JP4432371B2

JP4432371B2 - 液晶表示装置、及び電子機器

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Publication number: JP4432371B2
Application number: JP2003162354A
Authority: JP
Inventors: 強前田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP2004361824A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置、及び電子機器に関し、特に垂直配向型の液晶を用いた液晶表示装置において一層広視野角の表示が得られる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置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ものが提案されている。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、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、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。
【０００３】
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。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４２２２６号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５０８５３号公報
【非特許文献１】
"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)
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
半透過反射型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、透過表示領域と反射表示領域の電気光学特性（透過率−電圧特性、反射率−電圧特性）を揃える上で非常に有効である。なぜならば、透過表示領域では光が液晶層を１回しか通らないが、反射表示領域では光が液晶層を２回通るからである。
【０００６】
ところが、このようなマルチギャップ構造を採用し、且つ上記のように突起を用いて液晶の倒れる方向を制御しようとした場合、例えば液晶層厚を規制するためのスペーサーを配設するに際し、該スペーサーが液晶層厚の厚い透過表示領域内で浮遊してしまったり、また突起の高さとスペーサーの大きさとを互いに考慮しながら設計を行う必要があり煩雑となる場合がある。つまり、マルチギャップ構造に対し液晶の倒れる方向を規制する突起を付加させた液晶表示装置においては、液晶層厚を設計するのに手間が掛かり、特に液晶層厚は表示特性に大きな影響を及ぼすため、その設計に誤差が生じると不良発生の要因となる場合もある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、垂直配向型の液晶を用いた半透過反射型の液晶表示装置において、広視野角の表示を可能とするとともに、液晶層厚（基板間隔、いわゆるセルギャップ）を規制するのに一層好ましい構成を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。また、垂直配向型の液晶を用いた半透過反射型の液晶表示装置において、構成を簡略化することにより製造効率を高めるとともに、不良発生等の少ない信頼性の高い液晶表示装置を提供することを目的とし、更には該液晶表示装置を備えた信頼性の高い電子機器を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に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、
前記液晶層は、垂直配向モードの液晶からなり、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間にカラーフィルタ層が設けられ、該カラーフィルタ層は複数の着色層を備えてなり、該複数の着色層がドット間領域において平面的に重なって形成されてなるとともに、前記反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層が、前記カラーフィルタ層の前記着色層が重なった領域を少なくとも覆う形にて配設され、前記ドット領域には、前記液晶層側に突出する第１凸状部が設けられ、前記ドット間領域であって、前記カラーフィルタ層の前記着色層が重なった領域の前記液晶層厚調整層上には、前記液晶層側に突出する第２凸状部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液晶表示装置は、半透過反射型液晶表示装置に対して垂直配向モードの液晶を組み合わせ、さらに反射表示領域におけるリタデーションと透過表示領域におけるリタデーションを略等しくするための液晶層厚調整層を付加したもの（すなわちマルチギャップ構造を付加したもの）で、液晶分子の配向方向を好適に制御するための構成を備えたものである。更にはドット間領域に着色層を重ねることによりブラックマトリクスを構成し、液晶層厚（基板間隔：以下、セルギャップとも言う）を該ブラックマトリクス状に形成した突起により構成することにより、液晶表示装置の構成を簡略化するとともにセルギャップを一層設計通りに確保できるようにしたものである。
