JP4325190B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に反射モードと透過モードの双方で表示を行う半透過反射型の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。
【０００２】
【従来の技術】
明るい場所では反射型液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所ではバックライト等の内部光源により表示を視認可能にした液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることで消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができ、携帯機器の表示部に好適なものである。以下、本明細書では、この種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
【０００３】
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開口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液晶表示装置が提案されている。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、反射膜の開口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、開口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。
【０００４】
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半透過反射型液晶表示装置を提案した。その特徴は、以下の３点である。
（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８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。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２４２２２６号公報
【非特許文献１】
"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)
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、Jisakiらの論文においては、透過表示領域での液晶が倒れる方向については突起を用いて制御しているが、反射表示領域については液晶が倒れる方向を制御するための構成は全く存在しない。したがって、反射表示領域では液晶が無秩序な方向に倒れることになり、その場合、異なる液晶配向領域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、これが残像等の原因になる。また、液晶の各々の配向領域は異なる視角特性を有しているため、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。さらに、透過表示領域の液晶分子が８方向に倒れたとしても、視角特性の改善はまだ不十分であるし、異なる配向領域の境界で液晶の配向が乱れ、やはりディスクリネーションが発生する。
【０００７】
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、半透過反射型液晶表示装置において、残像やしみ状のむら等の表示不良が抑えられ、さらには高コントラスト化、広視野角化が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に誘電異方性が負の液晶を有した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、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層の層厚を異ならせる液晶層厚調整層が少なくとも前記反射表示領域に設けられ、前記一対の基板の内面には前記液晶を駆動する電極がそれぞれ設けられ、前記一対の基板の電極のうちの少なくとも一方の電極には、前記反射表示領域と前記透過表示領域との間にスリット状の開口部が設けられ、前記開口部の平面形状が全て曲線で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液晶表示装置は、半透過反射型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る。近年、半透過反射型液晶表示装置において、上述の反射、透過両表示モードにおけるリタデーション差によるコントラスト低下の問題を解消するために、例えば下基板上の反射表示領域内に所定の厚みを有する絶縁膜を液晶層側に向けて突出するように形成することによって、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層の厚みを変えた構造のものが提案されている（前述の特許文献１）。この種の液晶表示装置の発明は本出願人も既に多数出願している。この構成によれば、絶縁膜（本明細書では、この種の機能を果たす絶縁膜のことを「液晶層厚調整層」と言う）の存在によって反射表示領域の液晶層の厚みを透過表示領域の液晶層の厚みよりも小さくすることができるので、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充分に近づける、もしくは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を図ることができる。
【００１０】
