(57)【要約】【課題】良好な光学特性を有する位相差層を備えた液晶装置を提供する。【解決手段】本発明の液晶装置は、第２基板２０上に設けられた配向膜２５と、配向膜２５上に設けられた偏光回転層２３とを備えた半透過反射型の液晶装置であって、偏光回転層２３は、液晶材料と、該液晶材料中に添加されたカイラル剤とを含み、前記カイラル剤によって前記液晶材料が偏光回転層２３の層厚方向にツイスト配向しており、前記液晶材料の旋光性によって偏光板２４から入射した直線偏光の偏光方向が回転される。【選択図】図３
2008292816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を挟持して対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板上に部分的に設けられた反射層と、
前記第２基板の前記液晶層とは反対側に設けられた偏光板と、
前記第２基板の前記反射層に対応する領域に設けられた配向膜と、
前記配向膜上に設けられた偏光回転層と、を備え、
前記偏光回転層は、液晶材料と、該液晶材料中に添加されたカイラル剤とを含み、
前記カイラル剤によって前記液晶材料が前記偏光回転層の層厚方向にツイスト配向しており、
前記液晶材料の旋光性によって前記偏光板から入射した直線偏光の偏光方向が回転されることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記偏光回転層の層厚をｄ、前記カイラル剤のピッチをｐとしたときに、ｄ／ｐが略１／８であることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】
前記偏光回転層は前記第２基板の前記液晶層側の面に設けられ、
前記偏光回転層は前記液晶材料を前記配向膜によって配向させつつ重合硬化して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
１つのサブ画素領域内に、前記反射層により反射表示を行う反射表示領域と、前記反射層の非形成領域において透過表示を行う透過表示領域とが設けられ、
前記偏光回転層の層厚によって前記反射表示領域の液晶層厚が前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくなっていることを特徴とする請求項３に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記第２基板は前記偏光回転層を挟持して対向する第１基材及び第２基材を備え、
前記第１基材の前記偏光回転層側の面及び前記第２基材の前記偏光回転層側の面には前記液晶材料を前記偏光回転層の層厚方向にツイスト配向させる配向膜が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記偏光回転層は前記液晶材料を前記配向膜によって配向させつつ重合硬化して形成されており、
前記第１基材と前記第２基材とは前記偏光回転層によって互いに接着されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記偏光回転層の非形成領域には前記液晶材料を等方相にて重合硬化してなる等方層が設けられており、
前記第１基材と前記第２基材とは前記偏光回転層及び前記等方層によって互いに接着されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記偏光回転層は前記第２基材上に設けられた溝に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項９】
１つのサブ画素領域内に、前記反射層により反射表示を行う反射表示領域と、前記反射層の非形成領域において透過表示を行う透過表示領域とが設けられ、
前記第２基板の前記液晶層側の面に、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液晶層厚調整層が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の液晶装置。
【請求項１０】
請求項１〜９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過反射型の液晶装置及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半透過反射型の液晶装置は、携帯電話や携帯情報端末等の表示デバイスとして広く用いられている。半透過反射型の液晶装置では、反射表示と透過表示とを単一の液晶層を用いて実現するために、表示モード間での位相差の調整が必要である。そこで、下記特許文献１では、透過表示領域と反射表示領域とで異なった位相差を有する位相差層を設けることで適切な反射表示及び透過表示を得られるようにしている。
【特許文献１】特開２００５−３３８２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の液晶装置によれば、液晶パネルに位相差層を内蔵しているため、液晶パネルの外側に上記位相差の調整のための位相差板を設ける必要がなく、液晶装置の薄型化や低コスト化を実現できる。しかしながら、液晶パネルの内面側に設けられる位相差層は、高分子液晶をベースとした材料であり、配向処理した配向膜上に液晶モノマーを塗布し、ＵＶ硬化処理及び現像処理を経て形成されるため、位相差層内の液晶分子の配向均一性が悪いと、設計どおりの位相差を付与することができなくなり、表示品質に影響を及ぼす場合がある。