【００１０】
すなわち、垂直配向モードの液晶表示装置においては、初期配向状態で基板面に対して垂直に立っている液晶分子を電界印加により倒すわけであるが、何も工夫をしなければ（プレチルトが付与されていなければ）液晶分子の倒れる方向を制御できず、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じて光抜け等の表示不良が生じ、表示品位を落としてしまう。そのため、垂直配向モードの採用にあたっては、電界印加時の液晶分子の配向方向の制御が重要な要素となる。そこで、本発明の液晶表示装置においては、第１凸状部をドット領域（すなわち透過表示領域及び／又は反射表示領域）に形成し、該領域での液晶分子の配向方向を規制することを可能とした。このような配向規制により、液晶分子が初期状態で垂直配向を呈した上でこの凸状部の形状に応じたプレチルトを持つようになる。その結果、垂直配向した液晶分子が倒れるに際し、配向の乱れ（ディスクリネーション）が生じ難く、光抜け等の表示不良を回避することが可能となり、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには視野角の広い液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００１１】
そして更に、上記本発明の液晶表示装置ではマルチギャップ構造を採用しているため、透過表示領域の液晶層厚が反射表示領域の液晶層厚よりも大きく構成されており、これにより透過表示領域と反射表示領域の電気光学特性（透過率−電圧特性、反射率−電圧特性）を揃えることが可能とされている。
【００１２】
また更に、一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と液晶層との間に、複数の着色層（例えば光の３原色に対応した複数の着色層）がドット間領域において平面的に重なって形成された構成を具備したカラーフィルタ層を配設し、該カラーフィルタ層の着色層が重なった領域を少なくとも覆う形にて液晶層厚調整層を配設する一方、ドット間領域であって着色層が重なった領域の液晶層厚調整層上には、透明電極内面から液晶層内部に突出する第２凸状部を配設するものとしたため、以下のような効果を奏することが可能となった。
まず、着色層を重ねて形成することにより黒を表示可能となり、該重ね着色層をドット間領域におけるブラックマトリクスとして用いることが可能となった。したがって、別途ブラックマトリクスを形成する必要がなく、当該液晶表示装置の構成が簡便になるとともに、製造効率も向上する。
また、上記構成の場合、液晶層厚調整層は、着色層の重ね領域において、該着色層を重ねて形成した分だけ、その層厚が肉厚に形成されているが、本発明ではこの肉厚部上に上記第２凸状部を形成したため、該第２凸状部は基板上の最も高い位置に形成される（つまり基板面内において最も突出して形成される）こととなり、その結果、第２凸状部はセルギャップを所定の厚さで維持するための液晶層厚規制手段として用いることが可能となる。
さらに、特に本発明では重ねた着色層上に第２凸状部を直接形成することなく、液晶層厚調整層を介して第２凸状部を形成することとしたため、該第２凸状部を容易に形成することが可能となっている。つまり、第２凸状部はセルギャップを規制する手段であるため、配設する際には高い精度が要求されるが、例えば重ねた着色層上に直接形成する場合には、その形成面が極めて小さい面積であるため配設が困難となる場合があるものの、上記のように液晶層厚調整層を介して配設することで、配設面積が大きくなり、配設に係る位置精度が向上する上、配設後の第２凸状部の密着性も向上する等の効果が得られることとなる。その結果、設計通りのセルギャップを容易に得ることができ、該セルギャップの均一な信頼性の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。また、スペーサー等を別途設ける必要がないため構成が簡便な上、例えば液晶層厚の相対的に厚い透過表示領域で該スペーサーが浮遊する等の不具合も生じないこととなる。
【００１３】
本発明の液晶表示装置において、前記第１凸状部は、前記液晶の配向を規制するための配向規制手段として設けられ、前記基板の液晶層を挟持する面に対して所定の角度で傾斜する傾斜面を有するものとすることができ、このような傾斜面を備えることで、該傾斜面に沿って液晶の傾倒方向を規制することが可能となる。ここで、本発明の液晶表示装置においては、反射モードに比して透過モードの表示の方が視感度が高いために、第１凸状部はドット領域のうち少なくとも透過表示領域に形成するものとすれば良い。なお、本発明において例えば基板の内面側とは、当該基板の液晶層側を意味するものとし、基板面から凸状部が突出するとは、例えば基板内面に液晶層厚調整層が形成されている場合には、該液晶層厚調整層の内面から凸状部が突出することを意味するものである。
【００１４】
また、一対の基板の液晶層側に該液晶を駆動するための電極をそれぞれ設け、該電極のうちの少なくとも一方の電極の液晶層側に前記第１及び第２凸状部を設けるものとすることができ、この場合、各凸状部及び電極の液晶層内面側に液晶を垂直配向させる配向膜を形成するものとする。また、一対の基板の液晶層と異なる側には、液晶層に円偏光を入射するための円偏光板を配設することができる。円偏光板としては、偏光層と位相差層とを組み合わせてなるものを用いることができる。
