JP2006091229A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素内に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを有する液晶表示装置において、液晶の配向を十分に安定化して応答特性を十分に向上し、残像の発生が抑制された高品位の表示を実現することにある。
【解決手段】本発明による液晶表示装置は、第１基板と、第１基板に対向するように設けられた第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、それぞれが、第１基板上に形成された第１電極と、第２基板上に形成された第２電極と、第１電極と第２電極の間に設けられた液晶層とを含む複数の画素を備えている。第１電極は、放射状傾斜配向をとる少なくとも１つの液晶ドメインを電圧印加状態において液晶層に形成する配向規制力を発現するように規定された形状を有し、第２基板は、液晶ドメインに対応する領域に、液晶層側に突き出た凸部を有している。凸部の最外端と第１電極の最外端との最長距離が２５μｍ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、携帯情報端末（例えばＰＤＡ）、携帯電話、車載用液晶ディスプレイ、デジタルカメラ、パソコン、アミューズメント機器、テレビなどに好適に用いられる液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置は、薄型で低消費電力であるという特長を生かして、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子手帳などの情報機器、あるいは液晶モニターを備えたカメラ一体型ＶＴＲなどに広く用いられている。

高コントラスト化および広視野角化を実現できる表示モードとして、垂直配向型液晶層を利用した垂直配向モードが注目されている。垂直配向型液晶層は、一般に、垂直配向膜と誘電異方性が負の液晶材料とを用いて形成される。

例えば、特許文献１には、画素電極に液晶層を介して対向する対向電極に設けた開口部の周辺に斜め電界を発生させ、開口部内で垂直配向状態にある液晶分子を中心に周りの液晶分子を傾斜配向させることによって、視角特性が改善された液晶表示装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載されている構成では、画素内の全領域に斜め電界を形成することが難しく、その結果、電圧に対する液晶分子の応答が遅れる領域が画素内に発生し、残像現象が現れるという問題が生じる。

この問題を解決するために、特許文献２は、画素電極または対向電極に規則的に配列した開口部を設けることによって、放射状傾斜配向を呈する複数の液晶ドメインを画素内に有する液晶表示装置を開示している。

さらに、特許文献３には、画素内に規則的に複数の凸部を設けることによって、凸部を中心に出現する放射状傾斜配向の液晶ドメインの配向状態を安定化する技術が開示されている。また、この文献には、凸部による配向規制力とともに、電極に設けた開口部による斜め電界を利用して液晶分子の配向を規制することによって、表示特性を改善できることを開示している。

一方、近年、屋外または屋内のいずれにおいても高品位な表示が可能な液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献４および特許文献５）。この液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置と呼ばれ、画素内に反射モードで表示を行う反射領域と、透過モードで表示を行う透過領域とを有している。

現在市販されている半透過型液晶表示装置は、ＥＣＢモードやＴＮモードなどが利用されているが、上記特許文献３には、垂直配向モードを透過型液晶表示装置だけでなく、半透過型液晶表示装置に適用した構成も開示されている。また、特許文献６には、垂直配向型液晶層の半透過型液晶表示装置において、透過領域の液晶層の厚さを反射領域の液晶層の厚さの２倍にするために設ける絶縁層に形成した凹部によって液晶の配向（多軸配向）を制御する技術が開示されている。凹部は例えば正八角形に形成され、液晶層を介して凹部に対向する位置に突起（凸部）またはスリット（電極開口部）が形成された構成が開示されている（例えば、特許文献６の図４および図１６参照）。

また、特許文献７では、基板上に凸部を形成して液晶ドメイン内の液晶分子の放射状配向を実現させる技術について記載されている。これらの凸部は電圧印加状態において、一方の基板に設けられた配向規制構造と他方の基板に設けられた液晶層側の凸部の効果により放射状傾斜配向が安定化することが記載されている。
特開平６−３０１０３６号公報 特開２０００−４７２１７号公報 特開２００３−１６７２５３号公報 特許第２９５５２７７号公報 米国特許第６１９５１４０号明細書 特開２００２−３５０８５３号公報 特開２００３−３１５８０３号公報

特許文献２または３に開示されている技術は、画素内に凸部または開口部を設けて複数の液晶ドメインを形成し（すなわち、画素分割し）、液晶分子に対する配向規制力を強めているが、十分な配向規制力を得るためには、液晶層の両側（互いに対向する一対の基板の液晶層側）に、凸部や開口部などの配向制御構造を形成することが必要である。また、特許文献６に開示されている技術についても、多軸配向を制御するために設けられる凹部と反対側に凸部または電極開口部を配置することが必要である。

しかしながら、本願発明者が実際に液晶表示装置を試作して詳細な検討を行ったところ、上記特許文献２、３、６および７に記載されている技術では、両側の基板に配向規制構造を設けても、画素サイズが特定のサイズを超える場合には応答特性が十分ではなく、画像の切替え時に数秒から十数秒程度の残像が観察される表示不良が発生し得ることがわかった。

本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであって、その目的は、画素内に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを有する液晶表示装置において、液晶の配向を十分に安定化して応答特性を十分に向上し、残像の発生が抑制された高品位の表示を実現することにある。

本発明による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向するように設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、それぞれが、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記第２基板上に形成された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、前記第１電極は、放射状傾斜配向をとる少なくとも１つの液晶ドメインを電圧印加状態において前記液晶層に形成する配向規制力を発現するように規定された形状を有し、前記第２基板は、前記液晶ドメインに対応する領域に、前記液晶層側に突き出た凸部を有し、前記凸部の最外端と前記第１電極の最外端との最長距離が２５μｍ以下であり、そのことによって上記目的が達成される。

ある好適な実施形態において、前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略矩形である。

ある好適な実施形態において、前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略正方形である。

ある好適な実施形態において、前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略十字形である。

ある好適な実施形態において、前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略楕円形である。

ある好適な実施形態において、前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略真円形である。

ある好適な実施形態において、前記凸部は、前記液晶ドメイン内の液晶分子を放射状配向させる配向規制力を発現する。

ある好適な実施形態において、前記凸部は、前記液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられている。

あるいは、本発明による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板に対向するように設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、それぞれが、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記第２基板上に形成された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、前記第１電極は、放射状傾斜配向をとる少なくとも１つの液晶ドメインを電圧印加状態において前記液晶層に形成する配向規制力を発現するように規定された形状を有し、前記第２基板は、前記液晶ドメインに対応する領域に、前記液晶層の厚さを規定するスペーサを有し、前記スペーサの最外端と前記第１電極の最外端との最長距離が２５μｍ以下であり、そのことによって上記目的が達成される。

