(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】画素５内の反射表示領域21を挟んだ両側に透過表示領域22を配置する。第１の高さ調整層33を対向基板31の対向電極34の下に形成して反射表示領域21での液晶層42の厚さを透過表示領域22の厚さより薄くする。反射表示領域21の周縁での液晶分子41の動きと、透過表示領域22の周縁での液晶分子41の動きとが、反射表示領域21の両側で対称となる。画素５内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。視野角の非対称性を回避できる。【選択図】図１
2007121642.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を利用して視認可能な反射領域、およびこの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を利用し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と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前記反射領域での厚さが前記透過領域での厚さより薄い液晶層と
を具備したことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】
液晶層は、アレイ基板および対向基板のいずれか一方に設けられた調整層によって、反射領域での厚さが透過領域での厚さより薄く形成されている
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】
対向電極は、透光性基板の一主面に配設された対向電極を備え、
調整層は、前記対向電極と前記透光性基板との間に設けられている
ことを特徴とした請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
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、
反射領域は、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記載の液晶表示装置。
【請求項５】
複数の画素は、それぞれ長尺状に設けられ、
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知られている。
【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反透過表示が可能な液晶モードを有する反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、反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反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、配向分割用の導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導電体層と、反射領域での液晶層の厚みを調整するための凸状の導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を利用して視認可能な反射領域、およびこの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を利用し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と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前記反射領域での厚さが前記透過領域での厚さより薄い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、反射領域での液晶層の厚さが透過領域での液晶層の厚さより薄い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液晶層の反射領域での厚さが透過領域での厚さより薄い場合であっても、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設けたことにより、これら透過領域での液晶層の動きが、これら透過領域間に位置する反射領域側に向けて対称となるから、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、広視野の半透過型(反透過型)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の配線としてのゲート線である複数の走査線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、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の膜厚より小さな膜厚に形成されている。よって、これら透明電極15の表面より補助容量線13の反射面14が凸状に突出した構造に形成されている。
【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、光の反射を利用して視認可能な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。すなわち、この反射表示領域21は、補助容量線13の反射面14での光の反射の有無によって視認可能となる領域である。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、光の透過を利用して視認可能な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。すなわち、この透過表示領域22は、透明電極15での光の透過の有無によって視認可能となる領域である。
【００２０】
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。よって、液晶セル１は、各画素５内に反射表示領域21と透過表示領域22とのそれぞれが設けられていることにより、これら反射表示領域21および透過表示領域22を有する半透過型(反透過型)である。
【００２１】
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。