【０００４】
例えば、特許文献１の液晶装置では、反射表示領域に１／２波長の位相差を付与するために、位相差層の液晶分子を偏光板の透過軸に対して２２．５°交差する方向に一軸配向しているが、液晶分子の配向規制力は配向膜に近いほど強く、配向膜から遠いほど弱くなるため、例えば位相差層の膜厚が厚くなると、配向膜から遠い部分の配向が液晶分子自体の粘弾性に支配されるようになり、位相差層全体で均一な一軸配向を実現できなくなる。前記位相差層は偏光板から入射した直線偏光を４５°回転する偏光回転層として機能するが、位相差層の配向状態が一軸配向からずれると、所望の光学特性が得られなくなり、コントラストの低い液晶装置となる。
【０００５】
一方、位相差層を設けずに電極等の設計のみで表示モード間の位相差の調節を行うことが考えられるが、この場合、反射表示と透過表示とで初期配向の方向を変えないと電圧無印加時に反射表示と透過表示で白黒反転を起こしてしまうため、マルチラビング等の煩雑な工程が必要となり、プロセス上問題がある。
【０００６】
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、良好な光学特性を有する位相差層を備えた液晶装置及び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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の液晶装置は、液晶層を挟持して対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板上に部分的に設けられた反射層と、前記第２基板の前記液晶層とは反対側に設けられた偏光板と、前記第２基板の前記反射層に対応する領域に設けられた配向膜と、前記配向膜上に設けられた偏光回転層と、を備え、前記偏光回転層は、液晶材料と、該液晶材料中に添加されたカイラル剤とを含み、前記カイラル剤によって前記液晶材料が前記偏光回転層の層厚方向にツイスト配向しており、前記液晶材料の旋光性によって前記偏光板から入射した直線偏光の偏光方向が回転されることを特徴とする。この構成によれば、配向膜から遠い部分の液晶材料がカイラル剤によってツイスト配向されるため、偏光回転層全体で所望の光学特性を実現できる。そのため、表示品質に優れた液晶装置が提供できる。
【０００８】
本発明においては、前記偏光回転層の層厚をｄ、前記カイラル剤のピッチをｐとしたときに、ｄ／ｐが略１／８であることが望ましい。この構成によれば、偏光板から入射される直線偏光が略４５°回転され、反射表示と透過表示とで白黒反転の生じない画像表示が実現できる。
【０００９】
本発明においては、前記偏光回転層は前記第２基板の前記液晶層側の面に設けられ、前記偏光回転層は前記液晶材料を前記配向膜によって配向させつつ重合硬化して形成されていることが望ましい。この構成によれば、配向膜上に偏光回転層の形成材料（液晶材料、カイラル剤）を塗布するだけで偏光回転層を形成できるため、製造が容易である。
【００１０】
本発明においては、１つのサブ画素領域内に、前記反射層により反射表示を行う反射表示領域と、前記反射層の非形成領域において透過表示を行う透過表示領域とが設けられ、前記偏光回転層の層厚によって前記反射表示領域の液晶層厚が前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくなっていることが望ましい。この構成によれば、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層の初期配向状態（配向膜のラビング方向等）を共通化でき、容易に製造可能な液晶装置が提供できる。
【００１１】
本発明においては、前記第２基板は前記偏光回転層を挟持して対向する第１基材及び第２基材を備え、前記第１基材の前記偏光回転層側の面及び前記第２基材の前記偏光回転層側の面には前記液晶材料を前記偏光回転層の層厚方向にツイスト配向させる配向膜が設けられていることが望ましい。この構成によれば、偏光回転層を構成する液晶材料を第１基材と第２基材の表面に形成された配向膜によって確実に配向させることができる。
【００１２】
本発明においては、前記偏光回転層は前記液晶材料を前記配向膜によって配向させつつ重合硬化して形成されており、前記第１基材と前記第２基材とは前記偏光回転層によって互いに接着されていることが望ましい。この構成によれば、第１基材と第２基材を接着する接着剤を新たに設ける必要がないので、製造が容易になる。
【００１３】
本発明においては、前記偏光回転層の非形成領域には前記液晶材料を等方相にて重合硬化してなる等方層が設けられており、前記第１基材と前記第２基材とは前記偏光回転層及び前記等方層によって互いに接着されていることが望ましい。この構成によれば、偏光回転層が必要な領域（反射表示領域）に形成され、偏光回転層が不要な領域（透過表示領域）には光学的に透明な等方層が配置されているため、反射表示と透過表示の双方について優れた表示品質を実現することができる。
