(57)【要約】【課題】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。【解決手段】負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層５０が、対向配置された対向基板２５とＴＦＴアレイ基板１０との間に挟持され、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとが設けられ、ＴＦＴアレイ基板１０の内面に前記透過表示領域Ｔと反射表示領域Ｒの液晶層厚を異ならせるための絶縁膜２１（液晶層厚調整層）と、画素電極９と、配向膜２３とが備えられ、前記液晶層５０との接液面が、ドット領域内で連続的な曲面形状に形成されている。【選択図】        図３
2004198921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層が、対向配置された上基板と下基板との間に挟持され、１ドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、
前記上基板又は下基板の内面側に、前記透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚を異ならせるための液晶層厚調整層と、前記液晶の配向状態を制御するために前記液晶層に接して設けられた液晶制御層とが備えられ、
前記液晶制御層の前記液晶層との接液面が、前記ドット領域内で連続的な曲面形状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層が、対向配置された上基板と下基板との間に挟持され、１ドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、
前記上基板又は下基板の内面側に、前記透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚を異ならせるための液晶層厚調整層と、前記液晶の配向状態を制御するために前記液晶層に接して設けられた液晶制御層とが備えられ、
前記液晶制御層の前記液晶層との接液面において、前記ドット領域内における前記上基板又は下基板と平行に形成された平面領域の最大横断長さが２０μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
前記上基板又は下基板と平行に形成された平面領域の最大横断長さが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記下基板の液晶制御層に、一面側に凹凸形状が形成された樹脂層が設けられ、該樹脂層上に反射膜が形成されており、
前記接液面の形状が、前記樹脂層表面の凹凸形状に倣う形状とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶制御層に設けられた電極層が、スリット状の開口部を有して形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶層厚調整層の液晶層側面が、連続的な曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記上基板及び下基板のいずれか一方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６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記上基板及び下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７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１ないし８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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器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、先の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】
本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層が、対向配置された上基板と下基板との間に挟持され、１ドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、前記上基板又は下基板の内面側に、前記透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚を異ならせるための液晶層厚調整層と、前記液晶の配向状態を制御するために前記液晶層に接して設けられた液晶制御層とが備えられ、前記液晶制御層の前記液晶層との接液面が、前記ドット領域内で連続的な曲面形状に形成されていることを特徴としている。
【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た場合の垂直配向モードの液晶における電界印加時の配向方向の制御方法についての検討を行った。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、異なる配向方向の領域境界に沿って配向乱れ（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。本発明は、このような電界印加時の液晶分子の配向方向を適切に制御することができる液晶表示装置を提供するものである。
【００１１】
垂直配向モードの液晶において、電界印加時に液晶分子が傾倒される方向を制御するには、液晶層に斜め電界を印加するか、若しくは初期配向においてプレチルト等により液晶分子を傾倒させておく。そこで本発明では、液晶分子の傾倒方向を固定するために、液晶分子に実質的に斜め電界が付与されるように液晶層と液晶制御層（電極層や配向膜を含む層）との接液面を連続的な曲面形状に形成した。垂直配向モードの液晶は、配向膜に対して垂直に液晶分子が配向され、配向膜表面が曲面形状であればその形状に沿って垂直に配向する。一方、液晶表示装置において平面形状の電極層間に形成される電界は、電極の終端部を除き平面形状にかかわらず電極間を最短距離で結ぶように垂直に形成される。従って、上記配向膜の曲面形状に沿って垂直配向された液晶分子には実質的に斜め電界が作用し、その結果液晶分子の傾倒方向が固定化される。このようにして、本発明に係る液晶表示装置は、極めて簡便な構成でありながら、透過表示領域と反射表示領域の両方で、電界印加時の液晶分子の傾倒方向を全てのドット領域内で固定化することができ、この作用によって光抜け、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。本発明に係る液晶表示装置では、プレチルトを付与するためのラビング等の工夫を加えることなく良好な表示が得られることに加え、透過表示領域、反射表示領域において別々の対策を講じることなく、いずれの領域においても良好な表示が得られることが大きな利点である。
