JP2011043726A - 液晶装置及び液晶装置の製造方法並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】低電圧で視角制御画素を駆動することができる液晶装置及び液晶装置の製造方法並びに電子機器を提供する。
【解決手段】液晶装置は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられた液晶層と、第１基板及び第２基板の平面領域内に配列されて表示領域を構成する複数の表示画素と複数の視角制御画素Ｐｂと、を有し、表示画素では、液晶層は、電界の非印加時に光学的に等方性を示し、且つ電界の印加時には電界強度の２乗に比例する光学異方性を示し、視角制御画素Ｐｂでは、液晶層を構成する液晶分子１４ａの初期配向方向が、表示画素で生じる電界の平面方向と交差する方向に沿う。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶装置及び液晶装置の製造方法並びに電子機器に関するものである。

現在、携帯電話機、携帯情報端末機、コンピューターディスプレイ等といった電子機器に液晶装置が広く用いられている。例えば、電子機器に関する各種情報を画像として表示するために液晶装置が用いられている。この液晶装置に関しては、広い視角特性が求められることもあるし、狭い視角特性が求められることもある。
液晶装置の表示を多くの人が多方向から見る場合には広い視角特性が求められる。他方、一人の使用者が表示を見ているときに他人には覗かれたくない場合、例えば大勢の人が居る中で携帯電話機の表示を見る場合には狭い視角特性が求められる。この要求に答えるため、従来、視角が広い状態と狭い状態とを切替えて使用できる液晶装置が提案されている。
例えば、液晶装置等といった表示素子に液晶パネルから成る視角制御素子を付加的に設けた液晶装置が知られている。これらの液晶装置では視角制御素子を傾けた方向（すなわち極角度の大きい方向）から見たときに表示を暗くすることにより狭視角性を達成するものである。また、広視角と狭視角とを切替えるための技術として、従来、ナックライト内に光拡散性又は光指向性の異なる２種類の光源を設け、それらの光源の切替えによって広視角と狭視角とを切替えるものが知られている。
さらに、最近では、ＩＰＳ（IN-Plain Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードに代表される横電界型の動作モードを有する液晶装置の液晶パネルの表示画素内に、縦電界によって駆動される視角制御画素を組み込んだ構成の液晶装置が提案されている。
ここで、現在実用されているような誘電率の異方性を利用した電界効果型液晶表示モードとは異なり、電気光学効果（カー効果）を利用した表示モードがある。この表示モードは電界強度の２乗に比例した複屈折を発生させる表示モードであり、μｓオーダーの高速応答性や広視野角、高コントラストという特徴をもつ、例えば、高分子ネットワークと低分子液晶の複合系液晶組成物を形成することで、幅広い温度でブルー相を安定にすることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３２７９６６号公報

しかしながら、ブルー相表示方式で視角制御画素のような機能を持たせた場合、視角制御に高電圧が必要になる虞がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］互いに対向する第１基板及び第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液晶層と、前記第１基板及び前記第２基板の平面領域内に配列されて表示領域を構成する複数の表示画素と複数の視角制御画素と、を有し、前記表示画素では、前記液晶層は、電界の非印加時に光学的に等方性を示し、且つ電界の印加時には電界強度の２乗に比例する光学異方性を示し、前記視角制御画素では、前記液晶層を構成する液晶分子の初期配向方向が、前記表示画素で生じる前記電界の平面方向と交差する方向に沿うことを特徴とする液晶装置。

これによれば、液晶層が電界の非印加時に光学的に等方性を示し、且つ電界の印加時には電界強度の２乗に比例する光学異方性を示す領域で視角制御画素を作成するよりも低電圧で視角制御画素を駆動することができる。

［適用例２］上記液晶装置であって、前記第１基板の前記液晶層に接する表面に形成された第１配向膜と、前記第２基板の前記液晶層に接する表面に形成された第２配向膜と、をさらに含み、前記第１配向膜に対するラビング方向と前記第２配向膜に対するラビング方向とは、逆平行の関係にあることを特徴とする液晶装置。

これによれば、第１配向膜に対するラビング方向と第２配向膜に対するラビング方向とを逆平行の関係とすれば、第１配向膜と第２配向膜とで配向状態を揃えることができる。このため、液晶の配向不良に起因して、表示のコントラストが低下することを防止できる。

［適用例３］上記液晶装置であって、前記液晶層が、ブルー相、若しくは擬似等方相を含むことを特徴とする液晶装置。

これによれば、電界の非印加時において光学的に等方性を示し、電界の印加時において電界強度の２乗に比例する光学異方性を示すことが容易にできる。また、前記液晶層はブルー相、擬似等方相に限定するものでなく、電界強度の２乗に比例した光学異方性を示す複合系液晶組成物であればよい。

［適用例４］上記液晶装置であって、前記視角制御画素は、前記第１基板及び前記第２基板の面方向に対する正面方向において暗表示を行うとともに斜め方向において該斜め方向の角度に応じた明表示を行うことを特徴とする液晶装置。

これによれば、視角制御画素領域の輝度を表示画素領域の輝度に応じて変化させることで、視角制御画素領域による視角制御効果が向上する。

［適用例５］上記のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法であって、低分子液晶中にモノマーと架橋剤を分散させ、ブルー相、擬似等方相が保持されている温度下に重合を行うことにより前記表示画素を形成するとともに、該重合を行わないことにより前記視角制御画素を形成する工程を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。

