JP4337794B2 - 液晶装置および電子機器 - Google Patents

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の形成領域が反射領域Ｒとなり、反射膜２７の非形成領域が透過領域Ｔとなっている。

半透過反射型の液晶装置では、透過領域Ｔへの入射光は液晶層５０を１回しか透過しないが、反射領域Ｒへの入射光は液晶層５０を２回透過するため、透過領域Ｔと反射領域Ｒとのリタデーション（位相差）に差異が生じる。そこで、反射領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過領域Ｔにおける液晶層５０の厚さよりも小さくするため液晶層厚調整層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、透過領域Ｔと反射領域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の内面に電極２５が形成され、電極２５の内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、「凸状の絶縁膜が形成されていない凹状の領域を、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、凹状領域の周辺では液晶分子の配向乱れが発生する。この配向乱れが画素内部に及ぶと、黒表示において光漏れが生じることになる。そして、この凹状領域を全ての隣り合う画素間に配置すると、表示特性が著しく低下することになる。

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。

本発明に係る液晶装置は、画像表示単位となるサブ画素を複数備え、前記サブ画素が透過領域および反射領域を備えてなる液晶装置において、一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、前記反射領域における前記液晶層の厚さを前記透過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、透過させる色光が互いに異なる複数のカラーフィルタと、複数の前記サブ画素と重なる領域の前記液晶層側に形成された配向膜と、を備え、複数の前記サブ画素は、第１サブ画素および前記第１サブ画素に隣接して配置される第２サブ画素を含み、前記第１サブ画素に対応するカラーフィルタは前記複数のカラーフィルタのうち最も視感度の低いカラーフィルタであり、前記液晶層厚調整層には、前記第１サブ画素と前記第２サブ画素との境界において前記液晶層の厚さが大きい領域から前記液晶層の厚さが小さい領域にかけて溝部が形成されていることを特徴とする。
また前記溝部の底面は、前記一対の基板のうち前記液晶層厚調整層が形成された基板の前記液晶層の厚さが大きい領域における表面と略同一高さに形成されていることが望まし
い。
また、前記液晶層厚調整層には、前記第１サブ画素と前記第２サブ画素との境界において前記溝部が形成された領域と、前記溝部が形成されない領域とを有する。
また、前記液晶層の厚さを規制するスペーサをさらに有し、前記スペーサは前記溝部の延長線上、又は前記溝部に隣接する位置に配置されてなることを特徴とする。
また、前記スペーサは、前記液晶層厚調整層上に前記溝部を避けて設けられてなることを特徴とする。

この構成によれば、液晶層の厚さが大きい領域から液晶層の厚さが小さい領域にかけて液晶層厚調整層に溝部が形成されているので、透過領域に塗布された配向膜の材料液を溝部に逃がすことができる。これにより、透過領域の周縁部における配向膜の液溜まりを抑制することができる。また、最も視感度の低い第１色光を透過する第１カラーフィルタと第２カラーフィルタとの間に溝部が形成され、その溝部に隣接してスペーサが配置されているので、溝部およびスペーサの周辺で液晶分子の配向乱れが発生しても、その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。したがって、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。

また、前記複数のサブ画素は、前記第２サブ画素とは異なる方向において第１サブ画素と隣接する第３サブ画素及び前記第１サブ画素とは異なる方向において第２サブ画素と隣接するとともに、前記第３サブ画素に隣接する第４サブ画素を含んでおり、前記液晶層厚調整層は前記第１サブ画素から前記第３サブ画素、前記第２サブ画素から前記第４サブ画素に連続して設けられており、前記液晶層厚調整層には前記第３サブ画素と前記第４サブ画素との境界において前記液晶層の厚さが大きい領域から前記液晶層の厚さが小さい領域にかけて形成された他の溝部が形成されていることを特徴とする。
第１サブ画素及び第３サブ画素には第１色光を透過させる第１カラーフィルタが対応して配置され、第２サブ画素及び第４サブ画素には第２色光を透過させる第２カラーフィルタが対応して配置される。
また、前記液晶層厚調整層には、前記第３サブ画素と前記第４サブ画素との境界において前記溝部が形成された領域と、前記溝部が形成されない領域とを有することを特徴とする。
また、前記液晶層の厚さを規制するスペーサをさらに有し、前記スペーサは、前記溝部の延長線上に形成されてなり、且つ前記溝部と前記他の溝部の間に位置してなることを特徴とする。
上記構成によれば、第１カラーフィルタが形成された第１サブ画素及び第３サブ画素領域と、第２カラーフィルタが形成された第２サブ画素及び第４サブ画素領域との間に、溝部およびスペーサを配置することが可能になる。これにより、溝部およびスペーサの周辺で発生した液晶分子の配向乱れが、サブ画素領域の中央部に及ぶ可能性が小さくなり、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。