【００１２】
また、本発明の液晶表示装置としては、負の誘電異方性を有する液晶分子を含む液晶層が、対向配置された上基板と下基板との間に挟持され、１ドット領域内に反射表示を行う反射表示領域と透過表示を行う透過表示領域とが設けられた液晶表示装置であって、前記上基板又は下基板の内面側に、前記透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚を異ならせるための液晶層厚調整層と、前記液晶の配向状態を制御するために前記液晶層に接して設けられた液晶制御層とが備えられ、前記液晶制御層の前記液晶層との接液面において、前記ドット領域内における前記上基板又は下基板と平行に形成された平面領域の最大横断長さが２０μｍ以下であることを特徴とする構成も適用できる。
【００１３】
上記液晶層に斜め電界を印加できる条件としては、上基板の電極層と下基板の電極層とが非平行に配置されること（すなわち基板と接液面とが非平行であること）が条件であるが、液晶層はドット領域内では連続しているので、近接した液晶分子間の相互作用による影響を受ける。そこで本発明者は、上記接液面の大部分において基板と非平行に形成されていれば、部分的に平行領域が形成されていたとしても、電圧印加時の液晶分子の配向方向をドット領域内で固定することができると考えた。そして、本発明では、本発明は実際のサンプルを用いた検証に基づき、ドット領域内で許容される上記平行領域の大きさを、その最大横断長さで２０μｍ以下と規定した。尚、係る範囲が適切であることの検証については、その詳細を（実施例）の項で述べることとする。
【００１４】
本発明の液晶表示装置では、前記上基板又は下基板と平行に形成された平面領域の最大横断長さが１０μｍ以下であることが好ましい。このような範囲とすることで、しみ状のむらが全く生じない高品質の表示が得られる液晶表示装置を提供することができる。
【００１５】
本発明の液晶表示装置では、前記下基板の液晶制御層に、一面側に凹凸形状が形成された樹脂層が設けられ、該樹脂層上に反射膜が形成されており、前記接液面の形状が、前記樹脂層表面の凹凸形状に倣う形状とされていることが好ましい。このような構成とすることで、前記樹脂層の凹凸形状により反射膜に凹凸形状が付与されるので、反射膜で反射される光が散乱されるようになり、広い視角で明るい表示が得られるようになる。また、係る樹脂層の凹凸形状によって接液面に凹凸形状が形成されることで、液晶層に電圧を印加した際の液晶分子の配向方向を固定化することができ、その結果しみ状のむらを抑えて高品質の表示を得ることができる。
【００１６】
本発明の液晶表示装置では、前記液晶制御層に設けられた電極層が、スリット状の開口部を有して形成されていてもよい。このような構成とすることで、上記開口部の近傍で電界が歪み、その結果液晶層に斜め電界が印加されるようになるため、液晶層に電圧を印加した際の液晶分子の配向方向を上記開口部の周辺で効率的に固定することができる。特に、上記開口部を液晶表示装置の視認上下方向に延びるように形成すれば、電圧印加時に視認左右方向に液晶分子が倒れるようになるため、使用時の実質的な視野角が広く、使い勝手の良い液晶表示装置とすることができる。
【００１７】
本発明の液晶表示装置では、前記液晶層厚調整層の液晶層側面が、連続的な曲面形状に形成されていることが好ましい。このような構成とすることで、液晶層厚調整層の上に形成される電極層や配向膜を含む液晶制御層の形状を容易に連続的な曲面形状とすることができるので、液晶分子の配向方向の制御による画質の向上効果が得られる。そして、係る構成とすれば、従来の製造工程を大きく変更することなく本発明の液晶表示装置を製造することができるという利点がある。
【００１８】
本発明の液晶表示装置では、前記上基板及び下基板のいずれか一方の内面にカラーフィルターを備えることができる。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、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。
【００１９】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴としている。
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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
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。
【００２１】
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、液晶表示装置の構造を示す断面図であって、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿う部分断面図、図３（ｂ）はＢ−Ｂ’線に沿う部分断面図である。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（下基板）の平面構造について説明する。
図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板上に、画素電極９が設けられており、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。図２では、画素電極９を１つのみ図示しているが、実際には前記配線に囲まれた矩形状の各領域に形成されている。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を囲むように配置されたデータ線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。
【００２５】