これによれば、高分子安定化ブルー相、擬似等方相を形成するために光硬化を行う際、画素領域の一部に光を当てない領域にすることで、カー効果による表示方式と従来の電界効果型液晶表示方式を兼ねることができる。

［適用例６］上記液晶装置の製造方法であって、前記重合は、光を照射することによって行われ、前記視角制御画素は、該視角制御画素領域を遮光することにより形成されることを特徴とする液晶装置の製造方法。

これによれば、容易に重合させることができる。また、容易に視角制御画素を形成することができる。

［適用例７］上記液晶装置の製造方法であって、前記第１基板の前記液晶層に接する表面に前記第１配向膜を形成する工程と、前記第２基板の前記液晶層に接する表面に前記第２配向膜を形成する工程と、をさらに含めることを特徴とする液晶装置の製造方法。

これによれば、表示画素領域の表示は、配向膜にほとんど依存しないため、容易に視角制御画素領域の配向膜を設けることができる。また、視角制御画素の配向膜を一様に形成することができるので製造が容易であり、且つ、高コントラストで高速応答の表示を得ることができる。

［適用例８］上記液晶装置の製造方法であって、前記低分子液晶中には、光重合性カイラル剤が添加されていることを特徴とする液晶装置の製造方法。

これによれば、ブルー相を発現させるために、カイラル剤を添加する必要があり、前記カー効果による表示方式（表示画素）と従来の電界効果型液晶表示方式（視野角制御画素）の２領域を作製した場合、カイラル剤が視野角制御画素に残留することで、液晶が捩れてしまい、光漏れをする問題がある。そこで、重合性カイラル剤を使用することで、表示画素に重合性カイラルがひき寄せられることで、視野角制御画素の光漏れを無くすことができる。

［適用例９］上記のいずれか一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。

これによれば、上述と同様に、表示画面に対するさまざまな斜め方向からの視角特性をブルー相領域で作成する視角制御画素よりも低い電界で駆動させることができる。

第１の実施形態に係る液晶装置を示す外観斜視図。 図１の液晶装置を示す等価回路図。 図１のサブ表示画素及び視角制御画素を示す平面図。 図３のＡ−Ａ矢視断面図。 第１の実施形態に係るサブ表示画素及び視角制御画素の製造方法を示す断面図。 液晶装置を備える携帯電話機を示す外観斜視図。 第３の実施形態に係るサブ表示画素及び視角制御画素を示す平面図。 図７のＢ−Ｂ矢視断面図。

［第１の実施形態］
以下、本実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１は、液晶装置を示す外観斜視図、図２は、液晶装置の等価回路図、図３は、サブ表示画素と視角制御画素を示す平面図、図４は、図３のＡ−Ａ矢視断面図である。

〔液晶装置〕
本実施形態に係る液晶装置２は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）を画素スイッチング素子として用いたアクティブマトリックス型の液晶装置である。
液晶装置２は、図１に示すように、素子基板（第１基板）１０と、素子基板１０と対向配置された対向基板（第２基板）１２と、素子基板１０及び対向基板１２の間に挟持されて負の誘電異方性を有するネマチック液晶が用いられた液晶層１４とを備えている。液晶層１４は、後述するサブ表示画素領域Ｐｃにおいて、（高分子ネットワーク／低分子液晶）複合系液晶組成物のブルー相から成る液晶材料を含んでいる。サブ表示画素領域Ｐｃでは、液晶層１４は、電界の非印加時に光学的に等方性を示し、且つ電界の印加時には電界強度の２乗に比例する光学異方性を示す。また、液晶装置２は、素子基板１０及び対向基板１２が対向する対向領域の外周部に設けられた枠状のシール材（図示略）によって素子基板１０と対向基板１２とを貼り合わせている。そして、液晶装置２におけるシール材の内側に、画像表示領域が形成されている。

また、液晶装置２は、素子基板１０における液晶層１４から離間する外面側に設けられた第１偏光板１６と、対向基板１２における液晶層１４から離間する外面側に設けられた第２偏光板１８とを備えている。また、この素子基板１０の外面側には、バックライト（図示略）が設けられている。
そして、液晶装置２は、素子基板１０に設けられたＩＣチップなどの半導体装置であるデータ線駆動回路２０及び走査線駆動回路２２を備えている。

液晶装置２の画像表示領域には、図２に示すように、複数の表示画素（表示画素領域）Ｐａ及び視角制御画素（視角制御画素領域）Ｐｂがマトリックス状に配されている。表示画素Ｐａは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色光を出力する３個のサブ表示画素（サブ表示画素領域）Ｐｃを有している。ここで、表示画素Ｐａを構成する３つのサブ表示画素Ｐｃは、一方向に沿って配列されている。そして、視角制御画素Ｐｂは、複数のサブ表示画素Ｐｃそれぞれに対応して配置されており、対応するサブ表示画素Ｐｃの一方向において隣り合うように配置されている。また、各色のサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂは、一方向とほぼ直交する方向でストライプ状に配列されている。このように、複数のサブ表示画素Ｐｃそれぞれに対して視角制御画素Ｐｂを配置することで、サブ表示画素Ｐｃごとに斜め方向から見た際のコントラストを低下させることができる。したがって、視角制御画素Ｐｂによる視角制御性能が向上する。
この複数のサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂのそれぞれには、画素電極２４，２６と、画素電極２４，２６をスイッチング制御するためのＴＦＴ素子２８とが形成されている。また、画像表示領域には、複数のデータ線３０及び走査線３２が格子状に配置されている。

