JP3903980B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置および電子機器に関するものである。

上基板と下基板との間に液晶層が挟持された液晶表示装置の一種として、反射モードと透過モードとを兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置が知られている。このような半透過反射型液晶表示装置として、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ものが提案されている。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っている。

ところが、従来の半透過反射型液晶装置には、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、下記の非特許文献１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との液晶層厚（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８方向に倒れるようにＣＦ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。

半透過反射型の液晶表示装置において、特許文献１のようなマルチギャップ構造を具備させることは非常に有効である。なぜなら、透過表示領域では入射光が液晶層を１回しか透過しないが、反射表示領域では入射光が液晶層を２回透過するため、透過表示領域と反射表示領域とのリタデーション（位相差）に差異が生じるからである。そこで、マルチギャップ構造によってリタデーションを調節することにより、透過表示領域と反射表示領域との光透過率が均一化され、表示品質に優れた液晶表示装置が得られる。

また、液晶分子を配向規制する突起がない場合には、電界印加により液晶分子はランダムな方向に傾倒する。この場合、異なる液晶配向領域の境界に不連続線（ディスクリネーション）が現れて残像等の原因になる。また、異なる液晶配向領域は異なる視角特性を有するため、斜め方向から見た場合にざらざらとしたシミ状のムラとして見えることになる。これに対して、特許文献１に記載された突起を設けることにより、電界印加時に液晶分子を所定方向に配向させることが可能になる。したがって、視野角が広く表示品質に優れた液晶表示装置が得られる。

特開平１１−２４２２２６号公報 "Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M.Jisaki et al., Asia Display/IDW'01, p.133-136(2001)

しかしながら、非特許文献１では、透過表示領域における液晶分子の傾倒方向については突起を用いて制御しているが、反射表示領域における液晶分子の傾倒方向については如何に制御したのかまったく触れていない。反射表示領域においても、異なる液晶配向領域の境界に不連続線（ディスクリネーション）が現れて残像等の原因になる。また、異なる液晶配向領域は異なる視角特性を有するため、斜め方向から見た場合にざらざらとしたシミ状のムラとして見えることになる。

マルチギャップ構造では、透過表示領域と反射表示領域との境界部に傾斜領域が形成される。そして、透過表示領域に形成した突起による配向制御効果は、マルチギャップ構造の傾斜領域で遮断され、その傾斜領域における液晶配向が乱れるという問題がある。これに伴って、反射表示領域の液晶配向を制御することが困難になり、画素内の液晶配向の対称性が大きく乱れるという問題がある。この液晶配向の乱れは、ざらざらとしたシミ状のムラの発生原因となる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、マルチギャップ構造の傾斜領域における液晶配向の乱れを解消することが可能な、液晶表示装置の提供を目的とする。また、表示ムラがなく高品質な電子機器の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に垂直配向モードの液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示領域と反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、 前記一対の基板のうち少なくともいずれかの基板に設けられ、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さを前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも小さくするための液晶層厚調整層と、前記液晶層厚調整層が設けられている基板の前記透過表示領域に設けられ、前記液晶を傾斜配向させるための傾斜面を有する突起と、前記突起が設けられた基板の前記反射表示領域における前記液晶層厚調整層上に設けられ、傾斜面を有するフォトスペーサと、を具備し、前記突起の形成領域における前記液晶層の厚さが、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さより、小さく形成されており、前記突起の高さが、前記液晶層厚調整層よりも高く且つ前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりよりも低く、前記突起の傾斜面と前記フォトスペーサの傾斜面とが、同じ方向に傾斜していることを特徴とする。

