JP2006011362A - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半透過型ＬＣＤの高品質化の実現。
【解決手段】画素電極２００を備える第１基板１００と共通電極３２０を備える第２基板３００との間に、垂直配向型の液晶層４００が封入され、各画素領域は、反射領域２２０と透過領域２１０とを有し、液晶層４００への入射光の位相差を制御する該液晶層の厚さ（ギャップ）ｄが、反射領域２２０でのギャップｄｒを透過領域２１０でのギャップｄｔより小さくするギャップ調整部を第１基板側又は第２基板側に備える。また、画素領域内には液晶の配向を１画素領域内で分割する配向制御部５００が第１基板側又は第２基板側のいずれか又は両方に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各画素に反射領域と透過領域の両方が設けられた半透過型の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（以下ＬＣＤという）は薄型で低消費電力であるという特徴を備え、現在、コンピュータモニターや、携帯情報機器などのモニターとして広く用いられている。このようなＬＣＤは、一対の基板間に液晶が封入され、それぞれの基板に形成され電極によって間に位置する液晶の配向を制御することで表示を行うものであり、ＣＲＴ（陰極線管）ディスプレイや、エレクトロルミネッセンス(以下、ＥＬ）ディスプレイ等と異なり、原理上自ら発光しないため、観察者に対して画像を表示するには光源を必要とする。

そこで、透過型ＬＣＤでは、各基板に形成する電極として透明電極を採用し、液晶表示パネルの後方や側方に光源を配置し、この光源光の透過量を液晶パネルで制御することで周囲が暗くても明るい表示ができる。しかし、常に光源を点灯させて表示を行うため、光源による電力消費が避けられないこと、また昼間の屋外のように外光が非常に強い環境下では、十分なコントラストが確保できないという特性がある。

一方、反射型ＬＣＤでは、太陽や室内灯等の外光を光源として採用し、液晶パネルに入射するこれらの周囲光を、非観察面側の基板に形成した反射電極によって反射する。そして、液晶層に入射し反射電極で反射された光の液晶パネルからの射出光量を画素ごとに制御することで表示を行う。このように反射型ＬＣＤは、光源として外光を採用するため、透過型ＬＣＤと異なり光源による電力消費がなく非常に低消費電力であり、また屋外など周囲が明るいと十分なコントラストが得られるが、逆に、外光がないと表示が見えないという特性がある。

そこで、最近、屋外でも見やすく、かつ暗いところでも観察の可能なディスプレイとして、例えば下記特許文献１や特許文献２に示されるように反射機能と光透過機能の両方を備えた半透過型ＬＣＤが提案がされ、着目されている。この半透過型ＬＣＤでは、一画素領域内に透過領域と反射領域を設けることで透過機能と反射機能の両立を図っている。

特開平１１−１０１９９２号公報 特開２００３−２５５３９９号公報

このように屋外での視認性と、暗い状況下での視認性を両立することができるため、例えば携帯型の情報機器などのディスプレイとして上記半透過型ＬＣＤを採用することは非常に有用である。

しかし、この携帯型情報機器などにおいて、想定される観察状況が多様であり、様々な観察状況（特に様々な観察角度）においても高品質の表示を行うためには、視野角を拡大することが必要となる。

また、半透過型ＬＣＤでは、一画素内を透過領域と反射領域に分けて半透過性を実現するため、１画素当たりにおける透過特性、反射特性は、透過型ＬＣＤより低く、また反射型ＬＣＤより低くなるため、それぞれの表示領域（透過領域、反射領域）における表示品質を高めるには、いずれの領域においても一層高いコントラストを実現すること必要となってくる。

しかし、半透過型ＬＣＤにおいては、まだ透過機構と反射機構を両立させるための構成の改良に留まっており、視野角の拡大やコントラストの向上等、表示品質の向上のための試みはまだ行われていない。

本発明は、半透過型ＬＣＤにおいて高い表示品質を実現することを目的とする。

本発明は上記のような半透過型ＬＣＤを実現することができ、以下のような特徴を備える。

即ち、複数の画素を備え、第１電極を備える第１基板と第２電極を備える第２基板との間に、垂直配向型の液晶層が封入された液晶表示装置であって、各画素領域は、反射領域と透過領域とを有し、前記反射領域においては、前記第１基板側又は前記第２基板側の少なくとも一方に、液晶層への入射光の位相差を制御する該液晶層の厚さで規定されるギャップが、前記反射領域での前記ギャップを前記透過領域での前記ギャップよりも小さくするためのギャップ調整部を有し、さらに、前記画素領域内には、液晶の配向方向を１画素領域内で分割するための配向制御部を、前記第１基板側又は第２基板側のいずれか又は両方に有する。

このように、半透過型ＬＣＤにおいて、垂直配向型の液晶層を採用することで、例えばよく知られたＴＮ（Twisted Nematic）液晶などと比較してその応答性を高め、かつ高コントラストの表示を実現することができる。また、垂直配向型の液晶では、プレチルトをつけた上で配向制御がなされる上記ＴＮ液晶などと比べ、液晶の配向を基板平面に対して平行か垂直に制御するため、原理的に視覚依存性が低く、ＴＮ液晶に比較してその視野角を拡大することができる。さらに、本発明では、液晶の配向方向を１画素領域内で分割するための配向制御部を１画素領域内に設けているので、ＬＣＤを様々な角度から観察した場合にも、その観察位置において、分割されたいずれかの領域がその最適な視野角の範囲内に入る可能性が高まり、１画素の視野角を一層拡大することが可能となる。従って、周囲が暗くても、明るくても、高速かつ広視野角で、さらにコントラスト比の高い表示を実現することができる。

また、単純に計算しても、入射光が２回通過する反射領域と、１回しか通過しない透過領域とでは液晶層中でのトータル光路長が異なるが、ギャップ調整部を１画素領域内に設けることで、反射領域と透過領域とで、それぞれ最適な液晶層の厚さ（セルギャップ）を得ることができる。よって、反射領域でも透過領域でも色つきなどがなく、かつ最適な反射率、透過率を実現でき、明るくかつ色再現性の良い表示が可能となる。

本発明の他の態様では、上記半透過型ＬＣＤにおいて、前記配向制御部は、前記第１電極または前記第２電極のいずれか又は両方に形成された電極不在部を備える。

あるいは、上記配向制御部は、前記第１基板側または前記第２基板側のいずれか又は両方から前記液晶層に向かって突出する突起部を備える。なお、一画素領域内で、この配向制御部として、電極不在部及び突起部の両方が設けられていても良い。

上記半透過型ＬＣＤにおいて、前記画素領域内における前記ギャップ調整部の端部面が、さらに、前記配向制御部として機能してもよい。

本発明の他の態様では、上記半透過型ＬＣＤにおいて、前記画素領域内における前記配向制御部によって制御される液晶の配向方角と、該配向制御部の基板平面への投影線と交差する投影線を持つ他の配向制御部によって制御される液晶の配向方角との角度差が９０度未満である。

９０度未満とすることで、配向制御部によって分割された１領域内の不定の位置にディスクリネーションライン（配向方向の異なる領域の境界）が発生して表示にざらつきを発生させてしまうなどの問題を確実に防止することができる。

本発明の他の態様では、上記半透過型ＬＣＤにおいて、前記複数の画素は、赤用、緑用、青用の画素を含み、各画素の透過領域又は反射領域のいずれか又は両方において、前記赤用、緑用、青用の画素のうちの少なくとも１つが他の色の画素のギャップと異なる。

