JP2005257809A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画素内に複数の軸対称配向ドメインを有する液晶表示装置において液晶の配向を十分に安定化でき、従来と同等以上の表示品位が得られる液晶表示装置の提供。
【解決手段】 液晶表示装置は、第１電極１１１が形成された第１基板１１０ａと、第１電極１１１に対向する第２電極１３１が形成された第２基板１１０ｂと、第１電極１１１と第２電極１３１との間に介在する垂直配向型の液晶層１２０とを有する。第１電極１１１と第２電極１３１とにより複数の画素領域が規定されている。複数の画素領域のうち少なくとも１つの画素領域は、第１基板１１０ａ上に規則的に配置された誘電体構造物１１６によって、複数のサブ画素領域に分割される。サブ画素領域における液晶層１２０中の液晶分子は、第１電極１１１と第２電極１３１との間に所定の電圧を印加したとき、第１基板１１０ａの表面に垂直な軸を中心に軸対称配向する。
【選択図】 図２

Description

本発明は液晶表示装置に関する。特に、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯情報端末、携帯電話、車載用液晶ディスプレイ、デジタルカメラ、パソコン、アミューズメント機器、テレビなどに好適に用いられる液晶表示装置に関する。

情報インフラは日々進歩し、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、車載用ナビゲーション等の機器は人々の生活に深く浸透し、これら機器の大部分に液晶表示装置が採用されている。これらの液晶表示装置は、本体の扱う情報量の増加に伴い、より多くの情報を表示することが望まれ、高コントラスト、広視野角、高輝度、多色、高精細化への市場の要求が高まっている。

高コントラスト化および広視野角化を実現できる表示モードとして、垂直配向型液晶層を利用した垂直配向モードが注目されている。垂直配向型液晶層は、一般に、垂直配向膜と、誘電異方性が負の液晶材料とを用いて形成される。

例えば、特許文献１には、液晶層を介して画素電極に対向する対向電極に開口部を設け、開口部の周辺に斜め電界を発生させた液晶表示装置が開示されている。これにより、開口部内で垂直配向状態にある液晶分子を中心に周りの液晶分子が傾斜配向するので、視角特性が改善される。

しかしながら、特許文献１に記載されている構成では、画素内の全領域に斜め電界を形成することが難しく、その結果、電圧印加に対する液晶分子の応答が遅れる領域が画素内に発生し、残像現象が現れるという問題が生じる。

この問題を解決するために、特許文献２の液晶表示装置では、画素電極または対向電極に規則的に配列した開口部を設けることによって、液晶層の液晶分子が軸対称配向する複数のサブ絵素領域を各絵素領域に形成している。

さらに、特許文献３には、傾斜した側面を有する複数の凸部を画素内に規則的に設けることによって、凸部を中心に出現する放射状傾斜配向状態の液晶ドメインの配向状態を安定化する技術が開示されている。また、この文献には、凸部による配向規制力とともに、電極に設けた開口部による斜め電界を利用して液晶分子の配向を規制することによって、表示特性を改善できることが開示されている。

一方、近年、屋外または屋内のいずれにおいても高品位な表示が可能な液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献４および特許文献５）。この液晶表示装置は、透過反射両用型液晶表示装置（以下、単に「両用型液晶表示装置」ともいう。）と呼ばれ、画素内に反射モードで表示を行う反射領域と、透過モードで表示を行う透過領域とを有している。

現在市販されている両用型液晶表示装置は、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence ）モードやＴＮ（Twisted Nematic)モードなどが利用されている。上記特許文献３には、透過型液晶表示装置だけでなく、両用型液晶表示装置に適用した構成も開示されている。また、特許文献６には、垂直配向型液晶層を有する両用型液晶表示装置において、平坦化膜に形成した凹部により、透過領域の液晶を多軸配向させる一方、反射領域の液晶を一軸配向させる技術が開示されている。凹部は、例えば正八角形に形成され、液晶層を介して凹部に対向する位置に突起（凸部）またはスリット（電極開口部）が形成されている（例えば、特許文献６の図４および図１６を参照）。
特開平６−３０１０３６号公報 特開２０００−４７２１７号公報 特開２００３−１６７２５３号公報 特許第２９５５２７７号公報 米国特許第６１９５１４０号明細書 特開２００２−３５０８５３号公報

特許文献２および特許文献３に開示されている技術では、画素内に凸部または開口部を設けて複数の液晶ドメインを形成（すなわち、画素分割）することにより、液晶分子に対する配向規制力を強めている。しかし、本発明者らの検討によると、十分な配向規制力を得るためには、液晶層の両基板側（互いに対向する一対の基板の液晶層側の面）に、凸部や開口部などの配向制御構造を形成することが必要であり、製造工程が複雑になるという課題がある。また、画素内に配向規制構造を設けると、画素の実効開口率の低下を招くだけでなく、画素領域内の凸部の周辺から光漏れが発生するので、コントラスト比が低下することもある。さらに、配向規制構造を両方の基板に設ける場合には、基板のアライメントマージンの影響を受けるので、実効開口率の低下および／またはコントラスト比の低下はさらに顕著になる。

また、特許文献６に開示された技術では、多軸配向を制御するために凹部を設けるとともに、液晶層を介して凹部に対向する位置に凸部または電極開口部を配置することが必要となるので、上記特許文献２および特許文献３と同様の問題が発生する。

さらに、上記の各特許文献では、表示電極に開口部を設けて、所定の電圧を印加して発生する電界の効果により、液晶分子の電傾配向を規定している。この場合、液晶パネルを面押しした際に、パネル面を押した部分で乱れた配向状態が電極開口部により規定される電界によって固定されてしまう傾向があり、ざらつき感の発生や表示品位の低下を招くことがある。

本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであって、その目的の１つは、画素内に複数の軸対称配向ドメインを有する液晶表示装置であって、例えば表示画面を押圧した場合でも、乱れた軸対称配向が有効に復元して、ざらつき感などの表示不良を低減できる高い表示品位の液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、誘電体構造物によって、少なくとも１つの画素領域が複数のサブ画素領域に分割されている。またサブ画素領域における液晶層中の液晶分子は、電圧印加時において、軸対称配向する。

ある局面において、画素領域を実質的に囲む壁構造体が遮光領域に形成されている。上記の誘電体構造物と壁構造体は、一体的に形成され、あるいは同一の誘電体材料で構成されても良い。また、別のパターニング材料で構成されていても構わない。

本発明は、液晶パネルを押圧した際の配向乱れ後の不良配向による表示不良を抑制し、改善することを目的の１つとしている。この目的は、誘電体構造物や壁構造体により液晶配向ドメインの領域を分割することにより達成される。具体的には、表示画面を押圧して軸対称配向が崩れた場合にも、分割された液晶ドメインの周囲の壁構造体や誘電体構造物の作用により、液晶ドメインの周辺から配向の安定化が図られる。言い換えれば、乱れた配向を復元させる復元力を壁構造体や誘電体構造物が液晶ドメインに与える。なお、本明細書において「液晶ドメイン」とは、基板に垂直な１つの軸を中心に軸対称配向（放射状傾斜配向）をとる液晶層の領域を指す。

本発明は下記の請求項に記載された発明を包含する。

請求項１の発明：第１電極が形成された第１基板と、前記第１電極に対向する第２電極が形成された第２基板と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在する垂直配向型の液晶層とを有し、前記第１電極と前記第２電極とにより複数の画素領域が規定された液晶表示装置であって、前記複数の画素領域のうち少なくとも１つの画素領域は、前記第１基板上に規則的に配置された誘電体構造物によって、複数のサブ画素領域に分割され、前記サブ画素領域における前記液晶層中の液晶分子は、前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加したとき、前記第１基板の表面に垂直な軸を中心に軸対称配向する液晶表示装置。

