CN1719318A - 液晶显示装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

由配置在液晶板内的柱状衬垫隔离开一对基板而夹置液晶层，另外在形成突起于液晶板内的液晶显示装置中，缓和由该柱状衬垫对液晶取向的影响，另外缓和由开关元件使液晶取向紊乱。在设置柱状衬垫的象素区域以外的象素区域中，在设置该柱状衬垫的相同布局中形成突起。另外使该柱状衬垫和该突起为平面视大体相同形状，而且使该柱状衬垫和该突起设置在分别配置的象素区域的开关元件上。由此使该柱状衬垫给予液晶取向的影响和该突起给予的影响相近，减轻象素区域之间的液晶取向的差异，另外能减轻开关元件给予液晶取向的影响。而且能从按压等的外压保护开关元件。

Description

液晶显示装置和电子设备
技术领域
本发明涉及液晶显示装置和电子设备，特别是涉及在用垂直取向型液晶的液晶显示装置中得到高对比度、宽视场角显示的技术。
背景技术
作为液晶显示装置，兼备反射模式和透射模式的半透射反射型液晶显示装置已被知晓。作为这种半透射反射型液晶显示装置，在上基板和下基板之间夹置液晶层的同时，在下基板的内面具备在例如铝等的金属膜上形成光透射用的窗部的反射膜，使该反射膜作为半透射反射板起作用被提出。该场合下，在反射模式从上基板侧入射的外来光，通过液晶层后被下基板的内面的反射膜反射，再次通过液晶层而从上基板出射，用于显示。另一方面，在透射模式从下基板侧入射的来自背光源的光，从反射膜的窗部通过液晶层后，从上基板侧出射到外部，用于显示。从而，在反射膜的形成区域之中，形成窗部的区域成为透射显示区域，其它区域成为反射显示区域。
但是，在现有的半透射反射型液晶显示装置中，有在透射显示中视场角窄的问题。这是由于为了不产生视差而在液晶单元的内面上设置半透射反射板的缘故，有必须仅由具备在观察者侧的1片偏振板进行反射显示的限制，所以光学设计的自由度小。因此，为了解决该问题，Jisaki等，在下述的专利文献1和非专利文献1中，提出了用垂直取向液晶的新液晶显示装置。其特征为以下3点。
(1)采用使介电各向异性为负的液晶在基板上垂直取向，由外加电压使之倾倒的「VA(Vertical Alignment)，垂直对准模式」之点。
(2)采用透射显示区域和反射显示区域的液晶层厚(单元间隙)不相同(多间隙结构)之点(关于该点，参照例如专利文献2)。
(3)透射显示区域为正八边形，在对向基板上的透射显示区域的中央为使该区域内液晶倒向所有方向而设置突起之点。即，采用「取向分割结构」之点。
【专利文献1】特开2002-350853号公报
【专利文献2】特开平11-242226号公报
【非专利文献1】“Development of transflective LCD for highcontrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment”，M.Jisaki et al.，Asia display/IDW’01，p.133-136(2001)
如上所述，在用不实施摩擦地使分割取向的垂直取向型液晶(有介电各向异性为负的液晶)的液晶显示装置中，有必要由在象素区域内在电极上部分地设置开口部，在电极上部分地设置电介质突起，而使象素区域内的电场畸变，控制液晶分子的倾倒方向。在该液晶取向控制不充分的场合下，液晶分子在面内一边保持一定程度大小的范围一边倒向随机的方向。在这种状态下在显示区域的一部分产生视场角特性不相同的区域，结果看起来粗糙不匀而不好。
因为在现有的液晶显示中为了保持液晶层的层厚而使用的球状衬垫置于液晶层内随机的位置，使液晶取向紊乱，出现粗糙不匀的缺陷。理想的是，在以象素电极和连接于相邻象素间区域及象素电极的开关元件和进而连接于该开关元件的金属线定义为1个象素区域的场合下，在采用取向分割结构的垂直取向型液晶中由在相邻象素间区域形成主要为树脂的柱状衬垫而使对象素电极面内的液晶取向的影响为最小限度。而且由在开关元件上设置柱状衬垫而能缓和从元件产生的电场，能防止液晶取向紊乱。
因为每单位面积的柱状衬垫的个数一增加就容易在液晶板内产生气泡，特别在高清晰的液晶显示装置中不能在面内的所有象素区域配置柱状衬垫。那种场合下，有在设置柱状衬垫的象素区域和其以外的象素区域产生液晶取向的差异而面内的显示特性产生弥散的问题。另外在具备了开关元件的液晶显示装置的场合下，在没设置柱状衬垫的象素区域由从元件产生的电场，产生液晶取向紊乱，这同样也是招致显示质量恶化的问题。