【００１４】
本発明においては、前記偏光回転層は前記第２基材上に設けられた溝に形成されていることが望ましい。この構成によれば、偏光回転層が必要な領域（反射表示領域）に形成され、偏光回転層が不要な領域（透過表示領域）には光学的に透明な等方層（第１基材及び第２基材）が配置されているため、反射表示と透過表示の双方について優れた表示品質を実現することができる。
【００１５】
本発明においては、１つのサブ画素領域内に、前記反射層により反射表示を行う反射表示領域と、前記反射層の非形成領域において透過表示を行う透過表示領域とが設けられ、前記第２基板の前記液晶層側の面に、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液晶層厚調整層が設けられていることが望ましい。この構成によれば、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層の初期配向状態（配向膜のラビング方向等）を共通化でき、容易に製造可能な液晶装置が提供できる。
【００１６】
本発明の電子機器は、前述した本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、表示品質に優れた電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではない。下記の実施形態において、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。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の液晶装置の第１実施形態を構成するマトリクス状に形成された複数のサブ画素の回路構成図である。本実施形態の液晶装置１００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、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。
【００１９】
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と電気的に接続されてサブ画素を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。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。
【００２０】
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。
そして、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。
【００２１】
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、液晶を介して画素電極９と対向する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。
【００２２】
図２は、液晶装置１００の任意の１サブ画素における平面構成図である。液晶装置１００のサブ画素領域には、平面視略梯子状を成すＹ軸方向に長手の画素電極（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略ベタ状の共通電極（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、第１基板１０と第２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。
【００２３】
画素電極９は、概略Ｘ軸方向に延びる複数本（図示では１５本）の帯状電極９ｃと、これらの帯状電極９ｃの図示左右方向の両端部と接続された平面視略矩形枠状の枠体部９ａとを備えて構成されており、複数の帯状電極９ｃは、互いに平行に均等な間隔でＹ軸方向に配列されている。
【００２４】
共通電極１９は、サブ画素領域内に部分的に設けられた反射層２９を覆うように形成されている。本実施形態の場合、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導電膜であり、反射層２９は、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）からなるものである。液晶装置１００は、上記反射層２９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。
【００２５】
なお、共通電極１９は、本実施形態のように反射層２９を覆うように形成されている構成のほか、透明導電材料からなる透明電極と、光反射性の金属材料からなる反射電極とが平面的に区画されている構成、即ち、反射表示領域に対応して配置された透明電極と、反射表示領域に対応して配置された反射電極とを備え、両電極が透過表示領域と反射表示領域との間（境界部）で互いに電気的に接続されているものも採用することができる。この場合、透明電極と反射電極とが画素電極９との間に電界を生じさせる共通電極を構成する一方、反射電極は当該サブ画素領域の反射層としても機能する。
【００２６】
