液晶表示装置
【課題】この発明の目的は、広い視野角特性を有しつつ、透過表示及び反射表示の両方について、表示品位に優れた半透過型の液晶表示装置を提供することにある。
【解決手段】画素のそれぞれに反射表示部PR及び透過表示部PTを有する液晶表示装置であって、
各画素の反射表示部及び透過表示部に画素電極EPを備えたアレイ基板ARと、
アレイ基板に対向配置され、複数の画素に共通の対向電極ETを備えた対向基板CTと、
アレイ基板と対向基板との間に保持され、画素電極と対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する誘電率異方性が負の液晶分子40を含む液晶層LQと、
各画素の反射表示部及び透過表示部の境界Bに沿って延出し、画素電極と対向電極との間に電界が形成された状態で液晶分子の配向を制御する配向制御手段ALCと、
を備えたことを特徴とする。
【解決手段】画素のそれぞれに反射表示部PR及び透過表示部PTを有する液晶表示装置であって、
各画素の反射表示部及び透過表示部に画素電極EPを備えたアレイ基板ARと、
アレイ基板に対向配置され、複数の画素に共通の対向電極ETを備えた対向基板CTと、
アレイ基板と対向基板との間に保持され、画素電極と対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する誘電率異方性が負の液晶分子40を含む液晶層LQと、
各画素の反射表示部及び透過表示部の境界Bに沿って延出し、画素電極と対向電極との間に電界が形成された状態で液晶分子の配向を制御する配向制御手段ALCと、
を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、垂直配向(VA)モードを利用した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのOA機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。
【0003】
このような液晶表示装置においては、視野角の拡大、コントラスト比の向上といった表示品位の向上が求められている。1画素内に配向方向が異なる複数のドメインを有するマルチドメイン型VA(Multi−domain Vertical Alignment;MVA)モードの液晶表示装置は、複数のドメインによって視野角が補償され、しかも、垂直配向処理の採用により配向膜表面付近の液晶分子が基板主面に対して略垂直に配向し液晶層の複屈折率がほぼ0となるため十分な黒が表示でき高いコントラスト比が得られるといった特性を有している。
【0004】
MVAモードの液晶表示装置として、例えば、特許文献1によれば、ドット内に電極スリットや突起などを設ける代わりに、ドットのエッジに生じる斜め電界を積極的に利用して液晶の配向方向を制御する半透過反射型液晶表示装置が開示されている。これによれば、ドット全周のエッジに斜め電界が生じるため、隣接する2つのドット領域の透過表示エリア同士または反射表示エリア同士が電圧印加時に互いに逆向きの傾斜配向されるように構成される。
【特許文献1】特開2004−341486号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この発明の目的は、広い視野角特性を有しつつ、透過表示及び反射表示の両方について、表示品位に優れた半透過型の液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の画素によって構成されたアクティブエリアを備え、画素のそれぞれに反射表示部及び透過表示部を有する液晶表示装置であって、
各画素の反射表示部及び透過表示部に画素電極を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置され、複数の画素に共通の対向電極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保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する誘電率異方性が負の液晶分子を含む液晶層と、
各画素の反射表示部及び透過表示部の境界に沿って延出し、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成された状態で前記液晶分子の配向を制御する配向制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、広い視野角特性を有しつつ、透過表示及び反射表示の両方について、表示品位に優れた半透過型の液晶表示装置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】
【0008】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、液晶表示装置として、1画素内に外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射表示部とバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過表示部とを有する半透過型液晶表示装置を例に説明する。
【0009】
図1及び図2に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、半透過型の液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、一対の基板、すなわちアレイ基板(第1基板)ARと、アレイ基板ARに対向して配置された対向基板(第2基板)CTと、を備えている。また、液晶表示パネルLPNは、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQを備えている。
【0010】
このような液晶表示パネルLPNは、画像を表示するアクティブエリア(表示エリア)DSPを備えている。このアクティブエリアDSPは、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている(但し、m及びnは正の整数)。各画素PXは、反射表示部PRと、透過表示部PTと、を備えている。
【0011】
また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルLPNの一方の外面(すなわち、アレイ基板ARの液晶層LQと接触する面とは反対側の面)に設けられた第1光学素子OD1、及び、液晶表示パネルLPNの他方の外面(すなわち、対向基板CTの液晶層LQと接触する面とは反対側の面)に設けられた第2光学素子OD2を備えている。さらに、この液晶表示装置は、第1光学素子OD1側から液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニットBLを備えている。
【0012】
アレイ基板ARは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板10を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ARは、アクティブエリアDSPにおいて、絶縁基板10の一方の主面(つまり、液晶層LQと対向する面)に、各画素PXに配置されたm×n個の画素電極EP、各画素PXの行方向に沿って延出するようにそれぞれ配置されたn本の走査線Y(Y1〜Yn)、各画素PXの列方向に沿って延出するようにそれぞれ配置されたm本の信号線X(X1〜Xm)、各画素PXにおいて走査線Yと信号線Xとの交差部を含む領域に配置されたm×n個のスイッチング素子W、走査線Yと同様に行方向に沿って延出するようにそれぞれ配置され液晶容量CLCと並列に補助容量CSを構成するよう画素電極EPに容量結合する補助容量線AYなどを備えている。
【0013】
走査線Y及び補助容量線AYは、絶縁基板10上において略平行に配置され、同一材料によって形成可能である。また、補助容量線AYは、層間絶縁膜16などの絶縁膜を介して画素電極EPと対向するとともに複数の画素電極EPを横切るように配置されている。信号線Xは、層間絶縁膜16を介して走査線Y及び補助容量線AYと略直交するように配置されている。これらの信号線X、走査線Y、及び、補助容量線AYは、アルミニウム、モリブデン、タングステン、チタンなどの導電材料によって形成されている。
【0014】
各スイッチング素子Wは、例えば、nチャネル薄膜トランジスタによって構成されている。このスイッチング素子Wは、絶縁基板10の上に配置された半導体層12を備えている。この半導体層12は、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能であり、ここではポリシリコンによって形成されている。半導体層12は、チャネル領域12Cを挟んだ両側にそれぞれソース領域12S及びドレイン領域12Dを有している。この半導体層12は、ゲート絶縁膜14によって覆われている。
【0015】
スイッチング素子Wのゲート電極WGは、ゲート絶縁膜14を介して半導体層12のチャネル領域12Cと対向している。このゲート電極WGは、走査線Yに接続され(あるいは、走査線Yと一体的に形成され)、走査線Y及び補助容量線AYとともにゲート絶縁膜14の上に配置されている。
【0016】
これらのゲート電極WG、走査線Y、及び、補助容量線AYは、例えば、同一材料を用いて同一工程で形成可能であり、層間絶縁膜16によって覆われている。ゲート絶縁膜14及び層間絶縁膜16は、例えば、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜などの無機系材料によって形成されている。
【0017】
スイッチング素子Wのソース電極WS及びドレイン電極WDは、層間絶縁膜16の上においてゲート電極WGの両側に配置されている。すなわち、ソース電極WSは、信号線Xに接続される(あるいは、信号線Xと一体に形成される)とともに、ゲート絶縁膜14及び層間絶縁膜16を貫通するコンタクトホールを介して半導体層12のソース領域12Sにコンタクトしている。ドレイン電極WDは、画素電極EPに接続される(あるいは画素電極EPと一体に形成される)とともに、ゲート絶縁膜14及び層間絶縁膜16を貫通するコンタクトホールを介して半導体層12のドレイン領域12Dにコンタクトしている。これらのソース電極WS、ドレイン電極WD、及び、信号線Xは、例えば、同一材料を用いて同一工程で形成可能であり、絶縁膜18によって覆われている。
【0018】
この絶縁膜18は、例えば、有機系材料によって形成されている。この絶縁膜18の表面には、反射表示部PRにおいて、反射表示における表示品位を改善するなどの目的で凹凸パターン18Pが形成されている。
【0019】
画素電極EPは、反射表示部PRに配置された反射電極EPR及び透過表示部PTに配置された透過電極EPTを有している。各画素PXにおいて、反射電極EPRと透過電極EPTとは、電気的に接続されている。このような画素電極EPは、絶縁膜18の上に配置されている。
【0020】
反射電極EPRは、絶縁膜18の凹凸パターン18Pの表面を覆っている。この反射電極EPRは、アルミニウムなどの光反射性を有する導電材料によって形成されている。透過電極EPTは、絶縁膜18の概ね平坦な表面を覆っている。この透過電極EPTは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【0021】
