JP4854740B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。より詳しくは、面内スイッチング（ＩＰＳ；In Plane Switching）モード又はフリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ；Fringe Field Switching）モードの液晶表示に好適に用いられる表示装置に関するものである。

液晶表示装置等の表示装置は、モニター、プロジェクタ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）等の電子機器に幅広く利用されている。液晶表示装置の表示態様としては、例えば、反射型、透過型、反射透過両用型がある。これらのうち、屋内等の比較的暗い環境下では、主として、バックライトの光を利用した透過型の液晶表示装置が用いられ、屋外等の比較的明るい環境下では、主として、周囲の光を利用する反射型の液晶表示装置が用いられる。反射透過両用型の液晶表示装置は、透過表示及び反射表示の両方が可能であり、屋内では透過表示を主として表示を行い、屋外では反射表示を主として表示を行うことができるので、屋内外を問わずあらゆる環境下で、高品位の表示が可能であり、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ等のモバイル機器に多く搭載されている。反射透過両用型の液晶表示装置では、表示モードとして、例えば、垂直配向（ＶＡ；Vertical Alignment）モードが用いられる。ＶＡモードは、印加電圧オフ時に液晶分子が基板面に垂直に配向しており、印加電圧オン時に液晶分子を倒れ込ませることで表示を行う方式である。

しかしながら、反射透過両用型では、反射光は液晶層を２回透過するが、透過光は液晶層を１回しか透過しないため、反射光用にセルギャップを最適設計した場合には、透過光の透過率は最適値のおよそ１／２になってしまう。これに対する解決手段としては、例えば、反射領域と透過領域とでセルギャップを異ならせるマルチギャップ構造を形成し、反射領域での液晶層の厚さを小さくする方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この方法では、基板上に凹凸構造を設ける必要があるため、構造が複雑となり、また製造工程において高精度が要求されるため、更に工夫の余地がある。また、反射領域と透過領域とで液晶分子の応答時間が異なる点にも改善の余地がある。

ところで液晶表示装置では、ＶＡモードの他に、ＩＰＳモードやＦＦＳモードが知られている。ＩＰＳモードやＦＦＳモードは、一方の基板に設けた液晶駆動用の電極対からの横電界により、液晶を動作させて表示を行う方式である。この方式では、液晶分子を横方向（基板平行方向）に回転させることから、視野角を大きくすることができる。ＩＰＳモードについても反射透過両用型の液晶表示装置は開示されている（例えば、特許文献２参照。）が、これもまたマルチギャップ構造を有するものであり、上述の課題を解決するものではない。
特開平１１−２４２２２６号公報 特開２００５−３３８２６４号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、マルチギャップ構造を設けることなく反射表示と透過表示との双方で明るい表示を行うことができ、かつ反射領域と透過領域とで応答時間に差が生じるのを低減することができる表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明者は、マルチギャップ構造を設けることなく反射表示と透過表示との双方で明るい表示を行うことができる表示装置について種々検討したところ、反射領域及び透過領域での画素電極及び共通電極の配置関係に着目した。そして、マルチギャップ構造を設けなくとも、ＩＰＳモードやＦＦＳモード等の横方向電界方式を採用し、画素電極に複数のスリットを設け、それらのスリットのうち少なくとも一組を線対称のスリットとし、その線対称のスリット間に、更にスリットを設け、かつ、線対称のスリットの対向する内側の輪郭線を、一方の輪郭線が他方の輪郭線に対して角度をもつような線とし、その線対称のスリットの対称軸となる領域を反射領域とすることで、画素電極と共通電極との間で生じる電界の強さを透過領域よりも反射領域において弱くすることができ、これにより、反射表示及び透過表示で光の利用効率の調整が可能であることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、一対の基板と、上記基板間に挟持された表示媒体とを有し、画素内に、反射表示を行う反射領域と、透過表示を行う透過領域とが形成された表示装置であって、上記表示装置は、基板の一方に画素電極及び共通電極を備え、上記画素電極及び上記共通電極により表示媒体に電圧を印加するものであり、上記画素電極は、複数のスリットが設けられ、上記複数のスリットは、少なくとも一組の線対称のスリット、及び、上記線対称のスリット間に設けられたスリットを含んで構成され、上記線対称のスリットの対向する内側の輪郭線は、一方の輪郭線が他方の輪郭線に対して角度をもち、上記線対称の対称軸は、反射領域に位置する表示装置（以下、第一の表示装置ともいう。）である。
以下に本発明を詳述する。

本発明の第一の表示装置は、一対の基板と、上記基板間に挟持された表示媒体とを有し、画素内に、反射表示を行う反射領域と、透過表示を行う透過領域とが形成されている。本発明において、基板の種類や表示媒体の種類は特に限定されないが、例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置であれば、基板上に走査配線と信号配線とが交差するように配線され、かつこれらの交点にスイッチング素子であるＴＦＴを有するアクティブマトリクス基板と、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の着色層を画素ごとに有するカラーフィルタ基板とを一対の基板として備え、これらの基板間に挟持された液晶層を表示媒体として備える形態が挙げられる。また、液晶表示装置では通常、これらの外部に偏光板、バックライト等が設けられる。反射表示とは、周囲の光や表示面側に設けられるフロントライトから出射される光を表示装置内で反射させて表示を行う方式をいう。透過表示とは、バックライトから出射された光を透過させて表示を行う方式をいう。反射領域及び透過領域の大きさやそれらが画素内で占める割合は、特に限定されない。本発明は反射領域及び透過領域を一つの画素内に有するので、反射透過両用型の表示装置である。

本発明の表示装置は、基板の一方に画素電極及び共通電極を備え、上記画素電極及び上記共通電極により表示媒体に電圧を印加するものである。画素電極と共通電極とから構成される電極対に電圧を印加すると、画素電極及び共通電極に近接する表示媒体に、基板に平行な横方向電界が発生する。この電界が、表示媒体の制御を行う。このような本発明で用いられる制御方式としては、例えば、画素電極及び共通電極がいわゆる櫛歯状となっており、これらの電極がかみ合うように、同一の層に設けられている方式（ＩＰＳ方式）や、画素電極又は共通電極が櫛歯状となっており、これらの電極が異なる層に設けられている方式（ＦＦＳ方式）等が挙げられる。

