JP2006276110A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射表示と透過表示の双方で高品質の表示を得られ、かつ設計変更の自由度が高く、多様な機器への適用に容易に対応することができる横電界方式の液晶装置を提供する。
【解決手段】 本発明の液晶装置１００は、液晶層５０を挟持して対向配置されたＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２０とを備え、１つのドット領域内に反射表示を行う反射表示領域Ｒと透過表示を行う透過表示領域Ｔとが設けられた半透過反射型の液晶装置であり、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０側に、前記ドット領域内で前記液晶層に略基板平面方向の電界を印加する画素電極９と共通電極１９とが設けられ、前記反射表示領域Ｒに、反射部誘電体膜１７が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶装置及び電子機器に関するものである。

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。また近年では、横電界方式を採用した半透過反射型の液晶装置についても検討されている（下記非特許文献１参照。）。
"Electro-optic Characteristics of In-Plane Driven Transflective LCD" ,I.H.Yu et.al. ,IDW'04 ,LCTp2-5.

半透過反射型の液晶装置では、反射表示と透過表示とで表示光が液晶層を透過する長さが異なるため、両者の電気光学特性を揃えるための構造が必要である。上記非特許文献１では、ＩＰＳ方式の液晶装置における電極上の液晶が、電極間に配された液晶よりも動きにくいことを利用して反射表示と透過表示の電気光学特性を揃えることが提案されている。しかし、このように駆動電極上で反射表示を行う構成であると、例えばドット領域内で反射表示領域と透過表示領域の割合を変えようとする場合等の設計上の自由度が極めて低くなってしまう問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、反射表示と透過表示の双方で高品質の表示を得られ、かつ設計変更の自由度が高く、多様な機器への適用に容易に対応することができる横電界方式の液晶装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するために、液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、１つのドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられた半透過反射型の液晶装置であって、前記第１基板の前記液晶層側に、前記ドット領域内の前記液晶層に略基板平面方向の電界を印加する第１電極と第２電極とが設けられ、前記反射表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に、該反射表示領域における両電極間の静電容量を前記透過表示領域における前記静電容量より小さくする反射部誘電体膜が設けられていることを特徴とする液晶装置を提供する。
この構成によれば、前記反射部誘電体膜により付与される静電容量によって、反射表示領域において液晶層に対し印加される実効的な電圧を小さくすることができる。したがって、透過表示領域と反射表示領域とで同一の電極構成とし、それらに同一電圧を印加した場合にも、前記反射部誘電体膜の比誘電率や膜厚の調整によって、反射表示領域の液晶層に対する実効電圧のみを容易に調整することができるので、透過表示と反射表示の電気光学特性を揃えることができる。その結果、透過表示と反射表示とで画像の見映えが異なるのを防止でき、表示品質に優れた液晶装置とすることができる。
また、本液晶装置では、用途等に応じて反射表示領域と透過表示領域との割合（面積比）を変更する場合にも、外光を反射させる反射層の平面積と、それに対応する反射部誘電体膜の平面積とを変更するのみで対応することができる。すなわち、反射表示領域と透過表示領域との面積比を変更する場合に電極構造を変更する必要がないので、設計変更の自由度が極めて高く、多様な機器への適用が容易な液晶装置となる。

また上記課題を解決するために、液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、１つのドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられた半透過反射型の液晶装置であって、前記第１基板の前記液晶層側に、前記ドット領域内で前記液晶層に略基板平面方向の電界を印加する第１電極及び第２電極とが設けられ、前記反射表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に、当該反射表示領域において前記第１電極と第２電極との間の前記液晶に印加される実効電圧を、前記透過表示領域における前記実効電圧より小さくする誘電体膜が形成されていることを特徴とする構成を採用してもよい。