このような画素電極EPは、スイッチング素子Wと電気的に接続されている。ここでは、スイッチング素子Wは、例えば、反射表示部PRに配置されており、画素電極EPの反射電極EPRとの間には、絶縁層として、絶縁膜18が介在している。反射電極EPRは、絶縁膜18に形成されたコンタクトホールを介してスイッチング素子Wのドレイン電極WDにコンタクトしている。
【0022】
このようなアレイ基板ARの液晶層LQに接する面は、第1配向膜AL1によって覆われている。
【0023】
一方、対向基板CTは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板20を用いて形成されている。すなわち、この対向基板CTは、アクティブエリアDSPにおいて、絶縁基板20の一方の主面(つまり、液晶層LQと対向する面)に、対向電極ET、樹脂層23などを備えている。
【0024】
対向電極ETは、樹脂層23を覆うとともに複数の画素PXに対応した画素電極EPに対向するように配置されている。この対向電極ETは、透過電極EPTと同様に、ITOなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【0025】
樹脂層23は、反射表示部PRと透過表示部PTとにおける液晶層LQのギャップ差を形成する。すなわち、半透過型の液晶表示パネルLPNにおいては、アレイ基板ARと対向基板CTとの間のギャップは、反射表示部PRと透過表示部PTとでは異なるように形成されている。反射表示部PR及び透過表示部PTは、実質的な光路長(あるいはリタデーション)が概ね等しくなるようにそれぞれ適正なギャップに形成されている。反射表示部PRにおけるギャップは、概ね透過表示部PTの半分に設定されることが多い。
【0026】
このようなギャップ差は、樹脂層23によって形成されている。樹脂層23は、主に反射表示部PRに対応して配置されている。このため、反射表示部PRと透過表示部PTとでは、実質的に樹脂層23の厚さに相当するギャップ差が形成される(反射表示部PRにおける液晶層LQの厚さが透過表示部PTにおける液晶層LQの厚さより小さい)。この樹脂層23は、例えば、光透過性を有する樹脂材料によって形成されている。なお、このようなギャップ差を形成する構造物は、アレイ基板AR側に設けても良い。
【0027】
カラー表示タイプの液晶表示装置は、各画素PXに対応して液晶表示パネルLPNの内面に設けられたカラーフィルタ層CFを備えている。図2に示した例では、カラーフィルタ層CFは、対向基板CTに設けられている。カラーフィルタ層CFは、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。赤色着色樹脂、青色着色樹脂、及び緑色着色樹脂は、それぞれ赤色画素、青色画素、及び、緑色画素に対応して配置されている。
【0028】
なお、図2に示したカラー表示タイプの液晶表示装置の例では、カラーフィルタ層CFは、対向基板CT側に配置されているが、アレイ基板AR側に配置しても良い。この場合、アレイ基板ARにおける絶縁膜18をカラーフィルタ層CFに置き換えることが可能である。
【0029】
また、各画素PXは、ブラックマトリクス(遮光層)BMによって区画されている。このブラックマトリクスBMは、黒色着色樹脂などによって形成され、アレイ基板ARに設けられた走査線Yや信号線X、スイッチング素子Wなどの配線部に対向するように配置されている。また、このブラックマトリクスBMは、透過表示部PTと反射表示部PRとの境界に沿って配置されている。
【0030】
なお、対向基板CTには、カラーフィルタ層CFの表面の凹凸の影響を緩和するために、カラーフィルタ層CFと対向電極ETとの間に、オーバーコート層を配置しても良い。
【0031】
このような対向基板CTの液晶層LQに接する面は、第2配向膜AL2によって覆われている。
【0032】
上述したようなアレイ基板ARと対向基板CTとは、それぞれの第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ARと対向基板CTとの間には、図示しないスペーサ(例えば、樹脂材料によって一方の基板と一体的に形成された柱状スペーサ)が配置され、これにより、所定のギャップが形成される。アレイ基板ARと対向基板CTとは、所定のギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。
【0033】
液晶層LQは、これらのアレイ基板ARの第1配向膜AL1と対向基板CTの第2配向膜AL2との間に形成されたギャップに封入された液晶分子40を含む液晶組成物によって構成されている。この液晶分子40は、例えば、負の誘電率異方性を有している。
【0034】
第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2は、画素電極EPと対向電極ETとの間に電位差が形成されていない状態、つまり、画素電極EPと対向電極との間に電界が形成されていない無電界時には、それぞれ液晶分子40を絶縁基板10(あるいは、アレイ基板AR)の主面及び絶縁基板20(あるいは、対向基板CT)の主面に対して略垂直に配向する特性を有している。このような第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2を形成するための材料としては、基本的には垂直配向性を示す光透過性を有する薄膜であれば特に限定されない。
【0035】
また、液晶表示装置は、n本の走査線Yに接続された走査線ドライバYDを構成する少なくとも一部、及び、m本の信号線Xに接続された信号線ドライバXDを構成する少なくとも一部を備えていても良い。特に、スイッチング素子Wがポリシリコンからなる半導体層12を備えた構成を適用した場合、走査線ドライバYD及び信号線ドライバXDの少なくとも一部は、アレイ基板ARに一体的に形成可能であり、スイッチング素子Wと同様にポリシリコン半導体層を備えた薄膜トランジスタを含んで構成可能である。
【0036】
走査線ドライバYDは、コントローラCNTによる制御に基づいてn本の走査線Yに順次走査信号(駆動信号)を供給する。また、信号線ドライバXDは、コントローラCNTによる制御に基づいて各行のスイッチング素子Wが走査信号によってオンするタイミングでm本の信号線Xに映像信号(駆動信号)を供給する。これにより、各行の画素電極EPは、対応するスイッチング素子Wを介して供給される映像信号に応じた画素電位にそれぞれ設定される。
【0037】
上述したような半透過型の液晶表示パネルLPNに対しては、円偏光もしくは楕円偏光を利用して反射表示及び透過表示を行う。このため、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2のそれぞれは、少なくとも偏光板及び位相差板を含み、円偏光素子もしくは楕円偏光素子として構成されている。
【0038】
この実施の形態では、液晶層LQに含まれる液晶分子40は、無電界時には、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2による配向制御によって、その長軸が基板主面に対して略垂直な方向(あるいは、液晶表示パネルLPNの法線方向)に略平行に配向している。このような状態においては、透過表示部PTでは、第1光学素子OD1を透過したバックライト光は、リタデーションが略ゼロの状態の液晶層LQを透過した後、第2光学素子OD2に吸収される。また、反射表示部PRでは、第2光学素子OD2を透過した外光は、リタデーションが略ゼロの状態の液晶層LQを透過した後に反射電極EPRによって反射され、再び液晶層LQを透過して、第2光学素子OD2に吸収される。したがって、液晶表示パネルLPNの透過率が最低となる(つまり、黒色画面が表示される)。
【0039】
一方、画素電極EPと対向電極ETとの間に電界が形成された状態では、誘電率異方性が負の液晶分子40は、電界に対して略直交する方向に配向する。基板主面の法線に対して傾斜した電界に対しては、液晶分子40は、その長軸が基板主面に対して略平行な方向あるいは傾斜した方向に配向する。このため、液晶層LQは、所定のリタデーションを有する。
【0040】
このような状態において、透過表示部PTでは、第1光学素子OD1を透過したバックライト光は、液晶層LQを透過した際にリタデーションが付与され、その少なくとも一部が第2光学素子OD2を透過可能となる。また、反射表示部PRでは、第2光学素子OD2を透過した外光は、液晶層LQを透過した際にリタデーションが付与された後に反射電極EPRによって反射され、再び液晶層LQを透過した際にリタデーションが付与され、その少なくとも一部が第2光学素子OD2を透過可能となる。したがって、白色画面が表示される。
【0041】
このようにして、ノーマリーブラックモードの垂直配向モードが実現される。このようなノーマリーブラックモードの採用により、コントラスト比を向上することが可能となり、表示品位の良好な画像を表示することが可能となる。
【0042】
ところで、この実施の形態においては、液晶表示パネルLPNは、視野角補償が可能なマルチドメイン構造を構成している。より具体的には、液晶表示装置は、画素電極EPと対向電極ETとの間に電界が形成された状態で液晶分子の配向を制御する配向制御手段を備えている。
【0043】
この配向制御手段について、図3及び図4を参照して具体的に説明する。なお、図3及び図4においては、説明に必要な構成のみを図示している。
【0044】
図3に示した例では、配向制御手段ALCは、対向基板CT側に設けられ、対向電極ETに形成されたスリットSLによって構成されている。このスリットSLは、各画素PXの画素電極EPに対向し、例えば画素PXのほぼ中央を横切るように一直線状に形成されている。
【0045】
図4に示した例では、配向制御手段ALCは、対向基板CTのアレイ基板ARと対向する面、より具体的には対向電極ETの上に配置された突起CPによって構成されている。この突起CPは、画素電極EPに対向し、例えば画素PXのほぼ中央を横切るように一直線状に形成されている。
【0046】
このように、配向制御手段ALCとしてスリットSLを適用した場合には、スリットSLは、電極のパターニング工程で同時に形成可能であり、突起CPなどの構造物を形成する場合のように別途の工程が不要であり、製造工程数の削減及び製造コストの低減が可能となる。
【0047】
一方で、この配向制御手段ALCとして突起CPを適用する場合には、突起CPは、絶縁膜によって形成される。絶縁膜としては、例えばSiO2、SiNx、Al2O3などの無機系材料、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶など有機系材料などを用いることができる。突起CPが無機系材料の場合には、蒸着法、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、あるいは溶液塗布法などによって形成可能である。また、突起CPが有機系材料の場合には、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗布法、スクリーン印刷塗布法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件(加熱、光照射など)で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、CVD法、LB(Langumuir−Blodgett)法などによって形成可能である。
【0048】
