液晶表示装置および電子機器
【課題】 所望の透過表示品位を実現することができる半透過反射型の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを有し、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚ｄｒが透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚ｄｔよりも大きい。
【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを有し、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚ｄｒが透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚ｄｔよりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に透過表示と反射表示の双方で表示を行う半透過反射型液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射表示と透過表示の２つの表示方式を兼ね備えた、いわゆる半透過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。この種の半透過反射型液晶表示装置としては、光透過部を有する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、液晶層透過後に下基板内面の反射膜により反射され、再び液晶層透過後に上基板側から射出され、表示に寄与する。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、反射膜の光透過部から液晶層を透過した後に上基板側から外部に出射され、表示に寄与する。この場合、反射膜の光透過部が形成された領域が透過表示領域となり、それ以外の領域が反射表示領域となる。
【０００３】
半透過反射型液晶表示装置において、偏光状態の変化は、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層の層厚ｄとの積（リタデーションΔｎ・ｄ）の関数となるため、この値を最適化すれば視認性の良い表示が得られる。しかしながら、透過表示光は液晶層を一度だけ通過するのに対して反射表示光は往復で液晶層を２回通過することになるので、透過表示光、反射表示光の双方に対してリタデーションΔｎ・ｄを最適化するのは困難である。そのため、反射表示の視認性が良くなるように液晶層厚を設定すると透過表示が犠牲となる。逆に、透過表示の視認性が良くなるように液晶層厚を設定すると反射表示が犠牲となる。
【０００４】
そこで、下記の特許文献１には、反射表示領域における液晶層厚を透過表示領域における液晶層厚よりも小さくする構成が開示されている。このような構成はマルチギャップ方式と称せられ、例えば、下基板の透明電極の下層側かつ反射膜の上層側に、透過表示領域に相当する部分が開口部となった液晶層厚調整層を設けることによって実現できる。すなわち、透過表示領域では反射表示領域と比較して液晶層厚調整層の膜厚分だけ液晶層の層厚が大きくなるので、透過表示光、反射表示光の双方に対してリタデーションΔｎ・ｄを最適化することができる。例えば具体的には、透過表示領域の液晶層厚を反射表示領域の液晶層厚の略２倍とすれば、透過表示領域と反射表示領域のリタデーションを一致させることができる。その結果、透過表示、反射表示ともにコントラストの高い表示を得ることができる。
【特許文献１】特開平１１−２４２２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今の半透過反射型液晶表示装置の市場においては、反射時の表示品位よりも透過時の表示品位の方が重視される傾向がある。ところが、上記マルチギャップ方式を採用した従来の液晶表示装置においては、反射表示領域の液晶層厚が透過表示領域の液晶層厚よりも薄いため、設計上必要な液晶層厚が反射表示領域側で制約されてしまい、透過表示領域の液晶層厚をあまり薄くすることができない。そのため、透過時の表示品位を重視したいにもかかわらず、所望の透過表示品位を得ることが困難であった。例えば、装置設計上で透過表示領域の液晶層厚を２μｍにするのが好ましいことが判っても、その場合には反射表示領域の液晶層厚を１μｍにしなければならず、１μｍの液晶層厚を液晶セル内に実際に形成することが困難なため、透過表示領域の液晶層厚２μｍを実現することができない、というような問題があった。
【０００６】
また、上記従来の特許文献１に記載のように、液晶層厚調整層を用いて液晶層の層厚を調整するには、液晶層厚調整層をかなり厚く形成する必要があり、このような厚い層の形成には例えば感光性樹脂などが好適に用いられる。しかしながら、このような構成を液晶セル内で実現しようとすると、階段状の段差を形成するのが難しく、透過表示領域と反射表示領域との境界部分に感光性樹脂のスロープ部（傾斜部）ができてしまうのが避けられない。そのため、垂直配向モードでありながら、スロープ部では液晶が基板面に対して斜めに配向してしまい、この部分が表示のコントラストを低下させる原因になる、という問題があった。
【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、所望の透過表示品位を実現することができる半透過反射型の液晶表示装置、およびそれを備えた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、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、前記一対の基板のうちの一方の基板の外面から入射される光を透過して透過表示を行う透過表示領域と、他方の基板の外面から入射される光を反射して反射表示を行う反射表示領域とを有し、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大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の構成においては、従来のマルチギャップ方式の液晶表示装置とは逆に、反射表示領域での液晶層厚が透過表示領域での液晶層厚よりも大きいので、設計上の液晶層厚が反射表示領域側で制約されることがなく、透過表示領域の液晶層厚を適切に設定することができる。その結果、反射表示を維持したままで所望の透過表示品位を得ることができ、特に透過表示を重視した液晶表示装置に好適な技術を提供することができる。
【００１０】
上記本発明の液晶表示装置において、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面に、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大きくする液晶層厚調整層を設けることが望ましい。
この構成によれば、基板上に例えば感光性樹脂等を用いて液晶層厚調整層を形成することにより、上記のような反射表示領域と透過表示領域とで液晶層厚の差異を有する液晶表示装置を容易に実現することができる。
【００１１】
また、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の略１．５倍とすることが望ましい。
一般に、反射表示領域と透過表示領域とでは透過率−電圧特性（Ｔ−Ｖ特性）が異なる。ところが上記のような層厚の関係に設定した場合には、反射表示と透過表示のＴ−Ｖ曲線のピークの位置が一致する箇所が生じるので、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層に同一の電圧を印加して反射表示と透過表示の双方で明暗表示が可能となる。反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚の１．５倍としたときの反射表示と透過表示のＴ−Ｖ曲線については、［発明を実施するための最良の形態］の項で具体的に示す。また、従来のマルチギャップ構造は透過表示領域の液晶層厚が反射表示領域の液晶層厚の２倍であったのに対し、本発明のマルチギャップ構造は反射表示領域の液晶層厚が透過表示領域の液晶層厚の１．５倍であるため、感光性樹脂等を用いて形成する液晶層厚調整層の層厚が薄くて済む。そのため、液晶層厚調整層のスロープ部（傾斜部）に起因するコントラストの低下を抑えることができる。また、液晶層厚調整層の層厚が薄くなることで製造も容易になる。
【００１２】