【００１５】
さらに、本発明の液晶表示装置において、前記一対の基板の一方の基板の液晶層と反対側には透過表示用のバックライトが設けられるとともに、該一方の基板の液晶層側には前記反射表示領域に形成された反射層が設けられているものとすることができる。この場合、バックライトからの光を透過表示に、外部から入射される照明・太陽光等の外光を反射層にて反射させ反射表示に供することができるようになる。
【００１６】
なお、第２凸状部は、製造効率向上を目的として、ドット領域に形成された第１凸状部と同一プロセスにて形成することが好ましく、この場合、第１凸状部と第２凸状部とは同一材料にて構成されることとなる。
また、第２凸状部は、ドット領域に形成された第１凸状部と略同一の高さにて構成されているものとすることができる。この場合、第２凸状部を第１凸状部との高さ関係を考慮することなく液晶層厚規制手段として好適に用いることができる一方、ドット領域に形成された第１凸状部が第２凸状部と略同一の突出高さにて構成されているため、該第１凸状部が対向する基板に接してしまうことを防止ないし抑制することができ、液晶の配向規制を十分に発現することができようになる。
【００１７】
次に、本発明の電子機器は、上記液晶表示装置を備えたことを特徴とする。このような電子機器によると、透過モード及び反射モードの双方が可能で、各表示モード共に広視野角の表示を供することが可能な表示部を備えた電子機器を提供することができるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図において、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１９】
以下に示す本実施の形態の液晶表示装置は、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の例であり、特に反射表示と透過表示とを可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。
図１は、本実施の形態の液晶表示装置１００についての等価回路を示している。この液晶表示装置１００は、走査信号駆動回路１１０及びデータ信号駆動回路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、該走査線１３と交差する複数のデータ線９とが設けられ、走査線１３は走査信号駆動回路１１０により、データ線９はデータ信号駆動回路１２０により駆動される。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。なお、図１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。
【００２０】
次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置に具備さ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平面視矩形状の画素電極３１がマトリクス状に設けられており、該画素電極３１と紙面垂直方向に対向して共通電極９が短冊状（ストライプ状）に設けられている。共通電極９はデータ線からなり走査線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つのドット領域であり、該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な構造になっている。
【００２１】
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って、ＴＦＤ素子４０は、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、Ｔａ_２Ｏ_３を主成分とする絶縁膜と、絶縁膜の表面に形成され、Ｃｒ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導電膜が走査線１３に接続され、第２導電膜が画素電極３１に接続されている。
【００２２】
次に、図３に基づいて本実施の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（ａ）は、液晶表示装置１００の画素構成、特に画素電極３１の平面構成を示す模式図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。本実施の形態の液晶表示装置１００は、図２に示したようにデータ線９及び走査線１３等にて囲まれた領域の内側に画素電極３１を備えてなるドット領域を有している。このドット領域内には、図３（ａ）に示すように一のドット領域に対応して３原色のうちの一の着色層が配設され、３つのドット領域（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）で各着色層２２Ｂ（青色），２２Ｇ（緑色），２２Ｒ（赤色）を含む画素を形成している。
【００２３】
一方、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００は、上基板（素子基板）２５とこれに対向配置された下基板（対向基板）１０との間に初期配向状態が垂直配向をとる液晶、すなわち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。