【００２２】
そして、各画素電極６を含んだガラス基板３上には、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。
【００２３】
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、このガラス基板32をアレイ基板２のガラス基板３に対向させた状態で、このガラス基板３上の各画素５内の反射表示領域21全体に対向する平面視矩形状の第１の高さ調整層33がマトリクス状に設けられている。
【００２４】
そして、この第１の高さ調整層33は、アレイ基板２と対向基板32との間の間隙であるセルギャップを調整する凸構造の構造体である。さらに、この第１の高さ調整層33は、絶縁性の感光性を有するアクリルレジストのパターンにて、例えば１．２μｍ±０．２μｍ程度の膜厚に形成されている。具体的に、この第１の高さ調整層33は、反射表示領域22でのセルギャップ23を、透過表示領域24でのセルギャップ24より小さくさせる作用を有する。
【００２５】
さらに、対向基板31のガラス基板32の表面には、このガラス基板32上の各第１の高さ調整層33を覆うように、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。この対向電極34は、各第１の高さ調整層33のそれぞれを含むガラス基板32の表面上の全面に均一に積層されて成膜されている。よって、これら第１の高さ調整層33は、対向電極34とガラス基板32との間であるとともに、この対向電極34の下部に形成されている。
【００２６】
そして、この対向電極34の表面には、対向基板31をアレイ基板２に対向させた状態で、このアレイ基板２上の各画素５の長手方向に沿って設けられ幅方向の中央部に位置する平面視細長矩形状の第２の高さ調整層35がマトリクス状に設けられている。この第２の高さ調整層35もまた、絶縁性の感光性を有するアクリルレジストのパターンにて形成されており、例えば１．２μｍ±０．２μｍ程度の膜厚を有している。ここで、この第２の高さ調整層35および第１の高さ調整層33のそれぞれは、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。
【００２７】
さらに、この第２の高さ調整層35は、第１の高さ調整層33の厚さ寸法に等しい厚さ寸法を有しており、この第１の高さ調整層33が積層されている部分を除いた対向電極34の表面上に積層されている。すなわち、この第２の高さ調整層35は、アレイ基板２の画素電極６に対向する領域内であるとともに、第１の高さ調整層33の幅方向の両側縁の中央部から、この第１の高さ調整層33の幅方向に沿って設けられている。
【００２８】
したがって、これら第１の高さ調整層33および第２の高さ調整層35のそれぞれも、各画素５の長手方向の中心線および幅方向の中心線のそれぞれに対して線対称な形状に形成されている。言い換えると、これら第１の高さ調整層33および第２の高さ調整層35は、各画素５の中心を基準とした点対称な形状に形成されている。すなわち、これら第２の高さ調整層35は、これら第２の高さ調整層35の周縁部である周辺部のエッジ形状が、第１の高さ調整層33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、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、第１の高さ調整層33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。
【００２９】
さらに、対向電極34の表面には、この対向電極34の表面に形成されている各第２の高さ調整層35のそれぞれを覆うように、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、各第２の高さ調整層35のそれぞれを覆う対向電極34の表面上の全面に積層されている。さらに、この配向膜38は、各第２の高さ調整層35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および第２の高さ調整層35のそれぞれを覆っている。
【００３０】
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間が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３．６５μｍ±０．３μｍとなるように図示しないシール材に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。
【００３１】
さらに、この液晶層42は、画素電極６内の補助容量線13の反射面14を透明電極15の表面より突出させたことによって、反射表示領域21での液晶層42の厚さであるセルギャップ23が、各透過表示領域22それぞれでの液晶層42の厚さであるセルギャップ24より小さく構成されている。言い換えると、この液晶層42は、反射表示領域21での厚さが各透過表示領域22それぞれでの厚さより薄く構成されている。
【００３２】
また、この液晶層42の液晶分子41としては、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、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、直線偏光素子に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の配向を制御して、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によって、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、対向基板31のガラス基板32上のアレイ基板２の各画素５の反射表示領域21のそれぞれに対向する位置に、感光性アクリルレジストを用いて第１の高さ調整層33をマトリクス状に形成する。
【００３８】
次いで、このガラス基板32上の略全面に、各第１の高さ調整層33のそれぞれを覆うように対向電極34を形成する。
【００３９】
この後、この対向電極34上に、アレイ基板２の各画素５に対応させて、感光性アクリルレジストを用いて第２の高さ調整層35を形成する。
【００４０】