あるいは、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層への印加電圧を異ならせることが望ましい。
上述したように、反射表示領域と透過表示領域とでＴ−Ｖ特性が異なるため、反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚の１．５倍としなかった場合には、反射表示と透過表示のＴ−Ｖ曲線のピークの位置が一致しない。その場合、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層への印加電圧を異ならせれば、すなわち、反射表示、透過表示それぞれのＴ−Ｖ曲線のピーク位置に対応した異なる電圧を印加すれば、反射表示と透過表示の双方で明暗表示が可能となる。
【００１３】
また、カラー表示を考えた場合、すなわち赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の異なる色表示を行う複数のサブ画素領域を有する場合、反射表示領域における液晶層の層厚を、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなるように設定することが望ましい。あるいは、反射表示領域における前記液晶層への印加電圧を、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなるように設定することが望ましい。
【００１４】
異なる色（波長）の色光のことを考慮すると、屈折率の波長分散があるために色（波長）毎にリタデーションが異なり、Ｔ−Ｖ特性が異なる。具体的には、リタデーションが青色光、緑色光、赤色光の順に大きくなり、反射表示のＴ−Ｖ曲線が青色光、緑色光、赤色光の順に電圧の高い側にシフトする。したがって、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域において液晶層厚、または印加電圧を上記のような大小関係に設定すれば、各色毎に反射表示のコントラストを最適化することができる。
【００１５】
また、前記液晶層は、初期配向状態が基板面に対して略垂直であり、誘電率異方性が負の液晶からなることが望ましい。
本発明は垂直配向モードの液晶表示装置に好適なものであり、この構成によれば、高コントラスト、広視野角の液晶表示装置を実現することができる。
【００１６】
本発明の電子機器は、上記本発明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、特に透過表示の品位に優れた半透過反射型の液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
本実施の形態では、アクティブマトリクス方式の半透過反射型の液晶表示装置の例を挙げて説明する。図１は本実施の形態の液晶表示装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図３は、電気光学装置（液晶表示装置）の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、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ある。
【００１８】
[液晶表示装置の全体構成]
図１および図２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１および外部回路実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。
【００１９】
なお、データ線駆動回路２０１および走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０上の端子群とを異方性導電膜を介して接続するようにしてもよい。液晶表示装置１００においては、使用する液晶の種類、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
【００２０】
このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図３に示すように、複数のドット（サブ画素）１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらのドット１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、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３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。また、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。符号３ｂは蓄積容量６０を構成する容量線である。
【００２１】
［１サブ画素の詳細構成］
図４は、本実施の形態の液晶表示装置１００の画像を構成する１つのサブ画素１００ａの概略構成を示す平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。なお、ＴＦＴアレイ基板１０上には、実際にはデータ線６ａ、走査線３ａ等の配線やＴＦＴ３０等が形成されているが、図４においてはこれら配線やＴＦＴ等の図示は省略する。本実施の形態の液晶表示装置１００はカラー表示を行うものであって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の隣り合う３つのサブ画素で１つの画素が構成されている。
【００２２】
図４に示すように、後述する対向基板上に格子状に設けられた遮光膜４０（ブラックマトリクス）によって区画された領域が１つのサブ画素１００ａを構成している。また、対向基板上には反射膜４２が設けられている。反射膜４２の中央部には開口部４２ａが設けられている。この構成により、反射膜４２の開口部４２ａが、後述するバックライトからの射出光を用いて透過表示を行う透過表示領域Ｔ、反射膜４２の存在する部分が上基板側から入射する外光を用いて反射表示を行う反射表示領域Ｒとなっている。そして、反射表示領域Ｒは、後述するように反射光が散乱して射出される構成となっている。
【００２３】
本実施の形態の液晶表示装置１００は、図５に示すように、上下に対向配置された透明のガラス等からなるＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の間に液晶層５０が挟持された基本構造を具備している。液晶層５０は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶から構成されている。液晶は、屈折率異方性Δｎが０．１、誘電率（垂直）εｖが９、誘電率（平行）εｐが４、弾性係数がＫ１１＝１０，Ｋ２２＝５，Ｋ３３＝１５のものを用いる。
【００２４】
対向基板２０は透明のガラス、石英等からなる基板本体１ａから構成されている。対向基板２０の外面側には、光源６１および導光板６２等を備えたバックライト６０が備えられている。ＴＦＴアレイ基板１０の外面側（観察者側）には、位相差板１２と偏光板１３とが配置され、対向基板２０の外面側（バックライト６０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、上側から入射する外光、および下側から入射するバックライト光に対し一方向の直線偏光のみを透過させるものである。また、位相差板１２，１４は、偏光板１３，１５を透過した直線偏光を略円偏光（楕円偏光を含む）に変換するものである。したがって、偏光板１３，１５と位相差板１２，１４とで円偏光入射手段として機能する。２枚の偏光板１３，１５の透過軸は直交（クロスニコル）配置されている。
【００２５】
対向基板２０の内面側には、アルミニウム、銀等の光反射率の高い金属材料からなる反射膜４２が形成されている。上述したように、反射膜４２の中央部には、透過表示領域Ｔを構成する開口部４２ａが設けられている。反射膜４２の表面には、例えばアクリル樹脂等からなる下地絶縁層２５の表面形状を反映した凹凸が形成されている。この凹凸により反射光が散乱し、反射表示の視認性が向上する。対向基板２０の内面側における開口部４２ａ内を含む反射膜４２上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層を有するカラーフィルター４５が設けられている。
【００２６】
