(57)【要約】【課題】  反射表示の明るさを損なうことなく、反射表示領域の配向制御を十分に行なうことができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】  本発明の液晶表示装置１００は、画素電極３１が複数の島状部３１ａ，３１ｂに分割され、これらの島状部が連結部３１ｃによって互いに電気的に接続されている。連結部３１ｃの寸法は、前記島状部３１ａ，３１ｂの配列方向に延在する縦方向の寸法が８μｍ以上２０μｍ以下、前記島状部３１ａ，３１ｂの配列方向に直交する横方向の寸法が５μｍ以上２０μｍ以下に規定されている。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項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反射表示を行なう反射表示領域と透過表示を行なう透過表示領域とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶からなり、
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は、前記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ており、
前記一対の基板の対向面側には、前記液晶を駆動するための電極がそれぞれ設けられており、前記一対の基板の電極のうち少なくとも一方の電極は、１つのドット領域内で複数の島状部と、隣接する前記島状部を互いに電気的に接続する連結部とを有しており、前記複数の島状部は、前記透過表示領域と反射表示領域とに各々整数個ずつ配置され、前記連結部の寸法は、前記島状部の配列方向に延在する縦方向の寸法が８μｍ以上２０μｍ以下であり、前記島状部の配列方向に直交する横方向の寸法が５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項２】
隣接する島状部と島状部との間には前記連結部がそれぞれ複数設けられており、前記複数の連結部は、隣接する前記島状部と島状部との中心部を結ぶ線に対して互いに対称となるように配置されていることを特徴とする、請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記島状部が設けられた基板と対向する他方の基板には、前記透過表示領域内の前記島状部に対向する位置に、電界印加時の液晶の配向状態を規制する配向規制手段が設けられていることを特徴とする、請求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記配向規制手段は、前記他方の基板の電極に設けられた開口部、又は該電極上に設けられた誘電体材料からなる突起であることを特徴とする、請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記島状部が設けられた基板には、前記島状部を駆動するスイッチング素子が設けられており、該スイッチング素子はコンタクトホールを介して前記透過表示領域の島状部と電気的に接続されており、前記コンタクトホールと前記配向規制手段とは平面的に重なるように配置されていることを特徴とする、請求項３又は４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記島状部は、平面視において概略円形状、又は概略正多角形状であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
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反射表示を行なう反射表示領域と透過表示を行なう透過表示領域とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶からなり、
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は、前記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ための液晶層厚調整層が設けられており、
前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面側には、誘電体材料からなる突起が前記透過表示領域の縁辺に沿って設けられており、前記突起は、前記反射表示領域と前記透過表示領域との境界部に切れ目を有する開環状に形成され、前記突起の寸法は、前記切れ目の幅が８μｍ以上２０μｍ以下であり、前記突起の幅が５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項８】
前記一対の基板の内面側には、前記液晶を駆動するための電極がそれぞれ設けられており、前記突起が設けられた基板と対向する他方の基板には、該他方の基板に設けられた電極を駆動するスイッチング素子が設けられており、該スイッチング素子はコンタクトホールを介して前記透過表示領域に設けられた前記電極と電気的に接続されており、前記コンタクトホールは前記突起と平面的に重なるように配置されていることを特徴とする、請求項７記載の液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関し、より詳しくは、垂直配向型の液晶を用いた半透過反射型のカラー液晶表示装置において、反射モード時にも透過モード時と同様の高輝度・広視野角な表示が得られる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）誘電率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。
【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)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配向分割されたＶＡＮでは、配向制御性が悪いと、画素毎に異なる透過率，視野角特性を有することになり、結果としてざらざらとした表示不良となる。透過表示モードでは、バックライトの光がパネル内を１度しか通過せず自己補償しないため、このざらざらとした表示不良が比較的目立つようになり、電極スリットないし突起による配向規制手段は欠かすことはできない。一方で、反射表示モードでは、パネル内に入ってくる外光はパネル内を２回通過し自己補償するため、たとえ液晶配向に多少の乱れがあっても表示品質としては大きな問題とはならない。また、マルチギャップ構造により、反射表示領域の液晶層厚は比較的小さくなるため、液晶配向は乱れにくい。加えて、反射表示用の電極部と透過表示用の電極部とを細い導通部（連結部）によって連結することによって、この連結部上にディスクリネーションの核を固定することができる。このようにしてディスクリネーションの核を固定することで、反射表示領域の液晶配向をある程度制御することができるため、反射表示領域には突起や電極スリットのような強い配向規制手段は必要としない。さらには、反射表示領域に光散乱のための凹凸があれば、この凹凸が液晶配向にある程度寄与し、中間調等で液晶配向が乱れることを抑制することができる。しかしながら、このような反射表示領域における配向規制力は、透過表示領域に設けられる突起や電極スリットと比較して規制力の弱いものであるため、これ以外に何の工夫もなければ、連結部上に形成されたディスクリネーションの核が移動し、反射表示時にざらざらとした表示不良ができてしまうことがある。そこで、反射表示領域にも突起等の配向規制手段を設ける構成が考えられるが、この場合には突起等の面積分だけ光のロスが生じてしまう。特に、反射表示領域の面積は透過表示領域の面積よりも小さく設定される場合が多いため、透過表示領域に突起等を設ける場合に比べて光のロスによる輝度の低下は大きくなる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、反射表示の明るさを損なうことなく、反射表示領域の配向制御を十分に行なうことができる液晶表示装置を提供し、更には該液晶表示装置を備えた視認性のよい電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、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反射表示を行なう反射表示領域と透過表示を行なう透過表示領域とを備えた液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶からなり、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は、前記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ための液晶層厚調整層が設けられており、前記一対の基板の内面側には、前記液晶を駆動するための電極がそれぞれ設けられており、前記一対の基板の電極のうち少なくとも一方の電極は、１つのドット領域内で複数の島状部と、隣接する前記島状部を互いに電気的に接続する連結部とを有しており、前記複数の島状部は、前記透過表示領域と反射表示領域とに各々整数個ずつ配置され、前記連結部の寸法は、前記島状部の配列方向に延在する縦方向の寸法が８μｍ以上２０μｍ以下であり、前記島状部の配列方向に直交する横方向の寸法が５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、マルチギャップ構造を備えた半透過反射型、垂直配向モードの液晶表示装置であって、ドット領域内の電極が、複数の島状部と、該複数の島状部を電気的に連結する連結部とを有するものである。