JP2009258332A - 液晶表示装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光漏れを防ぎ、反射表示および透過表示ともに高コントラストな表示を実現する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】半透過反射型の液晶表示装置１００であって、液晶層５０は水平配向を呈し、素子基板１０の液晶層５０とは反対側には、液晶層５０の配向方向と平行又は直交する透過軸を有する偏光板１４が設けられ、対向基板２０の液晶層５０とは反対側には、偏光板１４と透過軸が互いに直交する偏光板２４が設けられ、対向基板２０の液晶層側には、各々λ／２位相差層である第１樹脂層２６ｔと第２樹脂層２６ｒとを有する樹脂層２６が設けられ、第１樹脂層２６ｔの遅相軸は偏光板１４の透過軸と平行又は直交に配置され、第２樹脂層２６ｒの遅相軸は液晶層５０の配向方向と交差し、素子基板１０と樹脂層２６との間に段差部２５が設けられ、段差部２５の端部は厚みが変化する傾斜部であり、傾斜部が透過表示領域Ｔに配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置および電子機器に関するものである。

様々な電気光学装置の光変調装置として、液晶表示装置が用いられており、近年では、その使用用途は多岐に渡っている。このような液晶表示装置の表示方法として、外光を利用した反射型の表示方法と、バックライトなどの内部の光源を利用した透過型の表示方法と、を兼ね備えた半透過半反射型の液晶表示装置が知られている。半透過半反射型の液晶表示装置は、周囲の明るさに応じて反射モードまたは透過モードのいずれかの表示方式を使い分けることにより、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。

半透過半反射型の液晶表示装置では、表示方式の違いに起因して、反射表示を行う領域（反射表示領域）と透過表示を行う領域（透過表示領域）との間に位相差が生じやすい。そのため、位相を調節する位相差層を設け、光学補償を行うことが一般的である。

しかしながら、位相差層の位相差には視野角依存性があるため、位相差層の法線方向で位相差を最適化しても、法線方向から離れるに従って最適な補償条件からずれてしまうことで、視野角が狭くなるという問題があった。

そこで、このような半透過半反射型の液晶表示装置に、広視野角で知られる横電界方式の駆動方式を採用した液晶表示装置を適用し、視野角を広げることが検討されている（例えば特許文献１，２参照）。横電界方式は、基板に対して面内方向（横方向）の電界を発生させ、この横方向の電界で液晶分子を基板に平行な面内で回転させることで透過光を制御する方法であり、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式や、ＩＰＳ方式を改良したＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式が提案されている。

特許文献１の方法では、位相差層を反射表示領域にのみパターニングして形成した内蔵位相差層とすることで、透過表示領域を広視野角としている。特許文献２の方法では、遅相軸の方位を制御した位相差層による光学補償に加え、透過表示領域の液晶層の層厚よりも、反射表示領域の液晶層の層厚を薄くするために液晶層厚調整層を設けている。両表示領域の液晶層の層厚を変えることにより透過する光の光路長を揃え、位相差を解消することで更に高品質な画像表示を実現している。
特開２００５−３３８２５６号公報 特開２００７−２１２４９８号公報

上記文献に示されるような位相差層や液晶層厚調整層は、紫外線硬化性の形成材料を用い、パターニングして形成されるが、パターニング処理する場合、端部がスロープ形状となってしまうことが知られている。上記文献でも、位相差層や液晶層厚調整層の端部がスロープ状となった液晶表示装置が図示されている。

このような傾斜部が形成された領域が反射表示領域にあると、設計通り平坦に形成された領域と光学特性が異なるため、暗表示のための光学条件からはずれる。すると、傾斜部が形成された領域から光漏れが起き、コントラストが低下した不明瞭な画像になってしまう。また、このような傾斜部に重なるブラックマトリクスを用いて遮光することも考えられるが、その分だけ画素開口率が下がるため、精細度の高い画素の場合は輝度が低くなり、表示特性上不利となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、暗表示を行う際の光漏れを防ぎ、反射表示および透過表示ともに高コントラストな表示を実現する液晶表示装置を提供することを目的とする。また、このような液晶表示装置を備え、高品質な画像表示が可能な電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の第１の液晶表示装置は、互いに対向する第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記液晶層側に前記液晶層を駆動する第１電極と第２電極が設けられ、前記第１基板の前記液晶層側の一部には反射層が設けられ、１画素領域内に、前記第２基板側から入射した光を前記反射層で前記第２基板側に反射させて表示を行う反射表示領域と、前記第１基板側から入射した光を前記第２基板側に透過させて表示を行う透過表示領域と、を備えた液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態において水平配向を呈し、前記第１基板の前記液晶層とは反対側には、前記液晶層の初期配向状態における配向方向と平行または直交する透過軸を有する第１偏光板が設けられ、前記第２基板の前記液晶層とは反対側には、前記第１偏光板の透過軸と直交する透過軸を有する第２偏光板が設けられ、前記第２基板の前記液晶層側には、前記透過表示領域に設けられた第１樹脂層と、前記反射表示領域に設けられた第２樹脂層と、を有する樹脂層が設けられ、前記第１樹脂層は、可視光に対し略１／２波長（波長：λ）の位相差を付与するλ／２位相差層であり、前記第１樹脂層の遅相軸と前記第１偏光板の透過軸とは互いに平行又は直交して配置され、前記第２樹脂層は、可視光に対し略１／２波長の位相差を付与するλ／２位相差層であって、前記第２樹脂層の遅相軸が前記液晶層の配向方向と交差する方向に設定されると共に、前記第１基板と前記樹脂層との間に、前記反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための段差部が設けられ、前記段差部の端部には、自身の厚みが連続的に変化する傾斜部が設けられ、前記傾斜部が前記透過表示領域に配置されていることを特徴とする。