また、前記複数のサブ画素は、前記第２サブ画素とは異なる方向において第１サブ画素と隣接する第３サブ画素及び前記第１サブ画素とは異なる方向において第２サブ画素と隣接するとともに、前記第３サブ画素に隣接する第４サブ画素を含んでおり、
前記第１サブ画素と前記第３サブ画素、前記第２サブ画素と前記第４サブ画素とは、液晶層の厚さが大きい領域が前記液晶層厚調整層を挟んで対峙するよう配置されており、
前記液晶層厚調整層を挟んで対峙する前記液晶層の厚さが大きい領域どうしは前記溝部により連通していることを特徴とする。
第１サブ画素及び第３サブ画素には第１色光を透過させる第１カラーフィルタが対応して配置され、第２サブ画素及び第４サブ画素には第２色光を透過させる第２カラーフィルタが対応して配置される。
第１サブ画素と第３サブ画素、第２サブ画素と第４サブ画素は、液晶層の厚さが大きい領域が前記液晶層厚調整層を挟んで対峙するよう配置され、同じ色のカラーフィルタが対応して配置される。それぞれの液晶層の厚さが大きい領域どうしは前記溝部により連通している。
これらの構成によれば、同じ色のカラーフィルタが配置される隣接した２つのサブ画素領域が溝部によって連通されるので、各サブ画素領域における配向膜の材料液の塗布量を平均化することが可能になる。したがって、透過領域の周縁部における配向膜の液溜まりを抑制することができる。
また、複数の前記サブ画素は、前記第１サブ画素および前記第２サブ画素に加えて、前記第２サブ画素に隣接して配置される第３サブ画素を含み、前記第３サブ画素に対応するカラーフィルタは前記複数のカラーフィルタのうち最も視感度の高いカラーフィルタであり、前記液晶層厚調整層の、前記第２サブ画素と前記第３サブ画素との境界においては前記溝部が形成されないことを特徴とする。
また、前記スペーサは、前記溝部に隣接して配置されてなることを特徴とする。
また、スペーサは最も視感度の低い第１カラーフィルタの形成領域に形成されていることが望ましい。

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。
この構成によれば、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を備えているので、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、「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１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。

図１（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１（ｂ）は図１（ａ）のＨ−Ｈ’線に沿う側面断面図である。
図１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とカラーフィルタ基板（以下「ＣＦ基板」という。）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、データ線駆動回路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辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、ＣＦ基板２０の角部においては、素子基板１０とＣＦ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２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、両者の交点付近には、画像表示単位であるドットが配置されている。マトリクス状に配置された複数のドットには、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３は、図４のＣ−Ｃ線に沿うサブ画素領域の側面断面図である。なお図３では、理解を容易にするため、素子基板１０におけるＴＦＴ素子および各種配線の記載を省略している。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ＣＦ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ＣＦ基板２０を配置してもよい。

図３に示すように、素子基板１０の基板本体１１の内側において、サブ画素領域の長手方向の両方端部には、表面に凹凸を有する樹脂層１４が形成されている。その樹脂層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中央部には、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の形成領域が反射領域Ｒとなり、反射電極１５ｒの非形成領域が透過領域Ｔとなっている。すなわち、略長方形状のサブ画素領域における長手方向の両端部に反射領域Ｒが設けられ、長手方向の中央部に透過領域Ｔが設けられている。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４は、ＣＦ基板を内側から見た平面図である。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が長手方向に沿って複数（図４では３個）のサブドット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は幅方向中央部で連結されて、相互に導通接続されている。

図３に戻り、ＣＦ基板２０の基板本体２１の内側には、カラーフィルタ層（以下「ＣＦ層」という。）２２が形成されている。このＣＦ層２２には、図４に示すように、異なる色光（例えば、ＲＧＢの３原色のいずれか）を透過する複数のカラーフィルタ（着色材層）２２Ｇ，２２Ｂ，２２Ｒが整列配置されている。各カラーフィルタは、上述した画素電極１５の形成位置に対応して配置されている。例えば、各カラーフィルタは画素電極１５より少し広幅に形成され、同じ色光を透過するカラーフィルタが画素電極１５の長手方向に沿って連続形成されている。