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１ｆ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１ｆ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１ｆと走査線３ａとが平面視において交差している領域（図中左上がりの斜線で示す領域）にＴＦＴ３０のチャネル領域１ａが形成されており、走査線３ａはチャネル領域１ａに対向する部分でゲート電極として機能する。
【００２６】
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。
【００２７】
より具体的には、第１遮光膜１１ａは、各々、半導体層１ｆのチャネル領域１ａ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平面的に重なっている。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。
【００２８】
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とされ、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とされている。また、平面視した際に反射膜２０の形成領域を内部に含むドット領域内に、絶縁膜（液晶層厚調整層）が形成されている。図２に符号Ｎで示す反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界領域には、断面視において傾斜面を成す傾斜領域が形成されており、その詳細は図３に示す断面構造を参照して後述する。
【００２９】
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（ａ）は図２のＡ−Ａ’線に沿う部分断面図であり、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ’線に沿う部分断面図であるが、本発明はドット領域内に形成された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。
【００３０】
図３に示すように、ＴＦＴアレイ基板（下基板）１０とこれに対向配置された対向基板（上基板）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が部分的に形成されている。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）の異なる色を呈する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、反射表示領域と透過表示領域とで色純度を変えた色素層を別個に設けてもよい。
【００３１】
カラーフィルターの色素層２２の上には、透過表示領域Ｔに対応する平面位置に略舟底状の凹部２１ａを有する絶縁膜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を備えた傾斜領域Ｎを有している。絶縁膜２１が薄く形成された部分（凹部２１ａの底部）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Ｎは透過表示領域Ｔにほぼ含まれている。
【００３２】
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平面視略矩形状の画素電極９が形成されている。この画素電極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。これら画素電極９及び配向膜２３は、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成すものである。
【００３３】
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。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は施されているが、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。
【００３４】
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、それぞれ基板本体側から位相差板２６，３６、偏光板２７，３７が設けられている。位相差板２６，３６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、この位相差板と偏光板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に円偏光が入射され、直線偏光が出射されるようになっている。また、ＴＦＴアレイ基板の外面側にあたる液晶セルの外側には、光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト４０が設置されている。
【００３５】
本実施の形態の液晶表示装置では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の液晶層５０との接液面を成す配向膜２３の表面が、縦断面視においてドット領域内で連続的な曲線形状を成し、もってドット領域内で連続的な曲面形状を成して構成されている。このような構成とされていることで、液晶が垂直配向された液晶層に電圧を印加した際に、前記接液面の曲面形状に沿って垂直に配向した液晶分子に対して実質的に斜め方向の電界が作用し、その結果各ドットにおける液晶の傾倒方向が固定化される。これにより、液晶の配向方向が異なる領域の境界で生じるリタデーションの状態を全てのドットで固定化することができるので、従来の垂直配向モードの液晶表示装置で問題となっていたしみ状のむらを無くすことができ、広視野角の液晶表示装置を実現することができる。
【００３６】
本実施の形態の場合、絶縁膜２１が連続的な曲面形状の表面を有して形成され、この絶縁膜２１の表面形状に倣って画素電極９及び配向膜２３が形成されることで、接液面が連続的な曲面形状となるように形成されている。すなわち、上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置は、絶縁膜２１を形成する工程において所定の曲面形状の表面を形成するのみで製造でき、かつ反射表示及び透過表示のいずれにおいても広視野角で高品質の表示が得られるので、製造容易性の点においても極めて優れている。