本発明の液晶装置では、前記透過表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に透過部誘電体膜が設けられており、前記反射部誘電体膜を含んで前記反射表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に設けられた誘電体膜の比誘電率が、前記透過表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に設けられた誘電体膜の比誘電率より小さい構成とすることもできる。
このような構成とした場合にも、反射表示領域における液晶装置に対する実効電圧と、透過表示領域における液晶層に対する実効電圧を、それぞれ容易に制御することができるので、先の構成の液晶装置と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の液晶装置では、前記反射部誘電体膜が、該反射部誘電体膜を透過する光に対し実質的に位相差を付与しないものであることが好ましい。このような構成とすることで、液晶層を透過して表示光として用いられる光の偏光状態を考慮することなく、反射部誘電体膜の膜厚や比誘電率の調整によって、反射表示の電気光学特性を調整できるため、液晶装置の電気光学特性の調整が容易になる。

本発明の液晶装置では、前記反射表示領域において前記液晶層に印加される電圧が、前記透過表示領域において前記液晶層に印加される電圧の略１／２であることが好ましい。このような構成とすれば、反射表示領域における印加電圧に対する液晶分子の回転角を、透過表示領域における回転角の概略半分にすることができるので、液晶層を２回透過する反射表示の表示光と、液晶層を１回のみ透過する透過表示の表示光との偏光状態を揃えることが容易になり、両表示モードの見映えを容易に揃えることができる。

本発明の液晶装置では、前記第１電極及び第２電極が、ＩＰＳ方式の電極形態とされている構成とすることができる。すなわち、前記第１電極及び第２電極が、同層で平面的に対向する構成の横電界方式を採用することができる。例えば、第１電極及び第２電極のいずれも平面視略櫛歯状の電極とし、それらの櫛歯部分を構成する帯状電極が、互いに噛み合うように配置されている電極形態とすることができる。

本発明の液晶装置では、前記第１電極及び第２電極が、ＦＦＳ方式の電極形態とされていてもよい。例えば、前記第１電極及び第２電極のうち、一方の電極を平面ベタ状の電極とされ、他方の電極を平面視略櫛歯状の電極とされており、前記ベタ状の電極上に形成された誘電体膜上に平面視略櫛歯状を成す他方の電極が形成されている構成とすることができる。
半透過反射型の液晶装置では、反射表示を行うための反射層がドット領域内に部分的に設けられるが、かかる反射層は、通常、金属膜により形成されるものであるため、先のＩＰＳ方式の液晶装置では、第１電極及び第２電極と前記反射層とを同一基板上に設けると、第１電極と第２電極との間に形成される電界にひずみを生じるおそれがある。これに対して、ＦＦＳ方式の液晶装置では、第１電極と第２電極の一方はベタ状の電極であるから、かかるベタ状の電極の近傍に前記反射層を設けたとしても、上記電界のひずみは生じない。したがって、ＦＦＳ方式の電極形態を採用すれば、半透過反射型の液晶装置の構造を簡素化することができ、製造も容易なものとなる。

本発明の液晶装置では、前記反射部誘電体膜が、前記第１基板上に形成された凹部内に埋設されていることが好ましい。この構成によれば、反射表示領域にのみ選択的に形成される前記反射部誘電体膜の膜厚に起因して第１基板の液晶層に臨む面に凹凸（段差）が形成されるのを防止することができる。これにより、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層厚を均一にすることができ、両領域における電気光学特性を近づけることができる。

本発明の液晶装置では、前記凹部の深さが、前記反射部誘電体膜の膜厚と略同一であることが好ましい。この構成によれば、さらに第１基板表面の平坦性を向上させることができる。

本発明の液晶装置では、前記第１基板が、基体上に、層間絶縁膜と、前記第１電極及び第２電極と、前記反射部誘電体膜とを順に積層してなるものであり、前記凹部が、前記層間絶縁膜の表面に形成されている構成とすることができる。
本発明の液晶装置では、前記第１基板が、基体上に、前記第１電極及び第２電極と、前記反射部誘電体膜とを順に積層してなるものであり、前記凹部が、前記基体の表面に形成されている構成とすることもできる。
前記凹部は、前記第１電極及び第２電極が形成される層間絶縁膜に形成されていてもよく、さらにその下層側に設けられた絶縁膜に形成されていてもよい。あるいは、基体自体に刻設されていてもよい。