なお、本実施形態では、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで一様のカラーフィルター４５を設けているが、この構成に代えて、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとでカラーフィルターを作り分け、透過表示用カラーフィルターと反射表示用カラーフィルターとで分光特性が異なり、透過表示用カラーフィルターの色純度を反射表示用カラーフィルターよりも高くしたものを設けるようにしてもよい。この構成とすれば、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒにおける色の濃淡のバランスを調整することができる。
【００２７】
カラーフィルター４５上には、液晶層５０にお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厚調整層（絶縁層）４６が透過表示領域Ｔに対応して形成されている。具体的には、液晶層厚調整層４６を形成したことで反射表示領域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５０の層厚よりも大きくなっている。本実施形態の場合、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが７．２μｍ、透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔが４．８μｍであり、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍となっている。また、図示はしないが、液晶層厚調整層４６の縁部の反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界領域は、実際には基板面から所定の角度で傾斜した傾斜面となっている。液晶層厚調整層４６には、例えば感光性アクリル樹脂等の透光性を有する絶縁材料が用いられる。
【００２８】
また、対向基板２０の内面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる対向電極２１がカラーフィルター４５および液晶層厚調整層４６を覆うように全面に形成され、さらに対向電極２１上には例えばポリイミド等の高分子材料膜からなる垂直配向膜２２が形成されている。
【００２９】
一方、ＴＦＴアレイ基板１０は透明のガラス、石英等からなる基板本体２ａから構成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極９が設けられている。画素電極９上には、対向基板２０側と同様、例えばポリイミド等の高分子材料膜からなる垂直配向膜２３が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の双方の配向膜には、ともに垂直配向処理が施されているが、さらにラビング処理などにより液晶分子にプレチルトを付与しても良い。
【００３０】
本実施形態の液晶表示装置１００によれば、従来のマルチギャップ方式の液晶表示装置とは逆に反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔよりも大きいので、設計上の液晶層厚が反射表示領域側で制約されることがなく、透過表示領域の液晶層厚を適切に設定することができる。その結果、反射表示を維持したままで所望の透過表示品位を得ることができ、特に透過表示を重視した液晶表示装置に好適な技術を提供することができる。また、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒを透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍に設定しているので、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔで液晶層に同一の電圧を印加して反射表示と透過表示の双方で明暗表示が可能となる。以下にその根拠を説明する。
【００３１】
図６は、本発明者が行ったシミュレーション結果を示しており、本実施形態の液晶表示装置１００における反射表示と透過表示での透過率−電圧特性（Ｔ−Ｖ曲線）を示したものである。本実施形態において、液晶層５０のΔｎが０．１、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが７．２μｍ、透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔが４．８μｍであるから、反射表示領域Ｒのリタデーションは０．７２、透過表示領域Ｔのリタデーションは０．４８となる。リタデーション０．７２の反射表示のＴ−Ｖ曲線を実線、リタデーション０．４８の透過表示のＴ−Ｖ曲線を１点鎖線で示した。一方、反射表示の比較例として、従来のマルチギャップ構造、すなわち反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の１／２とした場合（反射表示領域の液晶層厚が２．４μｍ、リタデーションが０．２４）のＴ−Ｖ曲線を破線で示した。
【００３２】
図６から判るように、リタデーション０．４８の透過表示のＴ−Ｖ曲線（１点鎖線）とリタデーション０．２４の反射表示のＴ−Ｖ曲線（破線）がほぼ一致していることから、従来のマルチギャップ構造で透過表示、反射表示ともに良好なコントラストが得られることがわかる。ただし、従来のマルチギャップ構造では液晶層厚が反射表示領域側で制約されてしまうので、透過表示の設計には不利になる、という欠点がある。これに対して、リタデーション０．４８の透過表示のＴ−Ｖ曲線（１点鎖線）とリタデーション０．７２の反射表示のＴ−Ｖ曲線（実線）を比較すると、曲線の形は全く異なるものの、曲線のピーク位置が電圧Ｖ＝３．１Ｖのところで一致している。したがって、例えば電圧Ｖ＝０Ｖ（電圧無印加状態）と電圧Ｖ＝３．１Ｖとで液晶の駆動を行えば、反射表示、透過表示ともに電圧Ｖ＝０Ｖで暗表示（２枚の偏光板の直交状態と同じ暗さ）、電圧Ｖ＝３．１Ｖで明表示（透過表示の透過率：４８％、反射表示の透過率：４２％）を行うことができる。
【００３３】
さらに本実施の形態の場合、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒを透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍に設定しているので、感光性アクリル樹脂等を用いて形成する液晶層厚調整層４６の層厚が従来のマルチギャップ構造（２倍）の場合に比べて薄くて済む。そのため、液晶層厚調整層４６のスロープ部（傾斜部）の面積が小さくなり、スロープ部に起因するコントラストの低下を抑えることができる。また、液晶層厚調整層４６の層厚が薄くなることで製造も容易になる。
【００３４】
なお、本実施形態では、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒを透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍に設定し、反射表示と透過表示を同一の印加電圧で駆動する例を示したが、反射表示領域Ｒの液晶層厚を透過表示領域Ｔの液晶層厚の１．５倍とせずに、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで液晶層５０への印加電圧を異ならせる構成としても良い。
【００３５】
図６の場合と異なり、反射表示領域Ｒの液晶層厚を透過表示領域Ｔの液晶層厚の１．５倍としない場合には、反射表示と透過表示のＴ−Ｖ曲線のピーク位置が一致しない。したがって、その場合には反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔで異なる電圧、すなわち反射表示領域ＲでＴ−Ｖ曲線がピークを示す電圧、透過表示領域ＴでＴ−Ｖ曲線がピークを示す電圧をそれぞれの領域に印加すれば、反射表示と透過表示の双方で明暗表示が可能となる。反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで液晶層５０への印加電圧を異ならせるための具体的な手段としては、（１）反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔを別々のＴＦＴ（スイッチング素子）、別々の画素電極で駆動する、（２）同一のＴＦＴ（スイッチング素子）、画素電極で駆動した場合でも画素電極９上に反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異なる膜厚の誘電体膜を配置することで液晶層５０に実効的に印加される電圧を変える、等の方法が考えられる。