【００２４】
下基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａの表面にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜からなる反射膜２０が所定パターンにて形成され、具体的には反射表示領域Ｒに選択的に形成されている。なお、表面に凹凸形状を備えた絶縁膜を基板本体１０Ａ上に形成し、該絶縁膜を介して反射膜２０を形成することにより、該反射膜２０の表面に散乱用の凹凸形状を付与することも可能である。ここで、反射膜２０の形成領域が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２０の非形成領域、すなわち反射膜２０の開口部２１内が透過表示領域Ｔとなる。このように本実施の形態の液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層５０を備える垂直配向型液晶表示装置であって、反射表示及び透過表示を可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。
【００２５】
反射表示領域Ｒに選択的に形成された反射膜２０上、及び透過表示領域Ｔ内に位置する基板本体１０Ａ上には、これら反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨って形成されるカラーフィルタ２２（２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ）が設けられている。カラーフィルタ２２は赤色、緑色、青色の各色着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを備えてなり、各色着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが各ドット領域Ｄ１，Ｄ２、Ｄ３を形成している（図３（ａ）参照）。
【００２６】
ここで、本実施形態では、各ドット領域Ｄ１，Ｄ２、Ｄ３の境界領域に形成されるブラックマトリクスＢＭが従来汎用されている金属クロムではなく、各色の着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの積層体にて構成されている。具体的には、反射表示領域Ｒに隣接するドット間領域において、各色の着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが平面的に重なって形成されており、その積層体により黒が表示される構成となっている。なお、このように各着色層を積層した結果、当該ドット間領域において、該積層分だけカラーフィルタ２２の層厚が厚膜に形成されることとなる。
【００２７】
さらに、このカラーフィルタ２２上には、反射表示領域Ｒに対応する位置に液晶層厚調整層たる絶縁膜２６が略選択的に形成されている。すなわち、カラーフィルタ２２を介して反射膜２０の上方に位置するように選択的に絶縁膜２６が形成され、該絶縁膜２６の形成に伴って液晶層５０の層厚を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならしめている。絶縁膜２６は例えば膜厚が０．５〜２．５μｍ程度のアクリル樹脂等の有機膜からなり、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近において、自身の層厚が連続的に変化するべく傾斜面を備えている。絶縁膜２６が存在しない部分の液晶層５０の厚みが１〜５μｍ程度とされ、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚みは透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚みの約半分とされている。
【００２８】
このように絶縁膜２６は、自身の膜厚によって反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層（液晶層厚制御層）として機能するものである。また、本実施の形態の場合、絶縁膜２６の上部の平坦面の縁と反射膜２０（反射表示領域）の縁とが略一致しており、絶縁膜２６の傾斜領域の一部又は全部が透過表示領域Ｔに含まれることになる。
【００２９】
次に、絶縁膜２６の表面を含む下基板１０の表面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）からなる共通電極９が形成され、共通電極９上には突起２８，２９ａが形成されている。なお、突起２８は透過表示領域Ｔに、突起２９ａはドット間領域に配設されている。
【００３０】
上述したようにカラーフィルタ２２の各着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが重なって形成された領域においては、該積層分だけ絶縁膜２６が突出して構成されており、さらにその絶縁膜２６の突出部分には液晶層５０側に突出してなる突起２９ａが形成されている。この突起２９ａは、透過表示領域Ｔに形成された突起２８と同一材料にて構成されており、さらに該突起２８と略同一の高さにて構成され、上基板２５の液晶層挟持面に接する形にて液晶層厚（セルギャップ）を規制している。