このようにドット領域内の電極が複数の島状部を有する構成とすることで、電圧印加時に島状部の辺端で生じる斜め電界により、垂直配向液晶の傾倒方向が島状部中央側へ規制されるようになり、その結果、各島状部の平面領域内で放射状の配向状態を有する液晶ドメインが形成される。このように平面放射状の配向状態を有する液晶ドメインがドット領域内に複数形成されることで、各液晶ドメインによりあらゆる方向で均一な視角特性が得られ、かつ前記液晶ドメインの境界は、隣接する島状部の境界領域に固定されるため、パネル斜視時にしみ状のムラを生じることもなく、良好な表示を得ることができる。また、反射表示領域には突起等の構造物が配置されないので、その分表示面積が広がり、明るい反射表示を得ることができる。また本発明では、島状部の連結部の寸法が前記のように設定されているため、ディスクリネーションの核は連結部上に固定され、移動することはない。このため、前記核が移動することによって生じるざらざらとした表示不良が改善され、視認性の良い反射表示が得られるようになる。
【０００６】
本発明の液晶表示装置においては、隣接する島状部と島状部との間には前記連結部がそれぞれ複数設けられており、前記複数の連結部は、隣接する前記島状部と島状部との中心部を結ぶ線に対して互いに対称となるように配置されている構成を採用することができる。
この構成によれば、液晶配向の対称性が増すため、より視認性の良い反射表示が得られるようになる。
【０００７】
本発明の液晶表示装置においては、前記島状部が設けられた基板と対向する他方の基板には、前記透過表示領域内の前記島状部に対向する位置に、電界印加時の液晶の配向状態を規制する配向規制手段が設けられている構成を採用することができる。ここで、前記配向規制手段は、前記他方の基板の電極に設けられた開口部、又は該電極上に設けられた誘電体材料からなる突起であるものとすることができる。
この構成によれば、島状部の辺端にて生じる斜め電界による配向規制作用とともに、上記配向規制手段による配向規制作用によって、更に良好に島状部の平面領域内（すなわち表示領域内）の液晶の配向状態を制御することが可能になる。このため、島状部の平面積を比較的大きくした場合にも、配向の乱れが生じ難く、良好な表示を得ることができる。
【０００８】
本発明の液晶表示装置においては、前記島状部が設けられた基板には、前記島状部を駆動するスイッチング素子が設けられており、該スイッチング素子はコンタクトホールを介して前記透過表示領域の島状部と電気的に接続されており、前記コンタクトホールと前記配向規制手段とは平面的に重なるように配置されている構成を採用することができる。
この構成によれば、コンタクトホールが突起等の配向規制手段に対向して設けられているため、このコンタクトホールによって有効表示面積が損なわれることはない。
【０００９】
本発明の液晶表示装置においては、前記島状部は、平面視において概略円形状、又は概略正多角形状であることが好ましい。
本発明において、前記島状部は、その辺端にて生じる斜め電界により同平面領域内に放射状の液晶配向を得るために設けられる。そこで、上記各形状を適用すれば、容易に上記放射状の配向状態を有する液晶ドメインが形成できる。視角特性の均一化の点では、島状部は、その面中心に対して回転対称性を有する形状であることが好ましく、円形、ないし正多角形状の平面形状とすることが好ましい。
【００１０】
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反射表示を行なう反射表示領域と透過表示を行なう透過表示領域とを備えた液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶からなり、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は、前記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ための液晶層厚調整層が設けられており、前記一対の基板のうちの少なくとも一方の基板の内面側には、誘電体材料からなる突起が前記透過表示領域の縁辺に沿って設けられており、前記突起は、前記反射表示領域と前記透過表示領域との境界部に切れ目を有する開環状に形成され、前記突起の寸法は、前記切れ目の幅が８μｍ以上２０μｍ以下であり、前記突起の幅が５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、マルチギャップ構造を備えた半透過反射型、垂直配向モードの液晶表示装置であって、ドット領域内の液晶の配向を突起によって制御するものである。本発明では、透過表示領域の外周を突起で囲む構成とし、該突起を反射表示領域と透過表示領域の境界部にも配置しているので、該突起による配向規制力を反射表示領域に大きく及ぼすことができる。このため、反射表示領域に突起等の配向規制手段を設けなくても、表示不良のない明るい表示が得られる。また本発明では、突起に切れ目を設け、この切れ目の寸法を前記のように設定しているので、ディスクリネーションの核はこの切れ目の部分に固定され、移動することはない。このため、前記核が移動することによって生じるざらざらとした表示不良が改善され、視認性の良い反射表示が得られるようになる
【００１１】
本発明の液晶表示装置においては、前記一対の基板の内面側には、前記液晶を駆動するための電極がそれぞれ設けられており、前記突起が設けられた基板と対向する他方の基板には、該他方の基板に設けられた電極を駆動するスイッチング素子が設けられており、該スイッチング素子はコンタクトホールを介して前記透過表示領域に設けられた前記電極と電気的に接続されており、前記コンタクトホールは前記突起と平面的に重なるように配置されている構成を採用することができる。
この構成によれば、コンタクトホールが突起等の配向規制手段に対向して設けられているため、このコンタクトホールによって有効表示面積が損なわれることはない。
【００１２】
本発明の電子機器は、前述した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、反射表示、透過表示の双方で広視野角且つ高コントラストの表示が可能な表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
［液晶表示装置］
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 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を可能にした半透過反射型液晶表示装置の例である。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。
【００１４】
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およ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、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により駆動され、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。
【００１５】
次に、図２に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置１００の電極の平面構造（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画素電極３１がマトリクス状に設けられており、画素電極３１と紙面の垂直方向に対向して対向電極９が短冊状（ストライプ状）に設けられている。対向電極９は上述したデータ線のことであり、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が備えられ、ドット領域毎に表示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複数の島状部とこれらの島状部を連結する連結部とを有している。
【００１６】
次に、図３、図４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の画素構成、特に画素電極３１の平面構成を示す模式図、図４は図３のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。なお、図４では図示上側が視認側とされる。
