(57)【要約】【課題】表示品位の良い液晶セルを提供する。【解決手段】アレイ基板２の画素５内の画素電極６の反射表示領域21を挟んだ両側に透過表示領域22を配置する。画素電極６内の透過表示領域22および反射表示領域21に対向する第１の絶縁層36および第２の絶縁層37を有する絶縁層35を対向基板31の対向電極34上に形成する。第１の絶縁層36の両側に第２の絶縁層37が存在する。液晶分子41の動きが反射表示領域21を中心として対称的になる。複数の画素５での液晶配向安定性を向上できる。液晶層42中の液晶分子41の配向揺らぎによる表示むらの欠陥を回避できる。【選択図】図１
2007102164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板、この透光性基板の一主面上にマトリクス状に設けられた複数の画素、これら複数の画素に設けられ光の反射にて視認可能な反射領域、およびこれら反射領域を挟んだ前記反射領域の両側に設けられ光の透過にて視認可能な透過領域を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板の透光性基板の一主面に対向して配設された透光性基板、およびこの透光性基板上の前記アレイ基板の一主面に対向する側の一主面に前記複数の画素の透過領域および反射領域のそれぞれの少なくとも一部に対向して設けられた絶縁層を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と
を具備したことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】
絶縁層は、凹凸状に形成されている
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
複数の画素それぞれは、長尺状に設けられ、
反射領域は、前記画素の長手方向の中央部に設けられ、
透過領域は、前記長手方向に沿った前記反射領域の両側に設けられている
ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
反射領域および透過領域は、反射領域および透過領域に印加される電圧と輝度とが等しく形成されている
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の液晶表示装置。
【請求項５】
アレイ基板は、透光性基板の一主面上に設けられた容量線を備え、
絶縁層は、前記容量線に対向する位置に設けられている
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の液晶表示装置。
【請求項６】
絶縁層は、この絶縁層の反射領域に対向する部分と透過領域に対向する部分とのそれぞれが同一材料および同一工程にて設けられている
ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層が介在された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液晶表示装置は、液晶素子を用いており、軽量、薄型および低消費電力などの特徴を有することから、ＯＡ(Office Automation)機器や、情報端末装置、時計、テレビジョンなどの様々な分野に用いられている。特に、液晶表示装置の中で、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)素子を用いた液晶表示装置は、ＴＦＴ素子が応答性に優れている点から、携帯電話器や、テレビジョン、コンピュータなどの多くの表示装置として用いられている。
【０００３】
近年、情報端末装置の小型軽量化に伴い、高精細で視野角の広い表示装置が要求されている。そして、この高精細化には、ＴＦＴ素子が設けられているアレイ基板の構造の微細化によって対応がなされている。一方、視野角については、ネマチック液晶を用いたＯＣＢ(Optically Compensated Bend)方式や、ＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment)方式、ＩＰＳ(In-Plane Switching:横電界)方式を用いた広視野角な液晶モードを有する表示装置が提案されている。
【０００４】
さらに近年では、屋外での使用頻度が高まっていることから、光の透過によって表示が可能な透過表示方式に加え、部分的に反射する光によって表示が可能な反射表示方式を備えた半透過表示が可能な液晶モードを有する半透過型液晶表示方式が実用化されている。そして、これら広視野角な液晶モードと、半透過表示が可能な液晶モードとを組み合わせることによって、視野角が広く屋外での視認性に優れた高性能な液晶表示装置への要求が高まっている。
【０００５】
特に、透過表示と反射表示とのそれぞれが可能な半透過型の液晶表示装置では、透過表示が可能な透過領域と、反射表示が可能な反射領域との液晶層の厚さを独立に制御する必要がある。一般的に、アレイ基板と、このアレイ基板に対向して配設される対向基板との間の液晶層に電圧を印加するための反射領域に対向する部分の対向電極下に凸状の突出部を設けて、この反射領域での液晶層の厚さを制御しているため、この突出部を形成するためのプロセスが増えてしまう。
【０００６】
そこで、レジスト材料などの誘電体構造物で配向分割するＭＶＡ方式の液晶表示装置では、配向分割用の誘電体層を用いて反射領域にも誘電体層を形成し、電圧降下によって液晶層のリタデーションを制御することによって、見掛け上の反射領域での液晶層の厚さを小さくした構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開２００３−１０７５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したＭＶＡ方式の液晶表示装置では、このＭＶＡ方式固有の配向制御用の凸状の誘電体層と、反射領域での液晶層の厚みを調整するための凸状の誘電体層とのそれぞれを、アレイ基板の画素電極の上下に独立して形成する必要がある。したがって、この液晶表示装置を製造するためのプロセス数あるいはマスク数の増加や膜厚制御などの管理項目が増えてしまうので、画素内の液晶配向安定性の向上が容易ではなく、表示むらなどの欠陥の回避が容易ではないから、表示品位の向上が容易でないという問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、表示品位の良い液晶表示装置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】
【０００９】
本発明は、透光性基板、この透光性基板の一主面上にマトリクス状に設けられた複数の画素、これら複数の画素に設けられ光の反射にて視認可能な反射領域、およびこれら反射領域を挟んだ前記反射領域の両側に設けられ光の透過にて視認可能な透過領域を備えたアレイ基板と、このアレイ基板の透光性基板の一主面に対向して配設された透光性基板、およびこの透光性基板上の前記アレイ基板の一主面に対向する側の一主面に前記複数の画素の透過領域および反射領域のそれぞれの少なくとも一部に対向して設けられた絶縁層を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層とを具備したものである。
【００１０】
そして、アレイ基板の透光性基板の一主面上にマトリクス状に設けられた複数の画素それぞれの反射領域を挟んだ反射領域の両側に透過領域をそれぞれ設けるとともに、対向基板の透光性基板のアレイ基板の一主面に対向する側の一側面に、複数の画素の透過領域および反射領域のそれぞれの少なくとも一部に対向させて絶縁層を設けた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、反射領域の絶縁層にて制御される液晶層の動きが、この反射領域の両側に位置する透過領域によって対称となるから、複数の画素それぞれでの配向安定性を向上できるとともに、配向揺らぎによる表示むらや視角の対称性を確保できるので、表示品位を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を図１ないし図３を参照して説明する。
【００１３】
図１ないし図３において、１は液晶表示装置としての液晶セルで、この液晶セル１は、反射表示部と透過表示部とを有する広視野の半透過型の液晶表示素子である。また、この液晶セル１は、ＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment:マルチドメイン垂直配向)方式と呼ばれる広視野角モードを用いた垂直配向型の液晶モードを有する表示装置である。
【００１４】
そして、この液晶セル１は、略矩形平板状のアレイ基板２を備えている。このアレイ基板２は、略透明な矩形平板状のガラス基板３を有している。このガラス基板３は、透光性を有するとともに電気的な絶縁性を有する透明基板としての透光性基板である。そして、このガラス基板３の一主面である表面上には、複数の画素５がマトリクス状に設けられて配置されている。これら複数の画素５のそれぞれは、ガラス基板３の縦方向に沿った長尺状である平面視細長矩形状に形成されている。さらに、これら複数の画素５のそれぞれには、画素電極６、蓄積容量としての画素補助容量である図示しない補助容量および薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)７のそれぞれが１画素構成素子として１つずつ配置されている。