第１偏光板側から透過表示領域に入射する光は、まず第１偏光板を透過することで、第１偏光板の透過軸と略平行な振動面を備える直線偏光と変換される。本発明では、透過表示領域と重なって配置される第１樹脂層は位相差層であり、第１樹脂層の遅相軸、および液晶層の配向方向が、互いに直交または平行となっている。これらのことから、透過表示領域に入射する直線偏光の振動面に対し、各構成部材の光学軸はいずれも略直交または略平行に配置されることとなる。このような配置の光学軸は、第１偏光板を透過する直線偏光に対して光学的に不活性であり、入射する直線偏光は光学的な作用を受けないため、第１偏光板と直交する透過軸を備える第２偏光板で良好に遮光される。

その上で本発明の構成では、液晶層の層厚が連続的に変化する傾斜部が透過表示領域へ配置されている。このような傾斜部は、液晶層内を透過する光の光路差に起因した位相差が生じる原因となる。しかし、傾斜部へ入射する光も上述の光の挙動と同じく、液晶層に対して光学的に不活性な状態の直線偏光で透過するため、傾斜部へ入射するまでに光学的な作用を受けない。そのため、傾斜部と重なり層厚の異なる液晶層を透過した光であっても位相差が生じることなく、第２偏光板で良好に遮光される。したがって、傾斜部が配置された透過表示領域において、光漏れが無く高コントラストな表示が可能となり、反射表示、透過表示ともに高コントラストな表示が可能な液晶表示装置とすることができる。

また、本発明の第２の液晶表示装置は、互いに対向する第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記液晶層側に前記液晶層を駆動する第１電極と第２電極が設けられ、前記第１基板の前記液晶層の一部には反射層が設けられ、１画素領域内に、前記第２基板側から入射した光を前記反射層で前記第２基板側に反射させて表示を行う反射表示領域と、前記第１基板側から入射した光を前記第２基板側に透過させて表示を行う透過表示領域と、を備えた液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態において水平配向を呈し、前記第１基板の前記液晶層とは反対側には、前記液晶層の初期配向状態における配向方向と平行または直交する透過軸を有する第１偏光板が設けられ、前記第２基板の前記液晶層とは反対側には、前記第１偏光板の透過軸と直交する透過軸を有する第２偏光板が設けられ、前記第２基板の前記液晶層側には、前記透過表示領域に設けられた第１樹脂層と、前記反射表示領域に設けられた第２樹脂層と、を有する樹脂層が設けられ、
前記第１樹脂層は、可視光に対し光学異方性を持たない等方層であり、前記第２樹脂層は、可視光に対し略１／２波長の位相差を付与するλ／２位相差層であって、前記第２樹脂層の遅相軸が前記液晶層の配向方向と交差する方向に設定されると共に、前記第１基板と前記樹脂層との間に、前記反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための段差部が設けられ、前記段差部の端部には、自身の厚みが連続的に変化する傾斜部が設けられ、前記傾斜部が前記透過表示領域に配置されていることを特徴とする。

第１偏光板側から透過表示領域に入射する光は、まず第１偏光板を透過することで、第１偏光板の透過軸と略平行な振動面を備える直線偏光と変換される。ここで本発明では、液晶層の配向方向が第１偏光板の透過軸に対して直交または平行となっている。更に、透過表示領域と重なって配置される第１樹脂層は、光学異方性を持たない等方層となっている。このような配置の光学軸および等方層は、第１偏光板を透過する直線偏光に対して光学的に不活性であるため、入射する直線偏光は、光学的な作用を受けず、第１偏光板と直交する透過軸を備える第２偏光板で良好に遮光される。

その上で本発明の構成では、第１の液晶表示装置と同様に、液晶層の層厚が連続的に変化する傾斜部が透過表示領域へ配置されている。このような傾斜部は、液晶層内を透過する光の光路差に起因した位相差が生じる原因となるが、傾斜部へ入射する光も上述の光の挙動と同じく、液晶層に対して光学的に不活性な状態の直線偏光で透過するため、傾斜部へ入射するまでに光学的な作用を受けない。そのため、傾斜部と重なり層厚の異なる液晶層を透過した光であっても位相差が生じることなく、第２偏光板で良好に遮光される。したがって、傾斜部が配置された透過表示領域において、光漏れが無く高コントラストな表示が可能となり、反射表示、透過表示ともに高コントラストな表示が可能な液晶表示装置とすることができる。

本発明においては、前記樹脂層は、重合性液晶材料を用いて一様な厚みに形成されていることが望ましい。
この構成によれば、第１樹脂層と第２樹脂層との層厚差や、該層厚差と傾斜部の形状による複合的な液晶層厚の変化に起因する光路差が生じない。そのため、傾斜部の配置管理を行うことで、光漏れが無く高コントラストな表示が可能となり、第１樹脂層と第２樹脂層とを別々に形成する場合に比べて、設計・製造が容易になる。