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および走査線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に示すように、１つのドット領域に対応して３原色のうちの異なる色の１つの着色層が配設され、３つのドット領域（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）で赤色、緑色、青色を含む１つの画素を形成している。
【００１７】
ドット領域Ｄ１〜Ｄ３に設けられた画素電極３１は、各ドット領域内に形成されたスリットにより複数（本実施形態では２つ）の島状部（サブピクセル）３１ａ，３１ｂに分割され、各島状部は中央部で連結されている（連結部３１ｃ）。各島状部３１ａ，３１ｂはそれぞれサブドット領域Ｓ１，Ｓ２を構成し、各ドット領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３はそれぞれ２つのサブドット領域Ｓ１，Ｓ２に分割された状態となっている。各島状部３１ａ，３１ｂとこれらの島状部を連結する連結部３１ｃはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜によって一体に形成されている。図示上側の島状部３１ａは、各ドット領域内に部分的に設けられた反射膜８０の形成領域内に配置されており、残る下側の島状部３１ｂは、反射膜８０の非形成領域に配置されている。反射膜８０の形成領域内に配置された島状部３１ａの平面領域が、本液晶表示装置１００における反射表示領域Ｒとされ、残る下側の島状部３１ｂの平面領域が透過表示領域Ｔとされている。反射膜８０の表面には凹凸形状が付与されており、この凹凸によって反射光が散乱されることで、視認性の良い表示が得られるようになっている。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１００は、１つのドット領域内に反射表示を行なう反射表示領域Ｒと透過表示を行なう透過表示領域Ｔとを備えた半透過反射型の液晶表示装置であり、表示可能な領域の略１／３の面積が反射表示に寄与し、残りの略２／３の面積が透過表示に寄与するようになっている。なお、島状部の形状は、図３では正方形状若しくは八角形状であるが、これに限らず、例えば円形状、その他の多角形状のものとすることができる。特に視角特性の均一化の点では、島状部は、その面中心に対して回転対称性を有する形状であることが好ましく、概略円形状又は概略正多角形状の平面形状とすることが好ましい。
【００１８】
また本実施形態において、連結部３１ｃの寸法は、前記島状部３１ａ，３１ｂの配列方向（図示上下方向）に延在する縦方向の寸法ｄ１が１０μｍ、前記島状部３１ａ，３１ｂの配列方向に直交する横方向の寸法ｄ２が１０μｍに設定されている。このような寸法形状とすることで、ディスクリネーションの核を連結部３１ｃに強固に固定することが可能になる。本実施形態のように１ドットを複数のサブドットに分割した場合、これらのサブドットの境界部には、液晶がうまく配向できない部分（ディスクリネーション）が発生する。このディスクリネーションの核は連結部３１ｃの領域に捕捉されるが、この捕捉力が弱いと、中間調等でディスクリネーションの核が移動し、視認性を低下させることがある。本発明者は、連結部３１の領域におけるディスクリネーションの捕捉力と連結部３１ｃの寸法との関係を調べ、良好な視認性が得られる寸法範囲を求めた。表１は、連結部３１ｃの寸法ｄ１，ｄ２とディスクリネーションの捕捉力（ディスクリネーションの移動のしやすさ）との関係をまとめたものである。本実施形態では、縦方向の寸法ｄ１及び横方向の寸法ｄ２が共に１０μｍである場合に反射表示と透過表示の双方で良好な視認性が得られたが、縦方向の寸法ｄ１と横方向の寸法ｄ２が表１の実施例で示す範囲にあれば概ね良好な視認性が得られる。表１によれば、縦方向の寸法ｄ１の下限は７μｍから９μｍの間（概ね８μｍ）であり、上限は２０μｍ程度である。また、横方向の寸法ｄ２の下限は５μｍ程度であり、上限は２０μｍ程度である。すなわち、縦方向の寸法ｄ１が８μｍ以上２０μｍ以下で且つ横方向の寸法ｄ２が５μｍ以上２０μｍ以下であれば、概ね良好な視認性が得られる。このため、連結部３１ｃの寸法ｄ１，ｄ２をこの範囲に規定することで、反射表示領域Ｒに突起等の配向規制手段を設けなくても、配向状態を良好に保つことができるようになる。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
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、走査線１３に沿って延びる第１金属膜４１と、２つの第２金属膜４２，４３との間に図示略の絶縁膜を挟んだ構造を有している。走査線１３を分岐して形成された第２金属膜４２と第１金属膜４１との交差部に第１素子部４０ａが形成され、第１金属膜４１と、第２金属膜４３との交差部に第２素子部４０ｂが形成されている。そして、第２金属膜４３にコンタクトホールＣを介して島状部３１ｂ（画素電極３１）が接続されている。本実施形態に係るＴＦＤ素子４０は、２つの素子部４０ａ、４０ｂが逆向きに接続された構造を備えているので、印加電圧の極性によらず安定した素子特性を得られるものとなっている。第１金属膜４１は例えばＴａ（タンタル）からなるものとされ、前記絶縁膜は例えばタンタル酸化物からなるものとされる。また、第２金属膜４２（走査線１３）及び第２金属膜４３は、例えばＣｒ（クロム）からなるものとされる。
【００２１】
次に、図４に示す断面構造をみると、液晶表示装置１００は、素子基板１０とこれに対向配置された対向基板２５とを備え、これらの基板の間に初期配向状態が垂直配向状態を呈する誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層５０が挟持されている。対向基板１０の外面側にあたる液晶セルの外側には、照明手段として光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（図示略）が設置されている。
【００２２】
素子基板２５は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２５Ａを基体としてなり、基板本体２５Ａの内面側に走査線１３やＴＦＤ素子４０等（図３参照）を備えている。そして、走査線１３等を覆って層間絶縁膜１５が形成され、この層間絶縁膜１５上に画素電極３１が形成されている。層間絶縁膜１５には、コンタクトホールＣ（図３参照）が形成されており、このコンタクトホールをＣを介してＴＦＤ素子４０と島状部３１ｂ（画素電極３１）とが電気的に接続されている。また図示は省略したが、画素電極３１及び層間絶縁膜１５を覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶分子の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体２５Ａの外面側には、位相差板３６、偏光板３７が順に積層されている。尚、図３に示したＴＦＤ素子４０は、層間絶縁膜１５と基板本体２５Ａとの間に設けられている。
【００２３】
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を基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側には、Ａｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等の反射率の高い金属膜からなる反射膜８０が図示略の絶縁膜を介して部分的に形成されている。この絶縁膜は、その表面に凹凸形状を備えており、係る凹凸形状に倣って反射膜８０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、反射表示の視野角特性が向上し、良好な視認性を得ることができる。ドット領域内の反射膜８０上、及び基板本体１０Ａ上には、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨ってカラーフィルタ（カラーフィルタ層）２２が設けられている。カラーフィルタ２２は互いに色の異なる複数種類のカラーフィルタ（着色層）からなり、これらカラーフィルタ層２２を構成する各カラーフィルタの間には必要に応じて黒色樹脂等からなる遮光層ＢＭ（ブラックマトリクス）が配置される。
【００２４】
カラーフィルタ２２の内面側には反射表示領域Ｒに対応して絶縁膜８１が選択的に形成されている。このようにドット領域内に部分的に形成された絶縁膜８１により、液晶層５０の層厚が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならされている。絶縁膜８１は、アクリル樹脂等の有機材料膜を用いて形成されている。絶縁膜８１は、例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度に形成され、絶縁膜８１が存在しない部分の液晶層５０の厚みは２μｍ〜６μｍ程度であり、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っている。つまり、絶縁膜８１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とにおける液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層として機能し、もってマルチギャップ構造を実現するものとなっている。本例の液晶表示装置１００は、係る構成により明るく高コントラストの表示が得られるようになっている。