本発明において、上記画素電極は、複数のスリットが設けられている。また、上記複数のスリットは、少なくとも一組の線対称のスリット、及び、上記線対称のスリット間に設けられたスリットを含んで構成される。すなわち、複数設けられたスリットの中に、ある仮想線を対称軸として線対称な形状の２つのスリットが少なくとも一組存在し、更に、その一組の線対称のスリット間に別のスリットが存在する。一組の線対称のスリット間に設けられるスリットの数は、単数であっても複数であってもよい。また、本発明において線対称とは、本発明の効果を奏することができる程度に実質的に線対称となっていればよい。なお、このような線対称の組み合わせの数は、通常、反射領域を形成することができる組み合わせの数を要する。

上記線対称のスリットの対向する内側の輪郭線は、一方の輪郭線が他方の輪郭線に対して角度をもつ。すなわち、このとき形成される線対称の各スリットの形状は、対向する内側の輪郭線同士が平行以外の線となる。したがって、例えば、長方形や正方形を平行に配置したときのように、対向する内側の輪郭線同士が平行となる形状は本発明から除かれるが、そのような形状でなければよい。このような形態とすることで、その一組の線対称のスリット間に設けられるスリットは、他の領域に形成されるスリットよりも容易に広くすることができる。スリットの幅が広がるにつれ画素電極と共通電極の間の電界の強さは弱くなる。また、電界の強さにより液晶の配向度合は変化するため、これを利用して液晶中を透過する光の利用効率を調節することができる。

上記線対称の対称軸は、反射領域に位置する。上述してきた形態によれば、線対称のスリットの対称軸となる領域及び／又はその近傍には、その他の線対称の対称軸とならない領域に設けられるスリットよりも容易に広くスリットを設けることができるので、そのようにスリットが設けられる領域及び／又はその近傍を、反射領域として利用することができる。なお、反射領域に形成される画素電極のスリット幅は、スリット幅の平均が、透過領域に形成される画素電極のスリット幅の平均よりも大きければ特に限定されず、例えば、反射領域に形成される画素電極のスリット幅の一部に、透過領域に形成される画素電極のスリット幅と同程度の部分を有していてもよい。また、好ましくは、反射領域に形成される画素電極のスリット幅の最大値が、透過領域に形成される画素電極のスリット幅の最大値よりも大きい形態である。

本発明の第一の表示装置において、画素電極の好ましい形態としては、例えば、櫛歯状である形態が挙げられる。櫛歯状とすることで、画素電極と共通電極との間に、横電界を高密度に形成することができ、高精度に表示媒体を制御することが可能となる。なお、櫛歯状とは、１本の長い線から短い線が複数本突出している形状をいい、櫛歯１本１本の形状は特に限定されない。

上記画素電極に形成されているスリットの好ましい形態としては、例えば、周囲が全て画素電極で囲まれている形態、長方形が少なくとも１回屈曲した形状である形態、ジグザグ形状である形態、円弧状である形態、蛇行している形態が挙げられる。このような形態によれば、画素電極と共通電極とを効率的にかみ合わすことができ、これにより、横電界を高密度に形成することができ、高精度に表示媒体を制御することが可能となる。

上記共通電極の好ましい形態としては、絶縁膜を挟んで画素電極とは別の層に設けられている形態が挙げられる。絶縁膜を介して画素電極と共通電極とを配置するＦＦＳ方式とすることで、表示媒体に、基板に平行な横方向電界を発生させることができる。このような形態としては、例えば、一方の電極が櫛歯状であって、もう一方の電極がスリットのない平らな形状となる場合等が挙げられる。ＦＦＳ方式によれば、開口率等の制約で画素電極と共通電極とを同じ層に設けることはできない場合にも、本発明を適用することができる。

上記線対称の対称軸は、線対称のスリット間に設けられたスリット内に位置することが好ましい。すなわち、画素電極に形成された一組の線対称のスリットの対称軸を含む領域に画素電極のスリットを設けることで、そのスリットを挟んで両側に位置する画素電極同士の距離を容易に広げることができ、画素電極と共通電極との間に生じる電界の強さを効果的に弱めることができる。

上記共通電極の好ましい他の形態としては、スリットが設けられている形態が挙げられる。また、この場合、上記共通電極は、画素電極が形成されている層に設けられていることが好ましい。共通電極にもスリットを設け、画素電極のスリットと相互に噛み合わせ、画素電極と共通電極とを同一の層に配置するＩＰＳ方式とすることで、表示媒体に、基板に平行な横方向電界を発生させることができる。また、画素電極と共通電極とを同一の層に形成することで製造工程が簡略化できるので、生産性が向上する。

上記共通電極のスリットは、画素電極のスリットと実質的に同一の形状を含むことが好ましい。そうすることで、共通電極のスリットと画素電極のスリットとを相互に噛み合わせた各部位に生じる電界の強さを均一とすることができ、液晶の配向を均一に制御することができる。また、スリットの全体でなくとも、一部で実質的に同一の形状となっていればよく、例えば、共通電極に、画素電極の一組の線対称のスリットと実質的に同一の形状となるスリットを、その一組の線対称のスリットと隣接するように設けることで、反射領域において画素電極と共通電極との間隔を効率よく広げることができる。なお、本明細書において「同一」とは、各部位に生じる電界の強さを実質的に（表示品位に影響を及ぼさない程度に）均一とすることができる程度であり、実質的に同一であることをいう。

また、このとき、上記共通電極及び画素電極は、それぞれ相互のスリット内に位置することが好ましい。すなわち、画素電極のスリット内に共通電極が位置し、共通電極のスリット内に画素電極が位置する形態である。共通電極のスリットと画素電極のスリットとを実質的に同一の形状とすることで、画素電極と共通電極とを交互に噛み合わせた電極対を形成することができ、それにより、表示媒体に、基板に平行な横方向電界をより均一かつ高密度に発生させることができる。