ある好適な実施形態において、前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略矩形である。

ある好適な実施形態において、前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略正方形である。

ある好適な実施形態において、前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略十字形である。

ある好適な実施形態において、前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略楕円形である。

ある好適な実施形態において、前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略真円形である。

ある好適な実施形態において、前記スペーサは、前記液晶ドメイン内の液晶分子を放射状配向させる配向規制力を発現する。

ある好適な実施形態において、前記スペーサは、前記液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられている。

ある好適な実施形態において、前記第１電極は、所定の位置に形成された複数の開口部または切欠き部を有している。

ある好適な実施形態において、前記複数の画素のそれぞれは、透過モードで表示を行う透過領域と、反射モードで表示を行う反射領域とを有し、前記第１電極は、前記透過領域を規定する透明電極と、前記反射領域を規定する反射電極とを含み、前記透過領域内の前記液晶層の厚さｄｔは、前記反射領域の前記液晶層の厚さｄｒよりも大きい。

ある好適な実施形態において、前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに対応して設けられたアクティブ素子をさらに有し、前記第１電極は、前記複数の画素毎に設けられ、前記アクティブ素子に接続された画素電極である。

ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの２軸性光学異方性媒体層をさらに有する。

ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの１軸性光学異方性媒体層をさらに有する。

本発明の液晶表示装置では、第１基板上に形成された第１電極（例えば画素電極）は、放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを電圧印加状態において液晶層に形成する配向規制力を発現するように規定された形状を有しており、第１基板に対向するように設けられた第２基板は、液晶ドメインに対応する領域に、液晶層側に突き出た凸部を有している。本発明によると、凸部の最外端と第１電極の最外端との最長距離が２５μｍ以下であるので、液晶の配向を十分に安定化して応答特性を十分に向上し、残像の発生が抑制された高品位の表示を実現することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を説明する。

まず、図１および図２を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置において放射状傾斜配向が形成されるメカニズムを説明する。

図１は、画素電極６に設けた開口部１４による配向規制力の作用を説明するための図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時の液晶分子の配向状態を模式的に示している。図１（ｂ）に示した状態は中間調を表示している状態である。図２は、中間調表示状態の液晶分子の配向状態を基板法線方向から見た図（平面図）である。

図１に示した液晶表示装置は、透明基板１上に、開口部１４を有する画素電極６、配向膜１２をこの順に有している。他方の透明基板１７上には、対向電極１９および配向膜３２がこの順で形成されている。両基板間に設けられた液晶層２０は、負の誘電異方性を有する液晶分子２１を含む。

図１（ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶分子２１は垂直配向膜１２および３２の配向規制力により基板表面に対して略垂直に配向する。

電圧印加時には、図１（ｂ）に示すように、誘電異方性が負の液晶分子２１は分子長軸が電気力線に対して垂直になろうとするので、開口部１４の周辺に形成される斜め電界によって、液晶分子２１が倒れる方向が規定されることになる。図２に示すように、十字の開口部１４を設けると、開口部１４で実質的に包囲された領域に放射状傾斜配向の液晶ドメインが形成される。なお、電圧印加時に１つの液晶ドメインが形成される領域を「サブ画素」ということもある。

この放射状傾斜配向ドメイン内では液晶ダイレクタは全方位（基板面内の方位）に配向しているため、視野角特性が優れる。ここで、放射状傾斜配向とは軸対称配向と同義であり、液晶分子は、放射状傾斜配向の中心（軸対称配向の中心軸）の周りにはディスクリネーションラインを形成することなく連続的に配向しており、液晶分子の長軸を放射状（ｒａｄｉａｌ）、同心円状（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ）、渦巻き状に配向している状態をいう。また、いずれの場合も、液晶分子の長軸が配向の中心から放射状に傾斜した成分（斜め電界に平行な成分）を有している。

なお、開口部１４が「実質的に包囲する領域」とは、その領域内の液晶分子に連続的に配向規制力を作用し、１つの液晶ドメインを形成すればよく、完全に包囲する必要は無い。すなわち、図２に示したように、隣接する開口部１４の間が分断されていても、その中に１つの液晶ドメインが形成されれば良い。

また、ここでは、開口部１４の周りに形成される斜め電界の作用を説明したが、画素電極６のエッジ部や、画素電極６のエッジ部に形成される切欠き部（例えば図５（ｃ）および（ｅ）の切欠き部１３参照）の近傍においても、同様に斜め電界が形成され、液晶分子２１が電界によって傾く方向が規定される。つまり、画素電極６は、放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを電圧印加状態において液晶層２０に形成する配向規制力を発現するように規定された形状を有していればよい。

図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明したように、画素電極６に設けられた開口部１４によって生成される斜め電界によって、開口部１４によって実質的に包囲された領域（サブ画素）に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインが形成される。本実施形態の液晶表示装置は、上側の基板１７の液晶層２０側のサブ画素のほぼ中央に凸部（誘電体構造体）２５を更に有しており、この液晶層２０側に突き出た凸部２５の傾斜側面の配向規制力（アンカリング効果）によって、液晶分子２１の放射状傾斜配向が更に安定化される。なお、図１では簡略化して図示しているが、垂直配向膜３２は凸部２５を覆うように形成されている。

図１（ｂ）からわかるように、第２基板（対向基板）１７の液晶層２０に設けられた凸部２５の傾斜側面による配向規制力は、第１基板（アクティブマトリクス基板）に設けられた配向規制構造（電極の開口部や切欠き部）による配向規制力と同じ方向に液晶分子２１を配向させるように作用するので、サブ画素内の液晶分子の放射状傾斜配向がさらに安定化する。またサブ画素の略中心に設けられた凸部２５を中心に放射状傾斜配向が形成されるので、放射状傾斜配向の中心が凸部２５の近傍に固定されることになる。

このように、第１基板に設けた配向規制構造（電極の開口部や切欠き部）によって主にサブ画素の周辺の液晶分子の配向方向を規制し、第２基板に設けた配向規制構造（凸部）によってサブ画素の略中心部の液晶分子の配向を規制することによって、中間調表示における応答時間を短くする、あるいは、パネル面が押圧されたときに発生する残像が消えるまでの時間を短くすることができる。図３（ａ）から（ｃ）を参照しながら、その理由を説明する。

図３（ａ）から（ｃ）は、本実施形態の液晶表示装置のサブ画素内の液晶分子の配向を模試的に示す図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加直後、（ｃ）は電圧印加後十分な時間が経過した状態を示している。

図３（ａ）に示すように、電圧無印加状態では、液晶分子２１は基板面にほぼ垂直に配向している。但し、凸部２５の傾斜側面近傍の液晶分子は、傾斜側面に対して垂直に配向しようとするため傾斜（プレチルト）しているが、図では無視している。

電圧を印加すると、図３（ｂ）に示すように、サブ画素の周囲に設けられた配向規制構造の配向規制力を受けるサブ画素の周囲の液晶分子、および凸部２５の配向規制力を受ける中央付近の液晶分子から、傾きはじめる。

