JP2008083389A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】各画素の液晶分子を電圧の印加により安定に倒れ配向させ、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる垂直配向型の液晶表示素子を提供する。
【解決手段】一対の基板１，２の内面のうちの一方の基板１の内面に、複数の画素電極３と、複数のＴＦＴと、複数の走査線及び信号線と、複数の画素電極３のそれぞれの中央部に対応させて設けられた複数の凸部１３とを設け、他方の基板２の内面に対向電極２０を設け、一対の基板１，２の内面それぞれに垂直配向膜２５，２６を設け、一対の基板１，２間の間隙に、負の誘電異方性を有する液晶層２７を封入した。
【選択図】図３

Description

この発明は、垂直配向型の液晶表示素子に関する。

垂直配向型の液晶表示素子は、間隙を存して対向する一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面に、マトリックス状に配列された複数の画素電極と、前記複数の画素電極にそれぞれ対応させて設け、対応する画素電極に接続された複数の薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタにゲート信号及びデータ信号を供給する複数の走査線及び信号線とを設け、他方の基板の内面に、前記複数の画素電極とそれぞれ対向する領域により複数の画素を形成する対向電極を設け、前記一対の基板の内面それぞれに垂直配向膜を設け、前記一対の基板間の間隙に、負の誘電異方性を有する液晶層を封入した構成となっている（特許文献１参照）。
特許第２５６５６３９号公報

前記垂直配向型の液晶表示素子は、複数の画素電極と対向電極とが互いに対向する領域からなる複数の画素毎に、前記電極間への電圧の印加により液晶分子を垂直配向状態から倒れ配向させて画像を表示するものであり、各画素の液晶分子は、前記電圧の印加により、前記電極面に向かって倒れ込むように配向する。

しかし、従来の垂直配向型液晶表示素子は、電圧の印加による液晶分子が倒れる方向が不安定であり、そのために、各画素の液晶分子の倒れ配向状態がばらついて、表示にざらつき感を生じる。

この発明は、各画素の液晶分子を電圧の印加により安定に倒れ配向させ、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる垂直配向型の液晶表示素子を提供することを目的としたものである。

この発明の液晶表示素子は、
間隙を存して対向する一対の基板と、
前記一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面にマトリックス状に配列させて設けられた複数の画素電極と、
前記一方の基板の内面に前記複数の画素電極にそれぞれ対応させて設けられ、対応する画素電極に接続された複数の薄膜トランジスタと、
前記一方の基板の内面に設けられ、前記薄膜トランジスタにゲート信号及びデータ信号を供給する複数の走査線及び信号線と、
前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極のそれぞれの中央部に対応させて設けられ、前記画素電極の他の領域に対応する基板内面よりも突出する複数の凸部と、
他方の基板の内面に設けられ、前記複数の画素電極とそれぞれ対向する領域により複数の画素を形成する対向電極と、
前記一対の基板の内面それぞれに設けられた垂直配向膜と、
前記一対の基板間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層と、
を備えることを特徴とする。

この発明の液晶表示素子は、一対の基板のうち、複数の画素電極が設けられた一方の基板の内面に、前記複数の画素電極のそれぞれの中央部に対応させて、前記画素電極の他の領域に対応する基板内面よりも突出する複数の凸部を設けているため、液晶層の液晶分子を、電極間への電圧の印加により、前記画素の縁部から中央部に向かって安定に倒れ配向させ、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる。

（第１の実施形態）
図１〜図６はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図、図２及び図３は前記液晶表示素子の図１におけるII−II線及びIII−III線に沿う拡大断面図である。

この液晶表示素子は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）を能動素子としたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、図１〜図３に示したように、予め定めた間隙を存して対向する一対の透明基板１，２と、前記一対の基板１，２の互いに対向する内面のうち、一方の基板、例えば表示の観察側（図２及び図３において上側）とは反対側の基板（以下、後基板という）１の内面に、行方向（図１において左右方向）及び列方向（図１において上下方向）にマトリックス状に配列させて設けられた複数の透明な画素電極３と、前記後基板１の内面に前記複数の画素電極３にそれぞれ対応させて設けられ、対応する画素電極３に接続された複数のＴＦＴ５と、前記後基板１の内面に設けられ、前記ＴＦＴ５にゲート信号及びデータ信号を供給する複数の走査線１４及び信号線１５と、前記後基板１の内面に、前記複数の画素電極３のそれぞれの中央部に対応させて設けられ、前記画素電極３の他の領域に対応する基板内面よりも突出する複数の凸部１３と、他方の基板、つまり観察側の基板（以下、前基板という）２の内面に設けられ、前記複数の画素電極３とそれぞれ対向する領域により複数の画素２８を形成する一枚膜状の透明な対向電極２０と、前記一対の基板１，２の内面それぞれに設けられた垂直配向膜２５，２６と、前記一対の基板１，２間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層２７とを備えている。

