JP4525259B2 - 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。

一対の基板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の液晶表示装置が知られている。このような半透過反射型の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光源側基板の内面に備え、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、観察者側基板から入射した外光が、液晶層を通過した後に光源側基板の内側の反射膜で反射され、再び液晶層を通過して観察者側基板から出射されて表示に寄与する。一方、透過モードでは、光源側基板から入射した光源光が、反射膜の窓部から液晶層を通過した後、観察者側基板から観察者側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の液晶表示装置には、透過表示での視角が狭いという課題があった。この課題を解決するために、地崎らは、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）誘電率異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、選択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。
（３）透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が放射状に倒れるように、観察者側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。

上述したマルチギャップ構造を採用することにより、透過表示領域と反射表示領域とのリタデーションを調節することが可能になる。したがって、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、配向分割構造を採用することにより、選択電圧印加時に液晶分子を全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。

また、透過型カラー液晶表示装置においても、垂直配向モードを採用し、ドット領域を複数のサブドットに分割し、サブドットの中央に相当する対向基板上の位置に突起を設ける、いわゆるＣＰＡ（Continuous Pinwheel Alignment）構造が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。その特徴は、以下の通りである。
（１）ドット領域を複数のサブドットに分割している点。
（２）サブドットの形状が点対称（略円形や略四角形、略星型など）とされている点。
（３）サブドットの中央またはその開口部の中央に相当する位置に突起を設けることで、配向制御性を向上させる点。
（４）カイラル剤を添加することで液晶分子の捩れる方向を規定し、配向不良に起因するざらしみを防止する点。
このＣＰＡ構造を採用することで、選択電圧印加時の液晶分子をマルチドメイン化し、広視角を実現することができる。
特開２００２−２０２５１１号公報 特開２００３−４３５２５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、上述したＣＰＡ構造では、サブドットの中央に配置される突起の大きさが液晶分子の配向規制力に大きく影響し、突起サイズが小さい場合には配向状態が不安定になる。そこで、突起にはある程度の大きさが必要となる。ところが、突起の形成領域ではその周辺領域とリタデーションが異なり、また突起の中央部では配向状態が不安定となる。そのため、突起サイズを大きくすると、開口率が低下するという問題がある。

また、特許文献１および２では、半透過反射型の液晶表示装置における反射表示領域の配向制御手段についての記載が少ない。選択電圧を印加すると、セル厚（液晶層厚）が小さい反射表示領域の液晶分子は、セル厚が大きい透過表示領域の液晶分子より先に傾倒する。そのため、反射表示領域に配向制御手段がない場合には、反射表示領域における液晶分子のランダムな傾倒が、透過表示領域の配向にも影響することになる。その結果、反射表示領域および透過表示領域のいずれにおいても、ざらざらとしたしみ状のむらなどの表示不良が発生するという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、開口率が高く、また配向制御性が高い液晶表示装置の提供を目的とする。
また、表示品質に優れた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、一対の基板の間に液晶層を挟持してなり、前記基板と前記液晶層との間には、前記液晶層に電圧を印加する導電体が形成され、前記液晶層は、誘電率異方性が負の液晶分子で構成されるとともに、表示単位となるドット領域内に、反射表示領域および透過表示領域が設けられ、前記一対の基板のうち一方の基板と前記液晶層との間には、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が設けられ、前記反射表示領域から前記透過表示領域にかけて、前記液晶層厚調整層の傾斜領域が形成された液晶表示装置であって、前記ドット領域の略中央部に前記反射表示領域が設けられるとともに、前記ドット領域の周辺部に前記透過表示領域が設けられ、前記反射表示領域における前記液晶層厚調整層の表面には、選択電圧印加により前記液晶分子を放射状に傾倒させる配向制御手段が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、反射表示領域に配向制御手段が設けられているので、選択電圧印加により反射表示領域における液晶分子を放射状に傾倒させることができる。また選択電圧印加により、反射表示領域における液晶分子と同一方向に、液晶層厚調整層の傾斜領域における液晶分子が傾倒することになる。さらに、ドット領域の略中央部に反射表示領域が設けられているので、傾斜領域の周縁部からドット領域の周縁部までの距離が短くなり、透過表示領域における全ての液晶分子を上記と同一方向に傾倒させることができる。これにより、反射表示領域から透過表示領域にかけてドミノ倒しの要領で液晶分子を傾倒させることが可能になり、反射表示領域および透過表示領域に別々の配向制御手段を設けた場合と比較して、配向制御性を向上させることができる。また、液晶層厚調整層の傾斜領域を利用するため、反射表示領域に設けられる配向制御手段のサイズを大きくする必要がなく、また透過表示領域に配向制御手段を設ける必要もない。したがって、開口率を向上させることができる。

