JP2007156328A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、開口率の向上と応答速度の向上との両立を図る。
【解決手段】マトリクス状に配置された複数の画素電極３を有するアクティブマトリクス基板２０ａと、アクティブマトリクス基板２０ａに対向して配置され共通電極１７を有する対向基板３０ａと、両基板２０ａ及び３０ａの間に設けられ、液晶分子４０ａを含む液晶層４０とを備え、電圧無印加時に液晶分子４０ａが基板面に対して実質的に垂直に配向する垂直配向方式の液晶表示装置５０ａであって、各画素電極３は、複数のサブ電極３ａに分割され、それら複数のサブ電極３ａの少なくとも１つは、反射モードの表示を行う反射領域Ｒと、その反射領域Ｒの周囲に配置され透過モードの表示を行う透過領域Ｔとを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、反射モード及び透過モードの双方の表示が可能であり、且つ、電圧無印加時に液晶層が垂直配向状態となる垂直配向方式の半透過型液晶表示装置に関するものである。

半透過型液晶表示装置は、画像の最小単位であると共にマトリクス状に配置された画素毎に、バックライトからの光を透過して透過モードの表示を行う透過領域と、外光を反射して反射モードの表示を行う反射領域とを備えている。そのため、半透過型液晶表示装置は、周囲の明るさに影響されることなく、十分なコントラストを維持し、高い視認性を得ることができる。

また、垂直配向方式の液晶表示装置は、液晶層に電圧が印加されていないとき（電圧無印加時）に、液晶層を構成する液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に配向するように構成されているので、黒表示での視角特性に優れている。例えば、特許文献１〜３には、負の誘電異方性を有する液晶分子を用いた垂直配向方式の液晶表示装置が開示されている。

さらに、特許文献４〜１０には、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置が開示されている。例えば、特許文献８には、ハニカム状に配置された複数のサブ電極によって画素電極を構成することにより、開口率を向上させた液晶表示装置が開示されている。
特開２０００−１０５３７６号公報 特開２００２−２８７１５３号公報 特開２００３−１７７３８４号公報 特開２００２−５５３４３号公報 特開２００３−４３５２５号公報 特開２００３−１６７２５３号公報 特開２００４−１９８９１９号公報 特開２００５−６２６２９号公報 特開２００５−４９６８７号公報 特開２００５−１０６９９７号公報

しかしながら、従来の垂直配向方式の半透過型液晶表示装置では、それぞれ透過領域または反射領域に割り振られた複数のサブ電極によって画素電極が構成されているので、画素の開口率と応答速度とがトレードオフの関係にある。ここで、開口率は、画素電極を少数に分割して１つのサブ電極のサイズを大きくすることによって向上させることができる。また、応答速度は、画素電極を多数に分割して１つのサブ電極のサイズを小さくすることによって向上させることができる。そのため、開口率の向上を優先すると、応答速度が低下し、反対に応答速度の向上を優先すると、開口率が低下してしまう。このように、画素電極が複数のサブ電極により構成された垂直配向方式の半透過型液晶表示装置では、開口率の向上と応答速度の向上との両立させることが困難である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、開口率の向上と応答速度の向上との両立を図ることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、画素電極を構成する複数のサブ電極の少なくとも１つが反射領域と透過領域とを有するようにしたものである。

具体的に本発明に係る液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素電極を有するアクティブマトリクス基板と、上記アクティブマトリクス基板に対向して配置され共通電極を有する対向基板と、上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられ、液晶分子を含む液晶層とを備え、上記液晶層に電圧が印加されていないときに、上記液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に配向する垂直配向方式の液晶表示装置であって、上記各画素電極は、複数のサブ電極に分割され、上記複数のサブ電極の少なくとも１つは、反射モードの表示を行う反射領域と、該反射領域の周囲に配置され透過モードの表示を行う透過領域とを有していることを特徴とする。

上記構成によれば、サブ電極が反射領域と透過領域とを有し、従来のように各サブ電極毎に透過領域または反射領域に割り振られていないので、つまり、透過領域を構成するサブ電極と反射領域を構成するサブ電極との間の領域がロスにならないので、開口率を向上させることが可能になる。また、応答速度は、透過領域の周端と反射領域との周端との距離に依存し、その距離が短いほど速くなる。そして、本発明では透過領域が反射領域の周囲に配置して、透過領域の周端と反射領域と周端との距離が短くなるので、応答速度を向上させることが可能になる。したがって、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、開口率の向上と応答速度の向上との両立が図られる。