次に、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。この構成によれば、明るく、高コントラストの表示部を具備した電子機器が提供される。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１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、液晶に対して基板面方向の電界（横電界）を印加し、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。
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個のドットで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「ドット領域」、一組（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のドット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ドット領域の回路構成図である。図２は液晶装置１００の任意の１ドット領域における平面構成図である。図３は図２（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う部分断面構成図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図である。
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。

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ドット領域には、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。

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との間に設けられている。

次に、図２から図４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。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２に示すように、液晶装置１００のドット領域には、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２電極）９と、平面視略櫛歯状を成してＸ軸方向に延在する共通電極（第１電極）１９とが設けられている。ドット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（−Ｙ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−Ｙ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と交互に配置されて帯状電極９ｃと平行（Ｙ軸方向）に延びる複数（図示では２本）の帯状電極１９ｃと、これら帯状電極１９ｃの＋Ｙ側の端部に接続されてＸ軸方向に延びる本線部１９ａとを有している。共通電極１９は、Ｘ軸方向に配列された複数のドット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２に示すドット領域では、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することで、当該ドット領域の液晶にＸＹ面方向（基板面方向）の電界（横電界）を印加し駆動するようになっている。

図２に示すドット領域には、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と反対側のドット領域の辺縁部で走査線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Ｌ形に形成されており、ドレイン電極３２は、その−Ｙ側の端部において接続配線３１ａと電気的に接続されている。接続配線３１ａは、ドット領域の−Ｘ側の辺端に沿って延び、画素電極９を挟んで走査線３ａと反対側に設けられた容量電極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、容量電極３１と画素電極９とを電気的に接続する画素コンタクトホール４５が設けられている。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。

ドット領域には、当該ドット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、さらにドット領域内に部分的に反射層２９が設けられている。反射層２９は、アルミニウムや銀等の光反射性の金属材料からなる金属反射膜であり、前記カラーフィルタ２２とともに、対向基板２０上に形成されている（図３参照）。そして、図２に示すように、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の形成領域が当該ドット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及び対向基板２０の外面側（液晶層５０と反対側）には、それぞれ偏光板１４，２４が配設されている。
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、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と対向する位置に形成されており、容量電極３１と容量線３ｂとを電極とし、両者に挟持されたゲート絶縁膜１１を誘電体膜とする蓄積容量７０を形成している。

半導体層３５、ソース電極６ｂ（データ線６ａ）、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層間絶縁膜１２が形成されており、層間絶縁膜１２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。層間絶縁膜１２上に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。第１層間絶縁膜１２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の一部を覆って、アクリル等の樹脂材料や酸化シリコン等の無機絶縁材料からなる反射部誘電体膜１７が形成されている。反射部誘電体膜１７は、対向基板２０上に形成された反射層２９と平面的に重なる位置に形成されている。画素電極９、共通電極１９、及び反射部誘電体膜１７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、図４に示すＢ−Ｂ’断面構造をみると、層間絶縁膜１２上の同層に画素電極９の帯状電極９ｃと、共通電極１９の帯状電極１９ｃとが交互に配列されており、これら帯状電極９ｃ、１９ｃを覆うように反射部誘電体膜１７が形成されている。このような構成のもと、ＴＦＴ３０を介して画素電極９に電圧が書き込まれると、帯状電極９ｃと帯状電極１９ｃとの間に図２Ｘ軸方向の横電界が形成され、かかる横電界によって液晶層５０の液晶が駆動されるようになっている。