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の高さ調整層33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の高さ調整層35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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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のそれぞれを各画素５内に有する半透過型の液晶セル１を形成する。
【００４５】
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。
【００４６】
これに対し、図９ないし図１２に示す一比較例のように、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に対向するように第１の高さ調整層33を形成し、この第１の高さ調整層33の幅方向の一側にのみ第２の高さ調整層35を形成して、各画素５内に透過表示領域22の一側にのみ反射表示領域21が形成された液晶セル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１２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。
【００４７】
なお、この一比較例の液晶セル１の反射表示領域21は、光を透過させる必要がないことから、主にアレイ基板２側の遮光領域に形成するのが一般的である。このため、アレイ基板２上の走査線11や補助容量線13などの不透明な金属配線部分に対向した位置に反射表示領域21用の構造体である第１の高さ調整層33を形成することが多い。すなわち、走査線11や補助容量線13が配置される画素電極６の長手方向の一端部に反射表示領域21を形成することが一般的である。
【００４８】
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、第１の高さ調整層33による対向電極34の凹凸形状によって液晶分子41の動きが影響を受けやすい。このため、反射表示領域21の画素電極６によって生じる液晶分子41の動きと、ＭＶＡの配向制御によって生じる液晶分子41の動きとのそれぞれを考慮する必要がある。
【００４９】
すなわち、反射表示領域21での液晶層42の厚さを透過表示領域22の厚さより薄くするための第１の高さ調整層33を対向基板31の対向電極34の下に形成した場合には、この第１の高さ調整層33を形成したことによって対向電極34が凸構造となる。そして、この対向電極34は、一般的に凸構造の部分に電界の集中が生じることから、この対向電極34が凸構造となっている反射表示領域21の周縁では、この反射表示領域21の中心に向かって倒れ込む方向に液晶分子41が動く。一方、透過表示領域22では、透明電極15の周縁で形成される漏れ電場による電界によって、対向電極34の凸構造に対向している反射表示領域21と同様に、透明電極15の中心に向かって倒れ込む方向に液晶分子41が動く。
【００５０】
ただし、これら透過表示領域22と反射表示領域21との境界部分では、反射表示領域21の周縁での電界集中による効果が支配的となるため、図９に示すように、透過表示領域22の液晶分子41の動きが非対称となる。そして、この液晶分子41の非対称な動きによって、配向安定性や視野角などの液晶セル１の表示性能に影響するため、画素電極６の長手方向の一端または他端のみに反射表示領域21が形成されている従来の液晶セル１では、視野角が非対称となったり、配向安定性の低下によるざらつきなどの表示むらが発生したりするおそれがあった。
【００５１】
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た。この結果、液晶セル１の各画素５の反射表示領域21での液晶層42の厚さを透過表示領域22の厚さより薄くする第１の高さ調整層33を対向基板31の対向電極34の下に形成した場合であっても、各画素５の反射表示領域21の両側に透過表示領域22がそれぞれ設けられているため、対向電極34が凸構造となっている反射表示領域21の周縁での液晶分子41の動きと、各透過表示領域22の周縁での液晶分子41の動きとが、図１に示すように、反射表示領域21の両側で対称となる。
【００５２】
よって、上記従来の液晶セル１で生じた視野角の非対称性や、配向安定性の低下に伴うざらつきなどの表示むらの発生がしにくくなる。したがって、これら複数の画素５それぞれ内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。
【００５３】
また、各画素５の反射表示領域21の両側に透過表示領域22を設けた構成であることから、液晶セル１を製造するためのプロセス数やマスク数といったコストアップや、液晶層42の厚さを制度良く制御するための第１の高さ調整層33の膜厚管理項目を増やす必要がない。したがって、従来の製造工程を変更することなく、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。
【００５４】
さらに、アレイ基板２の各画素５内の反射表示領域21の両側に位置する透過表示領域22のそれぞれに対向する対向基板31の対向電極34上に、第１の高さ調整層33の厚さに等しい第２の高さ調整層35をそれぞれ形成した。この結果、これら透過表示領域21での液晶層42の厚さが、反射表示領域22での液晶層42の厚さと略等しくなるので、これら透過表示領域21および反射表示領域22それぞれでの液晶層42の厚さが異なることによる、各透過表示領域21での液晶分子41の動きが非対称となることを防止できる。よって、液晶分子41の非対称な動きによる視野角の非対称性や、配向安定性の低下に伴うざらつきなどの表示むらの発生をより確実に防止できるので、液晶セル１の表示品位をより向上できる。
【００５５】
ここで、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。
【００５６】
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上に形成した第２の高さ調整層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の対向電極34上に第２の高さ調整層35を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の高さ調整層35にて液晶分子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の高さ調整層35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。