請求項２の発明：前記画素領域は平面視において遮光領域に囲まれ、前記遮光領域内における前記第１基板の前記液晶層側に、前記画素領域を実質的に囲む壁構造体をさらに有する、請求項１に記載の液晶表示装置。

請求項３の発明：前記第１電極および／または前記第２電極は、前記サブ画素領域内に形成された開口部を有しており、前記電圧を印加したとき、前記垂直軸が前記開口部内またはその近傍に形成される、請求項１または２に記載の液晶表示装置。

請求項４の発明：前記画素領域は平面視において遮光領域に囲まれ、前記液晶層の厚さを規定する支持体が前記遮光領域内に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

請求項５の発明：前記第１電極は透明電極と反射電極とを有し、前記複数のサブ画素領域が、少なくとも１つのサブ画素領域が透過領域であり、少なくとも１つのサブ画素領域が反射領域である、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

請求項６の発明：前記透過領域内における前記液晶層の厚さをｄｔ、前記反射領域内における前記液晶層の厚さをｄｒとすると、０．３ｄｔ＜ｄｒ＜０．７ｄｔの関係を満足する、請求項５に記載の液晶表示装置。

請求項７の発明：前記反射領域における前記第２基板の前記液晶層側に、透明誘電体層をさらに有する、請求項５または６に記載の液晶表示装置。

請求項８の発明：前記透明誘電体層は光を散乱する機能を有する、請求項７に記載の液晶表示装置。

請求項９の発明：前記第２基板はカラーフィルタ層をさらに有し、前記反射領域における前記カラーフィルタ層の光学濃度が前記透過領域における前記カラーフィルタ層の光学濃度よりも小さい、請求項５から８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

請求項１０の発明：前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向して配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの二軸性光学異方性媒体層（例えば二軸性位相差板）をさらに有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

請求項１１の発明：前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向して配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの一軸性光学異方性媒体層（例えば一軸性位相差板）をさらに有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

請求項１２の発明：前記画素領域は、平面視において、一対の長辺と一対の短辺からなる矩形状であり、少なくとも一対の前記誘電体構造物によって、前記複数のサブ画素領域に分割され、前記一対の前記誘電体構造物は、前記画素領域の前記一対の長辺近傍から互いに近接する方向に延び、かつ短手方向に並んでいる、請求項１から１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

〔動作原理〕
図１を参照しながら、垂直配向型液晶層を有する本発明の液晶表示装置が優れた広視野角特性を有する理由を説明する。図１は、画素電極６の周辺に設けた誘電体構造物２３や壁構造体などによる配向規制力の作用を説明するための図であり、図１（ａ）は電圧無印加時の液晶分子の配向状態を、図１（ｂ）は電圧印加時の液晶分子の配向状態をそれぞれ模式的に示した図である。なお、図１（ｂ）では中間調を表示している状態を示している。

図１に示した液晶表示装置は、透明基板１上に、絶縁膜層６、誘電体構造物２３や壁構造体を有する画素電極６および垂直配向膜２２が順次形成された構造を有する。他方の透明基板１７上には、カラーフィルタ層１８、対向電極１９および垂直配向膜３２が順次形成されている。両基板間に設けられた液晶層２０は、負の誘電異方性を有する液晶分子２１を含む。なお、図１（ａ）および（ｂ）では示されていないが、誘電体構造物２３も垂直配向膜２２で覆われている。

図１（ａ）に示すように、電圧無印加時には、液晶分子２１は垂直配向膜２２，３２の配向規制力により基板表面に対して略垂直に配向する。一方、電圧印加時には、図１（ｂ）に示すように、誘電異方性が負の液晶分子２１は分子長軸が電気力線に対して垂直になろうとし、電界の影響による等電位線に沿った方向（等電位線に平行) に傾斜するので、電界の傾斜方向に傾斜した液晶分子２１の配向にしたがって、また誘電体構造物２３の段差側面近傍または壁構造体の段差側面近傍で傾斜した液晶分子の配向にしたがって、軸対称配向ドメインが形成される。この軸対称配向ドメイン内では、液晶ダイレクタが全方位（基板面内の方位）に配向しているので、視野角特性が優れる。

本発明では、液晶ドメインの周辺の少なくとも一部に壁構造体や誘電体構造物が配置されている。これにより、壁構造体の側面や誘電体構造物の側面で液晶分子の傾斜配向が安定化されると共に、壁構造体や誘電体構造物の作用により、パネル面を押圧しても配向乱れに伴う不良配向を低減できる。具体的には、スリット電極に電圧を印加した場合に発生する電界作用により液晶分子の電傾方向を規制する従来の方法に比べて、液晶ドメイン中の液晶分子の配向の乱れが少なく、乱れた軸対称配向ドメインを有効に復元する。したがって、ざらつきが大幅に改善できるという特長を有する。

なお、本発明における壁構造体や誘電体構造物は、感光性樹脂を用いたフォトリソグラフィ工程を経て所定の位置に規則的にパターニング形成することで配置される。本発明では、壁構造体と誘電体構造物は、同一の材料を用いて形成しても良く、また必要に応じて異なる材料を用いて形成することも可能である。

本発明のある局面において、第１電極（例えば画素電極）と第２電極により複数の画素領域が規定されている。複数の画素領域のうち少なくとも１つの画素領域は、規則的に配置された誘電体構造物や遮光領域上に形成された壁構造体によって、複数のサブ画素領域に分割されている。サブ画素領域における液晶層（液晶ドメイン）に含まれる液晶分子は、誘電体構造物の段差側面や壁構造体の段差側面によって、電圧印加時に傾斜方向が規定されて、軸対称配向をとる。液晶ドメインの周囲のうち少なくとも一部を誘電体構造物や壁構造体が取り囲むことで、パネル面の押圧に対して、配向状態の変化を抑えることが可能となる。また軸位置のばらつきや軸対称配向の変化に伴う表示品位の劣化を防ぐことができる。特に、壁構造体を遮光領域内に設けることによって、画素の実効開口率の低下を防ぐことができる。さらに、画素領域内に壁構造体を設けた場合に生じる光漏れを防ぐことができるので、コントラスト比の低下を抑えることができる。したがって、表示品位を犠牲にすることがない。

本発明の他の局面において、第１電極および／または前記第２電極が、サブ画素領域内の所定の位置に規則的に配置された開口部を有する。この開口部は、軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用するので、軸対称配向がより安定化する。

本発明を両用型液晶表示装置に適用する場合、透過領域と反射領域との境界近傍に誘電体構造物を配置することにより、透過領域と反射領域の各液晶ドメインが分割され、より簡便に配向状態を安定化することができる。

本発明によると、軸対称配向（放射状傾斜配向）を有する液晶ドメインの配向の安定性を高めることができるので、従来の広視角特性を有する液晶表示装置の表示品位をさらに向上させることができる。また外力により軸対称配向が崩れても、例えば表示画面を押圧して軸対称配向が乱れても、軸対称配向が有効に復元する。したがって、ざらつき感などの表示不良を低減できる高い表示品位の液晶表示装置が提供される。さらに優れた表示品位の液晶表示装置を比較的簡単な構成で実現できるので、容易に製造することができる。

以下に、図面を参照しながら本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を具体的に説明する。以下の実施形態では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。しかし本発明はこれに限られず、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置や単純マトリクス型液晶表示装置にも適用することができる。また、以下の実施形態では、透過型液晶表示装置および両用型液晶表示装置を例示するが、本発明はこれに限られず、反射型液晶表示装置やハーフミラーなどの半透過膜を用いた半透過型液晶表示装置にも適用することができる。