【００３１】
次に、共通電極９上にはポリイミド等からなる配向膜２７が形成されている。配向膜２７は液晶分子を膜面に対して垂直に配向させる垂直配向膜として機能するものであって、ラビングなどの配向処理は施されていない。なお、図３において共通電極９は、紙面垂直方向に延びる形のストライプ状に形成されており、該紙面垂直方向に並んで形成されたドット領域の各々に共通の電極として構成されている。また、本実施の形態では、反射膜２０と共通電極９とを別個に設けて積層したが、反射表示領域Ｒにおいては金属膜からなる反射膜を共通電極の一部として用いることも可能である。
【００３２】
一方、上基板２５側においては、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａ上（基板本体２５Ａの液晶層側）に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるマトリクス状の画素電極３１と、ポリイミド等からなる下基板１０と同様の垂直配向処理された配向膜３３とが形成されている。なお、画素電極３１には、該電極の一部を部分的に切り欠いた形状のスリット３２が形成されている。
【００３３】
次に、下基板１０の外面側（液晶層５０を挟持する面とは異なる側）には位相差板１８及び偏光板１９が、上基板２５の外面側にも位相差板１６及び偏光板１７が形成されており、基板内面側（液晶層５０側）に円偏光を入射可能に構成されており、これら位相差板１８及び偏光板１９、位相差板１６及び偏光板１７が、それぞれ円偏光板を構成している。偏光板１７（１９）は、所定方向の偏光軸を備えた直線偏光のみを透過させる構成とされ、位相差板１６（１８）としてはλ／４位相差板が採用されている。なお、下基板１０に形成された偏光板１９の外側には透過表示用の光源たるバックライト１５が設けられている。
【００３４】
ここで、本実施の形態の液晶表示装置１００においては、液晶層５０の液晶分子を配向規制するために、つまり初期状態において垂直配向にある液晶分子について、電極間に電圧を印加した際の傾倒方向を規制する手段として、電極の内面側（液晶層側）に誘電体からなる突起を形成している。図３の例においては、下基板１０側に形成された共通電極９の内面側（液晶層側）であって、透過表示領域Ｔに位置する部分に突起２８が形成されている。
【００３５】
突起２８は、基板内面（電極主面）から液晶層５０の内部に突出する形にて円錐状若しくは多角錘状に構成され、その突出高さは約Ｌ１＝１．０μｍ程度とされている。また、突起２８は、基板内面（電極主面）に対して所定の角度で傾斜する傾斜面（緩やかに湾曲した形状を含む）を少なくとも備え、該傾斜面に沿って液晶分子ＬＣの傾倒方向を規制するものとされている。
【００３６】
一方、上基板２５の内面側に形成された画素電極３１には、該電極の一部を部分的に切り欠いた形状のスリット３２が形成されている。該スリット３２を設けたことにより、該スリット形成領域において各電極９，３１間に斜め電界が生じ、該斜め電界に応じて、初期状態で垂直配向した液晶分子の電圧印加に基づく傾倒方向が規制されることとなる。なお、図３（ａ）に示すように、画素電極３１に形成されたスリット３２は、共通電極９に形成された突起２８を取り囲む形にて構成されており、その結果、突起２８の周りに沿って液晶分子ＬＣの傾倒方向を放射状に規制することが可能となる。
【００３７】
以上のような構成の液晶表示装置１００によれば、以下のような効果を発現することができるようになる。
つまり、一般的には、ラビング処理を施さない垂直配向膜上に配向した負の誘電異方性を有する液晶分子に電圧を印加すると、液晶の倒れる方向に規制がないので無秩序な方向に倒れ、配向不良が生じることとなる。しかしながら、本実施の形態では、共通電極９の内面側に突起２８を形成し、さらにその突起２８を平面的に観て取り囲む形にて画素電極３１にスリット３２を形成したため、突起２８の傾斜面による配向規制、及び／又はスリット３２に基づく斜め電界による配向規制が生じ、初期状態で垂直配向した液晶分子の、電圧印加により倒れる方向が規制されることとなる。その結果、液晶配向不良に基づくディスクリネーションの発生が抑制されるため、ディスクリネーションの発生に伴う残像や斜め方向から観察したときのざらざらとしたしみ状のムラ等が発生し難い高品質な表示が得られる。
【００３８】
また、カラーフィルタ２２を構成する各着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの積層体によりドット間のブラックマトリクスを構成するものとしているため、別途金属クロムを用いることなくブラックマトリクスＢＭを形成することができるため、製造効率が向上し、コスト削減を可能とするとともに、金属クロム等の廃棄による環境破壊の問題も回避することが可能となり得る。
【００３９】
さらに、本実施形態の液晶表示装置１００では、反射表示領域Ｒに絶縁膜２６を設けたことによって反射表示領域Ｒの液晶層５０の厚みを透過表示領域Ｔの液晶層５０の厚みの略半分と小さくすることができるので、反射表示に寄与するリタデーションと透過表示に寄与するリタデーションを略等しくすることができ、これによりコントラストの向上が図られている。
【００４０】
そして、この絶縁膜２６上には、着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが積層された領域に対応して、液晶層厚（セルギャップ）を規制するための突起２９ａが形成されているため、従来のようなスペーサーを別途用いることなく液晶層厚を規制することが可能で、製造効率が向上し、コスト削減を実現することが可能となる。
