JP2008158386A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＣＢモードの初期配向転移を低電圧で迅速に行うことができる液晶装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶装置１００は、液晶層５０を挟持する一対の基板１０，２０を備え、前記液晶層５０の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置であって、一方の基板１０の液晶層５０側に設けられた配線３ａと、配線３ａと電気的に接続されたスイッチング素子１３と、配線３ａ及びスイッチング素子１３を覆う絶縁膜４１，１２と、絶縁膜４１，１２上に設けられた画素電極１５と、絶縁膜４１，１２の配線３ａと平面的に重なる部分であって且つ画素電極１５とは平面的に重ならない部分に設けられた貫通孔３０と、貫通孔３０内に設けられた導電部材７０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＯＣＢモードを採用した液晶装置及び電子機器に関するものである。

近年、特に液晶テレビジョン等に代表される液晶装置の分野においては、動画の画質向上を目的として応答速度の速いＯＣＢ（Optical Compensated Bend）モードの液晶装置が脚光を浴びている。ＯＣＢモードにおいては、初期状態において液晶が２枚の基板間でスプレイ状に開いたスプレイ配向となっており、表示動作時において液晶が弓なりに曲がった状態（ベンド配向）になっている必要がある。すなわち、表示動作時にベンド配向の曲がりの度合いで透過率を変調することで高速応答性を実現している。

このようにＯＣＢモードの液晶装置においては、電源遮断時に液晶はスプレイ配向であるため、電源投入時に或る閾値電圧以上の電圧を液晶に印加することによって初期のスプレイ配向から表示動作時のベンド配向に液晶の配向状態を転移させる、いわゆる初期転移操作が必要となる。ここで、初期転移が十分になされないと表示不良が生じたり、所望の高速応答性が得られなかったりする。そこで特許文献１では、画素電極と平面的に重なる位置に蓄積容量電極を設け、かかる蓄積容量電極と平面的に重なる位置の画素電極に開口部を設けた構成を採用し、画素領域内に斜め電界を生じさせることで初期配向転移を促進する技術が開示されている。
特開２００３−１０７５３１号公報

特許文献１に記載の液晶装置によれば、画素領域内に生じさせた斜め電界により初期配向転移を促進させる効果を得ることができる。しかしながら、画素電極の開口部と蓄積容量電極との間には、配線層と画素電極とを絶縁する絶縁層が位置しているため、上記斜め電界を生じさせる作用は限定的なものであり、迅速な初期配向転移を行うには蓄積容量電極及び対向電極に高電圧を印加する必要がある。またこの構成では、蓄積容量電極が画素電極の中央部を横断しているため、画素開口率が犠牲になっている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ＯＣＢモードの初期配向転移を低電圧で迅速に行うことができる液晶装置を提供することを目的とする。また、このような液晶装置を備えることにより、高輝度、高速応答の表示品質に優れた表示部を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の液晶装置は、液晶層を挟持する一対の基板を備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置であって、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層側に設けられた配線と、前記配線と電気的に接続されたスイッチング素子と、前記配線及び前記スイッチング素子を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられた画素電極と、前記絶縁膜の前記配線と平面的に重なる部分であって且つ前記画素電極とは平面的に重ならない部分に設けられた貫通孔と、前記貫通孔内に設けられた導電部材とを備えることを特徴とする。この構成によれば、配線上に貫通孔を形成し、貫通孔内に導電部材を埋め込んでいるので、配線に初期転移電圧を印加すると、貫通孔の形成位置では絶縁膜が除去されて液晶層と配線（導電部材）との距離が狭くなっているので強い電界が形成される。そして、かかる電界が液晶層に作用することで導電部材の形成位置に対応してディスクリネーションが発生し、かかるディスクリネーションを初期転移核とする初期配向転移が進行するようになる。また、導電部材は、画素電極の非形成領域、すなわち表示に寄与しない領域に設けられているので、導電部材の形成領域に発生するディスクリネーションによって表示品質の低下が生じることはない。したがって、迅速かつ均一な初期配向転移により高画質の表示が得られる液晶装置が提供できる。

本発明においては、前記導電部材の厚みは前記貫通孔の深さと略等しいことが望ましい。この構成によれば、貫通孔に起因する段差を導電部材によって略平坦化することができる。このため、液晶層の初期配向が改善され、表示品質に優れた液晶装置が提供できる。

本発明においては、前記導電部材は前記貫通孔内の内面を覆って前記絶縁膜の上面に形成されていることが望ましい。この構成によれば、初期転移核の形成される領域を大きくすることができ、円滑な初期配向転移を実現できる。

本発明においては、前記導電部材は導電性高分子材料によって形成されていることが望ましい。この構成によれば、導電部材を液滴吐出法によって形成することができ、材料の無駄の少ない低コストな液晶装置を提供することができる。また、液体材料の吐出と乾燥を繰り返すことにより容易に厚い膜を形成できるため、貫通孔の深さが深くなった場合でも比較的容易に貫通孔内を埋めることができ、初期配向の均一な液晶装置が提供できる。さらに、薬液によるパターニングが不要であるため、薬液によるダメージを防ぎ、信頼性の高い液晶装置が提供できる。