发明内容
本发明正为解决上述问题点，以提供可靠性高、更高显示质量的高清晰液晶显示装置为目的。
为达到上述目的的本发明的液晶显示装置，是在一对基板之间夹置由初始取向状态呈垂直取向的介电各向异性为负的液晶构成的液晶层，在至少一方的基板上设置隔离开对向的另一方的基板的柱状衬垫，在上述一对基板的任一个基板上，包含象素电极、与相邻该象素电极的其它象素电极之间的间隙、连接于上述象素电极的开关元件、连接于该开关元件的金属线而构成的象素区域在面内排列成矩阵状的液晶显示装置，其特征在于：上述柱状衬垫，设置在多个上述象素区域之中的一部分的上述象素区域中，在该象素区域内的上述开关元件的部位或上述间隙中配置上述柱状衬垫，在没设置上述柱状衬垫的上述象素区域中，形成比上述柱状衬垫的高度还低的第1突起，配置上述柱状衬垫的上述象素区域内的位置、和配置上述第1突起的上述象素区域内的位置，以上述象素区域为基准的相对配置位置一致。
还有，本发明中的象素区域不限于设置象素电极的区域，指包含了附随于一个象素电极的有源元件和信号线、及没设置和相邻象素电极之间的电极的区域的区域。
在根据该构成的液晶显示装置的显示面中的多个象素区域之中，因为由仅在一部分的预定的象素区域中设置柱状衬垫、能使柱状衬垫的数量为必要最低限度，能防止液晶层中的气泡发生、特别在低温下的发生。以往则在没设置柱状衬垫的其它的象素区域和设置柱状衬垫的象素区域之间因为由柱状衬垫的影响产生液晶取向状态的差异，降低显示质量。
根据本构成，在没设置柱状衬垫的其它的象素区域，在和柱状衬垫大体相同的位置由树脂等形成突起代替柱状衬垫，由此控制液晶取向。由使柱状衬垫给予液晶的取向的影响和第1突起给予液晶取向的影响接近，减低由柱状衬垫的有无引起的象素区域之间的差异，从而能够提供以更高质量可靠性高的液晶显示装置。
另外理想的是，形成上述柱状衬垫和上述第1突起的区域的面积大体相等。
由突起引起的液晶取向控制的效果和形成该突起的区域的面积有深刻关系，由这种构成能更加减小由上述柱状衬垫和上述第1突起给予液晶取向的影响的差异。
还有理想的是，上述柱状衬垫和上述第1突起在相同基板侧形成。
由这种构成能使上述柱状衬垫和上述第1突起对液晶取向的影响的效果更接近。
另外在1个象素区域中上述柱状衬垫乃至上述第1突起也可以为多个。
理想的是，上述柱状衬垫及上述第1突起和该开关元件在平面视上形成重叠，非常理想的是，上述柱状衬垫和上述第1突起直接设置在该开关元件上。
在设置开关元件的结构中由开关元件产生的电场的畸变使液晶层内的电场对称性破坏，为液晶取向紊乱大的原因，但由在该开关元件上设置上述柱状衬垫和上述第1突起则能缓和上述的电场的畸变。由这种构成能减轻起因于开关元件的向错等的液晶取向的紊乱，能得到高的显示质量。而且因为开关元件被树脂等制成的第1突起覆盖，第1突起作为开关元件的保护层而起作用，能防止开关元件由外压而受到损伤。因此能提供耐按压、气泡发生少的高可靠性的液晶显示装置。
在象素区域之中设置上述第1突起区域以外的区域，即在连接于象素电极上乃至开关元件的金属线上也可以设置另外的第2突起。特征在于，相对于该第1突起仅设置在没设置柱状衬垫的象素区域，该第2突起以相同的形状没有区别地设置在设置了上述柱状衬垫的象素区域和设置了上述第1突起的象素区域的所有与显示有关的象素区域。理想的是，上述第1突起和上述第2突起为相同材料相同高度，在相同基板上形成第1突起和第2突起的场合下以相同的工序形成。
第2突起为液晶取向控制而形成，由同时形成第1突起和第2突起能减轻成本负担。
理想的是、上述第2突起设置在连接于上述开关元件的金属线、例如扫描线或信号线之上而构成。有时在该金属线上施加比较高的电压，从该金属线产生的电场使液晶层内的电场的对称性畸变，能成为使液晶取向紊乱的原因，但由这种构成能屏蔽出自金属线的电场而缓和电场的畸变。由于以上述突起覆盖金属线的大体全部部分而能最缓和液晶层内的电场的畸变，或者由于以上述突起仅覆盖金属线的一部分而能使液晶取向的向错固定于特定的位置。
在本发明的液晶显示装置中，特征在于可具有上述第1突起乃至第1及第2突起，在1个象素区域中设置透射显示区域和反射显示区域，在上述一对基板之中至少任一个的基板和上述液晶层之间，为使上述反射显示区域中上述液晶层的厚度比上述透射显示区域中上述液晶层的厚度还小而设置液晶层厚调整层。
在设置了这种液晶层调整层的反射半透射型的液晶显示装置中，在该液晶层调整层上设置上述柱状衬垫。另外上述开关元件也多设置在平面视上和该液晶层调整层重叠的位置，设置开关元件的区域的液晶层的高度为比较小。因此开关元件容易由按压等的外压而受到损伤，但在本发明的构成中由于设置第1突起，开关元件难于由外压而受到损伤。