【００４１】
また、ここでは重ねた着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ上に突起２９ａを直接形成することなく、絶縁膜２６を介して形成しているため、該突起２９ａを容易に形成することが可能となっている。つまり、突起２９ａはセルギャップを規制する手段であるため、配設する際には高い精度が要求されるが、例えば重ねた着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ上に直接形成する場合には、その形成面が極めて小さい面積であるため配設が困難となる場合があるものの、本実施形態のように絶縁膜２６を介して配設することで、その配設面積が大きくなり、配設に係る位置精度が向上する上、配設後の基板に対する突起２９ａの密着性も向上する等の効果が得られることとなる。その結果、設計通りの液晶層厚（セルギャップ）を容易に得ることができ、該液晶層厚（セルギャップ）の均一な信頼性の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００４２】
次に、上記第１の実施の形態の液晶表示装置１００について、その一製造工程を特に図３（ｂ）を参照しつつ説明する。液晶表示装置１００の製造工程の概略は、下基板１０を製造する工程と、上基板２５を製造する工程と、下基板１０と上基板２５とを液晶材料を介して貼り合せる工程とを含んでなるものである。以下、これら各工程の詳細について説明する。
【００４３】
（下基板１０の製造工程）
まず、基板本体１０Ａに相当する基材上に、Ａｌ等の金属材料を主体とする反射膜２０を所定パターンにて形成（反射表示領域Ｒに相当する領域に形成）し、続いて反射膜２０を備えた基板本体１０Ａ上の略全面に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の着色層を含むカラーフィルタ２２を形成する。なお、このカラーフィルタ２２を形成する工程においては、各着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂをドット間領域において平面的に重ねて形成するものとされており、このようなパターン形成は、例えばフォトリソグラフィ法を用いて行うことができる。ここで、カラーフィルタ２２において、各着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを重ねて形成した領域には、該着色層の積層に基づく凸状部が形成されることとなる。
【００４４】
カラーフィルタ２２を形成した後、アクリル樹脂を主体として構成される液晶層厚調整層たる絶縁膜２６を、反射膜２０が形成された領域のカラーフィルタ２２を覆う形にて略選択的に形成する。この場合、先に述べたカラーフィルタ２２の凸状部に倣って、絶縁膜２６にも同様の凸状部がドット間領域に形成されることとなる。
【００４５】
その後、これら反射膜２０、カラーフィルタ２２、絶縁膜２６等を備える基板本体１０Ａ上に、ＩＴＯを主体とするストライプ状の透明電極９を例えばスパッタまたは蒸着法にて形成する。なお、ストライプ状のパターンはマスク蒸着により形成する手法、エッチングにより加工する手法のいずれを採用しても良い。
【００４６】
続いて、このように基板本体１０Ａ上に形成した透明電極９上に、反射膜２０の非形成領域、並びにドット間領域にそれぞれ誘電体からなる突起２８、並びに突起２９ａを形成する。なお、突起２９ａは、特に上記絶縁膜２６の凸状部に形成するものとしており、各突起２８，２９ａはそれぞれ同一の高さにて形成するものとしている。
【００４７】
以上のような方法により形成した突起２８，２９ａを含む透明電極９上の略全面に、ポリイミドからなる垂直配向性の配向膜２７を形成する。なお、該配向膜２７にはラビングなどの配向処理は施さないものとする。
【００４８】
一方、基板本体１０Ａの透明電極９等を形成した面とは反対側の面には、１／４波長板からなる位相差板１８及び偏光板１９を形成し、下基板１０を得る。
【００４９】
（上基板２５の製造工程）
まず、基板本体２５Ａに相当する基材上に、ＩＴＯを主体とするマトリクス状の透明電極３１を例えばスパッタまたは蒸着法にて形成する。なお、マトリクス状のパターンはマスク蒸着により形成する手法、エッチングにより加工する手法のいずれを採用しても良く、このマトリクス状のパターニングと同時にスリット３２を形成するものとしている。続いて、このように基板本体２５Ａ上に形成した透明電極３１上の略全面に、ポリイミドからなる垂直配向性の配向膜３３を形成する。なお、該配向膜３３にはラビングなどの配向処理は施さないものとする。
【００５０】
一方、基板本体２５Ａの透明電極３１等を形成した面とは反対側の面には、１／４波長板からなる位相差板１６及び偏光板１７を形成し、上基板２５を得る。
【００５１】
（基板貼合せ工程）
上記の方法により得られた上基板２５と下基板１０とを、液晶注入口を形成した紫外線硬化性樹脂等からなるシール材を介して真空中にて貼り合わせる。そして、その貼り合わせた基板に対して、液晶注入口から液晶材料を真空注入法により注入する。注入後、封止材にて液晶注入口を封止し、本実施形態の液晶表示装置１００を得る。なお、本実施形態では、液晶材料として誘電異方性が負の液晶材料を用いている。
