JP2007052261A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広視野角であり、表示品位の高い液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板２と、液晶層と、反射領域Ｒ３および透過領域Ｒ２を含む複数の画素領域Ｒ１と、対向基板２上に形成されているとともに反射領域Ｒ３にそれぞれ重ねられた複数の突出部２４と、対向基板２上に形成されているとともに透過領域Ｒ２にそれぞれ位置した複数の突起２６とを備えている。各突起２６は、一端が透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁と同一平面に設けられている、または一端が透過領域に隣接した側の突出部の端縁を超えてその突出部に重なって設けられている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、液晶表示装置に関し、特に半透過型の液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の特徴を有しているため、ＯＡ（オフィス‐オートメーション）機器、情報端末機、時計、テレビ等様々な分野に応用されている。特に、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を備えることにより高速応答性が得られるため、携帯電話、テレビ、コンピュータ等、多くの電子機器の表示部に用いられている。

また、携帯端末機の小型軽量化に伴い、高精細であり、視野角の広い液晶表示装置が望まれている。高精細化には、液晶表示装置のスイッチング素子を上記薄膜トランジスタで形成することで対応している。一方、視野角を広くするため、液晶表示装置は、ネマチック液晶を用いたＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）モード、ＭＶＡ（Multi-domain Vertically Aligned）モードまたはＩＰＳ（In-Plane Switching）モードを用いている。ＭＶＡモードに関する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

携帯端末機は屋外等の明るい所で使用される頻度が高いことから、液晶表示装置としては、従来の透過型液晶表示装置に、部分的に反射表示を行うことが可能な反射部を加えた半透過型液晶表示装置が実用化されている。
特開２００４−３５５０３２号公報

近年、視野角が広く、かつ、屋外での表示画像の視認性に優れた高性能の液晶表示装置が望まれ、実用化に向けた開発が進められている。このため、半透過型液晶表示装置にＯＣＢモード、ＭＶＡモードまたはＩＰＳモードを組み合せることにより、高性能の液晶表示装置の実用化が進められている。液晶表示装置は、高性能である他、表示品位に優れていることが望ましい。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、広視野角であり、表示品位の高い液晶表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の態様に係る液晶表示装置は、
第１基板と、
前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、
前記第１基板および第２基板の重なった領域に設けられ、反射領域およびこの反射領域に隣接した透過領域を含む複数の画素領域と、
前記第２基板上に形成されているとともに前記反射領域にそれぞれ重ねられ、かつ、前記第１基板側に突出して前記反射領域と対向した前記液晶層の層厚を前記透過領域と対向した前記液晶層の層厚より薄くする複数の突出部と、
前記第２基板上に形成されているとともに前記透過領域にそれぞれ位置し、かつ、前記第１基板側に突出して、前記透過領域と対向した液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する複数の突起と、を備え、
前記各突起は、一端が前記透過領域に隣接した側の前記突出部の端縁と同一平面に設けられていることを特徴としている。

また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、
第１基板と、
前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、
前記第１基板および第２基板の重なった領域に設けられ、反射領域およびこの反射領域に隣接した透過領域を含む複数の画素領域と、
前記第２基板上に形成されているとともに前記反射領域にそれぞれ重ねられ、かつ、前記第１基板側に突出して前記反射領域と対向した前記液晶層の層厚を前記透過領域と対向した前記液晶層の層厚より薄くする複数の突出部と、
前記第２基板上に形成されているとともに前記透過領域にそれぞれ位置し、かつ、前記第１基板側に突出して、前記透過領域と対向した液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する複数の突起と、を備え、
前記各突起は、一端が前記透過領域に隣接した側の前記突出部の端縁を超えてその突出部に重なって設けられていることを特徴としている。