そこで、本発明者は、上記の絶縁膜を備えた液晶表示装置に垂直配向モードの液晶層を組み合わせることによって、垂直配向モードの液晶における電界印加時の配向方向を制御できることを見い出した。すなわち、垂直配向モードを採用した場合には一般に誘電異方性が負の液晶（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、電界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、表示品位を落としてしまう。そのため、垂直配向モードの採用にあたっては、電界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、上記の液晶層厚調整層を備えた液晶表示装置においては、液晶層厚調整層が液晶層に向けて突出し、いわば突起物となるので、液晶分子が初期状態で垂直配向を呈した上でこの突起物の形状に応じたプレチルトを持つ。さらには、液晶層厚調整層の形状のみではプレチルトの付与力が弱いので、反射表示領域と透過表示領域の境界領域に液晶駆動用の電極が存在しない開口部を設ける構成に想到した。この構成によれば、双方の基板上の電極間に発生する電界（ポテンシャル線）が開口部の近傍で斜めに歪み、この歪んだ電界の作用によって液晶分子の配向方向の制御をさらに容易に実現することができる。
【００１１】
このように、一対の電極の少なくとも一方に開口部を設けることによって、液晶分子の配向方向を制御できることがわかった。例えば画素の中央に矩形の透過表示領域を設けた構成において、反射表示領域と透過表示領域の境界領域に矩形のスリット状の開口部を設けたとすると、液晶分子の配向方向が矩形の各辺と垂直な４方向に規定される結果、１ドット領域の中に４つの異なる配向方向を持つ領域ができ、配向分割構造を実現することができるので、広視野角化を図ることができる。しかしながら、この構成だけでは、上記の非特許文献１と同様、４つの異なる配向領域の境界でディスクリネーションが発生し、表示不良を誘発することがわかった。そこで、本発明では、スリット状の開口部の平面形状を全て曲線で構成することにした。これにより、矩形状（多角形状）に形成したときのような明確な配向領域の境界が生じなくなり、ディスクリネーションを抑制することができる。このような作用により、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示を実現することができる。
【００１２】
また、前記スリット状の開口部の平面形状は、全て曲線で構成されていさえすれば上記の作用を得ることができるが、特に正円状もしくは楕円状であることが望ましい。
この構成とすれば、１つの画素内において液晶分子が略全方位に対して等方的に連続して倒れるようにできるため、視角特性を略等方的にすることができる。
【００１３】
以上の構成に加えて、反射表示領域と透過表示領域との間に位置する液晶層厚調整層の段差部の平面形状も全て曲線で構成することが望ましい。
この構成とすれば、電極の開口部による斜め電界の作用に加えて、液晶層厚調整層の段差部の形状作用についても、液晶分子の配向方向に与える影響をより等方的にすることができ、よりディスクリネーションが発生しにくい構成を実現できる。
【００１４】
また、前記電極の開口部と前記液晶層厚調整層の段差部とが平面視して少なくとも一部重なっていることが望ましい。
この構成とすれば、例えば電極の開口部と液晶層厚調整層の段差部とが遠くに離れている場合と比べて、電極の開口部による斜め電界の作用と液晶層厚調整層の段差部の形状作用との相乗効果をより高めることができる。
【００１５】
以上、電極の開口部の平面形状を全て曲線で構成する例について述べたが、直線部分が含まれていてもよい。ただし、直線部と直線部とをつなぐ曲線部の曲率半径をある程度大きくする必要がある。その曲率半径を規定したのが、以下の本発明の構成である。
すなわち、本発明の他の液晶表示装置は、一対の基板間に誘電異方性が負の液晶を有した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、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層の層厚を異ならせる液晶層厚調整層が少なくとも前記反射表示領域に設けられ、前記一対の基板の内面には前記液晶を駆動する電極がそれぞれ設けられ、前記一対の基板の電極のうちの少なくとも一方の電極には、前記反射表示領域と前記透過表示領域との間にスリット状の開口部が設けられ、前記開口部の平面形状が直線と一定の曲率半径を有する曲線とで構成されるとともに、前記曲率半径が１μｍ以上であることを特徴とする。さらに、前記曲率半径を３μｍ以上とするのがより望ましい。
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、電極の開口部を矩形状（多角形状）としたときのような明確な配向領域の境界を生じさせないようにし、ディスクリネーションを抑制しようとするものである。よって、開口部の平面形状として直線部分が含まれていても、曲線部分がある程度緩やかに曲がっていれば、明確な配向領域の境界が生じないことになる。具体的な曲率半径の数値の根拠については、実施例の項で詳しく述べる。
【００１７】
電極の開口部の平面形状を全て曲線で構成する場合と同様、反射表示領域と透過表示領域との境界領域にあたる液晶層厚調整層の段差部の平面形状も、直線と一定の曲率半径を有する曲線とで構成することが望ましい。また、前記開口部と前記段差部とが平面視して少なくとも一部重なっていることが望ましい。これらの理由は、上述の通りである。
【００１８】
以上、電極に開口部を設け、斜め電界により液晶分子の配向方向を制御する例について述べた。これに対して、電極上に凸条（突起）を設けた場合、液晶層厚調整層の作用と同様、液晶層の中に突出した突起物の作用によって液晶分子の配向方向を制御することができる。このようにメカニズムは異なるものの、液晶分子の配向方向を制御する手段としては、電極の開口部と凸条の双方を用いることができる。よって、上記の本発明の液晶表示装置の構成のうち、電極の開口部を、電極上に形成した誘電体からなる凸条で置き換えることができる。
【００１９】