上記線対称の対称軸は、共通電極のスリット内に位置することが好ましい。画素電極に形成された一組の線対称のスリットの対称軸を共通電極のスリット内に設けることで、反射領域において、画素電極と共通電極との間で容易に一定の間隔を設けることができる。

上記第一の表示装置の好ましい形態としては、反射領域において、画素電極と共通電極との間にシールド電極が設けられている形態が挙げられる。本明細書において「シールド電極」とは、画素電極と共通電極との間に介在して、画素電極と共通電極との間の電位差を変化させる電極をいう。画素電極と共通電極との間にシールド電極が設けられることで、画素電極と共通電極との間に生じる電位差は、シールド電極を設けない場合と比べて小さくなるため、これを本発明の形態と組み合わせることで、より効果的に画素電極と共通電極との間で生じる電界の強さを透過領域よりも反射領域において弱めることができる。シールド電極の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、透光性を有するものが特に好ましい。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）等の金属酸化物が好適に用いられる。また、シールド電極は、画素電極と共通電極との間に設けることができるものであれば、その大きさや形状は特に限定されない。

上記シールド電極は、接地されていることが好ましい。接地により、シールド電極にかかる電圧を０Ｖで一定に保つことができる。シールド電極を接地してシールド電極の電位を０Ｖとすることで、画素電極と共通電極との間の電位差を効果的に小さくすることができる。

本発明はまた、一対の基板と、上記基板間に挟持された表示媒体とを有し、画素内に、反射表示を行う反射領域と、透過表示を行う透過領域とが形成された表示装置であって、上記表示装置は、基板の一方に画素電極及び共通電極を備え、上記画素電極及び上記共通電極により表示媒体に電圧を印加するものであり、上記共通電極は、複数のスリットが設けられ、上記複数のスリットは、少なくとも一組の線対称のスリット、及び、上記線対称のスリット間に設けられたスリットを含んで構成され、上記線対称のスリットの対向する内側の輪郭線は、一方の輪郭線が他方の輪郭線に対して角度をもち、上記線対称の対称軸は、反射領域に位置する表示装置（以下、第二の表示装置ともいう。）でもある。すなわち、第一の表示装置における画素電極が共通電極に、共通電極が画素電極に置き換えられた形態である。このような共通電極のスリットに特徴を有する本発明の第二の表示装置によっても、画素電極のスリットに特徴を有する本発明の第一の表示装置と同様の効果を奏することができる。

本発明の第二の表示装置において、共通電極の好ましい形態としては、櫛歯状である形態が挙げられる。また、共通電極に形成されているスリットの好ましい形態としては、周囲が全て共通電極で囲まれている形態、長方形が少なくとも１回屈曲した形状である形態、ジグザグ形状である形態、円弧状である形態、蛇行している形態が挙げられる。

上記共通電極の好ましい他の形態としては、絶縁膜を挟んで画素電極とは別の層に設けられている形態が挙げられる。また、上記共通電極に形成されているスリットの他の好ましい形態としては、線対称の対称軸が線対称のスリット間に設けられたスリット内に位置する形態、及び、線対称の対称軸が画素電極のスリット内に位置する形態が挙げられる。

上記画素電極の好ましい形態としては、スリットが設けられている形態が挙げられる。また、上記画素電極に形成されているスリットの好ましい形態としては、画素電極のスリットが共通電極のスリットと実質的に同一の形状を含む形態が挙げられる。

上記第二の表示装置の好ましい形態としては、反射領域において、共通電極と画素電極との間にシールド電極が設けられている形態が挙げられる。このとき、上記シールド電極は、接地されることが好ましい。

以上、本発明の第二の表示装置の共通電極の好ましい他の形態、共通電極に形成されているスリットの好ましい形態、画素電極の好ましい形態、画素電極に形成されているスリットの好ましい形態、及び、第二の表示装置の好ましい形態を列挙したが、これらの形態は、本発明の第一の表示装置の好ましい形態における画素電極を共通電極に、共通電極を画素電極に置き換えたものであることから、詳細な説明は省略する。

本発明の表示装置によれば、マルチギャップ構造を設けることなく反射表示と透過表示との双方で明るい表示を行うことができる。また、マルチギャップ構造を設ける必要がないので、反射領域と透過領域とで液晶分子の応答時間に差が生じるのを低減することができる。

以下に実施形態を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

（実施形態１）
実施形態１は、本発明の第一の表示装置又は第二の表示装置においてＩＰＳモードの構成を有する形態であり、液晶表示装置である。図１−１は、実施形態１の液晶表示装置を構成する１画素の平面模式図であり、図１―２は、図１−１に示す破線Ａ−Ｂの断面模式図である。実施形態１の液晶表示装置は、図１−２に示すように、第一の基板１と、第二の基板２と、これらの基板の間に挟持された液晶層３とを有する。また、第二の基板２は、画素電極４及び共通電極５を備え、画素電極４及び共通電極５により、液晶層３に電圧を印加する。

第一の基板１は、液晶層３側にカラーフィルタ層６及び第一の配向膜７を、この順に有する。第一の基板１は、例えば、ガラス基板を用いることができる。カラーフィルタ層６は、赤、緑及び青色を呈する領域が繰り返して配列されている。なお、カラーフィルタ層６は、４色以上の領域で構成されていても構わない。また、カラーフィルタ層６に起因する凹凸は樹脂製の平坦化層等で平坦化されていても構わない。第一の配向膜７は、近接する液晶層３の配向方向を規定する。

第二の基板２は液晶層３側に、走査配線８、共通配線９、第一の絶縁層１０、信号配線１１、薄膜トランジスタ１２、第二の絶縁層１３、反射板１４、第三の絶縁層１５、画素電極４及び共通電極５、及び、第二の配向膜１６を有する。第二の基板２は、第一の基板１と同様に、例えば、ガラス基板を用いることができる。走査配線８と信号配線１１とは、第一の絶縁層１０を介して異なる層に形成され、直交している。薄膜トランジスタ１２は、走査配線８と信号配線１１との交差部近傍に位置している。その構造は、逆スタガ型構造であり、ゲート電極は走査配線８に接続され、ソース電極は信号配線１１に接続され、ドレイン電極は第一のコンタクトホール１７を介して画素電極４に接続されている。薄膜トランジスタ１２のチャネル部は、アモルファスシリコン層で形成されている。共通配線９は、走査配線８と平行に設けられ、第二のコンタクトホール１８を通じて共通電極５が接続されている。