また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、
第１基板と、
前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、
前記第１基板および第２基板の重なった領域に設けられ、反射領域およびこの反射領域に隣接した透過領域を含む複数の画素領域と、
前記第２基板上に形成されているとともに前記反射領域にそれぞれ重ねられ、かつ、前記第１基板側に突出して前記反射領域と対向した前記液晶層の層厚を前記透過領域と対向した前記液晶層の層厚より薄くする複数の突出部と、
前記第２基板上に形成されているとともに前記透過領域にそれぞれ位置し、かつ、前記第１基板側に突出して、前記透過領域と対向した液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する複数の突起と、を備え、
前記各突起は、一端が前記透過領域に隣接した側の前記突出部の端縁との間に間隙を置いて設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、広視野角であり、表示品位の高い液晶表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係る半透過型の液晶表示装置について詳細に説明する。
図１、図２、図３および図４に示すように、液晶表示装置は、第１基板としてのアレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を置いて対向配置された第２基板としての対向基板２と、これらアレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層３とを備えている。

アレイ基板１は、透明な絶縁基板としてのガラス基板１０を備えている。このガラス基板１０上には、複数の信号線１１および図示しない複数の走査線が配設されている。信号線１１は第１方向ｄ１に配設され、走査線は第１方向に直交する第２方向ｄ２に配設されている。隣接する２本の信号線１１および隣接する２本の走査線でそれぞれ囲まれた複数の画素領域Ｒ１はマトリクス状に設けられ、これら複数の画素領域内にはそれぞれ画素が形成されている。なお、後述するが、各画素領域Ｒ１は、隣接する２本の信号線１１および隣接する２本の走査線で囲まれた領域であり、かつ遮光層２２で囲まれた領域である。画素領域Ｒ１は第１方向ｄ１に平行な長軸を有し、矩形状である。この実施の形態において、画素領域Ｒ１の長軸の長さｌ１は１５０μｍである。第２方向ｄ２に並んだ複数の画素領域Ｒ１において、画素領域のピッチＰは５０μｍである。

アレイ基板１において、画素は、スイッチング素子として、アモルファスシリコンおよびポリシリコン等の半導体膜を有した薄膜トランジスタ１２と、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電膜からなる画素電極１３とを有している。また、ガラス基板１０上には、画素電極１３を覆った垂直配向膜１４が成膜されている。垂直配向膜１４上には複数本の柱状スペーサ１５が形成されている。この実施の形態において、柱状スペーサ１５の高さは２μｍである。

対向基板２は、透明な絶縁基板としてのガラス基板２０を備えている。このガラス基板２０上には、ブラックマトリクスとして機能する遮光層２２と、赤色の着色層２３Ｒ、緑色の着色層２３Ｇおよび青色の着色層２３Ｂからなる複数の着色層とを有したカラーフィルタ２１が配設されている。各着色層は、その周縁部が遮光層２２に重なって配設されている。遮光層２２で囲まれた複数の画素領域Ｒ１はマトリクス状に設けられている。

ここで、画素領域Ｒ１について説明する。画素領域Ｒ１は、アレイ基板１および対向基板２に重なった領域に設けられている。画素領域Ｒ１は、画素領域の長軸の方向に隣接した矩形状の透過領域Ｒ２および矩形状の反射領域Ｒ３を含んでいる。この実施の形態において、透過領域Ｒ２の第１方向ｄ１に平行な方向の長さｌ２は１２０μｍであり、反射領域Ｒ３の第１方向に平行な方向の長さｌ３は３０μｍである。

カラーフィルタ２１上には複数の突出部２４が形成され、これら突出部はそれぞれ反射領域Ｒ３に重なっている。突出部２４は、感光性アクリル樹脂で形成されている。突出部２４の高さはほぼ１μｍである。突出部２４を設けることで、透過領域Ｒ２と反射領域Ｒ３とに段差を形成している。図示しないが、突出部２４は、アレイ基板１に対向した側に小さな凹凸状の表面Ｓを有している。