ＴＦＴ素子２８は、ソースがデータ線３０に接続され、ゲートが走査線３２に接続されるとともに、ドレインが画素電極２４，２６に接続されている。
データ線３０は、データ線駆動回路２０から画像信号Ｓ１〜Ｓｎをサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂそれぞれに供給する構成となっている。また、走査線３２は、走査線駆動回路２２から走査信号Ｇ１〜Ｇｍをサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂそれぞれに供給する構成となっている。

次に、液晶装置２の詳細な構成について、図３及び図４を参照しながら説明する。ここで、図３では、表示画素Ｐａを構成する３つのサブ表示画素Ｐｃの配列方向である。なお、一方向をＸ軸方向、これと直交する方向をＹ軸方向とする。また、サブ表示画素Ｐｃは、平面視でほぼ矩形状であって短軸方向がＸ軸方向に沿っており、長軸方向がＹ軸方向に沿っている。そして、視角制御画素Ｐｂは、サブ表示画素Ｐｃと同様に平面視でほぼ矩形状であって短軸方向がＸ軸方向に沿っており、長軸方向がＹ軸方向に沿っている。なお、第１偏光板１６の吸収軸はＸ軸方向（偏光軸はＹ軸方向）となっており、第２偏光板１８の吸収軸はＹ軸方向（偏光軸はＸ軸方向）となっている。

素子基板１０は、図４に示すように、例えばガラスや石英、プラスチックなどの透光性材料からなる基板本体３６と、基板本体３６の内側（液晶層１４側）から順次積層されたゲート絶縁膜３８、層間絶縁膜４０、及び配向膜４４とを備えている。
また、素子基板１０は、基板本体３６の内側の表面に配置された走査線３２と、ゲート絶縁膜３８の内側の表面に配置されたデータ線３０、半導体層４６、ソース電極４８、及びドレイン電極５０と、層間絶縁膜４０の内側の表面に配置された共通電極５２と、画素電極２４，２６とを備えている。

ゲート絶縁膜３８は、例えばＳｉＯ₂（酸化シリコン）などの透光性材料で形成されており、基板本体３６上に形成された走査線３２を覆っている。
層間絶縁膜４０は、例えばＳｉＮ（窒化シリコン）などの透光性材料で形成されており、ゲート絶縁膜３８と、データ線３０、半導体層４６、ソース電極４８、及びドレイン電極５０とを覆っている。
配向膜４４は、例えばポリイミドなどの樹脂材料で形成されており、層間絶縁膜４０と共通電極５２と画素電極２４，２６とを覆っている。また、配向膜４４の表面には、液晶層１４を構成する液晶分子１４ａの初期配向方向を図３に示すサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂそれぞれの長軸方向（Ｙ軸方向）とする配向処理が施されている。さらに、配向膜４４の表面には、液晶分子１４ａの初期配向方向を素子基板１０の基板面に対して垂直とする配向処理が施されている。

走査線３２は、図３に示すように、平面視でサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂそれぞれの短軸方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されている。そして、走査線３２は、図３及び図４に示すように、平面視においてゲート絶縁膜３８を介して半導体層４６のチャネル領域と重なっている。
データ線３０は、図３に示すように、平面視でサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂそれぞれの長軸方向（Ｙ軸方向）に沿って配置されている。
半導体層４６は、アモルファスシリコンなどの半導体で形成されており、不純物を注入しないことで形成されたチャネル領域と不純物を注入することで形成されたソース領域及びドレイン領域とを有している。
図３及び図４に示すように、ソース電極４８は、データ線３０から分岐して形成されており、半導体層４６のソース領域に接続されている。ドレイン電極５０は、半導体層４６のドレイン領域に接続されており、層間絶縁膜４０を貫通するコンタクトホールＨ１を介して画素電極２４，２６それぞれに接続されている。

共通電極５２は、例えばＩＴＯ（酸化インジウムスズ）などの透光性導電材料で形成されている。共通電極５２には、例えば液晶層１４の駆動に用いられる所定の一定の電圧あるいは０Ｖ、又は所定の一定の電位とこれと異なる他の所定の一定の電位とが周期的（フレーム期間ごと又はフィールド期間ごと）に切り替わる信号が印加される。

画素電極２４，２６のそれぞれは、共通電極５２と同様に、例えばＩＴＯなどの透光性導電材料で形成されている。画素電極２４は、図３及び図４に示すように、サブ表示画素Ｐｃにおける層間絶縁膜４０上に形成されており、平面視で長方形状となっている。そして、その内部に斜めに傾斜した複数のスリット、すなわち間隙５４を有している。間隙５４は画素電極２４を貫通する溝状の開口であり、当該間隙５４を通して画素電極２４の下層である層間絶縁膜４０を見ることができる。また、複数の間隙５４は、行方向Ｘに沿った上端が右側へ傾斜した状態で、列方向Ｙに沿って互いに間隔を空けて平行に設けられている。これらの間隙５４の間に帯状の共通電極５２が形成されている。本明細書の図面に示す間隙５４及び共通電極５２は模式的に描かれており、それらの実際の数は図示のものと異なることもある。
間隙５４及び共通電極５２は列方向Ｙに延びており、したがって、間隙５４及び共通電極５２と列方向Ｙ（すなわち表示領域の縦方向、又は上下方向、又はデータ線３０）とのなす角度は略４５°である。
本実施形態では間隙５４の両短辺が閉じた状態となっているが、間隙５４の両短辺の一方は開放状態とすることができる。この開放状態の場合には、複数の共通電極５２のそれぞれは片持ち梁の状態となり、全体的には櫛歯形状となる。また、間隙５４の両短辺を開放状態とすることもできる。以上のように本実施形態では、サブ表示画素Ｐｃにおいて１つの基板である基板本体３６上に一対の電極である共通電極５２及び画素電極２４の両電極が設けられており、両電極間に所定の電圧を印加することにより基板本体３６の表面に平行な電界、いわゆる横電界が形成され、この横電界によって液晶層１４内の液晶分子１４ａの配向が横面内で制御される。