本発明においては、前記反射表示領域の前記液晶層は、初期配向状態において、当該液晶層を透過する光に対して略λ／４波長の位相差を付与する厚みに設定され、前記第２樹脂層の遅相軸と前記液晶層の配向方向とでなす鋭角が６７.５°であることが望ましい。
この構成によれば、反射表示領域に入射した光は、第２樹脂層に形成されたλ／２位相差層およびλ／４波長の位相差を付与する厚みに設定された液晶層を透過することで、広帯域な円偏光へ良好に変換することができ、反射表示のさらなる高コントラスト化が実現できる。

本発明の電子機器は、上述の液晶表示装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、コントラスト比が高く鮮明な表示が可能な表示部を備えた電子機器を提供することができる。

［第１実施形態］
以下、図１〜図５を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。

図１は、本実施形態の液晶表示装置１００の回路構成図である。液晶表示装置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画素領域には、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とが形成されている。また、画素電極９と共通電極１９との間には液晶層５０が介在している。共通電極１９は走査線駆動回路１０２から延びる共通線３ｂと電気的に接続されており、複数のサブ画素で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１０１から延びるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースと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を介して各サブ画素に供給する。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よい。

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いる。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と液晶を介して対向する共通電極１９との間で一定期間保持される。

続いて、図２に示す平面図を参照し、本実施形態の液晶表示装置１００における画素領域近傍の平面配線構造を説明する。液晶表示装置１００の画素領域は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のカラーフィルタ（図示略）を備えた３つのサブ画素領域により構成されている。サブ画素領域の各々には、内側に複数のスリット２９，３９が形成された概略梯子形状の画素電極９が形成されている。画素電極９の外周を取り囲むようにして、走査線３ａと共通線３ｂと複数のデータ線６ａとが配置されている。

走査線３ａとデータ線６ａとの交差部近傍にはスイッチング素子であるＴＦＴ３０が形成されており、ＴＦＴ３０はデータ線６ａ及び画素電極９と電気的に接続されている。また、画素電極９と平面視でほぼ重なる位置に略矩形状の共通電極１９が形成されている。

画素電極９は、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる導電膜である。画素電極９のスリット２９，３９のうち、幅の広いスリット２９は、ＴＦＴ３０側の領域に所定間隔で複数本（図示では１０本）が配列されている。一方、幅の狭いスリット３９は、スリット２９が形成された領域よりも共通線３ｂ側に複数本（図示では１３本）が所定間隔で配列されている。スリット２９，３９は、走査線３ａ及びデータ線６ａの双方と交差する方向に延びて形成されており、スリット２９と３９とは互いに平行である。

画素電極９は、複数のスリット２９によって形成された複数本（図示では９本）の幅の広い帯状電極部９ｃと、複数のスリット３９によって形成された複数本（図示では１２本）の幅の狭い帯状電極部９ｄとを有している。

共通電極１９は、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる平面視矩形状の透明共通電極１９ｔと、アルミニウムや銀など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１９ｒとからなる。透明共通電極１９ｔと反射共通電極１９ｒとは、互いの辺端部において電気的に接続されている。本実施形態では、反射共通電極１９ｒは、走査線３ａと平行に延びる共通線３ｂと一体に形成されており、したがって透明共通電極１９ｔと反射共通電極１９ｒとからなる共通電極１９は共通線３ｂと電気的に接続されている。

反射共通電極１９ｒの形成領域が当該サブ画素の反射表示領域Ｒを構成しており、透明共通電極１９ｔの形成領域が透過表示領域Ｔを構成している。さらに、反射共通電極１９ｒと重なる領域の画素電極９に、幅の狭いスリット３９と帯状電極部９ｄとが配置されており、透明共通電極１９ｔと重なる領域の画素電極９に、幅の広いスリット２９と帯状電極部９ｃとが形成されている。

本実施形態では、反射表示領域Ｒの帯状電極部９ｄの電極幅は２μｍであり、隣接する帯状電極部９ｄ同士の間隔は３μｍとしている。また、同様に、透過表示領域Ｔの帯状電極部９ｃの電極幅は４μｍであり、隣接する帯状電極部９ｃ同士の間隔は６μｍとしている。

なお、共通線３ｂと反射共通電極１９ｒ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。このように別部材とする場合には、反射共通電極１９ｒを共通線３ｂと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した構成とすることもできる。

ここで、後述する配向膜の配向方向（配向規制方向）は、符号１５１の矢印で示す方向となっており、走査線３ａの延在方向と平行となっている。また、帯状電極部９ｃ，９ｄは、配向規制方向１５１に対して約５°傾斜して配置されているため、電圧印加時には各帯状電極部の延在方向と直交する符号ｖの方向に電界が発生する。そのため、配向規制方向１５１は電界発生方向ｖと交差する方向となっている。電圧無印加の初期状態では、配向規制方向１５１に従い、液晶分子ＬＣと帯状電極部９ｃ，９ｄとの成す角θは約５°となっている。

ＴＦＴ３０は、走査線３ａ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３５と、データ線６ａを分岐して半導体層３５上に延出されたソース電極３１と、半導体層３５上から画素電極９の形成領域に延びる矩形状のドレイン電極３２とを備えている。走査線３ａは、半導体層３５と対向する位置でＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。ドレイン電極３２と画素電極９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４７を介して電気的に接続されている。