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島状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層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。
【００２７】
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形を成しており、ドレイン電極３２は、半導体層３５上から画素電極側に延びて平面視略矩形状の容量電極３１と電気的に接続されている。容量電極３１上には、画素電極９のコンタクト部が配置されており、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は容量線３ｂの平面領域内に配置されており、当該位置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。
【００２８】
図３は、図２のＡ−Ａ'線に沿う部分断面構成図である。液晶装置１００は、互いに対向して配置された第１基板１０と第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は第１基板１０と第２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）によって両基板１０，２０間に封止されている。第１基板１０の外面側（液晶層と反対側）には、偏光板１４が設けられ、第２基板２０の外面側には偏光板２４が設けられている。第１基板１０の背面側（図示下面側）には、光源と導光板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。
【００２９】
第１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３２とが形成されている。ドレイン電極３２の図示右側には容量電極３１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３１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３１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。
【００３０】
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、第１層間絶縁膜１２が形成されている。第１層間絶縁膜１２上の一部にはアクリル樹脂等の樹脂層３９が形成されており、樹脂層３９上には反射層２９が形成されている。樹脂層３９は透過表示領域Ｔを除く領域に設けられている。反射層２９と第１層間絶縁膜１２とを覆って、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極１９が形成されている。上記樹脂層３９はその表面に凹凸形状を有しており、かかる凹凸形状に倣う凹凸面を有して形成された反射層２９が光散乱性の反射手段を構成している。
【００３１】
このようにサブ画素領域に部分的に反射層２９が形成された本実施形態の液晶装置１００では、図２に示した１サブ画素領域内のうち、反射層２９の形成領域が、第２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となっている。また、反射層２９の形成領域の外側の光透過領域が、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となっている。
【００３２】
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等からなる配向膜１８が形成されている。
【００３３】
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の一部（コンタクト部）が埋め込まれて、画素電極９と容量電極３１とが電気的に接続されている。上記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３１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。
【００３４】
一方、第２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、サブ画素毎に異なる色光を透過するカラーフィルタを備えたＣＦ層２２が形成されている。上記カラーフィルタは、サブ画素内で色度の異なる２種類の色材領域に区画されている構成とすることが好ましい。具体的には、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。なお、ＣＦ層２２は、第１基板１０側に形成することもできる。
【００３５】
ＣＦ層２２の液晶層５０側には、ポリイミド等からなる配向膜２５が形成されている。配向膜２５上には、反射表示領域Ｒに対応して偏光回転層２３が形成されており、偏光回転層２３及び配向膜２５を覆ってポリイミド等からなる配向膜２８が形成されている。偏光回転層２３は、液晶材料（液晶モノマーあるいは液晶オリゴマー）を含む溶液を配向膜２５上に塗布し、乾燥固化させる際に所定方向に配向させる方法により形成されている。液晶材料としてはネマチック液晶が用いられており、液晶材料中にはカイラル剤が添加されている。液晶材料はカイラル剤によって偏光回転層２３の層厚方向にツイストしており、偏光回転層２３に入射した直線偏光をそのツイスト角に応じた角度だけ回転するようになっている。
