(57)【要約】【課題】反射表示と透過表示の双方で高品質の表示を得ることができる横電界方式の半透過反射型液晶装置を提供することにある。【解決手段】本発明の半透過反射型の液晶装置１００は、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側面における画素領域内に、互いに電気的に接続された複数の帯状電極９ｃを有する画素電極９と、画素電極９の基板本体１０Ａ側に設けられて前記画素電極９との間に電界を生じさせる共通電極１９と、前記画素電極９と共通電極１９との間に介在する層間絶縁膜１３とが設けられており、反射表示領域Ｒ内に、入射光の一部の偏光成分を選択的に反射させるとともに散乱させる反射偏光層２９が設けられている構成である。【選択図】図３
2007133294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層を介して対向する第１基板と第２基板とを備え、１画素領域内に反射表示領域と透過表示領域とが設けられ、前記画素領域内には、互いに電気的に接続された複数の帯状電極を有する第１電極と、該第１電極に対し前記第１基板側に設けられて前記第１電極との間に電界を生じさせる第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に介在する層間絶縁膜とが設けられた半透過反射型の液晶装置であって、
前記反射表示領域内には、入射光の所定の偏光成分の光を選択的に反射させる反射偏光層と、該反射偏光層で反射される光を散乱させる光散乱手段とが設けられていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記第２電極が、微細なスリット状の開口部を複数設けてなる金属膜からなる前記反射偏光層を覆って形成されてい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】
前記第１電極と前記層間絶縁膜とが平面的に重なる領域内であって、該第１電極と層間絶縁膜との間に、微細なスリット状の開口部を複数設けてなる金属膜からなる前記反射偏光層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記第１基板の前記液晶層側に、前記第１電極と電気的に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子と電気的に接続された導電配線とが設けられており、
微細なスリット状の開口部を複数設けてなる金属膜からなる前記反射偏光層が、前記導電配線が設けられている、又は当該前記導電配線が設けられている層と前記第１基板との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記反射偏光層が、前記第１基板の前記液晶層側に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子が、導電膜と、素子絶縁膜と、導電膜とを積層した構造を有しており、
前記第１電極と第２電極との間に介在する前記層間絶縁膜が、前記素子絶縁膜と同層、同一膜厚の絶縁膜であることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記層間絶縁膜が、前記素子絶縁膜と同層、同一膜厚の第１絶縁膜と、該第１絶縁膜と積層された第２絶縁膜とを備えていることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記第１基板の前記液晶層側の前記反射偏光層と平面的に重なる領域に、前記反射偏光層に光散乱性の凹凸形状を付与する凹凸面が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記反射偏光層と前記第１基板との間には、前記反射偏光層に光散乱性の凹凸形状を付与する散乱性付与層が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項１０】
請求項１から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、液晶装置及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置の一形態として、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。）のものが知られており、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（Frige-Field Switching）方式等と呼ばれるものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３１２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、携帯電話機等の携帯情報端末では、種々の環境で使用されることから、半透過反射型の液晶装置がその表示部に用いられている。そこで本発明者が、横電界（あるいは斜め電界）により液晶を駆動する方式の半透過反射型液晶装置の検討を行ったところ、上記ＩＰＳ方式やＦＦＳ方式の液晶装置では、単に画素領域内に反射層を設けるのみでは半透過反射表示を行うことができないことが判明した。したがって本発明の目的は、反射表示と透過表示の双方で高品質の表示を得ることができる横電界方式の半透過反射型液晶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の液晶装置は、上記課題を解決するために、液晶層を介して対向する第１基板と第２基板とを備え、１画素領域内に反射表示領域と透過表示領域とが設けられ、前記画素領域内には、互いに電気的に接続された複数の帯状電極を有する第１電極と、該第１電極に対し前記第１基板側に設けられて前記第１電極との間に電界を生じさせる第２電極と、前記第１電極と第２電極との間に介在する層間絶縁膜とが設けられた半透過反射型の液晶装置であって、前記反射表示領域内には、入射光の所定の偏光成分の光を選択的に反射させる反射偏光層と、該反射偏光層で反射される光を散乱させる光散乱手段とが設けられていることを特徴とする。