【００３６】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態について図７に基づいて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と全く同様であり、異なる色のサブ画素毎に構成を変えている点のみが第１実施形態と異なっている。よって、液晶表示装置の基本構成部分の説明は省略する。
【００３７】
本実施形態の液晶表示装置は、第１実施形態と同様、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍となっている。しかしながら、異なる色のサブ画素間で見ると、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０への印加電圧は一致しているが、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０への印加電圧が、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなるように設定されている。例えば、青色サブ画素領域が２．７Ｖ、緑色サブ画素領域が３．１Ｖ、赤色サブ画素領域が３．９Ｖに設定されている。透過表示領域Ｔにおける液晶層５０への印加電圧は３．１Ｖである。
【００３８】
第１実施形態において示した図６のＴ−Ｖ特性は色（波長）の違いを考慮しておらず、透過光、反射光のＹ値（明度）で示したものであった。ここで、異なる色（波長）の色光毎に考えると、屈折率の波長分散があるために色（波長）毎にリタデーションが異なり、Ｔ−Ｖ曲線が異なる。
【００３９】
図７は、本発明者が行ったシミュレーション結果を示しており、色毎の反射表示の透過率−電圧特性（Ｔ−Ｖ曲線）を示している。液晶層５０のΔｎ、液晶層厚ｄｒ等の諸条件は、第１実施形態と同様である。反射表示領域のリタデーションは０．７２である。図７では、青色光（波長：４５０ｎｍ）のＴ−Ｖ曲線を破線、緑色光（波長：５５０ｎｍ）のＴ−Ｖ曲線を実線、赤色光（波長：６５０ｎｍ）のＴ−Ｖ曲線を１点鎖線で示した。
【００４０】
図７に示したように、リタデーションが青色光、緑色光、赤色光の順に大きくなり、Ｔ−Ｖ曲線が青色光、緑色光、赤色光の順に電圧の高い側にシフトしている。各Ｔ−Ｖ曲線のピーク位置（２つのピークのうちの電圧が高い側）の電圧は、青色光が２．７Ｖ、緑色サブ画素領域が３．１Ｖ、赤色サブ画素領域が３．９Ｖである。したがって、各色のサブ画素毎に反射表示領域Ｒにおける液晶層５０への印加電圧を上記の値に設定すれば、各色毎の透過率が最も高くなるため、全体として明るく、高コントラストの表示が得られる。
【００４１】
なお、本実施形態では反射表示領域Ｒにおける液晶層５０への印加電圧を、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくする例を示したが、これに代えて、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚を、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなるように設定しても良い。この構成でも上記と同様な効果が得られる。
【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８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
図８に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、特に透過表示品位に優れた表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００４３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では液晶層に垂直配向液晶を用いた例を示したが、ツイストしていないホモジニアス配向液晶を用いることもできる。反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚よりも大きくする手段としては、透過表示領域に液晶層厚調整層を設ける以外の他の手段を用いても良い。また、スイッチング素子に薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。
【図３】同、液晶表示装置の表示部の等価回路図である。
【図４】同、液晶表示装置の１つのサブ画素を示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図６】同、液晶表示装置のＴ−Ｖ曲線を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態の液晶表示装置のＴ−Ｖ曲線を示す図である。
【図８】本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、２１…対向電極、４６…液晶層厚調整層、５０…液晶層、１００…液晶表示装置、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域、ｄｒ…反射表示領域の液晶層厚、ｄｔ…透過表示領域の液晶層厚
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に透過表示と反射表示の双方で表示を行う半透過反射型液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
反射表示と透過表示の２つの表示方式を兼ね備えた、いわゆる半透過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。この種の半透過反射型液晶表示装置としては、光透過部を有する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、液晶層透過後に下基板内面の反射膜により反射され、再び液晶層透過後に上基板側から射出され、表示に寄与する。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、反射膜の光透過部から液晶層を透過した後に上基板側から外部に出射され、表示に寄与する。この場合、反射膜の光透過部が形成された領域が透過表示領域となり、それ以外の領域が反射表示領域となる。
【０００３】
半透過反射型液晶表示装置において、偏光状態の変化は、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層の層厚ｄとの積（リタデーションΔｎ・ｄ）の関数となるため、この値を最適化すれば視認性の良い表示が得られる。しかしながら、透過表示光は液晶層を一度だけ通過するのに対して反射表示光は往復で液晶層を２回通過することになるので、透過表示光、反射表示光の双方に対してリタデーションΔｎ・ｄを最適化するのは困難である。そのため、反射表示の視認性が良くなるように液晶層厚を設定すると透過表示が犠牲となる。逆に、透過表示の視認性が良くなるように液晶層厚を設定すると反射表示が犠牲となる。
【０００４】
そこで、下記の特許文献１には、反射表示領域における液晶層厚を透過表示領域における液晶層厚よりも小さくする構成が開示されている。このような構成はマルチギャップ方式と称せられ、例えば、下基板の透明電極の下層側かつ反射膜の上層側に、透過表示領域に相当する部分が開口部となった液晶層厚調整層を設けることによって実現できる。すなわち、透過表示領域では反射表示領域と比較して液晶層厚調整層の膜厚分だけ液晶層の層厚が大きくなるので、透過表示光、反射表示光の双方に対してリタデーションΔｎ・ｄを最適化することができる。例えば具体的には、透過表示領域の液晶層厚を反射表示領域の液晶層厚の略２倍とすれば、透過表示領域と反射表示領域のリタデーションを一致させることができる。その結果、透過表示、反射表示ともにコントラストの高い表示を得ることができる。
【特許文献１】特開平１１−２４２２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今の半透過反射型液晶表示装置の市場においては、反射時の表示品位よりも透過時の表示品位の方が重視される傾向がある。ところが、上記マルチギャップ方式を採用した従来の液晶表示装置においては、反射表示領域の液晶層厚が透過表示領域の液晶層厚よりも薄いため、設計上必要な液晶層厚が反射表示領域側で制約されてしまい、透過表示領域の液晶層厚をあまり薄くすることができない。そのため、透過時の表示品位を重視したいにもかかわらず、所望の透過表示品位を得ることが困難であった。例えば、装置設計上で透過表示領域の液晶層厚を２μｍにするのが好ましいことが判っても、その場合には反射表示領域の液晶層厚を１μｍにしなければならず、１μｍの液晶層厚を液晶セル内に実際に形成することが困難なため、透過表示領域の液晶層厚２μｍを実現することができない、というような問題があった。