【００３６】
図４は、偏光回転層２３の概略構成図である。偏光回転層２３中の液晶分子２３Ａは図示略のカイラル剤によって層厚方向に４５°ツイストしている。カイラル剤のピッチをｐ、偏光回転層２３の層厚をｄとすると、ｄ／ｐは略１／８である。配向膜近傍の液晶分子２３Ａ（図示上側の液晶分子）は配向膜によって偏光板２４の透過軸１５５と平行に配向されており、偏光板２４から入射された直線偏光の偏光方向が基板に平行な面内において４５°回転されるようになっている。
【００３７】
図３に戻って、偏光回転層２３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ための液晶層厚調整層としても機能するものとなっている。半透過反射型の液晶表示装置では、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のリタデーションが異なると、光透過率に差異を生じて均一な画像表示が得られないことになる。そこで偏光回転層２３を液晶層５０側に突出させて形成することでいわゆるマルチギャップ構造を実現している。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。
【００３８】
本実施形態の場合、液晶層５０は誘電異方性が正の液晶からなり、画素電極９と共通電極１９との間に電界が発生していない初期配向状態において、透過表示領域Ｔの液晶層５０のリタデーションΔｎｄは、略１／２波長の位相差を付与するものであり、反射表示領域Ｒの液晶層５０のリタデーションΔｎｄは、略１／４波長（λ／４）の位相差を付与するものとなっている。
【００３９】
液晶装置１００の各光学部材の光学軸の配置は図５に示す通りである。偏光板１４の透過軸１５３と偏光板２４の透過軸１５５とは直交している。偏光板２４の透過軸１５５は、画素電極と共通電極との間に生じる電界の主方向１５７（図２の帯状電極９ｃの延在方向と直交する方向）と４５°をなしている。偏光回転層２３の第１光学軸１５２（配向膜２５と接する部分の液晶分子の配向方向；配向膜２５のラビング方向）は偏光板２４の透過軸１５５と平行であり、偏光回転層２３の第２光学軸１５４（配向膜２５から最も遠い部分の液晶分子の配向方向）は偏光板２４の透過軸１５５と４５°をなしている。配向膜１８，２８のラビング方向１５１は偏光板２４の透過軸１５５と平行である。配向膜１８，２８のラビング方向はこれに限定されないが、画素電極と共通電極との間に生じる電界の主方向１５７と交差する方向とする。そして、初期状態ではラビング方向に沿って配向している液晶が、画素電極と共通電極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。
【００４０】
次に、上記構成を備えた液晶装置１００の表示動作について図６を参照して説明する。図６には、反射表示における動作説明図（図示左側）と、透過表示における動作説明図（図示右側）とが示されている。図６に示す矢印は、液晶装置１００に入射する光及び液晶装置１００中を進行する光の偏光状態を平面的に示したものである。
【００４１】
まず、図６の左側の反射表示（反射モード）について説明する。反射表示において偏光板２４の上方（外側）から入射した光は偏光板２４を透過することにより偏光板２４の透過軸に平行な直線偏光に変換されて偏光回転層２３に入射する。この直線偏光は偏光回転層２３によってその偏光方向を基板に平行な面内で４５°回転された後、液晶層５０に入射される。このとき液晶層５０がオフ状態（非選択状態）であれば、液晶層５０により所定の位相差（λ／４）を付与されて右回り円偏光に変換され、反射層２９に到達する。この右回り円偏光が反射層２９で反射されると、偏光板２４側から見た回転方向が反転するので、反射層２９から液晶層５０に入射する光は左回り円偏光となる。この左回り円偏光は液晶層５０の作用により入射時の偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光に変換され、偏光回転層２３に到達する。そして、偏光回転層２３でその偏光方向を基板に平行な面内で４５°回転された後、偏光板２４に到達し、その偏光方向と直交する透過軸を有する偏光板２４に吸収されて暗表示となる。
【００４２】
一方、液晶層５０がオン状態（選択状態）であれば、液晶層５０に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で液晶層５０から射出され、反射層２９に到達する。そして、反射層２９で反射された直線偏光は再び液晶層５０を透過して偏光回転層２３に到達し、その偏光方向を基板に平行な面内で４５°回転された後、偏光板２４に到達する。この直線偏光は偏光板２４の透過軸と平行な直線偏光であるから、偏光板２４を透過して視認され、明表示となる。
【００４３】
