JP2004279566A

JP2004279566A - 液晶表示装置および電子機器

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Publication number: JP2004279566A
Application number: JP2003068340A
Authority: JP
Inventors: Osamu Okumura; 治奥村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: CN100428011C; KR20040081360A; TW200424621A; TWI257498B; CN1530695A; KR100683371B1; JP3849659B2; US7126657B2; US20040227876A1

Abstract

【課題】透過表示及び反射表示の双方について明るく広視野角の表示を実現可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置は、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとを具備してなり、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を具備して構成されている。ここで、液晶を駆動する電極９，３１には、液晶分子の配向を規制するためのスリット状開口部９４、凸状部３７が形成され、さらに透過表示領域Ｔの液晶層厚を反射表示領域Ｒの液晶層厚よりも大きく構成するための絶縁膜２６が、基板１０Ａと液晶層５０との間に形成されている。この絶縁膜２６は、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒ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２６ａを備えてなり、その傾斜面２６ａの長手方向と、開口部９４、凸状部３７の長手方向とが平面的に交差して配置されている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に反射モードと透過モードの双方で表示を行う半透過反射型の液晶表示装置において、高コントラスト、広視野角の表示が得られる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置として、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、暗い場所では透過型液晶表示装置と同様にバックライトにより表示を視認可能にした半透過反射型液晶表示装置が提案されている。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窓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知られている。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て表示に寄与する。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、反射膜の窓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て表示に寄与する。したがって、反射膜の形成領域のうち、窓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。
【０００３】
ところが、従来の半透過反射型液晶表示装置には、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液晶表示装置を提案した。その特徴は、以下の３つである。
（１）誘電率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（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）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。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４２２２６号公報
【非特許文献１】
”ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅＬＣＤｆｏｒｈｉｇｈｃｏｎｔｒａｓｔａｎｄｗｉｄｅｖｉｅｗｉｎｇａｎｇｌｅｂｙｕｓｉｎｇｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃａｌｉｇｎｍｅｎｔ”，Ｍ．Ｊｉｓａｋｉｅｔａｌ．，ＡｓｉａＤｉｓｐｌａｙ／ＩＤＷ’０１，ｐ．１３３−１３６（２００１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されたようなマルチギャップ構造は、透過表示領域と反射表示領域の電気光学特性（透過率−電圧特性、及び反射率−電圧特性）を揃える上で有効な手段である。何故ならば、透過表示領域では光が液晶層を１回のみ通過するのに対し、反射表示領域では光が液晶層を２回通過するからである。
【０００６】
ところでＪｉｓａｋｉらが採用した配向分割の方法は、突起とマルチギャップの段差を利用した大変巧妙な方法である。しかしながら、この方法には２つの大きな問題がある。１つは、透過表示領域中央に設けた突起とマルチギャップの段差部との距離が一定以上離れると、電圧を印加したときに液晶分子が所定の方向に倒れなくなることであり、したがって透過表示領域の八角形は十分小さくなければならない。もう１つは、反射表示領域の液晶の倒れる方向が十分に制御されていないということである。液晶が無秩序な方向に倒れると、異なる液晶配向領域の境界にディスクリネーションが現れ、残像等の原因となる。また、液晶の各々の配向領域は異なる視角特性を有するため、斜め方向から液晶装置をみたときに、ざらざらとしたしみ状のむらとして見えるという問題が生じる場合もある。