【００５７】
一方、各画素５の反射表示領域21では、液晶層42に電圧を印加するための対向電極34の下に第１の高さ調整層33が形成されている。このため、この対向電極34の反射表示領域21に対向した部分に形成される凸構造によって、この反射表示領域21での液晶層42の厚さを制御して反射表示させている。また、この第１の高さ調整層33としては、感光性レジストを用いたり、アレイ基板２の走査線11あるいは信号線12などの配線材料などを用いたりすることによって、所望の形状にできる。
【００５８】
また、液晶セル１の各画素５の反射表示領域21での対向電極34の凸構造としては、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、反射表示領域21の対向電極34の凸構造の周縁部との形状が、第１の高さ調整層33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、画素電極６の長手方向の中心に第１の高さ調整層33が対向する状態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、反射表示領域21の両側に透過表示領域22が配置されていれば良い。
【００５９】
さらに、液晶分子41の傾斜方向である極角と、この液晶分子41の面内方向である方位角とを同時に制御するために、微細な凹凸形状を反射表示領域21に対向した対向電極34の表面に付与することも可能である。そして、この微細な凹凸形状としては、この凹凸形状の間隔である周期を３μｍ以上１５μｍ以下のパターンとすることが、配向均一性を向上させる上で特に好ましいが、液晶層42に印加される電圧や、透過率、画質などのバランスから、この微細な凹凸形状の周期として上記パターン以外を用いることも可能である。
【００６０】
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の下に第１の高さ調整層33が形成された液晶セル１について説明したが、図５ないし図８に示す第２の実施の形態のように、アレイ基板２の補助容量線13の下に第１の高さ調整層33を形成した液晶セル１とすることもできる。この液晶セル１は、アレイ基板２のガラス基板３上の各画素５の反射表示領域21に、例えば１．５μｍ±０．２μｍの高さの第１の高さ調整層33が積層されている。この第１の高さ調整層33は、各画素５の長手方向の中央部に、これら各画素５の幅方向に沿って、この幅方向に亘った全体に設けられている。
【００６１】
また、このアレイ基板２のガラス基板３上には、第１の高さ調整層33を覆うように透明電極15が設けられている。この透明電極15は、各画素５内の略全体に亘って積層されている。すなわち、この透明電極15は、各画素５内の反射表示領域21と、この反射表示領域21の両側に位置する各透過表示領域22とのそれぞれのそれぞれに設けられている。また、この透明電極15上の第１の高さ調整層33に対向した位置に、補助容量線13が積層されている。この補助容量線13は、第１の高さ調整層33の幅寸法に等しい幅寸法を有している。したがって、この補助容量線13は、第１の高さ調整層33上を覆って被覆している。さらに、この補助容量線13および透明電極15のそれぞれを覆うように配向膜28が積層されている。
【００６２】
一方、対向基板31のガラス基板32上の全面に対向電極34が積層されており、この対向電極34上に第２の高さ調整層35が積層されている。この第２の高さ調整層35は、画素電極６の長手方向の一端縁の幅方向の中央から、この画素電極６の長手方向に沿って、この画素電極６の長手方向の他端縁寄りの位置までに亘って平面視細長矩形状に形成されている。さらに、この第２の高さ調整層35および対向電極34のそれぞれを覆うように配向膜38が積層されている。
【００６３】
そして、これら対向基板31とアレイ基板２とは、これらアレイ基板２の配向膜28と対向基板31の配向膜38との間に、例えば３．５μｍ±０．３μｍ程度の間隔が形成されるようにスペーサを介してシール材にて貼り合わされている。
【００６４】
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８に示すように、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。
【００６５】
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】
【００６６】
【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アレイ基板の一部を示す説明平面図である。
【図７】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８】同上液晶表示装置のＣＲ視野角を示すグラフである。
【図９】一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１０】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１１】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１２】同上液晶表示装置のＣＲ視野角を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
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
33    調整層としての第１の高さ調整層
34    対向電極
42    液晶層
【図１】
2007121642.tif 000003
【図２】
2007121642.tif 000004
【図３】
2007121642.tif 000005
【図４】
2007121642.tif 000006
【図５】
2007121642.tif 000007
【図６】
2007121642.tif 000008
【図７】
2007121642.tif 000009
【図８】
2007121642.tif 000010
【図９】
2007121642.tif 000011