【００２５】
さらに基板本体２５Ａの内面側には、カラーフィルタ２２と絶縁膜８１の表面を覆って対向電極９が形成されている。対向電極９はＩＴＯ等からなるストライプ状の透明導電膜であり、この対向電極９において島状部３１ｂの中央部に対向する位置には、平面視六角形状の開口部（電極スリット）９Ａが設けられている。この開口部９Ａは電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を制御するための配向規制手段として機能するものである。このように対向電極９に開口部９Ａを設けると、開口部９Ａの周辺では、開口部９Ａから該開口部９Ａに対向する島状部３１ｂの周縁に沿って斜め電界が生じる。このため、液晶分子５１は、図３に示すように、開口部９Ａを中心として放射状に倒れ、それを中心とした平面放射状に液晶分子５１が配向する。従って、本実施形態の液晶表示装置１００では、電圧印加時に液晶分子５１のダイレクタが全方位に向くこととなり、視野角の極めて広い表示が実現されるようになる。また図示は省略したが、対向電極９及びカラーフィルタ２２を覆って垂直配向膜が形成されており、液晶分子５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体１０Ａの外面側には、位相差板１６と偏光板１７とが積層配置されている。
【００２６】
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、ドット領域内に部分的に液晶層厚調整用の絶縁膜８１を設けたマルチギャップ構造を採用しているので、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとで液晶層５０のリタデーションを揃えることができ、透過表示、反射表示のいずれにおいても高コントラストの表示が得られる。また、画素電極３１が複数の島状部３１ａ，３１ｂに分割されるとともに、島状部３１ｂの中央部に対応して電極スリット９Ａが設けられているので、電圧印加時には液晶分子５１が画像表示領域内で電極スリット９Ａを中心に放射状に配向されるようになり、広視野角な表示が実現される。また本実施形態では、連結部３１ｃの寸法形状が前述のように規定されているので、ディスクリネーションの核は連結部３１ｃ上に固定され、移動することはない。このため、前記核が移動することによって生じるざらざらとした表示不良が改善され、視認性の良い反射表示が得られるようになる。この構成では、反射表示領域には突起等の構造物が配置されないので、その分表示面積が広がり、明るい反射表示を得ることができる。
【００２７】
［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、図６を参照しつつ説明する。
図５は、本実施の形態の液晶表示装置について１つの画素の平面図を示すものであり、第１の実施の形態の図３に相当する模式図である。図６は図５のＢ−Ｂ‘断面を示す模式図であり、第１の実施の形態の図４に相当する図である。なお、図６では図示上側が視認側とされる。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、異なる点は、画素電極が島状部に分割されない点と、反射表示領域内の画素電極が光反射性の導電材料によって形成されている点と、透過表示領域の配向規制手段が突起と電極スリットによって構成されている点のみである。したがって、図５、図６において図３、図４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。
【００２８】
図５に示すように、本実施形態においてドット領域Ｄ１〜Ｄ３に設けられた画素電極３１は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔに跨る略矩形状の電極として構成されている。この画素電極３１のうち図示上側の電極部３１ａはＡｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等の光反射性の金属膜若しくはこれらの金属膜とＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜との積層膜からなる。この電極部３１ａは反射電極として機能し、この電極部３１ａの形成された領域が反射表示領域Ｒとなる。電極部３１ａの表面には凹凸形状が付与されており、この凹凸によって反射光が散乱されることで、視認性の良い表示が得られるようになっている。また、図示下側の電極部３１ｂはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなり、この電極部３１ｂの形成された領域が透過表示領域Ｔとなる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置２００は、１つのドット領域内に反射表示を行なう反射表示領域Ｒと透過表示を行なう透過表示領域Ｔとを備えた半透過反射型の液晶表示装置であり、表示可能な領域の略１／３の面積が反射表示に寄与し、残りの略２／３の面積が透過表示に寄与するようになっている。
【００２９】
各画素電極３１には、透過表示領域Ｔの中央部となる位置に開口部（電極スリット）３１Ａが設けられており、更に、この画素電極３１と液晶層を挟んで対向する対向基板側には、誘電体からなる突起１８が透過表示領域Ｔの縁辺に沿って環状に設けられている。この突起１８と電極スリット３１Ａは電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を制御するための配向規制手段として機能するものである。このように画素電極３１に開口部３１Ａを設けた場合、開口部３１Ａの周辺では該開口部３１Ａの辺端に垂直に斜め電界が発生し、液晶分子５１は開口部３１Ａの輪郭に対して垂直方向に傾倒する。また突起１８の周辺では、電圧無印加時には液晶分子５１が突起１８の傾斜面と垂直に配向し、電圧印加時には突起１８から外側に向かって液晶分子５１が倒れ、それを中心とした平面放射状に液晶分子５１が配向する。従って、透過表示領域Ｔでは、電圧印加時に液晶分子５１のダイレクタが全方位に向くこととなり、視野角の極めて広い表示が実現される。さらに、突起１８が反射表示領域Ｒの境界部にも配置されているので、突起１８による配向規制力を反射表示領域Ｒにまで大きく及ぼすことができる。
【００３０】
突起１８は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界部に切れ目１８Ａを有する開環状に形成されており、突起１８の寸法は、前記突起１８の幅ｄ３（前記電極部３１ａ，３１ｂの配列方向に延在する切れ目１８Ａの縦方向の寸法）が１０μｍ、前記切れ目１８Ａの幅ｄ４（前記電極部３１ａ，３１ｂの配列方向に直交する横方向の寸法）が１２μｍに設定されている。このような寸法形状とすることで、ディスクリネーションの核を該突起１８の切れ目１８Ａの部分に強固に固定することが可能になる。本実施形態のように透過表示領域Ｔの周りに突起を設けて配向制御をする場合、透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒとの境界部には、液晶がうまく配向できない部分（ディスクリネーション）が発生する。このディスクリネーションの核は突起１８の切れ目１８Ａの領域に捕捉されるが、この捕捉力が弱いと、中間調等でディスクリネーションの核が移動し、視認性を低下させることがある。本発明者は、切れ目１８Ａの領域におけるディスクリネーションの捕捉力と切れ目１８Ａの寸法ｄ３，ｄ４との関係を調べ、良好な視認性が得られる寸法範囲を求めた。表２は、切れ目１８Ａの寸法ｄ３，ｄ４とディスクリネーションの捕捉力（ディスクリネーションの移動のしやすさ）との関係をまとめたものである。本実施形態では、縦方向の寸法ｄ３が１０μｍ、横方向の寸法ｄ４が１２μｍである場合に反射表示と透過表示の双方で良好な視認性が得られたが、縦方向の寸法ｄ３と横方向の寸法ｄ４が表２の実施例で示す範囲にあれば概ね良好な視認性が得られる。表２によれば、縦方向の寸法ｄ３の下限は７μｍから１０μｍの間（概ね８μｍ）であり、上限は２０μｍ程度である。また、横方向の寸法ｄ４の下限は５μｍ程度であり、上限は２０μｍ程度である。すなわち、縦方向の寸法ｄ３が８μｍ以上２０μｍ以下で且つ横方向の寸法ｆ４が５μｍ以上２０μｍ以下であれば、概ね良好な視認性が得られる。このため、突起１８の寸法ｄ３，ｄ４をこの範囲に規定することで、反射表示領域Ｒに突起等の配向規制手段を設けなくても、配向状態を良好に保つことができるようになる。
【００３１】
【表２】
2006072190.tif 000004
【００３２】
