JP2004198921A

JP2004198921A - Liquid crystal display device and electronic appliance

Info

Publication number: JP2004198921A
Application number: JP2002369955A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Maeda; 強前田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which suppresses defective display such as residual image and blotted irregularity and realizes higher contrast and wider viewing angle in a transflection type liquid crystal display device. <P>SOLUTION: In the liquid crystal display, a liquid crystal layer 50 containing liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is held between a counter substrate 25 and a TFT array substrate 10 facing each other, and reflection display regions R and transmission display regions T are provided. Further, an insulating film 21 (liquid crystal layer thickness adjusting layer) for differentiating the thicknesses of the liquid crystal layers of the transmission display regions T and the reflection display regions R, pixel electrodes 9 and an alignment film 23 are disposed on the inner surface of the TFT array substrate 10. Therein, a liquid contact surface with the liquid crystal layer 50 is formed as a continuous curved surface within a dot region. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
明るい場所では反射型液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所ではバックライト等の内部光源により表示を視認可能にした液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることで消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができ、携帯機器の表示部に好適なものである。以下、本明細書では、この種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
【０００３】
このような半透過反射型液晶表示装置としては、上基板と下基板との間に液晶層が挟持されるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用の開口部を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射板として機能させる液晶表示装置が提案されている。この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面の反射膜で反射され、再び液晶層を通過して上基板側から出射され、表示に寄与する。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜の開口部から液晶層を通過した後、上基板側から外部に出射され、表示に寄与する。したがって、反射膜の形成領域のうち、開口部が形成された領域が透過表示領域、その他の領域が反射表示領域となる。
【０００４】
ところが、従来の半透過反射型液晶装置には、透過表示での視角が狭いという課題があった。これは、視差が生じないよう液晶セルの内面に半透過反射板を設けている関係で、観察者側に備えた１枚の偏光板だけで反射表示を行わなければならないという制約があり、光学設計の自由度が小さいためである。そこで、この課題を解決するために、Jisakiらは、下記の非特許文献１において、垂直配向液晶を用いる新しい半透過反射型液晶表示装置を提案した。その特徴は、以下の３点である。
（１）誘電異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、電圧印加によってこれを倒す「ＶＡ（Vertical Alignment）モード」を採用している点。
（２）透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚（セルギャップ）が異なる「マルチギャップ構造」を採用している点（この点については、例えば特許文献１参照）。
（３）透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が８方向に倒れるように対向基板上の透過表示領域の中央に突起を設けている点。すなわち、「配向分割構造」を採用している点。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２４２２２６号公報
【非特許文献１】
"Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M.Jisaki et al., Asia Display/IDW'01, p.133-136(2001)
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先のJisakiらの論文においては、透過表示領域での液晶が倒れる方向については突起を用いて制御しているが、反射表示領域については液晶が倒れる方向を制御するための構成は全く存在しない。したがって、反射表示領域では液晶が無秩序な方向に倒れることになり、その場合、異なる液晶配向領域の境界にディスクリネーションと呼ばれる不連続線が現れ、これが残像等の原因になる。また、液晶の各々の配向領域は異なる視角特性を有しているため、斜め方向から液晶装置を見たときに、ざらざらとしたしみ状のむらとして見える、という問題も生じる。さらに、透過表示領域の液晶分子が８方向に倒れたとしても、視角特性の改善はまだ不十分であるし、異なる配向領域の境界で液晶の配向が乱れ、やはりディスクリネーションが発生する。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、半透過反射型液晶表示装置において、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには高コントラスト化、広視野角化が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層が、対向配置された上基板と下基板との間に挟持され、１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液晶表示装置であって、前記上基板又は下基板の内面側に、前記透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚を異ならせるための液晶層厚調整層と、前記液晶の配向状態を制御するために前記液晶層に接して設けられた液晶制御層とが備えられ、前記液晶制御層の前記液晶層との接液面が、前記ドット領域内で連続的な曲面形状に形成されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の液晶表示装置は、半透過反射型液晶表示装置に垂直配向モードの液晶を組み合わせたものである。近年、半透過反射型液晶表示装置において、上述の反射、透過両表示モードにおけるリタデーション差によるコントラスト低下の問題を解消するために、例えば下基板上の反射表示領域内に所定の厚みを有する絶縁膜を液晶層側に向けて突出するように形成することによって、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層の厚みを変えた構造のものが提案されている（前述の特許文献１）。この種の液晶表示装置の発明は本出願人も既に多数出願している。この構成によれば、絶縁膜（本明細書では、この種の機能を果たす絶縁膜のことを「液晶層厚調整層」と言う）の存在によって反射表示領域の液晶層の厚みを透過表示領域の液晶層の厚みよりも小さくすることができるので、反射表示領域におけるリタデーションと透過表示領域におけるリタデーションを充分に近づける、もしくは略等しくすることができ、これによりコントラストの向上を図ることができる。
【００１０】
そこで、本発明者は、上記の絶縁膜を備えた液晶表示装置に垂直配向モードの液晶層を組み合わせた場合の垂直配向モードの液晶における電界印加時の配向方向の制御方法についての検討を行った。すなわち、垂直配向モードを採用した場合には一般に誘電異方性が負の液晶（ネガ型液晶）を用いるが、初期配向状態で液晶分子が基板面に対して垂直に立っているものを、電界印加により倒すわけであるから、何も工夫をしなければ（プレチルトが付与されていなければ）液晶分子の倒れる方向を制御できず、異なる配向方向の領域境界に沿って配向乱れ（ディスクリネーション）が生じて光抜け等の表示不良が生じ、表示品位を落としてしまう。そのため、垂直配向モードの採用にあたっては、電界印加時の液晶分子の配向方向の制御が重要な要素となる。本発明は、このような電界印加時の液晶分子の配向方向を適切に制御することができる液晶表示装置を提供するものである。
【００１１】
垂直配向モードの液晶において、電界印加時に液晶分子が傾倒される方向を制御するには、液晶層に斜め電界を印加するか、若しくは初期配向においてプレチルト等により液晶分子を傾倒させておく。そこで本発明では、液晶分子の傾倒方向を固定するために、液晶分子に実質的に斜め電界が付与されるように液晶層と液晶制御層（電極層や配向膜を含む層）との接液面を連続的な曲面形状に形成した。垂直配向モードの液晶は、配向膜に対して垂直に液晶分子が配向され、配向膜表面が曲面形状であればその形状に沿って垂直に配向する。一方、液晶表示装置において平面形状の電極層間に形成される電界は、電極の終端部を除き平面形状にかかわらず電極間を最短距離で結ぶように垂直に形成される。従って、上記配向膜の曲面形状に沿って垂直配向された液晶分子には実質的に斜め電界が作用し、その結果液晶分子の傾倒方向が固定化される。このようにして、本発明に係る液晶表示装置は、極めて簡便な構成でありながら、透過表示領域と反射表示領域の両方で、電界印加時の液晶分子の傾倒方向を全てのドット領域内で固定化することができ、この作用によって光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示を実現することができる。本発明に係る液晶表示装置では、プレチルトを付与するためのラビング等の工夫を加えることなく良好な表示が得られることに加え、透過表示領域、反射表示領域において別々の対策を講じることなく、いずれの領域においても良好な表示が得られることが大きな利点である。
【００１２】
また、本発明の液晶表示装置としては、負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層が、対向配置された上基板と下基板との間に挟持され、１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液晶表示装置であって、前記上基板又は下基板の内面側に、前記透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚を異ならせるための液晶層厚調整層と、前記液晶の配向状態を制御するために前記液晶層に接して設けられた液晶制御層とが備えられ、前記液晶制御層の前記液晶層との接液面において、前記ドット領域内における前記上基板又は下基板と平行に形成された平面領域の最大横断長さが２０μｍ以下であることを特徴とする構成も適用できる。
【００１３】
上記液晶層に斜め電界を印加できる条件としては、上基板の電極層と下基板の電極層とが非平行に配置されること（すなわち基板と接液面とが非平行であること）が条件であるが、液晶層はドット領域内では連続しているので、近接した液晶分子間の相互作用による影響を受ける。そこで本発明者は、上記接液面の大部分において基板と非平行に形成されていれば、部分的に平行領域が形成されていたとしても、電圧印加時の液晶分子の配向方向をドット領域内で固定することができると考えた。そして、本発明では、本発明は実際のサンプルを用いた検証に基づき、ドット領域内で許容される上記平行領域の大きさを、その最大横断長さで２０μｍ以下と規定した。尚、係る範囲が適切であることの検証については、その詳細を（実施例）の項で述べることとする。
【００１４】
本発明の液晶表示装置では、前記上基板又は下基板と平行に形成された平面領域の最大横断長さが１０μｍ以下であることが好ましい。このような範囲とすることで、しみ状のむらが全く生じない高品質の表示が得られる液晶表示装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の液晶表示装置では、前記下基板の液晶制御層に、一面側に凹凸形状が形成された樹脂層が設けられ、該樹脂層上に反射膜が形成されており、前記接液面の形状が、前記樹脂層表面の凹凸形状に倣う形状とされていることが好ましい。このような構成とすることで、前記樹脂層の凹凸形状により反射膜に凹凸形状が付与されるので、反射膜で反射される光が散乱されるようになり、広い視角で明るい表示が得られるようになる。また、係る樹脂層の凹凸形状によって接液面に凹凸形状が形成されることで、液晶層に電圧を印加した際の液晶分子の配向方向を固定化することができ、その結果しみ状のむらを抑えて高品質の表示を得ることができる。
【００１６】
本発明の液晶表示装置では、前記液晶制御層に設けられた電極層が、スリット状の開口部を有して形成されていてもよい。このような構成とすることで、上記開口部の近傍で電界が歪み、その結果液晶層に斜め電界が印加されるようになるため、液晶層に電圧を印加した際の液晶分子の配向方向を上記開口部の周辺で効率的に固定することができる。特に、上記開口部を液晶表示装置の視認上下方向に延びるように形成すれば、電圧印加時に視認左右方向に液晶分子が倒れるようになるため、使用時の実質的な視野角が広く、使い勝手の良い液晶表示装置とすることができる。
【００１７】
本発明の液晶表示装置では、前記液晶層厚調整層の液晶層側面が、連続的な曲面形状に形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、液晶層厚調整層の上に形成される電極層や配向膜を含む液晶制御層の形状を容易に連続的な曲面形状とすることができるので、液晶分子の配向方向の制御による画質の向上効果が得られる。そして、係る構成とすれば、従来の製造工程を大きく変更することなく本発明の液晶表示装置を製造することができるという利点がある。