【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、透過表示及び反射表示の双方について残像やしみ状のむら等の表示不良発生を抑え、さらには明るく広視野角の表示を実現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】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶からなる一方、前記一対の基板の液晶層側には該液晶を駆動するための電極がそれぞれ形成され、その少なくとも一方の基板側の電極には、前記液晶の配向を規制する配向規制手段として、該電極の一部を長手状に開口して形成したスリット状の開口部、及び／又は該電極上に形成された誘電体からなる長手状の凸状部が形成されてなるとともに、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間には、前記透過表示領域の液晶層厚を前記反射表示領域の液晶層厚よりも大きく構成するための液晶層厚調整層が形成され、該液晶層厚調整層は、前記透過表示領域と前記反射表示領域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てなり、前記開口部及び／又は凸状部の長手方向と前記液晶層厚調整層の傾斜面の長手方向とが、平面的に交差して配置されていることを特徴とする。なお、この場合の「平面的に交差する」とは、例えば基板法線方向から見た場合に各部材が交差していることを示している。
【０００９】
従来、垂直配向状態にある液晶分子について電圧印加時に倒れる方向を規制する方法として「スリットによる方法」、「突起による方法」、「段差部による方法」が知られている。「スリットによる方法」は、電極に細長い開口部（スリット）を形成し斜め電界を発生させる方法である。「突起による方法」は、電極上に形成した傾斜面をもつ凸部によって一部の液晶分子を斜め方向に配向させる方法である。また、「段差による方法」は、電極下に設けられた段差部によって液晶分子を斜め方向に配向させ、さらに斜め電界も発生させて液晶分子を斜め方向に配向させる方法である。ここで、「スリットによる方法」及び「突起による方法」は、作用こそ異なるものの類似の機能を有している。一方、「段差による方法」は、「スリットによる方法」及び「突起による方法」に比して、配向規制力が格段に弱い。これは、段差部における液晶分子の配向方向と電界の方向とが、いずれも段差部の傾斜に垂直な方向に傾くためである。
【００１０】
このような背景のもと、本発明では上述のように、段差部たる液晶層厚調整層の傾斜面の長手方向と配向規制手段としての開口部（スリット）及び／又は凸状部（突起）の長手方向とを平面的に交差して配置したため、液晶分子の倒れる方向が段差部たる液晶層厚調整層の傾斜面による影響を殆ど受けず、主として開口部及び／又は凸状部により規制されることとなる。すなわち、本発明では、液晶層厚調整層による配向規制は、開口部及び／又は凸状部による配向規制にて打ち消されることとなるため、液晶分子が無秩序な方向に倒れるという不具合が生じ難くい構成となり、開口部及び／又は凸状部により液晶分子の倒れる方向が高く規制されることとなる。その結果、電極間に電圧を印加したときにディスクリネーションが生じ難く、残像等の表示不良発生が抑制されるとともに、斜め方向から表示面を見たときにざらざらとしたしみ状のむらが視認される等の不具合も発生し難いものとなる。
【００１１】
なお、液晶層厚調整層の傾斜面の長手方向と開口部及び／又は凸状部の長手方向とを平面的に交差して配置することにより、長手状に延びる開口部及び／又は凸状部は、少なくとも反射表示領域と透過表示領域に跨って形成されることとなる。ここで、開口部及び／又は凸状部の長手方向と液晶層厚調整層の傾斜面の長手方向とは、基板の法線方向から平面視した場合に３０°〜９０°の角度をなして交差していることが一層好ましく、交差角が３０°未満の場合、液晶層厚調整層の傾斜面による配向規制の影響が生じ、該交差付近において液晶分子の配向不良が生じる場合がある。
【００１２】
また、傾斜面と基板平面とのなす角は２°〜３０°の範囲とすることができる。該角度が２°未満の場合、液晶層厚を調整するのに必要な傾斜面の面積が大きくなり過ぎて、透過率或いは反射率の低下に繋がる場合がある一方、３０°を超えると、該傾斜面による液晶分子の配向規制力が大きくなる場合があり、開口部及び／又は凸状部による液晶分子の配向規制に悪影響を及ぼし、配向不良を生じる惧れがある。
【００１３】
本発明の液晶表示装置においては、前記一対の基板として上基板と下基板とを含み、前記下基板の液晶層と反対側には透過表示用のバックライトが設けられ、前記下基板と前記液晶層との間には、前記反射表示領域に選択的に形成された反射膜を配設することができ、この場合、透過表示及び反射表示を一層確実に実現することが可能となる。
【００１４】
なお、本発明においては、液晶層厚調整層の存在によって反射表示領域の液晶層の厚みが透過表示領域の液晶層の厚みよりも小さくされ、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可能とされている。
【００１５】
また、本発明において配向規制手段は、前記垂直配向した液晶分子の電界変化に基づいて倒れる方向を規制する構成を具備しているものとすることができ、この場合、垂直配向した液晶分子を所定方向に規則的に倒れるようにすることが可能となる。その結果、液晶分子の配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じ難く、光抜け等の表示不良を回避することが可能となり、表示特性の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。なお、液晶分子の倒れる方向を規制する構成としては、具体的には、凸状部を形成する場合には、その表面を液晶分子の垂直配向方向に対して所定の角度だけ傾斜するように構成するものとすることができる。