その後、時間の経過とともに、サブ画素の周囲に設けられた配向規制構造と凸部２５との間に存在する液晶分子が連続的に配向していく。

このように、サブ画素の略中央に凸部２５を設けることにより、凸部２５の近傍とサブ画素の周辺の配向規制構造との両方から液晶分子の配向規制が進むことから、中間調表示状態における応答時間の短縮化効果や、パネルの押圧に対する復元力が増大する効果が得られる。

上述したように、放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを形成する過程において、サブ画素の略中央と周囲の両方から液晶分子の配向規制が進む。つまり、サブ画素の略中央と周囲とにそれぞれ液晶分子が傾斜した領域（以下では便宜的に「サブドメイン」と呼ぶ）が形成され、これらのサブドメインが拡大して互いに衝突し、融合することによって、放射状傾斜配向をとる１つの液晶ドメインが形成される。ところが、凸部２５による配向規制力の強さと、配向規制構造による配向規制力との強さとのバランスによっては、サブドメイン同士の融合に時間がかかり、そのことによって残像が発生することがある。

斜め電界による配向規制力は電圧が低いと弱くなるのに対し、凸部２５の傾斜側面による配向規制力は、電圧に依存しないので、凸部２５は、中間調表示状態においても十分な配向規制力を発現し、液晶分子が傾く方向を安定に規定する。そのため、図４に模式的に示すように、凸部２５による配向規制力がサブ画素全体に及ぶように凸部２５を形成することで、上述した残像の発生を抑制することができる。図４では、１つのサブ画素を破線で囲まれた領域として示し、凸部２５による配向規制力が及ぶ範囲を鎖線で囲まれた領域として示している。

本願発明者は、凸部２５の大きさ、形状および配置や、画素電極６の形状（すなわち開口部および／または切欠き部の形状、大きさおよび配置）などのセルパラメータを変えて、上述した基本構成を有する液晶表示装置を作製し、その応答特性を評価した。その結果、凸部２５の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤが２５μｍ以下であると、残像の発生が抑制された高品位の表示を実現することができることを見出した。凸部２５の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤが２５μｍ以下であると、凸部２５による配向規制力をサブ画素全体の液晶分子２１に作用させることが可能になり、液晶の配向を十分に安定化して応答特性を十分に向上することができる。なお、応答特性の評価結果については後に詳述する。

凸部２５の形状は、画素電極６の形状に応じて適宜設定される。凸部２５の基板１７の基板面に沿った断面形状は、具体的には、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、略真円形、略楕円形、略矩形（略正方形および略長方形を含む）、略十字形などとすることができる。画素電極６の形状と凸部２５の断面形状とは、必ずしも相似である必要はない。図５（ｄ）に示すように、長方形の画素電極６に対して断面形状が略長方形の凸部２５を設けてもよいし、図５（ｂ）に示すように、長方形の画素電極６に対して断面形状が略楕円形の凸部２５を設けてもよい。

例えば、画素電極６の形状が６０μｍ×５０μｍの矩形であれば、断面形状が矩形で底面のサイズが２６μｍ×１６μｍ以上の凸部２５を対向基板１７上の画素の略中央に対応する位置に形成すると、凸部２５の最外端（矩形である底面の４隅）と画素電極６の最外端（４隅）との最長距離ＬＤを２５μｍ以下（具体的には１７×√２＝１７×１．４１４・・・＝２４．０４μｍ）とすることができる。また、底面を一辺が２６μｍ以上の正方形や、直径２６μｍ以上の真円形、長軸方向の長さが２６μｍ以上の楕円、最長軸方向の長さが２６μｍ以上の十字型などとしてもよい。いずれの形状としても、凸部２５の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤが２５μｍ以上であれば、良好な応答特性を得ることができる。

画素電極６の形状が縦横比の大きな形状である場合には、画素電極６に切欠き部１３や開口部１４を設けて画素を複数のサブ画素に分割し、それぞれのサブ画素について凸部２５を形成してもよい。画素を複数のサブ画素に分割すると、図５（ｃ）と図５（ｄ）との比較からもわかるように、画素内で凸部２５の占める面積を小さくすることができる。凸部２５上の液晶層２０には、凸部２５を介して電圧が印加されるので、その分光の利用効率が低下する。切欠き部１３や開口部１４を形成すると、その分開口率が低下するが、凸部２５を小さくすると、その分光の利用効率は向上する。そのため、画素のサイズや形状によっては、画素を複数のサブ画素に分割することで、明るさを向上することができることがある。

また、図６に示すように、凸部２５の傾斜側面２５ｓの基板面に対する傾斜角θは、９０°以上であることが好ましい。誘電異方性が負の液晶分子２１は、電界が印加されると電界の方向に直交するように（液晶分子の長軸が基板面に平行になるように）倒れるが、凸部２５の傾斜側面２５ｓの傾斜角θを９０°以上とすることで、凸部２５近傍の液晶分子２１をサブ画素の周囲に発生する斜め電界の配向規制力と整合する方向に傾斜させることができる。

図７に、凸部２５の大きさ、形状および配置や、画素電極６の形状などのセルパラメータを変えて、応答特性を評価した結果を示す。図７は、凸部２５の径を１０μｍ、１５μｍ、２０μｍと変化させたときの、サブ画素サイズ（μｍ）と応答時間（ｍｓｅｃ）との関係を示すグラフである。（サブ画素サイズ−凸部の径）／２が、凸部２５の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤに相当する。

図７から、同じサブ画素サイズで比較すると、凸部２５の径が大きくなるほど、応答時間が短くなり、同じ凸部２５の径で比較すると、サブ画素サイズが小さくなるほど、応答時間が短くなることがわかる。つまり、凸部２５の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤと、応答時間との間に強い相関関係があり、最長距離ＬＤが小さいほど、応答時間を短くできることがわかる。本願発明者の検討によれば、応答時間が７０ｍｓｅｃ以下であれば、残像は観察されなかった。図７から、凸部２５の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤを２５μｍ以下とすることによって、応答時間を７０ｍｓｅｃ以下とすることができることがわかる。

また、凸部２５を両方の基板に接触するように形成し、液晶層２０の厚さを規定するスペーサとして機能させてもよい。スペーサとして機能する凸部であっても、その傾斜側面によって液晶分子２１を配向規制することができ、それによって液晶層２０の配向を安定化することができる。この場合にも、上述したように、スペーサの最外端と画素電極の最外端との最長距離を２５μｍ以下とすることによって、残像の発生が抑制された表示を行うことができる。なお、後述するような透過反射両用型の液晶表示装置では、反射領域の液晶層の厚さを透過領域の液晶層の厚さよりも小さくすることが好ましい。そのような構成においては、透過領域に形成される凸部と反射領域に形成される凸部のうち、反射領域に形成される凸部により液晶層の厚さを規定することが好ましい。凸部は、反射領域を規定する反射電極および透過領域を規定する透明電極のそれぞれの略中央に対応した領域に設けられることが好ましい。

