JP2005181828A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 画素単位毎に表示を行う液晶表示装置において、画素に対して信号を供給するための信号線付近で、液晶分子を所望の方向に配向規制可能とし、表示特性に優れた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、一対の基板１０，２５間に液晶層５０を挟持してなり、所定の画素単位毎に表示を行う液晶表示装置であって、前記液晶層５０を挟む形にて、一対の基板１０，２５の内面側には電極９，３１が形成される一方、基板２５の内面側には前記画素に対して信号を供給するための信号線１３が形成され、該信号線１３上の一部において、選択的に液晶層５０の等電位面を歪ませる電位規制手段が具備されてなることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶表示装置および電子機器に関するものである。

従来、携帯電話等に用いられる表示装置として、上基板と下基板との間に液晶層が挟持された構成の液晶表示装置が知られている。なかでも、液晶層として垂直配向タイプの液晶を用いた液晶表示装置は、広い視角特性を有するものとして知られている。このような垂直配向型の液晶表示装置では、初期状態で垂直配向した液晶を電圧印加に伴って所定方向に倒すべく、表示領域の液晶層側に突起を設けた構成が例えば非特許文献１に開示されている。
"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)

上記非特許文献１では、表示領域、特に透過表示を行う透過表示領域において液晶分子の倒れる方向を、その中央に設けた突起を用いて配向分割している。しかしながら、透過表示領域以外の領域については液晶分子の配向規制を全く考慮しておらず、特にデータ線や走査線等の画素に対して信号を送信する信号線付近における液晶分子の制御については全く触れられていない。

垂直配向型に限らず、一般の液晶表示装置において、画素に供給する信号を導通するための信号線は、１つの画素の長辺方向より非常に長いために、その上部及び周辺部で液晶の配向が制御できず、ランダムな配向が生じることとなる。これは、信号線上において、ディスクリネーションの核（配向乱れの起点）が任意の点でランダムに発生することに起因するものである。このような配向乱れは、画素内の配向にも影響を及ぼすこととなり、コントラスト低下、透過率低下等の表示不良を生じ、特に上述した配向分割を行った垂直配向型の液晶表示装置においては、突起により設計した配向制御を乱し、ざらざらとしたしみ状のむらが視認される等の表示特性の低下に繋がる惧れがある。

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、画素単位毎に表示を行う液晶表示装置において、画素に対して信号を供給するための信号線付近で、液晶分子を所望の位置で配向規制可能とし、表示特性に優れた液晶表示装置を提供することを目的としている。また、特に垂直配向モードの液晶表示装置において、画素領域内の液晶分子を配向規制するとともに、信号線付近で生じる液晶分子の配向により画素領域内の液晶分子の配向が乱れる等の不具合の生じ難い液晶表示装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、対向面側に電極が形成された一対の基板間に液晶層を挟持する液晶表示装置であって、前記一対の基板のうちの一方の基板上には、画素に対して信号を供給する信号線が形成され、前記信号線上の一部において、選択的に液晶層の等電位面を歪ませる電位規制手段が具備されてなることを特徴とする。

このような液晶表示装置によると、画素に対して信号を供給するための信号線が形成され、その信号線上の一部において、該液晶層に印加される電界の等電位面を選択的に歪ませる電位規制手段が具備されているため、該等電位面が歪んだ位置を起点として液晶分子の配向乱れが生じることとなる。つまり、電位規制手段の設計次第で、信号線上の所望位置において等電位面を選択的に歪ませることができるようになり、その位置にディスクリネーションの核を生じさせることが可能となるため、液晶分子の配向乱れの起点を所望の位置に定めることができるようになる。その結果、信号線上において液晶分子がランダムに配向し、画素内部の液晶分子の配向に影響を及ぼす等の不具合発生を防止ないし抑制することができるようになり、高コントラストで、ざらざらとしたしみ状のむらの少ない、高い表示特性を有する液晶表示装置を提供することができるようになる。

本発明の液晶表示装置において、前記電位規制手段は前記信号線を覆う絶縁膜であり、該絶縁膜は、前記信号線上に位置する部分の一部において開口部を有してなるものとすることができる。このように信号線を覆う絶縁膜について、信号線上の一部に開口部を形成すると、該開口部の形成された領域において選択的に等電位面が歪むこととなる。つまり、開口部には絶縁膜（誘電体）が形成されていないため、その開口部形成領域では高電位がかかり、その結果、該開口部の形成された領域にディスクリネーションの核を選択的に形成することが可能となる。