このような配向制御手段ALCを設けた構成においては、画素電極EPと対向電極ETとの間の電界は、これらの配向制御手段ALCを避けるように形成される。このため、配向制御手段ALCの周辺では、画素電極EPと対向電極ETとの間に基板主面PLの法線に対して傾斜した電界が形成可能となる。このため、配向制御手段ALCの周辺の液晶分子40は、このような傾斜電界によって所定の方向に配向する。
【0049】
つまり、図5に示すように、配向制御手段ALCを挟んで隣接する領域R1及びR2において、配向制御手段ALCについて互いに逆方向に傾斜した電界が形成されるため、それぞれの領域R1及びR2の液晶分子40も互いに逆方向に配向する。すなわち、基板主面内においては、配向制御手段ALCを挟んで隣接する領域R1及びR2のそれぞれの液晶分子40は、図中の矢印で示したように、互いに線対称な方向に配向する。
【0050】
特に、この実施の形態においては、配向制御手段ALCは、各画素PXの反射表示部PR及び透過表示部PTの境界に沿って延出している。すなわち、図5に示した例において、領域R1及びR2は、それぞれ反射表示部PR及び透過表示部PTに対応する。つまり、各画素PXは、単一の反射表示部PRと、単一の透過表示部PTとによって構成されている。
【0051】
このような画素構造において、配向制御手段ALCは、反射表示部PRと透過表示部PTとの配列方向に対して直交する方向に延出している。つまり、配向制御手段ALCは、1画素PXにおいて、1本配置され、反射表示部PRと透過表示部PTとに略二分するように延出している。反射表示部PRと透過表示部PTとの配列方向と平行な方向に長辺を有する長方形状の画素PXについては、配向制御手段ALCは、画素PXの短辺に平行に延出している。
【0052】
このとき、配向制御手段ALCは、反射表示部PRと透過表示部PTの境界Bに重なるように延出していても良いし、境界Bに重なることなく反射表示部PRまたは透過表示部PTにおいて境界Bに平行に延出していても良い。
【0053】
このような構成により、各画素PXの反射表示部PR及び透過表示部PTにおいては、互いに逆方向に傾斜した電界が形成され、それぞれの領域の液晶分子40は、互いに逆方向に配向する。
【0054】
一方で、配向制御手段ALCに対応した部分は、表示に寄与しないため、高い開口率が求められる画素構成においては、配向制御手段ALCが画素PXに重なる領域はできるだけ少ないことが望ましい。すなわち、アクティブエリアDSPにおいて、画素ピッチが45μm以下の場合、長方形状の画素PXに対しては、配向制御手段ALCは、画素PXの長辺に平行に配置すると、透過率及び反射率の低下が問題となるため、画素PXの短辺に平行に配置することが望ましい。
【0055】
この場合、透過表示部PTと反射表示部PRとの境界Bには、透過表示部PTと反射表示部PRとでギャップ差を形成するための樹脂層23の側面が位置し、液晶分子40は、この側面に略垂直に配列し、基板に対して傾斜して配列するため、黒表示の際に光が透過してしまい(光漏れ)、透過表示のコントラスト比が大幅に低下してしまう。
【0056】
これに対して、この実施の形態では、境界Bに重なるようにブラックマトリクスBMを配置することで対応している。一画素内に反射表示部PR及び透過表示部PTがそれぞれ1つずつ配置された画素構成においては、これらの間の境界Bは1箇所であり、この境界Bを遮光するBMを配置しても、大きな開口率ロスには繋がらず、むしろコントラスト比の向上に寄与する。
【0057】
このような構成によれば、主として反射表示部PRを用いた反射表示及び主として透過表示部PTを用いた透過表示の両方について優れた表示品位を得ることが可能となる。
【0058】
以下に、この発明の実施の形態に係る具体的な画素構造について説明する。
【0059】
《第1構成例》
図6及び図7に示す第1構成例においては、アクティブエリアDSPの各画素PXは、列方向Vに沿って透過表示部PT及び反射表示部PRがこの順に配列した構成である。つまり、全ての画素PXが同一配列の透過表示部PT及び反射表示部PRを有している。透過表示部PT及び反射表示部PRは、略同等の開口率に形成されている。
【0060】
より具体的には、第1画素PX1は、列方向Vに沿って配列した透過表示部PT1及び反射表示部PR1を有している。第1画素PX1の行方向Hに隣接する第2画素PX2は、第1画素PX1の透過表示部PT1に隣接して透過表示部PT2を有し、また、第1画素PX1の反射表示部PR1に隣接して反射表示部PR2を有している。なお、第1画素PX1の列方向Vに隣接する第3画素PX3、及び、第2画素PX2の列方向Vに隣接する第4画素PX4についても同一構成である。アクティブエリアDSPは、これらの4つの画素の繰り返しパターンによって構成されている。
【0061】
各画素PXのアレイ基板ARにおいて、透過電極EPTは、例えば透過表示部PT及び反射表示部PRにわたって配置され、また、反射電極EPRは、反射表示部PRのみに対応して透過電極EPTの上に配置されている。
【0062】
各画素PXの対向基板CTにおいて、樹脂層23は、反射表示部PRのみに対応して配置されている。ブラックマトリクスBMは、透過表示部PTと反射表示部PRとの境界Bに重なるように(より具体的には樹脂層23の側面付近の配向不良領域を遮光するように)行方向Hに沿って配置されている。対向電極ETは、樹脂層23などを覆うようにアクティブエリアDSPの全体にわたって配置されている。
【0063】
この第1構成例においては、配向制御手段として突起CPが適用されている。突起CPは、反射表示部PRの境界B近傍に配置されている。より具体的には、突起CPは、画素PXの略中央を通り、反射表示部PRに対応した樹脂層23を覆う対向電極ET上において、行方向Hに沿って配置されている。
【0064】
突起CP及びブラックマトリクスBMは、共に表示に寄与しないが、互いに略平行に延出しており、両者の少なくとも一部が重なっている。このため、反射表示部PR及び透過表示部PTにおける開口率ロスを極めて小さく抑制できている。すなわち、境界B付近での光漏れによるコントラストの低下を抑制し、また、反射率及び透過率の低下を抑制することができ、表示品位の高い液晶表示装置を提供できる。
【0065】
《第2構成例》
図8乃至図10に示す第2構成例においては、アクティブエリアDSPの各画素PXは、列方向Vに沿って透過表示部PT及び反射表示部PRが配列した構成であるが、行方向H及び列方向Vに隣接する画素間では、透過表示部PT及び反射表示部PRが逆配列されている。なお、各画素PXの透過表示部PT及び反射表示部PRは、略同等の開口率に形成されている。
【0066】
より具体的には、第1画素PX1は、列方向Vに沿って配列した透過表示部PT1及び反射表示部PR1を有している。第1画素PX1の行方向Hに隣接する第2画素PX2は、第1画素PX1の透過表示部PT1に隣接して反射表示部PR2を有し、また、第1画素PX1の反射表示部PR1に隣接して透過表示部PT2を有している。
【0067】
この第2構成例においては、配向制御手段として突起CPが適用されている。突起CPは、反射表示部PRの境界B近傍に配置されている。より具体的には、突起CPは、画素PXの略中央を通り、反射表示部PRに対応した樹脂層23を覆う対向電極ET上において、行方向Hに沿って配置されている。
【0068】
突起CP及びブラックマトリクスBMは、共に表示に寄与しないが、互いに略平行に延出しており、両者の少なくとも一部が重なっている。
【0069】
このような第2構成例においては、電界形成時に、隣接する画素間で、透過表示部同士及び反射表示部同士で液晶分子40の配向方向が互いに逆向きとなる。すなわち、第1画素PX1の透過表示部PT1と、第2画素PX2の透過表示部PT2とでは、突起CPについて互いに逆方向に傾斜した電界が形成されるため、それぞれの領域の液晶分子40も、図中の矢印で示したように、互いに逆方向(あるいは突起CPについて線対称な方向)に配向する。
【0070】
このような第2構成例によれば、第1構成例で得られる効果に加えて、視野角補償がなされ、視野角の拡大が可能となる。
【0071】
なお、図8に示した第2構成例においては、第1画素PX1の列方向Vに隣接する第3画素PX3は、第2画素PX2と同一配列の反射表示部PR3及び透過表示部PT3を有している。また、第2画素PX2の列方向Vに隣接する第4画素PX4は、第1画素PX1と同一配列の反射表示部PR4及び透過表示部PT4を有している。アクティブエリアDSPは、これらの4つの画素の繰り返しパターンによって構成されている。
【0072】
このように、隣接する2つの画素PXまたはアクティブエリアDSPにおける行方向且つ列方向に隣接する2つの画素PXにおいて、透過表示部PT及び反射表示部PRを点対称な配置とすることにより、透過表示部同士及び反射表示部同士で電圧を印加したときの液晶分子40の配向方向が互いに逆向きとなる。
【0073】
このため、透過コントラスト比の低下や視野角の対称性の崩れが少なく、また、透過率及び反射率が改善され、表示品位の優れた液晶表示装置を提供することができる。
【0074】
《第3構成例》
図11乃至図13に示す第3構成例においては、アクティブエリアDSPの各画素PXは、第2構成例と同様に、列方向Vに沿って透過表示部PT及び反射表示部PRが配列した構成であるが、行方向H及び列方向Vに隣接する画素間では、透過表示部PT及び反射表示部PRが逆配列されている。なお、各画素PXの透過表示部PT及び反射表示部PRは、略同等の開口率に形成されている。
【0075】
この第3構成例においては、配向制御手段として突起CPが適用されている。特に、突起CPは、反射表示部PRと透過表示部PTとの境界Bに重なるように配置されている。より具体的には、突起CPは、画素PXの略中央を通り、反射表示部PRと透過表示部PTとに跨るように対向電極ET上において行方向Hに沿って配置されている。
【0076】
このとき、突起CPの全体がブラックマトリクスBMに重なっている。
【0077】
このような第3構成例においては、第2構成例で得られる効果に加えて、配向安定性を改善することが可能となる。すなわち、突起CPが境界Bに重なるように配置されているため、反射表示部PR及び透過表示部PTにおいて、それぞれ電界の向きが揃いやすい。これにより、反射表示部PR及び透過表示部PTのそれぞれにおいて、配向乱れを生ずることがないため、応答速度を向上することが可能となる。
【0078】
《第4構成例》
図14乃至図16に示す第4構成例においては、配向制御手段として対向電極ETに形成したスリットSLを適用する以外は、第3構成例と同一構成である。
【0079】
すなわち、スリットSLは、反射表示部PRと透過表示部PTとの境界Bに重なるように配置されている。より具体的には、スリットSLは、画素PXの略中央を通り、反射表示部PRと透過表示部PTとに跨るように対向電極ETにおいて行方向Hに沿って形成されている。
【0080】
このとき、スリットSLの全体がブラックマトリクスBMに重なっている。
【0081】
このような第4構成例においては、第3構成例と同様の効果が得られる。
【0082】
次に、実施例について説明する。
【0083】
(実施例1;第1構成例に対応)
対角画面サイズが2.4型であって、画素数が640×480RGB、画素サイズが75μm×25μm、透過表示部のセルギャップが3.8μm、画素ピッチが25μm(332ppi)の円偏光モードを利用した半透過型のデバイスにおいて、図6及び図7に示すように、透過表示部PT及び反射表示部PRの開口率が同等であり、1画素内で列方向に沿って2分した画素構成となるようにアレイ基板AR及び対向基板CTを形成した。
【0084】