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領域Ｔと、２回透過する反射領域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３に戻り、ＣＦ層２２の内側には、反射領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過領域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２４が設けられている。半透過反射型の液晶装置では、反射領域Ｒへの入射光は液晶層５０を２回透過するが、透過領域Ｔへの入射光は液晶層５０を１回しか透過しない。これにより反射領域Ｒと透過領域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、透過領域Ｔと反射領域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、反射領域Ｒにおける液晶層５０の層厚が透過領域Ｔにおける液晶層５０の層厚の半分程度に設定されて、反射領域Ｒおよび透過領域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、反射領域Ｒおよび透過領域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。なお以下には、透過領域Ｔおよびその周囲における液晶層の厚さが大きい領域を第１領域と呼び、反射領域Ｒおよびその周囲における液晶層の厚さが小さい領域を第２領域と呼ぶことにする。

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ＣＦ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ＣＦ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、樹脂等の電気絶縁性材料からなる突起２８が形成されている。その共通電極２５および突起２８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。

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ＣＦ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、その先端をＣＦ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、素子基板１０とＣＦ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。

図４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２８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２８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２８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２８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３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、ＣＦ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。この偏光板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り、偏光板３６の透過軸と偏光板３７の透過軸とが略直交するように配置されている。また位相差板３１，３２には、可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を持つλ／４板が採用されている。そして偏光板３６と位相差板３１との組み合わせにより、また偏光板３７と位相差板３２との組み合わせにより、直線偏光を円偏光に変換し円偏光を直線偏光に変換する円偏光板が構成されている。

さらに、ＣＦ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。
そして、本実施形態の液晶装置では、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）。なお、液晶層５０に印加する電圧を調整することにより、階調表示を行うことも可能である。

（溝部）
上述した液晶装置では、図４に示すように、ＲＧＢ３原色光をそれぞれ透過する複数のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが形成されている。すなわち、青色光を透過する第１カラーフィルタ２２Ｂ、赤色光を透過する第２カラーフィルタ２２Ｒ、および緑色光を透過する第３カラーフィルタ２２Ｇが順に配置されている。ここで、同じカラーフィルタが延設される方向をＹ方向（第１方向）と呼び、異なるカラーフィルタが順に配置される方向をＸ方向（第２方向）と呼ぶ。なお異なるカラーフィルタの境界部に、遮光膜を形成してもよい。

また上述した液晶装置では、反射領域Ｒに対応して液晶層厚調整層２４が設けられている。この液晶層厚調整層２４は、複数のサブ画素領域１５ｄを横断するようにＸ方向に連続形成されている。そして、第１カラーフィルタ２２Ｂが形成された第１サブ画素領域７１と、第２カラーフィルタ２２Ｒが形成された第２サブ画素領域７２との境界部における液晶層厚調整層２４に、溝部８０が形成されている。ここで、液晶層の厚さが大きい領域（すなわち、透過領域Ｔおよび透過領域ＴのＸ方向に隣接する領域）を第１領域と呼び、液晶層の厚さが小さい領域（すなわち、反射領域Ｒおよび反射領域ＲのＸ方向に隣接する領域）を第２領域と呼ぶ。上述した溝部８０は、第１領域から第２領域にかけて形成されている。

図５は、図４のＤ−Ｄ線における正面断面図である。図５に示す溝部８０は、液晶層厚調整層２４を厚さ方向に貫通するように形成されている。すなわち溝部８０の底面は、液晶層厚調整層２４が形成されたＣＦ基板２０の第１領域における表面と、略同一高さに形成されている。なお溝部８０の底面に液晶層厚調整層２４が残るように、溝部８０を浅く形成してもよい。

そして図３に示すように、ＣＦ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。ところが、液晶層厚調整層２４が形成されたＣＦ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、液晶層の厚さが大きい第１領域から液晶層の厚さが小さい第２領域にかけて液晶層厚調整層２４に溝部８０が形成されているので、透過領域Ｔに塗布された配向膜２９の材料液を溝部に逃がすことができる。これにより、透過領域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ようになっている。