前記複数のＴＦＴ５は、前記後基板１の基板面に形成されたゲート電極６と、前記ゲート電極６を覆って前記複数の画素電極３の配列領域の全域に形成された透明なゲート絶縁膜７と、前記ゲート絶縁膜７の上に前記ゲート電極６と対向させて形成されたｉ型半導体膜８と、前記ｉ型半導体膜８のチャンネル領域となる中央部の上に形成されたブロッキング絶縁膜９と、前記ｉ型半導体膜８の一側部と他側部の上にｎ型半導体膜１０を介して形成されたドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓと、その上に形成されたオーバーコート絶縁膜１２とからなっている。なお、図１では、前記オーバーコート絶縁膜１２と垂直配向膜２５を省略している。

前記複数の走査線１４は、前記後基板１の板面上に、各画素電極行毎にその一側に沿わせて、各行の複数の画素電極３にそれぞれ対応する複数のＴＦＴ５のゲート電極６と一体に形成されている。

また、前記複数の信号線１５は、前記ゲート絶縁膜７の上に、各画素電極列毎にその一側に沿わせて、各列の複数の画素電極３にそれぞれ対応する複数のＴＦＴ５のドレイン電極１１Ｄと一体に形成されており、前記ＴＦＴ５のオーバーコート絶縁膜１２により覆われている。

そして、前記複数の画素電極３は、前記ゲート絶縁膜７の上に、この画素電極３のＴＦＴ接続部を前記オーバーコート絶縁膜１２の上に重ねて形成され、前記オーバーコート絶縁膜１２に設けられたコンタクト孔において前記ＴＦＴ５のソース電極１１Ｓに接続されている。

前記複数の画素電極３はそれぞれ、前記行方向の幅が、前記列方向の幅の実質的に整数分の１、例えば実質的に１／３の細長い矩形形状に形成され、且つ前記矩形形状をその長手方向に並ぶ実質的に正方形状の複数（この実施例では３つ）の電極部３ａ，３ｂ，３ｃに区分するスリット４が設けられたＩＴＯ膜等の透明導電膜からなっており、前記凸部１３は、前記画素電極３の実質的に正方形状に形成された３つの電極部（以下、正方形状電極部という）３ａ，３ｂ，３ｃの中央部（正方形状の中心部）にそれぞれ対応させて設けられている。

なお、前記画素電極３のスリット４は、前記画素電極３の一側縁の近くから他側縁にわたって前記行方向と平行に設けられており、前記各電極部３ａ，３ｂ，３ｃは、前記画素電極３の一側縁と前記スリット４の端部との間の部分において互いに繋がっている。

前記凸部１３は、前記ＴＦＴ５を構成する前記複数の膜６，７，８，９，１０，１１Ｄ及び１１Ｓ，１２の全て或いは一部と同じ膜の積層膜からなっている。

この実施例では、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜の全てと同じ膜、つまり、前記ゲート電極６及び走査線１４と同じ金属膜からなる下部金属膜６ａと、前記ゲート絶縁膜７と、前記ｉ型半導体膜８とブロッキング絶縁膜９及びｎ型半導体膜１０と同じ半導体膜または絶縁膜からなる下部半導体膜８ａと中間絶縁膜９ａ及び上部半導体膜１０ａと、前記ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓと同じ金属膜からなる上部金属膜１１ａと、前記オーバーコート絶縁膜１２と同じ絶縁膜からなる上部絶縁膜１２ａとの積層膜により形成している。

なお、前記凸部１３を形成する積層膜のうちのゲート絶縁膜７は、前記複数の画素電極３の配列領域の全域に形成されており、したがって、前記凸部１３は、前記画素電極３の他の領域に対応する基板内面、つまり前記ゲート絶縁膜７の画素電極３に対応する領域のうちの前記凸部１３に対応する部分以外の領域の膜面に対して、前記下部金属膜６ａ、下部半導体膜８ａ、中間絶縁膜９ａ、上部半導体膜１０ａ、上部金属膜１１ａ及び上部絶縁膜１２ａの各膜厚の合計値に相当する高さだけ突出している。

また、この実施例では、前記下部金属膜６ａを予め定めた径の円形膜に形成し、前記ゲート絶縁膜７の前記下部金属膜６ａ上の盛上がり部の径に対して、前記下部半導体膜８ａと中間絶縁膜９ａと上部半導体膜１０ａとの３層膜の径と、前記上部金属膜１１ａの径と、前記上部絶縁膜１２ａの径を予め定めた比率で順次小さくすることにより、前記凸部１３を、平面形状が円形で、且つ基部から頂部に向かって順次径が小さくなる、実質的に裁頭円錐状（周面が階段状の裁頭円錐状）の形状に形成している。

そして、前記画素電極３は、前記ゲート絶縁膜７上に、前記凸部１３を覆って、前記凸部１３に対応する部分が前記凸部１３以外の部分（ゲート絶縁膜７上に形成された部分）よりも突出した形状に形成されており、その上に、前記複数の画素電極３の配列領域の全域にわたって垂直配向膜２５が形成されている。

