JP4167963B2 - 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。
（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。

一方、このような垂直配向液晶を用いた場合の液晶分子の配向規制手段として、例えば特許文献１には、上述した突起の他、電極に対してスリットを形成する手法が開示されている。
特開平１１−２４２２２５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)

上記非特許文献１では、透過表示領域において液晶分子の倒れる方向を、その中央に設けた突起を用いて制御している。しかしながら、反射表示領域において液晶分子の倒れる方向を制御する手段については全く触れていない。液晶分子の倒れる方向が制御されず、無秩序な方向に倒れると、異なる液晶配向領域間の境界にディスクリネーションと呼ばれる不連続線が現れ、残像等の原因となり得る。また、液晶の各々の配向領域は異なる視角特性を有するため、斜め方向から液晶装置を見たときに、ざらざらとしたしみ状のむらとして見えるという問題も生じる。

また、特許文献１においては、液晶分子の倒れる方向を、突起を用いて制御したり、電極にスリットを形成して斜め電界を生じさせ、該斜め電界に基づいて制御している。しかしながら、透過型の液晶表示装置に関するものであって、反射モードと透過モードの双方を備えた半透過反射型の液晶表示装置について好適な構成を提供するものではない。

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、垂直配向モードの半透過反射型の液晶表示装置において、液晶分子の倒れる方向を好適に制御することが可能な構成を提供することを目的としている。
また、その結果、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには広視野角の表示が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。特に、反射表示及び透過表示の双方において表示が均一で且つ視角の広い液晶表示装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、このような液晶表示装置を備える電子機器を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、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た液晶表示装置であって、前記一対の基板の対向面側にはそれぞれ前記反射表示領域及び前記透過表示領域ともに共通の電極が具備されるとともに、前記液晶層は、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からなり、前記反射表示領域には、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させる液晶層厚調整層が、前記一対の基板のいずれか一方の対向面側に形成され、前記初期配向状態が垂直配向を呈する液晶分子の電圧印加時の傾倒方向を規制する配向規制手段として、前記電極の一部を切り欠いてなる電極スリットと、前記基板の対向面から前記液晶層に突出してなる凸状部とを具備しており、前記液晶層厚調整層が形成された基板側であって、前記反射表示領域には前記配向規制手段のうち電極スリットのみが選択的に形成され、前記透過表示領域には前記配向規制手段のうち凸状部のみが選択的に形成され、かつ、前記反射表示領域は、凹凸を有する反射膜が形成されてなり、前記反射表示領域と前記透過表示領域との境界には、前記液晶層厚調整層が形成された基板と対向する側の基板に電極スリット又は凸状部が形成されてなることを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、上記の液晶表示装置であって、前記凸状部は、前記垂直配向した液晶分子の電圧印加時の傾倒方向を規制する傾斜面を具備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、上記の液晶表示装置であって、前記電極スリットは、前記垂直配向した液晶分子の電圧印加時の傾倒方向を規制する斜め電界を生じさせることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置は、半透過反射型の液晶表示装置に垂直配向モードの液晶を組み合わせたものであって、特に反射モードと透過モードの双方において高コントラストの表示を可能とするとともに、垂直配向モードの液晶における電圧印加時の配向方向を制御するための好ましい構成を見い出したものである。
つまり、反射表示領域においては外光等の入射光が液晶層を２回通過してから観測者に到達する一方、透過表示領域においてはバックライトからの入射光が液晶層を１回通過して観測者に到達する。したがって、何も液晶層厚を調整する手段を施さなければ反射表示領域と透過表示領域とにおいてリタデーションの値が異なることとなるため、双方の表示モードにおいて高コントラストの表示を得ることができず、明るい表示を得ることが困難となる場合があった。
また、垂直配向モードを採用した場合には一般にネガ型液晶を用いるが、初期配向状態で液晶分子が基板面に対して垂直に立っているものを、電圧印加により倒すわけであるから、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、表示特性を落としてしまう。そのため、垂直配向モードの採用にあたっては、電圧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、反射表示領域に液晶層厚調整層を設けたことによって、例えば反射表示領域の液晶層厚を透過表示領域の液晶層厚の略半分に設定することができ、この場合、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ことができるため、これにより双方の表示モードにおいてコントラストの向上を図ることが可能となる。
そして、このような液晶層厚調整層を設けた半透過反射型の液晶表示装置において、配向規制手段として電極スリット及び凸状部を設けて液晶分子の配向方向を制御するものとした。電極スリットは、電極にスリット状の開口部を設けることで斜め電界を生じさせ、該斜め電界に基づいて液晶分子の傾倒方向を規制するものである。また、凸状部は、その凸形状に応じて液晶分子の傾倒方向を規制するものであって、例えば傾斜面を備えた凸状部の場合、その傾斜面に沿って液晶分子の傾倒方向が規制されることとなる。