また、本発明の他の液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層を挟持してなり、前記基板と前記液晶層との間には、前記液晶層に電圧を印加する導電体が形成され、前記液晶層は、誘電率異方性が負の液晶分子で構成されるとともに、表示単位となる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、前記一対の基板のうち一方の基板と前記液晶層との間には、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が設けられ、前記透過表示領域と前記反射表示領域との間には、前記液晶層厚調整層の傾斜領域が形成された液晶表示装置であって、前記ドット領域の周縁部から中央部にかけて前記導電体に形成された切り欠き部により、前記ドット領域における前記導電体が複数のサブドットに分割され、前記サブドットの略中央部に前記反射表示領域が設けられるとともに、前記サブドットの周辺部に前記透過表示領域が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、導電体が複数のサブドットに分割されているので、傾斜領域の周縁部からサブドットの周縁部までの距離がより短くなり、透過表示領域における全ての液晶分子を確実に配向制御することが可能になる。また、導電体が複数のサブドットに分割されているので、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。

また、前記反射表示領域における前記液晶層厚調整層の表面には、前記液晶分子を放射状に傾倒させるための配向制御手段が設けられていることが望ましい。
この構成によれば、選択電圧印加時に、液晶層厚が小さい反射表示領域の液晶分子を最初に配向制御することができるので、反射表示領域から透過表示領域にかけて全ての液晶分子を迅速かつ確実に配向制御することが可能になる。これにより、配向制御性を向上させることができる。

また、前記液晶層厚調整層が配置された前記一方の基板に対向する他方の前記基板と前記液晶層との間に設けられた前記導電体の周縁部は、前記液晶層厚調整層の前記傾斜領域の周縁部に対して略相似形状に形成されていることが望ましい。
この構成によれば、傾斜領域の周縁部から導電体の周縁部までの距離が短くなるので、透過表示領域における全ての液晶分子を確実に配向制御することが可能になる。したがって、配向制御性を向上させることができる。

また、前記傾斜領域の傾斜角度は、５°以上６０°以下であることが望ましい。
傾斜角度が５°未満であると、傾斜領域の幅が大きくなり、光学的なロスが大きくなるからである。一方、傾斜角度が６０°を超える場合には、傾斜領域の周辺でディスクリネーションが発生し、光漏れによるコントラストの低下を招くからである。

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、配向制御性および開口率の高い液晶表示装置を備えているので、表示品質に優れた電子機器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。なお本明細書では、液晶表示装置の各構成部材における液晶層側を「内側」と呼び、その反対側を「外側」と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧の近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分に高い時」を意味するものとする。

［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３を用いて説明する。図３（ａ）に示す第１実施形態の液晶表示装置は、半透過反射型の液晶表示装置であって、素子基板２５とカラーフィルタ基板（以下「ＣＦ基板」という。）１０との間に、誘電率異方性が負の液晶分子からなる液晶層５０を挟持してなり、素子基板２５と液晶層５０との間には画素電極３１が形成され、表示単位となるドット領域内に反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔが設けられ、ＣＦ基板１０と液晶層５０との間には液晶層厚調整層２１が設けられ、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔにかけて液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａが形成されている。そして、ドット領域の略中央部に反射表示領域Ｒが設けられるとともに、ドット領域の周辺部に透過表示領域Ｔが設けられ、液晶層厚調整層２１の表面には、選択電圧印加により液晶分子５１を放射状に傾倒させる突起１８が設けられている。なお、以下の各実施形態では、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。