【０００６】
また、上記従来の特許文献１に記載のように、液晶層厚調整層を用いて液晶層の層厚を調整するには、液晶層厚調整層をかなり厚く形成する必要があり、このような厚い層の形成には例えば感光性樹脂などが好適に用いられる。しかしながら、このような構成を液晶セル内で実現しようとすると、階段状の段差を形成するのが難しく、透過表示領域と反射表示領域との境界部分に感光性樹脂のスロープ部（傾斜部）ができてしまうのが避けられない。そのため、垂直配向モードでありながら、スロープ部では液晶が基板面に対して斜めに配向してしまい、この部分が表示のコントラストを低下させる原因になる、という問題があった。
【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、所望の透過表示品位を実現することができる半透過反射型の液晶表示装置、およびそれを備えた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、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、前記一対の基板のうちの一方の基板の外面から入射される光を透過して透過表示を行う透過表示領域と、他方の基板の外面から入射される光を反射して反射表示を行う反射表示領域とを有し、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大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の構成においては、従来のマルチギャップ方式の液晶表示装置とは逆に、反射表示領域での液晶層厚が透過表示領域での液晶層厚よりも大きいので、設計上の液晶層厚が反射表示領域側で制約されることがなく、透過表示領域の液晶層厚を適切に設定することができる。その結果、反射表示を維持したままで所望の透過表示品位を得ることができ、特に透過表示を重視した液晶表示装置に好適な技術を提供することができる。
【００１０】
上記本発明の液晶表示装置において、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面に、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大きくする液晶層厚調整層を設けることが望ましい。
この構成によれば、基板上に例えば感光性樹脂等を用いて液晶層厚調整層を形成することにより、上記のような反射表示領域と透過表示領域とで液晶層厚の差異を有する液晶表示装置を容易に実現することができる。
【００１１】
また、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の略１．５倍とすることが望ましい。
一般に、反射表示領域と透過表示領域とでは透過率−電圧特性（Ｔ−Ｖ特性）が異なる。ところが上記のような層厚の関係に設定した場合には、反射表示と透過表示のＴ−Ｖ曲線のピークの位置が一致する箇所が生じるので、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層に同一の電圧を印加して反射表示と透過表示の双方で明暗表示が可能となる。反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚の１．５倍としたときの反射表示と透過表示のＴ−Ｖ曲線については、［発明を実施するための最良の形態］の項で具体的に示す。また、従来のマルチギャップ構造は透過表示領域の液晶層厚が反射表示領域の液晶層厚の２倍であったのに対し、本発明のマルチギャップ構造は反射表示領域の液晶層厚が透過表示領域の液晶層厚の１．５倍であるため、感光性樹脂等を用いて形成する液晶層厚調整層の層厚が薄くて済む。そのため、液晶層厚調整層のスロープ部（傾斜部）に起因するコントラストの低下を抑えることができる。また、液晶層厚調整層の層厚が薄くなることで製造も容易になる。
【００１２】
あるいは、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層への印加電圧を異ならせることが望ましい。
上述したように、反射表示領域と透過表示領域とでＴ−Ｖ特性が異なるため、反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚の１．５倍としなかった場合には、反射表示と透過表示のＴ−Ｖ曲線のピークの位置が一致しない。その場合、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層への印加電圧を異ならせれば、すなわち、反射表示、透過表示それぞれのＴ−Ｖ曲線のピーク位置に対応した異なる電圧を印加すれば、反射表示と透過表示の双方で明暗表示が可能となる。
【００１３】
また、カラー表示を考えた場合、すなわち赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の異なる色表示を行う複数のサブ画素領域を有する場合、反射表示領域における液晶層の層厚を、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなるように設定することが望ましい。あるいは、反射表示領域における前記液晶層への印加電圧を、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなるように設定することが望ましい。
【００１４】
異なる色（波長）の色光のことを考慮すると、屈折率の波長分散があるために色（波長）毎にリタデーションが異なり、Ｔ−Ｖ特性が異なる。具体的には、リタデーションが青色光、緑色光、赤色光の順に大きくなり、反射表示のＴ−Ｖ曲線が青色光、緑色光、赤色光の順に電圧の高い側にシフトする。したがって、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域において液晶層厚、または印加電圧を上記のような大小関係に設定すれば、各色毎に反射表示のコントラストを最適化することができる。
【００１５】
また、前記液晶層は、初期配向状態が基板面に対して略垂直であり、誘電率異方性が負の液晶からなることが望ましい。
本発明は垂直配向モードの液晶表示装置に好適なものであり、この構成によれば、高コントラスト、広視野角の液晶表示装置を実現することができる。
【００１６】
本発明の電子機器は、上記本発明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、特に透過表示の品位に優れた半透過反射型の液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図６を参照して説明する。
本実施の形態では、アクティブマトリクス方式の半透過反射型の液晶表示装置の例を挙げて説明する。図１は本実施の形態の液晶表示装置を各構成要素とともに対向基板の側から見た平面図であり、図２は図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。図３は、電気光学装置（液晶表示装置）の画像表示領域においてマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路図である。なお、以下の説明に用いた各図においては、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ある。
【００１８】
[液晶表示装置の全体構成]
図１および図２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とがシール材５２によって貼り合わされ、このシール材５２によって区画された領域内に液晶層５０が封入されている。シール材５２の形成領域の内側の領域には、遮光性材料からなる遮光膜（周辺見切り）５３が形成されている。シール材５２の外側の領域には、データ線駆動回路２０１および外部回路実装端子２０２がＴＦＴアレイ基板１０の一辺に沿って形成されており、この一辺に隣接する２辺に沿って走査線駆動回路２０４が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の残る一辺には、画像表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路２０４の間を接続するための複数の配線２０５が設けられている。また、対向基板２０の角部においては、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための基板間導通材２０６が配設されている。
