JP3888346B2 - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関するものである。

液晶表示装置として、明るい場所では反射型液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所では透過型液晶表示装置と同様にバックライトにより表示を視認可能にした半透過反射型液晶表示装置が提案されている。このような半透過反射型液晶表示装置としては、上基板と下基板との間に液晶層が挟持されるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用の窓部を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射板として機能させる液晶表示装置が知られている。この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面の反射膜で反射され、再び液晶層を通過して上基板側から出射されて表示に寄与する。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜の窓部から液晶層を通過した後、上基板側から外部に出射されて表示に寄与する。したがって、反射膜の形成領域のうち、窓部が形成された領域が透過表示領域、その他の領域が反射表示領域となる。

ところが、従来の半透過反射型液晶表示装置には、透過表示での視角が狭いという課題があった。これは、視差が生じないよう液晶セルの内面に半透過反射板を設けている関係で、観察者側に備えた１枚の偏光板だけで反射表示を行わなければならないという制約があり、光学設計の自由度が小さいためである。そこで、この課題を解決するために、Jisakiらは、下記の特許文献２において、垂直配向液晶を用いる新しい液晶表示装置を提案した。その特徴は、以下の３つである。
（１）誘電率異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、電圧印加によってこれを倒す「ＶＡ（Vertical Alignment）モード」を採用している点。
（２）透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚（セルギャップ）が異なる「マルチギャップ構造」を採用している点（この点については、例えば特許文献１参照）。
（３）透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が３６０度全方向に倒れるように対向基板上の透過表示領域の中央に突起を設けている点。すなわち、「配向分割構造」を採用している点。
特開平１１−２４２２２６号公報 特開２００２−３５０８５３号公報

ところが、先の特許文献２ないし非特許文献１においては、透過表示領域での液晶が倒れる方向については突起を用いて制御しているが、反射表示領域の液晶が倒れる方向については、いかに制御したのか、全く触れていない。液晶が無秩序な方向に倒れると、異なる液晶配向領域の境界にディスクリネーションと呼ばれる不連続線が現れ、これが残像等の原因になる。また、液晶の各々の配向領域は異なる視角特性を有しているため、斜め方向から液晶装置を見たときに、ざらざらとしたしみ状のむらとして見える、という問題も生じる。
さらに、アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、スイッチング素子の形成領域及びその周辺で、素子のスイッチング動作によって電界が生じ、この電界により液晶の配向が乱れてコントラストを低下させるおそれがあるが、上記各従来技術文献では、このスイッチング素子の形成領域にて生じる液晶の配向不良に関しての記載は無く、全く考慮されていない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、画素をスイッチングするためのアクティブ素子による液晶の配向不良を効果的に防止でき、もって均一かつ広視野角の表示が得られ、好ましくは高品位のカラー表示も可能な液晶表示装置を提供することを目的としている。また本発明は、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している。

本発明は、上記課題を解決するために、画素電極と、スイッチング素子として該画素電極に対応して設けられた二端子型非線形素子と、複数のドット領域とを備えた素子基板と、前記素子基板と対向配置された対向基板と、前記両基板間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶層と、を具備した液晶表示装置であって、前記対向基板の前記液晶層側において、前記二端子型非線形素子のうち、前記二端子型非線形素子の動作時に電荷が貫通する領域と平面的に重なるように誘電体構造物を設け、前記誘電体構造物の厚さは、前記液晶層の厚さの少なくとも略１／２以上であり、かつ前記誘電体構造物と前記素子基板との間に間隙を設けたことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
この構成によれば、初期配向として垂直配向を呈する表示モードとスイッチング素子として二端子型非線形素子を組み合わせた液晶表示装置において、二端子型非線形素子のうち、前記二端子型非線形素子の動作時に電荷が貫通する領域と平面的に重なる位置に誘電体構造物が設けられたことにより、スイッチング素子の動作により発生する電界を遮蔽することができるので、前記電界に起因する液晶の配向乱れを効果的に防止することができる。
さらに、前記誘電体構造物は前記対向基板上に設けられ、その厚さは液晶層の厚さの略１／２以上であり、かつ前記誘電体構造物と前記素子基板との間に間隙を設けたことにより、スイッチング素子及びその周辺における液晶層厚を部分的に薄くすることができるため、誘電体構造物による遮蔽効果のみではスイッチング素子の電界による液晶配向の乱れを完全に抑えることができない場合にも、液晶の配向乱れが画素電極側に伝搬するのを防止することができる。
これにより、スイッチング素子周辺における光漏れを防止でき、かつ実質的な画素開口率を向上させることができる。従って本発明によれば、明るく、高画質の液晶表示装置を提供することができる。