この液晶装置は、液晶装置を構成する一方の基板に第１電極と第２電極とを形成し、それらの間に形成した電界を液晶層に印加して液晶を駆動する方式を採用した液晶装置である。本発明の液晶装置では、半透過反射型の反射偏光層を設け、かつ反射表示領域に光散乱手段を設けたことで、透過表示と反射表示の双方を良好なものとしており、簡便な構成を用いて横電界方式の半透過反射型液晶装置を実現することができるようになっている。また本発明によれば、半透過反射型液晶装置の構成として従来から知られているマルチギャップ構造を採用することなく反射表示と透過表示の双方で高輝度、高コントラストの表示を得ることができる。
【０００５】
本発明の液晶装置では、前記第２電極が、微細なスリット状の開口部を複数設けてなる金属膜からなる前記反射偏光層を覆って形成されていることが好ましい。上記構成の金属膜からなる反射偏光層は、第１基板の製造工程中で溶剤等に曝された際に破損しやすく、またその形状制御は反射偏光層の偏光度に大きく影響するための、形成した反射偏光層を保護することは重要である。そこで上記構成のように反射偏光層を第２電極で覆っておくことで、溶剤等から良好に保護することが可能であり、また導電体である反射偏光層が第２電極と電気的に接続されたものとなるので反射偏光層が電気的に浮いた状態となって液晶や素子動作に影響するのを効果的に防止することもできる。
【０００６】
本発明の液晶装置では、前記第１電極と前記層間絶縁膜とが平面的に重なる領域内であって、該第１電極と層間絶縁膜との間に、微細なスリット状の開口部を複数設けてなる金属膜からなる前記反射偏光層が形成されている構成とすることもできる。すなわち、反射偏光層が第１電極の形成領域に対応して設けられている構成とすることもできる。このような構成とすることで、第１電極の形成領域が反射表示領域を構成し、第１電極の外側の領域が透過表示領域を構成する液晶装置となる。第１電極と第２電極との間の電界は主に第１電極の端縁近傍に形成されるため、第１電極の直上の領域では電界の作用が弱まってディスクリネーションを生じやすくなる。そうすると、第１電極の形成領域を透過表示領域として使用する形態では、上記ディスクリネーションによって透過表示の特性が低下することになる。これに対して、本構成を採用するならば、上記ディスクリネーションが生じる領域はすべて反射表示領域に包含されることとなるので、透過表示の特性低下を防止することができる。また、溶剤等により破損しやすい反射偏光層を第１電極によって良好に保護することができる。
【０００７】
本発明の液晶装置では、前記第１基板の前記液晶層側に、前記第１電極と電気的に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子と電気的に接続された導電配線とが設けられており、微細なスリット状の開口部を複数設けてなる金属膜からなる前記反射偏光層が、前記導電配線が設けられている、又は当該導電配線が設けられている層と前記第１基板との間に設けられている構成とすることもできる。このような構成とすれば、反射偏光層が基板に近い側に形成されるので、微細なスリット状の開口部を高精度に形成するのが容易になるという利点が得られる。また、破損されやすい反射偏光層を、スイッチング素子の構造に含まれる絶縁膜により被覆することもできるので、反射偏光層の保護の点でも有効である。
【０００８】
本発明の液晶装置では、前記反射偏光層が、前記第１基板の前記液晶層側に形成されている構成とすることもできる。このような構成とすることで、反射偏光層の形成が容易になり、また反射偏光層を保護する手段となる絶縁膜や導電膜も容易に形成でき、反射偏光層を良好に保護することができる。また、基板表面に凹凸面を形成しておけば、その凹凸面上に形成した反射偏光層に容易に凹凸形状を付与でき、光散乱手段を具備した反射偏光層とすることができる。
【０００９】
本発明の液晶装置では、前記スイッチング素子が、導電膜と、素子絶縁膜と、導電膜とを積層した構造を有しており、前記第１電極と第２電極との間に介在する前記層間絶縁膜が、前記素子絶縁膜と同層、同一膜厚の絶縁膜である構成とすることもできる。このような構成とすれば、スイッチング素子と、電極構造とで絶縁膜を共有できるので、第１基板上の配線層の積層数を削減でき、第１基板の製造の効率化、及び第１基板表面の平坦化を達成できる。
【００１０】
本発明の液晶装置では、前記層間絶縁膜が、前記素子絶縁膜と同層、同一膜厚の第１絶縁膜と、該第１絶縁膜と積層された第２絶縁膜とを備えている構成とすることもできる。第１電極と第２電極との間に介在する層間絶縁膜に前記素子絶縁膜を用いる場合に、素子絶縁膜の膜厚では層間絶縁膜の膜厚として不測である場合もあり得る。そこで、本構成を採用すれば、第２絶縁膜の膜厚により相関絶縁膜の膜厚を容易に調整でき、所望の表示特性を得る上で有効である。
【００１１】
本発明の液晶装置では、前記第１基板の前記液晶層側の前記反射偏光層と平面的に重なる領域に、前記反射偏光層に光散乱性の凹凸形状を付与する凹凸面が形成されていることが好ましい。このような構成とすれば、反射偏光層自体に光散乱性を付与できるので、反射光の減衰が小さく、明るい表示を得ることができる。
また、本発明の液晶装置では、前記反射偏光層と前記第１基板との間には、前記反射偏光層に光散乱性の凹凸形状を付与する散乱性付与層が設けられている構成とすることもできる。