本発明の他の液晶表示装置は、一対の基板間に誘電異方性が負の液晶を有した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、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層の層厚を異ならせる液晶層厚調整層が少なくとも前記反射表示領域に設けられ、前記一対の基板の内面には前記液晶を駆動する電極がそれぞれ設けられ、前記一対の基板の電極のうちの少なくとも一方の電極上には、前記反射表示領域と前記透過表示領域との間に誘電体からなる凸条が設けられ、前記凸条の平面形状が全て曲線で構成されていることを特徴とする。
【００２０】
さらに、前記凸条の平面形状は正円状もしくは楕円状であることが望ましい。
また、前記反射表示領域と前記透過表示領域との境界領域にあたる前記液晶層厚調整層の段差部の平面形状が全て曲線で構成されていることが望ましい。
また、前記凸条と前記段差部とが平面視して少なくとも一部重なっていることが望ましい。
【００２１】
本発明の他の液晶表示装置は、一対の基板間に誘電異方性が負の液晶を有した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、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層の層厚を異ならせる液晶層厚調整層が少なくとも前記反射表示領域に設けられ、前記一対の基板の内面には前記液晶を駆動する電極がそれぞれ設けられ、前記一対の基板の電極のうちの少なくとも一方の電極上には、前記反射表示領域と前記透過表示領域との間に誘電体からなる凸条が設けられ、前記凸条の平面形状が直線と一定の曲率半径を有する曲線とで構成されるとともに、前記曲率半径が１μｍ以上であることを特徴とする。
【００２２】
さらに、前記曲率半径は３μｍ以上であることが望ましい。
また、前記反射表示領域と前記透過表示領域との境界領域にあたる前記液晶層厚調整層の段差部の平面形状が直線と一定の曲率半径を有する曲線とで構成されていることが望ましい。
また、前記凸条と前記段差部とが平面視して少なくとも一部重なっていることが望ましい。
【００２３】
反射表示領域と透過表示領域との間には、液晶層厚調整層の膜厚が連続的に変化すべく傾斜面を備えた傾斜領域を含んでいることが望ましい。
反射表示領域と透過表示領域との間に位置する液晶層厚調整層の端部は、階段状の段差を有していてもよいが、その場合、反射表示領域と透過表示領域との境界付近で上記の段差に起因して液晶層厚が急激に変化するため、液晶の配向乱れが生じ、表示に悪影響を及ぼす恐れがある。その点、液晶層厚調整層に自身の膜厚が連続的に変化するような傾斜面を形成しておけば、傾斜面の位置に応じて液晶の配向状態も連続的に変化するので、大きな配向の乱れが生じることがなく、表示不良を回避することができる。
【００２４】
前記一対の基板のうちのいずれか一方の基板の内面にカラーフィルターを備えた構成とすることができる。
この構成によれば、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角のカラー表示を実現することができる。
さらに、前記一対の基板のそれぞれに対して円偏光を入射させるための円偏光入射手段を備えることによって、液晶分子の倒れる方位に関係なく、反射表示、透過表示ともに良好な表示を行うことができる。
【００２５】
本発明の電子機器は、上記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、使用環境によらずに明るく、高コントラスト、広視野角の液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
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トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴ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る。
【００２７】
図１は本実施の形態の液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットの等価回路図、図２はＴＦＴアレイ基板の１つのドットの構造を示す平面図、図３は同、液晶装置の構造を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図４は液晶分子の倒れる様子を示した模式図である。なお、以下の各図においては、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、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００２８】
本実施の形態の液晶表示装置において、図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。また、走査線３ａがＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
【００２９】
画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。なお、符号３ｂは容量線である。
【００３０】
次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板１０の平面構造について説明する。
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０上に、複数の矩形状の画素電極９（点線部９Ａにより輪郭を示す）がマトリクス状に設けられており、画素電極９の縦横の境界に各々沿ってデータ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが設けられている。本実施の形態において、各画素電極９および各画素電極９を囲むように配設されたデータ線６ａ、走査線３ａ、容量線３ｂ等が形成された領域の内側が一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表示が可能な構造になっている。
【００３１】