画素電極２６は、視角制御画素Ｐｂにおける層間絶縁膜４０上に形成されており、平面視で長方形状となっている。

画素電極２６は、コンタクトホールＨ１を介して、ドレイン電極５０に接続されている。これにより、画素電極２６とＴＦＴ素子２８のドレインとが接続される。
以上より、液晶装置２は、サブ表示画素Ｐｃにおいて、画素電極２４と共通電極５２との間に電圧を印加し、これにより生じる基板平面方向の電界（横電界）によって液晶を駆動する構成となっている。これにより、画素電極２４及び共通電極５２は、ＩＰＳ方式の電極構造を構成している。

一方、対向基板１２は、図４に示すように、基板本体５６と、基板本体５６の内側の表面に積層された対向電極５８、遮光膜６０、カラーフィルター（ＣＦ）層６２、及び配向膜６４とを備えている。
対向電極５８は、視角制御画素Ｐｂにおける基板本体５６上に形成されており、平面視で長方形状となっている。対向電極５８は、共通電極５２と同様に、例えばＩＴＯなどの透光性導電材料で形成されている。
遮光膜６０は、基板本体５６の表面において平面視でサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂと重なる領域に形成されており、サブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂを縁取っている。遮光膜６０上に表示領域内の液晶層１４の厚みを均一に制御するために柱状スペーサー６６が形成されている。
カラーフィルター層６２は、各サブ表示画素Ｐｃに対応して配置されており、例えばアクリル樹脂などで形成されて、各サブ表示画素Ｐｃで表示する色に対応する色材を含有している。ここで、各色のサブ表示画素Ｐｃがそれぞれ長軸方向（Ｙ軸方向）に沿ってストライプ状に配置されているため、各色のカラーフィルター層６２もストライプ状に配置される。なお、視角制御画素Ｐｂに対応する領域には、カラーフィルター層６２が設けられていない。
配向膜６４は、図３に示すように、配向膜４４と同様に例えばポリイミドなどの樹脂材料で形成されており、表面に液晶分子１４ａの初期配向方向をサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂそれぞれの長軸方向（Ｙ軸方向）であって配向膜４４と反平行な方向とする配向処理が施されている。
以上より、液晶装置２は、視角制御画素Ｐｂにおいて、負の誘電異方性を有するネマチック液晶を垂直配向させた液晶セルの複屈折を電界によって制御するＶＡＮ（Vertical Aligned Nematic：垂直配向）モードの電極構造を構成している。

〔表示画素及び視角制御画素の製造〕
次に、このような構成の液晶装置２のサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂの製造について、図５を参照しながら説明する。
本実施形態に係る液晶層１４のサブ表示画素領域Ｐｃに含まれる（高分子ネットワーク／低分子液晶）複合系液晶組成物のブルー相から成る液晶材料を作製するには、低分子液晶中にモノマーと架橋剤、さらには、必要に応じて重合開始剤やカイラル剤を分散させた混合溶液６８を素子基板１０及び対向基板１２の間に挟持し、遮光板７０を用いて混合溶液の一部に紫外光７２を当てない領域を設けるようにして以下のように重合反応に供する。
先ず、図５（Ａ）に示すように、重合前の試料（混合溶液６８）を降温又は昇温させてブルー相が発現していることを、偏光顕微鏡観察及び／又は反射スペクトル測定（図示せず）により確認する。
次に、図５（Ｂ）に示すように、ブルー相発現が確認された温度から試料６８を昇温又は降温しブルー相に特徴的な小板状組織の黄緑色の輝度が弱くなったことが（偏光顕微鏡観察及び／又は反射スペクトル測定により）認められた時点で紫外光７２を照射し、黄緑色の輝度が強くなったら紫外光７２照射を一旦停止する。
その後、試料６８をさらに降温又は昇温し、再び小板状組織の黄緑色の輝度が弱くなった温度において紫外光７２を照射し、小板状組織の黄緑色の輝度が強くなると紫外光７２照射を一旦停止する。この操作を繰り返し、ブルー相を発現する温度（小板状組織の黄緑色の輝度が強くなる温度）が低分子液晶単独の系のブルー相発現温度とほぼ一致した後、さらに、一定時間（例えば、１時間）紫外光７２を照射することにより重合を完了させる。以上の操作は光重合によるものであるが、熱重合による場合は、同様に偏光顕微鏡観察及び／又は反射スペクトル測定によりブルー相発現が確認されかつ重合反応が進行する温度下に系を維持することにより重合を行うことができる。

