JP2007072149A - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 透過表示領域Ｔにおける配向膜２９の液溜まりの抑制と表示品質の確保とを両立することが可能な、液晶装置を提供する。
【解決手段】 配向膜２９の下層に、透過表示領域Ｔの平坦部よりも低い溝部７０が形成されている。対向基板２０には、カラーフィルタ層２２と、樹脂層２８と、共通電極２５と、配向膜２９とが順に形成され、樹脂層２８に下地凹部を形成することにより、共通電極２５の表面に溝部７０が形成されている。溝部７０は、画素電極１５を構成するサブドットを取り囲むように、格子状に連続形成されている。
【選択図】 図８

Description

本発明は、液晶装置および電子機器に関するものである。

図１２は、従来技術に係る液晶装置の側面断面図である。観察者側基板１０と光源側基板２０との間に液晶層５０が挟持された液晶装置の一種として、反射表示モードと透過表示モードとを兼ね備えた半透過反射型の液晶装置が知られている。このような半透過反射型の液晶装置として、例えばアルミニウム等の金属材料からなる反射膜２７を光源側基板２０の内面に備えたものが提案されている。反射表示モードでは、観察者側基板１０から入射した外光が、液晶層５０を通過した後に光源側基板２０の内側の反射膜２７で反射され、再び液晶層５０を通過して観察者側基板１０から出射されて表示に寄与する。一方、透過表示モードでは、光源側基板２０から入射した光源光が液晶層５０を通過した後、観察者側基板１０から観察者側に出射されて表示に寄与する。したがって、反射膜２７の形成領域が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２７の非形成領域が透過表示領域Ｔとなっている。

半透過反射型の液晶装置では、透過表示領域Ｔへの入射光は液晶層５０を１回しか透過しないが、反射表示領域Ｒへの入射光は液晶層５０を２回透過するため、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとのリタデーション（位相差）に差異が生じる。そこで、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚さよりも小さくする液晶層厚調整層２４を形成した、マルチギャップ構造が採用されている。このマルチギャップ構造によってリタデーションを調節することにより、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの光透過率が均一化され、表示品質に優れた液晶装置が得られる。
特開２００４−３２５８２２号公報

このマルチギャップ構造では、液晶層厚調整層２４の表面に電極２５が形成され、電極２５の表面にポリイミド等からなる配向膜２９が形成される。この配向膜２９は、一般にフレキソ印刷法等の液相プロセスによって形成される。ところが、液晶層厚調整層２４が形成された基板２０の表面に配向膜２９の材料液を塗布すると、レベリング効果により、透過表示領域Ｔの周縁部（液晶層厚調整層２４の下段隅部）の任意の位置に、液溜まり２９ａが発生する場合がある。この材料液を乾燥させると、配向膜２９の膜厚が不均一となり、ざらざらとしたムラが見えてしまうという問題がある。

なお特許文献１の段落００１６には、「凸状の絶縁膜（注；液晶層圧調整層）が形成されていない凹状の領域（注；透過表示領域）を、隣り合う画素間で連続するように形成することによって、凸状の絶縁膜および凹状の領域を覆うように配向膜を形成する際に、隣り合う画素間において、凹状の領域に沿って配向膜を流動させることができる。これにより、一部の画素の凹状の領域にのみ配向膜を構成する材料が溜まり過ぎるのを抑制することができるので、凹状の領域に形成される配向膜が複数の画素において平均化され、配向膜の厚みを各画素で実質的に均一にすることができる。その結果、凹状の領域に形成される配向膜の厚みがばらつくことに起因する表示品位の低下を抑制することができる。」との記載がある。
しかしながら、この構成では、配向膜の液溜まりを十分に平均化することができずに、配向膜の液溜まりが透過表示領域に残る可能性がある。その結果、表示品質の低下を抑制することが困難である。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、配向膜の液溜まりの抑制と表示品質の確保とを両立することが可能な、液晶装置の提供を目的とする。
また、表示品質に優れた電子機器の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、互いに対向配置され液晶層を挟持する一対の基板と、画像表示単位となるサブ画素領域内に設けられた透過表示領域および反射表示領域と、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さを前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも小さくする液晶層厚調整層と、前記液晶層厚調整層の前記液晶層側に形成された配向膜と、を有する液晶装置であって、前記一対の基板のうちの前記液晶層厚調整層が形成された一方の基板の前記配向膜の下層には、前記透過表示領域の平坦部よりも低い凹部が形成されていることを特徴とする。
また、互いに対向配置され液晶層を挟持する一対の基板と、画像表示単位となるサブ画素領域内に設けられた透過表示領域および反射表示領域と、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さを前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも小さくする液晶層厚調整層と、前記液晶層厚調整層の前記液晶層側に形成された配向膜と、を有する液晶装置であって、前記一対の基板のうちの前記液晶層厚調整層が形成された一方の基板の前記配向膜の下層には、前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも大きくする凹部が形成されていることを特徴とする液晶装置。
この構成によれば、透過表示領域に塗布された配向膜の材料液を凹部に逃がすことが可能になる。したがって、配向膜の液溜まりを抑制することができる。