この構成によれば、初期配向状態において液晶を傾斜配向させる突起が設けられているので、透過表示領域における液晶分子を所定方向に傾倒させることができる。また、突起の形成領域における液晶層の厚さが、反射表示領域における前記液晶層の厚さより小さく形成されているので、ドミノ倒しの要領で液晶層厚調整層の傾斜領域における液晶分子を所定方向に傾倒させることが可能になる。したがって、マルチギャップ構造の傾斜領域における液晶配向の乱れを解消することができる。さらに、ドミノ倒しの要領で反射表示領域における液晶分子を所定方向に傾倒させることも可能になり、液晶層の全領域について液晶分子の配向を制御することができる。したがって、ざらざらとしたシミ状のムラの発生を防止することが可能になり、表示品質に優れた液晶表示装置を提供することができる。

また、前記突起の高さが、前記反射表示領域に設けられた前記液晶層厚調整層の高さより、高く形成されていることが望ましい。
この構成によれば、前記突起の形成領域における前記液晶層の厚さを、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さより小さく形成することが可能になり、上述した効果を発揮させることができる。

また、前記透過表示領域と前記反射表示領域との境界部には、前記液晶層厚調整層の傾斜領域が形成され、前記液晶を傾斜配向させる前記突起の傾斜面の傾斜角は、前記液晶層厚調整層の前記傾斜領域の傾斜角より、大きく形成されていることが望ましい。
突起の傾斜面の傾斜角が大きいほど、液晶配向制御性に優れている。そこで、突起の傾斜面の傾斜角を、液晶層厚調整層の傾斜領域の傾斜角より大きくすることにより、傾斜領域における液晶分子の全体を所定方向に傾倒させることが可能になる。したがって、マルチギャップ構造の傾斜領域における液晶配向の乱れを解消することができる。

なお、前記液晶層厚調整層は、前記一対の基板のうちいずれか一方の基板に設けられ、前記突起は、前記液晶層厚調整層が設けられている基板と同一の基板に設けられていてもよい。
この構成によれば、突起および液晶層厚調整層を所定の相対位置に形成することができるので、画素内における液晶配向の対称性を確保することができる。

なお、前記液晶層厚調整層は、前記一対の基板のうちいずれか一方の基板に設けられ、前記突起は、前記液晶層厚調整層が設けられている基板と反対の基板に設けられていてもよい。
この構成によれば、電界無印加時における液晶分子の傾斜方向を、液晶層の全領域にわたってほぼ一致させることができる。したがって、表示ムラがなく高品質な液晶表示装置を提供することができる。

一方、本発明の電子機器は、上述した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、液晶層の全領域について液晶分子の配向制御が可能な液晶表示装置を備えているので、表示ムラがなく高品質な液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。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、各部材の縮尺を適宜変更している。また本明細書では、液晶表示装置の各構成部材における液晶層側を内側と呼ぶことにする。

［第１実施形態］
最初に、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置につき、図１ないし図４を用いて説明する。図３に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００は、一対の基板１０，２５により誘電異方性が負の液晶材料からなる液晶層５０が挟持され、透過表示領域Ｔおよび反射表示領域Ｒが設けられた半透過反射型の液晶表示装置である。また、上基板２５がスイッチング素子基板（以下、単に素子基板と呼ぶ）とされ、下基板１０がカラーフィルタ基板（以下、ＣＦ基板と呼ぶ）とされている。そして、ＣＦ基板１０における透過表示領域に、突起１８が形成されている。なお、以下にはスイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode, 以下、ＴＦＤと略記する）を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例にして説明するが、スイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置に、本発明を適用することも可能である。

（等価回路）
図１は、本実施形態の液晶表示装置の等価回路図である。この液晶表示装置１００には、走査信号駆動回路１１０により駆動される複数の走査線９と、データ信号駆動回路１２０により駆動される複数のデータ線１１とが、格子状に配置されている。その各走査線９と各データ線１１との交点付近には、それぞれＴＦＤ素子１３および液晶表示要素（液晶層）５０が配置されている。そして、その各ＴＦＤ素子１３および各液晶層５０は、各走査線９と各データ線１１との間に直列接続されている。