次に、図６の右側の透過表示（透過モード）について説明する。透過表示においてバックライトから射出された光は偏光板１４を透過することにより偏光板１４の透過軸に平行な直線偏光に変換され、液晶層５０に入射される。そして、液晶層５０がオフ状態であれば、液晶層５０に入射した直線偏光は、入射時と同一の偏光状態で液晶層５０から射出され、偏光板２４に到達する。この直線偏光は偏光板２４の透過軸と垂直な直線偏光であるから、偏光板２４に吸収され、暗表示となる。
【００４４】
一方、液晶層５０がオン状態であれば、液晶層５０によって所定の位相差（λ／２）を付与されて入射時の偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光に変換され、偏光板２４に到達する。この直線偏光は偏光板２４の透過軸と平行な直線偏光であるから、偏光板２４を透過し明表示となる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の液晶装置１００では、配向膜２５から遠い部分の液晶分子２３Ａがカイラル剤によってツイスト配向されるため、偏光回転層２３全体で所望の光学特性を実現できる。また、偏光回転層２３による直線偏光の回転角が４５°であり、且つマルチギャップ構造によって反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの液晶層厚を異ならせているので、反射表示と透過表示とで白黒反転の生じない画像表示が実現できる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
図７は、本発明の液晶装置の第２実施形態の概略構成図である。図７は、第１実施形態の液晶装置１００の図３に対応するものである。本実施形態の液晶装置２００の基本構成は第１実施形態の液晶装置１００と同じであり、異なるのは第２基板６０の構成である。したがって、第１実施形態の液晶装置１００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。
【００４７】
第２基板６０は、偏光回転層６３を挟持して対向する第１基材６１及び第２基材６２を備えている。第１基材６１及び第２基材６２は、ガラスや石英、プラスチック等からなる。第１基材６１の偏光回転層６３と反対側の面には偏光板２４が設けられている。第１基材６１の偏光回転層６３側の面にはポリイミド等からなる配向膜６４が形成されている。第２基材６２の偏光回転層６３側の面にはポリイミド等からなる配向膜６５が形成されている。偏光回転層６３は配向膜６４と配向膜６５との間に液晶材料（液晶モノマーあるいは液晶オリゴマー）を含む溶液を配置し、該溶液を固化させる際に所定方向に配向させる方法により形成されている。液晶材料としてはネマチック液晶が用いられており、液晶材料中にはカイラル剤が添加されている。液晶材料はカイラル剤によって偏光回転層６３の層厚方向にツイストしており、偏光回転層６３に入射した直線偏光をそのツイスト角に応じた角度だけ回転するようになっている。
【００４８】
第１基材６１と第２基材６２との間隙において偏光回転層６３の非形成領域には光学的に透明な（すなわち複屈折を持たない）等方層６６が形成されている。偏光回転層６３及び等方層６６を形成する場合には、まず、配向膜が形成された第１基材６１と第２基材６２との間にカイラル剤を添加した液晶材料を配置し、該液晶材料のアイソトロピック相転移温度（Ｎ−Ｉ相転移温度）よりも低い温度で反射表示領域Ｒの液晶材料を重合硬化する。これにより、反射表示領域Ｒの液晶材料が配向膜６４と配向膜６５との間でツイスト配向した状態で配向状態を固定され、偏光回転層６３となる。次に、前記液晶材料をアイソトロピック相転移温度以上に加熱し、反射表示領域Ｒ以外の液晶材料を重合硬化する。これにより、反射表示領域Ｒ以外の液晶材料が等方相のまま配向状態を固定され、複屈折を持たない等方層６６となる。
【００４９】
なお、第１基材６１と第２基材６２は、偏光回転層６３及び等方層６６によって互いに接着される。第１基材６１と第２基材６２とを貼り合わせる際には、第１基材６１と第２基材６２との間にギャップ材を配置しておくことが望ましい。このギャップ材は前記溶液とは別に配置しても良いし、前記溶液中に混合しておいても良い。ギャップ材としては、一般にスペーサとして知られるプラスチック製のビーズやグラスファイバ等の公知のギャップ材を用いることができる。
【００５０】
第２基材６２の内面側（液晶層５０側）には、サブ画素毎に異なる色光を透過するカラーフィルタを備えたＣＦ層２２が形成されている。ＣＦ層２２の液晶層５０側には、オーバーコート層６７が形成されており、オーバーコート層６７を覆ってポリイミド等からなる配向膜２８が形成されている。本実施形態の場合、オーバーコート層６７は反射表示領域Ｒに配置された部分が透過表示領域Ｔに配置された部分よりも厚く形成されており、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ための液晶層厚調整層として機能するものとなっている。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。
【００５１】
本実施形態の場合、液晶層５０は誘電異方性が正の液晶からなり、画素電極９と共通電極１９との間に電界が発生していない初期配向状態において、透過表示領域Ｔの液晶層５０のリタデーションΔｎｄは、略１／２波長の位相差を付与するものであり、反射表示領域Ｒの液晶層５０のリタデーションΔｎｄは、略１／４波長（λ／４）の位相差を付与するものとなっている。