また前記凹部は、前記配向膜の下層に配置された少なくとも一つの機能層の表面に形成された凹部であって、該凹部は該機能層の層厚を選択的に薄くして形成された溝であることが望ましい。
この構成によれば、浅い凹部が形成されるので、凹部の内側面が緩斜面となり、凹部の形成領域に配置された液晶分子の傾斜角度が小さくなる。これにより、黒表示における光漏れを抑制することができる。

また前記凹部は、前記配向膜の下層に配置された機能層の非形成部によって形成された溝であることが望ましい。
この構成によれば、深い凹部が形成されるので、凹部内に配向膜の材料液を十分に取り込むことが可能になる。したがって、配向膜の液溜まりを抑制することができる。

また、前記機能層は前記液晶層厚調整層であることが望ましい。
また、前記液晶層厚調整層が形成された一方の基板には、カラーフィルタ層と、前記液晶層に電圧を印加する電極と、前記カラーフィルタ層と前記電極との間に設けられた樹脂層と、前記電極の液晶層側に形成された前記配向膜とが形成され、前記機能層は前記樹脂層であることが望ましい。
また、前記液晶層厚調整層が形成された一方の基板には、カラーフィルタ層と、前記液晶層に電圧を印加する電極と、前記カラーフィルタ層と前記電極との間に設けられた樹脂層と、前記配向膜とが形成され、前記機能層は前記カラーフィルタ層であることが望ましい。
また前記凹部は、前記配向膜の下層に設けられた電極の表面にも反映されていることが望ましい。
カラーフィルタ層の剥離防止や基板の平坦化等を目的として、カラーフィルタ層の表面に樹脂層が形成されている。そこで、既存の液晶層厚調整層、樹脂層またはカラーフィルタ層を利用して凹部を形成することにより、製造コストを低減することができる。

また前記凹部は、少なくとも隣接する２つの前記サブ画素領域の間隙であって両サブ画素領域の前記透過表示領域の間に対応する領域に形成されていることが望ましい。
また前記凹部は、線状に連続形成された溝部であってもよい。
特に前記凹部は、隣接する前記サブ画素領域の境界部に沿って、線状に連続形成された溝部であることが望ましい。
この構成によれば、凹部の形成領域における液晶分子の配向乱れの影響が、サブ画素領域の中央に及ぶのを抑制することができる。これにより、黒表示における光漏れを抑制することができる。

また、前記液晶層は負の誘電率異方性を有した液晶分子を有して構成され、前記液晶層に電圧を印加する電極を備え、前記電極は、第１方向に配列された複数の島状部と、該複数の島状部を互いに電気的に接続する連結部とを備え、前記凹部は、前記複数の島状部の間において、前記第１方向と交差する第２方向に沿って、線状に形成された溝部であってもよい。
この構成によっても、配向膜の液溜まりを抑制することができる。

また前記凹部は、格子状に連続形成された溝部であることが望ましい。
特に前記液晶層は負の誘電率異方性を有した液晶分子を有して構成され、前記液晶層に電圧を印加する一対の電極を備え、前記一対の電極のうち一方の電極は、複数の島状部と、該複数の島状部を互いに電気的に接続する連結部とで構成され、前記一対の電極のうち他方の電極には、前記島状部の中央に相当する位置に配向制御手段が形成され、前記凹部は、前記島状部の周囲に相当する位置に、格子状に連続形成された溝部であることが望ましい。
この構成によれば、選択電圧印加による凹部の形成領域における液晶分子の傾倒方向が、配向制御手段による液晶分子の傾倒方向と同じになる。すなわち、配向制御手段による液晶分子の配向制御を、凹部によって補強することが可能になる。これにより、視角が広く動特性に優れた液晶装置を提供することができる。

また、前記凹部の形成領域と平面視において重なるように、遮光層が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、凹部の形成領域における液晶分子の配向乱れにより、光漏れが発生するのを防止することができる。

一方、本発明に係る電子機器は、上述した液晶装置を備えたことを特徴とする。
上述した液晶装置は、配向膜の液溜まりの抑制と表示品質の確保とを両立することができるので、表示品質に優れた電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

なお本明細書では、液晶装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、画像表示の最小単位となる領域を「サブ画素領域」と呼び、各色カラーフィルタを備えた複数のサブ画素領域の集合を「画素領域」と呼ぶ。また、サブ画素領域の内部において、液晶装置の表示面側から入射する光を利用した表示が可能な領域を「反射表示領域」と呼び、液晶装置の背面側（前記表示面と反対側）から入射する光を利用した表示が可能な領域を「透過表示領域」と呼ぶ。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。

