JP4656112B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものである。

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。
（３）透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が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（マルチドメイン）構造」を採用している点。
また、上記の文献では、液晶の倒れる方向を制御する配向制御手段として突起を用いているが、その他、電極にスリットを設けることにより電界を歪ませ、この電界の歪みで液晶の倒れる方向を制御することも知られている。

さらに、透過型液晶装置においても垂直配向モードを採用したものが知られている。具体的には、例えば１画素を複数のサブピクセルに分割し、各サブピクセルの中央に位置する対向基板に凸部を設けることで１画素をマルチドメイン化し、広視野角を実現する方法である（例えば、特許文献１参照）。その特徴は、以下の通りである。
（１）１画素を複数のサブピクセルに分割している点。
（２）サブピクセルの形状が回転対称（例えば、略円形、略四角形、略星形など）である点。
（３）（２）の形状に加えて、開口部の中心またはサブピクセルの中心に凸部を設けることで中心から放射状に液晶分子を配向させ、配向規制力を向上させている点。
（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ざらとしたしみ状のむらを防止している点。
特開２００２−２０２５１１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)

上記従来技術文献に記載の技術によれば、上記の構成（上下に配置したスリット、突起による斜め電界、もしくは突起形状からのプレチルトによる配向制御）を採用することによりマルチドメイン化することで広視野角ディスプレイを実現できるものの、これらの構成には原理的に以下の問題点がある。すなわち、上下両基板にスリット、突起などの配向制御手段を設けているために、配向制御手段の周辺の液晶分子の配向状態が他の領域と異なった状態となり、電圧印加時に光漏れを生じてコントラストが低下するという問題を有している。また配向制御手段として突起を設けている場合、突起高さを大きくするほど電圧印加時の配向制御性が良好なものとなり、応答速度も向上するが、光漏れが顕著に増大する。

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、垂直配向液晶の配向制御に伴うコントラスト低下を防止し、もって広視野角かつ高コントラストの高画質表示を実現した液晶表示装置を提供することを目的としている。

本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、一対の基板間に負の誘電異方性を有する液晶を含む液晶層を挟持してなる垂直配向モードの液晶表示装置であって、前記一対の基板の液晶層側に、液晶を駆動するための電極がそれぞれ形成されており、前記一対の基板のうち、一方の基板には、前記液晶の配向を制御する配向制御手段が設けられており、前記一対の基板のうち、他方の基板には、前記配向制御手段と平面的に重畳された金属膜からなる遮光手段と、透光性導電材料からなる前記電極とが、互いに接した状態で重ねて配置されていることを特徴とする。
この構成によれば、前記配向制御手段と平面的に重なる位置に遮光手段を設けているので、配向制御手段による液晶分子の斜め配向等に起因する漏れ光が、当該液晶表示装置の使用者に観察されるのを防止することができる。したがって、前記漏れ光によるコントラスト低下を効果的に防止でき、広視野角かつ高コントラストの表示を得ることができる。

本発明の液晶表示装置では、前記配向制御手段と前記遮光手段とが同一の基板に設けられていることが好ましい。このような構成とすることで、前記配向制御手段と遮光手段とを高精度に位置合わせすることができ、配向制御手段に起因する漏れ光をより効果的に遮光することができる。また、遮光手段の平面寸法は、配向制御手段に対する位置合わせ精度を考慮して配向制御手段よりやや大きく形成されるが、この構成では両者の位置合わせ精度が高くなるので、遮光手段の平面寸法を小さくでき、画素の開口率を向上させることができる。これにより明るい表示を得ることができるようになる。

本発明の液晶表示装置では、前記一対の基板のいずれかが、前記電極に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続された信号配線とを具備した素子基板であり、前記遮光手段が、前記素子基板に設けられるとともに、前記スイッチング素子又は信号配線の構成材料と同一の材料によって形成されている構成とすることができる。
このような構成とすることで、スイッチング素子の形成工程で前記遮光手段を同時に形成できるようになるので、従来に比して工程の負荷を増大させることなく表示コントラストの向上を実現できる。

本発明の液晶表示装置では、前記一対の基板のいずれかが、前記遮光手段を備えるとともに、複数の着色部を配列してなるカラーフィルタを備えており、前記遮光手段が、前記着色部を区画する遮光部材と同一の材料によって形成されている構成とすることもできる。
このような構成とすることで、前記遮光手段を、カラーフィルタに含まれる遮光部材と同工程で形成できるようになるので、カラーフィルタを具備した構成においても工程の負荷を増大させることなく高コントラストのカラー表示が得られる液晶表示装置を実現できる。