【００１６】
次に、本発明の電子機器は、上記記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。このような電子機器によると、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには明るく視野角の広い表示部を備えた電子機器を提供することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。
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（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ，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。
【００１８】
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アレイ基板の相隣接する複数のドットの構造を示す平面図、図３は同、液晶装置の構造を示す概略平面図（上段）及び概略断面図（下段）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。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態の液晶表示装置において、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。
【００２０】
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。
【００２１】
次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶装置を構成するＴＦＴアレイ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、複数の矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）がマトリクス状に設けられており、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。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を囲むように配設されたデータ線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。
【００２２】
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１ａ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１ａ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１ａのうち、チャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
【００２３】
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。
【００２４】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ａのチャネル領域を含む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。
【００２５】
また、図２に示すように、一つのドット領域の中央部には反射膜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となり、その反射膜２０が形成されていない領域、すなわち反射膜２０の開口部２１内が透過表示領域Ｔとなる。
【００２６】
次に、図３に基づいて本実施の形態の液晶表示装置の構造について説明する。図３（ａ）は本実施の形態の液晶表示装置について一画素の構成を示す平面模式図で、図３（ｂ）は図３（ａ）の平面図のうち赤色のドットに対応する部分の断面模式図である。
【００２７】
本実施の形態の液晶表示装置は、図２に示したようにデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等にて囲まれた領域の内側に画素電極９を備えてなるドット領域を有している。このドット領域内には、図３（ａ）に示すように一のドット領域に対応して３原色のうちの一の着色層が配設され、３つのドット領域（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）で各着色層２２Ｂ（青色），２２Ｇ（緑色），２２Ｒ（赤色）を含む画素を形成している。
【００２８】
一方、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置は、ＴＦＴアレイ基板１０とこれに対向配置された対向基板２５との間に初期配向状態が垂直配向をとる液晶、すなわち誘電率異方性が負の液晶材料からなる液晶層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が絶縁膜２４を介して部分的に形成された構成をなしている。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、すなわち反射膜２０の開口部２１内が透過表示領域Ｔとなる。
【００２９】