（平面構造）
図２は、本実施形態の液晶表示装置の表示領域を示す部分斜視図である。本実施形態の液晶表示装置１００は、相互に対向する素子基板２５とＣＦ基板１０とを主体として構成されており、前記両基板１０，２５の間には図示略の液晶層が挟持されている。この液晶層は、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構成されている。

素子基板２５は、ガラスやプラスチック、石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａを備えている。また、基板本体２５Ａの内側（図示下側）には、複数のデータ線１１がストライプ状に設けられている。さらに、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料からなる平面視略矩形状の複数の画素電極３１が、マトリクス状に配列形成されている。そして、各画素電極３１はＴＦＤ素子１３を介して前記データ線１１と接続されている。このＴＦＤ素子１３は、基板表面に形成されたＴａを主成分とする第１導電膜と、その第１導電膜の表面に形成されたＴａ_２Ｏ_３を主成分とする絶縁膜と、その絶縁膜の表面に形成されたＣｒを主成分とする第２導電膜とによって構成されている（いわゆるＭＩＭ構造）。そして、第１導電膜がデータ線１１に接続され、第２導電膜が画素電極３１に接続されている。これによりＴＦＤ素子１３は、画素電極３１への通電を制御するスイッチング素子として機能するようになっている。

一方、ＣＦ基板１０は、ガラスやプラスチック、石英等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを備えている。また、基板本体１０Ａの内側（図示上側）には、カラーフィルタ層２２と、複数の走査線９とが形成されている。カラーフィルタ層２２は、平面視略矩形状のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが周期的に配列された構成となっている。各カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、前記素子基板２５の画素電極３１に対応して形成されている。また走査線９は、ＩＴＯ等の透明導電材料によって略帯状に形成され、前記素子基板２５のデータ線１１と交差する方向に延在している。そして走査線９は、その延在方向に配列された前記カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを覆うように形成され、対向電極として機能するようになっている。なお、画素電極３１の形成領域により１ドットが構成され、カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを備えた３ドットにより１画素が構成されている。

（断面構造）
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う側面断面図である。なお図３では、理解を容易にするため、素子基板２５におけるＴＦＤ素子および各種配線の記載を省略している。
ＣＦ基板１０における基板本体１０Ａの内側には、アルミニウムや銀等の反射率の高い金属膜等からなる反射膜２０が形成されている。この反射膜２０において、画素電極３１の中央部に相当する領域には、開口部２０ａが形成されている。そして、画素電極３１の形成領域と反射膜２０の形成領域とのオーバーラップ部分が反射表示領域Ｒとなり、画素電極３１の形成領域と反射膜２０の非形成領域（すなわち開口部２０ａの形成領域）とのオーバーラップ部分が透過表示領域Ｔとなっている。

また、カラーフィルタ層２２の内側には、アクリル樹脂等の電気絶縁性材料からなる液晶層厚調整層２１が設けられている。この液晶層厚調整層２１は反射膜２０の形成領域に対応して設けられ、その厚さは例えば０．５〜２．５μｍ程度とされている。これにより、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の層厚が、透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の層厚の半分程度に設定されて、マルチギャップ構造が実現されている。なお、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界部には、液晶層厚調整層２１の傾斜領域が形成されている。これにより、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するようになっている。この傾斜領域の傾斜角は、一般に１０°〜３０°程度となっている。

なお、上述した対向電極９は、液晶層厚調整層２１の内側に形成されている。さらに、対向電極９の内側には、ポリイミド等からなる配向膜２３が形成されている。なお、素子基板２５における画素電極３１の内側にも、ポリイミド等からなる配向膜３３が形成されている。これらの配向膜２３，３３には、ともに垂直配向処理は施されているが、ラビングなどのプレチルトを付与する処理は施されていない。