一方、対向基板２０の内面側（液晶層５０側）には、反射層２９が部分的に設けられ、反射層２９上に、位相差層２５が形成されている。位相差層２５は自身を透過する光に対し所定の位相差を付与するものであり、例えば前記透過光に対して略１／４波長の位相差を付与するものが用いられる。位相差層２５は、透過表示と反射表示との間で表示の明暗に差異が生じるのを防止し、表示コントラストを向上させる機能を奏する。
位相差層２５を覆うようにカラーフィルタ２２が設けられており、カラーフィルタ２２上には配向膜２８が積層されている。対向基板２０の外面側には、偏光板２４が設けられている。先に記載のように、反射層２９の形成領域が反射表示領域Ｒを構成し、反射層２９の非形成領域が透過表示領域Ｔを構成している。

カラーフィルタ２２は、ドット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。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揃えて表示品質を向上させることができる。

図５（ａ）は、ＴＦＴアレイ基板１０の概略断面構造を示す説明図であり、図５（ｂ）は、液晶装置１００の電気光学特性の測定結果である。図５（ｂ）に示す測定結果は、図５（ａ）に示すＴＦＴアレイ基板１０の構成において、帯状電極９ｃ、１９ｃの幅ｗ１を２μｍ、電極の間隔ｗ２を６μｍ、反射部誘電体膜１７の膜厚ｄを０．５μｍ、反射部誘電体膜１７の比誘電率εを３とした場合の結果である。なお、透過表示領域Ｔにおける液晶層厚（セルギャップ）は３．５μｍであり、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚は３μｍ（反射部誘電体膜１７の膜厚分だけ狭くなる。）である。また液晶の比誘電率は、ε_//＝１５．３、ε_⊥＝４である。

図５（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶装置では、液晶駆動に通常用いられる電圧範囲（１Ｖ〜５Ｖ）において、透過表示、反射表示の双方で印加電圧の増加に伴い透過率／反射率がほぼ一様に増加する傾向が得られており、同一電圧に対応する透過率と反射率の差異も小さくなっている。

横電界方式の液晶装置では、電極間に形成した横電界による液晶分子の面内回転角に応じた透過率／反射率の変化により中間階調の表示を行うようになっている。したがって透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで液晶分子の回転角が同一である場合には、反射表示領域Ｒでは表示光が液晶層５０を２回透過するため、液晶により表示光に付与される位相差が、透過表示領域Ｔの表示光の約２倍になり、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとでドットの輝度が異なってしまう。そこで本実施形態の液晶装置では、反射表示領域Ｒの電極９，１９上に選択的に反射部誘電体膜１７を設けることで、画素電極９と共通電極１９との間の静電容量を、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで異ならせるようにしている。すなわち、反射部誘電体膜１７によって、反射表示領域Ｒの画素電極９と共通電極１９との間に、透過表示領域Ｔに比して小さい静電容量を付与し、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の静電容量（液晶容量）に対し印加される電圧が小さくなるように調整している。これにより、反射表示領域Ｒの液晶層５０では、液晶分子の面内回転角が透過表示領域Ｔに比して小さくなり、透過表示の電気光学特性と反射表示の電気光学特性とを略一致させるようになっている。

また、透過表示と反射表示の電気光学特性をさらに揃えるには、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０に対する実効的な印加電圧を、透過表示領域Ｔにおける実効的な印加電圧に対して略１／２にすることが好ましく、かかる構成を得るには、例えば、上記液晶装置１００の各条件において、反射部誘電体膜１７の比誘電率εを４とし、反射部誘電体膜１７の膜厚ｄを２μｍとすればよい。

このように本実施形態の液晶装置によれば、反射表示領域Ｒのみに選択的に反射部誘電体膜１７を設けたことで、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの電気光学特性を揃えることができ、したがって透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの面積比を変更する場合にも、電極の構造を変更することなく、反射層２９の形成領域を変更するのみで容易に対応できるようになっている。また、帯状電極９ｃ、１９ｃの幅を変更しても、反射表示と透過表示との電気光学特性の差異には影響しないため、上記帯状電極９ｃ、１９ｃの幅を狭くすることができ、これによりドット領域の開口率を向上させ、明るい表示を得られるようになる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図６及び図７を参照して説明する。本実施形態の液晶装置は、第１実施形態の液晶装置１００と同様の基本構成を具備し、さらに反射表示領域Ｒに選択的に形成される反射部誘電体膜１７に起因するＴＦＴアレイ基板１０表面の段差を解消し得る構造を備えたものとなっている。
図６は、本発明の第２実施形態におけるＴＦＴアレイ基板１０の断面構造を示す図であり、（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるＴＦＴアレイ基板１０の構成の複数の形態を示すものである。そして図６の各図は図３に示したＡ−Ａ’線に沿う断面構造のうち、画素電極９の形成領域に対応する部分のみを示したものに相当する。図６では、画素電極９、共通電極１９、反射部誘電体膜１７等を覆って形成される配向膜１８の図示を省略している。なお、図６に示す各図において、図１から図５と共通の構成要素には同一の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。