（第１実施形態）
最初に、本発明の第１実施形態に係る液晶装置につき、図１ないし図５を用いて説明する。第１実施形態に係る液晶装置は、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode；以下「ＴＦＤ」という。）素子を採用したアクティブマトリクス型の液晶装置である。また第１実施形態に係る液晶装置は、誘電率異方性が正のポジ型液晶を採用した、半透過反射型の液晶装置である。

（等価回路）
図１は、ＴＦＤ素子を用いた液晶装置の等価回路図である。この液晶装置１００には、走査信号駆動回路１０４により駆動される複数の走査線８と、データ信号駆動回路１０１により駆動される複数のデータ線９とが格子状に配置され、両者の交点付近には画像表示単位であるサブ画素領域３０が配置されている。マトリクス状に配置された複数のサブ画素領域３０には、ＴＦＤ素子１３および液晶表示要素（液晶層）５０が配置されている。これらの各ＴＦＤ素子１３および各液晶層５０は、各走査線８と各データ線９との間に直列接続されている。

（平面構造）
図２は、ＴＦＤ素子を用いた液晶装置の表示領域の部分斜視図である。本実施形態の液晶装置１００は、観察者側に配置されたＴＦＤアレイ基板（以下「素子基板」という。）１０と、光源側に配置された対向基板２０と、一対の基板１０，２０の間に挟持された図示略の液晶層とを主体として構成されている。なお観察者側に対向基板２０を配置し、光源側に素子基板１０を配置してもよい。

素子基板１０は、ガラスやプラスチック、石英等の透光性材料からなる基板本体１１を備えている。その基板本体１１の内側（図示下側）には、複数の走査線８がストライプ状に設けられている。またＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる複数の画素電極１５がマトリクス状に配列形成され、それぞれＴＦＤ素子１３を介して前記走査線８に接続されている。

一方、対向基板２０も、ガラスやプラスチック、石英等の透光性材料からなる基板本体２１を備えている。その基板本体２１の内側（図示上側）には、異なる色光を透過する複数のカラーフィルタ（以下「ＣＦ」という。）２２Ｂ，２２Ｇ，２２Ｒを備えたＣＦ層２２が形成されている。なおＣＦ層２２は、素子基板１０に形成してもよい。そのＣＦ層２２を覆うように、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる帯状電極２５が形成されている。この帯状電極２５は、上述したデータ線として機能するものであり、前記素子基板１０の走査線８と交差する方向に延在している。なお対向基板２０の帯状電極２５を走査線として機能させ、素子基板１０の走査線８をデータ線として機能させてもよい。

（断面構造）
図３は、図４のＡ−Ａ線に沿うサブ画素領域の側面断面図である。
図３に示すように、素子基板１０における基板本体１１の内側には、上述したＴＦＤ素子や走査線等を含む素子形成層１２が配置されている。その素子形成層１２の内側には、上述した画素電極１５が形成されている。その画素電極１５を覆うように、ポリイミド等からなる配向膜１９が形成されている。

一方、対向基板２０における基板本体２１の内側におけるサブ画素領域の一方端部には樹脂凹凸２６が形成され、その樹脂凹凸２６の表面には、アルミニウム等の高反射率の金属材料からなる反射膜２７が形成されている。この反射膜２７の表面には凹凸が形成されるので、素子基板１０側からの入射光を散乱しつつ反射しうるようになっている。そして反射膜２７の形成領域と画素電極１５の形成領域との重畳部分が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２７の非形成領域と画素電極１５の形成領域との重畳部分が透過表示領域Ｔとなっている。

その反射膜２７を覆うように、上述したＣＦ層２２が形成されている。カラーフィルタは、サブ画素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。また、反射表示領域Ｒの一部に非着色領域を設ける構成としてもよい。このような構成とすることで、カラーフィルタを表示光が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。

そのＣＦ層２２の剥離を防止するため、また対向基板２０の表面を平坦化するため、ＣＦ層２２の表面に樹脂層２８が形成されている。この樹脂層２８は、アクリル樹脂等の感光性樹脂材料で構成されている。

その樹脂層２８の表面には、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚さよりも小さくする液晶層厚調整層２４が形成されている。半透過反射型の液晶装置では、反射表示領域Ｒへの入射光は液晶層５０を２回透過するが、透過表示領域Ｔへの入射光は液晶層５０を１回しか透過しない。これにより反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間で液晶層５０が寄与する偏光変調効果が異なってくるため、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒで階調表示特性が合わなくなる。そこで液晶層厚調整層２４を設けることにより、マルチギャップ構造が実現されている。具体的には、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の層厚の半分程度に設定されて、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおける液晶層５０のリタデーションが略同一に設定されている。これにより、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおいて均一な画像表示を得ることができるようになっている。