そして、素子基板２５とＣＦ基板１０との間に、誘電異方性が負の液晶材料からなる液晶層５０が挟持されている。この液晶材料は、液晶分子５１により概念的に示すように、電界無印加時には配向膜に対して垂直に配向し、電界印加時には配向膜に対して平行に（すなわち、電界方向と垂直に）配向するものである。なお、素子基板２５およびＣＦ基板１０の周縁部に塗布されたシール材（不図示）により、素子基板２５およびＣＦ基板１０が相互に接着されるとともに、素子基板２５およびＣＦ基板１０とシール材とによって形成される空間に液晶層５０が封入されている。また液晶層５０の厚さ（セルギャップ）は、ＣＦ基板１０から立設したフォトスペーサ５２を素子基板２５に当接させることによって規制されている。

一方、素子基板２５の外面には位相差板３６及び偏光板３７が設けられ、ＣＦ基板１０の外面にも位相差板２６及び偏光板２７が設けられている。この偏光板２７，３７は、特定方向に振動する直線偏光のみを透過させる機能を有する。また位相差板２６，３６には、可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を持つλ／４板が採用されている。なお、偏光板２７，３７の透過軸と位相差板２６，３６の遅相軸とが約４５°をなすように配置されて、偏光板２７，３７および位相差板２６，３６により円偏光板が構成されている。この円偏光板により、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換しうるようになっている。また、偏光板２７の透過軸および偏光板３７の透過軸は直交するように配置され、位相差板２６の遅相軸および位相差板３６の遅相軸も直交するように配置されている。さらに、ＣＦ基板１０の外面側にあたる液晶セルの外側には、光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（照明手段）６０が設置されている。

図３に示す半透過反射型の液晶表示装置では、以下のようにして画像表示が行われる。まず、素子基板２５の上方から反射表示領域Ｒに入射した光は、偏光板３７および位相差板３６を透過して円偏光に変換され、液晶層５０に入射する。なお、電界無印加時において基板と垂直に配向している液晶分子には屈折率異方性がないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層５０を進行する。さらに反射膜２０により反射され、位相差板３６を再透過した入射光は、偏光板３７の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は偏光板３７を透過しない。一方、バックライト６０から透過表示領域Ｔに入射した光も同様に、偏光板２７および位相差板２６を透過して円偏光に変換され、液晶層５０に入射する。さらに位相差板３６を透過した入射光は、偏光板３７の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は偏光板３７を透過しないので、本実施形態の液晶表示装置では、電界無印加時において黒表示が行われる（ノーマリーブラックモード）。

一方、液晶層５０に電界を印加すると、液晶分子が基板と平行に再配向して、屈折率異方性を具備する。そのため、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおいて液晶層５０に入射した円偏光は、液晶層５０を透過する過程で楕円偏光に変換される。この入射光が位相差板３６を透過しても、偏光板３７の透過軸と直交する直線偏光には変換されず、その全部または一部が偏光板３７を透過する。したがって、本実施形態の液晶表示装置では、電界印加時において白表示が行われる。なお、液晶層５０に印加する電圧を調整することにより、階調表示を行うことも可能である。

このように、反射表示領域Ｒでは入射光が液晶層５０を２回透過するが、透過表示領域Ｔでは入射光が液晶層５０を１回しか透過しない。この場合、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの間で液晶層５０のリタデーション（位相差値）が異なると、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。しかしながら、本実施形態の液晶表示装置には液晶層厚調整層２１が設けられているので、反射表示領域Ｒにおいてリタデーションを調整することが可能となっている。したがって、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔにおいて均一な画像表示を得ることができる。