上記対向基板には、上記反射領域を構成すると共に、上記液晶分子の配向を規制するための透明層が設けられていてもよい。

上記構成によれば、サブ電極が対向基板の透明層に対応して配置された反射領域と、その反射領域の周囲に配置された透過領域とを有し、従来のように各サブ電極毎に透過領域または反射領域に割り振られていないので、つまり、透過領域を構成するサブ電極と反射領域を構成するサブ電極との間の領域がロスにならないので、開口率を向上させることが可能になる。また、応答速度は、透過領域の周端と反射領域との周端との距離、すなわち、サブ電極の周端と透明層の周端との距離に依存し、その距離が短いほど速くなる。そして、本発明では透過領域が反射領域の周囲に配置して、透過領域の周端と反射領域と周端との距離が短くなるので、応答速度を向上させることが可能になる。したがって、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、開口率の向上と応答速度の向上との両立が図られる。

上記透明層は、上記反射領域における液晶層の厚さが上記透過領域における液晶層の厚さよりも薄くなるように設定されていてもよい。

上記構成によれば、反射領域と透過領域との間の位相差が補償される。

上記透明層は、上記反射領域における液晶層の厚さが上記透過領域における液晶層の厚さの１／２〜７／８になるように設定されていてもよい。

上記構成によれば、共通電極が透明層の上層及び下層の何れに配置されても、反射領域と透過領域との間の位相差が具体的に補償される。

上記共通電極は、上記透明層を覆うように設けられ、上記透明層は、上記反射領域における液晶層の厚さが上記透過領域における液晶層の厚さの１／２になるように設定されていてもよい。

上記構成によれば、透明層が共通電極の下層に設けられ、反射領域における液晶層の厚さが透過領域における液晶層の厚さの１／２になっているので、液晶層に印加される電圧がロスすることなく、反射領域と透過領域との間の位相差が具体的に補償される。ここで、透明層が共通電極の上層に設けられた場合には、透明層を介して液晶層に電圧が印加されるので、印加電圧をロスしてしまう。

上記反射領域には、上記液晶層に電圧が印加されているときに、上記液晶分子の配向中心となる配向中心部が設けられていてもよい。

上記構成によれば、反射領域に配向中心部が設けられているので、反射領域における応答速度を向上させることが可能になる。

本発明によれば、画素電極を構成する複数のサブ電極の少なくとも１つが反射領域と透過領域とを有しているので、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、開口率及び応答速度の双方を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図５は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態１を示している。ここで、図１は、本実施形態の液晶表示装置５０ａを構成するアクティブマトリクス基板２０ａの平面図である。また、図２は、アクティブマトリクス基板２０ａを構成する１つの画素の平面模式図であり、図３は、図２中のIII−III断面における液晶表示装置５０ａの断面模式図である。なお、図２の模式図では、サブ電極３ａの形状を矩形状に示している。

液晶表示装置５０ａは、図３に示すように、互いに対向して配置されたアクティブマトリクス基板２０ａ及び対向基板３０ａと、それら両基板２０ａ及び３０ａの間に設けられた液晶層４０とを備えている。

アクティブマトリクス基板２０ａは、絶縁基板１０ａ上に、図１に示すように、互いに平行に延びるように設けられたゲート線１と、各ゲート線１と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられたソース線２と、各ゲート線１の間に互いに平行に延びるように設けられた容量線１ｂと、ゲート線１及びソース線２の各交差部分に設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５と、隣り合う一対のゲート線１及びソース線２に囲まれる表示領域（画素）毎に設けられた画素電極３とを備えている。なお、容量線１ｂは、各画素毎に側方に突出した突出部を有している。

ＴＦＴ５は、図１に示すように、ゲート線１の突出部であるゲート電極１ａと、ゲート電極１ａを覆うように設けられたゲート絶縁膜（不図示）と、そのゲート絶縁膜上でゲート電極１ａに対応する位置に島状に設けられた半導体層（不図示）と、その半導体層上で互いに対峙するように設けられ、ソース線２の突出部であるソース電極２ａ、及びドレイン電極２ｂとを備えている。ドレイン電極２ｂは、容量線１ｂの延びる領域まで延設され、容量線１ｂ及びその突出部との間に補助容量を形成するように構成されている。

画素電極３は、図１に示すように、連結部３ｂを介して縦方向に連結した３個のサブ電極３ａと、各サブ電極３ａ上に設けられた円形状の反射電極４とを備えている。そして、反射電極４の中央部分には、液晶層４０に電圧が印加されているとき（電圧印加時）に、後述する液晶分子４０ａの配向中心となる切り欠き部（配向中心部）６が設けられている。ここで、反射電極４が形成された領域が反射領域Ｒを構成し、反射電極４から露出したサブ画素３ａが透過領域Ｔを構成している。