本発明の液晶表示装置では、以上のような配向規制手段により液晶分子の傾倒方向を規制するわけであるが、液晶層厚調整層を設けた都合上、該液晶層厚調整層を形成した基板側において反射表示領域には電極スリットのみを選択的に形成し、透過表示領域には少なくとも凸状部を選択的に形成するものとした。
配向規制手段としての電極スリットと凸状部のうち、凸状部の方が相対的に液晶分子の配向規制力が強い。これは、凸状部はその形状に沿って液晶分子の倒れる方向を規制するためであり、また、凸状部によって電界を歪ませる効果も併せ持つためである。したがって、反射表示領域と透過表示領域の双方において凸状部を形成し、液晶分子の傾倒方向を規制することが好ましいと考えられる。
しかしながら、各表示領域の液晶層厚を調整した都合上、単に同じ高さの凸状部を双方の表示領域に形成したのみでは、各表示領域における表示特性に違いが生じる場合がある。すなわち、凸状部はその高さが高いほど配向規制力が強くなるが、初期状態において凸状部の形状に沿ってプレチルトが付与されるため、該凸状部の高さが高すぎても電圧非印加時に光漏れを生じることとなる。また、凸状部を誘電体にて構成した場合には、該凸状部の高さを大きくし過ぎると、電圧印加時に凸状部に電荷が蓄積され、電圧を印加しても液晶分子の配向が変化せず、いわゆる焼き付きという現象も生じ得る。したがって、液晶層厚に応じて凸状部の高さを調整することが好ましく、例えば液晶層厚の小さい反射表示領域に形成する凸状部の高さを、透過表示領域に形成する凸状部の高さよりも小さくすることで、反射表示領域及び透過表示領域の双方において好適な配向規制を行うことができるとともに、特に液晶層厚の小さい反射表示領域において、光漏れの発生や焼き付きの発生も低減することが可能となる。ところが、このような凸状部の高さ調整を行うには、例えば各表示領域の凸状部を別々に形成する等、そのプロセスに非常に手間が掛かることとなる。
一方、このような凸状部形成の問題を回避するために、反射表示領域と透過表示領域の双方において電極スリットを形成し、液晶分子の傾倒方向を規制することも考えられる。しかしながら、上述の通りその配向規制力が弱くなる上、電極に対してエッチング等によりスリットを形成する際に、電極の下地に液晶層厚調整層が在るか否かでエッチングレートが異なるため、反射表示領域と透過表示領域とにおいて同一プロセスでスリットを形成し難く、仮に同一プロセスでスリットを形成したとしても所望のスリット形状を得られない等の不具合を生じる場合がある。これは、スパッタ法等で形成される電極の結晶性が下地の材質によって異なることに基づくものである。

以上のような検討の結果、本発明の液晶表示装置では、反射表示領域は液晶層厚が相対的に小さいため、相対的に小さな配向規制力で液晶分子の傾倒方向を好適に規制できることを考慮して電極スリットのみを形成し、透過表示領域は液晶層厚が相対的に大きいため、配向規制力の相対的に大きい凸状部を少なくとも形成するものとした。このような構成により、凸状部の高さ調整が不要となるとともに、電極スリットも単一のプロセスで所望形状のものが得られることとなる。また、各表示領域の液晶層厚に応じて液晶分子の配向規制力を異ならしめているため、一方の表示領域において液晶分子の配向規制が弱くなる等の不具合発生も生じ難く、その結果、反射表示領域と透過表示領域のそれぞれにおいて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ったのである。