【００５２】
液晶装置２００の各光学部材の光学軸の配置は次の通りである。偏光板１４の透過軸と偏光板２４の透過軸とは直交している。偏光板２４の透過軸は、画素電極９と共通電極１９との間に生じる電界の主方向（帯状電極９ｃの延在方向と直交する方向）と４５°をなしている。偏光回転層６３の第１光学軸（配向膜６４と接する部分の液晶分子の配向方向；配向膜６４のラビング方向）は偏光板２４の透過軸と平行であり、偏光回転層６３の第２光学軸（配向膜６５と接する部分の液晶分子の配向方向；配向膜６５のラビング方向）は偏光板２４の透過軸と４５°をなしている。配向膜１８，２８のラビング方向は偏光板２４の透過軸と平行である。配向膜１８，２８のラビング方向はこれに限定されないが、画素電極９と共通電極１９との間に生じる電界の主方向と交差する方向とする。そして、初期状態ではラビング方向に沿って配向している液晶が、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。
【００５３】
上記構成を備えた液晶装置２００の表示動作は、図６を参照して説明した第１実施形態の液晶装置１００と同様である。したがって、表示動作の説明は割愛する。
【００５４】
本実施形態の液晶装置２００によれば、偏光回転層６３を構成する液晶材料が第１基材６１と第２基材６２の表面に形成された配向膜６４，６５によって挟持されているため、第１実施形態の液晶装置１００に比べて光学特性の良い偏光回転層が形成できる。この場合、第２基材６２の外部に偏光回転層６３を設け且つその上に第１基材６１を設置しているため、反射表示の場合に視差が発生する可能性があるが、第１基材６１をエッチング又は研磨等で十分に薄くすれば、このような問題は回避できる。例えば、光の入射角を仮に３０°として第１基材６１の厚みをＤとすると、表示に影響する視差はＤｔａｎ３０°となる。サブ画素のピッチを６０μｍとして前記値が６０μｍ以下になるためには、第１基材６１の厚みＤは１００μｍ以下にすれば良い。
【００５５】
［第３の実施の形態］
図８は、本発明の液晶装置の第３実施形態の概略構成図である。図８は、第２実施形態の液晶装置２００の図７に対応するものである。本実施形態の液晶装置３００の基本構成は第２実施形態の液晶装置２００と同じであり、異なるのは第２基板７０の構成である。したがって、第２実施形態の液晶装置２００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。
【００５６】
第２基板７０は、偏光回転層７３を挟持して対向する第１基材７１及び第２基材７２を備えている。第１基材７１及び第２基材７２は、ガラスや石英、プラスチック等からなる。第１基材７１の偏光回転層７３と反対側の面には偏光板２４が設けられている。第１基材７１の偏光回転層７３側の面にはポリイミド等からなる配向膜７４が形成されている。第２基材７２の偏光回転層７３側の面にはポリイミド等からなる配向膜７５が形成されている。偏光回転層７３は配向膜７４と配向膜７５との間に液晶材料（液晶モノマーあるいは液晶オリゴマー）を含む溶液を配置し、該溶液を固化させる際に所定方向に配向させる方法により形成されている。液晶材料としてはネマチック液晶が用いられており、液晶材料中にはカイラル剤が添加されている。液晶材料はカイラル剤によって偏光回転層７３の層厚方向にツイストしており、偏光回転層７３に入射した直線偏光をそのツイスト角に応じた角度だけ回転するようになっている。
【００５７】
第２基材７２の第１基材７１側の面には溝７２Ｈが形成されている。溝７２は反射表示領域Ｒに対応して形成されており、溝７２Ｈ内に偏光回転層７３が埋め込まれている。溝７２Ｈの底面には配向膜７５が形成されており、第１基材７１の溝７２Ｈに対向する部分には配向膜７４が形成されている。本実施形態の場合、配向膜７４は反射表示領域Ｒに選択的に設けられているが、配向膜７４は第１基材７１の全面に形成しても良い。偏光回転層７３を形成する場合には、まず、配向膜が形成された第１基材７１と第２基材７２との間にカイラル剤を添加した液晶材料を配置し、該液晶材料のアイソトロピック相転移温度（Ｎ−Ｉ相転移温度）よりも低い温度で液晶材料を重合硬化する。これにより、前記液晶材料が配向膜７４と配向膜７５との間でツイスト配向した状態で配向状態を固定され、偏光回転層７３となる。
【００５８】
なお、第１基材７１と第２基材７２とは偏光回転層７３によって互いに接着される。溝７２Ｈの深さを所望の深さにしてあれば、第１基材７１と第２基材７２とを貼り合わせる際に、必ずしもギャップ材を配置する必要はない。第１基材７１と第２基材７２との間にギャップ材を配置する場合には、ギャップ材は前記溶液とは別に配置しても良いし、前記溶液中に混合しておいても良い。ギャップ材としては、一般にスペーサとして知られるプラスチック製のビーズやグラスファイバ等の公知のギャップ材を用いることができる。
【００５９】