まず、図６（ａ）に示す形態について説明する。
図６（ａ）に示すＴＦＴアレイ基板１０では、基板本体１０Ａ上に、ゲート絶縁膜１１、層間絶縁膜１２が積層形成されている。層間絶縁膜１２上の反射表示領域Ｒに対応する領域に、同領域と略同一の平面領域を有する凹部１２ａが刻設されており、層間絶縁膜１２上に形成された画素電極９（及び共通電極１９）は、前記凹部１２ａ内に延設され、これら凹部１２ａ内に形成された画素電極９（及び共通電極１９）を覆うように反射部誘電体膜１７が形成されている。

上記構成を具備したＴＦＴアレイ基板１０では、層間絶縁膜１２に凹部１２ａを設け、その内部に反射表示領域Ｒの画素電極９及び共通電極１９を形成し、その上に反射部誘電体膜１７を形成するようになっている。これにより、図３に示したように、反射部誘電体膜１７に起因して反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間の段差が解消され、液晶層５０に臨むＴＦＴアレイ基板１０表面が平坦化される。したがって、本実施形態によれば、ドット領域内の段差による液晶の配向乱れを効果的に防止でき、高コントラストの表示を得られるものとなる。また、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとでセルギャップを揃えることができ、液晶の挙動に対するセルギャップの影響を排除することができる。その結果、反射部誘電体膜１７の膜厚調整によって容易に反射表示領域Ｒの電気光学特性と透過表示領域Ｔの電気光学特性とを揃えることが可能になる。

凹部１２ａの深さは、反射部誘電体膜１７の膜厚と略同一とすることが好ましく、このような構成とすることでＴＦＴアレイ基板１０表面の平坦性を向上させることができ、上記作用効果をさらに高めることができる。

次に、図６（ｂ）に示す例では、基板本体１０Ａ上に、ゲート絶縁膜１１と層間絶縁膜１２とが積層されており、層間絶縁膜１２上に第２層間絶縁膜１３が形成されている。透過部誘電体膜２７は、先の反射部誘電体膜１７と同様、アクリル樹脂等の有機絶縁材料、ないし酸化シリコン等の無機絶縁材料を用いて形成することができる。
透過部誘電体膜２７と層間絶縁膜１２との表面に跨って画素電極９（及び共通電極１９）が形成されており、上記画素電極９及び共通電極１９は、透過部誘電体膜２７によって層間絶縁膜１２上に形成された段差形状に倣う段差形状を有して形成されている。そして、反射表示領域Ｒの画素電極９及び共通電極１９を覆って反射部誘電体膜１７が形成されている。上記透過部誘電体膜２７は、反射部誘電体膜１７と略同一の膜厚とすることが好ましく、このような膜厚とすれば、ＴＦＴアレイ基板１０表面の平坦性を良好なものとすることができる。