本発明の液晶表示装置では、前記誘電体構造物は、前記スイッチング素子を平面的に覆って形成されていることが好ましい。この構成によれば、前記スイッチング素子からの電界をより効果的に遮蔽でき、液晶の配向性を向上させることができる。

本発明の液晶表示装置では、さらに複数色の色材層が複数の前記ドット領域内に設けられ、前記複数色の色材層のうち第一の色を呈する色材層を備えたドット領域に設けられた第一の誘電体構造物は、前記第一の色よりも視感度が高い第二の色を呈する色材層を備えたドット領域に設けられた第二の誘電体構造物よりも大きい、という構成とすることができる。誘電体構造物が設けられた画素では、液晶の配向性が向上するため、明るさや色度が向上する。また、誘電体構造物の形状により電界遮蔽効果の度合いが異なる。そこで本構成では、これらの作用を利用し、色材層の色種に応じて誘電体構造物の形状を変えることで、ドット間での色バランスを調整可能にしている。これにより、明るく、鮮やかな色合いの表示を得られるようになる。

本発明の液晶表示装置では、前記色材層の視感度が小さいほど、対応するドット領域に設けられた前記誘電体構造物の平面積が大きくなっていることが好ましい。
また本発明の液晶表示装置では、前記色材層の視感度が小さいほど、対応するドット領域に設けられた前記誘電体構造物の高さが大きくなっていることが好ましい。
先に記載のように、本発明に係る液晶表示装置では、誘電体構造物の大きさを変えることで、対応するドット領域の明るさや色度を調整することができる。上記各構成では、色材層の色種の視感度が小さいものほど誘電体構造物を大きくし、相対的に明るく、鮮やかな発色となるようにしている。これにより、ドット領域間の色バランスが良好に調整され、高画質の表示が可能な液晶表示装置を実現することができる。

本発明の液晶表示装置では、前記複数色の色材層は、赤色、緑色、青色を呈する３種類の色材層からなり、少なくとも前記青色を呈する色材層を備えたドット領域と前記赤色を呈する色材層を備えたドット領域とのいずれにも前記誘電体構造物が設けられている構成としても良い。この構成によれば、上記３色のうち、低視感度の２色（青、赤）のドットについて誘電体構造物を設けることで、ドット間の色バランスが調整されるので、色付きのない高画質の表示を得ることができる。

本発明の液晶表示装置では、前記誘電体構造物は、遮光性を有していることが好ましい。この構成によれば、誘電体構造物での光の透過や、色付きによる表示への影響が無く、また誘電体構造物をスイッチング素子の遮光手段として機能させることができるため、高画質かつ高信頼性の液晶表示装置を提供することができる。

次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、明るく、高画質の液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の回路構成図、図２は、同、電極の概略平面構造を示す構成図、図３は、同、１画素領域を示す平面構成図、図４は、同、断面構成図である。
これらの図に示す液晶表示装置は、スイッチング素子としてＴＦＤ（Thin film diode）素子（二端子型非線形素子）を用いたアクティブマトリクス方式の透過型カラー液晶表示装置である。また、本実施形態に係る液晶表示装置は、初期配向が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなる液晶層を備えた垂直配向モードの液晶表示装置である。

本実施形態の液晶表示装置１００は、図１に示すように、走査線駆動回路１１０及びデータ線駆動回路１２０を含んでいる。液晶表示装置１００には、信号線、すなわち複数の走査線１３と、これらの走査線１３と交差する複数のデータ線９とが設けられ、走査線１３…は走査線駆動回路１１０に接続され、データ線９…はデータ線駆動回路１２０に接続されている。そして、各画素領域１５０において、走査線１３とデータ線９との間にＴＦＤ素子４０と液晶表示要素１６０（液晶層）とが直列に接続されている。本実施形態では、ＴＦＤ素子４０が走査線１３側に接続され、液晶表示要素１６０がデータ線９側に接続されているが、これとは逆にＴＦＤ素子４０をデータ線９側に、液晶表示要素１６０を走査線１３側に設ける構成としても良い。