赤、緑、青の各画素においては、異なる色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、つまり異なる波長の光の透過率を液晶層で制御することとなる。よって、透過させる波長に応じて最適なギャップ（液晶層の厚さ）は異なることがある。そのような場合に、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素のうち、他の異なる色の画素とそのギャップを変更することで、波長依存性の少ない色再現性に優れたフルカラーＬＣＤを得ることが容易となる。また波長依存性を低減することができるので、各画素の駆動条件を等しくすることができ、駆動回路側の処理負担を減らすことができる。

本発明の他の態様では、上記半透過型ＬＣＤにおいて、前記第１基板及び前記第２基板には、４分の１波長板及び２分の１波長板がそれぞれ設けられている。

このように４分の１波長板及び２分の１波長板の両方を設け、これらを直線偏光板と組み合わせ、これを例えば広波長帯域円偏光板として用いることで、波長の異なるＲ，Ｇ，Ｂ光のいずれについてもより確実に垂直配向型液晶層に対して必要な円偏光を得ることができ、ＬＣＤの波長依存性をより低減することができる。

本発明の他の態様では、上記半透過型ＬＣＤにおいて、前記第１基板及び前記第２基板の内、光源に近接配置される基板と対向する基板側に、負の屈折率異方性を有する位相差板を備える。

このような負の屈折率異方性（光学異方性）を持つ位相差板（ネガティブリターダ）を設けることで、垂直配向型の液晶層（液晶セル）に対する光学補償をすることが可能となり、ＬＣＤの視野角を更に拡大することが可能となる。

本発明の他の態様では、上記半透過型ＬＣＤにおいて、前記第１基板又は前記第２基板の少なくとも一方には、２軸位相差板が設けられている。このような２軸位相差板を採用することで、例えば上記ネガティブリターダと、上記４分の１波長板及び２分の１波長板の機能をこの１枚の位相差板で実現でき、薄く、また光損失を最小限にすることができる。

本発明の他の態様では、上記半透過型ＬＣＤにおいて、前記第１基板側に形成された前記第１電極は、画素毎に個別のパターンに形成され、第１基板側に複数形成され、該複数の第１電極にはそれぞれ薄膜トランジスタが接続され、前記第２基板側に形成された前記第２電極は、各画素共通の共通電極として形成され、前記ギャップ調整部は、前記第２基板側に形成されている。

ギャップ調整部を第２基板側に形成すれば、第１基板側に薄膜トランジスタ等を形成する場合にも、第１基板側は各画素共通の工程で形成することができ、多くの構成を備え、トータルの製造時間の長くなる第１基板の製造と並行して、その間に第１基板と比較すると簡易な構成の第２基板側にギャップ調整部を形成しておけば良く、製造効率を向上させることができる。

本発明の他の態様では、複数の画素を備え、第１電極を備える第１基板と第２電極を備える第２基板との間に、垂直配向型の液晶が封入された液晶表示装置であって、各画素領域は、反射領域と透過領域とを有し、前記第１基板側又は前記第２基板側の少なくとも一方に、液晶層への入射光の位相差を制御する該液晶層の厚さで規定されるギャップについて、前記反射領域での前記ギャップを前記透過領域での前記ギャップよりも小さくするためのギャップ調整部を有し、前記ギャップ調整層の側面は、該ギャップ調整層の形成基板に向けて幅の広がる順テーパ形状を有する。

このようにギャップ調整層の側面を順テーパ状とすることで、この側面での液晶の配向乱れを防ぎ、かつ、この側面を配向制御用の傾斜面として利用することができる。

以上説明したように、この発明では、半透過型ＬＣＤにおいてその視野角の拡大、コントラスト、応答速度の向上等を図ることができ、表示品質の高いＬＣＤを実現することができる。

以下、図面を用いて本発明の好適な実施の形態（以下実施形態という）について説明する。

図１は、本実施形態に係る半透過型ＬＣＤとして、半透過型アクティブマトリクスＬＣＤを用いた場合の概略断面構成を示している。本実施形態に係る半透過ＬＣＤは、複数の画素を備え、互いの対向面側に第１電極２００、第２電極３２０が形成された第１及び第２基板を、間に液晶層４００を挟んで貼り合わせて構成されるとともに、各画素領域内には透過領域２１０と反射領域２２０とが形成されている。

液晶層４００としては負の誘電率異方性を備えた垂直配向型の液晶が採用され、かつ、１画素領域内を複数の配向領域に分割するための配向制御部５００（配向分割部）が第２基板側又は第１基板に設けられている。配向制御部５００は、例えば図１に示すような液晶層４００に向かって突出する突起部５１０、傾斜部５２０や、図１では、画素電極２００の間隙によって構成される電極不在部などによって構成している（詳しくは後述する）。

第１及び第２基板１００，３００には、ガラスなどの透明基板が用いられている。第１基板１００側には、第１電極として、画素毎に個別のパターンのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電性金属酸化物が用いられた画素電極２００、及びこの画素電極２００に接続された薄膜トランジスタなどのスイッチ素子が形成されている（図示せず。後述の図５参照）。画素電極２００を覆う第１基板１００の全面には垂直配向型の配向膜２６０が形成されている。この配向膜２６０には、例えばポリイミドなどが用いられ、本実施形態では、ラビングレスタイプを採用しており、液晶の初期配向（電圧非印加状態での配向）を膜の平面方向に対して垂直に配向させる。なお、図５に示すような構成により（詳しくは後述）、１つの画素電極２００の形成領域内に、上記透明の電極のみからなる透明領域２１０と、上記透明電極と積層形成された反射膜又は反射電極の形成された反射領域２２０が設けることができる。

このような第１基板１００と、間に液晶層４００を挟んで貼り合わされた第２基板３００には、その液晶との対向面側に、まずＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ３３０ｒ、３３０ｇ、３３０ｂが対応する所定位置に形成されている。なお、各カラーフィルタ３３０ｒ、３３０ｇ、３３０ｂの間隙（画素領域の間隙）には、画素間での光漏れを防ぐための遮光層（ここでは黒色カラーフィルタ）３３０ＢＭが設けられている。

カラーフィルタ３３０ｒ、３３０ｇ、３３０ｂの上には、各画素の反射領域２２０に対向する領域においてその液晶層の厚さ（セルギャップ）ｄｒを透過領域２１０での液晶層の厚さ（セルギャップ）ｄｔより小さい所望の値（ｄｒ＜ｄｔ）とするために、光透過性材料よりなるギャップ調整部３４０が形成されている。このギャップ調整部３４０の厚さは、入射光が液晶層４００を１回通過する透過領域２１０と、２回通過する反射領域２２０とで、それぞれ最適な透過率、反射率を得るために要求される液晶層の厚さｄが異なる場合に対応している。よって、例えば、ギャップ調整部３４０を設けない透過領域２１０で最適な透過率が得られるように液晶層の厚さｄを決め、反射領域２２０では、所望の厚さのギャップ調整部３４０を形成することで、透過領域２１０よりも小さい液晶層の厚さｄを得ることができる。

上記ギャップ調整部３４０を含む第２基板３００の全面を覆うように、第２電極として、各画素に対して共通の電極（共通電極）３２０が形成されている。この共通電極３２０は、上記画素電極２００と同様に、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電性金属酸化物を用いて形成することができる。

本実施形態では、この共通電極３２０の上に、１画素領域内において液晶の配向方向を分割して配向方向の異なる領域を複数形成する配向制御部５００として突起部５１０を形成している。この突起部５１０は、液晶層４００に向かって突起しており、導電性であっても絶縁性であっても良いが、ここでは、絶縁性の例えばアクリル系の樹脂などを所望パターンに形成して用いることができる。また、突起部５１０は、各画素領域内の透過領域２１０にも、反射領域２２０にもそれぞれ形成されている。