【００１８】
本発明の液晶表示装置では、前記上基板及び下基板のいずれか一方の内面にカラーフィルターを備えることができる。この構成によれば、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角のカラー表示を実現することができる。
さらに、前記一対の基板のそれぞれに対して円偏光を入射させるための円偏光入射手段を備えることによって、反射表示、透過表示ともに良好な表示を行うことができる。
【００１９】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴としている。
この構成によれば、使用環境によらずに明るく、高コントラスト、広視野角の液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
本実施の形態の液晶表示装置は、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と略記する）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例である。
【００２１】
図１は本実施の形態の液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットの等価回路図、図２はＴＦＴアレイ基板の１つのドットの構造を示す平面図、図３は同、液晶表示装置の構造を示す断面図であって、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿う部分断面図、図３（ｂ）はＢ−Ｂ’線に沿う部分断面図である。なお、以下の各図においては、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ある。
【００２２】
本実施の形態の液晶表示装置において、図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。また、走査線３ａがＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００２３】
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、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、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が付加されている。なお、符号３ｂは容量線である。
【００２４】
次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板（下基板）の平面構造について説明する。
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、画素電極９が設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。図２では、画素電極９を１つのみ図示しているが、実際には前記配線に囲まれた矩形状の各領域に形成されている。本実施の形態において、各画素電極９および各画素電極９を囲むように配置されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域の内側が一つのドット領域であり、マトリクス状に配置された各ドット領域毎に表示が可能な構造になっている。
【００２５】
データ線６ａは、ＴＦＴ３０を構成する、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ｆのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ｆのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ｆと走査線３ａとが平面視において交差している領域（図中左上がりの斜線で示す領域）にＴＦＴ３０のチャネル領域１ａが形成されており、走査線３ａはチャネル領域１ａに対向する部分でゲート電極として機能する。
【００２６】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に延びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００２７】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ｆのチャネル領域１ａを含むＴＦＴ３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に延びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（すなわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と平面的に重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。すなわち、本実施の形態では、第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３によって前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続されている。
【００２８】
図２に示すように、一つのドット領域の周縁部には矩形枠状の反射膜２０が形成されており、この反射膜２０が形成された領域が反射表示領域Ｒとされ、その内側の反射膜２０が形成されていない領域が透過表示領域Ｔとされている。また、平面視した際に反射膜２０の形成領域を内部に含むドット領域内に、絶縁膜（液晶層厚調整層）が形成されている。図２に符号Ｎで示す反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界領域には、断面視において傾斜面を成す傾斜領域が形成されており、その詳細は図３に示す断面構造を参照して後述する。
【００２９】
次に、図３に基づいて本実施の形態の液晶表示装置の断面構造について説明する。図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿う部分断面図であり、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿う部分断面図であるが、本発明はドット領域内に形成された絶縁膜や電極の構成に特徴があり、ＴＦＴやその他の配線等の断面構造は従来のものと変わらないため、ＴＦＴや配線部分の図示および説明は省略する。
【００３０】
図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板（下基板）１０とこれに対向配置された対向基板（上基板）２５との間に初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなる液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａの表面にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜からなる反射膜２０が部分的に形成されている。上述したように、反射膜２０の形成領域が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２０の非形成領域が透過表示領域Ｔとなる。反射表示領域Ｒ内に位置する反射膜２０上、および透過表示領域Ｔ内に位置する基板本体１０Ａ上に、カラーフィルターを構成する色素層２２が設けられている。この色素層２２は、隣接するドット領域毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の異なる色を呈する色素層が配置されており、隣接する３つのドット領域で１つの画素を構成する。あるいは、反射表示と透過表示とで表示色の彩度が異なるのを補償すべく、反射表示領域と透過表示領域とで色純度を変えた色素層を別個に設けてもよい。
【００３１】
カラーフィルターの色素層２２の上には、透過表示領域Ｔに対応する平面位置に略舟底状の凹部２１ａを有する絶縁膜２１が形成されている。絶縁膜２１は例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度のアクリル樹脂等の有機膜からなり、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近において、自身の層厚が連続的に変化するべく傾斜面を備えた傾斜領域Ｎを有している。絶縁膜２１が薄く形成された部分（凹部２１ａの底部）の液晶層５０の厚みが２〜６μｍ程度であるから、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚みは透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚みの約半分となる。つまり、絶縁膜２１は、自身の膜厚によって反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層として機能するものである。本実施の形態の場合、絶縁膜２１の上部の平坦面の縁と反射膜２０（反射表示領域）の縁とが略一致しており、傾斜領域Ｎは透過表示領域Ｔにほぼ含まれている。
【００３２】
そして、絶縁膜２１の表面を含むＴＦＴアレイ基板１０の表面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる平面視略矩形状の画素電極９が形成されている。この画素電極９上に、ポリイミド等からなる配向膜２３が形成されている。これら画素電極９及び配向膜２３は、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成すものである。
【００３３】
一方、対向基板２５側は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａ上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極３１、ポリイミド等からなる配向膜３３が順次形成されている。ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２５の双方の配向膜２３，３３には、ともに垂直配向処理は施されているが、ラビングなどのプレチルトを付与する手段は施されていない。
【００３４】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側、および対向基板２５の外面側には、それぞれ基板本体側から位相差板２６，３６、偏光板２７，３７が設けられている。位相差板２６，３６は可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を持つものであり、この位相差板と偏光板との組み合わせによりＴＦＴアレイ基板１０側および対向基板２５側の双方から液晶層に円偏光が入射され、直線偏光が出射されるようになっている。また、ＴＦＴアレイ基板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４０が設置されている。
【００３５】
本実施の形態の液晶表示装置では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０との接液面を成す配向膜２３の表面が、縦断面視においてドット領域内で連続的な曲線形状を成し、もってドット領域内で連続的な曲面形状を成して構成されている。このような構成とされていることで、液晶が垂直配向された液晶層に電圧を印加した際に、前記接液面の曲面形状に沿って垂直に配向した液晶分子に対して実質的に斜め方向の電界が作用し、その結果各ドットにおける液晶の傾倒方向が固定化される。これにより、液晶の配向方向が異なる領域の境界で生じるリタデーションの状態を全てのドットで固定化することができるので、従来の垂直配向モードの液晶表示装置で問題となっていたしみ状のむらを無くすことができ、広視野角の液晶表示装置を実現することができる。
【００３６】
本実施の形態の場合、絶縁膜２１が連続的な曲面形状の表面を有して形成され、この絶縁膜２１の表面形状に倣って画素電極９及び配向膜２３が形成されることで、接液面が連続的な曲面形状となるように形成されている。すなわち、上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置は、絶縁膜２１を形成する工程において所定の曲面形状の表面を形成するのみで製造でき、かつ反射表示及び透過表示のいずれにおいても広視野角で高品質の表示が得られるので、製造容易性の点においても極めて優れている。
【００３７】
本実施の形態の液晶表示装置において、上記連続的な曲面形状を成す接液面は、ドット領域内で基板本体１０Ａと２°以上の角度を成して形成されていることが好ましい。このような傾斜角度を有して前記接液面を形成することで、液晶層５０に電圧を印加した際の液晶分子の傾倒方向を確実に固定することができる。また、傾斜領域Ｎを除く反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔにおいて、液晶層５０の厚さのばらつきは０.３μｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態の液晶表示装置では、上記接液面が曲面形状を成しているため、マルチギャップ構造を実現するために形成した傾斜領域Ｎを除く領域でも液晶層厚差が生じるが、その層厚の差を上記範囲とすることで、液晶層厚のばらつきによるコントラストの低下を生じないものとすることができる。
【００３８】
さらに、本実施の形態の液晶表示装置によれば、反射表示領域Ｒに絶縁膜２１を設けたことによって反射表示領域Ｒの液晶層５０の厚みを透過表示領域Ｔの液晶層５０の厚みの略半分と小さくすることができるので、反射表示領域Ｒにおけるリタデーションと透過表示領域Ｔにおけるリタデーションを略等しくすることができ、その結果反射表示領域Ｒにおける電圧特性と透過表示領域Ｔにおける電圧特性とをほぼ同一に揃えることができる。これにより、電圧を印加した際の両領域における液晶層の挙動が一致するので、高コントラストの表示が得られる。
【００３９】
本実施の形態の液晶表示装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と液晶層５０との接液面（配向膜２３表面）が、ドット領域内で連続的な曲面形状に形成された場合について説明したが、本発明に係る液晶表示装置において、部分的に基板本体１０Ａと配向膜２３表面とが平行となる領域（平行領域）の存在は、ある程度許容される。具体的には、液晶層５０との接液面に形成された平行領域の最大横断長さが２０μｍ以下であれば、その平行領域以外の接液面による液晶分子の傾倒方向を固定化する作用により、液晶分子の傾倒方向を実用上支障が生じない程度に固定化することができる。
ここで、前記平行領域の最大横断長さとは、係る領域の中心を通過して横断する任意の線分うち、最大のものの長さを指す。
【００４０】
上記平行領域は、その最大横断長さを１０μｍ以下とすることがより好ましく、係る範囲とすることで、接液面に平行領域が全く存在しない液晶表示装置と遜色ない表示品質が得られる。