【００３７】
本実施の形態の液晶表示装置において、上記連続的な曲面形状を成す接液面は、ドット領域内で基板本体１０Ａと２°以上の角度を成して形成されていることが好ましい。このような傾斜角度を有して前記接液面を形成することで、液晶層５０に電圧を印加した際の液晶分子の傾倒方向を確実に固定することができる。また、傾斜領域Ｎを除く反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔにおいて、液晶層５０の厚さのばらつきは０.３μｍ以下とすることが好ましい。本実施の形態の液晶表示装置では、上記接液面が曲面形状を成しているため、マルチギャップ構造を実現するために形成した傾斜領域Ｎを除く領域でも液晶層厚差が生じるが、その層厚の差を上記範囲とすることで、液晶層厚のばらつきによるコントラストの低下を生じないものとすることができる。
【００３８】
さらに、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、その結果反射表示領域Ｒにおける電圧特性と透過表示領域Ｔにおける電圧特性とをほぼ同一に揃えることができる。これにより、電圧を印加した際の両領域における液晶層の挙動が一致するので、高コントラストの表示が得られる。
【００３９】
本実施の形態の液晶表示装置では、ＴＦＴアレイ基板１０と液晶層５０との接液面（配向膜２３表面）が、ドット領域内で連続的な曲面形状に形成された場合について説明したが、本発明に係る液晶表示装置において、部分的に基板本体１０Ａと配向膜２３表面とが平行となる領域（平行領域）の存在は、ある程度許容される。具体的には、液晶層５０との接液面に形成された平行領域の最大横断長さが２０μｍ以下であれば、その平行領域以外の接液面による液晶分子の傾倒方向を固定化する作用により、液晶分子の傾倒方向を実用上支障が生じない程度に固定化することができる。
ここで、前記平行領域の最大横断長さとは、係る領域の中心を通過して横断する任意の線分うち、最大のものの長さを指す。
【００４０】
上記平行領域は、その最大横断長さを１０μｍ以下とすることがより好ましく、係る範囲とすることで、接液面に平行領域が全く存在しない液晶表示装置と遜色ない表示品質が得られる。
尚、本発明者は上記接液面における平行領域の許容範囲を実際に検証しており、その詳細は（実施例）の項に記載している。また、係る平行領域の許容範囲は、以下の第２〜第６の実施の形態の液晶表示装置にも同様に適用される。
【００４１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図４及び図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、上記第１の実施の形態と同様であるが、カラーフィルタ２２の形成位置を対向基板側とした点、及び共通電極にスリット状の開口部を設けた点のみが異なっている。従って、図４に示す本実施の形態の液晶表示装置の１ドット領域の平面図、及び図５に示す部分断面図において図２及び図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４及び図５に示すように、本実施の形態の液晶表示装置では、カラーフィルタ２２が対向基板２５の内面に設けられており、共通電極３１の透過表示領域Ｔのほぼ中央部に、図４上下方向に延在するスリット状の開口部３１ａが設けられている。そして、本実施の形態の液晶表示装置では、共通電極３１に開口部３１ａが形成されていることで、開口部３１ａの近傍においてＴＦＴアレイ基板１０の画素電極９と共通電極３１との間に斜め電界が形成され、電圧印加時にこの斜め電界に沿って液晶分子が傾倒されるので、各ドット領域で液晶の倒れる方向が固定される。従って、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。また、開口部３１ａをドット領域中央部に設けることで、図示左右方向で対称な視角特性が得られるという利点も有している。
【００４３】
さらには、本実施の形態の液晶表示装置において、液晶の傾倒方向を規制する主たる手段である接液面の曲面形状は、絶縁膜２１の表面形状により付与されるものであるが、図５に示すように、透過表示領域Ｔにおいては、高透過率を得るために絶縁膜２１の膜厚を薄くすることが好ましいが、絶縁膜２１を薄くするとその表面に曲面形状を形成し難くなり、特に傾斜領域Ｎから離れた透過表示領域Ｔの中央部では平坦面が形成されやすくなることが考えられる。そこで、本実施の形態に係る開口部３１ａを設ければ、透過表示領域Ｔの中央部における液晶の倒れる方向を規制することができるため、絶縁膜２１を薄くすることで明るい透過表示が得られる。
【００４４】
尚、本実施の形態では、共通電極３１にスリット状の開口部３１ａを設けた場合について説明したが、この電極層に設ける開口部は、画素電極９に形成してもよく、その場合にも上記と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について図６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、上記第１の実施の形態、及び第２の実施の形態と同様であり、図６に示す部分断面図において図２ないし図５と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態の液晶表示装置は、図６に示すように、ＴＦＴアレイ基板１０の電極層が、反射膜２０と、この反射膜２０の開口領域に形成されるとともに反射膜２０と電気的に接続された透明電極１９とにより構成されている点にある。従って、図２の平面図を参酌して具体的に説明すると、本実施の形態の液晶表示装置では、平面視略矩形状の画素電極９は設けられておらず、平面視矩形枠状の反射膜２０と、この反射膜２０のほぼ中央部に設けられた開口領域に形成された透明電極１９とにより、上記第１、第２の実施の形態における画素電極９の機能を実現している。すなわち、これら透明電極１９、反射膜２０、及び配向膜２３が、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成している。
【００４６】
また、図６に示すように、マルチギャップ構造を実現するための液晶層厚調整層である絶縁膜２１が、透過表示領域Ｔで極めて薄く形成されている点も、先の実施の形態とは異なっている。この構成により、透過表示における表示輝度を向上させることができ、特に明るい透過表示が得られる液晶表示装置を提供することができる。