【００１５】
また、このガラス基板３上には、第１の配線としての複数の走査線11が、このガラス基板３の幅方向に沿って配設されている。これら走査線11は、導電性膜にて構成されたゲート電極配線であって、ガラス基板３の横方向に向けて等間隔に平行に離間されている。さらに、このガラス基板３上には、第２の配線としての複数の信号線12が、このガラス基板３の縦方向に沿って配設されている。これら信号線12は、導電性膜にて構成された電極配線としての画像信号配線であって、ガラス基板３の横方向に向けて等間隔に平行に離間されている。そして、これら走査線11および信号線12は、導電性膜をスパッタ法などで成膜した後にパターニングして作成されている。
【００１６】
さらに、これら走査線11および信号線12は、ガラス基板３上に直交して交差して格子状に配線されている。そして、これら走査線11および信号線12にて囲まれた矩形状の各領域に画素５がそれぞれ設けられている。さらに、これら走査線11および信号線12の各交点に対応して、画素電極６、補助容量および薄膜トランジスタ７のそれぞれが各画素５毎に設けられている。
【００１７】
また、ガラス基板３上の走査線11間には、これら走査線11の長手方向に沿った複数の金属電極である容量線としての補助容量(Ｃｓ)線13が、このガラス基板３の幅方向に沿って配設されている。これら補助容量線13は、走査線11間のガラス基板３の縦方向に沿った略中央部に、これら走査線11に対して平行に離間されて設けられている。さらに、これら補助容量線13は、各画素５内に設けられている補助容量に電気的に接続されている。また、この補助容量線13は、各画素５内に設けられている画素電極６の一部を構成している。さらに、この補助容量線13の一主面である表面には、この補助容量線13の表面へと入射した光を反射させる反射面14が形成されている。
【００１８】
そして、各画素５の画素電極６は、複数の走査線11および信号線12にて仕切られた矩形状の領域内に設けられている。そして、これら画素電極６の補助容量線13の両側部には、この補助容量線13に連続して透明電極15がそれぞれ積層されて設けられている。これら透明電極15は、例えば透明なＩＴＯ(Indium Tin Oxide)にて構成された透過画素電極であり、各画素５内の補助容量線13の両側である信号線12間の領域をそれぞれ覆っている。したがって、これら透明電極15は、各画素５内の補助容量線13を挟んだ両側部に設けられており、この補助容量線13と同じ層に積層されている。さらに、これら透明電極15は、補助容量線13の膜厚に等しい膜厚に形成されている。よって、これら透明電極15および補助容量線13にて構成された画素電極６の表面が面一に形成されている。
【００１９】
ここで、各画素５内の補助容量線13が積層された領域が、光の反射にて視認可能である反射方式の表示が可能な反射領域としての反射表示領域21となる。また、これら各画素５内の透明電極15が積層された領域が、光の透過にて視認可能である透過方式の表示が可能な透過領域としての透過表示領域22となる。したがって、各画素５内には、これら各画素５内の画素電極６の長手方向の中央部に反射表示領域21が、これら各画素５の幅方向の全体に亘って矩形平板状に配置されて設けられている。また、これら反射表示領域21および透過表示領域22は、画素電極６の透明電極15および補助容量線13が面一であることから、これら反射表示領域21および透過表示領域22でのセルギャップ23,24が等しく形成されている。
【００２０】
さらに、これら各画素５内には、反射表示領域21の画素電極６の長手方向に沿った両側部に透過表示領域22が、これら各画素５の幅方向の全体に亘って矩形平板状に配置されて設けられている。このため、これら画素５内には、反射表示領域21の両側に透過表示領域22が対称的、すなわち線対称に設けられている。さらに、これら反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれは、これら反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに印加される電圧と輝度特性との関係、すなわち印加電圧−輝度特性が略一致するように等しく形成されている。
【００２１】
そして、各画素電極６を含んだガラス基板３上には、例えばポリイミドの配向処理にて形成された配向膜28が積層されている。この配向膜28は、画素電極６を覆うガラス基板３の表面上に配向手段が施されて構成されている。また、この配向膜28は、垂直配向膜を、例えば７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の膜厚で塗布して形成された配向処理層である。そして、この配向膜28は、一定の方向に配向処理され、各画素５内の画素電極６、薄膜トランジスタ７、走査線11、信号線12および補助容量線13のそれぞれを覆っている。
【００２２】
一方、アレイ基板２に対向してコモン基板としての矩形平板状の対向基板31が配設されている。この対向基板31は、略透明な矩形平板状のガラス基板32を備えている。このガラス基板32は、透光性を有するとともに電気的な絶縁性を有する透明な透明基板としての透光性基板である。そして、このガラス基板32のアレイ基板２に対向した側の一主面である表面には、ＩＴＯにて構成されたコモン電極としての共通電極である対向電極34が積層されている。
【００２３】
そして、この対向電極34上には、この対向電極34の表面より突出した凸状の凸構造である絶縁層35が積層されて配置されている。この絶縁層35は、絶縁性の構造体であって、感光性のアクリルレジストにて構成されている。さらに、この絶縁層35は、例えば１．５μｍ±０．２μｍ程度の膜厚に形成されている。また、この絶縁層35は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた際に、このアレイ基板２の各画素５内の画素電極６の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれの少なくとも一部に対向するように略格子状に設けられている。そして、この絶縁層35は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた際に、アレイ基板２の補助容量線13に対向する複数の凸状の第１の絶縁層36を備えている。
【００２４】
具体的に、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２の各画素５内の反射表示領域21に対向して設けられている反射部凸構造としての反射領域絶縁層である。すなわち、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２の反射表示領域21に重なる位置に設けられており、対向基板31のガラス基板32の横方向に沿って配設されている。よって、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２の各画素５内に位置する補助容量線13の一部に等しい平面視矩形状に形成されている。さらに、この第１の絶縁層36は、ＭＶＡ配向制御用に付与されて略一定の膜厚に形成されている。
【００２５】
また、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２上の補助容量線13の長手方向に沿った長手方向を有するとともに、この補助容量線13の幅寸法に等しい幅寸法を有している。そして、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２の各画素５の幅寸法に等しい長手寸法を有する平面視細長矩形状に形成されている。さらに、この第１の絶縁層36は、この第１の絶縁層36の周縁部である周辺部のエッジ形状が、絶縁層35の長手方向の中心に対して対称となるように配置されている。
【００２６】
ここで、アレイ基板２の各画素５の画素電極６の周縁部である周辺部のエッジ形状もまた、絶縁層35の長手方向の中心に対して対称となるように配置されている。ここで、第１の絶縁層36としては、既存のアレイ基板２の製造プロセスで処理が可能なレジスト材料などが用いられて構成されている。特に、この第１の絶縁層36としては、ＭＶＡ用の配向制御用の第２の絶縁層37に用いられる材料を用いることが好ましい。
【００２７】
さらに、対向電極34上には、対向基板31のガラス基板32の縦方向に沿って配設された複数の凸状の第２の絶縁層37が積層されて設けられている。この第２の絶縁層37は、アレイ基板２の各画素５内の透過表示領域22に対向して設けられている透過部凸構造としての透過領域絶縁層である。この第２の絶縁層37は、第１の絶縁層36と同じ層に設けられており、この第１の絶縁層36と等しい同一材料および同一工程、すなわち同一のプロセスにて同時に形成されている。
【００２８】