（等価回路）
図１は、ＴＦＤ素子を用いた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、ＴＦＤ素子を用いた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。

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に接続されている。このＴＦＤ素子１３は、基板表面に形成されたＴａ等を主成分とする第１導電膜と、その第１導電膜の表面に形成されたＴａ２Ｏ３等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等を主成分とする第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（以下「ＣＦ層」という。）２２と、複数の対向電極９とが形成されている。ＣＦ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。このカラーフィルタ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、カラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを覆うように、対向電極９が形成されている。対向電極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、走査線として機能するようになっている。なお、画素電極３１の形成領域によりドット領域が構成され、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、第１実施形態に係る液晶表示装置の説明図であり、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う側面断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う底面断面図である。なお、図３以下の各図では、理解を容易にするため、素子基板２５におけるＴＦＤ素子等の記載、並びにＣＦ基板１０におけるＣＦ層等の記載を省略している。

図３（ａ）に示すように、素子基板２５におけるデータ線１１等の各種配線の内側にはアクリル樹脂等の電気絶縁性材料からなるオーバーレイヤ１４が形成されている。また、このオーバーレイヤ１４の内側には、上述した画素電極３１が形成されている。さらに、その画素電極３１の内側には、ポリイミド等からなる配向膜(不図示)が形成されている。なお、この配向膜には垂直配向処理が施されているが、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。

一方、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板２０が形成されている。そして、画素電極３１の形成領域と反射板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の形成領域と反射板２０の非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。なお、ドット領域内における反射板２０の形成位置については後に詳述する。

また、反射板２０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の反射表示領域における厚さは、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。
さらに、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２１ａ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２１ａの傾斜角度は、５°以上６０°以下の範囲にあることが望ましい。傾斜角度が５°未満であると、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔとはリタデーションが異なる傾斜領域２１ａの幅が大きくなり、光学的なロスが大きくなるからである。一方、傾斜角度が６０°を超える場合には、傾斜領域２１ａの切り立った傾斜面に対して垂直に配向した液晶分子と、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔの平坦面に対して垂直に配向した液晶分子との間でディスクリネーションが発生し、光漏れによるコントラストの低下を招くからである。

そして、この液晶層厚調整層２１の内側に、上述した対向電極９が形成されている。また、その対向電極９の内側に、ポリイミド等からなる配向膜（不図示）が形成されている。なお、この配向膜には垂直配向処理が施されているが、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。

一方、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、非選択電圧印加時には配向膜に対して垂直に配向し、選択電圧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（不図示）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の外側には位相差板３６及び偏光板３７が設けられ、ＣＦ基板１０の外側にも位相差板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。そして、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。なお、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。

なお本実施形態では、偏光板２７，３７＋λ／４位相差板２６，３６により円偏光板を構成したが、これに代えて偏光板＋λ／２板＋λ／４板により広帯域円偏光板を構成すれば、黒表示をより無彩色にすることができる。また、偏光板＋λ／２板＋λ／４板＋負のＣプレート（膜厚方向に光軸を有する位相差板）の構成とすれば、液晶表示装置の広視角化を図ることができる。
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、非選択電圧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。さらに反射板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、非選択電圧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に選択電圧を印加すると、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、選択電圧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。

（配向制御手段）
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う底面断面図であり、１つのドット領域を示したものである。図３（ｂ）に示すように、本実施形態の液晶表示装置では、ドット領域の略中央部に、略長方形状の反射表示領域Ｒが設けられている。そして、その反射表示領域Ｒに液晶層厚調整層２１が設けられ、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔにかけて液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａが形成されている。この傾斜領域２１ａは液晶層厚調整層２１の全周に形成され、その周縁部は長方形の四隅に丸面取りを施した形状とされている。なお傾斜領域２１ａの周縁部は、略長円形状や略楕円形状等であってもよい。