以上のような本発明の液晶表示装置では、透過表示領域に形成する凸状部は、反射表示領域に設けた液晶層厚調整層と同一部材、同一層にて構成することができる。この場合、凸状部として別途部材を設ける必要もなく、液晶層厚調整層と同一プロセスにて製造可能で、凸形状を簡便に付与することが可能となり、製造コスト削減に繋がるものとなる。

また、本発明の液晶表示装置において、前記液晶層厚調整層が形成された基板と対向する側の基板には、反射表示領域に形成された電極スリットと透過表示領域に形成された凸状部との間に位置するように、電極スリット又は凸状部を形成することができる。この場合、反射表示領域に形成された電極スリットと透過表示領域に形成された凸状部との間に、液晶分子の不連続部分、すなわち配向の乱れ（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一層回避することが可能となる。

なお、本発明に言う凸状部は、垂直配向した液晶分子が電界変化に基づいて倒れる方向を規制する構成を具備しているものとすることができる。具体的には、円錐状、多角錘状の突起物として構成することが好ましく、凸形状の表面（傾斜面）を液晶分子の垂直配向方向に対して所定の角度だけ傾斜するように構成することが好ましい。凸状部の傾斜面については、その最大傾斜角が５°〜４０°であることが好ましい。この場合の傾斜角とは、基板と凸状部の傾斜面とのなす角度で、凸形状が曲表面を有している場合には、その曲表面に接する面と基板とのなす角度を指すものとする。この場合の最大傾斜角が５°未満の場合、液晶分子の倒れる方向を規制するのが困難となる場合があり、また最大傾斜角が４０°を超えると、その部分から光漏れ等が生じコントラスト低下等の不具合が生じる場合がある。

また凸状部の突出高さは、０．５μｍ〜２．５μｍ程度であることが好ましい。突出の高さが０．５μｍよりも小さいと液晶分子の倒れる方向を規制することが困難となる場合があり、また突出の高さが２．５μｍよりも大きいと凸状部の近傍からの光漏れが大きくなって表示特性を損なう惧れがある。この凸状部の高さは、好ましくは１．０μｍ〜１．５μｍ程度とするのが良く、この場合、一層良好な表示を提供することが可能となる。

また、本発明の液晶表示装置は、一対の基板として上基板と下基板とを含み、前記下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、該下基板の液晶層側には前記反射表示領域のみに選択的に形成された反射膜が設けられてなるものとすることができる。この場合、反射表示領域には、光散乱付与手段として前記反射膜に凹凸形状を付与するための凹凸付与層を形成することができる。

次に、本発明の電子機器は、上記記載の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、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表示特性に優れた表示部を備えた電子機器を提供することが可能となる。

［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。

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と走査線１３が交差する領域近傍に画素電極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。

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。

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が絶縁膜２４を介して部分的に形成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。

また、反射表示領域Ｒ内に位置する反射膜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（図３（ｂ）では赤色着色層２２Ｒ）が設けられている。ここで、着色層２２Ｒ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、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）。

さらに、カラーフィルタ２２上には、反射表示領域Ｒに対応する位置に絶縁膜２６が形成されている。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１μｍ〜５μｍ（例えば４μｍ）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（例えば２μｍ）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。

次に、カラーフィルタ２２及び絶縁膜２６上には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）からなるストライプ状の共通電極９が形成されている。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。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、共通電極９には、反射表示領域Ｒのみにおいて自身の一部を切り欠いてなるスリット２９が形成されている。本実施の形態では、図３（ａ）に示すようにスリット２９は略円形に構成され、該スリット２９の形成領域において、対向する基板側の画素電極３１との間で斜め電界が生じることとなる。

一方、共通電極９上には、透過表示領域Ｔのみに誘電体からなる凸状部２８が形成されている。この凸状部２８は、下基板１０の内面から液晶層５０に凸形状を付与する挟持面凸形状付与手段として機能しており、ノボラック系のポジ型フォトレジストを用いて高さ１μｍ〜１．５μｍ、幅１０μｍ〜１５μｍ程度に構成され、具体的には、レジストを現像後、約２２０℃でポストベイクすることで、なだらかな傾斜面を具備した構成とされている。