【００１９】
なお、データ線駆動回路２０１および走査線駆動回路２０４をＴＦＴアレイ基板１０の上に形成する代わりに、例えば、駆動用ＬＳＩが実装されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）基板とＴＦＴアレイ基板１０上の端子群とを異方性導電膜を介して接続するようにしてもよい。液晶表示装置１００においては、使用する液晶の種類、すなわち、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード等の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、位相差板、偏光板等が所定の向きに配置されるが、ここでは図示を省略する。
【００２０】
このような構造を有する液晶表示装置１００の画像表示領域においては、図３に示すように、複数のドット（サブ画素）１００ａがマトリクス状に構成されているとともに、これらのドット１００ａの各々には、画素スイッチング用のＴＦＴ３０が形成されており、画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを供給するデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次で供給してもよく、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３ａが電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線３ａにパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍをこの順に線順次で印加するように構成されている。画素電極９は、ＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオン状態とすることにより、データ線６ａから供給される画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを各画素に所定のタイミングで書き込む。このようにして画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、図２に示す対向基板２０の対向電極２１との間で一定期間保持される。また、保持された画素信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがリークするのを防ぐために、画素電極９と対向電極２１との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量６０が付加されている。符号３ｂは蓄積容量６０を構成する容量線である。
【００２１】
［１サブ画素の詳細構成］
図４は、本実施の形態の液晶表示装置１００の画像を構成する１つのサブ画素１００ａの概略構成を示す平面図である。図５は、図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。なお、ＴＦＴアレイ基板１０上には、実際にはデータ線６ａ、走査線３ａ等の配線やＴＦＴ３０等が形成されているが、図４においてはこれら配線やＴＦＴ等の図示は省略する。本実施の形態の液晶表示装置１００はカラー表示を行うものであって、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の隣り合う３つのサブ画素で１つの画素が構成されている。
【００２２】
図４に示すように、後述する対向基板上に格子状に設けられた遮光膜４０（ブラックマトリクス）によって区画された領域が１つのサブ画素１００ａを構成している。また、対向基板上には反射膜４２が設けられている。反射膜４２の中央部には開口部４２ａが設けられている。この構成により、反射膜４２の開口部４２ａが、後述するバックライトからの射出光を用いて透過表示を行う透過表示領域Ｔ、反射膜４２の存在する部分が上基板側から入射する外光を用いて反射表示を行う反射表示領域Ｒとなっている。そして、反射表示領域Ｒは、後述するように反射光が散乱して射出される構成となっている。
【００２３】
本実施の形態の液晶表示装置１００は、図５に示すように、上下に対向配置された透明のガラス等からなるＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の間に液晶層５０が挟持された基本構造を具備している。液晶層５０は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶から構成されている。液晶は、屈折率異方性Δｎが０．１、誘電率（垂直）εｖが９、誘電率（平行）εｐが４、弾性係数がＫ１１＝１０，Ｋ２２＝５，Ｋ３３＝１５のものを用いる。
【００２４】
対向基板２０は透明のガラス、石英等からなる基板本体１ａから構成されている。対向基板２０の外面側には、光源６１および導光板６２等を備えたバックライト６０が備えられている。ＴＦＴアレイ基板１０の外面側（観察者側）には、位相差板１２と偏光板１３とが配置され、対向基板２０の外面側（バックライト６０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、上側から入射する外光、および下側から入射するバックライト光に対し一方向の直線偏光のみを透過させるものである。また、位相差板１２，１４は、偏光板１３，１５を透過した直線偏光を略円偏光（楕円偏光を含む）に変換するものである。したがって、偏光板１３，１５と位相差板１２，１４とで円偏光入射手段として機能する。２枚の偏光板１３，１５の透過軸は直交（クロスニコル）配置されている。
【００２５】
対向基板２０の内面側には、アルミニウム、銀等の光反射率の高い金属材料からなる反射膜４２が形成されている。上述したように、反射膜４２の中央部には、透過表示領域Ｔを構成する開口部４２ａが設けられている。反射膜４２の表面には、例えばアクリル樹脂等からなる下地絶縁層２５の表面形状を反映した凹凸が形成されている。この凹凸により反射光が散乱し、反射表示の視認性が向上する。対向基板２０の内面側における開口部４２ａ内を含む反射膜４２上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各着色層を有するカラーフィルター４５が設けられている。
【００２６】
なお、本実施形態では、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで一様のカラーフィルター４５を設けているが、この構成に代えて、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとでカラーフィルターを作り分け、透過表示用カラーフィルターと反射表示用カラーフィルターとで分光特性が異なり、透過表示用カラーフィルターの色純度を反射表示用カラーフィルターよりも高くしたものを設けるようにしてもよい。この構成とすれば、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒにおける色の濃淡のバランスを調整することができる。
【００２７】
カラーフィルター４５上には、液晶層５０にお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厚調整層（絶縁層）４６が透過表示領域Ｔに対応して形成されている。具体的には、液晶層厚調整層４６を形成したことで反射表示領域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５０の層厚よりも大きくなっている。本実施形態の場合、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが７．２μｍ、透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔが４．８μｍであり、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍となっている。また、図示はしないが、液晶層厚調整層４６の縁部の反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界領域は、実際には基板面から所定の角度で傾斜した傾斜面となっている。液晶層厚調整層４６には、例えば感光性アクリル樹脂等の透光性を有する絶縁材料が用いられる。
