JP5291871B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本技術は、液晶装置及び電子機器に関するものである。

現在、携帯電話機等の表示部に用いられている半透過反射型の液晶装置においては、液晶分子の配向形態として、ホモジニアス配向、捩れ配向、垂直配向等が採用されており、いずれの配向形態においても、基板法線方向の電界によって液晶分子の配向状態が制御されている。このような液晶装置においては、基板の内面に反射板を配置し、位相差板と組み合わせて反射表示と透過表示を行うため、垂直配向型の液晶装置であっても十分な視野角特性が得られないという問題がある。そこで近年では、半透過反射型の液晶装置の広視野角化技術として、液晶層に基板面方向の電界を印加して液晶分子の配向制御を行う方式（以下、横電界方式と称する）が検討されており、液晶に電界を印加する電極の形態によりＩＰＳ（In-Plane Switching）方式、ＦＦＳ（Fringe-Field Switching）方式と呼ばれるものが知られている（特許文献１〜４、非特許文献１〜２等を参照）。
特開２００５−３３８２５６号公報 特開２００５−３３８２６４号公報 特開２００５−１０６９６７号公報 特開２００６−１２６５５１号公報 SID06 DIGEST L-6 SID DIGEST P-231L

半透過反射型の液晶装置では円偏光モードを用いることがほぼ必須の構成である。しかしながら、円偏光モードを用いる場合、液晶層を挟持した一対の基板の外側に、位相差板と偏光板とを積層する必要があり、位相差板自体が有する視角特性に起因して、透過型に用いられる直線偏光モードよりも視角特性が低くなるという問題がある。

特許文献１及び特許文献２では、位相差板を用いずに横電界方式の半透過反射型の液晶装置を実現する技術が開示されているが、この液晶装置を実現するには内面位相差板等の作製が必要となり、製造プロセスの増加及び製造コストの上昇等の問題を生ずる。また、特許文献４及び非特許文献１では、位相差板の材料特性やＮｚ係数に関する記述がなく、高コントラスト、広視野角な透過表示の実現が困難である。また、特許文献３及び非特許文献２では、位相差板やＮｚ係数に関する記述がなされているが、材料特性に関する記述が成されておらず、十分な視野角特性を備えた液晶装置は実現できない。

本技術はこのような事情に鑑みてなされたものであって、視角特性を改善した横電界方式の液晶装置、及びこれを備えた電子機器を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本技術の液晶装置は、互いに対向して配置された、透過表示領域及び反射表示領域が平面的にそれぞれ対応付けられた第１基板及び第２基板と、前記第２基板の前記第１基板と対向する側の前記反射表示領域に配置された段差形成膜と、前記第１基板及び前記段差形成膜が配置された前記第２基板の間に挟持された液晶層と、前記透過表示領域及び前記反射表示領域が平面的にそれぞれ対応付けられ、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極及び、前記第１電極と平面的に重なって配置され、前記透過表示領域及び前記反射表示領域にそれぞれ対応して透明電極及び反射電極が形成された第２電極と、前記第１基板の前記液晶層とは反対側に設けられた第１位相差板と、前記第１位相差板の前記第１基板とは反対側に設けられた第２位相差板と、前記第２位相差板の前記第１位相差板とは反対側に設けられた第１偏光板と、前記第２基板の前記液晶層とは反対側に設けられた第３位相差板と、前記第３位相差板の前記第２基板とは反対側に設けられた第２偏光板とを備え、前記液晶の初期配向状態における配向がホモジニアス配向を呈し、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界によって前記液晶が配向制御される液晶装置であって、前記第１偏光板の透過軸と前記第２偏光板の透過軸とは略直交しており、前記第１位相差板のリタデーションと前記液晶層のリタデーションとは互いに等しく、前記第１位相差板の遅相軸は前記液晶の初期配向方向と略直交しており、前記第２位相差板のリタデーションと前記第３位相差板のリタデーションとは互いに等しく、前記第２位相差板の遅相軸と前記第３位相差板の遅相軸とは略直交しており、式（１）で表される前記第１位相差板のＮｚ値（Ｎｚ１）と前記液晶層のＮｚ値（ＮｚＬＣ）との和（Ｎｚ１＋ＮｚＬＣ）は略１であり、前記第２位相差板のＮｚ値（Ｎｚ２）と前記第３位相差板のＮｚ値（Ｎｚ３）との和（Ｎｚ２＋Ｎｚ３）は略１である。

Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） （１）
（式中、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは位相差板の三次元屈折率であり、ｎｘは遅相軸方向の屈折率、ｎｙは板面に平行で遅相軸と直交する方向の屈折率、ｎｚは板厚方向の屈折率である。）。