また、画素電極９と共通電極１９とが平面視で重なる領域は、当該サブ画素領域の容量として機能するので、別途蓄積容量を設ける必要が無く高い開口率を得ることができる。
以上のようにして、液晶表示装置１００の平面配線構造を形成している。

次いで図３には、本実施形態の液晶表示装置１００の断面図を示す。図は、図２の線分Ａ−Ａ’における矢視断面図である。本実施形態の液晶表示装置１００は、液晶層に対して基板面方向の電界（横電界）を作用させ、液晶材料の方位角を制御することにより画像表示を行う横電界方式のうち、ＦＦＳ方式を採用したものである。

液晶表示装置１００は、互いに対向して配置された素子基板（第１基板）１０及び対向基板（第２基板）２０と、これらの基板間に挟持された液晶層５０と、を備えて構成されている。素子基板１０の端部と対向基板２０の端部とは、シール材（図示略）によって貼り合わせられており、液晶層５０を構成する液晶分子は、これらの基板間に封止されている。

素子基板１０の装置外面側（液晶層５０と反対側）には、導光板９１や反射板９２を適宜備えるバックライト（照明装置）９０が設けられている。液晶表示装置１００は半透過半反射型の表示方式を採用しており、バックライト９０からの光を液晶層５０で変調し表示を行う透過表示領域Ｔと、対向基板２０側から装置内に差し込む外光を液晶層５０で変調し表示を行う反射表示領域Ｒと、を備えている。

素子基板１０は、透明材料で形成された基板本体１０Ａ上に、走査線３ａと共通電極１９と共通線３ｂとが形成されている。走査線３ａ、共通電極１９、及び共通線３ｂを覆って、シリコン酸化物膜等からなる絶縁薄膜１１が形成されており、絶縁薄膜１１上に島状の半導体層３５が形成されている。絶縁薄膜１１上にはまた、半導体層３５と一部重なるようにしてソース電極３１とドレイン電極３２とが形成され、ＴＦＴ３０を構成している。

更にＴＦＴ３０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１２が形成されており、層間絶縁膜１２上に画素電極９が形成されている。層間絶縁膜１２を貫通してドレイン電極３２に達する画素コンタクトホール４７を介して、画素電極９とドレイン電極３２とが電気的に接続されている。これらの半導体層３５や各種配線はフォトリソグラフィによりパターニングした後エッチングすることにより、また、各絶縁膜は蒸着法やスパッタ法など通常知られた方法により適宜形成することができる。

画素電極９を覆って、ポリイミド等からなる配向膜１８が形成されている。配向膜１８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１８による配向規制方向は、先述した通り、図２における走査線３ａの延在方向と平行であり、画素電極９のスリット２９，３９の延在方向とは約５°の角度を持って交差する方向である。

対向基板２０は、基板本体２０Ａの液晶層５０側に順に形成されたカラーフィルタ２２と、カラーフィルタ２２上に形成された透過部位相差層（第１樹脂層）２６ｔ及び反射部位相差層（第２樹脂層）２６ｒを備える位相差層（樹脂層）２６と、反射部位相差層２６ｒに重なって形成された液晶層厚調整層２５と、液晶層厚調整層２５と透過部位相差層２６ｔとを覆う配向膜２８と、を備えている。

カラーフィルタ２２は、各サブ画素領域に対応して設けられた色材層を具備している。カラーフィルタ２２で、バックライト９０からの入射光を赤色、緑色、青色に変調し、各色の光を混色することでフルカラー表示が可能となる。

位相差層２６は、透過光に対して略１／２波長（λ／２）の位相差を付与するものであり、基板本体２０Ａの内面側に設けられたいわゆる内面位相差層である。かかる位相差層２６は、例えば、液晶性モノマーまたはオリゴマー（重合性液晶材料）の溶液や高分子液晶の溶液を配向膜上に塗布し、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。位相差層２６が透過光に対して付与する位相差は、その構成材料である液晶性高分子の種類や、位相差層２６の層厚によって調整することができる。本実施形態の位相差層２６の位相差は、２８０ｎｍである。

位相差層２６が備える透過部位相差層２６ｔは、サブ画素の透過表示領域Ｔに対応する平面領域に選択的に形成されており、また反射部位相差層２６ｒは、サブ画素の反射表示領域Ｒに対応する平面領域に選択的に形成されている。そして、反射表示領域Ｒに形成された反射部位相差層２６ｒの遅相軸と、透過表示領域Ｔに形成された透過部位相差層２６ｔの遅相軸とが平面視で互いに異なる方向に設定されている。位相差層２６の遅相軸については、後に詳述する。

位相差層２６は、例えば次の方法により形成することができる。まず、カラーフィルタ２２上に位相差層形成用の不図示の配向膜を形成し、この配向膜に対してマスクラビング処理を施すことで透過表示領域Ｔに位置する配向膜と反射表示領域Ｒに位置する配向膜とで異なる方向にラビング処理を施す。次いで、かかる配向膜上に、重合性液晶材料として、位相差層を構成する光官能基を有する液晶を塗布して前記ラビング方向にそれぞれ配向させ、これに光を照射して固定化する。このようにすることで、反射部位相差層２６ｒと透過部位相差層２６ｔとを単一の位相差層２６内に区画形成することができる。位相差層形成用の配向膜の配向処理に関しては、上記ラビング処理のほか、光配向処理であってもよい。