尚、本発明者は上記接液面における平行領域の許容範囲を実際に検証しており、その詳細は（実施例）の項に記載している。また、係る平行領域の許容範囲は、以下の第２〜第６の実施の形態の液晶表示装置にも同様に適用される。
【００４１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図４及び図５を参照して説明する。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は、上記第１の実施の形態と同様であるが、カラーフィルタ２２の形成位置を対向基板側とした点、及び共通電極にスリット状の開口部を設けた点のみが異なっている。従って、図４に示す本実施の形態の液晶表示装置の１ドット領域の平面図、及び図５に示す部分断面図において図２及び図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４及び図５に示すように、本実施の形態の液晶表示装置では、カラーフィルタ２２が対向基板２５の内面に設けられており、共通電極３１の透過表示領域Ｔのほぼ中央部に、図４上下方向に延在するスリット状の開口部３１ａが設けられている。そして、本実施の形態の液晶表示装置では、共通電極３１に開口部３１ａが形成されていることで、開口部３１ａの近傍においてＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９と共通電極３１との間に斜め電界が形成され、電圧印加時にこの斜め電界に沿って液晶分子が傾倒されるので、各ドット領域で液晶の倒れる方向が固定される。従って、本実施の形態においても、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置が得られる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、開口部３１ａをドット領域中央部に設けることで、図示左右方向で対称な視角特性が得られるという利点も有している。
【００４３】
さらには、本実施の形態の液晶表示装置において、液晶の傾倒方向を規制する主たる手段である接液面の曲面形状は、絶縁膜２１の表面形状により付与されるものであるが、図５に示すように、透過表示領域Ｔにおいては、高透過率を得るために絶縁膜２１の膜厚を薄くすることが好ましいが、絶縁膜２１を薄くするとその表面に曲面形状を形成し難くなり、特に傾斜領域Ｎから離れた透過表示領域Ｔの中央部では平坦面が形成されやすくなることが考えられる。そこで、本実施の形態に係る開口部３１ａを設ければ、透過表示領域Ｔの中央部における液晶の倒れる方向を規制することができるため、絶縁膜２１を薄くすることで明るい透過表示が得られる。
【００４４】
尚、本実施の形態では、共通電極３１にスリット状の開口部３１ａを設けた場合について説明したが、この電極層に設ける開口部は、画素電極９に形成してもよく、その場合にも上記と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について図６を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は、上記第１の実施の形態、及び第２の実施の形態と同様であり、図６に示す部分断面図において図２ないし図５と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態の液晶表示装置は、図６に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の電極層が、反射膜２０と、この反射膜２０の開口領域に形成されるとともに反射膜２０と電気的に接続された透明電極１９とにより構成されている点にある。従って、図２の平面図を参酌して具体的に説明すると、本実施の形態の液晶表示装置では、平面視略矩形状の画素電極９は設けられておらず、平面視矩形枠状の反射膜２０と、この反射膜２０のほぼ中央部に設けられた開口領域に形成された透明電極１９とにより、上記第１、第２の実施の形態における画素電極９の機能を実現している。すなわち、これら透明電極１９、反射膜２０、及び配向膜２３が、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成している。
【００４６】
また、図６に示すように、マルチギャップ構造を実現するための液晶層厚調整層である絶縁膜２１が、透過表示領域Ｔで極めて薄く形成されている点も、先の実施の形態とは異なっている。この構成により、透過表示における表示輝度を向上させることができ、特に明るい透過表示が得られる液晶表示装置を提供することができる。
【００４７】
上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置においても、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置が得られる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について図７を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は、上記第３の実施の形態と同様であり、その平面視は、図２に示すものとほぼ同様である。図７に示す部分断面図において図６と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図７に示すように、本実施の形態の液晶表示装置の特徴とするところは、対向基板２５の内面側に液晶層厚調整層である絶縁膜２１が設けられている点にある。この絶縁膜２１は、反射表示領域Ｒに概ね対応する平面領域に形成されており、一部透過表示領域Ｔ側へ延出されている。そして、この絶縁膜２１表面に倣って共通電極３１及び配向膜３３が形成されている。
また、ＴＦＴアレイ基板１０の電極層は、図６に示す第３の実施の形態の液晶表示装置と同様に、反射膜２０とその開口領域に設けられた透明電極１９により構成されて、先の第１の実施の形態における画素電極９の機能をそうするようになっている。そして、上記透明電極１９及び反射膜２０を覆って配向膜２３が形成されている。すなわち、これら透明電極１９、反射膜２０、及び配向膜２３が、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成している。
【００４９】
本実施の形態の液晶表示装置では、対向基板２５の液晶層５０との接液面を成す配向膜３３の表面が、図７に示すようにドット領域内で連続的な曲面形状を成しており、係る曲面形状により液晶層５０に電圧が印加された際の液晶分子の傾倒方向が規制されるようになっている。従って、上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置においても、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置が得られる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について図８を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の平面視は、図２に示す第１の実施の形態の液晶表示装置とほぼ同様であり、図８に示す部分断面図において図２及び図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図８に示す断面構造において、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａ内面に、表面に凹凸形状を有する樹脂層２９が形成されており、この樹脂層２９上に部分的に平面視矩形枠状の反射膜２０が形成されている。そして、反射膜２０と概ね一致する平面領域に、液晶層厚調整層である絶縁膜２１が形成され、この絶縁膜２１上に画素電極９及び配向膜２３が成膜されている。また、絶縁膜２１の表面は、連続的な曲面形状を成して形成されている。すなわち、画素電極９と配向膜２３とが、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成している。
【００５２】
本実施の形態の液晶表示装置では、絶縁膜２１は概ね反射表示領域Ｒに形成され、その一部が透過表示領域Ｔ側へ延出されている。従って、透過表示領域Ｔの周縁部を除く領域では、表面に凹凸形状を有する樹脂層２９上に直接画素電極９が形成される。そのため、係る領域で画素電極９の表面形状は、樹脂層２９の表面形状に倣う形状に形成され、この画素電極９上に形成された配向膜２３の表面形状も、同様に樹脂層２９の凹凸形状に倣って形成される。
本実施の形態では、上記樹脂層２９が設けられていることで、反射膜２０の表面形状が凹凸を有して形成されるため、反射膜２０に散乱反射機能が付与され、反射表示の視認性が改善されるとともに、広い視野角で明るい表示が得られるようになっている。
【００５３】
このように、本実施の形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ｒでは、連続的な曲面形状の表面を有して形成された絶縁膜２１により、液晶層５０との接液面を成す配向膜２３の表面が連続的な曲面形状に形成されているので、液晶層５０に電圧を印加した際に液晶分子が倒れる方向を、所定方向に固定することができる。また、透過表示領域Ｔにあっては、絶縁膜２１が形成されていない領域において樹脂層２９の凹凸形状によりの液晶層５０との接液面を成す配向膜２３表面が凹凸を有して構成されるので、液晶層５０に電圧を印加した際に液晶分子が倒れる方向を、所定方向に固定することができる。従って、上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置においても、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置が得られる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について図９を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の平面視は、図２に示す第１の実施の形態の液晶表示装置とほぼ同様であり、図９に示す部分断面図において図２及び図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
図９に示す断面構造において、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａ内面に、液晶層厚調整層である絶縁膜２１が形成されており、この絶縁膜２１は、その平面視略中央部に略舟底状の凹部２１ａを有するとともに、この凹部２１ａを取り囲む領域の表面に凹凸形状が形成されている。そして、この凹凸形状が形成された領域に平面視矩形枠状の反射膜２０が形成されている。また、前記略舟底状の凹部２１の内周壁部分が、図２に示す傾斜領域Ｎを成している。
また、本実施の形態においても、図６に示す第３の実施の形態の液晶表示装置と同様に、反射膜２０と、その開口領域に形成されるとともに電気的に接続された透明電極１９とによりＴＦＴアレイ基板１０の電極層が構成されている。すなわち、これら透明電極１９、反射膜２０、及び配向膜２３が、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成している。
【００５６】
本実施の形態の液晶表示装置では、絶縁膜２１表面の凹凸形状を有する領域に反射膜２０が成膜されて反射表示領域Ｒが形成されている。また、透過表示領域Ｔは、略舟底状の凹部２１ａの平面領域と対応する領域に形成されている。従って、反射表示領域Ｒでは、絶縁膜２１の凹凸形状に倣って反射膜２０及び配向膜２３の表面形状が形成されるので、液晶層５０との接液面が図９に示すような曲面形状となり、液晶層５０に電圧を印加した際の液晶分子の傾倒方向が固定される。また、透過表示領域Ｔでは、液晶層５０との接液面を成す配向膜２３の表面が図９に示すように略舟底状の凹部２１に沿う曲面形状に形成されるので、液晶層５０に電圧を印加した際の液晶分子の傾倒方向が固定される。従って、上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置においても、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置が得られる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また本実施の形態では、上記絶縁膜２１の表面に凹凸形状が形成され、これにより反射膜２０の表面形状が凹凸を有して形成されるため、反射膜２０に散乱反射機能が付与され、反射表示の視認性が改善されるとともに、広い視野角で明るい表示が得られるようになっている。
【００５８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の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種々の変更を加えることが可能である。例えば上記第２の実施の形態においては電極に設けた開口部（スリット）の例で説明したが、これを凸条に置き換えても全く同様の効果が期待できる。そして、上記実施の形態ではＴＦＴをスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用した例を示したが、薄膜ダイオード（Thin Film Diode,ＴＦＤ）スイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置、パッシブマトリクス型液晶表示装置などに本発明を適用することも可能である。その他、各種構成要素の材料、寸法、形状等に関する具体的な記載は、適宜変更が可能である。
【００５９】
（電子機器）
図１０は、本発明に係る液晶表示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。
上記実施の形態の液晶表示装置は、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、広視野角、高コントラストの表示を提供することができる。
【００６０】
【実施例】
本発明者は、第１の実施の形態に示した液晶表示装置の液晶層との接液面における基板と平行な領域の許容範囲について調査した。その結果を報告する。具体的には、第１の実施の形態で例示した構成の液晶表示装置において、絶縁膜２１の表面形状を種々に変更することで、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域ＴにおけるＴＦＴアレイ基板１０と液晶層５０との接液面に、所定の大きさの平行領域（基板本体１０Ａと配向膜２３とが平行となる平面領域）を有する液晶表示装置を作成し、電圧印加時の表示を、表示面の正面方向及び斜め方向から目視観察することにより評価した。
本例では、透過表示領域Ｔ、反射表示領域Ｒのそれぞれに、平行領域の最大横断長さが０μｍ、４．８μｍ、１０．２μｍ、２０．０μｍ、３２．１μｍ、４９．９μｍの６種類に変えた合計１２種のサンプルを試作し、液晶表示装置の表示品質を以下の３段階に評価した。評価結果を下記の表１に示すが、上記表示品質の評価を行ったところ、透過表示領域及び反射表示領域によらず同一の結果となったため、表１では各最大横断長さについて１つの結果のみを表示している。
【００６１】
○：しみ状のむらは観察されず、良好な画質の表示。
△：一部しみ状のむらが観察される。
×：液晶表示装置の表示面全面でしみ状のむらが観察される。
【００６２】
【表１】