本発明の液晶表示装置では、１つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とが設けられ、前記両領域における液晶層厚が、当該ドット領域内に設けられた液晶層厚調整層によって互いに異ならされている構成とすることもできる。
すなわち本発明は、マルチギャップ方式の半透過反射型液晶表示装置にも適用することができる。この構成によれば、マルチギャップ方式により反射表示と透過表示の双方で良好な表示が得られるのに加え、前記遮光手段によって漏れ光によるコントラスト低下を効果的に防止できるので、高コントラスト、広視野角の反射表示及び透過表示が可能な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、前記配向制御手段が、前記電極上に形成された誘電体突起物、又は当該電極を一部切り欠いてなる電極開口部である構成とすることができる。
特に配向制御手段が誘電体突起である場合、黒表示時にも誘電体突起状の液晶分子が基板面に対して斜めに配向するため、漏れ光によるコントラスト低下が生じやすいが、本発明では前記遮光手段により効果的に前記漏れ光を遮断するので、良好なコントラストの表示を得ることができる。

本発明の液晶表示装置では、前記配向制御手段と前記液晶層を介して対向する電極が、当該液晶表示装置の１ドット領域内に、平面視で略円形状、略楕円形状、又は略多角形状の部位を有するものであってもよい。
このような構成とするならば、前記各形状の部位の辺端における電界の歪みによって、電圧印加時に各部位内で平面視略放射状の液晶ドメインを形成でき、全方位で高コントラストの表示が得られる液晶表示装置を提供することができる。

また係る構成においては、前記略円形状、略楕円形状、又は略多角形状の部位の平面視中央部に前記配向制御手段が配置されていることが好ましい。
このような構成とすれば、前記各形状の部位の中央部から略放射状に液晶分子が配向する液晶ドメインをドット領域内に形成でき、垂直配向液晶の配向不良によるしみ状のムラ等が生じるのを効果的に防止し、広い視角範囲で高コントラストの表示を得られる液晶表示装置を提供することができる。

次に本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対の基板間に初期配向が垂直配向を呈する液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、一方の前記基板上に、電極と、該電極に接続されたスイッチング素子と、該スイッチング素子に接続された信号配線とを形成する素子形成工程と、他方の前記基板上に少なくとも電極を形成する工程と、前記一対の基板のいずれかの電極に、前記液晶の配向状態を制御する配向制御手段を設ける工程とを含み、前記素子形成工程にて、前記一対の基板を対向配置した状態で前記配向制御手段と平面的に重畳配置される遮光手段を、前記スイッチング素子又は信号配線の構成部材とともに形成することを特徴とする。
この製造方法によれば、前記遮光手段を前記スイッチング素子の形成工程において、スイッチング素子の構成部材とともに形成するので、工程の負荷を増大させることなく高コントラストの液晶表示装置を製造することができる。

次に本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対の基板間に初期配向が垂直配向を呈する液晶層を挟持してなる液晶表示装置の製造方法であって、一方の前記基板上に、遮光部材により平面的に区画された複数の着色部を備えたカラーフィルタを形成するカラーフィルタ形成工程と、前記カラーフィルタ上に電極を形成する工程と、他方の前記基板上に少なくとも電極を形成する工程と、前記一対の基板のいずれかの電極に、前記液晶の配向状態を制御する配向制御手段を設ける工程と、を含み、前記カラーフィルタ形成工程にて、前記一対の基板を対向配置した状態で前記配向制御手段と平面的に重畳配置される遮光手段を、前記遮光部材とともに形成することを特徴とする。
この製造方法によれば、前記カラーフィルタ形成工程において、カラーフィルタを構成する遮光部材とともに前記遮光手段を形成するので、工程の負荷を増大させることなく高コントラストのカラー液晶表示装置を製造することができる。

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、表示不良がなく高画質で、また広視角表示が可能な表示部を具備した電子機器を提供することができる。

以下本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下で参照する各図面については、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、適宜縮尺を異ならせて表示している。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
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 FilmDiode, 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、特に透過表示を可能にした透過型液晶表示装置の例である。

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、走査線駆動回路１１０およ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、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により駆動され、データ線９はデータ線駆動回路１２０により駆動される。そして、走査線１３とデータ線９との交差点に対応して設けられた各ドット領域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側に接続されている構成としてもよい。

次に、図２は、液晶表示装置１００の電極構造を示す平面構成図である。図２に示すように、液晶表示装置１００では、図示上下方向に延びる走査線１３にＴＦＤ素子４０を介して接続された画素電極３１が平面視マトリクス状に配列形成されており、一方向（図示左右方向）に配列された一群の画素電極３１と平面的に重なるように短冊状の対向電極９（第２の電極）が設けられ、これらの対向電極９が平面視ストライプ状に配列されている。
上記対向電極９は上述したデータ線に相当し、走査線１３と交差する方向に延在している。本実施形態において、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、マトリクス状に配置された各ドット領域毎にＴＦＤ素子４０が備えられ、ドット領域毎に表示制御が可能な構造になっている。

図２では簡易的に各画素電極を略矩形状に図示したが、実際には後述するように３つの島状部とそれらを連結する連結部とを有している。ここで、ＴＦＤ素子４０は走査線１３と画素電極３１とを電気的に接続するスイッチング素子であって、ＴＦＤ素子４０は、タンタルを主成分とする第１電極と、タンタル酸化物を主成分とする絶縁膜と、クロムを主成分とする第２電極とを順に積層したＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）構造を具備して構成されている。そして、ＴＦＤ素子４０の第１電極が走査線１３に接続され、第２電極が画素電極３１に接続されている。