（突起）
図４は、図２に示す液晶表示装置の１画素領域を示す平面構成図であり、素子基板２５の構成部材を実線で、ＣＦ基板１０の構成部材を一点鎖線で示している。
図４に示すように、画素電極３１の中央部に相当する領域には、反射膜の開口部２０ａが形成されている。なお、その開口部２０ａの形成領域により、透過表示領域が構成されている。そして、その透過表示領域の中央部には、突起１８が形成されている。この突起１８は、樹脂等の誘電物質を用いて、フォトリソグラフィ技術等により、平面視略円錐台状や略多角錘台状、略半球状などに形成されている。そして、図３に示すように、上述した配向膜２３は、突起１８の表面に配置されている。なお、第１実施形態の液晶表示装置では、液晶層厚調整層２１が設けられているＣＦ基板１０における対向電極９の内面に突起１８が形成されている。この場合、フォトリソグラフィ技術等を用いて、突起１８および液晶層厚調整層２１を所定の相対位置に形成することができるので、画素内における液晶配向の対称性を確保することができる。なお、画素電極３１にも、液晶分子の配向制御手段である突起やスリット等を形成してもよい。

図３に示すように、突起１８の高さは、液晶層厚調整層２１の高さより高く形成されている。そのため、突起１８の形成領域における液晶層５０の厚さＧ１は、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さＧＲより小さくなっている。すなわち、突起１８の形成領域における配向膜２３の表面が、反射表示領域Ｒにおける配向膜２３の表面より、素子基板２５に近接して配置されている。また、突起１８はＣＦ基板１０から液晶層５０にかけて先細り形状とされているため、突起１８の側面は傾斜面１８ａとなっている。一方、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界部には、液晶層厚調整層２１の傾斜領域Ｎが形成されている。そして、突起１８における傾斜面１８ａの傾斜角は、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの傾斜角より大きく形成されている。

次に、上述した突起１８の作用につき、図３を用いて説明する。なお図３では、突起１８より左側に電界無印加時における液晶分子の配向状態を、突起１８より右側に電界印加時における液晶分子の配向状態を示している。
突起１８の表面には配向膜２３が形成されているので、突起１８の表面付近に配置された液晶分子５１ａは、電界無印加時には突起１８の傾斜面１８ａに対して垂直に配向している。なお、画素電極３１および対向電極９に電圧を印加すると、各基板１０，２５に対して垂直な電界が発生することになる。したがって、電界無印加時における液晶分子５１ａは、この電界に対して所定のプレチルト角を有することになる。これにより、電界印加時には液晶分子５１ａを矢印方向に傾倒させて、液晶分子５１Ａのように配向規制することができる。これを平面的に見れば、突起１８を中心として放射状に液晶分子５１Ａが配置されることになる。これにより、液晶分子のダイレクタを複数作り出すことが可能になり、視野角の広い液晶表示装置を提供することができる。

一方、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの表面にも配向膜２３が形成されているので、傾斜領域Ｎの表面付近に配置された液晶分子５１ｂは、電界無印加時には傾斜領域Ｎに対して垂直に配向している。ところが、対向電極９は傾斜領域Ｎの表面に配置されているので、対向電極９の表面付近における電界は、各基板１０，２５に対して垂直とならない。したがって、従来の液晶表示装置では、液晶層厚調整層２１の傾斜領域Ｎにおいて液晶の配向制御が困難であった。その影響により、透過表示領域Ｔおよび反射表示領域Ｒにおける配向制御も困難となっていた。

しかしながら、突起１８の表面付近に配置された液晶分子５１ａを電界印加により所定方向に傾倒させると、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの表面付近に配置された液晶分子５１ｂも、ドミノ倒しの要領で矢印方向に傾倒させることができる。特に本実施形態では、突起１８の高さを液晶層厚調整層２１の高さより高く形成しているので、傾斜領域Ｎの全体について液晶分子５１ｂを所定方向に傾倒させることができる。
なお、突起１８における傾斜面１８ａの傾斜角が大きいほど、電界無印加時における液晶分子５１ａの配向状態が、基板１０，２５に対して平行に近くなる。この場合、電界印加によって確実に液晶分子５１ａを傾倒させることができる。したがって、突起の傾斜角が大きいほど、液晶分子の配向制御性に優れている。そこで、突起１８における傾斜面の傾斜角を、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの傾斜角より大きく形成することにより、液晶分子５１ｂを所定方向に確実に傾倒させることができる。
以上により、マルチギャップ構造の傾斜領域Ｎにおける液晶配向の乱れを解消することができる。