また、アクティブマトリクス２０ａでは、上記構成のＴＦＴ５を覆うように層間絶縁膜１１が積層され、その層間絶縁膜１１の上層に画素電極３が設けられている。そして、画素電極３は層間絶縁膜１１に形成されたコンタクトホール（不図示）を介して、ドレイン電極２ｂに接続されている。さらに、画素電極３の上層には、後述する液晶分子４０ａを配向させるための配向膜（不図示）が設けられている。

対向基板３０ａは、絶縁基板１０ｂ上に、カラーフィルター層１６、共通電極１７及び配向膜（不図示）が順に積層されて構成されている。そして、反射領域Ｒにおいて、共通電極１７と配向膜との層間には、反射電極４の外郭形状に対応した形状の透明層１８が設けられている。また、アクティブマトリクス基板２０ａに配設されたゲート線１、ソース線２及びＴＦＴ５を覆うようにブラックマトリクス１６ａが設けられている。そして、ブラックマトリクス１６ａは、各画素毎に設けられた着色層と共にカラーフィルター層１６を構成している。

透明層１８は、本発明の特徴として、サブ電極３ａの中央部分に設けられ、透明層１８（反射電極４の外郭）の周端、及びサブ電極３ａの周端の間の距離が、３０μｍ程度以下になっている。ここで、透明層１８の周端、及びサブ電極３ａの周端の間の距離（透明層−サブ電極端間距離）と応答速度（立ち上がり応答時間）との関係をモデル実験で検証した。具体的には、直径５０μｍに透明層を形成すると共に、種々のサイズのサブ電極を形成して、その際の立ち上がり応答時間を測定した。その測定結果を以下の表１に示す。

表１において、「０→１００％」などという記載は、透過率を０％（黒表示）から１００％（白表示）に変化させた場合を示している。また、垂直配向方式の液晶表示装置では、黒表示からの立ち上がり応答特性（立ち上がり応答時間）が表示品位を評価する種々の特性項目の中で最も厳しい特性項目であり、この応答時間が６０ｍｓｅｃ以内であれば良好な動画視認が可能である。例えば、透明層−サブ電極端間距離が５３μｍであるときには、「０→２％」及び「０→５％」といった黒表示から中間調表示に変化させる際に、立ち上がり応答時間がそれぞれ９４ｍｓｅｃ及び７０ｍｓｅｃとなり、６０ｍｓｅｃを超えた。一方、透明層−サブ電極端間距離が１０μｍ〜３０μｍであるときには、立ち上がり応答時間が何れも６０ｍｓｅｃ以内であり、良好な動画視認が可能であった。

また、透明層１８は、反射領域Ｒと透過領域Ｔとの間の位相差を補償するために、反射領域Ｒにおける液晶層４０の厚さが透過領域Ｔにおける液晶層４０の厚さよりも薄くなるように、すなわち、反射領域Ｒにおける液晶層４０の厚さが透過領域Ｔにおける液晶層４０の厚さの１／２〜７／８程度になるように設けられている。ここで、透明層１８の厚さと反射率との関係をモデル実験で検証した。具体的には、図４に示すように、透過領域Ｔの液晶層４０の厚さを４μｍに設定すると共に、種々の厚さの透明層１８を形成して、液晶層４０に電圧を印加させたときの反射率を測定した。その測定結果を、図５のグラフに示す。図５において、横軸は液晶層の印加電圧の大きさを、縦軸は反射率の大きさをそれぞれ示し、そして、曲線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦは、透明層１８の厚さがそれぞれ、０．５μｍ（反射領域Ｒの液晶層４０の厚さ／透過領域Ｔの液晶層４０の厚さが７／８になる）、０．７５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ（反射領域Ｒの液晶層４０の厚さ／透過領域Ｔの液晶層４０の厚さが１／２になる）及び３．０μｍである場合の反射率の挙動を示すものであり、曲線Ｇは、透明層１８を形成しなかった場合の反射率の挙動を示すものである。ここで、液晶層４０の印加電圧は、４〜７Ｖが適正な範囲である。

図５に示すように、透明層１８の厚さが０．５μｍ、０．７５μｍ及び１．０μｍである場合には、印加電圧４〜７Ｖの範囲で理論上最大の反射率（３５％程度）を得ることができ、透明層１８の厚さが１．５μｍである場合には、３５％の反射率を得ることができないものの、２５％程度の反射率を得ることができた。また、後述する実施形態３のように、透明層１８がカラーフィルター層１６と共通電極１７との層間に設けられ、共通電極１７に供給された信号が反射領域Ｒにおいても液晶層４０に配向膜のみを介して供給される場合には、液晶層４０への印加電圧のロスを少なくすることができるので、反射領域Ｒにおける液晶層４０の厚さが透過領域Ｔにおける液晶層４０の厚さの１／２程度になるように透明層１８の厚さが設定される。したがって、透明層１８の厚さは、反射領域Ｒにおける液晶層４０の厚さが透過領域Ｔにおける液晶層４０の厚さの１／２〜７／８程度になるように設定されている。