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は液晶表示装置１００の１ドット領域を示す図である。本実施形態の液晶表示装置１００は、液晶層を挟持して対向する一対の基板を具備しており、図３（ａ）は当該ドット領域を構成する一方の基板（上基板２５）の平面構成図、（ｂ）は、（ａ）図のＡ−Ａ’線に沿う位置に対応する断面構成図、（ｃ）は、他方の基板（下基板１０）の平面構成図である。
なお、図３に示したドット領域Ｄにはカラーフィルタが図示されていないが、カラーフィルタを備えた構成とする場合、１つのドット領域Ｄに対応して３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうちの異なる色の１つの着色部を設けるとともに、一組（ＲＧＢ）の着色部に対応する３つのドット領域Ｄにより赤色光、緑色光、及び青色光を混色して出力可能な１つの画素領域を形成する構成が採用できる。

本実施の形態の液晶表示装置１００は、図３（ｂ）に示すように、下基板１０とこれに対向配置された上基板２５（素子基板）との間に、初期配向状態が垂直配向状態を呈し、誘電異方性が負の液晶材料からなる液晶層５０が挟持された構成を備える。
上基板２５は、図３（ａ）に示すように、走査線１３と、走査線１３の延在方向（図示左右方向）に沿って配された画素電極３１と、走査線１３と画素電極３１とを接続する平面視鈎状の配線部１３ａと、画素電極３１の形成領域に所定間隔で配列された複数の略円形状の遮光部（遮光手段）３３ａ〜３３ｃと、を備えて構成されている。

図示は省略しているが、図３（ａ）に示す配線部１３ａと信号線１３との交点部分にＴＦＤ素子４０が設けられている。すなわち、本実施形態において、走査線１３は、例えばタンタルにより形成され、その表面にタンタル酸化物の絶縁膜が形成されたものとすることができ、鈎状の配線部１３ａを例えばクロムにより形成するとともに、前記絶縁膜を介して走査線１３に交差するように配置すれば、当該交点部分に前記ＴＦＤ素子４０を形成することができる。

図３（ｂ）に示す断面構造をみると、ガラスや石英等の透光性の基板本体１０Ａ上に、配線部１３ａと遮光部３３ａ〜３３ｃとが形成され、これらを覆って例えば酸化シリコンや樹脂材料からなる層間絶縁膜７１が形成されている。層間絶縁膜７１上に、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる画素電極３１が形成され、層間絶縁膜７１を貫通して遮光部３３ｃに達するコンタクトホールを介して遮光部３３ｃ（すなわちＴＦＤ素子４０）と画素電極３１とが電気的に接続されている。また画素電極３１上には、図示は省略したが、ポリイミド膜等からなる垂直配向膜が設けられており、液晶層５０の初期配向状態を垂直配向に維持する機能を奏する。この配向膜はラビング処理等の配向処理を施されていないものである。

画素電極３１は、図３（ａ）に示すように、走査線１３に沿って配列された３つの島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、隣接する島状部間を連結する連結部３９，３９とからなる。本実施形態では、このように複数の島状部を１つのドット領域Ｄ内に設けることで、各島状部３１ａ、３１ｂ、３１ｃに対応する領域にそれぞれ概略同形状の液晶ドメインを形成するようになっている。つまり、１ドット領域内に分割形成された３つのサブドット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を備えた構成となっている。

通常、３色カラーフィルタを備えた液晶表示装置では、１つのドット領域の縦横比が約３：１となるので、本実施形態のように、１つのドット領域Ｄに３つのサブドット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を設ける構成とするならば、１つのサブドット領域の形状を略円形状や略正多角形状とすることができ、視野角の対称性を良好なものとすることができる。前記サブドット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３（島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の形状は、図３では角部を丸めた略正方形状であるが、これに限らず、例えば円形状、楕円形状、その他の多角形状のものとすることができる。また係る島状部３１ａ〜３１ｃは、換言すれば、ドット領域Ｄの周縁部に、画素電極を切り欠いた電極スリットを設けた結果形成されたものということができる。

走査線１３から画素電極３１側へ鈎形に延びる配線部１３ａは、島状部３１ｃの中央部まで延出され、当該部分で円形状に拡径されて遮光部３３ｃを構成している。そして、層間絶縁膜７１を貫通して設けられたコンタクトホール７２を介して画素電極３１と電気的に接続されている。
また、図３（ａ）に示す他の遮光部３３ａ、３３ｂは、それぞれサブドット領域Ｓ１（島状部３１ａ）の中央部、及びサブドット領域Ｓ２（島状部３１ｂ）の中央部に配置されている。これらの遮光部３３ａ、３３ｂは、上記配線部１３ａと同層に同一材質を用いて形成されている。