さらに、前記後基板１の内面には、前記複数の画素電極３との間に補償容量１９を形成する容量電極１６がさらに設けられている。なお、図１では、容量電極１６を区別しやすくするために、前記容量電極１６に対応する部分に平行斜線を施している。

この容量電極１６は、ＩＴＯ膜等の透明導電膜からなっており、前記後基板１の板面上に、前記画素電極３のＴＦＴ接続部を除く周縁部と前記スリット４とに対応させて形成され、前記画素電極３の３つの正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃの周縁部と前記ゲート絶縁膜７を介して対向し、前記画素電極３との間に、前記ゲート絶縁膜７を誘電層とする補償容量１９を形成している。

なお、前記容量電極１６は、前記画素電極３の周縁部に対応する枠状部の内周縁部が前記画素電極３の周縁部に対向し、前記枠状部の外周縁部が画素電極３の外方に張出すとともに、前記スリット４に対応する部分の両側縁部が前記画素電極３の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃの互いに隣合う縁部に対向する幅に形成されており、この容量電極１６の前記画素電極３に対向する部分によって前記補償容量１９が形成されている。

そして、前記複数の画素電極３にそれぞれ対応する容量電極１６は、各画素電極行毎に、前記画素電極３のＴＦＴ接続側とは反対側において一体に繋がっており、さらに、各行の容量電極１６は、前記複数の画素電極３の配列領域の外側の一端または両端に前記信号線１５と平行に設けられた図示しない容量電極接続線に共通接続されている。

一方、前基板２の内面には、前記後基板１の内面に設けられた複数の画素電極３と前基板２の内面に設けられた対向電極２０とが互いに対向する領域からなる複数の画素２８の間の領域に対向する遮光膜２１と、前記複数の画素２８にそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが設けられており、前記カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの上に前記対向電極２０が形成され、その上に垂直配向膜２６が形成されている。

そして、前記一対の基板１，２は、前記複数の画素電極３の配列領域を囲む図示しない枠状のシール材を介して接合されており、これらの基板１，２間の前記シール材で囲まれた間隙に、負の誘電異方性を有するネマティック液晶からなる液晶層２７が封入されている。

なお、図示しないが、前記後基板１は、前記行方向と列方向の両方または一方の端部に、前基板２の外方に突出する張出部を有しており、前記複数の走査線１４及び信号線１５は、前記張出部に配列された複数のドライバ接続端子にそれぞれ接続され、前記各行の容量電極１６が共通接続された容量電極接続線は、前記張出部に前記複数のドライバ接続端子と共に配列された容量電極端子に接続されている。

さらに、前記後基板１の内面には、前記シール材による基板接合部の角部付近から前記張出部に導出され、前記ドライバ接続端子と並べて配列された対向電極端子（容量電極端子と同じ端子でも別の端子でもよい）に接続された対向電極接続線が設けられており、前記前基板２の内面に設けられた対向電極２０は、前記基板接合部において前記対向電極接続線に接続され、この対向電極接続線を介して前記対向電極端子に接続されている。

また、図では省略しているが、この液晶表示素子は、前記一対の基板１，２の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板を備えている。なお、この液晶表示素子は、例えば、前記画素電極３と対向電極２０との間に電圧印加しないときの表示が黒であるノーマリーブラックモードのものであり、前記一対の偏光板は、それぞれの透過軸を実質的に互いに直交させて配置されている。

この液晶表示素子は、前記複数の画素電極３と対向電極２０とが互いに対向する領域からなる複数の画素２８毎に、前記電極３，２０間への電圧の印加により液晶分子を垂直配向状態から倒れ配向させて画像を表示するものであり、各画素２８の液晶分子は、前記電圧の印加により、前記画素２８の縁部から中央部に向かって倒れ込むように配向する。

図４は、前記液晶表示素子の１つの画素２８における前記電極３，２０間に電圧を印加しないときの液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図、図５は、前記１つの画素２８における前記電極３，２０間に電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図、図６は、前記１つの画素２８における前記電極３，２０間に電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示した平面図である。なお、図４及び図５では、前記凸部１３を簡略化している。

図４のように、前記電極３，２０間に電圧を印加しないときは、前記液晶層２７の液晶分子２７ａが、一対の基板１，２の内面にそれぞれ設けられた垂直配向膜２５，２６の垂直配向性により、前記凸部１３に対応する部分以外の領域において、基板１，２面に対して実質的に垂直に配向し、前記凸部１３に対応する部分では、後基板１側の前記凸部１３の近傍の液晶分子２７ａが前記凸部１３の頂面及び周面に対して実質的に垂直な方向に分子長軸を向けて配向し、前基板２の近傍の液晶分子２７ａが前記前基板２面に対して実質的に垂直に配向した状態に配向する。