画素電極４及び共通電極５はいずれも櫛歯状であり、櫛歯（突出部）が円弧状に形成されている。画素電極４及び共通電極５は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる透明電極であり、同じ層に形成されている。このため、異なる層に形成した場合に比べて製造過程を簡略化できる。このような実施形態１の液晶表示装置では、画素電極４及び共通電極５に電圧が印加されると、液晶層３に横方向の電界が形成され、配向変化が生じる。これにより、液晶層３を透過する光の制御が行われる。

図１−１及び図１−２において、反射板１４と重畳する領域が反射領域Ｒであり、図１−１において黒く示した部分が反射領域Ｒである。図１−２に示すように、反射光２０は反射領域Ｒを透過する。バックライトからの透過光２１は透過領域Ｔを透過する。反射板１４の材質としては、高反射率のアルミニウムや銀合金等が好適である。

実施形態１では、透過領域Ｔと反射領域Ｒとで同一材料の画素電極４及び共通電極５を用いるが、画素電極４及び共通電極５にはそれぞれ複数のスリットが設けられており、そのうちのいくつかは、円弧状の線対称のスリットの組み合わせとなっている。また、各線対称のスリットの組み合わせの間には、更に、別のスリットが設けられている。そして、画素電極４が有する一組の線対称のスリットの対称軸を含む、画素電極４の櫛歯と共通電極５の櫛歯との間の領域において、反射領域Ｒが形成されている。なお、「円弧」形状は、線対称のスリットで対向して形成される場合において、内側の輪郭線同士がそれぞれ一定の角度をもつことは自明である。

図１−１に示すように、実施形態１の画素電極４及び共通電極５の櫛歯１本１本は、円弧状をしている。そして、反射領域Ｒとなる部位では、画素電極４及び共通電極５は、反射領域Ｒを挟んで円弧が互いに向かい合う形となっている。一方、透過領域Ｔとなる部位では、画素電極４及び共通電極５は、円弧が同じ向きに横並びになる形となっている。なお、この場合、反射領域Ｒは、円弧が互いに向かい合った画素電極４の櫛歯と共通電極５の櫛歯との間に形成される。したがって、本実施形態によれば、画素電極４の一組の線対称のスリットの対称軸は、その線対称のスリット間に設けられたスリット内に位置し、かつ、共通電極５のスリット内に位置することになる。また、実施形態１では、共通電極５のスリットは、画素電極４のスリットと実質的に同一の形状となっており、共通電極５及び画素電極４は、それぞれ相互のスリット内に位置する。すなわち、本形態は、画素電極４の櫛歯と共通電極５の櫛歯とが均等に噛み合った形といえる。このような実施形態１によれば、反射領域Ｒにおける画素電極４及び共通電極５のスリット幅は、透過領域Ｔにおける画素電極４及び共通電極５のスリット幅に比べて広がることになり、同一材料の画素電極４及び共通電極５を用いたとしても透過領域Ｔと反射領域Ｒとで液晶層３に印加される電圧が異なることになるため、反射領域Ｒに段差形成層を別途設けて液晶層３の厚さを変更（マルチギャップ）することなく、反射表示と透過表示とを行うことができる。

なお、画素電極４の更に液晶層３側には第二の配向膜１６があり、液晶層３に近接してその配向方向を規定する。また、実施形態１において、反射領域Ｒの画素電極４のスリット幅は、最小の領域で透過領域Ｔの画素電極４のスリット幅と同程度であり、かつ最大の領域で透過領域Ｔのスリット幅の２倍以上となっている。更に、反射領域Ｒの画素電極４のスリット幅の平均は透過領域Ｔの画素電極４のスリット幅の平均よりも大きい。したがって、本実施形態によれば、本発明の効果を充分に奏することができる。

以下、実施形態１の画素電極４及び共通電極５の形状、配置の変形例について説明する。
実施形態１において、画素電極４及び共通電極５の形状、配置は、図１−１に示すようなものに限定されず、例えば、図２〜４に示すような形状、配置であってもよい。

図２に示す画素電極４及び共通電極５は、図１−１に示したものと異なり、共通電極５は、画素電極４に形成される円弧状の一組の線対称のスリットの対称軸上において直線状の櫛歯で形成されている。一方、画素電極４は円弧が互いに向かい合う形となっており、線対称のスリットの対称軸を含む、これら互いに向かい合う画素電極４の櫛歯間において、反射領域Ｒが形成されている。すなわち、画素電極４に形成される円弧状の一組の線対称のスリットの対称軸は、共通電極５のスリット内に位置しないが、このような配置であっても、反射領域Ｒにおける画素電極４のスリット幅は透過領域Ｔにおける画素電極４のスリット幅に比べて広がることになるので、反射領域Ｒは、画素電極４に設けられた一組の線対称のスリットの対称軸を含む領域に形成することができる。

図３に示す画素電極４及び共通電極５は、図１−１と同様、１つの画素全体で画素電極４及び共通電極５が円弧で互いに噛み合うような形となっている。ただし、図１−１に示したものと異なり、画素電極４及び共通電極５の円弧の湾曲の度合いが小さく、また、図１−１に示すような、画素電極４の櫛歯の中央と共通電極５の櫛歯の中央とが互いに広がった領域間のみならず、画素電極４の櫛歯の中央と共通電極５の櫛歯の中央とが互いに狭まった領域間においても反射領域Ｒが設けられている。図３に示すように櫛歯の付け根同士の間隔を広げることで、画素電極４の櫛歯の中央と共通電極５の櫛歯の中央とが互いに狭まった領域においても反射領域Ｒとすることができ、このような形態であっても、反射領域Ｒは、画素電極４に形成された線対称のスリットの対称軸上を含む、画素電極４と共通電極５とが互いに向かい合う領域にあたるので、本発明に含まれる。このような配置によれば、櫛歯の付け根に進むに従い、画素電極４と共通電極５との間隔は広くなっていくため、この領域を反射領域Ｒとして利用することができる。