また、その液晶層厚調整層２１の表面の略中央部には、対向電極を介して、配向制御手段である突起１８が形成されている。この突起１８は、樹脂等の電気絶縁性材料を用いて、フォトリソグラフィ技術等により、平面視略楕円形状の山形に形成されている。すなわち、突起１８の全周に傾斜面が形成されている。なお突起１８の平面形状は、液晶層厚調整層２１の平面形状に応じて適宜変更することが可能である。

なお、突起１８の表面には上述した配向膜が配置されているので、非選択電圧印加時における液晶分子５１は、突起１８の傾斜面に対して垂直に配向している。そして、図３（ａ）に示す画素電極３１および対向電極９によって液晶層５０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。そのため、非選択電圧印加時における液晶分子５１は、この電界に対してプレチルトを有することになる。したがって、選択電圧印加時における液晶分子５１は、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔに向かって矢印Ｐの方向に傾倒する。これを図３（ｂ）において平面的に見れば、突起１８を中心として放射状に液晶分子５１が傾倒することになる。

同様に、図３（ａ）に示す液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａでも、選択電圧印加時における液晶分子５２が、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔに向かって矢印Ｑの方向に傾倒する。これを図３（ｂ）において平面的に見れば、液晶層厚調整層２１を中心として放射状に液晶分子５２が傾倒する。ここでは、図３（ａ）に示す反射表示領域Ｒにおける液晶分子５１の傾倒に起因して、ドミノ倒しの要領で、傾斜領域２１ａにおける液晶分子５２が矢印Ｑの方向に傾倒することになる。

さらに、傾斜領域２１ａにおける液晶分子５２の傾倒に起因して、透過表示領域Ｔにおける液晶分子５３が、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔに向かって矢印Ｓの方向に傾倒する。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、ドミノ倒しの要領で、全ての液晶分子を連続的に傾倒させることができる。

一般に、選択電圧印加時には、液晶層厚の大きい透過表示領域Ｔの液晶分子に比べて、液晶層厚の小さい反射表示領域Ｒの液晶分子が先に傾倒する。本実施形態では、反射表示領域Ｒに突起１８を設けているので、選択電圧印加により反射表示領域Ｒにおける液晶分子５１を放射状に傾倒させることができる。また選択電圧印加により、反射表示領域Ｒにおける液晶分子５１と同一方向に、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａにおける液晶分子５２が傾倒することになる。さらに、ドット領域の略中央部に反射表示領域Ｒが設けられているので、傾斜領域２１ａの周縁部からドット領域の周縁部までの距離が短くなり、透過表示領域Ｔにおける全ての液晶分子５３を上記と同一方向に傾倒させることができる。これにより、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔにかけてドミノ倒しの要領で全ての液晶分子を傾倒させることが可能になり、反射表示領域Ｒおよび透過表示領域Ｔに別々の配向制御手段を設けた場合と比較して、配向制御性を向上させることができる。また、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａを利用するため、反射表示領域Ｒに設ける突起１８のサイズを大きくする必要がなく、また透過表示領域Ｔに配向制御手段を設ける必要もない。したがって、開口率を向上させることができる。

また図３（ｂ）に示すように、ドット領域内の全ての液晶分子を、突起１８を中心として放射状に傾倒させることができる。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。また、ディスクリネーションが生じないので、ざらざらとしたしみ状のむらなどの表示不良が発生することもない。

［第１実施形態の変形例］
図４は第１実施形態の変形例に係る液晶表示装置の説明図であり、図４（ａ）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り、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う底面断面図である。この変形例は、配向制御手段としてスリット１９を設けている点で、突起を設けている第１実施形態と異なっている。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。また図４以下の各図では、図面を簡略化して理解を容易にするため、偏光板、位相差版およびバックライトの記載を省略している。