また、前記電位規制手段は前記信号線を覆う絶縁膜であり、該絶縁膜は、前記信号線上に位置する部分の一部が、他の部分と膜厚が異なる構成を有してなるものとすることができる。このように信号線を覆う絶縁膜について、信号線上の一部分の膜厚が、他の部分の膜厚と異なる構成とすれば、該膜厚の異なる領域において選択的に等電位面が歪むこととなり、その結果、該膜厚の異なる領域にディスクリネーションの核を選択的に形成することが可能となる。

一方、本発明の液晶表示装置において、前記信号線が形成された基板と異なる基板上には、前記電極よりも液晶層側に形成された絶縁膜が配設されてなり、該絶縁膜は、前記電位規制手段として、前記信号線上に位置する部分の一部において開口部を有してなるものとすることができる。このように信号線が形成された基板と対向する側の基板において絶縁膜を形成し、その絶縁膜について、信号線上に位置する部分の一部に開口部を形成すると、該開口部の形成された領域において選択的に等電位面が歪むこととなり、その結果、該開口部の形成された領域にディスクリネーションの核を選択的に形成することが可能となる。

また、前記信号線が形成された基板と異なる基板上には、前記電極よりも液晶層側に形成された絶縁膜が配設されてなり、該絶縁膜は、前記電位規制手段として、前記信号線上に位置する部分の一部が、他の部分と膜厚が異なる構成を有してなるものとすることができる。このように信号線が形成された基板と対向する側の基板において絶縁膜を形成し、その絶縁膜について、信号線上に位置する部分のうち一部の膜厚を、その他の部分の膜厚と異なる構成とすれば、該膜厚の異なる領域において選択的に等電位面が歪むこととなり、その結果、該膜厚の異なる領域にディスクリネーションの核を選択的に形成することが可能となる。

本発明の液晶表示装置において、前記画素に書込み信号を入力するためのデータ線と、選択信号を入力するための走査線とを有し、前記データ線上に位置する液晶層の一部において前記電位規制手段が具備されてなるものとすることができる。データ線には、常に書き込みのための電位が入力されているため、走査線に比して相対的に高電位のデータ線電位によって、不可避的にデータ線上やその周りの液晶は配向乱れが生じ易い。そこで、上述のように、データ線上に電位規制手段を具備させることで、該データ線上の配向乱れの起点を所望の位置に定めることができるようになり、一層表示特性の向上を図ることが可能となる。

また、本発明の液晶表示装置において、前記液晶層厚を面内領域毎に異ならしめるための液晶層厚調整層が配設され、該液晶層厚調整層と同一層にて形成された絶縁膜を用いて前記電位規制手段を構成することができる。この場合、液晶層厚調整層を形成するのと同一工程にて電位規制手段を形成することが可能となり、製造プロセスの簡略化を図ることができるようになる。なお、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バックライトが設けられる一方、該下基板の液晶層側には所定領域のみに選択的に形成された反射層が設けられ、該反射層が形成された領域を反射表示領域として、該反射層が形成されていない領域を透過表示領域として含むとともに、前記液晶層厚調整層が、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に配設され、前記反射表示領域の液晶層厚が前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さく構成されてなるものとすることができる。

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にて構成されてなるものとすることができる。この場合、垂直配向した液晶分子の電圧印加に伴う傾倒方向が、信号線から生じる電界の影響を受けて、予期せぬ方向に指向される不具合を回避できるようになる。つまり、信号線上に生じ得る配向乱れを、所望の位置にて生じさせることで、画素内の液晶分子に影響の少ない方向に、信号線上の液晶分子を配向させることができるようになる。特に、垂直配向した液晶分子の電圧印加に伴う傾倒方向を規制すべく突起等の配向規制手段を具備させた場合、該傾倒方向の規制に不具合の生じることないよう、所望の位置に前記電位規制手段を設けることで、配向規制手段による画素内の液晶分子の配向規制を乱す不具合が生じ難い好適な構成となる。

また、前記電位規制手段が、１つの画素に対して、少なくとも１つ形成されてなるものとすることができる。１つの画素に対して少なくとも１つ形成することで、全ての画素においてディスクリネーションの核を所望の位置に配設できるようになり、一層表示特性に優れた液晶表示装置を提供可能となる。