また図４に示すように、各サブ画素領域１５ｄの±Ｙ方向の端部に反射領域Ｒが設けられ、その反射領域Ｒに対応して液晶層厚調整層２４が設けられている。Ｙ方向に隣接する第１サブ画素領域７１および第３サブ画素領域７３において、−Ｙ側の第１サブ画素領域７１における＋Ｙ側の液晶層厚調整層２４と、＋Ｙ側の第３サブ画素領域７３における−Ｙ側の液晶層厚調整層２４とは、一体的に連続形成されている。この液晶層厚調整層２４を挟んでＹ方向の両側に配置された一対の第１領域のそれぞれから、第２領域の途中にかけて、第１カラーフィルタと第２カラーフィルタとの間の一部に、一対の溝部８１，８３が形成されている。一対の溝部８１，８３は、液晶層厚調整層２４をＹ方向に横断することなく、一対の第１領域のそれぞれから、第１サブ画素領域７１と第３サブ画素領域７３との境界部に配置されたゲート線３ａに向けて、その手前まで形成されている。そして、一対の溝部８１，８３の間における液晶層厚調整層２４の表面に、上述したフォトスペーサ５１が形成されている。

このフォトスペーサ５１の周辺では、液晶分子の配向乱れが発生する。この配向乱れがサブ画素領域の中央部に及ぶと、黒表示において光漏れが生じることになる。これに対して本実施形態では、第１カラーフィルタ２２Ｂと第２カラーフィルタ２２Ｒとの境界部であって、第１サブ画素領域７１と第２サブ画素領域７２との間に、フォトスペーサ５１を配置することが可能になる。すなわち、サブ画素領域の中央部から最も離間した位置にフォトスペーサ５１を配置することができる。これにより、溝部およびスペーサの周辺で発生した配向乱れが、サブ画素領域の中央部に及ぶ可能性が小さくなり、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。また、画素電極に切り欠きを設けることなくフォトスペーサ５１を配置することができるので、開口率を確保することができる。さらに、フォトスペーサ５１の略全周に液晶層厚調整層２４が存在しているので、フォトスペーサ５１を安定した状態で形成することができる。

ところで、フォトスペーサ５１の周辺だけでなく、溝部８０の周辺でも液晶分子の配向乱れが発生する。この配向乱れがサブ画素領域の中央部に及ぶと、黒表示において光漏れが生じることになる。そのため、溝部８０およびフォトスペーサ５１を全てのサブ画素領域の間に形成すると、コントラスト等の表示特性が著しく低下することになる。

そこで、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８０およびフォトスペーサ５１を形成する。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、青色光を透過する第１カラーフィルタ２２Ｂの境界部のみに溝部８０およびフォトスペーサ５１を形成する。なお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８０およびフォトスペーサ５１を形成しないことが望ましい。そこで、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８０およびフォトスペーサ５１を形成する。これにより、溝部８０およびフォトスペーサ５１の周辺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。なお異なる色光を透過するカラーフィルタの境界部に遮光膜を形成すれば、光漏れの影響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８０およびフォトスペーサ５１の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２実施形態の液晶装置は、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。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。

（等価回路）
図６は、第２実施形態に係る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９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８とが、格子状に配置されている。その各走査線９と各データ線８との交点付近には、それぞれ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９と各データ線８との間に直列接続されている。

（平面構造）
図７は、第２実施形態に係る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素子基板１０と、光源側に配置されたＣＦ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ＣＦ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、複数のデータ線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平面視略矩形状の複数の画素電極１５が、マトリクス状に配列形成されている。この各画素電極１５は、ＴＦＤ素子１３を介して前記データ線８に接続されている。

一方、ＣＦ基板２０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２２Ｂ，２２Ｇ，２２Ｒを備えたＣＦ層２２が形成されている。そのＣＦ層２２を覆うように、略帯状の対向電極２５が形成されている。この対向電極２５は、上述した走査線として機能するものであり、前記素子基板１０のデータ線８と交差する方向に延在している。なおＣＦ基板２０の対向電極２５をデータ線として機能させ、素子基板１０のデータ線８を走査線として機能させてもよい。

（断面構造）
図８は、図９のＦ−Ｆ線に沿うサブ画素領域の側面断面図である。なお図８では、理解を容易にするため、素子基板１０におけるＴＦＤ素子および各種配線の記載を省略している。
図８に示すように、ＣＦ基板２０の内側におけるサブ画素領域の一方端部には、表面に凹凸を有する樹脂層２６が形成され、その樹脂層２６の表面に反射膜２７が形成されている。この反射膜２７の形成領域が反射領域Ｒとなり、反射膜２７の非形成領域が透過領域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。

