JP3873962B2 - 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高コントラスト、広視野角の表示が得られる技術に関するものである。

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。

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、「配向分割構造」を採用している点。
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)

上述のように、ラビングを施さずに分割配向させる垂直配向型液晶（負の誘電異方性を持つ液晶）を用いた液晶表示装置では、画素内において電極に部分的に開口部を設けたり、電極上に部分的に誘電体突起を設けたりすることで、画素内の電界を歪ませ、液晶分子の倒れる方向を制御する必要がある。この液晶配向制御が不十分であった場合には、液晶分子が面内である程度の大きさのドメインを保ちつつランダムな方向に倒れてしまう。このような状態では表示領域の一部で視角特性が異なる領域が発生してしまい、結果としてざらざらとしたムラが見える不良となる。このため、表示品質を良好に保つには、パネルの表示領域内に所定の密度で誘電体突起等の液晶配向制御手段を配置する必要がある。しかし、液晶配向制御手段として誘電体突起を設けた場合、パネル内部において突起の占める割合が多くなると、これらの突起が邪魔になって液晶の注入時間が長くなってしまう。特に、マルチギャップ構造を採用した場合には、反射表示領域のセル厚が薄くなるため、このような注入時間の遅れは著しいものとなる。
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、パネル内に配置された液晶配向制御用の突起による液晶注入時間の遅れを小さくして、製造プロセスのタクトタイムを短くできるようにした液晶表示装置、及びこの液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、対向する一対の基板からなり複数のドット領域を有するパネルと、該パネルの所定の端辺に設けられた液晶注入口を介して前記パネル内に封入された誘電異方性が負の液晶層とを備えた液晶表示装置であって、前記パネル内のそれぞれのドット領域内には液晶配向制御用の突起部が設けられ、該突起部は前記パネル内で前記所定の端辺に略平行な方向及びこれに略垂直な方向に複数配列しており、前記所定の端辺に略平行な方向に配列された前記突起部の間隔が、これに略垂直な方向に配列された前記突起部の間隔よりも広く設定されていることを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、１つの前記ドット領域内において、複数の前記突起部が前記所定の端辺に略平行な方向、又はこれに略垂直な方向に配列していることを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、前記突起部は、前記所定の端辺に対して略垂直な方向に長軸を有した形状とされていることを特徴とする。

液晶は注入開始直後には注入口を中心として放射状に注入されるが、ある程度時間が経って注入口の設けられたパネルの１端辺（所定の端辺）の両端側まで液晶が充填されると、今度は一転して、液晶は上記所定の端辺に垂直な方向に沿って流れるようになる。つまり、放射状に注入されるのは最初の内だけで、それ以後は液晶は全体的に上記所定の端辺に垂直な方向に直進する。このため、上記本発明の構成のように、突起部の長軸方向が液晶の流動を完全に遮る方向（即ち、上記所定の端辺に平行な方向）に配置されないようにすることで、液晶の注入をスムーズに行なうことが可能となる。
上記構成では、突起部の長軸方向は上記所定の端辺に対して略垂直に配置されることが望ましい。これにより、注入時の液晶の流動抵抗を最も小さくすることができる。

また、本発明では、上記突起が上記所定の端辺に略平行な方向及びこれに略垂直な方向に複数配列して設けられたものを用いることができる。この場合、上記所定の端辺に略平行な方向に配列された上記突起部の間隔は、これに略垂直な方向に配列された上記突起部の間隔よりも広く構成されることが望ましい。
液晶の流動抵抗は、その流動位置に配置される突起部の粗密によっても影響される。例えば液晶は突起部が粗に配置された方向には流動しやすく、逆に突起部が密に配置された方向には流動しにくい。このため、本構成のように液晶の流入面となる、上記所定の端辺に平行な面内での突起部の配置をまばらにすることで注入をスムーズに行なうことができる。

以上説明した各構成は、いずれも突起部が長軸方向を有する場合のものである。しかし、前述のように突起部の配置密度を液晶の流動方向に基づいて規定した場合には、突起部が長軸方向を持たない場合（例えば、円錐形状，正多角錐形状，半球状等の等方的な形状）であっても、注入時の液晶の流動抵抗を減じることができる。このため、本発明では上記目的を達成するために、以下の構成を採用することも可能である。