次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置に設けられた電極の平面構造について説明する。図２に示すように、本実施の形態の液晶表示装置では、走査線１３にＴＦＤ素子４０を介して接続された画素電極３１がマトリクス状に配列されており、これらの画素電極３１と紙面垂直方向で対向して共通電極９が平面視略短冊状（ストライプ状）に配列されている。共通電極９は図１に示すデータ線を成し、走査線１３と交差する形のストライプ形状を有している。本実施の形態において、各画素電極３１が形成された個々の領域が１つのドット領域を成しており、マトリクス状に配置された各ドット領域毎に表示が可能になっている。

ここでＴＦＤ素子４０は走査線１３と画素電極３１とを接続するスイッチング素子である。ＴＦＤ素子４０は、例えば、Ｔａを主成分とする第１導電膜と、第１導電膜の表面に形成され、酸化タンタルを主成分とする絶縁膜と、絶縁膜の表面に形成され、クロムを主成分とする第２導電膜とを含むＭＩＭ構造を具備して構成されている。そして、ＴＦＤ素子４０の第１導電膜は走査線１３に接続され、第２導電膜は画素電極３１に接続されている。

次に、図３及び図４に基づき本実施形態の液晶表示装置１００の画素構成について説明する。
図３は、液晶表示装置１００の１画素の平面領域を、後述の対向基板２５側から見た平面構成図、図４は図３のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図である。液晶表示装置１００は、図２左右方向に延びる２本の走査線１３に挟まれて共通電極９と対向する位置に設けられた平面視略矩形状の画素電極３１と、ＴＦＤ素子４０とを主体とするドット領域を有している。図示した３つのドット領域には、それぞれ画素電極３１と平面的にほぼ重なる赤色の色材層２２Ｒ、緑色の色材層２２Ｇ、赤色の色材層２２Ｂが配設されており、３つのドット領域でカラー表示が可能な画素を構成している。上記３種類の色材層群により本液晶表示装置のカラーフィルタが形成されている。

そして、図３に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００では、各ドット領域のＴＦＤ素子４０と平面的に重なる位置に、誘電体材料からなる平面視円形状の誘電体突起部（誘電体構造物）５５が設けられている。詳細は後述するが、この誘電体突起部５５は、素子基板２５又は対向基板１０から液晶層５０内に向かって突出形成されている。
誘電体突起部５５は、例えば絶縁性の樹脂材料や、酸化シリコン等の無機絶縁材料により形成することができる。またそのパターン形成に際しては、公知のフォトリソグラフィ技術や、液滴吐出技術を用いることができる。また図３では平面視円形状である場合を図示したが、図５の画素平面図に示すような平面視四角形状であっても良い。あるいは、四角形以外の多角形状や楕円形状であっても構わない。

一方、図４に示すように、液晶表示装置１００は、素子基板２５とこれに対向配置された対向基板１０との間に、液晶層５０を挟持した液晶パネルと、この液晶パネルの背面側（素子基板１０外面側）に配設されたバックライト（照明装置）６０とを備えた構成とされている。液晶層５０は、初期配向状態が垂直配向をとる、負の誘電異方性を有する液晶からなる。

素子基板２５は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２５Ａの液晶層５０側面に、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３１と、垂直配向膜３３とが積層形成された構成を備えている。基板本体２５Ａの外面側（液晶層５０と反対側）には、位相差板３６と、偏光板３７とが基板本体側から順に配設されている。図４には示されていないが、素子基板２５の液晶層５０側面には、図３に示す走査線１３、ＴＦＤ素子４０も設けられている。