そして、前記液晶表示素子は、前記複数の画素電極３をそれぞれ、細長い矩形形状に形成され、且つ前記矩形形状をその長手方向に並ぶ実質的に正方形状の複数（３つ）の電極部３ａ，３ｂ，３ｃに区分するスリット４が設けられた導電膜により形成し、前記複数の画素電極３が設けられた後基板１の内面に、前記画素電極３の複数の正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃの中央部にそれぞれ対応させて前記凸部１３を設けているため、前記電極３，２０間に電圧を印加すると、前記画素電極３の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃに対応する各領域の液晶分子２７ａがそれぞれ、前記凸部１３の近傍の電位分布と各画素部の周辺部の液晶分子の挙動に誘導され、図５及び図６のように、前記各領域毎に、その領域の周縁部から中央部に向かって安定に倒れ配向する。

すなわち、前記液晶表示素子は、前記画素電極３を、前記凸部１３を覆って形成しているため、前記電極３，２０間への電圧の印加により前記画素電極３の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃに対応する各領域にそれぞれ生成する電界は、図５にその等電位線ｅを示したように、前記凸部１３に対応する部分の電位が、前記領域の他の部分の電位に対して前基板２側に偏った電界である。

そのため、前記液晶分子２７ａは、前記電圧の印加により、前記画素電極３の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃに対応する各領域毎に、前記等電位線ｅに沿って、前記領域の周縁部から中央部に向かって、前記凸部１３の中心に対応する部分を倒れ込み方向の中心として安定に倒れ配向する。

このように、前記液晶表示素子は、一対の基板１，２のうち、複数の画素電極３が設けられた後基板１の内面に、前記複数の画素電極３のそれぞれの中央部に対応させて、前記画素電極３の他の領域に対応する基板内面よりも突出する複数の凸部１３を設けているため、前記一対の基板１，２間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層２７の液晶分子２７ａを、前記複数の画素電極３と前基板２の内面に設けられた対向電極２０とが互いに対向する領域からなる複数の画素２８毎に、前記電極３，２０間への電圧の印加により、前記画素２８の縁部から中央部に向かって安定に倒れ配向させ、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる。

しかも、前記液晶表示素子は、前記画素電極３を、前記凸部１３を覆って形成しているため、前記液晶分子２７ａを、前記電圧の印加により前記画素２８の縁部から中央部に向かってさらに安定に倒れ配向させ、より高品質の画像を表示することができる。

また、前記液晶表示素子は、前記複数の画素電極３をそれぞれ、細長い矩形形状に形成され、且つ前記矩形形状をその長手方向に並ぶ実質的に正方形状の複数の電極部３ａ，３ｂ，３ｃに区分するスリット４が設けられた導電膜により形成し、前記凸部１３を、前記画素電極３の前記複数の電極部３ａ，３ｂ，３ｃの中央部にそれぞれ対応させて設けているため、前記液晶分子２７ａを、前記電圧の印加により、前記画素電極３の複数の電極部３ａ，３ｂ，３ｃに対応する各領域毎に、その周縁部から中央部に向かって安定に倒れ配向させることができる。また、画素の高精細化のために画素電極の縦横比を大きくした場合でも、安定した配向状態が得られる。

さらに、前記液晶表示素子は、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜６，７，８，９，１０，１１Ｄ及び１１Ｓ，１２の全てと同じ膜、つまり、前記ゲート電極６及び走査線１４と同じ金属膜からなる下部金属膜６ａと、前記ゲート絶縁膜７と、前記ｉ型半導体膜８とブロッキング絶縁膜９及びｎ型半導体膜１０と同じ半導体膜または絶縁膜からなる下部半導体膜８ａと中間絶縁膜９ａ及び上部半導体膜１０ａと、前記ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓと同じ金属膜からなる上部金属膜１１ａと、前記オーバーコート絶縁膜１２と同じ絶縁膜からなる上部絶縁膜１２ａとの積層膜により形成しているため、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５の形成工程を利用して、液晶表示素子の製造コストを増加させることなく形成することができる。

なお、上記実施例では、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜の全てと同じ膜６ａ，７，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，１２ａの積層膜により形成しているが、前記凸部１３は、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜のうちの一部の膜と同じ膜、例えば前記下部金属膜６ａと、前記ゲート絶縁膜７と、前記上部金属膜１１ａと、前記上部絶縁膜１２ａとの積層膜により形成してもよい。

（第２の実施形態）
図７及び図８はこの発明の第２の実施例を示しており、図７は液晶表示素子の一方の基板（後基板）の一部分の平面図、図８はこの実施例の液晶表示素子の１つの画素における電極間に電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示した平面図である。なお、図７において、上述した第１の実施例に対応するものには同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。

この実施例の液晶表示素子は、複数の画素電極３をそれぞれ、細長い矩形形状に形成された透明導電膜により形成し、補償容量１９を形成する容量電極１６を前記画素電極３のＴＦＴ接続部を除く周縁部に対応させて設けるとともに、前記複数の画素電極３が設けられた後基板１の内面に、前記複数の画素電極３のそれぞれの中央部に対応させて、前記画素電極３の長手方向の略全長にわたる細長形状の凸部１３ａを設けたものであり、他の構成及び前記凸部１３ａの断面の構造は、第１の実施例と同じである。

