそれぞれ平面図で示している。また、図９は、図８のＣ−Ｃ断面を示している。本実施形態は、反射板１２４が、反射画素電極１１５に比して、透過領域側に延出している点で、第１実施形態と相違する。つまり、本実施形態では、対向基板１０２側から見たとき、反射板１２４が反射画素電極１１５よりも透過領域側に延伸している構成となる。反射板１２４は、表示領域外で対向基板１０２の反射共通電極１１９に信号を供給するための配線と電気的に接続される。なお、図８及び図９では、第１実施形態と同様に、対向基板１０２上の反射共通電極を透過領域側に延出させているが、本実施形態においても、反射共通電極１１９は、透過領域側に延出していなくてもよい。

本実施形態では、反射板１２４を、反射領域と透過領域との境界部で、リバースチルト発生領域を制御し、境界部に生じるリバースチルトの発生領域を、対向基板近傍に制限するリバースチルト制御手段として用いる。反射板１２４には、反射共通電極１１９と同じ信号が入力されるので、反射画素電極１１５と反射共通電極１１９との間で電位差を発生させ、液晶を駆動する際には、反射画素電極１１５と反射板１２４との間に電位差が発生する。反射板１２４は、平坦化膜１２５を挟んで反射画素電極１１５と重畳しているため、重畳している箇所では縦方向の電界が発生する。また、反射板１２４を反射画素電極１１５よりも透過領域側に延出させた箇所では、反射画素電極１１５と反射板１２４、及び、反射板１２４と透過共通電極又は透過画素電極との間に、第２実施形態と同様の電位差が発生する。この電位差が発生することにより、前記境界部の斜め方向電界が弱められ、反射領域の境界部付近で、液晶分子の配向方向が斜め方向電界によって乱されることが抑えられる。

図１０に、図９に示す構成の液晶表示装置における電界分布のシミュレーション結果を示す。反射板１２４を透過領域側に延出させ、その反射板１２４に反射共通電極１１９に供給する信号と同じ信号を入力すると、第２実施形態と同様、反射画素電極１１５と反射板１２４の延出部、また、透過共通電極１１８又は透過画素電極１１４と反射板１２４の延出部との間に電位差が発生する。つまり、反射板１２４の延出部は、第２実施形態における補助電極１２９（図６）と同じ役割を果たす。このため、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、反射板１２４に、反射共通電極１１９に供給される信号と同様な信号が入力されており、かつ、反射画素電極１１５は反射板１２４と平坦化膜１２５を介して重畳しているので、この重畳部が、反射領域用の補助容量となる効果がある。

本発明の第４実施形態について説明する。図１１は、第４実施形態の液晶表示装置における液晶パネルを構成する下部基板及び対向基板をそれぞれ平面図で示している。また、図１２は、図１１のＤ−Ｄ断面を示している。本実施形態では、第１実施形態の構成（図１、図２）において、走査線１１１を、反射領域と透過領域との境界部付近に設ける。つまり、対向基板１０２側から見たとき、反射領域から透過領域に向かって、反射画素電極１１５、走査線１１１、透過共通電極１１８／透過画素電極１１４の順に各電極が並列するように、各電極を形成する。なお、図１２では、反射共通電極１１９の端と反射画素電極１１５の端とを揃えているが、図２と同様に、反射共通電極１１９を透過領域側に延出させてもよい。

本実施形態では、走査線１１１を、反射領域と透過領域との境界部で、リバースチルト発生領域を制御し、境界部に生じるリバースチルトの発生領域を、対向基板近傍に制限するリバースチルト制御手段として用いる。走査線１１１は、スイッチング素子１１６のゲート電極にゲート信号を入力する。ゲート信号は、Ｖｇｏｆｆ、Ｖｇｏｎの２つの電位で構成されており、Ｖｇｏｎが入力されている時間は、Ｖｇｏｆｆが入力されている時間に比べて短い。従って、本実施形態の動作に関与するのはＶｇｏｆｆである。通常、Ｖｇｏｆｆは、共通電極や画素電極、データ線に入力される信号よりも低電位に設定され、その値は、例えば、−１５Ｖである。従って、反射画素電極１１５と走査線１１１との間、透過共通電極１１８又は透過画素電極１１４と走査線１１１との間には、電位差が生じる。この電位差が発生することにより、前記境界部の斜め方向電界が弱められ、反射領域の境界部付近で、液晶分子の配向方向が斜め方向電界によって乱されることが抑えられる。

図１３に、図１２に示す構成の液晶表示装置における電界分布のシミュレーション結果を示す。走査線１１１を、反射領域と透過領域との境界部付近に設けると、第２実施形態と同様に、反射画素電極１１５と走査線１１１、又は、透過共通電極１１８／透過画素電極１１４と走査線１１１との間に、電位差が発生する。つまり、走査線１１１は、第２実施形態における補助電極１２９（図６）と同じ役割を果す。従って、第２実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、本実施形態では、走査線１１１を、リバースチルト制御手段として用いたが、第２実施形態と同様に補助電極１２９を形成し、補助電極１２９に、走査線１１１に供給するゲート信号を供給する構成でも、本実施形態と同様な効果を得ることができる。

更に、走査線１１１との間に発生する電位差は、走査線１１１の電位が−１５Ｖと低電位であるため、第２実施形態にて反射画素電極１１５と補助電極１２９との間の電位差、及び、透過共通電極１１８／透過画素電極１１４と補助電極１２９との間の電位差よりも大きい。また、第３実施形態にて、反射板１２４の延出部と反射画素電極１１５との間の電位差、及び、反射板１２４の延出部と透過共通電極１１８／透過画素電極１１４との間の電位差よりも大きい。従って、これら実施形態に比して、斜め方向電界を抑える効果が強くなる。