以上のような重合反応により得られる（高分子ネットワーク／低分子液晶）複合系液晶組成物のブルー相から構成される液晶材料は、極めて広い温度範囲（温度幅）にわたり安定なブルー相を呈する。この際、紫外光７２を照射領域と未照射領域を形成することで、矢印Ｃの方向の濃度勾配により未照射領域のポリマー量がなくなり配向膜に依存した配向状態になる。照射領域はカー効果型の表示モード（ブルー相）になる。これにより、カー効果による表示方式であるサブ表示画素Ｐｃ及び従来の電界効果型液晶表示方式である視角制御画素Ｐｂを共存させて製造することができる。
なお、サブ表示画素Ｐｃ（ブルー相）領域の表示は、配向膜４４，６４にほとんど依存しないため、容易に視角制御画素Ｐｂ領域を作製することができる。
また、視角制御画素Ｐｂの配向膜４４，６４を一様に形成することができるので製造が容易であり、かつ、高コントラストで高速応答の表示を得ることができる。

〔液晶装置の動作〕
次に、このような構成の液晶装置２の動作について、図３を参照しながら説明する。
バックライトから照射された光は、第１偏光板１６により直線偏光に変換されて液晶層１４に入射する。
ここで、サブ表示画素Ｐｃにおける画素電極２４及び共通電極５２の間に電圧を印加しない非駆動時の場合、ブルー相が電圧無印加時に光学的に等方性を示すことから、液晶層１４に入射した直線偏光は、光学異方性の液晶を受けることなく入射時と同一の偏光状態で液晶層１４から射出する。この直線偏光は、その偏光方向が第２偏光板１８の吸収軸と平行であるため、第２偏光板１８で遮断される。したがって、サブ表示画素Ｐｃでは、非駆動時において暗表示が行われる。なお、サブ表示画素Ｐｃは、正面から見たときも斜め方向から見たときも、暗表示となる。

また、サブ表示画素Ｐｃにおける画素電極２４及び共通電極５２の間に電圧を印加する駆動時の場合、液晶層１４は光学異方性を呈する。これにより、液晶層１４に入射した直線偏光は、液晶層１４により所定の位相差が付与され、入射時の偏光方向と直交する直線偏光に変換されて液晶層１４から射出する。そして、この直線偏光は、第２偏光板１８を透過する。したがって、サブ表示画素Ｐｃでは、駆動時において表示光として視認される明表示が行われる。
ここで、サブ表示画素Ｐｃでは、正面から見たときに最も輝度が高くなり、斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって輝度が低くなる。

一方、視角制御画素Ｐｂにおける画素電極２６及び対向電極５８の間に電圧を印加しない非駆動時の場合、液晶層１４に入射した直線偏光は、液晶層１４により入射時と同一の偏光状態で液晶層１４から射出する。この直線偏光は、その偏光方向が第２偏光板１８の吸収軸と平行であるため、第２偏光板１８で遮断される。したがって、視角制御画素Ｐｂでは暗表示が行われる。なお、視角制御画素Ｐｂは、正面から見たときも斜め方向から見たときも暗表示となる。

また、視角制御画素Ｐｂにおける画素電極２６及び対向電極５８の間に電圧を印加する駆動時の場合、液晶層１４に対して垂直方向に電界が発生する。これにより、液晶分子１４ａが素子基板１０や対向基板１２に対する直交方向であって配向膜４４，６４の配向方向に沿って傾いて配向する。
ここで、視角制御画素Ｐｂは、正面から見たときに暗表示となり、液晶分子１４ａが傾く方向に対する直交方向である第１偏光板１６の吸収軸方向の斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって明表示となるとともにさらに極角度が大きくなるにしたがって暗表示となる。液晶分子１４ａは、図３に示す矢印Ａ１のように、素子基板１０及び対向基板１２の基板面に対する垂直方向に配向する。
ここで、視角制御画素Ｐｂは、液晶層１４における位相差変化がないため、正面から見たときに暗表示となる。また、視角制御画素Ｐｂは、第２偏光板１８の吸収軸方向における斜め方向から見たときに、液晶層１４における位相差変化に応じてその極角度が大きくなるにしたがって明表示となるとともにさらに極角度が大きくなるにしたがって暗表示となる。なお、視角制御画素Ｐｂの輝度は、画素電極２６及び対向電極５８の間に印加する電圧に応じて変化する。

したがって、視角制御画素Ｐｂが非駆動時の場合、各サブ表示画素Ｐｃを適宜駆動、非駆動させることにより画像表示領域に形成された画像は、正面から見たときも斜め方向から見たときも視認される。なお、視角制御画素Ｐｂを非駆動としたときのコントラストは、正面から見たときに最も高くなり、斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって低くなる。

また、視角制御画素Ｐｂが駆動時の場合、各サブ表示画素Ｐｃを適宜駆動、非駆動させることにより画像表示領域に形成された画像は、正面から見たときに視認され、斜め方向から見たときにコントラストが低下して視認できなくなる。なお、視角制御画素Ｐｂを駆動させたときのコントラストは、正面から見たときに最も高くなり、斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって急激に低くなる。サブ表示画素Ｐｃの輝度に応じて視角制御画素Ｐｂの輝度を調整することにより、斜め方向から見たときのコントラストがより低減される。

〔電子機器〕
以上のような構成の液晶装置２は、例えば図６に示すような携帯電話機（電子機器）１００の表示部１０２として適用される。この携帯電話機１００は、視角制御画素Ｐｂによる視角制御の切り替えが可能な複数の操作ボタン１０４、受話口１０６、送話口１０８、及び上記表示部１０２を有する本体部１１０を備えている。そして、表示部１０２に表示される画像は、視角制御画素Ｐｂの非駆動時において正面方向及び斜め方向から視認され、視角制御画素Ｐｂの駆動時において正面方向から視認されて極角度が大きい斜め方向から視認されなくなる。