なお、本明細書において、表示の最小単位である「画素」に対応する液晶表示装置の領域を「画素領域」と呼ぶ。カラー液晶表示装置においては、例えば赤、緑および青の３つの「画素」から１つの「絵素」が構成される。アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、画素電極と画素電極に対向して配置された対向電極とが画素領域を規定する。また、単純マトリクス型液晶表示装置においては、ストライプ状に設けられる列電極と、列電極と交差して設けられる行電極とが互いに交差するそれぞれの領域が画素領域を規定する。なお、ブラックマトリクスなどの遮光層が設けられる構成においては、厳密には、表示すべき状態に応じて電圧が印加される領域のうち、ブラックマトリクスの開口部に対応する領域が画素領域に対応する。

（実施形態１：透過型液晶表示装置）
本実施形態の透過型液晶表示装置１００の構成について図２を参照しながら説明する。図２は、透過型液晶表示装置１００が有する１つの画素の構成を模式的に示す図であり、図２（ａ）は基板法線方向から見た上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中の２Ｂ−２Ｂ’線に沿った断面図である。

液晶表示装置１００は、透明基板（例えばガラス基板）１１０ａと、透明基板１１０ａに対向するように設けられた透明基板１１０ｂと、一対の透明基板１１０ａ，１１０ｂの間に設けられた垂直配向型の液晶層１２０とを有する。液晶層１２０に接する両基板１１０ａ，１１０ｂの各面には垂直配向膜（不図示）が設けられており、電圧無印加時には、液晶層１２０中の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層１２０は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤をさらに含む。

液晶表示装置１００は、透明基板１１０ａ上に形成された画素電極１１１と、透明基板１１０ｂ上に形成された対向電極１３１とを有し、画素電極１１１と対向電極１３１と液晶層１２０とが画素を規定する。本実施形態では、画素電極１１１および対向電極１３１のいずれも例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などの透明導電膜で形成されている。なお、典型的には、透明基板１１０ｂの液晶層１２０側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ１３０（複数色のカラーフィルタを総括してカラーフィルタ層１３０ということもある。）と、隣接するカラーフィルタ１３０の間に設けられるブラックマトリクス（遮光層）１３２とが形成され、これらの上に対向電極１３１が形成される。ただし、対向電極１３１上（液晶層１２０側）にカラーフィルタ層１３０やブラックマトリクス１３２を形成しても良い。

本実施形態では、画素電極１１１と対向電極１３１とによって、平面視において（基板法線方向から見て）、一対の長辺と一対の短辺からなる矩形状の画素領域が規定される。透明基板１１０ａ上の画素領域の周辺には、画素領域を実質的に囲む壁構造体１１５と一対の誘電体構造物１１６が形成されている。一対の誘電体構造物１１６は、画素領域の長辺の略中央に短手方向（短辺が延びる方向）に並んで形成され、画素領域の長辺近傍（壁構造体１１５の内側面）から互いに近接する方向に延びている。各誘電体構造物１１６の長さ（短手方向に延びる距離）は、それぞれ画素領域の短辺の長さの約１／３以下である。ただし、誘電体構造物１１６の長さは５μｍ以上であることが好ましい。誘電体構造物１１６の長さが５μｍ未満の場合、誘電体構造物１１６による分割効果が小さくなり、配向規制力が低下するおそれがある。壁構造体１１５および誘電体構造物１１６の高さは、液晶材料の注入のし易さからセル厚（基板間１１０ａ，１１０ｂの距離または液晶層１２０の厚さ）の半分以下であることが好ましい。また、壁構造体１１５および誘電体構造物１１６の高さが０．５μｍ未満になると、配向規制力が低下するので、表示のコントラスト比を低下させることがある。したがって、壁構造体１１５および誘電体構造物１１６の高さは０．５μｍ以上であることが好ましい。壁構造体１１５と一対の誘電体構造物１１６によって、画素領域が２つのサブ画素領域に分割される。言い換えれば、画素領域における液晶層１２０が２つの液晶ドメインに分割される。

本実施形態では、画素電極１１１は所定の位置に形成された２つの開口部１１４を有している。具体的には、各サブ画素領域の略中央に開口部１１４が設けられている。液晶層１２０に所定の電圧を印加すると、それぞれが軸対称配向を呈する２つの液晶ドメイン（サブ画素領域）が形成される。これら液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、開口部１１４内またはその近傍に形成される。言い換えれば、画素電極１１１に設けた開口部１１４が軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用する。

さらに、誘電体構造物１１６の段差側面１１６ａや壁構造体１１５の段差側面１１５ａを利用することにより、液晶分子の傾斜方向が規定されると共に、サブ画素領域で安定な軸対称配向ドメインが形成される。画素領域内に誘電体構造物１１６を配置する場合には、誘電体構造物１１６近傍での光漏れによるコントラスト低下を防ぐために、少なくとも誘電体構造物１１６の形成領域、好ましくは誘電体構造物１１６の形成領域およびその近傍領域に遮光部を形成する。遮光部は、ブラックマトリクスに限らず、例えば補助容量配線などの光を透過しない要素でも良い。また、軸対称配向ドメインの安定化を図るために、誘電体構造物１１６の周辺の画素電極１１１に切欠き部１１３を設けても良い。これにより、電圧印加時の斜め電界による電傾効果を併せて利用することができる。

軸対称配向ドメインの中心軸を固定するために設ける開口部１１４の形状は、例示したように円形であることが好ましいがこれに限られない。ただし、全方位的にほぼ等しい配向規制力を発揮させるためには、４角形以上の多角形であることが好ましく、正多角形であることがさらに好ましい。

本実施形態の液晶表示装置１００は、隣接する画素の間に遮光領域を有する。言い換えれば、画素領域は平面視において遮光領域に囲まれている。この遮光領域内の透明基板１１０ａ上に壁構造体１１５が形成されている。遮光領域とは、透明基板１１０ａ上の画素電極１１１の周辺に形成される、表示に寄与しない領域である。例えば透明基板１１０ａ上に形成されたＴＦＴやゲート信号配線、ソース信号配線などにより遮光される領域、さらに透明基板１１０ｂ上に形成されたブラックマトリクスによって遮光される領域である。遮光領域は表示に寄与しないので、遮光領域内に形成された壁構造体１１５は表示に悪影響を及ぼさない。

本実施形態で示した壁構造体１１５は、画素領域を包囲する連続した壁として設けられているが、これに限定されない。壁構造体１１５は、画素領域を実質的に囲むものであれば良く、例えば複数の壁に分断されていても良い。壁構造体１１５は、液晶ドメイン（画素領域）を規定するので、ある程度の長さを有することが好ましい。例えば、壁構造体１１５を複数の壁で構成した場合、個々の壁の長さは、隣接する壁の間の距離よりも長いことが好ましい。

液晶層１２０の厚さ（セルギャップともいう。）ｄｔを規定するための支持体１３３を遮光領域（ここではブラックマトリクス１３２によって規定される領域）に形成すれば、表示品位を低下させないので好ましい。支持体１３３は、透明基板１１０ａ，１１０ｂのうちいずれか一方の基板に形成すれば良く、図２に例示したように、遮光領域に設けられた壁構造体１１５上に設ける場合に限られない。壁構造体１１５上に支持体１３３を形成する場合は、壁構造体１１５の高さと支持体１３３の高さとの和が液晶層１２０の厚さｄｔと略等しくなるように設定される。壁構造体１１５が形成されていない領域に支持体１３３を設ける場合には、支持体１３３の高さが液晶層１２０の厚さｄｔと略等しくなるように設定される。