上記構成とした場合にも、透過表示領域Ｔに選択的に形成した透過部誘電体膜２７によって、反射部誘電体膜１７の膜厚に相当する深さの凹部が反射表示領域Ｒに形成された構成とすることができるので、反射部誘電体膜１７の膜厚に起因する段差がＴＦＴアレイ基板１０表面に形成されるのを防止でき、前記段差による液晶配向の乱れを防止できる。したがって、本形態においても、図６（ａ）に示した構成と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図６（ｃ）に示す例では、基板本体１０Ａの表面であって、反射表示領域Ｒに対応する平面領域に、凹部１０ａが形成されており、このような凹部１０ａを具備した基板本体１０Ａ上に、ゲート絶縁膜１１と、層間絶縁膜１２と、画素電極９（及び共通電極１９）とが積層されている。上記ゲート絶縁膜１１、層間絶縁膜１２、及び画素電極９は、凹部１０ａを具備した基板本体１０Ａの表面形状に倣う段差形状に形成されている。そして、反射表示領域Ｒにおいて、透過表示領域Ｔにおける表面よりも段下に形成された画素電極９（及び共通電極１９）を覆うように、反射部誘電体膜１７が形成されており、その結果、ＴＦＴアレイ基板１０の表面は平坦面となっている。
上記構成とした場合にも、基板本体１０Ａに形成した凹部１０ａによって反射部誘電体膜１７の膜厚に起因する段差を解消することができるので、図６（ａ）に示した構成と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図６（ｄ）に示す例では、基板本体１０Ａ上に、ゲート絶縁膜１１と、層間絶縁膜１２と、画素電極９（及び共通電極１９）とが積層された構成を備えている。画素電極９（及び共通電極１９）上の領域のうち、透過表示領域Ｔに対応する領域に透過部誘電体膜２７が形成されており、反射表示領域Ｒに対応する領域に反射部誘電体膜１７が形成されている。透過部誘電体膜２７の表面と反射部誘電体膜１７の表面とは面一に形成されている。

上記構成とした場合にも、画素電極９上に形成した透過部誘電体膜２７の表面と反射部誘電体膜１７の表面とが面一であるので、液晶層５０に臨むＴＦＴアレイ基板１０の表面が平坦面となり、図６（ａ）に示した構成と同様の作用効果を得ることができる。
なお、図６（ｄ）に示す構成においては、反射部誘電体膜１７の比誘電率ε_ｒが、透過部誘電体膜２７の比誘電率ε_ｔより小さくなるようにその構成材料が選定され、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０に対する実効的な印加電圧が、透過表示領域Ｔにおける実効電圧より小さくなるように調整される。

ここで、図７は、図６（ａ）に示した構成のＴＦＴアレイ基板を具備した液晶装置１００の作用効果を説明するための図であって、同液晶装置１００の電気光学特性の測定結果を示すグラフである。図７に示す電気光学特性の測定に際して、帯状電極９ｃ、１９ｃの幅ｗ１や間隔ｗ２、反射部誘電体膜１７の膜厚ｄ、液晶の誘電率異方性等は図５（ｂ）に示した電気光学特性の測定時と同一条件であり、変更点はＴＦＴアレイ基板１０の表面が平坦化されている点のみである。

図７に示すグラフと図５（ｂ）に示すグラフとを比較すると、透過表示の電気光学特性は変化せず、反射表示の電気光学特性を示す曲線が、より透過表示の曲線に近づいていることが分かる。したがって、本実施形態のように、層間絶縁膜１２に凹部１２ａを設けてＴＦＴアレイ基板１０表面を平坦化するならば、透過表示と反射表示の電気光学特性を揃える効果を向上させることができ、液晶装置の表示品質をさらに向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、図８から図１０を参照して本発明の第３実施形態について説明する。
図８は、本実施形態の液晶装置３００の任意の１ドット領域を示す平面構成図である。図９は、図８のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図である。図１０は、本実施形態の液晶装置３００における作用効果を説明するためのＴＦＴアレイ基板１０の概略断面構成図である。

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）を印加し、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。なお、本実施形態の液晶装置３００の回路構成、及び全体構成は先の第１実施形態の液晶装置１００と同様であり、本実施形態で参照する各図において、図１から図４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説明は省略する。

図８に示すように、液晶装置３００のドット領域には、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２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１電極）１１９とが設けられている。ドット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。