すなわち、本発明の液晶表示装置は、対向する一対の基板からなるパネルと、該パネルの所定の端辺に設けられた液晶注入口を介して上記パネル内に封入された液晶層とを備えた液晶表示装置であって、上記パネル内に液晶配向制御用の突起部が上記所定の端辺に略平行な方向及びこれに略垂直な方向に複数配列して設けられ、上記所定の端辺に略平行な第１の軸方向に配列した複数の突起部をこの第１の軸上に投影した場合の該軸上に占める突起部の占有密度（即ち、突起部を第１の軸方向に沿って見たときに一定範囲内で突起部が占める空間的な割合）が、上記所定の端辺に略垂直な第２の軸方向に配列した複数の突起部をこの第２の軸上に投影した場合の該軸上に占める突起部の占有密度よりも小さく構成されたことを特徴とする。或いは、本発明の液晶表示装置は、対向する一対の基板からなるパネルと、該パネルの所定の端辺に設けられた液晶注入口を介して上記パネル内に封入された液晶層とを備えた液晶表示装置であって、上記パネル内に液晶配向制御用の突起部が上記所定の端辺に略平行な方向及びこれに略垂直な方向に複数配列して設けられ、上記所定の端辺に略平行な方向に配列された上記突起部の間隔が、これに略垂直な方向に配列された上記突起部の間隔よりも広く構成されたことを特徴とする。
これらの構成では、液晶の流入面となる、上記所定の端辺に平行な面内での突起部の配置をまばらにしているため、注入がスムーズになり、製造プロセスの短ＴＡＴ化が可能となる。

なお、本発明はＴＮ型及び垂直配向型のいずれの液晶表示装置に対しても適用可能である。しかし、液晶層に垂直配向型の液晶（即ち、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶）を用いたものでは、液晶の粘度が高く、注入に長時間を要することから、本発明の効果がより発揮され易い。特に、マルチギャップ構造を採用した場合、即ち、上記パネルが複数のドット領域を有し、それぞれのドット領域内に透過表示を行なう透過表示領域と反射表示を行なう反射表示領域とが設けられており、上記反射表示領域に、該反射表示領域の液晶層厚を上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設けられた構造を採用した場合には、反射表示領域のセル厚が薄くなり、更に注入に時間がかかることから、本発明の効果は一層大きくなる。

また、本発明の電子機器は上述の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。これにより、高表示品質な表示部を備えた電子機器を安価に提供することができる。

［第１の実施の形態］
まず、図１〜図４を参照しながら、本発明の第１の実施の形態について説明する。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。

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。

次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置１００に具備された電極の平面構造（画素構造）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１００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、マトリクス状に配置された各ドット領域毎にＴＦＤ素子４０が具備され、該ドット領域毎に表示が可能な構造になっている。

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。

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原色のうちの一つ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。

次に断面構造について見ると、本実施の形態の液晶表示装置１００は、図３（ｂ）に示すように、矩形枠状に配されたシール材（図示略）を介して対向する一対の基板１０，２５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が挟持された構成となっている。本実施形態ではシール材を介して対向された基板１０，２５によって本発明のパネルが構成され、液晶層５０はこれらの基板１０，２５とシール材によって囲まれたパネルの内部に封入された状態となっている。

下基板（対向基板）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が絶縁膜２４を介して部分的に形成され、その上から反射膜２０の形成されていない領域と形成されている領域に跨ってカラーフィルタ２２（図３（ｂ）では赤色着色層２２Ｒ）が配置された構成をなしている。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１００は、垂直配向型の液晶層５０を備える垂直配向型の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。

基板本体１０Ａ上に形成された絶縁膜２４は、その表面に凹凸形状２４ａを具備してなり、その凹凸形状２４ａに倣って反射膜２０の表面は凹凸部を有する。このような凹凸により反射光が散乱されるため、外部からの映り込みが防止され、広視野角の表示を得ることが可能とされている。なお、このような凹凸形状２４ａを具備する絶縁膜２４は、例えば樹脂レジストをパターニングし、その上にもう一層の樹脂を塗布することで得られる。また、パターニングした樹脂レジストに熱処理を加えて形状を調整しても良い。

カラーフィルタ２２は反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨って形成されている。このカラーフィルタ２２を構成する各着色層の周縁は金属クロム等からなるブラックマトリクスＢＭにて囲まれており、このブラックマトリクスＢＭにより各ドット領域Ｄ１，Ｄ２、Ｄ３の境界が形成されている（図３（ａ）参照）。

また、基板１０Ａの上には更に、反射表示領域Ｒに対応する位置に絶縁膜２６が形成されている。すなわち、反射表示領域Ｒには、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。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。