データ線６ａは、ＴＦＴ３０を構成する、例えばポリシリコン膜からなる半導体層１ａのうち、後述のソース領域にコンタクトホール５を介して電気的に接続されており、画素電極９は、半導体層１ａのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール８を介して電気的に接続されている。また、半導体層１ａのうち、チャネル領域（図中左上がりの斜線の領域）に対向するように走査線３ａが配置されており、走査線３ａはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。
【００３２】
容量線３ｂは、走査線３ａに沿って略直線状に延びる本線部（すなわち、平面的に見て、走査線３ａに沿って形成された第１領域）と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って前段側（図中上向き）に突出した突出部（すなわち、平面的に見て、データ線６ａに沿って延設された第２領域）とを有する。そして、図２中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第１遮光膜１１ａが設けられている。
【００３３】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ａのチャネル領域を含むＴＦＴ３０をＴＦＴアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線３ｂの本線部に対向して走査線３ａに沿って直線状に延びる本線部と、データ線６ａと交差する箇所からデータ線６ａに沿って隣接する後段側（すなわち、図中下向き）に突出した突出部とを有する。第１遮光膜１１ａの各段（画素行）における下向きの突出部の先端は、データ線６ａ下において次段における容量線３ｂの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第１遮光膜１１ａと容量線３ｂとを相互に電気的に接続するコンタクトホール１３が設けられている。すなわち、本実施の形態では、第１遮光膜１１ａは、コンタクトホール１３によって前段あるいは後段の容量線３ｂに電気的に接続されている。
【００３４】
図２に示すように、一つのドット領域の周縁部には矩形枠状の反射膜２０が形成されており、この反射膜２０が形成された領域が反射表示領域Ｒとなり、その内側の反射膜２０が形成されていない領域が透過表示領域Ｔとなる。また、平面視した際に反射膜２０の形成領域を内部に含むように矩形枠状の絶縁膜２１（液晶層厚調整層）が形成されている。本実施の形態の場合、絶縁膜２１は傾斜面２１ａを有しており、本明細書では、この部分を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界領域と定義する。後述する対向基板２５上の共通電極３１には各ドット領域毎にスリット状の開口部３１ｓが形成されており、開口部３１ｓの平面形状は略楕円形状となっている。ただし、完全に閉じた楕円形とすると、楕円形の内側と外側とで共通電極３１が分断されてしまうため、電圧印加が困難になる。よって本実施の形態の場合、楕円形上の２個所に共通電極の連結部３１ｃを設けている。この連結部３１ｃは少なくとも１個所にあればよい。そして、開口部３１ｓの一部が境界領域（傾斜面２１ａ）の一部と平面的に重なっている。
【００３５】
次に、図３に基づいて本実施の形態の液晶表示装置の断面構造について説明する。図３は図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図であるが、本発明は絶縁膜や電極の構成に特徴があり、ＴＦＴやその他の配線等の断面構造は従来のものと変わらないため、ＴＦＴや配線部分の図示および説明は省略する。
【００３６】
図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０とこれに対向配置された対向基板２５との間に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る液晶層５０が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板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が形成されている。上述したように、反射膜２０の形成領域が反射表示領域Ｒとなり、反射膜２０の非形成領域が透過表示領域Ｔとなる。反射表示領域Ｒ内に位置する反射膜２０上、および透過表示領域Ｔ内に位置する基板本体１０Ａ上に、カラーフィルターを構成する色素層２２が設けられている。この色素層２２は、隣接するドット領域毎に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の異なる色の色素層が配置されており、隣接する３つのドット領域で１つの画素を構成する。あるいは、反射表示と透過表示とで表示色の彩度が異なるのを補償すべく、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで色純度を変えた色素層を別個に設けてもよい。
【００３７】
カラーフィルターの色素層２２の上には反射表示領域Ｒに対応する位置（ドット領域の周縁部）に絶縁膜２１が形成されている。絶縁膜２１は例えば膜厚が２μｍ±１μｍ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２１ａを備えた傾斜領域を有している。絶縁膜２１が存在しない部分の液晶層５０の厚みが２〜６μｍ程度であるから、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の厚みの約半分となる。つまり、絶縁膜２１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として機能するものである。本実施の形態の場合、絶縁膜２１の上部の平坦面の縁と反射膜２０（反射表示領域）の縁とが略一致しており、傾斜領域は透過表示領域Ｔに含まれることになる。
【００３８】