【００６３】
［表１］の結果から明らかなように、液晶層との接液面における平行領域は、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒのいずれにおいても、その最大横断長さが２０μｍ以下であれば、電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を概ね固定化することができ、概ね良好な画質を持つ液晶表示装置を実現することができることがわかる。また、好ましくは１０μｍ以下とすれば、しみ状のむらが全く観察されない極めて良好な画質を持つ液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の等価回路図である。
【図２】図２は、同、液晶表示装置の１ドットの構成を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は、同、液晶表示装置の図２のＡ−Ａ’線に沿う部分断面図であり、図３（ｂ）は、Ｂ−Ｂ’線に沿う部分断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置の平面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の第６実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
９画素電極（液晶制御層）
１０ＴＦＴアレイ基板（下基板）
１０Ａ基板本体
２０反射膜
２１絶縁膜（液晶層厚調整層）
２１ａ凹部
２３配向膜（液晶制御層）
２５対向基板（上基板）
３１共通電極
３１ａ開口部
５０液晶層
Ｒ反射表示領域
Ｔ透過表示領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and an electronic device.
[0002]
[Prior art]
There has been proposed a liquid crystal display device in which external light is used in a bright place similarly to a reflective liquid crystal display device, and in a dark place, the display can be visually recognized by an internal light source such as a backlight. In other words, this liquid crystal display device employs a display system that has both a reflective type and a transmissive type, and reduces power consumption by switching between the reflective mode and the transmissive mode according to the surrounding brightness. In addition, even when the surroundings are dark, clear display can be performed, which is suitable for a display unit of a portable device. Hereinafter, in this specification, this type of liquid crystal display device is referred to as a “semi-transmissive reflective liquid crystal display device”.
[0003]
As such a transflective liquid crystal display device, a liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate, and a reflection film in which an opening for light transmission is formed in a metal film such as aluminum is disposed below. There has been proposed a liquid crystal display device provided on the inner surface of a substrate and using this reflection film as a transflective plate. In this case, in the reflection mode, external light incident from the upper substrate side passes through the liquid crystal layer, is reflected by the reflection film on the inner surface of the lower substrate, passes through the liquid crystal layer again, and is emitted from the upper substrate side, contributing to display. I do. On the other hand, in the transmission mode, light from the backlight incident from the lower substrate side passes through the liquid crystal layer from the opening of the reflection film, and then exits from the upper substrate side to contribute to display. Therefore, of the reflective film forming region, the region where the opening is formed is the transmissive display region, and the other region is the reflective display region.
[0004]
However, the conventional transflective liquid crystal device has a problem that the viewing angle in transmissive display is narrow. This is because a transflective plate is provided on the inner surface of the liquid crystal cell so that parallax does not occur, and there is a restriction that reflective display must be performed with only one polarizing plate provided on the viewer side. This is because the degree of freedom in design is small. In order to solve this problem, Jisaki et al. Proposed a new transflective liquid crystal display device using a vertically aligned liquid crystal in Non-Patent Document 1 below. The features are the following three points.
(1) A "VA (Vertical Alignment) mode" in which a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is vertically aligned with a substrate and is tilted by applying a voltage.
(2) A multi-gap structure in which the liquid crystal layer thickness (cell gap) of the transmissive display region and the reflective display region is different (for this point, see, for example, Patent Document 1).
(3) The transmissive display area is a regular octagon, and a projection is provided at the center of the transmissive display area on the opposing substrate so that the liquid crystal falls in eight directions in this area. That is, an "alignment division structure" is adopted.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-242226
[Non-patent document 1]
"Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M. Jisaki et al., Asia Display / IDW'01, p.133-136 (2001)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the previous paper by Jisaki et al., The direction in which the liquid crystal falls in the transmissive display area is controlled using protrusions, but there is no configuration for controlling the direction in which the liquid crystal falls in the reflective display area. do not do. Therefore, in the reflective display area, the liquid crystal falls in a random direction. In this case, a discontinuous line called disclination appears at the boundary between different liquid crystal alignment areas, which causes afterimages and the like. In addition, since the respective alignment regions of the liquid crystal have different viewing angle characteristics, there is also a problem that when the liquid crystal device is viewed from an oblique direction, the liquid crystal device appears as a rough spot-like unevenness. Furthermore, even if the liquid crystal molecules in the transmissive display area fall in eight directions, the improvement of the viewing angle characteristics is still insufficient, and the alignment of the liquid crystal is disturbed at the boundary between different alignment areas, and disclination also occurs.
[0007]
The present invention has been made to solve the above problems, and in a transflective liquid crystal display device, display defects such as afterimages and spot-like unevenness are suppressed, and further, a high contrast and a wide viewing angle are provided. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device that can be used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a liquid crystal display device of the present invention includes a liquid crystal layer including liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, which is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate which are opposed to each other. A liquid crystal display device provided with a reflective display area for performing a reflective display and a transmissive display area for performing a transmissive display in an area, wherein the inner side of the upper substrate or the lower substrate has the transmissive display area and the reflective display area. A liquid crystal layer thickness adjusting layer for varying the liquid crystal layer thickness, and a liquid crystal control layer provided in contact with the liquid crystal layer for controlling the alignment state of the liquid crystal, wherein the liquid crystal layer of the liquid crystal control layer is provided. Is formed in a continuous curved surface shape in the dot area.
[0009]
The liquid crystal display device of the present invention is obtained by combining a transflective liquid crystal display device with a liquid crystal in a vertical alignment mode. In recent years, in a transflective liquid crystal display device, in order to solve the problem of a decrease in contrast due to a retardation difference in both the reflective and transmissive display modes, for example, an insulating film having a predetermined thickness in a reflective display region on a lower substrate Is formed so as to protrude toward the liquid crystal layer side, so that the thickness of the liquid crystal layer is changed between the reflective display area and the transmissive display area (Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,019). The present applicant has already applied for many inventions of this type of liquid crystal display device. According to this configuration, the thickness of the liquid crystal layer in the reflective display area is reduced by the presence of the insulating film (in the present specification, the insulating film performing such a function is referred to as a “liquid crystal layer thickness adjustment layer”). Since the thickness of the liquid crystal layer can be made smaller than the thickness of the liquid crystal layer, the retardation in the reflective display area and the retardation in the transmissive display area can be made sufficiently close to or substantially equal to each other, whereby the contrast can be improved.
[0010]
Therefore, the present inventor studied a method of controlling the alignment direction when applying an electric field in the vertical alignment mode liquid crystal when the vertical alignment mode liquid crystal layer is combined with the liquid crystal display device having the above-described insulating film. . In other words, when the vertical alignment mode is adopted, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy (negative liquid crystal) is generally used. Since it is tilted by applying voltage, the direction in which the liquid crystal molecules fall cannot be controlled without any contrivance (unless the pretilt is provided), and the alignment disorder (disclination) occurs along the boundary between the regions having different alignment directions. This causes a display defect such as light leakage, thereby deteriorating the display quality. Therefore, in adopting the vertical alignment mode, control of the alignment direction of liquid crystal molecules when an electric field is applied is an important factor. The present invention provides a liquid crystal display device capable of appropriately controlling the orientation direction of liquid crystal molecules when such an electric field is applied.
[0011]
To control the direction in which the liquid crystal molecules are tilted when an electric field is applied to the liquid crystal in the vertical alignment mode, an oblique electric field is applied to the liquid crystal layer, or the liquid crystal molecules are tilted by pretilt or the like in the initial alignment. Therefore, in the present invention, in order to fix the tilt direction of the liquid crystal molecules, the liquid contact between the liquid crystal layer and the liquid crystal control layer (the layer including the electrode layer and the alignment film) is performed so that a substantially oblique electric field is applied to the liquid crystal molecules. The surface was formed into a continuous curved shape. In the liquid crystal in the vertical alignment mode, the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the alignment film, and if the alignment film surface has a curved shape, the liquid crystal molecules are aligned vertically along the shape. On the other hand, the electric field formed between the planar electrode layers in the liquid crystal display device is formed vertically so as to connect the electrodes at the shortest distance regardless of the planar shape except for the terminal portions of the electrodes. Therefore, a substantially oblique electric field acts on the liquid crystal molecules vertically aligned along the curved shape of the alignment film, and as a result, the tilt direction of the liquid crystal molecules is fixed. In this way, the liquid crystal display device according to the present invention has a very simple configuration, but in both the transmissive display area and the reflective display area, the tilt direction of the liquid crystal molecules when an electric field is applied is fixed in all the dot areas. With this function, display defects such as light leakage and spot-like unevenness can be prevented, and a display with high contrast and a wide viewing angle can be realized. In the liquid crystal display device according to the present invention, in addition to obtaining a good display without devising rubbing or the like for imparting a pretilt, in addition, without taking separate measures in the transmissive display region and the reflective display region, It is a great advantage that a good display can be obtained even in the region.
[0012]
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate which are arranged to face each other, and a reflective display is formed within one dot region. A liquid crystal display device provided with a reflective display area for performing a transmissive display area and a transmissive display area for performing a transmissive display, wherein on the inner surface side of the upper substrate or the lower substrate, the liquid crystal layer thicknesses of the transmissive display area and the reflective display area are different. And a liquid crystal control layer provided in contact with the liquid crystal layer for controlling the alignment state of the liquid crystal, and a liquid contact surface of the liquid crystal control layer with the liquid crystal layer. , A maximum transverse length of a plane region formed in parallel with the upper substrate or the lower substrate in the dot region is not more than 20 μm.
[0013]
The condition that the oblique electric field can be applied to the liquid crystal layer is that the electrode layer of the upper substrate and the electrode layer of the lower substrate are arranged non-parallel (that is, the substrate and the liquid contact surface are non-parallel). However, since the liquid crystal layer is continuous in the dot area, it is affected by the interaction between adjacent liquid crystal molecules. Therefore, the present inventor has proposed that if the liquid contact surface is formed non-parallel to the substrate, even if a parallel region is partially formed, the orientation direction of the liquid crystal molecules at the time of voltage application is changed to the dot region. Thought that can be fixed within. In the present invention, the size of the parallel region allowed in the dot region is specified to be 20 μm or less in the maximum transverse length based on verification using an actual sample. The details of the verification that the range is appropriate will be described in the section of (Example).
[0014]