カラーフィルタ２１および突出部２４上にはＩＴＯ等の透明な導電膜からなる対向電極２５が形成されている。対向電極２５上には複数のストライプ状の突起２６が形成されている。より詳しくは、突起２６は、ほぼ三角形の断面を有した凸部が第１方向ｄ１に平行な方向に延出して形成されている。突起２６は、透過領域Ｒ２を第２方向ｄ２に二等分するように形成されている。

また、突起２６の第２方向ｄ２の幅ｗは１０μｍであり、突起２６の高さｈは１．５μｍである。このため、突起２６は、対向電極２５表面からアレイ基板１側に１．５μｍ突出している。対向電極２５および突起２６上に垂直配向膜２７が成膜されている。

アレイ基板１および対向基板２は、これら両基板の周縁部に配設されたシール材３０により互いに接合され、柱状スペーサ１５により所定の隙間を保持して対向配置されている。液晶層３は、アレイ基板１、対向基板２およびシール材３０で囲まれた空間に液晶を充填することで形成されている。

アレイ基板１の外面には第１光学部４が配置され、対向基板２の外面には第２光学部５が配置されている。第１光学部４および第２光学部５は、図示しないが二軸位相差板および偏光板をそれぞれ有している。第１光学部４の外面側にバックライトユニット６が設けられている。バックライトユニット６は、第１光学部４と対向し導光板を含む導光体６ａと、この導光体の一側縁に対向配置された光源６ｂおよび反射板６ｃとを有している。上記したように、マルチドメイン型ＶＡモードの半透過型の液晶表示装置が完成する。

以下、上記のように構成された突起２６について詳述する。
（実施例１）
図４に示すように、実施例１では、突起２６は透過領域Ｒ２内に形成されている。突起２６の第１方向ｄ１に平行な方向の長さｌ４は１２０μｍであり、透過領域Ｒ２の第１方向に平行な方向の長さｌ２と一致している。このため、突起２６は、一端が透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁と同一平面に設けられている。上記したように、突起２６の一端と突出部２４の端縁との距離は０μｍである。

本願発明者等は上記したように突起２６が設けられた液晶表示装置を用いて画像を表示し、表示特性を調査した。調査したところ、図８に示すように、表示画像に残像は発生しなかった。また、高い反射率が得られた。

（実施例２）
図５に示すように、実施例２では、突起２６は透過領域Ｒ２および反射領域Ｒ３に形成されている。突起２６の第１方向ｄ１に平行な長さｌ４は１３０μｍである。このため、突起２６は、一端が透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁を超えてこの突出部に１０μｍ重なって設けられている。上記したように、突起２６の一端と突出部２４の端縁との距離は−１０μｍである。

本願発明者等は上記したように突起２６が設けられた液晶表示装置を用いて画像を表示し、表示特性を調査した。調査したところ、図８に示すように、実施例１と同様、表示画像に残像は発生しなかった。また、突出部２４に突起２６が１０μｍ重なっているものの、反射率の低下は小さく、反射率は実施例１と同等の高い値が得られた。なお、突出部２４と突起２６との重なりが０μｍないし１０μｍであれば、反射率は実施例１と同等の高い値を得ることができる。

（実施例３）
図６に示すように、実施例３では、突起２６は透過領域Ｒ２および反射領域Ｒ３に形成されている。突起２６の第１方向ｄ１に平行な長さｌ４は１４５μｍである。このため、突起２６は、一端が透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁を超えてこの突出部に２５μｍ重なって形成されている。上記したように、突起２６の一端と突出部２４の端縁との距離は−２５μｍである。

本願発明者等は上記したように突起２６が設けられた液晶表示装置を用いて画像を表示し、表示特性を調査した。調査したところ、図８に示すように、実施例１と同様、表示画像に残像は発生しなかった。また、突出部２４に突起２６が２５μｍ重なっているため反射率は低下するものの、反射率はある程度高い値が得られた。