【００１２】
本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶装置を備えたことを特徴とする。かかる構成によれば、反射表示と透過表示の双方で良好な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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る液晶装置について図面を参照して説明する。本実施形態の液晶装置は、液晶に対し略基板面方向の電界を印加して配向を制御することにより画像表示を行う方式のうち、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）の各色光を出力する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。したがって表示の最小単位を構成する領域を「サブ画素領域」、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素から構成される領域を「画素領域」と称する。
【００１４】
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、液晶装置１００を構成する光学素子等の光学軸の配置関係を示す説明図である。図３は図２（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う部分断面構成図である。
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。
【００１５】
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をスイッチング制御するための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。
【００１６】
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。
【００１７】
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が付与されている。蓄積容量７０はＴＦＴ３０のドレインと容量線３ｂとの間に介挿されている。
【００１８】
次に、図２及び図３を参照して液晶装置１００の詳細な構成について説明する。液晶装置１００は、図３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。ＴＦＴアレイ基板１０の外面側、及び対向基板２０の外面側には、それぞれ偏光板１４，２４が設けられている。対向基板２０の外面側には、偏光板２４のほか、位相差板その他の光学素子を設けることもできる。ＴＦＴアレイ基板１０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が配設されている。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、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、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、前記複数の帯状電極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。
【００２０】
共通電極１９は、図２に示す画素領域内で平面ベタ状であり、この共通電極１９とサブ画素領域内で一部平面的に重なる位置に、Ｘ軸方向に延びる帯状の反射偏光層２９が形成されている。本実施形態の液晶装置１００は、図２（ａ）に示す１つのサブ画素領域内のうち、反射偏光層２９の形成領域と画素電極９を内包する平面領域とが重なる領域が、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となっている。また、反射偏光層２９が形成されない領域であって、共通電極１９の形成領域と画素電極９を内包する領域とが重なる領域が、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となっている。
【００２１】
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、反射偏光層２９は、詳細は後述するが、微細なスリット構造を具備した光反射性の金属膜からなる反射偏光層である。また、上記反射偏光層２９は、多数のサブ画素を平面視マトリクス状に配列した画像表示領域全体では、Ｘ軸方向に延びる帯状であり、Ｙ軸方向に関しては、反射偏光層２９の形成領域と非形成領域とが交互に配列された構成となっている。
【００２２】
図２（ａ）に示すサブ画素領域には、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。
【００２３】
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、−Ｙ側に延びる端部に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がサブ画素の中央部側から延びて配置されており、両者が平面的に重なる位置には画素コンタクトホール４５が設けられている。そして前記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、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。
【００２４】