すなわち、この第２の絶縁層37は、第１の絶縁層36の両側に設けられている。そして、この第２の絶縁層37は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた際に、このアレイ基板２の透過表示領域22に対向して重なる位置に設けられている。よって、この第２の絶縁層37は、アレイ基板２の信号線12間の幅方向の中央部に位置するように、このアレイ基板２の縦方向に沿って形成されている。
【００２９】
したがって、この第２の絶縁層37は、アレイ基板２の信号線12間の幅寸法と等しいピッチで対向基板31の対向電極34上に積層されている。また、この第２の絶縁層37は、第１の絶縁層36の長手方向に直交する長手方向を有しており、アレイ基板２の信号線12の幅寸法より若干大きな幅寸法に形成されている。
【００３０】
そして、これら第１の絶縁層36および第２の絶縁層37にて構成された絶縁層35および対向電極34を含むガラス基板32上には、例えばポリイミドの配向処理にて形成された配向膜38が積層されている。この配向膜38は、絶縁層35および対向電極34を覆うガラス基板32の表面に配向手段が施されて構成されている。また、この配向膜38は、垂直配向膜を、例えば７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の膜厚で塗布して形成された配向処理層である。そして、この配向膜38は、一定の方向に配向処理されており、ガラス基板32上の対向電極34および絶縁層35のそれぞれを覆っている。
【００３１】
さらに、この配向膜38とアレイ基板２の配向膜28とは、これら配向膜28,38間に基板間隙材としての図示しないスペーサを介して所定の間隙、例えば３．５μｍ±０．３μｍとなるように図示しないシール材によって、液晶注入空間である液晶封止領域Ａが形成されるように対向して配設されて貼り合わされている。そして、この液晶封止領域Ａには、液晶組成物としての液晶分子41が注入されて封止されて光変調層としての液晶層42が形成されている。よって、この液晶層42は、アレイ基板２の配向膜28と対向基板31の配向膜38との間に挟持されて保持されている。ここで、アレイ基板２の各画素５の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに対向している液晶層42は、これら各画素５の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに対向している対向電極34を介して電圧が印加される。
【００３２】
また、この液晶層42の液晶分子41としては、例えば導電異方性が負(Ｎｎ)の液晶材料が用いられている。したがって、液晶セル１としては、液晶分子41を垂直に配向した垂直配向型の液晶モードが設けられている。さらに、この液晶セル１のアレイ基板２および対向基板31それぞれのガラス基板３,32の他主面である裏面には、矩形平板状の光学フィルタである１／４波長板43,44がそれぞれ積層されて貼り付けられている。さらに、これら１／４波長板43,44上には、１／２波長板である直線偏光板45,46がそれぞれ積層されて貼り付けられている。
【００３３】
ここで、これら直線偏光板45,46としては、アレイ基板２の各画素５内の反射表示領域21で効果的に電気−光学スイッチングできるように、一般的に円偏光板と呼ばれる偏光素子が用いられている。そして、この円偏光板としては、直線偏光素子に１／４波長板を組み合わせた構造や、１／４波長板と１／２波長板とを積層させて波長による光の透過率変換を抑制させた構成などを用いることができる。さらに、これら直線偏光板45,46には、視野角をより広くする観点から、負の位相差を有する光学素子を加えることもできる。
【００３４】
この結果、液晶セル１は、各画素５の薄膜トランジスタ７をスイッチングして画素電極６に映像用信号を印加して液晶層42中の液晶分子41の配向を制御することによって、これら各画素５内の画素電極６の反射表示領域21にて反射される光と、これら画素電極６の透過表示領域22を透過する光とのそれぞれを変調することで、所定の画像を視認可能にさせる。
【００３５】
次に、上記第１の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を説明する。
【００３６】
まず、画素電極６がマトリクス状に配置されたアレイ基板２を作成する。
【００３７】
さらに、このアレイ基板２の画素電極６と対向する位置となるように、感光性アクリルレジストを用いて対向基板31の対向電極34上に絶縁層35を形成する。
【００３８】
このとき、このアレイ基板２上の画素電極６中の、この画素電極６に対向する対向基板31の第１の絶縁層36と向かい合う領域を、光を透過する透明電極15にて形成する。また、このアレイ基板２上の画素電極６中の、対向基板31の第２の絶縁層37に向かい合う領域を、光を反射する金属電極にて形成して補助容量線13とする。
【００３９】
さらに、これらアレイ基板２および対向基板31それぞれの液晶層42と接する面に垂直配向膜をそれぞれ塗布して配向膜28,38を形成する。
【００４０】
次いで、これらアレイ基板２と対向基板31との間隙を確保しつつスペーサを介してシール材にて貼り合わせる。
【００４１】
この後、これらアレイ基板２と対向基板31との間の液晶封止領域Ａに、液晶分子41を充填してから封止して液晶層42を形成する。
【００４２】
さらに、これらアレイ基板２および対向基板31それぞれの裏面に１／４波長板43,44および直線偏光板45,46のそれぞれを配置して、反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれを有する半透過型の液晶セル１を形成する。
【００４３】
この結果、この液晶セル１の直線偏光板45,46から円偏光板を取り除いた直線偏光状態の特性を確認したところ、図４に示すように、この液晶セル１のほぼ上下方向で対称な形状のＣＲ(Computed Radiography:コンピュータＸ線画像法)視野角を確認でき、ざらつきなどの表示むらの無い品位であることを確認できた。
【００４４】
これに対し、図７ないし図９に示す第１の比較例のように、アレイ基板２の画素電極６の長手方向の一端部に補助容量線13を配線し、この補助容量線13に対向するように絶縁層35の長手方向の一端部に第１の絶縁層36を形成した液晶セル１の場合には、この液晶セル１の直線偏光板45,46から円偏光板を取り除いた直線偏光状態の特性を確認したところ、図１０に示すように、この液晶セル１の上下方向で非対称な形状のＣＲ視野角が確認でき、ざらつきなどの表示むらが発生していることを確認できた。
【００４５】
ここで、アレイ基板２の反射表示領域21に対して透過表示領域22が画素５の長手方向の一端または他端のみに配置された従来の液晶セル１では、この液晶セル１の反射表示領域21に対向する第１の絶縁層36と画素電極６の周縁部にて制御される液晶分子41の動きが画素５内において非対称となり、配向揺らぎに伴うむらや視野角の非対称性などの問題が生じやすかった。
【００４６】
そこで、上記第１の実施の形態の液晶セル１では、上述のように、アレイ基板２の各画素５内の画素電極６の反射表示領域21を挟んだ両側に透過表示領域22をそれぞれ配置させるとともに、アレイ基板２の各画素５内の透過表示領域22および反射表示領域21のそれぞれに対向する第１の絶縁層36および第２の絶縁層37を有する絶縁層35を対向基板31の対向電極34上に形成させた。
【００４７】
この結果、第１の絶縁層36の両側に第２の絶縁層37がそれぞれ存在するため、第１の絶縁層36と各画素５内の画素電極６の周縁部にて制御される液晶分子41の動きが、反射表示領域21の両側に配置された透過表示領域22で反射表示領域21を中心として対称的になる。したがって、これら複数の画素５それぞれでの液晶配向安定性を向上できるとともに、液晶層42中の液晶分子41の配向揺らぎによる表示むらなどの欠陥を回避できるから、視野角の非対称性を回避できる。このため、液晶セル１の各画素５それぞれでの視野角の対称性を確保でき、この液晶セル１の画質全般の特性を向上できる。よって、この液晶セル１の表示品位を向上できるので、広い視野角を有する半透過型の液晶セル１を容易に提供できる。
【００４８】
さらに、液晶セル１の液晶表示モードとしては、誘電異方性が負の液晶分子41を垂直に配向した垂直配向型の液晶表示方式が用いられ、特にＭＶＡ方式である広視野角モードが採用されている。したがって、ＭＶＡ方式を用いた垂直配向型の液晶表示モードを有する液晶セル１とすることによって、従来から実用化されているＴＮ(Twist Nematic:ツイストネマティック)方式やＩＰＳ方式などに代表される水平配向型の液晶セル１の製造工程、すなわち製造プロセス中のラビング処理を不要にできる。したがって、この液晶セル１を製造する際のラビング処理工程でのごみの発生や、ラビングむらなどの不良を回避できるので、この液晶セル１の生産性を向上できるから、視野角特性の優れた半透過型の液晶セル１を歩留まり良く製造できる。
【００４９】