詳細は後述の実施の形態で検証するが、上記構成によれば、横電界方式の液晶装置における視角特性を改善することができ、高画質の表示が得られる液晶装置とすることができる。なお、本技術の構成において「略直交」とは、位相差板等の配置誤差を考慮した範囲で直交しているとみなせる状態、又は若干直交状態からずれているとしても実質的に直交しているとみなすことができ本技術と同一の作用効果を奏することのできる状態をいう。また、Ｎｚ値の和が「略１である」とは、位相差板等の製造誤差を考慮した範囲でＮｚ値の和が１とみなせる状態、又は若干１からずれているとしても実質的に１とみなすことができ本技術と同一の作用効果を奏することのできる状態をいう。なお、以下の説明で、「略」又は「概ね」といった記載がある場合には、同様の解釈をするものとする。

ここで、本技術の具体的な形態としては、前記第１位相差板の前記Ｎｚ値（Ｎｚ１）は略０である構成が採用できる。液晶層がホモジニアス配向を呈する場合には、そのＮｚ値は略１とみなすことができるため、液晶層のＮｚ値と第１位相差板のＮｚ値の和を１とする場合には、第１位相差板のＮｚ値を０とする必要があるからである。なお、「略」とあるのは、液晶層のＮｚ値は液晶の配向のゆらぎや液晶のプレチルト角の影響によって１から若干ずれることがあるからである。

本技術においては、前記液晶の初期配向方向と前記第２偏光板の透過軸との成す角度は、θを前記第２偏光板の透過軸と前記第３位相差板の遅相軸との成す角度としたときに、略（２θ＋４５°）又は略（２θ+１３５°）であることが望ましい。この構成によれば、液晶層と第２偏光板によって広帯域の円偏光板を構成することができ、反射表示の無彩色化が可能である。なお、前記第２偏光板の透過軸と前記第３位相差板の遅相軸との成す角度とは、換言すれば前記第２偏光板の透過軸から前記第３位相差板の遅相軸へ向かう方向の角度である。

本技術においては、前記反射表示領域の前記液晶層のリタデーションは略λ／４であり、前記透過表示領域の前記液晶層のリタデーションは略λ／２であることが望ましい。この構成によれば、透過表示及び反射表示の双方について広視野角、高コントラストな表示特性を備えた半透過反射型の液晶装置が提供できる。

本技術においては、前記第１位相差板の波長分散と前記液晶層の波長分散とは略一致していることが望ましい。また、前記第２位相差板の波長分散と前記第３位相差板の波長分散とは略一致していることが望ましい。例えば、前記第２位相差板と前記第３位相差板とが同一の材料からなる位相差板である構成が採用できる。この構成によれば、互いの波長分散特性が相殺され、良好な表示特性が得られるようになる。

本技術の電子機器は、前述した本技術の液晶装置を備える。この構成によれば、明るく広視角の表示が可能な表示部を具備した電子機器を提供することができる。

［第１の実施の形態］
以下、本技術の第１の実施形態である液晶装置１００について、図１〜図３を参照して
説明する。本実施形態の液晶装置は、液晶に対して基板面方向の電界（横電界）を作用させ、配向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（Fringe Field Switching）方式と呼ばれる方式を採用した液晶装置である。また本実施形態の液晶装置は、基板上にカラーフィルタを具備したカラー液晶装置であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出射する３個のサブ画素で１個の画素を構成するものとなっている。したがって表示を構成する最小単位となる表示領域を「サブ画素領域」と称し、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素から構成される表示領域を「画素領域」と称する。

図１は、本実施形態の液晶装置を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素領域の回路構成図である。図２（ａ）は液晶装置１００の任意の１サブ画素領域における平面構成図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）における光学軸配置を示す図である。図３は図２（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う部分断面構成図である。本実施形態の液晶装置１００は、図３に示すように、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０と、これらの基板１０，２０間に挟持された液晶層５０とを備え、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側にバックライト９０を配設してなる半透過反射型の液晶装置である。なお、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表示している。

図１に示すように、液晶装置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サブ画素領域には、それぞれ画素電極９と、画素電極９に電気的に接続されスイッチング制御するＴＦＴ３０とが形成されており、データ線駆動回路１０１から延びるデータ線６ａがＴＦＴ３０のソースに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良い。

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おり、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と共通電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が接続されている。蓄積容量７０はＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に設けられている。

図２（ａ）に示すように、液晶装置１００のサブ画素領域には、Ｙ軸方向に長手を有した画素電極（第１電極）９と、画素電極９と平面的に重なって配置された平面視略矩形状の共通電極（第２電極）１９とが設けられている。サブ画素領域の図示左上の端部の角部（或いは各サブ画素領域の間隙）には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを所定間隔で離間した状態に保持するための柱状スペーサ４０が立設されている。