In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that a maximum transverse length of a plane region formed in parallel with the upper substrate or the lower substrate is 10 μm or less. With such a range, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of obtaining a high-quality display without any spot-like unevenness.
[0015]
In the liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal control layer of the lower substrate is provided with a resin layer having an uneven shape on one surface side, and a reflective film is formed on the resin layer. It is preferable that the shape is a shape that follows the uneven shape of the resin layer surface. With such a configuration, the unevenness of the resin layer gives the unevenness to the reflective film, so that the light reflected by the reflective film is scattered, and a bright display with a wide viewing angle is obtained. Become like In addition, since the uneven shape is formed on the liquid contact surface by the uneven shape of the resin layer, the orientation direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied to the liquid crystal layer can be fixed, and as a result, spot-like unevenness is reduced. High quality display can be obtained while suppressing.
[0016]
In the liquid crystal display device of the present invention, the electrode layer provided on the liquid crystal control layer may have a slit-like opening. With such a configuration, the electric field is distorted in the vicinity of the opening, and as a result, an oblique electric field is applied to the liquid crystal layer. Therefore, when a voltage is applied to the liquid crystal layer, the orientation direction of the liquid crystal molecules is changed. It can be fixed efficiently around the opening. In particular, if the opening is formed so as to extend vertically in the viewing direction of the liquid crystal display device, the liquid crystal molecules fall in the viewing left and right directions when a voltage is applied, so that the practical viewing angle in use is wide and the usability is high. A good liquid crystal display device can be obtained.
[0017]
In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that a side surface of the liquid crystal layer of the liquid crystal layer thickness adjusting layer is formed in a continuous curved shape. With such a configuration, the shape of the liquid crystal control layer including the electrode layer and the alignment film formed on the liquid crystal layer thickness adjustment layer can be easily made into a continuous curved surface shape. The effect of improving the image quality by controlling the orientation direction can be obtained. With such a configuration, there is an advantage that the liquid crystal display device of the present invention can be manufactured without largely changing the conventional manufacturing process.
[0018]
In the liquid crystal display device of the present invention, a color filter may be provided on one of the inner surfaces of the upper substrate and the lower substrate. According to this configuration, it is possible to realize color display with high contrast and a wide viewing angle without display defects such as light leakage and spot-like unevenness.
Further, by providing circularly polarized light incidence means for causing circularly polarized light to be incident on each of the pair of substrates, favorable display can be performed in both reflective display and transmissive display.
[0019]
Next, an electronic apparatus of the present invention includes the above-described liquid crystal display device of the present invention.
According to this configuration, it is possible to provide an electronic apparatus having a bright, high-contrast, wide-viewing-angle liquid crystal display unit regardless of the use environment.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
The liquid crystal display device of this embodiment is an example of an active matrix liquid crystal display device using thin film transistors (hereinafter, abbreviated as TFTs) as switching elements.
[0021]
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a plurality of dots arranged in a matrix forming an image display area of the liquid crystal display device of the present embodiment. FIG. 2 is a plan view showing the structure of one dot on a TFT array substrate. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the liquid crystal display device, wherein FIG. 3A is a partial cross-sectional view along the line AA ′ in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view along the line BB ′. It is a partial sectional view. In the following drawings, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member have a size recognizable in the drawings.
[0022]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of dots arranged in a matrix forming an image display area include a pixel electrode 9 and a switching element for controlling the pixel electrode 9. Are formed, and the data line 6a to which an image signal is supplied is electrically connected to the source of the TFT 30. The image signals S1, S2,..., Sn to be written to the data lines 6a are supplied line-sequentially in this order or supplied to a plurality of adjacent data lines 6a for each group. The scanning lines 3a are electrically connected to the gates of the TFTs 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the plurality of scanning lines 3a in a pulsed line-sequential manner at a predetermined timing. The pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT 30. When the TFT 30 serving as a switching element is turned on for a predetermined period, the image signals S1, S2,... Write at the timing of
[0023]
The image signals S1, S2,..., Sn of a predetermined level written in the liquid crystal through the pixel electrodes 9 are held for a certain period between the common electrodes described later. The liquid crystal modulates light by changing the orientation and order of the molecular assembly depending on the applied voltage level, thereby enabling gray scale display. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the common electrode. Note that reference numeral 3b is a capacitance line.
[0024]
Next, a planar structure of a TFT array substrate (lower substrate) included in the liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, a pixel electrode 9 is provided on a TFT array substrate, and a data line 6a, a scanning line 3a, and a capacitor line 3b are provided along vertical and horizontal boundaries of the pixel electrode 9, respectively. Although only one pixel electrode 9 is shown in FIG. 2, it is actually formed in each rectangular region surrounded by the wiring. In the present embodiment, one dot region is inside a region where each pixel electrode 9 and the data line 6a, the scanning line 3a, the capacitor line 3b, and the like arranged so as to surround each pixel electrode 9 are formed. It is structured so that display can be performed for each dot area arranged in a circle.
[0025]
The data line 6a is electrically connected via a contact hole 5 to a source region to be described later of the semiconductor layer 1f that constitutes the TFT 30 and is made of, for example, a polysilicon film. Among them, it is electrically connected to a drain region described later via a contact hole 8. Further, a channel region 1a of the TFT 30 is formed in a region where the semiconductor layer 1f and the scanning line 3a intersect in a plan view (a region indicated by oblique lines ascending in the figure), and the scanning line 3a is formed in the channel region 1a. The opposing portion functions as a gate electrode.
[0026]
The capacitance line 3b is formed from a main line portion extending substantially linearly along the scanning line 3a (that is, a first region formed along the scanning line 3a when viewed in plan) and a portion intersecting the data line 6a. And a projection (ie, a second region extending along the data line 6a when viewed in a plan view) protruding forward (upward in the figure) along the data line 6a. In FIG. 2, a plurality of first light-shielding films 11a are provided in a region indicated by oblique lines rising to the right.
[0027]
More specifically, the first light-shielding film 11a is provided at a position covering the TFT 30 including the channel region 1a of the semiconductor layer 1f as viewed from the TFT array substrate side. It has a main line portion extending linearly along the scanning line 3a opposite thereto, and a protruding portion protruding from a location intersecting with the data line 6a to a subsequent stage adjacent to the data line 6a (that is, downward in the drawing). . The tip of the downward projection in each stage (pixel row) of the first light-shielding film 11a is planarly overlapped with the tip of the upward projection of the capacitor line 3b in the next stage below the data line 6a. A contact hole 13 for electrically connecting the first light-shielding film 11a and the capacitance line 3b to each other is provided in the overlapping portion. That is, in the present embodiment, the first light-shielding film 11 a is electrically connected to the preceding or subsequent capacitive line 3 b by the contact hole 13.
[0028]
As shown in FIG. 2, a rectangular frame-shaped reflection film 20 is formed on the periphery of one dot region, and the region where the reflection film 20 is formed is a reflection display region R, and the reflection display region R inside the reflection display region R is formed. A region where the film 20 is not formed is a transmissive display region T. In addition, an insulating film (a liquid crystal layer thickness adjusting layer) is formed in a dot region including a formation region of the reflective film 20 when viewed in a plan view. In the boundary region between the reflective display region R and the transmissive display region T indicated by reference numeral N in FIG. 2, an inclined region forming an inclined surface in a sectional view is formed. For details, refer to the sectional structure shown in FIG. It will be described later.
[0029]
Next, a sectional structure of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a partial cross-sectional view along the line AA ′ of FIG. 2, and FIG. 3B is a partial cross-sectional view along the line BB ′ of FIG. It is characterized by the configuration of the insulating film and the electrodes formed therein, and the cross-sectional structure of the TFTs and other wirings is not different from the conventional one, so that illustration and description of the TFTs and wirings are omitted.
[0030]
As shown in FIG. 3, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy having an initial vertical alignment between a TFT array substrate (lower substrate) 10 and a counter substrate (upper substrate) 25 disposed opposite to the TFT array substrate. Liquid crystal layer 50 is sandwiched. In the TFT array substrate 10, a reflection film 20 made of a metal film having a high reflectance such as aluminum or silver is partially formed on the surface of a substrate main body 10A made of a light-transmitting material such as quartz or glass. As described above, the area where the reflective film 20 is formed becomes the reflective display area R, and the area where the reflective film 20 is not formed becomes the transmissive display area T. On the reflective film 20 located in the reflective display region R and on the substrate body 10A located in the transmissive display region T, a dye layer 22 constituting a color filter is provided. In the dye layer 22, a dye layer exhibiting different colors of red (R), green (G), and blue (B) is arranged for each adjacent dot region, and one pixel is formed by three adjacent dot regions. Constitute. Alternatively, in order to compensate for the difference in the saturation of the display color between the reflective display and the transmissive display, a dye layer in which the color purity is changed between the reflective display region and the transmissive display region may be separately provided.
[0031]
On the dye layer 22 of the color filter, an insulating film 21 having a substantially boat-bottom concave portion 21a at a plane position corresponding to the transmissive display region T is formed. The insulating film 21 is made of, for example, an organic film such as an acrylic resin having a thickness of about 2 μm ± 1 μm, and has an inclined surface near the boundary between the reflective display region R and the transmissive display region T so that its own layer thickness changes continuously. Is provided. Since the thickness of the liquid crystal layer 50 in the portion where the insulating film 21 is thinly formed (the bottom of the concave portion 21a) is about 2 to 6 μm, the thickness of the liquid crystal layer 50 in the reflective display region R is smaller than the thickness of the liquid crystal layer 50 in the transmissive display region T. It is about half of the thickness. That is, the insulating film 21 functions as a liquid crystal layer thickness adjustment layer that varies the thickness of the liquid crystal layer 50 between the reflective display region R and the transmissive display region T according to its own film thickness. In the case of the present embodiment, the edge of the upper flat surface of the insulating film 21 substantially matches the edge of the reflective film 20 (reflective display area), and the inclined area N is substantially included in the transmissive display area T. .
[0032]
Then, on the surface of the TFT array substrate 10 including the surface of the insulating film 21, a pixel electrode 9 having a substantially rectangular shape in a plan view made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO) is formed. Is formed. An alignment film 23 made of polyimide or the like is formed on the pixel electrode 9. The pixel electrode 9 and the alignment film 23 form a liquid crystal control layer for controlling the alignment state of the liquid crystal in the present embodiment.
[0033]
On the other hand, on the counter substrate 25 side, a common electrode 31 made of a transparent conductive film such as ITO and an alignment film 33 made of polyimide or the like are sequentially formed on a substrate body 25A made of a light-transmitting material such as glass or quartz. . Both the