図４に示す画素電極４は、画素電極４に形成された円弧状の一組の線対称のスリットの対称軸上において、画素電極４の直線状の櫛歯で形成されている。また、共通電極５は、共通電極５に形成された線対称のスリットの対称軸上において、共通電極５の直線状の櫛歯で形成されている。そして、これらの線対称のスリットの対称軸を含む、互いに向かい合う画素電極４の櫛歯間において、反射領域Ｒが形成されている。すなわち、画素電極４に形成される円弧状の一組の線対称のスリットの対称軸は、その一組の線対称のスリット間に設けられたスリット内に位置しないが、このような配置であっても、反射領域Ｒにおける画素電極４のスリット幅は、透過領域Ｔにおける画素電極４のスリット幅に比べて広がることになるので、反射領域Ｒは、画素電極４に設けられた一組の線対称のスリットの対称軸を含む領域に形成することができる。

次に、図５〜７を用いて、偏光板、位相差板、及び、液晶分子の配置関係を説明する。図５は、電圧無印加時の偏光板、位相差板、及び、液晶分子の配置関係を示す。図６は、電圧印加時の反射領域での偏光板、位相差板、及び、液晶分子の配置関係を示す。図７は、電圧印加時の透過領域での偏光板、位相差板、及び、液晶分子の配置関係を示す。

実施形態１では、図１−２に示すように、第一の基板１の液晶層３に対して反対側、及び、第二の基板２の液晶層３に対して反対側に、第一の偏光板２２と第二の偏光板２３を各々の透過軸２６、２７が直交するよう配置する。また、第一の基板１と第一の偏光板２２との間には、第一の位相差板２４を配置し、第二の基板２と第二の偏光板２３との間には、第二の位相差板２５を配置する。

このとき、図５に示すように、第一の位相差板２４の位相差は４分の１波長とし、その遅相軸２８を液晶分子３０の配向方向に対して時計回りに４５度になるよう設定する。第一の偏光板２２の透過軸２６は、液晶分子３０の配向方向と平行になるよう設定する。第二の位相差板２５の位相差は４分の１波長とし、その遅相軸２９を第一の位相差板２４の遅相軸２８と直交するよう配置する。

反射領域Ｒにおいて、画素電極４及び共通電極５に印加する電圧が閾値未満のときには、液晶層３と第一の偏光板２２及び第一の位相差板２４との積層体は、円偏光板として機能する。第一の偏光板２２を透過した直線偏光は、第一の位相差板２４を透過すると円偏光となる。そして、反射板１４で反射された後に、入射時とは逆向きの円偏光となり、再び第一の偏光板２２に入射する際には、振動方向が第一の偏光板２２の透過軸２６に対して垂直な直線偏光になるため、第一の偏光板２２により吸収されて暗表示が得られる。一方、画素電極４及び共通電極５に印加する電圧が閾値を超えると、図６に示すように、液晶分子３０が時計回りに所定の角度θだけ配向変化をする。これにより、入射光が反射板１４で反射された後に、再び第一の偏光板２２に入射する際には、振動方向が第一の偏光板２２の透過軸に対して平行な直線偏光になるため、第一の偏光板２２に吸収されず明表示が得られる。

透過領域Ｔでは、第一の位相差板２４と第二の位相差板２５とは直交しているため、第一の基板１の法線方向からみた位相差はゼロとなり、この方向から見た場合の表示には影響しない。画素電極４及び共通電極５に印加する電圧が閾値未満のときには、液晶分子３０の長軸は第二の偏光板２３の透過軸２７と直交しているため、第二の偏光板２３を透過した直線偏光は、第一の偏光板２２の透過軸２６に対して垂直な直線偏光であるため、第一の偏光板２２により吸収されて暗表示が得られる。一方、画素電極４及び共通電極５に印加する電圧が閾値を超えると、図７に示すように、液晶分子３０が時計回りに所定の角度２θだけ配向変化をする。第一の偏光板２２に入射する際には、振動方向が第一の偏光板２２の透過軸２６に対して平行な直線偏光になるため、第一の偏光板２２に吸収されず明表示が得られる。

第一の位相差板２４及び第二の位相差板２５は、屈折率の波長分散性の少ない材料、例えばノルボルネン系の材料（ＪＳＲ社製、商品名：アートン）を用いることにより、色づきの少ない、より黒い暗表示が得られる。

以上のようにして作製した反射透過両用型液晶表示パネルを駆動装置に接続し、背後にバックライトを配置する等して反射透過両用型液晶表示装置が完成する。

以下、実施形態１の画素電極４及び共通電極５の櫛歯単位の形状の変形例を説明する。
本実施形態において、櫛歯状の画素電極４及び共通電極５における櫛歯（突出部）の形状は、図１−１に示すような円弧状に限定されず、例えば、図８〜１１に示すような形状であってもよい。図８に示す櫛歯状電極３１は、櫛歯の中央で折れ線状に１回屈曲したＶ字形状を有し、スリット形状は、長方形のスリットが１回屈曲した形状である。図９に示す櫛歯状電極３２は、櫛歯が２つの折れ線状の屈曲部を有し、全体としては略Ｖ字形状を有しており、スリット形状は、長方形のスリットが２回屈曲した形状である。図１０に示す櫛歯状電極３３は、櫛歯が３つの折れ線状の屈曲部を有し、全体としては略Ｖ字が２つ並んだ形状を有しており、スリット形状は、長方形のスリットが３回屈曲したジグザグ形状である。図１１に示す櫛歯状電極３４は、櫛歯が３つの円弧状の湾曲部を有し、全体としては略Ｖ字が２つ並んだ形状を有しており、スリットが蛇行している。なお、画素電極４及び／又は共通電極５の形状のうち一組の線対称のスリットの対称軸となる領域は、それぞれ図８〜１１に示すように反射領域Ｒとなる。