本発明においては、前記導電部材は前記画素電極と同一材料によって形成されていることが望ましい。この構成によれば、工程数を増やすことなく導電部材を形成することができる。また、画素電極と同じ無機材料を用いることで、高分子導電材料を用いる場合に比べて、酸化等による導電性の劣化を少なくすることができる。高分子導電材料の場合、材料によっては容易に酸化してしまう場合があるからである。

本発明においては、前記スイッチング素子は薄膜トランジスタであり、前記配線は前記スイッチング素子と電気的に接続された走査線又はデータ線、あるいは容量線であることが望ましい。この構成によれば、初期配向電位を印加するための新たな配線が必要なくなるため、画素開口率を向上でき、明るい表示が実現できる。

本発明においては、前記配線は走査線であることが好ましい。走査線には初期配向転移動作時のみならず表示動作時にも他の配線に比して高い電圧が印加されるので、導電部材の形成位置に形成される電界もそれに応じて強くなり、より円滑に初期配向転移を進行させることができる。また、走査線上に導電部材が形成されていれば、表示動作時に印加電圧が低くなる画素電極間の領域の液晶層に対して導電部材を介して電界を作用させることができ、画素電極間の領域における液晶層の配向状態を安定に維持することができる。

本発明においては、前記導電部材は前記画素電極の辺端に沿って複数設けられていることが望ましい。この構成によれば、いかなる形状、寸法の画素を備えた液晶装置においても初期配向転移を効率的に且つ円滑に進行させることができる。

本発明においては、前記第１基板の前記液晶層側に配向膜が設けられており、前記配向膜の配向規制方向は、前記導電部材と対向する前記画素電極の辺端と交差する方向であることが望ましい。この構成によれば、画素電極と導電部材との間に生じる電界によって液晶の配向方向が配向膜の配向規制方向にからずれるため、前記電界の作用する領域に液晶がねじれ配向（ツイスト配向）した液晶領域を少なくとも一時的に形成することができる。ＯＣＢモードの液晶層においては、ツイスト配向のエネルギー（ギブスエネルギー）状態はスプレイ配向とベンド配向の中間に位置しており、ツイスト配向からベンド配向への配向転移は極めて容易に進行するため、上記のように導電部材の近傍にツイスト配向の液晶領域を形成することで、ベンド配向への配向転移が凹部の近傍でさらに円滑に進行するようになり、画素全体においても初期配向転移が迅速に完了するようになる。

本発明の電子機器は、前述した本発明の液晶装置を備えることを特徴とする。この構成によれば、ＯＣＢモードの初期転移動作を円滑に行うことができ、高輝度、高速応答の表示品質に優れた表示部を備えた電子機器を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。

また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。この際、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。例えば本実施形態においては、Ｙ軸方向を走査線の延在方向、Ｘ軸方向をデータ線の延在方向、Ｚ軸方向を観察者による液晶パネルの観察方向としている。

［第１の実施の形態］
図１は本発明の液晶装置の第１実施形態の等価回路図である。液晶装置１００の画像表示領域にはデータ線６ａ及び走査線３ａが格子状に設けられており、両者の交点付近には表示の最小単位であるサブ画素が配置されている。各サブ画素には画素電極１５が設けられており、画素電極１５には当該画素電極１５への通電制御を行うためのスイッチング素子である薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下「ＴＦＴ」と略記する）１３が設けられている。

ＴＦＴ１３にはデータ線６ａ及び走査線３ａが電気的に接続されている。ＴＦＴ１３のソースにはデータ線６ａを介して画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが供給されるようになっている。また、ＴＦＴ１３のゲートには走査線３ａを介して所定のタイミングでパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、Ｇｍが供給されるようになっている。ＴＦＴ１３のドレインは画素電極１５と電気的に接続されており、走査線３ａから供給された走査信号Ｇ１、Ｇ２、‥、ＧｍによりＴＦＴ１３が一定期間だけオン状態になると、データ線６ａから供給された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎが各サブ画素の液晶層に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。

液晶層に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎは、画素電極１５と、後述する共通電極との間に形成される液晶容量によって一定期間保持される。そして、液晶層に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶の配向状態が変化し、液晶層に入射した光が変調されて階調表示が行われるようになっている。なお、保持された画像信号Ｓ１、Ｓ２、‥、Ｓｎがリークするのを防止するために、画素電極１５と容量線（信号電極）３ｂとの間には蓄積容量７が設けられている。蓄積容量７は液晶容量と並列に接続されている。

図２は液晶装置１００の１サブ画素の概略構成図である。同図において（ａ）は１サブ画素の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。

図２（ａ）に示すように、サブ画素内には走査線３ａとデータ線６ａとが互いに交差して設けられている。走査線３ａとデータ線６ａとの交点付近には、Ｘ軸方向に長手方向を有する平面視矩形状の画素電極１５が設けられており、走査線３ａの画素電極１５側には、当該走査線３ａと平行に延びる容量線３ｂが配置されている。図示は省略したが、画素電極１５はＸ軸方向及びＹ軸方向に配列されており、画素電極１５の間隙に沿って、Ｘ軸方向に延在する複数のデータ線６ａと、Ｙ軸方向に延在する複数の走査線３ａとが設けられている。画素電極１５の配置された領域は表示の最小単位であるサブ画素を構成し、サブ画素がＸ軸方向及びＹ軸方向に配列することにより、全体としての画像表示領域が形成されている。