共通電極１１９は、図８に示すドット領域内で透明共通電極１９ｔと反射共通電極１９ｒとに区画されており、画像表示領域全体では、Ｘ軸方向に延びる透明共通電極１９ｔと反射共通電極１９ｒとがＹ軸方向に関して交互に配列された構成である。本実施形態の場合、透明共通電極１９ｔ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、反射共通電極１９ｒは、詳細は後述するが、アルミニウムや銀等の光反射性の金属膜からなる反射層である。なお、共通電極１１９は、本実施形態のように透明共通電極１９ｔと反射共通電極１９ｒとが平面的に区画されている構成のほか、反射共通電極１９ｒを覆うように透明共通電極１９ｔが形成されている構成も採用できる。

ドット領域には、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、−Ｙ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−Ｙ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、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９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、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とが設けられている。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上に、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる透明共通電極１９ｔと、アルミニウム等の反射性の金属膜を主体としてなる反射共通電極（反射層）１９ｒとからなる共通電極１１９が形成されている。したがって、本実施形態の液晶装置３００は、図８に示す１ドット領域内のうち、透明共通電極１９ｔの平面領域と、画素電極９を内包する平面領域とが重なる領域が、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。また、反射共通電極１９ｒの平面領域と、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。

共通電極１１９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。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１１９（透明共通電極１９ｔ）にも開口部が設けられており、共通電極１１９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上には、反射共通電極１９ｒの形成領域に対応して反射部誘電体膜１７が形成されている。画素電極９を覆う第２層間絶縁膜１３上の領域に配向膜１８が形成されている。
なお、本実施形態の液晶装置３００においても、先の実施形態の液晶装置１００と同様に、反射表示領域Ｒに対応して位相差層を設けてもよい。かかる位相差層は、反射共通電極１９ｒと対向基板２０の基板本体２０Ａとの間であれば任意の配線層に設けることができ、例えば反射共通電極１９ｒの表面や、画素電極９と反射部誘電体膜１７との間に設けることができる。

上記構成を具備した液晶装置３００においても、反射表示領域Ｒに対応して反射部誘電体膜１７が形成されているので、かかる反射部誘電体膜１７により画素電極９と共通電極１９との間に、透過表示領域Ｔの静電容量より小さい静電容量を付与することができ、反射表示領域Ｒの液晶層５０に対する実効的な印加電圧を透過表示領域Ｔにおける実効的な印加電圧より小さくすることができる。これにより、透過表示の電気光学特性と反射表示の電気光学特性を揃え、両表示モードの見映えを同じくして表示品質の向上を図ることができる。

本実施形態の液晶装置３００はＦＦＳ方式の液晶装置であり、画素電極９の端縁と共通電極１１９との間に形成される電界により液晶を駆動するものであるため、反射部誘電体膜１７の膜厚の変化に対する液晶層５０への実効電圧の変化が、ＩＰＳ方式の液晶装置１００に比して大きくなる傾向にある。ここで、図１０は、当該作用を説明するための図であって、ＴＦＴアレイ基板１０の概略断面構成図である。
図１０に示す構成において、反射部誘電体膜１７の膜厚調整によって、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０に対する実効電圧を、透過表示領域Ｔにおける実効電圧の略半分にする場合、帯状電極９ｃの幅ｗ１が２μｍ、帯状電極９ｃ、９ｃの間隔ｗ２が２μｍであり、反射部誘電体膜１７の比誘電率が４であるとき、反射部誘電体膜１７の膜厚ｄは０．４μｍである。

このように本実施形態の液晶装置によれば、反射表示領域Ｒのみに選択的に反射部誘電体膜１７を設けたことで、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの電気光学特性を揃えることができ、したがって透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの面積比を変更する場合にも、電極の構造を変更することなく、反射共通電極１９ｒの形成領域、及び反射部誘電体膜１７を変更するのみで容易に対応できるようになっている。また、帯状電極９ｃの幅を変更しても、反射表示と透過表示との電気光学特性の差異には影響しないため、上記帯状電極９ｃの幅を狭くすることができ、これによりドット領域の開口率を向上させ、明るい表示を得られるようになる。