画素電極９は、Ｙ軸方向に延びる複数本（図示では５本）の帯状電極（枝部電極）９ｃと、これら複数の帯状電極（枝部電極）９ｃの図示上側及び図示下側の各端部に接続されてＸ軸方向に延在する基幹部電極９ａと、図示上側の走査線側の基幹部電極９ａの中央部から走査線側に延出されたコンタクト部９ｂとからなる。

共通電極１９は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる透明電極１９１と、アルミニウムや銀等の光反射性の金属膜や、屈折率の異なる誘電体膜（ＳｉＯ₂とＴｉＯ₂等）を積層した誘電体積層膜（誘電体ミラー）からなる反射電極１９２とを備えている。透明電極１９１が形成された領域は透過表示領域Ｔであり、反射電極１９２が形成された領域は反射表示領域Ｒである。反射電極１９２は、画素電極９との間に電界を生じさせる共通電極の一部を構成すると共に、外光を反射する光反射手段である反射層としても機能する。液晶装置１００は、反射電極１９２での反射光を散乱させる機能を具備していることが好ましく、かかる構成により反射表示の視認性を向上させることができる。

透明電極１９１と反射電極１９２は、それぞれ透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒに対応して平面的に区画されており、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間（境界部）で互いに電気的に接続されている。なお、共通電極１９については、本実施形態のように透過表示領域Ｔに対応して配置された透明電極１９１と反射表示領域Ｒに対応して配置された反射電極１９２とで構成されるもののほか、サブ画素領域内に光反射手段である反射層を部分的に形成し、該反射層を覆って透明導電材料からなる共通電極をサブ画素全体に矩形状に配置する構成を採用することもできる。

サブ画素領域には、Ｙ軸方向に延びるデータ線６ａと、Ｘ軸方向に延びる走査線３ａと、走査線３ａに隣接して走査線３ａと平行に延びる容量線３ｂとが形成されている。データ線６ａと走査線３ａとの交差部に対応してその近傍にＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は走査線３ａの平面領域内に部分的に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層３５と、半導体層３５と一部平面的に重なって形成されたソース電極６ｂ、及びドレイン電極１３２とを備えている。走査線３ａは半導体層３５と平面的に重なる位置でＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。

ＴＦＴ３０のソース電極６ｂは、データ線６ａから分岐されて半導体層３５に延びる平面視略Ｌ形に形成されており、ドレイン電極１３２は、容量線３ｂ側に延びて平面視略矩形状の容量電極１３１と電気的に接続されている。容量電極１３１上には、画素電極９のコンタクト部９ｂが画素電極の上端側から進出して配置されており、両者が平面的に重なる位置に設けられた画素コンタクトホール４５を介して容量電極１３１と画素電極９とが電気的に接続されている。また容量電極１３１は容量線３ｂの平面領域内に配置されており、当該位置にて厚さ方向で対向する容量電極１３１と容量線３ｂとを電極とする蓄積容量７０が形成されている。

図３に示す断面構造をみると、液晶装置１００は、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えており、液晶層５０はＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿って設けられたシール材（図示略）によって前記両基板１０，２０間に封止されている。ＴＦＴアレイ基板１０の背面側（液晶層とは反対側である図示下面側）には、導光板９１と反射板９２とを具備したバックライト（照明装置）９０が設けられている。

ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層５０側）には、走査線３ａ及び容量線３ｂが形成されており、走査線３ａ及び容量線３ｂを覆ってゲート絶縁膜１１が形成されている。ゲート絶縁膜１１上に、アモルファスシリコンの半導体層３５が形成されており、半導体層３５に一部乗り上げるようにしてソース電極６ｂと、ドレイン電極１３２とが形成されている。ドレイン電極１３２の図示右側には容量電極１３１が一体に形成されている。半導体層３５は、ゲート絶縁膜１１を介して走査線３ａと対向配置されており、当該対向領域で走査線３ａがＴＦＴ３０のゲート電極を構成するようになっている。容量電極１３１はゲート絶縁膜１１を介して容量線３ｂと対向配置されており、容量電極１３１と容量線３ｂとが対向する領域に、ゲート絶縁膜１１を誘電体膜とする蓄積容量７０が形成されている。

半導体層３５、ソース電極６ｂ、ドレイン電極１３２、及び容量電極１３１を覆って、第１層間絶縁膜１２が形成されており、第１層間絶縁膜１２上の一部に反射電極１９２が形成され、他の部分に透明電極１９１が形成されている。透明電極１９１と反射電極１９２はそれぞれサブ画素領域内の透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒに対応して配置されており、１サブ画素領域内のうち、画素電極９と透明電極１９１とが平面的に重なる領域が、バックライト９０から入射して液晶層５０を透過する光を変調して表示を行う透過表示領域Ｔであり、画素電極９と反射電極１９２とが平面的に重なる領域が、対向基板２０の外側から入射して液晶層５０を透過する光を反射、変調して表示を行う反射表示領域Ｒである。透明電極１９１と反射電極１９２とは透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの境界部で互いに電気的に接続されており、透明電極１９１と反射電極１９２とが一対になって共通電極１９を構成している。