また、ＭＶＡ方式は、液晶層42中の液晶分子41の傾斜方向を、対向基板31の対向電極34上に形成した絶縁層35や、この対向電極34の切り欠き部である外周縁(fringe-field:フリンジフィールド)で制御している。したがって、上述のように対向基板31の第１の絶縁層36の両側に第２の絶縁層37をそれぞれ形成したことにより、アレイ基板２の各画素５内の透明電極15と対向する第２の絶縁層37によって液晶分子41の傾斜方向を制御できる。このとき、感光性レジストを用いたパターンにて第２の絶縁層37を構成することによって、アレイ基板２の各画素５内の透過表示領域22に対向している部分の液晶分子41の傾斜方向を任意の方向に制御できる。
【００５０】
さらに、従来はアレイ基板２の反射表示領域21での液晶層42の厚さを対向基板31上の絶縁層にて制御していた。ところが、この場合にはＭＶＡモード固有の配向制御用の絶縁層と反射表示用の液晶層42の厚さ制御用の絶縁層とを、対向電極34の上下に独立して作製する必要がある。したがって、液晶セル１を製造する際のプロセス数およびマスク数が増加してしまい、これら絶縁層の膜厚制御などの管理項目が増えるので、歩留まりを低下させる原因となりやすかった。
【００５１】
これに対し、上記第１の実施の形態の液晶セル１の反射表示領域21では、透過表示領域22のＭＶＡ配向制御用に付与した第２の絶縁層37と同じ層に、同一材料で同一工程にて第１の絶縁層36を形成する構成とした。この結果、液晶セル１を製造する際のプロセス数およびマスク数の増加といったコストアップや、液晶層42の厚さを制動良く制御するための第１の絶縁層36および第２の絶縁層37の膜厚制御などの管理項目を、従来のＭＶＡ方式の液晶セル１と同程度まで減少できる。
【００５２】
また、液晶セル１の各画素５の反射表示領域21に対向する第１の絶縁層36は、この液晶セル１のアレイ基板２の各画素電極６の周縁部による液晶分子41の動きに整合させることが重要である。このため、これら画素電極６の周縁部と第１の絶縁層36の周縁部との形状が、絶縁層35の長手方向の中心に対して対称的に配置させると良い。すなわち、この第１の絶縁層36を絶縁層35の長手方向の中心に設けることが最も好ましい配置状態となる。ただし、実用上においては、第１の絶縁層36の両側に第２の絶縁層37が配置されていれば良い。
【００５３】
さらに、この第１の絶縁層36を形成するための材料としては、既存のアレイ基板２の製造プロセスで処理が可能な感光性レジスト材料などを用いることができる。特に、この第１の絶縁層36の材料としてＭＶＡ方式用の配向制御用材料を用いることが、配向制御性および反射表示領域21での電圧降下による電圧−温度(Ｖ−Ｔ)特性制御の点から好ましい。また、この第１の絶縁層36は、略膜厚が一定で、各画素５の画素電極６内の補助容量線13と同じ形状であれば良いが、液晶セル１の色再現性を反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれにおいて精度良く一致させる必要がある場合には、これら反射表示領域21および透過表示領域22それぞれでの印加電圧−輝度特性を±１００ｍＶ以内で一致させることが好ましい。
【００５４】
したがって、従来は液晶層42の厚みの１パラメータだけで制御していた反射表示領域21の液晶電気光学特性を、第１のパラメータとして対向基板31の対向電極34上に設けた絶縁層35による電圧降下と、第２のパラメータとして絶縁層35によって制御される液晶層42の厚さと、第３のパラメータとして絶縁層35のパターンによって制御される液晶分子41の傾斜方向との３パラメータで制御できる。
【００５５】
なお、上記第１の実施の形態では、対向基板31の対向電極34上の第１の絶縁層36を略膜厚の等しい平坦な平面視矩形状に形成したが、図５および図６に示す第２の実施の形態のように、この第１の絶縁層36を平面視で凹凸状に形成することもできる。そして、この第１の絶縁層36は、平面視略矩形状に形成されており、この第１の絶縁層36には、細長溝状の溝部51が複数形成されている。これら溝部51は、液晶層42に印加される電圧と液晶分子41の傾斜方向を制御する目的に設けられており、例えば８μｍ±２μｍのピッチで凹凸構造に形成されている。具体的に、これら溝部51は、第１の絶縁層36の幅方向の中央部から、この第１の絶縁層36の長手方向に沿って形成された第１の溝部52を有している。また、これら溝部51は、第１の絶縁層36の長手方向の中央部から、この第１の絶縁層36の幅方向に沿って形成された第２の溝部53を有している。
【００５６】
さらに、これら溝部51は、第１の溝部52および第２の溝部53にて、例えば４分の１に仕切られた第１の絶縁層36の各領域を、これら第１の溝部52および第２の溝部53それぞれの端部をつなぐ対角線に沿って平行に離間されて形成された第３の溝部54を備えている。これら第３の溝部54は、第１の溝部52および第２の溝部53それぞれの長手方向に対して約４５度の角度に傾斜した方向に沿った長手方向を有している。さらに、これら第３の溝部54は、これら第３の溝部54が設けられている第１の絶縁層36内の領域から第１の溝部52を介して隣接する領域の一部に跨がって形成されている。すなわち、これら第３の溝部54は、第１の溝部52に交差して形成されている。
【００５７】
また、アレイ基板２および対向基板31それぞれの裏面の１／４波長板43,44と直線偏光板45,46との間には、１／２波長板56,57がそれぞれ積層されて設けられている。この結果、この液晶セル１の直線偏光板45,46から円偏光板を取り除いた直線偏光状態の特性を確認したところ、上記第１の実施の形態の場合と同様に、この液晶セル１のほぼ上下方向で対称な形状のＣＲ視野角を確認でき、ざらつきなどの表示むらの無い品位であることを確認できたので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５８】
これに対し、図１１および図１２に示す第２の比較例のように、アレイ基板２の画素電極６の長手方向の一端部に補助容量線13を配線し、この補助容量線13に対向するように絶縁層35の長手方向の一端部に凹凸状の第１の絶縁層36を形成した液晶セル１の場合には、この液晶セル１の直線偏光板45,46から円偏光板を取り除いた直線偏光状態の特性を確認したところ、上記第１の比較例の場合と同様に、この液晶セル１の上下方向で非対称な形状のＣＲ視野角が確認でき、ざらつきなどの表示むらが発生していることを確認できた。
【００５９】
さらに、液晶層42の反射表示領域21に対向する部分に印加される電圧を所望の値にするために、従来は絶縁層35を対向基板31側に埋め込むなどして調整していたが、上述した第２の実施の形態の液晶セル１のように、第１の絶縁層36に溝部51を設けて微細な凹凸状にして、この第１の絶縁層36の見掛け上の厚さを制御するとともに、液晶分子41の極角である傾斜方向と、これら液晶分子41の方位角である面内方向とのそれぞれを同時に制御できる。ここで、この第１の絶縁層36の溝部51としては、配向均一性を向上する観点から、例えば３μｍ以上１５μｍ以下の微細な周期に形成することが好ましいが、液晶層42に印加される電圧の調整や透過率、画質などのバランスの観点から、これら溝部51の周期をより広くしたり狭くしたりすることもできる。
【００６０】
なお、上記各実施の形態では、各画素５内の画素電極６を薄膜トランジスタ７にて制御する構成としたが、例えば薄膜ダイオード(Thin Film Diode:ＴＦＤ)などの薄膜トランジスタ７以外のスイッチング素子で画素電極６を制御する構成とすることもできる。さらに、アクティブマトリクス型の液晶セル１以外の、単純マトリクス型の液晶セル１であっても、対応させて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態の一部を示す説明断面図である。
【図２】同上液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す説明平面図である。
【図３】同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。
【図４】同上液晶表示装置のＣＲ視野角を示すグラフである。
【図５】本発明の液晶表示装置の第２の実施の形態の一部を示す説明断面図である。
【図６】同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。
【図７】第１の比較例の液晶表示装置の一部を示す説明断面図である。
【図８】同上液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す説明平面図である。
【図９】同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。
【図１０】同上液晶表示装置のＣＲ視野角を示すグラフである。
【図１１】第２の比較例の液晶表示装置の一部を示す説明断面図である。
【図１２】同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    液晶表示装置としての液晶セル
２    アレイ基板
３    透光性基板としてのガラス基板
５    画素
13    容量線としての補助容量線
21    反射領域としての反射表示領域
22    透過領域としての透過表示領域
31    対向基板
32    透光性基板としてのガラス基板
35    絶縁層
42    液晶層
【図１】