図３に示す断面構造をみると、互いに対向して配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されている。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。
【００２５】
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。またドレイン電極３２の画素コンタクトホール４５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と対向しており、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。
【００２６】
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が形成されている。第１層間絶縁膜１２上には、アクリル樹脂等の樹脂材料からなる散乱性付与層３９が部分的に形成されており、この散乱性付与層３９の凹凸形状が形成された表面にアルミニウム等の光反射性を有する金属膜からなる反射偏光層２９が形成されている。そして、反射偏光層２９の表面を含む第１層間絶縁膜１２上の領域に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる平面ベタ状の共通電極１９が形成されている。
【００２７】
ここで、図４は反射偏光層２９の構成及び作用を説明するための図であり、図４（ａ）は反射偏光層２９の平面構成図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＪ−Ｊ’線に沿う側面構成図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、反射偏光層２９はアルミニウム等の光反射性の金属膜７１を主体としてなり、金属膜７１に、所定ピッチの平面視ストライプ状を成す複数の微細なスリット７２が形成された構成を備えている。上記複数のスリット７２は、互いに平行に同一幅を有して形成されている。スリット７２の幅は３０ｎｍ〜３００ｎｍ程度であり、複数のスリット７２が所定ピッチで形成された結果線状とされた金属膜７１の線幅は３０ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。
【００２８】
上記構成を具備した反射偏光層２９は、図４（ｂ）に示すように、その上面側から光（自然光）Ｅが入射されると、スリット７２の長さ方向に平行な偏光成分は反射光Ｅｒとして反射され、スリット７２の幅方向に平行な偏光成分は透過光Ｅｔとして透過される。すなわち、反射偏光層２９は、スリット７２の延在方向に平行な反射軸と、この反射軸と直交する方向の透過軸とを有するものとなっている。
【００２９】
散乱性付与層３９は、例えば、液体の樹脂材料を塗布して樹脂層を形成した後、表面に凹凸形状を有する転写型を前記樹脂層に押圧する方法や、感光性の樹脂層に対してハーフ露光を行って樹脂層表面を不均一に露光し、現像することにより形成する方法、あるいは、第１層間絶縁膜１２表面に島状の突起物を複数形成し、かかる突起物を覆うように樹脂材料を塗布することで表面に前記突起物に倣う凹凸形状を有する樹脂層を形成する方法によって形成することができる。このような表面に凹凸形状を有する散乱性付与層３９により、その表面に形成された反射偏光層２９にも散乱性付与層３９表面の凹凸に倣う形状が付与され、光散乱手段を具備した反射偏光層となる。
【００３０】
本実施形態のように、反射偏光層２９を覆って共通電極１９が形成された構成とすることで、微細なスリット状の開口部を有する金属膜からなる反射偏光層２９を他の構成部材をパターニングする際のエッチング液から保護することができるので、形状制御が重要な反射偏光層２９の特性劣化を防止することができる。また、画素電極９はＩＴＯ等からなる共通電極１９のみと対向することとなるので、画素電極９と共通電極１９との間に生じる電界をサブ画素領域内で均一化することができる。
【００３１】
共通電極１９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がパターン形成されている。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の一部が埋設されて、画素電極９と容量電極３１とが電気的に接続されている。なお、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、共通電極１９と画素電極９とが接触しないようになっている。画素電極９を覆う第２層間絶縁膜１３上の領域には、ポリイミド等からなる配向膜１８が形成されている。
【００３２】
一方、対向基板２０の内面側（液晶層５０側）には、カラーフィルタ２２と、配向膜２８とが積層されている。カラーフィルタ２２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た構成とすることが好ましく、具体例を挙げると、透過表示領域Ｔに対応して第１の色材領域が設けられ、反射表示領域Ｒ（反射偏光層２９）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。このような構成とすることで、カラーフィルタ２２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同じくして表示品質を向上させることができる。
【００３３】
ここで、図２（ｂ）の光学軸の配置図をみると、液晶装置１００において、反射偏光層２９は、その透過軸（スリット７２の延在方向に直交する方向）１５７が、対向基板２０側の偏光板２４の透過軸１５３と平行となるように配置されており、ＴＦＴアレイ基板１０側の偏光板１４の透過軸と直交する向きに配置されている。また、配向膜１８，２８は平面視同一方向にラビング処理されており、その方向は、図２（ｂ）に示すラビング方向１５１である。したがって、反射偏光層２９の透過軸１５７と配向膜１８，２８のラビング方向１５１とは平行に配置されている。なお、ラビング方向１５１は、図２のＸ軸方向に平行であり、画素電極９の帯状電極９ｃの延在方向に対して、１０°〜３０°程度の角度を成す向きである。