次に、図８を参照しながら、本発明による実施形態の液晶表示装置のさらに具体的な構成例を説明する。

図８に示す液晶表示装置は、バックライトと、半透過型液晶パネル５０と、半透過型液晶パネル５０を介して互いに対向するように設けられた一対の偏光板４０および４３と、偏光板４０および４３と液晶パネル５０との間に設けられた１／４波長板４１および４４と、１／４波長板４１および４４と液晶パネル５０との間に設けられた光学異方性が負の位相差板４２および４５とを有している。液晶パネル５０は、透明基板（アクティブマトリクス基板）１と透明基板（対向基板）１７との間に垂直配向型液晶層２０とを有している。液晶パネル５０として、例えば、後に図１０を参照しながら説明する液晶表示装置２００と同様の構成を有するものを用いる。

図８に示した液晶表示装置の表示動作を以下に簡単に説明する。

反射モード表示については、上側からの入射光は偏光板４３を通り、直線偏光となる。この直線偏光は、偏光板４３の透過軸と１／４波長板４４との遅相軸とのなす角度が４５°になるように配置された１／４波長板４４に入射すると円偏光となり、基板１７上に形成したカラーフィルタ層（不図示）を透過する。なお、ここでは法線方向から入射する光に対して位相差を与えない位相差板４５を用いている。

電圧無印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているために入射光は位相差がほぼ０で透過し、下側の基板１に形成した反射電極により反射される。反射された円偏光は再び液晶層２０中を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板４５を円偏光で通り、１／４波長板４４を経て、最初に入射して偏光板４３を透過した際の偏光方向と直交する偏光方向の直線偏光に変換されて偏光板４３に到達するために、光は偏光板４３を透過できず黒表示となる。

一方、電圧印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に垂直な方向から傾くため、入射した円偏光は液晶層２０の複屈折により楕円偏光となり、下側の基板１に形成した反射電極により反射される。反射された光は液晶層２０で偏光状態がさらに変化し、再び液晶層２０中を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板４５を通り、１／４波長板４４に楕円偏光として入射するため、偏光板４３に到達するときに入射時の偏光方向と直交した直線偏光とはならず、偏光板４３を透過する。つまり、印加電圧を調節することで液晶分子の傾き具合が制御され、偏光板４３を透過できる反射光量が変調され、階調表示が可能となる。

また、透過モードの表示については、上下２枚の偏光板４３および偏光板４０は各々その透過軸が直交するように配置されており、光源から出射された光は偏光板４０で直線偏光となり、この直線偏光は、偏光板４０の透過軸と１／４波長板４１との遅相軸となす角度が４５°になるように配置された１／４波長板４１に入射すると円偏光になり光学異方性が負の位相差板４２を経て下側の基板１の透過領域Ａに入射する。なお、ここでは法線方向から入射する光に対して位相差を与えない位相差板４２を用いている。

電圧無印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているため、入射光は位相差がほぼ０で透過し、下側の基板１に円偏光の状態で入射し、円偏光の状態で液晶層２０および上側の基板１７を経て上側の光学異方性が負の位相差板４５を透過して１／４波長板４４に到る。ここで、下側の１／４波長板４１と上側の１／４波長板４４の遅相軸が互いに直交するように配置することで、透過してきた偏光は下側の１／４波長板４１で生じた位相差を上側の１／４波長板４１でキャンセルすることになり、もとの直線偏光に戻る。上側の１／４波長板４４を透過した偏光は偏光板４０での直線偏光と同じ直線偏光となり、偏光板４０と透過軸が直交する偏光板４３で吸収されて黒表示となる。

一方、電圧印加時には、液晶層２０中の液晶分子２１は基板面に垂直な方向から傾くために液晶表示装置への入射した円偏光は液晶層２０の複屈折により楕円偏光となり、上側のＣＦ基板１７や上側の光学異方性が負の位相差板４５および１／４波長板４４を楕円偏光として偏光板４３に到るために入射時の偏光成分と直交した直線偏光にはならず、偏光板４３を通して光が透過する。つまり、印加電圧を調節することで液晶分子の傾き具合が制御され、偏光板４３を透過できる透過光量が変調され、階調表示が可能となる。

光学異方性が負の位相差板は液晶分子が垂直配向状態での視野角を変化させた場合の位相差の変化量を最小に抑え、広視野角側からの観察時での黒浮きを抑える。また、負の位相差板の１／４波長板の組み合わせの代わりに光学異方性が負の位相差板と１／４波長板を一体化させた２軸性位相差板を用いても良い。さらに、広波長帯域に亘る光学補償を実現するために、１／４波長板に代えて１／２波長板と１／４波長板との積層構造を用いてもよい。

本発明のように電圧無印加時に黒表示を行い、電圧印加時に白表示となるノーマリーブラックモードを放射状傾斜配向ドメインで行った場合、液晶表示装置（液晶パネル）の上下に一対の１／４波長板を設けることによって、偏光板に起因する消光模様を解消させて明るさを改善することも可能となる。また、上下の偏光板の透過軸を互いに直交して配置してノーマリーブラックモードを放射状傾斜配向ドメインで行った場合には、原理的にはクロスニコルに配置した一対の偏光板と同程度の黒表示を実現できることから、極めて高いコントラスト比を実現できると共に、全方位的な配向に導かれた広い視野角特性が達成できる。

（透過型液晶表示装置）
まず、本発明による実施形態の透過型液晶表示装置１００の構成を図９を参照しながら説明する。図９は、透過型液晶表示装置１００の１つの画素の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

液晶表示装置１００は、透明基板（例えばガラス基板）１１０ａと、透明基板１１０ａに対向するように設けられた透明基板１１０ｂと、透明基板１１０ａと１１０ｂとの間に設けられた垂直配向型の液晶層１２０とを有する。基板１１０ａおよび１１０ｂ上の液晶層１２０に接する面には垂直配向膜（不図示）が設けられており、電圧無印加時には、液晶層１２０の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層１２０は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤を更に含む。

液晶表示装置１００は、透明基板１１０ａ上に形成された画素電極１１１と、透明基板１１０ｂ上に形成された対向電極１３１とを有し、画素電極１１１と対向電極１３１との間に設けられた液晶層１２０とが画素を規定する。ここでは、画素電極１１１および対向電極１３１のいずれも透明導電層（例えばＩＴＯ層）で形成されている。なお、典型的には、透明基板１１０ｂの液晶層１２０側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ１３０（複数のカラーフィルタをまとめて全体をカラーフィルタ層１３０ということもある。）と、隣接するカラーフィルタ１３０の間、すなわち、隣接する画素の間に設けられるブラックマトリクス（遮光層）１３２とが形成され、これらの上に対向電極１３１が形成されるが、対向電極１３１上（液晶層１２０側）にカラーフィルタ層１３０やブラックマトリクス１３２を形成しても良い。