このように本実施の形態の液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層を備える垂直配向型液晶表示装置であって、反射表示及び透過表示を可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。なお、絶縁層２４の表面は凹凸形状とされており、その凹凸形状に倣って反射膜２０の表面は凹凸部を有する。このような凹凸により反射光が散乱されるため、外部からの映り込みが防止され、広視野角の表示を得ることが可能とされている。
【００３０】
また、基板本体１０Ａ上には絶縁膜２６が形成され、特に反射表示領域Ｒにおいて絶縁膜２４及び反射膜２０を覆う形にて選択的に形成されている。この反射表示領域Ｒに選択的に形成された絶縁膜２６は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの境界付近において自身の膜厚が連続的に変化するべく傾斜面２６ａを有している。なお、この傾斜面２６ａの形成領域には反射膜２０が形成されておらず、したがって該傾斜面２６ａの形成領域は透過表示領域Ｔに含まれるものである。ここで絶縁膜２６は例えば膜厚が２〜３μｍ程度のアクリル樹脂等の有機膜からなり、該絶縁膜２６が形成されない透過表示領域Ｔの液晶層５０の厚みが４〜６μｍ程度で、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。
【００３１】
このように本実施の形態の液晶表示装置では、液晶層５０の層厚が、透過表示領域Ｔよりも反射表示領域Ｒにおいて相対的に小さく構成され、絶縁膜２６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。この液晶層厚調整層の存在により、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の厚みよりも小さくすることができ、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、これにより高コントラストの表示を得ることが可能とされている。なお、基板本体１０Ａの表面と絶縁膜２６の傾斜面２６ａとのなす角度は約２°〜３０°程度とされている。また、絶縁膜２６としては、例えば反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔに跨って構成するものとすることもでき、この場合、反射表示領域Ｒに相対的に厚膜の層を形成し、傾斜面２６ａを介して透過表示領域Ｔに相対的に薄膜の層を形成すれば良い。
【００３２】
そして、絶縁膜２６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（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ，以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる画素電極９、ポリイミド等からなる配向膜（図示略）が形成されている。なお、本実施の形態では、反射膜２０と画素電極９とを別個に設けて積層したが、反射表示領域Ｒにおいては金属膜からなる反射膜を画素電極として用いることも可能である。さらに、液晶層厚調整層としての絶縁膜２６に対して、反射表示領域Ｒに相当する位置において凹凸形状を付与し、反射膜２０に散乱機能を付与することも可能である。
【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（基板本体２５Ａの液晶層側）に、カラーフィルタ２２（図３（ｂ）では赤色着色層２２Ｒ）が形成されている。着色層２２Ｒの周縁はブラックマトリクスＢＭにて囲まれ、ブラックマトリクスＢＭにより各ドット領域Ｄ１，Ｄ２、Ｄ３の境界が形成されている。そして、カラーフィルタ２２の液晶層側には樹脂製のオーバーコート層（図示略）が形成され、オーバーコート層の更に液晶層側に、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（図示略）が形成されている。
【００３４】
ここで、本実施の形態の液晶表示装置は、画素電極９の一部にスリット９４を具備して構成されている。この場合、当該スリット９４の形成領域において電極９，３１間に斜め電界が生じることとなり、該斜め電界に沿って液晶分子の倒れる方向を規制することが可能となる。ここで、画素電極９にスリット９４を形成する代わりに、例えば該画素電極９上に、所定の傾斜面を具備した樹脂性の突起を形成した場合にも、液晶分子の倒れる方向を規制することが可能である。
【００３５】
また、対向基板２５の配向膜形成面（すなわち液晶層の接面）には樹脂製の突起３７が形成されている。突起３７は、基板平面（液晶分子の垂直配向方向）に対して所定角度の傾斜面３７ａを備え、該傾斜面３７ａの方向に沿って、液晶分子の配向、特に垂直配向した液晶分子の倒れる方向が規制される構成となっている。ここで、対向基板２５の共通電極３１上に突起３７を形成する代わりに、例えば共通電極３１にスリットを形成した場合にも、液晶分子の倒れる方向を規制することが可能である。
【００３６】
そして、本実施の形態の液晶表示装置では、これら液晶分子の倒れる方向を規制する配向規制手段としての突起３７及びスリット９４が、上述した絶縁膜２６の傾斜面２６ａと平面的に交差するように配設されている。すなわち、当該液晶表示装置の基板法線方向から眺めた場合に、上記突起３７及びスリット９４と傾斜面２６ａとが所定角度θにて交差するように構成されている。
【００３７】
ここで、配向規制手段たる突起３７は所定の傾斜面を備えるが、その最大傾斜角は２°〜３０°とされている。この場合の傾斜角とは、基板１０Ａと突起３７の傾斜面とのなす角度で、突起３７が曲表面を有している場合には、その曲表面に接する面と基板とのなす角度を指すものとする。傾斜面の最大傾斜角が２°未満の場合、液晶分子の倒れる方向を規制するのが困難となる場合があり、また傾斜面の最大傾斜角が３０°を超えると、その部分から光漏れ等が生じコントラスト低下等の不具合が生じる場合がある。