またＣＦ層２２の表面には、反射領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過領域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２４が形成されている。その液晶層厚調整層２４が形成されたＣＦ基板２０の内側には、上述した対向電極２５が形成されている。
その対向電極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、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。同様に、素子基板１０の画素電極１５の表面にも、配向膜１９が形成されている。

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ＣＦ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ＣＦ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８に示す素子基板１０とＣＦ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）。

（溝部）
図９は、ＣＦ基板の平面図である。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。第２実施形態では、液晶層厚調整層２４の溝部８０が、液晶層厚調整層２４を挟んでＹ方向の両側に配置された液晶層の厚さが大きい第１領域を連通するように形成され、フォトスペーサ５１が、その溝部８０に隣接する位置に形成されている点で、第１実施形態と相違している。

第２実施形態では、サブ画素領域１５ｄの一方端部に反射領域Ｒが設けられ、その反射領域Ｒに対応して液晶層厚調整層２４が設けられている。この液晶層厚調整層２４は、複数のサブ画素領域１５ｄを横断するようにＸ方向に連続形成されている。そして、第１カラーフィルタ２２Ｂと第２カラーフィルタ２２Ｒとの境界部における液晶層厚調整層２４に、溝部８０が形成されている。この溝部８０は、液晶層厚調整層２４を挟んでＹ方向の両側に配置された第１領域を連通するように、液晶層の厚さが大きい第１領域から液晶層の厚さが小さい第２領域にかけて形成されている。

図１０は、図９のＧ−Ｇ線における正面断面図である。図１０に示す溝部８０は、液晶層厚調整層２４を厚さ方向に貫通するように形成されている。すなわち溝部８０の底面は、液晶層厚調整層２４が形成されたＣＦ基板２０の第１領域における表面と、略同一高さに形成されている。なお溝部８０の底面に液晶層厚調整層２４が残るように、溝部８０を浅く形成してもよい。

図９に示すように、第２実施形態でも、第１領域から第２領域にかけて液晶層厚調整層２４に溝部８０が形成されているので、透過領域Ｔに塗布された配向膜の材料液を溝部に逃がすことができる。特に第２実施形態では、複数の第１領域が溝部８０によって連通されているので、各透過領域Ｔにおける配向膜の材料液の塗布量を平均化することが可能になる。したがって、透過領域Ｔの周縁部における配向膜の液溜まりを抑制することができる。

また第２実施形態では、溝部８０に隣接する位置にフォトスペーサ５１が配置されている。具体的には、溝部８０に隣接する画素電極１５の隅部に切り欠き５５が形成され、その切り欠き５５の形成領域に対応する液晶層厚調整層２４の表面にフォトスペーサ５１が立設されている。これにより、フォトスペーサ５１の周辺で発生した配向乱れが、サブ画素領域の中央部に及ぶ可能性が小さくなるので、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。

第２実施形態でも、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８０およびフォトスペーサ５１を形成する。具体的には、青色光を透過するカラーフィルタ２２Ｂと、赤色光を透過するカラーフィルタ２２Ｒとの境界部のみに、溝部８０を形成する。フォトスペーサ５１は、溝部８０に隣接する第１カラーフィルタ２２Ｂの形成領域に形成することが望ましい。これにより、溝部８０およびフォトスペーサ５１の周辺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。なお異なる色光を透過するカラーフィルタの境界部およびフォトスペーサの形成領域に遮光膜を形成すれば、光漏れの影響をさらに抑制することができる。またフォトスペーサ５１は、溝部８０に隣接する第２カラーフィルタ２２Ｒの形成領域に形成してもよい。

以上に詳述したように、第２実施形態に係る液晶装置でも、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８０およびフォトスペーサ５１の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。

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４のＣ−Ｃ線に沿うサブ画素領域の側面断面図である。 ＣＦ基板の平面図である。 図４のＤ−Ｄ線における側面断面図である。 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９のＦ−Ｆ線に沿うサブ画素領域の側面断面図である。 ＣＦ基板の平面図である。 図９のＧ−Ｇ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‥反射領域 Ｔ‥透過領域 Ｘ‥第２方向 Ｙ‥第１方向 １５ｒ‥反射膜 ２２Ｂ‥第１カラーフィルタ ２２Ｒ‥第２カラーフィルタ ２４‥液晶層厚調整層 ５１‥スペーサ ８０‥溝部 １３００‥電子機器