另外，特征在于，本发明的电子设备具备上述的液晶显示装置。由此，能廉价地提供具备可靠性高、显示质量优越的显示部分的电子设备。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的液晶显示装置的等效电路图。
图2是表示相同液晶显示装置的点的结构的平面图。
图3是表示相同液晶显示装置的要部的平面模式图和剖面模式图。
图4是表示本发明的实施方式2的液晶显示装置的要部的平面模式图和剖面模式图。
图5是表示本发明的实施方式3的液晶显示装置的要部的平面模式图和剖面模式图。
图6是表示本发明的电子设备的一例的斜视图。
符号说明
9…数据线，10…对向基板，13…扫描线，15…背光源，16、18…相位差板，17、19…偏振板，22…滤色器，24…绝缘膜(凹凸形成层)，25…TFD阵列基板，26…绝缘膜(液晶层厚调整层)，27…第1突起，28…第2突起，29…开口部，31…象素电极，32…缝隙，33、37…取向膜，39…导通部，40…TFD元件，50、160…液晶层，51…柱状衬垫，R…反射显示区域，T…透射显示区域，D1、D2、D3、D1’、D2’、D3’、150…点区域，1000…手机，1001…采用液晶显示装置的显示部分。
具体实施方式
实施方式1
首先，参照图1～图3，说明本发明的实施方式1。还有，在各图中，为了使各层和各构件为在附图上能识别的大小，使每层和每构件比例尺不同。
以下所示的本实施方式的液晶显示装置，是采用薄膜二极管(ThinFilm Diode、以下，略记为TFD)作为开关元件的有源矩阵型的液晶显示装置的示例，特别是可以进行反射显示和透射显示的半透射反射型的液晶显示装置。
图1表示本实施方式的液晶显示装置100的等效电路。该液晶显示装置100，包含扫描信号驱动电路110和数据信号驱动电路120。在液晶显示装置100中，设置信号线、即多根扫描线13，和该扫描线13交叉的多根数据线9，扫描线13由扫描信号驱动电路110驱动，数据线9由数据信号驱动电路120驱动。而且，在各象素区域150中，在扫描线13和数据线9之间串联连接TFD元件40和液晶显示要素160(液晶层)。还有，在图1中，虽然TFD元件40连接于扫描线13侧，液晶显示要素160连接于数据线9侧，但也可以与此相反的构成：TFD元件40设置在数据线9侧，液晶显示要素160设置在扫描线13侧。
其次，基于图2，说明本实施方式的液晶显示装置100中具备的电极的平面结构(象素结构)。如图2所示，在本实施方式的液晶显示装置100中，通过TFD元件40连接于扫描线13的平面视矩形的象素电极31设置成矩阵状，和该象素电极31在纸面垂直方向对向的共用电极9设置成长方形状(条状)。共用电极9由数据线构成且具有和扫描线13交叉形的条形状。在本实施方式中，结构为：以各象素电极31形成的各个区域和该象素电极31相邻的象素电极之间的区域、及连接于该象素电极31的TFD元件40、和连接于该TFD元件40的数据线9作为一个点区域，配置成矩阵状的每一点区域具备TFD元件40，每一点区域能显示。
在此TFD元件40是连接于扫描线13和象素电极31的开关元件，TFD元件40，具备包含以Ta为主要成分的第1导电膜、形成在第1导电膜的表面以Ta2O3为主要成分的绝缘膜、形成在绝缘膜的表面以Cr为主要成分的第2导电膜的MIM结构而构成。而且，TFD元件40的第1导电膜连接于扫描线13，第2导电膜连接于象素电极31。
其次，基于图3说明本实施方式的液晶显示装置100的象素构成。图3(a)是表示液晶显示装置100的象素构成、特别是象素电极31的平面构成的平面图，图3(b)是表示图3(a)的A-A’剖面的模式图。本实施方式的液晶显示装置100，具有在如图2所示由数据线9及扫描线13等包围的区域的内侧具备象素电极31的点区域。在该点区域中，对应如图3(a)所示的一个点区域而配设3原色之中的1色的着色层，形成以3个点区域(D1、D2、D3)包含各着色层22B(蓝色)、22G(绿色)、22R(红色)的象素区域。以由图3的虚线包围的部分作为图1所示的象素区域150而定义，具体地在该象素区域150中设置了象素电极31、TFD元件40、数据线9和附带于其的柱状衬垫和突起等。