そして、絶縁膜２１の表面を含むＴＦＴアレイ基板１０の表面には、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる画素電極９が形成されている。画素電極９は、透過表示領域の中央部にスリット状の開口部９ｓを有している（図２の平面図では図示を省略した）。画素電極９上に、ポリイミド等からなる配向膜２３が形成されている。
【００３９】
一方、対向基板２５側は、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体２５Ａ上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極３１、ポリイミド等からなる配向膜３３が順次形成されている。上述したように、共通電極３１には、平面形状が略楕円状のスリット状の開口部３１ｓが形成されており、開口部３１ｓは絶縁膜２１の傾斜面２１ａの上方に位置している。ＴＦＴアレイ基板１０、対向基板２５の双方の配向膜２３，３３には、ともに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手段は施されていない。
【００４０】
また、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側、および対向基板２５の外面側には、それぞれ基板本体１０Ａ，２５Ａ側から位相差板４３，４１、偏光板４４，４２が順次設けられている。位相差板４３，４１は可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を持つものであり、この位相差板４３，４１と偏光板４４，４２との組み合わせにより、ＴＦＴアレイ基板１０側および対向基板２５側の双方から液晶層５０に対して円偏光が入射されるようになっている。また、ＴＦＴアレイ基板１０の外面側にあたる液晶セルの外側には、光源６１、リフレクタ６２、導光板６３などを有するバックライト６４が設置されている。
【００４１】
本実施の形態の液晶表示装置によれば、反射表示領域Ｒに絶縁膜２１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、反射表示領域Ｒにおけるリタデーションと透過表示領域Ｔにおけ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を図ることができる。さらに、絶縁膜２１が液晶層５０に向けて突出する突起物であるとともに、画素電極９の中央部および共通電極３１の境界領域に対応する位置にそれぞれスリット状の開口部９ｓ，３１ｓが設けられているので、上下の電極間に加わる電界が斜めに歪み、絶縁膜２１の形状作用と斜め電界の作用によって液晶分子５０ｂの配向方向を制御することができる。
【００４２】
さらには本実施の形態の場合、共通電極３１のスリット状の開口部３１ｓの平面形状が角を有しておらず、全て曲線で構成されているので、矩形状（多角形状）に形成したときのような明確な配向領域の境界が生じなくなり、ディスクリネーションを抑制することができる。より具体的には、図４に示すように、スリット状の開口部３１ｓの平面形状を略楕円形状にしているので、液晶分子５０ｂが全方位に対して略等方的に連続して倒れるようにすることができ、視角特性を略等方的にすることができる。本実施の形態の液晶表示装置においては、このような作用により、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示を実現することができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、共通電極に開口部を設けることに代えて、凸条を設けた点のみが異なっている。図５は本実施の形態の液晶表示装置の断面図である。図５において図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。
【００４４】
本実施の形態の場合、図５に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０側の構成は第１の実施の形態と何も変わるところはなく、対向基板２５側の構成として、共通電極３１上に凸条７１が設けられている。この凸条７１は、例えばアクリル樹脂等の誘電体材料から形成されている。この凸条７１の平面形状も、図２に示した開口部３１ｓの形状と同様、楕円形状である。ただし、本実施の形態の凸条７１の場合は、共通電極３１への電圧印加には関係ないため、閉じた楕円形状でかまわない。また、凸条７１の形成位置は、開口部３１の場合と同様、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの境界領域（絶縁膜２１の傾斜面２１ａ）と略重なる位置でよい。
【００４５】
凸条７１の場合は、共通電極３１に開口部３１ｓを設けた場合と同様に凸条７１の誘電体材料によって斜め電界が液晶層５０中に発生することで配向方向を制御でき、また、液晶層５０中に突出した凸条７１の形状作用によって液晶層５０中の液晶分子５０ｂは図３の場合と同様の方向に傾き、配向方向を制御することができる。本実施の形態においても、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置が得られる、といった第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図６を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置は、第１、第２の実施の形態における各構成要素をＴＦＴアレイ基板上に配置するか、対向基板上に配置するかを変えたものである。図６は本実施の形態の液晶表示装置の断面図である。図６において図３、図５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。
【００４７】