なお、第１層間絶縁膜１２と反射電極１９２との間に、表面に凹凸が形成された樹脂層を設けることもできる。かかる樹脂層により反射電極１９２に光散乱性を付与することができ、反射表示の視認性を向上させることができる。

共通電極１９を覆ってシリコン酸化物等からなる第２層間絶縁膜１３が形成されている。第２層間絶縁膜１３の液晶層側の表面にＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極９が形成されている。また、画素電極９、第２層間絶縁膜１３を覆ってポリイミドやシリコン酸化物等からなる第１配向膜１８が形成されている。

第１層間絶縁膜１２及び第２層間絶縁膜１３を貫通して容量電極１３１に達する画素コンタクトホール４５が形成されており、この画素コンタクトホール４５内に画素電極９のコンタクト部９ｂが一部埋設されることで、画素電極９と容量電極１３１とが電気的に接続されている。画素コンタクトホール４５の形成領域に対応して共通電極１９にも開口部が設けられており、この開口部を介して画素電極９と容量電極１３１とが電気的に接続されるとともに、共通電極１９と画素電極９とが短絡しないような構成になっている。また、基板本体１０Ａの外面側（液晶層５０とは反対側）には、第１位相差板１５と第２位相差板１６と第１偏光板１４とが積層配置されている。

一方、対向基板２０は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体２０Ａを基体としてなり、基板本体２０Ａの内面側（液晶層５０側）にはカラーフィルタ２２が設けられており、カラーフィルタ２２上には、反射表示領域Ｒに対応して、マルチギャップ構造を形成するためのアクリル等からなる段差形成膜２３が形成されている。また、カラーフィルタ２２上には段差形成膜２３を覆って、ポリイミドやシリコン酸化物等からなる第２配向膜２８が形成されている。第２配向膜２８は第１配向膜１８と対になって液晶層５０の液晶分子の初期配向を基板面に平行に配向させるようになっている（ホモジニアス配向）。基板本体２０Ａの外面側（液晶層５０とは反対側）には、第３位相差板２５と第２偏光板２４とが積層配置されている。

カラーフィルタ２２は、各サブ画素の表示色に対応する色材層を主体としてなるものであるが、当該サブ画素領域内で色度の異なる２以上の領域に区画されていてもよい。例えば、透過表示領域Ｔの平面領域に対応して設けられた第１の色材領域と、反射表示領域Ｒの平面領域に対応して設けられた第２の色材領域とに個別に設けられた構成が採用できる。この場合に、第１の色材領域の色度を第２の色材領域の色度より大きくすることで、表示光がカラーフィルタ２２を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とで表示光の色度が異なってしまうのを防止し、透過表示と反射表示の見映えを揃えることができる。

ここで、本実施形態の液晶装置１００では、液晶層５０を構成する液晶として、Δｎ＝０．１の屈折率異方性を有する誘電率異方性が正の液晶が用いられている。透過表示領域Ｔの液晶層の厚さは２．８μｍであり、反射表示領域Ｒの液晶層の厚さは１．４μｍである。すなわち、透過表示領域Ｔにおける液晶層のリタデーションは、可視光の波長に対して略１／２波長の位相差に対応したものとなっており、反射表示領域Ｒにおける液晶層のリタデーションは、可視光の波長に対して略１／４波長の位相差に対応したものとなっている。また、帯状電極９ｃのＸ軸方向の幅は３μｍであり、帯状電極９ｃの電極間の間隔は５μｍである。

第１位相差板１５のリタデーションは２８０ｎｍであり、液晶層５０の透過表示領域Ｔのリタデーションと同じリタデーションとなっている。第１位相差板１５の波長分散と液晶層５０の波長分散とは略一致しており、互いの波長分散特性を相殺できるようになっている。第１位相差板１５としては、可視光の波長に対して略１／２波長の位相差を持つλ／２位相差板が採用されている。第２位相差板１６のリタデーションと第３位相差板２５のリタデーションとは同一で２８０ｎｍであり、液晶層５０の透過表示領域Ｔのリタデーションと同じリタデーションとなっている。第２位相差板１６の波長分散と第３位相差板２５の波長分散とは略一致しており、互いの波長分散特性を相殺できるようになっている。第２位相差板１６及び第３位相差板２５としては、可視光の波長に対して略１／２波長の位相差を持つλ／２位相差板が採用され、例えば同一材料からなる同一の位相差板が採用される。