次に、図６に示す断面構造をみると、液晶表示装置２００は、素子基板１０とこれに対向配置された対向基板２５とを備え、これらの基板の間に初期配向状態が垂直配向状態を呈する誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層５０が挟持されている。素子基板２５の外面側にあたる液晶セルの外側には、照明手段として光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（図示略）が設置されている。
【００３３】
素子基板２５は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２５Ａを基体としてなり、基板本体２５Ａの内面側に走査線１３やＴＦＤ素子４０等（図５参照）を備えている。そして、走査線１３等を覆って層間絶縁膜１５が形成され、この層間絶縁膜１５上に画素電極３１が形成されている。この画素電極３１は反射表示領域Ｒに設けられた光反射性の電極部３１ａと透過表示領域Ｔに設けられた透光性の電極部３１ｂによって構成されている。透過表示領域Ｔに配置された電極部３１ｂには、中央部に開口部３１Ａが設けられており、この開口部３１Ａの辺端に生じる斜め電界の作用によって液晶の傾倒方向を制御できるようになっている。層間絶縁膜１５には、突起１８に対向する位置にコンタクトホールＣ（図５参照）が形成されており、このコンタクトホールをＣを介してＴＦＤ素子４０と電極部３１ｂ（画素電極３１）とが電気的に接続されている。また図示は省略したが、画素電極３１及び層間絶縁膜１５を覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶分子の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体２５Ａの外面側には、位相差板３６、偏光板３７が順に積層されている。尚、図５に示したＴＦＤ素子４０は、層間絶縁膜１５と基板本体２５Ａとの間に設けられている。
【００３４】
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を基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側には、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨ってカラーフィルタ（カラーフィルタ層）２２が設けられている。カラーフィルタ２２は互いに色の異なる複数種類のカラーフィルタ（着色層）からなり、これらカラーフィルタ層２２を構成する各カラーフィルタの間には必要に応じて黒色樹脂等からなる遮光層ＢＭ（ブラックマトリクス）が配置される。カラーフィルタ２２の内面側には反射表示領域Ｒに対応して絶縁膜８１が選択的に形成されている。このようにドット領域内に部分的に形成された絶縁膜８１により、液晶層５０の層厚が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならされている。絶縁膜８１は、アクリル樹脂等の有機材料膜を用いて形成されている。絶縁膜８１は、例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度に形成され、絶縁膜８１が存在しない部分の液晶層５０の厚みは２μｍ〜６μｍ程度であり、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っている。つまり、絶縁膜８１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とにおける液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層として機能し、もってマルチギャップ構造を実現するものとなっている。本例の液晶表示装置２００は、係る構成により明るく高コントラストの表示が得られるようになっている。
【００３５】
さらに基板本体２５Ａの内面側には、カラーフィルタ２２と絶縁膜８１の表面を覆って対向電極９が形成されている。対向電極９はＩＴＯ等からなるストライプ状の透明導電膜であり、この対向電極９の上には、透過表示領域Ｔの縁辺に沿って誘電体からなる環状の突起１８が配設されている。前述のように、この突起１８は素子基板側の電極スリット３１Ａと共に透過表示領域Ｔの配向制御を行なう配向規制手段を構成するものである。また、反射表示領域Ｒとの境界部に配した突起１８によって、この配向規制力を反射表示領域Ｒにまで及ぼすことが可能となっている。また突起１８には、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界部に前述の寸法を有する切れ目１８Ａ（図５参照）が設けられており、この切れ目１８Ａが形成された領域にディスクリネーションの核を固定できるようになっている。また図示は省略したが、対向電極９及びカラーフィルタ２２を覆って垂直配向膜が形成されており、液晶分子５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体１０Ａの外面側には、位相差板１６と偏光板１７とが積層配置されている。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態でもマルチギャップ構造を採用しているので、反射表示と透過表示の双方において高コントラストな表示を得ることができる。また本実施形態では、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの境界部に設けた突起１８の切れ目１８Ａの寸法形状が前述のように規定されているので、ディスクリネーションの核はこの切れ目１８Ａの形成領域に固定され、移動することはない。このため、前記核が移動することによって生じるざらざらとした表示不良が改善され、視認性の良い反射表示が得られるようになる。この構成では、反射表示領域には突起等の構造物が配置されないので、その分表示面積が広がり、明るい反射表示を得ることができる。また本実施形態では、突起１８とコンタクトホールＣとが平面的に重なるように配置されているので、コンタクトホール部分で生じるディスクリネーション起因の光漏れを遮断することができる。
【００３７】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図７、図８を参照しつつ説明する。
図７は、本実施の形態の液晶表示装置について１つの画素の平面図を示すものであり、第１の実施の形態の図３に相当する模式図である。図８は図７のＤ−Ｄ‘断面を示す模式図であり、第１の実施の形態の図４に相当する図である。なお、図８では図示上側が視認側とされる。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、島状部を連結する連結部の数と、画素電極とＴＦＤ素子を接続するコンタクトホールの位置が異なるのみである。したがって、図７、図８において図３、図４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。
【００３８】
図７に示すように、本実施形態においてドット領域Ｄ１〜Ｄ３に設けられた画素電極３１は、各ドット領域内に形成されたスリット（開口部３１Ｂ）により、略同じ大きさ，形状を有する複数（本実施形態では３つ）の島状部（サブピクセル）３１ａ，３１ｂ，３１ｂに分割され、各島状部は中央部で連結されている（連結部３１ｃ）。各島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｂはそれぞれサブドット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を構成し、各ドット領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３はそれぞれ３つのサブドット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に分割された状態となっている。各島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｂとこれらの島状部を連結する連結部３１ｃはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜によって一体に形成されている。図示上側の島状部３１ａは、各ドット領域内に部分的に設けられた反射膜８０の形成領域内に配置されており、残る下側の島状部３１ｂ，３１ｂは、反射膜８０の非形成領域に配置されている。反射膜８０の形成領域内に配置された島状部３１ａの平面領域が、本液晶表示装置１００における反射表示領域Ｒとされ、残る下側の島状部３１ｂ，３１ｂの平面領域が透過表示領域Ｔとされている。反射膜８０の表面には凹凸形状が付与されており、この凹凸によって反射光が散乱されることで、視認性の良い表示が得られるようになっている。すなわち、本実施形態の液晶表示装置３００は、１つのドット領域内に反射表示を行なう反射表示領域Ｒと透過表示を行なう透過表示領域Ｔとを備えた半透過反射型の液晶表示装置であり、表示可能な領域の略１／３の面積が反射表示に寄与し、残りの略２／３の面積が透過表示に寄与するようになっている。
【００３９】