上記突起部５１０及び共通電極３２０を覆って、第１基板側と同様の垂直配向型であって、さらにラビングレスタイプの配向膜２６０が形成されている。上述のように配向膜２６０は、その膜平面方向に対して垂直な方向に液晶を配向させるが、突起部５１０を覆う位置では、突起部５１０の形状を反映した斜面が形成される。従って、突起部５１０の形成位置では、これを覆う配向膜２６０の斜面に対し、液晶が垂直な方向に配向されることとなり、この突起部５１０を境に液晶の配向方向が分割される。また、本実施形態では、第２基板側に設けられた上記ギャップ調整部３４０の側面をテーパ形状として傾斜させ、この斜面を引き継いでギャップ調整部３４０の上方を覆う配向膜２６０にも斜面を形成している。この斜面においても、液晶が斜面に垂直な方向に制御され、ギャップ調整層３４０の斜面も配向制御部５００として機能している。

図１に示す半透過型ＬＣＤにおいて、第１基板１００の外側（光源６００側）には直線偏光板（第１偏光板）１１２、λ／４位相板差及びλ／２位相板差の組み合わせからなる広波長帯域λ／４板（第１の位相差板）１１１が設けられ、この直線偏光板１１２と位相差板１１１により広波長帯域円偏光板１１０が構成されている。

第２基板３００の外側（観察側）には、光学補償板として負の屈折率異方性を有する位相差板３１０が設けられ、さらに、λ／４位相板及びλ／２位相板の組み合わせからなる広波長帯域λ／４板（第２の位相差板）１１１と、直線偏光板（第２偏光板）１１２が設けられ、第１基板側と同様に、この直線偏光板１１２と位相差板１１１により広帯域円偏光板１１０が構成されている。ここで、これらの光学部材の配置関係は、一例として、図１の下部に示すように、第１偏光板の軸は４５°に配置され、第１のλ／４板の遅相軸は９０°、第２のλ／４板の遅相軸は１８０°、第２偏光板の軸は１３５°に配置されている。

光源６００から射出され第１基板１００側の直線偏光板１１２を透過した該偏光板１１２の偏光軸に沿った方向の直線偏光は、第１のλ／４板１１１においてその位相差がλ／４ずらされることで円偏光となる。ここで、本実施形態では、少なくとも波長の異なるＲ，Ｇ，Ｂのいずれの成分に対しても確実に円偏光として、液晶セルでの光の利用効率（透過率）を高めるために、λ／４位相板とλ／２位相板の両方を用いて広波長帯域λ／４板１１１としている。得られた円偏光は、透過領域２１０において画素電極２１０を透過して液晶層４００に入射される。

本実施形態に係る半透過型ＬＣＤでは、液晶層４００には、上述のように、負の誘電率異方性（Δε＜０）をもつ垂直配向型液晶を用いており、また垂直配向型の配向膜２６０を用いている。

よって、電圧非印加状態では、配向膜２６０の平面方向に垂直な方向にそれぞれ配向し、印加電圧が大きくなるにつれ、液晶の長軸方向が画素電極２００と共通電極３２０の間に形成される電界に直交（基板の平面方向に平行）するように傾く。液晶層４００に電圧が印加されていない場合には、液晶層４００で偏光状態が変化せず、円偏光のまま第２基板３００に到達し、第２のλ／４板１１１で円偏光が解消され、直線偏光となる。このとき第２のλ／４板１１１からの直線偏光の方向と直交するように第２偏光板１１２が配置してあるので、この直線偏光は、第１偏光板１１２と直交方向の透過軸（偏光軸）の第２偏光板１１２を透過することができず、表示は黒となる。

液晶層４００に電圧が印加されると、入射された円偏光に対して液晶層４００が位相差を発生させ、例えば逆回りの円偏光や、楕円偏光、直線偏光となり、得られた光に対して第２のλ／４板１１１で更にλ／４位相がずらされることで、直線偏光（第２偏光板の透過軸と平行）、楕円偏光や円偏光となり、これらの偏光は第２偏光板１１２の偏光軸に沿った成分を有しており、その成分に応じた量の光がこの第２偏光板１１２から観察側に向けて射出され、表示（白又は中間調）として認識される。

なお、位相差板３１０は、ネガティブリターダであり、液晶層の中央領域と配向膜２６０との微妙な配向状態の違いを補償する逆の光学異方性を持ち、この位相差板３１０を透過することで、色つきが解消され、また意図しないプレチルト（配向膜２６０付近での液晶の吸着による固定化等による）などによる表示の反転や色つきなどを解消でき、結果として視野角を向上させることを可能としている。なお、このネガティブリターダ（３１０）と上記λ／４板１１１に代えて、これら両方の機能を備えた１枚の２軸位相差板を採用しても良く、これによりＬＣＤの薄型化及び透過率の向上を図ることが可能となる。

本実施形態では、上述のようにギャップ調整部３４０によって、光の透過率を実質的に制御する液晶層４００の厚さ（セルギャップ）ｄを、透過領域２１０と反射領域２２０とで異なる所望のギャップとしている。これは、透過領域２１０ではＬＣＤの背面側（図１の例では第１基板１００側）に設けられる光源６００から液晶層４００を透過し第２基板３００側から外部に射出される光量（透過率）を制御することで表示が行われ、反射領域２２０ではＬＣＤの観察側から液晶層４００に入射した光を画素電極２００の形成領域内に設けた反射膜などによって反射させ、再び液晶層４００を透過して第２基板側から観察側に射出する光の量（ＬＣＤの反射率）を制御することで表示が行われ、光の液晶層の透過回数が異なることが大きな原因である。つまり、反射領域２２０では、光が液晶層４００を２回通過するので、そのセルギャップｄｒは、透過領域２１０のセルギャップｄｔよりも小さくする必要がある。本実施形態では、図１に示すように、所望の厚さのギャップ調整部３４０を各領域の反射領域２２０にのみ設けることで、上記ｄｒ＜ｄｔを達成している。ギャップ調整部３４０は、光透過性であって所望の厚さに形成することができれば特に限定されないが、例えば、平坦化絶縁層などとしても用いられるアクリル系の樹脂などを採用することができる。

ギャップ調整部３４０の側面は、上述のように配向制御部５００の一部（傾斜部５２０）として用いる場合、少なくともそのテーパ角は基板平面に対して９０度未満とすることが必要である。テーパ角が９０度以上では、液晶の配向がこのギャップ調整部３４０の側面で乱れ、またギャップ調整部３４０の上に形成する共通電極３２０や配向膜２６０の被覆が不十分となるからである。またギャップ調整部３４０の側面は、表示自体には寄与しないので、テーパ角が小さすぎると、ギャップ調整部３４０の側面の面積が大きくなり、画素の開口率、特に一層の輝度向上が望まれている反射領域の開口率を低下させてしまう。このため、ギャップ調整部３４０の側面のテーパ角は、上層の第２電極３２０や配向膜２６０の被覆性を低下させず、液晶の配向分割が可能であって、かつ開口率の低下の少ない角度とすることが好適である。具体的には３０度〜８０度の範囲が好ましい。

傾斜部５２０がこのような範囲のテーパ角を持ったギャップ調整部３４０として、例えば、感光剤を含有する上記アクリル樹脂が利用可能である。そして、ギャップ調整材料としてアクリル樹脂に加える重合開始剤、光重合性モノマーの含有量を、製造条件や露光装置特性などに合わせて調整することで任意の順テーパ角とすることができる。このように含有材料を調整するほかに、ギャップ調整部３４０の側面を順テーパとするには、一例として、周囲に存在する酸素による光重合抑制効果や、露光時の光の回折によるパターンの拡大、樹脂ベークによるメルトフローなどを単独又は組み合わせることで所望角度の順テーパを形成することができる。