一方、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚調整層２１の表面付近に配置された液晶分子５１ｃは、電界無印加時には各基板１０，２５に対して垂直に配向している。なお、画素電極３１および対向電極９に電圧を印加すると、各基板１０，２５に対して垂直な電界が発生することになる。したがって、従来の液晶表示装置では、電界印加により液晶分子５１ｃがランダムな方向に傾倒し、液晶分子５１ｃの配向を規制することができなかった。

しかしながら、本実施形態では、突起１８の高さを液晶層厚調整層２１の高さより高く形成している。そのため、突起１８の先端付近に配置された液晶分子５１ａを電界印加により所定方向に傾倒させると、反射表示領域Ｒに配置された液晶分子５１ｃも、ドミノ倒しの要領で矢印方向に傾倒させることができる。なお、上述したように傾斜領域Ｎの全体について液晶分子５１ｂを所定方向に傾倒させることができるので、その影響と合わせて液晶分子５１ｃを所定方向に傾倒させることができる。特に、突起１８における傾斜面１８ａの傾斜角を、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの傾斜角より大きく形成しているので、液晶分子５１ｃを所定方向に確実に傾倒させることができる。

以上により、本実施形態の液晶表示装置では、突起１８が形成されている透過表示領域Ｔだけでなく、反射表示領域Ｒとの境界部に配置される液晶層厚調整層２１の傾斜領域Ｎや、反射表示領域Ｒにおいても、液晶分子の配向を制御することができる。すなわち、液晶層５０の全領域について液晶分子の配向を制御することが可能になる。したがって、ざらざらとしたシミ状のムラの発生を防止することが可能になり、表示品質に優れた液晶表示装置を提供することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置につき、図５を用いて説明する。図５は、図２のＡ−Ａ線に相当する部分における側面断面図である。図５に示すように、第２実施形態に係る液晶表示装置では、液晶層厚調整層２１が設けられているＣＦ基板１０とは反対の素子基板２５に、突起１８が形成されている。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、第２実施形態に係る液晶表示装置では、素子基板２５における画素電極３１の表面に、突起１８が形成されている。この突起１８は、透過表示領域の中央部に形成されている。突起１８の高さは、液晶層厚調整層２１の高さより高く形成されている。そのため、突起１８の形成領域における液晶層５０の厚さＧ１は、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚さＧＲより小さくなっている。すなわち、突起１８の形成領域における配向膜３３の表面が、反射表示領域Ｒにおける配向膜２３の表面より、ＣＦ基板１０に近接して配置されている。また、突起１８における傾斜面１８ａの傾斜角は、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの傾斜角より大きく形成されている。なお、対向電極９にも、液晶分子の配向制御手段である突起やスリット等を形成してもよい。

次に、上述した突起１８の作用につき、図５を用いて説明する。なお図５では、突起１８より左側に電界無印加時における液晶分子の配向状態を、突起１８より右側に電界印加時における液晶分子の配向状態を示している。
突起１８の表面には配向膜３３が形成されているので、電界無印加時における液晶分子５１ａは、突起１８の傾斜面１８ａに対して垂直に配向している。一方、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの表面にも配向膜２３が形成されているので、電界無印加時における液晶分子５１ｂは、傾斜領域Ｎに対して垂直に配向している。ここで、液晶分子５１ａおよび液晶分子５１ｂの傾斜方向はほぼ一致している。すなわち、第２実施形態に係る液晶表示装置では、液晶層厚調整層２１が設けられているＣＦ基板１０とは反対の素子基板２５に突起１８が形成されているので、電界無印加時における液晶分子の傾斜方向を、液晶層の全領域にわたってほぼ一致させることができる。したがって、表示ムラがなく高品質な液晶表示装置を提供することができる。