2007102164.tif 000003
【図２】
2007102164.tif 000004
【図３】
2007102164.tif 000005
【図４】
2007102164.tif 000006
【図５】
2007102164.tif 000007
【図６】
2007102164.tif 000008
【図７】
2007102164.tif 000009
【図８】
2007102164.tif 000010
【図９】
2007102164.tif 000011
【図１０】
2007102164.tif 000012
【図１１】
2007102164.tif 000013
【図１２】
2007102164.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月3日(2006.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板、この透光性基板の一主面上にマトリクス状に設けられた複数の画素、これら複数の画素に設けられ光の反射にて視認可能な反射領域、およびこれら反射領域を挟んだ前記反射領域の両側に設けられ光の透過にて視認可能な透過領域を備えたアレイ基板と、
このアレイ基板の透光性基板の一主面に対向して配設された透光性基板、およびこの透光性基板上の前記アレイ基板の一主面に対向する側の一主面に前記複数の画素の透過領域および反射領域のそれぞれの少なくとも一部に対向して設けられた絶縁層を備えた対向基板と、
前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層と
を具備したことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】
絶縁層は、凹凸状に形成されている
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
複数の画素それぞれは、長尺状に設けられ、
反射領域は、前記画素の長手方向の中央部に設けられ、
透過領域は、前記長手方向に沿った前記反射領域の両側に設けられている
ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
反射領域および透過領域は、反射領域および透過領域に印加される電圧と輝度とが等しく形成されている
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の液晶表示装置。
【請求項５】
アレイ基板は、透光性基板の一主面上に設けられた容量線を備え、
絶縁層は、前記容量線に対向する位置に設けられている
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の液晶表示装置。
【請求項６】
絶縁層は、この絶縁層の反射領域に対向する部分と透過領域に対向する部分とのそれぞれが同一材料および同一工程にて設けられている
ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか記載の液晶表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層が介在された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の液晶表示装置は、液晶素子を用いており、軽量、薄型および低消費電力などの特徴を有することから、ＯＡ(Office Automation)機器や、情報端末装置、時計、テレビジョンなどの様々な分野に用いられている。特に、液晶表示装置の中で、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)素子を用いた液晶表示装置は、ＴＦＴ素子が応答性に優れている点から、携帯電話器や、テレビジョン、コンピュータなどの多くの表示装置として用いられている。
【０００３】
近年、情報端末装置の小型軽量化に伴い、高精細で視野角の広い表示装置が要求されている。そして、この高精細化には、ＴＦＴ素子が設けられているアレイ基板の構造の微細化によって対応がなされている。一方、視野角については、ネマチック液晶を用いたＯＣＢ(Optically Compensated Bend)方式や、ＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment)方式、ＩＰＳ(In-Plane Switching:横電界)方式を用いた広視野角な液晶モードを有する表示装置が提案されている。
【０００４】
さらに近年では、屋外での使用頻度が高まっていることから、光の透過によって表示が可能な透過表示方式に加え、部分的に反射する光によって表示が可能な反射表示方式を備えた半透過表示が可能な液晶モードを有する半透過型液晶表示方式が実用化されている。そして、これら広視野角な液晶モードと、半透過表示が可能な液晶モードとを組み合わせることによって、視野角が広く屋外での視認性に優れた高性能な液晶表示装置への要求が高まっている。
【０００５】
特に、透過表示と反射表示とのそれぞれが可能な半透過型の液晶表示装置では、透過表示が可能な透過領域と、反射表示が可能な反射領域との液晶層の厚さを独立に制御する必要がある。一般的に、アレイ基板と、このアレイ基板に対向して配設される対向基板との間の液晶層に電圧を印加するための反射領域に対向する部分の対向電極下に凸状の突出部を設けて、この反射領域での液晶層の厚さを制御しているため、この突出部を形成するためのプロセスが増えてしまう。
【０００６】
そこで、レジスト材料などの誘電体構造物で配向分割するＭＶＡ方式の液晶表示装置では、配向分割用の誘電体層を用いて反射領域にも誘電体層を形成し、電圧降下によって液晶層のリタデーションを制御することによって、見掛け上の反射領域での液晶層の厚さを小さくした構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開２００３−１０７５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したＭＶＡ方式の液晶表示装置では、このＭＶＡ方式固有の配向制御用の凸状の誘電体層と、反射領域での液晶層の厚みを調整するための凸状の誘電体層とのそれぞれを、アレイ基板の画素電極の上下に独立して形成する必要がある。したがって、この液晶表示装置を製造するためのプロセス数あるいはマスク数の増加や膜厚制御などの管理項目が増えてしまうので、画素内の液晶配向安定性の向上が容易ではなく、表示むらなどの欠陥の回避が容易ではないから、表示品位の向上が容易でないという問題を有している。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、表示品位の良い液晶表示装置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】
【０００９】
本発明は、透光性基板、この透光性基板の一主面上にマトリクス状に設けられた複数の画素、これら複数の画素に設けられ光の反射にて視認可能な反射領域、およびこれら反射領域を挟んだ前記反射領域の両側に設けられ光の透過にて視認可能な透過領域を備えたアレイ基板と、このアレイ基板の透光性基板の一主面に対向して配設された透光性基板、およびこの透光性基板上の前記アレイ基板の一主面に対向する側の一主面に前記複数の画素の透過領域および反射領域のそれぞれの少なくとも一部に対向して設けられた絶縁層を備えた対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に介在された液晶層とを具備したものである。
【００１０】
そして、アレイ基板の透光性基板の一主面上にマトリクス状に設けられた複数の画素それぞれの反射領域を挟んだ反射領域の両側に透過領域をそれぞれ設けるとともに、対向基板の透光性基板のアレイ基板の一主面に対向する側の一側面に、複数の画素の透過領域および反射領域のそれぞれの少なくとも一部に対向させて絶縁層を設けた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、反射領域の絶縁層にて制御される液晶層の動きが、この反射領域の両側に位置する透過領域によって対称となるから、複数の画素それぞれでの配向安定性を向上できるとともに、配向揺らぎによる表示むらや視角の対称性を確保できるので、表示品位を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態の構成を図１ないし図３を参照して説明する。
【００１３】
図１ないし図３において、１は液晶表示装置としての液晶セルで、この液晶セル１は、反射表示部と透過表示部とを有する広視野の半透過型の液晶表示素子である。また、この液晶セル１は、ＭＶＡ(Multi-domain Vertical Alignment:マルチドメイン垂直配向)方式と呼ばれる広視野角モードを用いた垂直配向型の液晶モードを有する表示装置である。
【００１４】