位相差層２６の上には、反射表示領域Ｒに対応した平面領域に重なる液晶層厚調整層２５が形成されている。液晶層厚調整層２５は、例えばアクリル樹脂のような光学的に活性な方位軸を持たない形成材料を用いて形成されている。液晶層厚調整層２５の層厚により、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚が透過表示領域Ｔにおける液晶層厚よりも薄い、いわゆるマルチギャップ構造となっており、両表示領域の液晶層内の光路差を揃えている。

液晶層厚調整層２５は、液晶層５０側から位相差層２６側へスロープ形状が形成された傾斜部２５ｂとなっており、該傾斜部２５ｂは全て透過表示領域Ｔに対応する平面領域に重なって形成されている。この傾斜部２５ｂの配置は本発明の特徴部分であり、傾斜部２５ｂと平面的に重なる領域における光学的な挙動については後に図を用いて詳述する。

配向膜２８は素子基板１０側の配向膜１８と同様の構成であり、配向膜２８による配向規制方向は、配向膜１８の配向規制方向と反平行であり、したがって液晶層５０は、素子基板１０と対向基板２０との間で、水平配向の初期配向状態を呈する。

また、素子基板１０の液晶層５０とは反対側の面には偏光板（第１偏光板）１４が設けられており、対向基板２０の液晶層５０とは反対側の面には偏光板（第２偏光板）２４が設けられている。

液晶層５０は、誘電異方性が正の液晶分子を有している。該液晶分子が備える常光屈折率ｎ_ｏと異常光屈折率ｎ_ｅとの差Δｎは０．１である。また、透過表示領域Ｔにおける液晶層厚は３．４μｍであり、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚は１．４μｍ（液晶層厚調整層２５の膜厚の設計値が２μｍ）である。この反射表示領域Ｒにおける液晶層厚は、透過する光にλ／４波長の位相差を付与する厚さとなっている。

また液晶層５０における位相差は、上記数値より、透過表示領域Ｔでは３４０ｎｍ、反射表示領域Ｒでは１４０ｎｍである。本実施形態の液晶表示装置１００は、以上のような構成となっている。

続いて、傾斜部２５ｂの配置位置がもたらす効果について、図を参照しながら説明する。まず、図４を用い、液晶表示装置１００の各構成部材の光学的な方位について説明した上で、図５を用いて傾斜部２５ｂと平面的に重なる領域における光学的な挙動について説明する。ここで「各構成部材の光学的な方位」とは、偏光板１４，２４の透過軸の方向であり、液晶層５０の配向方向を規定する配向膜１８,２８の配向規制方向であり、位相差層２６の遅相軸の方向である。

図４は、本実施形態の液晶表示装置１００に係る各構成部材の光学的な方位を示す説明図である。各構成部材については、図３に付した符号を用いながら説明する。

まず、図４（ａ）には、配向膜１８,２８の配向規制方向（初期配向状態における配向方向）１５１を示す。配向膜１８，２８の配向規制方向１５１は互いに略平行となっており、そのため配向膜１８，２８に挟まれる液晶層５０の液晶分子は、配向規制方向１５１に沿ったホモジニアス配向となる。図２で示した通り、配向規制方向１５１は電圧印加時の電界発生方向ｖと交差する方向となっている。以下の図４での説明においては、配向規制方向１５１と平行な方向をｘ軸方向、配向規制方向１５１と直交する方向をｙ軸方向として、各部材の光学的な方位を説明する。

図４（ｂ）には、偏光板１４の透過軸１５３と、偏光板２４の透過軸１５５とを示す。偏光板１４，２４は、それぞれの透過軸が互いに直交するクロスニコル状態で設けられており、いずれか一方の透過軸が、配向規制方向１５１と同方向となるように配置している。ここでは、配向規制方向１５１と透過軸１５３とが同じ方向となるように図示している。

図４（ｃ）には、反射部位相差層２６ｒの遅相軸１５８と、透過部位相差層２６ｔの遅相軸１５９とを示す。遅相軸１５８は、ｘ軸方向から反時計回りに傾きφ＝６７．５°だけ傾いた方向に設定されており、遅相軸１５９は、配向規制方向（ｘ軸方向）と同じ方向となるように設けられている。遅相軸１５９の方向は、ｙ軸方向と同じ方向としても構わない。

図４（ｄ）には、上述した図４（ａ）から（ｃ）の関係を同時に図示している。図に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００では、配向規制方向１５１（つまり、液晶層５０の液晶分子の初期配向方向）と、透過軸１５３と、遅相軸１５９との方向が一致している。また、これらに対し、透過軸１５５が直交し、遅相軸１５８が６７．５°の角度を持って交差している。

図５には、本発明の効果について説明する説明図であり、図４に示したような各構成部材の光学的な方位を備えた液晶表示装置の概略断面図である。ここではまず、図５（ａ）を用いて、液晶層厚調整層２５の傾斜部２５ｂが、反射表示領域Ｒと平面的に重なる領域に配置される場合に生じる不具合について説明する。次いで、図５（ｂ）を用いて、液晶層厚調整層２５の傾斜部２５ｂが、透過表示領域Ｔと平面的に重なる領域に配置される場合に生じる効果を説明する。なお、図５では、図４で示した各構成部材の光学的な方位を示す符号を括弧書きで記してある。