液晶層４０は、ネマチック液晶からなる液晶分子６を含んでいる。この液晶分子６は、電気光学特性を有し、その誘電異方性が負（Δε＜０）である。

このような構成の液晶表示装置５０ａは、反射領域Ｒにおいて対向基板３０ａ側から入射する外光を反射電極４で反射すると共に、透過領域Ｔにおいてアクティブマトリクス基板２０ａ側から入射するバックライトからの光を透過するように構成されている。そして、液晶表示装置５０ａでは、各画素電極３毎に１つの画素が構成されており、各画素において、ゲート線１からゲート信号がゲート電極１ａに送られて、ＴＦＴ５がオン状態になったときに、ソース線２からソース信号がソース電極２ａに送られて、半導体層及びドレイン電極２ｂを介して、画素電極３に所定の電荷を書き込まれる。このとき、画素電極３と共通電極１７との間で電位差が生じ、液晶層４０に所定の電圧が印加される。そして、液晶層４０に印加された電圧によって液晶分子４０ａの配向状態を変えることにより、液晶層４０の光透過率を調整して画像が表示される。

また、液晶表示装置５０ａは、液晶層４０に電圧が印加されていないとき（電圧無印加時）に液晶分子４０ａが基板面に対して実質的に垂直に配向すると共に、電圧印加時に液晶分子４０ａが図２に示すように透明層１８及び反射電極４の切り欠き部６を中心に基板面に対して実質的に平行に配向するという垂直配向方式に構成されている。

次に、本発明に係る液晶表示装置の製造方法について、詳細に説明する。

本実施形態の製造方法は、以下に示すアクティブマトリクス基板作製工程、対向基板作製工程、及び液晶表示装置作製工程を備えている。

＜アクティブマトリクス基板作製工程＞
まず、ガラス基板などの絶縁基板１０ａ上の基板全体に、チタンなどからなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、フォトリソグラフィー技術（Photo Engraving Process、以下、「ＰＥＰ技術」と称する）によりパターン形成して、ゲート線１、ゲート電極１ａ及び容量線１ｂを形成する。

続いて、ゲート線１、ゲート電極１ａ及び容量線１ｂ上の基板全体に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により窒化シリコン膜などを成膜し、ゲート絶縁膜を形成する。

さらに、ゲート絶縁膜上の基板全体に、ＣＶＤ法により真性アモルファスシリコン膜と、リンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン膜とを連続して成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりゲート電極１ａ上に島状にパターン形成して、真性アモルファスシリコン層とｎ＋アモルファスシリコン層とにより構成された半導体層を形成する。

次いで、半導体層が形成されたゲート絶縁膜上の基板全体に、チタンなどからなる金属膜をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、ソース線２、ソース電極２ａ及びドレイン電極２ｂを形成する。

続いて、ソース電極２ａ及びドレイン電極２ｂをマスクとして半導体層のｎ＋アモルファスシリコン層をエッチング除去することにより、チャネル部（不図示）を形成する。

さらに、ソース電極２ａ及びドレイン電極２ｂ上の基板全体に、ＣＶＤ法を用いて窒化シリコン膜などを成膜し、その後、基板全体に、感光性アクリル樹脂などを塗布して、層間絶縁膜１１を形成する。

次いで、層間絶縁膜１１のドレイン電極２ｂに対応する部分をエッチング除去して、コンタクトホールを形成する。さらに、層間絶縁膜１１の表面形状をＰＥＰ技術によって、表面形状を凹凸状にする。これによって、層間絶縁膜１１上の反射電極４の表面形状が凹凸状になり、反射電極４に入射する光を適度に拡散させることができる。

続いて、層間絶縁膜１１上の基板全体に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、サブ電極３ａ（及び連結部３ｂ）を形成する。

さらに、サブ電極３ａ上の基板全体に、モリブデン膜及びアルミニウム膜をスパッタリング法により順に成膜し、その後、ＰＥＰ技術によりパターン形成して、切り欠き部６を有する反射電極４（画素電極３）を形成する。

ここで、反射電極４を構成するアルミニウム膜とサブ電極３ａを構成するＩＴＯ膜との間にモリブデン膜が挟持されているので、アルミニウム膜をＰＥＰ技術によりパターン形成する際に、アルミニウム膜とＩＴＯ膜との間で局部電池が形成されることなく、アルミニウム膜の電気的な腐食するのを防ぐことができる。

最後に、画素電極３上の基板全体に、印刷法によりポリイミド系樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜（不図示）を形成する。