対向基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａの液晶層５０側面に、色材層２２Ｒと、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる共通電極９と、垂直配向膜２１とを積層形成した構成を備える。基板本体１０Ａの外面側には、位相差板２６と、偏光板２７とが基板本体側から順に配設されている。
素子基板２５及び対向基板１０の外面側に配設された位相差板３６，２６は、偏光板３７，２７と協働して液晶層５０に対して円偏光を入射させる円偏光板として機能し、例えばλ／４位相差板や、λ／４位相差板とλ／２位相差板とを積層したものを用いることができる。このように液晶層５０に対して円偏光を入射させて表示を行うことで、電圧印加時の液晶分子の配向方向によらず、液晶層による所定の位相差を得ることができ、実質的な開口率を向上させて表示輝度を向上させることができる。尚、液晶表示装置１００の前面側に配設された位相差板３６について、さらに負のＣプレート（板厚方向に光軸を有する位相差板）を追加して視角補償機能を持たせることもできる。

図３及び図４では図示を省略したが、本実施形態の液晶表示装置１００では、液晶層５０はラビング等の配向処理を施されていない垂直配向膜２１，３３により挟持されているため、電圧印加時における液晶分子の配向制御を目的として、画素電極３１及び／又は共通電極９に、配向制御手段が設けられている。図６は、係る配向制御手段の具体的構成例を示す説明図であって、図３に示すＡ−Ａ’線に沿う断面構造に相当する図である。

ラビング処理等を施さない垂直配向膜２１，３３上に配向した負の誘電異方性を有する液晶に電圧を印加すると、液晶分子の倒れる方向に規制がないので無秩序な方向に倒れる。この場合、異なる液晶配向領域（液晶ドメイン）の境界にディスクリネーションと呼ばれる不連続線が現れ、残像等の原因になる。また上記液晶ドメインのそれぞれは異なる視角特性を有するため、斜め方向から液晶表示装置を観察したときに、ざらざらとしたしみ状のむらとして見えるという問題も生じる。この問題を解決するために、本実施形態の液晶表示装置においても、図６に示すような配向制御手段を用いることができる。

図６（ａ）に示すように、画素電極３１及び共通電極９には、垂直配向モードの液晶分子５１の電圧印加時の傾倒方向を制御するための開口スリット１８，９ａが設けられている。これらの開口スリット１８，９ａは、紙面垂直方向に延びる略線状を成して形成される。図３に示す平面図では、各ドット領域内で図示上下方向又は左右方向に延在する略直線状や平面視略三角波状に形成することができる。
そして、係る構成のもと、画素電極３１と共通電極９との間に電圧を印加すると、液晶分子５１は、各開口スリット１８，９ａの幅方向（図示左右方向）両側に向かって倒れ、開口スリット１８，９ａを境界とする複数の液晶ドメインに分割される。このように複数の液晶ドメインが形成されることで、広い視角範囲で高コントラストの表示が得られるとともに、それらのドメイン境界が開口スリット１８，９ａの形成領域に固定されることにより、残像やパネル斜視時のざらざらとしたしみ状のむらも効果的に防止され、視認性に優れる高品質の表示を得ることができる。

また、上記配向制御手段としては、図６（ｂ）に示すような凸条２８も適用できる。凸条２８は、絶縁性の樹脂材料等を用いて画素電極３１上に形成される。本実施形態の場合、凸条２８は、紙面垂直方向に延びて形成されている。このような凸条２８を設けることで、液晶分子５１は、凸条２８表面の斜面に沿って配向され、プレチルトを付与されたのと同様に傾斜配向される。そして、電圧印加時には、液晶分子５１が凸条２８の幅方向（図示左右方向）両側に倒れるので、図６（ａ）に示した開口スリット１８と同様の配向制御作用を得ることができる。
尚、上記凸条２８は、共通電極９上にも設けることができるのは勿論であり、図６（ａ）に示した開口スリット１８の内側に設けることもできる。