【００４７】
上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置においても、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。
【００４８】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について図７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、上記第３の実施の形態と同様であり、その平面視は、図２に示すものとほぼ同様である。図７に示す部分断面図において図６と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図７に示すように、本実施の形態の液晶表示装置の特徴とするところは、対向基板２５の内面側に液晶層厚調整層である絶縁膜２１が設けられている点にある。この絶縁膜２１は、反射表示領域Ｒに概ね対応する平面領域に形成されており、一部透過表示領域Ｔ側へ延出されている。そして、この絶縁膜２１表面に倣って共通電極３１及び配向膜３３が形成されている。
また、ＴＦＴアレイ基板１０の電極層は、図６に示す第３の実施の形態の液晶表示装置と同様に、反射膜２０とその開口領域に設けられた透明電極１９により構成されて、先の第１の実施の形態における画素電極９の機能をそうするようになっている。そして、上記透明電極１９及び反射膜２０を覆って配向膜２３が形成されている。すなわち、これら透明電極１９、反射膜２０、及び配向膜２３が、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成している。
【００４９】
本実施の形態の液晶表示装置では、対向基板２５の液晶層５０との接液面を成す配向膜３３の表面が、図７に示すようにドット領域内で連続的な曲面形状を成しており、係る曲面形状により液晶層５０に電圧が印加された際の液晶分子の傾倒方向が規制されるようになっている。従って、上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置においても、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。
【００５０】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について図８を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の平面視は、図２に示す第１の実施の形態の液晶表示装置とほぼ同様であり、図８に示す部分断面図において図２及び図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図８に示す断面構造において、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａ内面に、表面に凹凸形状を有する樹脂層２９が形成されており、この樹脂層２９上に部分的に平面視矩形枠状の反射膜２０が形成されている。そして、反射膜２０と概ね一致する平面領域に、液晶層厚調整層である絶縁膜２１が形成され、この絶縁膜２１上に画素電極９及び配向膜２３が成膜されている。また、絶縁膜２１の表面は、連続的な曲面形状を成して形成されている。すなわち、画素電極９と配向膜２３とが、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成している。
【００５２】
本実施の形態の液晶表示装置では、絶縁膜２１は概ね反射表示領域Ｒに形成され、その一部が透過表示領域Ｔ側へ延出されている。従って、透過表示領域Ｔの周縁部を除く領域では、表面に凹凸形状を有する樹脂層２９上に直接画素電極９が形成される。そのため、係る領域で画素電極９の表面形状は、樹脂層２９の表面形状に倣う形状に形成され、この画素電極９上に形成された配向膜２３の表面形状も、同様に樹脂層２９の凹凸形状に倣って形成される。
本実施の形態では、上記樹脂層２９が設けられていることで、反射膜２０の表面形状が凹凸を有して形成されるため、反射膜２０に散乱反射機能が付与され、反射表示の視認性が改善されるとともに、広い視野角で明るい表示が得られるようになっている。
【００５３】
このように、本実施の形態の液晶表示装置では、反射表示領域Ｒでは、連続的な曲面形状の表面を有して形成された絶縁膜２１により、液晶層５０との接液面を成す配向膜２３の表面が連続的な曲面形状に形成されているので、液晶層５０に電圧を印加した際に液晶分子が倒れる方向を、所定方向に固定することができる。また、透過表示領域Ｔにあっては、絶縁膜２１が形成されていない領域において樹脂層２９の凹凸形状によりの液晶層５０との接液面を成す配向膜２３表面が凹凸を有して構成されるので、液晶層５０に電圧を印加した際に液晶分子が倒れる方向を、所定方向に固定することができる。従って、上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置においても、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。
【００５４】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について図９を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置の平面視は、図２に示す第１の実施の形態の液晶表示装置とほぼ同様であり、図９に示す部分断面図において図２及び図３と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
図９に示す断面構造において、ＴＦＴアレイ基板１０の基板本体１０Ａ内面に、液晶層厚調整層である絶縁膜２１が形成されており、この絶縁膜２１は、その平面視略中央部に略舟底状の凹部２１ａを有するとともに、この凹部２１ａを取り囲む領域の表面に凹凸形状が形成されている。そして、この凹凸形状が形成された領域に平面視矩形枠状の反射膜２０が形成されている。また、前記略舟底状の凹部２１の内周壁部分が、図２に示す傾斜領域Ｎを成している。
また、本実施の形態においても、図６に示す第３の実施の形態の液晶表示装置と同様に、反射膜２０と、その開口領域に形成されるとともに電気的に接続された透明電極１９とによりＴＦＴアレイ基板１０の電極層が構成されている。すなわち、これら透明電極１９、反射膜２０、及び配向膜２３が、本実施の形態において液晶の配向状態を制御するための液晶制御層を成している。