【００５２】
以上、第１の実施の形態の液晶表示装置について示したが、例えば図６のような構成を付加することもできる。つまり、上記実施の形態では透過表示領域Ｔのみに突起２８を形成しているが、図６に示すように反射表示領域Ｒに対しても、液晶分子の配向方向を規制するための突起２９ｂを形成することができる。該反射表示領域Ｒに形成した突起２９ｂは、ドット間領域の突起２９ａと略同一の高さにて形成することが好ましく、この場合、突起２９ｂが対向する基板の内面に接してしまう不具合を解消でき、その結果、液晶分子の配向規制を良好に行うことが可能となる。また、透過表示領域Ｔの突起２８と、反射表示領域Ｒの突起２９ｂについては、透過表示領域Ｔの突起２８の突出高さが反射表示領域Ｒの突起２９ｂよりも相対的に大きく構成されたものとすることもできる。マルチギャップ構造の採用により透過表示領域Ｔの液晶層厚が相対的に大きく形成されているため、透過表示領域Ｔにおいては一層大きな配向規制力が必要であり、上記のように突出高さを設計するのが好ましい。
【００５３】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態の液晶表示装置について、図面を参照しつつ説明する。図４は、第２の実施の形態の液晶表示装置２００について、その平面構造（ａ）及び断面構造（ｂ）を示す模式図であって、第１の実施の形態の図３に相当する図面である。本第２の実施の形態の液晶表示装置２００は、液晶配向規制を目的として形成した突起の形状が主として異なる以外は、図３に示した液晶表示装置１００及び図６に示した液晶表示装置４００と基本構造は略同様であり、したがって図３及び図６に付した符号と同一符号のものについては、特に記述がない限り同一の構成部材として説明を省略するものとする。
【００５４】
図４に示すように、本実施形態の液晶表示装置２００において、表示領域であるドット領域に形成する液晶配向規制用の突起２８，２９ｂをライン状に形成した。つまり、第１の実施の形態では、図３に示すように円錐状ないし多角錘状の突起にて形成したが、本実施の形態のようにドット内で一方向に延びるライン状突起として構成した場合、液晶分子の配向規制を一層良好に行うことが可能となる。
【００５５】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態の液晶表示装置について、図面を参照しつつ説明する。図５は、第３の実施の形態の液晶表示装置３００について、その平面構造（ａ）及び断面構造（ｂ）を示す模式図であって、第２の実施の形態の図４に相当する図面である。本第３の実施の形態の液晶表示装置３００は、第２の実施の形態に比して、カラーフィルタ２２が上基板２５側に形成されている以外は、図４に示した液晶表示装置２００と基本構造は略同様であり、したがって図４に付した符号と同一符号のものについては、同一の構成部材として説明を省略するものとする。
【００５６】
第３の実施の形態の液晶表示装置３００は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型の半透過反射型液晶表示装置の例であって、下基板（素子基板）１０とこれに対向配置された上基板（対向基板）２５との間に初期配向状態が垂直配向をとる液晶、すなわち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。
【００５７】
下基板１０は、基板本体１０Ａの表面にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜からなる反射膜２０が所定パターンにて、具体的には反射表示領域Ｒに選択的に形成されている。さらに、反射膜２０の形成されていない領域、すなわち透過表示領域Ｔには所定パターンの透明電極９ａが形成され、これら反射膜２０及び透明電極９ａが一対になってマトリクス状に形成された画素電極を構成している。なお、画素電極には、該電極を部分的に切り欠いたスリット９ｂ、２０ｂが形成されており、該スリット９ｂ、２０ｂにおいて斜め電界が生じるものなっている。また、画素電極上には垂直配向性を有する配向膜２７が形成されている。
【００５８】
一方、上基板２５は、基板本体２５Ａの表面に各色の着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを重ねて形成された領域を含むカラーフィルタ２２が配設され、該カラーフィルタ２２上には、液晶層厚調整層たる絶縁膜２６と、全面ベタ状に形成された共通電極３１ａとが配設されている。また、共通電極３１ａ上には、突起２８，２９ｂ，２９ａが形成されており、それぞれ透過表示領域、反射表示領域、ドット間領域に位置してなるものである。これら突起２８，２９ａ，２９ｂの構成については、上記第２の実施の形態と同様のものである。
【００５９】
このように、本実施形態においても、画素電極の間に位置するカラーフィルタ２２のドット間領域には、各着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが積層してなるブラックマトリクスＢＭが形成されている。具体的には、反射表示領域Ｒに隣接するドット間領域において、各色の着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂが平面的に重なって形成されており、その積層体により黒が表示される構成となっている。なお、このように各着色層を積層した結果、当該ドット間領域において、該積層分だけカラーフィルタ２２の層厚が厚膜に形成されることとなる。