（実施例４）
図７に示すように、実施例４では、突起２６は透過領域Ｒ２内に形成されている。突起２６の第１方向ｄ１に平行な長さｌ４は１００μｍである。突起２６は、一端が透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁との間に１０μｍの間隙を置いて設けられているとともに、他の一端が対向する透過領域の境界との間に１０μｍの間隙を置いて設けられている。上記したように、突起２６の一端と突出部２４の端縁との距離は１０μｍである。

本願発明者等は上記したように突起２６が設けられた液晶表示装置を用いて画像を表示し、表示特性を調査した。調査したところ、図８に示すように、表示画像に残像は発生するものの、残像は殆ど目立たない程度であった。また、反射率は実施例１と同様、高い値が得られた。なお、突起２６の一端と突出部２４の端縁との距離が０μｍを超え、１５μｍ以下であれば、表示画像に残像は発生するものの、残像は殆ど目立たない程度であった。

（比較例）
比較例では、突起２６は透過領域Ｒ２内に形成されている。突起２６の第１方向ｄ１に平行な長さｌ４は８０μｍである。突起２６は、突起２６は、一端が透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁との間に２０μｍの間隙を置いて設けられているとともに、他の一端が対向する透過領域の境界との間に２０μｍの間隙を置いて設けられている。上記したように、突起２６の一端と突出部２４の端縁との距離は２０μｍである。

本願発明者等は上記したように突起２６が設けられた液晶表示装置を用いて画像を表示し、表示特性を調査した。調査したところ、表示画像に残像が発生し、目立ってしまった。また、反射率は実施例１と同様、高い値が得られた。

以上のように構成された液晶表示装置によれば、突起２６の一端が透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁と同一平面に設けられている場合および突起の一端が透過領域に隣接した側の突出部の端縁を超えてその突出部に重なって設けられている場合、表示画像に残像は発生しない。すなわち、対向基板２を平面から見たときに突起２６の一端および突出部２４の端縁間に隙間が無い場合、表示画像に残像は発生しない。これにより、見栄えが良く、高コントラストで、表示品位の高い液晶表示装置を得ることができる。

なお、突起２６の一端が、透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁との間に１５μｍ以上の間隙を置いている場合では、その間隙付近の液晶分子３ａの配列が不安定となり、表示画像に残像が発生することになる。

液晶表示装置はマルチドメイン型ＶＡモードを用いているため、透過表示で広視野角の画像表示が可能である。突出部２４は小さな凹凸状の表面Ｓを有しているため、反射表示でも広視野角の画像表示が可能である。

突起２６の一端が、透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４に０μｍないし１０μｍ重なっている場合および透過領域に隣接した側の突出部の端縁との間に間隙を置いている場合は、高い反射率が得られる。このため、屋外等の明所での外光反射表示を行った場合、液晶表示装置は表示画像の視認性に優れた画像表示が可能である。

上記したことから、突起２６の一端が、透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁との間に１０μｍの間隙を置いている状態ないし透過領域に隣接した側の突出部に１０μｍ重なっている状態に上記突起を形成することにより、反射率低下を小さく、かつ残像を目立たなくすることが望ましい。さらには、突起２６の一端が透過領域Ｒ２に隣接した側の突出部２４の端縁に重なっている状態ないし透過領域に隣接した側の突出部の端縁を超えてその突出部に１０μｍ重なっている状態に上記突起を形成することにより、残像を全く見えなくすることが望ましい。

なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、突起２６の凸部の断面形状は、三角形に限らず、任意の多角形、または半円形でも良い。突起２６の高さｈは１．５μｍに限らず、１μｍ以上であれば上述した効果と同様の効果を得ることができる。突起２６は第１方向ｄ１に複数に分断しても上述した効果と同様の効果を得ることができる。画素領域Ｒ１のピッチＰは５０μｍに限らず、２０μｍないし１００μｍ程度であれば、上述した効果と同様の効果を得ることができる。突出部２４および突起２６は対向基板２に限らず、アレイ基板１に形成しても良い。