この液晶表示素子は、前記凸部１３ａを、前記画素電極３の幅狭方向の中央部に対応させて、前記画素電極３の長手方向の略全長にわたって設けているため、前記液晶分子２７ａを、前記電極３，２０間への電圧の印加により、図８のように前記画素２８の長手方向の両側の縁部から中央部に向かって安定に倒れ配向させ、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる。また、画素の高精細化のために画素電極の縦横比を大きくした場合でも、安定した配向状態が得られる。

（第３の実施形態）
図９はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板（後基板）の一部分の断面図である。なお、図９において、上述した第１の実施例に対応するものには同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。

この実施例は、上記第１の実施例の液晶表示素子において、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜の６，７，８，９，１０，１１Ｄ及び１１Ｓ，１２の全て或いは或いは一部と同じ膜の積層膜（図では、ＴＦＴ５を構成する複数の膜の全てと同じ膜６ａ，７，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，１２ａの積層膜）と、補償容量１９を形成する容量電極１６と同じ透明導電膜からなる導電膜１６ａとの積層膜により形成したものであり、この実施例によれば、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５及び前記補償容量１９の形成工程を利用して、液晶表示素子の製造コストを増加させることなく形成することができる。

なお、この実施例では、前記容量電極１６と同じ透明導電膜からなる導電膜１６ａを、後基板１の板面上に形成し、その上に前記ＴＦＴ５のゲート電極６及び走査線１４と同じ金属膜からなる下部金属膜６ａを形成しているが、図１０に示した第３の実施例の変形例のように、前記下部金属膜６ａを後基板１の板面上に形成し、その上に前記導電膜１６ａを形成してもよい。

また、前記第３の実施例及びその変形例は、上述した第２の実施例の凸部１３ａにも適用することができる。

（第４の実施形態）
図１１はこの発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板（後基板）の一部分の断面図である。なお、図１１において、上述した第１の実施例に対応するものには同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。

この実施例の液晶表示素子は、複数のＴＦＴ５を、ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓとオーバーコート絶縁膜１２との間に、透明な保護絶縁膜１８を、ＴＦＴ部から信号線１５上にわたって設け、その保護絶縁膜１８の前記信号線１５を覆う部分の側縁部の上にＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる容量電極１６を形成するとともに、前記オーバーコート絶縁膜１２を前記ＴＦＴ部から信号線１５上にわたって前記保護絶縁膜１８の略全体を覆う幅に形成し、画素電極３を、その縁部を前記オーバーコート絶縁膜１２の縁部上に重ねて形成することにより、前記容量電極１６と画素電極３の縁部との間に、前記オーバーコート絶縁膜１２を誘電層とする補償容量１９を形成したものであり、この実施例では、前記容量電極１６を、前記画素電極３の外方に張出す外周縁部に、その全周及び隣合う容量電極１６，１６の繋がり部にわたって、金属膜からなる低抵抗膜１７を積層した二層膜電極としている。

なお、図１１では、前記保護絶縁膜１８の上に前記低抵抗膜１７を形成し、その上に前記容量電極１６を形成しているが、それと逆に、前記保護絶縁膜１８の上に前記容量電極１６を形成し、その上に前記低抵抗膜１７を形成してもよい。

そして、この実施例では、複数の画素電極３が設けられた後基板１の内面に、前記画素電極３の複数の正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃの中央部にそれぞれ対応させて、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜の全てと同じ膜、つまり、ゲート電極６及び走査線１４と同じ金属膜からなる下部金属膜６ａと、ゲート絶縁膜７と、ｉ型半導体膜８とブロッキング絶縁膜９及びｎ型半導体膜１０と同じ半導体膜または絶縁膜からなる下部半導体膜８ａと中間絶縁膜９ａ及び上部半導体膜１０ａと、前記ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓと同じ金属膜からなる上部金属膜１１ａと、前記オーバーコート絶縁膜１２と同じ絶縁膜からなる上部絶縁膜１２ａと、前記保護絶縁膜１８と同じ絶縁膜からなる第２の中間絶縁膜１８ａと、前記オーバーコート絶縁膜１２と同じ絶縁膜からなる上部絶縁膜１２ａとの各膜と、前記低抵抗膜１７が積層された容量電極１６と同じ膜、つまり前記低抵抗膜１７と同じ金属膜からなる中間金属膜１７ａ及び前記容量電極１６と同じ透明導電膜からなる導電膜１６ａとの積層膜からなる、実質的に裁頭円錐状（周面が階段状の裁頭円錐状）の形状に形成された凸部１３を設け、その上に前記画素電極３を形成している。

この実施例の液晶表示素子は、前記凸部１３を、ＴＦＴ５を構成する複数の膜の全てと同じ膜６ａ，７，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，１７ａ，１２ａと、前記低抵抗膜１７が積層された容量電極１６と同じ膜１７ａ，１６ａとの積層膜からなる凸部１３を設けているため、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５及び前記補償容量１９の形成工程を利用して、液晶表示素子の製造コストを増加させることなく形成することができる。