本実施の形態の液晶表示装置においては、図６に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０側の構成は、基板本体１０Ａの内面に、液晶層厚調整層として機能する絶縁膜２１が直接形成されている。そして、絶縁膜２１上および基板本体１０Ａ上にわたって画素電極９が形成されている。本実施の形態において、画素電極９は透過表示領域Ｔに対応する部分はＩＴＯ等の透明導電膜で形成されるとともに、反射表示領域Ｒに対応する部分はＡｌ等の反射率の高い金属材料で形成されており、反射表示領域Ｒにおける画素電極９は反射膜を兼ねている。また、反射表示領域ＲにおけるＡｌ等の金属膜の表面には、反射光を散乱させるための凹凸が形成されている。画素電極９上に垂直配向用の配向膜２３が形成されている。一方、対向基板２５側の構成は、基板本体２５Ａの内面にカラーフィルターの色素層２２が形成され、色素層２２上に共通電極３１、配向膜３３が形成されている。画素電極９および共通電極３１に設けた開口部９ｓ，３１ｓの形状、形成位置等は第１の実施の形態と全く同様である。
【００４８】
本実施の形態においても、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置が得られる、といった第１、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図７を参照して説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、共通電極に設けた開口部の平面形状が異なるのみである。
図７は本実施の形態の液晶表示装置の１つのドット領域の中央部のみを示す平面図である。図７において図２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。
【００５０】
図２に示した第１の実施の形態においては、開口部３１ｓの平面形状が略楕円形であったのに対し、本実施の形態の液晶表示装置においては、共通電極３１のスリット状の開口部３１ｓの平面形状が直線部分を一部有しており、略矩形状となっている。ただし、直線部分と直線部分をつなぐ個所は直角に屈曲しているのではなく、一定の曲率半径、例えば５μｍの曲率半径Ｒを持って丸みをおびている。曲率半径Ｒは１μｍ以上が必要であり、３μｍ以上あることが望ましい。また、開口部３１ｓは絶縁膜２１の傾斜領域（傾斜面２１ａ）と平面的に重なっている。
【００５１】
本実施の形態の液晶表示装置は、第１の実施の形態と異なり開口部３１ｓの平面形状が直線部分を含んでいるが、直線と直線をつなぐ曲線部分がある程度緩やかに曲がっているため、液晶の配向方向がこの部分で連続的に変化し、明確な配向領域の境界が生じないことになる。よって、本実施の形態では、第１の実施の形態に比べて液晶分子が全方位にわたって連続的に倒れるという点では多少劣るものの、角を持った多角形状とした場合に比べれば充分にディスクリネーションを抑制できる。その結果、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【００５２】
［第５の実施の形態］
以下、本発明の第５の実施の形態を図８を参照して説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１、第４の実施の形態と全く同様であり、共通電極に設けた開口部の平面形状が異なるのみである。
図８は本実施の形態の液晶表示装置の１つのドット領域の中央部のみを示す平面図である。図８において図２、図７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。
【００５３】
図２に示した第１の実施の形態においては、開口部３１ｓの平面形状が略楕円形であったのに対し、本実施の形態の液晶表示装置においては、共通電極３１のスリット状の開口部３１ｓの平面形状が直線部分を有している。そして、第４の実施の形態においては、開口部３１ｓの形状が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界領域と対応しており、略矩形状であったのに対し、本実施の形態では、開口部３１ｓの形状が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界領域と対応しておらず、ジグザグ状となっている。ただし、第４の実施の形態と同様、直線部分と直線部分をつなぐ部分は鋭角に屈曲しているのではなく、一定の曲率半径、例えば５μｍの曲率半径Ｒを持って丸みをおびている。曲率半径は１μｍ以上が必要であり、３μｍ以上あることが望ましい。
【００５４】
本実施の形態の液晶表示装置においても、共通電極３１の開口部３１ａを角を持たない形状としたことで、角を持った多角形状とした場合に比べて充分にディスクリネーションを抑制でき、光抜け、しみ状のむら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【００５５】
［第６の実施の形態］
以下、本発明の第６の実施の形態を図９を参照して説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態と全く同様であり、透過表示領域（反射表示領域）の平面形状が異なるのみである。
図９は本実施の形態の液晶表示装置の１つのドット領域の中央部のみを示す平面図である。図９において図２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。
【００５６】
図２に示した第１の実施の形態においては、透過表示領域Ｔの平面形状が矩形状、反射表示領域Ｒの平面形状がその外側に矩形枠状に形成されていたのに対し、本実施の形態の液晶表示装置においては、透過表示領域Ｔの平面形状が楕円形状、反射表示領域Ｒの平面形状がその外側に楕円環状に形成されている。すなわち、絶縁膜２１の縁部の輪郭が楕円形状となっており、それに伴って絶縁膜２１の傾斜面２１ａの平面形状も楕円環状になっている。そして、共通電極３１に設けたスリット状の開口部３１ｓは、第１の実施の形態と同様、略楕円形状であり、開口部３１ｓが絶縁膜２１の傾斜面２１ａ、すなわち透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの境界領域と平面的に重なっている。