【図１０】
2007121642.tif 000012
【図１１】
2007121642.tif 000013
【図１２】
2007121642.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月11日(2006.10.11)
【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を利用して視認可能な反射領域、およびこの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を利用し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と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前記反射領域での厚さが前記透過領域での厚さより薄い液晶層と
を具備したことを特徴とした液晶表示装置。
【請求項２】
液晶層は、アレイ基板および対向基板のいずれか一方に設けられた調整層によって、反射領域での厚さが透過領域での厚さより薄く形成されている
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】
対向基板は、透光性基板の一主面に配設された対向電極を備え、
調整層は、前記対向電極と前記透光性基板との間に設けられている
ことを特徴とした請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
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、
反射領域は、前記容量線が位置した領域である
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
複数の画素は、それぞれ長尺状に設けられ、
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知られている。
【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や、誘電体層での電圧降下を利用した反射領域のリタデーション、すなわち複屈折量を制御する構成が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】スン−ゴン  カン（Seung-Gon Kang）、外６名、「エスアイディー  ０４  ダイジェスト（SID 04 DIGEST）31」、4.2：キャップ分割型のVAモードを備えた新規な半透過型カラー低温ポリシリコン液晶ディスプレイの開発（Development of a Novel Transflective Color LTPS-LCD with Cap-Divided VA-Mode）、２００４年、ｐ．３１−３３
【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を利用して視認可能な反射領域、およびこの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を利用し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と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前記反射領域での厚さが前記透過領域での厚さより薄い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、反射領域での液晶層の厚さが透過領域での液晶層の厚さより薄い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、液晶層の反射領域での厚さが透過領域での厚さより薄い場合であっても、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設けたことにより、これら透過領域での液晶層の動きが、これら透過領域間に位置する反射領域側に向けて対称となるから、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、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の配線としてのゲート線である複数の走査線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、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の膜厚より小さな膜厚に形成されている。よって、これら透明電極15の表面より補助容量線13の反射面14が凸状に突出した構造に形成されている。
【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、光の反射を利用して視認可能な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。すなわち、この反射表示領域21は、補助容量線13の反射面14での光の反射の有無によって視認可能となる領域である。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、光の透過を利用して視認可能な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。すなわち、この透過表示領域22は、透明電極15での光の透過の有無によって視認可能となる領域である。
【００２０】
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。よって、液晶セル１は、各画素５内に反射表示領域21と透過表示領域22とのそれぞれが設けられていることにより、これら反射表示領域21および透過表示領域22を有する半透過型である。
【００２１】
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。
【００２２】
そして、各画素電極６を含んだガラス基板３上には、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。
【００２３】
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、このガラス基板32をアレイ基板２のガラス基板３に対向させた状態で、このガラス基板３上の各画素５内の反射表示領域21全体に対向する平面視矩形状の第１の高さ調整層33がマトリクス状に設けられている。