絶縁膜２６及びカラーフィルタ２２上には、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が形成されており、更に共通電極９上の透過表示領域Ｔに対応する位置には凸状部（突起部）２８が形成されている。
凸状部２８は液晶の傾倒方向を制御する液晶配向制御手段として機能するものであり、凸状部２８は例えばカラーフィルタ２２上から液晶層５０に所定の高さ（例えば０．０５μｍ〜１．５μｍ程度）だけ突出する形で構成されている。この凸状部２８はＹ軸方向に長軸を有する横長の形状をなしており、その長軸方向に延在する２つの側面（図３（ａ）では、Ｙ軸を挟んで上下に配置された２つの側面）は基板の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）とされている。これにより、電圧印加時には液晶分子の傾倒方向はＹ軸を挟んで逆方向に制御されることとなり、１ドット内での配向分割が可能となる。

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、共通電極９には反射表示領域Ｒに液晶配向制御用の開口部２９が形成されている。このような開口部２９を設けると、該開口部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。したがって、透過表示領域Ｔと同様に反射表示領域Ｒでも液晶分子の配向制御を行なうことが可能となる。特に反射表示領域Ｒでは透過表示領域Ｔに比してセル厚が薄い分だけ横電界が大きくなるため、液晶分子に対する配向規制力は強くなる。なお、共通電極９に形成された開口部２９は、画素電極３１に形成された後述のスリット３２との間で平面視した場合に交互の位置関係となるように構成されており、その結果、該開口部２９とスリット３２との間において交互に液晶分子ＬＣの傾倒方向を規制することが可能となる。
なお、本実施の形態では、反射膜２０と共通電極９とを別個に形成したが、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。

そして、この共通電極９及び凸状部２８の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。

一方、上基板（素子基板）２５側には、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａの上（基板本体２５Ａの液晶層側）に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極３１がマトリクス状に配列形成され、この画素電極３１を覆うように下基板１０と同様の垂直配向処理がなされたポリイミド等からなる配向膜３３が形成されている。

画素電極３１は各ドットＤ１〜Ｄ３に対して１つずつ設けられており、それぞれのドットに設けられたＴＦＤによって独立に電圧印加されるようになっている。本実施形態では、各画素電極３１は複数（図３では２つ）の島状部３１ａ，３１ｂと、隣接する島状部を互いに電気的に接続する連結部３９とを含んで構成されている。各島状部３１ａ，３１ｂはそれぞれサブドットを構成しており、１ドットはこれらの複数のサブドットに分割された構成となっている。各サブドット（島状部３１ａ，３１ｂ）の形状は、図３では正八角形状であるが、これに限らず、例えば円形状、その他多角形状のものとすることができる。なお、画素電極３１において、各島状部３１ａ，３１ｂの間には、該電極を部分的に切り欠いた形状のスリット３２（連結部３９を除いた部分）が形成されている。また、下基板１０側の基板本体１０Ａ側に形成された電極開口部２９と上記凸状部２８は、各サブドット（島状部３１ａ，３１ｂ）の中心付近に平面的に対応して配設されている。

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。このような円偏光板としては、その他にも偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板を組み合わせた構成のもの（広帯域円偏光板）を用いることが可能で、この場合、黒表示をより無彩色にすることができるようになる。また、偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板、及びｃプレート（膜厚方向に光軸を有する位相差板）を組み合わせた構成のものを用いることも可能で、一層広視角化を図ることができるようになる。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。

ところで、液晶層５０はシール材の１辺（パネルの所定の端辺）に設けられた液晶注入口を介して液晶を真空注入することにより形成される。
図４は、凸状部２８と液晶注入口の設けられた端辺との配置関係を示す模式図であり、図中Ｈは液晶注入口、１００Ａは該液晶注入口Ｈの設けられたパネルの端辺、１００Ｂは該パネル端辺の両端部、４０は封止材を示している。なお、シール材は基板２５（又は基板１０）の端辺に沿って設けられているため、図４ではその図示を省略している。