光重合抑制効果は、ギャップ調整部３４０の表面付近では雰囲気中の酸素によって得られ、逆に、表面から遠い基板側においては酸素が少ないので抑止されずに重合による硬化が進むため、平坦化絶縁層３８の表面側が現像時に除去されやすく、上ほど幅の狭い順テーパとなる。

露光時の光の回折は、露光装置にもよるが、例えばプロキシミティ露光装置などにおいて、この回折が大きいことを利用してギャップ調整部３４０でギャップ調整部形成領域と除去領域とでテーパを形成する。

メルトフローでは、現像終了後、例えば８０℃〜１８０℃の温度で１〜２０ｍｉｎ（一例として、１２０℃、８ｍｉｎ）でベーキングすることでギャップ調整部３４０の上面及び側面を溶かし、表面の平滑化と共に、側表面が溶け材料自体が持つ表面張力に依存した形状変化によって順テーパを形成する。

ここでギャップ調整部などに用いられる有機材料として、露光光源のｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（２４８ｎｍ）などに感度を示す材料が知られており、i線に感度を持つ有機材料はテーパ角が９０度以上（逆テーパ）となるものが多い。本実施形態では、そこで、ｇ線、ｈ線に感度を持ち、順テーパになりやすいアクリル系樹脂をギャップ調整部の材料として採用している。

一画素領域内において透過領域２１０と反射領域２２０とで液晶層の厚さｄを変えると共に、本実施形態では、それぞれ波長の異なるＲ，Ｇ，Ｂ用の画素で、その液晶層の厚さｄを変えている（但し、ＬＣＤの特性によってはＲ，Ｇ，Ｂで共通のギャップとしても良い）。図１の例では、Ｒ，Ｇ，Ｂ全てのギャップｄを第２基板３００側にそれぞれ形成するＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ３３０ｒ、３３０ｇ、３３０ｂの厚さをそれぞれ変えることで実現している。カラーフィルタの厚さを変える構成に限らず、上記ギャップ調整層３４０を透過領域２１０でも設け、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に透過領域２１０も反射領域２２０もこのギャップ調整部３４０の厚さを変えても良い。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの全てにおいて互いに液晶層の厚さｄが異なるようにしなくとも、ＬＣＤの特性に応じて、例えばＧ用とＢ用とは同じ液晶層の厚さとし、Ｒ用のみ他の２色と異なる厚さとしても良いし、Ｂ用のみｄを変えても良い。

図２は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の画素で異なるギャップとするための更に別の構成を示している（図２において図１と共通する構成については説明を省略する）。図２に示す構成では、第２基板側でＲ，Ｇ，Ｂのギャップを変えるのではなく、第１基板１００側において、画素電極２００の下層に形成される平坦化絶縁層３８の厚さをＲ，Ｇ，Ｂで調整する。平坦化絶縁層３８の厚さを変える方法としては、例えば、感光材料を含む平坦化絶縁材料を、目的とする厚さに応じた開口量の単一又は複数枚のハーフ露光マスクを用いて露光することで、特別な工程の追加なく、Ｒ，Ｇ，Ｂの画素毎に異なる厚さの平坦化絶縁層３８を形成することができる。なお、図２では、反射領域において平坦化絶縁層３８の表面に凹凸を形成している。この平坦化絶縁層３８の表面の凹凸は、反射領域において平坦化絶縁層３８の上に形成される反射層４４に引き継がせることができ、反射層４４の表面に凹凸を形成して液晶層への入射光を散乱させ、反射領域での表示品質を向上させている。そして、平坦化絶縁層３８の反射領域でのこの凹凸と、画素電極２００とＴＦＴとを接続するため平坦化絶縁層３８を貫通して形成されるコンタクトホールについても、上記Ｒ，Ｇ，Ｂで平坦化絶縁層３８を異なる厚さとするためのハーフ露光を利用し、工程の追加無く一緒に形成することができる。

次に、本実施形態に係る半透過型ＬＣＤの各画素のより具体的な構造について説明する。図３は、本実施形態に係る半透過型ＬＣＤの概略平面構成の一例、図４は、図３のＡ−Ａ’線に沿った概略断面構造、図５は、図３のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面構造、図６は図３の画素電極２００及びこれに接続された薄膜トランジスタ等のより具体的な構成を示している。

図３に示す平面構成において、画素毎に個別パターンの画素電極２００は、画面の垂直走査方向（図３における上下方向）に細長い６角形のパターンを有し、長手方向における２つの上辺を含む図中斜線で囲んだ四角形（図では菱形又は正方形）の領域には、図６に示すように反射膜が選択的に形成され、反射領域２２０が設けられている。そして、６角形の画素電極２００の残りの概略矢羽根形状の領域が透過領域２１０となっている。

反射領域２２０には、図４からも理解できるように液晶層の厚さ（セルギャップ）ｄｒを透過領域２１０でのギャップｄｔよりも小さくするためにギャップ調整層３４０が第２基板３００の上、図４の例では、共通電極３２０の上に形成されている。

このギャップ調整層３４０の画素内の端部は、上記六角形の画素電極２００の２つの上辺とほぼ線対称となる四角形の反射領域２２０の下側の２辺に沿った位置に配置されている。また、四角形の反射領域２２０の水平走査方向（図面上の左右方向）で対向する頂点間を結んで該反射領域２２０を水平走査方向に上下に分割するように、第２基板３００（具体的には、図４ではギャップ調整部３４０）の上には、断面が３角形の突起部５１０ｒが形成されている。

また、図４では省略しているが、突起部５１０及びギャップ調整部３４０を含む第２基板３００の全面は、図１及び図２に示したように垂直配向膜２６０で覆われている。もちろん、第１基板１００側の画素電極２００を含む全面側にも図１、図２と同様に垂直配向膜２６０が形成されている。従って、画素電極２００と共通電極３２０との間に電圧が印加されていない状態では、液晶の長軸方向（液晶ダイレクタ）４１０が垂直配向膜２６０の平面方向に対して垂直に配向される。よって、第２基板３００側では、突起部５１０及びギャップ調整部３４０の斜面の上では、これらの斜面を引き継いで液晶との対向面側に形成される配向膜２６０の斜面に対し、液晶ダイレクタ４１０が垂直に配向する。従って、図３及び図４に示されるように、反射領域２２０を上下に分断する位置の突起部５１０ｒを境に液晶の配向方角（配向方位）が互いに１８０°異なる領域が形成されている。

次に、矢羽根形状の透過領域２１０では、図３及び図５に示されるように、垂直走査方向に細長い六角形の画素電極２００を垂直走査方向に沿って左右（水平走査方向）に等分する位置（矢羽根の芯に相当する部分）において、第２基板３００側、具体的には共通電極３２０の上に、断面３角形の突起部５１０ｔを形成している。図５においても図４と同様に省略しているが、第２基板３００側及び第１基板１００側のいずれにおいても、液晶との接触面には図１及び図２に示す垂直配向膜２６０が形成されており、透過領域２１０においても第２基板３００に形成された突起部５１０ｔを境に、液晶ダイレクタ４１０の配向方向（配向方位）が、互いに１８０°異なる向きに分割されている。