前記電位規制手段が、１つの信号線において所定のピッチをもって配設されてなるものとすることができる。この場合、液晶分子の配向が所定のピッチをもって生じることとなり、一層ざらざらとしたしみ状のむらが視認され難いものとなる。また、前記電位規制手段が、画素のピッチと同様のピッチをもって配設されてなるものとすれば、各画素において液晶分子の配向方向が略同一となり、一層表示特性を高めることが可能となる。さらに、前記電位規制手段が、隣接する信号線において、１つの画素の中心に対して対称の位置に配設されてなるものとすれば、画素の中心から対称な方向に液晶分子の配向が生じることとなり、この場合も一層優れた表示特性を示すこととなる。

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、しみ状のむら等の表示不良が抑えられ、高コントラストで表示特性に優れた表示部を備えた電子機器を提供することが可能となる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図において、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。

以下に示す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ダイオード（Thin Film Diode, 以下、ＴＦＤ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り、特に反射表示と透過表示とを可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。
図１は、本実施の形態の液晶表示装置１００についての等価回路を示している。この液晶表示装置１００は、データ信号駆動回路１１０及び走査信号駆動回路１２０を含んでいる。液晶表示装置１００には、信号線、すなわち複数のデータ線１３と、該データ線１３と交差する複数の走査線９とが設けられ、データ線１３はデータ信号駆動回路１１０により、走査線９は走査信号駆動回路１２０により駆動される。そして、各画素領域１５０において、データ線１３と走査線９との間にＴＦＤ素子４０と液晶表示要素１６０（液晶層）とが直列に接続されている。なお、図１では、ＴＦＤ素子４０がデータ線１３側に接続され、液晶表示要素１６０が走査線９側に接続されているが、これとは逆にＴＦＤ素子４０を走査線９側に、液晶表示要素１６０をデータ線１３側に設ける構成としても良い。

次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置１００に具備された電極の平面構造について説明する。図２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００では、データ線１３にＴＦＤ素子４０を介して接続された平面視略矩形状の画素電極３１がマトリクス状に設けられており、該画素電極３１と紙面垂直方向に対向して共通電極９が短冊状（ストライプ状）に設けられている。共通電極９は走査線からなり、データ線１３と交差する形のストライプ形状を有している。本実施の形態において、各画素電極３１が形成された個々の領域が１つのドット領域であり、該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。

ここでＴＦＤ素子４０はデータ線１３と画素電極３１とを接続するスイッチング素子であって、ＴＦＤ素子４０は、Ｔａを主成分とする第１導電膜と、第１導電膜の表面に形成され、Ｔａ_２Ｏ_３を主成分とする絶縁膜と、絶縁膜の表面に形成され、Ｃｒを主成分とする第２導電膜とを含むＭＩＭ構造を具備して構成されている。そして、ＴＦＤ素子４０の第１導電膜がデータ線１３に接続され、第２導電膜が画素電極３１に接続されている。

次に、図３に基づいて本実施の形態の液晶表示装置１００の画素構成について説明する。図３（ａ）は、液晶表示装置１００の画素構成、主として画素電極３１の平面構成を示す模式図、図３（ｂ）は、図３（ａ）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１００は、画素電極３１を備えてなるドット領域（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）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おり、各画素単位にて表示が可能な構成とされている。

図３（ｂ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００は、上基板（素子基板）２５とこれに対向配置された下基板（対向基板）１０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。一方、下基板１０の内面側には反射膜２０が部分的に形成され、該反射膜２０の形成領域においては反射表示が行われ、該反射膜２０の非形成領域（反射膜２０の開口領域）においては透過表示が行われる構成とされている。つまり、本実施の形態の液晶表示装置１００は、垂直配向モードを採用した半透過反射型の液晶表示装置である。

下基板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具備している。ここで、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。

基板本体１０Ａと反射膜２０との間に形成された絶縁膜２４は、その表面に凹凸形状２４ａを具備してなり、その凹凸形状２４ａに倣って反射膜２０の表面は凹凸形状を有している。このような凹凸形状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、広視野角の反射表示を得ることが可能とされている。なお、このような凹凸形状２４ａを具備する絶縁膜２４は、例えば樹脂レジストをパターニングし、その上にもう一層の樹脂を塗布することで得られる。また、パターニングした樹脂レジストに熱処理を加えて形状を調整しても良い。

また、反射表示領域Ｒ内に位置する反射膜２０上、及び透過表示領域Ｔ内に位置する基板本体１０Ａ上には、これら反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨って形成されるカラーフィルタ２２（図３（ｂ）では赤色着色層２２Ｒ）が設けられている。ここで、着色層２２Ｒの周縁は金属クロム等からなる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（図３（ａ）参照）。