【００５７】
本実施の形態の液晶表示装置においては、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの境界、すなわち絶縁膜２１の縁部の輪郭を楕円形状（連続的な閉曲線）にし、共通電極３１の開口部３１ｓも楕円形状としたことで、液晶の配向方向に対する絶縁膜２１の形状作用と開口部３１ｓによる斜め電界の作用の双方が全方位にわたってより等方的になる。その結果、以上の実施の形態の中で最もディスクリネーションを抑制できる構成となり、光抜け、しみ状むら等の表示不良がなく、高コントラスト、広視野角の表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【００５８】
［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１０は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０において、符号５００は携帯電話本体を示し、符号５０１は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。
図１０に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた表示部を備えているので、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。
【００５９】
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３〜第６の実施の形態では全て電極に設けた開口部（スリット）の例で説明したが、これを凸条に置き換えても全く同様の効果が期待できる。また、共通電極側に閉曲線状のスリットを設け、画素電極側に線状のスリットを設けたが、これらスリットは共通電極、画素電極のいずれに設けてもよい。さらに、スリットと凸条を適宜組み合わせることもできる。そして、上記実施の形態ではＴＦＴ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、薄膜ダイオード（Thin Film Diode,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、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。その他、各種構成要素の材料、寸法、形状等に関する具体的な記載は、適宜変更が可能である。
【００６０】
【実施例】
本発明者は、第４、第５の実施の形態などで例示した電極の開口部の最適な曲率半径について調査した。その結果を報告する。
具体的には、第４の実施の形態で例示した形状の電極開口部を有する液晶表示装置を前提とし、曲率半径Ｒを０μｍ、０．２μｍ、０．６μｍ、１．０μｍ、２．３μｍ、３．１μｍ、４．８μｍ、１０．０μｍというように、０〜１０μｍの範囲で８種類に変えたサンプルを試作し、電圧印加時の液晶の動きを顕微鏡観察した。なお、矩形状の開口部のスリットの長さは短辺方向が約２０μｍ、長辺方向が約１５０μｍであり、スリットの幅は約５μｍであった。
液晶の配向乱れは、顕微鏡観察により以下の３段階に評価した。
○：液晶の配向乱れが全く生じていない。
△：液晶の配向乱れがわずかに生じている。
×：液晶の配向乱れが明らかに生じている。
【００６１】
【表１】

【００６２】
［表１］の結果から明らかなように、スリットの曲率半径Ｒを１μｍ以上とすれば、液晶の配向乱れを概ね抑えることができ、良好な画質を持つ液晶表示装置を実現することができる。また、好ましくは３μｍ以上とすれば、配向乱れが全く観察されない極めて良好な画質を持つ液晶表示装置を実現することができる、ということがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の液晶表示装置の等価回路図である。
【図２】 同、液晶表示装置の１ドットの構成を示す平面図である。
【図３】 同、液晶表示装置の図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図４】 同、液晶表示装置の液晶分子の倒れる様子を示す模式図である。
【図５】 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図６】 本発明の第３実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図７】 本発明の第４実施形態の液晶表示装置の１ドットの平面図である。
【図８】 本発明の第５実施形態の液晶表示装置の１ドットの平面図である。
【図９】 本発明の第６実施形態の液晶表示装置の１ドットの平面図である。
【図１０】 本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
９…画素電極、１０…ＴＦＴアレイ基板、２０…反射膜、２１…絶縁膜（液晶層厚調整層）、２１ａ…傾斜面、２５…対向基板、３１…共通電極、３１ｓ…開口部、５０…液晶層、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域

Claims (20)

1. 一対の基板間に誘電異方性が負の液晶を有した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、