【００３４】
上記構成を具備した液晶装置１００は、ＦＦＳ方式の液晶装置であり、ＴＦＴ３０を介して画素電極９に画像信号（電圧）を印加することで、画素電極９と共通電極１９との間に基板面方向の電界を生じさせ、かかる電界によって液晶を駆動し、各サブ画素ごとの透過率／反射率を変化させることで画像表示を行うものとなっている。図２（ｂ）に示したように、液晶層５０を挟持して対向する配向膜１８，２８は平面視で同一方向にラビング処理されているので、画素電極９に電圧を印加しない状態では、液晶層５０を構成する液晶分子は、基板１０，２０間でラビング方向１５１に沿って水平に配向した状態となっている。そして、このような液晶層５０に画素電極９と共通電極１９との間に形成した電界を作用させると、図２（ａ）に示す帯状電極９ｃの線幅方向に沿って液晶分子が配向する。液晶装置１００は、このような液晶分子の配向状態の差異に基づく複屈折性を利用して明暗表示を行うのである。
なお、液晶装置１００の動作時に共通電極１９は、画素電極９との間で所定範囲の電位差を生じさせるべく定電圧に保持されていればよいが、走査線３ａに入力する走査パルスと同期したパルス信号を入力してもよい。
【００３５】
次に、上記構成を具備した液晶装置１００の動作について図５を参照して説明する。図５は、液晶装置１００の動作説明図である。同図には図３に示した構成要素のうち、説明に必要な構成要素のみを抜き出して示しており、図示上側から順に、偏光板２４と、液晶層５０と、共通電極１９と、偏光板１４と、バックライト９０とが示されている。
【００３６】
まず、図５右側の透過表示（透過モード）について説明する。
液晶装置１００において、バックライト９０から射出された光は、偏光板１４を透過することで偏光板１４の透過軸１５５に平行な直線偏光に変換されて共通電極１９に入射し、共通電極１９を透過して液晶層５０に入射する。そして、液晶層５０がオン状態（画素電極９と共通電極１９との間に選択電圧が印加された状態）であれば、上記入射光は液晶層５０により所定の位相差（λ／２）を付与され、偏光板２４の透過軸１５３と平行な直線偏光に変換される。これにより偏光板２４を透過した光が表示光として視認され、当該サブ画素は明表示となる。
【００３７】
一方、液晶層５０がオフ状態（上記選択電圧が印加されていない状態）であれば、入射光はその偏光状態を維持したまま偏光板２４に達し、当該入射光と平行な吸収軸（透過軸１５３と直交する光学軸）を有する偏光板２４に吸収され、当該サブ画素は暗表示となる。
なお、偏光板１４を透過して反射偏光層２９に入射した光は、当該直線偏光と平行な反射軸を有する反射偏光層２９によって反射されるので、液晶層５０に入射することなくバックライト９０側へ戻される。
【００３８】
次に、図５左側の反射表示について説明する。
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を透過することで偏光板２４の透過軸１５３に平行な直線偏光に変換されて液晶層５０に入射する。このとき液晶層５０がオン状態であれば、上記入射光は液晶層５０により所定の位相差（λ／２）を付与されて反射偏光層２９に入射する。図２（ｂ）に示したように、反射偏光層２９は、偏光板１４の透過軸１５３と平行な透過軸１５７と、それに直交する反射軸を有しているので、上記オン状態の液晶層５０を透過して反射偏光層２９に入射した光は、その偏光状態を保持したまま反射される。またこのとき、反射偏光層２９自体に付与された凹凸形状によって反射光は散乱される。その後、液晶層５０に再入射した反射光は、液晶層５０の作用により入射時の偏光状態（偏光板２４の透過軸と平行な直線偏光）に戻されて偏光板２４に入射する。これにより偏光板２４を透過した反射光が表示光として視認され、当該サブ画素が明表示となる。また、表示光となる反射光は反射偏光層２９により散乱されているので、外光の正反射を防ぎ視認性に優れた反射表示となる。
【００３９】
一方、液晶層５０がオフ状態であれば、偏光板２４から液晶層５０に入射した光は、その偏光状態を維持したまま反射偏光層２９に入射し、当該光と平行な透過軸１５７を有する反射偏光層２９を透過する。そして、この光と平行な吸収軸を有する偏光板１４によって吸収され、当該サブ画素は暗表示となる。
【００４０】
ここで、図６は、ＦＦＳ方式の液晶装置において、サブ画素領域内に部分的にアルミニウム等の金属反射膜１９０を設けた構成の液晶装置１０００の動作説明図である。すなわち、液晶装置１０００は、ＦＦＳ方式の液晶装置と、従来から知られている半透過反射型液晶装置とを組み合わせたものであり、サブ画素領域内の金属反射膜１９０の形成領域を反射表示領域とし、金属反射膜１９０に形成された開口部１９０ｔの形成領域を透過表示領域とすることを想定した構成である。
【００４１】
図６に示すように、液晶装置１０００は、その透過表示においては、実施形態に係る液晶装置１００と同様の明暗表示が可能である。しかしながら、反射表示においては、液晶層５０のオン／オフに関わらず、明表示となってしまい、正常に表示を行うことができない。また液晶装置１０００において、偏光板２４と液晶層５０との間に位相差板（λ／４板）を設け、反射表示時に液晶層５０に円偏光を入射させることも考えられるが、基板面内で平行配向させる横電界方式の液晶装置では、従来の縦電界方式のように電界応答により液晶層５０の位相差値を変化させるのではなく、液晶層５０の光学軸の面内方向を変化させているため、かかる円偏光モードを適用することは高い表示品質を実現する上で困難である。円偏光では液晶層５０により付与される位相差が略λ／２である場合には、液晶層５０の光学軸の方向には依存せず、同様の偏光状態で液晶層５０から出射されるからである。また、液晶層５０の付与する位相差が略λ／２以外では反射表示と透過表示で高い表示品質を両立することは難しい。