一方、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を主体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層５０側）には、ＩＴＯ等の透光性導電材料からなる対向電極９が形成されており、対向電極９上には絶縁性の樹脂材料等からなる誘電体突起７３，７４，７５が突設されている。また図示は省略したが、対向電極９及び誘電体突起７３〜７５を覆うようにポリイミド等の垂直配向膜が形成されている。なお、図３（ｃ）に示す対向電極９は、実際には紙面上下方向に延びるストライプ状を成して形成されており、（ａ）図の上下方向に並ぶ複数のドット領域に共通の電極として機能する。

誘電体突起７３〜７５は、垂直配向モードの液晶層５０を構成する液晶分子の電圧印加時における配向方向を制御する配向制御手段を成すものであり、対向電極９上に所定の間隔で配列され、パネルを平面視したときに、上基板２５に形成された遮光部３３ａ〜３３ｃと平面的に重なる位置に配されている。

下基板１０の外面側（液晶層５０と反対側）に、位相差板１８と偏光板１９とが基板本体１０Ａ側から順に配設されており、上基板２５の外面側には、位相差板１６と偏光板１７とが基板本体２５Ａ側から順に配設されている。さらに、下基板１０の外側には、透過表示用光源となるバックライト（照明手段）１５が設けられている。

本実施の形態の液晶表示装置１００においては、各サブドット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の中央部にあたる下基板１０の内面に配向制御手段たる誘電体突起７３〜７５が設けられているので、誘電体突起７３〜７５の表面で液晶分子が傾斜して配向する（誘電体突起表面に対して垂直に配向する）。したがって電圧印加時に各サブドット領域Ｓ１〜Ｓ３では、誘電体突起を中心として放射状に液晶分子が配向する。また、上基板２５側では、島状部３１ａ〜３１ｃの辺端部における電界の歪みによって、それらの辺端に直交する向きに液晶分子が配向する。そして、これらの配向規制力によって、各サブドット領域Ｓ１〜Ｓ３の中央部から略放射状に液晶分子を配向させることができ、全方位で高コントラストの表示を得られるようになっている。
なお、誘電体突起７３〜７５の近傍においては、電圧印加時に液晶と誘電体突起との誘電率の差異に起因する電界の歪みが生じ、係る電界の歪みに起因する配向規制力によっても誘電体突起を中心とする放射状に液晶分子が配向される。

そして本実施形態では、上記誘電体突起７３〜７５と平面的に重なる位置に遮光部３３ａ〜３３ｃが設けられていることで、各島状部３１ａ〜３１ｃの中央部における光漏れを防止でき、これによりさらなるコントラストの向上を実現している。つまり、誘電体突起７３〜７５の表面では、液晶分子が基板面に対し斜め方向に配向しているために、透過光の偏光状態が他の領域からずれて光漏れが生じるが、係る漏れ光を遮光部３３ａ〜３３ｃで遮断することができる。

特に本実施の形態の場合、遮光部３３ａ〜３３ｃが、ＴＦＤ素子４０から延びる配線部１３ａと同一の工程で形成できるので、製造プロセスの複雑化や、工数の増加を伴うことなく表示コントラストを向上させることができる。また、誘電体突起７３〜７５の高さを増してもコントラストに影響しないので、誘電体突起の高さを増してによって液晶の応答性を改善することもできる。
さらに、先に記載のように遮光部３３ａ〜３３ｃは、配線部１３ａと同様クロムからなるものとされているので、基板本体２５Ａ側から遮光部３３ａ〜３３ｃに外光が入射するような状況であっても、上記クロム膜は低反射性の金属膜であるため、液晶表示装置の視認性を低下させることがない。

＜第１実施形態の変形例＞
上記実施の形態では、液晶表示装置１００として透過型の液晶表示装置を構成した場合について説明したが、本発明に係る液晶表示装置は、図４又は図５に示すような半透過反射型、あるいは反射型の液晶表示装置として構成することもできる。

［半透過反射型液晶表示装置］
まず、半透過反射型の液晶表示装置とした実施形態について図４を参照しつつ説明するが、図４に示す構成要素のうち、図１から図３の液晶表示装置１００と共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。また図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ先の実施形態における図３（ａ）〜（ｃ）に相当する図面である。

図４に示す液晶表示装置１００Ａは、液晶層５０を挟持して対向配置された上基板２５と下基板１０とを備え、下基板１０の外面側にバックライト１５が配設された構成を備えている。上基板２５の構成は先の液晶表示装置１００と共通であるが、下基板１０の構成が一部異なっている。すなわち、基板本体１０Ａの内面側に、アルミニウムや銀などの光反射性の金属膜からなる反射層７７と、アクリル樹脂等の樹脂材料からなる液晶層厚調整層７６とが形成されており、液晶層厚調整層７６上に対向電極９が設けられている。