本実施形態の液晶表示装置１００は、フォトリソグラフィ法などの一般的な手法を用いて製造することができる。例えば、壁構造体１１５、誘電体構造物１１６および支持体１３３は、以下の手順により製造することができる。まず、フォトリソグラフィ法により、基板１１０ａ上に、ＴＦＴ、ゲート信号配線、ソース信号配線、開口部１１４を有する画素電極１１１などを形成した後に、感光性樹脂膜を形成する。感光性樹脂膜をパターニングして、壁構造体１１５および誘電体構造物１１６を形成する。さらに感光性樹脂を用いてフォトリソグラフィ工程により支持体１３３を形成する。その後、画素電極１１１、壁構造体１１５および誘電体構造物１１６を覆う垂直配向膜（不図示）を形成する。

本実施形態の液晶表示装置１００によれば、画素電極１１１と対向電極１３１との間に所定の電圧（閾値電圧以上の電圧）を印加すると、２つの開口部１１４内またはその近傍にそれぞれの中心軸が安定化された２つの軸対称配向が形成される。画素電極１１１の長手方向の中央部に設けた一対の誘電体構造物１１６は、長手方向に隣接する分割された２つの液晶ドメイン内の液晶分子が倒れる方向を規定する。壁構造体１１５は画素電極１１１の周辺や誘電体構造物１１６に近接して形成されている。誘電体構造物１１６と壁構造体１１５との相乗効果により、画素領域内において壁構造体１１５近傍の液晶分子が傾斜する方向が規定される。開口部１１４、誘電体構造物１１６および壁構造体１１５による配向規制力が協同的に作用し、液晶ドメインの配向を安定化すると考えられる。

なお、透明基板１１０ａの液晶層１２０側には、例えばＴＦＴなどのアクティブ素子およびＴＦＴに接続されたゲート配線およびソース配線などの回路要素（いずれも不図示）が設けられる。また、透明基板１１０ａ、透明基板１１０ａ上に形成された回路要素、上述した画素電極１１１、壁構造体１１５、支持体１３３および配向膜などをまとめてアクティブマトリクス基板ということがある。一方、透明基板１１０ｂ、透明基板１１０ｂ上に形成されたカラーフィルタ層１３０、ブラックマトリクス１３２、対向電極１３１および配向膜などをまとめて対向基板またはカラーフィルタ基板ということがある。

また、上記の説明では省略したが、液晶表示装置１００は、透明基板１１０ａおよび１１０ｂを介して互いに対向するように配置された一対の偏光板をさらに有する。一対の偏光板は、典型的には透過軸が互いに直交するように配置される。さらに、後述するように、透明基板１１０ａおよび／または透明基板１１０ｂと前記一対の偏光板との間に、二軸性光学異方性媒体層または一軸性光学異方性媒体層を設けても良い。

（実施形態２：両用型液晶表示装置）
図３を参照しながら、本実施形態の両用型液晶表示装置２００の構成を説明する。図３は、両用型液晶表示装置２００が有する１つの画素の構成を模式的に示す図であり、図３（ａ）は基板法線方向から見た上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った断面図である。

液晶表示装置２００は、透明基板（例えばガラス基板）２１０ａと、透明基板２１０ａに対向するように設けられた透明基板２１０ｂと、一対の透明基板２１０ａ，２１０ｂの間に設けられた垂直配向型の液晶層２２０とを有する。液晶層２２０に接する両基板２１０ａ，２１０ｂの各面には垂直配向膜（不図示）が設けられており、電圧無印加時には、液晶層２２０中の液晶分子は、垂直配向膜の表面に対して略垂直に配向している。液晶層２２０は、誘電異方性が負のネマティック液晶材料を含み、必要に応じて、カイラル剤をさらに含む。

液晶表示装置２００は、透明基板２１０ａ上に形成された画素電極２１１と、透明基板２１０ｂ上に形成された対向電極２３１とを有し、画素電極２１１と対向電極２３１と液晶層２２０とが画素を規定する。透明基板２１０ａ上には、後述するＴＦＴなどの回路要素が形成されている。透明基板２１０ａおよびこの上に形成された構成要素をまとめてアクティブマトリクス基板２１０ａということがある。

また、典型的には、透明基板２１０ｂの液晶層２２０側には、画素に対応して設けられるカラーフィルタ２３０（複数色のカラーフィルタを総括してカラーフィルタ層２３０ということもある。）と、隣接するカラーフィルタ２３０の間に設けられるブラックマトリクス（遮光層）２３２とが形成され、これらの上に対向電極２３１が形成される。ただし、対向電極２３１上（液晶層１２０側）にカラーフィルタ層２３０やブラックマトリクス２３２を形成しても良い。透明基板２１０ｂおよびこの上に形成された構成要素をまとめて対向基板（カラーフィルタ基板）２１０ｂということがある。

本実施形態では、画素電極２１１は透明導電膜（例えばＩＴＯ膜）から形成された透明電極２１１ａと、金属膜（例えば、Ａｌ層、Ａｌを含む合金層またはこれらのいずれかを含む積層膜）から形成された反射電極２１１ｂとを有する。その結果、画素領域は、透明電極２１１ａによって規定される透過領域Ａと、反射電極２１１ｂによって規定される反射領域Ｂとを含む。透過領域Ａは透過モードで表示を行い、反射領域Ｂは反射モードで表示を行う。

本実施形態では、画素電極２１１と対向電極２３１とによって、平面視において、一対の長辺と一対の短辺からなる矩形状の画素領域が規定される。透明基板２１０ａ上の画素領域の周辺には、画素領域を実質的に囲む壁構造体２１５と二組の誘電体構造物２１６，２１７が形成されている。二組の誘電体構造物２１６，２１７は、画素領域の各長辺を三等分する位置に配置され、各組の誘電体構造物２１６，２１７が短手方向（短辺が延びる方向）に並んでいる。また各組の誘電体構造物２１６，２１７は、画素領域の長辺近傍（壁構造体２１５の内側面）から互いに近接する方向に延びている。実施形態１と同様に、透明基板２１０ａ上の画素領域の周辺には、画素領域を実質的に囲む壁構造体２１５が形成されている。各誘電体構造物の長さ、誘電体構造物２１６，２１７および壁構造体１１５の高さは、実施形態１と同様である。壁構造体２１５と二組の誘電体構造物２１６，２１７によって、画素領域が３つのサブ画素領域に分割される。言い換えれば、画素領域における液晶層２２０が３つの液晶ドメインに分割される。３つのサブ画素領域のうち２つのサブ画素領域が透過領域Ａであり、１つのサブ画素領域が反射領域Ｂである。本実施形態では、２つの透過領域Ａが１つのサブ画素領域を平面視において長手方向に挟んでいる。

本実施形態では、画素電極２１１は、所定の位置に形成された３つの開口部２１４（透過領域Ａに２つ、反射領域Ｂに１つ（不図示) ）を有している。具体的には、各サブ画素領域の略中央に開口部２１４が設けられている。液晶層２２０に所定の電圧を印加すると、それぞれが軸対称配向を呈する３つの液晶ドメイン（サブ画素領域）が形成される。これら液晶ドメインのそれぞれの軸対称配向の中心軸は、開口部２１４内またはその近傍に形成される。言い換えれば、画素電極２１１に設けた開口部２１４が軸対称配向の中心軸の位置を固定するように作用する。