また、本実施形態では、配向制御部５００として、上記突起や斜面だけでなく、電極不在領域５３０も用いており、図３〜図５の例では、第１基板１００側に複数配置される画素電極２００の互いの隙間部分を配向制御のための電極不在部５３０として用いている。電極不在部５３０による配向分割は、画素電極２００と共通電極３２０との間に電圧を印加し始めたときの弱電界の傾きを利用している。この弱電界下では、図４及び図５に、点線で示した電気力線は、電極不在部の端部、つまり、電極の端から、電極不在部の中央に向かって広がるように斜めに傾く。そして、負の誘電率異方性を有する液晶の短軸が、この斜めの電気力線に沿うように配向していくので、液晶への印加電圧の上昇に追従して液晶分子が初期の垂直配向状態から倒れていく方角が斜め電界によって規定される。

図３に示すような６角形の画素電極２００では、その画素電極２００の端部、つまり少なくとも６辺の電極不在部５３０を備える。従って、液晶ダイレクタ４１０は、上記突起部５１０（５１０ｒ、５１０ｔ）及び斜面５２０と、画素電極２００の周囲の電極不在部５３０の作用により、１画素領域内において、反射領域２２０で少なくとも２つ配向領域、透過領域２１０で、上記反射領域２２０の２領域のいずれとも異なる配向方位の２つの配向領域、つまり、合計４つの互いに異なる配向方向を持つ領域が形成されている。

なお、より正確には、液晶ダイレクタ４１０は、上記突起部５１０の延在方向及び電極（電極不在部）のエッジの延在方向に対して、その平面成分（配向方角）が直交するように制御される。従って、上記４つの配向領域についても、その１領域内において液晶の配向方角は完全には同一でない。例えば、図３において、透過領域２１０の垂直走査方向における中央位置では、該垂直走査方向に沿って延びる突起部５１０ｔ及び画素電極２００のエッジに対し、液晶ダイレクタ４１０は垂直な方角に配向する。しかし、透過領域２１０の例えば反射領域２２０との境界では、ギャップ調整部３４０による傾斜（突起部）５２０と、透過領域２１０の突起部５１０ｔとが９０度より大きい角度で交差しており、この交差付近の液晶の配向方角は、突起部５１０の延在方向に直交する方向から、ギャップ調整部３４０による傾斜部５２０に近づくにつれ、この傾斜部５２０の延在方向に直交する方向に変化する。しかし、一配向領域内においては、後述するように、液晶の配向方角の位置による変化度合い（又は最大角度）が小さくなるように配向制御部５００の延在方向を設定することにより、一配向領域内の不定の位置に、液晶の配向方角の異なる領域の境界（ディスクリネーションライン）が発生することを防止している。

以下、本実施形態に係るこのような配向制御部５００の延在方向及び液晶の配向方角との１画素領域内の各位置での関係を説明する
透過領域２１０の突起部５１０ｔによって制御される液晶の配向方角と、この突起部５１０ｔと交差するギャップ調整部３４０の傾斜部５２０によって制御される液晶の配向方角との角度差は、液晶分子は長軸方向における上下の特性差がないので、９０度より小さく、図３の例では、突起部５１０とギャップ調整部３４０による傾斜部５２０との交差角度が約１３５度であるのに対し、液晶の配向方角の差は、４５度である。なお、ここで突起部５１０ｔとギャップ調整部３４０とが交差すると説明しているが、物理的には交差していない場合もあり、本明細書において、交差するとは、それぞれの延長線が交差する、また、それぞれが異なる基板に設けられている場合には、それぞれの延長線の同一の基板平面への投影線が交差するという意味である。

また、ギャップ調整部３４０による傾斜部５２０と透過領域２１０の画素電極２００の辺との交差角度（但し、実際には傾斜５２０及び画素電極２００は同一基板上に形成されていないから、この場合、それぞれ同一基板平面への投影線における交差角度である）は、図３の例では、約４５度である。傾斜部５２０によって制御される液晶の配向方角と、画素電極２００のエッジで制御される液晶の配向方角の角度は、やはり９０度以下で、ここでは４５度よりも小さい角度である。

透過領域２１０の下端付近での突起部５１０ｔと画素電極２００のエッジとの基板平面への投影線上での交差角度は、ここでは４５度であり、この交差付近での液晶の配向方角の差は、上記同様液晶分子に上下の特性差がないので、９０度より小さく、ここでは、４５度以下である。

透過領域２１０には、さらに、画素電極２００の辺同士が交差する領域がある。図３の例では、垂直走査方向に沿って延びる辺と、この垂直走査方向に沿う辺に向かって上記突起部５１０と交差する頂点から延びる辺とが該当し、両辺の交差角度は９０度より大きく、ここでは１３５度である。そして、この交差部における液晶の配向方角の差は、やはり液晶分子の上下の特性差がないことから、ここでも９０度より小さく、４５度となっている。

同様に、反射領域２２０においても、配向制御部５００の基板平面への投影線（延長線を含む）が他の配向制御部５００の同一基板平面への投影線（延長線を含む）と交差する領域において、液晶の配向方角の差が９０度より小さくなるように配向制御部５００が設けられている。すなわち、まず、反射領域２２０内の配向方向を上下に分割する突起部５１０ｒと、画素電極２００の端部で交差するギャップ調整部３４０による傾斜部５２０とが、９０度より小さい角度で交差し、この交差領域における液晶の配向方角の角度差は９０度より小さい４５度以下に制御されている。

この突起部５１０ｒと反射領域２２０の画素電極２００のエッジとの交差角度（基板平面への投影線の交差角度）も同様に９０度より小さく、これらの交差部の液晶の配向方角の角度差も上記同様に９０度より小さい４５度以下に制御されている。

以上のように、配向制御部５００の基板平面上への投影線同士が交差する場合に、これらの配向制御部５００によって制御される液晶の配向方角の差が９０度未満となるように配向制御部５００（突起部５１０、傾斜部５２０、電極不在部（図３の例では画素電極２００の形状）５３０）を決定する。これにより、配向制御部５００によって分割された１領域内の不定の位置にディスクリネーションラインが発生することが確実に防止されている。

なお、反射領域２２０の画素電極２００の辺同士が交差する位置（図３では画素電極２００の垂直走査方向の最上部にある頂点付近）及び、ギャップ調整部３４０による傾斜部５２０同士の交差部（Ｖ字のまたの付近）では、図３の例では交差角度は共に９０度となっている。もちろんこの交差角度が９０度より小さいか、９０度より大きくすれば上記観点からより好ましいが、透過領域２１０と比較して菱形状の反射領域２２０の面積自体が小さいため、不定位置でのディスクリネーションラインの発生が防止されている。

反射領域２２０内の液晶は、突起部５１０ｒ、傾斜部４２０及び画素電極２００の辺による配向制御をより強く受けるため、上記反射領域２２０の電極２００の辺の交点とギャップ調整部３４０による斜面部５２０の交点とを結ぶ菱形反射領域２２０の斜線上では、物理的な配向制御部５００が存在しない。しかし、近接する配向制御部５００から等しく制御を受け、また突起部５１０ｒの延在方向に対して垂直方向に制御される液晶との連続体性両方の影響により、この位置における液晶ダイレクタ４１０の平面成分は、図３に示すように垂直走査方向に沿った方向となるためである。そして、この位置から画素電極の水平走査方向での端部に近づくにつれ、液晶は、画素電極２００の辺（５３０）及びギャップ調整部３４０の斜面５２０の延在方向と、さらに突起部５１０ｒの影響を受け、これらの延在方向に直交する方向から少しずれた方角（９０度未満で、図３の例では４５度よりも小さい）を向くように制御される。従って、反射領域２２０内でも不定の位置にディスクリネーションラインが発生することが防止されている。