また本実施形態において、隣接する島状部と島状部との間には連結部３１ｃがそれぞれ複数設けられており、これら複数の連結部３１ｃは、前記隣接する島状部と島状部との中心部を結ぶ線に対して互いに対称となるように配置されている。図７の例では、連結部３１ｃはそれぞれ島状部の左右両端に１つずつ、計２つ設けられている。連結部３１ｃの寸法は、前記島状部の配列方向（図示上下方向）に延在する縦方向の寸法ｄ１が１０μｍ、前記島状部の配列方向に直交する横方向の寸法ｄ２が１０μｍに設定されている。このような寸法形状とすることで、ディスクリネーションの核を連結部３１ｃに強固に固定することが可能になる（表１参照）。なお、連結部３１ｃの寸法形状は、これに限定されない。縦方向の寸法ｄ１が８μｍ以上２０μｍ以下で且つ横方向の寸法ｄ２が５μｍ以上２０μｍ以下であれば、ディスクリネーションの核を強固に固定することができ、良好な視認性が得られるようになる。
【００４０】
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、走査線１３に沿って延びる第１金属膜４１と、２つの第２金属膜４２，４３との間に図示略の絶縁膜を挟んだ構造を有している。走査線１３を分岐して形成された第２金属膜４２と第１金属膜４１との交差部に第１素子部４０ａが形成され、第１金属膜４１と、第２金属膜４３との交差部に第２素子部４０ｂが形成されている。第２素子部４０ｂの第２金属膜４３は、直接又は図示略のコンタクトホールを介して引き廻し配線４６に接続されている。引き廻し配線４６は、島状部３１ｂの中央部にまで延び、該島状部３１ｂの中央部に設けられたコンタクトホールＣを介して、引き廻し配線４６と該島状部３１ｂ（画素電極３１）とが電気的に接続されている。引き廻し配線４６の先端はコンタクトホールＣの径よりも若干大きい径を有する円形状とされており、コンタクトホール部分で生じるディスクリネーション起因の光漏れを遮断するための遮光部として機能する。
【００４１】
次に、図８に示す断面構造をみると、液晶表示装置２００は、素子基板１０とこれに対向配置された対向基板２５とを備え、これらの基板の間に初期配向状態が垂直配向状態を呈する誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層５０が挟持されている。素子基板２５の外面側にあたる液晶セルの外側には、照明手段として光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（図示略）が設置されている。
【００４２】
素子基板２５は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２５Ａを基体としてなり、基板本体２５Ａの内面側に走査線１３，ＴＦＤ素子４０，引き廻し配線４６等（図７参照）を備えている。そして、これら走査線１３等を覆って層間絶縁膜１５が形成され、この層間絶縁膜１５上に画素電極３１が形成されている。この画素電極３１は反射表示領域Ｒに設けられた光反射性の電極部３１ａ、透過表示領域Ｔに設けられた透光性の電極部３１ｂ，３１ｂ、及びこれらの電極部３１ａ，３１ｂ，３１ｂを接続するための連結部３１ｃによって構成されている。電極部３１ｂ，３１ｂはＩＴＯ等の透明導電材料からなり、矩形の電極部３１ｂ，３１ｂにスリット状の開口部（電極スリット）３１Ｂを設けることによって連結部３１ｃが形成されている。この開口部３１Ｂは、液晶の配向を制御するための配向規制手段として機能する。すなわち、この開口部３１Ｂの辺端に生じる斜め電界の作用によって液晶の傾倒方向を制御できるようになっている。また、開口部３１Ｂのサイズは、連結部３１ｃの寸法が前述の寸法範囲内となるように調整されており、この連結部３１ｃの形成された領域にディスクリネーションの核を固定できるようになっている。層間絶縁膜１５には、島状部３１ｂの中央部に対応する位置にコンタクトホールＣが形成されており、このコンタクトホールをＣを介して引き廻し配線４６（ＴＦＤ素子４０）と島状部３１ｂ（画素電極３１）とが電気的に接続されている。また図示は省略したが、画素電極３１及び層間絶縁膜１５を覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶分子の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体２５Ａの外面側には、位相差板３６、偏光板３７が順に積層されている。尚、図７に示したＴＦＤ素子４０は、層間絶縁膜１５と基板本体２５Ａとの間に設けられている。
【００４３】
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を基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側には、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨ってカラーフィルタ（カラーフィルタ層）２２が設けられている。カラーフィルタ２２は互いに色の異なる複数種類のカラーフィルタ（着色層）からなり、これらカラーフィルタ層２２を構成する各カラーフィルタの間には必要に応じて黒色樹脂等からなる遮光層ＢＭ（ブラックマトリクス）が配置される。カラーフィルタ２２の内面側には反射表示領域Ｒに対応して絶縁膜８１が選択的に形成されている。このようにドット領域内に部分的に形成された絶縁膜８１により、液晶層５０の層厚が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならされている。絶縁膜８１は、アクリル樹脂等の有機材料膜を用いて形成されている。絶縁膜８１は、例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度に形成され、絶縁膜８１が存在しない部分の液晶層５０の厚みは２μｍ〜６μｍ程度であり、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っている。つまり、絶縁膜８１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とにおける液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層として機能し、もってマルチギャップ構造を実現するものとなっている。本例の液晶表示装置３００は、係る構成により明るく高コントラストの表示が得られるようになっている。
【００４４】
さらに基板本体２５Ａの内面側には、カラーフィルタ２２と絶縁膜８１の表面を覆って対向電極９が形成されている。対向電極９はＩＴＯ等からなるストライプ状の透明導電膜であり、この対向電極９上の島状部３１ｂ，３１ｂに対向する位置には、略円錐状の誘電体からなる突起１８が配設されている。この突起１８は素子基板側の電極スリット３１Ｂと共に透過表示領域Ｔの配向制御を行なう配向規制手段を構成するものである。また図示は省略したが、対向電極９及びカラーフィルタ２２を覆って垂直配向膜が形成されており、液晶分子５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体１０Ａの外面側には、位相差板１６と偏光板１７とが積層配置されている。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態でもマルチギャップ構造を採用しているので、反射表示と透過表示の双方において高コントラストな表示を得ることができる。また本実施形態では、各島状部３１ａ，３１ｂ，３１ｂを連結する連結部３１ｃの寸法形状が前述のように規定されているので、ディスクリネーションの核はこの連結部３１ｃの形成領域に固定され、移動することはない。このため、前記核が移動することによって生じるざらざらとした表示不良が改善され、視認性の良い反射表示が得られるようになる。この構成では、反射表示領域には突起等の構造物が配置されないので、その分表示面積が広がり、明るい反射表示を得ることができる。
【００４６】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図９〜図１１を参照しつつ説明する。
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り、特に反射表示と透過表示を可能にした半透過反射型液晶表示装置の例である。なお、図９〜図１１において図１〜図４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】
図９は、本実施の形態の液晶表示装置４００についての等価回路を示している。図９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３１と、該画素電極３１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３１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。画素電極３１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、対向基板側に形成された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３１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。