図４（ａ）に示すように、第１実施形態の変形例では、液晶層厚調整層２１の表面に配置された対向電極９の略中央部に、略長方形状のスリット１９が形成されている。
このスリット１９の近傍では、非選択電圧印加時における液晶分子５１が、基板に対して垂直に配向している。そして、画素電極３１および対向電極９により液晶層５０に電圧を印加すると、スリット１９の近傍において斜め電界が発生する。そのため、非選択電圧印加時における液晶分子５１は、この斜め電界に対してプレチルトを有することになる。したがって、選択電圧印加時における液晶分子５１は、上述した第１実施形態と同様に、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔに向かって矢印Ｐの方向に傾倒する。これにより、配向制御手段としてスリット１９を採用した第１実施形態の変形例でも、突起を採用した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、液晶層厚が小さい反射表示領域Ｒに突起を形成した場合には、液晶の注入時間が長くなるという問題がある。そこで、配向制御手段として突起に代えてスリット１９を採用することにより、液晶の注入時間を短縮することができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係る液晶表示装置の説明図であり、図５（ａ）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り、図５（ｂ）は図５（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う底面断面図である。図５（ｂ）に示すように、第２実施形態の液晶表示装置は、素子基板における画素電極３１の周縁部が、ＣＦ基板における液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａの周縁部に対して略相似形状とされている点で、画素電極が略矩形状とされている第１実施形態とは相違している。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（ａ）に示す第２実施形態の液晶表示装置では、第１実施形態と同様に、ＣＦ基板１０側に液晶層厚調整層２１およびその傾斜領域２１ａが形成され、素子基板２５側に画素電極３１が形成されている。また図５（ｂ）に示すように、傾斜領域２１ａの周縁部は、長方形の四隅に丸面取りを施した形状等とされている。第２実施形態では、この傾斜領域２１ａの周縁部に対して略相似形状となるように、画素電極３１の周縁部が形成されている。すなわち、画素電極３１の周縁部は、長方形の四隅に丸面取りを施した形状や、略長円形状、略楕円形状等に形成されている。

図５（ａ）に示す画素電極３１の周縁部では、非選択電圧印加時における液晶分子５４が、素子基板２５に対して垂直に配向している。そして、画素電極３１および対向電極９により液晶層５０に電圧を印加すると、画素電極３１の周縁部の近傍では斜め電界が発生する。そのため、非選択電圧印加時において垂直配向している液晶分子５４は、この斜め電界に対してプレチルトを有することになる。したがって、選択電圧印加時における液晶分子５４は、画素電極３１の周縁部から中央部に向かって傾倒する。すなわち、素子基板２５における画素電極３１の周縁部に配置された液晶分子５４は、ＣＦ基板１０における突起１８の傾斜面に配置された液晶分子５１や、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａに配置された液晶分子５２と同じ方向に（図５では右回りに）傾倒する。これに伴って、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａと画素電極３１の周縁部との間に配置された液晶分子を、ドミノ倒しの要領で両者と同じ方向に傾倒させることができる。

特に第２実施形態では、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａの周縁部と画素電極３１の周縁部とが略相似形状とされているので、傾斜領域２１ａの端部（四隅）から画素電極３１の端部（四隅）までの距離が短くなっている。したがって、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａまたは画素電極３１の周縁部により、透過表示領域Ｔに配置された全ての液晶分子を確実に配向制御することが可能になる。したがって、配向制御性を向上させることができる。また、ドット領域内の液晶分子を一様に傾倒させることができるので、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３実施形態］
図６は、第３実施形態に係る液晶表示装置の説明図であり、図６（ａ）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り、図６（ｂ）は図６（ａ）のＧ−Ｇ線に沿う底面断面図である。図６（ａ）に示すように、第３実施形態の液晶表示装置は、観察者側にＣＦ基板１０が配置され、光源側に素子基板２５が配置されて、素子基板２５に反射板２０が設けられている点で、第１および第２実施形態とは逆の構成となっている。なお、第１および第２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６（ａ）に示す第３実施形態の液晶表示装置では、観察者側にＣＦ基板１０が配置され、その内側に液晶層厚調整層２１が形成されている。また、その液晶層厚調整層２１の内側に、対向電極９を挟んで、配向制御手段である突起１８が形成されている。なお配向制御手段として、対向電極９にスリットを形成してもよい。
一方、光源側には素子基板２５が配置され、その内側のオーバーレイヤ１４の表面に反射板２０が形成されている。このオーバーレイヤ１４は、素子基板２５に形成されたデータ線１１等の各種配線を保護するものであり、樹脂材料等によって構成されている。そして、反射板２０およびオーバーレイヤ１４の表面に、画素電極３１が形成されている。