さらに、誘電体構造物２１６の段差側面２１６ａや壁構造体２１５の段差側面２１５ａを利用することにより、液晶分子の傾斜方向が規定されると共に、サブ画素領域で安定な軸対称配向ドメインが形成される。画素領域内に誘電体構造物２１６，２１７を配置する場合には、誘電体構造物２１６近傍での光漏れによるコントラスト低下を防ぐために、少なくとも誘電体構造物２１６の形成領域、好ましくは誘電体構造物２１６の形成領域およびその近傍領域に遮光部を形成する。遮光部は、ブラックマトリクスに限らず、例えば補助容量配線などの光を透過しない要素でも良い。また、軸対称配向ドメインの安定化を図るために、誘電体構造物２１６の周辺の画素電極２１１に切欠き部（不図示）を設けても良い。これにより、電圧印加時の斜め電界による電傾効果を併せて利用することができる。

本実施形態では、１画素の表示領域において、透過表示領域Ａと反射表示領域Ｂとを交互に配置して、対応する画素電極を形成している。加えて、透過領域Ａと反射領域Ｂとの境界近傍の画素分割領域部には二組の誘電体構造物２１６，２１７を配置して、液晶分割領域を形成する。このことにより、透過領域Ａに２つの液晶ドメインが形成され、反射領域Ｂに１つの液晶ドメインが形成される。ただし本実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明はこれに限定されない。個々の液晶ドメインは略正方形の形状にすることが、視野角特性および配向の安定性の観点から好ましい。

図４は、本実施形態および従来例による軸対称配向状態を観察したときの概略図である。図４（ａ）は表示面を押圧する前の定常状態での液晶ドメイン配向の概略図であり、図４（ｂ）は従来例による画素分割配置のパネルでの押圧後の配向概略図であり、図４（ｃ）は本実施形態による画素分割配置のパネルでの押圧後の配向概略図である。なお、図４（ｃ）中の楕円は、誘電体構造物が存在することを表している。

本実施形態では、透過表示領域Ａと反射表示領域Ｂとを交互（互いに隣同士）に配置させ、誘電体構造物や壁構造体（不図示）で画素領域内の液晶層を３分割して、３つの液晶ドメインを形成させている。この場合には、各液晶ドメインが誘電体構造物や壁構造体で均一に分割されるので、パネル面を押圧した場合にも、一時的に乱れた軸対称配向状態が隣接する画素間に出現することを抑制し、元の良好な軸対称配向状態に復元する。したがって、例えば、１つの画素領域を３分割し、透過表示領域／透過表示領域／反射表示領域のように透過表示領域を隣接して配置した図４（ｂ）のような場合に比べて、一時的に非対称に乱れた軸対称配向状態が直ぐに復元して、元の安定な軸対称配向に戻ることが確認された。

本実施形態の液晶表示装置２００は、隣接する画素の間に遮光領域を有する。言い換えれば、画素領域は平面視において遮光領域に囲まれている。この遮光領域内の透明基板２１０ａ上に壁構造体２１５が形成されている。遮光領域は表示に寄与しないので、遮光領域内に形成された壁構造体２１５は表示に悪影響を及ぼさない。

本実施形態で示した壁構造体２１５は、画素領域を包囲する連続した壁として設けられているが、これに限定されない。壁構造体２１５は、画素領域を実質的に囲むものであれば良く、例えば複数の壁に分断されていても良い。壁構造体２１５は、液晶ドメイン（画素領域）を規定するので、ある程度の長さを有することが好ましい。例えば、壁構造体２１５を複数の壁で構成した場合、個々の壁の長さは、隣接する壁の間の距離よりも長いことが好ましい。

液晶層２２０の厚さ（セルギャップともいう。）ｄｔを規定するための支持体２３３を遮光領域（ここではブラックマトリクス２３２によって規定される領域）に形成すれば、表示品位を低下させないので好ましい。支持体２３３は、透明基板２１０ａ，２１０ｂのうちいずれか一方の基板に形成すれば良く、図３に例示したように、遮光領域に設けられた壁構造体２１５上に設ける場合に限られない。壁構造体２１５上に支持体２３３を形成する場合は、壁構造体２１５の高さと支持体２３３の高さとの和が液晶層２２０の厚さと略等しくなるように設定される。壁構造体２１５が形成されていない領域に支持体２３３を設ける場合には、支持体２３３の高さが液晶層２２０の厚さｄｔと略等しくなるように設定される。

本実施形態の液晶表示装置２００によれば、画素電極２１１と対向電極２３１との間に所定の電圧（閾値電圧以上の電圧）を印加すると、３つの開口部２１４内またはその近傍にそれぞれの中心軸が安定化された３つの軸対称配向が形成される。画素電極２１１に設けた誘電体構造物２１６や壁構造体２１５で区切られた領域で液晶分子の傾斜方向が規定され、液晶ドメインが分割されて形成される。

次に、透過モードの表示と反射モードの表示の両方を行うことができる両用型液晶表示装置２００に特有の好ましい構成を説明する。透過モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層２２０を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では、表示に用いられる光は液晶層２２０を２回通過する。したがって、図３（ｂ）に模式的に示したように、透過領域Ａの液晶層２２０の厚さｄｔを反射領域Ｂの液晶層２２０の厚さｄｒの約２倍に設定することが好ましい。このように設定することによって、両表示モードの光に対して液晶層２２０が与えるリタデーションを略等しくすることができる。ｄｔ＝０．５ｄｒが最も好ましいが、０．３ｄｔ＜ｄｒ＜０．７ｄｔの範囲内にあれば両方の表示モードで良好な表示を実現できる。勿論、用途によっては、ｄｔ＝ｄｒであってもよい。

本実施形態の液晶表示装置２００においては、反射領域Ｂの液晶層２２０の厚さｄｔを透過領域Ａの液晶層の厚さｄｒよりも小さくするために、反射領域Ｂにのみガラス基板２１０ｂ上に透明誘電体層２３４を設けている。このような構成を採用すると、反射電極２１１ｂの下に絶縁膜などを用いて段差を設ける必要がないので、アクティブマトリクス基板２１０ａの製造を簡略化できるという利点が得られる。さらに、液晶層２２０の厚さを調整するために、段差を設けるための絶縁膜上に反射電極２１１ｂを形成すると、絶縁膜の斜面（テーパ部）を覆う反射電極によって、透過表示に用いられる光が遮られるという問題が発生する。また、絶縁膜の斜面に形成された反射電極で反射される光は、内部反射を繰り返すので、反射表示にも有効に利用されないという問題も発生する。上記構成を採用すると、これらの問題の発生が抑制され、光の利用効率を改善することができる。

さらに、透明誘電体層２３４として、光を散乱する機能（拡散または反射機能）を有するものを用いると、反射電極２１１ｂに拡散反射機能を付与しなくても、ペーパーホワイトに近い良好な白表示を実現できる。もっとも、透明誘電体層２３４に光散乱機能を付与しなくても、反射電極２１１ｂの表面に凹凸形状を付与することによって、ペーパーホワイトに近い白表示を実現することもできるが、凹凸の形状によっては軸対称配向の中心軸の位置が安定しない場合がある。これに対し、光散乱機能を有する透明誘電体層２３４と、平坦な表面を有する反射電極２１１ｂとを用いれば、反射電極２１１ｂに形成された開口部２１４によって、中心軸の位置をより確実に安定化できるという利点が得られる。透明誘電体層２３４に光散乱機能を付与する方法としては、例えば以下の方法が例示される。透明な樹脂中に酸化チタン粒子などの超微粒子を分散させ、この樹脂をポリイミドフィルム等の支持体上に塗布して、光を散乱させる機能を有する散乱層を形成する手法があり、粒子密度、粒子径、散乱層の厚さ、樹脂の屈折率等を変えることで散乱特性を変えることができる。その他に、屈折率の異なる薄膜を積層して光散乱層を形成する方法などが挙げられる。