其次看一下剖面结构，本实施方式的液晶显示装置100，如图3(b)所示，在通过矩形框状配置的密封材料(省略图示)而对向的一对基板10、25之间，夹置初始取向状态取为垂直取向的液晶、即由介电各向异性为负的液晶材料构成的液晶层50而构成。在本实施方式中由通过密封材料而对向的基板10、25构成本发明的液晶板，液晶层50成为封入到由这些基板10、25和密封材料包围的液晶板内部的状态。
作为下基板(对向基板)的基板主体10A，构成为：由石英、玻璃等透光性材料构成，在该基板的表面通过绝缘膜24部分地形成由铝、银等反射率高的金属膜构成的反射膜20，从其上跨没形成反射膜20的区域和形成的区域而配置滤色器22(在图3(b)中红色着色层22R)。在此，反射膜20的形成区域为反射显示区域R，反射膜20的非形成区域、即反射膜20的开口部21内为透射显示区域T。这种本实施方式的液晶显示装置100，是具备垂直取向型的液晶层50的液晶显示装置，是可以反射显示和透射显示的半透射反射型的液晶显示装置。
在基板主体10A上形成的绝缘膜24，在其表面具备凹凸形状24a，摹仿该凹凸形状24a而反射膜20的表面具有凹凸部，因为反射光由这种凹凸部散射，防止来自外部的映入，能得到宽视场角的显示。还有，具备这种凹凸形状24a的绝缘膜24，使例如树脂抗蚀剂形成图形，在其上再涂布一层树脂而得。另外，也可以对形成图形的树脂抗蚀剂施加热处理而调整形状。
滤色器22跨反射显示区域R及透射显示区域T而形成。构成该滤色器22的各着色层的周沿由金属铬等构成的黑矩阵BM包围。由该黑矩阵BM形成各点区域D1、D2、D3的边界(参照图3(a))。
另外，在基板主体10A上，进而在对应于反射显示区域R的位置形成绝缘膜26。即，在反射显示区域R中，位于反射膜20的上方有选择地形成绝缘膜26，伴随着该绝缘膜26的形成使得液晶层50的层厚在反射显示区域R和透射显示区域T中不相同。绝缘膜26由例如膜厚0.5～2.5μm程度的丙烯酸类树脂等有机膜构成，在反射显示区域R和透射显示区域T的边界附近，具备自身的层厚应连续地变化的倾斜面。不存在绝缘膜26的部分的液晶层的厚度为1～5μm程度，在反射显示区域R中液晶层50的厚度约为透射显示区域T中液晶层50的厚度的一半。这种绝缘膜26，由自身的膜厚作为使反射显示区域R和透射显示区域T的液晶层50的层厚不相同的液晶层厚调整层(液晶层厚控制层)而起作用。
在绝缘膜26和滤色器22上，由铟锡氧化物(Indium Tin Oxide、以下，略记为ITO)构成的共用电极9形成在纸面垂直方向延长形的条状，作为在该纸面垂直方向并列而形成的点区域的各个共同的电极而构成。另外，在共用电极9中的透射显示区域T和反射显示区域R中形成液晶取向控制用的开口部29。设置这种开口部29，在该开口部形成区域中各电极9、31之间产生倾斜电场，按照该倾斜电场，基于在初始状态垂直取向的液晶分子的外加电压而约束倾倒方向，能进行取向控制。特别是在反射显示区域R中和透射显示区域T相比单元厚度薄而横电场变大，所以对液晶分子的取向约束力变强。还有，在共用电极9中形成的开口部29，在和象素电极31中形成的后述的缝隙32之间在平面视的场合下为交替的位置关系而构成，其结果，在该开口部29和缝隙32之间能交替地约束液晶分子的倾倒方向。
还有，在本实施方式中，虽然分别形成反射膜20和共用电极9，但也可以在反射显示区域R中由金属膜构成的反射膜作为共用电极的一部分用。
而且，在该共用电极9上形成由聚酰亚胺等构成的取向膜37。取向膜37作为使液晶分子对于膜面垂直取向的垂直取向膜而起作用，不实施摩擦等的取向处理。
另一方面，在上基板(元件基板)25侧，在由玻璃或石英等透光性材料构成的基板主体25A之上(基板主体25A的液晶层侧)，由ITO等透明导电膜构成的象素电极31排列成矩阵状，为覆盖该象素电极31而形成由和下基板10进行了相同的垂直取向处理的聚酰亚胺等构成的取向膜33。
象素电极31对应于各点区域D1～D3各设置1个，由设置在各个的点区域中的TFD而独立地外加电压。在本实施方式中、在点区域D1的TFD元件上设置为支持液晶层50的高度由丙烯酸类树脂构成的柱状衬垫51，另外在点区域D2、D3的TFD元件上，设置虽然比柱状衬垫51的高度还低、但以平面视大体相同的形状形成的第1突起27。该第1突起是由线型酚醛清漆树脂构成的光致抗蚀剂而构成，由光刻技术能形成图形。第1突起27屏蔽来自TFD元件的电场，减轻各点之间的液晶取向的差异，而且担负保护各点区域D2、D3的TFD元件免受外压的任务。还有，在本实施方式中相对于对应于滤色器的色的点区域D1～D3，虽然分成设置了柱状衬垫51的点区域和设置了第1突起的点区域，但也可以为和滤色器的色没有关系的顺序，或者随机的配置。另外虽然在本实施方式中在TFD元件上设置了柱状衬垫51及第1突起27，但也可以为设置在这以外的区域中的构成。该场合，虽然不能屏蔽来自TFD元件的电场但有减轻各点之间的液晶取向的差异的效果，另外因为即使对于按压也能由第1突起27支持对向基板10，所以有防止TFD元件的损伤的效果。