さらに、カラーフィルタ２２上には、反射表示領域Ｒに対応する位置に絶縁膜２６が形成されている。すなわち、カラーフィルタ２２を介して反射膜２０の上方に位置するように選択的に絶縁膜２６が形成され、該絶縁膜２６の形成に伴って液晶層５０の層厚を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならしめている。絶縁膜２６は例えば膜厚が０．５μｍ〜２．５μｍ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ている。絶縁膜２６が存在しない部分（つまり透過表示領域Ｔ）の液晶層５０の厚みが１μｍ〜５μｍ程度とされ、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の厚みの約半分とされている。このように絶縁膜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（液晶層厚制御層）として機能するものである。

また、反射表示領域Ｒに形成された絶縁膜２６の平面視略中央には、該絶縁膜２６の表面から液晶層５０内部に突出してなる突起（凸状部）２９ａが形成されている。この突起２９ａは、アクリル樹脂等の誘電体からなるものであって、液晶層５０の挟持面に傾斜面を備えた凸形状を付与する凸形状付与手段として機能しており、具体的には絶縁膜２６の表面から所定の高さ（例えば０．０５μｍ〜１．５μｍ、好ましくは０．０７μｍ〜０．２μｍ程度）突出して構成されている。

一方、カラーフィルタ２２上には、透過表示領域Ｔに対応する位置に、該カラーフィルタ２２の表面から液晶層５０内部に突出してなる突起（凸状部）２９ａが形成されている。この突起２９ａは、上記反射表示領域Ｒと同様にアクリル樹脂等の誘電体からなるものであって、液晶層５０の挟持面に傾斜面を備えた凸形状を付与する凸形状付与手段として機能しており、具体的には絶縁膜２６の表面から所定の高さ（例えば０．０５μｍ〜１．５μｍ、好ましくは０．０７μｍ〜０．２μｍ程度）突出して構成されている。このような反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとに形成された突起２９ａは、それぞれ同一の製造プロセスで形成され、同一の材料であるアクリル樹脂等の有機材料からなる誘電体にて構成されている。

さらに、絶縁膜２６及び突起２９ａを含むカラーフィルタ２２上には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）からなるストライプ状の共通電極９が形成され、共通電極９上にはポリイミド等からなる配向膜２７が形成されている。配向膜２７は液晶分子を膜面に対して垂直に配向させる垂直配向膜として機能するものであって、ラビングなどの配向処理は施されていない。なお、図３において、共通電極９は紙面垂直方向に延びる形のストライプ状に形成されており、該紙面垂直方向に並んで形成されたドット領域の各々に共通の電極として構成されている。なお、本実施の形態では、反射膜２０と共通電極９とを別個に形成したが、反射表示領域Ｒにおいては金属膜からなる反射膜を共通電極の一部として用いることも可能である。また、突起２９ａの内面及び外面には共通電極９が形成されておらず、共通電極９の開口部内に突起２９ａが形成された構成とされている。

次に、上基板２５側においては、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、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるマトリクス状の画素電極３１と、ポリイミド等からなる下基板１０と同様の垂直配向処理がなされた配向膜３３とが形成されている。なお、画素電極３１には、自身の一部を部分的に切り欠いてなるスリット３２が形成されている。

また、下基板１０の外面側には位相差板１８及び偏光板１９が、上基板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（液晶層５０側）に円偏光を入射可能に構成されており、これら位相差板１８及び偏光板１９、位相差板１６及び偏光板１７が、それぞれ円偏光板を構成している。偏光板１７（１９）は、所定方向の偏光軸を備えた直線偏光のみを透過させる構成とされ、位相差板１６（１８）としてはλ／４位相差板が採用されている。このような円偏光板としては、その他にも偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板を組み合わせた構成のもの（広帯域円偏光板）を用いることが可能で、この場合、黒表示をより無彩色にすることができるようになる。また、偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板、及びｃプレート（膜厚方向に光軸を有する位相差板）を組み合わせた構成のものを用いることも可能で、一層広視角化を図ることができるようになる。なお、下基板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。

ここで、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、液晶層５０の液晶分子を配向規制するために、つまり初期状態において垂直配向にある液晶分子について、電極間に電圧を印加した際の傾倒方向を規制するために、下基板１０の内面側（液晶層側）に誘電体からなる突起２９ａが形成されている。具体的には、図３の例においては、下基板１０に形成されたカラーフィルタ２２の内面側（液晶層側）に、液晶層５０内部に突出する形の突起２９ａが反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔの双方に形成されており、略円錐台の形状を具備している。