上述したように、垂直配向モードの液晶表示装置では、電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を規制するための配向制御手段を電極に設けているが、ＴＦＤ素子４０は、オン／オフするために非常に高い電圧が必要であり、その結果、素子周辺部に強い電界が生じて液晶の配向状態を規制するのが困難になる。従来の透過型液晶表示装置では、ＴＦＤ素子４０を含む平面領域を遮光膜やブラックマトリクス等で覆うことによりコントラストを維持していたが、このようにＴＦＤ素子４０の周辺を隠す手法では、開口率が低下するという問題がある。
これに対して本実施形態の液晶表示装置１００では、ＴＦＤ素子４０と平面的に重なる位置に誘電体突起部５５が設けられていることで、ＴＦＤ素子４０の動作時に素子周辺に生じる電界を遮蔽することができ、上記電界に起因する液晶分子の配向乱れを効果的に防止することができる。これにより、素子の周辺で表示むらが発生せず、良好な表示を得ることができるようになっている。また、従来は遮光膜等により隠していた部分も表示に利用することができ、開口率が向上することにより明るい表示を得られるようになっている。

このようにＴＦＤ素子４０の周辺で生じる電界を遮蔽する機能を奏する誘電体突起部５５は、少なくともＴＦＤ素子４０の素子部（素子動作時に電荷が貫通する領域）４０ａを覆って形成されている。より効果的に電界を遮蔽するには、ＴＦＤ素子４０を覆うように形成することが好ましい。

ここで、図７を参照して、誘電体突起部５５の複数の形態について説明する。図７（ａ）〜（ｇ）は、誘電体突起部５５の構成例を示す断面構成図であって、図３又は図５に示すＴＦＤ素子４０を含む部分における液晶表示装置１００の概略断面構造を示す図である。また、図７では、ＴＦＤ素子４０のうち、第１導電膜４０ｂと第２導電膜４０ｃとが、図示略の絶縁膜を介して対向配置された素子部４０ａを示している。

図７（ａ）に示す誘電体突起部５５ａは、ＴＦＤ素子４０の素子部４０ａ上に位置し、素子基板２５及び対向基板１０の液晶層５０側面に当接して設けられている。すなわち、液晶層５０の厚さ（セルギャップ）を保持するスペーサとしても機能するべく設けられている。このような構成とすることで、従来から知られているスペーサの形成プロセスに対して、何ら工数の増加や工程の複雑化を伴うことなく、ＴＦＤ素子４０の強電界を効果的に遮蔽し得る誘電体突起部５５ａを形成でき、高画質の液晶表示装置を低コストに製造可能になる。

次に、図７（ｂ）〜（ｄ）に示す構成例では、誘電体突起部５５ｂ〜５５ｄは、素子基板２５のＴＤ素子４０上にて、液晶層５０側に突出して設けられている。誘電体突起部５５ｂは側面視略柱状を成し、誘電体突起部５５ｃは側面視略半球体状を成し、誘電体突起部５５ｄは側面視略錐体状を成して形成されている。本実施形態に係る誘電体突起部５５としては、これらのいずれの形状も適用可能であり、ＴＦＤ素子４０で発生する電界による液晶の配向乱れを防止することができる。

次に、図７（ｅ）〜（ｇ）に示す構成例では、誘電体突起部５５ｅ〜５５ｇは、素子基板２５のＴＦＤ素子４０と対向する位置に、対向基板１０側から突出して設けられている。誘電体突起部５５ｅは側面視略柱状、誘電体突起部５５ｆは側面視略半球状、誘電体突起部５５ｇは側面視略錐体状を成して形成されている。このような構成とした場合にも、ＴＦＤ素子４０と対向基板１０との間の液晶層厚が小さくなり、面方向に液晶配向の乱れが広がり難くなるので、ＴＦＤ素子４０により生じる強電界に起因する液晶配向の乱れを防止する効果が得られる。

また本実施形態では、対向基板１０側から液晶層５０に向かって突出する誘電体突起部５５ａ、５５ｅ〜５５ｇを、色材層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの一部、又はこれらの色材層を区画するべくドット領域周辺に設けられるブラックマトリクス、あるいは複数の色材層の積層膜により形成することもできる。このような構成とすることで、カラーフィルタの形成工程にて同時に誘電体突起部５５を形成することが可能になり、効率的に製造可能な液晶表示装置を提供することができる。