【００２８】
また、対向基板２０の内面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる対向電極２１がカラーフィルター４５および液晶層厚調整層４６を覆うように全面に形成され、さらに対向電極２１上には例えばポリイミド等の高分子材料膜からなる垂直配向膜２２が形成されている。
【００２９】
一方、ＴＦＴアレイ基板１０は透明のガラス、石英等からなる基板本体２ａから構成されている。ＴＦＴアレイ基板１０の内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極９が設けられている。画素電極９上には、対向基板２０側と同様、例えばポリイミド等の高分子材料膜からなる垂直配向膜２３が形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２０の双方の配向膜には、ともに垂直配向処理が施されているが、さらにラビング処理などにより液晶分子にプレチルトを付与しても良い。
【００３０】
本実施形態の液晶表示装置１００によれば、従来のマルチギャップ方式の液晶表示装置とは逆に反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔよりも大きいので、設計上の液晶層厚が反射表示領域側で制約されることがなく、透過表示領域の液晶層厚を適切に設定することができる。その結果、反射表示を維持したままで所望の透過表示品位を得ることができ、特に透過表示を重視した液晶表示装置に好適な技術を提供することができる。また、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒを透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍に設定しているので、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔで液晶層に同一の電圧を印加して反射表示と透過表示の双方で明暗表示が可能となる。以下にその根拠を説明する。
【００３１】
図６は、本発明者が行ったシミュレーション結果を示しており、本実施形態の液晶表示装置１００における反射表示と透過表示での透過率−電圧特性（Ｔ−Ｖ曲線）を示したものである。本実施形態において、液晶層５０のΔｎが０．１、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが７．２μｍ、透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔが４．８μｍであるから、反射表示領域Ｒのリタデーションは０．７２、透過表示領域Ｔのリタデーションは０．４８となる。リタデーション０．７２の反射表示のＴ−Ｖ曲線を実線、リタデーション０．４８の透過表示のＴ−Ｖ曲線を１点鎖線で示した。一方、反射表示の比較例として、従来のマルチギャップ構造、すなわち反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の１／２とした場合（反射表示領域の液晶層厚が２．４μｍ、リタデーションが０．２４）のＴ−Ｖ曲線を破線で示した。
【００３２】
図６から判るように、リタデーション０．４８の透過表示のＴ−Ｖ曲線（１点鎖線）とリタデーション０．２４の反射表示のＴ−Ｖ曲線（破線）がほぼ一致していることから、従来のマルチギャップ構造で透過表示、反射表示ともに良好なコントラストが得られることがわかる。ただし、従来のマルチギャップ構造では液晶層厚が反射表示領域側で制約されてしまうので、透過表示の設計には不利になる、という欠点がある。これに対して、リタデーション０．４８の透過表示のＴ−Ｖ曲線（１点鎖線）とリタデーション０．７２の反射表示のＴ−Ｖ曲線（実線）を比較すると、曲線の形は全く異なるものの、曲線のピーク位置が電圧Ｖ＝３．１Ｖのところで一致している。したがって、例えば電圧Ｖ＝０Ｖ（電圧無印加状態）と電圧Ｖ＝３．１Ｖとで液晶の駆動を行えば、反射表示、透過表示ともに電圧Ｖ＝０Ｖで暗表示（２枚の偏光板の直交状態と同じ暗さ）、電圧Ｖ＝３．１Ｖで明表示（透過表示の透過率：４８％、反射表示の透過率：４２％）を行うことができる。
【００３３】
さらに本実施の形態の場合、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒを透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍に設定しているので、感光性アクリル樹脂等を用いて形成する液晶層厚調整層４６の層厚が従来のマルチギャップ構造（２倍）の場合に比べて薄くて済む。そのため、液晶層厚調整層４６のスロープ部（傾斜部）の面積が小さくなり、スロープ部に起因するコントラストの低下を抑えることができる。また、液晶層厚調整層４６の層厚が薄くなることで製造も容易になる。
【００３４】
なお、本実施形態では、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒを透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍に設定し、反射表示と透過表示を同一の印加電圧で駆動する例を示したが、反射表示領域Ｒの液晶層厚を透過表示領域Ｔの液晶層厚の１．５倍とせずに、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで液晶層５０への印加電圧を異ならせる構成としても良い。
【００３５】
図６の場合と異なり、反射表示領域Ｒの液晶層厚を透過表示領域Ｔの液晶層厚の１．５倍としない場合には、反射表示と透過表示のＴ−Ｖ曲線のピーク位置が一致しない。したがって、その場合には反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔで異なる電圧、すなわち反射表示領域ＲでＴ−Ｖ曲線がピークを示す電圧、透過表示領域ＴでＴ−Ｖ曲線がピークを示す電圧をそれぞれの領域に印加すれば、反射表示と透過表示の双方で明暗表示が可能となる。反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで液晶層５０への印加電圧を異ならせるための具体的な手段としては、（１）反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔを別々のＴＦＴ（スイッチング素子）、別々の画素電極で駆動する、（２）同一のＴＦＴ（スイッチング素子）、画素電極で駆動した場合でも画素電極９上に反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異なる膜厚の誘電体膜を配置することで液晶層５０に実効的に印加される電圧を変える、等の方法が考えられる。
【００３６】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態について図７に基づいて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と全く同様であり、異なる色のサブ画素毎に構成を変えている点のみが第１実施形態と異なっている。よって、液晶表示装置の基本構成部分の説明は省略する。
【００３７】
本実施形態の液晶表示装置は、第１実施形態と同様、反射表示領域Ｒの液晶層厚ｄｒが透過表示領域Ｔの液晶層厚ｄｔの１．５倍となっている。しかしながら、異なる色のサブ画素間で見ると、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０への印加電圧は一致しているが、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０への印加電圧が、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなるように設定されている。例えば、青色サブ画素領域が２．７Ｖ、緑色サブ画素領域が３．１Ｖ、赤色サブ画素領域が３．９Ｖに設定されている。透過表示領域Ｔにおける液晶層５０への印加電圧は３．１Ｖである。
【００３８】
第１実施形態において示した図６のＴ−Ｖ特性は色（波長）の違いを考慮しておらず、透過光、反射光のＹ値（明度）で示したものであった。ここで、異なる色（波長）の色光毎に考えると、屈折率の波長分散があるために色（波長）毎にリタデーションが異なり、Ｔ−Ｖ曲線が異なる。