図１２は、実施形態１の画素電極４及び共通電極５を示す模式図である。図１２（ａ）は画素電極４及び共通電極５の平面模式図であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は（ａ）に示す破線Ｃ−Ｄの３通りの断面模式図である。画素電極４と共通電極５との配置関係は、図１２（ｂ）に示すような同一の層に形成される形態に限定されず、図１２（ｃ）に示すように、画素電極４が共通電極５よりも液晶層３側の層に形成されていてもよく、図１２（ｄ）に示すように、共通電極５が画素電極４よりも液晶層３側の層に形成されていてもよい。

実施形態１においては、反射領域Ｒに位置する画素電極４及び／又は共通電極５の櫛歯の間に、シールド電極が設けられていてもよい。図１３は、実施形態１の画素電極４及び共通電極５の間にシールド電極５０を設けた場合の模式図である。図１３（ａ）は平面模式図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示す破線Ｃ−Ｄの断面模式図である。画素電極４と共通電極５との間にシールド電極５０を設けることによっても、画素電極４と共通電極５との間で生じる電界の強さを弱くすることができるので、シールド電極５０を反射領域Ｒに設けることで、画素電極４及び／又は共通電極５に一組の線対称のスリットを有する構造と組み合わせて、より効果的に画素電極４と共通電極５との間で生じる電界の強さを透過領域Ｔよりも反射領域Ｒにおいて弱くすることができる。なお、このときシールド電極５０は、接地されていることが好ましい。

（実施形態２）
実施形態２は、本発明の第一の表示装置又は第二の表示装置においてＦＦＳモードの構成を有する形態であり、液晶表示装置である。図１４−１は、実施形態２の液晶表示装置を構成する１画素の平面模式図であり、図１４−２は、図１４−１に示す破線Ｅ−Ｆの断面模式図である。実施形態２の液晶表示装置は、図１４−２に示すように、第一の基板１０１と、第二の基板１０２と、これらの基板の間に挟持された液晶層１０３とを有する。また、第二の基板１０２は、画素電極１０４及び共通電極１０５を備え、画素電極１０４及び共通電極１０５により、液晶層１０３に電圧を印加する。

第一の基板１０１は、液晶層１０３側にカラーフィルタ層１０６及び第一の配向膜１０７を、この順に有する。第一の基板１０１は、例えば、ガラス基板を用いることができる。カラーフィルタ層１０６は、赤、緑及び青色を呈する領域が繰り返して配列されている。なお、カラーフィルタ層１０６は、４色以上の領域で構成されていても構わない。カラーフィルタ層１０６に起因する凹凸は樹脂製の平坦化層等で平坦化されていても構わない。第一の配向膜１０７は、近接する液晶層１０３の配向方向を規定する。

第二の基板１０２は液晶層１０３側に、走査配線１０８、共通配線１０９、第一の絶縁層１１０、信号配線１１１、薄膜トランジスタ１１２、第二の絶縁層１１３、反射板１１４、第三の絶縁層１１５、共通電極１０５、第四の絶縁層１１９、画素電極１０４、及び、第二の配向膜１１６を有する。第二の基板１０２は、第一の基板１０１と同様に、例えば、ガラス基板を用いることができる。走査配線１０８と信号配線１１１とは、第一の絶縁層１１０を介して異なる層に形成され、直交している。薄膜トランジスタ１１２は、走査配線１０８と信号配線１１１との交差部近傍に位置している。その構造は、逆スタガ型構造であり、ゲート電極は走査配線１０８に接続され、ソース電極は信号配線１１１に接続され、ドレイン電極は第一のコンタクトホール１１７を介して画素電極１０４に接続されている。薄膜トランジスタ１１２のチャネル部は、アモルファスシリコン層で形成されている。共通配線１０９は、走査配線１０８と平行に設けられ、第二のコンタクトホール１１８を通じて共通電極１０５が接続されている。

画素電極１０４は櫛歯状であり、櫛歯（突出部）が円弧状に形成されている。一方、共通電極１０５は画素全体に形成され、第四の絶縁層１１９で隔てられて画素電極１０４よりも下層に位置する。画素電極１０４及び共通電極１０５は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなる透明電極である。このような実施形態２の液晶表示装置では、画素電極１０４及び共通電極１０５に電圧が印加されると、液晶層１０３に横方向の電界が形成され、液晶層１０３に配向変化が生じる。これにより、液晶層１０３を透過する光の制御が行われる。

図１４−１及び図１４−２において、反射板１１４と重畳する領域が反射領域Ｒであり、図１４−１において黒く示した部分が反射領域Ｒである。図１４−２に示すように、反射光１２０は反射領域Ｒを透過する。バックライトからの透過光１２１は透過領域Ｔを透過する。反射板１１４の材質としては、高反射率のアルミニウムや銀合金等が好適である。

実施形態２では、透過領域Ｔと反射領域Ｒとで同一材料の画素電極１０４及び共通電極１０５を用いるが、画素電極１０４には複数のスリットが設けられており、そのうちのいくつかは、円弧状の線対称のスリットの組み合わせとなっている。また、各線対称のスリットの組み合わせの間には、更に、別のスリットが設けられている。そして、画素電極１０４が有する一組の線対称のスリットの対称軸を含む、画素電極１０４の櫛歯とそれに隣接する画素電極１０４の櫛歯との間の領域において、反射領域Ｒが形成されている。

図１４−１に示すように、実施形態２の画素電極１０４の櫛歯１本１本は、円弧状をしている。そして、反射領域Ｒとなる部位では、画素電極１０４の櫛歯は、反射領域Ｒを挟んで円弧が互いに向かい合う形となっている。一方、透過領域Ｔとなる部位では、円弧が同じ向きに横並びになる形となっている。なお、本実施形態によれば、画素電極１０４の一組の線対称のスリットの対称軸は、その線対称のスリット間に設けられたスリット内に位置する。このような実施形態２によれば、反射領域Ｒにおける画素電極１０４のスリット幅が透過領域Ｔにおけるスリット幅に比べて広がることになり、反射領域Ｒに段差形成層を別途設けて液晶層１０３の厚さを変更（マルチギャップ）することなく、反射表示と透過表示とを行うことができる。画素電極１０４の更に液晶層１０３側には第二の配向膜１１６があり、液晶層１０３に近接してその配向方向を規定する。なお、実施形態２では、共通電極１０５は、絶縁膜を挟んで画素電極１０４とは別の層に設けられることになる。また、実施形態２において、反射領域Ｒの画素電極１０４のスリット幅は、最小の領域で透過領域Ｔの画素電極１０４のスリット幅と同程度であり、かつ最大の領域で透過領域Ｔのスリット幅の２倍以上となっている。また、反射領域Ｒの画素電極１０４のスリット幅の平均は透過領域Ｔの画素電極１０４のスリット幅の平均よりも大きい。したがって、本実施形態によれば、本発明の効果を充分に奏することができる。