この液晶層厚調整層２４の構成材料として、アクリル樹脂等の電気絶縁性および感光性を有する材料を採用することが望ましい。感光性材料を採用することにより、フォトリソグラフィを用いたパターニングが可能になり、液晶層厚調整層を精度よく形成することができる。この液晶層厚調整層２４は、素子基板１０に設けてもよく、また素子基板１０および対向基板２０の両方に設けてもよい。

液晶層厚調整層２４が形成された対向基板２０の内側には、上述した帯状電極２５が形成されている。その帯状電極２５の表面には、ポリイミド等からなる配向膜２９が形成されている。この配向膜２９は、液相プロセスによって形成されている。例えば、フレキソ印刷法等によって塗布された可溶性ポリイミド溶液を、１８０℃以下で乾燥させることによって形成することが可能である。

また液晶層５０の厚さ（セルギャップ）を規制するため、フォトスペーサ５１が形成されている。フォトスペーサ５１は、対向基板２０における液晶層厚調整層２４の表面に立設され、その先端を素子基板１０に当接させている。なお素子基板１０にフォトスペーサ５１を立設して、その先端を対向基板２０に当接させることも可能である。いずれの場合でも、液晶層厚調整層２４により液晶層厚が小さくなっている反射表示領域Ｒにフォトスペーサ５１を形成することにより、フォトスペーサ５１のアスペクト比を小さくすることが可能になる。フォトスペーサ５１は、アクリル樹脂等の感光性材料からなり、フォトリソグラフィを用いて形成されている。

そして、図３に示す素子基板１０と対向基板２０との間には、誘電率異方性が正のポジ型液晶材料からなる液晶層５０が挟持されている。この液晶材料は、非選択電圧印加時には配向膜に対して水平に配向し、選択電圧印加時には配向膜に対して垂直に（すなわち、電界方向と平行に）配向するものである。本実施形態の液晶装置は、このような液晶材料を用いることにより、ＥＣＢ（Electrically-Controlled Birefringence）モードや、ＴＮ（Twisted Nematic）モード等で動作する。いずれの場合も、非選択電圧印加時において白表示が行われ、選択電圧印加時において黒表示が行われるようになっている（ノーマリーホワイトモード）。

一方、一対の基板１０，２０の外側には、それぞれ偏光板３６，３７が設けられている。これらの偏光板３６，３７は、特定方向に振動する直線偏光のみを透過させるものである。なお偏光板３６および偏光板３７の内側に、必要に応じて位相差板３１および位相差板３２を配置してもよい。
さらに、対向基板２０の外側には、光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（照明手段）６０が設置されている。

（凹部）
図４は、対向基板の平面図である。なお図４には、素子基板に形成された画素電極１５やＴＦＤ素子１３、走査線８等を一点鎖線で示している。
図４に示すように、画像表示単位となる複数のサブ画素領域３０がストライプ配列されている。すなわち、各サブ画素領域３０は長方形状とされ、その短手方向（Ｘ方向）および長手方向（Ｙ方向）に沿ってマトリクス状に並列配置されている。そのサブ画素領域３０に対応して、各カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが形成されている。具体的には、同じ色光を透過するカラーフィルタがＹ方向に沿って並列配置され、異なる色光を透過するカラーフィルタがＸ方向に沿って順に並列配置されている。

サブ画素領域３０には、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域ＴがＹ方向に隣接配置されている。そのため、反射表示領域ＲはＸ方向について透過表示領域Ｔを介することなく並列配置されている。その反射表示領域Ｒに対応して、複数のサブ画素領域３０を跨ぐように、液晶層厚調整層２４が設けられている。この液晶層厚調整層２４により、反射表示領域ＲおよびそのＸ方向に隣接する領域は、液晶層の厚さが小さい領域（以下「第１領域」という。）となっている。一方、透過表示領域ＴもＸ方向について反射表示領域Ｒを介することなく並列配置されている。この透過表示領域ＴおよびそのＸ方向に隣接する領域は、液晶層の厚さが大きい領域（以下「第２領域」という。）となっている。

その第２領域には、透過表示領域Ｔの平坦部よりも低い溝部（凹部）７０が形成されている。その溝部７０は、Ｘ方向に隣接するサブ画素領域３０の境界部に沿って、線状に連続形成されている。また溝部７０は、Ｙ方向に離間配置された液晶層厚調整層２４を連結するように形成されている。

図５は、図４のＢ−Ｂ線における正面断面図である。図５に示すように、溝部７０は、配向膜２９の下層に形成されている。具体的には、樹脂層２８に下地凹部を形成し、その表面に倣って帯状電極２５を形成することにより、帯状電極２５の表面に溝部７０が形成されている。本実施形態では、樹脂層２８を貫通する下地凹部が形成されている。この下地凹部の形成は、樹脂層２８の周縁部のパターニングと同時に行うことが可能である。なお、樹脂層２８およびＣＦ層２２に下地凹部を形成してもよい。またＣＦ層２２の表面に樹脂層２８を形成しない場合には、ＣＦ層２２のみに下地凹部を形成すればよい。
また下地凹部および溝部７０の断面は、図５では三角形状とされているが、これ以外の矩形状や半円形状等であってもよい。