另外在本实施方式中在相邻各点区域D1～D3的扫描线13的透射显示区域T的区域有选择地设置由和第1突起相同材料构成的第2突起28。相对于第1突起仅设置在没设置柱状衬垫的象素区域，第2突起与有无柱状衬垫无关地设置在全部的象素区域，担负屏蔽从扫描线发出的电场的任务。另外能使液晶分子对于第2突起28的倾斜面成垂直的取向。而且由在扫描线13上有选择地形成第2突起能使向错的位置固定于特定的场所。
在本实施方式中，各象素电极31以包含多个(图3中2个)岛状部31a、31b，和相互电连接相邻的岛状部的连接部39而构成。各岛状部31a、31b分别构成子点，为1个点被分割成这些多个子点的构成。各子点(岛状部31a、31b)的形状，在图3中虽然是正八边形，但不限于此，可以为例如圆形、其它多边形。还有，在象素电极31中，在各岛状部31a、31b之间，形成部分地切掉该电极的形状的缝隙32(除连接部39的部分)。另外，形成在下基板10侧的基板主体10A侧的电极开口部29，平面地对应于各子点(岛状部31a、31b)的中心附近而配设。
其次，在下基板10的外面侧(和夹置液晶层50的面不相同的侧)形成相位差板18及偏振板19，在上基板25的外面侧也形成相位差板16及偏振板17，构成能使圆偏振光入射到基板内面侧(液晶层50)，这些相位差板18及偏振板19、相位差板16及偏振板17，分别构成圆偏振板。偏振板17(19)，构成为仅使具备预定方向的偏振轴的直线偏振光透射，作为相位差板16(18)采用λ/4相位差板。作为这种圆偏振板，可以采用组合其它偏振板和λ/2相位差板和λ/4相位差板的构成(宽带圆偏振板)，该场合，能使黑显示更无彩色。另外，也能采用组合偏振板和λ/2相位差板和λ/4相位差板、及c板(在膜厚度方向有光轴的相位差板)的构成，能谋求更广视场角化。还有，在形成于下基板10的偏振板19的外侧设置透射显示用的光源的背光源15。
在本实施方式中，在没设置柱状衬垫51的象素区域的TFD元件上由设置平面视和柱状衬垫51大体相同形状的第1突起27，去掉象素区域之间的液晶取向的差异，另外由屏蔽来自TFD元件的电场而缓和液晶层内的电场的对称性的畸变，能提供更好显示质量的液晶显示装置。另外半透射反射型的液晶显示装置，为了减小来自TFD元件的电场的影响而在和下基板10的TFD元件对面的区域形成液晶层厚调整层26，因此易于由按压而使TFD元件受到损伤。在本实施方式中因为以第1突起保护TFD元件，为更高可靠性的构成。
根据以上说明的本实施方式的液晶显示装置100，能发现以下的效果。
首先，在本实施方式的液晶显示装置100中，由在反射显示区域R中设置绝缘膜26能使反射显示区域R的液晶层50的厚度薄到大体为透射显示区域T的液晶层50的厚度的一半，所以用于反射显示的延迟和用于透射显示的延迟能大体相等，由此能谋求对比度的提高。
另外，在本实施方式中由基于第2突起28的倾斜面及开口部29、缝隙32的倾斜电场的作用，因为能规定外加电压时的液晶分子的倾倒方向，难于发生伴随向错的产生的余象和从斜方向观察时粗糙的污垢状的不匀等而得到高质量的显示。
另外，在本实施方式中，以在TFD元件上形成柱状衬垫51乃至第1突起27由柱状衬垫51的有无而减轻象素区域之间的液晶取向的差异，另外由屏蔽从TFD元件发生的电场而缓和液晶取向的紊乱，而且由以第1突起27覆盖保护TFD元件而防止由按压对元件的损伤，能提供可靠性更长、显示质量高的液晶显示装置。
实施方式2
其次，参照图4，说明本发明的实施方式2。
图4，是表示本实施方式的液晶显示装置的平面图及剖面图，是相当于实施方式1的图3的模式图。在本实施方式中对和上述实施方式1相同的构件和部位付加相同符号。
本实施方式的液晶显示装置200是没有反射显示区域的透射型的液晶显示装置。该液晶显示装置200，如图4(a)所示，具有在由数据线9及扫描线13等包围的区域的内侧具备象素电极31的点区域。在该点区域中，对应一个点区域而配设3原色之中的1色的着色层，形成以3个点区域(D1、D2、D3)包含各着色层22B(蓝色)、22G(绿色)、22R(红色)的象素区域。另外在相邻这些各点的纸面横方向的点区域(D1’、D2’、D3’)中也同样地形成包含各着色层22B(蓝色)、22G(绿色)、22R(红色)的象素区域。