ここでは、アレイ基板ARの反射電極EPRの列方向に沿った幅aは25μmであり、対向基板CTに形成した樹脂層23の列方向に沿った幅bは反射電極より長く、30μmとした。また、電圧印加時の液晶分子40の配向方向を制御するための突起CPを画素の短辺に平行にしかも透過表示部PTに掛からないように幅10μmで対向基板CTに形成した。
【0085】
また、行方向に隣接する2画素において透過表示部同士及び反射表示部同士が隣接するように配置し、透過表示部同士及び反射表示部同士で電圧を印加したときの液晶分子の配向方向が同じ向きとなるような画素配置とした。
【0086】
アレイ基板ARと対向基板CTの表面には、それぞれ垂直配向性を示す配向膜AL1及びAL2を100nmの厚さで塗布し、通常のプロセスで透過表示部PTの液晶層LQの厚さが3.8μmとなるように2枚の基板を貼り合せた。メルク社製の誘電率異方性が負の液晶材料をセルに充填し、モジュールに組み立てた。
【0087】
(実施例2;第2構成例に対応)
図8乃至図10に示したように、行方向に隣接する2画素において透過表示部と反射表示部とが隣接するように配置し、透過表示部同士及び反射表示部同士で電圧を印加したときの液晶分子の配向方向が互いに逆向きとなるような画素配置とする以外は、実施例1と同様にして液晶モジュールを作製した。
【0088】
(実施例3;第3構成例に対応)
図11乃至図13に示したように、液晶分子の配向方向を規制するための突起CPの位置を反射表示部PRの樹脂層23と透過表示部PTとの両方にかかる位置に配置する以外は、実施例2と同様にして液晶モジュールを作製した。
【0089】
(実施例4;第4構成例に対応)
図14乃至図16に示したように、液晶分子の配向方向を規制するための配向制御手段としてスリットSLを適用する以外は、実施例3と同様にして液晶モジュールを作製した。
【0090】
(比較例)
画素ピッチが30μmのデバイスにおいて、2つの透過表示部で画素の中央の反射表示部を挟むように配置した画素構成において、透過表示部と反射表示部との開口率が同等となるような構成とした以外は、実施例1と同様のプロセスで液晶モジュールを作製した。
【0091】
この比較例について、透過表示及び反射表示での光学特性を測定したところ、透過率及び反射率が比較的低いことがわかった。これは、反射表示部が画素の中央に位置しているため、反射表示部と透過表示部との境界が2辺にあり、両者をブラックマトリクスによって遮光することによって実質的な開口率が低下するためである。また、樹脂層が画素の中央に位置しているため、樹脂層の側面で電界にひずみが生じ、液晶分子の配向安定性に影響が少なからずあることが確認された。
【0092】
この比較例での透過表示におけるコントラスト比及び透過率を100%とし、反射表示におけるコントラスト比及び反射率を100%として、各実施例と比較したところ、以下のような結果が得られた。
【0093】
すなわち、各実施例については、画面の正面方向から観察した際、透過表示の光学特性(透過率及びコントラスト比)、及び、反射表示の光学特性(反射率及びコントラスト比)のいずれも概ね比較例より良好な結果が得られた。
【0094】
実施例1については、透過表示時において、透過率は125%、コントラスト比は100%であり、反射表示時において、反射率は125%、コントラスト比は225%であった。また、配向安定性については、主観評価で荷重(1kg/cm3)をかけたときに一瞬跡が残るがすぐに戻り、比較的良好であることが確認された。
【0095】
実施例2については、透過表示時において、透過率は125%、コントラスト比は100%であり、反射表示時において、反射率は125%、コントラスト比は225%であった。また、配向安定性については、主観評価したところ、荷重(1kg/cm3)をかけたときに一瞬跡が残るがすぐに戻り、比較的良好であることが確認された。さらに、視野角について主観評価したところ、画面の上下左右方向で概ね対称となり、また、階調反転はいずれの方向についても生じていないことが確認された。
【0096】
実施例3については、透過表示時において、透過率は119%、コントラスト比は94%であり、反射表示時において、反射率は130%、コントラスト比は200%であった。また、配向安定性については、主観評価で荷重(1kg/cm3)をかけたときにも変化がなく、極めて良好であることが確認された。さらに、視野角について主観評価したところ、画面の上下左右方向で概ね対称となり、また、階調反転はいずれの方向についても生じていないことが確認された。
【0097】
実施例4については、透過表示時において、透過率は125%、コントラスト比は100%であり、反射表示時において、反射率は125%、コントラスト比は225%であった。また、配向安定性及び視野角については、実施例3と同様に、きわめて良好であることが確認された。
【0098】
以上説明したように、この実施の形態によれば、垂直配向モードの半透過液晶表示装置において、反射表示部と透過表示部とのギャップ差を形成するための構造物(樹脂層)及び液晶分子の配向を制御する配向制御手段(突起またはスリット)の配置を適正化することにより、透過表示及び反射表示の両方の光学特性、さらには、表示品位を損なうことの無い液晶表示装置を提供することができる。
【0099】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0100】
【図1】図1は、この発明の一実施の形態に係るMVAモードの液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】図2は、図1に示した液晶表示装置に適用されるアレイ基板及び対向基板の構造を概略的に示す断面図である。
【図3】図3は、本実施の形態における配向制御手段の構成例を概略的に示す断面図である。
【図4】図4は、本実施の形態における配向制御手段の他の構成例を概略的に示す断面図である。
【図5】図5は、配向制御手段による電圧印加時の液晶分子の平均的な配向方向を示す平面図である。
【図6】図6は、本実施の形態の第1構成例を説明するための図であり、隣接する画素間での反射表示部及び透過表示部、及び、それぞれの配向方向を示す図である。
【図7】図7は、図6に示したA−A線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図8】図8は、本実施の形態の第2構成例を説明するための図であり、隣接する画素間での反射表示部及び透過表示部、及び、それぞれの配向方向を示す図である。
【図9】図9は、図8に示したA−A線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図10】図10は、図8に示したB−B線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図11】図11は、本実施の形態の第3構成例を説明するための図であり、隣接する画素間での反射表示部及び透過表示部、及び、それぞれの配向方向を示す図である。
【図12】図12は、図11に示したA−A線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図13】図13は、図11に示したB−B線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図14】図14は、本実施の形態の第3構成例を説明するための図であり、隣接する画素間での反射表示部及び透過表示部、及び、それぞれの配向方向を示す図である。
【図15】図15は、図14に示したA−A線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図16】図16は、図14に示したB−B線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【0101】
LPN…液晶表示パネル DSP…アクティブエリア
PX…画素 PR…反射表示部 PT…透過表示部 B…境界
AR…アレイ基板 CT…対向基板 LQ…液晶層
EP…画素電極 EPR…反射電極 EPT…透過電極
ET…対向電極
BM…ブラックマトリクス
ALC…配向制御手段 SL…スリット CP…突起
【技術分野】
【0001】
この発明は、液晶表示装置に係り、特に、垂直配向(VA)モードを利用した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータなどのOA機器やテレビなどの表示装置として各種分野で利用されている。近年では、液晶表示装置は、携帯電話などの携帯端末機器や、カーナビゲーション装置、ゲーム機などの表示装置としても利用されている。
【0003】
このような液晶表示装置においては、視野角の拡大、コントラスト比の向上といった表示品位の向上が求められている。1画素内に配向方向が異なる複数のドメインを有するマルチドメイン型VA(Multi−domain Vertical Alignment;MVA)モードの液晶表示装置は、複数のドメインによって視野角が補償され、しかも、垂直配向処理の採用により配向膜表面付近の液晶分子が基板主面に対して略垂直に配向し液晶層の複屈折率がほぼ0となるため十分な黒が表示でき高いコントラスト比が得られるといった特性を有している。
【0004】
MVAモードの液晶表示装置として、例えば、特許文献1によれば、ドット内に電極スリットや突起などを設ける代わりに、ドットのエッジに生じる斜め電界を積極的に利用して液晶の配向方向を制御する半透過反射型液晶表示装置が開示されている。これによれば、ドット全周のエッジに斜め電界が生じるため、隣接する2つのドット領域の透過表示エリア同士または反射表示エリア同士が電圧印加時に互いに逆向きの傾斜配向されるように構成される。
【特許文献1】特開2004−341486号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この発明の目的は、広い視野角特性を有しつつ、透過表示及び反射表示の両方について、表示品位に優れた半透過型の液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の画素によって構成されたアクティブエリアを備え、画素のそれぞれに反射表示部及び透過表示部を有する液晶表示装置であって、
各画素の反射表示部及び透過表示部に画素電極を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置され、複数の画素に共通の対向電極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保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する誘電率異方性が負の液晶分子を含む液晶層と、
各画素の反射表示部及び透過表示部の境界に沿って延出し、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成された状態で前記液晶分子の配向を制御する配向制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、広い視野角特性を有しつつ、透過表示及び反射表示の両方について、表示品位に優れた半透過型の液晶表示装置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】
【0008】
以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、液晶表示装置として、1画素内に外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射表示部とバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過表示部とを有する半透過型液晶表示装置を例に説明する。