そして図３に示すように、対向基板２０の内面に、フレキソ印刷法等の液相プロセスによって配向膜２９が形成される。ここで、液晶層厚調整層２４が形成された対向基板２０の内面に配向膜２９の材料液を塗布すると、レベリング効果により、透過表示領域Ｔの周縁部（液晶層厚調整層２４の下段隅部）に液溜まりが発生する場合がある。この材料液を乾燥させると、配向膜２９の膜厚が不均一となり、ざらざらとしたムラが見えてしまうという問題がある。

これに対して、本実施形態では、透過表示領域Ｔよりも低い溝部７０が形成されている。この構成によれば、透過表示領域Ｔに塗布された配向膜２９の材料液を溝部７０に逃がすことができる。特に本実施形態では、樹脂層２８を貫通する下地凹部を形成することにより、深い溝部７０が形成されているので、溝部内に配向膜２９の材料液を十分に取り込むことができる。したがって、透過表示領域Ｔの周縁部における配向膜２９の液溜まりを抑制することができる。

ところで、図５に示す溝部７０の形成領域では、液晶分子の配向乱れが発生する。この配向乱れの影響がサブ画素領域３０の中央に及ぶと、黒表示において光漏れが生じることになる。そこで、透過表示領域Ｔの外側に溝部７０を形成することが望ましい。また、溝部７０の形成領域と平面視において重なる領域に、金属クロム等の光吸収性材料からなる遮光層を形成することが望ましい。なお図５では、ＣＦ層２２の内部に遮光層２３が形成されている。これらの構成により、黒表示における光漏れを抑制することができる。

また、全てのサブ画素領域の境界部に溝部７０を形成するのではなく、最も視感度の低い色光を透過するカラーフィルタの境界部のみに溝部７０を形成してもよい。人間の目は光の波長によって明るさの感じ方（視感度）が異なる。ＲＧＢ３原色光の中では、緑色光の視感度が最も高く、青色光の視感度が最も低い。そこで、図４に示す青色光を透過する第１カラーフィルタ２２Ｂの境界部に溝部７０を形成し、緑色光を透過する第３カラーフィルタ２２Ｇの境界部には溝部７０を形成しない。すなわち、青色光を透過する第１カラーフィルタ２２Ｂと、赤色光を透過する第２カラーフィルタ２２Ｒとの境界部のみに、溝部７０を形成すればよい。これにより、溝部７０の形成領域に配向乱れが発生しても、視感度の高い緑色光の光漏れは発生せず、視感度の低い青色光や赤色光の光漏れが発生するので、光漏れの影響を最小限にとどめることができる。

以上に詳述したように、本実施形態に係る液晶装置によれば、配向膜の液溜まりを抑制することができるので、配向膜の膜厚を均一化することが可能となり、ざらざらとしたムラが見えるのを防止することができる。また溝部７０の形成領域における配向乱れに起因する光漏れの影響を最小限にとどめることができるので、表示品質を確保することができる。したがって、配向膜の液溜まりと表示品質の確保とを両立することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る液晶装置につき、図６ないし図１０を用いて説明する。第２実施形態の液晶装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下「ＴＦＴ」という。）素子を採用したアクティブマトリクス型の液晶装置である。また第２実施形態の液晶装置は、誘電率異方性が負のネガ型液晶を採用した、半透過反射型の液晶装置である。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６（ａ）は本実施形態の液晶装置を各構成要素とともにカラーフィルタ基板の側から見た平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う側面断面図である。
図６に示すように、本実施形態の液晶装置１００では、ＴＦＴアレイ基板（以下「素子基板」という。）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の外側の周辺回路領域には、データ信号駆動回路１０１および外部回路実装端子１０２が素子基板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辺に沿って走査信号駆動回路１０４が形成されている。また、対向基板２０の角部においては、素子基板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１０６が配設されている。

（等価回路）
図７は、ＴＦＴ素子を用いた液晶装置の等価回路図である。液晶装置の画像表示領域には、データ線６ａおよびゲート線３ａが格子状に配置され、両者の交点付近に画像表示単位であるサブ画素領域３０が配置されている。マトリクス状に配置された複数のサブ画素領域３０には、それぞれ画素電極１５が形成されている。その画素電極１５の側方には、当該画素電極１５への通電制御を行うためのスイッチング素子であるＴＦＴ素子１３が形成されている。このＴＦＴ素子１３のソースには、データ線６ａが電気的に接続されている。各データ線６ａには画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが供給される。