図１４に、別の電界分布のシミュレーション結果を示す。この例は、対向基板１０２上の反射共通電極１１９が透過領域に延出せず、逆に、反射共通電極１１９の境界部端が反射画素電極１１５の境界部端より反射領域側に入り込んだ例である。本実施形態では、斜め方向電界を抑える効果が強いため、反射共通電極１１９の境界部端が反射画素電極１１５の境界部端より反射領域側に入り込んだ場合でも、リバースチルトが抑えられる。すなわち、対向基板１０２と下部基板１０１の重ね合わせずれ等によって、反射共通電極１１９の境界部端が反射画素電極１１５の境界部端より反射領域側に入り込んだ場合でも、斜め方向電界が反射領域の境界部付近で液晶分子の配向を乱す影響をより抑える効果を持つ。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の半透過型液晶表示装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。例えば、上記各実施形態では、反射共通電極と透過共通電極とで互いに反転した信号が供給されているが、反射共通電極と透過共通電極とに同一の信号を入力し、反射画素電極と透過画素電極とに入力する信号を異ならせることも可能である。この場合は、スイッチング素子を２つ設けるなどの変更が必要である。また、上記各実施形態では、透過領域の透過画素電極及び透過共通電極は、反射領域との境界部に直交する方向に延設されているが、平行な方向とすることも可能である。更に、透過共通電極、透過画素電極は、ＩＴＯに限らず、金属電極を用いることもできる。

本発明の第１実施形態の半透過型液晶表示装置を構成する下部基板及び対向基板を示す平面図。図１の半透過型液晶表示装置における反射領域と透過領域の境界付近の部分断面を示す断面図。図２の半透過型液晶表示装置の電界分布のシミュレーション結果を示す図。反射領域の液晶層の厚さとリバースチルトの発生が抑えられる最小の延出量との関係を示すグラフ。本発明の第２実施形態の半透過型液晶表示装置を構成する下部基板及び対向基板を示す平面図。図５の半透過型液晶表示装置における反射領域と透過領域の境界付近の部分断面を示す断面図。図６の半透過型液晶表示装置の電界分布のシミュレーション結果を示す図。本発明の第３実施形態の半透過型液晶表示装置を構成する下部基板及び対向基板を示す平面図。図８の半透過型液晶表示装置における反射領域と透過領域の境界付近の部分断面を示す断面図。図９の半透過型液晶表示装置の電界分布のシミュレーション結果を示す図。本発明の第４実施形態の半透過型液晶表示装置を構成する下部基板及び対向基板を示す平面図。図１１の半透過型液晶表示装置における反射領域と透過領域の境界付近の部分断面を示す断面図。図１２の半透過型液晶表示装置の電界分布のシミュレーション結果を示す図。図１２の半透過型液晶表示装置の別の電界分布シミュレーション結果を示す図。関連技術における半透過型液晶表示装置の断面を示す断面図。関連技術の半透過型液晶表示装置の電界分布のシミュレーション結果を示す図。

符号の説明

１０１：下部基板
１０２：対向基板
１０３：液晶層
１１１：走査線
１１２：データ線
１１３：透過共通電極線
１１４：透過画素電極
１１５：反射画素電極
１１６：スイッチング素子
１１７：ソース電極
１１８：透過共通電極
１１９：反射共通電極
１２０、１２６：ガラス基板
１２１、１２２：絶縁膜
１２３：凹凸膜
１２４：反射板
１２５、１２７：平坦化膜
１２８：内蔵位相差層
１２９：補助電極

Claims

液晶と、反射画素電極と透過画素電極と前記反射画素電極と前記透過画素電極の間に配置された透過共通電極とを有する下部基板と、前記反射画素電極と対向する反射共通電極を有する対向基板とを備え、
単位画素内に平面視において前記反射画素電極と前記反射共通電極が重なり、前記反射画素電極と前記反射共通電極との間に印加される電圧によって前記液晶が縦方向電界モードで駆動される反射領域と、前記透過画素電極と前記透過共通電極を有し、前記透過画素電極と前記透過共通電極との間に印加される電圧によって前記液晶が横方向電界モードで駆動される透過領域とを有し、
前記反射領域と前記透過領域との間の領域に、少なくとも前記反射画素電極と前記透過共通電極と前記透過画素電極のいずれか１つとの間で電位差が生じる電極部を有することを特徴とする、半透過型液晶表示装置。
前記電極部は、前記反射共通電極の一部が前記反射領域から前記反射領域と前記透過領域との間の領域に延出された延出部であることを特徴とする、請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
前記電極部は、少なくとも一部が前記反射領域と前記透過領域との間の領域に設けられ、前記反射共通電極に入力される信号と同じ信号が入力される補助電極であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
前記反射画素電極の下方に前記反射共通電極に入力される信号と同じ信号が入力される反射板を備え、前記電極部は、前記反射板の一部が前記反射領域から前記反射領域と前記透過領域との間の領域に延出された延出部であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
前記下部基板にスイッチング素子と前記スイッチング素子に接続し前記スイッチング素子にゲート信号を供給する走査線を備え、前記電極部は、少なくとも一部が前記反射領域と前記透過領域との間の領域に配置された前記走査線であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
前記下部基板にスイッチング素子と前記スイッチング素子に供給されるゲート信号が入力される補助電極を備え、前記電極部は、少なくとも一部が前記反射領域と前記透過領域との間の領域に配置された前記補助電極であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
前記反射共通電極と前記透過共通電極とに、互いに反転した信号が供給されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置を備えることを特徴とする端末装置。