なお、この実施例では、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜の全てと同じ膜６ａ，７，８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，１７ａ，１２ａと、前記低抵抗膜１７が積層された容量電極１６と同じ膜１７ａ，１６ａとの積層膜により形成しているが、前記凸部１３は、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜のうちの一部の膜と同じ膜、例えば前記下部金属膜６ａと、前記ゲート絶縁膜７と、前記上部金属膜１１ａと、前記第２の中間絶縁膜１８ａと、前記上部絶縁膜１２ａとの各膜と、前記低抵抗膜１７が積層された容量電極１６と同じ膜１７ａ，１６ａとの積層膜により形成してもよい。

また、この実施例の補償容量１９及び凸部１３の形成構造は、上述した第２の実施例にも適用することができる。

（第５の実施形態）
図１２〜図１５はこの発明の第５の実施例を示しており、図１は液晶表示素子の一方の基板（後基板）の一部分の平面図、図１３は前記液晶表示素子の図１２におけるXIII−XIII線に沿う拡大断面図である。なお、図１２及び図１３において、上述した第１の実施例に対応するものには同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。

この実施例の液晶表示素子は、複数の画素電極３が設けられた後基板１の内面に、前記画素電極３の複数の正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃの中央部にそれぞれ対応させて、画素２８の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃの面積に対して予め定めた比率、例えば前記正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃの面積の２５〜５０％の面積を有する形状に形成された複数の凸部１３を設けるとともに、前記後基板１の内面に、観察側（前基板２の外面側）から前記凸部１３に対応する部分に入射した光を反射して前記観察側へ出射する反射表示部２８ａと、前記観察側とは反対側（後基板１の外面側）から入射した光を透過させて前記観察側へ出射する前記反射表示部２８ａ以外の透過表示部２８ｂとを複数の画素２８毎に形成するための第１と第２の反射膜２３，２４を設けたものであり、他の構成は上記第１の実施例と同じである。

この実施例において、前記凸部１３は、上記第１の実施例と同じ積層膜からなっており、実質的に裁頭円錐状（周面が階段状の裁頭円錐状）に形成されている。

そして、この実施例では、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜の全てと同じ膜の積層膜により形成し、且つ前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜のうちの一部の膜と、それと同じ膜からなる前記凸部１３の形成膜、例えば、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜のうちのドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓとオーバーコート絶縁膜１２の２つの膜と、前記凸部１３の形成膜のうちの前記ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓと同じ金属膜からなる上部金属膜１１ａと前記オーバーコート絶縁膜１２と同じ絶縁膜からなる上部絶縁膜１２ａの２つの膜とを、前記反射表示部２８ａの液晶層厚ｄ_１が前記透過表示部１４ｂの液晶層厚ｄ_２の実質的に１／２になる膜厚に形成し、前記観察側から入射した光が液晶層２７を往復して透過して前記観察側へ出射する前記反射表示部２８ａの液晶の複屈折異方性Δｎと液晶層厚ｄ_１との積Δｎｄ_１を、前記透過表示部１４ｂの積Δｎｄ_２の実質的に１／２に設定している。

また、この実施例では、前記第１と第２の反射膜２３，２４を、前記凸部１３を形成する積層膜のうちの、前記ＴＦＴ５のゲート電極６及び走査線１４と同じ金属膜からなる下部金属膜６ａと、ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓと同じ金属膜からなる上部金属膜１１ａとにより形成している。

これらの反射膜２３，２４のうち、前記下部金属膜６ａからなる第１の反射膜２３は、前記裁頭円錐状の凸部１３の基部の径に対応した径を有する円形膜に形成され、前記上部金属膜１１ａからなる第２の反射膜２４は、前記第１の反射膜２３よりも小さい径を有する円形膜に形成されており、前記第２の反射膜２４は、前記観察側から入射して液晶層２７を透過した光のうち、この第２の反射膜２４に入射した光を前記観察側へ反射し、前記第１の反射膜２３は、前記観察側から入射して液晶層２７を透過した光のうち、前記第２の反射膜２４の周囲を通って前記第１の反射膜２３の外周部（第２の反射膜２４の周囲に張出した部分）に入射した光を前記観察側へ反射する。

すなわち、前記画素２８の前記画素電極３の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃにそれぞれ対応する複数の領域のうち、これらの領域の中央部の前記凸部１３に対応する円形の領域により前記反射表示部２８ａが形成され、前記複数の領域の前記反射表示部２８ａの周囲の領域により前記透過表示部２８ｂが形成されている。

この液晶表示素子は、複数の画素電極３とＴＦＴ５と走査線１４及び信号線１５と複数の凸部１３を、一対の基板１，２のうちの観察側とは反対側の後基板１の内面に設け、前記凸部１３を、前記画素２８の面積に対して予め定めた比率の面積を有する形状に形成し、前記後基板１に、前記観察側から前記凸部１３に対応する部分に入射した光を反射して前記観察側へ出射する反射表示部２８ａと、前記観察側とは反対側から入射した光を透過させて前記観察側へ出射する前記反射表示部２８ａ以外の透過表示部２８ｂとを複数の画素２８毎に形成するための反射膜２３，２４を設けているため、液晶表示素子の使用環境の光である外光を利用する反射表示と、前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置された図示しない面光源からの照明光を利用する透過表示とを行なうことができる。