このように形成された突起２９ａは、その凸形状（特に傾斜面）に沿って液晶分子の傾倒方向を規制するものである。すなわち、電極間に電圧が印加されていない初期状態において垂直配向にある液晶分子は、電圧が印加されると、その電界方向に交わる方向に傾倒しようとするが、本実施の形態によると、その電圧印加時の液晶分子の傾倒方向が突起２９ａの傾斜面に沿って規制されるのである。

なお、突起２９ａは、その凸形状の表面（傾斜面）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ればよく、例えば円錐状若しくは楕円錘状、又は多角錐状、円錐台状、楕円錘台状、多角錘台状、半球状にて構成されていることが好ましい。また、突起２９ａの傾斜面については、その最大傾斜角が２°〜２０°であることが好ましい。この場合の傾斜角とは、基板１０Ａの基板面（主面）と突起２９ａの傾斜面とのなす角度で、突起２９ａ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面とのなす角度を指すものとする。この場合の最大傾斜角が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、また最大傾斜角が２０°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。

一方、液晶層５０の液晶分子を配向規制するために、上基板１０の内面側（液晶層側）に形成された画素電極３１にはスリット３２が形成されている。つまり、画素電極３１にスリット３２を形成したことによって、対向する共通電極９との間に該スリット３２の形成位置に沿って斜め電界が生じ、該斜め電界によって、電圧印加時の液晶分子の傾倒方向が規制されることとなる。

なお、画素電極３１にスリット３２を形成したことにより、該画素電極３１は図３（ａ）に示すように略八角形のサブドット（島状部）３１ａ，３１ｂ，３１ｃに分割形成されており、各サブドット（島状部）３１ａ，３１ｂ，３１ｃは連結部５９によって連結されている。そして、各サブドット（島状部）３１ａ，３１ｂ，３１ｃの略中心付近であって、その対向する基板側には突起２９ａが形成されており、その結果、該突起２９ａを中心に液晶分子が八方に倒れることとなり、すなわち本実施の形態においては、サブドット（島状部）３１ａ，３１ｂ，３１ｃ毎に配向分割化された構成となっている。

次に、液晶表示装置１００の非画素領域の構成について説明する。図４は、液晶表示装置１００のデータ線１３に沿った断面模式図であって、下基板１０の基板本体１０Ａ上にはストライプ状の共通電極９が形成されてなる一方、上基板２５の基板本体２５Ａ上（基板本体２５Ａの液晶層側）には、例えば絶縁膜等（図示略）を介してデータ線１３が形成されている。なお、データ線１３上（データ線１３の液晶層側）には層間絶縁膜３７が形成され、該層間絶縁膜３７に形成されたコンタクトホール（図示略）を介してデータ線１３とＴＦＤ４０及び画素電極３１（図２及び図３参照）が接続されている。

ここで、データ線１３には、常に書き込みのための電位が入力されているため、走査線電位よりも相対的に高いデータ線電位が生じている。このようなデータ線電位によって、例えば図１２に示すような液晶分子の配向乱れが生じる惧れがある。しかも、この配向乱れは、何ら手段を施さなければデータ線１３及びその周辺でランダムに生じ、つまりディスクリネーションの核が不確定な位置に生じ得るものである。

そこで、本実施の形態では、データ線１３の液晶層側に形成された層間絶縁膜３７の所定の位置に、図４に示すような開口部３８を形成している。この開口部３８は、平面視した場合には図５に示すように、１つのドット（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）、つまり１つの画素電極３１に対して３つ形成されており、しかも１つのデータ線１３においてドットのピッチと同様のピッチをもって配設されている。つまり、各ドットにおいて開口部３８が同じ位置関係となるように配設されており、具体的には、各ドットに形成された島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対称な位置となるように、つまり、隣接するデータ線１３において、１つのドットの中心に対して対称の位置となるように、各開口部３８が形成されている。

このように各ドットに対して信号を供給するための信号線、つまり各ドットに形成されたＴＦＤ４０に対して書き込み信号を供給するためのデータ線１３に関し、そのデータ線１３上の層間絶縁膜３７において開口部３８を形成している。この場合、該開口部３８の形成領域において、液晶層５０に生じる電位の等電位面が歪むこととなり、つまり本実施形態では、層間絶縁膜３７に形成した開口部３８が、液晶層５０に生じる電位を規制する機能を具備しているのである。

以上のような構成を具備した本実施の形態の液晶表示装置１００によれば、以下のような好ましい作用・効果を発現することができるようになる。
まず、本実施形態の液晶表示装置１００では、反射表示領域Ｒに対して選択的に絶縁膜２６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、反射表示に寄与するリタデーションと透過表示に寄与するリタデーションを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が図られている。