さらに、本実施形態のようにＦＦＳ方式の電極配置を採用するならば、反射層である反射共通電極１９ｒをＴＦＴアレイ基板１０側に設け、かかるＴＦＴアレイ基板１０をバックライト９０側（観察者から見て背面側）に配置することができるので、ＴＦＴアレイ基板１０上に形成される走査線３ａやデータ線６ａ、容量線３ｂ等の金属配線に対して外光が入射するのを防止でき、これらの金属配線で外光が乱反射して表示の視認性を低下させるのを防止することができる。

（電子機器）
図１１は、本発明に係る液晶装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話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。
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、高輝度、高コントラスト、広視野角の透過表示及び反射表示を得ることができる。

第１実施形態の液晶装置の回路構成を示す図。 同、任意の１ドット領域の平面構成図。 図２のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。 図２のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図。 第１実施形態の液晶装置の作用効果を説明するための図。 第２実施形態の液晶装置におけるＴＦＴアレイ基板の複数の構成図。 第２実施形態の液晶装置の作用効果を説明するためのグラフ。 第３実施形態の液晶装置の１ドット領域の平面構成図。 図８のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図。 第３実施形態の液晶装置の作用効果を説明するための図。 電子機器の一例を示す斜視構成図。

符号の説明

１００，３００ 液晶装置、１０ ＴＦＴアレイ基板（第１基板）、２０ 対向基板（第２基板）、１０Ａ，２０Ａ 基板本体、１０ａ，１２ａ 凹部、１０１ データ線駆動回路、１０２ 走査線駆動回路、３０ ＴＦＴ、３ａ 走査線、３ｂ 容量線、６ａ データ線、６ｂ ソース電極、９ 画素電極（第２電極）、９ａ 基端部、９ｂ コンタクト部、９ｃ，１９ｃ 帯状電極、１１９ 共通電極（第１電極）、１９ａ 本線部、２９ 反射層、３１ 容量電極、３２ ドレイン電極、７０ 蓄積容量。

Claims (11)

1. 液晶層を挟持して対向配置された第１基板と第２基板とを備え、１つのドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられた半透過反射型の液晶装置であって、
   前記第１基板の前記液晶層側に、前記ドット領域内の前記液晶層に略基板平面方向の電界を印加する第１電極と第２電極とが設けられ、
   前記反射表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に、該反射表示領域における両電極間の静電容量を前記透過表示領域における前記静電容量より小さくする反射部誘電体膜が設けられていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記透過表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に透過部誘電体膜が設けられており、
   前記反射部誘電体膜を含んで前記反射表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に設けられた誘電体膜の比誘電率が、前記透過表示領域の前記第１電極及び／又は第２電極上に設けられた誘電体膜の比誘電率より小さいことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記反射部誘電体膜が、該反射部誘電体膜を透過する光に対し実質的に位相差を付与しないものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
4. 前記反射表示領域において前記液晶層に印加される電圧が、前記透過表示領域において前記液晶層に印加される電圧の略１／２であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶装置。
5. 前記第１電極及び第２電極が、ＩＰＳ方式の電極形態とされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 前記第１電極及び第２電極が、ＦＦＳ方式の電極形態とされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 前記反射部誘電体膜が、前記第１基板上に形成された凹部内に埋設されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液晶装置。
8. 前記凹部の深さが、前記反射部誘電体膜の膜厚と略同一であることを特徴とする請求項７に記載の液晶装置。
9. 前記第１基板が、基体上に、層間絶縁膜と、前記第１電極及び第２電極と、前記反射部誘電体膜とを順に積層してなるものであり、前記凹部が、前記層間絶縁膜の表面に形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶装置。
10. 前記第１基板が、基体上に、前記第１電極及び第２電極と、前記反射部誘電体膜とを順に積層してなるものであり、前記凹部が、前記基体の表面に形成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶装置。
11. 請求項１から１０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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