この第３実施形態でも、第１および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
加えて、第３実施形態では、反射板２０がオーバーレイヤ１４の内側に配設されているので、反射表示領域Ｒへの入射光はオーバーレイヤ１４を通過しない。このオーバーレイヤ１４は樹脂材料等からなるため透過光を着色するおそれがあるが、第３実施形態では反射表示領域Ｒへの入射光がオーバーレイヤ１４を通過しないので、反射表示領域Ｒからの出射光がオーバーレイヤ１４によって着色されるおそれはない。したがって、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３実施形態の変形例］
図７は、第３実施形態の変形例に係る液晶表示装置の説明図であり、図７（ａ）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り、図７（ｂ）は図７（ａ）のＨ−Ｈ線に沿う底面断面図である。図７（ａ）に示すように、第３実施形態の変形例に係る液晶表示装置は、素子基板２５に液晶層厚調整層２１が設けられている点で、第３実施形態と相違している。なお、第３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７（ａ）に示す第３実施形態の変形例では、光源側に素子基板２５が配置されている。その素子基板２５の内側に、オーバーレイヤ１４および液晶層厚調整層２１が形成されている。オーバーレイヤ１４および液晶層厚調整層２１は、共に樹脂材料等によって構成されるため、同時に形成して製造プロセスを簡略化することも可能である。その具体的な方法として、２層オーバーコートおよびハーフトーンマスクによる露光などが考えられる。そして、液晶層厚調整層２１の内側に反射板２０が形成され、さらに画素電極３１を挟んで、配向制御手段である突起１８が形成されている。なお配向制御手段として、画素電極３１にスリットを形成してもよい。

一方、観察者側にはＣＦ基板１０が配置され、その内側に対向電極９が形成されている。この変形例では、素子基板２５に液晶層厚調整層２１が配置されているので、対向するＣＦ基板１０に形成された対向電極９の周縁部が、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａの周縁部に対して略相似形状とされている。すなわち、図７（ｂ）に示すように、対向電極９がドット領域ごとに分割され、１つのドット領域における対向電極９ａの形状は、長方形の四隅に丸面取りが施された形状等となっている。ただし、対向電極９は走査線として機能するものであるから、図２に示すようにデータ線１１と交差する方向に延在させる必要がある。そこで、図７（ｂ）に示すように、連結部９ｂにより、隣接するドット領域の対向電極９ａが電気的に接続されている。

この変形例でも、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
加えて、図７（ａ）に示す変形例では、液晶層厚調整層２１が光源側の素子基板に形成され、その内側に反射板２０が配設されているので、反射表示領域Ｒへの入射光は液晶層厚調整層２１およびオーバーレイヤ１４をいずれも通過しない。この液晶層厚調整層２１も樹脂材料等からなるため、オーバーレイヤ１４と同様に透過光を着色するおそれがある。しかしながら、第３実施形態の変形例では、反射表示領域Ｒへの入射光が液晶層厚調整層２１およびオーバーレイヤ１４をいずれも通過しないので、反射表示領域Ｒからの出射光が両者によって着色されるおそれはない。したがって、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４実施形態］
図８は、第４実施形態に係る液晶表示装置の説明図であり、図８（ａ）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り、図８（ｂ）は図８（ａ）のＫ−Ｋ線に沿う底面断面図である。図８（ｂ）に示すように、第４実施形態の液晶表示装置は、１個の画素電極３１が複数のサブドット４１に分割されている点で、第１実施形態と相違している。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８（ｂ）に示すように、素子基板上の画素電極３１には、画素電極の一方の長辺から対向する他方の長辺（中央部）に向かって伸びる複数の画素電極の切り欠き部４５が各長辺に対として形成されている。これにより、１個の画素電極３１は長手方向に沿って複数（図８（ｂ）では３個）のサブドット４１に分割され、各サブドット４１は長辺方向で相互に連結して導通接続されている。各サブドット４１は、略円形状や略正多角形状等に形成されている。なお図８（ｂ）のサブドット４１は、正方形の四隅に丸面取りが施された形状とされている。