alignment films

23 and 33 of the TFT array substrate 10 and the counter substrate 25 are subjected to vertical alignment processing, but are not provided with a means for imparting pretilt such as rubbing.
[0034]
Further, on the outer surface side of the TFT array substrate 10 and on the outer surface side of the counter substrate 25,

retardation plates

26 and 36 and

polarizing plates

27 and 37 are provided from the substrate body side, respectively. The

phase difference plates

26 and 36 have a phase difference of about 1/4 wavelength with respect to the wavelength of visible light, and the combination of the phase difference plate and the polarizing plate causes the phase difference between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 25 to be increased. Circularly polarized light enters the liquid crystal layer from both sides, and linearly polarized light is emitted. Further, a backlight 40 having a light source, a reflector, a light guide plate, and the like is provided outside the liquid crystal cell corresponding to the outer surface of the TFT array substrate.
[0035]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, the surface of the alignment film 23 forming a liquid contact surface with the liquid crystal layer 50 of the TFT array substrate 10 has a vertical cross section. It is configured such that it has a continuous curved shape in the dot area when viewed, and thus has a continuous curved surface shape in the dot area. With this configuration, when a voltage is applied to the liquid crystal layer in which the liquid crystal is vertically aligned, the liquid crystal molecules that are vertically aligned along the curved shape of the liquid contact surface are substantially oblique. A direction electric field acts, so that the tilt direction of the liquid crystal in each dot is fixed. This makes it possible to fix the state of retardation that occurs at the boundary between regions where the liquid crystal orientation directions are different from each other for all the dots, thereby eliminating the bleeding-like unevenness that is a problem in the conventional vertical alignment mode liquid crystal display device. Accordingly, a liquid crystal display device having a wide viewing angle can be realized.
[0036]
In the case of the present embodiment, the insulating film 21 is formed to have a continuous curved surface, and the pixel electrode 9 and the alignment film 23 are formed according to the surface shape of the insulating film 21, so that the contact film is formed. The liquid surface is formed so as to have a continuous curved surface shape. That is, the liquid crystal display device of the present embodiment having the above-described configuration can be manufactured only by forming a surface having a predetermined curved shape in the step of forming the insulating film 21, and can be applied to both reflective display and transmissive display. Since a high quality display can be obtained at a viewing angle, it is extremely excellent in terms of manufacturability.
[0037]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, it is preferable that the liquid contact surface having the continuous curved shape is formed at an angle of 2 ° or more with the substrate body 10A in the dot region. By forming the liquid contact surface with such a tilt angle, the tilt direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied to the liquid crystal layer 50 can be reliably fixed. Further, in the reflective display region R and the transmissive display region T excluding the inclined region N, it is preferable that the variation in the thickness of the liquid crystal layer 50 is not more than 0.3 μm. In the liquid crystal display device of the present embodiment, since the liquid contact surface has a curved shape, a liquid crystal layer thickness difference occurs even in a region other than the inclined region N formed to realize the multi-gap structure. By setting the difference in the layer thickness within the above range, it is possible to prevent the contrast from being reduced due to the variation in the thickness of the liquid crystal layer.
[0038]
Furthermore, according to the liquid crystal display device of the present embodiment, the thickness of the liquid crystal layer 50 in the reflective display region R is reduced by providing the insulating film 21 in the reflective display region R. Since it can be reduced to half, the retardation in the reflective display region R and the retardation in the transmissive display region T can be made substantially equal. As a result, the voltage characteristics in the reflective display region R and the voltage characteristics in the transmissive display region T can be substantially reduced. They can be identical. Thereby, the behavior of the liquid crystal layer in both regions when a voltage is applied is the same, so that a high-contrast display is obtained.
[0039]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the case where the liquid contact surface (the surface of the alignment film 23) between the TFT array substrate 10 and the liquid crystal layer 50 is formed in a continuous curved shape in the dot region has been described. In the liquid crystal display device according to the present invention, the existence of a region (parallel region) in which the substrate main body 10A and the surface of the alignment film 23 are partially parallel is allowed to some extent. Specifically, if the maximum traversing length of the parallel region formed on the liquid contact surface with the liquid crystal layer 50 is 20 μm or less, the function of fixing the tilt direction of the liquid crystal molecules due to the liquid contact surface other than the parallel region. Thereby, the tilt direction of the liquid crystal molecules can be fixed to such an extent that practically no trouble occurs.
Here, the maximum traversing length of the parallel region refers to the maximum length of an arbitrary line segment passing through the center of the region.
[0040]
It is more preferable that the parallel region has a maximum transverse length of 10 μm or less. By setting such a range, a display quality comparable to that of a liquid crystal display device having no parallel region at the liquid contact surface can be obtained.
The inventor has actually verified the allowable range of the parallel region on the liquid contact surface, and the details are described in the section of (Example). Further, the permissible range of the parallel region is similarly applied to the liquid crystal display devices of the following second to sixth embodiments.
[0041]
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, except that the formation position of the color filter 22 is on the counter substrate side, and a slit-shaped opening is formed in the common electrode. Only the provided points are different. Therefore, in the plan view of one dot region of the liquid crystal display device of the present embodiment shown in FIG. 4 and the partial cross-sectional view shown in FIG. 5, the same components as those in FIGS. Detailed description is omitted.
[0042]
As shown in FIGS. 4 and 5, in the liquid crystal display device of the present embodiment, the color filter 22 is provided on the inner surface of the counter substrate 25, and the color filter 22 is disposed substantially at the center of the transmissive display region T of the common electrode 31. 4. A slit-shaped opening 31a extending in the up-down direction is provided. In addition, in the liquid crystal display device of the present embodiment, since the opening 31a is formed in the common electrode 31, the oblique opening is formed between the pixel electrode 9 of the TFT array substrate 10 and the common electrode 31 near the opening 31a. Since an electric field is formed and the liquid crystal molecules are tilted along the oblique electric field when a voltage is applied, the direction in which the liquid crystal falls in each dot region is fixed. Therefore, also in the present embodiment, a liquid crystal display device capable of displaying with high contrast and a wide viewing angle without display defects such as light leakage and spot-like unevenness is obtained, which is similar to the first embodiment. The effect can be obtained. Further, by providing the opening 31a at the center of the dot region, there is an advantage that a viewing angle characteristic symmetrical in the left-right direction in the drawing can be obtained.
[0043]
Further, in the liquid crystal display device of the present embodiment, the curved shape of the liquid contact surface, which is the main means for regulating the tilt direction of the liquid crystal, is given by the surface shape of the insulating film 21. As shown, in the transmissive display region T, it is preferable to reduce the thickness of the insulating film 21 in order to obtain a high transmittance. However, if the insulating film 21 is made thinner, it becomes difficult to form a curved shape on the surface thereof. It is conceivable that a flat surface is likely to be formed at the center of the transmissive display region T apart from the inclined region N. Therefore, if the opening 31a according to the present embodiment is provided, the direction in which the liquid crystal falls in the central portion of the transmissive display region T can be regulated, so that a bright transmissive display can be obtained by making the insulating film 21 thin. .
[0044]
In the present embodiment, the case where the slit-shaped opening 31a is provided in the common electrode 31 has been described. However, the opening provided in this electrode layer may be formed in the pixel electrode 9, and in this case also. The same effect as described above can be obtained.
[0045]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is the same as that of the above-described first embodiment and the second embodiment, and the partial configuration shown in FIG. 6 is the same as that of FIGS. Elements have the same reference characters allotted, and detailed description thereof will not be repeated. In the liquid crystal display device of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the electrode layer of the TFT array substrate 10 is formed in the reflection film 20 and the opening region of the reflection film 20 and electrically connected to the reflection film 20. It is configured by the transparent electrode 19 connected thereto. Therefore, when specifically described with reference to the plan view of FIG. 2, the liquid crystal display device of the present embodiment does not include the pixel electrode 9 having a substantially rectangular shape in plan view, The function of the pixel electrode 9 in the first and second embodiments is realized by the film 20 and the transparent electrode 19 formed in the opening region provided substantially at the center of the reflection film 20. That is, the transparent electrode 19, the reflection film 20, and the alignment film 23 form a liquid crystal control layer for controlling the alignment state of the liquid crystal in the present embodiment.
[0046]
Further, as shown in FIG. 6, the insulating film 21 which is a liquid crystal layer thickness adjusting layer for realizing a multi-gap structure is formed extremely thin in the transmissive display region T. Is different. With this configuration, display luminance in transmissive display can be improved, and a liquid crystal display device capable of obtaining particularly bright transmissive display can be provided.
[0047]
Also in the liquid crystal display device of the present embodiment having the above configuration, the first liquid crystal display device capable of displaying a high contrast and a wide viewing angle without display defects such as light leakage and spot-like unevenness is obtained. The same effect as that of the embodiment can be obtained.