【００４８】
次に、図１０、図１１に基づいて、本実施形態の液晶表示装置４００の画素構成について説明する。図１０は液晶表示装置１００の画素構成、特に画素電極３１の平面構成を示すものであり、第１の実施の形態の図３に相当する模式図である。図１１は図１０のＥ−Ｅ’断面を示す模式図であり、第１の実施のけ異体の図４に相当する図である。なお、図１１では図示上側が視認側とされる。
【００４９】
図１０に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００では、互いに平行に延在する走査線３ａと、これらの走査線に交差して延在するデータ線６ａとに囲まれた平面視矩形状の領域がドット領域Ｄ１〜Ｄ３とされ、１つのドット領域に対応して３原色のうち１色のカラーフィルタ（着色層）が形成され、３つのドット領域Ｄ１〜Ｄ３で３色のカラーフィルタを含む画素領域を形成している。尚、これらのカラーフィルタは、それぞれ図示上下方向に延びるストライプ状に形成され、その延在方向で各々複数のドット領域に跨って形成されるとともに、図示左右方向にて周期的に配列されている。
【００５０】
ドット領域Ｄ１〜Ｄ３に設けられた画素電極３１は、各ドット領域内に形成されたスリット（開口部３１Ｂ）により複数（本実施形態では２つ）の島状部（サブピクセル）３１ａ，３１ｂに分割され、各島状部は中央部で連結されている（連結部３１ｃ）。各島状部３１ａ，３１ｂはそれぞれサブドット領域Ｓ１，Ｓ２を構成し、各ドット領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３はそれぞれ２つのサブドット領域Ｓ１，Ｓ２に分割された状態となっている。図示上側の島状部３１ａはＡｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等の光反射性の金属膜若しくはこれらの金属膜とＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜との積層膜からなる。この島状部３１ａは反射電極として機能し、この島状部３１ａの形成された領域が反射表示領域Ｒとなる。反射電極の表面には凹凸形状が付与されており、この凹凸によって反射光が散乱されることで、視認性の良い表示が得られるようになっている。また、図示下側の島状部３１ｂはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなり、この島状部３１ｂの形成された領域が透過表示領域Ｔとなる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置４００は、１つのドット領域内に反射表示を行なう反射表示領域Ｒと透過表示を行なう透過表示領域Ｔとを備えた半透過反射型の液晶表示装置であり、表示可能な領域の略１／３の面積が反射表示に寄与し、残りの略２／３の面積が透過表示に寄与するようになっている。
【００５１】
また本実施形態において、隣接する島状部３１ａと島状部３１ｂとの間には連結部３１ｃが複数設けられており、これら複数の連結部３１ｃは、前記隣接する島状部と島状部との中心部を結ぶ線に対して互いに対称となるように配置されている。図１０の例では、連結部３１ｃはそれぞれ島状部の左右両端に１つずつ、計２つ設けられている。連結部３１ｃの寸法は、前記島状部の配列方向（図示上下方向）に延在する縦方向の寸法ｄ１が１０μｍ、前記島状部の配列方向に直交する横方向の寸法ｄ２が１０μｍに設定されている。このような寸法形状とすることで、ディスクリネーションの核を連結部３１ｃに強固に固定することが可能になる（表１参照）。なお、連結部３１ｃの寸法形状は、これに限定されない。縦方向の寸法ｄ１が８μｍ以上２０μｍ以下で且つ横方向の寸法ｄ２が５μｍ以上２０μｍ以下であれば、ディスクリネーションの核を強固に固定することができ、良好な視認性が得られるようになる。
【００５２】
各画素電極３１には、透過表示領域Ｔの中央部となる位置に開口部（電極スリット）３１Ａが設けられており、更に、この画素電極３１と液晶層を挟んで対向する対向基板側には、誘電体からなる突起１８が透過表示領域Ｔの縁辺に沿って環状に設けられている。この突起１８と電極スリット３１Ａは電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を制御するための配向規制手段として機能するものである。このように画素電極３１に開口部３１Ａを設けた場合、開口部３１Ａの周辺では該開口部３１Ａの辺端に垂直に斜め電界が発生し、液晶分子５１は開口部３１Ａの輪郭に対して垂直方向に傾倒する。また突起１８の周辺では、電圧無印加時には液晶分子５１が突起１８の傾斜面と垂直に配向し、電圧印加時には突起１８から外側に向かって液晶分子５１が倒れ、それを中心とした平面放射状に液晶分子５１が配向する。従って、透過表示領域Ｔでは、電圧印加時に液晶分子５１のダイレクタが全方位に向くこととなり、視野角の極めて広い表示が実現される。さらに、突起１８が反射表示領域Ｒの境界部にも配置されているので、突起１８による配向規制力を反射表示領域Ｒにまで大きく及ぼすことができる。
【００５３】
突起１８は、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界部に切れ目１８Ａを有する開環状に形成されており、突起１８の寸法は、前記突起１８の幅ｄ３（島状部３１ａ，３１ｂの配列方向に延在する切れ目１８Ａの縦方向の寸法）が１０μｍ、前記切れ目１８Ａの幅ｄ４（島状部３１ａ，３１ｂの配列方向に直交する横方向の寸法）が１２μｍに設定されている。このような寸法形状とすることで、ディスクリネーションの核を該突起１８の切れ目１８Ａの部分に更に強固に固定することが可能になる（表２参照）。なお、切れ目１８Ａの寸法形状は、これに限定されない。縦方向の寸法ｄ３が８μｍ以上２０μｍ以下で且つ横方向の寸法ｄ４が５μｍ以上２０μｍ以下であれば、ディスクリネーションの核を強固に固定することができ、良好な視認性が得られるようになる。
【００５４】
図示下方側の島状部３１ｂと、走査線３ａ、データ線６ａとの間に、ＴＦＴ３０が介挿されている。ＴＦＴ３０は、半導体層３３と、半導体層３３の下層側（基板本体２５Ａ側）に設けられたゲート電極部３２と、半導体層３３の上層側に設けられたソース電極部３４と、ドレイン電極部３５とを備えて構成されている。半導体層３３のゲート電極部３２と対向する領域にＴＦＴ３０のチャネル領域が形成されており、その両側の半導体層には、ソース領域、及びドレイン領域が形成されている。
【００５５】
ゲート電極部３２は、走査線３ａの一部をデータ線６ａの延在方向に分岐して形成されており、その先端側で半導体層３３と図示略の絶縁膜を介して対向している。ソース電極部３４は、データ線６ａの一部を走査線３ａの延在方向に分岐して形成されており、図示略のコンタクトホールを介して半導体層３３のソース領域と電気的に接続されている。ドレイン電極３５の一端側は、図示略のコンタクトホールを介して前記ドレイン領域と電気的に接続されており、ドレイン電極３５の他端側は、直接又はコンタクトホールＣを介して島状部３１ｂ（画素電極３１）と電気的に接続されている。
そして、ＴＦＴ３０は、走査線３ａを介して入力されるゲート信号により所定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａを介して供給される画像信号を、所定のタイミングで液晶に対して書き込めるようになっている。
【００５６】
一方、図１１に示す断面構造を見ると、液晶表示装置４００は、素子基板２５と、これに対向配置された対向基板１０とを備え、前記基板１０，２５間に初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶からなる液晶層５０が挟持されている。素子基板２５の外面側にあたる液晶セルの外側には、照明手段として光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（図示略）が設置されている。
【００５７】
素子基板２５は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２５Ａを基体としてなり、基板本体２５Ａの内面側（液晶層側）に走査線３ａが形成されている。そして、走査線３ａを覆ってゲート絶縁膜が形成され、このゲート絶縁膜上にデータ線６ａ等が形成され、更にこのデータ線等を覆って形成された層間絶縁膜１５を介して画素電極３１が形成されている。この画素電極３１は反射表示領域Ｒに設けられた光反射性の島状部３１ａ、透過表示領域Ｔに設けられた透光性の島状部３１ｂ、及びこれらの電極部３１ａ，３１ｂを接続するための連結部３１ｃによって構成されている。電極部３１ｂ，３１ｂはＩＴＯ等の透明導電材料からなり、矩形の電極部３１ｂにスリット状の開口部（電極スリット）３１Ｂを設けることによって連結部３１ｃが形成されている。透過表示領域Ｔに配置された電極部３１ｂには、中央部に開口部３１Ａが設けられている。この開口部３１Ａ及び開口部３１Ｂは、液晶の配向を制御するための配向規制手段として機能する。すなわち、この開口部３１Ａ，開口部３１Ｂの辺端に生じる斜め電界の作用によって液晶の傾倒方向を制御できるようになっている。また、開口部３１Ｂのサイズは、連結部３１ｃの寸法が前述の寸法範囲内となるように調整されており、この連結部３１ｃの形成された領域にディスクリネーションの核を固定できるようになっている。層間絶縁膜１５には、突起１８に対向する位置にコンタクトホールＣ（図１０参照）が形成されており、このコンタクトホールをＣを介してＴＦＴ３０と島状部３１ｂ（画素電極３１）とが電気的に接続されている。また図示は省略したが、画素電極３１及び層間絶縁膜１５を覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶分子の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体２５Ａの外面側には、位相差板３６、偏光板３７が順に積層されている。尚、図１０に示したＴＦＴ３０は、層間絶縁膜１５と基板本体２５Ａとの間に設けられている。