以上のようにして、アクティブマトリクス基板２０ａを作成することができる。

なお、上述のアクティブマトリクス基板２０ａの作製工程では、半導体層を、アモルファスシリコン膜により形成させる方法を例示したが、ポリシリコン膜により形成させてもよく、さらには、それらアモルファスシリコン膜及びポリシリコン膜にレーザーアニール処理を行うことにより結晶性を向上させてもよい。

＜対向基板作製工程＞
まず、ガラス基板などの絶縁基板１０ｂ上に、クロム薄膜を成膜した後、ＰＥＰ技術によりパターン形成してブラックマトリクス１６ａを形成する。

続いて、ブラックマトリクス１６ａのパターン間のそれぞれに、赤、緑及び青の何れか１つの着色層をパターン形成してカラーフィルター層１６を形成する。

さらに、カラーフィルター層１６上の基板全体に、ＩＴＯ膜などからなる透明導電膜をスパッタリング法により成膜して共通電極１７を形成する。

次いで、共通電極１７上の基板全体に、感光性アクリル樹脂などを塗布し、その後、ＰＥＰ技術により、反射領域Ｒに透明層１８を形成する。

最後に、透明層１８上の基板全体に、ポリイミド樹脂をオフセット印刷により塗布して、配向膜（不図示）を形成する。

以上のようにして、対向基板３０ａを作製することができる。

＜液晶表示装置作製工程＞
まず、アクティブマトリクス基板２０ａ及び対向基板３０ａのうちの一方の基板にスクリーン印刷により、熱硬化性エポキシ樹脂などからなるシール材料を、液晶注入口の部分を欠いた枠状パターンで塗布し、他方の基板に液晶層４０の厚さに相当する直径を持ち、樹脂またはシリカなどからなる球状のスペーサを散布する。

続いて、アクティブマトリクス基板２０ａと対向基板３０ａとを貼り合わせ、シール材料を硬化させ、空セルを形成する。

さらに、空セルを構成するアクティブマトリクス基板２０ａ及び対向基板３０ａの基板間に、減圧法により液晶分子４０ａを含む液晶材料を注入し液晶層４０を形成する。

最後に、上記液晶注入口にＵＶ硬化樹脂を塗布し、ＵＶ照射によりＵＶ硬化樹脂を硬化し、注入口を封止する。

以上のようにして、本発明の液晶表示装置５０ａを製造することができる。

次に、具体的に行った実験について説明する。

本発明の実施例として、上記実施形態１と同一の方法で、液晶表示装置５０ａを作製した。

具体的に各画素の構成は、図１に示すように、１辺１００μｍの正方形状のサブ電極３ａを３個縦に連結して、各サブ画素３ａの中央部分に直径７０μｍの透明層１８を形成して、透明層１８の周端とサブ電極３ａの周端との間の距離を１５μｍとした。なお、各サブ電極３ａの４隅は、曲率半径２５μｍでＲ面取りされた形状とした。

次に、本発明の比較例１及び２について説明する。

比較例１では、具体的に各画素の構成が、図２２に示すように、１辺４４μｍの正方形状のサブ電極１０３ａを縦５個及び横２個で計１０個連結して、各サブ画素１０３ａの中央部分に直径１０μｍのリベット１１９を形成して、リベット１１９の周端とサブ電極１０３ａの周端との間の距離を１７μｍとした。また、各サブ電極１０３ａの４隅は、曲率半径１０μｍでＲ面取りされた形状とした。さらに、１０個のサブ電極１０３ａのうち下側の６個を反射電極１０４で覆って反射領域Ｒとした。ここで、図２２は、比較例１の液晶表示装置１５０ａを構成するアクティブマトリクス基板１２０ａの平面図である。また、図２３は、アクティブマトリクス基板１２０ａを構成する１つの画素の平面模式図であり、図２４は、図２３中のXXIV−XXIV断面における液晶表示装置１５０ａの断面模式図である。

比較例２では、具体的に各画素の構成が、図２５に示すように、辺１００μｍの正方形状のサブ電極３ａを３個縦に連結して、各サブ画素３ａの中央部分に直径１０μｍのリベット１１９を形成して、リベット１１９の周端とサブ電極１０３ｂの周端との間の距離を４５μｍとした。また、各サブ電極１０３ｂの４隅は、曲率半径１０μｍでＲ面取りされた形状とした。さらに、一番上のサブ電極１０３ｂを反射電極１０４で覆って反射領域Ｒとした。なお、比較例１及び２のブラックマトリクス１１６ａは、実施例のブラックマトリクス１６ａの同一サイズとした。ここで、図２５は、比較例２の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板１２０ｂの平面図である。