反射層７７及び液晶層厚調整層７６は、ドット領域Ｄ内にて部分的に形成されており、より詳細には、反射層７７及び液晶層厚調整層７６は上基板２５側の画素電極３１のうち、島状部３１ｃ（サブドット領域Ｓ３）に対応する領域に形成されており、液晶層厚調整層７６の膜厚によって反射層７７の形成領域における液晶層５０の層厚（セルギャップ）が、他の領域（サブドット領域Ｓ１，Ｓ２）における液晶層厚よりも薄くなっている。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１００Ａは、マルチギャップ方式の半透過反射型液晶表示装置であり、反射層７７の形成領域に含まれるサブドット領域Ｓ３が反射表示領域とされ、残るサブドット領域Ｓ１及びＳ２が透過表示領域とされている。液晶層厚調整層７６の膜厚により調整される液晶層５０の層厚は、反射表示領域で例えば１．５μｍ程度であり、透過表示領域で例えば３μｍ程度である。

対向電極９上には、垂直配向液晶の配向制御手段を成す誘電体突起７３〜７５が設けられており、これらの誘電体突起は、図３に示した液晶表示装置と同様、画素電極３１の各島状部３１ａ〜３１ｃの中央部と対向する位置に設けられている。したがって、液晶表示装置１００Ａにおいても、誘電体突起７３〜７５と平面的に重なる位置に遮光部３３ａ〜３３ｃがそれぞれ配されており、誘電体突起７３〜７５に起因する漏れ光が観察者側（上基板２５の外側）へ射出されるのを防止し、高コントラストの透過表示及び反射表示を得られるようになっている。

上記液晶層厚調整層７６に起因する段差を成す透過表示領域と反射表示領域との境界領域は、図４（ｂ）に示すように斜面部７６ｓを形成しているが、本実施形態の液晶表示装置では、係る斜面部７６ｓが、島状部３１ｂと島状部３１ｃとを接続している連結部３９と平面的に重なるように配されている。このような構造を採用することで、斜面部７６ｓに起因する液晶分子の配向乱れが、主たる表示領域を成すサブドット領域Ｓ２，Ｓ３内に及ぶのを抑えることができ、高コントラストの表示を得られるようになっている。

また上記構成において、反射層７７を液晶層厚調整層７６の上側（液晶層側）に形成することもでき、この場合、反射表示における表示光が液晶層厚調整層を透過しないので、表示光の減衰や色付きを低減できるという利点がある。さらにこの構成では、反射層７７を対向電極９の一部として用いることもできる。
反射層７７又はその液晶層側には、反射層７７で反射された光を散乱させる手段を設けることが好ましい。具体的には、反射層７７の表面に微細な凹凸形状を付与したり、光散乱機能を有する光学素子を設けることで散乱機能を付与できる。この光散乱手段を設けることで、反射表示時における外光の正反射を防止でき、良好な視認性を得られる。

さらに、液晶層厚調整層７６を上基板２５側に設けた構成とすることもできる。また本実施形態では液晶層厚調整層７６及び反射層７７は、画素電極３１とＴＦＤ素子４０との導電接続部を有するサブドット領域Ｓ３に設けられているが、上記導電接続部が設けられていないサブドット領域Ｓ１ないしＳ２に液晶層厚調整層７６及び反射層７７を設けてもよい。

なお、本実施形態ではマルチギャップ方式の半透過反射型液晶表示装置を例示して説明したが、本発明は、液晶層厚調整層７６が設けない構成の半透過反射型液晶表示装置にも問題なく適用でき、漏れ光を防止することによってコントラストを向上させる効果を得られるのは勿論である。

［反射型液晶表示装置］
次に、図５を参照して、反射型の液晶表示装置とした実施形態について説明する。図５に示す構成要素のうち、図１から図３の液晶表示装置１００と共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。また図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ先の実施形態における図３（ａ）〜（ｃ）に相当する図面である。

図５に示す本実施形態の液晶表示装置１００Ｂは、液晶層５０を挟持して対向配置された上基板２５と下基板１０とを備えて構成されている。上基板２５の構成は先の液晶表示装置１００と共通であるが、下基板１０の構成が一部異なっている。すなわち、基板本体１０Ａの内面側に、アルミニウムや銀などの光反射性の金属膜からなる反射層７８が設けられ、反射層７８上に対向電極９が形成されている。また、基板本体１０Ａ外面側の位相差板や偏光板、及びパネル背面のバックライトは設けられていない。

上記構成を具備した液晶表示装置１００Ｂにおいても、下基板１０の誘電体突起７３〜７５と、上基板２５の遮光部３３ａ〜３３ｃとがそれぞれ平面的に重なって配置されているので、誘電体突起７３〜７５近傍での液晶分子の斜方配向による光漏れに起因するコントラスト低下を防止でき、広視野角、高コントラストの反射表示を得られるようになっている。

（第２の実施形態）
次に、図６を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、図１から図３に示した液晶表示装置１００と同様、垂直配向モードの透過型液晶表示装置であり、図６に示す構成要素のうち、図１から図３の液晶表示装置１００と共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。また図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ先の実施形態における図３（ａ）〜（ｃ）に相当する図面である。