以上のように、本実施形態に係る液晶装置２及び携帯電話機１００によれば、視角制御画素において、低電圧で駆動でき、電圧を印加することで、垂直配向領域の液晶が倒れる。それにより、斜め入射光が透過することで、視角制御効果が得られる。また、視角制御画素を表示画素の左右方向に配向した垂直配向モードとしたので、視角制御する際は、左右方向に光が透過して出射して視角制御効果が得られる。さらに、表示画素は、駆動制御において配向膜を必要としないため、視角制御画素の配向膜を一様に形成することができ、高コントラストで高速応答の表示を得ることができる。
なお、垂直配向膜にラビング処理を施すことによって液晶分子の倒伏方位を規定しているが、配向膜の表面に突起や凹部、或いは、対向電極に設けた開口部（スリット）などの配向規制手段を設けることにより、液晶分子の倒伏方位を規定してもよい。

［第２の実施形態］
次に、本実施形態を説明する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と視角制御画素の構成が異なるため、この点を中心に説明するとともに、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
上記実施形態の視角制御画素は垂直配向膜を用いて液晶層は負の誘電率異方性を有する液晶で視角制御を行っているが、本実施形態における視角制御画素は水平配向膜を用いて液晶層は正の誘電率異方性を有する液晶で視角制御を行っている。
液晶層は正の誘電率異方性を有する液晶を含み、素子基板及び対向基板には水平配向膜が設けられる。したがって、電圧無印加時には液晶分子は基板面にほぼ平行に配向する。電圧印加時には液晶分子は電界に沿って配向する。
垂直配向膜を用いる場合とは異なり、水平配向膜が液晶分子に与える基板面内方向の強い配向規制力を利用することが可能となり、外場印加時の光学的異方性の程度の変化をより促進させることができる。
以上より、液晶装置２は、視角制御画素Ｐｂにおいて、正の誘電異方性を有するネマチック液晶を水平配向させた液晶セルの複屈折を電界によって制御するＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence：電界制御複屈折）モードの電極構造を構成している。

以上のように、本実施形態に係る液晶装置２によっても、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。

［第３の実施形態］
次に、本実施形態を、図面に基づいて説明する。ここで、図７は、サブ表示画素と視角制御画素を示す平面図、図８は、図７のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態と視角制御画素の構成が異なるため、この点を中心に説明するとともに、上記実施形態で説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

〔液晶装置〕
本実施形態に係る液晶装置４の視角制御画素Ｐｂは、図７及び図８に示すように、ＦＦＳモードの液晶層２１４を用いたアクティブマトリックス方式の液晶装置である。そして、液晶装置４は、素子基板２１０と、対向基板２１２と、素子基板２１０、及び対向基板２１２の間に挟持されて正の誘電異方性を有する液晶が用いられた液晶層２１４とを備えている。
素子基板２１０は、図８に示すように、基板本体３６と、基板本体３６の内側の表面に順次積層されたゲート絶縁膜３８、第１層間絶縁膜２４０、第２層間絶縁膜２４２、及び配向膜４４とを備えている。
また、素子基板２１０は、基板本体３６の内側の表面に配置された走査線３２と、ゲート絶縁膜３８の内側の表面に配置されたデータ線３０、半導体層４６、ソース電極４８、及びドレイン電極５０と、第１層間絶縁膜２４０の内側の表面に配置された共通電極２５２と、第２層間絶縁膜２４２の内側の表面に配置された共通電極５２と画素電極（第１電極）２４，２２６とを備えている。

第１層間絶縁膜２４０は、例えばＳｉＮなどの透光性材料で形成されており、ゲート絶縁膜３８と、データ線３０、半導体層４６、ソース電極４８、及びドレイン電極５０とを覆っている。
第２層間絶縁膜２４２は、例えば感光性のアクリル樹脂などの透光性材料で形成されており、第１層間絶縁膜２４０と共通電極２５２とを覆っている。
配向膜４４の表面には、液晶層２１４を構成する液晶分子２１４ａの初期配向方向を図７に示すサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂそれぞれの長軸方向（Ｙ軸方向）とする配向処理が施されている。

画素電極２２６は、視角制御画素Ｐｂにおける第２層間絶縁膜２４２上に形成されており、平面視でほぼ梯子形状となっている。そして、画素電極２２６は、平面視で矩形の枠状の枠部２２６ａと、ほぼ視角制御画素Ｐｂの短軸方向（Ｘ軸方向）に延在するとともに視角制御画素Ｐｂの長軸方向（Ｙ軸方向）で間隔をあけて複数配置された帯状部２２６ｂとを備えている。

枠部２２６ａは、２対の帯状電極を平面視でほぼ矩形の枠状となるように接続した構成となっており、互いに対向する２対の辺がそれぞれ長軸方向（Ｙ軸方向）及び短軸方向（Ｘ軸方向）に沿って延在している。また、枠部２２６ａは、コンタクトホールＨ２を介して、ドレイン電極５０に接続されている。これにより、画素電極２２６とＴＦＴ素子２８のドレインとが接続される。
帯状部２２６ｂは、視角制御画素Ｐｂの短軸方向（Ｘ軸方向）に沿って互いが平行となるように形成されており、その両端がそれぞれ枠部２２６ａのうち長軸方向（Ｙ軸方向）に沿って延在する部分と接続されている。また、帯状部２２６ｂは、その延在方向が短軸方向（Ｘ軸方向）と平行となるように設けられている。
以上より、液晶装置４は、視角制御画素Ｐｂにおいて、基板に対して横斜め方向の電界によって液晶を面内でスイッチングさせるＦＦＳモードの電極構造を構成している。