次に、図６を参照して、画素電極２００及びこの画素電極に接続される薄膜トランジスタＴＦＴの構成及び製造方法について説明する。本実施形態では、上述のように各画素に薄膜トランジスタを備えるいわゆるアクティブマトリクス型ＬＣＤであり、図６に示すように、第１基板１００側に形成された画素電極２００と基板１００との間にこの薄膜トランジスタＴＦＴを形成している。また１画素領域内にできる限り効率的に透過領域２１０及び反射領域２２０を配置し、特に透過領域２１０での開口率を低下させないという目的から、透過型ＬＣＤであっても通常遮光領域に形成するＴＦＴは、これを設けても開口率に影響を及ぼさない反射領域２２０に配置されている。

本実施形態において、ＴＦＴとしては、トップゲート型を採用しており、また、能動層２０としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）をレーザアニールで多結晶化して得た多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いている。もちろん、ＴＦＴは、トップゲート型ｐ−Ｓｉに限定されるものではなく、ボトムゲート型でもよいし、能動層にａ−Ｓｉが採用されていてもよい。ＴＦＴの能動層２０のソース・ドレイン領域２０ｓ、２０ｄにドープされる不純物は、ｎ導電型、ｐ導電型のいずれでもよいが、本実施形態ではリンなどのｎ導電型不純物をドープし、ｎ−ｃｈ型のＴＦＴを採用している。

ＴＦＴの能動層２０はゲート絶縁膜３０に覆われ、ゲート絶縁膜３０上にＣｒやＭｏなどの高融点金属材料からなり、ゲートラインを兼用するゲート電極３２が形成されている。そして、このゲート電極３２形成後、このゲート電極３２をマスクとして能動層２０に上記不純物がドープされてソース及びドレイン領域２０ｓ、２０ｄ、そして不純物がドープされないチャネル領域２０ｃが形成される。次に、このＴＦＴ１１０全体を覆って層間絶縁膜３４が形成され、この層間絶縁膜３４にコンタクトホールを形成した後、電極材料が形成され、このコンタクトホールを介し、それぞれ、上記ｐ−Ｓｉ能動層２０のソース領域２０ｓにソース電極４０が接続され、ドレイン領域２０ｄにドレイン電極３６が接続される。なお、本実施形態では、ドレイン電極３６は、各ＴＦＴ１１０に表示内容に応じたデータ信号を供給するデータラインを兼用している。一方、ソース電極４０は、後述するように画素電極である第１電極５０に接続される。なお、ドレイン電極３６及びソース電極４０はいずれも高導電性の例えばＡｌなどが用いられている。

ソース電極４０及びドレイン電極３６の形成後、基板全面を覆ってアクリル樹脂などの樹脂材料からなる平坦化絶縁膜３８を形成する。次に、この平坦化絶縁層３８のソース電極４０の形成領域にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールに接続用金属層４２を形成し、ソース電極４０とこの金属層４２とを接続する。ソース電極４０としてＡｌなどが用いられている場合に、金属層４２としてはＭｏ等の金属材料を採用することで、ソース電極４０とこの金属層４２との接続は良好なオーミックコンタクトとなる。なお、ソース電極４０は、省略することも可能であり、この場合、金属層４２は、ＴＦＴ１１０のシリコン能動層２０と接することとなるが、Ｍｏ等の金属は、このような半導体材料との間でオーミックコンタクトを確立することができる。

接続用金属層４２の積層・パターニング後、まず、基板全面に、反射層用のＡｌ−Ｎｄ合金や、Ａｌなど、反射特性に優れた反射材料層が蒸着やスパッタリングなどによって積層される。積層されたこの反射材料層は、金属層４２及び後に形成される画素電極２００とＴＦＴとのコンタクトを妨げないように、ＴＦＴのソース領域付近（金属層４２の形成領域）からエッチング除去され、また同時に透過領域２１０に残存しないようにエッチング除去され、上記図３に示すような外形が菱形パターンの反射層４４が各画素の反射領域２２０に形成される。なお、ＴＦＴ（特にチャネル領域２０ｃ）に光が照射されてリーク電流が発生してしまうことを防止し、かつ反射可能な領域（つまり表示領域）をできるだけ広くするために、本実施形態では、反射層４４は、図１のように、ＴＦＴ１１０のチャネル上方領域にも積極的に形成している。

このような反射層４４のパターニングに際し、上記Ｍｏ等からなる金属層４２は、十分な厚さ（例えば０．２μｍ）を備え、かつエッチング液に対して十分な耐性を備える。従って、金属層４２上の反射層４４をエッチング除去した後もこの金属層４２は完全に除去されずにコンタクトホール内に残存することができる。また、多くの場合、ソース電極４０等には、反射層４４と同様な材料（Ａｌ等）から構成されるため、上記金属層４２が存在しないと、ソース電極４０が反射層４４のエッチング液に浸食されて断線等が発生してしまう。しかし、本実施形態のように金属層４２を設けることで、反射層４４のパターニングに耐えて、ソース電極４０との良好な電気的接続が維持することができる。

反射層４４のパターニング後、透明導電層がスパッタリングによって反射層４４を含む基板全面を覆うように積層される。ここで、上述のようにＡｌなどからなる反射層４４の表面は、このとき絶縁性の自然酸化膜で覆われるが、Ｍｏ等の高融点金属は、スパッタリング雰囲気に晒されても表面は酸化されない。従って、コンタクト領域において露出した金属層４２は、この金属層４２の上に積層される画素電極用の透明導電層との間でオーミックコンタクトすることができる。なお、透明導電層は、成膜後、画素毎に独立し、かつ１画素領域内では反射領域と透過領域で共通し、さらに例えば上記図３に示すように細長い６角形の形状にパターニングされ、これにより画素電極２００が得られる。また、この画素電極２００がパターニング形成された後には、基板全面を覆うようにポリイミドなどからなる配向膜２６０が形成され第１基板側が完成する。後は、図１及び図２に示すようなＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ、共通電極３２０、ギャップ調整部３４０及び突起部５１０（５１０ｒ、５１０ｔ）そして、これらを覆って配向膜２６０まで形成した第２基板３００と、該第１基板１００とを一定の間隔離して基板の周辺部分で貼り合わせ、基板間に液晶を封入することでＬＣＤを得る。

なお、図１及び図２の例では第２基板３００側に形成する共通電極３２０は、ギャップ調整層３４０よりも上層に形成し、この共通電極３２０の所望の位置に突起部５１０を形成している。これに対し、図４に示すように、共通電極３２０は、図４に示すようにギャップ調整部３４０よりも下（実際には第２基板３００の上に形成されたカラーフィルタとギャップ調整部３４０との間）に形成してもよい。ギャップ調整部３４０が非常に厚い場合には、図４に示すようにギャップ調整部３４０の下に共通電極３２０を形成すると、液晶層４１０に対して印加される実効電圧が低くなるが、十分高い電圧を共通電極３２０と画素電極２００との間に印加する場合や、ギャップ調整部３４０が余り厚くない場合には、図４のような構成を採用してもよい。

次に、本実施形態に係る半透過型ＬＣＤの各画素の構造の他の例について説明する。図７は、この他の例に係る半透過型ＬＣＤの概略平面構成、図８は、図７のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面構造である。なお、図７のＤ−Ｄ’に沿った概略断面構造は、上述の図５に示す概略断面構造と同一である。