さらに、凸状部２８を含む共通電極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。

次に、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がなされた配向膜３３とが形成されている。なお、上基板２５側に配設された画素電極３１には、下基板１０側に形成された電極スリット２９と凸状部２８との間に位置する形にて、電極スリット３２が形成されている。

また、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。

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ために、透過表示領域Ｔにおいては下基板１０の内面側（液晶層側）に誘電体からなる突起として凸状部２８を形成し、反射表示領域Ｒにおいては下基板１０側の共通電極９にスリット２９を形成している。一方、同じく液晶分子の配向規制を目的として、上記凸状部２８とスリット２９との間に平面的に位置するように、上基板２５側の画素電極３１にスリット３２を形成している。

以上のように形成された凸状部２８、スリット２９、スリット３２よりなる配向規制手段により、電圧印加時の液晶分子の傾倒方向が好適に規制されることとなる。つまり、図４に示すように、凸状部２８の傾斜面に沿って液晶分子の傾倒方向が規制され、電極スリット２９，３２の形成により生じる斜め電界に応じて液晶分子の傾倒方向が規制される。なお、これら凸状部２８、スリット２９、スリット３２は、隣合うもの同士が互いに異なる基板側に形成されることによって、液晶分子の傾倒方向が不連続となるような領域が発生し難い構成となっている。

以上のような構成を具備した液晶表示装置１００によれば、以下のような好ましい作用・効果を発現することができるようになる。
まず、本実施形態の液晶表示装置１００では、反射表示領域Ｒに対して選択的に絶縁膜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、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、液晶分子の倒れる方向を規制する手段として、透過表示領域Ｔでは共通電極９上に凸状部２８を形成し、反射表示領域Ｒでは電極スリット２９を形成したため、上述した配向規制が生じ、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、当該液晶表示装置１００の表示面を斜め方向から観察したときに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ようになる。

また、本実施の形態の液晶表示装置１００では、液晶層厚を調整する絶縁膜２６が形成された下基板１０側において、反射表示領域Ｒには配向規制手段として電極スリット２９のみを形成し、透過表示領域Ｔには配向規制手段として少なくとも凸状部２８を形成するものとした。

配向規制手段として、絶縁膜２６が形成された下基板１０側において、各表示領域Ｒ，Ｔにそれぞれ凸状部を形成しようとすると、同じ高さの凸状部を形成した場合には、各表示領域Ｒ，Ｔの液晶層厚の違いから、透過表示領域Ｔにおいて相対的に配向規制力が小さくなる一方、反射表示領域Ｒにおいては凸状部の形状に沿って初期状態の液晶分子がプレチルトを持つこととなり、液晶層厚が相対的に小さいため該プレチルトによる光漏れが相対的に発生し易くなる。

一方、配向規制手段として、絶縁膜２６が形成された下基板１０側において、各表示領域Ｒ，Ｔにそれぞれ電極スリットを形成しようとすると、透過表示領域Ｔでは下地がカラーフィルタ２２、反射表示領域Ｒでは下地が絶縁膜２６であって、各表示領域Ｒ，Ｔにおいて下地の材料が異なるため、エッチング条件を各表示領域Ｒ，Ｔで異ならしめる必要が生じる。また、同一条件でスリットを形成した場合には、そのスリット形状が所望の形状とならない不具合が生じる場合もある。或いは、各表示領域Ｒ，Ｔの電極の下地を同一部材とするために、各表示領域Ｒ，Ｔに共通の下地層を別途形成する工夫等が必要となる場合もある。

このように各表示領域Ｒ，Ｔにおいて同じ種類の配向規制手段を形成すると、いずれかの表示モードに不具合を生じる惧れがあることに鑑み、本実施の形態では、各表示領域Ｒ，Ｔにおいて配向規制手段を異ならしめ、上述の通り、絶縁膜２６が形成された下基板１０側において、反射表示領域Ｒにはスリット２９を、透過表示領域Ｔには凸状部２８を選択的に形成することとしたのである。なお、スリットと凸状部では、凸状部の方が相対的に配向規制力が強いため、相対的に液晶層厚の小さい反射表示領域Ｒではスリット２９を形成する一方、相対的に液晶層厚の大きい透過表示領域Ｔでは凸状部２８を形成して、それぞれの領域において好適に液晶分子を配向規制するものとしている。その結果、本実施形態の液晶表示装置１００は、反射表示領域と透過表示領域の双方において光抜け等の表示不良が生じ難く、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表示が可能となる。