図５（ａ）に示すように、反射表示領域Ｒの傾斜部２５ｂと重なる領域に光Ｌが入射する場合を考える。まず、法線方向から入射する入射光Ｌ１が偏光板２４を透過すると、透過軸１５５と平行な電界の振動面を備えた直線偏光Ｌ２となって反射部位相差層２６ｒに入射する。

次いで、直線偏光Ｌ２が反射部位相差層２６ｒを透過すると、λ／２位相差板の作用により、図４のｘ−ｙ座標で示すところのｘ軸方向から反時計回りに４５°傾いた直線偏光Ｌ３となり、液晶層厚調整層２５に入射する。液晶層厚調整層２５は光学的に活性な方位軸を備えていないため、直線偏光Ｌ３は液晶層厚調整層２５内で偏光作用を受けずに透過し、液晶層５０に入射する。

液晶層５０が有する液晶分子は、初期配向状態において配向規制方向１５１と同じ方向に配向している。したがって、直線偏光Ｌ３は液晶層５０の液晶分子に対して４５°の角度を備えて入射する。即ち、直線偏光Ｌ３は、液晶層５０の液晶分子から光学的な作用を受ける角度で入射することとなる。

ここで、反射表示領域Ｒと重なる液晶層５０は、設計通り略均一な厚みに形成された平坦部２５ａと重なる領域と、設計通りではない傾斜部２５ｂと重なる領域とでは、液晶層の層厚が異なる。そのため、傾斜部２５ｂと重なる領域の液晶層５０では、スロープ形状のために生じる液晶層５０の層厚差だけ長く液晶分子から光学作用を受けることとなる。その結果、設計とは異なった偏光状態で素子基板１０内の反射共通電極で反射し、光路を逆行して偏光板２４に達する。傾斜部２５ｂと重なる領域に入射した光Ｌは、偏光状態が設計と異なった状態で偏光板２４に到達するため、偏光板２４の遮光作用で全てを遮光することができず、一部の光が透過する。この一部透過する光は、光漏れとして観察され、コントラスト比低下の原因となる。

一方で、図５（ｂ）に示すように、透過表示領域Ｔと重なる領域に傾斜部２５ｂを配置し、透過表示領域Ｔの傾斜部２５ｂと重なる領域に光Ｌが入射する場合を考える。まず、法線方向から入射する入射光Ｌ５は、偏光板１４を透過すると、透過軸１５３と平行な電界の振動面を備えた直線偏光Ｌ６となって液晶層５０に入射する。

透過軸１５３と、液晶層５０の液晶分子の配向方向である配向規制方向１５１とは、互いに平行であるため、直線偏光Ｌ６は液晶層５０の液晶分子から光学的な作用を受けないまま、傾斜部２５ｂに達する。

傾斜部２５ｂを構成する形成材料は、光学的に活性な方位軸を有していないため、直線偏光Ｌ６は傾斜部２５ｂ内においても光学的な作用を受けないまま透過部位相差層２６ｔに入射する。

透過軸１５３と遅相軸１５９とは互いに平行であるため、直線偏光Ｌ６は、液晶層５０の液晶分子から光学的な作用を受けないまま透過部位相差層２６ｔを透過し、偏光板２４に達する。偏光板２４の透過軸１５５は、偏光板１４の透過軸１５３と互いに直交しているため、透過軸１５５と直交する電界の振動面を備えた直線偏光Ｌ６は偏光板２４で遮光される。またこのような構成の場合に反射表示領域Ｒに目を向けると、反射表示領域Ｒと重なる領域には傾斜部２５ｂがないため、液晶層の厚みが変化することがなく、図５（ａ）で示した不具合が発生しない。したがって、設計通りの良好な黒表示が可能となる。

以上のように、直線偏光に対して光学活性な方位軸が直交または平行である場合には光学的な作用を受けないという光の性質を利用して、傾斜部２５ｂを透過表示領域Ｔに配置した上で、各構成部材の光学的な方位を制御することにより、光漏れを防ぎコントラスト比の高い液晶表示装置１００となる。

以上のような構成の液晶表示装置１００によれば、液晶層５０の層厚が連続的に変化し、光路差に起因した位相差が生じる原因となる傾斜部２５ｂが透過表示領域Ｔへ配置されている。ここで、傾斜部２５ｂへ入射する光は、入射光に対して光学的に活性ではない方向に配向する液晶層５０を透過するため、傾斜部２５ｂへ入射するまでに光学的な作用を受けない。そのため、傾斜部２５ｂを透過した光であっても位相差が生じず、透過部位相差層２６ｔを透過し、偏光板２４で良好に遮光される。したがって、傾斜部２５ｂが配置された透過表示領域Ｔにおいて、光漏れが無く高コントラストな表示が可能な液晶表示装置１００とすることができる。

また、本実施形態では、位相差層２６の反射部位相差層２６ｒ及び透過部位相差層２６ｔは、それぞれ異なる配向方向をなす液晶相状態の重合性液晶材料を重合して形成することとしている。そのため、容易に透過部位相差層２６ｔと反射部位相差層２６ｒとの配向方向を制御して形成することができる。また、位相差層２６を、一様な厚みの平坦な層とすることができるので、位相差層２６の層厚差や、該層厚差と傾斜部２５ｂの形状とによる複合的な液晶層厚の変化に起因する光路差が生じない。そのため、傾斜部２５ｂの配置管理を行うことで、光漏れが無く高コントラストな表示が可能となり、透過部位相差層２６ｔと反射部位相差層２６ｒとを別々に形成する場合に比べて、設計・製造が容易になる。