看一下剖面结构，本实施方式液晶显示装置200，如图4(b)所示，在通过配置为矩形框状的密封材料(省略图示)而对向的一对基板10、25之间，夹置初始取向状态取为垂直取向的液晶，即夹持由介电各向异性为负的液晶材料构成的液晶层50而构成。在本实施方式中由通过密封材料而对向的基板10、25构成本发明的液晶板，液晶层50成为封入到由这些基板10、25和密封材料包围的液晶板内部的状态。
下基板(对向基板)10，在由石英、玻璃等透光性材料构成的基板主体10A的表面上形成由ITO构成的共用电极9，而且在共用电极9上形成液晶取向控制用的开口部29。
共用电极9，形成在纸面垂直方向延长形的条状，作为在该纸面垂直方向并列而形成的点区域的各个共同的电极而构成。而且，在该共用电极9上形成由聚酰亚胺等构成的取向膜37。取向膜37作为使液晶分子对于膜面垂直取向的垂直取向膜而起作用，不实施摩擦等的取向处理。
另一方面，在上基板25侧，在由玻璃或石英等透光性材料构成的基板主体25A的表面上配置滤色器22(在图4(b)中红色着色层22R)，在该滤色器22的表面由ITO等透明导电膜构成的象素电极31排列形成矩阵状，而且为覆盖该象素电极31而形成电和下基板10进行了相同的垂直取向处理的聚酰亚胺等构成的取向膜33。
象素电极31对应于各点D1～D3及D1’～D3’各设置1个，由设置在各个点中的TFD独立地外加电压。
在本实施方式中在点D1的TFD元件上为支持液晶层50的高度而设置柱状衬垫51，另外在点D2、D3及D1’～D3’的TFD元件上，设置比柱状衬垫51还低而形成的第1突起27。第1突起27屏蔽来自TFD元件的电场，减轻各点之间的液晶取向的差异，而且担负保护各点D2、D3的TFD元件免受外压的任务。另外虽然在本实施方式中在TFD元件上设置了柱状衬垫51及第1突起27，但也可以为设置在这以外的区域中的构成。该场合，虽然不能屏蔽来自TFD元件的电场但有减轻各点之间的液晶取向的差异的效果，另外因为即使对于按压也能由第1突起27支持对向基板10，所以有防止TFD元件的损伤的效果。
另外在本实施方式中在各点D1～D3及D1’～D3’的扫描线13的全部的区域中设置第2突起28。在设置第1突起的象素区域中该第1突起和第2突起连接，屏蔽从扫描线发出的电场的效果也比实施方式1大。另外能使液晶分子对于第2突起28的倾斜面成垂直的取向。而且第1突起和第2突起以相同的工序同时形成，为比实施方式1的构成还成本负担小的构成。
在本实施方式中，各象素电极31以包含多个(图3中3个)岛状部31a、31b、31c，和相互电连接相邻的岛状部的连接部39而构成。各岛状部31a、31b、31c分别构成子点，为1个点被分割成这些多个子点的构成。各子点(岛状部31a、31b、31c)的形状，在图4中虽然是正八边形，但不限于此，可以为例如圆形、其它多边形。还有，在象素电极31中，在各岛状部31a、31b、31c之间，形成部分地切掉该电极的形状的缝隙32(除连接部39的部分)。另外，上述开口部29配设在平面地对应于各子点(岛状部31a、31b、31c)的中心附近。
其次，在下基板10的外面侧(和夹置液晶层50的面不相同的侧)形成相位差板18及偏振板19，在上基板25的外面侧也形成相位差板16及偏振板17，构成能使圆偏振光入射到基板内面侧(液晶层50)，这些相位差板18及偏振板19、相位差板16及偏振板17，分别构成圆偏振板。偏振板17(19)，构成为仅使具备预定方向的偏振轴的直线偏振光透射，作为相位差板16(18)采用λ/4相位差板。作为这种圆偏振板，可以采用组合其它偏振板和λ/2相位差板和λ/4相位差板的构成(宽带圆偏振板)，该场合，能使黑显示更无彩色。另外，也能采用组合偏振板和λ/2相位差板和λ/4相位差板、及c板(在膜厚度方向有光轴的相位差板)的构成，能谋求更广视场角化。还有，在形成于下基板10的偏振板19的外侧，设置透射显示用的光源的背光源15。
在本实施方式中在没设置柱状衬垫51的象素区域的TFD元件上也和实施方式1相同由设置平面视和柱状衬垫51大体相同形状的第1突起27，去掉象素区域之间的液晶取向的差异，另外由屏蔽来自TFD元件的电场而缓和液晶层50内的电场的对称性的畸变，能提供更好显示质量的液晶显示装置。另外因为以第1突起27保护TFD元件，防止由按压等外压而TFD元件受到损伤，为更高可靠性的构成。