[0048]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment is the same as that of the third embodiment, and its plan view is almost the same as that shown in FIG. In the partial cross-sectional view shown in FIG. 7, the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 6, and the detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 7, a feature of the liquid crystal display device of the present embodiment is that an insulating film 21 serving as a liquid crystal layer thickness adjustment layer is provided on the inner surface side of a counter substrate 25. The insulating film 21 is formed in a plane region substantially corresponding to the reflective display region R, and partially extends to the transmissive display region T side. A common electrode 31 and an alignment film 33 are formed following the surface of the insulating film 21.
The electrode layer of the TFT array substrate 10 is constituted by a reflective film 20 and a transparent electrode 19 provided in an opening region thereof, as in the liquid crystal display device of the third embodiment shown in FIG. The function of the pixel electrode 9 in the first embodiment is performed as described above. Then, an alignment film 23 is formed to cover the transparent electrode 19 and the reflection film 20. That is, the transparent electrode 19, the reflection film 20, and the alignment film 23 form a liquid crystal control layer for controlling the alignment state of the liquid crystal in the present embodiment.
[0049]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the surface of the alignment film 33 forming a liquid contact surface with the liquid crystal layer 50 of the counter substrate 25 has a continuous curved surface shape in the dot region as shown in FIG. In addition, the tilt direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied to the liquid crystal layer 50 is regulated by the curved surface shape. Therefore, even in the liquid crystal display device of the present embodiment having the above configuration, it is possible to obtain a liquid crystal display device capable of displaying with high contrast and a wide viewing angle without display defects such as light leakage and spot-like unevenness. The same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0050]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The liquid crystal display device of the present embodiment is substantially similar to the liquid crystal display device of the first embodiment shown in FIG. 2 in a plan view, and has the same configuration as the liquid crystal display device of the first embodiment shown in FIG. Elements have the same reference characters allotted, and detailed description thereof will not be repeated.
[0051]
In the cross-sectional structure shown in FIG. 8, a resin layer 29 having an uneven shape on the surface is formed on the inner surface of the substrate main body 10A of the TFT array substrate 10, and a reflection in a rectangular frame shape in a plan view is partially formed on the resin layer 29. A film 20 is formed. Then, an insulating film 21 as a liquid crystal layer thickness adjusting layer is formed in a plane region substantially coinciding with the reflection film 20, and the pixel electrode 9 and the alignment film 23 are formed on the insulating film 21. The surface of the insulating film 21 is formed in a continuous curved shape. That is, the pixel electrode 9 and the alignment film 23 form a liquid crystal control layer for controlling the alignment state of the liquid crystal in the present embodiment.
[0052]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the insulating film 21 is formed substantially in the reflective display region R, and a part thereof extends to the transmissive display region T side. Therefore, in the region other than the peripheral portion of the transmissive display region T, the pixel electrode 9 is directly formed on the resin layer 29 having the uneven shape on the surface. Therefore, the surface shape of the pixel electrode 9 in such a region is formed in a shape following the surface shape of the resin layer 29, and the surface shape of the alignment film 23 formed on the pixel electrode 9 is also the same as that of the resin layer 29. It is formed following the shape.
In the present embodiment, since the resin layer 29 is provided, the surface shape of the reflective film 20 is formed to have irregularities. In addition to the improved performance, a bright display can be obtained with a wide viewing angle.
[0053]
As described above, in the liquid crystal display device of the present embodiment, in the reflective display region R, the orientation that forms a liquid contact surface with the liquid crystal layer 50 is provided by the insulating film 21 having a continuous curved surface. Since the surface of the film 23 is formed in a continuous curved shape, the direction in which the liquid crystal molecules fall when a voltage is applied to the liquid crystal layer 50 can be fixed in a predetermined direction. In the transmissive display region T, the surface of the alignment film 23 forming a liquid contact surface with the liquid crystal layer 50 due to the uneven shape of the resin layer 29 has an uneven surface in a region where the insulating film 21 is not formed. Therefore, the direction in which the liquid crystal molecules fall when a voltage is applied to the liquid crystal layer 50 can be fixed in a predetermined direction. Therefore, even in the liquid crystal display device of the present embodiment having the above configuration, it is possible to obtain a liquid crystal display device capable of displaying with high contrast and a wide viewing angle without display defects such as light leakage and spot-like unevenness. The same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0054]
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A plan view of the liquid crystal display device of the present embodiment is almost the same as the liquid crystal display device of the first embodiment shown in FIG. 2, and a partial cross-sectional view shown in FIG. Elements have the same reference characters allotted, and detailed description thereof will be omitted.
[0055]
In the cross-sectional structure shown in FIG. 9, an insulating film 21 as a liquid crystal layer thickness adjusting layer is formed on the inner surface of the substrate main body 10A of the TFT array substrate 10, and the insulating film 21 is provided at a substantially central portion in a plan view. It has a bottom-shaped recess 21a, and an uneven shape is formed on the surface of a region surrounding the recess 21a. A rectangular frame-shaped reflection film 20 is formed in the area where the uneven shape is formed. The inner peripheral wall portion of the substantially boat-bottomed concave portion 21 forms an inclined region N shown in FIG.
Also, in the present embodiment, as in the liquid crystal display device of the third embodiment shown in FIG. 6, a reflective film 20 and a transparent electrode 19 formed in the opening region and electrically connected thereto are formed. Constitutes an electrode layer of the TFT array substrate 10. That is, the transparent electrode 19, the reflection film 20, and the alignment film 23 form a liquid crystal control layer for controlling the alignment state of the liquid crystal in the present embodiment.
[0056]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the reflective display region R is formed by forming the reflective film 20 on the surface of the insulating film 21 having the uneven shape. The transmissive display region T is formed in a region corresponding to the plane region of the substantially boat-bottom concave portion 21a. Accordingly, in the reflective display region R, the surface shapes of the reflective film 20 and the alignment film 23 are formed in accordance with the uneven shape of the insulating film 21, so that the liquid contact surface with the liquid crystal layer 50 has a curved surface shape as shown in FIG. The tilt direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied to the liquid crystal layer 50 is fixed. Further, in the transmissive display region T, the surface of the alignment film 23 forming a liquid contact surface with the liquid crystal layer 50 is formed in a curved shape along the substantially boat-shaped concave portion 21 as shown in FIG. The tilt direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied to is fixed. Therefore, even in the liquid crystal display device of the present embodiment having the above configuration, it is possible to obtain a liquid crystal display device capable of displaying with high contrast and a wide viewing angle without display defects such as light leakage and spot-like unevenness. The same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0057]
Further, in the present embodiment, an uneven shape is formed on the surface of the insulating film 21, whereby the surface shape of the reflective film 20 is formed with unevenness, so that the reflective film 20 has a scattering reflection function, The visibility of the reflective display is improved, and a bright display with a wide viewing angle is obtained.
[0058]
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the second embodiment, the example of the opening (slit) provided in the electrode has been described, but the same effect can be expected even if this is replaced with a ridge. In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal display device using a TFT as a switching element has been described. However, an active matrix type liquid crystal display device using a thin film diode (TFD) switching element is shown. The present invention can be applied to a passive matrix type liquid crystal display device and the like. In addition, specific descriptions regarding materials, dimensions, shapes, and the like of various components can be appropriately changed.
[0059]
(Electronics)
FIG. 10 is a perspective view of a mobile phone, which is an example of an electronic apparatus including a liquid crystal display device according to the present invention in a display unit. 1301, a plurality of operation buttons 1302, an earpiece 1303, and a mouthpiece 1304 are provided.
The liquid crystal display device of the above embodiment is not limited to the above-mentioned mobile phone, but may be an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, and an electronic organizer. , A calculator, a word processor, a workstation, a videophone, a POS terminal, a device equipped with a touch panel, etc., can be suitably used as image display means, and any electronic device provides a wide viewing angle and high contrast display. be able to.
[0060]
【Example】
The present inventor investigated the allowable range of a region parallel to the substrate on a liquid contact surface with the liquid crystal layer of the liquid crystal display device described in the first embodiment. Report the results. Specifically, in the liquid crystal display device having the configuration exemplified in the first embodiment, by changing the surface shape of the insulating film 21 in various ways, the TFT array substrate 10 in the reflective display region R and the transmissive display region T can be A liquid crystal display device having a parallel region of a predetermined size (a plane region in which the substrate body 10A and the alignment film 23 are parallel) is formed on the liquid contact surface with the liquid crystal layer 50, and the display when voltage is applied is displayed. Evaluation was made by visual observation from the front and oblique directions of the surface.
In this example, the transmissive display region T and the reflective display region R each have six types in which the maximum transverse length of the parallel region is 0 μm, 4.8 μm, 10.2 μm, 20.0 μm, 32.1 μm, and 49.9 μm. A total of 12 kinds of changed samples were prototyped, and the display quality of the liquid crystal display device was evaluated in the following three grades. The evaluation results are shown in Table 1 below. When the display quality was evaluated, the same results were obtained regardless of the transmissive display area and the reflective display area. In Table 1, one result was obtained for each maximum transverse length. Only show.
[0061]
：: No spot-like unevenness was observed, and display of good image quality was performed.
Δ: Some spot-like unevenness is observed.
×: Spot-like unevenness is observed on the entire display surface of the liquid crystal display device.
[0062]
[Table 1]