尚、以上の実施形態では、スイッチング素子としてＴＦＤ素子を備えた垂直配向モードの液晶表示装置１００について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、スイッチング素子としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子を備えたアクティブマトリクス型液晶表示装置にも適用することができ、液晶の配向モードについても、平行配向モードやツイスト配向モードを適用することができる。ＴＦＴ素子をスイッチング素子として備える構成とする場合には、誘電体突起部（誘電体構造物）５５は、ＴＦＴ素子のチャネル領域（ゲート電極）上に配置され、ＴＦＴ素子のソース領域、ドレイン領域を含む平面領域を覆うように配設されることが好ましい。

＜実験例＞
本発明者は、上記誘電体突起部５５による効果を、液晶表示装置を作製し、評価することで検証している。以下、その検証結果を報告する。
本例では、上記実施形態の透過型液晶表示装置１００を基本構成とし、図７（ａ）に示した誘電体突起部５５ａを備えた液晶表示装置（サンプル１）と、図７（ｅ）に示した誘電体突起部５５ｅを備えた液晶表示装置（サンプル２）とを作製した。また、比較のために、誘電体突起部５５を設けない以外は、同様の構成とした液晶表示装置（サンプル３）を作製した。尚、サンプル１の液晶表示装置では、直径10μｍ、高さが液晶層厚と同等の円柱状の誘電体突起（柱状スペーサ）５５ａを、樹脂材料によりＴＦＤ素子上に形成した。サンプル２の液晶表示装置では、直径10μｍ、高さが液晶層厚の１／２の円柱状の誘電体突起部５５ｅを、ＴＦＤ素子４０と液晶層５０を挟んで対向する対向基板１０上に形成した。

次に、上記サンプル１〜３の液晶表示装置を動作させ、背面側から入射させた平行光を、反対側で検出することで透過率を測定した。測定結果を表１に示す。表１中、透過率は、空気の透過率を１００％として規格化した値を記載している。
表１に示すように、本発明に係る構成を備えたサンプル１及びサンプル２の液晶表示装置では、誘電体突起部５５を設けない従来構成のサンプル３に比して、透過率が大きく向上しており、誘電体突起部５５をＴＦＤ素子４０と平面的に重なる位置に配置することで、液晶表示装置の明るさを著しく向上させることができる。また、液晶層５０の中途まで突出した誘電体突起部５５ｅを設けたサンプル２の液晶表示装置でも、液晶層５０を縦断して誘電体突起部５５ａを設けたサンプル１に比して遜色ない透過率が得られており、ＴＦＤ素子４０上の液晶層厚を薄くすることで、素子の電界による配向乱れが液晶層中に伝搬するのを相当防止できることが分かる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、本実施形態の液晶表示装置２００の１画素の平面構成図であり、図９は、図８のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図である。本実施形態の液晶表示装置２００は、第１実施形態の液晶表示装置１００と同様の基本構成を備えたものであり、その回路構成及び電極構成は、図１及び図２に示した液晶表示装置１００と同様である。従って、図８及び図９において第１実施形態の液晶表示装置１００と共通の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態の液晶表示装置２００は、各ドット領域内に部分的に形成された反射層２０を備えた半透過反射型の液晶表示装置である。反射層２０は、画素電極３１の平面領域に対応して設けられた平面視矩形枠状の部材であり、アルミニウムや銀等の光反射性の金属薄膜により構成されている。
そして、各ドット領域のＴＦＤ素子４０と平面的に重なる位置に誘電体突起部５５が設けられている。これらの誘電体突起部５５については、図６に示したいずれの形態も適用することができる。

図９に示す断面構造を見ると、液晶表示装置２００は、対向配置された素子基板２５と対向基板１０との間に、液晶層５０が挟持された構成を備える。本実施形態の場合、対向基板１０は、基板本体１０Ａの液晶層５０側面に、反射層２０と、色材層２２Ｒと、液晶層厚調整層２１と、共通電極９と、垂直配向膜２３とが積層形成された構成を備えている。