そして、画素電極３１および対向電極９に電圧を印加すると、各基板１０，２５に対して垂直な電界が発生する。これにより、液晶分子５１ａを矢印方向に傾倒させることができる。これに伴って、ドミノ倒しの要領で液晶分子５１ｂを矢印方向に傾倒させることができる。特に本実施形態では、突起１８の高さを液晶層厚調整層２１の高さより高く形成しているので、傾斜領域Ｎの全体について液晶分子５１ｂを所定方向に傾倒させることができる。また、突起１８における傾斜面の傾斜角を、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの傾斜角より大きく形成しているので、液晶分子５１ｂを所定方向に確実に傾倒させることができる。

また、液晶分子５１ａを所定方向に傾倒させることにより、ドミノ倒しの要領で液晶分子５１ｃも矢印方向に傾倒させることができる。なお、上述したように液晶分子５１ｂを所定方向に傾倒させることができるので、その影響と合わせて液晶分子５１ｃを所定方向に傾倒させることができる。また、突起１８における傾斜面１８ａの傾斜角を、液晶層厚調整層２１における傾斜領域Ｎの傾斜角より大きく形成しているので、液晶分子５１ｃを所定方向に確実に傾倒させることができる。
以上により、本実施形態の液晶表示装置では、液晶層５０の全領域について液晶分子の配向を制御することができる。したがって、ざらざらとしたシミ状のムラの発生を防止することが可能になり、表示品質に優れた液晶表示装置を提供することができる。

［電子機器］
図６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。

図３に示す第１実施形態の液晶表示装置につき、突起１８の高さおよび液晶層厚調整層２１の高さを変化させて、液晶配向の状態および表示ムラの発生有無を観察した。
実施例１では、図３に示す液晶表示装置において、液晶層厚調整層２１の高さを２．０μｍに固定し、突起１８の高さを１．４μｍ、１．８μｍおよび２．２μｍに変化させた。

突起１８の高さが１．４μｍの場合には、傾斜領域Ｎにおける液晶配向が乱れ、その影響が透過表示領域Ｔおよび反射表示領域Ｒにおける液晶配向に及び、ざらざらとしたシミ状のムラが発生している。また、突起１８の高さが１．８μｍの場合にも、程度は低いが同様の表示ムラが発生している。これに対して、突起１８の高さが２．２μｍの場合には、傾斜領域Ｎにおける液晶配向に乱れはなく一様に配向しており、上述した表示ムラは発生していない。
この結果、第１実施形態の液晶表示装置の場合には、突起１８の高さを液晶層厚調整層２１の高さより高くすることによって、マルチギャップ構造の傾斜領域Ｎにおける液晶配向の乱れを解消することが可能になり、液晶表示装置の表示ムラを防止できることが確認された。

実施例２では、図３に示す液晶表示装置において、突起１８の高さを２．１μｍに固定し、液晶層厚調整層２１の高さを２．０μｍ、２．３μｍおよび２．５μｍに変化させた。

液晶層厚調整層２１の高さが２．５μｍの場合には、傾斜領域Ｎにおける液晶配向が乱れ、その影響が透過表示領域Ｔおよび反射表示領域Ｒにおける液晶配向に及び、ざらざらとしたシミ状のムラが発生している。また、液晶層厚調整層２１の高さが２．３μｍの場合にも、程度は低いが同様の表示ムラが発生している。これに対して、液晶層厚調整層２１の高さが２．０μｍの場合には、傾斜領域Ｎにおける液晶配向に乱れはなく一様に配向しており、上述した表示ムラは発生していない。
この結果、第１実施形態の液晶表示装置の場合には、液晶層厚調整層２１の高さを突起１８の高さより低くすることによっても、マルチギャップ構造の傾斜領域Ｎにおける液晶配向の乱れを解消することが可能になり、液晶表示装置の表示ムラを防止できることが確認された。