また、一般的には、ラビング処理を施さない垂直配向膜上に配向した負の誘電率異方性を有する液晶分子に電圧を印加すると、液晶の倒れる方向に規制がないので無秩序な方向に倒れ、配向不良が生じることとなる。しかしながら、本実施の形態では、液晶分子の倒れる方向を規制する手段として、下基板１０の内面に突起２９ａを形成し、上基板２５の内面に形成した画素電極３１にはスリット３２を形成したため、突起２９ａの傾斜面（山状傾斜面）による配向規制、スリット３２に沿った斜め電界による配向規制が生じ、初期状態で垂直配向した液晶分子の、電圧印加により倒れる方向が規制されることとなる。その結果、液晶配向不良に基づくディスクリネーションの発生が抑制されるため、ディスクリネーションの発生に伴う残像や、当該液晶表示装置１００の表示面を斜め方向から観察したときにざらざらとしたしみ状のムラ等が発生し難い高品質な表示が得られるようになる。

さらに、各ドットのＴＦＤ４０に対して信号を供給するためのデータ線１３上の一部において、該液晶層５０に印加される電界の等電位面を選択的に歪ませる手段（電位規制手段）として、データ線１３上に形成された層間絶縁膜３７に開口部３８を設けているため、該等電位面が歪んだ位置を起点として液晶分子の配向乱れが生じることとなる。つまり、開口部３８の形成位置にディスクリネーションの核を生じさせることが可能となり、データ線１３上又はその周辺における液晶分子の配向乱れの起点を開口部３８の形成位置に定めることができるようになる。その結果、データ線１３上において液晶分子が予期せぬ方向に配向し、ドット内部で突起２９ａや電極スリット３２により配向規制した液晶分子に対して、配向規制を乱す等の影響を及ぼす不具合発生を防止ないし抑制することができるようになる。したがって、一層高コントラストで、ざらざらとしたしみ状のむらの少ない、高い表示特性を有するものとなる。

なお、液晶層５０に印加される電界の等電位面を選択的に歪ませる手段（電位規制手段）として、例えば図６に示すように、層間絶縁膜３７において所定位置のみを選択的に薄膜化して、薄膜部３９を形成するものとしても良い。また、図７に示すように、層間絶縁膜３７において所定位置のみを選択的に厚膜化して、厚膜部３６を形成するものとしても良い。このような薄膜部３９、厚膜部３６を形成することで、その形成位置の液晶層５０の等電位面を歪ませることが可能となる。なお、これら電位規制手段は、平面視した場合に最大外径が３μｍ以下の開口部３８、薄膜部３９、厚膜部３６とするのが良い。これよりも大きいと、その形成領域内でディスクリネーションの核がランダムな位置に生じてしまう場合があるためである。

また、これら電位規制手段としての開口部３８（薄膜部３９、厚膜部３６）は、図８に示すように各ドットにつき１つずつ形成するものとしても良い。この場合も、開口部３８（薄膜部３９、厚膜部３６）は、画素電極９のピッチと同一のピッチで形成されており、画素電極９の中心に対して対称の位置に形成されている。

さらに、電位規制手段はデータ線１３が形成された基板（上基板２５）とは異なる側の基板（下基板１０）に配設するものとしても良い。例えば図９に示すように、下基板１０の基板本体１０Ａ上に形成された共通電極９の液晶層側に絶縁膜３５を選択的に形成するものとしても良い。具体的には、データ線１３と重畳する位置の一部に選択的に絶縁膜３５を形成することで、該絶縁膜３５の形成領域において、液晶層５０の等電位面を部分的に歪ませることが可能となる。

また、図１０に示すように、共通電極９の液晶層側に層間絶縁膜３７ａを形成し、該層間絶縁膜３７ａに開口部３８ａを形成するものとしても良い。さらに、図１１に示すように層間絶縁膜３７ａの一部を選択的に厚膜化して厚膜部３６ａを設けたり、薄膜化して薄膜部（図示略）を設けるものとしても良い。なお、図９に示した絶縁膜３５や、図１０及び図１１に示した層間絶縁膜３７ａは、図３（ｂ）に示した絶縁膜２６（液晶層厚調整層）と同一層、同一材料にて形成することができる。この場合、絶縁膜２６と同一の製造工程にて絶縁膜３５、層間絶縁膜３７ａを形成することが可能となり、電位規制手段を形成する工程を省くことが可能となる。