【0009】
図1及び図2に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプの液晶表示装置であって、半透過型の液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、一対の基板、すなわちアレイ基板(第1基板)ARと、アレイ基板ARに対向して配置された対向基板(第2基板)CTと、を備えている。また、液晶表示パネルLPNは、アレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQを備えている。
【0010】
このような液晶表示パネルLPNは、画像を表示するアクティブエリア(表示エリア)DSPを備えている。このアクティブエリアDSPは、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている(但し、m及びnは正の整数)。各画素PXは、反射表示部PRと、透過表示部PTと、を備えている。
【0011】
また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルLPNの一方の外面(すなわち、アレイ基板ARの液晶層LQと接触する面とは反対側の面)に設けられた第1光学素子OD1、及び、液晶表示パネルLPNの他方の外面(すなわち、対向基板CTの液晶層LQと接触する面とは反対側の面)に設けられた第2光学素子OD2を備えている。さらに、この液晶表示装置は、第1光学素子OD1側から液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニットBLを備えている。
【0012】
アレイ基板ARは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板10を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ARは、アクティブエリアDSPにおいて、絶縁基板10の一方の主面(つまり、液晶層LQと対向する面)に、各画素PXに配置されたm×n個の画素電極EP、各画素PXの行方向に沿って延出するようにそれぞれ配置されたn本の走査線Y(Y1〜Yn)、各画素PXの列方向に沿って延出するようにそれぞれ配置されたm本の信号線X(X1〜Xm)、各画素PXにおいて走査線Yと信号線Xとの交差部を含む領域に配置されたm×n個のスイッチング素子W、走査線Yと同様に行方向に沿って延出するようにそれぞれ配置され液晶容量CLCと並列に補助容量CSを構成するよう画素電極EPに容量結合する補助容量線AYなどを備えている。
【0013】
走査線Y及び補助容量線AYは、絶縁基板10上において略平行に配置され、同一材料によって形成可能である。また、補助容量線AYは、層間絶縁膜16などの絶縁膜を介して画素電極EPと対向するとともに複数の画素電極EPを横切るように配置されている。信号線Xは、層間絶縁膜16を介して走査線Y及び補助容量線AYと略直交するように配置されている。これらの信号線X、走査線Y、及び、補助容量線AYは、アルミニウム、モリブデン、タングステン、チタンなどの導電材料によって形成されている。
【0014】
各スイッチング素子Wは、例えば、nチャネル薄膜トランジスタによって構成されている。このスイッチング素子Wは、絶縁基板10の上に配置された半導体層12を備えている。この半導体層12は、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能であり、ここではポリシリコンによって形成されている。半導体層12は、チャネル領域12Cを挟んだ両側にそれぞれソース領域12S及びドレイン領域12Dを有している。この半導体層12は、ゲート絶縁膜14によって覆われている。
【0015】
スイッチング素子Wのゲート電極WGは、ゲート絶縁膜14を介して半導体層12のチャネル領域12Cと対向している。このゲート電極WGは、走査線Yに接続され(あるいは、走査線Yと一体的に形成され)、走査線Y及び補助容量線AYとともにゲート絶縁膜14の上に配置されている。
【0016】
これらのゲート電極WG、走査線Y、及び、補助容量線AYは、例えば、同一材料を用いて同一工程で形成可能であり、層間絶縁膜16によって覆われている。ゲート絶縁膜14及び層間絶縁膜16は、例えば、酸化シリコン膜及び窒化シリコン膜などの無機系材料によって形成されている。
【0017】
スイッチング素子Wのソース電極WS及びドレイン電極WDは、層間絶縁膜16の上においてゲート電極WGの両側に配置されている。すなわち、ソース電極WSは、信号線Xに接続される(あるいは、信号線Xと一体に形成される)とともに、ゲート絶縁膜14及び層間絶縁膜16を貫通するコンタクトホールを介して半導体層12のソース領域12Sにコンタクトしている。ドレイン電極WDは、画素電極EPに接続される(あるいは画素電極EPと一体に形成される)とともに、ゲート絶縁膜14及び層間絶縁膜16を貫通するコンタクトホールを介して半導体層12のドレイン領域12Dにコンタクトしている。これらのソース電極WS、ドレイン電極WD、及び、信号線Xは、例えば、同一材料を用いて同一工程で形成可能であり、絶縁膜18によって覆われている。
【0018】
この絶縁膜18は、例えば、有機系材料によって形成されている。この絶縁膜18の表面には、反射表示部PRにおいて、反射表示における表示品位を改善するなどの目的で凹凸パターン18Pが形成されている。
【0019】
画素電極EPは、反射表示部PRに配置された反射電極EPR及び透過表示部PTに配置された透過電極EPTを有している。各画素PXにおいて、反射電極EPRと透過電極EPTとは、電気的に接続されている。このような画素電極EPは、絶縁膜18の上に配置されている。
【0020】
反射電極EPRは、絶縁膜18の凹凸パターン18Pの表面を覆っている。この反射電極EPRは、アルミニウムなどの光反射性を有する導電材料によって形成されている。透過電極EPTは、絶縁膜18の概ね平坦な表面を覆っている。この透過電極EPTは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)やインジウム・ジンク・オキサイド(IZO)などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【0021】
このような画素電極EPは、スイッチング素子Wと電気的に接続されている。ここでは、スイッチング素子Wは、例えば、反射表示部PRに配置されており、画素電極EPの反射電極EPRとの間には、絶縁層として、絶縁膜18が介在している。反射電極EPRは、絶縁膜18に形成されたコンタクトホールを介してスイッチング素子Wのドレイン電極WDにコンタクトしている。
【0022】
このようなアレイ基板ARの液晶層LQに接する面は、第1配向膜AL1によって覆われている。
【0023】
一方、対向基板CTは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板20を用いて形成されている。すなわち、この対向基板CTは、アクティブエリアDSPにおいて、絶縁基板20の一方の主面(つまり、液晶層LQと対向する面)に、対向電極ET、樹脂層23などを備えている。
【0024】
対向電極ETは、樹脂層23を覆うとともに複数の画素PXに対応した画素電極EPに対向するように配置されている。この対向電極ETは、透過電極EPTと同様に、ITOなどの光透過性を有する導電材料によって形成されている。
【0025】
樹脂層23は、反射表示部PRと透過表示部PTとにおける液晶層LQのギャップ差を形成する。すなわち、半透過型の液晶表示パネルLPNにおいては、アレイ基板ARと対向基板CTとの間のギャップは、反射表示部PRと透過表示部PTとでは異なるように形成されている。反射表示部PR及び透過表示部PTは、実質的な光路長(あるいはリタデーション)が概ね等しくなるようにそれぞれ適正なギャップに形成されている。反射表示部PRにおけるギャップは、概ね透過表示部PTの半分に設定されることが多い。
【0026】
このようなギャップ差は、樹脂層23によって形成されている。樹脂層23は、主に反射表示部PRに対応して配置されている。このため、反射表示部PRと透過表示部PTとでは、実質的に樹脂層23の厚さに相当するギャップ差が形成される(反射表示部PRにおける液晶層LQの厚さが透過表示部PTにおける液晶層LQの厚さより小さい)。この樹脂層23は、例えば、光透過性を有する樹脂材料によって形成されている。なお、このようなギャップ差を形成する構造物は、アレイ基板AR側に設けても良い。
【0027】
カラー表示タイプの液晶表示装置は、各画素PXに対応して液晶表示パネルLPNの内面に設けられたカラーフィルタ層CFを備えている。図2に示した例では、カラーフィルタ層CFは、対向基板CTに設けられている。カラーフィルタ層CFは、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。赤色着色樹脂、青色着色樹脂、及び緑色着色樹脂は、それぞれ赤色画素、青色画素、及び、緑色画素に対応して配置されている。
【0028】
なお、図2に示したカラー表示タイプの液晶表示装置の例では、カラーフィルタ層CFは、対向基板CT側に配置されているが、アレイ基板AR側に配置しても良い。この場合、アレイ基板ARにおける絶縁膜18をカラーフィルタ層CFに置き換えることが可能である。
【0029】
また、各画素PXは、ブラックマトリクス(遮光層)BMによって区画されている。このブラックマトリクスBMは、黒色着色樹脂などによって形成され、アレイ基板ARに設けられた走査線Yや信号線X、スイッチング素子Wなどの配線部に対向するように配置されている。また、このブラックマトリクスBMは、透過表示部PTと反射表示部PRとの境界に沿って配置されている。
【0030】
なお、対向基板CTには、カラーフィルタ層CFの表面の凹凸の影響を緩和するために、カラーフィルタ層CFと対向電極ETとの間に、オーバーコート層を配置しても良い。
【0031】
このような対向基板CTの液晶層LQに接する面は、第2配向膜AL2によって覆われている。
【0032】
上述したようなアレイ基板ARと対向基板CTとは、それぞれの第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2が対向するように配置されている。このとき、アレイ基板ARと対向基板CTとの間には、図示しないスペーサ(例えば、樹脂材料によって一方の基板と一体的に形成された柱状スペーサ)が配置され、これにより、所定のギャップが形成される。アレイ基板ARと対向基板CTとは、所定のギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。
【0033】
液晶層LQは、これらのアレイ基板ARの第1配向膜AL1と対向基板CTの第2配向膜AL2との間に形成されたギャップに封入された液晶分子40を含む液晶組成物によって構成されている。この液晶分子40は、例えば、負の誘電率異方性を有している。
【0034】