図５に示す第２実施形態の液晶表示装置につき、突起１８の高さおよび液晶層厚調整層２１の高さを変化させて、液晶配向の状態および表示ムラの発生有無を観察した。
実施例３では、図５に示す液晶表示装置において、液晶層厚調整層２１の高さを２．０μｍに固定し、突起１８の高さを１．４μｍ、１．８μｍおよび２．２μｍに変化させた。

突起１８の高さが１．４μｍの場合には、傾斜領域Ｎにおける液晶配向が乱れ、その影響が透過表示領域Ｔおよび反射表示領域Ｒにおける液晶配向に及び、ざらざらとしたシミ状のムラが発生している。また、突起１８の高さが１．８μｍの場合にも、程度は低いが同様の表示ムラが発生している。これに対して、突起１８の高さが２．２μｍの場合には、傾斜領域Ｎにおける液晶配向に乱れはなく一様に配向しており、上述した表示ムラは発生していない。
この結果、第２実施形態の液晶表示装置の場合にも、突起１８の高さを液晶層厚調整層２１の高さより高くすることによって、マルチギャップ構造の傾斜領域Ｎにおける液晶配向の乱れを解消することが可能になり、液晶表示装置の表示ムラを防止できることが確認された。

実施例４では、図５に示す液晶表示装置において、突起１８の高さを２．１μｍに固定し、液晶層厚調整層２１の高さを２．０μｍ、２．３μｍおよび２．５μｍに変化させた。

液晶層厚調整層２１の高さが２．５μｍの場合には、傾斜領域Ｎで液晶配向が乱れ、その影響が透過表示領域Ｔおよび反射表示領域Ｒの液晶配向に及び、ざらざらとしたシミ状のムラが発生している。また、液晶層厚調整層２１の高さが２．３μｍの場合にも、程度は低いが同様の表示ムラが発生している。これに対して、液晶層厚調整層２１の高さが２．０μｍの場合には、傾斜領域Ｎにおける液晶配向の乱れはなく一様に配向しており、上述した表示ムラは発生していない。
この結果、第２実施形態の液晶表示装置の場合には、液晶層厚調整層２１の高さを突起１８の高さより低くすることによっても、マルチギャップ構造の傾斜領域Ｎにおける液晶配向の乱れを解消することが可能になり、液晶表示装置の表示ムラを防止できることが確認された。

第１実施形態の液晶表示装置の等価回路図である。 第１実施形態の液晶表示装置の表示領域を示す部分斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面構成図である。 １画素領域を示す平面構成図である。 第２実施形態の液晶表示装置の断面構成図である。 携帯電話の斜視図である。

符号の説明

Ｒ反射表示領域 Ｔ透過表示領域 １０基板 １８突起 ２１液晶層厚調整層 ２５基板 ５０液晶層

Claims (3)

1. 一対の基板間に垂直配向モードの液晶層を挟持してなり、１つのドット領域内に透過表示領域と反射表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、
   前記一対の基板のうち少なくともいずれかの基板に設けられ、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さを前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも小さくするための液晶層厚調整層と、
   前記液晶層厚調整層が設けられている基板の前記透過表示領域に設けられ、前記液晶を傾斜配向させるための傾斜面を有する突起と、
   前記突起が設けられた基板の前記反射表示領域における前記液晶層厚調整層上に設けられ、傾斜面を有するフォトスペーサと、を具備し、
   前記突起の形成領域における前記液晶層の厚さが、前記反射表示領域における前記液晶層の厚さより、小さく形成されており、
   前記突起の高さが、前記液晶層厚調整層よりも高く且つ前記透過表示領域における前記液晶層の厚さよりも低く、
   前記突起の傾斜面と前記フォトスペーサの傾斜面とが、同じ方向に傾斜していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記透過表示領域と前記反射表示領域との境界部には、前記液晶層厚調整層の傾斜領域が形成され、
   前記液晶を傾斜配向させる前記突起の傾斜面の傾斜角は、前記液晶層厚調整層の前記傾斜領域の傾斜角より、大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 請求項１又は２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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