図６に示す液晶表示装置２００は、液晶層５０を挟持して対向配置された上基板２５と下基板１０とを主体として構成されている。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、上基板２５は、透光性の基板本体２５Ａの内面側に、図示左右方向に延びる走査線１３と、走査線１３に沿って長手に配置された平面視略矩形状の画素電極３１と、走査線１３から画素電極３１に延びる配線部１３ａと、所定の間隔で画素電極３１上に配列形成された誘電体突起８３〜８５とを備えて構成されている。これらの誘電体突起８３〜８５は、先の実施形態に係る誘電体突起７３〜７５と同様、垂直配向モードの液晶の電圧印加時の配向状態を制御する配向制御手段として機能するものである。

図示は省略しているが、走査線１３と配線部１３ａとの交点部にＴＦＤ素子４０が形成されている。またこのＴＦＤ素子４０側から図示上側へ延びる配線部１３ａの先端部には、拡径部位が設けられ、後述の画素電極３１と導電接続されるコンタクト部１３ｃを形成している。図６（ｂ）に示すように、これら走査線１３及び配線部１３ａを覆って層間絶縁膜７１が形成されており、層間絶縁膜７１上に画素電極３１が形成されている。画素電極３１の一短辺端（右側辺端）からは、図示右側へ連結部８６が延出形成され、その先端部に拡幅部３１ｄが設けられており、前記層間絶縁膜７１を貫通して配線部１３ａのコンタクト部１３ｃに達するコンタクトホール８１を介して、前記拡幅部３１ｄとコンタクト部１３ｃとが電気的に接続される結果、配線部１３ａ（ＴＦＤ素子４０）と、画素電極３１とが電気的に接続されている。

一方、下基板１０は、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、透光性の基板本体１０Ａの内面側に、所定間隔で配列された平面視円形状の遮光部８８ａ〜８８ｃと、対向電極７９とを備えて構成されている。前記遮光部８８ａ〜８８ｃは、遮光性を具備した金属膜や樹脂膜をパターニングすることで形成できる。
対向電極７９は、ＩＴＯ等の透光性導電材料を用いて形成され、図示のドット領域Ｄ内に３つの平面視略矩形状の島状部７９ａ、７９ｂ、７９ｃを有している。これらの島状部７９ａ〜７９ｃは図示左右方向に延びる連結部７９ｒ、７９ｒを介して互いに電気的に接続されている。また各島状部７９ａ〜７９ｃから図示上下方向に延出された連結部７９ｄ…は、図示のドット領域と隣接するドット領域に設けられた島状部に接続されている。したがって対向電極７９は、全体として、上基板２５の走査線１３と直交する方向に延びる平面視略ストライプ状を成して形成されている。

このように対向電極７９がドット領域Ｄ内で複数の島状部７９ａ〜７９ｃに概略分割された構造を有しており、これらの島状部７９ａ〜７９ｃの中央部に、上基板２５の前記誘電体突起８３〜８５が各々対向配置されているので、本液晶表示装置２００は、電圧印加時に液晶分子を各島状部７９ａ〜７９ｃの中央部から略放射状に配向させることができるようになっている。すなわち、液晶表示装置２００では、各島状部７９ａ〜７９ｃの平面領域に対応して放射状の液晶ドメインを形成する３つのサブドット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が、１つのドット領域Ｄを形成する構成となっている。

なお、上基板２５の外面側には、位相差板１６と偏光板１７とが基板本体２５Ａ側から順に積層されており、下基板１０の外面側には、位相差板１８と偏光板１９とが順に積層されている。また、下基板１０の外側に、照明手段たるバックライト１５が配設されている。さらに、図示は省略したが、上基板２５の画素電極３１及び誘電体突起８３〜８５を覆って垂直配向膜が形成されており、下基板１０の対向電極７９上にも垂直配向膜が形成されている。

上記構成を備えた液晶表示装置２００では、図６（ｃ）に示すように上記遮光部８８ａ〜８８ｃは、それぞれ島状部７９ａ〜７９ｃの中央部に配置されている。そして、図６（ｂ）に示すように遮光部８８ａ〜８８ｃは、上基板２５の画素電極３１上に形成された誘電体突起８３〜８５と平面的に重なる位置に設けられている。これにより、本実施形態の液晶表示装置２００においても、液晶層５０側に突設された誘電体突起８３〜８５表面での液晶分子の斜方配向に起因する漏れ光を、遮光部８８ａ〜８８ｃによって効果的に遮ることができるので、高コントラスト、広視野角の表示を得られるようになっている。

図６ではカラーフィルタは図示されていないが、液晶表示装置２００はカラーフィルタを備えた構成とすることができる。通常、カラーフィルタは複雑な工程を経て形成される素子基板（上基板２５）側ではなく下基板１０側に形成される。この場合、例えば基板本体１０Ａ上に、画素電極３１に相当する平面寸法の着色部を配列形成するとともに、各着色部の間を遮光性の部材（ブラックマトリクス）により区画する。ブラックマトリクスは、黒色の樹脂膜や、複数の前記着色部を重畳して形成した樹脂膜、あるいは金属膜によって形成することができる。