上述の図３に示す構造と相違する点は、まず、画素電極２４０の形状が図７の例では長方形であり、かつ、透過領域２１０及び反射領域２２０のそれぞれ四角形の領域内で、その４角形の斜辺に相当する位置に配向制御部５００として略Ｘ字状の突起部５１０ｔ、５１０ｒが形成されていることである。このような配向制御部５００により、透過領域２１０及び反射領域２２０内には、各突起部５１０ｔ、５１０ｒを境としてそれぞれ液晶の配向方角の異なる４つの領域が形成され、視野角の一層の拡大が図られている。

また、一画素領域内の透過領域２１０の境界には、上述のように第２基板３００側にはギャップ調整部３４０による斜面部５２０による配向制御部５００が構成されると共に、この斜面部５２０と並んで、水平走査方向に延在する電極不在部５３０（スリット：窓５３０ｓ）５３０が画素電極２００に形成されている。従って、透過領域２１０と反射領域２２０の境界領域では、第２電極側においてギャップ調整部３４０の斜面（傾斜部５２０）によって液晶の初期配向がその斜面に垂直な方向に制御されると共に、第１基板側では、電極不在部５３０ｓにおいて図８に示すように弱電界の傾きにより、液晶の配向がその不在部５３０ｓを境に異なる方角に制御される。従って、透過領域２１０と反射電極２２０との境界付近における液晶の配向分割がより確実に行われる。

以上のように、画素電極２００のエッジ、上記突起部５１０及び電極不在部５３０ｓなどからなる配向制御部５００の個々のパターン及び配向分割数も上記図３に示す態様とは異なるが、図７に示す態様においても、ある配向制御部５００によって制御される液晶の配向方角と、この配向制御部５００の基板平面上への投影線と交差する投影線を持つ他の配向制御部５００によって制御される液晶の配向方角との角度差がいずれの交点でも９０度未満となっている。従って、分割された各配向領域内において不定の位置にディスクリネーションラインが発生することが確実に防止されている。また、上記図３及びこの図７に示すような配向制御部５００のパターンを採用することで、最小限の配向制御部５００の形成によって最大限の配向分割数及び確実な配向分割を可能としている。本実施形態で採用している垂直配向型液晶では、電圧非印加状態、即ち垂直配向状態で黒が表示されるため、画素電極２００の間隙だけでなく、他の配向制御部５００（突起部５１０、傾斜部５２０及びスリット５３０ｓ）についても、その直上位置では共通電極３２０と画素電極２００との間に十分な電圧が印加された状態であっても、液晶の配向状態は垂直配向状態からほとんど変化せず、表示に寄与しない。従って、無用な配向制御部５００の配置はＬＣＤの開口率を低下させることになる。しかし、以上に説明した図３や図７のようなレイアウトとすれば、開口率の低下を最小限に抑制しつつ、視野角の拡大と表示品質の向上が可能となる。

図９及び図１０は、上記図３に示す構成の別の変形例をそれぞれ示している。

まず、図９では、画素電極２５０全体が矢羽根形状をしており、そのうちの反射領域２２０の形状、構成は、図３と同一であるが、残りの透過領域２１０のパターンが横に配置した鼓型或いは略砂時計形状、或いは、Ｍ字が上下逆に連結したような形状である点が異なる。この突起部５１０ｔの平面上への投影線と、同じく平面上への投影線が交差する透明領域２１０の画素電極２５０の２辺とは、いずれも９０度より大きい角度（ここで１３５度）で交差している。上述したように液晶分子は長軸方向において上下で特性差がないため、この交差領域における液晶の配向方角の角度差は、やはり９０度未満となる。また、垂直走査方向に沿って延びる画素電極２５０の２辺の下端に向かって、それぞれ上記突起部５１０ｔとの交差位置から延びる画素電極２５０の下部の２辺と、該垂直走査方向に沿った画素電極２５０の辺との交差角度は、９０度未満であり、この領域において液晶の配向方角の最大差も９０度未満となる（図９の例では４５度よりも小さい）。従って、透過領域２１０内の２つの配向領域内においても不定の位置にディスクリネーションラインが発生することが防止されている。

図１０では、画素電極２５２の形状が矢羽根形状であり、透過領域２１０の形状（矢羽根形状）及び構成は、図３と同一であるが、矢羽根形状の画素電極２５２の残りの反射領域２２０の形状と、この領域内の液晶の配向を分割する突起部５１０ｒの形成位置が異なる。即ち、図１０の例では、反射領域２２０も丈の短い矢羽根形状で、反射領域２２０と透過領域２１０との境界は、ギャップ調整部３４０のＶ字状の傾斜部５２０によって配向分割され、このＶ字状の頂点と、反射領域２２０内の画素電極２５２の同様のＶ字状の頂点を結ぶ垂直走査方向に沿った線上において、第２基板側（ギャップ調整部の上）に突起部５１０ｒが形成され、この突起部５１０ｒを境に反射領域２２０は水平走査方向において左右２つの配向領域が形成されている。このような構成においても、いずれの配向制御部５００によって制御される液晶の配向方角と、この配向制御部５００の基板平面への投影線と交差する投影線を持つ他の配向制御部５００によって制御される液晶の配向方角との角度差が９０度未満の関係を満たしており、良好な配向分割が行われている。

次に、本実施形態に係る垂直配向型半透過ＬＣＤの駆動電圧と透過率及びその波長依存性について説明する。

図１１は、液晶への印加電圧（Ｖ）と透過率（任意単位）の関係を示しており、
（ｄｅｌ−ｎ）ｄ／ｗｌ・・・（ｉ）で表される垂直配向液晶セルの光学特性、言い換えるとセルの構造を変えたときの印加電圧と透過率の関係である。なお、図１１では、ｗｌは５５０ｎｍ（緑）とした。上記（ｉ）式において、（ｄｅｌ−ｎ）は、液晶層の複屈折（即ち、屈折率異方性）であり、ｄは、液晶層の厚さ（セルギャップ）、ｗｌは入射光の波長である。携帯用機器など、例えば携帯電話機に搭載される小型のＬＣＤ等では、一層の消費電力の低減、駆動電圧の低下が望まれているが、図１１にから理解できるように、例えば上記（ｉ）の値が１．０のセルでは、最大透過率を実現するための印加電圧は３Ｖ程度で良く、さらに値を大きくして、１．１、１．２とすれば印加電圧を３Ｖ未満とすることが可能であることがわかる。ｄの値を微調整することで同じ液晶材料、同一光源を用いた場合でも、十分低電圧駆動が可能であり、ｄの値は、図１，図２等で示したように、ギャップ調整部３４０やカラーフィルタ３３０又は平坦化絶縁層３８の厚さで調整することができる。

また、式（ｉ）に「ｗｌ」成分があることから理解できるように、本実施形態のＬＣＤにおいてその透過特性は波長依存性がある。図１２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素ですべて液晶層の厚さ（セルギャップ）ｄを一定とした場合の印加電圧に対する透過率特性がＲ（６３０ｎｍ），Ｇ（５５０ｎｍ），Ｂ（４６０ｎｍ）光に対して相違している。これに対し、図１３は、図１に示したようにＲ，Ｇ，Ｂ毎に例えばカラーフィルタ３３０ｒ、３３０ｇ、３３０ｂ（ギャップ調整部３４０の厚さで調整しても良い）の厚さを変えることでセルギャップｄの値を調整したＬＣＤの印加電圧と透過率の関係を示している。図１３から分かるように、セルギャップｄをＲ，Ｇ，Ｂでそれぞれ所望の値にすることにより、Ｒ，Ｇ，Ｂのいずれの光に対しても対応する各画素での印加電圧に対する透過率特性を同じに揃えることができる。従って、このような構成を採用すれば、例えば上記図１１に示すような３Ｖ未満の印加電圧であって、かつＲ，Ｇ，Ｂを同一の振幅の表示信号によって駆動することが明らかである。