そして、この液晶セル１は、略矩形平板状のアレイ基板２を備えている。このアレイ基板２は、略透明な矩形平板状のガラス基板３を有している。このガラス基板３は、透光性を有するとともに電気的な絶縁性を有する透明基板としての透光性基板である。そして、このガラス基板３の一主面である表面上には、複数の画素５がマトリクス状に設けられて配置されている。これら複数の画素５のそれぞれは、ガラス基板３の縦方向に沿った長尺状である平面視細長矩形状に形成されている。さらに、これら複数の画素５のそれぞれには、画素電極６、蓄積容量としての画素補助容量である図示しない補助容量および薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)７のそれぞれが１画素構成素子として１つずつ配置されている。
【００１５】
また、このガラス基板３上には、第１の配線としての複数の走査線11が、このガラス基板３の幅方向に沿って配設されている。これら走査線11は、導電性膜にて構成されたゲート電極配線であって、ガラス基板３の横方向に向けて等間隔に平行に離間されている。さらに、このガラス基板３上には、第２の配線としての複数の信号線12が、このガラス基板３の縦方向に沿って配設されている。これら信号線12は、導電性膜にて構成された電極配線としての画像信号配線であって、ガラス基板３の横方向に向けて等間隔に平行に離間されている。そして、これら走査線11および信号線12は、導電性膜をスパッタ法などで成膜した後にパターニングして作成されている。
【００１６】
さらに、これら走査線11および信号線12は、ガラス基板３上に直交して交差して格子状に配線されている。そして、これら走査線11および信号線12にて囲まれた矩形状の各領域に画素５がそれぞれ設けられている。さらに、これら走査線11および信号線12の各交点に対応して、画素電極６、補助容量および薄膜トランジスタ７のそれぞれが各画素５毎に設けられている。
【００１７】
また、ガラス基板３上の走査線11間には、これら走査線11の長手方向に沿った複数の金属電極である容量線としての補助容量(Ｃｓ)線13が、このガラス基板３の幅方向に沿って配設されている。これら補助容量線13は、走査線11間のガラス基板３の縦方向に沿った略中央部に、これら走査線11に対して平行に離間されて設けられている。さらに、これら補助容量線13は、各画素５内に設けられている補助容量に電気的に接続されている。また、この補助容量線13は、各画素５内に設けられている画素電極６の一部を構成している。さらに、この補助容量線13の一主面である表面には、この補助容量線13の表面へと入射した光を反射させる反射面14が形成されている。
【００１８】
そして、各画素５の画素電極６は、複数の走査線11および信号線12にて仕切られた矩形状の領域内に設けられている。そして、これら画素電極６の補助容量線13の両側部には、この補助容量線13に連続して透明電極15がそれぞれ積層されて設けられている。これら透明電極15は、例えば透明なＩＴＯ(Indium Tin Oxide)にて構成された透過画素電極であり、各画素５内の補助容量線13の両側である信号線12間の領域をそれぞれ覆っている。したがって、これら透明電極15は、各画素５内の補助容量線13を挟んだ両側部に設けられており、この補助容量線13と同じ層に積層されている。
【００１９】
ここで、各画素５内の補助容量線13が積層された領域が、光の反射にて視認可能である反射方式の表示が可能な反射領域としての反射表示領域21となる。また、これら各画素５内の透明電極15が積層された領域が、光の透過にて視認可能である透過方式の表示が可能な透過領域としての透過表示領域22となる。したがって、各画素５内には、これら各画素５内の画素電極６の長手方向の中央部に反射表示領域21が、これら各画素５の幅方向の全体に亘って矩形平板状に配置されて設けられている。また、これら反射表示領域21および透過表示領域22は、画素電極６の透明電極15および補助容量線13が面一であることから、これら反射表示領域21および透過表示領域22でのセルギャップ23,24が等しく形成されている。
【００２０】
さらに、これら各画素５内には、反射表示領域21の画素電極６の長手方向に沿った両側部に透過表示領域22が、これら各画素５の幅方向の全体に亘って矩形平板状に配置されて設けられている。このため、これら画素５内には、反射表示領域21の両側に透過表示領域22が対称的、すなわち線対称に設けられている。さらに、これら反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれは、これら反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに印加される電圧と輝度特性との関係、すなわち印加電圧−輝度特性が略一致するように等しく形成されている。
【００２１】
そして、各画素電極６を含んだガラス基板３上には、例えばポリイミドの配向処理にて形成された配向膜28が積層されている。この配向膜28は、画素電極６を覆うガラス基板３の表面上に配向手段が施されて構成されている。また、この配向膜28は、垂直配向膜を、例えば７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の膜厚で塗布して形成された配向処理層である。そして、この配向膜28は、一定の方向に配向処理され、各画素５内の画素電極６、薄膜トランジスタ７、走査線11、信号線12および補助容量線13のそれぞれを覆っている。
【００２２】
一方、アレイ基板２に対向してコモン基板としての矩形平板状の対向基板31が配設されている。この対向基板31は、略透明な矩形平板状のガラス基板32を備えている。このガラス基板32は、透光性を有するとともに電気的な絶縁性を有する透明な透明基板としての透光性基板である。そして、このガラス基板32のアレイ基板２に対向した側の一主面である表面には、ＩＴＯにて構成されたコモン電極としての共通電極である対向電極34が積層されている。
【００２３】
そして、この対向電極34上には、この対向電極34の表面より突出した凸状の凸構造である絶縁層35が積層されて配置されている。この絶縁層35は、絶縁性の構造体であって、感光性のアクリルレジストにて構成されている。さらに、この絶縁層35は、例えば１．５μｍ±０．２μｍ程度の膜厚に形成されている。また、この絶縁層35は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた際に、このアレイ基板２の各画素５内の画素電極６の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれの少なくとも一部に対向するように略格子状に設けられている。そして、この絶縁層35は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた際に、アレイ基板２の補助容量線13に対向する複数の凸状の第１の絶縁層36を備えている。
【００２４】
具体的に、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２の各画素５内の反射表示領域21に対向して設けられている反射部凸構造としての反射領域絶縁層である。すなわち、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２の反射表示領域21に重なる位置に設けられており、対向基板31のガラス基板32の横方向に沿って配設されている。よって、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２の各画素５内に位置する補助容量線13の一部に等しい平面視矩形状に形成されている。さらに、この第１の絶縁層36は、ＭＶＡ配向制御用に付与されて略一定の膜厚に形成されている。
【００２５】
また、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２上の補助容量線13の長手方向に沿った長手方向を有するとともに、この補助容量線13の幅寸法に等しい幅寸法を有している。そして、この第１の絶縁層36は、アレイ基板２の各画素５の幅寸法に等しい長手寸法を有する平面視細長矩形状に形成されている。さらに、この第１の絶縁層36は、この第１の絶縁層36の周縁部である周辺部のエッジ形状が、絶縁層35の長手方向の中心に対して対称となるように配置されている。
【００２６】
ここで、アレイ基板２の各画素５の画素電極６の周縁部である周辺部のエッジ形状もまた、絶縁層35の長手方向の中心に対して対称となるように配置されている。ここで、第１の絶縁層36としては、既存のアレイ基板２の製造プロセスで処理が可能なレジスト材料などが用いられて構成されている。特に、この第１の絶縁層36としては、ＭＶＡ用の配向制御用の第２の絶縁層37に用いられる材料を用いることが好ましい。
【００２７】
さらに、対向電極34上には、対向基板31のガラス基板32の縦方向に沿って配設された複数の凸状の第２の絶縁層37が積層されて設けられている。この第２の絶縁層37は、アレイ基板２の各画素５内の透過表示領域22に対向して設けられている透過部凸構造としての透過領域絶縁層である。この第２の絶縁層37は、第１の絶縁層36と同じ層に設けられており、この第１の絶縁層36と等しい同一材料および同一工程、すなわち同一のプロセスにて同時に形成されている。
【００２８】