また、本実施形態では、反射部位相差層２６ｒの光学軸１５８は、液晶層５０の配向方向１５１に対して略６７．５°傾いて設定されており、反射部位相差層２６ｒを透過する直線偏光は液晶層５０の初期配向方向に対して略４５°傾くように設定されている。更に、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０は、非駆動時に入射光に対して略λ／４波長の位相差を付与する厚みに形成されている。このように設計された反射部位相差層２６ｒおよび液晶層５０を光が透過することで、反射表示領域Ｒに入射した直線偏光を、より広帯域な円偏光へ良好に変換することができ、反射表示のさらなる高コントラスト化を実現することができる。

なお、本実施形態においては、ＦＦＳ方式を採用することとしたが、本発明の技術思想によれば、同じく横電界方式であるＩＰＳ方式とすることもできる。

また、本実施形態において示した各構成部材の光学軸方向は一例であり、偏光板の透過軸が直交し、上述したその他の構成部材の光学軸方向が直交または平行であるという関係を満たす他の光学軸の方向を採用することもできる。

また、本実施形態においては、液晶層５０に近いスリットが形成された電極を画素電極９としてＴＦＴ３０と接続することとし、液晶層５０から遠い電極を共通電極としたが、共通電極を液晶層５０と近い電極とし、画素電極を液晶層５０から遠い電極とし、共通電極にスリットを形成しても構わない。

また、本実施形態においては、画素電極９が備える帯状電極部９ｃ，９ｄおよびスリット２９，３９の幅が異なることとしたが、帯状電極部やスリットの幅は一定であっても構わない。

また、本実施形態においては、液晶層５０が有する液晶分子は誘電率異方性が正であるとしたが、誘電率異方性が負の液晶分子を用いることとしても構わない。その場合は、液晶分子の配向方向に応じて画素電極９の帯状電極部の延在方向を変更し、例えば液晶分子の初期配向方向に対して８５°の角度を成す方向に形成することが望ましい。

また、本実施形態においては、反射表示領域Ｒに重なる共通電極１９を光反射性の金属材料で形成し反射共通電極１９ｒとしたが、共通電極をすべて光透過性の導電性材料で形成し、共通電極とは別体に光反射機能を有する光反射層を設けて反射させることとしても構わない。その場合、光反射層と液晶層との間に、画素電極と共通電極を挟持するように形成する。また、光反射層の表面に凹凸形状を付与し、光反射層で反射する光が散乱する構成であると、視野角が広い反射表示領域Ｒとすることができる。

また、本実施形態においては、駆動素子としてＴＦＴ３０を用いたが、ＴＦＤ（Thin Film Diode）を用いることもできる。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の説明図である。本実施形態の液晶表示装置２００は、第１実施形態の液晶表示装置と一部共通している。異なるのは、位相差層（樹脂層）２７が、光学的に活性な方位を持たない等方相状態で形成された等方層（第１樹脂層）２７ｔを備えることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

等方層２７ｔは等方相状態で形成されているため、透過表示領域Ｔに入射する光は、等方層２７ｔを透過する際に光学的な作用を受けない。そのため、液晶層５０の液晶分子の配向方向を、クロスニコル状態で設けられる偏光板１４，２４の透過軸のうちいずれか一方と同方向とすることで、傾斜部２５ｂを透過する光の光漏れを無くすことができる。

このような位相差層２７は、例えば次の方法により形成することができる。まず、カラーフィルタ２２上に位相差層形成用の不図示の配向膜を形成し、この配向膜に対してラビング処理を施す。次いで、かかる配向膜上に位相差層を構成する光官能基を有する液晶を塗布して前記ラビング方向にそれぞれ配向させた後、反射表示領域Ｒと重なる領域にのみ光を照射して固定化することで、反射部位相差層（第２樹脂層）２７ｒを形成する。その後、光官能基を有する液晶の等方相転移温度以上に昇温して、未硬化部分に光を照射して固定化することで、反射部位相差層２７ｒと等方層２７ｔとを単一の位相差層２７内に区画形成することができる。

以上のような構成の液晶表示装置２００によれば、液晶層５０の層厚が連続的に変化し、光路差に起因した位相差が生じる原因となる傾斜部２５ｂが透過表示領域Ｔへ配置されている。ここで、傾斜部２５ｂへ入射する光は、入射光に対して光学的に活性ではない方向に配向する液晶層５０を透過するため、傾斜部２５ｂへ入射するまでに光学的な作用を受けない。そのため、傾斜部２５ｂを透過した光であっても位相差が生じず、等方相状態の等方層２７ｔを透過し、偏光板２４で良好に遮光される。したがって、傾斜部２５ｂが配置された透過表示領域Ｔにおいて、光漏れが無く高コントラストな表示が可能な液晶表示装置２００とすることができる。

また、本実施形態では、位相差層２７の反射部位相差層２７ｒ及び等方層２７ｔは、それぞれ異なる相状態を呈する重合性液晶材料を重合して形成することとしている。そのため、容易に等方層２７ｔと反射部位相差層２７ｒとの配向状態を制御して形成することができる。また、位相差層２７を、一様な厚みで形成される平坦な層とすることができるので、位相差層２７の層厚差や、該層厚差と傾斜部２５ｂの形状とが合わさった複合的な液晶層厚の変化がなく、層厚変化に起因した光路差が生じない。そのため、傾斜部２５ｂの配置管理を行うことで、光漏れが無く高コントラストな表示が可能となり、等方層２７ｔと反射部位相差層２７ｒとを別々に形成する場合に比べて、設計・製造が容易になる。