またＴＦＴ素子１３のゲートには、ゲート線（走査線）３ａが電気的に接続されている。ゲート線３ａには、所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｎが供給される。またＴＦＴ素子１３のドレインには、画素電極１５が電気的に接続されている。そして、ゲート線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｎにより、スイッチング素子であるＴＦＴ素子１３を一定期間だけオン状態にすると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。

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１５と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎがリークするのを防止するため、画素電極１５と容量線３ｂとの間に蓄積容量７が形成され、液晶容量と並列に配置されている。そして、上記のように液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて階調表示が可能となっている。

（平面構造、断面構造）
図８は、図９のＥ−Ｅ線に沿うサブ画素領域の側面断面図である。図８に示すように、本実施形態の液晶装置１００は、光源側に配置された素子基板１０と、観察者側に配置された対向基板２０と、一対の基板１０，２０の間に挟持された液晶層５０とを主体として構成されている。なお観察者側に素子基板１０を配置し、光源側に対向基板２０を配置してもよい。

図８に示すように、素子基板１０は基板本体１１を備えている。その基板本体１１の内側には、上述したデータ線やゲート線、容量線、ＴＦＴ素子等を含む素子形成層１２が配置されている。その素子形成層１２の内側において、サブ画素領域の長手方向の一方端部には、樹脂凹凸１４が形成されている。その樹脂凹凸１４の表面には、アルミニウム等の高反射率の金属材料からなる反射電極（反射膜）１５ｒが形成されている。またサブ画素領域の長手方向の残部には、ＩＴＯ等の透明導電性材料からなる透明電極１５ｔが形成されている。これらの反射電極１５ｒおよび透明電極１５ｔが導通接続されて、画素電極１５が形成されている。そして、反射電極１５ｒの形成領域が反射表示領域Ｒとなり、反射電極１５ｒの非形成領域（透明電極１５ｔの形成領域）が透過表示領域Ｔとなっている。その画素電極１５の表面には、配向膜１９が形成されている。

図９は、対向基板の底面図である。なお図９には、素子基板に形成された画素電極１５を一点鎖線で示している。画素電極１５には、一方の長辺から対向する他方の長辺（中央部）に向かって伸びる複数の切り欠き部１６が、各長辺に対として形成されている。これにより、１個の画素電極１５がＹ方向に沿って複数（図９では３個）のサブドット（島状部）１７に分割され、各サブドット１７は略円形や略多角形等に形成されている。なお各サブドット１７は、幅方向中央部が連結部１７ａにより連結されて、相互に導通接続されている。

図８に戻り、対向基板２０の基板本体２１の内側には、ＣＦ層２２が形成されている。このＣＦ層２２の内側には、ＣＦ層２２の剥離を防止するため、また対向基板２０の表面を平坦化するため、樹脂層２８が形成されている。その樹脂層２８の内側には、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚さよりも小さくする液晶層厚調整層２４が設けられている。液晶層厚調整層２４が形成された対向基板２０の内側には、略全面に共通電極２５が形成されている。その共通電極２５の表面には、樹脂等の誘電体材料からなる突起２５ａが形成されている。その共通電極２５および突起２５ａの表面には、ポリイミド等からなる配向膜２９が形成されている。この配向膜２９は、例えばフレキソ印刷法等によって塗布された可溶性ポリイミド溶液を、１８０℃以下で乾燥させることによって形成されている。

そして、素子基板１０と対向基板２０との間には、誘電率異方性が負のネガ型液晶材料からなる液晶層５０が挟持されている。この液晶材料は、非選択電圧印加時には配向膜に対して垂直に配向し、選択電圧印加時には配向膜に対して平行に（すなわち、電界方向と垂直に）配向するものである。本実施形態の液晶装置は、このような液晶材料を用いることにより、ＶＡＮ（Vertically-Aligned Nematic）モードで動作する。そして、非選択電圧印加時において黒表示が行われ、選択電圧印加時において白表示が行われるようになっている（ノーマリーブラックモード）。

図９に示すように、画素電極１５には切り欠き部１６が設けられ、複数のサブドット１７が形成されている。またサブドット１７の中央に対応する共通電極上の位置に、突起２５ａが形成されている。画素電極１５と共通電極との間に選択電圧を印加すると、切り欠き部１６および突起２５ａの周辺に斜め電界が生じる。これにより、非選択電圧印加時に垂直配向していた液晶分子が、サブドット１７の中央から放射状に再配向する。すなわち、切り欠き部１６および突起２５ａは配向制御手段として機能する。これにより、液晶分子のダイレクタの方向を同時に複数発生させることが可能になり、視角の広い液晶装置を提供することができる。なお配向制御手段として、突起２５ａの代わりに、共通電極に開口部（スリット）を形成してもよい。