【００２４】
そして、この第１の高さ調整層33は、アレイ基板２と対向基板31との間の間隙であるセルギャップを調整する凸構造の構造体である。さらに、この第１の高さ調整層33は、絶縁性の感光性を有するアクリルレジストのパターンにて、例えば１．２μｍ±０．２μｍ程度の膜厚に形成されている。具体的に、この第１の高さ調整層33は、反射表示領域21でのセルギャップ23を、透過表示領域22でのセルギャップ24より小さくさせる作用を有する。
【００２５】
さらに、対向基板31のガラス基板32の表面には、このガラス基板32上の各第１の高さ調整層33を覆うように、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。この対向電極34は、各第１の高さ調整層33のそれぞれを含むガラス基板32の表面上の全面に均一に積層されて成膜されている。よって、これら第１の高さ調整層33は、対向電極34とガラス基板32との間であるとともに、この対向電極34の下部に形成されている。
【００２６】
そして、この対向電極34の表面には、対向基板31をアレイ基板２に対向させた状態で、このアレイ基板２上の各画素５の長手方向に沿って設けられ幅方向の中央部に位置する平面視細長矩形状の第２の高さ調整層35がマトリクス状に設けられている。この第２の高さ調整層35もまた、絶縁性の感光性を有するアクリルレジストのパターンにて形成されており、例えば１．２μｍ±０．２μｍ程度の膜厚を有している。ここで、この第２の高さ調整層35および第１の高さ調整層33のそれぞれは、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。
【００２７】
さらに、この第２の高さ調整層35は、第１の高さ調整層33の厚さ寸法に等しい厚さ寸法を有しており、この第１の高さ調整層33が積層されている部分を除いた対向電極34の表面上に積層されている。すなわち、この第２の高さ調整層35は、アレイ基板２の画素電極６に対向する領域内であるとともに、第１の高さ調整層33の幅方向の両側縁の中央部から、この第１の高さ調整層33の幅方向に沿って設けられている。
【００２８】
したがって、これら第１の高さ調整層33および第２の高さ調整層35のそれぞれも、各画素５の長手方向の中心線および幅方向の中心線のそれぞれに対して線対称な形状に形成されている。言い換えると、これら第１の高さ調整層33および第２の高さ調整層35は、各画素５の中心を基準とした点対称な形状に形成されている。すなわち、これら第２の高さ調整層35は、これら第２の高さ調整層35の周縁部である周辺部のエッジ形状が、第１の高さ調整層33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、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、第１の高さ調整層33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。
【００２９】
さらに、対向電極34の表面には、この対向電極34の表面に形成されている各第２の高さ調整層35のそれぞれを覆うように、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、各第２の高さ調整層35のそれぞれを覆う対向電極34の表面上の全面に積層されている。さらに、この配向膜38は、各第２の高さ調整層35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および第２の高さ調整層35のそれぞれを覆っている。
【００３０】
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間が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３．６５μｍ±０．３μｍとなるように図示しないシール材に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。
【００３１】
さらに、この液晶層42は、画素電極６内の補助容量線13の反射面14を透明電極15の表面より突出させたことによって、反射表示領域21での液晶層42の厚さであるセルギャップ23が、各透過表示領域22それぞれでの液晶層42の厚さであるセルギャップ24より小さく構成されている。言い換えると、この液晶層42は、反射表示領域21での厚さが各透過表示領域22それぞれでの厚さより薄く構成されている。
【００３２】
また、この液晶層42の液晶分子41としては、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、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、直線偏光素子に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の配向を制御して、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によって、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、対向基板31のガラス基板32上のアレイ基板２の各画素５の反射表示領域21のそれぞれに対向する位置に、感光性アクリルレジストを用いて第１の高さ調整層33をマトリクス状に形成する。
【００３８】
次いで、このガラス基板32上の略全面に、各第１の高さ調整層33のそれぞれを覆うように対向電極34を形成する。
【００３９】
この後、この対向電極34上に、アレイ基板２の各画素５に対応させて、感光性アクリルレジストを用いて第２の高さ調整層35を形成する。
【００４０】
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の高さ調整層33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の高さ調整層35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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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のそれぞれを各画素５内に有する半透過型の液晶セル１を形成する。