また、本実施形態の液晶装置１００では、第１位相差板１５、第２位相差板１６、第３位相差板２５、第１偏光板１４及び第２偏光板２４の光学軸の配置並びに液晶の初期配向状態における配向方向（初期配向方向。例えば第１配向膜１８及び第２配向膜２８のラビング方向）は図２（ｂ）に示すようなものとなっている。すなわち、第１偏光板１４の透過軸１５５と第２偏光板２４の透過軸１５６とは互いに直交するように配置されており、第２位相差板１６の遅相軸１５３と第３位相差板２５の遅相軸１５４とは互いに直交するように配置されており、第１位相差板１５の遅相軸１５２と液晶の初期配向方向１５１とは互いに直交するように配置されている。第３位相差板２５の遅相軸１５４は第２偏光板の透過軸１５６に対して反時計回りにθの角度を成す向きに配置されており、液晶の初期配向方向１５１は第２偏光板２４の透過軸１５６に対して（２θ＋４５°）又は（２θ＋１３５°）の角度を成す向きに配置されている。そして、これにより、液晶層５０と第１位相差板１５とが協働して広帯域の円偏光板として機能するようになっている。

なお、図２（ｂ）では、第２偏光板２４の透過軸１５６をＸ軸に対して反時計回りに２０°の角度を成す向きに配置し、θを１５°としている。また、配向膜１８，２８は、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒの双方において平面視で同一方向に（すなわちアンチパラレルに）初期的に配向が付与されており、その方向は、図２（ｂ）に示す液晶の初期配向方向１５１である。この方向は、例えば帯状電極９ｃの延在方向に対して反時計回りに５°回転した方向である。液晶の初期配向方向１５１は図２（ｂ）に示す方向に限定されるものではないが、画素電極９と共通電極１９との間に生じる電界の主方向１５７と交差する方向（一致しない方向）とする。透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒにおいては、初期配向方向１５１に沿って平行配向（ホモジニアス配向）した液晶分子が、画素電極９と共通電極１９との間への電圧印加によって、上記電界の主方向１５７側へ回転して配向する。この初期配向状態と電圧印加時の配向状態との差異に基づいて明暗表示が成されるようになっている。

さらに、本実施形態の液晶装置１００では、第１位相差板１５、第２位相差板１６及び第３位相差板２５について、その光学特性が以下の式（１）で規定されるＮｚに基づいて設定されている。具体的には、第１位相差板１５のＮｚ値（Ｎｚ１）と液晶層５０のＮｚ値（ＮｚＬＣ）との和（Ｎｚ１＋ＮｚＬＣ）が１になり且つ第２位相差板１６のＮｚ値（Ｎｚ２）と第３位相差板２５のＮｚ値（Ｎｚ３）との和（Ｎｚ２＋Ｎｚ３）が１になるように所定の三次元屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）が設定された第１位相差板１５、第２位相差板１６及び第３位相差板２５が組み合わされて用いられている。本実施形態の場合、液晶層５０の液晶分子は初期配向状態がホモジニアス配向を呈していることから、液晶層５０のＮｚ値（ＮｚＬＣ）は略１であり、したがって、第１位相差板１５のＮｚ値（Ｎｚ１）は略０に設定されている。

Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） …（１）
（式中、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは位相差板の三次元屈折率であり、ｎｘは遅相軸方向の屈折率、ｎｙは板面に平行で遅相軸と直交する方向の屈折率、ｎｚは板厚方向の屈折率である。）

このように第１位相差板１５、第２位相差板１６、第３位相差板２５及び液晶層５０のＮｚ値を選択していることで、液晶装置１００は、広い視角範囲で高コントラストの表示を得ることができるようになっている。ここで、図４は、透過表示及び反射表示の電圧に対する透過率若しくは反射率の推移の様子を示す図である。また、図５は、液晶装置１００のコントラスト測定を行った結果を示す等コントラスト曲線図である。

図４に示すように、液晶装置１００では、透過表示及び反射表示のいずれにおいても電圧無印加時に黒を表示し、電圧を印加することで明るい表示を得ることができる。また、透過表示と反射表示のγを揃えることができる。また、図５に示すように、コントラストが３００〜１０００となる領域が広い範囲で形成されており、極めて広い視野角特性が得られるものとなっている。この理由としては、次の理由が考えられる。