Claims (13)

1. 画像表示単位となるサブ画素を複数備え、前記サブ画素が透過領域および反射領域を備えてなる液晶装置において、
   一対の基板と、
   前記一対の基板間に挟持された液晶層と、
   前記反射領域における前記液晶層の厚さを前記透過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、
   透過させる色光が互いに異なる複数のカラーフィルタと、
   複数の前記サブ画素と重なる領域の前記液晶層側に形成された配向膜と、を備え、
   複数の前記サブ画素は、第１サブ画素および前記第１サブ画素に隣接して配置される第２サブ画素を含み、前記第１サブ画素に対応するカラーフィルタは前記複数のカラーフィルタのうち最も視感度の低いカラーフィルタであり、
   前記液晶層厚調整層には、前記第１サブ画素と前記第２サブ画素との境界において前記液晶層の厚さが大きい領域から前記液晶層の厚さが小さい領域にかけて溝部が形成されていることを特徴とする液晶装置。
2. 前記溝部の底面は、前記一対の基板のうち前記液晶層厚調整層が形成された基板の前記液晶層の厚さが大きい領域における表面と略同一高さに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。
3. 前記液晶層厚調整層には、前記第１サブ画素と前記第２サブ画素との境界において前記溝部が形成された領域と、前記溝部が形成されない領域とを有す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. 前記液晶層の厚さを規制するスペーサをさらに有し、
   前記スペーサは前記溝部の延長線上、又は前記溝部に隣接する位置に配置されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
5. 前記スペーサは、前記液晶層厚調整層上に前記溝部を避けて設けられてなることを特徴とする請求項４に記載の液晶装置。
6. 前記複数のサブ画素は、前記第２サブ画素とは異なる方向において第１サブ画素と隣接する第３サブ画素及び前記第１サブ画素とは異なる方向において第２サブ画素と隣接するとともに、前記第３サブ画素に隣接する第４サブ画素を含んでおり、
   前記液晶層厚調整層は前記第１サブ画素から前記第３サブ画素、前記第２サブ画素から前記第４サブ画素に連続して設けられており、
   前記液晶層厚調整層には前記第３サブ画素と前記第４サブ画素との境界において前記液晶層の厚さが大きい領域から前記液晶層の厚さが小さい領域にかけて形成された他の溝部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 前記液晶層厚調整層には、前記第３サブ画素と前記第４サブ画素との境界において前記溝部が形成された領域と、前記溝部が形成されない領域とを有することを特徴とする請求項５に記載の液晶装置。
8. 前記液晶層の厚さを規制するスペーサをさらに有し、
   前記スペーサは、前記溝部の延長線上に形成されてなり、且つ前記溝部と前記他の溝部の間に位置してなることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の液晶装置。
9. 前記複数のサブ画素は、前記第２サブ画素とは異なる方向において第１サブ画素と隣接する第３サブ画素及び前記第１サブ画素とは異なる方向において第２サブ画素と隣接するとともに、前記第３サブ画素に隣接する第４サブ画素を含んでおり、
   前記第１サブ画素と前記第３サブ画素、前記第２サブ画素と前記第４サブ画素とは、液晶層の厚さが大きい領域が前記液晶層厚調整層を挟んで対峙するよう配置されており、
   前記液晶層厚調整層を挟んで対峙する前記液晶層の厚さが大きい領域どうしは前記溝部により連通してい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。
10. 複数の前記サブ画素は、前記第１サブ画素および前記第２サブ画素に加えて、前記第２サブ画素に隣接して配置される第３サブ画素を含み、前記第３サブ画素に対応するカラーフィルタは前記複数のカラーフィルタのうち最も視感度の高いカラーフィルタであり、
    前記液晶層厚調整層の、前記第２サブ画素と前記第３サブ画素との境界においては前記溝部が形成されないことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
11. 前記液晶層の厚さを規制するスペーサをさらに有し、
    前記スペーサは、前記溝部に隣接して配置されてなることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の液晶装置。
12. 前記スペーサは、前記複数のカラーフィルタのうち最も視感度が低い色光を透過させるカラーフィルタの形成領域内に形成されることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の液晶装置。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか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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