【００４２】
また、半透過反射型液晶装置としては、反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚の半分程度とした、いわゆるマルチギャップ方式の半透過反射型液晶装置も知られているが、横電界方式の液晶装置では液晶層厚によって駆動電圧が大きく変化するため、マルチギャップ構造を適用したとしても、反射表示領域と透過表示領域との駆動電圧差に起因する表示品質の低下が避けられず、高品位な半透過反射表示を得ることは困難である。
【００４３】
これに対して、本実施形態の液晶装置１００は、サブ画素領域内に部分的に反射偏光層２９を設けた構成を採用したことで、円偏光モードやマルチギャップ構造を用いることなく高コントラストの反射表示及び透過表示を得られるものとなっており、簡便な構成で高画質の半透過反射型液晶装置を実現することができる。また、反射偏光層２９に光散乱手段たる凹凸形状が付与されているので、視認性に優れた反射表示を得ることができる。さらに、サブ画素領域内の液晶層厚が一定であるため、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで駆動電圧に差が生じることもなく、反射表示と透過表示とで表示状態が異なってしまうこともない。
【００４４】
また、本実施形態の液晶装置１００では、反射表示を行うための反射偏光層２９がＴＦＴアレイ基板１０側に設けられているので、ＴＦＴ３０とともにＴＦＴアレイ基板１０上に形成される金属配線等で外光が反射され、この反射光のぎらつきにより表示品質が低下するのを効果的に防止することができる。さらに、画素電極９が透明導電材料を用いて形成されているので、液晶層５０を透過してＴＦＴアレイ基板１０に入射した外光が画素電極９で反射されるのを防止でき、また画素の開口率も向上させることができる。これにより明るく視認性に優れた表示を得ることができる。
【００４５】
また本実施形態で用いている反射偏光層２９は、層間絶縁膜１２上に例えばアルミニウム膜を形成した後、かかるアルミニウム膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングするのみで正確に形成できるため、狭小なサブ画素領域を有する高精細液晶装置にも好適に用いることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、図７及び図８を参照して本発明の第２の実施形態である液晶装置２００について説明する。
図７は、本実施形態の液晶装置２００における任意の１つのサブ画素領域を示す平面構成図である。図８は、図７のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図である。図７は第１実施形態における図２（ａ）に相当する図であり、図８は第１実施形態における図３に相当する図である。
なお、本実施形態で参照する各図において、図１から図５に示した第１実施形態の液晶装置１００と共通の構成要素には同一の符号を付すこととし、以下ではそれら共通構成要素の詳細な説明は省略する。
【００４７】
図７に示すように、液晶装置２００のサブ画素領域には、Ｘ軸方向に延びる走査線３ａ及び容量線３ｂと、Ｙ軸方向に延びるデータ線６ａとが形成されており、これらの配線に囲まれた矩形状の領域に、平面視略梯子状の画素電極９が形成されている。また、画素電極９との間に電界を生じさせる平面ベタ状の共通電極１９が形成されている。走査線３ａとデータ線６ａとの交差点近傍に形成されたＴＦＴ３０は、ドレイン電極３２を介して容量電極３１と電気的に接続され、容量電極３１はその平面領域内に形成された画素コンタクトホール４５を介して画素電極９と電気的に接続されている。また、画素電極９と平面的に重なる位置に、画素電極９と同様の平面視略梯子状を成す反射偏光層４９が形成されている。反射偏光層４９は、先の第１実施形態に係る反射偏光層２９と同様、微細なスリット状の開口部が複数形成された金属膜からなるものである。
【００４８】
本実施形態の場合、反射偏光層４９が画素電極９と平面的に重なるように形成され、当該重畳領域がサブ画素領域の反射表示領域を構成している。また、画素電極９の帯状電極９ｃ間に形成された平行四辺形状の開口部がバックライト９０の光を透過させて表示を行う透過表示領域となっている。
【００４９】
図８に示す断面構造をみると、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されており、ＴＦＴアレイ基板１０の背面側にバックライト９０が配設されている。ＴＦＴアレイ基板１０の内面側には、ＴＦＴ３０とそれを覆う第１層間絶縁膜１２が形成されており、第１層間絶縁膜１２上に平面ベタ状の共通電極１９が形成されている。本実施形態の場合、第１層間絶縁膜１２表面の一部領域（少なくとも画素電極９を内包する領域と平面的に重なる領域）に凹凸形状が形成されており、かかる表面形状を具備した第１層間絶縁膜１２上に形成された共通電極１９は第１層間絶縁膜１２表面に倣う凹凸形状を成している。
【００５０】
共通電極１９を覆って第２層間絶縁膜１３が形成され、第２層間絶縁膜１３上に平面視略梯子状の反射偏光層４９が形成されている。アルミニウム等の金属膜からなる反射偏光層４９を覆って、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。上述したように、画素電極９が形成される領域の共通電極１９には凹凸形状が付与されているから、かかる共通電極１９上に形成された第２層間絶縁膜１３にも共通電極１９の表面形状に倣う凹凸形状が付与され、第２層間絶縁膜１３上に形成された反射偏光層４９にも第２層間絶縁膜１３の表面形状に倣う凹凸形状が付与されている。このような構成により、反射偏光層４９表面が凹凸面となり、光散乱性を具備した反射層を構成している。