また、この実施例では、前記反射膜２３，２４を、前記凸部１３を形成する積層膜のうちの、前記ＴＦＴ５のゲート電極６及び走査線１４と同じ金属膜からなる下部金属膜６ａと、ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓと同じ金属膜からなる上部金属膜１１ａとにより形成しているため、前記反射膜２３，２４を、前記ＴＦＴ５の形成工程を利用して、液晶表示素子の製造コストを増加させることなく形成することができる。

図１４は、この実施例の液晶表示素子の１つの画素２８における前記電極３，２０間に電圧を印加しないときの液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図、図１５は、前記１つの画素２８における前記電極３，２０間に電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図である。なお、図１４及び図１５では、前記凸部１３を簡略化している。

図１４のように、前記電極３，２０間に電圧を印加しないときは、前記液晶層２７の液晶分子２７ａが、一対の基板１，２の内面にそれぞれ設けられた垂直配向膜２５，２６の垂直配向性により、前記凸部１３に対応する部分以外の領域において、基板１，２面に対して実質的に垂直に配向し、前記凸部１３に対応する部分では、後基板１側の前記凸部１３の近傍の液晶分子２７ａが前記凸部１３の頂面及び周面に対して実質的に垂直な方向に分子長軸を向けて配向し、前基板２の近傍の液晶分子２７ａが前記前基板２面に対して実質的に垂直に配向した状態に配向する。

また、前記電極３，２０間に電圧を印加すると、前記画素電極３の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃに対応する各領域の液晶分子２７ａがそれぞれ、前記凸部１３の近傍の電位分布と各画素部の周辺部の液晶分子の挙動に誘導され、図１５のように、前記各領域毎に、その領域の周縁部から中央部に向かって安定に倒れ配向する。

すなわち、この液晶表示素子は、前記画素電極３を、前記凸部１３を覆って形成しているため、前記電極３，２０間への電圧の印加により前記画素電極３の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃに対応する各領域にそれぞれ生成する電界は、図１５にその等電位線ｅを示したように、前記凸部１３に対応する部分の電位が、前記領域の他の部分の電位に対して前基板２側に偏った電界である。

そのため、前記液晶分子２７ａは、前記電圧の印加により、前記画素電極３の各正方形状電極部３ａ，３ｂ，３ｃに対応する各領域毎に、前記等電位線ｅに沿って、前記領域の周縁部から中央部に向かって、前記凸部１３の中心に対応する部分を倒れ込み方向の中心として安定に倒れ配向する。

したがって、この液晶表示素子は、前記液晶分子２７ａを、前記複数の画素２８毎に、前記電極３，２０間への電圧の印加により、前記画素２８の縁部から中央部に向かって安定に倒れ配向させ、前記反射表示のときも、表示のときも、ざらつき感の無い良好な品質の画像を表示することができる。

しかも、前記液晶表示素子は、前記画素電極３を、前記凸部１３を覆って形成しているため、前記液晶分子２７ａを、前記電圧の印加により前記画素２８の縁部から中央部に向かってさらに安定に倒れ配向させ、より高品質の画像を表示することができる。

なお、この実施例では、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜の全てと同じ膜の積層膜により形成しているが、前記凸部１３は、図９、図１０及び図１１に示した実施例と同じ積層膜により形成してもよい。

また、前記凸部１３は、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜のうちの一部の膜と同じ膜の積層膜により形成してもよく、その場合は、前記凸部１３を、前記ＴＦＴ５を構成する複数の膜のうちのゲート電極６及び走査線１４と同じ金属膜からなる下部金属膜６ａと、ドレイン電極１１Ｄ及びソース電極１１Ｓと同じ金属膜からなる上部金属膜１１ａとの少なくとも一方を含む積層膜により形成する。

（第６の実施形態）
図１６はこの発明の第６の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板（後基板）の一部分の平面図であり、この実施例の液晶表示素子は、上述した第２の実施例における画素電極３の長手方向の略全長にわたる細長形状の凸部１３ａを、画素２８の面積に対して予め定めた比率（例えば２５〜５０％）の面積を有する形状に形成するとともに、前記凸部１３ａを、上述した第５の実施例の凸部１３と同様に、反射表示部２８ａと、前記反射表示部２８ａ以外の透過表示部２８ｂとを複数の画素２８毎に形成するための第１と第２の反射膜２３，２４の少なくとも一方を備えた構造としたものである。

なお、上記第５及び第６の実施例では、前記反射膜２３，２４を、前記凸部１３，１３ａを形成する積層膜のうちの少なくとも１つの金属膜により形成しているが、前記凸部１３，１３ａを、透明な複数の膜により形成し、前記反射表示部２８ａと透過表示部２８ｂとを複数の画素２８毎に形成するための反射膜を、後基板１の外面に設けてもよい。