画素電極１１１は、所定の位置に形成された４つの切欠き部１１３を有しており、画素は、これらの切欠き部１１３によって３つのサブ画素に分割されている。液晶層１２０に所定の電圧を印加すると、画素電極１１１の周囲および切欠き部１１３に生成される斜め電界の配向規制力によって、３つのサブ画素のそれぞれ内に放射状傾斜配向を呈する液晶ドメインが形成される。

透明基板１１０ｂの液晶層１２０側には、凸部１２５が設けられており、凸部１２５はサブ画素の略中央に位置するように形成されている。凸部１２５の配向規制力によって、液晶ドメインの配向がより安定化される。凸部１２５をサブ画素の略中央に位置するように設けることによって、液晶ドメインの配向中心をサブ画素の略中央に固定することができ、各方位に配向する液晶分子の存在確率をほぼ等しくすることができる。それによって、斜め方向から見たときの画素ごとの透過率のばらつきを小さくし、ざらつきのない均一な表示を行うことができる。

凸部１２５は、凸部１２５の最外端と画素電極１１１の最外端との最長距離ＬＤが２５μｍ以下となるように形成されている。そのため、凸部１２５による配向規制力をサブ画素全体の液晶分子に作用させることが可能になり、液晶の配向を十分に安定化して応答特性を十分に向上することができる。その結果、残像の発生が抑制された高品位の表示を実現することができる。

液晶層１２０の厚さ（セルギャップともいう。）を規定するための支持体１３３を遮光領域に形成すれば、表示品位を低下させることが無いので好ましい。支持体１３３は、例えば、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ工程で形成することができる。支持体１３３は、透明基板１１０ａおよび１１０ｂのどちらに形成しても良い。

なお、透明基板１１０ａの液晶層１２０側には、例えばＴＦＴなどのアクティブ素子およびＴＦＴに接続されたゲート配線およびソース配線などの回路要素（いずれも不図示）が設けられる。また、透明基板１１０ａと、透明基板１１０ａ上に形成された回路要素および上述した画素電極１１１、支持体１３３および配向膜などをまとめてアクティブマトリクス基板ということがある。一方、透明基板１１０ｂと透明基板１１０ｂ上に形成されたカラーフィルタ層１３０、ブラックマトリクス１３２、対向電極１３１および配向膜などをまとめて対向基板またはカラーフィルタ基板ということがある。

また、上記の説明では省略したが、液晶表示装置１００は、透明基板１１０ａおよび１１０ｂを介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有する。一対の偏光板は典型的には透過軸が互いに直交するように配置される。さらに、前述したように、２軸性光学異方性媒体層または１軸性光学異方性媒体層を設けても良い。

（半透過型液晶表示装置）
次に、図１０を参照しながら、本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置２００の構成を説明する。

図１０は、本発明による実施形態の透過型液晶表示装置２００の１つの画素の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

液晶表示装置２００は、透明基板（例えばガラス基板）２１０ａと、透明基板２１０ａに対向するように設けられた透明基板２１０ｂと、透明基板２１０ａと２１０ｂとの間に設けられた垂直配向型の液晶層２２０とを有する。両方の基板２１０ａおよび２１０ｂ上の液晶層２２０に接する面には垂直配向膜（不図示）が設けられており、電圧無印加時には、液晶層２２０の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層２２０は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤を更に含む。

液晶表示装置２００は、透明基板２１０ａ上に形成された画素電極２１１と、透明基板２１０ｂ上に形成された対向電極２３１とを有し、画素電極２１１と対向電極２３１との間に設けられた液晶層２２０とが画素を規定する。透明基板２１０ａ上には、後述するようにＴＦＴなどの回路要素が形成されている。透明基板２１０ａおよびこの上に形成された構成要素をまとめてアクティブマトリクス基板２１０ａということがある。

また、典型的には、透明基板２１０ｂの液晶層２２０側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ２３０（複数のカラーフィルタをまとめて全体をカラーフィルタ層２３０ということもある。）と、隣接するカラーフィルタ２３０の間、すなわち、隣接する画素の間に設けられるブラックマトリクス（遮光層）２３２とが形成され、これらの上に対向電極２３１が形成されるが、対向電極２３１上（液晶層２２０側）にカラーフィルタ層２３０やブラックマトリクス２３２を形成しても良い。透明基板２１０ｂおよびこの上に形成された構成要素をまとめて対向基板（カラーフィルタ基板）基板２１０ｂということがある。

画素電極２１１は、透明導電層（例えばＩＴＯ層）から形成された透明電極２１１ａと、金属層（例えば、Ａｌ層、Ａｌを含む合金層、およびこれらのいずれかを含む積層膜）から形成された反射電極２１１ｂとを有する。その結果、画素は、透明電極２１１ａによって規定される透過領域Ａと、反射電極２１１ｂによって規定される反射領域Ｂとを含む。透過領域Ａは透過モードで表示を行い、反射領域Ｂは反射モードで表示を行う。

ここで、画素電極２１１は、所定の位置に形成された切欠き部２１３を有しており、各画素は、切欠き部２１３によって３つのサブ画素に分割されている。液晶層２２０に所定の電圧を印加すると、画素電極２１１の周囲および切欠き部２１３に生成される斜め電界の配向規制力によって、３つのサブ画素のそれぞれ内に放射状傾斜配向を呈する液晶ドメインが形成される。

また、透明基板２１０ｂの液晶層２２０側には、凸部２２５が設けられており、凸部２２５はサブ画素の略中央に位置するように形成されている。凸部２２５の配向規制力によって、液晶ドメインの配向がより安定化される。凸部２２５をサブ画素の略中央に位置するように設けることによって、液晶ドメインの配向中心をサブ画素の略中央に固定することができ、各方位に配向する液晶分子の存在確率をほぼ等しくすることができる。それによって、斜め方向から見たときの画素ごとの透過率のばらつきを小さくし、ざらつきのない均一な表示を行うことができる。

凸部２２５は、凸部２２５の最外端と画素電極２１１の最外端との最長距離ＬＤが２５μｍ以下となるように形成されている。そのため、凸部２２５による配向規制力をサブ画素全体の液晶分子に作用させることが可能になり、液晶の配向を十分に安定化して応答特性を十分に向上することができる。その結果、残像の発生が抑制された高品位の表示を実現することができる。

図１０には、透過領域Ａに２つの液晶ドメインを形成し、反射領域Ｂに１つの液晶ドメインを形成する例を示したが、これに限定されない。なお、個々の液晶ドメインは略正方形の形状にすることが、視野角特性および配向の安定性の観点から好ましい。