【００４５】
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。
【００４６】
これに対し、図９ないし図１２に示す一比較例のように、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に対向するように第１の高さ調整層33を形成し、この第１の高さ調整層33の幅方向の一側にのみ第２の高さ調整層35を形成して、各画素５内に透過表示領域22の一側にのみ反射表示領域21が形成された液晶セル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１２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。
【００４７】
なお、この一比較例の液晶セル１の反射表示領域21は、光を透過させる必要がないことから、主にアレイ基板２側の遮光領域に形成するのが一般的である。このため、アレイ基板２上の走査線11や補助容量線13などの不透明な金属配線部分に対向した位置に反射表示領域21用の構造体である第１の高さ調整層33を形成することが多い。すなわち、走査線11や補助容量線13が配置される画素電極６の長手方向の一端部に反射表示領域21を形成することが一般的である。
【００４８】
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、第１の高さ調整層33による対向電極34の凹凸形状によって液晶分子41の動きが影響を受けやすい。このため、反射表示領域21の画素電極６によって生じる液晶分子41の動きと、ＭＶＡの配向制御によって生じる液晶分子41の動きとのそれぞれを考慮する必要がある。
【００４９】
すなわち、反射表示領域21での液晶層42の厚さを透過表示領域22の厚さより薄くするための第１の高さ調整層33を対向基板31の対向電極34の下に形成した場合には、この第１の高さ調整層33を形成したことによって対向電極34が凸構造となる。そして、この対向電極34は、一般的に凸構造の部分に電界の集中が生じることから、この対向電極34が凸構造となっている反射表示領域21の周縁では、この反射表示領域21の中心に向かって倒れ込む方向に液晶分子41が動く。一方、透過表示領域22では、透明電極15の周縁で形成される漏れ電場による電界によって、対向電極34の凸構造に対向している反射表示領域21と同様に、透明電極15の中心に向かって倒れ込む方向に液晶分子41が動く。
【００５０】
ただし、これら透過表示領域22と反射表示領域21との境界部分では、反射表示領域21の周縁での電界集中による効果が支配的となるため、図９に示すように、透過表示領域22の液晶分子41の動きが非対称となる。そして、この液晶分子41の非対称な動きによって、配向安定性や視野角などの液晶セル１の表示性能に影響するため、画素電極６の長手方向の一端または他端のみに反射表示領域21が形成されている従来の液晶セル１では、視野角が非対称となったり、配向安定性の低下によるざらつきなどの表示むらが発生したりするおそれがあった。
【００５１】
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た。この結果、液晶セル１の各画素５の反射表示領域21での液晶層42の厚さを透過表示領域22の厚さより薄くする第１の高さ調整層33を対向基板31の対向電極34の下に形成した場合であっても、各画素５の反射表示領域21の両側に透過表示領域22がそれぞれ設けられているため、対向電極34が凸構造となっている反射表示領域21の周縁での液晶分子41の動きと、各透過表示領域22の周縁での液晶分子41の動きとが、図１に示すように、反射表示領域21の両側で対称となる。
【００５２】
よって、上記従来の液晶セル１で生じた視野角の非対称性や、配向安定性の低下に伴うざらつきなどの表示むらの発生がしにくくなる。したがって、これら複数の画素５それぞれ内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。
【００５３】
また、各画素５の反射表示領域21の両側に透過表示領域22を設けた構成であることから、液晶セル１を製造するためのプロセス数やマスク数といったコストアップや、液晶層42の厚さを制度良く制御するための第１の高さ調整層33の膜厚管理項目を増やす必要がない。したがって、従来の製造工程を変更することなく、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。
【００５４】
さらに、アレイ基板２の各画素５内の反射表示領域21の両側に位置する透過表示領域22のそれぞれに対向する対向基板31の対向電極34上に、第１の高さ調整層33の厚さに等しい第２の高さ調整層35をそれぞれ形成した。この結果、これら透過表示領域22での液晶層42の厚さが、反射表示領域21での液晶層42の厚さと略等しくなるので、これら透過表示領域22および反射表示領域21それぞれでの液晶層42の厚さが異なることによる、各透過表示領域22での液晶分子41の動きが非対称となることを防止できる。よって、液晶分子41の非対称な動きによる視野角の非対称性や、配向安定性の低下に伴うざらつきなどの表示むらの発生をより確実に防止できるので、液晶セル１の表示品位をより向上できる。
【００５５】
ここで、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。
【００５６】
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上に形成した第２の高さ調整層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の対向電極34上に第２の高さ調整層35を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の高さ調整層35にて液晶分子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の高さ調整層35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。
【００５７】