液晶層厚調整層２１は、自身の膜厚によりドット領域内で液晶層厚を異ならせるべく設けられた絶縁性の薄膜であり、上記反射層２０の形成領域にほぼ対応してドット領域内に部分的に設けられている。この液晶層厚調整層２１は、例えばアクリル樹脂等の樹脂材料により形成することができる。そして、このような構成のもと、液晶表示装置２００のドット領域は、反射層２０の形成領域に対応する反射表示領域と、平面視矩形枠状の反射層２０の開口部２０ａに対応する透過表示領域とに区画され、前記両領域について上記液晶層厚調整層２１によって液晶層５０の層厚が互いに異ならされたマルチギャップ構造を有している。本実施形態では、液晶層厚調整層２１によりドット領域内に形成される段差傾斜面Ｎは、反射表示領域に配置されている。

半透過反射型液晶表示装置では、ドット領域内に設けられた反射層の形成領域にＴＦＤ素子を配置することで、表示むらを目立たなくすることができる。つまり、反射表示領域では、外光が２回液晶層を透過するので、液晶分子の配向方向による視角特性が入射光と反射光とで互いに補償され、液晶の配向乱れに起因する表示むらが見え難くなる。しかしながら、この構成では、ＴＦＤ素子の配置が反射表示領域内に限られてしまうため、設計の自由度が小さくなり、特に反射表示の画質を優先した設計とする場合には、反射表示領域の開口率を上げることが困難になる。
これに対して、本実施形態の液晶表示装置では、ＴＦＤ素子４０上に誘電体突起部５５が設けられているので、ＴＦＤ素子４０により生じる強電界に起因する液晶の配向乱れを効果的に抑制でき、ＴＦＤ素子４０周辺での表示むらを低減して、実質的な開口率を向上させることができる。これにより、反射表示領域／透過表示領域の別なくＴＦＤ素子４０を配置でき、自由度の高い設計が可能になる。特に、反射表示を重視して装置設計を行う場合には、開口率が高く、明るい反射表示を得ることができる。

また本実施形態の液晶表示装置２００は、上述したように、マルチギャップ構造を備えた半透過反射型液晶表示装置であり、反射表示領域と透過表示領域との液晶層５０での位相差を揃えることができ、もって高コントラストの表示が得られるようになっている。

尚、図８及び図９では図示を省略しているが、本実施形態の液晶表示装置では、少なくとも反射表示領域に、光散乱手段を設けることができる。例えば、反射層２０の下側（基板本体１０Ａ側）に、表面に凹凸形状を形成した樹脂層等を設け、係る凹凸形状に倣って反射層２０が凹凸面を成すようにした構成や、素子基板２５の外面側に、前方散乱フィルムを設けた構成が適用できる。
また、垂直配向モードの液晶層５０の電圧印加時の配向を規制するための配向制御手段（開口スリット９ａ、１８等）を設けることができるのは勿論であり、本実施形態の場合、反射表示領域と透過表示領域との境界領域に配置された段差傾斜面Ｎと平面的に重なるように、上記配向制御手段を配設することで、ドット領域の開口率を概ね維持しつつ良好に垂直配向液晶の配向制御を行うことが可能になる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、本実施形態の液晶表示装置３１０における１画素の平面構成図であり、図１１は、同、液晶表示装置３２０における１画素の平面構成図である。本実施形態の液晶表示装置３１０，３２０は、第２実施形態の液晶表示装置２００と同様の基本構成を備えており、誘電体突起部５５の配置形態に特徴を有するものである。従って、図１０及び図１１において、第１実施形態及び第２実施形態と共通の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略することとする。

図１０及び図１１に示すように、本実施形態の液晶表示装置３１０、３２０は、３色の色材層２２Ｒ（赤）、２２Ｇ（緑）、２２Ｂ（青）がそれぞれ設けられた３つのドット領域によりカラー表示を行う１画素を構成するするとともに、各ドット領域内に、開口部２４ａを有する平面視矩形枠状の反射層２４が設けられた半透過反射型のカラー液晶表示装置である。
そして、液晶表示装置３１０では、青色を表示するドット領域のＴＦＤ素子４０と平面的に重なる位置に誘電体突起部（誘電体構造物）５５が設けられており、液晶表示装置３２０では、赤色を表示するドット領域のＴＦＤ素子４０と、青色を表示するドット領域のＴＦＤ素子と平面的に重なる位置にそれぞれ誘電体突起部５５，５５が設けられている。上記誘電体突起部５５の構成としては、先の第１実施形態と同様、例えば図６に示した構成を適宜用いることができる。