なお、反射電極２１１ｂに拡散反射機能を付与するために、その表面に凹凸を形成する場合、凹凸形状は干渉色が発生しないように連続した波状とすることが好ましく、軸対称配向の中心軸を安定化できるように設定することが好ましい。

透過モードでは表示に用いられる光はカラーフィルタ層２３０を一回通過するだけであるのに対し、反射モードの表示では表示に用いられる光はカラーフィルタ層２３０を２回通過する。したがって、カラーフィルタ層２３０として、透過領域Ａおよび反射領域Ｂに同じ光学濃度のカラーフィルタ層を用いると、反射モードにおける色純度および／または輝度が低下することがある。この問題の発生を抑制するために、反射領域Ｂのカラーフィルタ層の光学濃度を透過領域Ａのカラーフィルタ層の光学濃度よりも小さくすることが好ましい。なお、ここでいう光学濃度は、カラーフィルタ層を特徴付ける特性値であり、カラーフィルタ層の厚さを小さくすれば、光学濃度を小さくできる。あるいは、カラーフィルタ層の厚さはそのままで、例えば添加する色素の濃度を低下させて、光学濃度を小さくすることもできる。

次に、図５および図６を参照しながら、両用型液晶表示装置に好適に用いられるアクティブマトリクス基板の構造の一例を説明する。図５はアクティブマトリクス基板の部分拡大平面図であり、図６は図５中のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。図５および図６に示したアクティブマトリクス基板は、１つの透過領域Ａと１つの反射領域Ｂとから画素領域が構成され、２つの液晶ドメインが形成されている点（すなわち、開口部の数が少ない点）において、図４に示したアクティブマトリクス基板２１０ａと異なるが、他の構成は同じであってよい。

図５および図６に示すアクティブマトリクス基板は、例えばガラス基板からなる透明基板１を有し、透明基板１上には、ゲート信号線２およびソース信号線３が互いに直交するように設けられている。これらの信号線２，３の交差部の近傍にＴＦＴ４が設けられており、ＴＦＴ４のドレイン電極５は画素電極６に接続されている。画素電極６は、ＩＴＯなどの透明導電膜から形成された透明電極７と、Ａｌなどから形成された反射電極８とを有し、透明電極７が透過領域Ａを規定し、反射電極８が反射領域Ｂを規定する。画素電極６の所定の領域には、上述したように、軸対称配向ドメインの配向を制御するために誘電体構造物１４、開口部１５および壁構造体（不図示）が設けられている。なお、壁構造体は、信号線２，３の形成領域に設けられ、平面視において矩形状をなしている。

反射電極８（画素電極６）の一部は、ゲート絶縁膜９を介して、次段のゲート信号線２と重畳しており、これにより補助容量が形成されている。またＴＦＴ４は、ゲート信号線２から分岐したゲート電極１０の上部に、ゲート絶縁膜９、半導体層１２、チャネル保護層１３およびｎ⁺ −Ｓｉ層１１（ソース・ドレイン電極）が順次積層された構造を有している。なお、この例ではボトムゲート型のＴＦＴの構成例を示したが、これに限られず、トップゲート型のＴＦＴを用いることもできる。

上述したように、図３に示した構成を有する液晶表示装置２００は、実施形態１の液晶表示装置１００と同様に、片側の基板２１０ａ上にのみ軸対称配向の配向制御構造（画素電極２１１に形成された開口部２１４、誘電体構造物２１６および壁構造２１５）を設けた比較的簡便な構成であるにも関わらず、液晶の配向を十分に安定化できるという効果を有する。さらに、透明誘電体層２３４および／またはカラーフィルタ層２３０を上述のように構成することによって、透過モードおよび反射モードでの表示の明るさや色純度を向上させることができる。

次に、図７を参照しながら、本実施形態の液晶表示装置のさらに具体的な構成例を説明する。図７は、本実施形態の液晶表示装置の構成例を示す模式図である。図７に示す液晶表示装置は、バックライトと、両用型液晶パネル５０と、両用型液晶パネル５０を介して互いに対向して設けられた一対の偏光板４０，４３と、偏光板４０，４３と液晶パネル５０との間に設けられた１／４波長板４１，４４と、１／４波長板４１，４４と液晶パネル５０との間に設けられた光学異方性が負の位相差板４２，４５とを有する。液晶パネル５０は、アクティブマトリクス（ＴＦＴ）基板１と、対向基板（カラーフィルタ（ＣＦ）基板）１７と、両基板１，１７間に介在する垂直配向型液晶層２０とを有する。液晶パネル５０として、ここでは、図３に示した液晶表示装置２００と同様の構成を有するものを用いる。図７に示した液晶表示装置の表示動作を以下に簡単に説明する。

（反射モード表示）
図７の上側からの入射光は偏光板４３を通り、直線偏光となる。ここで、偏光板４３の透過軸と、１／４波長板４４の遅相軸とが４５°になるように配置されているので、偏光板４３を通過した直線偏光は、１／４波長板４４に入射すると円偏光となり、基板１７上に形成したカラーフィルタ層（不図示）を透過して、液晶パネル（液晶層２０）に入射する。なお、位相差板４５として、基板１７面の法線方向から入射する光に対しては位相差を与えない位相差板を用いている。

電圧無印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているので、液晶層２０に入射した入射光は位相差がほぼ０で透過し、下側の基板１上に形成された反射電極（不図示）により反射される。反射された円偏光は、再び液晶層２０を通過してカラーフィルタ層を通り、再度、光学異方性が負の位相差板４５を円偏光のままで通過する。さらに１／４波長板４４を通過すると、偏光板４３を最初に透過した際の偏光方向に対して直交する偏光方向の直線偏光に変換されて、偏光板４３に到達する。したがって、光は偏光板４３を透過できず黒表示となる。

一方、電圧印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に垂直な方向から水平方向に傾くので、液晶層２０に入射した円偏光は液晶層２０の複屈折により楕円偏光となり、下側の基板１に形成された反射電極（不図示）により反射される。反射された光は、液晶層２０を通過すると偏光状態がさらに崩され、再びカラーフィルタ層（不図示）および光学異方性が負の位相差板４５を通る。位相差板４５を通過した光は、１／４波長板４４に楕円偏光として入射するので、入射した全ての光が入射時の偏光方向に対して直交した直線偏光になる訳ではなく、一部の光が偏光板４３を透過する。特に、印加電圧を調節することで、液晶分子の傾く方向を制御できるので、液晶層２０のリタデーションを調節することができる。したがって、偏光板４３を透過する反射光の光量を変調することができるので、階調表示が可能となる。

（透過モードの表示）
上下２枚の偏光板４３および偏光板４０は、その透過軸（偏光軸）が互いに直交するように配置されている。光源（バックライト）から出射された光は、偏光板４０を通過して直線偏光となる。ここで、偏光板４０の透過軸と、１／４波長板４１の遅相軸とが４５°になるように配置されているので、偏光板４０を通過した直線偏光は、１／４波長板４１に入射すると円偏光となり、光学異方性が負の位相差板４２を経て、下側の基板１の透過領域Ａに入射する。なお、位相差板４２として、基板１面の法線方向から入射する光に対しては位相差を与えない位相差板を用いている。

電圧無印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に略垂直に配向しているので、液晶層２０に入射した入射光は位相差がほぼ０で透過し、円偏光の状態で上側の基板１７および光学異方性が負の上側位相差板４５を透過して、１／４波長板４４に到る。ここで、下側の１／４波長板４１の遅相軸と上側の１／４波長板４４の遅相軸とを９０°交差させて配置することで、上側の１／４波長板４４を通過した光は、下側の偏光板４０を通過した直線偏光に対して平行な直線偏光となるので、偏光板４３で吸収されて黒表示となる。