なお、上記の構成の液晶表示装置１００を作成し、これを実施例１としてデータ線１３周辺の配向状態及び透過率を測定した。また、比較例１として、データ線１３上に層間絶縁膜を有しない液晶表示装置について、さらに比較例２として、層間絶縁膜に開口部を有しない液晶表示装置についても、同様にデータ線１３周辺の配向状態及び透過率を測定した。結果を表１に示す。なお、透過率はＡｉｒの透過率を１００％として相対値で示した。

以上の結果から、本実施の形態の液晶表示装置１００では、データ線１３上の液晶についてディスクリネーションの位置を固定できることが分かった。
一方、層間絶縁膜を有しない比較例１では、データ線電位によって、該データ線周辺の液晶の配向乱れが生じ、ディスクリネーションの核がランダムな位置に発生してしまうことが分かった。透過率も低く、ランダムな位置に発生したディスクリネーションの核が画素内の配向に影響を及ぼし、配向を乱していることが分かる。
また、比較例２では、データ線電位がある程度遮蔽されているので、ディスクリネーションの核の発生は目視では観察されなかった。しかし、透過率を比較すると、ディスクリネーションの核の位置を完全に固定できるようにした実施例１の透過率よりも若干低いことが分かった。つまり、層間絶縁膜を有するものであっても、電位規制手段としての開口部を有しない液晶表示装置は、データ線周辺の配向が若干不安定になっているものと考えられる。

［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１３は、第２の実施の形態の液晶表示装置２００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、表示モードが透過型となっている点が主に異なっている。したがって、図１３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。

液晶表示装置２００において、下基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを主体として構成される一方、該基板本体１０Ａ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）からなるストライプ状の共通電極９が形成され、共通電極９上にはポリイミド等からなる配向膜２７が形成されている。配向膜２７は液晶分子を膜面に対して垂直に配向させる垂直配向膜として機能するものであって、ラビングなどの配向処理は施されていない。なお、図１３（ｂ）において共通電極９は、紙面垂直方向に延びる形のストライプ状に形成されており、該紙面垂直方向に並んで形成されたドット領域の各々に共通の電極として構成されている。また、共通電極９には自身の一部を短冊状に切り欠いたスリット４９が形成されている。

次に、上基板２５側においては、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）には、カラーフィルタ２２（図１３（ｂ）では赤色着色層２２Ｒ）が設けられている。ここで、着色層２２Ｒの周縁は金属クロム等からなる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（図１３（ａ）参照）。また、カラーフィルタ２２上には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるマトリクス状の画素電極３１と、ポリイミド等からなる垂直配向処理がなされた配向膜３３とが形成されている。なお、上基板２５の内面側には液晶層５０に突出してなる突起２８が平面視短冊状に形成されている。

また、液晶層５０は第１の実施の形態と同様、誘電率異方性が負の液晶材料にて構成されており、つまり本実施の形態の液晶表示装置２００は、垂直配向モードを採用した透過型の液晶表示装置である。特に、本実施の形態では、初期状態で垂直配向を呈する液晶分子の傾倒方向を規制するために、スリット４９及び突起２８が形成されており、特に共通電極９に形成したスリット４９と、上基板２５内面に形成した突起２８とが互い違いの位置に形成されるように、つまり複数のスリット４９のうち隣合うスリット４９，４９の間に平面的に突起２８が位置するように配設されている。その結果、隣合うスリット間、若しくは隣合う突起間において、液晶分子の倒れる方向が不連続となる領域が形成され難く、一層高効率にディスクリネーションの発生を防止ないし抑制することが可能となる。

さらに、本実施の形態の液晶表示装置２００においても、第１の実施の形態と同様、データ線１３の液晶層側に形成された層間絶縁膜（図示略）の所定の位置に開口部３８が形成されている。この開口部３８は、平面視した場合には図１３（ａ）に示すように、１つのドット（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）、つまり１つの画素電極３１に対して１つ形成されており、しかも１つのデータ線１３においてドットのピッチと同様のピッチをもって配設されている。

この場合も、該開口部３８の形成領域において、液晶層５０に生じる電位の等電位面を歪ませることが可能となる。したがって、開口部３８の形成位置にディスクリネーションの核を生じさせることが可能となり、データ線１３上又はその周辺における液晶分子の配向乱れの起点を開口部３８の形成位置に定めることができるようになる。その結果、データ線１３上において液晶分子が予期せぬ方向に配向し、ドット内部で突起２８や電極スリット４９により配向規制した液晶分子に対して、配向規制を乱す等の影響を及ぼす不具合発生を防止ないし抑制することができるようになる。したがって、一層高コントラストで、ざらざらとしたしみ状のむらの少ない、高い表示特性を有するものとなる。