一方、図８（ａ）に示すように、ＣＦ基板１０の内側には、複数の反射板２０が形成されている。各反射板２０は、略正方形状とされ、各サブドット４１の中央部に相当する位置に形成されている。これにより、各サブドット４１の中央部が反射表示領域Ｒに設定され、その周辺における画素電極３１の形成領域が透過表示領域Ｔに設定されている。

また、各反射板２０の内側には、液晶層厚調整層２１が形成されている。なお、各反射表示領域Ｒから周辺の透過表示領域Ｔにかけて、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａが形成されている。図８（ｂ）に示すように、この傾斜領域２１ａの周縁部は、サブドットの周縁部に対して略相似形状とされ、正方形の四隅に丸面取りが施された形状等とされている。さらに、各液晶層厚調整層２１の内側には、対向電極を挟んで、配向制御手段である突起１８が形成されている。この突起１８は軸対象形状であり、平面視略円形状の山形に形成されて、第１実施形態の突起より平面積が小さくなっている。なお配向制御手段として、対向電極９にスリットを形成してもよい。

なお、第１実施形態ではドットごとに液晶層厚調整層および突起を設けて配向制御を行う構成としていたが、第４実施形態ではサブドット４１ごとに液晶層厚調整層２１および突起１８を設けて配向制御を行う構成としている。したがって、第４実施形態でも、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、各サブドット４１が略円形状や略正多角形状等に形成されているので、選択電圧印加時におけるサブドット内の液晶分子が、突起１８の対称軸を中心として略軸対象の放射状に傾倒する。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。

加えて、第４実施形態では、１個の画素電極３１が複数のサブドット４１に分割されているので、傾斜領域２１ａの周縁部からサブドット４１の周縁部までの距離が短くなっている。これにより、透過表示領域Ｔにおける全ての液晶分子を確実に配向制御することが可能になる。また、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚調整層２１の表面に配向制御手段である突起１８が設けられているので、選択電圧印加時に、液晶層厚が小さい反射表示領域Ｒの液晶分子を最初に配向制御することが可能になる。これにより、反射表示領域Ｒから透過表示領域Ｔにかけて全ての液晶分子を迅速かつ確実に配向制御することが可能になり、配向制御性を向上させることができる。

［第４実施形態の変形例］
図９は、第４実施形態の変形例に係る液晶表示装置の説明図であり、図９（ａ）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り、図９（ｂ）は図９（ａ）のＬ−Ｌ線に沿う底面断面図である。図９（ｂ）に示すように、第４実施形態の変形例に係る液晶表示装置は、１個の画素電極３１が２個のサブドット４１に分割されている点で、３個のサブドット４１に分割されている第４実施形態と相違している。なお、第４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９（ｂ）に示す第４実施形態の変形例では、素子基板上の画素電極３１に、画素電極の一方の長辺から対向する他方の長辺（中央部）に向かって伸びる複数の画素電極の切り欠き部４５が各長辺に対として形成されている。これにより、１個の画素電極３１が長手方向に沿って２個のサブドット４１に分割され、各サブドット４１は長辺方向で相互に連結して導通接続されている。

一方、図９（ａ）に示すように、各サブドット４１の中央部に相当するＣＦ基板１０上の位置には、反射板２０が形成されている。これにより、各サブドット４１の中央部が反射表示領域Ｒに設定され、その周辺における画素電極３１の形成領域が透過表示領域Ｔに設定されている。また、各反射板２０の内側には、液晶層厚調整層２１が形成されている。なお、各反射表示領域Ｒから周辺の透過表示領域Ｔにかけて、液晶層厚調整層２１の傾斜領域２１ａが形成されている。図９（ｂ）に示すように、この傾斜領域２１ａの周縁部は、サブドット４１の周縁部に対して略相似形状とされ、長方形の四隅に丸面取りが施された形状となっている。さらに、各液晶層厚調整層２１の表面には、対向電極を挟んで、配向制御手段である突起１８が形成されている。この突起１８は、平面視略楕円形状の山形とされている。なお配向制御手段として、対向電極９にスリットを形成してもよい。