本実施形態では液晶注入工程における注入時間を短縮すべく、液晶の流れ方向に対して凸状部２８の長軸方向を最適に設定している。すなわち、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、凸状部２８の長軸方向を液晶注入口Ｈの設けられたパネルの所定の端辺１００Ａの延在方向（Ｘ軸方向）に対して非平行に配置している。つまり、液晶は注入開始直後には注入口Ｈを中心として放射状に注入されるが、ある程度時間が経って注入口Ｈの設けられたパネルの端辺１００Ａの両端側１００Ｂ，１００Ｂまで液晶が充填されると、今度は一転して、液晶は上記端辺１００Ａに垂直な方向（Ｙ軸方向）に沿って流れるようになる。すなわち、放射状に注入されるのは最初の内だけで、それ以後は液晶は全体的にＹ軸方向に直進する。このため、凸状部２８の長軸方向が図４（ｂ）のように液晶の流動を完全に遮る方向（即ち、端辺１００Ａに平行な方向であるＸ軸方向）に配置されないようにすることで、液晶の注入をスムーズに行なうことが可能となる。

特に本実施形態では注入時の液晶の流動抵抗を最小に抑えるために、凸状部２８の長軸を端辺１００Ａの延在方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）に配置している。なお、この長軸方向は必ずしも端辺１００Ａに対して正確に直交している必要はなく、若干斜めに傾いていても流動抵抗を十分に減じることができる。実際、図４（ａ）の構成のパネルと図４（ｂ）の構成のパネルを作製し、同条件で液晶を注入すると、図４（ｂ）のものでは注入時間が９０分かかったのに対して、本実施形態の構成である図４（ａ）のものでは注入時間は４０分しかかからなかった。すなわち、凸状部２８の長軸方向を最適化することで注入時間を半分以下に短縮することができる。

以上説明したように本実施形態の液晶表示装置１００によれば、以下のような効果を発現することができる。
まず、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。

また、本実施形態では凸状部２８の傾斜面及び開口部２９，スリット３２に基づく斜め電界の作用により、電圧印加時の液晶の傾倒方向を規定することができるため、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。

また、本実施形態では、液晶配向制御手段である凸状部２８の長軸方向を液晶注入時の液晶の流れに沿う方向に配置したため、液晶の流動抵抗が小さくなり、液晶注入に要する時間を短縮することができる。特に、本実施形態では液晶層に粘度の高い垂直配向型の液晶を用いており、更にマルチギャップ構造を採用していることから、注入時間の遅れは著しいものとなるが、本構成によってこのような遅れが緩和され、製造プロセスの短ＴＡＴ化に大きく貢献することができる。

［第２の実施の形態］
次に、図５〜図７を参照しながら、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図５は、本実施形態の液晶表示装置の平面図及び断面図を示すもので第１の実施の形態の図３に相当する模式図である。本実施形態において上記第１実施形態と同様の部材や部位については同じ符号を付す。

本実施形態の液晶表示装置２００は反射表示領域を有しない透過型の液晶表示装置である。この液晶表示装置２００は、図５（ａ）に示すように、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、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。

断面構造について見ると、本実施形態液晶表示装置２００は、図５（ｂ）に示すように、矩形枠状に配されたシール材（図示略）を介して対向する一対の基板１０，２５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が挟持された構成となっている。本実施形態ではシール材を介して対向された基板１０，２５によって本発明のパネルが構成され、液晶層５０はこれらの基板１０，２５とシール材によって囲まれたパネルの内部に封入された状態となっている。

下基板（対向基板）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ＩＴＯからなる共通電極９が形成されており、更に共通電極９の表面には凸状部２８が形成されている。

凸状部２８は液晶の傾倒方向を制御する液晶配向制御手段として機能するものであり、凸状部２８は例えば共通電極９上から液晶層５０に所定の高さ（例えば０．０５μｍ〜１．５μｍ程度）だけ突出する形で構成されている。この凸状部２８は、基板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）を備え、該傾斜面に沿って液晶分子の傾倒方向が規制されるようになっている。この凸状部２８はその断面が略左右対称な形状を有することが好ましい。具体的には、円錐形状，楕円錐形状，多角錐形状，円錐台状，楕円錐台形状，多角錐台形状，半球形状等の形状とされることが好ましい。これにより、液晶分子は電圧印加時に四方八方に倒れることとなり、多方向での配向分割が可能となる。

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。そして、この共通電極９及び凸状部２８の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

一方、上基板２５側には、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａの表面にカラーフィルタ２２（図５（ｂ）では赤色着色層２２Ｒ）が配置されており、このカラーフィルタ２２の表面にはＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極３１がマトリクス状に配列形成され、更にこの画素電極３１を覆うように下基板１０と同様の垂直配向処理がなされたポリイミド等からなる配向膜３３とが形成されている。