【００３８】
次に、ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２５の双方の電極９、３１には、ともに垂直配向処理が施されている。さらに、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側には位相差板１８及び偏光板１９が、対向基板２５の外面側にも位相差板１６及び偏光板１７が形成されており、基板内面側に円偏光を入射可能に構成されている。偏光板１７（１９）と位相差板１６（１８）の構成としては、偏光板とλ／４位相差板を組み合わせた円偏光板、若しくは偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板を組み合わせた広帯域円偏光板、又は偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板と負のＣプレート（膜厚方向に光軸を有する位相差板）からなる視角補償板を採用することができる。なお、ＴＦＴアレイ基板１０に形成された偏光板１９の外側には透過表示用の光源たるバックライト１５が設けられている。
【００３９】
このような本実施の形態の液晶表示装置によれば、画素電極９にスリット９４を、さらに共通電極３１上に突起３７を形成したため、垂直配向した液晶分子の倒れる方向が該突起３７及びスリット９４にて規制されることとなり、したがって電極９，３１間に電圧を印加したときにディスクリネーションが生じ難く、残像等の表示不良発生が抑制されるとともに、斜め方向から表示面を見たときにざらざらとしたしみ状のむらが視認される等の不具合も発生し難くなる。
【００４０】
さらに、これら突起３７及びスリット９４を傾斜面２６ａと平面的に交差する構成としたため、液晶分子の倒れる方向が傾斜面２６ａによる影響を殆ど受けず、主として突起３７及び／又はスリット９４により規制されることとなる。すなわち、絶縁膜２６の傾斜面２６ａによる配向規制は非常に弱いため、突起３７或いはスリット９４が主体となって液晶分子の配向規制が行われることが良好な配向規制を確保する上で好ましいが、本実施の形態のように突起３７及びスリット９４を傾斜面２６ａと交差する構成とした場合には、該傾斜面２６ａによる配向規制が突起３７及びスリット９４による配向規制にて打ち消されることとなり、図４に示したように、突起３７及びスリット９４に沿って液晶分子を良好に配向させることが可能となる。つまり、傾斜面２６ａによる配向規制力が、突起３７及びスリット９４により配向規制力に対して無視できる程度となり、その傾斜面２６ａの配向規制力に基づく液晶分子の若干無秩序な配向が生じ難くなるのである。その結果、本実施の形態の液晶表示装置では、電極９，３１間に電圧を印加したときにディスクリネーションが一層生じ難く、残像等の表示不良発生が抑制されるとともに、斜め方向から表示面を見たときにざらざらとしたしみ状のむらが視認される等の不具合も発生し難く、透過表示及び反射表示の双方で均一且つ広視野角の表示を得ることが可能となる。
【００４１】
なお、詳しくは絶縁膜２６の傾斜面２６ａの長軸と、突起３７及び／又はスリット９４の長軸とのなす角度θが、３０°〜９０°（本実施の形態では４５°）の角度をなして交差していることが一層好ましい。交差角θが３０°未満の場合、絶縁膜２６の傾斜面２６ａによる配向規制の影響が生じ、該交差付近において液晶分子の配向不良が生じる場合があるからである。
【００４２】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図５は、第２の実施の形態の液晶表示装置について、平面図及び断面図を示すもので第１の実施の形態の図３に相当する模式図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と同様であり、対向基板２５側の配向規制手段として突起３７の代わりに共通電極３１にスリット３４を形成した点と、反射膜２０の開口形状とが大きく異なっている。したがって、図５においては図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４３】
本実施の形態の液晶表示装置は、第１の実施の形態とは異なり対向基板２５の共通電極３１にスリット３４を形成して、画素電極９と共通電極３１との間に斜め電界を生じさせ、液晶分子の配向規制を行う構成とした。更に第１の実施の形態と異なり、透過表示領域ＴをドットＤ１，Ｄ２，Ｄ３の中央に配設するべく、反射膜２０を各ドットＤ１，Ｄ２，Ｄ３の周縁に枠状に配設し、各ドットＤ１，Ｄ２，Ｄ３の中央に矩形状の開口部２１を具備する構成とした。したがって、本実施の形態の液晶表示装置では、透過表示領域Ｔが反射表示領域Ｒにて囲まれる構成となる。
【００４４】
この場合、反射表示領域Ｒが隣接画素の影響を遮るため、隣接画素間の横電界や、ＴＦＴアレイ基板１０と対向基板２５との組立てズレに伴う透過表示への影響が小さくなり、透過表示で高いコントラストを得ることが可能となる。その反面、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒの境界付近、すなわち傾斜面２６ａを第１の実施の形態に比して多数のスリット９４，３４が横切るため、液晶分子の配向に対する影響が懸念されたが、図示したように交差角θを約４５°に設定することで、何ら問題なく液晶分子の配向方向を規制することができた。
【００４５】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図６は、第３の実施の形態の液晶表示装置について、平面図及び断面図を示すもので第１の実施の形態の図３に相当する模式図であり、図７は図６のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第２の実施の形態と同様であり、電極９，３１に形成したスリットの配置と反射膜２０の開口形状とが大きく異なっている。したがって、図６及び図７においては図５と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４６】