第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2は、画素電極EPと対向電極ETとの間に電位差が形成されていない状態、つまり、画素電極EPと対向電極との間に電界が形成されていない無電界時には、それぞれ液晶分子40を絶縁基板10(あるいは、アレイ基板AR)の主面及び絶縁基板20(あるいは、対向基板CT)の主面に対して略垂直に配向する特性を有している。このような第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2を形成するための材料としては、基本的には垂直配向性を示す光透過性を有する薄膜であれば特に限定されない。
【0035】
また、液晶表示装置は、n本の走査線Yに接続された走査線ドライバYDを構成する少なくとも一部、及び、m本の信号線Xに接続された信号線ドライバXDを構成する少なくとも一部を備えていても良い。特に、スイッチング素子Wがポリシリコンからなる半導体層12を備えた構成を適用した場合、走査線ドライバYD及び信号線ドライバXDの少なくとも一部は、アレイ基板ARに一体的に形成可能であり、スイッチング素子Wと同様にポリシリコン半導体層を備えた薄膜トランジスタを含んで構成可能である。
【0036】
走査線ドライバYDは、コントローラCNTによる制御に基づいてn本の走査線Yに順次走査信号(駆動信号)を供給する。また、信号線ドライバXDは、コントローラCNTによる制御に基づいて各行のスイッチング素子Wが走査信号によってオンするタイミングでm本の信号線Xに映像信号(駆動信号)を供給する。これにより、各行の画素電極EPは、対応するスイッチング素子Wを介して供給される映像信号に応じた画素電位にそれぞれ設定される。
【0037】
上述したような半透過型の液晶表示パネルLPNに対しては、円偏光もしくは楕円偏光を利用して反射表示及び透過表示を行う。このため、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2のそれぞれは、少なくとも偏光板及び位相差板を含み、円偏光素子もしくは楕円偏光素子として構成されている。
【0038】
この実施の形態では、液晶層LQに含まれる液晶分子40は、無電界時には、第1配向膜AL1及び第2配向膜AL2による配向制御によって、その長軸が基板主面に対して略垂直な方向(あるいは、液晶表示パネルLPNの法線方向)に略平行に配向している。このような状態においては、透過表示部PTでは、第1光学素子OD1を透過したバックライト光は、リタデーションが略ゼロの状態の液晶層LQを透過した後、第2光学素子OD2に吸収される。また、反射表示部PRでは、第2光学素子OD2を透過した外光は、リタデーションが略ゼロの状態の液晶層LQを透過した後に反射電極EPRによって反射され、再び液晶層LQを透過して、第2光学素子OD2に吸収される。したがって、液晶表示パネルLPNの透過率が最低となる(つまり、黒色画面が表示される)。
【0039】
一方、画素電極EPと対向電極ETとの間に電界が形成された状態では、誘電率異方性が負の液晶分子40は、電界に対して略直交する方向に配向する。基板主面の法線に対して傾斜した電界に対しては、液晶分子40は、その長軸が基板主面に対して略平行な方向あるいは傾斜した方向に配向する。このため、液晶層LQは、所定のリタデーションを有する。
【0040】
このような状態において、透過表示部PTでは、第1光学素子OD1を透過したバックライト光は、液晶層LQを透過した際にリタデーションが付与され、その少なくとも一部が第2光学素子OD2を透過可能となる。また、反射表示部PRでは、第2光学素子OD2を透過した外光は、液晶層LQを透過した際にリタデーションが付与された後に反射電極EPRによって反射され、再び液晶層LQを透過した際にリタデーションが付与され、その少なくとも一部が第2光学素子OD2を透過可能となる。したがって、白色画面が表示される。
【0041】
このようにして、ノーマリーブラックモードの垂直配向モードが実現される。このようなノーマリーブラックモードの採用により、コントラスト比を向上することが可能となり、表示品位の良好な画像を表示することが可能となる。
【0042】
ところで、この実施の形態においては、液晶表示パネルLPNは、視野角補償が可能なマルチドメイン構造を構成している。より具体的には、液晶表示装置は、画素電極EPと対向電極ETとの間に電界が形成された状態で液晶分子の配向を制御する配向制御手段を備えている。
【0043】
この配向制御手段について、図3及び図4を参照して具体的に説明する。なお、図3及び図4においては、説明に必要な構成のみを図示している。
【0044】
図3に示した例では、配向制御手段ALCは、対向基板CT側に設けられ、対向電極ETに形成されたスリットSLによって構成されている。このスリットSLは、各画素PXの画素電極EPに対向し、例えば画素PXのほぼ中央を横切るように一直線状に形成されている。
【0045】
図4に示した例では、配向制御手段ALCは、対向基板CTのアレイ基板ARと対向する面、より具体的には対向電極ETの上に配置された突起CPによって構成されている。この突起CPは、画素電極EPに対向し、例えば画素PXのほぼ中央を横切るように一直線状に形成されている。
【0046】
このように、配向制御手段ALCとしてスリットSLを適用した場合には、スリットSLは、電極のパターニング工程で同時に形成可能であり、突起CPなどの構造物を形成する場合のように別途の工程が不要であり、製造工程数の削減及び製造コストの低減が可能となる。
【0047】
一方で、この配向制御手段ALCとして突起CPを適用する場合には、突起CPは、絶縁膜によって形成される。絶縁膜としては、例えばSiO2、SiNx、Al2O3などの無機系材料、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分子液晶など有機系材料などを用いることができる。突起CPが無機系材料の場合には、蒸着法、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、あるいは溶液塗布法などによって形成可能である。また、突起CPが有機系材料の場合には、有機物質を溶かした溶液またはその前駆体溶液を用いて、スピンナー塗布法、スクリーン印刷塗布法、ロール塗布法などで塗布し、所定の硬化条件(加熱、光照射など)で硬化させ形成する方法、あるいは蒸着法、スパッタ法、CVD法、LB(Langumuir−Blodgett)法などによって形成可能である。
【0048】
このような配向制御手段ALCを設けた構成においては、画素電極EPと対向電極ETとの間の電界は、これらの配向制御手段ALCを避けるように形成される。このため、配向制御手段ALCの周辺では、画素電極EPと対向電極ETとの間に基板主面PLの法線に対して傾斜した電界が形成可能となる。このため、配向制御手段ALCの周辺の液晶分子40は、このような傾斜電界によって所定の方向に配向する。
【0049】
つまり、図5に示すように、配向制御手段ALCを挟んで隣接する領域R1及びR2において、配向制御手段ALCについて互いに逆方向に傾斜した電界が形成されるため、それぞれの領域R1及びR2の液晶分子40も互いに逆方向に配向する。すなわち、基板主面内においては、配向制御手段ALCを挟んで隣接する領域R1及びR2のそれぞれの液晶分子40は、図中の矢印で示したように、互いに線対称な方向に配向する。
【0050】
特に、この実施の形態においては、配向制御手段ALCは、各画素PXの反射表示部PR及び透過表示部PTの境界に沿って延出している。すなわち、図5に示した例において、領域R1及びR2は、それぞれ反射表示部PR及び透過表示部PTに対応する。つまり、各画素PXは、単一の反射表示部PRと、単一の透過表示部PTとによって構成されている。
【0051】
このような画素構造において、配向制御手段ALCは、反射表示部PRと透過表示部PTとの配列方向に対して直交する方向に延出している。つまり、配向制御手段ALCは、1画素PXにおいて、1本配置され、反射表示部PRと透過表示部PTとに略二分するように延出している。反射表示部PRと透過表示部PTとの配列方向と平行な方向に長辺を有する長方形状の画素PXについては、配向制御手段ALCは、画素PXの短辺に平行に延出している。
【0052】
このとき、配向制御手段ALCは、反射表示部PRと透過表示部PTの境界Bに重なるように延出していても良いし、境界Bに重なることなく反射表示部PRまたは透過表示部PTにおいて境界Bに平行に延出していても良い。
【0053】
このような構成により、各画素PXの反射表示部PR及び透過表示部PTにおいては、互いに逆方向に傾斜した電界が形成され、それぞれの領域の液晶分子40は、互いに逆方向に配向する。
【0054】
一方で、配向制御手段ALCに対応した部分は、表示に寄与しないため、高い開口率が求められる画素構成においては、配向制御手段ALCが画素PXに重なる領域はできるだけ少ないことが望ましい。すなわち、アクティブエリアDSPにおいて、画素ピッチが45μm以下の場合、長方形状の画素PXに対しては、配向制御手段ALCは、画素PXの長辺に平行に配置すると、透過率及び反射率の低下が問題となるため、画素PXの短辺に平行に配置することが望ましい。
【0055】
この場合、透過表示部PTと反射表示部PRとの境界Bには、透過表示部PTと反射表示部PRとでギャップ差を形成するための樹脂層23の側面が位置し、液晶分子40は、この側面に略垂直に配列し、基板に対して傾斜して配列するため、黒表示の際に光が透過してしまい(光漏れ)、透過表示のコントラスト比が大幅に低下してしまう。
【0056】
これに対して、この実施の形態では、境界Bに重なるようにブラックマトリクスBMを配置することで対応している。一画素内に反射表示部PR及び透過表示部PTがそれぞれ1つずつ配置された画素構成においては、これらの間の境界Bは1箇所であり、この境界Bを遮光するBMを配置しても、大きな開口率ロスには繋がらず、むしろコントラスト比の向上に寄与する。
【0057】
このような構成によれば、主として反射表示部PRを用いた反射表示及び主として透過表示部PTを用いた透過表示の両方について優れた表示品位を得ることが可能となる。
【0058】
以下に、この発明の実施の形態に係る具体的な画素構造について説明する。
【0059】
《第1構成例》
図6及び図7に示す第1構成例においては、アクティブエリアDSPの各画素PXは、列方向Vに沿って透過表示部PT及び反射表示部PRがこの順に配列した構成である。つまり、全ての画素PXが同一配列の透過表示部PT及び反射表示部PRを有している。透過表示部PT及び反射表示部PRは、略同等の開口率に形成されている。
【0060】
より具体的には、第1画素PX1は、列方向Vに沿って配列した透過表示部PT1及び反射表示部PR1を有している。第1画素PX1の行方向Hに隣接する第2画素PX2は、第1画素PX1の透過表示部PT1に隣接して透過表示部PT2を有し、また、第1画素PX1の反射表示部PR1に隣接して反射表示部PR2を有している。なお、第1画素PX1の列方向Vに隣接する第3画素PX3、及び、第2画素PX2の列方向Vに隣接する第4画素PX4についても同一構成である。アクティブエリアDSPは、これらの4つの画素の繰り返しパターンによって構成されている。
【0061】
各画素PXのアレイ基板ARにおいて、透過電極EPTは、例えば透過表示部PT及び反射表示部PRにわたって配置され、また、反射電極EPRは、反射表示部PRのみに対応して透過電極EPTの上に配置されている。
【0062】
各画素PXの対向基板CTにおいて、樹脂層23は、反射表示部PRのみに対応して配置されている。ブラックマトリクスBMは、透過表示部PTと反射表示部PRとの境界Bに重なるように(より具体的には樹脂層23の側面付近の配向不良領域を遮光するように)行方向Hに沿って配置されている。対向電極ETは、樹脂層23などを覆うようにアクティブエリアDSPの全体にわたって配置されている。