データ線６ａと走査線３ａとの交点付近にはＴＦＴ１３が設けられている。ＴＦＴ１３のドレイン電極４４はコンタクトホール１４を介して画素電極１５と電気的に接続されている。走査線３ａ上には導電部材７０が設けられている。導電部材７０は走査線３ａと電気的に接続されており、画素電極１５との間で電界Ｅを発生させるようになっている。導電部材７０は、走査線（配線）３ａと画素電極１５との間に設けられた絶縁膜の開口部３０に設けられている。開口部３０はＹ軸方向を長手方向とする矩形状に形成されており、Ｙ軸方向に関して画素電極１５の短辺の略中央部に対向している。

サブ画素の一隅部には柱状スペーサ（フォトスペーサ）５９が設けられている。柱状スペーサ５９は走査線３ａとデータ線６ａとの交点に対応して設けられている。柱状スペーサ５９は第１基板１０と第２基板２０との間隔を保持するギャップ材であり、該ギャップ材によって液晶層５０の層厚が均一に制御されている（図２（ｂ）参照）。

図２（ｂ）に示すように、液晶装置１００は、液晶層５０を挟持する第１基板１０及び第２基板２０と、第１基板１０の外面側（液晶層５０とは反対側）に設けられた照明装置６０とを備えている。第１基板１０はＴＦＴ１３及び画素電極１５等を備えたＴＦＴアレイ基板であり、第２基板２０はカラーフィルタ２２及び共通電極２５等を備えた対向基板である。照明装置６０は観察側とは反対側に設けられており、バックライトとして機能する。照明装置６０は、光源、リフレクタ、導光板等を備えている。

第１基板１０は、ガラス、石英、プラスチック等の透光性基材からなる基板本体１１を基体としてなる。基板本体１１の液晶層５０側には走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられており、走査線３ａ及び容量線３ｂを覆ってゲート絶縁膜４１が設けられている。ゲート絶縁膜４１を介して走査線３ａと対向する位置には平面視矩形状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層４５が設けられている。ゲート絶縁膜４１上には半導体層４５上に一部乗り上げるようにしてソース電極６ｂ及びドレイン電極４４が設けられている。ゲート絶縁膜４１上には、ゲート絶縁膜４１、半導体層４５、ソース電極６ｂ及びドレイン電極４４を覆って層間絶縁膜１２が設けられている。

層間絶縁膜１２には貫通孔であるコンタクトホール１４及び開口部３０が設けられている。コンタクトホール１４はドレイン電極４４と平面的に重なる部分に設けられており、層間絶縁膜１２を貫通してドレイン電極４４の表面に達している。開口部３０は走査線３ａと平面的に重なる部分に設けられており、層間絶縁膜１２及びゲート絶縁膜４１を貫通して走査線３０の表面に達している。開口部３０とコンタクトホール１４とは共通の工程で同時に形成することができる。

開口部３０には導電部材７０が設けられている。導電部材７０は、開口部３０の底面に露出した走査線３ａ上に積層され、走査線３ａと電気的に接続されている。導電部材７０は開口部３０の深さと略等しい厚みに形成されている。導電部材７０は、開口部３０に埋め込まれるように形成されており、開口部３０によって形成された絶縁膜表面の凹凸を平坦化している。導電部材７０としては、アルミニウム、金、銀等の無機導電材料の他、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子材料が用いられる。導電性高分子材料によって導電部材７０を形成する場合には、インクジェット法等の液滴吐出法が好適に採用される。液滴吐出法によれば、開口部３０のみに選択的に導電部材７０を形成することができ、薬液によるパターニングが不要になる。

層間絶縁膜１２上にはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極１５が設けられている。画素電極１５は導電部材７０と重ならないようにパターニングされている。画素電極１５と導電部材７０とは電気的に絶縁されており、両者の間に電界Ｅが発生するようになっている。電界Ｅの方向は、基板面と略平行な面内において画素電極１５の短辺と交差する方向である。

画素電極１５はコンタクトホール１４を介してドレイン電極４４（ＴＦＴ１３）と電気的に接続されている。層間絶縁膜１２上には画素電極１５及び導電部材７０を覆ってポリイミド等からなる配向膜１８が設けられている。配向膜１８は画像表示領域を含む基板本体１１の略全面に設けられている。配向膜１８は液晶５１を膜面に略水平に配向させる水平配向膜であり、画素電極１５の短辺方向（Ｙ軸方向）と平行な方向１８ａにラビング処理されている。

第２基板２０は、ガラス、石英、プラスチック等の透光性基材からなる基板本体２１を基体としてなる。基板本体２１の液晶層５０側にはサブ画素の周囲を縁取るブラックマトリクス２３が設けられている。ブラックマトリクス２３上には、サブ画素毎に異なる色光を透過するカラーフィルタを備えたＣＦ層２２が設けられている。なお、ＣＦ層２２は第１基板１０側に設けることもできる。