   前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層の層厚を異ならせる液晶層厚調整層が少なくとも前記反射表示領域に設けられ、前記一対の基板の内面には前記液晶を駆動する電極がそれぞれ設けられ、前記一対の基板の電極のうちの少なくとも一方の電極には、前記反射表示領域と前記透過表示領域との間にスリット状の開口部が設けられるとともに、前記開口部に囲まれた内側の電極部分と前記開口部よりも外側の電極部分とを電気的に接続する連結部が設けられ、前記連結部を除く前記開口部の平面形状が全て曲線で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記開口部の平面形状が正円状もしくは楕円状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. 前記反射表示領域と前記透過表示領域との間に位置する前記液晶層厚調整層の段差部の平面形状が全て曲線で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記開口部と前記段差部とが平面視して少なくとも一部重なっていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 一対の基板間に誘電異方性が負の液晶を有した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、
   前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層の層厚を異ならせる液晶層厚調整層が少なくとも前記反射表示領域に設けられ、前記一対の基板の内面には前記液晶を駆動する電極がそれぞれ設けられ、前記一対の基板の電極のうちの少なくとも一方の電極には、前記反射表示領域と前記透過表示領域との間にスリット状の開口部が設けられるとともに、前記開口部に囲まれた内側の電極部分と前記開口部よりも外側の電極部分とを電気的に接続する連結部が設けられ、前記連結部を除く前記開口部の平面形状が直線と一定の曲率半径を有する曲線とで構成されるとともに、前記曲率半径が１μｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記曲率半径が３μｍ以上であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記反射表示領域と前記透過表示領域との間に位置する前記液晶層厚調整層の段差部の平面形状が直線と一定の曲率半径を有する曲線とで構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の液晶表示装置。
8. 前記開口部と前記段差部とが平面視して少なくとも一部重なっていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 一対の基板間に誘電異方性が負の液晶を有した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、
   前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層の層厚を異ならせる液晶層厚調整層が少なくとも前記反射表示領域に設けられ、前記一対の基板の内面には前記液晶を駆動する電極がそれぞれ設けられ、前記一対の基板の電極のうちの少なくとも一方の電極上には、前記反射表示領域と前記透過表示領域との間に誘電体からなる凸条が設けられ、前記凸条の平面形状が全て曲線で構成されていることを特徴とする液晶表示装置。
10. 前記凸条の平面形状が正円状もしくは楕円状であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記反射表示領域と前記透過表示領域との間に位置する前記液晶層厚調整層の段差部の平面形状が全て曲線で構成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記凸条と前記段差部とが平面視して少なくとも一部重なっていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 一対の基板間に誘電異方性が負の液晶を有した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、
    前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板と前記液晶層との間に、前記反射表示領域と前記透過表示領域とで前記液晶層の層厚を異ならせる液晶層厚調整層が少なくとも前記反射表示領域に設けられ、前記一対の基板の内面には前記液晶を駆動する電極がそれぞれ設けられ、前記一対の基板の電極のうちの少なくとも一方の電極上には、前記反射表示領域と前記透過表示領域との間に誘電体からなる凸条が設けられ、前記凸条の平面形状が直線と一定の曲率半径を有する曲線とで構成されるとともに、前記曲率半径が１μｍ以上であることを特徴とする液晶表示装置。
14. 前記曲率半径が３μｍ以上であることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 前記反射表示領域と前記透過表示領域との間にあたる前記液晶層厚調整層の段差部の平面形状が直線と一定の曲率半径を有する曲線とで構成されていることを特徴とする請求項１３または１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記凸条と前記段差部とが平面視して少なくとも一部重なっていることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
17. 前記反射表示領域と前記透過表示領域との間には、液晶層厚調整層の膜厚が連続的に変化するべく傾斜面を備えた傾斜領域が含まれていることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
18. 前記一対の基板のうちのいずれか一方の基板の内面にカラーフィルターを備えたことを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
19. 前記一対の基板のそれぞれに対して円偏光を入射させるための円偏光入射手段が備えられたことを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
20. 請求項１ないし１９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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