一方、電圧印加時には、液晶層２０中の液晶分子は基板面に垂直な方向から水平方向に傾くので、液晶層２０に入射した円偏光は液晶層２０の複屈折により楕円偏光となり、上側のＣＦ基板１７、光学異方性が負の上側位相差板４５および１／４波長板４４を楕円偏光として通過する。したがって、１／４波長板４４を通過した光は、下側の偏光板４０の透過軸に対して直交した直線偏光にはならないので、光が偏光板４３を透過する。印加電圧を調節することで、液晶分子の傾く方向を制御できるので、液晶層２０のリタデーションを調節することができる。したがって、偏光板４３を透過するバックライト光の光量を変調することができるので、階調表示が可能となる。

光学異方性が負の位相差板４２，４５は、液晶分子が垂直配向した状態での視野角を変化させた場合に、位相差の変化量を最小に抑え、広視野角側での黒浮きを抑える。図７に示す液晶表示装置では、位相差板４２，４５と１／４波長板４１，４４とを貼り合わせているが、光学異方性が負の位相差板と１／４波長板とを一体化させた二軸性位相差板を用いても良い。

本実施形態の液晶表示装置のように、電圧無印加時に黒表示となり、電圧印加時に白表示となるノーマリーブラックモードを軸対称配向ドメインで行った場合、液晶表示装置（パネル）の上下に一対の１／４波長板４１，４４を設けることによって、偏光板４０，４３に起因する消光模様を解消させて、明るさを改善することも可能となる。また、上下の偏光板４０，４３のそれぞれの透過軸を互いに直交させて配置（クロスニコル配置）してノーマリーブラックモードを軸対称配向ドメインで行った場合には、原理的には、クロスニコルに配置した一対の偏光板４０，４３と同程度の黒表示を実現できる。したがって、極めて高いコントラスト比を実現できると共に、全方位的な配向に導かれた広い視野角特性が達成できる。

（透過領域の液晶層厚ｄｔと反射領域の液晶層厚ｄｒとの関係）
図８は、本実施形態の液晶表示装置における透過領域と反射領域の電圧−反射率（透過率）を示すグラフであり、液晶層の厚さ依存性を示している。図８に示すように、０．３ｄｔ＜ｄｒ＜０．７ｄｔの条件を満たすことが好ましく、０．４ｄｔ＜ｄｒ＜０．６ｄｔの範囲がより好ましい。反射領域の液晶層厚ｄｒが下限値よりも低い場合、最大反射率の５０％以下となるので、十分な反射率が得られなくなる。一方、上限値よりも大きい場合には、電圧−反射率特性において透過表示時とは異なる駆動電圧で反射率が最大となる極大値が存在する。また透過表示での最適な白表示電圧では、相対的に反射率が低下する傾向が大きく、最大反射率の５０％以下となることがあるので、十分な反射率が得られなくなる。しかしながら、反射領域Ｂでは液晶層の光路長が透過領域Ａのそれの概ね２倍となるので、透過領域Ａを透過する光線の光学設計と同一の設計をする場合には、液晶材料の光学的な複屈折異方性（Δｎ）とパネルのセル厚設計が極めて重要となる。

（実施例）
本実施形態による両用型液晶表示装置の具体的な特性を以下に例示する。まず、図７に示す構成を有する液晶表示装置を作製した。液晶セル５０として、図２に示す液晶表示装置２００と同様の構成の液晶セルを用いた。ただし、透明誘電体層２３４に光散乱能を有しないものを用い、反射電極２１１ｂの下層に、連続した凹凸状の表面を有する樹脂層を形成して、反射表示時の拡散反射特性を調整した。

本実施例での画素領域は、壁構造体および誘電体構造物により３つのサブ画素領域に分割され、１画素領域は、長手方向に透過領域、反射領域、透過領域の順で並んで構成されている。壁構造体は、非表示領域（画素領域以外の領域）に形成された遮光層上に形成されている。これにより、電圧印加時に各領域で軸対称配向ドメインが形成される。

公知の配向膜材料を用いて、公知の方法で垂直配向膜を形成した。ラビング処理は行っていない。液晶材料としては、誘電率異方性が負の液晶材料（Δｎ；０．１、Δε；−４．５）を用いた。ここでは、透過領域の液晶層厚ｄｔを４μｍ、反射領域の液晶層厚ｄｒを２．２μｍ（すなわち、ｄｒ＝０．５５ｄｔ）とした。

本実施例の液晶表示装置の構成は、上から順に偏光板（観察側）、１／４波長板（位相差板１）、光学異方性が負の位相差板（位相差板２（ＮＲ板））、液晶層（上側；カラーフィルタ基板、下側；アクティブマトリクス基板）、光学異方性が負の位相差板（位相差板３（ＮＲ板））、１／４波長板（位相差板４）、偏光板（バックライト側）の積層構造とした。なお、液晶層を挟む上下の１／４波長板（位相差板１と位相差板４）では互いの遅相軸を直交させ、各々の位相差を１４０ｎｍとする。光学異方性が負の位相差板（位相差板２と位相差板３）は各々の位相差を１３５ｎｍとした。また、２枚の偏光板（観察側およびバックライト側）は、透過軸を互いに直交させて配置した。

液晶表示装置に駆動信号を印加（液晶層に４Ｖ印加）して表示特性を評価した。透過表示での視角−コントラストの特性結果を図９に示す。透過表示での視野角特性は、略全方位的で対称な特性を示し、ＣＲ＞１０の領域は±８０°と良好であり、透過コントラストも正面で３００：１以上と高いものであった。

一方、反射表示の特性は、分光測色計（ミノルタ社製ＣＭ２００２）で評価し、標準拡散板を基準にして分光反射率が約８．１％（開口率１００％換算値）、反射表示のコントラスト値が２０であり、従来の液晶表示装置に比べて高いコントラストを示し良好であった。

（比較例）
図２に示した液晶表示装置において、画素領域を区切る誘電体構造物や壁構造体を配置せず、スリット（電極開口部）だけを用いて１画素領域を透過領域、透過領域、反射領域の順で分割した。言い換えれば、電圧印加時に電極開口部で発生する電界の作用だけを利用して配向領域を３分割した。

上記の実施例と同一の液晶層の条件で液晶表示装置を作製して、この比較例について同様のパネル評価を行った。その結果、コントラスト等の表示特性については、実施例と略同一の特性を示した。

（評価）
次いで、各液晶表示装置について、表示ざらつき、中間調応答特性およびパネル押圧後の表示品位を比較した。まず、中間調（８階調分割時での階調レベル２）における斜め方向からの表示のざらつきを目視で評価した結果、実施例ではざらつき感は感じられなかった。これに対して、スリットだけで分割した比較例の液晶表示装置では、中間調の斜め視角における表示のざらつきが認められた。

偏光軸を互いに直交させた光学顕微鏡で観察したところ、実施例では中心軸が均一に揃った軸対称配向ドメインが認められたのに対し、比較例では一部の液晶ドメインの中心軸がサブ画素の中心部（開口部）からずれたものも混在していた。この中心軸の位置のばらつきが、ざらつきの主要因であることが確認された。