ＣＦ層２２上にはＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極２５が設けられている。共通電極２５は画像表示領域を含む基板本体２１の略全面に設けられており、各サブ画素に共通の電極として機能する。共通電極２５の表面にはポリイミド等からなる配向膜２９が設けられている。配向膜２９は画像表示領域を含む基板本体２１の略全面に設けられている。配向膜２９は液晶５１を膜面に略水平に配向させる水平配向膜であり、配向膜１８のラビング方向１８ａと略平行な方向２９ａにラビング処理されている。

第１基板１０と第２基板２０との間にはＯＣＢモードで動作する液晶層５０が挟持されている。液晶装置１００の動作時には、図２（ｂ）に示すように液晶５１がベンド配向を呈し、高速応答動作が可能で、動画表示の品質に優れる液晶装置となっている。本実施形態の場合、液晶層５０の層厚（セルギャップ）は４μｍであり、屈折率異方性（Δｎ）が０．１５５の液晶を用いて構成されている。なお、図２（ｂ）は、基板１０，２０間でベンド配向を呈する液晶５１の配向状態を概念的に示したものであり、実際の配向状態とは必ずしも一致しない。

第１基板１０と第２基板２０の外側（液晶層５０とは反対側）には、それぞれ偏光板３６と偏光板３７とが設けられている。偏光板３６，３７は特定方向に振動する直線偏光のみを透過させるものである。偏光板３６の透過軸と偏光板３７の透過軸とは互いに略直交するように配置されている。また、偏光板３６の透過軸と偏光板３７の透過軸は配向膜１８，２９のラビング方向１８ａ，２９ａと略４５°で交差する向きに配置されている。

上記構成の液晶装置１００では、初期状態（非動作時）において液晶５１がスプレイ状に開いた配向状態（スプレイ配向）になっており、表示動作時には液晶５１が弓なりに曲がった配向状態（ベンド配向；図２（ｂ）参照）になっている。そして、表示動作時にベンド配向の曲がりの度合いで透過率を変調することにより、表示動作の高速応答性を実現するようになっている。

この場合、電源遮断時の液晶５１はスプレイ配向であるため、電源投入時にある閾値電圧以上の電圧を液晶に印加することによって、初期のスプレイ配向から表示動作時のベンド配向に液晶の配向状態を転移させる、いわゆる初期転移操作が必要となる。ここで、初期転移が十分になされないと表示不良が生じたり、所望の高速応答性が得られなかったりする。

液晶層５０の初期転移操作としては、走査線３ａを線順次にＯＮしつつ、画素電極１５と共通電極２５との間に８Ｖ程度のパルス電圧を印加する方法を用いることができる。このとき、走査線３ａに印加する電圧は、例えばＯＮ時に１５Ｖ、ＯＦＦ時に−１１Ｖである。そして、この初期転移電圧の印加によってサブ画素にディスクリネーションを発生させれば、そのディスクリネーションが初期転移核となって初期転移が周辺に進行する。これにより初期転移動作を円滑に行うことができる。

本実施形態では、サブ画素内に初期転移核となるディスクリネーションを発生させるために、画素電極１５に隣接する位置の走査線３ａ上に、層間絶縁膜１２及びゲート絶縁膜４１を一部除去してなる開口部３０を設け、その中に導電部材７０を埋め込んでいる。導電部材７０が設けられた領域では、ゲート絶縁膜４１及び層間絶縁膜１２を介して走査線３ａと液晶層５０とが離間されている他の領域に比べて、液晶層５０に作用する電界の強度が大きくなる。また、導電部材７０は画素電極１５に隣接して設けられてため、走査線３ａに初期転移操作のためのパルスを入力した場合に、画素電極１５と走査線３ａとの間に強い電界が形成され、導電部材７０の形成位置付近でディスクリネーションが発生し、初期転移核を形成する。そして、この初期転移核において開始したスプレイ配向からベンド配向への配向転移が周囲に進行し、サブ画素全体での液晶層５０の初期配向転移が迅速に行われる。このように本実施形態によれば、高電圧を印加することなく効果的に初期転移核を形成することができるので、ＯＣＢモードの初期配向転移を３５０ｍｓ以下で高速に完了させることができる。

また、本実施形態では、導電部材７０を画素電極１５の短辺と隣接する位置に設け、配向膜１８，２９のラビング方向１８ａ、２９ａを画素電極１５の短辺と平行な方向としているため、導電部材７０と画素電極１５との間に形成される電界Ｅの主たる方向（Ｘ軸方向）が、液晶５１の初期配向方向（Ｙ軸方向）に対して交差する方向となる。そのため、初期転移操作によって導電部材７０の近傍の液晶５１が強制的にＸ軸方向に配向し、その結果、ラビングによりＹ軸方向に規制されている液晶領域と上記Ｘ軸方向に配向した液晶領域との境界にディスクリネーションが発生し、そのディスクリネーションが初期転移核となって、更に円滑な初期配向転移が実現される。