一方、各画素５の反射表示領域21では、液晶層42に電圧を印加するための対向電極34の下に第１の高さ調整層33が形成されている。このため、この対向電極34の反射表示領域21に対向した部分に形成される凸構造によって、この反射表示領域21での液晶層42の厚さを制御して反射表示させている。また、この第１の高さ調整層33としては、感光性レジストを用いたり、アレイ基板２の走査線11あるいは信号線12などの配線材料などを用いたりすることによって、所望の形状にできる。
【００５８】
また、液晶セル１の各画素５の反射表示領域21での対向電極34の凸構造としては、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、反射表示領域21の対向電極34の凸構造の周縁部との形状が、第１の高さ調整層33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、画素電極６の長手方向の中心に第１の高さ調整層33が対向する状態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、反射表示領域21の両側に透過表示領域22が配置されていれば良い。
【００５９】
さらに、液晶分子41の傾斜方向である極角と、この液晶分子41の面内方向である方位角とを同時に制御するために、微細な凹凸形状を反射表示領域21に対向した対向電極34の表面に付与することも可能である。そして、この微細な凹凸形状としては、この凹凸形状の間隔である周期を、例えば３μｍ以上１５μｍ以下のパターンとすることが、配向均一性を向上させる上で特に好ましいが、液晶層42に印加される電圧や、透過率、画質などのバランスから、この微細な凹凸形状の周期として上記パターン以外を用いることも可能である。
【００６０】
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の下に第１の高さ調整層33が形成された液晶セル１について説明したが、図５ないし図８に示す第２の実施の形態のように、アレイ基板２の補助容量線13の下に第１の高さ調整層33を形成した液晶セル１とすることもできる。この液晶セル１は、アレイ基板２のガラス基板３上の各画素５の反射表示領域21に、例えば１．５μｍ±０．２μｍの高さの第１の高さ調整層33が積層されている。この第１の高さ調整層33は、各画素５の長手方向の中央部に、これら各画素５の幅方向に沿って、この幅方向に亘った全体に設けられている。
【００６１】
また、このアレイ基板２のガラス基板３上には、第１の高さ調整層33を覆うように透明電極15が設けられている。この透明電極15は、各画素５内の略全体に亘って積層されている。すなわち、この透明電極15は、各画素５内の反射表示領域21と、この反射表示領域21の両側に位置する各透過表示領域22とのそれぞれのそれぞれに設けられている。また、この透明電極15上の第１の高さ調整層33に対向した位置に、補助容量線13が積層されている。この補助容量線13は、第１の高さ調整層33の幅寸法に等しい幅寸法を有している。したがって、この補助容量線13は、第１の高さ調整層33上を覆って被覆している。さらに、この補助容量線13および透明電極15のそれぞれを覆うように配向膜28が積層されている。
【００６２】
一方、対向基板31のガラス基板32上の全面に対向電極34が積層されており、この対向電極34上に第２の高さ調整層35が積層されている。この第２の高さ調整層35は、画素電極６の長手方向の一端縁の幅方向の中央から、この画素電極６の長手方向に沿って、この画素電極６の長手方向の他端縁寄りの位置までに亘って平面視細長矩形状に形成されている。さらに、この第２の高さ調整層35および対向電極34のそれぞれを覆うように配向膜38が積層されている。
【００６３】
そして、これら対向基板31とアレイ基板２とは、これらアレイ基板２の配向膜28と対向基板31の配向膜38との間に、例えば３．５μｍ±０．３μｍ程度の間隔が形成されるようにスペーサを介してシール材にて貼り合わされている。
【００６４】
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８に示すように、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。
【００６５】
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】
【００６６】
【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アレイ基板の一部を示す説明平面図である。
【図７】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８】同上液晶表示装置のＣＲ視野角を示すグラフである。
【図９】一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１０】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１１】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１２】同上液晶表示装置のＣＲ視野角を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
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
33    調整層としての第１の高さ調整層
34    対向電極
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１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007121642.tif 000015
【手続補正４】
【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】
2007121642.tif 000016
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007121642.tif 000017
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2007121642.tif 000018
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2007121642.tif 000019