【００５１】
画素電極９の一部は、第１層間絶縁膜１２と第２層間絶縁膜１３と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内に埋設されており、かかるコンタクト構造によってＴＦＴ３０と画素電極９（反射偏光層４９）とが電気的に接続されている。画素電極９を覆って配向膜１８が形成されている。なお、対向基板２０の構成は第１実施形態に係る液晶装置１００と共通である。
【００５２】
本実施形態の液晶装置２００の光学軸配置は図２（ｂ）に示した液晶装置１００の光学軸配置と共通であり、偏光板１４の透過軸が図７のＹ軸方向に平行に配置され、対向基板２０の偏光板２４の透過軸はＹ軸方向に平行に配置されている。また配向膜１８，２８のラビング方向、及び反射偏光層４９の透過軸は偏光板２４の透過軸に平行である。
【００５３】
上記構成を具備した液晶装置２００の動作は、第１実施形態の液晶装置１００と同様である。そして、本実施形態の液晶装置は、円偏光モードやマルチギャップ構造を用いることなく高コントラストの反射表示及び透過表示を得られるものとなっており、簡便な構成で高画質の半透過反射型液晶装置を実現することができる。また、反射偏光層４９に凹凸形状が付与されて光散乱手段を具備したものとなっているので、視認性に優れた反射表示を得ることができる。さらに、サブ画素領域内の液晶層厚が一定であるため、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで駆動電圧に差が生じることもなく、反射表示と透過表示とで表示状態が異なってしまうこともない。
【００５４】
また、反射表示を行うための反射偏光層４９がＴＦＴアレイ基板１０側に設けられているので、ＴＦＴ３０とともにＴＦＴアレイ基板１０上に形成される金属配線等で外光が反射され、この反射光のぎらつきにより表示品質が低下するのを効果的に防止することができる。また本実施形態では、溶剤等により侵食されやすい反射偏光層４９を液晶層５０の近傍に配置しているが、画素電極９により反射偏光層４９を覆って保護するようになっている。
【００５５】
さらに、本実施形態では、反射偏光層４９が画素電極９と平面的に重なる位置に設けられていることで、透過表示、反射表示の双方で表示特性を向上させる効果を得ることができる。画素電極９と共通電極１９との間において、液晶を駆動する電界は主に画素電極９の端縁近傍に形成されるので、画素電極９の平面領域にディスクリネーションが発生しやすい。そのため、画素電極９の形成領域が透過表示領域として用いられる場合には、上記ディスクリネーションに起因する光の散乱によってコントラスト低下等が生じる。これに対し本実施形態の液晶装置２００では、画素電極９と重なる位置に反射偏光層４９を配置することで透過表示特性の低下を防止することができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
次に、図９及び図１０を参照して本発明の第３の実施形態である液晶装置３００について説明する。
図９は、本実施形態の液晶装置３００における任意の１つのサブ画素領域を示す平面構成図である。図１０は、図９のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図である。図９は第１実施形態における図２（ａ）に相当する図であり、図１０は第１実施形態における図３に相当する図である。
なお、本実施形態で参照する各図において、図１から図５に示した第１実施形態の液晶装置１００と共通の構成要素には同一の符号を付すこととし、以下ではそれら共通構成要素の詳細な説明は省略する。
【００５７】
図９に示すように、液晶装置３００のサブ画素領域には、Ｘ軸方向に延びる走査線３ａ及び容量線３ｂと、Ｙ軸方向に延びるデータ線６ａとが形成されており、これらの配線に囲まれた矩形状の領域に、平面視略梯子状の画素電極９が形成されている。また、画素電極９の形成領域をＹ軸方向に関して二分するようにして、画素電極９との間に電界を生じさせる帯状の共通電極５９と、反射偏光層２９とが形成されている。共通電極５９と反射偏光層２９は、表示領域全体ではＸ軸方向に延びる帯状を成しており、少なくとも同一のサブ画素領域内に配置された共通電極５９と反射偏光層２９とは電気的に接続されている。走査線３ａとデータ線６ａとの交差点近傍に形成されたＴＦＴ３０は、ドレイン電極３２を介して容量電極３１と電気的に接続され、容量電極３１はその平面領域内に形成された画素コンタクトホール５５を介して画素電極９と電気的に接続されている。
本実施形態の場合、サブ画素領域のうち、共通電極５９の形成領域が概ね透過表示領域Ｔに対応し、反射偏光層２９の形成領域が概ね反射表示領域Ｒを構成している。
【００５８】
図１０に示す断面構造をみると、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層５０が挟持されており、ＴＦＴアレイ基板１０の背面側にバックライト９０が配設されている。ＴＦＴアレイ基板１０の内面側には、走査線３ａと容量線３ｂとが形成されており、これらと同層（基板本体１０Ａ表面）に、共通電極５９と反射偏光層２９とが形成されている。そして、走査線３ａ、容量線３ｂ、共通電極５９、及び反射偏光層２９を覆うようにして第１層間絶縁膜１２が形成されている。第１層間絶縁膜１２上の走査線３ａと対向する位置に半導体層３５が形成され、当該半導体層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。従って液晶装置３００では、第１層間絶縁膜１２はＴＦＴ３０のゲート絶縁膜としても機能するものとなっている。