なお、液晶層５０の挟持面に形成される凸状部２８の形状は、その縦断面が略左右対称の形をなしている。具体的には、凸状部２８は略円錘状に構成されているため、液晶分子が倒れる際には四方八方に倒れることとなり、表示面の上下左右とも広い視角特性を得ることができるものとされている。このような広い視角特性を得るためには、凸状部２８が、楕円錘状若しくは多角錐状、円錐台状、楕円錘台状、多角錘台状、半球状に構成されていることが好ましい。

なお、反射表示領域Ｒの電極スリット２９の幅は、斜め電界を有効に利用するために液晶層厚よりも大きく構成することが好ましいが、表示の開口率を低下する原因ともなり得るため、液晶層厚の５〜１０倍程度、好ましくは２〜５倍程度とするのがよく、本実施の形態ではスリット幅の直径を８μｍ程度としている。反射表示領域Ｒの液晶層厚は、透過表示領域Ｔの液晶層厚に比して約１／２と小さいため、開口率を落とさずに有効なスリット幅を確保することが可能である。また、反射表示領域Ｒに複数のスリット２９を、透過表示領域Ｔに複数の凸状部２８を形成することも可能である。

［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図５は、第２の実施の形態の液晶表示装置２００について、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。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と同様であり、反射表示領域Ｒに形成した絶縁膜２６が上基板２５側に形成されている点が主に異なっている。したがって、図５においては図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図５に示すように、第２の実施の形態の液晶表示装置２００においては、上基板２５の基板本体２５Ａ上（液晶層５０側、つまり内面側）に、カラーフィルタ２２（２２Ｒ）が形成され、さらにその内面側に液晶層厚調整層たる絶縁膜２６が形成されている。また、絶縁膜２６を含むカラーフィルタ２２の内面側には画素電極３１が形成されている。画素電極３１には、反射表示領域Ｒにおいて配向規制手段としてのスリット２９ａが形成される一方、透過表示領域Ｔにおいて配向規制手段としての凸状部２８ａが該画素電極３１上に形成されている。

一方、下基板１０の基板本体１０Ａ上には、凹凸形状を具備した反射膜２０が反射表示領域Ｒに選択的に形成され、該反射膜２０を含む基板本体１０Ａ上にはストライプ状の共通電極９が形成されている。また、該共通電極９上には、上述した上基板２５側のスリット２９ａと凸状部２８ａとの間に位置する形にて、配向規制手段としての凸状部９ａが形成されている。

このような液晶表示装置２００においても、第１の実施の形態の液晶表示装置１００と同様、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの双方において、液晶分子の配向制御を効率良く行うことが可能である。そして、特に本実施の形態の液晶表示装置２００では、絶縁膜２６を備えた上基板２５とは異なる下基板１０側において、配向規制手段として凸状部９ａを形成したため、液晶分子の配向規制を一層高めることが可能となる。

［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図６は、第３の実施の形態の液晶表示装置３００について、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。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と同様であり、透過表示領域Ｔに形成した凸状部の構成が主に異なっている。したがって、図６においては図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図６に示すように、第３の実施の形態の液晶表示装置３００においては、透過表示領域Ｔに形成する凸状部２６ａを、液晶層厚調整層たる絶縁膜２６と同一のプロセスにて形成するものとし、したがって透過表示領域Ｔに形成した凸状部２６ａは絶縁膜２６と同一部材・同一層にて構成されることとなる。

つまり、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔにそれぞれ所定パターンの樹脂層を形成し、該樹脂層を、反射表示領域Ｒにおいては液晶層厚調整層たる絶縁膜２６として構成する一方、透過表示領域Ｔにおいては液晶層５０の挟持面に凸形状を付与する凸状部２６ａとして構成しているのである。また、反射表示領域Ｒのスリット形成と同じエッチング条件で同時に凸状部２６ａ上の電極にスリットを形成することも可能である。これによって、スリットと突起の相乗効果で配向規制を一層高めることが可能である。