上述した第４実施形態の変形例でも、画素電極３１が複数のサブドット４１に分割され、サブドット４１ごとに液晶層厚調整層２１および突起１８を設けて配向制御を行う構成とているので、第４実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
加えて、第４実施形態の変形例では、１個の画素電極３１が２個のサブドット４１に分割されているので、３個のサブドットに分割されている第４実施形態と比べて、電極面積の減少を抑制することができる。したがって、開口率を向上させることができる。

なお、第４実施形態およびその変形例に係る液晶表示装置において、第３実施形態およびその変形例の構成を採用することも可能である。すなわち、第４実施形態およびその変形例では、観察者側に素子基板を配置し光源側にＣＦ基板を配置したが、第３実施形態のように、観察者側にＣＦ基板を配置し光源側に素子基板を配置するとともに、素子基板に反射板を形成することも可能である。また、第４実施形態およびその変形例ではＣＦ基板側に液晶層厚調整層を配置したが、第３実施形態の変形例のように素子基板側に配置することも可能である。

また、上記各実施形態の液晶表示装置では、スイッチング素子として薄膜ダイオード（Thin Film Diode、以下「ＴＦＤ」という）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を例にして説明したが、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）素子等の他のスイッチング素子を用いることも可能である。また、上記各実施形態の液晶表示装置では、素子基板側にデータ線を配置しＣＦ基板側に走査線を配置したが、これとは逆に素子基板側に走査線を配置しＣＦ基板側にデータ線を配置してもよい。

［電子機器］
図１０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。

ＴＦＤ素子を用いた液晶表示装置の等価回路図である。 ＴＦＤ素子を用いた液晶表示装置の表示領域を示す部分斜視図である。 第１実施形態に係る液晶表示装置の説明図である。 第１実施形態の変形例に係る液晶表示装置の説明図である。 第２実施形態に係る液晶表示装置の説明図である。 第３実施形態に係る液晶表示装置の説明図である。 第３実施形態の変形例に係る液晶表示装置の説明図である。 第４実施形態に係る液晶表示装置の説明図である。 第４実施形態の変形例に係る液晶表示装置の説明図である。 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 １８‥突起 ２１‥液晶層厚調整層 ２１ａ‥傾斜領域

Claims (3)

1. 一対の基板の間に液晶層を挟持してなり、
   前記基板と前記液晶層との間には、前記液晶層に電圧を印加する導電体が形成され、
   前記液晶層は、誘電率異方性が負の液晶分子で構成されるとともに、
   表示単位となるドット領域内に、反射表示領域および透過表示領域が設けられ、
   前記一対の基板のうち一方の基板と前記液晶層との間には、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が設けられ、
   前記反射表示領域から前記透過表示領域にかけて、前記液晶層厚調整層の傾斜領域が形成された液晶表示装置であって、
   前記ドット領域の略中央部に前記反射表示領域が設けられるとともに、前記ドット領域の周辺部に前記透過表示領域が設けられ、
   前記液晶層厚調整層の前記傾斜領域は、該液晶層厚調整層の全周に形成されるとともに、該液晶層厚調整層の該傾斜領域の周縁部は、長方形の四隅に丸面取りを施した形状となされ、
   前記反射表示領域における前記液晶層厚調整層の表面には、選択電圧印加により前記液晶分子を放射状に傾倒させる配向制御手段が設けられ、前記液晶層厚調整層が配置された前記一方の基板に対向する他方の前記基板と前記液晶層との間に設けられた前記導電体の周縁部は、前記液晶層厚調整層の前記傾斜領域の周縁部に対して、略相似形状とされていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記傾斜領域の傾斜角度は、５°以上６０°以下であ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または請求項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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