液晶層２２０の厚さ（セルギャップともいう。）を規定するための支持体２３３を遮光領域に形成すれば、表示品位を低下させることが無いので好ましい。支持体２３３は、例えば、感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ工程で形成することができる。支持体２３３は、透明基板２１０ａおよび２１０ｂのどちらに形成しても良い。

次に、透過モードの表示と反射モードの表示の両方を行うことができる半透過型液晶表示装置２００に特有の好ましい構成を説明する。

透過モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層２２０を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層２２０を２回通過する。したがって、図１０（ｂ）に模式的に示したように、透過領域Ａの液晶層２２０の厚さｄｔを反射領域Ｂの液晶層２２０の厚さｄｒの約２倍に設定することが好ましい。このように設定することによって、両表示モードの光に対して液晶層２２０が与えるリタデーションを略等しくすることができる。ｄｔ＝０．５ｄｒが最も好ましいが、０．３ｄｔ＜ｄｒ＜０．７ｄｔの範囲内にあれば両方の表示モードで良好な表示を実現できる。勿論、用途によっては、ｄｔ＝ｄｒであってもよい。

液晶表示装置２００においては、反射領域Ｂの液晶層２２０の厚さを透過領域Ａの液晶層の厚さよりも小さくするために、ガラス基板２１０ｂの反射領域Ｂにのみ透明誘電体層２３４を設けている。なお、対向電極２３１は、図示したように、透明誘電体層２３４を覆うように（すなわち液晶層２２０側に）設けることが好ましい。このように対向基板２１０ｂ側に透明誘電体層２３４を設ける構成を採用すると、反射電極２１１ｂの下に絶縁膜などを用いて段差を設ける必要がないので、アクティブマトリクス基板２１０ａの製造を簡略化できるという利点が得られる。さらに、液晶層２２０の厚さを調整するための段差を設けるための絶縁膜上に反射電極２１１ｂを設けると、絶縁膜の斜面（テーパ部）を覆う反射電極によって透過表示に用いられる光が遮られる、あるいは、絶縁膜の斜面に形成された反射電極で反射される光は、内部反射を繰り返すので、反射表示にも有効に利用されない、という問題が発生するが、上記構成を採用するとこれらの問題の発生が抑制され、光の利用効率を改善することができる。

さらに、この透明誘電体層２３４に光を散乱する機能（拡散反射機能）を有するものを用いると、反射電極２１１ｂに拡散反射機能を付与しなくても、良好なペーパーホワイトに近い白表示を実現できる。透明誘電体層２３４に光散乱機能を付与しなくても、反射電極２１１ｂの表面に凹凸形状を付与することによって、ペーパーホワイトに近い白表示を実現することもできるが、凹凸の形状によっては放射状傾斜配向の中心の位置が安定し無い場合がある。これに対し、光散乱機能を有する透明誘電体層２３４と平坦な表面を有する反射電極２１１ｂとを用いれば、反射電極２１１ｂに形成する開口部２１４によって中心の位置をより確実に安定化できるという利点が得られる。なお、反射電極２１１ｂに拡散反射機能を付与するために、その表面に凹凸を形成する場合、凹凸形状は干渉色が発生しないように連続した波状とすることが好ましく、放射状傾斜配向の中心を安定化できるように設定することが好ましい。

また、透過モードでは表示に用いられる光はカラーフィルタ層２３０を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光はカラーフィルタ層２３０を２回通過する。従って、カラーフィルタ層２３０として、透過領域Ａおよび反射領域Ｂに同じ光学濃度のカラーフィルタ層を用いると、反射モードにおける色純度および／または輝度が低下することがある。この問題の発生を抑制するために、反射領域のカラーフィルタ層の光学濃度を透過領域のカラーフィルタ層よりも小さくすることが好ましい。なお、ここでいう光学濃度は、カラーフィルタ層を特徴付ける特性値であり、カラーフィルタ層の厚さを小さくすれば、光学濃度を小さくできる。あるいは、カラーフィルタ層の厚さをそのままで、例えば添加する色素の濃度を低下させて、光学濃度を小さくすることもできる。

以下、試作した液晶表示装置の表示特性を具体的に説明する。

（実施例１）
信号線およびＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成されたアクティブマトリクス基板上に図１１（ａ）に示すような画素電極（ＩＴＯ層：透明電極）６を形成した。このとき、画素電極６全体のサイズは、１８０μｍ×６０μｍとし、４つの切欠き部１３の幅は８μｍとした。切欠き部１３によって分割された各サブ画素のサイズは５４．６μｍ×６０μｍであった。また、カラーフィルタ層、電極層を形成した対向基板（カラーフィルタ基板）上に、図１１（ａ）に示すような断面形状が矩形で底面のサイズが２０μｍ×２６μｍの凸部２５を形成した。凸部２５は、後にサブ画素の略中央に位置するように配置した。凸部２５の高さは２．０μｍとした。セル厚を規定するための支持体の高さは４．０μｍとした。

以上のように作製したアクティブマトリクス基板と対向基板に垂直配向剤を塗布し、焼成することで基板上に垂直配向層を形成した。アクティブマトリクス基板および対向基板を貼り合わせ、負の誘電率異方性を有する液晶材料（Δｎ＝０．１０１、Δε＝−５．０）を注入、封止して液晶表示装置を作製した。続いて、この液晶表示装置の構成基板の両面に光学フィルムを配置して液晶表示装置を得た。この液晶表示装置では、凸部２５の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤは、約２３μｍである。

本実施例の液晶表示装置の構成は、図１１（ｂ）に示すように、上（観察側）から順に偏光板、１／２波長板、１／４波長板、光学異方性が負の位相差板（ＮＲ板）、液晶層（上側；カラーフィルタ基板、下側；アクティブマトリクス基板）、光学異方性が負の位相差板（ＮＲ板）、１／４波長板、１／２波長板、偏光板の積層構造とした。なお、液晶層の上下の１／４波長板は互いの遅相軸を直交させ、各々の位相差を１４０ｎｍ（可視光（５６０ｎｍの４分の１））とした。また、液晶層の上下の１／２波長板は互いの遅相軸を直交させ、各々の位相差を２８０ｎｍ（可視光（５６０ｎｍの２分の１））とした。隣接する１／２波長板と１／４波長板は、互いの遅相軸が６０°の角をなすように配置し、広帯域の１／４波長板として機能するようにした。

光学異方性が負の位相差板は光軸（フィルム面に垂直）とフィルム面に平行な方向での位相差を１３５ｎｍとした。また、２枚の偏光板（観察側、バックライト側）は、それぞれの透過軸を直交させて配置した。