画素電極３１は各ドットＤ１〜Ｄ３に対して１つずつ設けられており、それぞれのドットに設けられたＴＦＤによって独立に電圧印加されるようになっている。本実施形態では、各画素電極３１は複数（図３では４つ）の島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、隣接する島状部を互いに電気的に接続する連結部３９とを含んで構成されている。各島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄはそれぞれサブドットを構成しており、１ドットはこれらの複数のサブドットに分割された構成となっている。各サブドット（島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）の形状は、図３では八角形状であるが、これに限らず、例えば円形状、その他多角形状のものとすることができる。なお、画素電極３１において、各島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの間には、該電極を部分的に切り欠いた形状のスリット３２（連結部３９を除いた部分）が形成されている。また、上記凸状部２８は各サブドット（島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）の中心付近に平面的に対応して配設されている。

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。このような円偏光板としては、その他にも偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板を組み合わせた構成のもの（広帯域円偏光板）を用いることが可能で、この場合、黒表示をより無彩色にすることができるようになる。また、偏光板とλ／２位相差板とλ／４位相差板、及びｃプレート（膜厚方向に光軸を有する位相差板）を組み合わせた構成のものを用いることも可能で、一層広視角化を図ることができるようになる。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。

ところで、本実施形態においても、液晶層５０はシール材の１辺（パネルの所定の端辺）に設けられた液晶注入口を介して液晶を真空注入することにより形成される。そして、本実施形態ではこの液晶注入工程における注入時間を短縮すべく、液晶の流れ方向に対して凸状部２８の配置が最適に設定されている。
図６は、凸状部２８と液晶注入口の設けられた端辺との配置関係を示す模式図であり、図中Ｈは液晶注入口、１００Ａは該液晶注入口Ｈの設けられたパネルの端辺、１００Ｂは該パネル端辺の両端部、４０は封止材を示している。なお、シール材は基板２５（又は基板１０）の端辺に沿って設けられているため、図４ではその図示を省略している。

本実施形態では、上記第１実施形態のものと違って、凸状部２８には長軸方向は設けられていない。このため、本実施形態では、液晶注入時の液晶の流動抵抗を低減すべく、凸状部２８の配置密度をその配列方向に応じて異ならせている。具体的には、図６（ａ）に示すように、液晶注入口Ｈの設けられたパネル端辺１００Ａに平行な方向（Ｘ軸方向）に配列した複数の凸状部２８をこのＸ軸上に投影した場合の該軸上に占める凸状部２８の占有密度（即ち、凸状部２８をＸ軸方向に沿って見たときに単位軸長当たりに凸状部２８が占める空間的な割合）が、上記パネル端辺１００Ａに垂直な方向（Ｙ軸方向）に配列した複数の凸状部２８をこのＹ軸上に投影した場合の該軸上に占める凸状部２８の占有密度よりも小さくなるように構成している。本実施形態では凸状部２８は円錐形状等の等方的な形状を有しているため、上記構成に関しては以下のように言い換えることができる。すなわち、本実施形態では液晶注入口Ｈの設けられたパネルの端辺１００Ａに平行な方向（Ｘ軸方向）に配列した凸状部２８の間隔が、これに垂直な方向（Ｙ軸方向）に配列された凸状部２８の間隔よりも広くなるように構成している。

つまり、液晶の流動抵抗は、その流動位置に配置される凸状部２８の粗密によっても影響され、液晶は例えば凸状部２８が粗に配置された方向には流動しやすく、逆に凸状部２８が密に配置された方向には流動しにくくなる。このため、本構成のように液晶の流入面となる、上記パネル端辺１００に平行な面内（ＸＺ平面内）での凸状部２８の配置をまばらにすることで注入をスムーズに行なうことができるのである。なお、凸状部２８の配列方向は必ずしも液晶注入口Ｈの設けられたパネル端辺１００Ａに正確に平行又は垂直である必要はなく、若干斜めになっていても流動抵抗を十分に減じることができる。
実際、図６（ａ）の構成のパネルと、凸状部２８の粗密の関係をこれとは逆にした図６（ｂ）の構成のパネルを作製し、同条件で液晶を注入すると、図６（ｂ）のものでは注入時間が４５分かかったのに対して、本実施形態の構成である図４（ａ）のものでは注入時間は３０分しかかからなかった。すなわち、凸状部２８の配置密度を液晶の流れ方向に基づいて最適化することで、液晶注入時間を２／３程度に短縮することができる。