図８に戻り、素子基板１０の外面には位相差板３１および偏光板３６が設けられ、対向基板２０の外面にも位相差板３２および偏光板３７が設けられている。位相差板３１，３２として、可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を持つλ／４板を使用すれば、偏光板３６，３７とともに円偏光板を構成することができる。またλ／２板およびλ／４板を組み合わせて使用すれば、広帯域円偏光板を構成することができる。
さらに、対向基板２０の外面側にあたる液晶セルの外側には、光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（照明手段）６０が設置されている。

（凹部）
図９に示すように、第２実施形態においても、透過表示領域ＴおよびそのＸ方向に隣接する領域（第２領域）に、透過表示領域Ｔの平坦部より低い溝部（凹部）７０が形成されている。この溝部７０は、画素電極１５を構成する複数のサブドット１７の周囲に相当する位置に、格子状に形成されている。なおＹ方向に隣接するサブドット１７の間に、Ｘ方向に延びる線状の溝部７０を形成してもよい。

図１０は、図９のＦ−Ｆ線における正面断面図である。図１０に示すように、樹脂層２８に下地凹部を形成することにより、帯状電極２５の表面に溝部７０が形成されている。本実施形態では、下地凹部が樹脂層２８を貫通することなく、樹脂層２８の厚さの半分程度の深さまで形成されている。
また下地凹部および溝部７０の断面は、図１０では三角形状とされているが、これ以外の矩形状や半円形状等であってもよい。

そして図８に示すように、対向基板２０の内面に、フレキソ印刷法等の液相プロセスによって配向膜２９が形成される。本実施形態では、透過表示領域Ｔよりも低い溝部７０が形成されているので、透過表示領域Ｔに塗布された配向膜２９の材料液を溝部７０に逃がすことができる。特に本実施形態では、溝部７０が格子状に形成されて、その容積が大きくなっているので、溝部内に配向膜２９の材料液を十分に取り込むことが可能である。したがって、透過表示領域Ｔの周縁部における配向膜２９の液溜まりを抑制することができる。

ところで、図１０に示すように、本実施形態では、サブドットの中央に対応する共通電極２５上の位置に、液晶分子の配向制御手段として突起２５ａが形成されている。非選択電圧印加時における突起表面の液晶分子５２は、突起２５ａの傾斜面に対して垂直に配向している。画素電極１５と共通電極２５との間に選択電圧を印加すると、突起２５ａの表面に斜め電界が生じ、液晶分子５２は突起２５ａの頂部から裾野に向かって傾倒する。すなわち、液晶分子５２は突起２５ａを中心として放射状に傾倒する。

一方、溝部表面の液晶分子５３も、非選択電圧印加時には溝部７０の傾斜面に対して垂直に配向している。選択電界を印加すると、溝部７０の表面にも斜め電界が生じ、液晶分子５３は溝部７０の上縁から底部に向かって傾倒する。ここで、溝部７０はサブドットの周囲に相当する位置に形成されているので、液晶分子５３は突起２５ａを中心として放射状に傾倒する。このように、溝部７０の形成領域における液晶分子５３の傾倒方向が、突起２５ａによる液晶分子５２の傾倒方向と同じになる。すなわち、突起２５ａによる液晶分子の配向制御を、溝部７０によって補強することが可能になる。これにより、視角が広く動特性に優れた液晶装置を提供することができる。

なお、非選択電圧印加時における溝部表面の液晶分子５３は、溝部７０の傾斜面に対して垂直に配向しているので、黒表示において光漏れが生じることになる。しかしながら、本実施形態では、樹脂層２８を貫通しない溝部７０が形成されているので、溝部７０の内側面が緩斜面となり、溝部７０の形成領域における液晶分子５３の傾斜角度が小さくなる。これにより、黒表示における光漏れを抑制することができる。また、溝部７０の形成領域と平面視において重なる領域に、遮光層２３を形成することが望ましい。図８および図１０では、ＣＦ層２２の内部に遮光層２３が形成されている。これにより、黒表示における光漏れをさらに抑制することができる。

以上に詳述したように、本実施形態に係る液晶装置によれば、配向膜の液溜まりを抑制することができるので、配向膜の膜厚を均一化することが可能となり、ざらざらとしたムラが見えるのを防止することができる。また溝部７０の形成領域における配向乱れに起因する光漏れの影響を最小限にとどめることができるので、表示品質を確保することができる。したがって、配向膜の液溜まりと表示品質の確保とを両立することができる。

（電子機器）
図１１は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。図１１に示す携帯電話１３００は、本発明の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。本発明の液晶装置は、配向膜の液溜まりの抑制と表示品質の確保とを両立することができるので、表示品質に優れた携帯電話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、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、明るく、高コントラストの表示が可能になっている。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施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、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