また、導電部材７０と画素電極１５との間に横電界Ｅが形成されたときに、第１基板１０の近傍の液晶５１がＸ軸方向に配向し、第２基板２０の近傍の液晶５１は配向膜２９の配向規制力によりＹ軸方向に配向するので、液晶層５０の層厚方向で液晶５１がねじれて配向した状態となる。ＯＣＢモードで動作する液晶層では、ツイスト配向のエネルギー（ギブスエネルギー）状態は、スプレイ配向におけるエネルギー状態とベンド配向におけるエネルギー状態との中間に位置するため、ツイスト配向からベンド配向への配向転移は極めて容易になる。そのため、導電部材７０の近傍ではベンド配向への配向転移を迅速に進行させることができる。

このように、導電部材７０と画素電極１５との間の電界Ｅの主たる方向と、ラビング方向１８ａ、２９ａとが互いに交差する方向となるように配置することで、導電部材７０の形成位置に生じる強電界の作用のみを利用する場合に比べて、初期転移核の形成が促進され、初期配向転移がより円滑に進行するようになる。

また本実施形態では、サブ画素の境界領域（隣接して配置された画素電極１５の間の領域）に導電部材７０が形成されていることから、表示動作時の液晶層５０の配向状態の安定性に優れた液晶装置となっている。画素電極１５の間の領域は電圧が印加されない領域であるため、隣接して配置された画素電極１５が印加電圧が低い状態（例えばノーマリホワイトで白表示の状態）に保持されていると、これらの画素電極１５の間の領域では画素電極１５の平面領域よりも電界が弱くなるため、かかる領域の液晶層５０がベンド配向を保持することができなくなってしまうおそれがある。これに対して本実施形態では、Ｘ軸方向に隣接する画素電極１５の間に導電部材７０が配置されているので、サブ画素の表示状態に関わりなく走査線３ａに供給される選択信号の電圧によって導電部材７０の形成位置の液晶層５０に電界を作用させることができ、これにより液晶層５０のベンド配向状態を良好に保持することができ、高品質の表示を安定に維持できるようになっている。

また本実施形態において、導電部材７０は走査線３ａの平面領域内に設けられており、走査線３ａの形成領域は第２基板２０側に形成されたブラックマトリクス２３により遮光される領域である。すなわち本実施形態では、表示に利用されない領域に初期転移手段である導電部材７０を設けており、また表示動作時に走査線３ａに印加される電圧は初期転移動作時に印加される電圧よりも低い電圧であるため、表示動作時に導電部材７０近傍に形成される電界が表示品質に影響することはほとんどなく、明るく高コントラストの表示を得ることができる。

なお、本実施形態では、導電部材７０を走査線３ａ上に形成した例を説明したが、導電部材７０はデータ線６ａや容量線３ｂ上に形成しても良い。これらの場合でも、配線であるデータ線６ａないし容量線３ｂと液晶層５０との距離が短くなるため、液晶層５０に対して強電界を作用させることができ、ディスクリネーションの発生を促進して初期転移核を効率よく形成することができる。ただし、走査線３ａに印加される電圧はデータ線６ａや容量線３ｂよりも高く、表示動作時にも比較的高い電圧が印加されるため、走査線３ａ上に導電部材７０を配置する方が効果的である。

また本実施形態では、走査線３ａ上に形成される導電部材７０（開口部３０）について、画素電極１５の短辺の略中央部に配置した構成としたが、導電部材７０の位置、形状、数は、このようなものに限定されず、走査線３ａの位置及び画素電極１５の大きさ等によって任意に決定することができる。

［第２の実施の形態］
次に、図３を用いて本発明の第２実施形態の液晶装置２００を説明する。同図において（ａ）は液晶装置２００の１サブ画素の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。図３において、図２に示した第１実施形態の液晶装置１００と共通の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図３（ａ）に示すように、画素電極１５には反射電極１５ｒと透明電極１５ｔとが設けられている。反射電極１５ｒと透明電極１５ｔはＸ軸方向に並んで配置されており、サブ画素の中央部分で互いに電気的に接続されている。

画素電極１５の短辺に対向する走査線３ａ上には導電部材７０が設けられている。導電部材７０は走査線３ａと電気的に接続されており、画素電極１５との間で電界Ｅｘを発生させるようになっている。導電部材７０は、走査線（配線）３ａと画素電極１５との間に設けられた絶縁膜の開口部３０に設けられている。開口部３０は、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形状に形成され、Ｙ軸方向に関して画素電極１５の短辺の略中央部に対向している。

画素電極１５の長辺に対向するデータ線６ａ上には複数の導電部材７１が設けられている。導電部材７１はデータ線６ａと電気的に接続されており、画素電極１５との間で電界Ｅｙを発生させるようになっている。導電部材７１は、データ線（配線）６ａと画素電極１５との間に設けられた絶縁膜の開口部１３０に設けられている。開口部１３０はＸ軸方向を長手方向とする矩形状に形成されており、画素電極１５の長辺に沿って複数設けられている。

図３（ｂ）に示すように、第１基板１０の基板本体１１の液晶層側には走査線３ａ及び容量線３ｂが設けられており、走査線３ａ及び容量線３ｂを覆ってゲート絶縁膜４１が設けられている。ゲート絶縁膜４１を介して走査線３ａと対向する位置には平面視矩形状のアモルファスシリコン膜からなる半導体層４５が設けられている。ゲート絶縁膜４１上には半導体層４５上に一部乗り上げるようにしてソース電極６ｂ及びドレイン電極４４が設けられており、更にソース電極６ｂ及びドレイン電極４４と同一材料によって形成されたデータ線６ａが設けられている。ゲート絶縁膜４１上には、ゲート絶縁膜４１、半導体層４５、ソース電極６ｂ、ドレイン電極４４及びデータ線６ａを覆って層間絶縁膜１２が設けられている。