[0063]
As is clear from the results of Table 1, the parallel region in the liquid contact surface with the liquid crystal layer has a maximum transverse length of 20 μm or less in both the transmissive display region T and the reflective display region R. It can be seen that the tilt direction of the liquid crystal molecules at the time of voltage application can be substantially fixed, and a liquid crystal display device having generally good image quality can be realized. Further, when the thickness is preferably 10 μm or less, a liquid crystal display device having extremely good image quality in which spot-like unevenness is not observed at all can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of one dot of the liquid crystal display device.
3A is a partial cross-sectional view of the same liquid crystal display device taken along line AA ′ in FIG. 2, and FIG. 3B is a partial cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. It is.
FIG. 4 is a plan view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial sectional view of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partial sectional view of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a partial sectional view of a liquid crystal display device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial sectional view of a liquid crystal display device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
[Explanation of symbols]
9 Pixel electrode (liquid crystal control layer)
10 TFT array substrate (lower substrate)
10A board body
20 Reflective film
21 Insulating film (liquid crystal layer thickness adjusting layer)
21a recess
23 Alignment film (liquid crystal control layer)
25 Counter substrate (upper substrate)
31 Common electrode
31a opening
50 liquid crystal layer
R reflective display area
T Transparent display area

Claims

A liquid crystal layer containing liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate which are opposed to each other, and a reflective display area for performing a reflective display and a transmissive for performing a transmissive display within one dot area. A liquid crystal display device provided with a display area,
On the inner surface side of the upper substrate or the lower substrate, a liquid crystal layer thickness adjusting layer for making the liquid crystal layer thickness of the transmissive display region and the reflective display region different, and contacting the liquid crystal layer for controlling the alignment state of the liquid crystal. And a liquid crystal control layer provided by
A liquid crystal display device, wherein a liquid contact surface of the liquid crystal control layer with the liquid crystal layer is formed in a continuous curved shape in the dot region.

A liquid crystal layer containing liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate which are opposed to each other, and a reflective display area for performing a reflective display and a transmissive for performing a transmissive display within one dot area. A liquid crystal display device provided with a display area,
On the inner surface side of the upper substrate or the lower substrate, a liquid crystal layer thickness adjusting layer for making the liquid crystal layer thickness of the transmissive display region and the reflective display region different, and contacting the liquid crystal layer for controlling the alignment state of the liquid crystal. And a liquid crystal control layer provided by
Liquid crystal characterized in that a maximum transverse length of a plane region formed in parallel with the upper substrate or the lower substrate in the dot region on the liquid contact surface of the liquid crystal control layer with the liquid crystal layer is 20 μm or less. Display device.

The liquid crystal display device according to claim 2, wherein a maximum transverse length of a plane region formed in parallel with the upper substrate or the lower substrate is 10 µm or less.

On the liquid crystal control layer of the lower substrate, a resin layer having an uneven shape formed on one surface side is provided, and a reflective film is formed on the resin layer,
4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a shape of the liquid contact surface conforms to a concave-convex shape of the surface of the resin layer. 5.

The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode layer provided in the liquid crystal control layer has a slit-shaped opening.

The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5, wherein a side surface of the liquid crystal layer of the liquid crystal layer thickness adjusting layer is formed in a continuous curved shape.

7. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a color filter is provided on one of the inner surfaces of the upper substrate and the lower substrate.

The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a circularly polarized light incidence unit for causing circularly polarized light to enter each of the upper substrate and the lower substrate.

An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 1.