【００５６】
本実施の形態の液晶表示装置では、絶縁膜２１表面の凹凸形状を有する領域に反射膜２０が成膜されて反射表示領域Ｒが形成されている。また、透過表示領域Ｔは、略舟底状の凹部２１ａの平面領域と対応する領域に形成されている。従って、反射表示領域Ｒでは、絶縁膜２１の凹凸形状に倣って反射膜２０及び配向膜２３の表面形状が形成されるので、液晶層５０との接液面が図９に示すような曲面形状となり、液晶層５０に電圧を印加した際の液晶分子の傾倒方向が固定される。また、透過表示領域Ｔでは、液晶層５０との接液面を成す配向膜２３の表面が図９に示すように略舟底状の凹部２１に沿う曲面形状に形成されるので、液晶層５０に電圧を印加した際の液晶分子の傾倒方向が固定される。従って、上記構成を備えた本実施の形態の液晶表示装置においても、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。
【００５７】
また本実施の形態では、上記絶縁膜２１の表面に凹凸形状が形成され、これにより反射膜２０の表面形状が凹凸を有して形成されるため、反射膜２０に散乱反射機能が付与され、反射表示の視認性が改善されるとともに、広い視野角で明るい表示が得られるようになっている。
【００５８】
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２の実施の形態においては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。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）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。
【００５９】
（電子機器）
図１０は、本発明に係る液晶表示装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話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。
上記実施の形態の液晶表示装置は、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、広視野角、高コントラストの表示を提供することができる。
【００６０】
【実施例】
本発明者は、第１の実施の形態に示した液晶表示装置の液晶層との接液面における基板と平行な領域の許容範囲について調査した。その結果を報告する。具体的には、第１の実施の形態で例示した構成の液晶表示装置において、絶縁膜２１の表面形状を種々に変更することで、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域ＴにおけるＴＦＴアレイ基板１０と液晶層５０との接液面に、所定の大きさの平行領域（基板本体１０Ａと配向膜２３とが平行となる平面領域）を有する液晶表示装置を作成し、電圧印加時の表示を、表示面の正面方向及び斜め方向から目視観察することにより評価した。
本例では、透過表示領域Ｔ、反射表示領域Ｒのそれぞれに、平行領域の最大横断長さが０μｍ、４．８μｍ、１０．２μｍ、２０．０μｍ、３２．１μｍ、４９．９μｍの６種類に変えた合計１２種のサンプルを試作し、液晶表示装置の表示品質を以下の３段階に評価した。評価結果を下記の表１に示すが、上記表示品質の評価を行ったところ、透過表示領域及び反射表示領域によらず同一の結果となったため、表１では各最大横断長さについて１つの結果のみを表示している。
【００６１】
○：しみ状のむらは観察されず、良好な画質の表示。
△：一部しみ状のむらが観察される。
×：液晶表示装置の表示面全面でしみ状のむらが観察される。
【００６２】
【表１】
2004198921.tif 000003
【００６３】
［表１］の結果から明らかなように、液晶層との接液面における平行領域は、透過表示領域Ｔ及び反射表示領域Ｒのいずれにおいても、その最大横断長さが２０μｍ以下であれば、電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を概ね固定化することができ、概ね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ことがわかる。また、好ましくは１０μｍ以下とすれば、しみ状のむら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。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、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】図２は、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】図３（ａ）は、同、液晶表示装置の図２のＡ−Ａ’線に沿う部分断面図であり、図３（ｂ）は、Ｂ−Ｂ’線に沿う部分断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置の平面図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図８】図８は、本発明の第５実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図９】図９は、本発明の第６実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
９  画素電極（液晶制御層）
１０  ＴＦＴアレイ基板（下基板）
１０Ａ  基板本体
２０  反射膜
２１  絶縁膜（液晶層厚調整層）
２１ａ  凹部
２３  配向膜（液晶制御層）
２５  対向基板（上基板）
３１  共通電極
３１ａ  開口部
５０  液晶層
Ｒ  反射表示領域
Ｔ  透過表示領域
【図１】
2004198921.tif 000004
【図２】
2004198921.tif 000005
【図３】
2004198921.tif 000006
【図４】
2004198921.tif 000007
【図５】
2004198921.tif 000008
【図６】
2004198921.tif 000009
【図７】
2004198921.tif 000010
【図８】
2004198921.tif 000011
【図９】
2004198921.tif 000012
【図１０】
2004198921.tif 000013