一方、対向基板２１２は、図８に示すように、基板本体５６と、基板本体５６の内側の表面に順次積層された遮光膜６０、カラーフィルター層６２、及び配向膜６４とを備えている。
遮光膜６０は、基板本体５６の表面において平面視でサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂと重なる領域に形成されており、サブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂを縁取っている。
カラーフィルター層６２は、各サブ表示画素Ｐｃに対応して配置されており、例えばアクリル樹脂などで形成されて、各サブ表示画素Ｐｃで表示する色に対応する色材を含有している。ここで、各色のサブ表示画素Ｐｃがそれぞれ長軸方向（Ｙ軸方向）に沿ってストライプ状に配置されているため、各色のカラーフィルター層６２もストライプ状に配置される。なお、視角制御画素Ｐｂに対応する領域には、カラーフィルター層６２が設けられていない。
配向膜６４は、図８に示すように、配向膜４４と同様に例えばポリイミドなどの樹脂材料で形成されており、表面に液晶分子２１４ａの初期配向方向をサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂそれぞれの長軸方向（Ｙ軸方向）であって配向膜４４と反平行な方向とする配向処理が施されている。
次に、このような構成の液晶装置４のサブ表示画素Ｐｃ及び視角制御画素Ｐｂの製造において、混合溶液６８には初期的にカイラル剤が添加されているが、光重合性カイラル剤でもよい。この場合、重合時において、混合溶液６８の紫外光７２を当てない領域にはカイラル剤による規制はない。

〔液晶装置の動作〕
次に、このような構成の液晶装置４の動作について、図７を参照しながら説明する。
サブ表示画素Ｐｃでは、上述した第１の実施形態と同様に、正面から見たときに最も輝度が高くなり、斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって輝度が低くなる。

一方、視角制御画素Ｐｂにおける画素電極２２６及び共通電極２５２の間に電圧を印加しない非駆動時の場合、液晶層２１４に入射した直線偏光は、液晶層２１４により入射時と同一の偏光状態で液晶層２１４から射出する。この直線偏光は、その偏光方向が第２偏光板１８の吸収軸と平行であるため、第２偏光板１８で遮断される。したがって、視角制御画素Ｐｂでは暗表示が行われる。なお、視角制御画素Ｐｂは、正面から見たときも斜め方向から見たときも暗表示となる。

また、視角制御画素Ｐｂにおける画素電極２２６及び共通電極２５２の間に電圧を印加する駆動時の場合、液晶分子２１４ａは、図７に示す矢印Ａ２のように、素子基板２１０及び対向基板２１２の基板面に対する垂直方向に配向する。
ここで、視角制御画素Ｐｂは、液晶層２１４における位相差変化がないため、正面から見たときに暗表示となる。また、視角制御画素Ｐｂは、第２偏光板１８の吸収軸方向における斜め方向から見たときに、液晶層２１４における位相差変化に応じてその極角度が大きくなるにしたがって明表示となるとともにさらに極角度が大きくなるにしたがって暗表示となる。

したがって、視角制御画素Ｐｂが非駆動時の場合、各サブ表示画素Ｐｃを適宜非駆動、駆動させることにより画像表示領域に形成された画像は、正面から見たときも斜め方向から見たときも視認される。なお、視角制御画素Ｐｂを非駆動としたときのコントラストは、上述した第１の実施形態と同様に、正面から見たときに最も高くなり、第１偏光板１６の吸収軸方向における斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって低くなる。
また、視角制御画素Ｐｂが駆動時の場合、各サブ表示画素Ｐｃを適宜非駆動、駆動させることにより画像表示領域に形成された画像は、正面から見たときに視認され、斜め方向から見たときにコントラストが低下して視認されなくなる。なお、視角制御画素Ｐｂを駆動させたときのコントラストは、上述した第１の実施形態と同様に、正面から見たときに最も高くなり、第１偏光板１６の吸収軸方向における斜め方向から見たときにその極角度が大きくなるにしたがって急激に低くなる。
本実施形態では、視角が広いため、上下左右で、視角制御性の高い表示ができる。

以上のように、本実施形態に係る液晶装置４によっても、上述した第１の実施形態と同様の作用、効果を奏する。また、視野角が広いため、上下左右で、視角制御性の良い表示ができる。

なお、本発明は上記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種々の変更を加えることが可能である。
例えば、表示画素を構成する３つのサブ表示画素が一方向に配列されるとともに、視角制御画素を一方向でサブ表示画素と隣接して配列させているが、他の配列であってもよい。例えば、表示画素Ｐａを構成する３つのサブ表示画素Ｐｃのうち赤色光及び緑色光を出力する２つのサブ表示画素Ｐｃを一方向に隣接して配列するとともに青色光を出力するサブ表示画素Ｐｃを一方向とほぼ直交する方向に隣接して配列し、各サブ表示画素Ｐｃと一方向に隣接して視角制御画素Ｐｂを配列させてもよい。