液晶表示装置に駆動信号を印加して表示特性を評価した。実施例１は、図１２に示す良好な電圧−透過率特性を有していた。また、透過表示での視角−コントラストの特性結果を図１３に示す。透過表示での視野角特性はほぼ、全方位的で対称な特性を示し、ＣＲ＞１０（太線の領域）の領域は±８０°と良好であり、透過コントラストも正面で３００：１以上と高いものであった。また、応答特性に関しても、白黒の市松模様パターンから全面黒パターンへ表示を切替えても残像が全く認識されず、良好な表示を行うことができた。黒表示から白表示への応答時間はおよそ６５ｍｓｅｃであった。

（実施例２）
アクティブマトリクス基板上に４３μｍ×７０μｍのサイズの画素電極を形成した。また、対向基板上に、断面形状が楕円形で底面の長軸方向の幅が３６μｍ、短軸方向の幅が１０μｍの凸部を形成した。凸部は、後に画素電極の略中央に対向するように配置した。凸部の高さは１．６μｍとした。セル厚を規定するための支持体の高さは３．４μｍとした。

その後の工程は実施例１と同様に行い、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、凸部の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤは、約２４μｍである。本実施例の液晶表示装置も、表示パターンを切替えても残像が観察されることがなく、良好な表示特性を有していた。

（比較例１）
実施例２と同様な大きさの画素電極を形成したアクティブマトリクス基板上にセル厚を規定するための支持体を形成した。この支持体の高さは３．６μｍとした。また、対向基板上に、断面形状が真円形で底面の直径が１５μｍの凸部を形成した。凸部は、後に画素電極の略中央に対向するように配置した。凸部の高さは１．６μｍとした。その後の工程は実施例１と同様に行い、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、凸部の最外端と画素電極の最外端との最長距離ＬＤは、約３１μｍである。

本比較例のパネルで、白黒の市松模様パターンと全面黒パターンとの間で表示を切り替えたところ、市松模様パターンから全面黒パターンへ表示を切替える際に白い残像（黒から白への変化において透過率変化が目視で認知される）が観察された。偏光顕微鏡によるクロス二コル観察によって、配向状態の変化を観察したところ、凸部近傍に形成されるサブドメインと画素電極の周囲に形成されるサブドメインとが衝突した時点から配向変化の速度が急激に遅くなり、画素全体の配向変化を遅らせている様子が確認された。このことから、凸部の最外端と画素電極の最外端との最長距離ＬＤが２５μｍを超えると応答特性が低下することがわかる。この比較例で作製したパネルの応答時間を測定したところ、黒表示から白表示への変化がおよそ８０ｍｓｅｃであった。

（比較例２）
実施例２と同様な大きさの画素電極を形成したアクティブマトリクス基板上にセル厚を規定するための支持体を形成した。この支持体の高さは３．４μｍとした。また、対向基板上に、実施例２と同様の形状・大きさの凸部を形成した。ただし、図１４に示すように、凸部２５を画素電極６の略中央に対応する位置から１０μｍだけ画素電極６の短手方向に沿ってずれた位置に形成した。その後の工程は実施例２と同様に行い、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、凸部の最外端と画素電極の最外端との最長距離ＬＤは、約３２μｍである。

本比較例のパネルでも、比較例１と同様の残像が観察された。また、偏光顕微鏡によるクロス二コル観察によって配向状態の変化を観察したところ、比較例１と同様の現象が確認された。このパネルの応答時間を測定したところ、およそ８２ｍｓｅｃであった。

（実施例３）
アクティブマトリクス基板上に図１５（ａ）に示すような透明電極（ＩＴＯパターン）６ａおよび反射電極（Ａｌパターン）６ｂを形成し、それぞれ透過領域Ａ、反射領域Ｂとした。透過領域Ａのサイズは６０μｍ×５０μｍ、反射領域のサイズは４０μｍ×５０μｍとした。

対向基板上に、カラーフィルタ層を形成した後、反射領域Ｂに約１．８μｍ厚の透明誘電体層を形成し、その後対向電極（ＩＴＯ層）を形成した。透過領域Ａおよび反射領域Ｂのそれぞれのサブ画素の略中央に対応する位置に、断面形状が真円形で底面の直径が２６μｍ、１６μｍの凸部をそれぞれ形成した。凸部の高さはそれぞれ１．６μｍ、０．８μｍとした。その後、反射領域Ｂの透明誘電体層上にセル厚を規定するための高さ１．８μｍの支持体を形成した。

得られたアクティブマトリクス基板および対向基板上に垂直配向剤を塗布、次いで１８０℃で１．５ｈ焼成し基板上に垂直配向層を形成した。これらの基板を貼り合わせ、負の誘電率異方性を有する液晶材料を注入、封止することで液晶表示装置を作製した。このとき、カラーフィルタ基板上に形成した高さ１．８μｍの透明誘電体層とセルギャップ調整用の支持体１．８μｍにより、透過領域Ａの液晶層の厚さは３．６μｍ、反射領域の液晶層の厚さは１．８μｍに規定される。この後、図１５（ｂ）に示すように、実施例１と同様に光学フィルムを液晶表示装置に貼付し、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、凸部の最外端と画素電極の最外端との最長距離ＬＤは、透過領域Ａで約２４μｍ、反射領域Ｂで約１７μｍである。

透過表示の特性はほぼ実施例１と同様な良好な表示特性を得た。また、反射表示の特性として標準拡散板を基準としても約８．５％（開口率１００％換算）、コントラスト比は２０であった。また、図１６に示すような良好な電圧―反射率特性を示した。応答特性に関しても、白黒の市松模様パターンと全面黒パターンとの間での表示の切り替えや白黒の市松模様パターンと全面白パターンとの間での表示の切り替えを行っても残像が生じない良好な応答特性を、透過モードと反射モードの両方のモードにおいて有していることがわかった。

（実施例４）
アクティブマトリクス基板上に実施例１と同様の形状・大きさの画素電極を形成した。対向基板上に、断面形状が矩形で底面のサイズが２０μｍ×２６μｍの凸部を形成した。凸部は、後にサブ画素の略中央に位置するように配置した。凸部がセルギャップを規定する支持体として機能するよう、凸部の高さは３．６μｍとした。

その後の工程は実施例１と同様に行い、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、凸部の最外端と画素電極６の最外端との最長距離ＬＤは、約２３μｍである。

液晶表示装置に駆動信号を印加して、白黒の市松模様パターンと全面黒パターンとの間での表示の切り替えや白黒の市松模様パターンと全面白パターンとの間での表示の切り替えに際しての残像発生の有無を観察した。その結果、残像の発生は観察されず、良好な表示特性を有していることが確認された。