（Ａ）液晶層５０のＮｚ値と第１位相差板１５のＮｚ値との和を１とし、液晶層５０の初期配向状態における配向方向と第１位相差板１５の遅相軸とを直交させたため、液晶層５０と第１位相差板１５の視野角特性が広い視野角範囲で相殺されたこと。
（Ｂ）第２位相差板１６のＮｚ値と第３位相差板２５のＮｚ値との和を１とし、第２位相差板１６の遅相軸と第３位相差板２５の遅相軸を直交させたため、第２位相差板１６と第３位相差板２５の視野角特性が、広い視野角範囲で相殺されたこと。
（Ｃ）液晶分子の初期配向方向と第２偏光板２４の透過軸との角度が広帯域位相差板の条件を満たしているため、反射表示領域Ｒにおいて広帯域の円偏光板が構成されたこと。

以上のように、本実施形態の液晶装置１００によれば、位相差板自体の有する視野角特性によって液晶装置１００の視野角特性が低くなることがなく、また、外光が反射電極到達時に広帯域の円偏光となるため、反射の色付きを抑制でき、高コントラストな反射表示が実現できる。したがって、横電界方式の広視野角、高コントラストな透過表示を維持したまま、高コントラストな反射表示が可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本技術の第２の実施形態である液晶装置２００について、図６〜図７を参照して説明する。本実施形態の液晶装置は、液晶に対して基板面方向の電界（横電界）を作用させ、配向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、ＩＰＳ（In-Plane Switching）方式と呼ばれる方式を採用した液晶装置である。

図６（ａ）は液晶装置２００の任意の１サブ画素領域における平面構成図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）における光学軸配置を示す図である。図７は図６（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う部分断面構成図である。なお、図２及び図３に示した第１実施形態の液晶装置１００と共通の又は対応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。

本実施形態の液晶装置２００は、図７に示すように、ＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えており、液晶層５０は、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿って設けられた図示略のシール材によって基板１０，２０間に封止されている。対向基板２０の背面側（図示下面側）には、導光板９１と反射板９２とを具備したバックライト（照明装置）９０が設けられている。

図６（ａ）に示すように、液晶装置２００のサブ画素領域には、平面視略熊手状（櫛歯状）を成すＹ軸方向に長手の画素電極（第１電極）９と、平面視略櫛歯状を成す共通電極（第２電極）１９とが設けられている。サブ画素領域の図示左上の角部には、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを所定間隔で離間した状態に保持するための柱状スペーサ４０が立設されている。

画素電極９は、Ｙ軸方向に延びる複数本（図示では３本）の帯状電極９ｃと、これら複数の帯状電極９ｃの図示下側（容量線３ｂ側）の各端部に接続されてＸ軸方向に延在する基端部９ａと、基端部９ａのＸ軸方向中央部から容量線３ｂ側に延出されたコンタクト部９ｂとからなる。

共通電極１９は、前記画素電極９の帯状電極９ｃと交互に配置されるとともに帯状電極９ｃと平行（Ｙ軸方向）に延びる複数の帯状電極１９ｃと、これら帯状電極１９ｃの走査線３ａ側の端部に接続されてＸ軸方向に延びる本線部１９ａとからなる。共通電極１９は、Ｘ軸方向に配列された複数のサブ画素領域に跨って延在する平面視略櫛歯状の電極部材である。図６に示すサブ画素領域では、Ｙ軸方向に延びる３本の帯状電極９ｃと、これらの帯状電極９ｃの間に配置された２本の帯状電極１９ｃとの間に電圧を印加し、当該サブ画素領域の液晶にＸＹ面方向（基板面方向）の電界（横電界）を印加するようになっている。

ＴＦＴ３０には、Ｘ軸方向に延びるデータ線６ａと、Ｙ軸方向に延びる走査線３ａと、走査線３ａと反対側のサブ画素領域の辺縁部にて走査線３ａと平行に延びる容量線３ｂとが形成されている。データ線６ａと走査線３ａとの交差部の近傍にＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０は走査線３ａの平面領域内に部分的に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体層３５と、半導体層３５と一部平面的に重なって形成されたソース電極６ｂ、及びドレイン電極３２とを備えている。走査線３ａは半導体層３５と平面的に重なる位置でＴＦＴ３０のゲート電極として機能する。

ＴＦＴ３０のソース電極６ｂは、データ線６ａから分岐されて半導体層３５に延びる平面視略逆Ｌ形に形成されており、ドレイン電極３２は、その画素電極側の端部において接続配線３１ａと電気的に接続されており、当該接続配線３１ａを介して容量電極３１と電気的に接続されている。容量電極３１は、容量線３ｂと平面的に重なって形成された平面視略矩形状の導電部材であり、容量電極３１上には、画素電極９のコンタクト部９ｂが平面的に重なって配置されており、両者が重畳された位置に画素コンタクトホール４５が設けられている。そして画素コンタクトホール４５を介して容量電極３１と画素電極９とが電気的に接続されている。また容量電極３１と容量線３ｂとが平面的に重なる領域に、厚さ方向で対向する容量電極３１と容量線３ｂとを電極とする蓄積容量７０が形成されている。