［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１４は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１４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、使用環境によらずに明るく、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。

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。例えば透過型、反射型、半透過反射型のいずれに対しても本発明の構成を適用可能で、スイッチング素子としてＴＦＤ又はＴＦＴのいずれをも選択可能であり、突起又はスリットの組み合わせも、上述した各実施の形態のいずれをも選択することが可能である。スイッチング素子としてＴＦＴを用いた場合には、データ線以外にも走査線上に本発明の電位規制手段を具備させることができる。さらに、垂直配向タイプの液晶表示装置以外にも、ＴＮタイプ、ＳＴＮタイプの液晶表示装置にも本発明を適用可能である。

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。 同、液晶表示装置の電極構成を示す平面模式図。 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。 データ線に沿った断面構造を示す断面模式図。 データ線に沿った平面構造を示す平面模式図。 電位規制手段の変形例を示す断面模式図。 電位規制手段の変形例を示す断面模式図。 電位規制手段の変形例を示す平面模式図。 電位規制手段を下基板側に配設した例を示す断面模式図。 電位規制手段を下基板側に配設した例を示す断面模式図。 電位規制手段を下基板側に配設した例を示す断面模式図。 データ線周辺の配向乱れを示す平面模式図。 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。 本発明の電子機器の一例を示す斜視図。

符号の説明

９…共通電極（ストライプ電極、走査線）、１０…下基板（対向基板）、１０Ａ…基板本体、１３…データ線（信号線）、２５…上基板（対向基板）、２５Ａ…基板本体、３１…画素電極、３７…層間絶縁膜（絶縁膜）、３８…開口部、４０…ＴＦＤ（スイッチング素子）、５０…液晶層

Claims (15)

1. 対向面側に電極が形成された一対の基板間に液晶層を挟持する液晶表示装置であって、
   前記一対の基板のうちの一方の基板上には、画素に対して信号を供給する信号線が形成され、
   前記信号線上の一部において、選択的に液晶層の等電位面を歪ませる電位規制手段が具備されてなることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記電位規制手段は前記信号線を覆う絶縁膜であり、
   該絶縁膜は、前記信号線上に位置する部分の一部において開口部を有してなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記電位規制手段は前記信号線を覆う絶縁膜であり、
   該絶縁膜は、前記信号線上に位置する部分の一部が、他の部分と膜厚が異なる構成を有してな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。
4. 前記信号線が形成された基板と異なる基板上には、前記電極よりも液晶層側に形成された絶縁膜が配設されてなり、
   該絶縁膜は、前記電位規制手段として、前記信号線上に位置する部分の一部において開口部を有してな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。
5. 前記信号線が形成された基板と異なる基板上には、前記電極よりも液晶層側に形成された絶縁膜が配設されてなり、
   該絶縁膜は、前記電位規制手段として、前記信号線上に位置する部分の一部が、他の部分と膜厚が異なる構成を有してな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。
6. 前記電位規制手段として、前記信号線が形成された基板とは異なる基板側において、該基板の電極よりも液晶層側であって、且つ前記信号線上の一部に位置するように絶縁膜が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記画素に書込み信号を入力するためのデータ線と、選択信号を入力するための走査線とを有し、前記データ線上に位置する部分において前記電位規制手段が具備されてなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記液晶層厚を面内領域毎に異ならしめるための液晶層厚調整層が形成され、該液晶層厚調整層と同一層にて形成された絶縁膜を用いて前記電位規制手段が形成されてなることを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 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バックライトが設けられる一方、該下基板の液晶層側には所定領域のみに選択的に形成された反射層が設けられ、該反射層が形成された領域を反射表示領域として、該反射層が形成されていない領域を透過表示領域として含むとともに、
   前記液晶層厚調整層が、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に配設され、前記反射表示領域の液晶層厚が前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さく構成されてなることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
10. 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にて構成されてなることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
11. 前記電位規制手段が、１つの画素に対して、少なくとも１つ形成されてなることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
12. 前記電位規制手段が、１つの信号線において所定のピッチをもって配設されてなることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
13. 前記電位規制手段が、画素のピッチと同様のピッチをもって配設されてなることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 前記電位規制手段が、隣接する信号線において、１つの画素の中心に対して対称の位置に配設されてなることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
15. 請求項１ないし１４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。

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