（実施例５）
アクティブマトリクス基板上に、図１７（ａ）に示すように、実施例３と同様の形状・大きさの透明電極６ａおよび反射電極６ｂを形成した。また、対向基板上に、実施例３と同様の断面形状を有する凸部２５を形成した。ただし、凸部２５の高さを透過領域Ａでは２．２μｍ、反射領域Ｂでは１．８μｍとし、反射領域Ｂの凸部２５をセルギャップを規定するスペーサとして用いた。その後の工程は実施例３と同様に行い、図１７（ｂ）に示すような液晶表示装置を作成した。

この液晶表示装置の表示特性を評価したところ、透過表示、反射表示の両方について良好な表示特性を示した。また、良好な応答特性を有し、残像の発生が抑制されていることが確認された。

上述したように、本発明によると、画素内に放射状傾斜配向をとる液晶ドメインを有する液晶表示装置において、液晶の配向を十分に安定化して応答特性を十分に向上し、残像の発生が抑制された高品位の表示を実現することができる。

本発明は、透過型液晶表示装置および半透過型（透過・反射両用）型液晶表示装置に好適に適用される。特に、半透過型液晶表示装置は、携帯電話などのモバイル機器の表示装置として好適に利用される。

本発明による実施形態の液晶表示装置の動作原理を説明する概略図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時をそれぞれ示す。 本発明による実施形態の液晶表示装置の動作原理を説明する概略図であり、電圧印加時の液晶分子の配向状態を示す平面図である。 本発明による実施形態の液晶表示装置のサブ画素内の液晶分子の配向を模試的に示す図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加直後、（ｃ）は電圧印加後十分な時間が経過した状態を示している。 凸部の最外端と画素電極の最外端との最長距離ＬＤの好ましい範囲を説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明による実施形態の液晶表示装置に用いられる凸部の例を示す平面図である。 凸部の側面の好ましい傾斜角θを説明するための断面図である。 凸部の径を変化させたときの、サブ画素サイズ（μｍ）と応答時間（ｍｓｅｃ）との関係を示すグラフである。 本発明による実施形態の液晶表示装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。 本発明による実施形態の透過型液晶表示装置１００の１つの画素の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。 本発明による実施形態の半透過型液晶表示装置２００の１つの画素の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。 実施例１における液晶表示装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 実施例１における電圧−透過率特性図である。 実施例１における等コントラスト特性図である。 比較例２における凸部の配置を示す平面図である。 実施例３における液晶表示装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 実施例３における電圧−反射・透過率特性図である。 実施例５における液晶表示装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１ 透明基板（ＴＦＴ基板）
６ 画素電極
１２、３２ 配向膜
１３ 切欠き部
１４ 開口部
１７ 透明基板（対向（ＣＦ）基板）
１９ 対向電極
２０ 液晶層
２１ 液晶分子
２５ 凸部（誘電体構造体）
５０ 液晶パネル
４０、４３ 偏光板
４１、４４ １／４波長版
４２、４５ 光学異方性が負の位相差板（ＮＲ板）
１００ 透過型液晶表示装置
１１０ａ アクティブマトリクス基板
１１０ｂ 対向基板（カラーフィルタ基板）
１１１ 画素電極
１１３ 切欠き部
１２５ 凸部（誘電体構造体）
１３０ カラーフィルタ層
１３１ 対向電極
１３３ 支持体
２００ 半透過型液晶表示装置
２１０ａ アクティブマトリクス基板
２１０ｂ 対向基板（カラーフィルタ基板）
２１１ 画素電極
２１３ 切欠き部
２２５ 凸部（誘電体構造体）
２３０ カラーフィルタ層
２３１ 対向電極
２３２ 遮光層（ブラックマトリクス）
２３３ 支持体
２３４ 透明誘電体層（反射部段差）

Claims (21)

1. 第１基板と、前記第１基板に対向するように設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、
   それぞれが、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記第２基板上に形成された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、
   前記第１電極は、放射状傾斜配向をとる少なくとも１つの液晶ドメインを電圧印加状態において前記液晶層に形成する配向規制力を発現するように規定された形状を有し、
   前記第２基板は、前記液晶ドメインに対応する領域に、前記液晶層側に突き出た凸部を有し、
   前記凸部の最外端と前記第１電極の最外端との最長距離が２５μｍ以下である液晶表示装置。
2. 前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略矩形である請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略正方形である請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略十字形である請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略楕円形である請求項１に記載の液晶表示装置。
6. 前記凸部の前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略真円形である請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 前記凸部は、前記液晶ドメイン内の液晶分子を放射状配向させる配向規制力を発現する請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 前記凸部は、前記液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられている請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
9. 第１基板と、前記第１基板に対向するように設けられた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた垂直配向型の液晶層とを有し、
   それぞれが、前記第１基板上に形成された第１電極と、前記第２基板上に形成された第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に設けられた前記液晶層とを含む複数の画素を備え、
   前記第１電極は、放射状傾斜配向をとる少なくとも１つの液晶ドメインを電圧印加状態において前記液晶層に形成する配向規制力を発現するように規定された形状を有し、
   前記第２基板は、前記液晶ドメインに対応する領域に、前記液晶層の厚さを規定するスペーサを有し、
   前記スペーサの最外端と前記第１電極の最外端との最長距離が２５μｍ以下である液晶表示装置。
10. 前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略矩形である請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略正方形である請求項１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略十字形である請求項９に記載の液晶表示装置。
13. 前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略楕円形である請求項９に記載の液晶表示装置。
14. 前記スペーサの前記第２基板の基板面に沿った断面形状は、略真円形である請求項９に記載の液晶表示装置。
15. 前記スペーサは、前記液晶ドメイン内の液晶分子を放射状配向させる配向規制力を発現する請求項９から１４のいずれかに記載の液晶表示装置。
16. 前記スペーサは、前記液晶ドメインの略中央に対応する領域に設けられている請求項９から１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
17. 前記第１電極は、所定の位置に形成された複数の開口部または切欠き部を有している、請求項１から１６のいずれかに記載の液晶表示装置。
18. 前記複数の画素のそれぞれは、透過モードで表示を行う透過領域と、反射モードで表示を行う反射領域とを有し、前記第１電極は、前記透過領域を規定する透明電極と、前記反射領域を規定する反射電極とを含み、前記透過領域内の前記液晶層の厚さｄｔは、前記反射領域の前記液晶層の厚さｄｒよりも大きい、請求項１から１７のいずれかに記載の液晶表示装置。
19. 前記第１基板は、前記複数の画素のそれぞれに対応して設けられたアクティブ素子をさらに有し、前記第１電極は、前記複数の画素毎に設けられ、前記アクティブ素子に接続された画素電極である請求項１から１８のいずれかに記載の液晶表示装置。
20. 前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの２軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項１から１９のいずれかに記載の液晶表示装置。
21. 前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向するように配置された一対の偏光板を有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの１軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項１から１９のいずれかに記載の液晶表示装置。