また、図６に示すサブ画素領域には、当該サブ画素領域とほぼ同一の平面形状を有するカラーフィルタ２２が設けられており、サブ画素領域の概略下半分の平面領域（Ｙ軸方向に二分した領域のうち容量線３ｂ側の領域）には、光反射手段である反射層２９が設けられている。そして、帯状電極９ｃ、１９ｃが交互に配列されている領域のうち、反射層２９の形成領域が当該サブ画素領域の反射表示領域Ｒとされ、残る領域が透過表示領域Ｔとされている。

次に、図７に示す断面構造をみると、液晶装置２００は、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板（第１基板）１０と対向基板（第２基板）２０との間に液晶層５０を挟持した構成を備えており、液晶層５０はＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とが対向する領域の縁端に沿って設けられたシール材（図示略）によって前記両基板１０，２０間に封止されている。ＴＦＴアレイ基板１０の背面側（液晶層とは反対側である図示下面側）には、導光板９１と反射板９２とを具備したバックライト（照明装置）９０が設けられている。

ＴＦＴアレイ基板１０は、ガラスや石英、プラスチック等の透光性の基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層５０側）には、走査線３ａ及び容量線３ｂが形成されており、走査線３ａ及び容量線３ｂを覆って、酸化シリコン等の透明絶縁膜からなるゲート絶縁膜１１が形成されている。ゲート絶縁膜１１上に、アモルファスシリコンの半導体層３５が形成されており、半導体層３５に一部乗り上げるようにしてソース電極６ｂと、ドレイン電極３２とが設けられている。ドレイン電極３２は、接続配線３１ａ及び容量電極３１と一体に形成されている。半導体層３５は、ゲート絶縁膜１１を介して走査線３ａと対向配置されており、当該対向領域で走査線３ａがＴＦＴ３０のゲート電極を構成するようになっている。容量電極３１は、ゲート絶縁膜１１を介して容量線３ｂと対向して配置されており、容量電極３１と容量線３ｂとが対向する領域に、ゲート絶縁膜１１をその誘電体膜とする蓄積容量７０が形成されている。

半導体層３５、ソース電極６ｂ、ドレイン電極３２、及び容量電極３１を覆って、酸化シリコン等からなる第１層間絶縁膜１２が形成されており、第１層間絶縁膜１２上の一部に、アルミニウム等の金属反射膜からなる反射層２９が形成されている。第１層間絶縁膜１２上には、反射層２９を覆って酸化シリコン等からなる第２層間絶縁膜１３が形成されており、第２層間絶縁膜１３上に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる画素電極９及び共通電極１９が形成されている。第１層間絶縁膜１２及び第２層間絶縁膜１３を貫通して容量電極３１に達する画素コンタクトホール４５が形成されており、この画素コンタクトホール４５内に画素電極９のコンタクト部９ｂが一部埋設されることで、画素電極９と容量電極３１とが電気的に接続されている。画素電極９及び共通電極１９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。また、基板本体１０Ａの外面側（液晶層５０とは反対側）には、第１位相差板１５と第２位相差板１６と第１偏光板１４とが積層配置されている。

一方、対向基板２０は、ガラスや石英、プラスチック等からなる基板本体２０Ａを基体としてなり、基板本体２０Ａの内面側（液晶層５０側）にはカラーフィルタ２２が設けられており、カラーフィルタ２２上には、反射表示領域Ｒに対応して、マルチギャップ構造を形成するためのアクリル等からなる段差形成膜２３が形成されている。また、カラーフィルタ２２上には段差形成膜２３を覆って、ポリイミドやシリコン酸化物等からなる第２配向膜２８が形成されている。第２配向膜２８は第１配向膜１８と対になって液晶層５０の液晶分子の初期配向を基板面に平行に配向させるようになっている（ホモジニアス配向）。基板本体２０Ａの外面側（液晶層５０とは反対側）には、第３位相差板２５と第２偏光板２４とが積層配置されている。

ここで、液晶層５０を構成する液晶の材料、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚み及びリタデーションの値は、第１実施形態の液晶装置１００と同じである。また、位相差板１５，１６，２５及び偏光板１４，２４の光学軸の配置、液晶の初期配向状態における配向方向（初期配向方向。例えば第１配向膜１８及び第２配向膜２８のラビング方向）は図６（ｂ）に示すものとなっており、この構成は図２（ｂ）に示した第１実施形態の液晶装置１００と同じである。さらに、位相差板１５，１６，２５及び液晶層５０のＮｚ値も第１実施形態の液晶装置１００と同じである。したがって、本実施形態の液晶装置２００においても、横電界方式の広視野角、高コントラストな透過表示を維持したまま、高コントラストな反射表示が可能となる。