この発明の実施の形態に係る液晶表示装置の断面図。 この発明の実施の形態に係る液晶表示装置の実施例１における対向基板の平面図。 図２の線Ａ−Ａに沿った対向基板の断面図。 図２の線Ｂ−Ｂに沿った液晶表示装置の断面図。 上記液晶表示装置の実施例２における対向基板の断面図。 上記液晶表示装置の実施例３における対向基板の断面図。 上記液晶表示装置の実施例４における対向基板の断面図。 上記対向基板に形成された突起と突出部との距離に対する残像の有無を表で示した図。

符号の説明

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、６…バックライトユニット、１０…ガラス基板、１３…画素電極、２０…ガラス基板、２１…カラーフィルタ、２４…突出部、２５…対向電極、２６…突起、ｄ１，ｄ２…方向、ｈ…高さ、Ｐ…ピッチ、Ｒ１…画素領域、Ｒ２…透過領域、Ｒ３…反射領域、Ｓ…表面。

Claims (6)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
   前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、
   前記第１基板および第２基板の重なった領域に設けられ、反射領域およびこの反射領域に隣接した透過領域を含む複数の画素領域と、
   前記第２基板上に形成されているとともに前記反射領域にそれぞれ重ねられ、かつ、前記第１基板側に突出して前記反射領域と対向した前記液晶層の層厚を前記透過領域と対向した前記液晶層の層厚より薄くする複数の突出部と、
   前記第２基板上に形成されているとともに前記透過領域にそれぞれ位置し、かつ、前記第１基板側に突出して、前記透過領域と対向した液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する複数の突起と、を備え、
   前記各突起は、一端が前記透過領域に隣接した側の前記突出部の端縁と同一平面に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 第１基板と、
   前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
   前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、
   前記第１基板および第２基板の重なった領域に設けられ、反射領域およびこの反射領域に隣接した透過領域を含む複数の画素領域と、
   前記第２基板上に形成されているとともに前記反射領域にそれぞれ重ねられ、かつ、前記第１基板側に突出して前記反射領域と対向した前記液晶層の層厚を前記透過領域と対向した前記液晶層の層厚より薄くする複数の突出部と、
   前記第２基板上に形成されているとともに前記透過領域にそれぞれ位置し、かつ、前記第１基板側に突出して、前記透過領域と対向した液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する複数の突起と、を備え、
   前記各突起は、一端が前記透過領域に隣接した側の前記突出部の端縁を超えてその突出部に重なって設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記複数の突起は、それぞれ前記第１基板側に１μｍ以上突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の画素領域は長軸を有し、
   前記各画素領域の前記反射領域および透過領域は前記長軸の方向に隣接し、
   前記各突起は、前記長軸に平行な方向に延出したストライプ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
5. 前記複数の突出部は、それぞれ前記第１基板に対向した側に凹凸状の表面を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
6. 第１基板と、
   前記第１基板に隙間を置いて対向配置された第２基板と、
   前記第１基板および第２基板間に狭持された液晶層と、
   前記第１基板および第２基板の重なった領域に設けられ、反射領域およびこの反射領域に隣接した透過領域を含む複数の画素領域と、
   前記第２基板上に形成されているとともに前記反射領域にそれぞれ重ねられ、かつ、前記第１基板側に突出して前記反射領域と対向した前記液晶層の層厚を前記透過領域と対向した前記液晶層の層厚より薄くする複数の突出部と、
   前記第２基板上に形成されているとともに前記透過領域にそれぞれ位置し、かつ、前記第１基板側に突出して、前記透過領域と対向した液晶層の液晶分子の傾く方向を制御する複数の突起と、を備え、
   前記各突起は、一端が前記透過領域に隣接した側の前記突出部の端縁との間に間隙を置いて設けられていることを特徴とする液晶表示装置。

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