【００６０】
以上のように、各着色層２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを積層してブラックマトリクスを構成したカラーフィルタ２２を上基板２５側に含む液晶表示装置３００によっても、第１の実施の形態の液晶表示装置１００及び第２の実施の形態の液晶表示装置２００が具備する幾つかの効果を奏することが可能となる。
【００６１】
［電子機器］
次に、本発明の上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。このような電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた表示部を備えているので、使用環境によらずに明るく、コントラストが高く、広視野角の液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態について、その一例を説明したが、本発明の技術範囲はこれら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。例えば上記実施の形態では位相差板を単板で構成したが、この代わりに、１／２波長板と１／４波長板との積層体として構成してもよい。この積層体は広帯域円偏光板として機能し、黒表示をより無彩色化にすることができる。また、本実施の形態で形成した突起の形状、電極スリットの形状についても、上記実施の形態の構成に限られるものではなく、少なくとも垂直配向した液晶分子の傾倒方向を規制するための構成を具備していれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の液晶表示装置の等価回路図。
【図２】図１の液晶表示装置の電極構成を平面的に示す説明図。
【図３】図１の液晶表示装置について要部を拡大して示す平面模式図及び断面模式図。
【図４】第２実施形態の液晶表示装置について要部を拡大して示す平面模式図及び断面模式図。
【図５】第３実施形態の液晶表示装置について要部を拡大して示す平面模式図及び断面模式図。
【図６】第１実施形態の液晶表示装置の変形例について要部を拡大して示す平面模式図及び断面模式図。
【図７】本発明の電子機器の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
９…共通電極、２０…反射膜、２６…絶縁膜（液晶層厚調整層）、２８，２９ａ，２９ｂ…突起、３１…画素電極、５０…液晶層、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域

Claims

一対の基板間に液晶層を挟持してなり、複数のドット領域を備えると共に１つの前記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、
前記液晶層は、垂直配向モードの液晶からなり、
前記一対の基板のうちの一方の基板と前記液晶層との間にカラーフィルタ層が設けられ、該カラーフィルタ層は複数の着色層を備えてなり、該複数の着色層がドット間領域において平面的に重なって形成され、
隣り合う２つの前記ドット領域では、互いに設けられた前記反射表示領域同士が、前記複数の着色層が重なった領域を挟んで隣り合って配置されており、
前記反射表示領域の液晶層厚を前記透過表示領域の液晶層厚よりも小さくするための液晶層厚調整層が、前記複数の着色層が重なった領域を覆い、隣り合う２つの前記反射表示領域にまたがって配設され、
前記ドット領域には、前記液晶層側に突出する第１凸状部が設けられ、
前記ドット間領域であって、前記カラーフィルタ層の前記着色層が重なった領域の前記液晶層厚調整層上には、前記液晶層側に突出する第２凸状部が設けられており、
前記一方の基板から前記第１凸状部の頂点までの高さよりも、前記一方の基板から前記第２凸状部の頂点までの高さの方が高いことを特徴とする液晶表示装置。
前記第１凸状部と前記第２凸状部が、同一材料にて構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。
前記第１凸状部と前記第２凸状部が、略同一の突出高さにて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記第１凸状部は、前記基板の液晶層を挟持する面に対して所定の角度で傾斜する傾斜面を有す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。
前記第１凸状部、前記第２凸状部及び前記電極の液晶層内面側に、前記液晶を垂直配向させる配向膜が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記一対の基板の液晶層と異なる側には、前記液晶層に円偏光を入射するための円偏光板が配設されてなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記一対の基板の一方の基板の液晶層と反対側には透過表示用のバックライトが設けられるとともに、該一方の基板の液晶層側には前記反射表示領域に形成された反射層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
請求項１ないし７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。