【００３９】
図７は、本発明者が行ったシミュレーション結果を示しており、色毎の反射表示の透過率−電圧特性（Ｔ−Ｖ曲線）を示している。液晶層５０のΔｎ、液晶層厚ｄｒ等の諸条件は、第１実施形態と同様である。反射表示領域のリタデーションは０．７２である。図７では、青色光（波長：４５０ｎｍ）のＴ−Ｖ曲線を破線、緑色光（波長：５５０ｎｍ）のＴ−Ｖ曲線を実線、赤色光（波長：６５０ｎｍ）のＴ−Ｖ曲線を１点鎖線で示した。
【００４０】
図７に示したように、リタデーションが青色光、緑色光、赤色光の順に大きくなり、Ｔ−Ｖ曲線が青色光、緑色光、赤色光の順に電圧の高い側にシフトしている。各Ｔ−Ｖ曲線のピーク位置（２つのピークのうちの電圧が高い側）の電圧は、青色光が２．７Ｖ、緑色サブ画素領域が３．１Ｖ、赤色サブ画素領域が３．９Ｖである。したがって、各色のサブ画素毎に反射表示領域Ｒにおける液晶層５０への印加電圧を上記の値に設定すれば、各色毎の透過率が最も高くなるため、全体として明るく、高コントラストの表示が得られる。
【００４１】
なお、本実施形態では反射表示領域Ｒにおける液晶層５０への印加電圧を、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくする例を示したが、これに代えて、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚を、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなるように設定しても良い。この構成でも上記と同様な効果が得られる。
【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８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
図８に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、特に透過表示品位に優れた表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００４３】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では液晶層に垂直配向液晶を用いた例を示したが、ツイストしていないホモジニアス配向液晶を用いることもできる。反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚よりも大きくする手段としては、透過表示領域に液晶層厚調整層を設ける以外の他の手段を用いても良い。また、スイッチング素子に薄膜ダイオード（ＴＦＤ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１のＨ−Ｈ’線に沿う断面図である。
【図３】同、液晶表示装置の表示部の等価回路図である。
【図４】同、液晶表示装置の１つのサブ画素を示す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図６】同、液晶表示装置のＴ−Ｖ曲線を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態の液晶表示装置のＴ−Ｖ曲線を示す図である。
【図８】本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…対向基板、２１…対向電極、４６…液晶層厚調整層、５０…液晶層、１００…液晶表示装置、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域、ｄｒ…反射表示領域の液晶層厚、ｄｔ…透過表示領域の液晶層厚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記一対の基板のうちの一方の基板の外面から入射される光を透過して透過表示を行う透過表示領域と、他方の基板の外面から入射される光を反射して反射表示を行う反射表示領域とを有し、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大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面には、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大きくする液晶層厚調整層が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
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の略１．５倍であ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。
【請求項４】
前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層への印加電圧が異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
赤色、緑色、青色の異なる色表示を行う複数のサブ画素領域を有し、前記反射表示領域における前記液晶層の層厚が、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
赤色、緑色、青色の異なる色表示を行う複数のサブ画素領域を有し、前記反射表示領域における前記液晶層への印加電圧が、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層が、初期配向状態が基板面に対して略垂直であり、誘電率異方性が負の液晶からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一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。
【請求項１】
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、
前記一対の基板のうちの一方の基板の外面から入射される光を透過して透過表示を行う透過表示領域と、他方の基板の外面から入射される光を反射して反射表示を行う反射表示領域とを有し、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大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面には、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大きくする液晶層厚調整層が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
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の略１．５倍であ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。
【請求項４】
前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層への印加電圧が異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
赤色、緑色、青色の異なる色表示を行う複数のサブ画素領域を有し、前記反射表示領域における前記液晶層の層厚が、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
赤色、緑色、青色の異なる色表示を行う複数のサブ画素領域を有し、前記反射表示領域における前記液晶層への印加電圧が、青色サブ画素領域、緑色サブ画素領域、赤色サブ画素領域の順に大きくなっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層が、初期配向状態が基板面に対して略垂直であり、誘電率異方性が負の液晶からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−７８５４１（Ｐ２００６−７８５４１Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２５９４６４（Ｐ２００４−２５９４６４）
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月７日（２００４．９．７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]