実施形態２の偏光板、位相差板、及び、液晶分子の配置関係は、実施形態１と同様であり、第一の基板１０１の液晶層と反対側、及び、第二の基板１０２の液晶層と反対側に、第一の偏光板１２２と第二の偏光板１２３を各々の透過軸が直交するよう配置する。第一の基板１０１と第一の偏光板１２２との間には、第一の位相差板１２４を配置し、第二の基板１０２と第二の偏光板１２３との間には、第二の位相差板１２５を配置する。また、第一の位相差板１２４の位相差は４分の１波長とし、その遅相軸を液晶分子の配向方向に対して時計回りに４５度になるよう設定する。第一の偏光板１２２の透過軸は、液晶分子の配向方向と平行になるよう設定する。第二の位相差板１２５の位相差は４分の１波長とし、その遅相軸を第一の位相差板１２４の遅相軸と直交するよう配置する。

第一の位相差板１２４及び第二の位相差板１２５として、屈折率の波長分散性の少ない材料、例えばノルボルネン系の材料（ＪＳＲ社製、商品名：アートン）を用いることにより、色づきの少ない、より黒い暗表示が得られる。

以上のようにして作製した反射透過両用型液晶表示パネルを駆動装置に接続し、背後にバックライトを配置する等して反射透過両用型液晶表示装置が完成する。

実施形態２において、画素電極１０４及び共通電極１０５の形状、配置は、図１４−１に示すようなものに限定されず、例えば、図１５に示すような形状、配置であってもよい。

図１５に示す画素電極１０４は、図１４−１に示したものと異なり、画素電極１０４の円弧の湾曲の度合いが小さく、また、図１４−１に示すような、画素電極１０４の櫛歯の中央と隣接する画素電極１０４の櫛歯の中央とが互いに広がった領域間のみならず、画素電極１０４の櫛歯の中央と隣接する画素電極１０４の櫛歯の中央とが互いに狭まった領域間においても反射領域Ｒが設けられている。図１５に示すように櫛歯の付け根同士の間隔を広げることで、画素電極１０４の櫛歯の中央と隣接する画素電極１０４の櫛歯の中央とが互いに狭まった領域においても反射領域Ｒとすることができ、このような形態であっても、反射領域Ｒは、画素電極１０４に形成された線対称のスリットの対称軸上となる領域を含む、画素電極１０４の櫛歯と隣接する画素電極１０４の櫛歯とが互いに向かい合う領域にあたるので、本発明に含まれる。このような配置によれば、櫛歯の付け根に進むに従い、画素電極１０４と画素電極１０４の櫛歯との間隔は広くなっていくため、この領域を反射領域Ｒとして利用することができる。

以下、実施形態２の画素電極１０４の櫛歯単位の形状の変形例を説明する。
実施形態２において、櫛歯状の画素電極１０４における櫛歯（突出部）の形状は、図１４−１に示すような円弧状に限定されず、例えば、図８〜１１に示すような形状であってもよい。また、実施形態２の場合には、画素電極１０４は、櫛歯状でなくてもよく、図１６に示すように、周囲が全て画素電極１０４に囲まれた略楕円のスリットを有する電極３５であってもよい。

図１７は、実施形態２の画素電極１０４及び共通電極１０５を示す平面模式図である。図１７（ａ）は画素電極１０４及び共通電極１０５の平面模式図であり、（ｂ）、（ｃ）、は（ａ）に示す破線Ｇ−Ｈの２通りの断面模式図である。画素電極１０４と共通電極１０５との配置関係は、図１７（ｂ）に示すような、画素電極１０４が共通電極１０５よりも液晶層１０３側の層に形成される形態に限定されず、図１７（ｃ）に示すように共通電極１０５が画素電極１０４よりも液晶層１０３側の層に形成されていてもよい。

実施形態２においても、実施形態１と同様、反射領域Ｒに位置する画素電極１０４の櫛歯の間に、シールド電極が設けられていてもよい。図１８は、実施形態２の画素電極１０４及び共通電極１０５の間にシールド電極１５０を設けた場合の模式図である。図１８（ａ）は平面模式図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）に示す破線Ｇ−Ｈの断面模式図である。実施形態１と同様、画素電極１０４と共通電極１０５との間にシールド電極１５０を反射領域Ｒに設けることによっても、画素電極１０４と共通電極１０５との間で生じる電界の強さを反射領域Ｒにおいて弱くすることができるので、画素電極１０４に一組の線対称のスリットを有する構造と組み合わせて、より効果的に画素電極１０４と共通電極１０５との間で生じる電界の強さを透過領域Ｔよりも反射領域Ｒにおいて弱くすることができる。実施形態１と同様、このときシールド電極１５０は、接地されていることが好ましい。

実施形態２の表示装置は、図１９に示すように、共通電極１０５が櫛歯状で形成され、画素電極１０４が画素全体に形成されているものであってもよい。すなわち、上述までの形態に対して、画素電極１０４の構造と共通電極１０５の構造とが置き換えられたものであってもよく、このような形態であっても、本発明の効果を奏することができる。

なお、本願は、２００６年８月２日に出願された日本国特許出願２００６−２１０９０２号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。