層間絶縁膜１２には貫通孔であるコンタクトホール１４、開口部３０及び開口部１３０が設けられている。コンタクトホール１４はドレイン電極４４と平面的に重なる部分に設けられており、層間絶縁膜１２を貫通してドレイン電極４４の表面に達している。開口部３０は走査線３ａと平面的に重なる部分に設けられており、層間絶縁膜１２及びゲート絶縁膜４１を貫通して走査線３０の表面に達している。開口部１３０はデータ線６ａと平面的に重なる部分に設けられており、層間絶縁膜１２及びゲート絶縁膜４１を貫通してデータ線６ａの表面に達している。コンタクトホール１４、開口部３０及び開口部１３０は共通の工程で同時に形成することができる。

開口部３０には導電部材７０が設けられている。導電部材７０は、開口部３０の底面に露出した走査線３ａ上に積層され、走査線３ａと電気的に接続されている。導電部材７０は開口部３０の深さと略等しい厚みに形成されている。導電部材７０は、開口部３０に埋め込まれるように形成されており、開口部３０によって形成された絶縁膜表面の凹凸を平坦化している。導電部材７０としては、アルミニウム、金、銀等の無機導電材料の他、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子材料が用いられる。

開口部１３０には導電部材７１が設けられている。導電部材７１は、開口部１３０の底面に露出したデータ線６ａ上に積層され、データ線６ａと電気的に接続されている。導電部材７１は開口部１３０の深さと略等しい厚みに形成されている。導電部材７１は、開口部１３０に埋め込まれるように形成されており、開口部１３０によって形成された絶縁膜表面の凹凸を平坦化している。導電部材７１としては、アルミニウム、金、銀等の無機導電材料の他、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子材料が用いられる。

層間絶縁膜１２上には、表面に凹凸を有する樹脂層１６が部分的に設けられている。樹脂層１６の表面にはアルミニウムや銀等の高反射率の金属材料からなる反射電極（反射層）１５ｒが設けられており、樹脂層１６は反射電極１５ｒの反射光を散乱させる光散乱手段として機能する。反射電極１５ｒに隣接してＩＴＯ等の透明導電性材料からなる透明電極１５ｔが設けられており、反射電極１５ｒ及び透明電極１５ｔが導通接続されて画素電極１５を形成している。１サブ画素内において、反射電極１５ｒの形成領域は反射表示領域Ｒに対応し、透明電極１５ｔの形成領域は透過表示領域Ｔに対応する。

画素電極１５は導電部材７０，７１と重ならないようにパターニングされている。画素電極１５と導電部材７０とは電気的に絶縁されており、両者の間に電界Ｅｘが発生するようになっている。電界Ｅｘの方向は、基板面と略平行な面内において画素電極１５の短辺と交差する方向である。また、画素電極１５と導電部材７１とは電気的に絶縁されており、両者の間に電界Ｅｙが発生するようになっている。電界Ｅｙの方向は、基板面と略平行な面内において画素電極１５の長辺と交差する方向である。

画素電極１５はコンタクトホール１４を介してドレイン電極４４（ＴＦＴ１３）と電気的に接続されている。層間絶縁膜１２上には画素電極１５及び導電部材７０，７１を覆ってポリイミド等からなる配向膜１８が設けられている。配向膜１８は画像表示領域を含む基板本体１１の略全面に設けられている。配向膜１８は液晶５１を膜面に略水平に配向させる水平配向膜であり、画素電極１５の長辺方向（Ｘ軸方向）と平行な方向１８ａにラビング処理されている。

第２基板２０の基板本体２１の液晶層５０側にはブラックマトリクス２３及びＣＦ層２２が設けられている。カラーフィルタは、サブ画素内で色度の異なる２種類の色材領域に区画されている構成とすることが好ましい。具体的には、透過表示領域Ｔの平面領域に対応して第１の色材領域が設けられ、反射表示領域Ｒの平面領域に対応して第２の色材領域が設けられており、第１の色材領域の色度が、第２の色材領域の色度より大きいものとされている構成を採用できる。また、反射表示領域Ｒの一部に非着色領域を設ける構成としてもよい。このような構成とすることで、カラーフィルタを表示光が１回のみ透過する透過表示領域Ｔと、２回透過する反射表示領域Ｒとの間で表示光の色度が異なるのを防止でき、反射表示と透過表示の見映えを揃えて表示品質を向上させることができる。なお、ＣＦ層２２は、ＴＦＴアレイ基板１０側に形成することもできる。