【0063】
この第1構成例においては、配向制御手段として突起CPが適用されている。突起CPは、反射表示部PRの境界B近傍に配置されている。より具体的には、突起CPは、画素PXの略中央を通り、反射表示部PRに対応した樹脂層23を覆う対向電極ET上において、行方向Hに沿って配置されている。
【0064】
突起CP及びブラックマトリクスBMは、共に表示に寄与しないが、互いに略平行に延出しており、両者の少なくとも一部が重なっている。このため、反射表示部PR及び透過表示部PTにおける開口率ロスを極めて小さく抑制できている。すなわち、境界B付近での光漏れによるコントラストの低下を抑制し、また、反射率及び透過率の低下を抑制することができ、表示品位の高い液晶表示装置を提供できる。
【0065】
《第2構成例》
図8乃至図10に示す第2構成例においては、アクティブエリアDSPの各画素PXは、列方向Vに沿って透過表示部PT及び反射表示部PRが配列した構成であるが、行方向H及び列方向Vに隣接する画素間では、透過表示部PT及び反射表示部PRが逆配列されている。なお、各画素PXの透過表示部PT及び反射表示部PRは、略同等の開口率に形成されている。
【0066】
より具体的には、第1画素PX1は、列方向Vに沿って配列した透過表示部PT1及び反射表示部PR1を有している。第1画素PX1の行方向Hに隣接する第2画素PX2は、第1画素PX1の透過表示部PT1に隣接して反射表示部PR2を有し、また、第1画素PX1の反射表示部PR1に隣接して透過表示部PT2を有している。
【0067】
この第2構成例においては、配向制御手段として突起CPが適用されている。突起CPは、反射表示部PRの境界B近傍に配置されている。より具体的には、突起CPは、画素PXの略中央を通り、反射表示部PRに対応した樹脂層23を覆う対向電極ET上において、行方向Hに沿って配置されている。
【0068】
突起CP及びブラックマトリクスBMは、共に表示に寄与しないが、互いに略平行に延出しており、両者の少なくとも一部が重なっている。
【0069】
このような第2構成例においては、電界形成時に、隣接する画素間で、透過表示部同士及び反射表示部同士で液晶分子40の配向方向が互いに逆向きとなる。すなわち、第1画素PX1の透過表示部PT1と、第2画素PX2の透過表示部PT2とでは、突起CPについて互いに逆方向に傾斜した電界が形成されるため、それぞれの領域の液晶分子40も、図中の矢印で示したように、互いに逆方向(あるいは突起CPについて線対称な方向)に配向する。
【0070】
このような第2構成例によれば、第1構成例で得られる効果に加えて、視野角補償がなされ、視野角の拡大が可能となる。
【0071】
なお、図8に示した第2構成例においては、第1画素PX1の列方向Vに隣接する第3画素PX3は、第2画素PX2と同一配列の反射表示部PR3及び透過表示部PT3を有している。また、第2画素PX2の列方向Vに隣接する第4画素PX4は、第1画素PX1と同一配列の反射表示部PR4及び透過表示部PT4を有している。アクティブエリアDSPは、これらの4つの画素の繰り返しパターンによって構成されている。
【0072】
このように、隣接する2つの画素PXまたはアクティブエリアDSPにおける行方向且つ列方向に隣接する2つの画素PXにおいて、透過表示部PT及び反射表示部PRを点対称な配置とすることにより、透過表示部同士及び反射表示部同士で電圧を印加したときの液晶分子40の配向方向が互いに逆向きとなる。
【0073】
このため、透過コントラスト比の低下や視野角の対称性の崩れが少なく、また、透過率及び反射率が改善され、表示品位の優れた液晶表示装置を提供することができる。
【0074】
《第3構成例》
図11乃至図13に示す第3構成例においては、アクティブエリアDSPの各画素PXは、第2構成例と同様に、列方向Vに沿って透過表示部PT及び反射表示部PRが配列した構成であるが、行方向H及び列方向Vに隣接する画素間では、透過表示部PT及び反射表示部PRが逆配列されている。なお、各画素PXの透過表示部PT及び反射表示部PRは、略同等の開口率に形成されている。
【0075】
この第3構成例においては、配向制御手段として突起CPが適用されている。特に、突起CPは、反射表示部PRと透過表示部PTとの境界Bに重なるように配置されている。より具体的には、突起CPは、画素PXの略中央を通り、反射表示部PRと透過表示部PTとに跨るように対向電極ET上において行方向Hに沿って配置されている。
【0076】
このとき、突起CPの全体がブラックマトリクスBMに重なっている。
【0077】
このような第3構成例においては、第2構成例で得られる効果に加えて、配向安定性を改善することが可能となる。すなわち、突起CPが境界Bに重なるように配置されているため、反射表示部PR及び透過表示部PTにおいて、それぞれ電界の向きが揃いやすい。これにより、反射表示部PR及び透過表示部PTのそれぞれにおいて、配向乱れを生ずることがないため、応答速度を向上することが可能となる。
【0078】
《第4構成例》
図14乃至図16に示す第4構成例においては、配向制御手段として対向電極ETに形成したスリットSLを適用する以外は、第3構成例と同一構成である。
【0079】
すなわち、スリットSLは、反射表示部PRと透過表示部PTとの境界Bに重なるように配置されている。より具体的には、スリットSLは、画素PXの略中央を通り、反射表示部PRと透過表示部PTとに跨るように対向電極ETにおいて行方向Hに沿って形成されている。
【0080】
このとき、スリットSLの全体がブラックマトリクスBMに重なっている。
【0081】
このような第4構成例においては、第3構成例と同様の効果が得られる。
【0082】
次に、実施例について説明する。
【0083】
(実施例1;第1構成例に対応)
対角画面サイズが2.4型であって、画素数が640×480RGB、画素サイズが75μm×25μm、透過表示部のセルギャップが3.8μm、画素ピッチが25μm(332ppi)の円偏光モードを利用した半透過型のデバイスにおいて、図6及び図7に示すように、透過表示部PT及び反射表示部PRの開口率が同等であり、1画素内で列方向に沿って2分した画素構成となるようにアレイ基板AR及び対向基板CTを形成した。
【0084】
ここでは、アレイ基板ARの反射電極EPRの列方向に沿った幅aは25μmであり、対向基板CTに形成した樹脂層23の列方向に沿った幅bは反射電極より長く、30μmとした。また、電圧印加時の液晶分子40の配向方向を制御するための突起CPを画素の短辺に平行にしかも透過表示部PTに掛からないように幅10μmで対向基板CTに形成した。
【0085】
また、行方向に隣接する2画素において透過表示部同士及び反射表示部同士が隣接するように配置し、透過表示部同士及び反射表示部同士で電圧を印加したときの液晶分子の配向方向が同じ向きとなるような画素配置とした。
【0086】
アレイ基板ARと対向基板CTの表面には、それぞれ垂直配向性を示す配向膜AL1及びAL2を100nmの厚さで塗布し、通常のプロセスで透過表示部PTの液晶層LQの厚さが3.8μmとなるように2枚の基板を貼り合せた。メルク社製の誘電率異方性が負の液晶材料をセルに充填し、モジュールに組み立てた。
【0087】
(実施例2;第2構成例に対応)
図8乃至図10に示したように、行方向に隣接する2画素において透過表示部と反射表示部とが隣接するように配置し、透過表示部同士及び反射表示部同士で電圧を印加したときの液晶分子の配向方向が互いに逆向きとなるような画素配置とする以外は、実施例1と同様にして液晶モジュールを作製した。
【0088】
(実施例3;第3構成例に対応)
図11乃至図13に示したように、液晶分子の配向方向を規制するための突起CPの位置を反射表示部PRの樹脂層23と透過表示部PTとの両方にかかる位置に配置する以外は、実施例2と同様にして液晶モジュールを作製した。
【0089】
(実施例4;第4構成例に対応)
図14乃至図16に示したように、液晶分子の配向方向を規制するための配向制御手段としてスリットSLを適用する以外は、実施例3と同様にして液晶モジュールを作製した。
【0090】
(比較例)
画素ピッチが30μmのデバイスにおいて、2つの透過表示部で画素の中央の反射表示部を挟むように配置した画素構成において、透過表示部と反射表示部との開口率が同等となるような構成とした以外は、実施例1と同様のプロセスで液晶モジュールを作製した。
【0091】
この比較例について、透過表示及び反射表示での光学特性を測定したところ、透過率及び反射率が比較的低いことがわかった。これは、反射表示部が画素の中央に位置しているため、反射表示部と透過表示部との境界が2辺にあり、両者をブラックマトリクスによって遮光することによって実質的な開口率が低下するためである。また、樹脂層が画素の中央に位置しているため、樹脂層の側面で電界にひずみが生じ、液晶分子の配向安定性に影響が少なからずあることが確認された。
【0092】
この比較例での透過表示におけるコントラスト比及び透過率を100%とし、反射表示におけるコントラスト比及び反射率を100%として、各実施例と比較したところ、以下のような結果が得られた。
【0093】
すなわち、各実施例については、画面の正面方向から観察した際、透過表示の光学特性(透過率及びコントラスト比)、及び、反射表示の光学特性(反射率及びコントラスト比)のいずれも概ね比較例より良好な結果が得られた。
【0094】
実施例1については、透過表示時において、透過率は125%、コントラスト比は100%であり、反射表示時において、反射率は125%、コントラスト比は225%であった。また、配向安定性については、主観評価で荷重(1kg/cm3)をかけたときに一瞬跡が残るがすぐに戻り、比較的良好であることが確認された。
【0095】
実施例2については、透過表示時において、透過率は125%、コントラスト比は100%であり、反射表示時において、反射率は125%、コントラスト比は225%であった。また、配向安定性については、主観評価したところ、荷重(1kg/cm3)をかけたときに一瞬跡が残るがすぐに戻り、比較的良好であることが確認された。さらに、視野角について主観評価したところ、画面の上下左右方向で概ね対称となり、また、階調反転はいずれの方向についても生じていないことが確認された。
【0096】
実施例3については、透過表示時において、透過率は119%、コントラスト比は94%であり、反射表示時において、反射率は130%、コントラスト比は200%であった。また、配向安定性については、主観評価で荷重(1kg/cm3)をかけたときにも変化がなく、極めて良好であることが確認された。さらに、視野角について主観評価したところ、画面の上下左右方向で概ね対称となり、また、階調反転はいずれの方向についても生じていないことが確認された。
【0097】
実施例4については、透過表示時において、透過率は125%、コントラスト比は100%であり、反射表示時において、反射率は125%、コントラスト比は225%であった。また、配向安定性及び視野角については、実施例3と同様に、きわめて良好であることが確認された。
【0098】
以上説明したように、この実施の形態によれば、垂直配向モードの半透過液晶表示装置において、反射表示部と透過表示部とのギャップ差を形成するための構造物(樹脂層)及び液晶分子の配向を制御する配向制御手段(突起またはスリット)の配置を適正化することにより、透過表示及び反射表示の両方の光学特性、さらには、表示品位を損なうことの無い液晶表示装置を提供することができる。