液晶表示装置の中間調応答時間（８階調分割時での階調レベル３から階調レベル５の変化に要する時間；ｍ秒）を比較したところ、実施例では３８ｍ秒であり、比較例では６５ｍ秒であった。壁構造体や誘電体構造物で画素領域を分割した本発明の液晶表示装置によれば、中間調表示における応答時間を短縮できることが確認できた。さらに、電圧４Ｖ印加（白表示）時に指先でパネル面を押した際の配向復元力について調べた。その結果、実施例の場合、押圧部での残像がほとんど見られなかった（直ちに復元する）のに対して、比較例の場合には、数分間の残像が認められ、押圧による配向乱れが発生した際の復元力に差が認められた。さらに比較例の場合には、押圧によって乱れた配向の一部が完全に復元することなく、ざらつき感や配向欠陥による表示不良となることが確認された。

以上の評価結果から、透過表示領域と反射表示領域とを交互に配置すると共に、誘電体構造物と壁構造体で液晶領域を区切ることで、軸対称配向ドメインの中心軸の位置を固定または安定化する効果が得られ、中間調における斜め視角における表示のざらつき感の低減、中間調表示における応答速度の改善および押圧残像の低減などの効果が得られることが分かった。すなわち、本発明の液晶表示装置によれば、画素内の分割構造が最適化されることが分かった。

実施形態１，２では、誘電体構造物および壁構造体が共に形成された場合について説明したが、少なくとも誘電体構造物が形成されていれば、画素領域を複数のサブ画素領域に分割することができる。誘電体構造物の段差側面近傍で液晶分子が傾斜して配向することにより、区切られた領域で液晶分子の分割配向が実現する。この場合には、壁構造体が配置されていなくても、画素領域が区切られている（仕切られている) ので、分割配向が得られる。なお、この分割配向をより安定化させ、押圧に対しての復元力等をさらに効果的に改善するためには、壁構造体や開口部を形成することが好ましい。壁構造体を形成しない場合には、上下一対の電極のうち少なくとも一方の電極に開口部を形成することが好ましい。

本発明の液晶表示装置は、透過型液晶表示装置、透過反射両用型液晶表示装置、反射型液晶表示装置や半透過型液晶表示装置に好適に適用される。特に、両用型液晶表示装置は、携帯電話などのモバイル機器の表示装置として好適に利用される。

本発明の液晶表示装置の動作原理を説明する概略図であり、図１（ａ）は電圧無印加時の液晶分子の配向状態を、図１（ｂ）は電圧印加時の液晶分子の配向状態をそれぞれ模式的に示した図である。 図２は、透過型液晶表示装置１００が有する１つの画素の構成を模式的に示す図であり、図２（ａ）は基板法線方向から見た上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中の２Ｂ−２Ｂ’線に沿った断面図である。 両用型液晶表示装置２００が有する１つの画素の構成を模式的に示す図であり、図３（ａ）は基板法線方向から見た上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ’線に沿った断面図である。 実施形態１および従来例による軸対称配向状態を観察したときの概略図である。図４（ａ）は表示面を押圧する前の定常状態での液晶ドメイン配向の概略図であり、図４（ｂ）は従来例による画素分割配置のパネルでの押圧後の配向概略図であり、図４（ｃ）は本実施形態による画素分割配置のパネルでの押圧後の配向概略図である。 両用型液晶表示装置２００のアクティブマトリクス基板２１０ａの部分拡大平面図である。 図５中のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。 実施形態２の液晶表示装置の構成例を示す模式図である。 実施形態２の液晶表示装置における透過領域と反射領域の電圧−反射率（透過率）を示すグラフである。 実施例の液晶表示装置における透過表示での視角−コントラスト比特性を示す図である。

符号の説明

１ アクティブマトリクス（ＴＦＴ）基板
２ ゲート信号線
３ ソース信号線
４ ＴＦＴ
５ ドレイン電極
６ 画素電極
７ 透明電極
８ 反射電極
９ ゲート絶縁膜
１０ ゲート電極
１１ ソース・ドレイン電極（ｎ⁺ −Ｓｉ層）
１２ 半導体層
１３ チャネル保護層
１４ 誘電体構造物
１５ 開口部
１６ 絶縁膜
１７ 対向基板（ＣＦ基板）
１８ カラーフィルタ層
１９ 対向電極
２０ 液晶層
２１ 液晶分子
２２、３２ 配向膜
２３ 誘電体構造物
５０ 液晶パネル
４０、４３ 偏光板
４１、４４ １／４波長板
４２、４５ 光学異方性が負の位相差板（ＮＲ板）
１００ 透過型液晶表示装置
１１０ａ アクティブマトリクス基板
１１０ｂ 対向基板（カラーフィルタ基板）
１１１ 画素電極
１１３ 切欠き部
１１４ 開口部
１１５ 壁構造体
１１６ 誘電体構造物
１３０ カラーフィルタ層
１３１ 対向電極
１３３ 支持体
２００ 両用型液晶表示装置
２１０ａ アクティブマトリクス基板
２１０ｂ 対向基板（カラーフィルタ基板）
２１１ 画素電極
２１４ 開口部
２１５ 壁構造体
２３０ カラーフィルタ層
２３１ 対向電極
２３２ 透明誘電体層（反射部段差）
２３３ 支持体

Claims (12)

1. 第１電極が形成された第１基板と、前記第１電極に対向する第２電極が形成された第２基板と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在する垂直配向型の液晶層とを有し、前記第１電極と前記第２電極とにより複数の画素領域が規定された液晶表示装置であって、
   前記複数の画素領域のうち少なくとも１つの画素領域は、前記第１基板上に規則的に配置された誘電体構造物によって、複数のサブ画素領域に分割され、
   前記サブ画素領域における前記液晶層中の液晶分子は、前記第１電極と前記第２電極との間に所定の電圧を印加したとき、前記第１基板の表面に垂直な軸を中心に軸対称配向する液晶表示装置。
2. 前記画素領域は平面視において遮光領域に囲まれ、前記遮光領域内における前記第１基板の前記液晶層側に、前記画素領域を実質的に囲む壁構造体をさらに有する、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１電極および／または前記第２電極は、前記サブ画素領域内に形成された開口部を有しており、前記電圧を印加したとき、前記垂直軸が前記開口部内またはその近傍に形成される、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記画素領域は平面視において遮光領域に囲まれ、前記液晶層の厚さを規定する支持体が前記遮光領域内に形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１電極は透明電極と反射電極とを有し、前記複数のサブ画素領域は、少なくとも１つのサブ画素領域が透過領域であり、少なくとも１つのサブ画素領域が反射領域である、請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記透過領域における前記液晶層の厚さをｄｔ、前記反射領域における前記液晶層の厚さをｄｒとすると、０．３ｄｔ＜ｄｒ＜０．７ｄｔの関係を満足する、請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記反射領域における前記第２基板の前記液晶層側に、透明誘電体層をさらに有する、請求項５または６に記載の液晶表示装置。
8. 前記透明誘電体層は光を散乱する機能を有する、請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第２基板はカラーフィルタ層をさらに有し、前記反射領域における前記カラーフィルタ層の光学濃度が前記透過領域における前記カラーフィルタ層の光学濃度よりも小さい、請求項５から８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向して配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの二軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１基板および前記第２基板を介して互いに対向して配置された一対の偏光板をさらに有し、前記第１基板および／または前記第２基板と前記一対の偏光板との間に少なくとも１つの一軸性光学異方性媒体層をさらに有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
12. 前記画素領域は、平面視において、一対の長辺と一対の短辺からなる矩形状であり、少なくとも一対の前記誘電体構造物によって、前記複数のサブ画素領域に分割され、
    前記一対の前記誘電体構造物は、前記画素領域の前記一対の長辺近傍から互いに近接する方向に延び、かつ短手方向に並んでいる、請求項１から１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
    

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