【００５８】
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を基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側には、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨ってカラーフィルタ（カラーフィルタ層）２２が設けられている。カラーフィルタ２２は互いに色の異なる複数種類のカラーフィルタ（着色層）からなり、これらカラーフィルタ層２２を構成する各カラーフィルタの間には必要に応じて黒色樹脂等からなる遮光層ＢＭ（ブラックマトリクス）が配置される。カラーフィルタ２２の内面側には反射表示領域Ｒに対応して絶縁膜８１が選択的に形成されている。このようにドット領域内に部分的に形成された絶縁膜８１により、液晶層５０の層厚が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異ならされている。絶縁膜８１は、アクリル樹脂等の有機材料膜を用いて形成されている。絶縁膜８１は、例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度に形成され、絶縁膜８１が存在しない部分の液晶層５０の厚みは２μｍ〜６μｍ程度であり、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っている。つまり、絶縁膜８１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とにおける液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層として機能し、もってマルチギャップ構造を実現するものとなっている。本例の液晶表示装置２００は、係る構成により明るく高コントラストの表示が得られるようになっている。
【００５９】
さらに基板本体２５Ａの内面側には、カラーフィルタ２２と絶縁膜８１の表面を覆って対向電極９が形成されている。対向電極３１は平面ベタ状のＩＴＯ等からなる透明導電膜であり、この対向電極９の上には、透過表示領域Ｔの縁辺に沿って誘電体からなる環状の突起１８が配設されている。前述のように、この突起１８は素子基板側の電極スリット３１Ａ，３１Ｂと共に透過表示領域Ｔの配向制御を行なう配向規制手段を構成するものである。また、反射表示領域Ｒとの境界部に配した突起１８によって、この配向規制力を反射表示領域Ｒにまで及ぼすことが可能となっている。また突起１８には、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界部に前述の寸法を有する切れ目１８Ａ（図１０参照）が設けられており、この切れ目１８Ａが形成された領域にディスクリネーションの核を固定できるようになっている。また図示は省略したが、対向電極９及びカラーフィルタ２２を覆って垂直配向膜が形成されており、液晶分子５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。基板本体１０Ａの外面側には、位相差板１６と偏光板１７とが積層配置されている。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態でもマルチギャップ構造を採用しているので、反射表示と透過表示の双方において高コントラストな表示を得ることができる。また本実施形態では、連結部３１ｃの寸法形状が前述のように規定され、更に反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔの境界部に設けた突起１８の切れ目１８Ａの寸法形状が前述のように規定されているので、ディスクリネーションの核はこの連結部３１ｃ及び切れ目１８Ａの形成領域に固定され、移動することはない。このため、前記核が移動することによって生じるざらざらとした表示不良が改善され、視認性の良い反射表示が得られるようになる。この構成では、反射表示領域には突起等の構造物が配置されないので、その分表示面積が広がり、明るい反射表示を得ることができる。また本実施形態では、突起１８とコンタクトホールＣとが平面的に重なるように配置されているので、コンタクトホール部分で生じるディスクリネーション起因の光漏れを遮断することができる。
【００６１】
［電子機器］
図１２は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。この図に示す携帯電話１３００は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
上記各実施の形態の表示装置は、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、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、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、いずれの電子機器においても、明るく、高コントラストであり、かつ広視野角の透過／反射表示が可能になっている。
【００６２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、液晶層厚調整層８１は素子基板又は対向基板のいずれに配置してもよく、双方の基板に配置することもできる。また、前記実施形態では液晶層厚調整層を反射表示領域に配置したが、透過表示領域と反射表示領域の双方に配置することもできる。この場合、例えば反射表示領域の液晶層厚調整層を透過表示領域の液晶層厚調整層よりも厚くなるようにすることで、液晶層厚のバランスをとることができる。また、カラーフィルタ２２は、反射膜（反射電極）よりも観察側に配置される限りにおいて、素子基板と対向基板のいずれに配置してもよい。また、各実施形態においてスイッチング素子はＴＦＴ又はＴＦＤのいずれでもよく、第１〜第３の実施形態においてスイッチング素子をＴＦＴ素子としたり、第４の実施形態においてスイッチング素子をＴＦＤ素子とすることも可能である。また、電極スリットや突起等の構成部材の配置変更は自由に行なうことができる。さらに、前記実施形態では本発明をアクティブマトリクス型の液晶表示装置に適用した例を示したが、本発明はスイッチング素子を備えないパッシブマトリクス型の液晶表示装置に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１実施形態に係る液晶表示装置の回路構成図。
【図２】同、液晶表示装置のドット領域の構造を示す平面図。
【図３】同、１画素領域の平面構成図。
【図４】図３のＡ−Ａ’線に沿う断面構成図。
【図５】第２実施形態に係る液晶表示装置の１画素領域の平面構成図。
【図６】図５のＢ−Ｂ’線に沿う断面構成図。
【図７】第３実施形態に係る液晶表示装置の１画素領域の平面構成図。
【図８】図７のＤ−Ｄ’線に沿う断面構成図。
【図９】第４実施形態に係る液晶表示装置の回路構成図。
【図１０】同、１画素領域の平面構成図。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ’線に沿う断面構成図。
【図１２】電子機器の一例を示す斜視構成図。
【符号の説明】
【００６４】
９…対向電極、１０…対向基板、１５…層間絶縁膜、１８…突起（配向規制手段）、１８Ａ…切れ目、２５…素子基板、３０…ＴＦＴ（スイッチング素子）、３１…画素電極、３１Ａ，３１Ｂ…電極スリット（配向規制手段）、３１ａ，３１ｂ…島状部（サブピクセル）、３１ｃ…連結部、４０…ＴＦＤ素子（スイッチング素子）、５０…液晶層、５１…液晶分子、８１…絶縁膜（液晶層厚調整層）、１００，２００，３００，４００…液晶表示装置、１３００…電子機器、Ｃ…コンタクトホール、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…ドット領域、Ｒ…反射表示領域、Ｔ…透過表示領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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