作为和实施方式1的区别，在本实施方式中因为是透射型能容易地同时形成第1突起27和第2突起28，成本优点非常高。另外因为是同时形成连接第1突起27和第2突起28的构成就容易，能更有效地屏蔽出自TFD元件及扫描线13的电场，而且能使液晶层50内的构成有更高流线性。
另外在本实施方式中，因为对于6个点区域(D1～D3及D1’～D3’)配置1个柱状衬垫51，增加对外来冲击的弹性，成为更难于发生气泡缺陷的构成，因为由第1突起保护TFD元件也不受到损伤，能提供更高可靠性的液晶显示装置。
实施方式3
其次，参照图5，说明本发明的实施方式3。
图5为表示本实施方式的液晶显示装置的平面图及剖面图，是相当于实施方式1的图3的模式图。在本实施方式中对和上述实施方式1相同的构件和部位付加相同符号。
本实施方式的液晶显示装置200是没有反射显示区域的透射型的液晶显示装置。该液晶显示装置200，如图5(a)所示，具有在由数据线9及扫描线13等包围的区域的内侧具备象素电极31的点区域。在该点区域中，对应一个点区域而配设3原色之中的1色的着色层，形成以3个点区域(D1、D2、D3)包含各着色层22B(蓝色)、22G(绿色)、22R(红色)的象素区域。
看一下剖面结构，本实施方式液晶显示装置200，如图5(b)所示，在通过配置为矩形框状的密封材料(省略图示)而对向的一对基板10、25之间，夹置初始取向状态取为垂直取向的液晶，即夹持由介电各向异性为负的液晶材料构成的液晶层50而构成。在本实施方式中由通过密封材料而对向的基板10、25构成本发明的液晶板，液晶层50成为封入到由这些基板10、25和密封材料包围的液晶板内部的状态。
下基板(对向基板)10，在由石英、玻璃等透光性材料构成的基板主体10A的表面上形成由ITO构成的共用电极9。
共用电极9，形成在纸面垂直方向延长形的条状，作为在该纸面垂直方向并列而形成的点区域的各个共同的电极而构成。而且，在该共用电极9上形成由聚酰亚胺等构成的取向膜37。取向膜37作为使液晶分子对于膜面垂直取向的垂直取向膜而起作用，不实施摩擦等的取向处理。
另一方面，在上基板25侧，在由玻璃或石英等透光性材料构成的基板主体25A的表面上配置滤色器22(在图4(b)中红色着色层22R)，在该滤色器22的表面由ITO等透明导电膜构成的象素电极31排列形成成矩阵状，而且为覆盖该象素电极31而形成由和下基板10进行了相同的垂直取向处理的聚酰亚胺等构成的取向膜33。
象素电极31对应于各点D1～D3各设置1个，由设置在各个的点中的TFD独立地外加电压。
在本实施方式中在点D1的象素电极的间隙的区域中为支持液晶层50的高度而设置柱状衬垫51，另外在点D2、D3的象素电极的间隙的区域中，设置比柱状衬垫51还低而形成的第1突起27。第1突起27如实施方式1及2虽然不能屏蔽来自TFD元件的电场，但有减轻各点之间的液晶取向的差异的效果，另外因为即使对于按压也能由第1突起27支持对向基板10，所以有防止TFD元件的损伤的效果。
另外在本实施方式中在各点D1～D3的象素电极31上设置取向控制用的第2突起28。本实施例中的第2突起28代替实施例1及2的开口部29，方位角分量的取向约束力比由开口部的取向控制还高。因为由这种构成能使第2突起的直径尺寸比采用开口部时还小，能使用于显示的象素电极的区域取为更广，能提供更明亮的液晶显示装置。而且第1突起和第2突起以相同的工序同时形成，为比实施方式1的构成还成本负担小的构成。
在本实施方式中，各象素电极31以包含多个(图3中3个)岛状部31a、31b、31c，和相互电连接相邻的岛状部的连接部39而构成。各岛状部31a、31b、31c分别构成子点，为1个点被分割成这些多个子点的构成。各子点(岛状部31a、31b、31c)的形状，在图5中虽然是正八边形，但不限于此，可以为例如圆形、其它多边形。还有，在象素电极31中，在各岛状部31a、31b、31c之间，形成部分地切掉该电极的形状的缝隙32(除连接部39的部分)。另外，上述开口部29配设在平面地对应于各子点(岛状部31a、31b、31c)的中心附近。