この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図。 第１の実施例の液晶表示素子の図１におけるII−II線に沿う拡大断面図。 第１の実施例の液晶表示素子の図１におけるIII−III線に沿う拡大断面図。 第１の実施例の液晶表示素子の１つの画素における電極間に電圧を印加しないときの液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図。 第１の実施例の液晶表示素子の１つの画素における電極間に電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図。 第１の実施例の液晶表示素子の１つの画素における電極間に電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示した平面図。 この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図。 第２の実施例の液晶表示素子の１つの画素における電極間に電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示した平面図。 この発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の一部分の断面図。 第３の実施例の変形例を示す液晶表示素子の一方の基板の一部分の断面図。 この発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の一部分の断面図。 この発明の第５の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図。 第５の実施例の液晶表示素子の図１２におけるXIII−XIII線に沿う拡大断面図。 第５の実施例の液晶表示素子の１つの画素における電極間に電圧を印加しないときの液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図。 第５の実施例の液晶表示素子の１つの画素における電極間に電圧を印加したときの液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図。 この発明の第６の実施例を示す液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面図。

符号の説明

２…基板、３…画素電極、３ａ，３ｂ，３ｃ…電極部、４…スリット、５…ＴＦＴ、６…ゲート電極、７…ゲート絶縁膜、８…ｉ型半導体膜、９…ブロッキング絶縁膜、１０…ｎ型半導体膜、１１Ｄ…ドレイン電極、１１Ｓ…ソース電極、１２…オーバーコート絶縁膜、１６…容量電極、１７…低抵抗膜、１３，１３ａ…凸部、６ａ…下部金属膜、８ａ…下部半導体膜、９ａ…中間絶縁膜、１０ａ…上部半導体膜、１１ａ…上部金属膜、１２ａ…上部絶縁膜、１６ａ…導電膜、１７ａ…中間金属膜、１８ａ…第２の中間絶縁膜、１９…補償容量、２０…対向電極、２１…遮光膜、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…カラーフィルタ、２３，２４…反射膜、２５，２６…垂直配向膜、２７…液晶層、２７ａ…液晶分子、２８…画素、２８ａ…反射表示部、２８ｂ…透過表示部。

Claims (8)

1. 間隙を存して対向する一対の基板と、
   前記一対の基板の互いに対向する内面のうちの一方の基板の内面にマトリックス状に配列させて設けられた複数の画素電極と、
   前記一方の基板の内面に前記複数の画素電極にそれぞれ対応させて設けられ、対応する画素電極に接続された複数の薄膜トランジスタと、
   前記一方の基板の内面に設けられ、前記薄膜トランジスタにゲート信号及びデータ信号を供給する複数の走査線及び信号線と、
   前記一方の基板の内面に、前記複数の画素電極のそれぞれの中央部に対応させて設けられ、前記画素電極の他の領域に対応する基板内面よりも突出する複数の凸部と、
   他方の基板の内面に設けられ、前記複数の画素電極とそれぞれ対向する領域により複数の画素を形成する対向電極と、
   前記一対の基板の内面それぞれに設けられた垂直配向膜と、
   前記一対の基板間の間隙に封入された負の誘電異方性を有する液晶層と、
   を備えることを特徴とする液晶表示素子。
2. 画素電極は、凸部を覆って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 複数の画素電極はそれぞれ、細長い矩形形状に形成され、且つ前記矩形形状をその長手方向に並ぶ実質的に正方形状の複数の電極部に区分するスリットが設けられた導電膜からなっており、凸部は、前記画素電極の前記複数の電極部の中央部にそれぞれ対応させて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
4. 複数の画素電極はそれぞれ、細長い矩形形状に形成された導電膜からなっており、凸部は、前記画素電極の幅狭方向の中央部に対応させて、前記画素電極の長手方向の略全長にわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
5. 凸部は、薄膜トランジスタを構成する複数の膜の全て或いは一部と同じ膜の積層膜からなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示素子。
6. 一方の基板の内面に、複数の画素電極の縁部に絶縁膜を介して対向し、前記画素電極との間に補償容量を形成する容量電極がさらに設けられており、凸部は、薄膜トランジスタを構成する複数の膜の全て或いは一部と同じ膜と、前記容量電極と同じ膜との積層膜からなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示素子。
7. 複数の画素電極と薄膜トランジスタと走査線及び信号線と複数の凸部は、一対の基板のうちの観察側とは反対側の基板の内面に設けられ、前記凸部は、画素の面積に対して予め定めた比率の面積を有する形状に形成されており、前記反対側の基板に、前記観察側から前記凸部に対応する部分に入射した光を反射して前記観察側へ出射する反射表示部と、前記観察側とは反対側から入射した光を透過させて前記観察側へ出射する前記反射表示部以外の透過表示部とを複数の画素毎に形成するための反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
8. 反射膜は、凸部を形成する積層膜のうちの少なくとも１つの金属膜からなっていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示素子。

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