また、図１４及び図１５は、色度（ＣＩＥのＸ−Ｙ座標）の印加電圧依存性を示している。このうち図１４は、上記図１２に示すようにセルギャップをＲ，Ｇ，Ｂで同一とした場合のＬＣＤで、液晶に印加する電圧を１．５Ｖ、２．０Ｖ、２．３Ｖ、２．６Ｖ、３．０Ｖとした場合の色度の変化、図１５は、上記図１３に示すようにセルギャップをＲ，Ｇ，Ｂでそれぞれ調整して印加電圧に対する透過率変化の色依存性の内ＬＣＤにおいて、液晶への印加電圧を同様に１．５Ｖ、２．０Ｖ、２．３Ｖ、２．６Ｖ、３．０Ｖとした場合の色度の変化である。図１４と図１５の比較から理解できるように、Ｒ，Ｇ，Ｂでそれぞれセルギャップを調整することによって、色度の印加電圧依存性、つまり印加電圧を変えたときの色度のずれを改善することができ、様々な電圧範囲内で駆動したときにも色ずれの小さいＬＣＤを実現できる。

本発明の実施形態に係る垂直配向型半透過ＬＣＤの概略断面構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る垂直配向型半透過ＬＣＤの他の概略断面構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るより具体的な半透過ＬＣＤの概略平面構成を示す図である。 図３のＡ−Ａ’線に沿った位置における半透過型ＬＣＤの概略断面構成を示す図である。 図３のＢ−Ｂ’線に沿った位置における半透過型ＬＣＤの概略断面構成を示す図である。 図３に示す半透過ＬＣＤの画素電極及びこれに接続されるＴＦＴの構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係るより図３と異なる半透過ＬＣＤの概略平面構成を示す図である。 図７のＣ−Ｃ’線に沿った位置における半透過型ＬＣＤの概略断面構成を示す図である。 図３に示す半透過型ＬＣＤの変形例に係る概略平面構成を示す図である。 図３に示す半透過型ＬＣＤの他の変形例に係る概略平面構成を示す図である。 本実施形態に係る垂直配向型半透過ＬＣＤの印加電圧に対する透過率特性のセル構造との関係を示す図である。 本実施形態に係る垂直配向型半透過ＬＣＤの印加電圧に対する透過率特性の波長依存性を示す図である。 本実施形態に係る垂直配向型半透過ＬＣＤにおいてセルギャップをＲ，Ｇ，Ｂで調整したときの印加電圧に対する透過率特性の波長依存性を示す図である。 本実施形態に係る垂直配向型半透過ＬＣＤの色度の印加電圧に対する依存性を示す色度座標を示す図である。 本実施形態に係る垂直配向型半透過ＬＣＤにおいてセルギャップをＲ，Ｇ，Ｂで調整したとき色度の印加電圧に対する依存性を示す色度座標を示す図である。

符号の説明

２０ 能動層（ｐ−Ｓｉ層）、３０ ゲート絶縁膜、３２ ゲート電極（ゲートライン）、３４ 層間絶縁膜、３６ ドレイン電極（データライン）、３８ 平坦化絶縁膜、４０ ソース電極、４２ 接続用金属層、４４ 反射層、１００ 第１基板、１１０ 広帯域円偏光板、１１１ 広帯域λ／４板、１１２ 直線偏光板、２００，２４０，２５０，２５２ 画素電極、２１０ 透過領域、２２０ 反射領域、２６０ 配向膜、３００ 第２基板、３１０ 負の屈折率異方性板（負の光学補償板）、３２０ 共通電極、３３０ カラーフィルタ、３４０ ギャップ調整部、４００ 液晶層、４１０ 液晶ダイレクタ、５００ 配向制御部、５１０，５１０ｔ，５１０ｒ 突起部、５２０ ギャップ調整部の斜面、５３０ 電極不在部（スリット）、６００ 光源。

Claims (15)

1. 複数の画素を備え、第１電極を備える第１基板と第２電極を備える第２基板との間に、垂直配向型の液晶が封入された液晶表示装置であって、
   各画素領域は、反射領域と透過領域とを有し、
   前記反射領域においては、前記第１基板側又は前記第２基板側の少なくとも一方に、液晶層へ入射された光の位相差を制御する該液晶層の厚さで規定されるギャップが、前記反射領域での前記ギャップを前記透過領域での前記ギャップよりも小さくするためのギャップ調整部を有し、
   さらに、前記画素領域内には、液晶の配向方向を１画素領域内で分割するための配向制御部を前記第１基板側又は第２基板側のいずれか又は両方に、有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記配向制御部は、前記第１電極または前記第２電極のいずれか又は両方に形成された電極不在部を備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記配向制御部は、前記第１基板側または前記第２基板側のいずれか又は両方から前記液晶層に向かって突出する突起部を備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記画素領域内における前記ギャップ調整部の端部面は前記配向制御部として機能することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記画素領域内における前記配向制御部によって制御される液晶の配向方角と、該配向制御部の基板平面への投影線と交差する投影線を持つ他の配向制御部によって制御される液晶の配向方角と、の角度差が９０度未満であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記複数の画素は、赤用、緑用、青用の画素を含み、各画素の透過領域における前記ギャップは、前記赤用、緑用、青用の画素のうちの少なくとも１つが他の色の画素のギャップと異なることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記複数の画素は、赤用、緑用、青用の画素を含み、各画素の反射領域における前記ギャップは、前記赤用、緑用、青用の画素のうちの少なくとも１つが他の色の画素のギャップと異なることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記液晶層は、負の誘電率異方性を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
   前記第１基板及び前記第２基板には、４分の１波長板及び２分の１波長板がそれぞれ設けられていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
    前記第１基板及び前記第２基板の内、光源に近接配置される基板と対向する基板側に、負の屈折率異方性を有する位相差板を備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
11. 請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
    前記第１基板又は前記第２基板の少なくとも一方には、２軸位相差板が設けられていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
    前記第１基板側に形成された前記第１電極は、画素毎に個別のパターンに形成され、第１基板側に複数形成され、該複数の第１電極にはそれぞれ薄膜トランジスタが接続され、
    前記第２基板側に形成された前記第２電極は、各画素共通の共通電極として形成され、 前記ギャップ調整部は、前記第２基板側に形成されていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
13. 請求項１〜請求項１２のいずれか一つに記載の半透過型液晶表示装置において、
    前記画素領域内における前記ギャップ調整部は、該ギャップ調整層の形成基板に向けて幅の広がる順テーパ形状を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
14. 複数の画素を備え、第１電極を備える第１基板と第２電極を備える第２基板との間に、垂直配向型の液晶が封入された液晶表示装置であって、
    各画素領域は、反射領域と透過領域とを有し、
    前記第１基板側又は前記第２基板側の少なくとも一方に、液晶層への入射光の位相差を制御する該液晶層の厚さで規定されるギャップについて、前記反射領域での前記ギャップを前記透過領域での前記ギャップよりも小さくするためのギャップ調整部を有し、
    前記ギャップ調整層の側面は、該ギャップ調整層の形成基板に向けて幅の広がる順テーパ形状を有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。
15. 請求項１４に記載の半透過型液晶表示装置において、
    前記複数の画素にそれぞれ割り当てられた表示色の波長に応じて前記ギャップの厚さが異なることを特徴とする半透過型液晶表示装置。

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