上記構成を備えた液晶表示装置３１０，３２０では、特定色（青色、又は青色と赤色）のドット領域にのみ誘電体突起部５５が設けられているので、これらのドット領域では、誘電体突起部５５の電界遮蔽効果によって液晶の配向性が向上し、明るい表示が得られるようになる。これにより、相対的に視感度の低い青色のドット、又は青色と赤色のドットでより鮮やかな表示が得られ、その結果、画素の色付きが無い、高画質の表示を得ることができる。

また、本実施形態の液晶表示装置３１０，３２０では、誘電体突起部５５が反射表示領域（反射層２４の形成領域）に配置されていることで、３色のドット領域からなる画素の色バランスを誘電体突起部５５により調整可能になっている。
上述したように、誘電体突起部５５が設けられたドット領域では、液晶の配向性が向上して明るい表示を得ることができる。この作用を利用して、視感度が相対的に低い青色、及び赤色のドット領域に誘電体突起部５５を配置することで、反射表示の色度を調整することができる。つまり、視感度の低い青色のドット領域、ないし赤色のドット領域について、誘電体突起部５５を設け、かつ好ましくは誘電体突起部５５の平面積又は高さを、視感度の低い青色のドット領域について大きくする一方、視感度の高い緑色のドット領域では、誘電体突起部５５を設けない、あるいは平面積又は高さが、他の色のドット領域よりも小さい誘電体突起部５５を設けた構成とする。
このような構成とすることで、反射表示の色度を、青色のドット領域で相対的に高くし、緑色のドット領域で相対的に低くすることができる。これにより、反射表示領域の色材層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを部分的に除去したエリアカラーの液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

（電子機器）
図１２は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話１３００は、本発明の表示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。
上記各実施の形態の表示装置は、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、高コントラストであり、かつ広視野角の透過表示、あるいは半透過反射表示が可能になっている。

図１は、第１実施形態の液晶表示装置の回路構成図。 図２は、同、電極の平面構成図。 図３は、同、画素の平面構成図。 図４は、図３のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。 図５は、誘電体構造物の他の構成を示す画素平面図。 図６は、誘電体構造物の構成例を示す断面説明図。 図７は、配向制御手段を説明するための断面説明図。 図８は、第２実施形態の液晶表示装置における画素の平面構成図。 図９は、図８のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図。 図１０は、第３実施形態の液晶表示装置における画素の平面構成図。 図１１は、第３実施形態の液晶表示装置における画素の平面構成図。 図１２は、電子機器の一例を示す斜視構成図。

符号の説明

１００，２００，３１０，３２０…液晶表示装置、２０，２４…反射層、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…色材層、９…共通電極、３１…画素電極、４０…ＴＦＤ素子（スイッチング素子）、５５，５５ａ〜５５ｇ…誘電体突起部（誘電体構造物）

Claims (5)

1. 画素電極と、該画素電極に対応して設けられた二端子型非線形素子と、複数のドット領域とを備えた素子基板と、
   前記素子基板と対向配置された対向基板と、
   前記両基板間に挟持された負の誘電異方性を有する液晶層と、を具備した液晶表示装置であって、
   前記対向基板の前記液晶層側において、前記二端子型非線形素子のうち、前記二端子型非線形素子の動作時に電荷が貫通する領域と平面的に重なるように誘電体構造物を設け、
   前記誘電体構造物の厚さは、前記液晶層の厚さの少なくとも略１／２以上であり、かつ前記誘電体構造物と前記素子基板との間に間隙を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 複数色の色材層が複数の前記ドット領域内に設けられ、
   前記複数色の色材層のうち第一の色を呈する色材層を備えたドット領域に設けられた第一の誘電体構造物は、前記第一の色よりも視感度が高い第二の色を呈する色材層を備えたドット領域に設けられた第二の誘電体構造物よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記複数色の色材層は、赤色、緑色、青色を呈する３種類の色材層からなり、少なくとも前記青色を呈する色材層を備えたドット領域と前記赤色を呈する色材層を備えたドット領域とのいずれにも前記誘電体構造物が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記誘電体構造物は、遮光性を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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