このように本実施の形態の液晶表示装置３００においては、透過表示領域Ｔにおける液晶分子の配向規制手段たる凸状部２６ａを、反射表示領域Ｒにおける液晶層厚調整手段たる絶縁膜２６と同一プロセスにて形成するものとしたため、余分な製造プロセスを増やすことなく効率良く製造することができ、コスト削減の寄与することも可能となる。

［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。

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。

［実施例］
上記第１の実施の形態の液晶表示装置１００において、透過表示領域Ｔの液晶層厚を４．０μｍ、反射表示領域Ｒの液晶層厚を２．０μｍ、凸状部２８の高さを１．５μｍとして、下基板１０の内面側であって透過表示領域Ｔに凸状部２８、又は凸状部２８に代えてスリットを形成し、該凸状部又はスリットの幅を種々変更して透過表示の表示状態を比較した。結果を表１に示す。

このように、透過表示領域Ｔに配向規制手段として凸状部を形成することで、相対的にしみ状のむらのない良好な表示が得られることが分かる。

一方、同じく第１の実施の形態の液晶表示装置１００において、透過表示領域Ｔの液晶層厚を４．０μｍ、反射表示領域Ｒの液晶層厚を２．０μｍ、凸状部２８の高さを１．５μｍとして、下基板１０の内面側であって反射表示領域Ｒにスリット２９、又はスリット２９に代えて凸状部を形成し、該スリット又は凸状部の幅を種々変更して反射表示のコントラストを評価した。結果を表２に示す。

反射表示領域Ｒにおいては、スリット又は凸状部のいずれを形成した場合にも、しみ状のむらは観察されなかったが、スリットを形成した方が相対的に高コントラストの反射表示が得られることが分かった。

以上の結果より、透過表示領域Ｔには配向規制手段として凸状部を、反射表示領域Ｒには配向規制手段としてスリットを形成することで、透過表示と反射表示の双方で、高コントラストで、しみ状のむらの少ない良好な表示が得られることが分かる。

本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の等価回路図。 同、液晶表示装置の電極構成を示す平面模式図。 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。 第１の実施の形態の液晶表示装置の作用を示すための説明図。 第２の実施の形態の液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。 第３の実施の形態の液晶表示装置の要部を示す平面模式図及び断面模式図。 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、２２…カラーフィルタ層、２６…絶縁膜（液晶層厚調整層）、２８…凸状部、２９…スリット、３１…画素電極、５０…液晶層、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ドット領域

Claims (4)

1. 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た液晶表示装置であって、
   前記一対の基板の対向面側にはそれぞれ前記反射表示領域及び前記透過表示領域ともに共通の電極が具備されるとともに、
   前記液晶層は、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からなり、
   前記反射表示領域には、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させる液晶層厚調整層が、前記一対の基板のいずれか一方の対向面側に形成され、
   前記初期配向状態が垂直配向を呈する液晶分子の電圧印加時の傾倒方向を規制する配向規制手段として、前記電極の一部を切り欠いてなる電極スリットと、前記基板の対向面から前記液晶層に突出してなる凸状部とを具備しており、
   前記液晶層厚調整層が形成された基板側であって、前記反射表示領域には前記配向規制手段のうち電極スリットのみが選択的に形成され、前記透過表示領域には前記配向規制手段のうち凸状部のみが選択的に形成され、かつ、前記反射表示領域は、凹凸を有する反射膜が形成されてなり、
   前記反射表示領域と前記透過表示領域との境界には、前記液晶層厚調整層が形成された基板と対向する側の基板に電極スリット又は凸状部が形成されてなることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記凸状部は、前記垂直配向した液晶分子の電圧印加時の傾倒方向を規制する傾斜面を具備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. 前記電極スリットは、前記垂直配向した液晶分子の電圧印加時の傾倒方向を規制する斜め電界を生じさせることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 請求項１ないし請求項３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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