【0099】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0100】
【図1】図1は、この発明の一実施の形態に係るMVAモードの液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図2】図2は、図1に示した液晶表示装置に適用されるアレイ基板及び対向基板の構造を概略的に示す断面図である。
【図3】図3は、本実施の形態における配向制御手段の構成例を概略的に示す断面図である。
【図4】図4は、本実施の形態における配向制御手段の他の構成例を概略的に示す断面図である。
【図5】図5は、配向制御手段による電圧印加時の液晶分子の平均的な配向方向を示す平面図である。
【図6】図6は、本実施の形態の第1構成例を説明するための図であり、隣接する画素間での反射表示部及び透過表示部、及び、それぞれの配向方向を示す図である。
【図7】図7は、図6に示したA−A線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図8】図8は、本実施の形態の第2構成例を説明するための図であり、隣接する画素間での反射表示部及び透過表示部、及び、それぞれの配向方向を示す図である。
【図9】図9は、図8に示したA−A線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図10】図10は、図8に示したB−B線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図11】図11は、本実施の形態の第3構成例を説明するための図であり、隣接する画素間での反射表示部及び透過表示部、及び、それぞれの配向方向を示す図である。
【図12】図12は、図11に示したA−A線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図13】図13は、図11に示したB−B線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図14】図14は、本実施の形態の第3構成例を説明するための図であり、隣接する画素間での反射表示部及び透過表示部、及び、それぞれの配向方向を示す図である。
【図15】図15は、図14に示したA−A線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【図16】図16は、図14に示したB−B線で切断したときの画素の断面構造を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【0101】
LPN…液晶表示パネル DSP…アクティブエリア
PX…画素 PR…反射表示部 PT…透過表示部 B…境界
AR…アレイ基板 CT…対向基板 LQ…液晶層
EP…画素電極 EPR…反射電極 EPT…透過電極
ET…対向電極
BM…ブラックマトリクス
ALC…配向制御手段 SL…スリット CP…突起
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マトリクス状に配置された複数の画素によって構成されたアクティブエリアを備え、画素のそれぞれに反射表示部及び透過表示部を有する液晶表示装置であって、
各画素の反射表示部及び透過表示部に画素電極を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置され、複数の画素に共通の対向電極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保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する誘電率異方性が負の液晶分子を含む液晶層と、
各画素の反射表示部及び透過表示部の境界に沿って延出し、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成された状態で前記液晶分子の配向を制御する配向制御手段と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
前記配向制御手段は、前記対向電極に形成されたスリット、または、前記対向基板の前記アレイ基板と対向する面に配置された突起であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記配向制御手段は、1画素を反射表示部と透過表示部とに略2分するように画素の短辺に平行に延出していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記配向制御手段は、反射表示部と透過表示部との境界に重なるように延出していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
前記アクティブエリアは、
第1画素と、
前記第1画素に隣接し、前記第1画素の反射表示部に隣接して反射表示部を有するとともに前記第1画素の透過表示部に隣接して透過表示部を有する第2画素と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
前記アクティブエリアは、
第1画素と、
前記第1画素に隣接し、前記第1画素の反射表示部に隣接して透過表示部を有するとともに前記第1画素の透過表示部に隣接して反射表示部を有する第2画素と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
前記アクティブエリアは、
列方向に配列した透過表示部及び反射表示部を有する第1画素と、
前記第1画素の行方向に隣接し、前記第1画素の反射表示部に隣接して透過表示部を有するとともに前記第1画素の透過表示部に隣接して反射表示部を有する第2画素と、
前記第1画素の列方向に隣接し、前記第2画素と同一配列の反射表示部及び透過表示部を有する第3画素と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項8】
前記対向基板は、前記アクティブエリアにおいて、前記配向制御手段と平行に延出し前記配向制御手段の少なくとも一部と重なる遮光層を備えたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項9】
前記対向基板は、前記反射表示部に対応して配置された樹脂層を備え、
前記反射表示部における前記液晶層の厚さが前記透過表示部における前記液晶層の厚さより小さいことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項10】
前記アクティブエリアにおいて、画素ピッチは、45μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項1】
マトリクス状に配置された複数の画素によって構成されたアクティブエリアを備え、画素のそれぞれに反射表示部及び透過表示部を有する液晶表示装置であって、
各画素の反射表示部及び透過表示部に画素電極を備えたアレイ基板と、
前記アレイ基板に対向配置され、複数の画素に共通の対向電極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保持され、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成されていない状態では基板主面に対して略垂直に配向する誘電率異方性が負の液晶分子を含む液晶層と、
各画素の反射表示部及び透過表示部の境界に沿って延出し、前記画素電極と前記対向電極との間に電界が形成された状態で前記液晶分子の配向を制御する配向制御手段と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
前記配向制御手段は、前記対向電極に形成されたスリット、または、前記対向基板の前記アレイ基板と対向する面に配置された突起であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項3】
前記配向制御手段は、1画素を反射表示部と透過表示部とに略2分するように画素の短辺に平行に延出していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記配向制御手段は、反射表示部と透過表示部との境界に重なるように延出していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項5】
前記アクティブエリアは、
第1画素と、
前記第1画素に隣接し、前記第1画素の反射表示部に隣接して反射表示部を有するとともに前記第1画素の透過表示部に隣接して透過表示部を有する第2画素と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項6】
前記アクティブエリアは、
第1画素と、
前記第1画素に隣接し、前記第1画素の反射表示部に隣接して透過表示部を有するとともに前記第1画素の透過表示部に隣接して反射表示部を有する第2画素と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項7】
前記アクティブエリアは、
列方向に配列した透過表示部及び反射表示部を有する第1画素と、
前記第1画素の行方向に隣接し、前記第1画素の反射表示部に隣接して透過表示部を有するとともに前記第1画素の透過表示部に隣接して反射表示部を有する第2画素と、
前記第1画素の列方向に隣接し、前記第2画素と同一配列の反射表示部及び透過表示部を有する第3画素と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項8】
前記対向基板は、前記アクティブエリアにおいて、前記配向制御手段と平行に延出し前記配向制御手段の少なくとも一部と重なる遮光層を備えたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項9】
前記対向基板は、前記反射表示部に対応して配置された樹脂層を備え、
前記反射表示部における前記液晶層の厚さが前記透過表示部における前記液晶層の厚さより小さいことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項10】
前記アクティブエリアにおいて、画素ピッチは、45μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
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【図9】
【図10】
【図11】
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【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公開番号】特開2010−85709(P2010−85709A)
【公開日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−254667(P2008−254667)
【出願日】平成20年9月30日(2008.9.30)
【出願人】(302020207)東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年9月30日(2008.9.30)
【出願人】(302020207)東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Fターム(参考)】
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