そして、このように液晶表示装置２００をカラーフィルタを具備した構成とする場合に、基板本体１０Ａ上の遮光部材、すなわち上記ブラックマトリクスと遮光部８８ａ〜８８ｃとを同一工程で形成することとすれば、工程の複雑化や工数の増加を伴うことなく、表示の高コントラスト化を実現することができる。

（第３の実施形態）
次に、図７を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、図６に示した液晶表示装置２００と同様の基本構成を具備した垂直配向モードの透過型液晶表示装置である。したがって、図７に示す構成要素のうち、図６に記載の液晶表示装置２００と共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。また図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ先の実施形態における図６（ａ）〜（ｃ）に相当する図面である。

図７に示す液晶表示装置３００は、上基板２５側に遮光部３３ａ〜３３ｃが設けられている点で図６に示した液晶表示装置２００と異なっている。すなわち、図７（ａ）に示すように、上基板２５は、図示左右方向に延びる走査線１３と、走査線１３に沿って長手に配置された平面視略矩形状の画素電極３１と、走査線１３から画素電極３１に延びる配線部１３ａとを備えており、画素電極３１の形成領域内に所定の間隔で遮光部３３ａ〜３３ｃが形成されるとともに、これらの遮光部３３ａ〜３３ｃと平面的に重なる位置に誘電体突起８３〜８５が設けられている。これらの誘電体突起８３〜８５は、垂直配向モードの液晶の電圧印加時の配向状態を制御する配向制御手段として機能するものである。

図７（ｂ）に示す断面構造をみると、透光性の基板本体２５Ａ上に、配線部１３ａ、遮光部３３ａ〜３３ｃ等が形成されており、これらを覆う層間絶縁膜７１を介した上に画素電極３１が形成されている。そして、画素電極３１上に誘電体突起８３〜８５が形成されている。
なお、画素電極３１と配線部１３ａ（ＴＦＤ素子４０）との導電接続構造は図６に示した液晶表示装置２００と同様であり、ここでは説明を省略する。

本実施形態の液晶表示装置３００では、垂直配向液晶の配向制御手段たる誘電体突起８３〜８５と、これらの誘電体突起８３〜８５表面での液晶分子の斜方配向に起因する漏れ光を遮光する遮光部８８ａ〜８８ｃとがいずれも上基板２５に設けられているので、誘電体突起８３〜８５と遮光部８８ａ〜８８ｃとを高精度に位置合わせすることができ、より効果的に前記漏れ光を遮断することができるようになっている。また高い位置合わせ精度を得られることから、位置ずれを考慮して誘電体突起８３〜８５よりやや大きく形成される遮光部８８ａ〜８８ｃの平面寸法を小さくすることが可能になり、これによって画素の開口率を高め、表示輝度の向上を図ることができる。また上記遮光部８８ａ〜８８ｃは、配線部１３ａ、あるいは走査線１３と同一工程で形成することができるので、製造プロセスの複雑化や、工数の増加を伴うことなく表示コントラストを向上させることができる。
したがって本実施形態の液晶表示装置３００は、工程の負荷を増大させることなく製造可能であって、明るく、広視野角、高コントラストの表示が得られる液晶表示装置となっている。

（第４の実施形態）
次に、図８を参照して本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態の液晶表示装置は、図１から図３に示した液晶表示装置１００と同様、垂直配向モードの透過型液晶表示装置であり、図８に示す構成要素のうち、図１から図３の液晶表示装置１００と共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。また図８（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ先の実施形態における図３（ａ）〜（ｃ）に相当する図面である。

図８に示す液晶表示装置４００は、液晶層５０を挟持して対向配置された上基板２５と下基板１０とを主体として構成されている。図８（ａ）に示すように、上基板２５は、図示左右方向に延びる走査線１３と、走査線１３に沿って長手に配置された画素電極３１と、走査線１３から画素電極３１に鈎形に延びる配線部１３ａとを備えて構成されている。

画素電極３１は、第１実施形態と同様、平面視略矩形状の３つの島状部３１ａ〜３１ｃと、これらを電気的に接続する連結部３９，３９とを備えて構成されている。走査線１３と配線部１３ａとの交点部には図示略のＴＦＤ素子４０が設けられており、ＴＦＤ素子４０側から鈎形に延びた配線部１３ａの先端部が平面視円形状に拡径されてコンタクト部８９を形成している。コンタクト部８９は、画素電極３１の島状部３１ｃの中央部に配されている。図８（ｂ）に示す断面構造をみると、透光性の基板本体２５Ａの内面側に、配線部１３ａ、コンタクト部８９等が形成され、それらを覆う層間絶縁膜７１を介した上に画素電極３１が形成されている。そして、層間絶縁膜７１を貫通してコンタクト部８９に達するコンタクトホール７２を介して、画素電極３１とコンタクト部８９とが電気的に接続される結果、画素電極３１と配線部１３ａ（ＴＦＤ素子４０）とが電気的に接続されている。