其次，在下基板10的外面侧(和夹置液晶层50的面不相同的侧)形成相位差板18及偏振板19，在上基板25的外面侧也形成相位差板16及偏振板17，构成能使圆偏振光入射到基板内面侧(液晶层50)，这些相位差板18及偏振板19、相位差板16及偏振板17，分别构成圆偏振板。偏振板17(19)，构成为仅使具备预定方向的偏振轴的直线偏振光透射，作为相位差板16(18)采用λ/4相位差板。作为这种圆偏振板，可以采用组合其它偏振板和λ/2相位差板和λ/4相位差板的构成(宽带圆偏振板)，该场合，能使黑显示更无彩色。另外，也能采用组合偏振板和λ/2相位差板和λ/4相位差板、及c板(在膜厚度方向有光轴的相位差板)的构成能谋求更广视场角化。还有，在形成于下基板10的偏振板19的外侧设置透射显示用的光源的背光源15。
在本实施方式中在没设置柱状衬垫51的象素区域的象素电极的间隙中由设置平面视和柱状衬垫51大体相同形状的第1突起27，去掉象素区域之间的液晶取向的差异，能提供更好显示质量的液晶显示装置。另外第1突起27为支撑，防止由按压等外压而TFD元件受到损伤，为更高可靠性的构成。
电子设备
其次，说明具备本发明的上述实施方式的液晶显示装置的电子设备的具体例。
图6是表示手机的一例的斜视图。在图6中，符号1000表示手机主体，符号1001表示采用上述液晶显示装置的显示部。在这种手机等电子设备的显示部，采用上述实施方式的液晶显示装置的场合，能实现具备不靠使用环境而明亮、对比度高、可靠性长的广视场角的液晶显示部的电子设备。
上述实施方式的液晶显示装置，不限于上述手机，作为图象显示手段而能适用于电子书、个人电脑、数字静物照相机、液晶电视、取景器型或者监视器直视型的录象机、汽车导航装置、呼机、电子笔记本、计算器、文字处理机、工作站、电视电话、POS终端、具备触摸屏的设备等等，在任一种电子设备中都能提供可靠性高、对比度高、广视场角的显示。
还有，本发明的技术范围不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能增加各种变更。
另外，在上述实施方式中虽然示出了把本发明适用于以TFD作为开关元件的有源矩阵型液晶显示装置的例子，但本发明也能适用于采用TFT作为开关元件的有源矩阵型液晶显示装置、无源矩阵型液晶显示装置等。

Claims (9)

1.一种液晶显示装置，其在一对基板之间夹置由初始取向状态呈垂直取向的介电各向异性为负的液晶构成的液晶层，在至少一方的基板上设置有使与对向的另一方的基板离开的柱状衬垫，在上述一对基板的任一个基板上，象素区域在面内排列成矩阵状，该象素区域包括：象素电极；与相邻该象素电极的其它象素电极之间的间隙；连接于上述象素电极的开关元件；和连接于该开关元件的金属线，
其特征在于：上述柱状衬垫，设置在多个上述象素区域之中的一部分的上述象素区域中，在该象素区域内的上述开关元件的部位或上述间隙中配置有上述柱状衬垫，在没设置上述柱状衬垫的上述象素区域中，形成比上述柱状衬垫的高度低的第1突起，配置有上述柱状衬垫的上述象素区域内的位置，和配置有上述第1突起的上述象素区域内的位置，以上述象素区域为基准的相对配置位置一致。
2.按照权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：设置上述柱状衬垫的区域的面积和形成上述第1突起的区域的面积大体相同。
3.按照权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于：在相同基板上形成上述柱状衬垫和上述第1突起。
4.按照权利要求1至3中任何一项所述的液晶显示装置，其特征在于：在上述开关元件上设置上述柱状衬垫及上述第1突起。
5.按照权利要求1至4中任何一项所述的液晶显示装置，其特征在于：在全部的上述象素区域的上述象素电极上乃至上述金属线上，设置有具有使在初始取向状态中的上述液晶倾斜取向功能的第2突起。
6.按照权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：上述第1突起和上述第2突起是相同材料，另外该第1突起和该第2突起的高度大体相同。
7.按照权利要求5或6所述的液晶显示装置，其特征在于：在连接于上述开关元件的扫描线或者信号线上设置有上述第2突起。
8.按照权利要求1至7中任何一项所述的液晶显示装置，其特征在于：在1个象素区域内分别设置透射显示区域和反射显示区域，上述一对基板之中的至少一方的基板和上述液晶层之间，设置使上述反射显示区域中的上述液晶层的厚度比上述透射显示区域中的上述液晶层的厚度小的液晶层厚调整层。
9.一种电子设备，其特征在于：具备权利要求1至8中任何一项所述的液晶显示装置。
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