また、本願明細書における「以上」は、当該数値（境界値）を含む。

実施形態１の液晶表示装置（ＩＰＳモード）を構成する１画素の平面模式図である。 図１−１に示す破線Ａ−Ｂの断面模式図である。 実施形態１の変形例（画素電極の一組の線対称のスリットの対称軸上において、共通電極の直線状の櫛歯が形成）を示す平面模式図である。 実施形態１の変形例（画素電極の櫛歯の中央と共通電極の櫛歯の中央とが互いに狭まった領域においても反射領域が形成）を示す平面模式図である。 実施形態１の変形例（画素電極の一組の線対称のスリットの対称軸上において、画素電極の直線状の櫛歯が形成）を示す平面模式図である。 実施形態１〜３の電圧無印加時における偏光板、位相差板、及び、液晶分子の配置関係を示す模式図である。 実施形態１〜３の電圧印加時における反射領域での偏光板、位相差板、及び、液晶分子の配置関係を示す模式図である。 実施形態１〜３の電圧印加時における透過領域での偏光板、位相差板、及び、液晶分子の配置関係を示す模式図である。 実施形態１の変形例（長方形のスリットが１回屈曲した形状）の電極（画素電極及び共通電極のいずれか又はその両方）を示す平面模式図である。 実施形態１の変形例（長方形のスリットが２回屈曲した形状）の電極（画素電極及び共通電極のいずれか又はその両方）を示す平面模式図である。 実施形態１の変形例（長方形のスリットが３回屈曲した形状）の電極（画素電極及び共通電極のいずれか又はその両方）を示す平面模式図である。 実施形態１の変形例（スリットが蛇行）の電極（画素電極及び共通電極のいずれか又はその両方）を示す平面模式図である。 実施形態１の画素電極及び共通電極（スリットが円弧状）を示す模式図である。（ａ）は、平面模式図を、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、（ａ）に示す破線Ｃ−Ｄの断面模式図を示す。 実施形態１の変形例（画素電極及び共通電極の間にシールド電極を有する）を示す平面模式図である。（ａ）は平面模式図を、（ｂ）は（ａ）に示す破線Ｃ−Ｄの断面模式図を示す。 実施形態２の液晶表示装置（ＦＦＳモード）を構成する１画素の平面模式図である。 図１４−１に示す破線Ｅ−Ｆの断面模式図である。 実施形態１の変形例（画素電極の櫛歯の中央と隣接する画素電極の櫛歯の中央とが互いに狭まった領域においても反射領域が形成）を示す平面模式図である。 実施形態２の変形例（スリットの周囲が全て電極に囲まれている）の電極（画素電極及び共通電極のいずれか）を示す平面模式図である。 実施形態２の画素電極及び共通電極（スリットが円弧状）を示す模式図である。（ａ）は平面模式図を、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）に示す破線Ｇ−Ｈの断面模式図を示す。 実施形態２の変形例（画素電極及び共通電極の間にシールド電極を有する）を示す平面模式図である。（ａ）は平面模式図を、（ｂ）は（ａ）に示す破線Ｇ−Ｈの断面模式図を示す。 実施形態２の変形例（共通電極が櫛歯状であり、画素電極が画素全体に形成）を示す平面模式図である。

符号の説明

１、１０１：第一の基板
２、１０２：第二の基板
３、１０３：液晶層
４、１０４：画素電極
５、１０５：共通電極
６、１０６：カラーフィルタ層
７、１０７：第一の配向膜
８、１０８：走査配線
９、１０９：共通配線
１０、１１０：第一の絶縁層
１１、１１１：信号配線
１２、１１２：薄膜トランジスタ
１３、１１３：第二の絶縁層
１４、１１４：反射板
１５、１１５：第三の絶縁層
１６、１１６：第二の配向膜
１７、１１７：第一のコンタクトホール
１８、１１８：第二のコンタクトホール
２０、１２０：反射光
２１、１２１：透過光
２２、１２２：第一の偏光板
２３、１２３：第二の偏光板
２４、１２４：第一の位相差板
２５、１２５：第二の位相差板
２６：第一の偏光板の透過軸
２７：第二の偏光板の透過軸
２８：第一の位相差板の遅相軸
２９：第二の位相差板の遅相軸
３０：液晶分子
３１：櫛歯状電極（長方形のスリットが１回屈曲した形状）
３２：櫛歯状電極（長方形のスリットが２回屈曲した形状）
３３：櫛歯状電極（長方形のスリットが３回屈曲した形状）
３４：櫛歯状電極（スリットが蛇行）
３５：電極（スリットの周囲が全て電極に囲まれている）
５０、１５０：シールド電極
１１９：第四の絶縁層
Ｔ：透過領域
Ｒ：反射領域

Claims (14)

1. 一対の基板と、該基板間に挟持された表示媒体とを有し、画素内に、反射表示を行う反射領域と、透過表示を行う透過領域とが形成された表示装置であって、
   該表示装置は、基板の一方に画素電極及び共通電極を備え、該画素電極及び該共通電極により表示媒体に電圧を印加するものであり、
   該表示装置は、透過領域と反射領域とで表示媒体の厚さを変更させる段差形成層を有しておらず、
   該共通電極は、複数のスリットが設けられ、
   該複数のスリットは、少なくとも一組の線対称のスリット、及び、該線対称のスリット間に設けられたスリットを含んで構成され、
   該線対称のスリットの対向する内側の輪郭線は、一方の輪郭線が他方の輪郭線に対して角度をもち、
   該線対称の対称軸は、反射領域に位置する
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記共通電極は、櫛歯状であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記共通電極のスリットは、周囲が全て共通電極で囲まれていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 前記共通電極のスリットは、長方形が少なくとも１回屈曲した形状であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
5. 前記共通電極のスリットは、ジグザグ形状であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
6. 前記共通電極のスリットは、円弧状であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
7. 前記共通電極のスリットは、蛇行していることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
8. 前記共通電極は、絶縁膜を挟んで画素電極と別の層に設けられていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
9. 前記線対称の対称軸は、線対称のスリット間に設けられたスリット内に位置することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
10. 前記画素電極は、スリットが設けられていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
11. 前記画素電極のスリットは、共通電極のスリットと実質的に同一の形状を含むことを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
12. 前記線対称の対称軸は、画素電極のスリット内に位置することを特徴とする請求項１０記載の表示装置。
13. 前記反射領域は、共通電極と画素電極との間にシールド電極が設けられていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
14. 前記シールド電極は、接地されていることを特徴とする請求項１３記載の表示装置。

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