ＣＦ層２２上には、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さを透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚さよりも小さくする液晶層厚調整層２４が設けられている。半透過反射型の液晶装置では、反射表示領域Ｒへの入射光は液晶層５０を２回透過して表示光として用いられるが、透過表示領域Ｔへの入射光は液晶層５０を１回しか透過しない。これにより反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間で液晶層５０の実質的なリタデーションが異なることとなり、何ら調整しないとすれば光透過率に差異を生じて均一な画像表示が得られないことになる。そこで液晶層厚調整層２４を設けることにより、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚（例えば２μｍ程度）が透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚（例えば４μｍ程度）の半分程度に設定されて、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔにおける液晶層５０のリタデーションが略同一に設定されている。このように、液晶層厚調整層２４により実現したマルチギャップ構造により、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔにおいて均一な画像表示が得られるようになっている。

反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界領域には、液晶層厚調整層２４に起因する段差傾斜部７０が設けられており、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔにかけて液晶層５０の層厚が連続的に変化している。段差傾斜部７０の傾斜角は基板本体２１の表面に対して１０°〜３０°程度である。一般に液晶層厚調整層２４の段差傾斜部７０では、液晶５１の配向状態が乱れやすく、表示品質が低下しやすい。そこで本実施形態では、段差傾斜部７０を透過表示領域Ｔに配置することにより、反射表示を重視した構成になっている。

液晶層厚調整層２４の構成材料としては、アクリル樹脂等の電気絶縁性及び感光性を有する材料が望ましい。感光性材料を採用することにより、フォトリソグラフィを用いたパターニングが可能になり、液晶層厚調整層２４を精度よく形成することができる。なお、液晶層厚調整層２４は第１基板１０側に設けることもでき、第１基板１０と第２基板２０の双方に設けることもできる。

ＣＦ層２２上には液晶層厚調整層２４を覆ってＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極２５が設けられている。共通電極２５は画像表示領域を含む基板本体２１の略全面に設けられており、各サブ画素に共通の電極として機能する。共通電極２５の表面にはポリイミド等からなる配向膜２９が設けられている。配向膜２９は画像表示領域を含む基板本体２１の略全面に設けられている。配向膜２９は液晶５１を膜面に略水平に配向させる水平配向膜であり、配向膜１８のラビング方向１８ａと略平行な方向２９ａにラビング処理されている。

第１基板１０と第２基板２０との間にはＯＣＢモードで動作する液晶層５０が挟持されている。本実施形態では、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒともに水平配向膜が形成されており、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒの液晶層５０が、ともにＯＣＢモードで動作するようになっている。また、第１基板１０と第２基板２０の外側（液晶層５０とは反対側）には、それぞれ偏光板３６と偏光板３７とが設けられている。偏光板３６の透過軸と偏光板３７の透過軸とは互いに直交するように配置されている。また、偏光板３６の透過軸と偏光板３７の透過軸は配向膜１８，２９のラビング方向１８ａ，２９ａと略４５°で交差する向きに配置されている。

本実施形態では、データ線６ａ上に形成された導電部材７１は導電部材７０と同様の作用を有するものであり、データ線６ａに電圧を印加することで、導電部材７１上に形成される電界により液晶５１の配向を乱してディスクリネーションを発生させることができる。そして、かかるディスクリネーションを初期転移核とするスプレイ配向からベンド配向への初期配向転移を進行させることができる。したがって、液晶装置２００においては、走査線３ａ上に形成された導電部材７０に加えて、データ線６ａ上に３つの導電部材７１を形成し、画素電極１５を取り囲むようにして初期転移手段である導電部材７０，７１を配置している。これにより、初期転移動作時には画素電極１５を取り囲む２つの導電部材７０と６つの導電部材７１の付近でディスクリネーションが発生することとなり、各々のディスクリネーションを初期転移核としてサブ画素全体の初期配向転移が進行するため、第１実施形態の液晶装置１００と比較して迅速な初期転移操作が可能である。

またデータ線６ａ上にも導電部材７１を設けているので、データ線６ａ上に位置する液晶層５０に対しても表示動作時に定常的に電界を作用させることができ、当該領域における液晶層５０の配向状態の維持をより良好なものとすることができる。また、データ線６ａ上の領域は第２基板２０のブラックマトリクス２３により覆われる領域であるため、上記のように定常的に電界を作用させたとしても、それによる配向状態の変化は表示にはほとんど影響しない。

また本実施形態では、配向膜１８，２９のラビング方向１８ａ、２９ａが４５°斜め方向とされているので、導電部材７０と画素電極１５との間に形成される電界Ｅｘの主たる方向（Ｘ軸方向）、及び導電部材７１と画素電極１５との間に形成される電界Ｅｙの主たる方向（Ｙ軸方向）の両方が、ラビング方向１８ａ、２９ａと交差するような配置となっている。このような構成とすることで、電界Ｅｘ、Ｅｙの作用により導電部材７０及び導電部材７１の近傍に、液晶５１がねじれ配向（ツイスト配向）した領域が形成され、ツイスト配向からベンド配向への配向転移が容易に進行するＯＣＢモードの特徴を利用した初期配向転移を行うことができる。従って本実施形態によれば、導電部材７０及び導電部材７１を設けたことによる初期配向転移の迅速化効果を最大限発揮させることができる。