次に、実施例、比較例１及び２においてそれぞれ作製した液晶表示装置について、開口率及び応答速度を測定した。その測定結果を以下の表２に示す。

リベット−サブ電極端間距離が１７μｍである比較例１では、応答時間（０→５％）が３１ｍｓｅｃで高速であったものの、透過開口率が３０％で画素全体の開口率（有効表示開口率）が６５％であった。

リベット−サブ電極端間距離が４５μｍである比較例２では、有効表示開口率が８３％であったものの、応答時間（０→５％）が８１ｍｓｅｃで低速であった。

それに対して、実施例では、有効表示開口率が８３％であったのにも拘わらず、応答時間（０→５％）が２５ｍｓｅｃで高速であった。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置５０ａによれば、サブ電極３ａが対向基板３０ａの透明層１８に対応して配置された反射領域Ｒと、その反射領域Ｒの周囲に配置された透過領域Ｔとを有し、図２２及び図２５に示すように各サブ電極１０３ａ及び１０３ｂ毎に透過領域Ｔまたは反射領域Ｒに割り振られていないので、つまり、透過領域Ｔを構成するサブ電極３ａと反射領域Ｒを構成するサブ電極３ａとの間の領域がロスにならないので、開口率を向上させることができる。また、応答速度は、透過領域Ｔの周端と反射領域Ｒとの周端との距離、すなわち、表１に示すように、サブ電極３ａの周端と透明層１８の周端との距離に依存し、その距離が短いほど速くなる。そして、本実施形態では透過領域Ｔが反射領域Ｒの周囲に配置して、透過領域Ｔの周端と反射領域Ｒと周端との距離が短くなるので、応答速度を向上させることができる。したがって、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、開口率の向上と応答速度の向上との両立を図ることができる。

また、透明層１８が共通電極１７の上層に設けられているので、透明層１８を介して液晶層４０に電圧が印加されるので、印加電圧をロスしてしまうものの、透明層１８が反射領域Ｒにおける液晶層４０の厚さが透過領域Ｔにおける液晶層４０の厚さの１／２〜７／８になるように、透明層１８の厚さが設定されているので、反射領域と透過領域との間の位相差が補償することができる。

さらに、反射領域Ｒには、電圧印加時に液晶分子４０ａの配向中心となる切り欠き部６が設けられているので、反射領域Ｒにおける応答速度を向上させることができる。

《発明の実施形態２》
図６及び図７は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態２を示している。ここで、図６は、上記実施形態１で説明した図２に対応する模式図であり、本実施形態の液晶表示装置５０ｂを構成するアクティブマトリクス基板２０ａの１つの画素の平面模式図である。また、図７は、図６中のVII−VII断面における液晶表示装置５０ｂの断面模式図である。なお、以下の各実施形態では、図１〜図５と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

上記実施形態１では、画素電極３が中央部分に、電圧印加時に液晶分子４０ａの配向中心となる切り欠き部６を有していたが、本実施形態では、画素電極３が切り欠き部を有していない。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態１と実質的に同じである。

具体的に、画素電極３は、図６及び図７に示すように、図３に示すような切り欠き部６を有していない。そして、液晶分子４０ａは、電圧無印加時に基板面に対して実質的に垂直に配向すると共に、電圧印加時に液晶分子４０ａが図６に示すように透明層１８の中心部分を中心に基板面に対して実質的に平行に配向するようになっている。

本実施形態の液晶表示装置５０ｂによれば、上記実施形態１の液晶表示装置５０ａと同様に、サブ電極３ａが対向基板３０ａの透明層１８に対応して配置された反射領域Ｒと、その反射領域Ｒの周囲に配置された透過領域Ｔとを有し、図２２及び図２５に示すように各サブ電極１０３ａ及び１０３ｂ毎に透過領域Ｔまたは反射領域Ｒに割り振られていないので、つまり、透過領域Ｔを構成するサブ電極３ａと反射領域Ｒを構成するサブ電極３ａとの間の領域がロスにならないので、開口率を向上させることができる。また、応答速度は、透過領域Ｔの周端と反射領域Ｒとの周端との距離、すなわち、サブ電極３ａの周端と透明層１８の周端との距離に依存し、その距離が短いほど速くなる。そして、本実施形態では透過領域Ｔが反射領域Ｒの周囲に配置して、透過領域Ｔの周端と反射領域Ｒと周端との距離が短くなるので、応答速度を向上させることができる。したがって、垂直配向方式の半透過型液晶表示装置において、開口率の向上と応答速度の向上との両立を図ることができる。