第２基材７２の内面側（液晶層５０側）には、サブ画素毎に異なる色光を透過するカラーフィルタを備えたＣＦ層２２が形成されている。ＣＦ層２２の液晶層５０側には、オーバーコート層６７が形成されており、オーバーコート層６７を覆ってポリイミド等からなる配向膜２８が形成されている。本実施形態の場合、オーバーコート層６７は反射表示領域Ｒに配置された部分が透過表示領域Ｔに配置された部分よりも厚く形成されており、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ための液晶層厚調整層として機能するものとなっている。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。
【００６０】
本実施形態の場合、液晶層５０は誘電異方性が正の液晶からなり、画素電極９と共通電極１９との間に電界が発生していない初期配向状態において、透過表示領域Ｔの液晶層５０のリタデーションΔｎｄは、略１／２波長の位相差を付与するものであり、反射表示領域Ｒの液晶層５０のリタデーションΔｎｄは、略１／４波長（λ／４）の位相差を付与するものとなっている。
【００６１】
液晶装置３００の各光学部材の光学軸の配置は次の通りである。偏光板１４の透過軸と偏光板２４の透過軸とは直交している。偏光板２４の透過軸は、画素電極９と共通電極１９との間に生じる電界の主方向（帯状電極９ｃの延在方向と直交する方向）と４５°をなしている。偏光回転層７３の第１光学軸（配向膜７４と接する部分の液晶分子の配向方向；配向膜７４のラビング方向）は偏光板２４の透過軸と平行であり、偏光回転層７３の第２光学軸（配向膜７５と接する部分の液晶分子の配向方向；配向膜７５のラビング方向）は偏光板２４の透過軸と４５°をなしている。配向膜１８，２８のラビング方向は偏光板２４の透過軸と平行である。配向膜１８，２８のラビング方向はこれに限定されないが、画素電極９と共通電極１９との間に生じる電界の主方向と交差する方向とする。そして、初期状態ではラビング方向に沿って配向している液晶が、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。
【００６２】
上記構成を備えた液晶装置３００の表示動作は、図６を参照して説明した第１実施形態の液晶装置１００と同様である。したがって、表示動作の説明は割愛する。
【００６３】
本実施形態の液晶装置３００によれば、偏光回転層７３を構成する液晶材料が第１基材７１と第２基材７２の表面に形成された配向膜７４，７５によって挟持されているため、第１実施形態の液晶装置１００に比べて光学特性の良い偏光回転層が形成できる。偏光回転層７３は必要な領域（反射表示領域Ｒ）に形成され、偏光回転層７３が不要な領域（透過表示領域Ｔ）には光学的に透明な等方層（第１基材７１及び第２基材７２）が配置されているため、反射表示と透過表示の双方について優れた表示品質を実現することができる。この場合、第２基材７２の外部に偏光回転層７３を設け且つその上に第１基材７１を設置しているため、反射表示の場合に視差が発生する可能性があるが、第１基材７１をエッチング又は研磨等で十分に薄くすれば、このような問題は回避できる。
【００６４】
［電子機器］
図９は本発明の電子機器の一例である携帯電話の概略斜視図である。携帯電話１３００は、本発明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。これにより、表示品質に優れる表示部を具備した携帯電話１３００を提供することができる。
【００６５】
上記実施形態の液晶装置は、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、高コントラスト、広視野角の表示が可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施形態の液晶装置の等価回路図である。
【図２】同液晶装置の１サブ画素の平面構成図である。
【図３】図２のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。
【図４】同液晶装置に形成された偏光回転層の概略構成図である。
【図５】同液晶装置の光学配置の説明図である。
【図６】同液晶装置の表示動作の説明図である。
【図７】第２実施形態の液晶装置の断面構成図である。
【図８】第３実施形態の液晶装置の断面構成図である。
【図９】電子機器に一例である携帯電話の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
９…画素電極、１０…第１基板、１４…偏光板、２０…第２基板、２３…偏光回転層、２３Ａ…液晶分子、２４…偏光板、２５…配向膜、２９…反射層、５０…液晶層、６０…第２基板、６１…第１基材、６２…第２基材、６３…偏光回転層、６４…配向膜、６５…配向膜、６６…等方層、６７…オーバーコート層（液晶層厚調整層）、７０…第２基板、７１…第１基材、７２…第２基材、７２Ｈ…溝、７３…偏光回転層、７４…配向膜、７５…配向膜、１００…液晶装置、２００…液晶装置、３００…液晶装置、１３００…電子機器、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008292816.tif 000008
【図７】
2008292816.tif 000009
【図８】
2008292816.tif 000010
【図９】
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