すなわち、この第２の絶縁層37は、第１の絶縁層36の両側に設けられている。そして、この第２の絶縁層37は、対向基板31をアレイ基板２に対向させた際に、このアレイ基板２の透過表示領域22に対向して重なる位置に設けられている。よって、この第２の絶縁層37は、アレイ基板２の信号線12間の幅方向の中央部に位置するように、このアレイ基板２の縦方向に沿って形成されている。
【００２９】
したがって、この第２の絶縁層37は、アレイ基板２の信号線12間の幅寸法と等しいピッチで対向基板31の対向電極34上に積層されている。また、この第２の絶縁層37は、第１の絶縁層36の長手方向に直交する長手方向を有しており、アレイ基板２の信号線12の幅寸法より若干大きな幅寸法に形成されている。
【００３０】
そして、これら第１の絶縁層36および第２の絶縁層37にて構成された絶縁層35および対向電極34を含むガラス基板32上には、例えばポリイミドの配向処理にて形成された配向膜38が積層されている。この配向膜38は、絶縁層35および対向電極34を覆うガラス基板32の表面に配向手段が施されて構成されている。また、この配向膜38は、垂直配向膜を、例えば７０ｎｍ以上９０ｎｍ以下の膜厚で塗布して形成された配向処理層である。そして、この配向膜38は、一定の方向に配向処理されており、ガラス基板32上の対向電極34および絶縁層35のそれぞれを覆っている。
【００３１】
さらに、この配向膜38とアレイ基板２の配向膜28とは、これら配向膜28,38間に基板間隙材としての図示しないスペーサを介して所定の間隙、例えば３．５μｍ±０．３μｍとなるように図示しないシール材によって、液晶注入空間である液晶封止領域Ａが形成されるように対向して配設されて貼り合わされている。そして、この液晶封止領域Ａには、液晶組成物としての液晶分子41が注入されて封止されて光変調層としての液晶層42が形成されている。よって、この液晶層42は、アレイ基板２の配向膜28と対向基板31の配向膜38との間に挟持されて保持されている。ここで、アレイ基板２の各画素５の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに対向している液晶層42は、これら各画素５の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに対向している対向電極34を介して電圧が印加される。
【００３２】
また、この液晶層42の液晶分子41としては、例えば導電異方性が負(Ｎｎ)の液晶材料が用いられている。したがって、液晶セル１としては、液晶分子41を垂直に配向した垂直配向型の液晶モードが設けられている。さらに、この液晶セル１のアレイ基板２および対向基板31それぞれのガラス基板３,32の他主面である裏面には、矩形平板状の光学フィルタである１／４波長板43,44がそれぞれ積層されて貼り付けられている。さらに、これら１／４波長板43,44上には、１／２波長板である直線偏光板45,46がそれぞれ積層されて貼り付けられている。
【００３３】
ここで、これら直線偏光板45,46としては、アレイ基板２の各画素５内の反射表示領域21で効果的に電気−光学スイッチングできるように、一般的に円偏光板と呼ばれる偏光素子が用いられている。そして、この円偏光板としては、直線偏光素子に１／４波長板を組み合わせた構造や、１／４波長板と１／２波長板とを積層させて波長による光の透過率変換を抑制させた構成などを用いることができる。さらに、これら直線偏光板45,46には、視野角をより広くする観点から、負の位相差を有する光学素子を加えることもできる。
【００３４】
この結果、液晶セル１は、各画素５の薄膜トランジスタ７をスイッチングして画素電極６に映像用信号を印加して液晶層42中の液晶分子41の配向を制御することによって、これら各画素５内の画素電極６の反射表示領域21にて反射される光と、これら画素電極６の透過表示領域22を透過する光とのそれぞれを変調することで、所定の画像を視認可能にさせる。
【００３５】
次に、上記第１の実施の形態の液晶表示装置の製造方法を説明する。
【００３６】
まず、画素電極６がマトリクス状に配置されたアレイ基板２を作成する。
【００３７】
さらに、このアレイ基板２の画素電極６と対向する位置となるように、感光性アクリルレジストを用いて対向基板31の対向電極34上に絶縁層35を形成する。
【００３８】
このとき、このアレイ基板２上の画素電極６中の、この画素電極６に対向する対向基板31の第１の絶縁層36と向かい合う領域を、光を反射する金属電極にて形成して補助容量線13とする。また、このアレイ基板２上の画素電極６中の、対向基板31の第２の絶縁層37に向かい合う領域を、光を透過する透明電極15にて形成する。
【００３９】
さらに、これらアレイ基板２および対向基板31それぞれの液晶層42と接する面に垂直配向膜をそれぞれ塗布して配向膜28,38を形成する。
【００４０】
次いで、これらアレイ基板２と対向基板31との間隙を確保しつつスペーサを介してシール材にて貼り合わせる。
【００４１】
この後、これらアレイ基板２と対向基板31との間の液晶封止領域Ａに、液晶分子41を充填してから封止して液晶層42を形成する。
【００４２】
さらに、これらアレイ基板２および対向基板31それぞれの裏面に１／４波長板43,44および直線偏光板45,46のそれぞれを配置して、反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれを有する半透過型の液晶セル１を形成する。
【００４３】
この結果、この液晶セル１の直線偏光板45,46から円偏光板を取り除いた直線偏光状態の特性を確認したところ、図４に示すように、この液晶セル１のほぼ上下方向で対称な形状のＣＲ(Computed Radiography:コンピュータＸ線画像法)視野角を確認でき、ざらつきなどの表示むらの無い品位であることを確認できた。
【００４４】
これに対し、図７ないし図９に示す第１の比較例のように、アレイ基板２の画素電極６の長手方向の一端部に補助容量線13を配線し、この補助容量線13に対向するように絶縁層35の長手方向の一端部に第１の絶縁層36を形成した液晶セル１の場合には、この液晶セル１の直線偏光板45,46から円偏光板を取り除いた直線偏光状態の特性を確認したところ、図１０に示すように、この液晶セル１の上下方向で非対称な形状のＣＲ視野角が確認でき、ざらつきなどの表示むらが発生していることを確認できた。
【００４５】
ここで、アレイ基板２の反射表示領域21に対して透過表示領域22が画素５の長手方向の一端または他端のみに配置された従来の液晶セル１では、この液晶セル１の反射表示領域21に対向する第１の絶縁層36と画素電極６の周縁部にて制御される液晶分子41の動きが画素５内において非対称となり、配向揺らぎに伴うむらや視野角の非対称性などの問題が生じやすかった。
【００４６】
そこで、上記第１の実施の形態の液晶セル１では、上述のように、アレイ基板２の各画素５内の画素電極６の反射表示領域21を挟んだ両側に透過表示領域22をそれぞれ配置させるとともに、アレイ基板２の各画素５内の反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれに対向する第１の絶縁層36および第２の絶縁層37を有する絶縁層35を対向基板31の対向電極34上に形成させた。
【００４７】
この結果、第１の絶縁層36の両側に第２の絶縁層37がそれぞれ存在するため、第１の絶縁層36と各画素５内の画素電極６の周縁部にて制御される液晶分子41の動きが、反射表示領域21の両側に配置された透過表示領域22で反射表示領域21を中心として対称的になる。したがって、これら複数の画素５それぞれでの液晶配向安定性を向上できるとともに、液晶層42中の液晶分子41の配向揺らぎによる表示むらなどの欠陥を回避できるから、視野角の非対称性を回避できる。このため、液晶セル１の各画素５それぞれでの視野角の対称性を確保でき、この液晶セル１の画質全般の特性を向上できる。よって、この液晶セル１の表示品位を向上できるので、広い視野角を有する半透過型の液晶セル１を容易に提供できる。
【００４８】
さらに、液晶セル１の液晶表示モードとしては、誘電異方性が負の液晶分子41を垂直に配向した垂直配向型の液晶表示方式が用いられ、特にＭＶＡ方式である広視野角モードが採用されている。したがって、ＭＶＡ方式を用いた垂直配向型の液晶表示モードを有する液晶セル１とすることによって、従来から実用化されているＴＮ(Twist Nematic:ツイストネマティック)方式やＩＰＳ方式などに代表される水平配向型の液晶セル１の製造工程、すなわち製造プロセス中のラビング処理を不要にできる。したがって、この液晶セル１を製造する際のラビング処理工程でのごみの発生や、ラビングむらなどの不良を回避できるので、この液晶セル１の生産性を向上できるから、視野角特性の優れた半透過型の液晶セル１を歩留まり良く製造できる。
【００４９】
また、ＭＶＡ方式は、液晶層42中の液晶分子41の傾斜方向を、対向基板31の対向電極34上に形成した絶縁層35や、この対向電極34の切り欠き部である外周縁(fringe-field:フリンジフィールド)で制御している。したがって、上述のように対向基板31の第１の絶縁層36の両側に第２の絶縁層37をそれぞれ形成したことにより、アレイ基板２の各画素５内の透明電極15と対向する第２の絶縁層37によって液晶分子41の傾斜方向を制御できる。このとき、感光性レジストを用いたパターンにて第２の絶縁層37を構成することによって、アレイ基板２の各画素５内の透過表示領域22に対向している部分の液晶分子41の傾斜方向を任意の方向に制御できる。