なお、図６（ａ）では、パネル端辺１００Ａに平行な方向に配列する凸状部２８の数をこれに垂直な方向に配列する凸状部２８の数に比べて少なくしている（図６（ａ）では３：５の割合としている）が、凸状部２８の配置数はこのようなものに限定されず、例えば図７のように、これらの数を等しくすることも可能である。しかし、液晶の流入面となるパネル端辺１００Ａに平行な面（ＸＺ平面）内に配置される凸状部２８の数はなるべく少なくする（具体的には、Ｘ方向に配列する凸状部２８の数をＹ方向に配列する凸状部２８の数よりも少なくする）ことが望ましく、これにより、注入時間をより短くすることができる。

図７（ａ），図７（ｂ）は共にＸ方向に配列する凸状部２８の数とＹ方向に配列する凸状部２８の数を等しくした例について示しており、図７（ａ）は、本実施形態と同様に、Ｘ方向に配列する凸状部２８の配置密度をＹ方向に配列する凸状部２８の配置密度に比べて粗にした例を示しており、図７（ｂ）は、Ｘ方向に配列する凸状部２８の配置密度をＹ方向に配列する凸状部２８の配置密度に比べて密にした例を示している。図７（ｂ）のものでは注入時間は４０分であり、図７（ａ）のものでは注入時間は３０分であった。このように、Ｘ方向の配列数を多くすることによって注入時間は長くなる（図７（ｂ）のもの）ものの、凸状部２８の配置密度を上記本実施形態のように設定する（即ち、Ｘ方向に配列する凸状部２８の配置密度をＹ方向に配列する凸状部２８の配置密度に比べて粗にする）ことで、注入時間は短縮される。

このように本実施形態でも、配向制御手段である凸状部２８によって配向制御を行なっているため、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。
また、本実施形態では、凸状部２８の配置密度を液晶注入時の液晶の流れ方向に基づいて最適化しているため、液晶注入工程にかかる時間を短縮し、製造プロセス全体の短ＴＡＴ化を図ることができる。

［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８は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図８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、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。特に、上記液晶表示装置１００１は製造プロセスの短ＴＡＴにより安価に供給できるため、電子機器全体としてのコストも抑えることができる。

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、上記第１実施形態では液晶の流れ方向に対して凸状部２８の長軸方向のみを最適化したが、これに加えて更に凸状部２８の配置密度を上記第２実施形態と同様の手法で最適化することもできる。つまり、液晶注入口Ｈの設けられたパネルの端辺１００Ａに平行な方向（Ｘ軸方向）に配列した凸状部２８の間隔が、これに垂直な方向（Ｙ軸方向）に配列された凸状部２８の間隔よりも広くなるように構成してもよい。これにより、更に収入時間を短縮することができる。
また、上記実施の形態では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の他、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。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の等価回路図。 同、液晶表示装置のドットの構造を示す平面図。 同、液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。 同、液晶表示装置の注入口と突起部との配置関係を示す図。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。 同、液晶表示装置の注入口と突起部との配置関係を示す図。 同、液晶表示装置の注入口と突起部との他の配置関係を示す図。 本発明の電子機器の一例を示す斜視図。

符号の説明

１０…ＴＦＴアレイ基板、２５…対向基板、２６…絶縁膜（液晶層厚調整層）、２８…凸状部（突起部）、５０…液晶層、１００Ａ…所定の端辺、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ドット領域、Ｈ…液晶注入口

Claims (5)

1. 対向する一対の基板からなり複数のドット領域を有するパネルと、該パネルの所定の端辺に設けられた液晶注入口を介して前記パネル内に封入された誘電異方性が負の液晶層とを備えた液晶表示装置であって、
   前記パネル内のそれぞれのドット領域内には液晶配向制御用の突起部が設けられ、該突起部は前記パネル内で前記所定の端辺に略平行な方向及びこれに略垂直な方向に複数配列しており、
   前記所定の端辺に略平行な方向に配列された前記突起部の間隔が、これに略垂直な方向に配列された前記突起部の間隔よりも広く設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. １つの前記ドット領域内において、複数の前記突起部が前記所定の端辺に略平行な方向、又はこれに略垂直な方向に配列し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. 前記突起部は、前記所定の端辺に対して略垂直な方向に長軸を有した形状と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。
4. それぞれの前記ドット領域内には、透過表示を行なう透過表示領域と反射表示を行なう反射表示領域とが設けられており、
   前記反射表示領域に、該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液晶層厚調整層が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４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。

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