また、例えば、表示画素Ｐａを構成する３つのサブ表示画素Ｐｃの配列方向である一方向と直交する方向に３つのサブ表示画素Ｐｃそれぞれと隣接して視角制御画素Ｐｂを配置させてもよい。
ここで、サブ表示画素Ｐｃと同様に、各視角制御画素Ｐｂに対応するサブ表示画素Ｐｃが表示する色と同等の色を表示するためのカラーフィルター層を設けてもよい。このとき、例えば視角制御画素Ｐｂにおけるカラーフィルター層の層厚をサブ表示画素Ｐｃにおけるカラーフィルター層の層厚よりも薄くしたり、同等の厚さであっても視角制御画素Ｐｂにおけるカラーフィルター層に開口を形成したりすることなどにより、視角制御画素Ｐｂがサブ表示画素Ｐｃよりも強度の強い光を表示可能とすることが好ましい。これにより、視角制御画素Ｐｂの面積をサブ表示画素Ｐｃの面積よりも小さくしても、視角制御画素Ｐｂとサブ表示画素Ｐｃそれぞれにおける光の強度を揃えることができる。

また、１つのサブ表示画素に対して１つの視角制御画素を設けているが、複数の表示画素に対して１つの視角制御画素を設けてもよい。このような構成とすることで、視角制御画素領域の駆動時の画像の輝度が低くなるため、複数の表示画素により形成される画像の輝度が低い場合に有効に斜め方向から見た際のコントラストを低下させることができる。

また、視角制御を行う際、すべての視角制御画素を駆動させているが、複数の視角制御画素のうち一部のみを駆動させることで画像の一部のみの視角制御を行ってもよく、複数の視角制御画素のうち間隔のあいた分散された一部のみを駆動させることで画像を斜め方向から見た際にモザイク状に画像を視認させることで表示されている画像を判別しにくくする構成としてもよい。

また、液晶装置は、表示画素領域が３色のサブ表示画素領域を有するカラー液晶装置となっているが、カラー液晶装置に限られない。
そして、電子機器は、液晶装置を表示部として備えていれば上述した携帯電話機に限らず、電子ブックやパーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型又はモニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末などの画像表示手段であってもよい。

２，４…液晶装置 １０，２１０…素子基板（第１基板） １２，２１２…対向基板（第２基板） １４，２１４…液晶層 １４ａ，２１４ａ…液晶分子 １６…第１偏光板 １８…第２偏光板 ２０…データ線駆動回路 ２２…走査線駆動回路 ２４，２６…画素電極 ２８…ＴＦＴ素子 ３０…データ線 ３２…走査線 ３６，５６…基板本体 ３８…ゲート絶縁膜 ４０…層間絶縁膜 ４４，６４…配向膜 ４６…半導体層 ４８…ソース電極 ５０…ドレイン電極 ５２，２５２…共通電極 ５４…間隙 ５８…対向電極 ６０…遮光膜 ６２…カラーフィルター層 ６６…柱状スペーサー ６８…混合溶液（試料） ７０…遮光板 ７２…紫外光 １００…携帯電話機（電子機器） １０２…表示部 １０４…操作ボタン １０６…受話口 １０８…送話口 １１０…本体部 ２２６…画素電極（第１電極） ２２６ａ…枠部 ２２６ｂ…帯状部 ２４０…第１層間絶縁膜 ２４２…第２層間絶縁膜 Ｈ１，Ｈ２…コンタクトホール Ｐａ…表示画素（表示画素領域） Ｐｂ…視角制御画素（視角制御画素領域） Ｐｃ…サブ表示画素（サブ表示画素領域）。

Claims (9)

1. 互いに対向する第１基板及び第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液晶層と、
   前記第１基板及び前記第２基板の平面領域内に配列されて表示領域を構成する複数の表示画素と複数の視角制御画素と、
   を有し、
   前記表示画素では、前記液晶層は、電界の非印加時に光学的に等方性を示し、且つ電界の印加時には電界強度の２乗に比例する光学異方性を示し、
   前記視角制御画素では、前記液晶層を構成する液晶分子の初期配向方向が、前記表示画素で生じる前記電界の平面方向と交差する方向に沿うことを特徴とする液晶装置。
2. 請求項１に記載の液晶装置において、
   前記第１基板の前記液晶層に接する表面に形成された第１配向膜と、
   前記第２基板の前記液晶層に接する表面に形成された第２配向膜と、
   をさらに含み、
   前記第１配向膜に対するラビング方向と前記第２配向膜に対するラビング方向とは、逆平行の関係にあることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項１又は２に記載の液晶装置において、
   前記液晶層が、ブルー相、若しくは擬似等方相を含むことを特徴とする液晶装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶装置において、
   前記視角制御画素は、前記第１基板及び前記第２基板の面方向に対する正面方向において暗表示を行うとともに斜め方向において該斜め方向の角度に応じた明表示を行うことを特徴とする液晶装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法であって、
   低分子液晶中にモノマーと架橋剤を分散させ、ブルー相、擬似等方相が保持されている温度下に重合を行うことにより前記表示画素を形成するとともに、該重合を行わないことにより前記視角制御画素を形成する工程を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。
6. 請求項５に記載の液晶装置の製造方法において、
   前記重合は、光を照射することによって行われ、
   前記視角制御画素は、該視角制御画素領域を遮光することにより形成されることを特徴とする液晶装置の製造方法。
7. 請求項５又は６に記載の液晶装置の製造方法において、
   前記第１基板の前記液晶層に接する表面に前記第１配向膜を形成する工程と、
   前記第２基板の前記液晶層に接する表面に前記第２配向膜を形成する工程と、
   をさらに含めることを特徴とする液晶装置の製造方法。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の液晶装置の製造方法において、
   前記低分子液晶中には、光重合性カイラル剤が添加されていることを特徴とする液晶装置の製造方法。
9. 請求項１〜４のいずれか一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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