【００５９】
半導体層３５、ソース電極６ｂ、及びドレイン電極３２を覆う第２層間絶縁膜１３が第１層間絶縁膜１２上に形成され、第２層間絶縁膜１３上に画素電極９がパターン形成されている。画素電極９は、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５５を介して容量電極３１（ドレイン電極３２、半導体層３５）と電気的に接続されている。
【００６０】
本実施形態では、対向基板２０の内面側であって、ＴＦＴアレイ基板１０の反射偏光層２９と対向する位置に、光散乱層（光散乱手段）２６が形成されており、光散乱層２６を覆うようにしてカラーフィルタ２２が形成されている。光散乱層２６は、例えば樹脂マトリクス中に、それ異なる屈折率の透明ビーズを分散させたものを用いることができる。本実施形態において、基板本体２０Ａ上に部分的に設けられた光散乱層２６の厚さ分だけカラーフィルタ２２の厚さを減じて形成しておくことで、反射表示領域Ｒにおけるカラーフィルタ２２の色度を透過表示領域Ｔにおける色度より低くすることができる。これにより、表示光となる光がカラーフィルタ２２を２回透過する反射表示領域Ｒと１回のみ透過する透過表示領域Ｔとで表示光の色度が異なるのを防止することができる。また本実施形態において、光散乱層２６が色材からなるものであり、カラーフィルタ２２の一部を構成していてもよい。
【００６１】
上記構成を具備した液晶装置３００の動作は、第１実施形態の液晶装置１００と同様である。そして、本実施形態の液晶装置は、円偏光モードやマルチギャップ構造を用いることなく高コントラストの反射表示及び透過表示を得られるものとなっており、簡便な構成で高画質の半透過反射型液晶装置を実現することができる。また、反射偏光層２９の平面領域に対応して光散乱手段たる光散乱層２６が設けられているので、視認性に優れた反射表示を得ることができる。さらに、サブ画素領域内の液晶層厚が一定であるため、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで駆動電圧に差が生じることもなく、反射表示と透過表示とで表示状態が異なってしまうこともない。
【００６２】
なお、本実施形態では、光散乱層２６を対向基板２０側に設けた構成について説明したが、光散乱層２６は反射偏光層２９上であればＴＦＴアレイ基板１０側に設けてもよい。例えば、反射偏光層２９と第１層間絶縁膜１２との間や、第２層間絶縁膜１３と画素電極９との間に設けてもよい。
また、先の第１、第２実施形態と同様に、反射偏光層２９に凹凸形状を付与して光散乱手段とすることもできる。この場合、反射偏光層２９と基板本体１０Ａとの間に先に記載の散乱性付与層３９と同等の構成の散乱性付与層を設けてもよく、基板本体１０Ａの表面に直接凹凸形状を形成してもよい。ガラス等からなる基板本体１０Ａに選択的に凹凸面を形成する手段としては、マスクを用いた選択的なフロスト処理やブラスト処理を用いることができる。
【００６３】
（電子機器）
次に、本発明の電子機器について説明する。図１１は、本発明に係る電子機器の一例である携帯電話を示す斜視図である。この携帯電話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。この電子機器は、前述した実施形態の液晶装置を備えているので、透過モードと反射モードの双方で高品質の表示が可能なものとなっている。
【００６４】
なお、上記実施の形態の液晶装置は、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、高コントラストであり、かつ広視野角の透過／反射表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置の回路構成図。
【図２】同、１つのサブ画素領域の平面構成図及び光学軸配置図。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。
【図４】反射偏光層を説明するための平面構成図及び断面構成図。
【図５】第１実施形態の液晶装置の動作説明図。
【図６】比較例として示す液晶装置の動作説明図。
【図７】第２実施形態に係る液晶装置のサブ画素領域における平面構成図。
【図８】図７のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図。
【図９】第３実施形態に係る液晶装置のサブ画素領域における平面構成図。
【図１０】図９のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図。
【図１１】電子機器の一例を示す斜視構成図。
【符号の説明】
【００６６】
１００，２００，３００  液晶装置、１０  ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０  対向基板（第２基板）、９  画素電極（第１電極）、１９，５９  共通電極（第２電極）、２９，４９  反射偏光層、３０  ＴＦＴ（スイッチング素子）、２６  光散乱層（光散乱手段）、３９  散乱性付与層
【図１】
2007133294.tif 000003
【図２】
2007133294.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007133294.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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