［電子機器］
図８は、本技術に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話１３００は、本技術の液晶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。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、明るい表示が可能である。

以上、添付図面を参照しながら本技術に係る好適な実施の形態例について説明したが、本技術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、本技術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装置の回路構成図である。 同液晶装置の１サブ画素領域の平面構成図である。 同液晶装置の部分断面構成図である。 同液晶装置における電圧と明るさの関係を示す図である。 同液晶装置の等コントラスト曲線を示す図である。 第２実施形態に係る液晶装置の１サブ画素領域の平面構成図である。 同液晶装置の部分断面構成図である。 電子機器の一例である携帯電話機の斜視構成図である。

符号の説明

９…画素電極（第１電極）、１０…ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、１４…第１偏光板、１５…第１位相差板、１６…第２位相差板、１９…共通電極（第２電極）、２０…対向基板（第２基板）、２４…第２偏光板、２５…第３位相差板、５０…液晶層、１００…液晶装置、１５１…液晶の初期配向方向、１５２…第１位相差板の遅相軸、１５３…第２位相差板の遅相軸、１５４…第３位相差板の遅相軸、１５５…第１偏光板の透過軸、１５６…第２偏光板の透過軸、２００…液晶装置、１３００…携帯電話（電子機器）

Claims (8)

1. 互いに対向して配置された、透過表示領域及び反射表示領域が平面的にそれぞれ対応付けられた第１基板及び第２基板と、前記第２基板の前記第１基板と対向する側の前記反射表示領域に配置された段差形成膜と、前記第１基板及び前記段差形成膜が配置された前記第２基板の間に挟持された液晶層と、前記透過表示領域及び前記反射表示領域が平面的にそれぞれ対応付けられ、前記第１基板の前記液晶層側に設けられた第１電極及び、前記第１電極と平面的に重なって配置され、前記透過表示領域及び前記反射表示領域にそれぞれ対応して透明電極及び反射電極が形成された第２電極と、前記第１基板の前記液晶層とは反対側に設けられた第１位相差板と、前記第１位相差板の前記第１基板とは反対側に設けられた第２位相差板と、前記第２位相差板の前記第１位相差板とは反対側に設けられた第１偏光板と、前記第２基板の前記液晶層とは反対側に設けられた第３位相差板と、前記第３位相差板の前記第２基板とは反対側に設けられた第２偏光板とを備え、前記液晶の初期配向状態における配向がホモジニアス配向を呈し、前記第１電極と前記第２電極との間に生じる電界によって前記液晶が配向制御される液晶装置であって、
   前記第１偏光板の透過軸と前記第２偏光板の透過軸とは略直交しており、
   前記第１位相差板のリタデーションと前記液晶層のリタデーションとは互いに等しく、前記第１位相差板の遅相軸は前記液晶の初期配向方向と略直交しており、
   前記第２位相差板のリタデーションと前記第３位相差板のリタデーションとは互いに等しく、前記第２位相差板の遅相軸と前記第３位相差板の遅相軸とは略直交しており、
   式（１）で表される前記第１位相差板のＮｚ値（Ｎｚ１）と前記液晶層のＮｚ値（ＮｚＬＣ）との和（Ｎｚ１＋ＮｚＬＣ）は略１であり、前記第２位相差板のＮｚ値（Ｎｚ２）と前記第３位相差板のＮｚ値（Ｎｚ３）との和（Ｎｚ２＋Ｎｚ３）は略１である液晶装置。
   Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ） （１）
   （式中、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは位相差板の三次元屈折率であり、ｎｘは遅相軸方向の屈折率、ｎｙは板面に平行で遅相軸と直交する方向の屈折率、ｎｚは板厚方向の屈折率である。）
2. 前記第１位相差板の前記Ｎｚ値（Ｎｚ１）は略０である請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記液晶の初期配向方向と前記第２偏光板の透過軸との成す角度は、θを前記第２偏光板の透過軸と前記第３位相差板の遅相軸との成す角度としたときに、略（２θ＋４５°）又は略（２θ+１３５°）である請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記反射表示領域の前記液晶層のリタデーションは略λ／４であり、前記透過表示領域の前記液晶層のリタデーションは略λ／２である請求項１〜３のいずれかの項に記載の液晶装置。
5. 前記第１位相差板の波長分散と前記液晶層の波長分散とは略一致している請求項１〜４のいずれかの項に記載の液晶装置。
6. 前記第２位相差板の波長分散と前記第３位相差板の波長分散とは略一致している請求項５に記載の液晶装置。
7. 前記第２位相差板と前記第３位相差板とは同一の材料からなる位相差板である請求項６に記載の液晶装置。
8. 請求項１〜７のいずれかの項に記載の液晶装置を備えた電子機器。

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