ＴＦＤ素子を用いた液晶装置の等価回路図である。 ＴＦＤ素子を用いた液晶装置の表示領域の部分斜視図である。 図４のＡ−Ａ線に沿うサブ画素領域の側面断面図である。 対向基板の平面図である。 図４のＢ−Ｂ線における側面断面図である。 液晶装置の平面図および側面断面図である。 ＴＦＴ素子を用いた液晶装置の等価回路図である。 図９のＣ−Ｃ線に沿うサブ画素領域の側面断面図である。 対向基板の底面図である。 図９のＤ−Ｄ線における側面断面図である。 携帯電話の斜視図である。 従来技術に係る液晶装置の側面断面図である。

符号の説明

Ｒ‥反射表示領域 Ｔ‥透過表示領域 １０‥素子基板 １２‥素子形成層 １５‥画素電極 １７‥サブドット（島状部） １７ａ‥連結部 １９‥配向膜 ２０‥対向基板 ２２‥カラーフィルタ層 ２３‥遮光層 ２４‥液晶層厚調整層 ２５‥共通電極 ２５ａ‥突起（配向制御手段） ２８‥樹脂層 ２９‥配向膜 ３０‥サブ画素領域 ５０‥液晶層 ７０‥溝部（凹部） １００‥液晶装置 １３００‥携帯電話（電子機器）

Claims (16)

1. 互いに対向配置され液晶層を挟持する一対の基板と、画像表示単位となるサブ画素領域内に設けられた透過表示領域および反射表示領域と、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さを前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも小さくする液晶層厚調整層と、前記液晶層厚調整層の前記液晶層側に形成された配向膜と、を有する液晶装置であって、
   前記一対の基板のうちの前記液晶層厚調整層が形成された一方の基板の前記配向膜の下層には、前記透過表示領域の平坦部よりも低い凹部が形成されていることを特徴とする液晶装置。
2. 互いに対向配置され液晶層を挟持する一対の基板と、画像表示単位となるサブ画素領域内に設けられた透過表示領域および反射表示領域と、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さを前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも小さくする液晶層厚調整層と、前記液晶層厚調整層の前記液晶層側に形成された配向膜と、を有する液晶装置であって、
   前記一対の基板のうちの前記液晶層厚調整層が形成された一方の基板の前記配向膜の下層には、前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも大きくする凹部が形成されていることを特徴とする液晶装置。
3. 前記凹部は、前記配向膜の下層に配置された少なくとも一つの機能層の表面に形成された凹部であって、該凹部は該機能層の層厚を選択的に薄くして形成された溝であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記凹部は、前記配向膜の下層に配置された機能層の非形成部によって形成された溝であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
5. 前記機能層は前記液晶層厚調整層であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記液晶層厚調整層が形成された一方の基板には、カラーフィルタ層と、前記液晶層に電圧を印加する電極と、前記カラーフィルタ層と前記電極との間に設けられた樹脂層と、前記電極の液晶層側に形成された前記配向膜とが形成され、前記機能層は前記樹脂層であることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
7. 前記液晶層厚調整層が形成された一方の基板には、カラーフィルタ層と、前記液晶層に電圧を印加する電極と、前記カラーフィルタ層と前記電極との間に設けられた樹脂層と、前記配向膜とが形成され、前記機能層は前記カラーフィルタ層であることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
8. 前記凹部は、前記配向膜の下層に設けられた電極の表面にも反映されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の液晶装置。
9. 前記凹部は、少なくとも隣接する２つの前記サブ画素領域の間隙であって両サブ画素領域の前記透過表示領域の間に対応する領域に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
10. 前記凹部は、線状に連続形成された溝部であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
11. 前記凹部は、隣接する前記サブ画素領域の境界部に沿って、線状に連続形成された溝部であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
12. 前記液晶層は負の誘電率異方性を有した液晶分子を有して構成され、
    前記液晶層に電圧を印加する電極を備え、
    前記電極は、第１方向に配列された複数の島状部と、該複数の島状部を互いに電気的に接続する連結部とを備え、
    前記凹部は、前記複数の島状部の間において、前記第１方向と交差する第２方向に沿って、線状に形成された溝部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の液晶装置。
13. 前記凹部は、格子状に連続形成された溝部であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の液晶装置。
14. 前記液晶層は負の誘電率異方性を有した液晶分子を有して構成され、
    前記液晶層に電圧を印加する一対の電極を備え、
    前記一対の電極のうち一方の電極は、複数の島状部と、該複数の島状部を互いに電気的に接続する連結部とで構成され、
    前記一対の電極のうち他方の電極には、前記島状部の中央に相当する位置に配向制御手段が形成され、
    前記凹部は、前記島状部の周囲に相当する位置に、格子状に連続形成された溝部であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の液晶装置。
15. 前記凹部の形成領域と平面視において重なるように、遮光層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の液晶装置。
16. 請求項１ないし請求項１５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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