［電子機器］
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。図７は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図７に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶表示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。これにより、本発明の液晶表示装置により構成された視野角が広くコントラスト比が高い表示部を具備した携帯電話１３００を提供することができる。

上記各実施の形態の液晶表示装置は、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、テレビジョン受像機、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、かかる構成とすることで、表示品質が高く、信頼性に優れた表示部を備えた電子機器を提供できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

第１実施形態に係る液晶表示装置の回路構成図である。 第１実施形態に係る液晶表示装置の画素領域を示す平面構成図である。 第１実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本実施形態の液晶表示装置に係る構成部材の光学的な方位を示す説明図である。 本発明の効果を説明する説明図である。 第２実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０…素子基板（第１基板）、１４…偏光板（第１偏光板）、２４…偏光板（第２偏光板）、２０…対向基板（第２基板）、２５…段差部、２５ａ…平坦部、２５ｂ…傾斜部、２６，２７…位相差層（樹脂層）、２６ｔ…透過部位相差層（第１樹脂層）、２７ｔ…等方層（第１樹脂層）、２６ｒ、２７ｒ…反射部位相差層（第２樹脂層）、５０…液晶層、１００，２００…液晶表示装置、１５１…配向規制方向（初期配向状態における配向方向）、１５３，１５５…透過軸、１５８，１５９…遅相軸、１３００…電子機器、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域、

Claims (5)

1. 互いに対向する第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記液晶層側に前記液晶層を駆動する第１電極と第２電極が設けられ、前記第１基板の前記液晶層側の一部には反射層が設けられ、１画素領域内に、前記第２基板側から入射した光を前記反射層で前記第２基板側に反射させて表示を行う反射表示領域と、前記第１基板側から入射した光を前記第２基板側に透過させて表示を行う透過表示領域と、を備えた液晶表示装置であって、
   前記液晶層は、初期配向状態において水平配向を呈し、
   前記第１基板の前記液晶層とは反対側には、前記液晶層の初期配向状態における配向方向と平行または直交する透過軸を有する第１偏光板が設けられ、
   前記第２基板の前記液晶層とは反対側には、前記第１偏光板の透過軸と直交する透過軸を有する第２偏光板が設けられ、
   前記第２基板の前記液晶層側には、前記透過表示領域に設けられた第１樹脂層と、前記反射表示領域に設けられた第２樹脂層と、を有する樹脂層が設けられ、
   前記第１樹脂層は、可視光に対し略１／２波長（波長：λ）の位相差を付与するλ／２位相差層であり、前記第１樹脂層の遅相軸と前記第１偏光板の透過軸とは互いに平行又は直交して配置され、
   前記第２樹脂層は、可視光に対し略１／２波長の位相差を付与するλ／２位相差層であって、前記第２樹脂層の遅相軸が前記液晶層の配向方向と交差する方向に設定されると共に、
   前記第１基板と前記樹脂層との間に、前記反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための段差部が設けられ、
   前記段差部の端部には、自身の厚みが連続的に変化する傾斜部が設けられ、
   前記傾斜部が前記透過表示領域に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 互いに対向する第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記液晶層側に前記液晶層を駆動する第１電極と第２電極が設けられ、前記第１基板の前記液晶層の一部には反射層が設けられ、１画素領域内に、前記第２基板側から入射した光を前記反射層で前記第２基板側に反射させて表示を行う反射表示領域と、前記第１基板側から入射した光を前記第２基板側に透過させて表示を行う透過表示領域と、を備えた液晶表示装置であって、
   前記液晶層は、初期配向状態において水平配向を呈し、
   前記第１基板の前記液晶層とは反対側には、前記液晶層の初期配向状態における配向方向と平行または直交する透過軸を有する第１偏光板が設けられ、
   前記第２基板の前記液晶層とは反対側には、前記第１偏光板の透過軸と直交する透過軸を有する第２偏光板が設けられ、
   前記第２基板の前記液晶層側には、前記透過表示領域に設けられた第１樹脂層と、前記反射表示領域に設けられた第２樹脂層と、を有する樹脂層が設けられ、
   前記第１樹脂層は、可視光に対し光学異方性を持たない等方層であり、
   前記第２樹脂層は、可視光に対し略１／２波長の位相差を付与するλ／２位相差層であって、前記第２樹脂層の遅相軸が前記液晶層の配向方向と交差する方向に設定されると共に、
   前記第１基板と前記樹脂層との間に、前記反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための段差部が設けられ、
   前記段差部の端部には、自身の厚みが連続的に変化する傾斜部が設けられ、
   前記傾斜部が前記透過表示領域に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記樹脂層は、重合性液晶材料を用いて一様な厚みに形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記反射表示領域の前記液晶層は、初期配向状態において、当該液晶層を透過する光に対して略λ／４波長の位相差を付与する厚みに設定され、前記第２樹脂層の遅相軸と前記液晶層の配向方向とでなす鋭角が６７.５°であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えることを特徴とする電子機器。

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