なお、本実施形態では、データ線６ａ上に形成される導電部材７１（開口部１３０）について、平面視矩形状のものが等間隔に配列されている構成としたが、導電部材７１の位置、形状、数は、このようなものに限定されず、データ線６ａの位置及び画素電極１５の大きさ等によって任意に決定することができる。例えば、Ｘ軸方向に延びる帯状の導電部材７１をデータ線６ａ上に形成しても良く、互いに異なる平面形状の導電部材７１を形成しても良い。

［第３の実施の形態］
次に、図４を用いて本発明の第３実施形態の液晶装置３００を説明する。本実施形態において第２実施形態の液晶装置２００と異なるのは、開口部３０，１３０に形成された導電部材の形状、材料である。このため、導電部材７２，７３の形状のみを説明し、共通する構成要素の説明は省略する。

図４に示すように、開口部３０，１３０にはそれぞれ導電部材７２，７３が設けられている。導電部材７２，７３は開口部３０，１３０の内面を覆って層間絶縁膜１２の上面に形成されている。平面的には、層間絶縁膜１２の内部に埋め込まれた部分よりも層間絶縁膜１２上に形成された部分の面積が広くなっている。導電部材７２，７３は断面Ｔ字状に形成されており、導電部材７２，７３の上面は画素電極１５と略面一に形成され、開口部３０，１３０によって形成された絶縁膜表面の凹凸を平坦化している。

導電部材７２，７３は、無機導電材料及び高分子導電材料のいずれによっても形成することができるが、特に、画素電極１５（反射電極１５ｒ、透明電極１５ｔ）と同一材料であるアルミニウムやＩＴＯによって形成することが望ましい。これにより、画素電極１５と共通の工程で同時に形成することができる。また、画素電極１５と同じ無機材料を用いることで、高分子導電材料を用いる場合に比べて酸化等による導電性の劣化を少なくすることができる。高分子導電材料の場合、材料によっては容易に酸化してしまう場合があるからである。

本実施形態の液晶装置３００によれば、導電部材７２，７３の上面部が大きく形成されているので、初期転移核の形成される領域を大きくすることができ、円滑な初期配向転移が実現できる。また、導電部材７２，７３の上面部を大きくすることにより、パターニングのマージンが広がるため、製造が容易になる。

［電子機器］
図５は本発明に係る電子機器の一例を示す概略構成図である。同図の携帯電話１３００は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３及び送話口１３０４を備えて構成されている。本発明の液晶装置は、表示品質の低下を最小限に抑え、ＯＣＢモードの初期転移動作を円滑に行うことができるので、表示品質に優れる表示部を具備した携帯電話１３００を提供することができる。

上記各実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、明るく、高コントラストの表示が可能になっている。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。例えば、上記各実施の形態では、画素スイッチング素子としてＴＦＴ素子を用いた場合について説明したが、ＴＦＴ素子に代えてＴＦＤ素子（二端子型非線形素子）を用いてもよいのは勿論である。

第１実施形態の液晶装置の等価回路図である。 同液晶装置の平面図及び断面図である。 第２実施形態の液晶装置の平面図及び断面図である。 第３実施形態の液晶装置の断面図である。 電子機器の一例である携帯電話の概略構成図である。

符号の説明

３ａ…走査線（配線）、３ｂ…容量線（配線）、６ａ…データ線（配線）、１０…第１基板、１２…層間絶縁膜、１３…薄膜トランジスタ（スイッチング素子）、１５…画素電極、１８…配向膜、１８ａ…ラビング方向（配向規制方向）、２０…第２基板、２９…配向膜、２９ａ…ラビング方向（配向規制方向）、３０…開口部（貫通孔）、４１…ゲート絶縁膜、５０…液晶層、７０，７１，７２…導電部材、１００…液晶装置、１３０…開口部（貫通孔）、２００…液晶装置、３００…液晶装置、１３００…携帯電話（電子機器）

Claims (9)

1. 液晶層を挟持する一対の基板を備え、前記液晶層の配向状態をスプレイ配向からベンド配向へと転移させて表示を行う液晶装置であって、
   前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層側に設けられた配線と、
   前記配線と電気的に接続されたスイッチング素子と、
   前記配線及び前記スイッチング素子を覆う絶縁膜と、
   前記絶縁膜上に設けられた画素電極と、
   前記絶縁膜の前記配線と平面的に重なる部分であって且つ前記画素電極とは平面的に重ならない部分に設けられた貫通孔と、
   前記貫通孔内に設けられた導電部材とを備えることを特徴とする液晶装置。
2. 前記導電部材の厚みは前記貫通孔の深さと略等しいことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
3. 前記導電部材は前記貫通孔内の内面を覆って前記絶縁膜の上面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶装置。
4. 前記導電部材は導電性高分子材料によって形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶装置。
5. 前記導電部材は前記画素電極と同一材料によって形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶装置。
6. 前記スイッチング素子は薄膜トランジスタであり、
   前記配線は前記スイッチング素子と電気的に接続された走査線又はデータ線、あるいは容量線であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の液晶装置。
7. 前記導電部材は前記画素電極の辺端に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の液晶装置。
8. 前記第１基板の前記液晶層側に配向膜が設けられており、前記配向膜の配向規制方向は、前記導電部材と対向する前記画素電極の辺端と交差する方向であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の液晶装置。
9. 請求項１〜８のいずれかの項に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。

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