一方、下基板１０は、図８（ｃ）に示すように、対向電極９と、この対向電極９の形成領域内に所定の間隔で配列された誘電体突起７３〜７５、及び遮光部８８ａ〜８８ｃを備えている。断面構造においては、透光性の基板本体１０Ａの内面側に、遮光部８８ａ〜８８ｃが形成され、これらの遮光部８８ａ〜８８ｃを覆うように対向電極９が形成されており、各遮光部８８ａ〜８８ｃと平面的に重なる位置の対向電極９上に、それぞれ誘電体突起７３〜７５が形成されている。誘電体突起７３〜７５は、垂直配向モードの液晶の電圧印加時の配向状態を制御する配向制御手段として機能するものである。

なお、図示は省略しているが、上基板２５の画素電極３１上と、下基板１０の対向電極９及び誘電体突起７３〜７５上には、垂直配向膜が形成されている。また上基板２５の外面側には基板本体側２５Ａから順に位相差板１６と偏光板１７とが積層され、下基板１０の外面側には基板本体１０Ａ側から順に位相差板１８と偏光板１９とが積層されている。下基板１０の外側（背面側）には照明手段たるバックライト１５が設けられている。

上記構成を具備した本実施形態の液晶表示装置４００では、下基板１０に誘電体突起７３〜７５と遮光部８８ａ〜８８ｃとが設けられているので、先の第３実施形態と同様、誘電体突起７３〜７５と遮光部８８ａ〜８８ｃとの位置合わせを高精度に行うことができ、誘電体突起７３〜７５に起因する漏れ光を効果的に遮光して高コントラストの表示を得られるようになっており、さらに高精度に位置合わせを行えることから、遮光部８８ａ〜８８ｃを小径化して画素開口率を高め、明るい表示を得られるようになっている。

また本実施形態では遮光部８８ａ〜８８ｃは画素電極９と基板本体１０Ａとの間に設けられているが、下基板１０にカラーフィルタを具備した構成とした場合には、先の第２実施形態と同様、遮光部８８ａ〜８８ｃを、カラーフィルタに設けられる遮光部材であるブラックマトリクスと同一の工程にて形成することができ、工程の負荷を増大させることなく高コントラストのカラー表示を得られる液晶表示装置を実現できる。

（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９は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図９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。このような携帯電話等の電子機器の表示部に、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた場合、広視野角かつ高コントラストの表示が可能な液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。

また本発明に係る液晶表示装置は、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、デジタルスチルカメラ、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るものである。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の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。例えば上記実施の形態では、平面視が円形の誘電体突起を設けた例を示したが、配向制御手段たる誘電体突起の形状や寸法等については、上記実施の形態に限ることなく適宜変更が可能である。また、ＴＦＤをスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用した例を示したが、スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置、コンタクトホールを持たないパッシブマトリクス型液晶表示装置などに本発明を適用することも可能である。

第１実施形態に係る液晶表示装置の等価回路図。 同、電極構造を示す平面構成図。 同、１ドット領域の構成を示す図。 同、半透過反射型の構成例における１ドット領域を示す図。 同、反射型の構成における１ドット領域を示す構成図。 第２実施形態に係る液晶表示装置の１ドット領域を示す構成図。 第３実施形態に係る液晶表示装置の１ドット領域を示す構成図。 第４実施形態に係る液晶表示装置の１ドット領域を示す構成図。 電子機器の一例を示す斜視構成図。

符号の説明

１００，１００Ａ，１００Ｂ，２００，３００，４００ 液晶表示装置、１０ 下基板、１５ バックライト（照明手段）、２５ 上基板、３１ 画素電極、３１ａ〜３１ｃ 島状部、３３ａ〜３３ｃ，８８ａ〜８８ｃ 遮光部（遮光手段）、３９ 連結部、４０ ＴＦＤ素子（スイッチング素子）、７３〜７５，８３〜８５ 誘電体突起（配向制御手段）、９，７９ 対向電極、７６ 液晶層厚調整層、７７，７８ 反射層、７９ａ〜７９ｃ 島状部、Ｓ１〜Ｓ３ サブドット領域、Ｄ ドット領域

Claims (2)

1. 一対の基板間に負の誘電異方性を有する液晶を含む液晶層を挟持してなる垂直配向モードの液晶表示装置であって、
   前記一対の基板の液晶層側に、液晶を駆動するための電極がそれぞれ形成されており、前記一対の基板のうち、一方の基板には、前記液晶の配向を制御する配向制御手段が設けられており、
   前記一対の基板のうち、他方の基板には、前記配向制御手段と平面的に重畳された金属膜からなる遮光手段と、透光性導電材料からなる前記電極とが、互いに接した状態で重ねて配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記配向制御手段が、前記電極上に形成された島状の誘電体突起物、又は当該電極を一部切り欠いてなる島状の電極開口部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。

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