《その他の実施形態》
図８〜２１は、本発明に係るその他の実施形態を示している。

図８は、上記実施形態２で説明した図７に対応する模式図であり、実施形態３の液晶表示装置５０ｃの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｃでは、透明層１８がカラーフィルター層１６と共通電極１７との層間に設けられている。そのため、共通電極１７に供給された信号が反射領域Ｒにおいても液晶層４０に配向膜のみを介して供給されるので、液晶層４０への印加電圧のロスを少なくすることができる。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態２と実質的に同じである。

図９は、上記実施形態３で説明した図８に対応する模式図であり、実施形態４の液晶表示装置５０ｄの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｄでは、反射領域Ｒと透過領域Ｔとの間において、共通電極１７の一部が切除されている。

図１０は、上記実施形態１で説明した図３に対応する模式図であり、実施形態５の液晶表示装置５０ｅの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｅでは、上記実施形態１で説明した画素電極３の切り欠き部６の代わりに、透明層１８上に突出したリベット１９ａ（配向中心部）が設けられている。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態１と実質的に同じである。

図１１は、上記実施形態３で説明した図８に対応する模式図であり、実施形態６の液晶表示装置５０ｆの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｅでは、上記実施形態１で説明した画素電極３の切り欠き部６の代わりに、反射領域Ｒの共通電極１７上に突出したリベット１９ａ（配向中心部）が設けられている。そして、それ以外の構成については、上記実施形態３と実質的に同じであり、上記実施形態３（図８）よりも反射領域Ｒでの応答速度が優れている。

図１２は、上記実施形態４で説明した図９に対応する模式図であり、実施形態７の液晶表示装置５０ｇの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｇでは、上記実施形態１で説明した画素電極３の切り欠き部６の代わりに、反射領域Ｒの共通電極１７上に突出したリベット１９ａ（配向中心部）が設けられている。そして、それ以外の構成については、上記実施形態４と実質的に同じであり、上記実施形態４（図９）よりも反射領域Ｒでの応答速度が優れている。

図１３は、上記実施形態１で説明した図３に対応する模式図であり、実施形態８の液晶表示装置５０ｈの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｈでは、上記実施形態１で説明した画素電極３の切り欠き部６に対応する位置において、層間絶縁膜１１の表面形状がフラット状に形成され、そのフラット状に形成された部分が配向中心部として機能している。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態１と実質的に同じである。

図１４は、上記実施形態８で説明した図１３に対応する模式図であり、実施形態９の液晶表示装置５０ｉの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｉでは、透明層１８がカラーフィルター層１６と共通電極１７との層間に設けられている。そのため、共通電極１７に供給された信号が反射領域Ｒにおいても液晶層４０に配向膜のみを介して供給されるので、液晶層４０への印加電圧のロスを少なくすることができる。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態８と実質的に同じである。

図１５は、上記実施形態９で説明した図１４に対応する模式図であり、実施形態１０の液晶表示装置５０ｊの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｊでは、反射領域Ｒと透過領域Ｔとの間において、共通電極１７の一部が切除されている。

図１６は、上記実施形態１で説明した図３に対応する模式図であり、実施形態１１の液晶表示装置５０ｋの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｋでは、透明層１８がカラーフィルター層１６と共通電極１７との層間に設けられている。そのため、共通電極１７に供給された信号が反射領域Ｒにおいても液晶層４０に配向膜のみを介して供給されるので、液晶層４０への印加電圧のロスを少なくすることができる。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態１と実質的に同じである。

図１７は、上記実施形態１１で説明した図１６に対応する模式図であり、実施形態１２の液晶表示装置５０ｌの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｌでは、反射領域Ｒと透過領域Ｔとの間において、共通電極１７の一部が切除されている。

図１８は、上記実施形態１で説明した図３に対応する模式図であり、実施形態１３の液晶表示装置５０ｍの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｍでは、上記実施形態１で説明した画素電極３の切り欠き部６に対応する位置において、透明層１８が凹状に形成された凹状部１９ｂを有しており、その凹状部１９ｂが配向中心部として機能している。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態１と実質的に同じである。

図１９は、上記実施形態３で説明した図８に対応する模式図であり、実施形態１４の液晶表示装置５０ｎの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｎでは、上記実施形態１で説明した画素電極３の切り欠き部６に対応する位置において、共通電極１７が切り欠き部１９ｃを有しており、その切り欠き部１９ｃが配向中心部として機能している。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態３と実質的に同じである。

図２０は、上記実施形態１４で説明した図１９に対応する模式図であり、実施形態１５の液晶表示装置５０ｏの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｏでは、上記実施形態１４で説明した共通電極１７の切り欠き部１９ｃに対応する位置において、透明層１８の表面形状が凹状に形成され、その凹状に形成された部分（凹状部）１９ｂが配向中心部として機能している。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態１４と実質的に同じである。