本実施の形態の液晶表示装置は、第２の実施の形態とは異なり対向基板２５の共通電極３１に形成したスリット３４を、傾斜面２６ａとの交差角θが略９０°となるように設計した。また、ＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９においては、隣接画素間のＩＴＯが形成されていない領域を、配向規制用スリットとして用いた。
【００４７】
この場合も、画素電極９と共通電極３１との間に斜め電界が生じ、液晶分子の配向規制が行われる。また、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒの境界付近、すなわち傾斜面２６ａと、スリット３４との交差角θを約９０°に設定したため、配向乱れも極めて生じ難い構成となった。さらに、ＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９において、隣接画素間を配向規制用スリットとして用いたため、スリット領域が第１及び第２の実施の形態に比して小さくなり、より明るい表示を得ることが可能となった。
【００４８】
［電子機器］
次に、本発明の上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。このような携帯電話等の電子機器の表示部に、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた場合、使用環境によらず明るく、透過表示及び反射表示の双方でコントラストが高く、広視野角の液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００４９】
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（ＴｈｉｎＦｉｌｍＤｉｏｄｅ，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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の等価回路図。
【図２】同、液晶表示装置のドットの構造を示す平面図。
【図３】同、液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。
【図４】同、液晶表示装置の作用を示す説明図。
【図５】第２の実施の形態の液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。
【図６】第３の実施の形態の液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。
【図７】図６のＡ−Ａ’断面を示す模式図。
【図８】本発明の電子機器の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…反射膜、２１…開口部、２２…カラーフィルタ層、２５…対向基板、２６…絶縁膜（液晶層厚調整層）、２６ａ…傾斜面、３１…共通電極、３４…スリット（スリット状開口部、配向規制手段）、３７…突起（凸状部、配向規制手段）、５０…液晶層、９４…スリット（スリット状開口部、配向規制手段）、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域

Claims

一対の基板間に液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶からなる一方、前記一対の基板の液晶層側には該液晶を駆動するための電極がそれぞれ形成され、その少なくとも一方の基板側の電極には、前記液晶の配向を規制する配向規制手段として、該電極の一部を長手状に開口して形成したスリット状の開口部、及び／又は該電極上に形成された誘電体からなる長手状の凸状部が形成されてなるとともに、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間には、前記透過表示領域の液晶層厚を前記反射表示領域の液晶層厚よりも大きく構成するための液晶層厚調整層が形成され、該液晶層厚調整層は、前記透過表示領域と前記反射表示領域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てなり、
前記開口部及び／又は凸状部の長手方向と前記液晶層厚調整層の傾斜面の長手方向とが、平面的に交差して配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記開口部及び／又は凸状部の長手方向と前記液晶層厚調整層の傾斜面の長手方向とが、前記基板の法線方向から平面視した場合に３０°〜９０°の角度をなして交差していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記傾斜面と前記基板平面とのなす角が２°〜３０°であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記一対の基板として上基板と下基板とを含み、前記下基板の液晶層と反対側には透過表示用のバックライトが設けられ、前記下基板と前記液晶層との間には、前記反射表示領域に選択的に形成された反射膜が配設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記開口部及び／又は凸状部は、前記垂直配向した液晶分子の電界変化に基づいて倒れる方向を規制する構成を具備していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。