【００５０】
さらに、従来はアレイ基板２の反射表示領域21での液晶層42の厚さを対向基板31上の絶縁層にて制御していた。ところが、この場合にはＭＶＡモード固有の配向制御用の絶縁層と反射表示用の液晶層42の厚さ制御用の絶縁層とを、対向電極34の上下に独立して作製する必要がある。したがって、液晶セル１を製造する際のプロセス数およびマスク数が増加してしまい、これら絶縁層の膜厚制御などの管理項目が増えるので、歩留まりを低下させる原因となりやすかった。
【００５１】
これに対し、上記第１の実施の形態の液晶セル１の反射表示領域21では、透過表示領域22のＭＶＡ配向制御用に付与した第２の絶縁層37と同じ層に、同一材料で同一工程にて第１の絶縁層36を形成する構成とした。この結果、液晶セル１を製造する際のプロセス数およびマスク数の増加といったコストアップや、液晶層42の厚さを制動良く制御するための第１の絶縁層36および第２の絶縁層37の膜厚制御などの管理項目を、従来のＭＶＡ方式の液晶セル１と同程度まで減少できる。
【００５２】
また、液晶セル１の各画素５の反射表示領域21に対向する第１の絶縁層36は、この液晶セル１のアレイ基板２の各画素電極６の周縁部による液晶分子41の動きに整合させることが重要である。このため、これら画素電極６の周縁部と第１の絶縁層36の周縁部との形状が、絶縁層35の長手方向の中心に対して対称的に配置させると良い。すなわち、この第１の絶縁層36を絶縁層35の長手方向の中心に設けることが最も好ましい配置状態となる。ただし、実用上においては、第１の絶縁層36の両側に第２の絶縁層37が配置されていれば良い。
【００５３】
さらに、この第１の絶縁層36を形成するための材料としては、既存のアレイ基板２の製造プロセスで処理が可能な感光性レジスト材料などを用いることができる。特に、この第１の絶縁層36の材料としてＭＶＡ方式用の配向制御用材料を用いることが、配向制御性および反射表示領域21での電圧降下による電圧−温度(Ｖ−Ｔ)特性制御の点から好ましい。また、この第１の絶縁層36は、略膜厚が一定で、各画素５の画素電極６内の補助容量線13と同じ形状であれば良いが、液晶セル１の色再現性を反射表示領域21および透過表示領域22のそれぞれにおいて精度良く一致させる必要がある場合には、これら反射表示領域21および透過表示領域22それぞれでの印加電圧−輝度特性を±１００ｍＶ以内で一致させることが好ましい。
【００５４】
したがって、従来は液晶層42の厚みの１パラメータだけで制御していた反射表示領域21の液晶電気光学特性を、第１のパラメータとして対向基板31の対向電極34上に設けた絶縁層35による電圧降下と、第２のパラメータとして絶縁層35によって制御される液晶層42の厚さと、第３のパラメータとして絶縁層35のパターンによって制御される液晶分子41の傾斜方向との３パラメータで制御できる。
【００５５】
なお、上記第１の実施の形態では、対向基板31の対向電極34上の第１の絶縁層36を略膜厚の等しい平坦な平面視矩形状に形成したが、図５および図６に示す第２の実施の形態のように、この第１の絶縁層36を平面視で凹凸状に形成することもできる。そして、この第１の絶縁層36は、平面視略矩形状に形成されており、この第１の絶縁層36には、細長溝状の溝部51が複数形成されている。これら溝部51は、液晶層42に印加される電圧と液晶分子41の傾斜方向を制御する目的に設けられており、例えば８μｍ±２μｍのピッチで凹凸構造に形成されている。具体的に、これら溝部51は、第１の絶縁層36の幅方向の中央部から、この第１の絶縁層36の長手方向に沿って形成された第１の溝部52を有している。また、これら溝部51は、第１の絶縁層36の長手方向の中央部から、この第１の絶縁層36の幅方向に沿って形成された第２の溝部53を有している。
【００５６】
さらに、これら溝部51は、第１の溝部52および第２の溝部53にて、例えば４分の１に仕切られた第１の絶縁層36の各領域を、これら第１の溝部52および第２の溝部53それぞれの端部をつなぐ対角線に沿って平行に離間されて形成された第３の溝部54を備えている。これら第３の溝部54は、第１の溝部52および第２の溝部53それぞれの長手方向に対して約４５度の角度に傾斜した方向に沿った長手方向を有している。さらに、これら第３の溝部54は、これら第３の溝部54が設けられている第１の絶縁層36内の領域から第１の溝部52を介して隣接する領域の一部に跨がって形成されている。すなわち、これら第３の溝部54は、第１の溝部52に交差して形成されている。
【００５７】
また、アレイ基板２および対向基板31それぞれの裏面の１／４波長板43,44と直線偏光板45,46との間には、１／２波長板56,57がそれぞれ積層されて設けられている。この結果、この液晶セル１の直線偏光板45,46から円偏光板を取り除いた直線偏光状態の特性を確認したところ、上記第１の実施の形態の場合と同様に、この液晶セル１のほぼ上下方向で対称な形状のＣＲ視野角を確認でき、ざらつきなどの表示むらの無い品位であることを確認できたので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５８】
これに対し、図１１および図１２に示す第２の比較例のように、アレイ基板２の画素電極６の長手方向の一端部に補助容量線13を配線し、この補助容量線13に対向するように絶縁層35の長手方向の一端部に凹凸状の第１の絶縁層36を形成した液晶セル１の場合には、この液晶セル１の直線偏光板45,46から円偏光板を取り除いた直線偏光状態の特性を確認したところ、上記第１の比較例の場合と同様に、この液晶セル１の上下方向で非対称な形状のＣＲ視野角が確認でき、ざらつきなどの表示むらが発生していることを確認できた。
【００５９】
さらに、液晶層42の反射表示領域21に対向する部分に印加される電圧を所望の値にするために、従来は絶縁層35を対向基板31側に埋め込むなどして調整していたが、上述した第２の実施の形態の液晶セル１のように、第１の絶縁層36に溝部51を設けて微細な凹凸状にして、この第１の絶縁層36の見掛け上の厚さを制御するとともに、液晶分子41の極角である傾斜方向と、これら液晶分子41の方位角である面内方向とのそれぞれを同時に制御できる。ここで、この第１の絶縁層36の溝部51としては、配向均一性を向上する観点から、例えば３μｍ以上１５μｍ以下の微細な周期に形成することが好ましいが、液晶層42に印加される電圧の調整や透過率、画質などのバランスの観点から、これら溝部51の周期をより広くしたり狭くしたりすることもできる。
【００６０】
なお、上記各実施の形態では、各画素５内の画素電極６を薄膜トランジスタ７にて制御する構成としたが、例えば薄膜ダイオード(Thin Film Diode:ＴＦＤ)などの薄膜トランジスタ７以外のスイッチング素子で画素電極６を制御する構成とすることもできる。さらに、アクティブマトリクス型の液晶セル１以外の、単純マトリクス型の液晶セル１であっても、対応させて用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の液晶表示装置の第１の実施の形態の一部を示す説明断面図である。
【図２】同上液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す説明平面図である。
【図３】同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。
【図４】同上液晶表示装置のＣＲ視野角を示すグラフである。
【図５】本発明の液晶表示装置の第２の実施の形態の一部を示す説明断面図である。
【図６】同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。
【図７】第１の比較例の液晶表示装置の一部を示す説明断面図である。
【図８】同上液晶表示装置のアレイ基板の一部を示す説明平面図である。
【図９】同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。
【図１０】同上液晶表示装置のＣＲ視野角を示すグラフである。
【図１１】第２の比較例の液晶表示装置の一部を示す説明断面図である。
【図１２】同上液晶表示装置の対向基板の一部を示す説明平面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    液晶表示装置としての液晶セル
２    アレイ基板
３    透光性基板としてのガラス基板
５    画素
13    容量線としての補助容量線
21    反射領域としての反射表示領域
22    透過領域としての透過表示領域
31    対向基板
32    透光性基板としてのガラス基板
35    絶縁層
42    液晶層
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007102164.tif 000015
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2007102164.tif 000016