図２１は、上記実施形態１５で説明した図２０に対応する模式図であり、実施形態１６の液晶表示装置５０ｐの断面模式図である。

この液晶表示装置５０ｏでは、上記実施形態１５で説明した透明層１８の凹状部１９ｂの表面が共通電極１７から露出している。そして、それ以外の構成及び作用効果については、上記実施形態１５と実質的に同じである。

以上説明したように、本発明は、開口率の向上と応答速度の向上との両立を図ることができるので、モバイル機器に搭載される垂直配向方式の半透過型液晶表示装置について有用である。

実施形態１に係る液晶表示装置５０ａを構成するアクティブマトリクス基板２０ａの平面図である。 アクティブマトリクス基板２０ａを構成する１つの画素の平面模式図である。 図２中のIII−III断面における液晶表示装置５０ａの断面模式図である。 透明層の厚さと反射率との関係を検証するためのモデル実験を示す模式図である。 透明層の厚さと反射率との関係を示すグラフである。 実施形態２に係る液晶表示装置５０ｂを構成するアクティブマトリクス基板２０ａの１つの画素の平面模式図である。 図６中のVII−VII断面における液晶表示装置５０ｂの断面模式図である。 実施形態３に係る液晶表示装置５０ｃの断面模式図である。 実施形態４に係る液晶表示装置５０ｄの断面模式図である。 実施形態５に係る液晶表示装置５０ｅの断面模式図である。 実施形態６に係る液晶表示装置５０ｆの断面模式図である。 実施形態７に係る液晶表示装置５０ｇの断面模式図である。 実施形態８に係る液晶表示装置５０ｈの断面模式図である。 実施形態９に係る液晶表示装置５０ｉの断面模式図である。 実施形態１０に係る液晶表示装置５０ｊの断面模式図である。 実施形態１１に係る液晶表示装置５０ｋの断面模式図である。 実施形態１２に係る液晶表示装置５０ｌの断面模式図である。 実施形態１３に係る液晶表示装置５０ｍの断面模式図である。 実施形態１４に係る液晶表示装置５０ｎの断面模式図である。 実施形態１５に係る液晶表示装置５０ｏの断面模式図である。 実施形態１６に係る液晶表示装置５０ｐの断面模式図である。 比較例１の液晶表示装置１５０ａを構成するアクティブマトリクス基板１２０ａの平面図である。 アクティブマトリクス基板１２０ａを構成する１つの画素の平面模式図である。 図２３中のXXIV−XXIV断面における液晶表示装置１５０ａの断面模式図である。 比較例２の液晶表示装置を構成するアクティブマトリクス基板１２０ｂの平面図である。

符号の説明

Ｒ 反射領域
Ｔ 透過領域
３ 画素電極
３ａ サブ電極
６，１９ｃ 切り欠き部（配向中心部）
１７ 共通電極
１８ 透明層
１９ａ リベット（配向中心部）
１９ｂ 凹状部（配向中心部）
２０ａ，２０ｂ，２０ｈ アクティブマトリクス基板
３０ａ〜３０ｇ，３０ｍ，３０ｏ，３０ｐ 対向基板
４０ 液晶層
４０ａ 液晶分子
５０ａ〜５０ｐ 液晶表示装置

Claims (6)

1. マトリクス状に配置された複数の画素電極を有するアクティブマトリクス基板と、
   上記アクティブマトリクス基板に対向して配置され共通電極を有する対向基板と、
   上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられ、液晶分子を含む液晶層とを備え、上記液晶層に電圧が印加されていないときに、上記液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に配向する垂直配向方式の液晶表示装置であって、
   上記各画素電極は、複数のサブ電極に分割され、
   上記複数のサブ電極の少なくとも１つは、反射モードの表示を行う反射領域と、該反射領域の周囲に配置され透過モードの表示を行う透過領域とを有していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   上記対向基板には、上記反射領域を構成すると共に、上記液晶分子の配向を規制するための透明層が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項２に記載された液晶表示装置において、
   上記透明層は、上記反射領域における液晶層の厚さが上記透過領域における液晶層の厚さよりも薄くなるように設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項２に記載された液晶表示装置において、
   上記透明層は、上記反射領域における液晶層の厚さが上記透過領域における液晶層の厚さの１／２〜７／８になるように設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項２に記載された液晶表示装置において、
   上記共通電極は、上記透明層を覆うように設けられ、
   上記透明層は、上記反射領域における液晶層の厚さが上記透過領域における液晶層の厚さの１／２になるように設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項２に記載された液晶表示装置において、
   上記反射領域には、上記液晶層に電圧が印加されているときに、上記液晶分子の配向中心となる配向中心部が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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